(57)【要約】【課題】酸性ペレットを原料として含んでいても、高炉操業に用いた場合に圧力損失が増大し難い焼結鉱の製造方法の提供。【解決手段】焼結用原料を返鉱および凝結材と混合、造粒して造粒物を生成する混合造粒工程Ｓ１と、前記造粒物を焼結する焼結工程Ｓ２と、を実施し、混合造粒工程Ｓ１は、ＣａＯ成分を３０質量％以上含む原料で表面が被覆されている酸性ペレットを含む焼結用原料を用いることを特徴とする焼結鉱の製造方法。【選択図】図２
2020015929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性ペレットを含む焼結用原料を返鉱および凝結材と混合、造粒して造粒物を生成する混合造粒工程と、
前記造粒物を焼結する焼結工程と、
を実施し、
前記混合造粒工程は、ＣａＯ成分を３０質量％以上含む原料で、前記酸性ペレットの表面を被覆する工程を含むことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
前記焼結用原料と前記返鉱の合計質量に対する前記酸性ペレットの質量の比率が、０％超、３０質量％未満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。
【請求項３】
前記混合造粒工程は、
ＣａＯ成分を３０質量％以上含む原料で前記酸性ペレットの表面を被覆する被覆工程と、
他の焼結用原料、前記返鉱および凝結材を造粒機で造粒する他原料造粒工程と、
前記被覆工程で被覆した前記酸性ペレットと、前記他原料造粒工程で造粒した他原料を、互いに重なるようにコンベアに搭載することにより、コンベア上にて混合する混合工程と、
を実施することにより、前記焼結用原料を混合、造粒する工程であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉では、鉄源を含む焼結鉱と、還元材としてのコークスを炉内に積層し、羽口から熱風を吹き込むことにより焼結鉱を還元して銑鉄を得ている。
【０００３】
焼結鉱は、鉄源としての鉄鉱石を、造滓材である石灰石等と混合、造粒して焼結することにより得られるものであり、焼結により、必要な強度を確保している。
【０００４】
品位の高い鉄鉱石は近年、資源が枯渇しつつあるため、低品位な劣質の鉄鉱石を焼結鉱製造に用いる場合が増えている。このような鉄鉱石の劣質化により、焼結鉱中の脈石成分が増加傾向にある。
焼結鉱中の脈石成分が増加すると、高炉でのスラグ比が上昇する。高炉でのスラグ比が上昇すると、増加したスラグの溶解に必要なエネルギーが増加する。
必要なエネルギーが増加するので、還元材比を増やす必要がある。また、スラグ比の増加は融着帯における融液量の増加を招き高炉内の通気性が悪化する。高炉の通気性が悪化すれば、送風量を下げざるを得なくなるので、高炉の出銑量を維持できない。
【０００５】
鉄鉱石の劣質化による脈石成分の増加を抑制する方法として、ペレット（セメントボンドペレット、焼成前の生ペレットと区別するために、焼成ペレットと言うこともある。）を焼結鉱に混合する方法が考えられている。市場で流通しているペレットの多くは脈石成分の含有率が、鉄鉱石よりも少ないためである。
ここで、市場で流通しているペレットには、酸性ペレットと塩基性ペレットがある。酸性ペレットは、加熱すると焼結鉱よりも低温で軟化するため、酸性ペレットを含む焼結鉱を高炉に装入すると、融着帯の厚みが増加し、高炉の圧力損失が増大するという問題があった。
しかしながら、ペレットは粉鉄鉱石を球形に造粒後に焼成して固相焼結させるから脈石量が少ないのであって、ＣａＯ成分を添加して成分調整して焼結させる塩基性ペレットの製造量は酸性ペレットに比べて少ない。そのため、ペレットとして塩基性ペレットのみを用いると、市場で調達可能な焼成ペレットの大半が使用できないという問題もあった。
【０００６】
そこで従来、ペレット製造に使用する粉鉄鉱石を焼結鉱の原料としたり、焼成ペレットそのものを焼結鉱の原料としたりする技術が検討されてきた。例えば、特許文献１には、非焼成のペレットであるセミペレットの外郭をＣａＯで被覆したものを、焼結鉱の原料として用いる旨が記載されている（特許文献１）。
