JPS604891B2 - 粗粒鉱石含有ペレツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粗粒鉱石含有鉄鉱石べレットに関し、より詳細
には、高い造粒効率で製造することができ、しかも優れ
た高温還元性状及び物理強度を発揮する鉄鉱石べレツト
に関するものである。

鉄鉱石べレットは、元来低品位鉱石を粉砕、選鉱して鉄
含有率を高めた粉状鉱石を、高炉装入原料として使用し
得る様に団鉱化する技術として発展してきた。しかし高
品位鉱石であっても、採堀工程や煉結鉱製造工程で微粉
鉱石を発生することがあるので、これらを有効利用する
うえでも鉄鉱石べレツトは益々重要になっている。そこ
ろで従来の鉄鉱石べレツトは、３２５メッシュ（約０．
０４側）以下のものが７０〜９の重量％以上になる様に
微粉砕した鉄鉱石原料を用いて造粒・焼成したものが殆
んどを占めている。

しかし造粒原料の粗粒分比率が高いと、造粒に適した水
分量の範囲が狭くなって造粒効率が低下し、また生べレ
ットの物理強度（特に落下強度）が乏しくなるという事
情に対処する為である。ところが徴粉鉱石分の比率が高
い原料から得た鉄鉱石べレットは、焼成後及び低温還元
後の強度は優れているものの、高炉菱入原料として最も
重要な高温還元性状が劣悪であり、実用化に当って大き
な障害になっていた。本出願人は前述の様な事情のもと
で、鉄鉱石べレットの高温還元性状の改善研究に着手し
種々検討を進めた結果、徴粉鉱石中に０．１側◇以上の
粗粒鉱石を２５〜４の重量％含有させて造粒・焼成すれ
ば、ベレットの高温還元性状が向上することをすきとめ
、先に特許出願を行なった。

即ち徴粉鉱石中に適量の粗粒鉱石を含有させて得たべレ
ットでは、粗粒鉱石間で徴粉鉱石が自溶化してブリッジ
の様なスラグ結合を形成し、開気孔の数が増大する。そ
の結果、還元停滞の主因である金属鉄殻が生成せず、ベ
レット内部まで金属鉄が生成する。従って低融点スラグ
を生成するゥスタィトが少なくなって開気孔が閉塞され
にくくなり、高温における軟化収縮率も低下する。しか
も高温荷重軟化に対しては粗粒鉱石が骨村的役割を果す
から、高温における変形が少なくなる。等、優れた高温
還元性状を発揮する。ここべ組粒鉱石の含有率を４０％
程度に止めてやれば、造粒性及びべレツト強度の低下と
いう問題もある程度防止することができるが、徴粉鉱石
単独で成形したべレットに比べる造粒性及び強度の不足
は否めない。本発明者等は前述の様な状況のもとで、優
れた高温還元性状を維持しつつ造粒性及びべレット強度
を更に高め得る様な方法を関発すべく鋭意研究を重ねて
きた。

その結果、粗粒鉱石の含有率を特定範囲に設定すると共
に、中粒鉱石及び微粒鉱石についても含有率を特定し、
生べレットの段階における粒度構成を適正に調整すれば
上記の目的が見事に達成されることを知り、弦に本発明
の完成をみた。即ち本発明に係る鉄鉱石べレットの構成
とは、０．１側め趣の相粒鉱石：２５〜４の重量％、０
．１〜０．０４側？の中粒鉱石：２１重量％以下、０．
０４側◇未満の徴粉鉱石：３９重量％以上、の粒度構成
からなる生べレットを焼成したところに要旨が存在する
。

以下本発明の構成及び作用効果を詳細に説明するが、下
記は特許請求の範囲に記載した実施態様と同様本発明を
限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し
得る程度の変更実施は当然本発明の範囲に含まれる。ま
ず生べレットの粒度構成を前述の如く定めた理由を説明
する。

