JPS5818414B2 - アルミナ含有率の高い鉱石の高配合を可能とした低スラグ焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焼結鉱製造方法に関するものであり、高Ａｌ２
Ｏ３含有鉱石を使用して焼結鉱の品質や生産性を低下さ
せることなく５ｉ０２含有量の少ない焼結鉱を製造する
ことを目的とするものである。

高炉操業において炉況を安定化させ、生産性を高めるた
めには、装入する原料の被還元性ができるだけ良く、し
かも炉内（こおける強度、通気性が十分維持できる性状
を持つものでなければならない。

高炉装入原料中鐵源としては、塊鐵鉱石、ペレット、焼
結鉱が主であるが、近年は焼結鉱の装入割合が８０〜９
０％と非常に高くなっており、焼結鉱の品質が高炉操業
を左右するといっても過言ではない。

このため、被還元性が良く、炉内での強度が十分維持で
きる焼結鉱が望まれる。

しかし、焼結鉱は一般（こ高炉炉内において４００〜６
００°Ｃのいわゆる低温還元領域において粉化する性質
（低温還元粉化性）を有し、゛高炉上部での通気を著し
く阻害する欠点がある。

低温還元粉化の主な原因は、焼結過程でＡｌ２Ｏ３を溶
かし込んだ溶融部から晶出する多成分系へマタイトに起
因すると考えられる。

この多成分系へマタイトは晶出時にヘマタイト内部にＡ
ｌ２Ｏ＃を析出し、この部分にヘマタイトからマグネタ
イトに変わる際の結晶転移に伴う歪が集中しクラックを
発生する。

そして還元の進行と共をここの部分を起点として割れが
成長し粉化するので、これを防・止する手段としてはコ
ークスを増配合することにより焼結雰囲気の６０分圧を
高め多成分マグネタイトの再酸化を抑制することが考え
られる。

しかしこの方法ではコークス原単位が悪化するので、現
在は多成分系へフタイト中に入るＡｌ２Ｏ３量を抑える
、即ち配合原料中のＡｌ２Ｏ３量を制限することが行わ
れている。

配合原料中に含まれるＡｌ２Ｏ３の増加は焼結鉱の低温
還元粉化性を悪化するのみならず、溶融温度を高め、か
つ粘性を高め融体生成（以下ボンドと称す）量を減少さ
せる。

このため焼結鉱の強度維持に必要なボンドの量が減少し
焼結鉱の成品歩留を悪化させる。

この点からもＡｌ２Ｏ３は有害成分であり、焼結鉱中の
ｋ１２０．量は制限されるものである。

しかし、Ａｌ２Ｏ３は配合原料中に特に添加するのでは
なく鉱石中から脈石分として持込まれるもので高Ａｌ２
Ｏ３系鉱石が近年のように多量輸入され、これ等の鉱石
を多使用せざるを得ない状態では焼結鉱のＡｌ２Ｏ３の
上昇は避けがたく、低温還元粉化性、成品歩留の悪化を
防止し、かつ高Ａｌ２Ｏ３鉱石の多量使用技術の開発が
望まれている。

一方、高炉で副生ずるスラグ量は通常３００ｋｇ／ ｔ
−ｐ ｉ ｇ程度であるが、これは高炉操業にとって
必要最低限の量を大幅に上まわっている。

この過剰スラグ量の存在は、高炉装入物、とりわけその
主体をなす焼結鉱の持込５ｉ０２量が多いことに専ら原
因している。

それは焼結鉱のＳｉＯ□含有量を少なくすると、焼結鉱
の強度や成品歩留等が著しく悪化するため、止むをえず
、通常は焼結鉱中ＳｉＯ□量を５．６〜６．０重量％程
度としているからである。

高炉スラグ量の増加は高炉燃料比の増大をもたらすこと
を考えると、省エネルギーが強く叫ばれている今日、ス
ラグ量の減少は重要な課題といわねばならない。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、配合
原料中に含まれる全５ｉ０２量が焼結鉱の５ｉ０２含有
量に換算した値として５．４重量％以下であり、かつ粒
径１１１ｔｍ未満の細粒部分を２５重量％以上含有する
配合原料において、該配合原料中粒径０．２５１１１７
１！未満の微粉部分に含まれるＳｉＯ□量′を配合原料
を構成する成分全体の０．８５重量％以上とすると共に
該微粉部分のＡｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２重量比を０．２５以
下に調整し、このように調整した配合原料を焼結するア
ルミナ含有率の高い鉱石の高配合を可能とした低スラグ
焼結鉱の製造方法である。

