JPH0379730A - 被還元性及び耐還元粉化性に優れた焼結鉱の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、焼結ベッド中に炭材を混入させたガスを吸引
して行う焼結鉱の製造方法であって、表面部と内部とで
異なった鉱物相を有し、被還元性及び耐還元粉化性に優
れた焼結鉱の製造方法に関する。

（従来の技術） 製鉄用焼結鉱の製造においては、焼結鉱の被還元性およ
び耐還元粉化性は極めて重要な品質管理項目である。一
般に、被還元性の良好な焼結鉱は還元粉化が著しく、通
常の製造方法では被還元性に優れていてしかも還元粉化
しにくい、即ち、耐還元粉化性の良好な焼結鉱をつくる
ことは難しい。

焼結鉱の還元粉化は、高炉内において焼結鉱中の２次へ
マタイトが還元されマグネタイトになるときに体積膨張
を起こすためであると言われている。この現象は、比較
的低温である５００°Ｃ付近、還元率でいうと１０％に
達するまでの還元初期の低温段階において主に発生し、
焼結鉱の表面部から内部へ進行する。従って、焼結鉱の
表面部と内部とを異なった鉱物相にすれば、即ち、焼結
鉱の還元粉化の主因となっている２次へマタイトの形戒
を表面のみに限定し、内部には形成させないようにすれ
ば、被還元性を悪化させずに耐還元粉化性にも優れた焼
結鉱を製造できることになる。

上記のように焼結鉱の表面部と内部とを異なった鉱物相
とする方法としては、■原料段階で内部と表面部の成分
ｍ或を変化させ焼結する方法、あるいは、■吸引ガス組
成を変更する方法、等が考えられている。また、本発明
者等は、特開昭５９−９６２３１号公報に開示されてい
るように、■微粉鉱石を焼結ベッド表面から吸引するガ
ス中に混入させて焼結する方法を提供した。

更に、■特開昭６３−２１３６２４号公報には、焼結吸
引ガス中に炭材を混入させ焼結する方法が開示されてい
る。ただし、この方法は焼結鉱表面部の鉱物相の改質を
はかるものではなく、吸引ガス中に混入させた炭材の燃
焼により焼結ベッド中のヒートパターンをコントロール
し、焼結歩留りを改善しようとするものである。

（発明が解決しようとする！Ｉｔ！Ｉり前記■の原料段
階で内部と表面部の成分＆ｌＩ戒を変化させる方法にお
いては、焼結前の原料の表面部が必ずしも焼結鉱の表面
部とはならず、コスト高になるという問題があり、■の
吸引ガス組成を変更する方法においては、実際には酸素
濃度を変更することとなり、コークスの燃焼性に影響を
及ぼすという問題がある。

また、■の微粉鉱石を吸引ガス中に混入させて焼結する
方法は、確かに上記目的どおりの良品質の焼結鉱を製造
できるが、吸引ガス中に混入させた微粉鉱石が焼結ベッ
ド中の焼成不良の部分にトラップされ、溶融焼結せずに
蓄積され、そのため、焼結ケーキの排鉱時及び破砕処理
時に発塵し、焼結排ガス中の含塵濃度を上昇させる等の
問題があった。また、前記の微粉鉱石の代わりにカーボ
ンを多く含有する燃料を使用した場合には、燃焼するの
で、上記のような焼成不良部分に未溶融粉が蓄積するこ
とはないが、特開昭５９−９６２３１号公報に参考方法
として記載した粉コークスの例にみられるように、耐還
元粉化性は改善されるものの、被還元性は逆に悪化する
傾向にあり、所期の目的である被還元性を悪化させずに
耐還元粉化性を改善するには致っていない。

■の焼結吸引ガス中に炭材を混入させて焼結する方法は
、耐還元粉化性の改善には有効であるものの、炭材投入
のタイミングによっては改善効果が見られなかったり、
また炭材投入量が多すぎると焼結ベッド内のヒートパタ
ーンに大きな影響があられれ、焼結の完了時間が遅延し
たり乱れたりし、生産性が低下するという欠点がある。

