JPH09209048A

JPH09209048A - 焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JPH09209048A
Application number: JP1444096A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Noda; 英俊野田; Takaya Akashi; 孝也明石; Noboru Sakamoto; 登坂本; Tatsuro Ariyama; 達郎有山; Hitoshi Kawada; 仁川田; Hideaki Sato; 秀明佐藤; Naoki Yamamoto; 直樹山本
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ピソライト鉱石などの高結晶水含有鉱石を原料
鉱石として多量に使用した場合に、低コストでしかも困
難性を伴わずに高生産性を維持することができる焼結鉱
の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】高結晶水含有鉱石を原料鉱石として使用し
て焼結鉱を製造するにあたり、高結晶水含有鉱石と含Ｃ
ａＯ副原料とを主体とする粒子の表層に、粒径０．２５
ｍｍ以下の粒子を８０重量％以上含有する難溶融性鉱
石、例えばマグネタイト系鉱石、砂鉄を主体とするか、
あるいはこれと固体燃料とを主体とする第１の被覆層を
形成し、さらにその外側に固体燃料からなる第２の被覆
層を形成して擬似粒子を作成し、この擬似粒子を焼結す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、例えばピソライト
鉱石などの高結晶水含有鉱石を原料鉱石として多量に使
用する焼結鉱の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】焼結鉱の原料として、従来、赤鉄鉱（ヘ
マタイト）や磁鉄鉱（マグネタイト）の良質な鉱石を使
用していたが、近年ゲーサイト（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ・Ｈ₂ Ｏ）
を多く含むピソライト鉱石（魚卵状の組織を有する）の
使用量が増加してきている。このピソライト鉱石は焼結
の生産性を維持する上で問題が多く、これに対応する技
術開発が望まれている。

【０００３】ピソライト鉱石は４％以上の結晶水を含有
しており、３００℃で結晶水を解離したピソライト鉱石
は多孔質となる。このため、１２００℃以上の焼結過程
において、多孔質なピソライト鉱石は通常の鉱石と比較
してフラックスと反応しやすく、過剰の融液を生成す
る。この過剰の融液が焼結層の通気を悪化させ、生産性
を低下させることが報告されている。

【０００４】そこで、このような問題に対応する技術と
して、粗粒高ゲーサイト鉱石の周囲に蛇紋岩などの含Ｍ
ｇＯ−ＳｉＯ２副原料粉からなる被覆層を形成した後、
焼結する方法が提案されている（特公平５−８３６２０
号公報）。これによって、焼結過程で１２００℃以上に
なった時、カルシウムフェライト融液が高ゲーサイト鉱
石と接触する前に、高ゲーサイト鉱石の緻密化が進行す
ると報告されている。

【０００５】また、特開平５−３３９６５２号公報で
は、粗粒のピソライト鉱石の表面にＣａＯ分の一部を付
着させた後、残りのＣａＯ分、ピソライト粉鉱石および
他の粉鉱石とを付着させた２層の付着層からなる擬似粒
子を焼結する方法が考案されている。これによれば、２
層の付着層のＣａＯ分の割合を所定の割合にすることで
融液の生成量を適正化している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、ピソ
ライト鉱石を配合し焼結した場合、過剰の融液生成によ
って焼結層の通気性悪化を引き起こし、生産性を低下さ
せる。この問題を解決するために、前述の特公平５−８
３６２０号公報に開示された技術では粗粒高ゲーサイト
鉱石の周囲に蛇紋岩などの含ＭｇＯ−ＳｉＯ２副原料粉
からなる被覆層を形成した後、焼結するが、蛇紋岩の添
加によって成品焼結鉱中のＳｉＯ₂ 量が増加し、高炉に
おけるスラグ処理コストが増加する。

【０００７】また、融液の生成量を制御するために、前
述の特開平５−３３９６５２号公報に開示された技術で
は２層の付着層からなる擬似粒子を焼結するが、この方
法ではピソライト鉱石を微粉と粗粒とに分けるプロセス
が必要である。また、この方法では被覆用鉱石に易溶融
性のピソライト鉱石を使用しているために、融液生成を
制御するためには多量のピソライト微粉鉱石を確保しな
くてはならない。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、ピソライト鉱石などの高結晶水含有鉱石を
原料鉱石として多量に使用した場合に、低コストでしか
も困難性を伴わずに高生産性を維持することができる焼
結鉱の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、高結晶水含有鉱石を原料鉱石として使用
する焼結鉱の製造方法であって、高結晶水含有鉱石と含
ＣａＯ副原料とを主体とする粒子の表層に、粒径０．２
５ｍｍ以下の粒子を８０重量％以上含有する難溶融性鉱
石、またはこの難溶融性鉱石および固体燃料を主体とす
る第１の被覆層を形成し、さらにその外側に固体燃料か
らなる第２の被覆層を形成して擬似粒子を作成し、この
擬似粒子を焼結して焼結鉱を形成することを特徴とする
焼結鉱の製造方法を提供する。