以下本発明の詳細な説明する。

一般擾こ自溶性焼結鉱は酸化鐵粒子を融体が結合するい
わゆる溶融結合により塊成化される。

焼結鉱品質、生産性などはこのボンドによって大きく左
右されるため、どのようにしてボンドを生成させるかが
極めて重要である。

しかるに、ドワイトロイド型焼結機（以下ＤＬ型焼結機
と称する）による焼結鉱製造方法に代表される充填層吸
気型式の現状焼結プロセスにおいては、高温での反応時
間が極めて短いから、必要な融液を短時間に迅速に生成
せしめることが必要となる。

本発明者等はこの点について種々検討を加えた結禾、配
合原料中０．２５ ｍｍ未満の微粉部分のＡｌ２Ｏ３及
びＳｉＯ□含有量が重要であり、これらの値をコントロ
ールすることにより迅速な融体生成を促進し、それがひ
いては焼結鉱中の５ｉ０２含有量を低減しかつ焼結鉱中
のＡｌ２Ｏ３含有量を増加し得ることを見い出した。

一般に配合原料には６％程度の水分を含有させて疑似粒
化を促進することによって原料層の通気向上を図ってい
る。

この疑似粒子は、１〜５朋程度の粗粒原料を核とし、そ
のまわりに１朋未満の細粒が付着する形をとっている。

ところが、問題となる融液の生成は、この付着した細粒
のうち０．２５ｍｍ未満の微粉部分を起点として始まる
ことが本発明者等の検討により明らかとなった。

この初期融液は、次第にまわりの粗粒を溶かし込みなが
らその量を増加していくが、焼結時の高温滞留時間は短
いので粗粒は完全に溶融せず、また融液も均一に混合す
ることなしに、初期融液の組成の影響を強く残したまま
凝固が完了し、ボンドが形成される。

したがって、融液の必要量を迅速に確保するためには０
．２５ｍｍ未満の微粉部分中をこ低融点組成の起点を増
してやることが必要となる。

一方、焼結鉱中のＡｌ２Ｏ３が増すと低温還元粉化指数
（以下ＲＤＩと称する）が悪化する傾向にあることはよ
く知られている。

ところが統計的な傾向としてはＡｌ２Ｏ３の悪影響がい
われているがＡｌ２Ｏ３含有量が増しても、ＲＤＩが必
ずしも悪化しない場合もみられ不明な点があった。

本発明者等は前述のとおりボンドを形成するのは配合原
料中粒径０．２５ｍｍの微粉部分であって粒径１朋以上
の粗粒の多くは溶解せず焼は残った鉱石（以下元鉱と称
する）として残存することから、Ａｌ２Ｏ３の影響を粗
粒を含めた平均組成ではなく、微粉部分のＡ １２Ｑ３
ｆＬ ｋこ着目して種々実験を繰り返した。

その結果、配合原料中粒径０．２５ｍｍ未満の微粉部分
のＡｌ２Ｏ３含有量とＦｔＤＩとの間には正の相関があ
ることを見い出した。

そして前記平均Ａｌ２Ｏ３量とＲＤＩとの一部矛盾した
関係は０．２５ｍｍ未満の微粉部分のＡｌ２Ｏ３含有量
で説明できることがわかった。

従って、配合原料中のＡｌ２Ｏ３量は平均組成とともに
０．２５ ｍｍ未満の微粉部分のＡｌ２Ｏ３量も同時に
管理することが必要であり、鐵鉱石類を破砕して焼結原
料となす場合にはＡｌ２Ｏ３含有量の高い鉱石の破砕を
避けることが焼結鉱のＲＤＩ維持にとって重要である。

以上の検討結果より、配合原料中の０．２５ ｍｍ未満
の微粉部分の量と組成就中８ ｉ ０２ ＋ Ａ４０３
含有量が焼結鉱品質なこ重要な影響をおよぼすことが知
られた。

そして１間以上の粗粒部分のＳｉＯ２゜Ａｌ２Ｏ３の大
部分は未反応のまま残留するか、または反応しても一部
分しか反応に寄与せずいわゆるポンドとしての機能は果
さないことがわかった。

