JPH03247723A

JPH03247723A - 鉄鉱石ペレット

Info

Publication number: JPH03247723A
Application number: JP4391590A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sugiyama; 健杉山; Akiji Shirouchi; 城内　章治
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1991-11-05

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】（産業上の利用分野）本発明は、鉄鉱石ペレットに関し、詳細には、高炉用の
鉄鉱石原料として使用される鉄鉱石ペレットに関するも
のである。

（従来の技術）鉄鉱石ペレット（以降、ペレットという）は、微粉鉄鉱
石（主原料）と、成分調整用のドロマイト、石灰石又は
マグネシウム・オリビン等の副原料とを混合し、回転ト
ラム又はパン等で球形に成形した後、グレート又はグレ
ート・キルンを用いて高温で加熱・硬化する事により、
製造される。

かかるペレットを高炉用鉄鉱石原料として使用すると、
ペレットは高炉内を降下しながら還元され、溶融するま
で加熱される。この時、ペレットに必要な性質は、必要
な充填層空隙率を維持しながら充分に還元される事であ
る。このため、還元中に粉化したり体積膨張せず、出来
るだけ小さな変形率で且つ高温で解は落ちる特性、及び
、低温は勿論融液が生成する高温でも急速に還元される
特性（被還元性）を付与するために、化学組成、原料粒
度、焼成条件等の最適化が行われている。

例えば、特公昭６１−１１３００号公報には、軟化変形
率を小さくし、溶は落ち温度を上昇するためにドロマイ
トやドロマイトオリビンを添加する製造法、特公昭６０
〜４８９１号公報には、高温の被還元性を向上するため
に鉱石、或いは石灰／ドロマイトを粗粒化する製造法等
が開示されている。

高温の被還元性を向上するためには、高温まで変形と気
孔閉塞を少なくする必要がある。従来のペレット製造技
術は、ペレット中の脈石成分相の融点を上昇させるため
に塩基性成分の添加による成分調整法を明確にしている
。

（発明が解決しようとする課題）ところが、ＣａＯ及びＭｇＯ成分についてのみ明確にさ
れており、八１□０３の影響については明確にされてい
ない。更に、ペレットの化学組成が同じであっても熱処
理条件が異なると、異なる鉱物組織が形成されるので、
ペレットの還元特性も異なってくる。そのため、これま
でに開示された技術を使用しても、必ずしも目的とする
高被還元性のペレットが製造されないという問題点が残
されている。ごれば、化学組成のめで焼成ペレット性状
が規定されない事を意味している。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は従来のものがもつ以上のような問題点を解
消し、優れた被還元性を有し得る鉄鉱石ペレットを提供
しようとするものである。

（課題を解決するための手段）」ユ記目的を達成するために、本発明に係る鉄鉱石ペレ
ットは次の様な構成としている。

即ち、請求項１に記載の鉄鉱石ペレットは、カルシュー
ム・フェライト及びランキナイトを含有する鉄鉱石ペレ
ットにおいて、そのカルシューム・フェライトとランキ
ナイ１との重量比が９７１〜５１５であることを特徴と
する鉄鉱石ペレットである。

請求項２に記載の鉄鉱石ペレソ（・は、前記カルシュー
ム・フェライトが、ＦｅｚＯ３：６４．Ｏ〜８３．０ｗ
ｔＸ。

５ｉＯｚ：９．３ｉｙｔ％以下、　ＭｇＯ：３．８ｗｔ
％以下、へＩｚＯｈ：８ｗｔ！以下、　ＣａＯ：３．９
〜１７．１ｗｔχを含有してなるとともに、前記ランキ
ナイトが、ＦｅｚＯＪ：１．０〜２１．０ｕｔ％５ｉＯ
ｚ：２０．０〜４２．０ｗｔＸ、　ＭｇＯ：９．０ｗｔ
％以下、八Ｉ２０３１２．０ｗｔ％以下、　ＣａＯ＋３
５．０〜６０．０ｗｔ、Ｚを含有してなる請求項１に記
載の鉄鉱石ペレットである。

請求項３に記載の鉄鉱石ペレットは、ペレット中の脈石
成分の化学組成が、５ｉＯｚ　：　３０．０〜３５．０
ｗｔ％、　ＣａＯ：　４０．０〜４３．０ｗｔ％、　　
ＭｇＯ：９．Ｏ〜１６．０ｗｔＸＡ１□ｏ、：ｌＯ，Ｏ
〜２５．０ｗｔχにしてなる請求項２に記載の鉄鉱石ペ
レットである。

