WO2024116777A1 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
- C22B1/16—Sintering; Agglomerating
Definitions
- the present invention relates to a method for producing sintered ore for use in the steel industry.
- Patent Document 1 discloses a method in which 30% or more of high-water-of-crystallization iron ore containing 4.0% or more by mass of water of crystallization is used, and 10% or more by mass of solid fuel with a combustion start temperature of less than 450°C is included.
- Patent Document 2 discloses a method of mixing iron ore with biomass having specified nitrogen and sulfur contents and producing sintered ore in a downward suction sintering machine.
- Patent Document 3 discloses a method for producing sintered ore by combining low-combustibility carbonaceous material with high-combustibility carbonaceous material, and blending at least 2% of metallic iron or iron-based raw material containing divalent iron ions.
- pisolite ore which is a representative brand of high crystallinity iron ore, has a very coarse particle size, so when high crystallinity iron ore is used alone, the permeability becomes better than necessary, and there is a risk of reducing the yield if a carbonaceous material with a low combustion start temperature is used.
- Patent Document 2 does not consider the brand, blending ratio, or properties of the ore, and does not take into account the impact on yield.
- Patent Document 3 only mentions the use of low-oxidation ores as a heat source, and does not mention the impact of particle size, etc. on yield.
- the present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to propose a method for producing sintered ore with a high yield by using iron ore powder with high crystallization water and carbonaceous material with a low combustion start temperature.
- the method for producing sintered ore according to the present invention is a method for producing sintered ore that blends iron ore raw material, auxiliary raw material, and carbonaceous material with a combustion start temperature of 550°C or less, and is characterized in that the iron ore raw material contains 40% to 60% by mass of high crystallization water iron ore powder containing 4% or more by mass of crystallization water, and the high crystallization water iron ore powder is a single brand with a particle size ratio of 0.15 mm or less of 10% by mass or more, or a mixture of multiple brands with a total of 50% by mass or more of brands with a particle size ratio of 0.15 mm or less of 10% by mass or more of the high crystallization water iron ore powder.
- the method for producing sintered ore according to the present invention is as follows: (a) the iron ore raw material contains 40% by mass or more of iron ore raw material having a particle size ratio of 0.15 mm or less and an Al 2 O 3 content of 1% by mass or less in a range of 20% by mass or less; (b) the carbonaceous material contains a carbonaceous material having a combustion start temperature of 550° C. or less in a proportion of 50% or less in terms of heat equivalent to coke; (c) the carbonaceous material is one or both of the carbonaceous material having a combustion start temperature of 550° C. or less, which is an organic resource other than fossil fuel, and a carbonaceous material produced using the organic resource as a raw material; This may be a more preferable solution.
- the sintered ore manufacturing method of the present invention produces sintered ore by mixing a specific amount of highly crystalline iron ore with a specific particle size and a carbonaceous material with a low combustion start temperature, so that sintered ore can be produced in an environmentally friendly manner while maintaining the yield of sintered ore.
- 1 is a bar graph showing the effect of various blending conditions in the examples on the yield of sintered ore.
- biomass charcoal In diversifying carbon materials to reduce the environmental burden, attention is being paid to organic resources other than fossil fuels and carbonaceous materials produced using these organic resources as raw materials (hereinafter referred to as biomass charcoal).
- Biomass charcoal absorbs carbon dioxide gas while the plants that are its raw material grow, so fuels made from biomass charcoal can be counted as having no carbon dioxide gas emissions outside the system from the perspective of carbon neutrality.
- the use of biomass charcoal is being considered in iron ore sintering processes, which normally use coke powder.
- a characteristic of biomass charcoal is that it starts to burn at a lower temperature than coke. While the starting temperature for coke to burn is in the range of 650 to 750°C, the starting temperature for biomass charcoal to burn is generally below 550°C.
- flux and carbonaceous material are added to the iron ore as auxiliary raw materials during the sintering process, and the materials are continuously loaded onto the sintering machine to form a sintering bed.