すなわち、ガス吸引面積が１００〜６００１もあるドワ
イトロイド（ＤＬ）型焼結機の全面にわたり炭材を均一
に投入するためにはかなりの量の炭材を必要とし、また
投入された炭材量が増加すれば焼結ベッド内での蓄熱が
進み、高温赤熱部が増大して通気性が悪化し、焼結完了
時間が大幅に遅延して生産性が低下する。

本発明は、焼結ベッド表面から吸引されるガス中に微粉
燃料を混入させ、焼結鉱の表面部と内部とで異なる鉱物
相を形成させることにより、被還元性を悪化させること
なく耐還元粉化性が大幅に改善された焼結鉱の製造方法
、更に、微粉燃料を混入させるにあたっての効果的な方
法を提供することを目的とする。

（ｉｌ！題を解決するための手段） 本願の第１の発明の要旨は、全５ｔＯ１含有量が４．８
重量％以下となるように原料配合を行い、点火完了後の
焼結ベッド表面から吸引するガス中に、フリーカーボン
含有量が５０．０重量％以上で、かつ粒径１，０Ｉｌｌ
１１以下の微粉燃料を混入させて焼結することを特徴と
する被還元性及び耐還元粉化性に優れた焼結鉱の製造方
法、にある。

また、本願の第２の発明の要旨は、前記第１の発明を実
施するにあたり、焼結ベッド点火開始位置と焼結排ガス
温度上昇開始位置との中間位置から焼結排ガス温度上昇
開始位置までの区間において、焼結ベッド表面から吸引
するガス中に＠粉燃料を混入させることをｖｆ徴とする
被還元性及び耐還元粉化性に優れた焼結鉱の製造方法、
にある。

前記の微粉燃料としては、還元作用を有するものであれ
ば、いずれも使用可能であるが、経済性を考慮するとコ
ークスや石炭のような炭材を用いるのが最善である。

また、焼結ベッド表面から吸引するガス中に微粉燃料を
混入させる方法としては、一般に、下記の方法が好適で
ある。

（イ）焼結ベッド表面に微粉燃料を散布し、吸引するガ
ス中に混入させる方法。

（ロ）焼結ベッドの上部にベッド表面を覆い得る吸引フ
ードを設け、その吸引フード内を通過する吸引ガス中に
微粉燃焼を送り込んで混入させる方法。

第１図及び第２図は前記（イ）及び（Ｉ＋）の方法をＤ
Ｌ型焼結設備に適用した場合であって、第１図は微粉燃
料を焼結ベッドの表面に散布する設備の一例を示す概略
図、第２図は微粉燃料を吸引フード内を通過する吸引ガ
ス中に混入させる設備の一例を示す概略図である。第１
図及び第２図において、ｌはパレットコンベア、２は風
箱、３は吸引主排気管、４は原料供給ホッパ、５は原料
供給シュート、６は焼結原料中のコークスに点火する点
火炉、７は焼結原料域、８は焼成域、９は焼結ケニキ域
、１０は焼結ベッド表面に微粉燃料１１を散布する微粉
供給装置、１２は微粉供給装置１０に微粉燃焼１１を供
給する供給管、２０は吸引フード、２１は吸引フード２
０内を通過するガス中に微粉燃料を送る供給ノズルであ
る。

