JP4982986B2

JP4982986B2 - 焼結鉱の製造方法

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Inventors: 秀明佐藤; 伸幸大山; 智町田
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Publication date: 2012-07-25
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Description

本発明は、高炉製銑法等の主原料として用いられる焼結鉱の製造方法に関するものである。

高炉の主原料である焼結鉱は、一般に以下のようにして製造される。まず、原料鉱石（粉鉄鉱石）に、石灰粉等のＣａＯ含有副原料、珪石や蛇紋岩等のＳｉＯ_２含有副原料及びコークス粉等の炭材を配合し、これに適量の水を加えて混合・造粒する。この造粒された配合原料（焼結原料）を、ドワイトロイド式焼結機のパレット上に所定の厚さに充填し、この充填ベッド表層部の炭材に着火後、下方に向けて空気を吸引しながら充填ベッド内部の炭材を燃焼させ、その燃焼熱により配合原料を焼結させて焼結ケーキとする。そして、この焼結ケーキを粉砕・整粒することにより、粒径が数ｍｍ以上の成品焼結鉱が得られる。

安定した高炉操業を行うためには、高品質の焼結鉱が求められる。一般に、焼結鉱の品質は冷間強度、還元粉化指数（ＲＤＩ）、被還元性（ＲＩ）などが指標とされるが、これらが指標となる成品焼結鉱の品質は、高炉操業における炉内荷下がり状態の安定性、炉内通気性や通液性、鉱石の還元効率、高温性状等に対して大きな影響を及ぼす。このため焼結鉱の製造プロセスでは厳しい品質管理が行なわれている。また、焼結鉱の製造コストを低減させるために焼結鉱の成品歩留まりの向上が求められ、さらに焼結鉱製造ラインの効率化と生産性の向上が求められる。

わが国は国内に鉄鉱石資源を持たないため、焼結鉱用原料である鉄鉱石は１００％海外からの輸入に頼っている。近年、鉄鉱石の輸入は、豪州系鉱石が約６０％を占め、南米系鉱石が約２０〜２５％、インド系鉱石が約１０〜１５％程度である。
鉄鉱石は、その構成鉱物から表１に示すようにヘマタイト鉱石、マグネタイト鉱石、リモナイト鉱石、マラマンバ鉱石に大別される。これらのうちのヘマタイト鉱石、リモナイト鉱石、マラマンバ鉱石の組織拡大写真を図７に示す。

南米系鉱石は、脈石成分が少なくＦｅ品位の高いヘマタイト鉱石が主体で、一部マグネタイト鉱石もあり、従来から良質の焼結鉱用原料として用いられている。しかし、産地が遠距離であるために輸送費が高いという問題がある。
インド系鉱石は、ＳｉＯ_２等の脈石分は南米系鉱石に比べ高いものの、良質なヘマタイト鉱石や結晶水を４〜５mass％程度含むヘマタイト鉱石が代表的鉱石であり、重要な鉄鉱石資源の一つではある。しかし、南米、豪州に比べて、埋蔵量が少なく且つ採鉱及び港への輸送・積み出しのためのインフラの整備が遅れていること、さらに、モンスーンの影響で出荷時期に制約があること、などの問題があり、その輸入比率は伸び悩んでいる。

一方、豪州系鉱石は鉱山会社の積極的な投資もあり、１９８０年代から生産量が大幅に伸びており、鉄鉱石供給のメインソースとなっている。しかしながら、従来、わが国製鉄業において好適に利用されてきた良質なヘマタイト鉱石は、開発後３０年を経て急速に枯渇の方向に向かいつつあり、また、１９９０年代中頃から開発が行われてきたリモナイト鉱石も生産量的には頭打ちとなっている。これに対して、近年新規に開発される鉱山は、マラマンバ鉱石を主体とする鉱石を産出するものが多い。

ここで、マラマンバ鉱石とは、豪州のマラマンバ鉱床から産出される鉄鉱石の総称であって、一般にはゲーサイト（Ｆｅ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏ）とマータイト（マグネタイト構造を有するＦｅ_２Ｏ_３）を主要鉱物とし、且つへマタイト鉱石に較べて結晶水含有量（ＬＯＩ（JIS M 8850による）．以下同様）が高い鉱石である。銘柄名では、ウェストアンジェラス鉱、ＭＡＣ鉱などが代表的な鉄鉱石である。また、リモナイト鉱石の代表例としては、ピソライト鉱石がある。このピソライト鉱石は、一般には、魚卵状のへマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）の隙間をゲーサイト（Ｆｅ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏ）が埋めた内部構造を有し、且つマラマンバ鉱石よりもさらに結晶水含有量が高い鉱石である。銘柄名では、ローブリバー鉱、ヤンディクージナ鉱などが代表的な鉄鉱石である。さらに今後は、ヤンディクージナ鉱の中でも鉱床の最下層から産出する、通常のヤンディクージナ鉱よりも結晶水含有量の高いＬＣＩＤと呼ばれる銘柄の使用も見込まれている。