- the sintering bed is ignited at the top end, and then exhaust gas is sucked in from the bottom end, causing the combustion of the carbonaceous material to spread from the top end of the bed to the bottom end, and the heat is used to cause the iron ore and flux to react and form into agglomerates.
- a blower is used to suck in the exhaust gas from the bottom end. The sucked in exhaust gas passes through a duct, passes through a dust collector and desulfurization and denitrification equipment, and is then discharged from the chimney.
- biomass charcoal A distinctive feature of biomass charcoal is its low combustion initiation temperature. This is thought to be because, compared to powdered coke (derived from fossil fuels) that is generally used in the sintering process, biomass charcoal is porous and has a very large specific surface area, allowing it to achieve a high combustion rate even at low temperatures. Therefore, not only does biomass charcoal have a low combustion initiation temperature, it also tends to have a high combustion rate once combustion has begun.
- iron ore contains water of crystallization, and is found in large amounts in goethite ore.
- the water of crystallization contained in high water of crystallization iron ore is different from general water in the sintering reaction, and decomposes and evaporates at 300 to 400°C. It is known that the heat absorbed during decomposition and volatilization is close to the heat of vaporization of water.
- sintering iron ore raw material containing a large amount of high water of crystallization iron ore it is necessary to add additional carbon material equivalent to the amount of heat absorbed. Therefore, iron ore raw material containing a large amount of high water of crystallization iron ore is more susceptible to the properties of the carbon material.
- the FFS becomes very high, and the yield is likely to deteriorate.
- the quality of ventilation after granulation of iron ore is determined by the ratio of particles of 0.15 mm or less contained in the ore. This is because fine powder of 0.15 mm or less is likely to become ungranulated powder or powder that peels off during drying in the layer after being charged into the sintering machine. Therefore, when using biomass charcoal under conditions where high-crystallinity iron ore is used, it is necessary to specify the particle size of the high-crystallinity iron ore so as to suppress the air permeability of the raw material and prevent the FFS from becoming excessively high.
- the ratio of particles of high-crystallinity iron ore with a particle size of 0.15 mm or less is set to 10% by mass or more.
- ore dressing or crushing is required, which increases costs, so it is preferable to set it to 30% by mass or less.
- biomass charcoal has a high combustion speed, which not only shortens the firing speed, but also limits the supply of oxygen, causing incomplete combustion and worsening the yield. Therefore, by using biomass charcoal and raw materials with a large amount of 0.15 mm or less, the probability that the biomass charcoal will exist inside the granulated particles and become an internal type granulated particle composed of attached powder around it increases. As a result, in order to burn biomass charcoal, oxygen needs to diffuse through the attached powder layer to the surface of the biomass charcoal, making it possible to slow down the combustion speed of the biomass charcoal. This prevents incomplete combustion and allows the input heat to be fully used.
- the method for producing sintered ore according to the first embodiment is a method for producing sintered ore that mixes raw iron ore, auxiliary raw materials, and carbonaceous material with a combustion start temperature of 550°C or less, and the raw iron ore contains 40% to 60% by mass of high water of crystallization iron ore powder containing 4% or more by mass of crystallization water, and the high water of crystallization iron ore powder is a single brand with a particle size ratio of 0.15 mm or less of 10% by mass or more, or a mixture of multiple brands with a total of 50% or more by mass of brands with a particle size ratio of 0.15 mm or less of 10% by mass or more of the high water of crystallization iron ore powder.
- the amount of high crystallinity iron ore powder in the iron ore raw material is less than 40% by mass, the impact on the yield of sintered ore is small.
- the amount of high crystallinity iron ore powder in the iron ore raw material exceeds 60% by mass, coarse particles will be generated during granulation, which may hinder the uniformity of the gas flow in the packed bed during sintering.
- the proportion of brands with particle sizes of 0.15 mm or less is 10% or more by mass in the high crystallinity iron ore powder is less than 50% by mass, the yield may decrease.
- the high crystallinity iron ore powder should be a single brand or multiple brands as far as the conditions permit.
- high water of crystallization ore contains many gangue components due to the way in which the deposit is formed.
- Al 2 O 3 is known to reduce the yield of sintering.