（作用） まず、焼結ベッド表面から吸引するガス中に微粉燃料を
混入させることによって焼結鉱の表面部と内部とで異な
る鉱物相ができる理由について説明する。

焼結鉱焼成中の焼結ベッド内を反応の進行状況別に区別
すると、第３図に模式的に示すように、上方から溶融反
応が終了した焼結ケーキ域９、溶融反応進行中の焼成域
８及び溶融反応前の焼結原料域７の三つに大別すること
ができる。焼結ケーキ域９では溶融反応が終了して空隙
が大きくなっているので、前記（イ）または（ＩＩ＋）
の方法により焼結ベッド表面に供給された微粉燃料１１
は、吸引ガスの流れに乗ってこの焼結ケーキ域９を通過
し、焼成域８に達する。焼成域８では、高温であるため
、微粉燃料１１と融体とが反応する。また、焼結原料域
７は空隙が小さく、かつ微粉燃料ｌｌは焼成域８ですで
に反応しているため、微粉燃料１１が焼結原料域７を通
過することはない。即ち、焼結ベッド表面に供給された
微粉燃料１１は、吸引ガスにより運搬されて焼結ベッド
内の焼結ケーキ域９を通過し、焼成域８に到達し、この
焼成域８の融体表面部で微粉燃料中のカーボンが燃焼す
ると共に還元反応が起こり、表面部は内部と異なった鉱
物ｍ織となる。

第４図はこの発明方法により製造した焼結鉱の特徴を示
す概略断面図であって、ａはマグネタイトを中心とした
組織からなる表面部、ｂはカルシウム・フェライト、種
々の骸晶状へマタイト、スラグ類及びマグネタイトを中
心とした組織からなる内部を示す。

次に、本発明方法において、配合原料中の全Ｓｉｎ＠含
有量を４．８重量％以下とする理由を説明する。

本発明者等が種々検討を行った結果、焼結鉱表面部には
、微粉燃料中のカーボンの燃焼に伴う強い還元作用によ
り、マグネタイト（ＦｅｚＯａ）相かファイヤライト（
ＦｅＯ・ｘｓｉＯ□）相が形成されており、これらが焼
結鉱の還元粉化を防止するのに役立っている一方、ファ
イヤライト相は還元の進行を大幅に遅らせ、焼結鉱の被
還元性を悪化させることを知見した。マグネタイト相に
はそのような被還元性を悪化させる作用はない、更に、
このファイヤライト相を形成させずにマグネタイト相の
みを形成させるためには、焼結鉱中のＳｉ０ｇ含有量を
４．８重量％以下に制限することが必要で、これにより
被還元性を悪化させずに耐還元粉化性の良好な焼結鉱を
製造できることを確認したので、前記のようにＳｉＯ□
含有量を４．８重量％以下とした。

微粉燃料については、フリーカーボン含有量が低すぎる
と燃料の着火性が悪く、燃料が未燃焼で焼成ベッド中の
焼成不良部分に蓄積され、排鉱時に発塵するという問題
がある。従って、フリーカーボン含有量は高い方がよ＜
、５０．０重量％以上とした。また、粒径が１．ｏｍｍ
を超えると、吸引するガスの流れに乗せて焼結ベッド表
面に均一に散布させにくくなるとともに、焼結ケーキ域
９の空隙を通過して焼成域８に到達することが困難にな
る。

従って、微粉燃料の粒径は１．０ｎ以下とした。

次に、本発明の第２の発明について説明する。

第５図は一般的なりＬ型焼結機の風箱内の排ガス温度の
パレット進行方向における分布を示す。

同図から明らかなように、排ガス温度は、点火開始点か
ら排鉱端までの距離を１００とすれば、ストランド場所
Ｏ〜６６までは６０〜７０°Ｃ付近で安定しており、６
６を過ぎると上昇し始め、９４付近で５００℃前後のピ
ークを示し、その後やや下降して１００で４００℃程度
となる。この温度分布の傾向、特に排ガス温度が上昇し
始める位置は、焼結ベッド内の焼結反応の進行状況と対
応しいる。即ち、排ガス温度が６０〜７０℃で安定して
いるストランド場所０〜６６までの間では、焼結ヘッド
内には原料域７、焼成域８、ケーキ域９が共存しており
、排ガス温度が立ち上がるストランド場所６６以降では
、原料［７がなく、焼成域８とケーキ域９のみで、しか
も焼成域８は徐々に減少して排鉱端では消滅している。

