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1. (WO2018123750) 焼結鉱の製造方法
Document

明 細 書

発明の名称 焼結鉱の製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012  

先行技術文献

特許文献

0013  

非特許文献

0014  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0015   0016   0017  

課題を解決するための手段

0018   0019  

発明の効果

0020   0021  

図面の簡単な説明

0022  

発明を実施するための形態

0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046  

実施例 1

0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054  

実施例 2

0055   0056   0057   0058  

符号の説明

0059  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6  

図面

1   2   3   4   5  

明 細 書

発明の名称 : 焼結鉱の製造方法

技術分野

[0001]
 本発明は、高炉などで製鉄原料として使用される焼結鉱の製造方法に関する。詳しくは、本発明は、炭材核の周囲を鉄鉱石粉などの鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを含む混合粉で被覆した2層構造の炭材内装焼結鉱(炭材内装塊成鉱)を焼結機で製造する方法に関する。

背景技術

[0002]
 高炉製鉄法では、現在、製鉄原料として、塊鉱石、焼結鉱、ペレットなどを用いている。ここで、焼結鉱は、焼結鉱製造用の原料である擬似粒子を焼結機の循環移動するパレットに装入し、擬似粒子中に含まれる固体燃料を燃焼させて焼結し、得られた焼結ケーキを破砕し、整粒して、一定の粒径以上のものを成品として回収した塊成鉱の一種である。前記擬似粒子は、鉄含有原料、CaO含有原料、CaO含有原料以外の融点調整剤としての副原料、及び、粉コークスや無煙炭などの凝結材である固体燃料(炭材)などを含む造粒原料に適量の水を添加し、ドラムミキサーなどを用いて混合・造粒して製造されている。
[0003]
 擬似粒子を構成する鉄含有原料としては、粒径が10mm以下の鉄鉱石の他に、所内で発生するダスト、ミルスケールなどを使用する。CaO含有原料としては、石灰石、生石灰、スラグなどを使用する。CaO含有原料以外の融点調整剤としての副原料としては、珪石、蛇紋岩、ドロマイトや精錬ニッケルスラグなどのSiO 含有原料、及び、マグネシアクリンカー、ドロマイトなどのMgO含有原料などを使用する。
[0004]
 また、ペレットは、鉄鉱石の粉砕、調整、造粒機での生ペレットの製造、製造した生ペレットの乾燥、焼成、冷却の各工程によって製造される製鉄原料であり、ペレットも塊成鉱の一種である。
[0005]
 近年、塊成鉱として、鉄鉱石やダストなどの鉄含有原料とコークスなどの炭材とを近接配置したものが注目を浴びている。なぜならば、例えば、鉄鉱石などの鉄含有原料と炭材とを一つの塊成鉱の中で近接配置すると、鉄含有原料側の還元反応(発熱反応)と炭材側のガス化反応(吸熱反応)とが、速い速度で繰り返して起こり、これによって、還元効率が向上するとともに、高炉などの炉内温度を低下させることもできるからである。