上述した各種の鉄鉱石は、Ｐ（燐を表す。以下同様）含有量が０．１０mass％未満（通常、０．０６mass％以下）である一般的な鉄鉱石である。これに対して、Ｐを０．１０mass％以上含有するような鉄鉱石は高燐鉱石と呼ばれる。このようなＰ含有量の高い鉄鉱石を高炉原料として使用することは、製造される溶銑のＰ濃度を高め、製鋼工程での脱燐処理の負荷を増大させることになるため、従来ではほとんど使用されていなかった。しかし、上述したように良質な鉄鉱石の供給量が減少しつつあることから、この高燐鉱石についても、焼結原料として相当量配合することが検討されつつある。

従来から用いられてきたヘマタイト鉱石は焼結性も良く、ＣａＯ源副原料を加えて塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）が１．７以上になるよう原料配合を調整した焼結鉱は品質、生産性、歩留りともに良好である。
これに対して、豪州系鉱石のうちリモナイト鉱石は、通常、結晶水含有量が９〜１１mass％程度であり、微粉部分は少なく粒度は粗いが、図７の組織写真にも見られるように、鉱物組織中に粗大気孔が多い。このためリモナイト鉱石を焼成すると鉱石中の結晶水が抜けてさらに多孔質化し、亀裂が派生するため、衝撃を加えると粉化しやすい。また、結晶水の抜けた比較的粗い気孔内に、焼結過程においてＣａＯ源副原料と鉄鉱石とが反応して生成したＣａＯ系融液が浸入すると、急激に同化して過剰な溶融を引き起こす。そのため、リモナイト鉱石を多量に配合した場合には、焼結鉱の強度が低下するだけでなく、焼結ベッド内に過剰融液を発生させて岩板状に成長する部位が生じ、この過溶融部分と他の部分とで通気に著しいムラが生じて、過溶融した岩板状の部分の下方には未焼成部分が残されるため、歩留りの著しい低下が起こる。

一方、豪州系鉱石として新規に開発され、今後使用量の大幅な増大が見込まれるマラマンバ鉱石は、一般に結晶水含有量は４〜６mass％程度であり、リモナイト鉱石に比べると粗大気孔は少なく結晶水も少ないため、焼成時の過剰な溶融は緩和される。しかし、微細な気孔が組織全体にあるため、融液を吸収しやすく、吸収された融液が周辺部から鉱石を同化させ、融液中のＦｅ濃度が上がると急激に粘度が上昇し、内部に気孔を残したまま焼成が完了する。このため隣接する鉱石には融液が充分行き渡らなくなり、また、マラマンバ鉱石部分は細かい気孔を残したまま焼結鉱となるため、強度が低下して歩留りも低下する。さらに、マラマンバ鉱石は粒度が細かいために、大量に使用した場合には、焼結の原料処理工程において原料造粒後の粒子径が大きくならず、焼結機パレット上に装入されたベッドの通気性が悪化することになり、生産性が低下する。

以上のように、良質なヘマタイト鉱石やマグネタイト鉱石が枯渇する傾向にある一方で、リモナイト鉱石やマラマンバ鉱石の大量使用には、得られる焼結鉱の品質や生産性が低下するという大きな問題がある。このため、高品質の焼結鉱（例えば、ＪＩＳ
Ｍ８７１２による回転強度：６６％以上）を高い生産率（例えば、１．５ｔ／ｈ／ｍ^２以上）で低コストに製造することは、困難になりつつあるのが現状である。
また、高燐鉱石については、これを相当量使用した場合には溶銑中のＰ濃度が上昇して脱燐処理の負荷が増大するという問題が考えられるが、従来では焼結原料としての使用実績があまりないことから、焼結原料中に相当量を配合した場合の焼結鉱の品質や生産性、成品歩留りに及ぼす影響についての検討は殆どなされていない。
したがって、本発明の目的は、上述のような原料鉄鉱石の供給事情の下で、高品質な焼結鉱を高い生産率と歩留まりで低コストに製造することができる、焼結鉱の製造方法を提供することにある。

本発明者等は、焼結原料中に上述した複数種の鉄鉱石を同時に配合することを前提に、上記課題を解決するための最適な配合条件について検討を行った。その結果、ヘマタイト鉱石・マグネタイト鉱石と、リモナイト鉱石と、マラマンバ鉱石とを、それらの性状が焼結過程に及ぼす影響および相互作用を考慮した配合比率であって、且つ原料鉱石全体の平均結晶水含有率と粒度が所定のレベルとなるような配合比率で配合することにより、高品質な焼結鉱を高い生産性と歩留まりで低コストに製造できることを見出した。また、そのような特定の配合比率を満足させつつ、それら鉄鉱石の一部を所定限度内で高燐鉱石と代替させても、ほぼ同等の焼結鉱の品質、生産性、歩留まりが得られることが判った。