（作　用）ペレットの高温の被還元性を向上するには、前述の如く
、高温まで気孔が閉塞されず、同時に、還元され易い鉱
物組織が形成されている事が必要である。本発明に係る
鉄鉱石ペレソＩ・は、かかる要件を充たし得る鉱物組織
について研究した結果、得られた下記知見に基づくもの
である。

即ち、ペレットは、成分的にみると酸化鉄成分とそれ以
外の成分（即ぢ、脈石成分）とを含むものであり、後者
の脈石成分の中、ヘマタイト（以降、ＩＩＭという）及
びマグネシューム・フェライ１〜（以降、ＭＦという）
は、カルシューム・フェライト（以降、ＣＩ’という）
及びその他のカルシュームシリケート系スラグ（以降、
Ｃ８という）に比し、１２５０°Ｃの高温まで高い還元
率を示す。このため、被還元性はＣＦ又はＣＳ等の脈石
成分を含有する鉱物相の還元特性によって影響され、又
、これらの脈石成分量は少ない方がよい。従って、必要
な脈石成分を一層還元されやすい鉱物に形成する事が重
要になる。

研究の結果、Ａ１□Ｏ，、）ＩｇＯを含有する多元系Ｃ
Ｆの単独相ば、第１表に示す如く、）ＩＭと同等の良好
な高被還元性を有し、又、溶融開始温度が高いので、高
被還元性鉱物であるが、焼結が進み易く、気孔が閉塞さ
れるため、ペレットの如き粉体の成形物になると被還元
性が低下する事が判った。

かかる点に着目し、ペレットの状態においても、上記多
元系ＣＦの優れた被還元性を発揮させる方法について種
々試験研究した。その結果、多元系ＣＦ組織と、被還元
性は劣るが焼結し離いランキナイト（以降、ＲＡという
）系スラグとを混在した組織にすると、多元系ＣＦが焼
結して気孔が閉塞されるのを、ＩＩＡ系スラグが防止し
、そのため多元系ＣＦの優れた被還元性が発揮され、非
常に優れた被還元性を示すことが判った。このとき、多
元系ＣＦとＲＡ系スラグとの重量比を９／１〜５１５に
する必要がある。該比：９／１超ではＲＡ系スラグ量が
少なく、」−記気孔閉塞の防止効果が得られず、該比５
１５未満ではＲＡ系スラグ■が多くなり、それ自体によ
り被還元性が低下するようになるからである。

そこで、本発明に係るペレットは、多元系ＣＦ即ちカル
シューム・フェライト（ＣＦ）とランキナイト（ＲＡ）
との重量比が９／１〜５１５になるようにしている。故
に、上記理由により、ＲＡ自体による被還元性の低下を
招くことなく、ＲＡが多元系ＣＦの焼結防止鉱物として
働き、多元系ＣＦの優れた被還元性が発揮され、非常に
借れた被還元性か得られるようになる。

前記本発明に係るペレットのＣＦとしては、より高温ま
で気孔が閉塞されず、同時に、還元され易い事がよく、
かかる点からＦｅ２Ｏ３：６４．０〜８３．０ｗｔχＳ
ｉｎ□：　９．３ｗｔＸ以下、　ＭｇＯ：３．８ｗｔ％
以下、へｈ０３：８ｗｔ％以下、　ＣａＯ：３．９〜１
７．１ｗｔχを含有してなるものが好ましい。さらに、
−層好ましいＣＦの化学組成は、ＦｅｚＯ：＋：６４．
８〜７９．７ｗｔ％、　５ｉＯｚ：３．６〜９．２ｗｔ
％、　ＣａＯ：１３．８〜］４．９ｗｔ％、　ＭｇＯ：
１．３〜３．８ｗｔ％、　Ａｌ２Ｏ３：０．７〜８．０
ｗｔ％である。又、ＲＡとしては、より高温まで焼結さ
れ難く、少しでも被還元性が高いものほどよく、かかる
点からＦｅ２Ｏ３ニア、０〜２７．０ｗｔ％、　Ｓｉｎ
□：２０、Ｃ１〜４２．ｋｔ％、　ＭｇＯ：９．０ｗｔ
％以下、ＡＩｚＯ：＋：１２．０ｗｔ％以下、　ＣａＯ
：３５．０〜６０．０ｗｔχを含有してなるものが好ま
しい。