そして、給鉱側（ストランド場所０〜３３）で吸引ガス
中に投入された炭材はベッド上層部での焼結反応に関与
し、中央部（ストランド場所３３〜６６）で投入された
炭材はベッド下層部での焼結反応に関与し、排鉱側（ス
トランド場所６６〜！６０）で投入された炭材は焼結反
応の完了直前の段階およびケーキの冷却過程に関与して
いる。

第６図は焼結ベッドの高さ方向の各位置で焼結された焼
結鉱の還元粉化率（ＲＤＩ）と成品歩留を示したグラフ
で、ＲＤＩは上層部より下層部の方が悪い傾向がみられ
る。また、成品歩留については上層部より下層部の方が
高い傾向にあり、下層部で製造されるものの方が量的に
多く、焼結鉱全体の品質に対する寄与率も高いといえる
。従って、下層部の品質（ＲＤＩ）を改善する方が上層
部の品質を改善するよりも有利であり、下層部に該当す
るストランド場所３３〜６６の区間、即ち、焼結ベッド
の点火開始位置（０）と焼結排ガス温度上昇開始位置（
Ｐ）との中間位置（’Ａ　Ｐ　）から焼結排ガス温度上
昇開始位１１１（Ｐ）までの区間で炭材を投入するのが
効果的である（第５図参照）。

ストランド場所６６以降、即ち、焼結排ガス温度が上昇
を始める２点以降の区間は、焼結化が逐次完了し、冷却
される状況下にある。排ガス温度はまだ上昇中ではある
が、これは焼結ベッドの下層部が冷却され焼結パレット
に熱が移動する過程を示している。このような状況下で
の炭材投入は還元粉化性の改善に若干の効果はあるもの
の、炭材の燃焼により排ガス温度が上昇し、また、焼結
ベンド内に高温部分が生じ、その冷却に時間を要したり
あるいは時間的なばらつきが生じるので生産性が低下す
る。従って、排ガス温度上昇開始位置（Ｐ）以降での炭
材投入は好ましいとはいえない。

（実施例１） ストランド幅５ｍ、長さ１００ｍのＤＬ型焼結機上に微
粉供給装置を取り付け、第１図に示した前記（イ）の方
法により焼結鉱を製造し、その性状を従来の方法で製造
した焼結鉱と比較調査した。第１表に原料配合と、それ
ぞれの場合における配合原料中の５１０ｇ含有量を、ま
た、第２表に微粉燃料の種類、フリーカーボン含有量お
よび供給量を示す。

なお、微粉燃料は粒径１間以下で、焼結ベッドの表面全
体に分散させて供給した。

調査結果を第２表に示す、同表の結果から、微粉燃料と
して石炭あるいはコークスを用い、かつ焼結配合原料の
３１（ｂ含有量が４．８重量％以下（第１表参照）であ
る本発明例１〜６においては、冷間強度、被還元性は悪
化することなく、耐還元粉化性が大幅に改善されている
ことがわかる。これに対して、微粉燃料として石炭を用
いても、焼結配合原料のＳｉ０ｇ含有量が４．８重量％
を超える比較例７．８では、耐還元粉化性は改善される
が被還元性が悪化しており、また、微粉燃料の代わりに
高炉ダストを用いた比較例９では、冷間強度、被還元性
の悪化はないものの、耐還元粉化性の改善があまりみら
れない。

（実施例２） 実施例１で使用した焼結機上に焼結ベッド表面全体を覆
うフードを設置し、第２図に示した前記（ＩＩＩ）の方
法により焼結鉱を製造し、実施例１で用いた（イ）の方
法及び従来の方法と比較した。焼結配合原料のＳｉＯｘ
含有量は４．４重量％、微粉燃料としてはフリーカーボ
ン含有量が７８．２重量％の石炭（粒径１■以下）を用
い、その供給量は４　ｋｇ／焼結焼結トンとした。なお
、微粉炭はフード内に取り付けたノズルから吸引ガス中
へ混入させ、焼結ベッド表面全体に分散供給した。