[0006]
 上記塊成鉱としては、例えば、特許文献1には、高炉ダスト、転炉ダスト、圧延スケール、スラッジ、鉄鉱石粉などの製鉄工程で発生する鉄含有原料粉をそれぞれ単独あるいは混合した原料に、石炭やコークスなどの炭材及び澱粉を加えて混合、混練し、更に造粒機で澱粉溶液を供給して造粒した製鉄原料用ペレットが開示されている。しかし、特許文献1に開示されるペレットは、焼成時にペレット中の炭材が焼失してしまうために、実際には鉄鉱石などの鉄含有原料と炭材とが近接配置されたものとはなっていない。仮に、このペレットの製造工程において、近接配置を目的として、鉄鉱石や炭材の粒径を単に小さくしただけでは、熱を伝搬するガスの移動抵抗が大きくなり過ぎ、却って、反応速度の低下を招いて、還元効率を低下させてしまう。
[0007]
 そこで、鉄含有原料と炭材との近接配置を目的とした技術が幾つか提案されている(例えば、特許文献2~5を参照。)。これらに開示される技術は、基本的には、鉄鉱石などの鉄含有原料とコークスなどの炭材とを混合したのち、熱間成形して塊成化したものを、あるいは、焼成せずに生粒子のままで、高炉などにおいて製鉄用原料として使用するものである。しかし、これらの塊成物は、均一混合物または多層化造粒物からなる非焼成のものであるので、強度が不足し、粉化が激しい。したがって、これらを高炉などに装入すると、脱水粉化や還元粉化を招いて、高炉の通気性を阻害するので、使用量が制限されてしまうという問題点がある。
[0008]
 また、特許文献2~5の技術の問題点を解決する技術が提案されている。例えば、特許文献6には、金属鉄を5質量%以上及び/または炭素を5質量%以上含有した原料で核を形成し、金属鉄を10質量%以上及び炭素を5質量%以下含有した原料で前記核を内包した、一層以上の外周層を形成した後、300~1300℃の酸化雰囲気で焼成して塊成化した製鉄用塊成鉱の製造方法が提案されている。しかし、特許文献6に開示される製造方法では、原料に金属鉄を使用することが必須であり、使用する原料に量的制約があるために、製鉄用塊成鉱として製造できる量に制約があるという問題点がある。
[0009]
 そこで、特許文献1~6が抱える上記問題点を克服する技術として、炭材内装塊成鉱が提案されている。
[0010]
 例えば、特許文献7には、小塊コークスからなる炭材核のまわりに、造粒機を使って、製鉄ダストやミルスケールなどの金属鉄を含有する酸化鉄粉を被覆して低酸化度の酸化鉄殻を被覆形成した後、大気中で200℃以上300℃未満の温度で、0.5~5時間加熱する酸化処理を施すことにより、前記酸化鉄殻表面にのみ高酸化度の酸化鉄からなる硬質薄層を形成した炭材内装塊成鉱が提案されている。
[0011]
 また、特許文献8には、製鉄ダストやミルスケールなどの酸化鉄粉または鉄鉱石粉と炭材とを、造粒機を使って混合造粒し、次いで、その造粒物の外表面に金属鉄を含有する酸化鉄粉を被覆して低酸化度の酸化鉄殻を被覆形成し、該酸化鉄殻の形成後、大気中で200℃以上300℃未満の温度で、0.5~5時間加熱する酸化処理を施すことにより、前記酸化鉄殻表面にのみ高酸化度の酸化鉄からなる硬質薄層を形成した、酸化鉄粉または鉄鉱石粉の中に3mm以下の大きさのコークス粉を分散状態で含む炭材内装塊成鉱が提案されている。
[0012]
 また、非特許文献1には、グリーンボールに無煙炭を外装して無煙炭でペレットフィードを被覆したグリーンボールを作製し、これを鍋試験装置の床敷鉱の上に装入し、その上に焼結原料を装入して焼結を行った炭材内包焼結鉱について、高炉内雰囲気で反応性を評価した結果が報告されている。