非特許文献１、２には、焼成ペレットを含む粗大粒子を焼結原料層に配置することにより、通気性が改善される旨が記載されている。
特許文献２には、粒径８〜３０ｍｍの粗粒鉄鉱石を重量比で２〜１０％焼結原料に添加する旨が記載されている。粗粒鉄鉱石はペレットでもよいことも記載されている。
特許文献３には、焼成ペレットを配合原料に６％未満含有させることが記載されている。
特許文献４には、焼結原料中に粒度８〜１５ｍｍの小塊鉱石、小塊スラグ、小塊媒溶剤および小塊ペレットを一種または二種以上配合することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−３１８３４号公報
【特許文献２】特開昭６２−２４８９８８号公報
【特許文献３】特開２０１６−７４９４７号公報
【特許文献４】特許第１９５６８２２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ISIJ Int., 45 (2005), 538-543
【非特許文献２】鉄と鋼, 92(2006), 779-787
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１〜４および非特許文献１、２に記載の技術には、以下の問題があった。
特許文献１で用いているペレットは非焼成ペレットであるため、焼成ペレットを用いる場合には適用できなかった。
非特許文献１、２、および特許文献２〜４には焼成ペレットの使用が記載されているが、焼成後の焼結鉱および／またはペレットを高炉で使用した時の圧力損失の変化については記載がなく、酸性ペレットによる高炉の圧力損失上昇を抑制できるのか不明である。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、酸性ペレットを原料として含んでいても、高炉操業に用いた場合に圧力損失が増大し難い焼結鉱の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の焼結鉱の製造方法は、酸性ペレットを含む焼結用原料を返鉱および凝結材と混合、造粒して造粒物を生成する混合造粒工程と、前記造粒物を焼結する焼結工程と、を実施し、前記混合造粒工程は、ＣａＯ成分を３０質量％以上含む原料で、前記酸性ペレットの表面を被覆する工程を含むことを特徴とする。
本発明では、焼結用原料の１つである酸性ペレットの表面をＣａＯで被覆するため、焼結時に酸性ペレットがＣａＯと溶融同化することによって塩基性になる。そのため、高炉装入時には塩基性ペレットに近い軟化溶融温度になり、高炉操業に用いた場合に圧力損失が増大し難い。
【００１２】
本発明では、前記焼結用原料と前記返鉱の合計（純原料と呼ぶ）の質量に対する前記酸性ペレットの質量の比率が、０％超、３０質量％未満であることが好ましい。
本発明によれば、酸性ペレットの純原料に対する質量比率が３０質量％未満であるため、焼結鉱の生産率を低下させずに酸性ペレットを使用できる。
【００１３】
本発明では、前記混合造粒工程は、ＣａＯ成分を３０質量％以上含む原料で前記酸性ペレットの表面を被覆する被覆工程と、他の焼結用原料、前記返鉱および凝結材を造粒機で造粒する他原料造粒工程と、前記被覆工程で被覆した前記酸性ペレットと、前記他原料造粒工程で造粒した他原料を、互いに重なるようにコンベアに搭載することにより、コンベア上にて混合する混合工程と、を実施することにより、前記焼結用原料を混合、造粒する工程であることが好ましい。
本発明では、被覆した酸性ペレットと、他原料を、搬送中に複数のコンベアを乗り継ぐことで混合する。そのため、焼結原料の混合造粒時に、酸性ペレット表面から被覆したＣａＯが剥離せずに焼結原料を混合できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る焼結鉱の製造方法に用いられる製造装置の概略図。
