JPS5928534A - 非焼成塊成鉱の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高炉に使用する非焼成塊成鉱の製造方法に
関し、安息角の増大、良好な高温性状の付与および成品
歩留りの向上を目的とするものである。

高炉に使用する非焼成塊成鉱に要求される性状としては
、■冷間強度が大であること、■安息角が大であること
、■還元時の粉化が小であること、■軟化温度が高いこ
との４点が挙げられるが、従来これらの性状を十分に満
足する非焼成塊成鉱は得られていない。

非焼成塊成鉱としては、微粉鉱石にバインダーと適当な
水分を加えて製、造されるコールドボンドペレットが代
表的であり、その製造フローは第１図に示すとおりであ
る。

すなわち、従来のコールドボンドペレットの製造方法は
、０．４朋以下の粒径を有する粉鉱石にセメントと水を
加えペレタイザーで造粒し、得られたペレットを養生し
ハンドリングに十分耐え得る強度に硬化させて製造され
る。しかるに、このような方法で製造されるペレットは
、球形であるため安息角が小さく高炉内での分布が不均
一となる欠点があった。

周知のとおり、高炉装入物は炉内で好ましい分布、すな
わち堆積状態が良好であることが、高炉操業の安定に必
要である。そのため、ペレット等の高炉装入物は、高炉
に装入される時点において所定の堆積状態になるよう調
整されるが、球形の場合は安息角が小さいため調整の効
果が小さく、多城使用時には間匝を惹起する。また、ガ
ス流れは粒子形状、充填率に依存し、高炉装入物の高温
性状は還元性状、ガス流れに影響を受けるため、均一な
ガス流れを与える必要がある。しかし、安息角が小さい
コールドボンドペレットは高炉装入時に中心部に集まる
ためガス流れが不均一となる。

かかる対策として、焼成ペレットで採用されている破砕
によってコールドボンドペレットの形状を改善する方法
があるが、ペレットを破砕することは、■ベレットはあ
まり大きくできないため高炉装入物としては小さくなる
傾向があること、■ペレタイザーによる造粒ではペレッ
ト表面は良く締っているが、内部が締っていないために
、コールドボンドペレットでは粉化し易いこと、■破砕
による粉の発生により成品歩留が悪いという点で、破砕
による形状改善は好ましくない。

次に、コールドボンドペレットの高温性状の改善方法と
しては、ＣＩ）脈石組成を改善する方法、〔■〕被還元
性を改善する方法が知られている。しかし、これらの方
法では次のような間頭があった。

〔１〕　　脈石組成の改善 この方法は脈石組成を調整し゛〔、■高塩基性とする、
■塩基性でＭｇＯを含有させる、ｑｐ脈石）ｔを少なく
することにより高温性状を改善する方法である。

一般に、コールドボンドペレットは８〜１０チのセメン
トを添加し、セメントは約２２％のＳｉＯ□、５％のＡ
ｌ２Ｏ２，６５％のＣａＯを含んでいる。このため、脈
石組成が増加するのみならず、ＳｉＯ２、Ａ４□０３の
酸性酸化物が混合され、塩基度を高くするために多社の
石灰石を添加する必要がある。しかし、多鼠の石灰石を
添加すると脈石１４ｔが増加することとなシ、ペレット
自体の品位の低下のみならず、高温での溶融部の社が増
加し軟化収縮に対する変形抵抗が小さくなり高温性状が
悪化する。

このため、コールドボンドペレットでは高品位鉱石の使
用が必要となる。

（［）　　被還元性の改善 被還元性の改善には、気孔を大として粒子内への還元ガ
ス流れを良くする方法と、コークス粉等の還元剤を添加
してＦｅＯから金属鉄への還元を促進する方法がある。

しかし、気孔率を大とする方法は、被還元性は高くなる
が、気孔率が高くなるにつれ冷間強度、還元過程での強
度が低くなり粉化の原因となり好ましくない。一方、コ
ークス粉等を混合する方法においても、冷間強度の低下
、還元時の粉化が大で高炉装入物としては好ましくない
。