したがって、０．２５ ＷＬｍ未滴の微粉部分の５ｉ０
２含有量を高めると共にＡｌ２Ｏ３含有量を低減するよ
うにそれぞれの値を適正に保持してやれば、１ｒｎｍ以
上の粗粒部分のＳｉＯ□量が減少したり、１朋以上の粗
粒部分のＡｌ２Ｏ３量が増加しても焼結鉱の品質、生産
性を損うことなしに焼結鉱を製造できる。

つまり、配合原料中０．２５ｍｍ未満の微粉部分の量と
組成（Ｓ ｉｏ ２ ｒ ＡＡ２０ｓ ）の適正条件が
満足されれば、焼結鉱の品質、生産性にとっては必要十
分でありボンドに関与しない焼結原料の１ｒＩＬ１ｒＬ
以上の粗粒部分の５ｉ０２量を削減して配合原料全体の
Ｓ ｉ ０２量を低減させるならば、これまで焼結鉱の
品質低下や、生産性悪化のため困難であった５Ｉ０２
。

含有量が５．４重量％以下の低スラグ焼結鉱の製造が可
能となり、かつ該粗粒部分のＡｌ２Ｏ３量を増加しても
焼結鉱の品質や生産性を損うことはない。

第１図は４６０ ｍ”のＤＬ型焼結機により焼結鉱。

を製造した実験結果であり配合原料中粒径０．２５１π
ｎ未満の微粉部分に含まれるＡｌ２Ｏ３と５ｉ０２量の
重量比（以下この値を−０，２５ｍｍ中〔Ａｌ２Ｏ３／
ＳｉＯ２〕と称する）が焼結鉱のＲＤＩと成品歩留にど
のような影響を与えるかを示した図である。

。第１図に示すように−０，２５ｒＩＬｒＩＬ中〔Ａ１
２０７Ｓｉ０２）とＲ，ＤＩ、成品歩留との相関は強く
、−０，２５ｍｍ中（Ａ４０ニア９ ｔ ０２ 〕の増
加につれてＲＤＩ及び成品歩留はそれぞれ悪化する。

とりわけ−０，２５朋中〔Ａｌ２Ｏ，／５１０２〕が０
．２５以下ではＦｔＤＩ及び成品歩留の悪化傾向はゆる
やかであるが０．２５を超えるとＲＤＩ、成品歩留共急
激に悪化することがわかる。

この現象は焼結時の初期融液となる粒径０．２５ｍｍ未
満の微粉部分中にＡｌ２Ｏ３が８ ｉ ０２の２５％を
超えて多量に存在する場合にはＡｌ２Ｏ３の悪影響が顕
著に表われることを示している。

一方、初期融液量ｌと大きく影響する０、 ２５ Ｉｎ
ｌ１未）溝部分の５ｉ０２量と焼結鉱の品質との関係を
４０ゆ試験鍋により調査を行い、第２図をこ示すような
結果を得た。

即ち、第２図は−０，２５ｍｍ中（Ａ４０３／５ｉ０２
］を０．２０、コークス配合率を３．２重量％（こそれ
ぞれ固定して配合原料全体を構成する成分の合計（水分
を除く乾量）を１００％とした値で表現して、粒径０．
２５！ｎｒＩＬ未満部分に含まれるＳｉＯ２重量％（以
下この値を−０，２５ｍｍ中５ｉ０２（％）と称する）
を種々変化させて一〇、２５ｍｍ中５ｉ０２（％）が焼
結鉱のＲＤＩ及び成品歩留に与える影響を示したもので
ある。

第２図に示すように−０，２５ｒｎｒｒｔ中８１０２
（％）の増加ｌこ伴ってＲＤＩ及び成品歩留は共ｔこ改
善され、特に−０，２５ｍｍ中８１０２ （％）が０．
８５以上ではＲＤＩ及び成品歩留が著しく改善される。

以上第１図及び第２図に示したように焼結鉱のＦｔＤ
Ｉ 、成品歩留を良好に維持するためには配合原料０）
−０，２５ｍｍ中〔Ａｌ２Ｏ３／５ｉＯ２〕をｏ、２５
以下にすると共に、−０，２５ＷＬ７ＩＬ中５ｉ０２（
％）を０．８５以上にすることが重要であることがわか
る。

ところで、上記−０，２５ｍｍ中〔Ａｌ２Ｏ３／／５ｉ
０２〕を０．２５以下とし、かつ−０，２５ｒＩＬｍ中
５ｉ０２（％）を０．８５以上の条件を満足するために
は、他の条件である焼結鉱に換算したＳｉＯ２含有量が
５．４重量％以下となるように配合原料の銘柄や配合割
合を選定したうえでＳ ｉ ０２源となる原料例えば砂
石を微粉砕して添加する方法が有効である。