【図２】本実施形態に係る焼結鉱の製造方法の手順を示すフロー図。
【図３】図２のＳ１の詳細図。
【図４】荷重軟化試験装置の概念図。
【図５】実施例の荷重軟化試験の温度、ガス、荷重と時間の関係を示す図。
【図６】ＫＳ値の求め方を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
（原料）
まず、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法に用いられる原料について、説明する。
本実施形態に係る焼結鉱の製造方法に用いられる原料は、酸性ペレットと、酸性ペレットの表面を被覆する被覆材（ＣａＯ成分を３０質量％以上含む原料）を含むものであれば、他の原料は特に限定されない。公知の原料を用いることができる。
酸性ペレットとは、塩基度が０．９未満のペレットを意味する。塩基度とは、物質中のＣａＯとＳｉＯ２の質量比ＣａＯ／ＳｉＯ２を意味する。
【００１７】
本実施形態では、原料を、以下のように区分する。
副原料：石灰石・生石灰・橄欖石等
雑原料：ダスト・スケール
新原料（焼結用原料）：鉄鉱石、ペレット、被覆材、副原料、雑原料の合計
返鉱  ：焼結鉱を製造した後で５ｍｍの篩で分級した篩下
純原料：新原料と返鉱の合計
凝結材：粉コークスや無煙炭などの炭材であって、焼結過程での発熱源となるもの
全原料：純原料と凝結材との合計
配合原料：原料を所望の比率で配合したもの。あるいは、原料を所望の比率で配合したものに水分を添加して造粒が完了し、焼結機のパレットに装入される直前の状態のもの
以上が原料の説明である。
【００１８】
（製造装置）
次に、図１を参照して、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法に用いられる製造装置の概略を説明する。
【００１９】
図１に示すように、製造装置１００は、主ライン１０、ペレット造粒ライン２０、および焼結機６を備える。
【００２０】
主ライン１０は、酸性ペレットと被覆材以外の原料を造粒するラインであり、第１原料槽群１、第１造粒機３、第１集合コンベア２２、第２集合コンベア２４を備える。
第１原料槽群１は、原料を貯蔵するとともに、必要に応じて第１集合コンベア２２に切り出す貯蔵層である。第１原料槽群１に貯蔵される原料は、鉄鉱石、副原料、雑原料、返鉱、凝結材が含まれる。
【００２１】
第１集合コンベア２２は、第１原料槽群１から切り出された原料を第１造粒機３に搬送するコンベアであり、第１原料槽群１の下方に設けられる。第１集合コンベア２２は、例えばベルトコンベアが用いられる。
【００２２】
第１造粒機３は、第１集合コンベアから搬送された原料に水分を添加して混合・造粒する装置であり、第１集合コンベア２２の、搬送方向の終端に設けられる。第１造粒機３は、例えばドラムミキサーが用いられる。
【００２３】
第２集合コンベア２４は、第１造粒機３で造粒された原料、およびペレット造粒ライン２０で造粒された原料を焼結機６に搬送するコンベアであり、第１造粒機３の排出口に、搬送方向の始端が設けられる。第２集合コンベア２４は、例えばベルトコンベアが用いられる。
【００２４】
ペレット造粒ライン２０は酸性ペレットを造粒するラインであり、第２原料槽群２、第３集合コンベア２６、第２造粒機４、および第４集合コンベア２８を備える。
【００２５】
第２原料槽群２は、原料を貯蔵するとともに、必要に応じて第１集合コンベア２２に切り出す貯蔵層である。第１原料槽群１に貯蔵される原料は、酸性ペレット、被覆材、および必要に応じて添加されるバインダーが含まれる。
【００２６】
第３集合コンベア２６は、第２原料槽群２から切り出された原料を第２造粒機４に搬送するコンベアであり、第２原料槽群２の下方に設けられる。第３集合コンベア２６は、例えばベルトコンベアが用いられる。
【００２７】
第２造粒機４は、第３集合コンベア２６から搬送された原料を混合・造粒する装置である。ここでは、酸性ペレットの表面を被覆材で被覆する装置である。第２造粒機４は、第３集合コンベア２６の、搬送方向の終端に設けられる。第２造粒機４は、例えばドラムミキサーが用いられる。