このように、コールドボンドペレットの被還元性を向上
することは、金属鉄の発生が多くなりＦｅＯ計が少なく
なるため、高温性状の改善には有利であっても、冷間強
度の低下、還元時の粉化等の問題が生じ、他の改善方法
の検討が必要であった。

この発明は、従来の前記問題を解消するためになされた
もので、その要旨は、鉄鉱石を主体とした粉粒鉱石にバ
インダーと必要なら水分を加えて団塊化させて非焼成塊
成鉱を製造する方法におい−〔、粒径が１０問以下で１
＊ｍ以上を１０〜３Ｑｗｔ％含む粉粒鉄鉱石と、粒径１
〜２０闘の生石灰粒、転炉滓粒等の膨張性を有する粒状
物を用い、ブロック状に成型硬化した後、所定の大きさ
に破砕することを特徴とする非焼成塊成鉱の製造方法に
ある。

コールドボンドペレットを加重下で昇温還元を行なうと
、１０００〜１１００−Ｃで収縮を開始する。この場合
、ペレットの表面と内部は第２図に示すごとく、表向は
金属鉄−まで還元された伯属部（Ｆ）となり、内部はＦ
ｅＯまで還元された酸（ヒ鉄部（０）となる。この発明
者らは、高温での収縮にいずれの相が関与するかを調査
した結果、金属鉄部（Ｆ）は高温まで収縮せず、酸化鉄
部（０）が低ン晶から１ｖｙ、縮することが判明した。

酸化鉄部の軟化はＦｅＯと脈石の反応による低融点の溶
融物の生成による溶融軟化でりる。この溶融軟化は組成
に影響されることが知られている。

また、第３図は塩基度と軟化開始温度の関係を示す図表
であり、塩基度が高くなる程軟化開始温度は高く、高温
性状は良好となる。また、高温性状は軟化速度にも関係
し、軟化速度は第４図に示すごとく組成のみならずスラ
グ量に大きく依存する。

以上の結果より、コールドボンドペレットの高温性状の
改善には、従来から実施されているように高塩基度にす
ることと、脈石組成を少なくすることが有効である。し
かし、これらの方法では当然のことながら、原料鉱石の
品位が制限される。

そこでこの発明者らは、原料鉱石の使用拡大をはかるた
め種々研究した結果、粒径がｌＱ朋’以下で１ｕ以上を
１０〜８０％含む鉱石であれば、艮好な高温性状が得ら
れることが判明した。

すなわち、１２００〜１２５０°Ｃにおける種々の大き
さの鉱石を含むコールドボンド鉱の昇温還元試料を観察
した結果、０．５〜１朋以下の鉱石はセメント、副原料
と反応し均一な溶融組織となっているが、ｌ量販上の鉱
石はそのままの状態で残留し、軟化収縮にはほとんど寄
与しないことを見い出した。第５図は５．６朋以下の鉱
石を使用した場合のＦｅＯ相の状況を示すコールドボン
ド鉱の高温で溶融したところの粒子構造を示す説明図で
あり、１朋以上の鉱石がそのままの状態で残留している
ことがわかる。その理由は、鉱石粒とセメントの反応は
表面でおこり、鉱石内部捷でセメントの組成が拡散しな
いこと、鉱石自体は脈す量が著しく少ないことによると
推察される。

次ｖＣ１セメントと反応しないｌ　ｍｍ以」−の鉱石Ｋ
［を変化させて高温性状を調査した結果、第６図を゛こ
示ずごとく鉱石中にｌ　ｎＪ以上の粒径のものが１０％
以上あルば、通常の高ρ−ｉ原料と同′；１；の軟化性
状が得られることが判明した。

また、１朋以上の鉱石１シと回転強度の関係を調べた結
果、第７図に示すごとく、ｌ量販上の鉱石粒の比率が８
０φを越えると、実用に耐え得るＩ」標値の回転強度８
５％より低くなり実用に耐えないものとなる。これは、
高温性状は１朋以上の鉱石粒の比率が大となる程良好と
なる一方、微粉鉱石が減少するにともない充填性が悪化
することがその原因と推察される。

