JPH1161282A

JPH1161282A - 焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JPH1161282A
Application number: JP22145697A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ichikawa; 孝一市川; Hidetoshi Noda; 英俊野田; 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: 1997-08-18
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-18
Also published as: JP3397091B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高炉に装入する原料中の焼結鉱の比率を高め
るために必要なＳｉＯ₂成分が少なく、還元粉化性が良
好で、かつ強度の高い焼結鉱を高歩留で製造する方法を
提供する。【解決手段】粒径０．５ｍｍ以下の粒子を３０重量％
以上含み、かつ焼結鉱のＳｉＯ₂濃度が２．８〜４．７
重量％となるように配合した焼結原料を高速攪拌混合機
で混合造粒し、さらに、燃料成分を添加し、再度、造粒
した後に焼結する焼結鉱の製造方法である。前記方法の
高速攪拌混合機で混合造粒した後、次いで転動型造粒機
を使用して造粒した後、燃料成分を添加し、再度、造粒
した後に焼結してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉に装入する原
料中の焼結鉱の比率を高めるために必要なＳｉＯ ₂成分
が少なく、還元粉化性が良好で、かつ強度の高い焼結鉱
を高歩留で製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉に装入される焼結鉱の一般的な製造
工程は次の通りである。先ず、鉄鉱石、粉コークス、石
灰石等の焼結原料を混合造粒機内で適当量の水分を加え
つつ、造粒する。こうして擬似粒化された焼結原料を焼
結機のグレート上に装入し、焼結原料充填層の上部から
点火し、充填層の上部から下部に向かって空気を吸引し
て、原料中の粉コークスを上部から順次燃焼させて焼成
する。焼成後はグレートの乗ったパレットを傾転して焼
成物（焼結ケーキと称する）を取り出し、破砕、冷却し
た後に、一定粒度以上の成品が高炉原料として供され
る。なお、一定粒度以下の粉粒体（返鉱と称する）は再
び焼結原料に供される。

【０００３】上述の焼成過程において、焼成原料が高温
下で部分的に溶融し、この溶融部が焼結原料粉粒体を相
互に結合して塊状化する。この融液には、Fe₂O₃-CaO 系
（カルシウムフェライト系）の融液とCaO-SiO₂系（シリ
ケート系スラグ）の融液の２種類が存在するが、カルシ
ウムフェライト系融液は、冷却過程でヘマタイト結晶を
晶出し、この晶出したヘマタイト結晶が焼結鉱の還元粉
化を促進し、耐還元粉化性を悪化させる。従って、シリ
ケート系スラグを積極的に生成させれば、焼結鉱の還元
粉化性を良好にすることができるので、実操業において
はSiO₂系副原料を増配合する等、焼結原料中のSiO₂濃度
を増加させる方策が講ぜられている。しかし、SiO₂濃度
を単に増加させると焼結鉱の鉄分含有率が低下するので
効率的でない。

【０００４】これを改善するために、特開平７−３３１
３４２号公報では、粒径０．５ｍｍ以下の粒子を３０重
量％以上含み、焼結鉱のSiO₂濃度が３．０〜４．７重量
％となるように配合した焼結原料を一括してアイリッヒ
ミキサー等の高速攪拌羽根を内蔵した混合機で混合して
から、傾動型造粒機を使用して造粒した後に焼結する方
法が開示されている。

【０００５】この方法によれば、微粉の焼結原料中のSi
O₂成分の反応性を高めることにより、焼結鉱内に残留す
る未反応のSiO₂成分が減少し、焼結鉱の耐還元粉化性が
改善される。焼結原料を高速攪拌混合機で混合すること
により以下の作用が得られるとしている。