本発明は、以上のような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［1］配合される原料鉱石が、結晶水含有量が９．０mass％以上の鉄鉱石Ａと、結晶水含有量が４．０mass％未満の鉄鉱石Ｂと、結晶水含有量が４．０mass％以上９．０mass％未満の鉄鉱石Ｃとで構成される焼結原料（但し、前記鉄鉱石Ａ、鉄鉱石Ｂ及び鉄鉱石Ｃは、Ｐ（燐）含有量が０．１０mass％以上であるものを除く）であって、
前記鉄鉱石Ａがリモナイト鉱石（但し、ピソライト鉱石を含む）、前記鉱石Ｂがヘマタイト鉱石または／およびマグネタイト鉱石、前記鉱石Ｃがマラマンバ鉱石であり、前記鉄鉱石Ａ、鉄鉱石Ｂ及び鉄鉱石Ｃの配合割合を、図１に示す、点ａ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：１０mass％）、点ｂ（鉄鉱石Ａ：７mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：４３mass％）、点ｃ（鉄鉱石Ａ：１２mass％，鉄鉱石Ｂ：１８mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）、点ｄ（鉄鉱石Ａ：２３mass％，鉄鉱石Ｂ：７mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）および点ｅ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：３６mass％，鉄鉱石Ｃ：２４mass％）で囲まれる範囲内とし、且つ鉄鉱石Ａ、鉄鉱石Ｂ及び鉄鉱石Ｃの合計量の２０mass％以上３０mass％以下を、Ｐ（燐）含有量が０．１０mass％以上の鉄鉱石Ｄで代替させた焼結原料から焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。

［2］上記［1］の製造方法において、鉄鉱石Ａ、鉄鉱石Ｂ及び鉄鉱石Ｃの配合割合を、図２に示す、点ｂ（鉄鉱石Ａ：７mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：４３mass％）、点ｃ（鉄鉱石Ａ：１２mass％，鉄鉱石Ｂ：１８mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）、点ｄ（鉄鉱石Ａ：２３mass％，鉄鉱石Ｂ：７mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）、点ｅ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：３６mass％，鉄鉱石Ｃ：２４mass％）、点ｆ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：４０mass％，鉄鉱石Ｃ：２０mass％）および点ｇ（鉄鉱石Ａ：３０mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：２０mass％）で囲まれる範囲内とした焼結原料から焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
［3］上記［1］または［2］の製造方法において、全部の原料が配合された焼結原料に水を添加して混合した後、造粒し、この造粒した焼結原料を焼成することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの製造方法において、焼結原料中での原料鉱石の配合量が６０mass％以上であることを特徴とする焼結鉱の製造方法。

本発明によれば、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃという３種類の原料鉱石を特定の限定された割合で配合した焼結原料、或いはその原料鉱石の一部を所定限度内で鉄鉱石Ｄと代替させた焼結原料を用いることにより、高品質な焼結鉱を高い生産率と歩留まりで低コストに製造することができる。

高品質の焼結鉱を高生産率で製造するには、焼結原料に配合する原料鉱石の結晶水含有量（ＬＯＩ（JIS M 8850による）．以下同様）と粒度が重要な要素となるが、リモナイト鉱石、へマタイト鉱石・マグネタイト鉱石、マラマンバ鉱石は、以下のように結晶水含有量により区別することができる。
（1）結晶水含有量が９．０mass％以上である鉄鉱石Ａ＝リモナイト鉱石
（2）結晶水含有量が４．０mass％未満である鉄鉱石Ｂ＝へマタイト鉱石・マグネタイト鉱石
（3）結晶水含有量が４．０mass％以上９．０mass％未満である鉄鉱石Ｃ＝マラマンバ鉱石
また、これらの鉄鉱石の通常の粒度は、重量平均径でリモナイト鉱石が３．０ｍｍ以上、へマタイト鉱石・マグネタイト鉱石が２．２ｍｍ以上、マラマンバ鉱石が１．９ｍｍ以下である。

一方、高燐鉱石はＰ含有量が他の鉱石よりも突出して高く、一般に他の鉱石のＰ含有量は０．０６mass％以下であるのに対して、０．１０mass％以上のＰを含有する。したがって、高燐鉱石はＰ含有量で他の鉱石（先に挙げた鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃ）から区別することができ、このため本発明では、Ｐ含有量：０．１０mass％以上の鉱石を「高燐鉱石」と定義し、これを鉄鉱石Ｄとする。