- concentrates such as concentrate ores and pellet feed ores that have been subjected to flotation or magnetic separation may be used.
- blending such ores beyond the appropriate range may promote uneven burning in the sintering bed, which may result in a decrease in yield.
- the method for producing sintered ore according to the second embodiment is similar to the method according to the first embodiment, except that the iron ore raw material contains 40 mass% or more of iron ore having a particle size ratio of 0.15 mm or less and 20 mass% or less of iron ore having an Al2O3 component content of 1 mass% or less.
- the method for producing sintered ore according to the third embodiment includes carbonaceous material having a combustion start temperature of 550°C or less in a proportion of 50% or less, calculated as a heat equivalent to coke. This is preferable because it improves the yield of sintered ore.
- the lower limit is excluded from the viewpoint of environmental consideration. It is more preferable that the carbonaceous material having a combustion start temperature of 550°C or less is in the range of 30% to 40% in terms of heat equivalent to coke.
- the iron ore raw materials used were iron ores having the particle size and composition shown in Table 1, i.e. ores A to C and concentrate D, which had been processed to increase the fine powder and reduce Al2O3 .
- the coke-equivalent calorific value of the blended carbonaceous material was adjusted so that the calorific value excluding the heat of decomposition was constant.
- Limestone was used as the auxiliary material, and the blending amount was determined so that the mass ratio of CaO to SiO2 in the total of all raw materials was 2.0.
- the iron ore raw materials, auxiliary materials, and carbonaceous material were blended, and a batch sintering test was conducted, and the yield was measured.
- Table 2 shows the blending ratio of each iron ore raw material and the blending ratio of biomass charcoal to the carbonaceous material.
- the blending ratio of biomass charcoal is shown as a percentage converted into heat equivalent to coke.
- the sintering yield under each condition is shown in a graph in Figure 1. All of the invention examples had a yield of 70% by mass or more. From T1 to T9, half of the blended carbonaceous material was made up of biomass charcoal, and the remainder was coke. The biomass blending ratio at other levels was 40% for T10, and 60% for T11 and T12.
- T6 is a reference example, in which 70% by mass of ore C was blended, and the remainder was coarse-grained ore B. T6 showed a yield of over 75% by mass under the condition of 50% biomass.
- T4 and T5 did not add concentrate D, and the ore C was reduced to 50-60% by mass, with the remainder being ore A and ore B.
- T4 and T5 contained 30-40% by mass of coarse-grained ore B, and the FFS was high, so the yield dropped to below 70% by mass.
- T1-T3 which contained 20% or more by mass of ore A, which contains fine particles, the yield was slightly lower than that of the reference example T6, but it was still possible to maintain 70% or more by mass.
- T7-T9 were conditions in which ore A and ore B were blended at 20% by mass each, concentrate D was changed to a range of 10-30% by mass, and the remainder was ore C. Compared to T3, which did not contain concentrate D, T7 and T8 had significantly improved yields. On the other hand, in T9, which contained 30% concentrate D, the yield was reduced compared to T7 and T8. This is thought to be because a large amount of concentrate D was used, which caused segregation during granulation and resulted in uneven strength in the sintered cake.
- the biomass ratio was changed in T10 and T11.
- T3 and T10 have the same iron ore raw material blend, but with biomass charcoal at 50% or less. These had higher yields than T11, which blended 60% biomass charcoal.
- T12 is T11 in which part of the ore C has been replaced with concentrate D, but the yield was lower than T8, which has the same blend but with 50% biomass.