【００２８】
第４集合コンベア２８は、第２造粒機４で造粒された原料を第２集合コンベア２４に搬送するコンベアであり、搬送方向の始端が第２造粒機４の排出口に設けられ、終端が第２集合コンベア２４の上方で、かつ搬送方向における始点と終点の間に設けられる。第４集合コンベア２８は、例えばベルトコンベアが用いられる。
【００２９】
焼結機６は、原料を焼結して焼結鉱を製造する装置であり、第２集合コンベア２４の終端に図示しないホッパーが接続される。焼結鉱を製造できるのであれば、構造は特に限定しないが、ＤＬ（ドワイトロイド）焼結機が例示できる。
以上が、製造装置１００の概略である。
【００３０】
（製造方法の概要）
次に、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法の概要について、図２を参照して説明する。
まず、酸性ペレットを含む焼結用原料を、返鉱および凝結材と混合、造粒して造粒物を生成する（図２のＳ１、混合造粒工程）。
次に、造粒物を焼結する（図２のＳ２、焼結工程）。
以上が本実施形態に係る焼結鉱の製造方法の概要である。
【００３１】
（製造方法の詳細）
次に、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法の詳細について、図３を参照して説明する。
＜Ｓ１：混合造粒工程＞
Ｓ１では酸性ペレットを含む焼結用原料を、返鉱および凝結材と混合、造粒して造粒物を生成する。
具体的には、まず、原料を、ペレット造粒ライン２０と、主ライン１０とで、造粒する。
【００３２】
まず、ペレット造粒ライン２０で造粒する造粒物について説明する。
ペレット造粒ライン２０では、被覆材で酸性ペレットの表面を被覆する。
【００３３】
酸性ペレットを被覆する理由は、軟化温度を上げるためである。酸性ペレットが低温から軟化溶融する原因は、Kemppainenら：鉄と鋼, 103(2017), 175等で言及されているように、ＳｉＯ2を含有する低融点鉱物が存在するためである。酸性ペレットをＣａＯを含む材料で被覆することにより、焼結反応の際に酸性ペレットがＣａＯと反応して高融点の鉱物になり、軟化温度を上げることができる。
【００３４】
塩基度は、被覆後のペレットで０．９以上とするのが好ましい。軟化溶融温度を、塩基性ペレットと同等の温度まで上げられるためである。
酸性ペレットの配合量は、純原料の合計質量に対する比率が０％超、３０質量％未満とするのが好ましい。３０質量％以上とすると、生産性が低下する恐れがあるためである。
【００３５】
被覆材の種類は、ＣａＯ成分を３０質量％含むのであれば、特に限定しない。３０質量％以上とすることにより、被覆層を薄くでき、酸性ペレットとの密着性が上昇し反応しやすい。また、付着層が薄くなると、目標の塩基度に到達するまでに必要な造粒時間が短くて済む。さらに、被覆層の成分としてＳｉＯ２等の塩基性を下げる物質の含有量が少なくなる。
具体的な被覆材としては、生石灰（ＣａＯ）、石灰石(ＣａＣＯ3)、消石灰(Ｃａ(ＯＨ)2)、ドロマイト(ＣａＭｇ(ＣＯ3)2)、およびそれらの混合物が挙げられる。
被覆のし易さと塩基度の上げやすさという観点からは、ＣａＯ成分が高い方が好ましく、生石灰（ＣａＯ）が最も好ましい。ただし、生石灰は、他の被覆材と比べて高価であるため、コストを考慮して、他の材料を選択してもよい。
【００３６】
被覆材の粒度は特に限定しないが、粒径１ｍｍ未満（篩目１ｍｍの篩で分級した篩下）が好ましい。被覆が容易となるためである。
【００３７】
被覆材としてＣａＯ以外の材料を用いる場合、被覆後のペレットの質量に対して、ＣａＯを２質量％程度、バインダーとして用いてもよい。これにより、被覆が容易となる。
【００３８】
具体的な造粒の手順は以下の通りである。
まず、第２原料槽群２から酸性ペレット、被覆材、および必要に応じてバインダーを切り出し、第３集合コンベア２６で第２造粒機４に搬送する（図３のＳ２１）。