【０００６】（１）高速攪拌羽根の強力な混合力によ
り、混合時に添加した水分を原料全体に浸透させ、粒子
径に関係無く全ての粒子の表面に水膜を形成させること
が可能となる。このため、粒子の可塑性が向上し、造粒
の際、付着粉として機能する微粉の付着力が高められ、
擬似粒子を構成する粒子間の結合力が上昇する。このよ
うに粒子間の結合力が上昇すると、焼結の際の乾燥や熱
衝撃による微粉の剥離に対する抵抗力が増し、擬似粒子
を構成する粒子間の接触状態が良好に保たれるため、Si
O₂成分の反応（固相反応）が進行し易くなる。

【０００７】（２）焼結原料中0.5mm 〜2.0mm の粒子
は、従来の造粒方法では、核粒子にも付着粒子にもなら
ない、言わば造粒に関与しない粒子であった（製銑研究
（1976) No.288, 10頁）。しかし、高速攪拌羽根の強力
な混合力により混合時に添加した水分を原料全体に浸透
させ、粒子径に関係なく全ての粒子の表面に水膜を形成
させることが可能となり、結合力が向上するため、この
0.5mm 〜2.0mm の粒子も他の粒子と付着して擬似粒子を
形成するため、SiO₂成分の反応（固相反応）が進行し易
くなる。

【０００８】（３） SiO₂成分の高い鉱石（例えば、蛇
紋岩）は分散性が悪く、その粒子が凝集した状態から粒
子単位まで分散することが従来は困難であるため、部分
的にSiO₂成分の高い状態となり反応性が低下する問題が
あった。しかし、高速攪拌混合機を用いる場合、その強
力な攪拌力により、例えば粘性の高い蛇紋粉をその粒子
が凝集した状態から粒子単位まで分離することが可能に
なるため、他の焼結原料との均一な混合を促進し、凝集
によるSiO₂成分の偏在をなくすことができる。このた
め、SiO₂成分の反応（固相反応）が進行し易くなる。

【０００９】以上の理由により、高速攪拌混合機を用い
てSiO₂成分の反応を高めることにより、焼結鉱内に残留
する未反応のSiO₂が減少し、焼結鉱の耐還元粉化性が改
善されるとしている。

【００１０】しかし、この方法では以下のような欠点を
有している。すなわち、粉コークスを含む全ての焼結原
料を高速攪拌羽根内蔵の混合機に投入するため、造粒後
の粒子において粉コークスは、粒子の内部から表面に渡
る広い部分に分散することとなり、内部の粉コークスは
酸素の供給を得にくいので、燃焼速度が遅延して焼結鉱
の生産率を低下させるという点である。また、内部の粉
コークスの燃焼が遅延して添加したコークス量に応じた
充分な熱量を得られないという問題点もある。単位時間
当たりの発熱量が不足すると、焼結過程における吸引空
気による冷却効果の割合が増大し、焼結過程で到達する
最高温度および１２００℃以上の高温の保持時間も低下
する。このため、高温で発生するFe₂O₃-CaO 系（カルシ
ウムフェライト系）の融液とCaO-SiO₂系（シリケート系
スラグ）の融液量が低下すると同時に、融液の流動性が
相対的に低下して融液が粒子間に均一に分布しなくなる
ため、原料粒子間を相互に結合する効果が減少する。こ
のため、ＲＤＩがあまり改善されない。

【００１１】さらに、本発明者の調査、観察の結果、焼
結遅延により焼結鉱中に未燃で残る粉コークスおよび、
その周辺は焼結鉱の強度が低いため、焼結後粒度調整の
ために行われる焼結ケーキの破砕工程において、破壊起
点となって微粒分を増大させ、成品歩留りを低下させて
いるという欠点も見出した。これらの対策として、充分
な熱量供給のため、本来必要とされる量以上に過剰に粉
コークスを添加することも考えられるが、これは不経済
である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決し、SiO₂濃度の低い焼結鉱（低SiO₂焼結鉱）であ
って、耐還元粉化性が良好で且つ、高強度を有する焼結
鉱を生産性を悪化させることなく、高品質かつ、高歩留
りで製造する方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を、
以下の方法によって達成する。