以上の知見より、この発明では粒径が１０朋以Ｆで１間
以上の鉱石粒を１０〜８０％含む粉粒鉱石を用いること
とした。なお、鉱石粒の上限を１０朋以ドとしたのは、
１０朋以上の鉱石は何等塊成化する必要がないからであ
る。

また、この発明ではグロック状に成型し、養生硬化させ
たのち所定の粒径に破砕することを特徴とする。

すなわち、この発明では１朋以上の鉱石粒子を多１稜に
含む鉱石を用いるため、従来のようにペレタイザーで造
粒することはできない。ペレタイザーで造粒してペレッ
トにするためには、少なくとも０．５諸以下、好ましく
は０．２〜９．９１１１以丁に磨砕しなければならず、
コストが高くつく。また、ペレタイザーで造粒したもの
は球形であるため大きな安息角が得られない。この問題
を解決するため、ブロック状に成型したものを養生硬化
後に破砕する方法をとった。この方法によれば、焼結鉱
の安息角に近いものが得られ、装入分布ならびに通気抵
抗の改善に大なる効果を奏する。

主たる高炬装入物であるペレット、焼結鉱の安息角はそ
れぞれ２５°、３０°であるが、ブロック状に成型して
破砕したものは８１０程度の安息角を有し、従来のペレ
ットに比べ良好な装入分布が得られる。第８図はこの発
明者らが実験によって求めた各種形状のコールドボンド
絋充填層の空塔１虱速と圧力損失の関係を示す図表であ
る。この図表から明らかなごとく、不定形のコールドボ
ンド鉱の充ｋＡ層の圧力損失は低く、良好なガス流れと
なる。

安息角を大きくしてガス流れを改善するには、充填率を
低くする、すなわち破砕により空隙率ヲ０．５〜０．５
５にすることしてより焼結鉱並のガス流れとすることが
可能である。

ところで、ブロック状に成型したものを破砕して成品と
する方法では、破砕工程に汐ける粉の発生が歩留りを低
ドさせるといり問題がある。この問題に対処するため、
この発明では原料中に膨１辰性を有する粒状物を含ませ
て、成型、養生中に膨張性粒子の膨張を利用してクラッ
クを発生させることによって）゛ロック状成型体の破砕
を容易にし、もって破砕工程における粉の発生を低減し
歩留りの向上をはかった。

使用する膨張性粒子としては、例えば生石灰粒、転炉滓
粒等の吸水して膨張崩壊性を示す粒状物を用いることが
できる。これらの膨張性粒状物をブロック状成型体の内
部に含ませる方法としては、原料混合時に膨張性粒状物
を添加混合して原料中に含ませるか、または成型時に原
料を型枠に充填する際に膨張性粒状物を混入させる方法
、あるいは成型後のブロック状成型体に穴をあけ膨張性
粒状物を装入する方法でもよい。

なお、膨張性粒状物の粒径は１〜２０朋でめる。

すなわち、ｌ朋未満では粒径が小さすぎて成型硬化後の
破砕に効果がなく、従って破砕強度が大となり、かつ破
砕時に粉が発生して成品歩留が悪化する。また、２０闘
以上では、この粒状物を非焼成塊成鉱中に均一分散させ
ることは難しく、均一な大きさの非焼成塊成鉱が得られ
ず、また、この粒状物の粉が多鼠に発生する。膨張率の
大きい生石灰粒等では１〜１０闘程度が特に好ましく、
また膨張率の小さい転炉滓等では８〜２０　ａｍ程度が
特に好ましい。また、配合割合としては、ブロックの大
きさ、および破砕後の目標とする粒径によって異なるが
、ブロックの重量に対して０．０１〜１ｗｔ％程度で十
分である。すなわち、０．０１ｗｔ％未満では、非焼成
塊成鉱中での含有量が少なく、成型硬化後の破砕が容易
とならず、かつ破砕時に粉が発生して成品歩留が悪化す
る。また、１ｗｔ％では、破砕が容易となるが、非焼成
塊成鉱の粒度が小さくなりすぎ、かつ粒状物の粉化と相
まって成品歩留が悪化する。