先行技術文献

特許文献

[0013]
特許文献1 : 特開2001-348625号公報
特許文献2 : 特開2001-294944号公報
特許文献3 : 特開2001-303143号公報
特許文献4 : 特開2005-344181号公報
特許文献5 : 特開2002-241853号公報
特許文献6 : 特開平10-183262号公報
特許文献7 : 特開2011-195943号公報
特許文献8 : 特開2011-225926号公報

非特許文献

[0014]
非特許文献1 : CAMP-ISIJ vol.24(2011),194

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0015]
 上記のように、特許文献7及び特許文献8には、製鉄原料として適当な大きさと十分な強度を有し、しかも、鉄含有原料と炭材とが近接配置され、製鉄反応を起こし易く、低温還元が可能な構造の炭材内装塊成鉱が開示されている。
[0016]
 しかしながら、特許文献7及び特許文献8では、金属鉄を含有する酸化鉄粉を使用して低酸化度の酸化鉄殻からなる被覆層を形成しており、この金属鉄を含有する酸化鉄粉として好適な製鉄ダストやミルスケールなどの発生量は限られることから、炭材内装塊成鉱の生産量が限定されるという問題点がある。仮に、炭材内装塊成鉱の製造原料として、金属鉄を含有する酸化鉄粉を意図的に製造した場合には、炭材内装塊成鉱の製造コストが上昇し、却って製銑工程が非効率になるという問題が発生する。また、特許文献7及び特許文献8は、炭材内装塊成鉱の製造に用いる炭材内装造粒粒子の製造方法については、何ら言及していない。
[0017]
 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製鉄ダストやミルスケールなどの金属鉄を含有する酸化鉄粉を用いなくても、つまり、生産量を制限されることなく、鉄含有原料と炭材とが近接配置された2層構造の炭材内装焼結鉱(炭材内装塊成鉱)を製造することのできる、焼結鉱の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0018]
 本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた。その結果、まず、鉄鉱石の粉体とCaO含有原料の粉体とを含む混合粉で炭材核を被覆した2層構造の炭材内装造粒粒子を作製する。次いで、この2層構造の粒子を焼結機で、従来の焼結鉱製造用の原料である擬似粒子とともに焼成することで、製鉄ダストやミルスケールなどの金属鉄を含有する酸化鉄粉を使用することなく、鉄含有原料と炭材とが近接配置された2層構造の炭材内装焼結鉱を製造できることを本発明者らは見出した。また、前記炭材内装造粒粒子を製造する際の水分含有量を、前記混合粉と前記炭材核と水分との合計質量の8~10質量%とすることで、つまり、炭材内装造粒粒子の造粒時における水分含有量を8~10質量%に制御することで、作製される炭材内装造粒粒子の強度の面において有効であることを本発明者らは見出した。
[0019]
 本発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
[1]鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを含む混合粉で炭材核が被覆された2層構造を有する炭材内装造粒粒子を焼結機のパレットで焼成して炭材内装焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
 前記炭材内装造粒粒子は、造粒時における水分の含有量が、前記炭材核と前記混合粉と水分との合計質量の8~10質量%である焼結鉱の製造方法。
[2]前記鉄含有原料の粉が鉄鉱石粉であり、前記混合粉は、鉄鉱石粉とCaO含有原料の粉とからなる上記[1]に記載の焼結鉱の製造方法。
[3]前記炭材内装造粒粒子を、鉄含有原料、CaO含有原料、固体燃料(炭材)に水を添加し、混合して造粒した擬似粒子の焼結原料とともに、前記焼結機のパレットで焼成する上記[1]または上記[2]に記載の焼結鉱の製造方法。
[4]前記擬似粒子の焼結原料は、更に、CaO含有原料以外の融点調整剤としての副原料を含んでいる上記[3]に記載の焼結鉱の製造方法。
[5]前記炭材内装造粒粒子に含有される水分の一部は、造粒前の前記混合粉に予め含まれている上記[1]ないし上記[4]の何れか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
[6]前記炭材内装造粒粒子に含有される水分の一部は、造粒時に新たに添加される上記[1]ないし上記[5]の何れか1項に記載の焼結鉱の製造方法。

発明の効果

[0020]
 本発明によれば、製鉄ダストやミルスケールなどの金属鉄を含有する酸化鉄粉を用いなくても、炭材核の周囲を鉄鉱石粉などの鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを含む混合粉で被覆した2層構造の炭材内装焼結鉱(炭材内装塊成鉱)を製造することが実現される。
[0021]
 また、炭材内装造粒粒子の造粒時における水分含有量を8~10質量%とするので、焼結機内で、炭材内装造粒粒子を、従来の焼結鉱製造用の擬似粒子の焼結原料とともに焼成する際に、周囲の装入原料による負荷荷重にも耐えられる強度を有する炭材内装造粒粒子を製造することが可能となる。これにより、炭材内装造粒粒子の外層が壊れて炭材核がむき出しになることがなくなり、効率良く炭材を焼結鉱中に残留させることができる。