【００１４】第１の方法は、粒径０．５ｍｍ以下の粒子
を３０重量％以上含み、かつ焼結鉱のＳｉＯ₂濃度が
２．８〜４．７重量％となるように配合した焼結原料を
高速攪拌混合機で混合造粒し、さらに、燃料成分を添加
し、再度、造粒した後に焼結する焼結鉱の製造方法であ
る。

【００１５】第２の方法は、粒径０．５ｍｍ以下の粒子
を３０重量％以上含み、かつ焼結鉱のＳｉＯ₂濃度が
２．８〜４．７重量％となるように配合した焼結原料を
高速攪拌混合機で混合造粒し、次いで転動型造粒機を使
用して造粒した後、燃料成分を添加し、再度、造粒した
後に焼結する焼結鉱の製造方法である。

【００１６】本明細書で使用する用語の意味は、次の通
りである。粒子の大きさを表すｍｍは、篩目の代表径
で、例えば、粒径０．５ｍｍ以下の粒子とは０．５ｍｍ
の篩目を通過する篩下を、また粒径２〜１ｍｍの粒子と
は、篩目が２ｍｍの篩を通過し、篩目が１ｍｍの篩上に
残る粒子のことをいう。前記の「粒径０．５ｍｍ以下の
粒子を３０重量％以上含み」とは、原料を配合した時点
で、その原料中に粒径０．５ｍｍの粒子が３０重量％以
上含まれていることを意味し、「焼結鉱のＳｉＯ₂濃度
が２．８〜４．７重量％」とは、焼結した後のの焼結鉱
中のＳｉＯ₂濃度が２．８〜４．７重量％であることを
意味している。

【００１７】本発明における燃料とは、擬似粒子表面に
付着し、擬似粒子を乾燥、昇温するのに充分な発熱量、
燃焼速度を確保できるものであればよいが、ここでは経
済的理由から粉コークスとして説明する。

【００１８】「作用」本発明方法において、焼結鉱中の
ＳｉＯ₂濃度が２．８〜４．７重量％となるように焼結
原料を配合するのは、ＳｉＯ₂濃度が２．８重量％未満
では、高速攪拌混合機を用い且つ、粉コークスの添加方
法を改善することでＳｉＯ₂の反応性を向上させても、
焼結鉱の還元粉化性の改善が見込まれず、一方ＳｉＯ₂
濃度が４．７重量％を越えると、焼結過程で発生する融
液量が増加するため焼結鉱の耐還元粉化性が良好となる
ので、敢えて本発明方法を採用する必要がないからであ
る。

【００１９】高速攪拌混合機の混合造粒過程の後に、燃
料成分を添加して再度造粒するのは、以下の理由によ
る。

【００２０】擬似粒子の内部、または表面に存在する粉
コークスは焼結原料充填槽において上部から下部に向か
って吸引された空気中の酸素と反応して燃焼する。従来
方法においては、焼結原料を高速攪拌混合機の混合、造
粒過程以前に粉コークスを添加すると、強力な攪拌力に
より焼結原料と均質に混合され、擬似粒子の表面から内
部に均質に存在するようになる。この場合、擬似粒子の
粉コークスは擬似粒子の表面から内部に拡散してくる酸
素と反応する必要があるため、酸素の擬似粒子内部への
拡散および反応により生成する二酸化炭素や一酸化炭素
の擬似粒子外への拡散が粉コークスの燃焼速度を律速す
るようになり、燃焼速度が低下する。