はず０．１側０超の組粒鉱石の含有率を定めた理由は、
以下に示す通りである。

即ち粗粒鉱石は先に説明した如く開気孔を増大して還元
停滞を防止すると共に高温における軟化収縮を抑制し、
更に骨材的役割によって高温時の変形を抑制し、もって
高温還元性状を改善するのに不可欠で、これらの効果を
有意に発揮させる為には少なくとも２５重量％以上含有
させねばならない。しかし含有量が多すぎると、後述す
る如く中粒鉱石及び徴粉鉱石の含有量を適正に調整した
場合でも造粒性及びべレット強度が低下するので、４の
重量％以下に止めるべきである。尚粗粒鉱石といえども
１肌？を超える粗大粒子になると造粒性及びべレット強
度の低下が顕著になるので０．１超１柵？以下の粒度範
囲の額粒鉱石を用いるのが好ましく、１側？以上の粗大
粒子は２の重量％以下となる様に粒度調整して使用する
のがよい。ところで前記先願発明を含めて従来のべレッ
ト製造技術では、０．１肌◇未満の中粒乃至徴粉鉱石に
ついては粒度構成上格別の注意が払われていなかった。

しかし本発明者等が実験によって確認したところでは、
０．１〜０．０４側少の中粒鉱石の含有率が生べレット
強度に著しく影響することが判った。即ち本発明者等は
、１〜０．１側◇の粗粒鉱石の含有率を約３の重量％に
設定し、０．１〜０．０４側◇の中粒鉱石の含有率を種
々変化させた数種類の鉄鉱石べレットを製造し、各生べ
レットの落下抵抗を測定し（生べレットを３０肌の高さ
からくり返し落下させ、生べレツトが２つ以上に割れる
までの落下回数を測定：５回測定の平均値）、第１表及
び第１図の結果を得た。尚第１図中の符号はべレツトＮ
ｏ．を示す。第１表 （単位：重電量※） 第１表及び第１図の結果からも明らかな様に、０．１〜
０．０４側めの中粒鉱石の含有率と、得られた生べレッ
トの落下抵抗との間には明らかな相関関係が認められ、
中粒鉱石の含有率が約２１重量％の点を変曲点としてそ
れ以上になると落下抵抗は急激に低下する。

これらの結果から本発明では中粒鉱石の含有率を２１重
量％以下に定めた。尚中粒鉱石のより好ましい含有率は
２の重量％以下であり、それにより卓越した落下抵抗を
得ることができる。尚べレットＮｏ．９は、粗粒鉱石の
含有量を規定量の上限近く（３８．亀重量％）まで増加
した例であるが、０．０１肋◇以下の徴粉鉱石が１４．
２重量％と極めて少ないにもかかわらず高い落下抵抗を
示している。これは中粒鉱石の含有量が少ない（１９．
０重量％）ことによるものと考えられ、ここにもべレッ
ト強度に及ぼす中粒鉱石の影響が如実に表われている。
次に０．０４側め未満の徴粉鉱石であるが、これは造粒
時の歩図りを高めるのに不可欠の粒度成分であり、工業
規模で実用可能な程度の造粒性を確保する為には、徴粉
鉱石を少なくとも３＄重量％以上含有させる必要がある
。