図面の簡単な説明

[0022]
[図1] 図1は、炭材内装焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子を製造するための造粒設備の一例を示す概略図である。
[図2] 図2は、炭材内装造粒粒子の造粒時での水分含有量と圧壊強度との関係を示すグラフである。
[図3] 図3は、炭材内装造粒粒子の造粒時での水分含有量と焼結層内下層における最高到達温度との関係を示すグラフである。
[図4] 図4は、炭材内装造粒粒子の造粒時での水分含有量と、炭材内装焼結鉱の被還元性及び炭材内装焼結鉱の残留炭素濃度との関係を示すグラフである。
[図5] 図5は、実施例2の水準11~14における炭材内装造粒粒子の圧壊強度を示すグラフである。

発明を実施するための形態

[0023]
 以下、本発明を具体的に説明する。
[0024]
 本発明は、炭材核の周囲を、鉄鉱石粉などの鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを含む混合粉で被覆した2層構造の炭材内装造粒粒子を焼結機で焼成して、鉄含有原料と炭材とが近接配置された2層構造の炭材内装焼結鉱を製造するという技術である。本明細書においては、炭材を核とし、この炭材核の周囲を鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを含む混合粉で被覆した、炭材核とその周囲の被覆層からなる炭材内装造粒粒子を「2層構造の炭材内装造粒粒子」と定義する。
[0025]
 2層構造の炭材内装焼結鉱を製造する際に、焼結機の焼結処理においては、従来の焼結鉱製造用の原料である擬似粒子とともに焼結処理を施すことで、従来の焼結鉱製造用の原料である擬似粒子に含有される固体燃料の燃焼熱を、炭材内装造粒粒子の焼成用熱源として有効活用することができ、容易に炭材内装焼結鉱(炭材内装塊成鉱)を製造することが実現される。
[0026]
 ここで、従来の焼結鉱製造用の原料である擬似粒子の焼結原料は、鉄含有原料、CaO含有原料、CaO含有原料以外の融点調整剤としての副原料、及び、粉コークスや無煙炭などの凝結材である固体燃料(炭材)などを含む造粒原料に適量の水を添加し、ドラムミキサーなどを用いて混合・造粒して製造される。鉄含有原料としては、粒径が10mm以下の鉄鉱石の他に、所内で発生するダスト、ミルスケールなどを使用する。CaO含有原料としては、石灰石、生石灰、スラグなどを使用する。CaO含有原料以外の融点調整剤としての副原料としては、珪石、蛇紋岩、ドロマイトや精錬ニッケルスラグなどのSiO 含有原料、及び、マグネシアクリンカー、ドロマイトなどのMgO含有原料などを使用する。
[0027]
 図1に、炭材内装焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子を製造するための造粒設備の一例を示す。図1において、符号1は造粒設備、2aは鉄含有原料の粉を収容するホッパー、2bはCaO含有原料の粉を収容するホッパー、2cは炭材を収容するホッパー、3a、3b、3c、3dは搬送機、4は混練機、5は造粒機、6は給水用ポンプである。図1に沿って、本発明で炭材内装焼結鉱を製造する際に用いる炭材内装造粒粒子の製造方法を説明する。
[0028]
 鉄含有原料の粉及び融点調整剤としてのCaO含有原料の粉を、搬送機3aを介して混練機4に装入し、混練機4で鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを均一混合する。鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉との均一混合によって形成される混合粉を混練機4から排出し、排出した混合粉を、搬送機3cを介して造粒機5へ装入する。この混合粉の造粒機5への装入と同時に、または、混合粉の造粒機5への装入に前後して、核粒子となる粒子直径が3.0mm以上の炭材(コークス粒子)を、搬送機3b、搬送機3cを介して造粒機5に装入する。
[0029]
 ここで、鉄含有原料の粉とは、鉄鉱石を選鉱した後の粉精鉱や粉砕した鉄鉱石粉、及び所内で発生する製鉄ダストやミルスケールなどのうちの何れか1種または2種以上の混合物である。鉄含有原料の粒径は、造粒可能である限り規定する必要はないが、1.0mm以下程度の粒径であれば問題ない。本発明は、製鉄ダストやミルスケールなどの金属鉄を含有する酸化鉄粉を使用しなくても、鉄含有原料と炭材とが近接配置された2層構造の炭材内装焼結鉱を製造することを目的として開発されたが、本発明は、製鉄所などで発生する製鉄ダストやミルスケールなどを鉄含有原料として使用することを禁じるものではない。
