(57)【要約】【課題】高品質の炭材内装焼結鉱の製造方法および製造設備を提案する。【解決手段】鉄鉱石粉、ＣａＯ含有原料および炭材を含み、圧縮成型された焼結鉱製造用炭材内装成型粒子を、焼結鉱製造用原料粒子に混合してなる焼結原料を、焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際に、前記炭材内装成型粒子を、装入層の下層側に多く装入し、前記焼結鉱製造用原料粒子中に含まれる炭材の燃焼熱で焼結鉱を製造する。原料ホッパと、炭材内装成型粒子を圧縮成型する圧縮成型機と、通常の焼結用原料粒子を造粒するドラムミキサーと、混合された焼結原料を焼結するドワイトロイド式焼結機からなる焼結鉱の製造設備とする。【選択図】図１
2020084302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鉱石粉、ＣａＯ含有原料および炭材を含み、圧縮成型された焼結鉱製造用炭材内装成型粒子を、焼結鉱製造用原料粒子に混合してなる焼結原料を、焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際に、
前記炭材内装成型粒子を、装入層の下層側に多く装入し、前記焼結鉱製造用原料粒子中に含まれる炭材の燃焼熱で焼結鉱を製造することを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
前記焼結鉱製造用原料粒子は、ドラムミキサーにて造粒した、粒径が前記炭材内装成型粒子よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の炭材内装焼結鉱の製造方法。
【請求項３】
前記鉄鉱石粉は、粒径が１ｍｍ以下の粉状鉄鉱石であることを特徴とする請求項１または２に記載の炭材内装焼結鉱の製造方法。
【請求項４】
前記炭材内装成型粒子の外面から２ｍｍまでの範囲は、融点が１２００℃以上１５００℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭材内装焼結鉱の製造方法。
【請求項５】
前記炭材は、粒径が８ｍｍ以下のコークス粒子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の炭材内装焼結鉱の製造方法。
【請求項６】
前記炭材内装成型粒子は、粒径が８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の炭材内装焼結鉱の製造方法。
【請求項７】
前記炭材内装成型粒子は、鉄鉱石粉と融点調整剤としてのＣａＯ含有原料と炭材とが圧縮成型機を用いて成型された成型体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の炭材内装焼結鉱の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭材内装焼結鉱の製造方法に用いる設備であって、
鉄鉱石粉が保持されるホッパと、ＣａＯ含有原料が保持されるホッパと、炭材が保持されるホッパとを少なくとも一つずつ備えるとともに、
少なくとも、鉄鉱石粉、ＣａＯ含有原料および炭材を含む原料を混合し、圧縮し、成型して焼結鉱製造用炭材内装成型粒子とする圧縮成型機と、
通常の焼結鉱用原料を造粒して焼結鉱製造用原料粒子とするドラムミキサーと、
前記炭材内装成型粒子と前記焼結鉱製造用原料粒子とが混合され焼結原料として保持されるサージホッパーを有し、該サージホッパーから装入された前記焼結原料を焼結して焼結鉱とするドワイトロイド式焼結機とを備えることを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造設備。
【発明の詳細な説明】
【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技術に関するものであり、具体的には、焼結原料として炭材内装成型体を用いて焼結鉱を製造する方法および製造設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉製鉄法では、現在、鉄源として、鉄鉱石や焼結鉱などの鉄含有原料を主に用いている。ここで、上記焼結鉱は、粒径が１０ｍｍ以下の鉄鉱石の他に、珪石や蛇紋岩、精錬ニッケルスラグなどからなるＳｉＯ２含有原料や石灰石、生石灰などのＣａＯ含有原料などからなる副原料、粉コークスや無煙炭などからなる凝結材である固体燃料（炭材）等からなる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し造粒して擬似粒子である焼結原料とした後、該焼結原料を焼結機の循環移動するパレット上に装入し、上記擬似粒子中に含まれる炭材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。
【０００３】
ところで、近年、上記塊成鉱として、鉄鉱石やダスト等の鉄源と、コークス等の炭材とを近接配置したものが注目を浴びている。その理由は、例えば、鉄鉱石等の鉄源と炭材とを一つの塊成鉱の中で近接配置すると、鉄源側の還元反応（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ることから、製鉄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。
【０００４】
上記塊成鉱としては、例えば、特許文献１に開示の、炭材核の周囲に、鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料からなる外層を形成してなる擬似粒子である焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子を、通常の造粒粒子に混合してなる焼結原料を焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際、上記炭材内装造粒粒子を、装入層の下層側に多く装入し、上記通常の造粒粒子中に含まれる炭材の燃焼熱で焼結鉱を製造する炭材内装焼結鉱がある。
【０００５】