次に、切り出した原料を第２造粒機４で造粒し、酸性ペレットの表面を被覆材で被覆する（図３のＳ２２、被覆工程）。
被覆したペレットは、第２造粒機４から排出され、第４集合コンベア２８で、第２集合コンベア２４に向けて搬送される。
以上がペレット造粒ライン２０で造粒する造粒物の詳細である。
【００３９】
次に、主ライン１０で造粒される造粒物について、説明する。
主ライン１０では、酸性ペレットと被覆材以外の原料を造粒する。
酸性ペレットと被覆材以外の原料とは、鉄鉱石、副原料、雑原料、凝結材、バインダーである。
【００４０】
具体的な造粒の手順は以下の通りである。
まず、第１原料槽群１から原料を切り出し、第１集合コンベア２２で第１造粒機３に搬送する（図３のＳ２３）。
次に、切り出した原料を第１造粒機３で造粒する（図３のＳ２４、他原料造粒工程）。
造粒された造粒物は第１造粒機３から排出され、第２集合コンベア２４で焼結機６に向けて搬送される。
以上が主ライン１０で造粒される造粒物の説明である。
【００４１】
次に、ペレット造粒ライン２０で造粒された原料と、主ライン１０で造粒された原料を混合する（図３のＳ２５、混合工程）。
具体的には、第２集合コンベア２４で搬送中の主ライン１０で造粒された原料の上に、第４集合コンベア２８で搬送した、ペレット造粒ライン２０で造粒された原料が重なるように搭載して、第２集合コンベア２４上で混合する。
集合コンベアは、一般には複数のベルトコンベアを階段状に段階的に高さが下がるように連結されている。そのため、上流側のコンベアの終端から、下流側のコンベアの始端に原料が落下する際の衝撃で、主ライン１０で造粒された原料とペレット造粒ライン２０で造粒された原料を混合できる。別途造粒機等は必ずしも必要ではない。造粒の際に外力を加えすぎると、被覆材が酸性ペレットの表面から剥離する恐れがあるためである。
混合された原料は、最終的には集合コンベアから焼結機６の図示しないホッパーに搬送される。
以上がＳ１の詳細である。
【００４２】
＜Ｓ２：焼結工程＞
Ｓ２では、Ｓ１で造粒した原料を焼結して焼結鉱を製造する。
製造方法は、焼結鉱が得られるのであれば特に限定されない。
【００４３】
なお、被覆材で被覆された酸性ペレットは、焼結時にペレット同士が固まって粗大粒子となる場合がある。この場合でも、焼結後の焼結鉱はクラッシャーで粉砕されるので、粗大粒子は粉砕される。よって、粗大粒子のままで高炉に投入される恐れは少ない。
【００４４】
また、焼結時にペレット同士が固まった場合でも、非特許文献１、２に記載のように、粗大粒子を焼結原料層に配置することにより、通気性が改善されるため、焼結に悪影響を及ぼす恐れは小さい。
以上がＳ２の詳細である。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、酸性ペレットをＣａＯで被覆して焼結用原料として用いるため、焼結時に酸性ペレットがＣａＯと溶融同化することによって塩基性になる。そのため、高炉装入時には塩基性ペレットに近い軟化溶融温度になり、高炉操業に用いた場合に圧力損失が増大し難い。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明は、実施例には限定されない。
ＣａＯで被覆した酸性ペレットを原料として用いて焼結鉱を製造し、その軟化特性と生産性を評価した。具体的な手順は以下の通りである。
まず、原料として、酸性ペレットを用意した。酸性ペレットの粒度は８〜１３ｍｍであり、算術平均径で１０ｍｍであった。組成は表１に示す通りである。
【００４７】
【表１】
2020015929.tif 000003
【００４８】
次に、酸性ペレット以外の原料として、表２に示す原料を、表２の「試験条件」に示す配合比で配合した。成品焼結鉱の塩基度、ＳｉＯ2含有量、Ａｌ2Ｏ3含有量が略一定になるように、酸性ペレットの配合量増加とともに他の粉鉱石および石灰石の配合量を調整した。
【００４９】
【表２】
2020015929.tif 000004