本発明による第一の焼結鉱の製造方法では、焼結原料中の原料鉱石を上記鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの３種類で構成するとともに、それらの配合割合を、図１に示す、点ａ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：１０mass％）、点ｂ（鉄鉱石Ａ：７mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：４３mass％）、点ｃ（鉄鉱石Ａ：１２mass％，鉄鉱石Ｂ：１８mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）、点ｄ（鉄鉱石Ａ：２３mass％，鉄鉱石Ｂ：７mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）および点ｅ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：３６mass％，鉄鉱石Ｃ：２４mass％）で囲まれる範囲内とする。なお、鉄鉱石Ｂとしてはへマタイト鉱石または／およびマグネタイト鉱石が用いられる。また、本発明において原料鉱石とは、言うまでもなく新原料としての鉄鉱石を指し、したがって、いわゆる返鉱は原料鉱石の定義には含まれない。

ここで、図１の限界線イは、鉄鉱石Ｂ（ヘマタイト鉱石・マグネタイト鉱石）の配合限界量を規定するもので、限界線イ（全原料鉱石の５０mass％）を超えて鉄鉱石Ｂを配合することは、焼結鉱の製造コストを増大させることになり、本発明の目的に反する。すなわち、他鉱石に較べて良質であるが故に枯渇傾向にある高価な鉄鉱石Ｂの配合比率を高めることは、それ自体製造コストの上昇を招くとともに、現状の産地からの鉄鉱石の供給事情からして、限界線イを超えて鉄鉱石Ｂの使用割合を高めるには、生産に余力がある南米系鉱石（産地別では最も高価な鉄鉱石Ｂ）を増やすしかなく、このためコストは大幅に増加する。

図１の限界線ロは、鉄鉱石Ａ（リモナイト鉱石）の配合限界量を規定するもので、限界線ロ（全原料鉱石の４０mass％）を超えて鉄鉱石Ａを配合すると、鉄鉱石Ａによる岩板状の溶融物が多量に生成し、焼結ベッドの通気性が大きく阻害され、その結果、焼結鉱の品質・生産性が低下する。鉄鉱石Ａが焼結ベッド中で通気を阻害するような岩板状の溶融物を作らないようにするためには、鉄鉱石Ａが焼結ベッド上で分散装入されることが必要である。そのためには、原料充填層中で鉄鉱石Ａ主体の擬似粒子の周りに、他の鉄鉱石（鉄鉱石Ｂおよび／または鉄鉱石Ｃ）等が主体の擬似粒子を配位させる必要があり、鉄鉱石Ａ主体の擬似粒子がその他鉄鉱石等主体の擬似粒子で適度に囲まれた状態とするには、鉄鉱石Ａ主体の擬似粒子が１に対して、少なくともその他鉄鉱石等主体の擬似粒子が１．５以上必要であると考えられる。そして、鉄鉱石Ａの割合が４０mass％以下であれば、上記擬似粒子の比率が満足されることになる。
また、鉄鉱石Ａ主体の擬似粒子が１に対して、少なくともその他鉄鉱石等主体の擬似粒子が３〜４程度であることがより好ましいと考えられる。また、焼結原料中の原料鉱石の割合は６０〜８０mass％程度が好ましい。したがって、そのうちの鉄鉱石Ａの割合が４０mass％以下であれば、焼結原料中での鉄鉱石Ａの割合は約２４〜３２mass％以下となり、上記擬似粒子の比率が満足されることになる。

図１の限界線ハは、微粉鉱石量が多い鉄鉱石Ｃ（マラマンバ鉱石）の配合限界量を規定するもので、限界線ハ（全原料鉱石の７０mass％）を超えて鉄鉱石Ｃを配合すると、鉄鉱石Ｃの粒度に起因した問題が顕在化する。通常の焼結操業においては、粒径０．２５ｍｍ以下の微粉鉱石が焼結ベッドの通気性を阻害することが知られており、このような粒径０．２５ｍｍ以下の微粉鉱石の悪影響を取り除くために、生石灰や消石灰をバインダーに用いて焼結原料の造粒を行うことにより、焼結機に装入される原料粒子の大きさを重量平均径が３〜６ｍｍになるようにしている。一般に、焼結原料の造粒では、原料鉱石中の粒径０．２５ｍｍ以下の微粉鉱石の含有量に合わせバインダーの添加量を調整するが、図８に示すように、バインダーの効果はその添加量が少ない領域では添加量に比例するが、ある程度以上に添加量が増えると（約２．５mass％以上）、その効果も飽和してくる。したがって、微粉鉱石量が多い鉄鉱石Ｃの配合割合にも限界があり、以下に述べるように、限界線ハが規定する７０mass％程度が限界となる。

一般に、粒径０．２５ｍｍ以下の細粒鉱石の割合は、鉄鉱石Ｃで約４０mass％程度、鉄鉱石Ａで約５〜１２mass％程度、鉄鉱石Ｂで２０〜３０mass％程度であるが、図９に示すように、原料鉱石中の粒径０．２５ｍｍ以下の細粒鉱石の割合が約３５mass％を超えると焼結に悪影響を与え、生産率が低下するようになる。鉄鉱石Ｃの割合が７０mass％以下であれば、粒径０．２５ｍｍ以下の細粒鉱石の割合は約２５〜３０mass％以下となり、生産性に与える影響は小さい。

