JPH10265858A

JPH10265858A - 高品質焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JPH10265858A
Application number: JP7368697A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Noda; 英俊野田; Shoichi Mutsukawa; 庄一六川; Koichi Ichikawa; 孝一市川; Noboru Sakamoto; 登坂本; Hideaki Sato; 秀明佐藤; Takashi Watanabe; 隆志渡辺
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】焼成工程において、焼結鉱中のマグネタイト
相量を増やし、ヘマタイト相量とマグネタイト相量との
比を適切な値に調節し、含有気孔率を調節し、且つ難還
元性のファイヤライトが析出しない焼結鉱の製造方法を
開発する。【解決手段】焼成後、還元雰囲気に調整した冷却ガス
１４で焼結鉱１１を冷却することにより、焼結鉱のヘマ
タイトの一部を還元してマグネタイトの量を増加させ
る。密閉式であるシャフト型クーラー１７等で冷却する
のが望ましい。【効果】鉄鉱石原料及び副原料の特殊な調達や調整を
する必要がなく、更に、高炉の燃料比低減、スラグ比低
減、及び超高ＰＣＩの安定操業を行ないつつ、被還元性
及び耐還元粉化性の優れた焼結鉱の製造方法を提供する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被還元性及び耐
還元粉化性のいずれにも優れた品質特性を有する高品質
焼結鉱の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉原料として使用される焼結鉱は、一
般に以下に述べる方法により製造される。先ず、本船か
ら荷揚げされた鉄鉱石を銘柄毎に粉鉱ヤードに山積みす
る。この後、山積みされた各種粉鉱石、含ＣａＯ副原
料、含ＳｉＯ₂副原料、焼結ダスト及び炭材等を、予め
設定している割合でベッディング法により混合し、ブレ
ンディング粉とする。このブレンディング粉と石灰石、
生石灰、珪石及び／又は蛇紋岩、粉コークス及び／又は
無煙炭、並びに返鉱、また場合によっては更に単味の鉱
石等の各原料を、それぞれの配合槽に入れ、各配合槽か
ら所定量の原料・副原料を連続的に切り出す。これらの
原料・副原料に、更に、適量の水分を加えて混合し、造
粒する。

【０００３】このようにして造粒された焼結原料、即ち
擬似粒子をホッパーから無端移動グレート式焼結機（ド
ワイトロイド式焼結機）のパレット上に連続的に、高さ
５００〜７００ｍｍ程度の層状に供給する。次いで、点
火炉にて表層部の炭材に点火し、下方に向けて強制的に
空気を吸引しながら炭材を燃焼させる。この時発生する
燃焼熱によって前記擬似粒子を焼結し、塊成化する。

【０００４】こうして製造された焼結ケーキを冷却後、
破砕し、整粒して３〜５ｍｍ以上の粒子が成品焼結鉱と
して高炉に装入される。破砕・整粒過程で発生した３〜
５ｍｍ以下の粉焼結鉱は、返鉱として再び焼結原料の一
部として使用される。

【０００５】一方、焼結鉱の品質特性としては、冷間強
度、被還元性及び耐還元粉化性等が特に重要であり、高
炉の安定且つ高効率操業に大きな影響を及ぼすので、厳
しく管理されている。上記特性の評価方法として、冷間
強度はＪＩＳ法タンブラー強度（ＴＩ）やＪＩＳ法落下
強度（ＳＩ）等、被還元性はＪＩＳ還元率（ＲＩ）、そ
して耐還元粉化性は日本鉄鋼協会・製銑部会法の還元粉
化指数（ＲＤＩ）が用いられる。また、焼結鉱の製造コ
スト面からは、炭材、ガス及び電力等の消費エネルギー
原単位が低く、且つ高生産率、高歩留が要求される。更
に、最近では、環境及び省エネルギーへの対応から、高
炉で発生する副産物のスラグを極力減らすことが要請さ
れている。

【０００６】一般に、焼結鉱のＲＩや高温性状（高温荷
重軟化性状等）を改善する方法としては、焼結鉱中のス
ラグ含有率を減らすこと、従って、ＳｉＯ₂含有率を減
らすことが効果的であることが知られている。しかしな
がら、その場合には冷間強度、歩留及びＲＤＩが悪化す
るという、互いに相反する影響が現われる。従って、Ｒ
Ｉや高温性状を改善して高品質焼結鉱を製造するために
は多くの困難な課題を解決しなければならない。