【００５０】
実施例１〜３は酸性ペレットをＣａＯ源として石灰石（ＣａＯ５６質量％）で被覆した後で、他原料と混合したものであり、酸性ペレットの配合量を１０〜３０質量％の範囲で変えたものである。比較例１は、酸性ペレットを配合しなかったものである。比較例２は、酸性ペレットを１０質量％配合したが、石灰石で被覆せずに、他原料と同時に混合したものである。
【００５１】
配合は以下の手順で行った。
（酸性ペレット被覆）
配合する石灰石の一部を量り取り、別工程で水分を添加しながらドラムミキサーで酸性ペレットと１８０秒混合し、酸性ペレット表面に石灰石を被覆した。被覆層の量は、被覆ペレットの塩基度が１．０になるように決定した。ただし、比較例１、２では、この工程は実施しなかった。
【００５２】
（残部原料の造粒）
酸性ペレットと被覆層を構成する石灰石以外の原料は、ドラムミキサーで水と１８０秒混錬して造粒した。
【００５３】
（配合原料の混合）
最後に、前記被覆ペレットと粉体層をなす原料を合わせて、ドラムミキサーで１５秒混合して配合原料とした。ただし、比較例１では、この工程は実施しなかった。
比較例２では、被覆しない酸性ペレットをこの工程で混合した。
【００５４】
（焼結試験）
焼結試験は、直径３００ｍｍ、深さ５００ｍｍの鍋を使用した鍋焼結とした。
まず、鍋底にグレートを配置し、その上に粒径１０〜１５ｍｍの焼結鉱２ｋｇを床敷として敷設した。
次に配合原料をホッパーに入れ、鍋の口から高さ３０ｃｍの位置より落下させて鍋内に装入し、装入密度が実機並みの原料充填層を形成した。
配合原料装入後、鍋をウインドボックス上に配置し、鍋下圧力９．８ｋＰａで吸引しながら、ＬＰＧバーナーで原料充填層表面を１分間加熱して着火した。
着火後、引き続き９．８ｋＰａで吸引しながら焼成を行い、排ガス温度が最高温度を示してから３分後まで焼成を継続した。３分経過後、ただちに吸引を停止して焼成を停止し、そのまま大気雰囲気で焼結ケーキを室温まで冷却した。冷却完了後焼結ケーキを取り出して、高さ２ｍから４回落下させた後、破砕された焼結ケーキを、篩目が５ｍｍの篩で分級し、篩上を成品焼結鉱として生産率を測定した。
【００５５】
（生産率の導出）
生産率は、焼成時間を着火開始から排ガス温度の最高温度までの時間と定義し、以下の式で導出した。
生産率＝(５ｍｍ以上の焼結鉱重量−床敷重量)(ｔ)／(鍋の断面積(ｍ3))／焼成時間(ｈ)
さらに、得られた生産率を、酸性ペレットを配合しなかった比較例１を１００とした場合の相対値に規格化した。結果を表３の「焼結性」の「焼結生産率（相対値）」の項に示す。
【００５６】
（組成分析）
鍋試験の結果得られた焼結鉱の化学成分を公知の組成分析法により、分析した。結果を表３の「焼結鉱化学成分」の項に示す。
【００５７】
（焼結鉱の軟化特性試験）
次に、得られた焼結鉱を荷重軟化試験に供し、融着帯近傍の雰囲気における軟化溶融挙動を調査した。試験方法は、望月らの論文（鉄と鋼,72(1986),1855.）に拠った。
まず、装置として、図４に示す荷重軟化試験装置３００を用意した。
図４に示すように、荷重軟化試験装置３００は、竪型電気炉３０１、黒鉛坩堝３０２、黒鉛発熱体３０５、荷重制御装置３０６、温度測定装置３０７、ガス圧力測定装置３０８、滴下試料受け皿３０９、ガス流量制御装置３１０、および排ガス分析装置３１２を備える。
【００５８】
竪型電気炉３０１は、円筒状の電気炉である。黒鉛坩堝３０２は、装入物試料３０３が装入される円筒状の坩堝であり、竪型電気炉３０１内に収納される。黒鉛坩堝３０２は、内径７０ｍｍであり、ガスを導入するためのロストル３０３Ａ（火格子）を底部に備えている。
【００５９】
黒鉛発熱体３０５は、装入物試料３０３を加熱するヒータであり、黒鉛坩堝３０２の外周を囲むように設けられる。
荷重制御装置３０６は、装入物試料３０３に荷重を加える部材であり、ここでは黒鉛坩堝３０２の開放端に設けられ、黒鉛坩堝３０２の軸方向に荷重を加えるパンチ棒と呼ばれる荷重付加手段を備える。荷重制御装置３０６は、ガスを排出するための排出口３０３Ｂも備える。