結果を第３表に示す、同表において、本発明例の（イ）
の方法は第２表の本発明例３に該当する。

同表の結果から、（ロ）の方法を用いた場合においても
冷間強度、被還元性を悪化させることなく耐還元粉化性
を大幅に改善できることがわかる。

（実施例３） 実施例２で使用したフードをパレット進行方向に８分割
し、各々のフードへの微粉燃料の供給量を変えて焼結鉱
の耐還元粉化性および生産性に及ぼす微粉燃料投入場所
の影響について調査した。

微粉燃料としてはフリーカーボン含有量が７８．２重量
％の石炭（粒径ｌ■−以下）を用いた。なお、操業に際
しては、焼結排ガス温度の上昇開始位置（排ガス温度立
上り位置）がストランドの全長を１００として６６の位
置となるようにパレット速度を調整した。

調査結果を第４表に示す。同表において、本発明例Ｆお
よび従来例Ｇはそれぞれ第３表の本発明例（ＩＩＩ）の
方法および従来例に該当する。

同表の結果から明らかなように、従来例Ｇに比較して本
発明例においてはいずれも耐還元粉化性は著しく改善さ
れており、一方、生産性は同等かもしくは低下していて
も僅少である。

本発明例Ａ−Ｆについて炭材供給場所別にみると、給鉱
側で炭材を供給したＡおよびＥ、排鉱部で炭材を供給し
たＤおよび焼結ベッド表面のほぼ全体に炭材を分散させ
たＦに比較して焼結ヘッドの中央部で炭材を供給したＢ
、ｔ；よびＣにおいては、耐還元粉化性の改善効果が最
も高く、生産性の低下もないことがわかる。

（以下、余白） （発明の効果） 焼結鉱の製造において、焼結鉱の５ｉｆｔ含有量を低く
し、焼結時の吸引ガス中にフリーカーボン含有量が５０
重量％以上の微粉燃料を混入させる本発明方法を適用す
ることにより、焼結鉱の被還元性を損なわずに耐還元粉
化性を大幅に改善することができる。特に、微粉燃料を
焼結ベント表面の中央部近傍に供給すれば耐還元粉化性
の改善効果は著しく、生産性の低下も全くみられない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明方法をＤＬ型焼結設備に適用
するための装置の一例を示す概略縦断面図であって、第
１図は微粉燃料を焼結ベッドの表面に散布する設備を示
す図、第２図は微粉燃料を吸引フード内を通過する吸引
ガス中に混入させる設備を示す図である。 第３図は焼結ベッド内の反応状況を示す模式図である。 第４図は本発明方法により製造した焼結鉱の特徴を示す
概略断面図である。 第５図は焼結機風箱内の排ガス温度のパレット進行方向
における分布および焼結ベッド内の反応状況との対応性
を示す説明図である。 第６図は焼結鉱の還元粉化率および成品歩留の焼結ベッ
ド高さ方向における分布を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）全ＳｉＯ＿２含有量が４．８重量％以下となるよ
   うに原料配合を行い、点火完了後の焼結ベッド表面から
   吸引するガス中に、フリーカーボン含有量が５０．０重
   量％以上で、かつ粒径１．０ｍｍ以下の微粉燃料を混入
   させて焼結することを特徴とする被還元性及び耐還元粉
   化性に優れた焼結鉱の製造方法。
2. （２）焼結ベッド点火開始位置と焼結排ガス温度上昇開
   始位置との中間位置から焼結排ガス温度上昇開始位置ま
   での区間において、焼結ベッド表面から吸引するガス中
   に微粉燃料を混入させることを特徴とする請求項（１）
   記載の被還元性及び耐還元粉化性に優れた焼結鉱の製造
   方法。