【０００７】このような背景から、これら品質並びに生
産率及び歩留等を改善するための焼結鉱製造技術が多数
提案されている。例えば、焼結鉱中に添加する珪石を１
ｍｍ未満に粒度調整することにより、生産率を低下させ
ずに焼結鉱中のＳｉＯ₂を低減する方法（特公昭５８−
１１８０号公報）、擬似粒子の調製原料としてＮｉ製錬
時に発生する微粉Ｎｉスラグを添加することにより、低
ＳｉＯ₂化によるＲＤＩの悪化を抑制しようとする方法
（特公昭５２−７２１号公報）、ゲーサイトを含む多孔
質低ＳｉＯ₂鉱石と、含ＣａＯ副原料との特殊な調整に
より、低ＳｉＯ ₂焼結鉱を製造する技術（特開平５−５
９９７２号公報）が開示されている。

【０００８】ところが、上記先行技術では、特殊な原料
及び副原料を調達したり、それらを予備処理したり、そ
の他特別な工程で調整をしたりしなければならないとい
う問題があった。

【０００９】これに対して本発明者等は、上記問題を解
決し、焼結操業を悪化させずに焼結鉱の被還元性及び耐
還元粉化性を改善するために、焼結鉱の鉱物組織の構成
比率を変更させることに注目した。ヘマタイト相量とマ
グネタイト相量との比を適切な値に調節し、且つ、含有
気孔率を一定値以上に確保することにより、耐還元粉化
性と被還元性との双方に優れた高品質焼結鉱が得られる
ことを知見した。そして、従来よりもマグネタイト相量
を増やして、ヘマタイト相量とマグネタイト相量との比
を適切な値に調節する方法として、焼結鉱製造工程の焼
成工程において、適切な還元雰囲気を確保する方法を考
案した。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、焼結
鉱製造工程の焼成工程において、焼結鉱中のマグネタイ
ト相量を増やし、ヘマタイト相量とマグネタイト相量と
の比を適切な値に調節することは可能である。しかしな
がら、その方法では、ヘマタイト相量とマグネタイト相
量との比を適切な値に調節し、同時に含有気孔率を所定
値に調節することが難しく、また難還元性のファイヤラ
イトが析出し易く還元性が低下するという問題があっ
た。

【００１１】そこで、本発明者等は上記鉱物組織の調節
を、一層容易に、且つ安定して行なうことができ、しか
も、含有気孔率の調節が容易であり、また、ファイヤラ
イトが析出しない方法を開発することを課題とした。

【００１２】従って、この発明の目的は、上記課題を解
決することにより、被還元性及び耐還元粉化性の双方に
優れた、高品質焼結鉱を製造する方法を提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、高品質焼結鉱の製造方法を開発するに当たり
鋭意研究を重ねた。

【００１４】焼結鉱の鉱物組織中、ヘマタイトの内、適
正量をマグネタイトに還元して、ヘマタイト相量とマグ
ネタイト相量との比を所定範囲に調節しようとする場
合、この調節は、焼成が完了した後に行なえば、含有気
孔率を変化させることなく、独立的に行なうことができ
る。即ち、焼結鉱の被還元性を高水準に維持したまま、
耐還元粉化性を向上させることができる。更に、焼成工
程におけるよりも焼結鉱の冷却工程において還元ガスを
添加・供給する方が、コークスの焼成反応や充填層内の
各種反応の影響を受けないため、任意の雰囲気に調整が
可能であり、Ｏ₂の存在、混入によるマグネタイト→ヘ
マタイトの再酸化を容易に抑制できるから、ヘマタイト
相量とマグネタイト相量との比を調節し易く、また、還
元ガス濃度の低減や吹込みガスのリサイクル及び排熱回
収も可能であるからコストも安価になる。この場合、ク
ーラー（冷却機）をキルン型やシャフト型等の密閉式と
すると雰囲気調整が容易となり、Ｏ₂による再酸化を排
除できるため、より効果的に高品質焼結鉱の製造が可能
となる。なお、弱還元雰囲気下での冷却は焼成後速やか
に開始し、初期温度は還元粉化の著しい５００〜６００
℃をはずした６００℃以上で行なうのが望ましい。