[0030]
 また、炭材内装造粒粒子を製造するときに使用するCaO含有原料の粉としては、生石灰(CaO)、石灰石(CaCO )、消石灰(Ca(OH) )の各粉体のうちの何れか1種または2種以上の混合物が好適である。CaO含有原料の粒径は、造粒可能である限り規定する必要はないが、1.0mm以下程度の粒径であれば問題ない。
[0031]
 混練機4で混合されている混合粉に給水用ポンプ6を介して水分を供給する、及び/または、造粒機5に給水用ポンプ6を介して水分を供給して、造粒機5での造粒時における造粒原料(炭材と混合粉と水分とを合わせた合計質量)に対する水分の含有量を8~10質量%に調整する。造粒時における炭材内装造粒粒子の水分含有量を8~10質量%に調整することで、粒径の大きな炭材を核とし、その周囲に、鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とが均一混合された混合粉を水の液架橋力によって被覆させる。かくして、炭材核の周囲を鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを含む混合粉で被覆した2層構造の炭材内装造粒粒子を形成する。形成される炭材内装造粒粒子は、炭材核が直径3~10mmで、被覆層の厚みが7mm以下であり、粒子直径が8.0mm以上24.0mm以下の大きさを有する。
[0032]
 その後、このようにして製造した炭材内装造粒粒子を、例えばドワイトロイド式焼結機に搬送し、次いで、炭材内装造粒粒子と従来の焼結鉱製造用の擬似粒子の焼結原料とを合流させ、炭材内装造粒粒子と従来の焼結鉱製造用の擬似粒子の焼結原料とを混在させて焼結機のサージホッパーに搬入する。この場合、焼結原料擬似粒子に含有される固体燃料の燃焼熱を炭材内装造粒粒子の焼成用熱源として有効活用する観点から、炭材内装造粒粒子と焼結原料擬似粒子との質量比が1:9~3:7の範囲内になるように、両者を合流させることが好ましい。
[0033]
 なお、従来の焼結鉱製造用の擬似粒子の焼結原料は、前述したように、鉄鉱石の他に、石灰石、生石灰などのCaO含有原料や、珪石や蛇紋岩、精錬ニッケルスラグなどのSiO 含有原料などの融点調整剤としての副原料、粉コークスや無煙炭などの固体燃料(炭材)などを含む造粒原料に適量の水を添加してドラムミキサーなどを用いて混合・造粒して得られるものであり、以下、擬似粒子の従来の焼結原料を、「焼結原料擬似粒子」とも称す。
[0034]
 炭材内装造粒粒子と焼結原料擬似粒子とを収容するサージホッパーを介して、炭材内装造粒粒子と焼結原料擬似粒子とを、両者を混在させた状態で、焼結機の循環移動するパレットに装入する。その後、パレットに装入した炭材内装造粒粒子及び焼結原料擬似粒子の焼結処理を実施する。
[0035]
 焼結処理は、焼結機の点火炉でパレットに装入した焼結原料擬似粒子に含まれる固体燃料に着火させる。着火後、焼結原料擬似粒子に含まれる固体燃料は、装入原料層の上部から下部に向かって順次燃焼し、この固体燃料の燃焼熱によって焼結原料擬似粒子相互の焼結反応及び溶融反応が進行し、従来の焼結鉱が製造される。同時に、炭材内装造粒粒子の表層側の鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを含む混合粉による被覆層は、焼結原料擬似粒子に含まれる固体燃料の燃焼熱によって焼成され、焼結反応、更には溶融反応が進行し、内部に未燃焼の炭材を有し、表層側を、鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを含む強固な被覆層とする炭材内装焼結鉱が製造される。
[0036]
 焼結処理後は、形成された、炭材内装焼結鉱と従来の焼結鉱とが混在した焼結ケーキを破砕して整粒し、一定の粒径以上のものを成品として回収する。炭材内装焼結鉱の周囲に従来の焼結鉱が融着した状態で炭材内装焼結鉱が回収されるが、高炉での製鉄原料としての使用においては何ら問題にならない。
[0037]
 なお、炭材内装造粒粒子は、従来の焼結原料擬似粒子よりも粒子径が大きいので、焼結機のパレットへの装入時の偏析により、焼結時の温度がパレットの上層側よりも高くなり易い位置である、パレット中層側及びパレット下層側に多く存在し、炭材内装造粒粒子及び従来の焼結原料の焼結反応を十分に進行させることができる。
[0038]
 鉄含有原料の粉として鉄鉱石粉のみを使用した場合には、炭材内装焼結鉱は、製鉄ダストやミルスケールなどの金属鉄を含有する酸化鉄粉を使用しておらず、且つ、既存の焼結機を利用して製造できるので、新たな焼成設備を準備することなく、生産量を制限されずに大量に生産することが実現される。