【００１０】本発明者らは、先に、上記従来技術の欠点
を解消し得る技術として、「高結晶水含有鉱石を原料鉱
石として使用する焼結鉱の製造方法であって、高結晶水
含有鉱石と含ＣａＯ副原料とを主体とする粒子の表層
に、粒径０．２５ｍｍ以下の粒子を８０重量％以上含有
する難溶融性鉱石と固体燃料とを主体とする被覆層を形
成して擬似粒子を作成し、この擬似粒子を焼結して焼結
鉱を形成することを特徴とする焼結鉱の製造方法」につ
いて出願している（特願平７−９５９３２号）。本発明
は、この先行出願に係る技術と基本的には同じ方向性を
有し、この技術をさらに改良したものである。

【００１１】すなわち、この先行出願に係る技術は、原
料鉱石として高結晶水含有鉱石、例えばピソライト鉱石
を用い、その中の微粒のものは積極的に反応させるが、
粗粒のものは緻密化して残留元鉱として残存させるとい
う思想に基づいている。すなわち、高結晶水含有鉱石と
含ＣａＯ副原料とを主体とする粒子の表層に微粉の難溶
融性鉱石と固体燃料とを主体とする被覆層を形成するこ
とによって擬似粒子を形成し、この被覆層が高結晶水含
有鉱石のうち微粒のものの過度の溶融を抑制するととも
に、粗粒に対する融液の浸入を抑制して粗粒の緻密化を
促し、もって適度な融液を確保するものである。

【００１２】この技術では、図６に示すように、高結晶
水鉱石と含ＣａＯ副原料を主体とする粒子１の表面に、
微粉の難溶融性鉱石と固体燃料とを主体とする被覆層２
を形成した擬似粒子を作成するが、この場合被覆層２
は、難溶融性鉱石と固体燃料とが混合状態となるため、
固体燃料の燃焼性が必ずしも十分とはいえず、特にこの
被覆層が厚くなると著しく燃焼性が悪化してしまうこと
が判明した。

【００１３】また、固体燃料の粒径が１ｍｍ前後の相対
的に粗い粒子は、燃焼後に空孔（ポア）を生じ、融液の
浸入、浸出抑制効果が低減するという問題も生じた。そ
こで、本発明では、上述したように、上記先行出願に係
る技術を前提とし、最外層に固体燃料層を形成すること
により、結晶水鉱石と副原料との反応によって発生する
融液の粒子外部への流れ出しをより効果的に抑制して、
焼結層内通気性の確保を図ることにより、前述の従来技
術の問題点を解決するとともに、上記先行出願にかかる
技術において新たに生じた問題をも解決するのである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明では、高結晶水含有鉱石と含ＣａＯ副原料
とを主体とする粒子の表層に、粒径０．２５ｍｍ以下の
粒子を８０重量％以上含有する難溶融性鉱石を主体とす
るか、あるいはこの難溶融性鉱石および固体燃料を主体
とする第１の被覆層を形成し、さらにその外側に固体燃
料からなる第２の被覆層を形成して擬似粒子を作成し、
この擬似粒子を焼結して焼結鉱を形成する。これにより
固体燃料の燃焼を効率良く行わせしめ、発生した融液の
浸入および浸出を抑制する。

【００１５】本発明における擬似粒子は図１に示すよう
な構造を有している。すなわち、高結晶水含有鉱石、例
えばピソライト鉱石と含ＣａＯ副原料とからなる粒子１
１の表面に、微粉の難溶融性鉱石、または微粉の難溶融
性鉱石および固体燃料からなる第１の被覆層１２を形成
し、さらにその表面に固体燃料からなる第２の被覆層１
３を形成し、擬似粒子を得る。

【００１６】この場合に、一般的な固体燃料である粉コ
ークス、特に比較的粗粒の０．２５ｍｍ程度のものを用
いた場合には、このような粉コークスが最外層の第２の
被覆層に存在することとなるため、燃焼性が向上し、難
溶融鉱石被覆層中に粉コークス燃焼後のポアおよび亀裂
が発生せず、かつ被覆層による生成融液の浸入および浸
出を効果的に抑制することができる。また、このように
燃焼性が向上することにより、強固な焼結被覆層の形成
を達成することができる。