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Abstract
高結晶水鉄鉱石粉と燃焼開始温度の低い炭材とを用いて歩留りの高い焼結鉱を製造する方法を提案する。鉄鉱石原料と、副原料と、燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材とを配合する焼結鉱の製造方法であって、前記鉄鉱石原料は、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉄鉱石粉を４０質量％以上６０質量％以下含み、前記高結晶水鉄鉱石粉を、０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が１０質量％以上の単独銘柄、または、前記高結晶水鉄鉱石粉に対し０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が１０質量％以上の銘柄を合計で５０質量％以上含む複数銘柄の混合物とする、方法である。
Description
本発明は、鉄鋼業で用いる焼結鉱を製造する方法に関する。
鉄鉱石焼結プロセスでは、鉄鉱石とフラックス、および固体燃料としての炭素材料を混合したものを焼結機内において、その炭素材料の燃焼熱を用いて焼き固めるプロセスである。一般的に炭素材料としては粉コークスが使用される。原料炭の価格変動やコークス製造設備のトラブル等へのリスク分散として粉コークス以外の無煙炭等が使用されることもある。
一方、近年の環境保全への意識の高まりを受け、リスク分散等の考え方とは別に環境への負担を低減するという意図を以って、炭素材料の多様化が進んでいる。
たとえば、特許文献１には、４．０質量％以上の結晶水を含有する高結晶水鉄鉱石を３０％以上使用した際に、燃焼開始温度が４５０℃未満である固体燃料を１０質量％以上含む方法が開示されている。
特許文献２には、窒素や硫黄分を規定したバイオマスと鉄鉱石を混合して下方吸引式焼結機にて焼結鉱を製造する方法が開示されている。
特許文献３には、低燃焼性の炭材と高燃焼性の炭材を組み合わせて焼結鉱を製造し、かつ金属鉄、あるいは二価鉄イオンを含有する鉄系原料を内数で２％以上配合する方法が開示されている。
しかしながら、従来技術では、以下のような課題があった。
特許文献１に開示された技術では、高結晶水鉄鉱石の代表銘柄としてのピソライト鉱石は粒度が非常に粗いため、高結晶水鉄鉱石のみでの条件では必要以上に通気性が良くなってしまい、燃焼開始温度の低い炭材を使用すると歩留りを低下させるおそれがある。
特許文献１に開示された技術では、高結晶水鉄鉱石の代表銘柄としてのピソライト鉱石は粒度が非常に粗いため、高結晶水鉄鉱石のみでの条件では必要以上に通気性が良くなってしまい、燃焼開始温度の低い炭材を使用すると歩留りを低下させるおそれがある。
また、特許文献２に開示された技術では、鉱石の銘柄や配合率、性状に関する検討が行われておらず、歩留りへの影響が考慮されていない。
また、特許文献３に開示された技術では、低酸化度の鉱石は熱源としての活用についてのみ触れられており、歩留りに対する粒度等の影響などについては触れられていない。
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであって、高結晶水鉄鉱石粉と燃焼開始温度の低い炭材とを用いて歩留りの高い焼結鉱を製造する方法を提案することを目的とするものである。
上記課題を有利に解決する本発明にかかる焼結鉱の製造方法は、鉄鉱石原料と、副原料と、燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材とを配合する焼結鉱の製造方法であって、前記鉄鉱石原料は、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉄鉱石粉を４０質量％以上６０質量％以下含み、前記高結晶水鉄鉱石粉を、０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が１０質量％以上の単独銘柄、または、前記高結晶水鉄鉱石粉に対し０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が１０質量％以上の銘柄を合計で５０質量％以上含む複数銘柄の混合物とすることを特徴とする。
なお、本発明にかかる焼結鉱の製造方法は、
（ａ）前記鉄鉱石原料は、０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が４０質量％以上、かつ、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が１質量％以下の鉄鉱石原料を２０質量％以下の範囲で含むこと、