【００２１】本発明においては、粉コークスを高速攪拌
混合機の混合、造粒過程の後で添加し、その後さらに造
粒する。このため、粉コークスが他の焼結原料から構成
される擬似粒子の表面に付着した状態の擬似粒子が得ら
れる。この擬似粒子では、粒子表面に偏在した粉コーク
スは、焼結原料充填層の粒子間空隙を流れてきた空気中
の酸素と、擬似粒子内部への拡散過程を経ることなく、
反応する。また、反応により生成する二酸化炭素や一酸
化炭素も速やかに吸引空気の流れにより排出される。こ
のため、粉コークスは速やかに燃焼する。これにより、
焼結充填層中のコークスの燃焼帯も速やかに焼結原料充
填層の下方に移動してゆくため、パレットの移動速度を
増加することが可能になり、生産性を向上することがで
きる。

【００２２】燃焼の際、本発明による擬似粒子では粒子
内部には粉コークスは無く、酸素拡散律速により未燃焼
のまま残留する粉コークスは無くなる。従って、過剰の
粉コークスを添加する必要が無くなり、経済的にも有利
である。また、粉コークスの燃焼速度が上昇するので焼
結原料充填層内の吸引空気流による冷却効果が減少し、
より効率的に擬似粒子を昇温できる。この効果により高
温下で発生するFe₂O₃-CaO 系（カルシウムフェライト
系）の融液とCaO-SiO₂系（シリケート系スラグ）の融液
の量が増加し、融液の流動性も向上するため、焼結原料
粒子間の結合が進む。

【００２３】さらに、未燃で残留する粉コークスが無く
なるため、前述した破砕時の焼結ケーキ中の亀裂が減少
し、粉の発生が抑制される結果、高炉装入に必要とされ
る一定粒径以上の焼結鉱の割合が上昇し、歩留りが大幅
に向上する。

【００２４】高速攪拌混合機で攪拌、混合した後、粉コ
ークスを添加する前に、転動型ミキサー（例えば、ドラ
ムミキサー）を使用して造粒すれば、擬似粒子の粒径
（擬似粒度）が一層大きくなるので、焼結時の原料充填
層の通気性がよくなり生産率を一層向上させることがで
きる。また、焼結原料中の−０．５ｍｍの細粒分がより
減少するため、この過程の後にコークス粉を添加し、再
造粒すると、擬似粒子の表面におけるコークス粉密度は
より高くなり、粉コークスの燃焼速度が向上する。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を工程図に基
づいて以下に説明する。第１の方法：図１は、本発明の第１の方法を示す工程図
である。１は、燃料成分以外の焼結原料を入れた原料槽
で、複数槽設けられている。２はベルトコンベヤ、３
は、高速攪拌混合機で、高速攪拌羽根を内蔵し、この羽
根が混合機の内部で高速回転運動をして原料を攪拌する
ものである。５は、高速攪拌混合機３の下流に設けられ
た転動型造粒機で、例えば、ドラムミキサーが使用され
る。４は、高速攪拌混合機３と転動型造粒機５の間を搬
送される原料に燃料である粉コークスを添加するために
設けられた燃料槽である。

【００２６】複数の原料槽１から一定の配合割合で切り
出された原料は、高速攪拌混合機３で混合される。混合
された原料はその搬送途中で燃料槽４から一定量の燃
料、例えば粉コークスが添加され、その下流にある転動
型ドラムミキサー５で混合、造粒される。造粒後された
原料は焼結機に搬送される。

【００２７】上述の高速攪拌混合機３の形式は、(1)円
筒型パン内に攪拌羽根が設置され、このパンと羽根の双
方が回転するもの、例えば、アイリッヒミキサー（商品
名）、(2)ドラムミキサー内に攪拌羽根を設置したも
の、(3)固定された横型の円筒内に回転する高速攪拌羽
根が設置されたもの、例えば、レゲディミキサー（商品
名）等がある。なお、本発明における高速攪拌混合機
は、攪拌を目的とした高速攪拌羽根が内蔵されたミキサ
ーであれば、上記の形式に限定されるものではない。