図１の限界線ニは、原料鉱石（鉄鉱石Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の平均結晶水含有量の限界（上限）を規定するものである。原料鉱石の結晶水含有量が高いと、結晶水が抜けることによって気孔の多い焼結組織となり、焼成速度一定の条件では焼結鉱の強度、歩留まりが低下する。一方、焼成時間を確保するために焼成速度を小さくすると、生産性が低下してしまう。また、熱量を増加させるため炭材量を多くすると、過剰な溶融が起こるため通気性が悪化若しくは不均一になり、歩留まりが低下する。このような問題に対して、原料鉱石（鉄鉱石Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の平均結晶水含有量が６．０mass％以下に調整される必要があることが判った。鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの各結晶水含有量からして、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合を限界線ニで規定すること、すなわち、鉄鉱石Ａを限界線ニを超えないように配合し、且つ鉄鉱石Ｂ，Ｃを限界線ニを下回らないように配合すれば、原料鉱石（鉄鉱石Ａ＋Ｂ＋Ｃ）全体の平均結晶水含有量を６．０mass％以下に調整することができる。

図１の限界線ホは、原料鉱石（鉄鉱石Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の平均粒度の限界（下限）を規定するものである。原料鉱石の粒度が小さすぎると、焼結ベッド内の通気性が悪化し、焼結鉱の歩留まりが低下してしまう。このような問題に対して、原料鉱石（鉄鉱石Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の平均粒径が２．２ｍｍ以上に調整される必要があることが判った。鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの各平均粒径からして、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合を限界線ホで規定すること、すなわち、鉄鉱石Ａを限界線ホを下回らないように配合し、且つ鉄鉱石Ｂ，Ｃを限界線ホを超えないように配合すれば、原料鉱石（鉄鉱石Ａ＋Ｂ＋Ｃ）全体の平均粒径を２．２ｍｍ以上とすることができる。
以上の結果から、本発明では原料鉱石中の鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合を、図１の限界線イ−ロ−ニ−ハ−ホで区画された範囲内、すなわち、点ａ，点ｂ，点ｃ，点ｄおよび点ｅで囲まれる範囲内と規定する。

さらに、本発明のより好ましい製造方法では、原料鉱石中での上記鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合を、図２に示す、点ｂ（鉄鉱石Ａ：７mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：４３mass％）、点ｃ（鉄鉱石Ａ：１２mass％，鉄鉱石Ｂ：１８mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）、点ｄ（鉄鉱石Ａ：２３mass％，鉄鉱石Ｂ：７mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）、点ｅ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：３６mass％，鉄鉱石Ｃ：２４mass％）、点ｆ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：４０mass％，鉄鉱石Ｃ：２０mass％）および点ｇ（鉄鉱石Ａ：３０mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：２０mass％）で囲まれる範囲内とする。

ここで、図２の限界線イ，ロ，ハ，ニ，ホが規定される理由は先に述べたとおりである。さらに、限界線ヘは鉄鉱石Ｃ（マラマンバ鉱石）の配合量の下限を規定するもので、鉄鉱石Ｃをこの限界線ヘを下回らないように配合することにより、安価ではあるが微粉鉱石量が多いために上述した問題を生じやすい鉄鉱石Ｃ（マラマンバ鉱石）を積極的に配合しつつ、高品質な焼結鉱をより低コストに高い生産率で製造することができる。
したがって、本発明では原料鉱石中の鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合を、図２の限界線イ−ヘ−ロ−ニ−ハ−ホで区画された範囲内、すなわち、上述した点ｂ，点ｃ，点ｄ，点ｅ，点ｆおよび点ｇで囲まれる範囲内とすることが好ましい。

図１、図２に示す鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合の中でより好ましいのは、図３、図５に示すように、限界線トによりさらに限定される範囲内の配合割合である。すなわち、図１の配合範囲をベースとする場合には、図３に示す、点ａ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：１０mass％）、点ｂ（鉄鉱石Ａ：７mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：４３mass％）、点ｈ（鉄鉱石Ａ：１１．５mass％，鉄鉱石Ｂ：２０mass％，鉄鉱石Ｃ：６８．５mass％）、点ｉ（鉄鉱石Ａ：３０mass％，鉄鉱石Ｂ：２０mass％，鉄鉱石Ｃ：５０mass％）および点ｅ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：３６mass％，鉄鉱石Ｃ：２４mass％）で囲まれる範囲内である。また、図２の配合範囲をベースとする場合には、図５に示す、点ｂ（鉄鉱石Ａ：７mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：４３mass％）、点ｈ（鉄鉱石Ａ：１１mass％，鉄鉱石Ｂ：２０mass％，鉄鉱石Ｃ：６９mass％）、点ｉ（鉄鉱石Ａ：３０mass％，鉄鉱石Ｂ：２０mass％，鉄鉱石Ｃ：５０mass％）、点ｅ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：３６mass％，鉄鉱石Ｃ：２４mass％）、点ｆ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：４０mass％，鉄鉱石Ｃ：２０mass％）および点ｇ（鉄鉱石Ａ：３０mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：２０mass％）で囲まれる範囲内である。