【００１５】この発明は上記知見に基づきなされたもの
であり、請求項１記載の高品質焼結鉱の製造方法は、焼
結鉱製造の焼成工程終了後に引き続き行なわれる焼結鉱
の冷却工程において、冷却ガスを還元雰囲気に調整し、
前記還元雰囲気に調整された冷却ガスで前記焼結鉱を冷
却すると共に、前記焼結鉱のヘマタイトの一部を還元し
てマグネタイトの量を増加させることに特徴を有するも
のである。

【００１６】また、請求項２記載の高品質焼結鉱の製造
方法は、請求項１記載の方法において、焼結鉱の冷却工
程として、密閉式クーラーを用いることに特徴を有する
ものである。なお、密閉式クーラーとは、シャフト型ク
ーラー及びキルン型クーラー、その他サーキュラー型ク
ーラーであっても実用上完全にシールすればこれも該当
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態の例
を説明する。図１に、この発明を実施するための焼結鉱
製造設備フローの概略図を示す。各種配合槽１に貯留さ
れた各種鉄鉱石（粉鉱石）、石灰石及び生石灰、返鉱、
珪石、並びに粉コークスの各種原料１’のそれぞれを、
所定の配合割合になるよう切り出し、一次ミキサー２に
装入する。ここで、水分を添加して調湿・混合する。調
湿・混合された配合原料３を二次ミキサー４へ装入し、
造粒して擬似粒子を調製する。調製された擬似粒子５を
サージホッパー６に装入し、サージホッパー６に貯留さ
れた擬似粒子を焼結原料７として、焼結機８へ連続的に
供給する。焼結機８に装入された焼結原料は、点火炉９
で上面表層に点火され、吸引ブロワー１０により下方吸
引され、焼成が進行する。焼成が完了した焼結鉱を焼結
機８から排出する。次いで、排出された焼結鉱１１をク
ーラーに連続的に装入する。クーラーの方式はとくに限
定しないが、例えば、サーキュラー型クーラー１２又は
シャフト型クーラー１７がよく、前述した理由によりシ
ャフト型クーラー１７がより望ましい。クーラー１２又
は１７には送風機１３で冷却用空気又は冷却用ガス１４
を送風すると共に、還元ガス１５を供給し、冷却雰囲気
を所定の弱還元性に保持する。なお、シャフト型クーラ
ー１７においては、熱交換器１９で排熱回収後、冷却排
ガス１８を循環させて冷却ガス１４とすれば一層効率的
である。

【００１８】クーラー１２に装入された焼結鉱は、冷却
されると共に、ヘマタイトの一部が還元されてマグネタ
イトになる。還元ガスの供給流量は、ＣＯ含有率が１vo
l.％以上、望ましくは３vol.％以上、１０vol.％以下、
又はこれと同等の還元ポテンシャルを有する還元ガスと
なるように調節する。このように弱還元性雰囲気に調節
することにより、焼結鉱の鉱物組織におけるヘマタイト
相量の面積％とマグネタイト相量の面積％との比を、
０．５以下にする。

【００１９】クーラー１２から排出された焼結鉱１６を
クラッシャー（図示せず）で破砕処理した後、所定粒度
範囲内のものを成品とし、それ未満の粒度のものは返鉱
として焼結機８へリターンさせる。

【００２０】この発明の方法においては、被還元性及び
耐還元粉化性に優れた焼結鉱を製造するために、上記還
元ガスの供給流量、及び各種原料の配合割合を、次の
〜の通り行なう。

【００２１】還元ガスの供給流量は、ＣＯ含有率が１
vol.％以上、望ましくは３vol.％以上、１０vol.％以
下、又はこれと同等の還元ポテンシャルを有する還元ガ
スとなるように調節する。このように弱還元性雰囲気に
調節することにより、焼結鉱の鉱物組織におけるヘマタ
イト相量の面積％とマグネタイト相量の面積％との比
を、０．５以下にする。

【００２２】また、配合原料３は、各種原料１’を次の
通り配合したものとする。焼結鉱１６のＳｉＯ₂含有率の目標値を、５wt.%以下
とする。焼結鉱１６のＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂（wt.%）で表
わされる塩基度の目標値を、１．０〜３．０の範囲内と
する。

【００２３】上記及びの目標値を達成する方法は、
珪石等副原料及び鉄鉱石中の脈石成分と、それら原料の
配合割合とを用いた常法により調整する。焼結鉱１６の含有気孔率の目標値を、面積％で１５％
以上とする。そのためには、粉コークス量を極力少なく
し、４２ｋｇ／ｔｏｎ−成品以下に制限するのが望まし
い。