（ｂ）前記炭材は、燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材をコークス相当の熱量換算で５０％以下の割合で含むこと、
（ｃ）前記炭材は、前記燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材を、化石燃料を除く有機系資源、および、前記有機系資源を原料として製造された炭材のいずれかまたは両方とすること、
などがより好ましい解決手段になり得る。
（ａ）前記鉄鉱石原料は、０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が４０質量％以上、かつ、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が１質量％以下の鉄鉱石原料を２０質量％以下の範囲で含むこと、
（ｂ）前記炭材は、燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材をコークス相当の熱量換算で５０％以下の割合で含むこと、
（ｃ）前記炭材は、前記燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材を、化石燃料を除く有機系資源、および、前記有機系資源を原料として製造された炭材のいずれかまたは両方とすること、
などがより好ましい解決手段になり得る。
本発明にかかる焼結鉱の製造方法によれば、粒度を特定した高結晶水鉄鉱石の配合量と燃焼開始温度の低い炭材とを配合して焼結鉱を製造するので、焼結鉱の歩留りを維持しつつ、環境に配慮した焼結鉱の製造を行うことができる。
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための組成や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
環境負荷低減のための炭素材料を多様化するにあたって、化石燃料を除く有機系資源やその有機系資源を原料として製造された炭材（以下、バイオマス炭と称する）が着目されている。バイオマス炭はその原料となる植物が成長するまでの間に炭酸ガスを吸収するので、そのバイオマス炭を用いた燃料はカーボンニュートラルの考え方から系外への炭酸ガスの排出量は無い物としてカウントすることができる。これにより通常粉コークスを使用する鉄鉱石焼結プロセスにおいてもバイオマス炭の使用が検討されている。バイオマス炭の特徴としてはその燃焼開始温度がコークスと比較して低いことにある。コークスの燃焼開始温度が６５０～７５０℃の範囲であるのに対し、バイオマス炭の燃焼開始温度はおおむね５５０℃以下である。
本実施形態では、焼結工程で鉄鉱石に副原料としてのフラックスと炭材とを加え焼結機上に連続的に装入し、焼結ベッドを形成する。焼結ベッドは上端に点火した後、下端から排ガスを吸引することで炭材の燃焼がベッド上端から下端へ伝播し、その熱を用いて鉄鉱石とフラックスの反応・塊成化がなされる。下端からの排ガス吸引はブロワーを用いて行われる。吸引された排ガスはダクト内を通り、集塵機、脱硫・脱硝設備を経て煙突から排出される。
バイオマス炭の特徴はその燃焼開始温度の低さにある。これはバイオマス炭が一般的に焼結工程で使用されている粉コークス（化石燃料由来）と比較し、多孔質でその比表面積が非常に大きいので、低い温度であっても高い燃焼速度を得られるためであるとされている。したがって、バイオマス炭は燃焼開始温度が低いだけではなく、燃焼を開始した後の燃焼速度も高い傾向を示す。
燃焼速度の高い炭材は焼結ベッドにおける火炎の伝播速度を上昇させるため、ＦＦＳ（フレームフロントスピード：下層への反応帯の移動速度）が上昇する。これは焼結ベッド内の反応時間が短縮することを示している。反応時間が短縮すると、鉱石とフラックスの反応によって生成する融液の量が減少し、あるいは生成した融液が流動する距離が短くなる。そのため、融液が鉱石同士を結合させるボンドとしての役割を十分に果たせず、歩留が低下する等の弊害がある。