図３、図５の限界線トは、焼結鉱の強度等の観点からより好ましい配合条件を規定するものである。この限界線トにより限定される好ましい範囲から外れることになる、点ｈ，点ｃ，点ｄおよび点ｉで囲まれる範囲は、従来より焼結原料として好適に用いられてきた、結晶水が少なく緻密な焼結組織が得られる鉄鉱石Ｂの配合割合が２０mass％未満となり、一方において、焼成により結晶水が抜けることで焼結組織が多孔質になりやすい鉄鉱石Ａ，Ｃの配合割合が８０mass％を超えることになるため、焼結鉱の強度の維持（したがって、これに伴う生産率と歩留まりの維持）が難しい領域である。したがって、図１の配合範囲をベースとする場合には、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合は、図３の限界線イ−ロ−ニ−ト−ホで区画された範囲内、すなわち、上述した点ａ，点ｂ，点ｈ，点ｉおよび点ｅで囲まれる範囲内とすることが好ましく、また、図２の配合範囲をベースとする場合には、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合は、図５の限界線イ−ヘ−ロ−ニ−ト−ホで区画された範囲内、すなわち、上述した点ｂ，点ｈ，点ｉ，点ｅ，点ｆおよび点ｇで囲まれる範囲内とすることが好ましい。

また、図１、図２に示す鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合の中でさらに好ましいのは、図４、図６に示すように、限界線チによりさらに限定される範囲内の配合割合である。すなわち、図１の配合範囲をベースとする場合には、図４に示す、点ａ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：１０mass％）、点ｂ（鉄鉱石Ａ：７mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：４３mass％）、点ｊ（鉄鉱石Ａ：８mass％，鉄鉱石Ｂ：４２mass％，鉄鉱石Ｃ：５０mass％）、点ｉ（鉄鉱石Ａ：３０mass％，鉄鉱石Ｂ：２０mass％，鉄鉱石Ｃ：５０mass％）および点ｅ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：３６mass％，鉄鉱石Ｃ：２４mass％）で囲まれる範囲内である。また、図２の配合範囲をベースとする場合には、図６に示す、点ｂ（鉄鉱石Ａ：７mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：４３mass％）、点ｊ（鉄鉱石Ａ：９mass％，鉄鉱石Ｂ：４１mass％，鉄鉱石Ｃ：５０mass％）、点ｉ（鉄鉱石Ａ：３０mass％，鉄鉱石Ｂ：２０mass％，鉄鉱石Ｃ：５０mass％）、点ｅ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：３６mass％，鉄鉱石Ｃ：２４mass％）、点ｆ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：４０mass％，鉄鉱石Ｃ：２０mass％）および点ｇ（鉄鉱石Ａ：３０mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：２０mass％）で囲まれる範囲内である。

図４、図６の限界線チは、鉱石の造粒性の観点からより好ましい配合条件を規定するものである。この限界線チにより限定される好ましい範囲から外れることになる、点ｊ，点ｃ，点ｄおよび点ｉで囲まれる範囲は、鉄鉱石Ｃ（マラマンバ鉱石）由来の粒径０．２５ｍｍ以下の微粉鉱石による焼結充填層の影響を緩和するために、生石灰添加量をその添加効果が飽和し始める（図８参照）２．５mass％以上とする必要がある配合範囲となる。そのため、この配合範囲では生石灰の添加による微粉鉱石の造粒性の効果は不安定となりがちであり、焼結鉱の生産率・強度は低下しやすい。したがって、図１の配合範囲をベースとする場合には、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合は、図４の限界線イ−ロ−ニ−チ−ホで区画された範囲内、すなわち、上述した点ａ、点ｂ、点ｊ、点ｉおよび点ｅで囲まれる範囲内とすることが好ましい。また、図２の配合範囲をベースとする場合には、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合は、図６の限界線イ−ヘ−ロ−ニ−チ−ホで区画された範囲内、すなわち、上述した点ｂ，点ｊ，点ｉ，点ｅ，点ｆおよび点ｇで囲まれる範囲内とすることが好ましい。