ＣＦ及びＲＡの組成を上記の如くした場合、ＣＦ及びＲ
ＡのＣａＯ／５ｉｎ２比（塩基度）は１．１３及び１．
５３であるので、平均塩基度は１．３３〜１．４９にな
る。更に、酸化鉄が金属鉄まで還元されたときのスラグ
相が高温で安定化するためには、Δ１２０３−ＣａＯ−
ＳｉＯ２−ＭｇＯの４元系状態図より、メルビナイト　
（３ＣａＯ・ｈｇ。

２ＳｉＯ２）になる事が必要である。

上記平均塩基度を充足し、且つメルビナイトを形成せし
めるには、ペレット中の脈石成分、即ち、Ｆｅ２Ｏ３を
除く成分（ＳｉＯｚ、　ＣａＯ、　ＭｇＯ，Ａ１２０３
）は、Ｓｉｎ□：　３０．０〜３５．０ｗｔ％、　Ｃａ
Ｏ：　４０．０〜４３．０ｗｔ％。

ＭｇＯ：　　９．０〜１６．０讐ｔ″／、、　　八１２
０３　：　１０．０〜２５．〇四ｔχ　にすればよい。

尚、原料鉱石の成分と上記脈石成分との差は、石灰石、
ドロマイト、ボーキサイト等の副原料の添加により調整
すればよいが、ＳｉＯ□の添加量は極力低下すべきであ
る。

本発明に係る鉄鉱石ペレットにおいて、前述の如くカル
シューム・フェライト（ＣＦ）／ランキナイト（ＲＡ）
壮を９／１〜５１５にする事が必要であり、この条件を
充たせばこれら（ＣＦ及びＲＡ）の含有量は特に限定さ
れるものでなく、ＣＦ量の多少にかかわらず前述の如き
作用効果が得られる。但し、鉄鉱石中のＳｉＯ□量は通
常０．３〜ｌＱｗｔχであり、該ＳｉＯ□はＣＦの形成
に使用され、ＣＦ中のＳｉＯ□量は９．軸ｔ％以下であ
る事から、」二記条件（比）を充たし得るＣＦ量は０．
５９〜９０呵χとなる。尚、前記５ｉｎ２量は０．３〜
６１１ｔχ程度に抑える場合が多く、その場合はＣＦｉ
を６１呵χ超にすると、ＣａＯ／ＳｉＯ□比が１．８を
超えるため還元中に粉化して充填層空隙率が低下し充填
層がつまり易くなるので、ＣＦ量を６１ｗｔ％以下にす
る事が望ましい。又、ＣＦ量が１．５ｗｔχ未満では被
還元性が比較的高く、前述の作用効果が小さくなるので
、前記条件（比）の調整はｃｐｓが１．５Ｗｔ％以上の
ときに適用することが好ましい。

本発明に係るペレットを製造するに際しての焼成温度は
、脈石成分が融液を生成し始める１１９０°Ｃから全量
が熔融する１２７５°Ｃの間が適正である。

（実施例）自溶性・鉄鉱石ペレット中に存在する鉱物組成をＥＰＭ
Ａで分析し、代表的な鉱物を試薬から合成した。該鉱物
の化学組成及びその焼成条件を第２表に示す。次に、該
鉱物をペレットの一般的焼成温度である１２７５°Ｃで
５　Ｈｒ、　Ｏｚ／Ｎｚ□１５／８５の雰囲気で加熱し
て焼成した。焼成後の試料をＥＰ）ＩＡで分析したとこ
ろ、第３〜４表に示す如く、１〜３種の鉱０物が混合している事が確認された。

上記焼成後、１００μｍ以下に粉砕し、ブリケラ）　（
１０ｍｍｈ　Ｘｌ、ＯｍｍΦ）に成形し、１２７５°Ｃ
以下の溶融しない温度でｌ０ｍ１ｎ加熱して焼結した。

高炉内に存在する鉱石類の殆どは、化学保存帯でウスタ
イト（以降、Ｗｕという）まで還元され、９５０°Ｃ以
上の温度域で金属鉄（ＭＦｅ）まで還元される。そこで
、高温での被還元性を評価するため、上記焼結後、Ｃｏ
／Ｃ０２＝６０／４０の還元ガス中で９００°Ｃに加熱
してＷｕに予備還元した後、Ｃｏ／Ｎ・３０／７０の還
元ガス中で１０００〜１２５０”Ｃの各温度で２１１ｒ
等温還元し、還元率を求めた。