しかして徴粉鉱石が３亀重量％未満になると、本発明の
如く粗粒及び中粒鉱石を含む原料鉱石の場合造粒性が極
端に悪くなり、特に造粒に通した水分量の範囲も狭くな
って調整が困難になる結果粒径が不揃いになり易く、適
正粒怪品の歩蟹りが低下するからである。ところで本発
明者等は、上記粒度構成に関する研究と並行して、ベレ
ット構成原料中の脈石成分（Ｓｉ０２，Ａそ２０３，Ｃ
ａ○等）の含有量等についてを研究を進めてきた。その
結果■上記脈石成分は高温下でＦｅ○を溶解しながら溶
融スラグを生成し、これがべレットの開気孔を閉塞した
り鉱石粒の表面を覆って還元の進行を妨げること、■多
量の溶融スラグが生成するとこれがべレットの表面に浸
み出してべレツト同士を融着させること、■その結果高
炉内の高温域で還元停滞を起こし、またべレット同士の
融着により炉内装入物の降下異常が起こって棚吊りや吹
き抜けを惹起し、ガス流分布及び熱バランスが乱れて炉
況が不安定になること、を確認した。そこでべレツト中
の脈石成債量を何らかの形で規定してやれば、前記粒度
構成設定による改良効果を一段と高め得るのではないか
と考え、その線に沿って検討を進めた。その結果、まず
べレツトを構成する徴粉鉱石と中粒鉱石の総和（以下徴
・中鉱石という）の塩基度が１．０以上になる様に成分
調整すれば、低融点スラグの生成が抑制されて焼成後及
び低温還元後のべレツト強度が向上することを確認した
。

これに対し粗粒鉱石の塩基度は、その表面積が大きいこ
とに鑑み前記効果を左右するものでないことが判明した
。また高温時の被還元性については、微・中鉱石中及び
粗粒鉱石中の脈石量（Ｃａ０十Ｓｉ０２十Ａ〆２０３）
が著しく影響することを確認した。

即ち本発明者等は、粒度構成を一定にした場合の高温還
元性状が、前述の様な理由から溶融スラグの生成量に大
きく影響するであろうと考え、まず還元後のべレットの
スラグ成分を調査した。その結果低融点スラグ相はＦｅ
０一Ｃａ○−Ｓｉ０２一Ａ夕２０３からなり、従ってＣ
ａ０−十Ｓｉ０２十Ａそ夕３の鼻を少なくしてやれば低
融点スラグの生成量が減少し、高温被還元性を一段と高
め得るであろうと考えた。ここで脈石成分量の影響は、
前記した塩基度の場合と同様に微・中鉱石と粗粒鉱石と
では若干異なると考えられるので、夫々の鉱石に対する
影響を区別して検討した。まず０．１脚？以下の微・中
鉱石に適量のＣａ○を加えて塩基度を調整した微・中鉱
石（組成は第２表）７の重量％と、０．１職０超１．仇
舷以下の粗粒鉱石（組成は第３表）３の重量％とを用い
て、第４表に示す組成のべレットを製造し、各べレット
の微・中鉱石中の（Ｃａ○十Ｓｉ０２十Ａ〆２０３）量
と高温被還元性の関係を下記の方法で測定した。

即ち各焼成べレットを、ＣＯ／Ｃ０２＝６０／４０の雰
囲気ガス中で９００ｑｏに加熱してウスタイト（Ｆｅ０
）段階まで予備還元した試料を用い、還元ガス：ＣＯ／
Ｎ２＝３０／７ｕ温度：１２５ぴ０、時間：２時間の条
件で還元試験を行なった。第 ２ 表 微・中鉱
石の成分組成（単位：重量多） 第 ３ 表 粗粒鉱石の成分組成 （単位：重量％） 第 ４表表 べレソトの成分組成 （単位：重量多） 結果を第２図に示す。

尚図中の符号は試Ｎｏ．を示す。この結果からも明らか
な様に、ベレットの高温被還元性状は微・中鉱石中の（
Ｃａ○十Ｓｉ０２十Ａ夕２０３）量によって著しく影響
され、上記含有量が少ない程高い被還元性を示している
。また被還元性は同含有率が９〜１５％の範囲で急激に
変化しているが、高温還元試験で優れた性能を有してい
るとされる還元率の目安は５０％であるから、これ以上
の還元率を確保する為には同含有率を１０％以下に抑え
ることが望ましい。次に、０．１柵？以下の微・中鉱石
に適量のＣａ○を加えて塩基度を調整したもの（組成は
第５表）６５重量％と、０．１肋？超の粗粒鉱石（組成
は第６表）３５重量％とを用い、第７表に示す配合でべ
レットを製造し、各べレットの粗粒鉱石中の（Ｃａ○十
Ｓｉ０２十Ａそ２０３）量と収縮率４０％を示す温度と
の関係を下記の方法で測定した。