本発明による第二の焼結鉱の製造方法では、鉄鉱石Ａ、鉄鉱石Ｂ及び鉄鉱石Ｃの合計量の３０mass％以下を、Ｐ（燐）含有量が０．１０mass％以上の鉄鉱石Ｄで代替させる。本発明者らの検討の結果、鉄鉱石Ｄの代替量が３０mass％以下であれば、以上述べたような鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合比率により得られる作用効果を、ほぼそのまま維持できることが判った。また、鉄鉱石Ｄの代替量が３０mass％を超えると、溶銑中のＰ濃度が過剰となるため脱燐処理の負荷が増大し、製鋼コストの上昇を招いてしまう。

本発明の焼結鉱の製造方法において、上述した鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃ或いは鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの配合割合の規制による効果を十分に確保するには、焼結原料中での原料鉱石の配合量、すなわち原料鉱石として鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃを用いる場合には鉄鉱石Ａ＋Ｂ＋Ｃの合計量、また原料鉱石として鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いる場合には鉄鉱石Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄの合計量が、それぞれ６０mass％以上であることが好ましい。この原料鉱石の配合量は現行の焼結操業における一般な範囲であるが、原料鉱石の配合量（鉄鉱石Ａ＋Ｂ＋Ｃまたは鉄鉱石Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が６０mass％未満であると、他の原料による焼結性等への影響が顕在化してくるので、本発明の効果が得にくくなる。

本発明において、焼結原料中に配合される原料鉱石は鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの３種類または鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４種類であり、この原料鉱石に成分調整用副原料（例えば、ＣａＯ含有副原料、ＳｉＯ_２含有副原料など）、造粒助剤（例えば、生石灰など）、製鉄所内回収粉（主にダスト類などの鉄源）、炭材（コークス粉、無煙炭など）、焼結鉱篩下粉などを配合して焼結原料とし、この焼結原料に適量の水を加えて混合・造粒する。なお、焼結原料に含まれる新原料と粉コークスの一般的な配合割合（新原料＋コークス＝１００mass％とした場合の各原料の割合）は、例えば、原料鉱石：６０〜８０mass％、石灰石：６〜９mass％、生石灰：２．５mass％以下、蛇紋岩：０．８〜２．０mass％、焼結鉱篩下粉：５〜１５mass％、製鉄所内回収粉（ダスト、スラッジ、ミルスケール、集塵粉など）：５〜１０mass％、粉コークス：２．８〜３．５mass％程度である。また、上記混合・造粒の方式には種々のものがあるが、いずれの方式でもよい。この造粒された配合原料（焼結原料）を、ドワイトロイド式焼結機のパレット上に所定の厚さに充填し、この充填ベッド表層部の炭材に着火後、下方に向けて空気を吸引しながら充填ベッド内部の炭材を燃焼させ、その燃焼熱により配合原料を焼結させて焼結ケーキとする。そして、この焼結ケーキを粉砕・整粒することにより、粒径が数ｍｍ以上の成品焼結鉱が得られる。

［実施例１］
焼結原料（配合原料）として、原料鉱石（粉鉱石）を７０mass％、焼結篩下粉を１０mass％、所内回収物（主に鉄源）を７〜８mass％、副原料及び造粒バインダーを１２〜１３mass％配合した。原料鉱石としては、本発明の第一の製造方法で規定する鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃのうちの２種以上を用いた。この焼結原料をドラムミキサーで３分間混合・湿質した後、３分間造粒して得られた擬似粒子を直径３００ｍｍの鍋試験装置に層厚が４００ｍｍになるよう装入し、バーナーで着火した後、１０ＫＰａの負圧一定で焼成し、焼結鉱を製造した。

この試験では、成品焼結鉱がＳｉＯ_２：４．８〜５．０mass％、塩基度：１．８５になるように、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの銘柄の選択と配合量の調整を行い、また、鉄鉱石Ｃの配合量に応じて生石灰添加量を調整した。なお、生石灰は、活性度３２０ｍｌで、粒度は全量１．０ｍｍ以下のものを用いた。
原料鉱石中での鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合、焼結原料中での生石灰配合量、得られた成品焼結鉱の生産率、冷間強度（ＪＩＳ
Ｍ８７１２による回転強度）、＋１０ｍｍ歩留りを表２に示す。また、図１０のグラフ中に、各実施例の鉱石配合割合をプロットした。

表２に示されるように、本発明条件に従って鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃを配合した焼結原料から焼結鉱を製造することにより、高い生産性を維持しつつ、強度、歩留まりとも良好な焼結鉱を製造することができる。また、図２〜図６に示すような、より限定された配合範囲で鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃを配合することにより、より優れた効果が得られている。
なお、比較例１５〜１７は、焼結鉱としては品質、歩留まりとも良好であり、生産率も良好であるが、原料コストが非常に高くなり、原料の需給バランス上、現実には採用し難い原料配合例である。