一方、鉄鉱石には結晶水成分が含まれており、ゲーサイト鉱石等に多く含まれている。高結晶水鉄鉱石の持つ結晶水は焼結反応において一般的な水分とは異なり、３００～４００℃で分解・揮発する。分解・揮発時の吸熱は水の蒸発熱に近いことが知られている。高結晶水鉄鉱石を多く含む鉄鉱石原料を焼結する場合は、その吸熱分の熱量に相当する炭材を追加で添加する必要がある。したがって、高結晶水鉄鉱石を多く含む鉄鉱石原料ではよりその炭材の有する性質に影響を受けやすくなる。つまり、高結晶水鉄鉱石を高い比率で使用する条件においてバイオマス炭を使用する場合、ＦＦＳが非常に高くなり、歩留が悪化しやすくなってしまう。一般的に鉄鉱石を造粒した後の通気の良し悪しはその鉱石が含む０．１５ｍｍ以下の粒度の比率で整理される。これは０．１５ｍｍ以下の微粉が未造粒粉や焼結機に装入後の層内での乾燥時に剥離する粉となりやすいためである。したがって、高結晶水鉄鉱石を使用する条件でバイオマス炭を使用する場合は、原料の通気性を抑え、ＦＦＳが過度に高くならないように、高結晶水鉄鉱石の粒度を規定する必要がある。この効果を得るために、高結晶水鉄鉱石の０．１５ｍｍ以下の粒度の比率は１０質量％以上とする。一方、０．１５ｍｍ以下の粒度の比率を３０質量％超えとするには選鉱や粉砕を必要とし、コスト高となってしまうので、３０質量％以下とするのが好ましい。
また、微粉の多い原料を使うことには、バイオマス炭のみに対してはさらなる効果が期待できる。一般的に造粒物は核となる鉱石とその周りに付着する付着粉とに分けることができる。前述の０．１５ｍｍ以下の粒度範囲はこの付着粉の領域に該当する。バイオマス炭はその燃焼速度の高さから、焼成速度の短縮だけでなく、酸素の供給が律速し、不完全燃焼を生じることで歩留を悪化させることが報告されている。したがって、バイオマス炭と０．１５ｍｍ以下が多い原料を使用することで、バイオマス炭は造粒粒子の内部に賦存し、その周りを付着粉が構成する内装型の造粒粒子となる確率が上昇する。これにより、バイオマス炭を燃焼させるには、バイオマス炭表面まで付着粉層を酸素が拡散する必要があり、そのバイオマス炭の燃焼速度を低下させることが可能となる。これにより不完全燃焼を防止し、投入した熱量を完全に使用することができる。
以上より、第１の実施形態にかかる焼結鉱の製造方法は、鉄鉱石原料と、副原料と、燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材とを配合する焼結鉱の製造方法であって、その鉄鉱石原料は、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉄鉱石粉を４０質量％以上６０質量％以下含み、その高結晶水鉄鉱石粉を、０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が１０質量％以上の単独銘柄、または、前記高結晶水鉄鉱石粉に対し０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が１０質量％以上の銘柄を合計で５０質量％以上含む複数銘柄の混合物とするものである。
鉄鉱石原料中の高結晶水鉄鉱石粉が４０質量％未満であると、焼結鉱の歩留りへの影響が小さい。一方、鉄鉱石原料中の高結晶水鉄鉱石粉が６０質量％を超えると造粒時に粗大な粒子が生成してしまうことで、焼結時に充填層内のガスの流れの均一性を阻害するおそれがある。０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が１０質量％以上の銘柄が高結晶水鉄鉱石粉中で５０質量％未満の場合、歩留りが低下するおそれがある。高結晶水鉄鉱石粉はその条件が許す範囲で単独銘柄または複数銘柄とする。
また、高結晶水鉱石はその鉱床の形成の仕方から、多くの脈石成分を含んでいる。特にＡｌ２Ｏ３は焼結の歩留を低減させることが知られている。この効果を低減するためにＡｌ２Ｏ３が低く、０．１５ｍｍ以下の比率を多く含む鉱石を配合することが好ましい。たとえば、Ａｌ２Ｏ３の比率が低く、０．１５ｍｍ以下の粒度比率を多く含む鉱石としては、コンセントレート鉱やペレットフィード鉱のような浮遊選鉱、磁選などの処理を行った精鉱でも構わない。しかし、適正範囲を超えてこのような鉱石を配合すると、装入層内でのムラ焼けを助長し、逆に歩留の低下を招くおそれがある。
以上の観点から、第２の実施形態にかかる焼結鉱の製造方法は、第１の実施形態に加え、鉄鉱石原料は、０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が４０質量％以上、かつＡｌ２Ｏ３成分の含有量が１質量％以下の鉄鉱石原料を２０質量％以下の範囲で含むものである。
第３の実施形態にかかる焼結鉱の製造方法は、炭材として、燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材をコークス相当の熱量換算で５０％以下の割合で含むものである。そうすることで焼結鉱の歩留りが向上するので好ましい。下限は環境への配慮の観点から０を除く。燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材をコークス相当の熱量換算で３０％以上４０％以下の範囲とすることがより好ましい。