【００２４】また、各種鉄鉱石の内、水分等ガス発生成
分含有率の高いものを増配合すること、ＳｉＯ₂含有率
を下げること、スラグ含有率を下げること、及び粉コー
クス配合量を下げることを適宜組み合わせた原料配合に
する。

【００２５】このように、焼結鉱の鉱物組織の構成比率
において、マグネタイト相量を増やすことにより、ヘマ
タイト相からマグネタイト相への還元変態時の体積膨張
に起因する、還元粉化を抑制すること、一方、マグネタ
イト相量を増やすことにより被還元性が低下するのを抑
制し、更に被還元性を積極的に向上させるために、Ｓｉ
Ｏ₂含有率を低めにし、スラグ量を制限し、含有気孔率
を確保し、更に気孔径を小さめに制限することが望まし
い。

【００２６】なお、ヘマタイト相量の面積％及びマグネ
タイト相量の面積％の測定、及び含有気孔率の面積％の
測定は、焼結鉱の切断平面の研磨面について、例えば、
画像処理による方法で面積％を求めるのがよい。また、
仮想直径が１０〜１００μｍの開気孔の体積和の、全開
気孔の体積和に占める割合の測定は、例えば、市販の水
銀圧入式ポロシメーターを用いて測定するのがよい。

【００２７】

【実施例】次に、この発明の高品質焼結鉱の製造方法
を、実施例によって更に詳細に説明する。

【００２８】図１に示した焼結鉱製造設備フローに従
い、本発明の範囲内の焼結鉱の製造方法（実施例１〜
６）、及び本発明の範囲外の焼結鉱の製造方法（従来法
１及び２、並びに比較例１〜５）を試験した。

【００２９】表１及び２に、それぞれ各実施例、並びに
各従来法及び比較例の原料配合を示し、使用した各鉄鉱
石の成分組成を表３に示す。上記原料配合により、表１
及び２に併記したように、焼結鉱のＳｉＯ₂含有率の目
標値を、実施例並びに従来法及び比較例いずれも、３．
０〜５．０の間の各種値に設定した。一方、塩基度（Ｃ
ａＯ／ＳｉＯ₂）の目標値は、実施例並びに従来法及び
比較例のすべてについて、２．０の一定値とした。ま
た、鉄鉱石中の水分含有率を考慮した鉄鉱石の配合量、
及び粉コークス配合量により、実施例では、焼結鉱の気
孔率の目標値を１５面積％以上の各種値にし、開気孔の
仮想直径が比較的小さいものの割合をある程度高い値に
確保するよう配慮した。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】一方、焼結鉱の試験製造工程において、実
施例の場合には、焼結鉱焼成後のクーラー１２におい
て、冷却用空気又はガス１４中に還元ガス１５としての
ＣＯガスを供給し、冷却用空気又は冷却用ガス１４を弱
還元雰囲気に調整し、更にＯ₂濃度を下げる又は０
（零）とすることにより、焼結鉱中のヘマタイトの一部
をマグネタイトに還元した。表４に、冷却ガス中のＣＯ
濃度（vol.％）その他のガス成分組成、及びその他のク
ーラー操業条件を示す。なお、実施例６ではシャフト型
クーラーにて冷却を行なった場合である。これに対し
て、従来法では還元ガスを吹き込まず、また、比較例の
場合には、焼結鉱の焼成過程においてＣＯガスを焼成炉
の上部から吹き込んだ。表５に、焼成炉内のＣＯ吹込み
濃度（vol.％）を示す。

【００３４】

【表４】

【００３５】

【表５】

【００３６】以上の製造条件により得られたそれぞれの
焼結鉱について、ＳｉＯ₂含有率、塩基度（ＣａＯ
／ＳｉＯ₂（wt.% 比率））、ヘマタイトとマグネタ
イトとの鉱物組織の構成比率、含有気孔率、気孔径
の分布、及びスラグ含有率を試験した。

【００３７】ヘマタイトとマグネタイトとの鉱物組織の
構成比率は、焼結鉱の切断研磨面を反射顕微鏡で鉱物組
織を観察し、ヘマタイト相及びマグネタイト相をＸ線回
折により同定し、それに基づき画像処理により両組織相
の定量分析を行ない、（ヘマタイト相量（面積％））／
（マグネタイト相量（面積％））を求め、その比の値で
表わした。