［実施例２］
実施例１と同様、焼結原料（配合原料）として、原料鉱石（粉鉱石）を７０mass％、焼結篩下粉を１０mass％、所内回収物（主に鉄源）を７〜８mass％、副原料及び造粒バインダーを１２〜１３mass％配合した。原料鉱石としては、本発明の第二の製造方法で規定する鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いた。この焼結原料をドラムミキサーで３分間混合・湿質した後、３分間造粒して得られた擬似粒子を直径３００ｍｍの鍋試験装置に層厚が４００ｍｍになるよう装入し、バーナーで着火した後、１０ＫＰａの負圧一定で焼成し、焼結鉱を製造した。

この試験でも、成品焼結鉱がＳｉＯ_２：４．８〜５．０mass％、塩基度：１．８５になるように、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの銘柄の選択と配合量の調整を行い、また、鉄鉱石Ｃの配合量に応じて生石灰添加量を調整した。なお、生石灰は、活性度３２０ｍｌで、粒度は全量１．０ｍｍ以下のものを用いた。
原料鉱石中での鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの配合割合、焼結原料中での生石灰配合量、得られた成品焼結鉱の生産率、冷間強度（ＪＩＳ
Ｍ８７１２による回転強度）、＋１０ｍｍ歩留りを表３に示す。

表３に示されるように、本発明条件に従って鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを配合した焼結原料から焼結鉱を製造することにより、高い生産性を維持しつつ、強度、歩留まりとも良好な焼結鉱を製造することができる。

本発明の規定する鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合の範囲を示す図面本発明の規定する鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合のより限定された範囲を示す図面図１の配合範囲をベースとする場合において、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合のより好ましい範囲を示す図面図１の配合範囲をベースとする場合において、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合のさらに好ましい範囲を示す図面図２の配合範囲をベースとする場合において、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合のより好ましい範囲を示す図面図２の配合範囲をベースとする場合において、鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合のさらに好ましい範囲を示す図面へマタイト鉱石、リモナイト鉱石、マラマンバ鉱石の各組織の顕微鏡拡大写真焼結原料中の生石灰添加量と焼結鉱の生産率との関係を示すグラフ焼結原料に配合された原料鉱石中の粒径０．２５ｍｍ以下の細粒鉱石の割合と焼結鉱の生産率との関係を示すグラフ各実施例における鉄鉱石Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合を示す図面

Claims

配合される原料鉱石が、結晶水含有量が９．０mass％以上の鉄鉱石Ａと、結晶水含有量が４．０mass％未満の鉄鉱石Ｂと、結晶水含有量が４．０mass％以上９．０mass％未満の鉄鉱石Ｃとで構成される焼結原料（但し、前記鉄鉱石Ａ、鉄鉱石Ｂ及び鉄鉱石Ｃは、Ｐ（燐）含有量が０．１０mass％以上であるものを除く）であって、
前記鉄鉱石Ａがリモナイト鉱石（但し、ピソライト鉱石を含む）、前記鉱石Ｂがヘマタイト鉱石または／およびマグネタイト鉱石、前記鉱石Ｃがマラマンバ鉱石であり、前記鉄鉱石Ａ、鉄鉱石Ｂ及び鉄鉱石Ｃの配合割合を、図１に示す、点ａ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：１０mass％）、点ｂ（鉄鉱石Ａ：７mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：４３mass％）、点ｃ（鉄鉱石Ａ：１２mass％，鉄鉱石Ｂ：１８mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）、点ｄ（鉄鉱石Ａ：２３mass％，鉄鉱石Ｂ：７mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）および点ｅ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：３６mass％，鉄鉱石Ｃ：２４mass％）で囲まれる範囲内とし、且つ鉄鉱石Ａ、鉄鉱石Ｂ及び鉄鉱石Ｃの合計量の２０mass％以上３０mass％以下を、Ｐ（燐）含有量が０．１０mass％以上の鉄鉱石Ｄで代替させた焼結原料から焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
鉄鉱石Ａ、鉄鉱石Ｂ及び鉄鉱石Ｃの配合割合を、図２に示す、点ｂ（鉄鉱石Ａ：７mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：４３mass％）、点ｃ（鉄鉱石Ａ：１２mass％，鉄鉱石Ｂ：１８mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）、点ｄ（鉄鉱石Ａ：２３mass％，鉄鉱石Ｂ：７mass％，鉄鉱石Ｃ：７０mass％）、点ｅ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：３６mass％，鉄鉱石Ｃ：２４mass％）、点ｆ（鉄鉱石Ａ：４０mass％，鉄鉱石Ｂ：４０mass％，鉄鉱石Ｃ：２０mass％）および点ｇ（鉄鉱石Ａ：３０mass％，鉄鉱石Ｂ：５０mass％，鉄鉱石Ｃ：２０mass％）で囲まれる範囲内とした焼結原料から焼結鉱を製造することを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
全部の原料が配合された焼結原料に水を添加して混合した後、造粒し、この造粒した焼結原料を焼成することを特徴とする請求項１または２に記載の焼結鉱の製造方法。
焼結原料中での原料鉱石の配合量が６０mass％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法。