即ち、試料べレット１個を白金板を介して上・下のアル
ミナ棒の間に設置し、上部より０．５ｋｇ／べレツトの
荷重を加えながら昇温還元を行ない、この時のべレット
の変形量を変位計で測定した。昇溢は１００び０まで１
０午０／分で昇温し、１０００００に９び分保持した後
再び１ｏｏｏ／分で１５００ｑｏまで昇温した。還元ガ
スＣＯ／Ｎ２＝３０／７０を４００こ０の時に１．０そ
／分炉内へ導入して還元させた。収縮率は試験前のべレ
ット蓬と変位量より算出した。

第 ５ 表 微・中鉱石の成分組成 （単位：重量多・ 第 ６ 表 組粒鉱石の成分組成 （単位：重量発） 第７表配合 結果を第３図に示す。

図中の符号はべレットＮｏ．である。この結果からも明
らかな様に、還元率４０％を示す温度は粗粒鉱石中の（
Ｃａ○十Ｓｉ０２十Ａ夕２０３）量によって著しく影響
され、上記含有量が少ない程前記温度は高くなる。

ここでべレットの充填層が収縮率４０％以上を示すと高
炉内における通気抵抗が急激に増大し、還元ガスの流れ
が阻害されるが、収縮率４０％を示す温度が１３００ｑ
ｏ以上であれば実操業上支障はないとされている。従っ
てこの要件に適合させる為には、粗粒鉱石中の（Ｃａ○
十ＳｉＱ＋Ａ夕２０３）量を６重量％以下に抑えること
が望まれる。本発明は概略以上の様に構成されており、
生べレットの段階における粒度構成を適正に調整するこ
とによって、物理強度及び高温還元性状を高めることが
でき、また必要により微・中鉱石の塩基度及び脈石成分
量並びに粗粒鉱石の脈石成分量を調整することによって
高温還元性状を一段と向上し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は生べレット中に含まれる中粒鉱石（０．１〜０
．０４肋Ｊ）の含有率と生べレットの落下抵抗の関係を
示すグラフ、第２図は生べレットに含まれる微・中鉱石
中の（Ｃａ○十Ｓｉ０２十Ａそ２０３）量と還元率の関
係を示すグラフ、第３図は生べレットに含まれる粗粒鉱
石の（Ｃａ○十Ｓｊ０２十Ａそ２０３）量と収縮率４０
％を示す温度の関係を示すグラフである。 第１図第３図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ０．１ｍｍφ超の粗粒鉱石：２５〜４０重量％、０
   ．１〜０．０４ｍｍφの中粒鉱石：２１重量％以下、０
   ．０４ｍｍφ未満の微粉鉱石：３９重量％以上の粒度構
   成を有する生ペレツトを焼成した粗粒鉱石含有ペレツト
   。 ２ 特許請求の範囲第１項において、１ｍｍφ以上の粗
   大粒子が２０重量％以下である粗粒鉱石を含むペレツト
   。 ３ 特許請求の範囲第１又は２項において、０．１〜０
   ．０４ｍｍφの中粒鉱石が２０重量％以下であるペレツ
   ト。 ４ 特許請求の範囲第１，２又は３項において、微粒鉱
   石と中粒鉱石を加えたものの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ＿
   ２）が１．０以上であるペレツト。 ５ 特許請求の範囲第１〜３又は４項において、微粒鉱
   石と中粒鉱石を加えたものの中に含まれる（ＣａＯ＋Ｓ
   ｉＯ＿２＋Ａｌ＿２Ｏ＿３）が１０重量％以下であるペ
   レツト。６ 特許請求の範囲第１〜４又は５項において
   、粗粒鉱石中に含まれる（ＣａＯ＋ＳｉＯ＿２＋Ａｌ＿
   ２Ｏ＿３）が６重量％以下であるペレツト。