配合する鉄鉱石原料として、表１に示す粒度および組成を有する鉄鉱石、つまり、鉱石Ａ～Ｃおよび選鉱処理によって微粉を増加させ、Ａｌ２Ｏ３を低減した精鉱Ｄを用いた。鉄鉱石原料の配合比に基づき、結晶水含有量の差を考慮して、その分解熱を除く熱量が一定となるように、配合する炭材のコークス相当熱量を調整した。副原料はとしては石灰石を使用し、全原料の合計でＣaＯのＳｉＯ２に対する質量比が２．０となるように配合量を決定した。鉄鉱石原料、副原料および炭材を配合して、バッチ式の焼結試験を行ったうえでその歩留を測定した。
表２に各鉄鉱石原料の配合比率、バイオマス炭の炭材に占める配合比率を示す。バイオマス炭の配合比率はコークス相当の熱量換算百分率で示す。各条件の焼結歩留りを図１にグラフで示す。発明例はすべて歩留りが７０質量％以上となった。Ｔ１～Ｔ９までは配合した炭材の半分にバイオマス炭を使用し、残りをコークスとした。また他の水準におけるバイオマス配合比率はＴ１０が４０％、Ｔ１１および１２が６０％となるように配合した。Ｔ６は参考例であり、鉱石Ｃを７０質量％配合した条件で、残りを粗粒の鉱石Ｂとした。Ｔ６は、バイオマスを５０％含む条件で７５質量％を超える歩留を示した。これは鉱石Ｃが微粉を多く含んでおり、ＦＦＳが過度に高くならなかったためと考えられる。これに対し、Ｔ４、Ｔ５は精鉱Ｄを加えずに鉱石Ｃを５０～６０質量％まで落とし、残りを鉱石Ａと鉱石Ｂとしたものである。Ｔ４、Ｔ５は粗粒の鉱石Ｂを３０～４０質量％含んでおり、ＦＦＳが高くなってしまったため、歩留が７０質量％を下回るまで下がってしまっている。一方、鉱石の中でも細粒を含む鉱石Ａを２０質量％以上含むＴ１～Ｔ３では参考例のＴ６と比較すると若干歩留は低下したが、それでも７０質量％以上を維持することができた。Ｔ７～Ｔ９は鉱石Ａ、鉱石Ｂをそれぞれ２０質量％ずつ配合し、精鉱Ｄを１０～３０質量％の範囲で変更し、残りを鉱石Ｃとした条件である。精鉱Ｄを含まないＴ３と比較してもＴ７、Ｔ８は大きく歩留が向上した。一方、精鉱Ｄを３０％含むＴ９では歩留がＴ７、Ｔ８と比較して減少した。これは精鉱Ｄを多く配合したため、造粒時に偏析が生じてしまい焼結ケーキ内に強度のムラが生じてしまったためと考えられる。Ｔ１０、Ｔ１１はバイオマス比率を変更した。Ｔ３およびＴ１０は鉄鉱石原料が同じ配合でバイオマス炭を５０％以下とした水準となる。これらは、バイオマス炭を６０％配合したＴ１１と比較して歩留は高かった。Ｔ１２はＴ１１の鉱石Ｃの一部を精鉱Ｄに振替たものであるが、同じ配合でバイオマスが５０％のＴ８と比較すると歩留は低下した。
Claims (4)
- 鉄鉱石原料と、副原料と、燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材とを配合する焼結鉱の製造方法であって、
前記鉄鉱石原料は、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉄鉱石粉を４０質量％以上６０質量％以下含み、
前記高結晶水鉄鉱石粉を、０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が１０質量％以上の単独銘柄、または、前記高結晶水鉄鉱石粉に対し０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が１０質量％以上の銘柄を合計で５０質量％以上含む複数銘柄の混合物とする、焼結鉱の製造方法。 - 前記鉄鉱石原料は、０．１５ｍｍ以下の粒度の比率が４０質量％以上、かつ、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が１質量％以下の鉄鉱石原料を２０質量％以下の範囲で含む、請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記炭材は、燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材をコークス相当の熱量換算で５０％以下の割合で含む、請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記炭材は、前記燃焼開始温度が５５０℃以下の炭材を、化石燃料を除く有機系資源、および、前記有機系資源を原料として製造された炭材のいずれかまたは両方とする、請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
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