【００２８】燃料は、例として粉コークスを挙げたが、
擬似粒子表面に付着し、擬似粒子を乾燥、昇温するのに
充分な発熱量、燃焼速度を有するものであればよい。ま
た、数銘柄の燃料を混合したものでもよい。第２の方法：この方法は、第１の方法の工程に、さら
に、図２に示すように、高速攪拌混合機３と燃料の添加
位置４ａの間に転動型造粒機６を設け、高速攪拌、混合
後の原料を造粒する工程を加えたものである。他の符号
は、第１の方法と同一であるから説明を省略する。

【００２９】このようにすれば、擬似粒子の粒径（擬似
粒度）が一層大きくなるので、焼結時の原料充填層の通
気性がよくなり生産率を一層向上させることができる。
また、焼結原料中の−０．５ｍｍの細粒分がより減少す
るため、この過程の後にコークス粉を添加し、再造粒す
ると、擬似粒子の表面におけるコークス粉密度はより高
くなり、粉コークスの燃焼速度が向上させることができ
る。

【００３０】

【実施例】表２に示す配合の焼結原料を使用して、本発
明方法（本発明例１；第１の方法、本発明例２；第２の
方法）および従来方法である３種類の方法について、鍋
焼成試験を実施した。なお、各試験において焼成ケーキ
のSiO₂成分が４．５％となるように原料配合を行った。
表１は、これらの方法の造粒方法を示したものである。

【００３１】焼成は３００ｍｍφの円筒型のポットに配
合原料を装入して、層高さを５００ｍｍとし、差圧（原
料層の上面、下面の差圧）を１０００ｍｍＡｑとし、点
火はコークスガスを用い、各例とも等流量でその供給時
間を９０秒間とし、風箱の排ガス温度が最高温度となっ
たとき、焼成終了とした。鍋焼成した焼成ケーキについ
て、冷間強度（タンブラーテストによる焼結鉱の回転強
度指数；ＴＩ）、生産率、還元粉化率（ＲＤＩ）およ
び、歩留り（＋１０ｍｍ）を測定した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】試験結果を図３に示す。この図から、本発
明例１、２は、比較例１〜３に比べて、冷間強度、生産
率および歩留りが高く、還元粉化率が低減していること
が分かる。即ち、本発明方法を適用すれば、耐還元粉化
性が改善され、生産率を落とさずに、高強度の焼結鉱を
高歩留りで生産することができる。特に、高速攪拌混合
後、燃料を添加する前に混合工程を付加（本発明例２；
第２の方法）すれば、耐還元粉化性を悪化させずに、よ
り生産率を向上させることが可能となることが分かる。

【００３５】

【発明の効果】本発明方法によれば、焼結鉱のSiO₂濃度
が低くても耐還元粉化性が良好で、高強度の焼結鉱を生
産率を低下させることなく高歩留りで製造することがで
きる。本発明方法で得られる低SiO₂焼結鉱を使用すれ
ば、良質塊鉱原料の枯渇にも充分対応して高炉の安定操
業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の方法の工程図である。

【図２】本発明の第２の方法の工程図である。

【図３】本発明方法および従来方法の鍋焼成試験結果を
示す棒グラフである。

【符号の説明】

１原料槽２ベルトコンベヤ３高速攪拌混合機４燃料槽５、６転動型造粒機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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】粒径０．５ｍｍ以下の粒子を３０重量％
以上含み、かつ焼結鉱のＳｉＯ₂濃度が２．８〜４．７
重量％となるように配合した焼結原料を高速攪拌混合機
で混合造粒し、さらに、燃料成分を添加し、再度、造粒
した後に焼結することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】粒径０．５ｍｍ以下の粒子を３０重量％
以上含み、かつ焼結鉱のＳｉＯ₂濃度が２．８〜４．７
重量％となるように配合した焼結原料を高速攪拌混合機
で混合造粒し、次いで転動型造粒機を使用して造粒した
後、燃料成分を添加し、再度、造粒した後に焼結するこ
とを特徴とする焼結鉱の製造方法。