【００３８】含有気孔率の測定は、焼結鉱の切断研磨面
の画像処理により行なった。画像処理は、研磨面上で１
箇所当たり１００μｍ平方の面積を任意の１０００箇所
について測定し、平均含有気孔率を求め、面積％で表わ
した。

【００３９】気孔径の分布測定は、市販の水銀圧入式ポ
ロシメーターを用い、負荷された水銀圧力に依存して定
まる開気孔の仮想直径と、その時開気孔内に圧入された
水銀量とから、所定範囲内の仮想直径を有する開気孔の
焼結鉱中占有体積の、全開気孔の焼結鉱中占有体積に対
する割合を求め、％で表わした。

【００４０】表６及び７に、上記各測定結果を、そして
表８及び９に各焼結鉱の化学分析結果を示す。

【００４１】

【表６】

【００４２】

【表７】

【００４３】

【表８】

【００４４】

【表９】

【００４５】表６〜９からわかるように、従来法１及び
２では、（イ）ヘマタイト相量の面積％とマグネタイト
相量の面積％との比が０．５以下であること、（ロ）Ｓ
ｉＯ ₂含有率が５wt.%以下であること、及び（ハ）含有
気孔率が面積％で１５％以上であることの内、少なくと
も一つが満たされない焼結鉱が製造された。これに対し
て、比較例１〜５及び実施例１〜６では、いずれにおい
ても、上記（イ）〜（ハ）の全てが満たされた焼結鉱が
製造された。

【００４６】図２及び３に、それぞれ各実施例、並びに
各従来法及び各比較例で製造された焼結鉱についての、
代表的な操業成績結果（生産率、及び成品歩留）、並び
に、焼結鉱の強度特性（ＴＩ₊₁₀）、被還元性（ＪＩＳ
−ＲＩ）及び耐還元粉化性（ＲＤＩ）の試験結果を示
す。

【００４７】図２及び３から、下記事項がわかる。本発明の範囲外である従来法の製造方法では、焼結鉱
の被還元性と耐還元粉化性との内、少なくとも一方にお
いて劣っており、両方共にすぐれているものはない。

【００４８】比較例の製造方法では、焼結鉱の被還元
性と耐還元粉化性がともに優れている。これに対して本発明の製造方法によれば、焼結鉱の強
度特性、被還元性及び耐還元粉化性のいずれにおいても
比較例より更に優れている。しかも、生産率及び成品歩
留についてもすぐれている。即ち、実施例の焼結鉱の製
造においては、操業が高位に安定するとともに、品質の
優れた成品が得られることがわかる。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
鉄鉱石原料及び副原料の特殊な調達や調整をすることな
く、更に、高炉の燃料比低減、スラグ比低減、及び超高
ＰＣＩの安定操業を行ないつつ、被還元性及び耐還元粉
化性の優れた焼結鉱の製造方法を提供することができ、
工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施するための焼結鉱製造設備フロ
ー例の概略図である。

【図２】実施例の方法により製造された焼結鉱について
の操業成績、並びに、焼結鉱の強度、被還元性及び耐還
元粉化性の試験結果を示すグラフである。

【図３】従来法及び比較例の方法により製造された焼結
鉱についての操業成績、並びに、焼結鉱の強度、被還元
性及び耐還元粉化性の試験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１各種配合槽１’各種原料２一次ミキサー３配合原料４二次ミキサー５擬似粒子６サージホッパー７焼結原料８焼結機９点火炉１０吸引ブロワー１１焼結鉱１２クーラー（サーキュラー型クーラー）１３送風機１４冷却用空気又は冷却用ガス１５還元ガス１６焼結鉱１７クーラー（シャフト型クーラー）１８冷却排ガス１９熱交換器

フロントページの続き (72)発明者坂本登東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者佐藤秀明東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者渡辺隆志東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結鉱製造の焼成工程終了後に引き続き
行なわれる焼結鉱の冷却工程において、冷却ガスを還元
雰囲気に調整し、前記還元雰囲気に調整された冷却ガス
で前記焼結鉱を冷却すると共に、前記焼結鉱のヘマタイ
トの一部を還元してマグネタイトの量を増加させること
を特徴とする高品質焼結鉱の製造方法。
【請求項２】前記焼結鉱の冷却工程は、密閉式クーラ
ーである、請求項１記載の高品質焼結鉱の製造方法。