上記還元率の測定結果を第１〜１０図に示す。これらの
図から判る如＜１１１１及びＭＦが１２５０°Ｃの高温
まで高い還元率を示す。次に多元系ＣＦニア４χとＲΔ
系スラグ：２６χとからなる鉱物（試料Ｎｏ、４）が１
２００°Ｃまで高い還元率を示し、多元系ＣＦ：％χと
ＲＡ系スラグ：２６χとからなる鉱物（試料Ｎｏ’、３
）が次に高い還元率を示す。これは、第１１図から判る
如く、被還元性の良好な多元系ＣＦが焼結し気孔が閉塞
するのを１第３表（以下余白）３第表（以下余白）４第表５、ＲＡ系スラグが防止しているためである。かかる焼結
防止効果はＲＡＭが１０χでも得られる事が、Ｎ。

、３の試料の結果より判る。

次に、充填層空隙率を高温まで高く維持する事が必要で
ある。かかる特性を評価するため、第５表に示す条件で
荷重還元試験を行った。その結果を第１２〜％図に示す
。Ｎｏ、４の試料が最も高温まで変形率が小さい。これ
は、金属鉄まて還元された時の試料外周部に存在する脈
石成分相が高温で安定するメルビナイト組成であるため
である。即ち、Ａ］ｚＯ３−ＣａＯ−５ｉＯ□−ＭｇＯ
の４元系状態図より、メルビナイトは１３００〜％００
°Ｃの高温の溶融面を示し、且つ、その液相線が周りの
化学組成と同し又はやや低いため、安定した鉱物である
ためである。

以上の実施例より、本発明に係る鉄鉱石ペレットは、高
温でも被還元性が優れ、又、変形率が小さく、そのため
高温まで必要な充填層空隙率を維持しながら充分に還元
され得ることが判る。

（発明の効果）本発明に係る鉄鉱石ペレ７１・によれば、高温で６も被還元性が優れ、又、変形率が小さく、そのため高温
まで必要な充填層空隙率を維持しながら充分に還元され
得るようになる。従って、高炉での鉄の生産量を増大し
得、又、燃料効率を改善し得、その結果経済性の向上が
図れるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１〜１０図は、実施例に係るベレ・ットの還元試験に
おける加熱温度毎の加熱時間と還元率との関係を示す図
、第１１図は、実施例に係るペレットの加熱時における
試料毎の体積変化率を示す図、第１２〜％図は、実施例
に係るペレント毎の加熱温度と変形率との関係を示す図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）カルシューム・フェライト及びランキナイトを含
有する鉄鉱石ペレットにおいて、そのカルシューム・フ
ェライトとランキナイトとの重量比が９／１〜５／５で
あることを特徴とする鉄鉱石ペレット。
（２）前記カルシューム・フェライトが、Ｆｅ＿２Ｏ＿
３：６４．０〜８３．０ｗｔ％、ＳｉＯ＿２：９．３ｗ
ｔ％以下、ＭｇＯ：３．８ｗｔ％以下、Ａｌ＿２Ｏ＿３
：８ｗｔ％以下、ＣａＯ：３．９〜１７．１ｗｔ％を含
有してなるとともに、前記ランキナイトが、Ｆｅ＿２Ｏ
＿３：７．０〜２７．０ｗｔ％、ＳｉＯ＿２：２０．０
〜４２．０ｗｔ％、ＭｇＯ：９．０ｗｔ％以下、Ａｌ＿
２Ｏ＿３：１２．０ｗｔ％以下、ＣａＯ：３５．０〜６
０．０ｗｔ％を含有してなる請求項１に記載の鉄鉱石ペ
レット。
（３）ペレット中の脈石成分の化学組成が、ＳｉＯ＿２
：３０．０〜３５．０ｗｔ％、ＣａＯ：４０．０〜４３
．０ｗｔ％、ＭｇＯ：９．０〜１６．０ｗｔ％、Ａｌ＿
２Ｏ＿３：１０．０〜２５．０ｗｔ％にしてなる請求項
２に記載の鉄鉱石ペレット。