【００６０】
温度測定装置３０７は、装入物試料３０３の温度を測定する熱電対であり、荷重制御装置３０６の下面（装入物試料３０３の上面）に設けられる。
ガス圧力測定装置３０８は、黒鉛坩堝３０２に導入される還元ガス３０４と、黒鉛坩堝３０２から排気される還元反応後の排ガス３１１のガス圧を測定する装置である。
【００６１】
滴下試料受け皿３０９は、試験時に溶融した鉱石層が滴下した際の受け皿であり、ロストル３０３Ａの下方に設けられる。
ガス流量制御装置３１０は、還元ガス３０４のガス流量を制御する装置である。
排ガス分析装置３１２は、排ガス３１１の組成を分析する装置であり、赤外線式の分光計が用いられる。
この荷重軟化試験装置３００に、焼結鉱５００ｇを装入し、図５に示す条件で温度、ガス、荷重を与えた。この際の、図６に示す時間と通気抵抗指数の関係から、図６の斜線部の面積に相当する部分を通気抵抗係数ＫＳ値と定義して以下の式（１）（２）から求めた。
【００６２】
【数１】
2020015929.tif 000005
【００６３】
ここで、
KS:高温部通気抵抗指数(SI単位・℃)
ｔ:温度(℃)
K(t):温度ｔにおける通気抵抗指数(SI単位)
ｔｍｆ:滴下終了温度(℃)、ここでは１６００℃
ΔP:圧損(Pa)
ｈ:層高(m)
ρg:ガスの密度(kg/m3) ※温度の関数
μg:ガスの粘性(kg/m・s) ※温度の関数
ug:ガスの空塔流速(m/s) ※温度の関数
β:ガス流れにより定まる係数でここでは0.2
【００６４】
ＫＳ値は、荷重軟化試験の圧損曲線から算出される通気抵抗指数であり、ＫＳ値が大きい方が通気性は低い。荷重軟化試験で大きなＫＳ値を示した鉄源原料を高炉で用いると、高炉の圧損が大きくなることが報告されており、高炉操業においてはＫＳ値の低い装入物が所望される。そこで、酸性ペレット単体のＫＳ値を１００とした時の相対値で、通気抵抗係数を評価した。結果を表３の「荷重軟化試験」の「ＫＳ値」の項に示す。
【００６５】
【表３】
2020015929.tif 000006
【００６６】
（試験結果）
ＫＳ値は、実施例１〜実施例３において、酸性ペレットを配合しなかった比較例１と同等の結果を示した。これは、酸性ペレットを石灰石で被覆して鍋内で焼結させると、軟化温度が高くなるように改質されて、通気性低下が抑制されたためと考えられる。
【００６７】
比較例２では、ＫＳ値は他の例よりも大きくなった。これは酸性ペレットを被覆しなかったため、塩基度が上昇せず、軟化開始温度が高くならなかったためと考えられる。
【００６８】
比較例１、実施例１、実施例２から明らかなように、焼結鉱の生産率は、酸性ペレットの配合量が２０質量％までは、酸性ペレット配合量の増加とともに上昇した。これは、酸性ペレットの増加とともに焼結ベッドの通気性が向上したためと考えられる。
【００６９】
実施例３は、酸性ペレットを３０質量％配合したものであり、ＫＳ値は実施例１、２と同程度であったが、生産率が実施例１、２よりも低下した。これは、酸性ペレットの配合により通気性が過度に上昇して焼成時間が短縮された結果、十分に焼結されずに焼結鉱が排出されたためと考えらえる。
【００７０】
以上の結果より、ＣａＯを含む被覆材で酸性ペレットを被覆することにより、酸性ペレットを、軟化溶融温度が高くなるように改質可能であることがわかった。
さらに、焼結配合原料中の被覆ペレットの量を３０質量％未満として焼結機で焼成することで、焼結鉱の生産性も改善できることがわかった。
【符号の説明】
【００７１】
１…第１原料槽群、２…第２原料槽群、３…第１造粒機、４…第２造粒機、６…焼結機、１０…主ライン、２０…ペレット造粒ライン、２２…第１集合コンベア、２４…第２集合コンベア、２６…第３集合コンベア、２８…第４集合コンベア、１００…製造装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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