このようにして成型した、膨張性粒状物を含有するブロ
ック状成型体は、養生中に膨張性粒状・物が膨張するこ
とによってクラックが入り破砕が容易となる。従って、
破砕工程では単純な衝撃力あるいは振動により容易に所
定粒径に破砕することがでさ、破砕粉を大巾に低減させ
ることができる。

以上説明したごとく、この発明法によれば、１問以上の
鉱石粒子を１０〜８０　ｗｔ％と多瓜に含む原料の使用
が可能となり、使用鉱石、の品位の制限を緩和すること
ができ、また安息角の大なるコールドボンド鉱を得るこ
とができるので良好なガス流れを与えることができる。

さらに、破砕工程での破砕粉の発生を大ｌ】に低減でき
るので歩留りょく所定粒径に破砕することができる。

以下、この発明の実施例について説明する。

〔実施例〕

第１表に示す組成を有し、第２表に示す粒度構成の原料
を混合し、加圧振動方式で巾４０Ｑ＊ｍ）＜長さｔ５０
闘ｘ厚さ６０闘の大きさのブロックに成型し、温度５０
℃の湿空ｆで２４時間養生した後、ショークラッシャー
で最大粒径５０１１１１に破砕した非焼成塊成鉱の性状
と発生粉率を第３表に示す。

なお、第８表には従来例として、膨張性粒状物を含ませ
なかった場合の非焼成塊成鉱と、参考例として、焼成ペ
レットおよび焼結鉱の性状と発生粉率を併せて示した。

第３表より明らかなごとく、この発明法では相対的に低
品位の鉄鉱石を用い若干スラグ垣が高いにもかかわらず
、鉱石中の＋１阿肩が高いため、被還元性、圧力損失等
の高温性状が良好でおる。また、破砕時の発生粉率につ
いても膨張性粒状物を含ませないものよりも低下してい
る。

第１表　使用原料の組成 第２表　更用原料の粒度構成（ｗｔ裂）第８表　高炉装
入物の性状と歩留り

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のコールドボンドペレットの製造フローの
一例を示すフ゛ロック図、第２図はコールドボンドペレ
ットの昇温還元時の状況を示す説明図、第８図は同上ペ
レットにおける塩基度と軟化開始温度の関係を示す図表
、第４図は同上ペレットにおけるスラグ量と収縮速度の
関係を示す図表、第５図はコールドボンド鉱の高温で溶
融したところの粒子構造を示す説明図、第６図はコール
ドボンドペレットにおける粒径１　ｍｍ以上の鉱石量と
収縮速度の関係を示す図表、第７図は同上ペレットにお
ける粒径１　ｍｍ以上の鉱石量と回転強度の関係を示す
図表、第８図は各種形状のコールドボンド鉱充填層の空
塔風速と圧力損失の関係を示す図表である。 出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　　押　　　１）　　良　　　／Ａ］゛−慕；
１１、−（支）１ 第１図 第３図 塩基度 第４図 スブグｌｉ（ｋｇ／ＴｏｎＦｅ） 第５＠ 第６図 １０２０ 十１ｍｍ比率（％） 第７図 ０　　　　２０　　　４０　　　６０　　　８０十Ｉｍ
ｍ絋石比率（％） 第８図 墾塔ｆｆ１球（ｍ／ｓｅｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉄鉱石を主体とした粉粒鉱石にバインダーと必要なら水
   分を加えて団塊化させて萌焼成塊成鉱を製造する方法に
   おいて、粒径が１０問以下でｌ朋以上を１０〜８０　ｗ
   ｔ％含む粉粒鉄鉱石と、粒径１〜２０順の生石灰粒、転
   炉滓粒等の膨張性粒子を用い、ブロック状に成型硬化し
   た後、所定の大きさに破砕することを特徴とする非焼成
   塊成鉱の製造方法。