[0039]
 したがって、本発明においては、鉄含有原料の粉として鉄鉱石粉のみを使用し、炭材核の周囲を被覆する混合粉として、鉄鉱石粉とCaO含有原料の粉とからなる混合粉を用いることが好ましい。
[0040]
 炭材内装造粒粒子の製造にあたり、造粒機へ供給する造粒原料(炭材と混合粉と水分とを合わせたもの)の水分含有量を8~10質量%に調整することで、従来から用いられている造粒機、例えば、ディスクペレタイザーまたはドラムミキサーの何れかまたは両方を用いて造粒することができる。
[0041]
 本発明において、造粒時の水分含有量の上限を10質量%とするのは、水分が過剰になると、造粒機内で規定粒径の直径24.0mmを大きく上回る粗大造粒粒子が生成してしまい、この粗大造粒粒子の生成を防止するためである。即ち、造粒時の水分含有量が10質量%を超えると、粉状の鉄含有原料間の空隙を架橋水分以上の水分が満たすことになり、水分が潤滑剤のような役割を果たすことから、この粗大形成粒子は強度が非常に弱く、焼結層内で周囲の装入原料による負荷荷重によって被覆層が壊れ、炭材核がむき出しになってしまい、燃焼によって炭材核が失われてしまうからである。更に、粗大造粒粒子の被覆層が壊れることで、焼結層内における空気の通路が塞がれてしまい、焼結プロセスとしての通気性を阻害してしまう可能性もある。
[0042]
 一方、造粒時の水分含有量の下限を8質量%としたのは、造粒時の水分が8質量%未満になると、鉄含有原料の粉の粒子同士を結合させる架橋としての水分が不足し、そもそも造粒粒子が形成されない、または、強度の非常に低い造粒粒子となってしまう。この場合も、水分が過剰な場合と同様に、焼結層内で造粒粒子の被覆層が壊れ、炭材核が、むき出しとなって燃焼によって失われてしまうからである。
[0043]
 炭材核が失われてしまった場合には、前述したような鉄含有原料と炭材との近接配置による反応の高速化現象は失われてしまい、被還元性の向上効果は得られない。
[0044]
 以上説明したように、本発明によれば、製鉄ダストやミルスケールなどの金属鉄を含有する酸化鉄粉を用いなくても、炭材核の周囲を鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを含む混合粉で被覆した2層構造の炭材内装焼結鉱を製造することが実現される。
[0045]
 また、炭材内装造粒粒子の造粒時における水分含有量を8~10質量%とするので、焼結機内で、炭材内装造粒粒子を、従来の焼結鉱製造用の焼結原料擬似粒子とともに焼成する際に、周囲の装入原料による負荷荷重にも耐えられる強度を有する炭材内装造粒粒子を製造することが可能となる。これにより、炭材内装造粒粒子の外層が壊れて炭材核がむき出しになることが防止され、効率良く炭材を焼結鉱中に残留させることができる。
[0046]
 なお、本発明は、上記説明の範囲に限定されるものではなく、例えば、炭材内装造粒粒子の焼成用熱源として、従来の焼結原料擬似粒子に含有される固体燃料の燃焼熱に加えて、気体燃料を供給する焼結技術や、更には、酸素ガスを富化して供給する焼結技術も利用することができる。
実施例 1
[0047]
 造粒時の水分量を変更して2層構造の炭材内装造粒粒子を製造し、製造した炭材内装造粒粒子と、別途製造した従来の焼結鉱の原料である焼結原料擬似粒子とを混合し、混合した炭材内装造粒粒子及び焼結原料擬似粒子を焼結機で焼結処理し、炭材内装造粒粒子及び炭材内装造粒粒子が焼成されて得られる炭材内装焼結鉱に及ぼす造粒時の水分量の影響を調査する試験を行った。2層構造の炭材内装造粒粒子は、図1に示す造粒設備を用いて製造した。
[0048]
 2層構造の炭材内装造粒粒子としては、炭材核として、粒子直径が4~5mmの乾燥コークスを使用し、炭材核の外周を被覆する被覆層を形成する鉄含有原料の粉として、粒子直径が250μm以下の乾燥ペレットフィード粉(ヘマタイト(Fe ):97.7質量%)を使用した。また、炭材核の外周を被覆する被覆層を形成するCaO含有原料の粉として、融点調整剤としての粒子直径が200μm以下の生石灰粉(CaO)を使用した。これらの原料を造粒機に装入して混合し、スプレーノズルを介して造粒機内の原料に水分を添加し、被覆層の厚みが3mm以上且つ粒子直径が12~16mmとなるように造粒した造粒粒子を作製し、試験に用いた。造粒時の炭材内装造粒粒子の水分含有量は6~11質量%の範囲で、水準1~6の6水準に変更した。表1に、水準1~6における造粒時の炭材内装造粒粒子の水分含有量を示す。
[0049]
[表1]