またＡｌ２Ｏ３含有量の大きな鉱石の破砕は微粉部分の
Ａｌ２Ｏ遣を増加させるので遮けることが必要である。

配合原料全体の５ｉ０２含有量を焼結鉱に換算した値と
して設定するのは、配合原料をこは焼結過程でガス化し
除去される成分が含まれるため配合原料中のＳｉＯ２分
は焼結鉱となった際には濃縮され、この濃縮度合は通常
１．１倍程度の値である。

従つて焼結鉱の５１０２含有量を５．４重量％以下にす
るためには、前記濃縮度合を考慮して配合原料の５ｉ０
２含有量を焼結鉱のＳｉＯ２含有量に換算して設定しな
ければならない。

なお、通常の配合原料は例えば第７表に示すような粒度
分布を有しており、このうち粒径］、 ｍｍ未満の細粒
部分の重量割合は通常２５〜６０％の範囲内にある。

この値が２５％より少ない場合は焼結に際してポンドの
形成が不十分となり焼結鉱の強度を維持できなくなる。

また６０％を超える場合は焼結時の通気性を悪化させる
という問題が生じるので造粒を強化するなどの対策が必
要となるが、本発明においては焼結時の通気性の観点か
ら粒径ＩＷＬｍ以上の粗粒部分を２５％以上含む配合原
料を使用する。

実施例 鉄鉱石、石灰石、砂石、コークス及び返鉱を混合した配
合原料に水を加えて造粒し、それを４０ゆ試験鍋にて負
圧１７００ｒｎｍＨ２０で焼結鉱を製造した。

配合原料となる鉱石、砂石、石灰石、シュナイト、返鉱
、コークスの組成を第１表〜第４表に示した。

配合割合は比較例を含めて第５表（こ示し、試験条件を
第６表に、配合原料の粒度分布を第７表に示した。

また、−０，２５朋中〔Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２〕及び−
０，２５ｍｒｎ中ＳｉＯ□（％）を比較例を含めて第８
表に示した。

比較例１の配合原料は、第５表に示すようにＡｌ２Ｏ３
含有率の小さい鉄鉱石ＣとＡｌ２Ｏ３含有率の大きい鉄
鉱石りを主に使用し、かつ該鉄鉱石りは破砕したので−
０，２５ｍｍ中〔Ａ１２０７ＳｉＯ２〕は０．４０と高
く、砂石の配合率は２．５重量％で焼結鉱に換算した５
ｉ０２含有率は５．６重量％とした。

比較例２の配合原料は、鉱石の配合割合を比較例１と同
等としＡｌ２Ｏ３含有率の大きい鉄鉱石Ａ、鉄鉱石りの
一部を組粒で配合し、砂石配合率を２．２重量％ｔこ低
減したものであって、焼結鉱に換算したＳ ｉ ０２含
有率は５．４％と低いが、−０，２５ｍｔｔｎ中〔Ａｌ
２Ｏ３／／ＳｉＯ２〕は０．２８と高い値ｔこなってい
る。

これをこ対し実施例１の配合原料はＡｌ２Ｏ３含有率の
小さい鉄鉱石Ｃの配合割合を低減してＡｌ２Ｏ３含有率
の大きい鉄鉱石りの配合割合を高め、かつ該鉄鉱石りを
粗粒で配合し、砂石の配合割合を２．０重量％に低減し
たもので焼結鉱に換算したＡｌ２Ｏ３含有率は２．６重
量％と高く、焼結鉱に換算したＳｉＯ□含有率は５．４
重量％、−０，２５ｍｍ中〔Ａｌ２Ｏ３／／ＳｉＯ２〕
は０．２０といずれも低減されており、−０，２５ｍｍ
中５ｉ０２ｃ％）は０．８５である。

実施例２の配合原料は、鉱石の配合割合を実施例１のも
のとほぼ同等とし、砂石と石灰石の配合割合を低減せし
め、かつ砂石、シュナイト、Ａ １２０ｓの低い鉄鉱石
Ｃの一部を０．２５ｍｍ未満に微粉砕し、Ａｌ２Ｏ３の
比較的高い鉱石を粗粒で配合したもので、焼結鉱に換算
したＡｌ２Ｏ３含有率は２．６重量％で実施例１と同等
であるが焼結鉱に換算したＳｉＯ２含有率は５，０重量
％ときわめて低い値となっており、−０，２５朋中〔Ａ
ｌ２Ｏ３／′ＳｉＯ２〕は０．１４と低く−０，２５ｍ
ｍ中８ ｉ ０２ｃ％）は０．８５に維持した。