【００１７】本発明では第１の被覆層として微粉の難溶
融性鉱石、または微粉の難溶融性鉱石および固体燃料を
用いる。被覆層に難溶融性鉱石を用いた理由は、被覆層
の上述の機能を有効に発揮させるためである。また固体
燃料を擬似粒子の表層部に被覆した理由は、固体燃料の
燃焼速度を高めるためである。これにより固体燃料は、
高結晶水含有鉱石の結晶水を効率的に解離し、多孔質化
した高結晶水含有鉱石を早期に緻密化する役割を果た
す。なお、固体燃料はこのように被覆層に含有される
が、焼結性を高める観点からその一部を補助的に内層に
含有させてもよい。また、本発明では最外層の第２の被
覆層に固体燃料を用いるので、第１の被覆層には必しも
固体燃料を含む必要はない。

【００１８】被覆層に用いる難溶融性鉱石は、擬似粒子
への付着性が必要であるため、粒径０．２５ｍｍ以下の
粒子を８０重量％以上含有する微粉のものであることが
必要である。

【００１９】第１の被覆層に用いる微粉の難溶融性鉱石
としては、ＦｅＯを１０重量％以上含む鉱石を用いるこ
とが好ましい。このような鉱石としてはマグネタイトを
含むマグネタイト系微粉鉱石が挙げられる。このマグネ
タイト系微粉鉱石に代表されるＦｅＯを１０重量％以上
含む鉱石は、焼結の際の昇温過程においてＦｅ₃ Ｏ₄か
らＦｅ₂ Ｏ₃ へ結晶構造が変化し、結晶構造の再配列が
起こる。このとき、被覆層の微粉鉱石間は一部焼結反応
により結合し、被覆の効果を高める。また、マグネタイ
トの酸化熱は焼結を促進させる効果もある。ここで、Ｆ
ｅＯを１０重量％以上としたのはこれ以下では結晶構造
の再配列による被覆効果を高める機能が不十分になるか
らである。

【００２０】マグネタイト系鉱石に代表される、ＦｅＯ
を１０重量％以上含有する難溶融性鉱石の配合割合は原
料鉱石全体の３〜３０重量％であることが好ましい。そ
の理由は、微粉鉱石の被覆量が３重量％未満では擬似粒
子の外側に融液が流れ出すのを抑制する効果が小さく、
逆に３０重量％を超えると擬似粒子の外側に流れ出す融
液がなくなるために擬似粒子間の結合に必要な融液が不
足し、焼結鉱の歩留が低下するからである。

【００２１】本発明において第１の被覆層に用いる微粉
の難溶融性鉱石としては、上記のものの他、ＴｉＯ₂ を
４重量％以上含む鉱石も好適に用いることができる。こ
のような鉱石としては、砂鉄およびイルメナイト（Ｆｅ
ＴｉＯ₃ ）を挙げることができる。このようにＴｉＯ₂
を４重量％以上含む鉱石は、ＴｉＯ₂ の作用によって、
擬似粒子内部で生成した融液との反応性が小さいため、
その配合割合が低くても十分に被覆層の被覆効果を発揮
させることができる。具体的には、その原料鉱石全体に
対する配合割合が１重量％から融液の流れ出しを抑制す
る効果が現れ、１０重量％を超えると被覆粒子間の結合
に必要な融液が不足し、歩留低下を引き起こす。従っ
て、この場合には、難溶融性鉱石の原料鉱石全体に対す
る配合割合が１〜１０重量％であることが必要である。
なお、例示した砂鉄およびイルメナイトは、いずれもＦ
ｅＯを１０重量％以上含有しており、上述したマグネタ
イト系微粉鉱石と同様の機能をも果たすものである。

【００２２】本発明において、高結晶水含有鉱石はおよ
そ４重量％以上の結晶水を含有しているものを指す。ま
た、高結晶水含有鉱石の原料鉱石全体に対する配合割合
はおよそ２０重量％以上である。結晶水が４重量％未満
であるか、または４重量％以上であってもその配合割合
が２０重量％未満であれば焼結の際の生産性低下の問題
が生じない。

【００２３】前記固体燃料としては、コークス、無煙
炭、チャー、廃プラスチック等を用いることができ、こ
れら単独でも混合して用いてもよい。この中ではコーク
スが好適である。固体燃料の粒度は特に問わないが、被
覆効果を高めるためには３ｍｍ以下であることが好まし
い。

【００２４】実際の焼結に際しては、上述のような擬似
粒子構造を持つ原料を、焼結機パレット上に装入して焼
結層（焼結ベッド）を形成し、そこにコークス炉ガスな
どを供給して点火し焼結を行う。ここで焼結層上下方向
で固体燃料量が偏析するように装入すると更なる改善の
効果が表れる。具体的には、熱量不足の焼結層上層部に
おける擬似粒子の固体燃料の量を増やし、熱量過剰の焼
結層下層部の擬似粒子の固体燃料の量を減らすことで、
焼結層上下方向の熱量が均一化する。このように熱量を
均一化することによって上記擬似粒子設計による融液生
成の制御が容易となる。