[0050]
 一方、従来の焼結鉱の原料である焼結原料擬似粒子としては、造粒原料として、鉄鉱石粉と、CaO量が焼結原料擬似粒子中の10質量%となる量の副原料としての石灰石粉と、コークス量が焼結原料擬似粒子中の5質量%となる量の固体燃料としてのコークス粉とを使用した。これらの原料をドラムミキサーに装入し、撹拌・混合して算術平均径で2.9mmの粒子直径に造粒した焼結原料擬似粒子を作製し、試験に用いた。
[0051]
 このようにして作製した水準1~6の各炭材内装造粒粒子の圧壊強度をJISM8717に規定される方法を用いて測定した。また、作製した水準1~6の各炭材内装造粒粒子と焼結原料擬似粒子とを、炭材内装造粒粒子:焼結原料擬似粒子=2:8の比率で混合し、混合した炭材内装造粒粒子及び焼結原料擬似粒子を格子状の円板を有する、高さ;400mm×直径;300mmの鍋型焼結試験装置で焼結処理を施した。
[0052]
 図2に、炭材内装造粒粒子の造粒時での水分含有量と圧壊強度との関係を示す。炭材内装造粒粒子の被覆層が、焼結層内下層で壊れることなく周囲の装入原料から受ける負荷荷重に耐えられる強度としては、1.0MPa以上が必要であると計算される。図2から、造粒時の炭材内装造粒粒子の水分含有量が8~10質量%であれば、圧壊強度は1.0MPa以上であり、前記条件を満たすことがわかった。
[0053]
 図3に、炭材内装造粒粒子の造粒時での水分含有量と焼結層内下層における最高到達温度との関係を示す。図3に示すように、水分含有量が8~10質量%の範囲の場合は最高到達温度が1340℃以下であることに比較して、水分含有量が6質量%、7質量%、11質量%の場合は、最高到達温度が上昇していることがわかる。焼結処理が同時に施される従来の焼結鉱の原料である焼結原料擬似粒子は、混合した粉コークスの配合量が何れの条件においても同一である。したがって、水分含有量が6質量%、7質量%、11質量%の条件では、炭材内装造粒粒子の被覆層が壊れ、内部の炭材核が一部燃焼してしまい、これによって最高到達温度が上昇したものと考えられる。
[0054]
 また、図4に、炭材内装造粒粒子の造粒時での水分含有量と、炭材内装焼結鉱の被還元性及び炭材内装焼結鉱の残留炭素濃度との関係を示す。図4に示すように、水分含有量が6質量%、7質量%、11質量%の条件で残留炭素濃度が低下していた。上記図3の結果を含めて、水分含有量が6質量%、7質量%、11質量%の条件では、内部の炭材核が一部燃焼していることがわかる。また、炭材内装焼結鉱の残留炭素濃度が減少することで被還元性が低下した。
実施例 2
[0055]
 造粒前の混合粉に予め添加した水分と、造粒時にスプレーノズルで添加した水分との合計値が、実施例1の試験において高い圧壊強度を示した9質量%となるように、両者の比を水準11~14の4種類に変更し、実施例1と同一の方法で2層構造の炭材内装造粒粒子を作製し、作製した炭材内装造粒粒子の圧壊強度を調査する試験を行った。炭材内装造粒粒子の原料は、炭材核、鉄含有原料の粉及びCaO含有原料の粉とも、実施例1で使用した原料と同一である。
[0056]
 表2に、水準11~14における、混合粉に予め添加した水分及び造粒時にスプレーノズルで添加した水分の内訳を示す。
[0057]
[表2]