このような配合原料を焼結した結果を第９表によとめで
示すと共（こグラフ化して第３図に示した。

第９表及び第３図に示すように、現在普通に用いられて
いる配合原料を焼結した比較例１に比べて、単に焼結鉱
中の５ｉ０２含有率を低減した比較例２では−０，２５
朋中〔Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２〕を０．２５以下にするこ
とができず、ＲＤＩ及び成品歩留は悪化傾向を示し、ま
た落下強度、コークス原単位も同様な傾向を示した。

これに対し−０，２５朋中〔Ａｌ２Ｏ３／５ｉ０２〕を
０．２０をこ抑えると共に−０，２５朋中５ｉＯ２（％
）を０．８５に維持した実施例１では焼結鉱の５ｉ０２
含有量を５．４重量％こ低減し、かつＡｌ２Ｏ３含有量
を２．６重量％まで増加したにもかかわらすＲＤＩ及び
成品歩留が向上し、焼結時間の延長や生産率の低下を伴
わずにコークス原単位及び落下強度を改善できた。

また、−０，２５ｍｍ中〔Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２〕を０
．１４とした実施例２では、焼結鉱（こ換算したＳｉＯ
□含有量を５．０重量％まで低減したにもかかわらすＲ
ＤＩ、成品歩留はもとより焼結時間、生産率、コークス
原単位を実施例１と同等の値とすることができ、落下強
度を更に改善することができた。

−以上述べたように本発明によれば生産性、コークス原
単位、落下強度などを従来と同等ないしはそれ以上のレ
ベルに保持しながら、低温還元粉化指数を悪化させるこ
となく焼結鉱の５ｉ０２を５．４重量％以下にすること
ができ、ＳｉＯ□量、ＣａＯ量などの和である焼結鉱中
のスラグ量を低減させることができる。

また、従来約２．０％を上限としてＡｌ２Ｏ３は管理さ
れてきたが、本発明法によればたとえ焼結鉱平）均値に
おいて高Ａｌ２Ｏ３だとしても微粉部分のＡｌ２Ｏ３を
下げることによって焼結鉱品質の良い焼結鉱の製造が可
能であり、従来の品質維持を前提とするならば高Ａｌ２
Ｏ３鉱石の高配合が可能となって、配合の自由度が広が
り焼結操業上重要な利点テが得られる。

また、本発明（こより製造した焼結鉱を用いること（こ
よって高炉の過剰スラグ量を大幅に低減でき、高炉燃料
比の著しい低減が可能となるなど顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

？ 第１図は４６０ｍｊＤＬ焼結機データから得た焼結
鉱配合原料の０．２５ｍｍ未満微粉部分のＡｌ２Ｏ３／
５ｉ０２重量比と焼結鉱の低温還元粉化指数、成品歩留
の関係を示す図、第２図は４０ｋｇ試験鍋焼成データか
ら得た焼結鉱配合原料の０．２５１１！７１１未満微１
粉部分のＳ ｉ ０２重量％と焼結鉱の低温還元粉化指
数、成品歩留の関係を示す図、第３図は、本発明の実施
例について、平均ＳｉＯ２量イ、平均Ａｌ２Ｏ３量Ｃ）
、０．２５ｍｍ未満微粉部分のＡｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２重
量比ハ、低温還元粉化指数二、成品歩留ホ、焼結１時間
へ、生産率ト、コークス原単位チ、落下強度りを表わす
各図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 配合原料中に含まれる全５ｉ０２量が焼結鉱のＳｉ
   Ｏ２含有量に換算した値□として５．４重量％以下であ
   り、かつ粒径ＩＴｔ７ＩＬ未満の細粒部分を２５重量％
   以上含有する配合原料において、該配合原料中粒径０．
   ２５ｍｍ未満の微粉部分に含まれるＳｉＯ□量を配合原
   料を構成する成分全体の０．８５重量％以上とすると共
   に該微粉部分あＡｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２重量比を０．２５
   以下に調整し、このように調整した配合原料を焼結する
   ことを特徴とするアルミナ含有率の高い鉱石の高配合を
   可能とした低スラグ焼結鉱の製造方法。