【００２５】

【実施例】従来例、比較例、実施例の配合条件を表１に
示す。配合率は、全鉱石を１００％としたときの重量比
率で示した。全ての実験条件で、高結晶水含有鉱石とし
てのピソライト鉱石の使用量は４０％、生石灰添加量は
０．５％、コークスの添加量は３．８％とした。また、
Ａ鉱石、Ｂ鉱石および石灰石は、塩基度が１．８、成品
焼結鉱中のシリカ含有量（目標値）が５．３％となるよ
うに配合調整を行った。なお、Ａ鉱石とＢ鉱石とは成分
が異なり、Ａ鉱石のほうがＳｉＯ₂ が多い。このように
２種類の鉱石を使用したのは、焼結鉱のシリカ分を調節
するためである。

【００２６】比較例１では、マグネタイト系微粉鉱石と
コークスを主体とする被覆層を、ピソライト鉱石を４０
％含有する内層の外側に被覆した。また、実施例１〜７
では、固体燃料としてのコークスの一部または全部を第
１の被覆層の外側に被覆して第２の被覆層を形成した。

【００２７】なお、実施例４〜７では、固体燃料として
のコークスは所定の粒度で分級し、その分級点より下の
ものを第１の被覆層に用い、その分級点以上のものを最
外層である第２の被覆層に用いた。

【００２８】

【表１】

【００２９】実験のフローを図２に示す。従来法では、
（ａ）に示すように、全原料２４をミキサー２１に装入
し、混合した後、ミキサー２２にて水分を添加しながら
造粒を行った。一方、比較例１では、（ｂ）に示すよう
に、表１の内層用原料２５をミキサー２１にて混合、造
粒を行った後、その粒子とともに表１の被覆層用原料２
６をミキサー２２に装入し、ミキサー２１で形成された
粒子の表面に原料２６を被覆し、擬似粒子を形成した。
実施例１〜７では、図２の（ｃ）に示すように、ミキサ
ー２８にて固体燃料２７を第２の被覆層として最外層に
被覆した。その後、いずれの方法とも擬似粒子を焼結装
置２３に装入し、焼結を行った。なお、ここで固体燃料
として使用した粉コークスの粒度分布を図３に示す。

【００３０】このようにして製造した焼結鉱の生産率、
歩留、落下強度の測定結果を図４および図５に示す。こ
れらの図に示すように、本発明の方法によって製造され
た実施例１〜６の焼結鉱は、従来法および比較例１，２
の方法で得られた焼結鉱よりも生産率、歩留、落下強度
が高いことが確認された。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来焼結原料として使用が困難であったピソライト鉱石
などの高結晶水含有鉱石を多量に使用しても、高い生産
性を維持したまま、品質の優れた焼結鉱を製造すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法によって形成された擬似粒子の構
造を示す模式図。

【図２】焼結鉱石の製造フローを説明するための模式図
であり、（ａ）は従来のフロー、（ｂ）は比較例１のフ
ロー、（ｃ）は実施例１〜７のフローを示すものであ
る。

【図３】固体燃料として用いた粉コークスの粒度分布を
示す図。

【図４】従来法、比較例１、実施例１〜３によって製造
した焼結鉱の落下強度、歩留および生産率を比較して示
す図。

【図５】実施例４〜７によって製造した焼結鉱の落下強
度、歩留および生産率を比較して示す図。

【図６】先行出願に係る方法によって形成された擬似粒
子の構造を示す模式図。

【符号の説明】

１１……粒子１２……第１の被覆層１３……第２の被覆層２１，２２，２８……ミキサー２３……焼結装置２４，２５，２６……原料２７……固体燃料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有山達郎東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者川田仁東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者佐藤秀明東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者山本直樹東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高結晶水含有鉱石を原料鉱石として使用
する焼結鉱の製造方法であって、高結晶水含有鉱石と含
ＣａＯ副原料とを主体とする粒子の表層に、粒径０．２
５ｍｍ以下の粒子を８０重量％以上含有する難溶融性鉱
石、またはこの難溶融性鉱石と固体燃料とを主体とする
第１の被覆層を形成し、さらにその外側に固体燃料から
なる第２の被覆層を形成して擬似粒子を作成し、この擬
似粒子を焼結して焼結鉱を形成することを特徴とする焼
結鉱の製造方法。
【請求項２】前記第２の被覆層を構成する固体燃料
は、その粒径が０．２５ｍｍ以上であることを特徴とす
る請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。