[0058]
 図5に、水準11~14における炭材内装造粒粒子の圧壊強度を示す。図5からも明らかなように、何れの水準においても炭材内装造粒粒子の圧壊強度に大きな変化はないことがわかる。したがって、炭材内装造粒粒子の造粒時における水分含有量は、混合粉が予め含んでいた水分でも、造粒時に添加する水分のどちらでも構わず、その合計値が重要であることがわかった。

符号の説明

[0059]
 1 造粒設備
 2a、2b、2c ホッパー
 3a、3b、3c、3d 搬送機
 4 混練機
 5 造粒機
 6 給水用ポンプ

請求の範囲

[請求項1]
 鉄含有原料の粉とCaO含有原料の粉とを含む混合粉で炭材核が被覆された2層構造を有する炭材内装造粒粒子を焼結機のパレットで焼成して炭材内装焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
 前記炭材内装造粒粒子は、造粒時における水分の含有量が、前記炭材核と前記混合粉と水分との合計質量の8~10質量%である焼結鉱の製造方法。
[請求項2]
 前記鉄含有原料の粉が鉄鉱石粉であり、前記混合粉は、鉄鉱石粉とCaO含有原料の粉とからなる請求項1に記載の焼結鉱の製造方法。
[請求項3]
 前記炭材内装造粒粒子を、鉄含有原料、CaO含有原料、固体燃料(炭材)に水を添加し、混合して造粒した擬似粒子の焼結原料とともに、前記焼結機のパレットで焼成する請求項1または請求項2に記載の焼結鉱の製造方法。
[請求項4]
 前記擬似粒子の焼結原料は、更に、CaO含有原料以外の融点調整剤としての副原料を含んでいる請求項3に記載の焼結鉱の製造方法。
[請求項5]
 前記炭材内装造粒粒子に含有される水分の一部は、造粒前の前記混合粉に予め含まれている請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
[請求項6]
 前記炭材内装造粒粒子に含有される水分の一部は、造粒時に新たに添加される請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載の焼結鉱の製造方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]