この技術では、炭材内装造粒粒子として、炭材核には粒径３ｍｍ以上のコークス粒子を用い、鉄鉱石粉には、粒径を調整したペレットフィードを用いている。また、造粒粒子はドラムミキサーやペレタイザーで造粒する方法が開示されているのみである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５７９０９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、炭材内装造粒粒子の原料となるペレットフィードや炭材の粒径に制限があった。
粒径が特定の範囲に調整されたペレットフィードを用いるためには、市場に流通しているペレットフィードの粒度分布を管理し、必要に応じてアンダーサイズやオーバーサイズの粒子を整粒して除去したり、粉砕により粗粒を除去する必要があった。一方、粒径が３
ｍｍ以上のコークス粒子を用いるためには、コークスを３ｍｍの篩で選別するのが一般的である。ところが、コークスは、通常、屋外でハンドリングされるため、調湿された状態である。このような調湿原料を３ｍｍの篩目で選別しようとすると、網目に粉が付着し篩分け効率が著しく低下するため、必要な量を得ることが難しくなるという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、従来技術が抱えている上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、原料の粒度の制約条件を緩和し、高強度の炭材内装粒子を得て、高品質の炭材内装焼結鉱を製造する方法を提案することにある。併せて、その方法に適した製造設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、上記に記した課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、外力を加えることにより成型することで炭材内装成型粒子とすることが有効であることを見出して、本発明を開発するに至った。すなわち、本発明は、第一に、鉄鉱石粉、ＣａＯ含有原料および炭材を含み、圧縮成型された焼結鉱製造用炭材内装成型粒子を、焼結鉱製造用原料粒子に混合してなる焼結原料を、焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際に、前記炭材内装成型粒子を、装入層の下層側に多く装入し、前記焼結鉱製造用原料粒子中に含まれる炭材の燃焼熱で焼結鉱を製造することを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造方法を提案する。
【００１０】
なお、本発明に係る炭材内装焼結鉱の製造方法については、
ａ．上記焼結鉱製造用原料粒子は、ドラムミキサーにて造粒した、粒径が上記炭材内装成型粒子よりも小さいこと、
ｂ．上記鉄鉱石粉は、粒径が１ｍｍ以下の粉状鉄鉱石であること、
ｃ．上記炭材内装成型粒子の外面から２ｍｍまでの範囲は、融点が１２００℃以上１５００℃以下であること、
ｄ．上記炭材は、粒径が８ｍｍ以下のコークス粒子であること、
ｅ．上記炭材内装成型粒子は、粒径が８ｍｍ以上であること、
ｆ．上記炭材内装成型粒子は、鉄鉱石粉と融点調整剤としてのＣａＯ含有原料と炭材とが圧縮成型機を用いて成型された成型体であること、
がより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
【００１１】
また、本発明は、第二に、上記いずれかの炭材内装焼結鉱の製造方法に用いる設備であって、鉄鉱石粉が保持されるホッパと、ＣａＯ含有原料が保持されるホッパと、炭材が保持されるホッパとを少なくとも一つずつ備えるとともに、少なくとも、鉄鉱石粉、ＣａＯ含有原料および炭材を含む原料を混合し、圧縮し、成型して焼結鉱製造用炭材内装成型粒子とする圧縮成型機と、通常の焼結鉱用原料を造粒して焼結鉱製造用原料粒子とするドラムミキサーと、上記炭材内装成型粒子と上記焼結鉱製造用原料粒子とが混合され焼結原料として保持されるサージホッパーを有し、該サージホッパーから装入された上記焼結原料を焼結して焼結鉱とするドワイトロイド式焼結機とを備えることを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造設備を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、使用する炭材や鉄鉱石粉の粒度を気にすることなく、高強度の炭材内装成型粒子を成型することが可能となる。特に、かかる炭材内装成型粒子は、一般的なドワイトロイド式（ＤＬ）焼結機を用いて焼結鉱を製造することができるので、大量かつ安価に炭材内装焼結鉱を製造することが可能になる。また、本発明の炭材内装焼結鉱は、高炉等の原料として用いる上で十分な強度を有することに加え、鉄含有原料と炭材とが近接配置された構造を有するので、製鉄反応の反応効率の向上、炉内温度の低下、燃料比の低減をもたらし、製造コストの低減にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示す炭材内装成型粒子（Ａ）および従来技術にかかる炭材内装造粒粒子（Ｂ）の概念図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す製造設備概念図（Ａ）および従来技術の製造設備概念図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に本発明の一実施形態を示す炭材内装成型粒子（Ａ）および特許文献１に記載の従来技術にかかる炭材内装造粒粒子（Ｂ）の概念図を示す。本発明の炭材内装成型粒子１は、図１Ａに示すように、圧縮成型により、鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料との混合相３中に炭材２が分散した構造にしたものである。圧縮成型には、双ロール式や平板式のブリケットマシン、シリンダープレス式などを用いることができる。図示の４は、後述する焼結後の炭材残存領域（核）と炭材消失領域（外層）の境界を示す焼結境界面である。一方、図１Ｂに示すものは従来技術であって、３ｍｍ以上の炭材２核の周囲に、炭材を含まない外層として、鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料との混合相３をもつものに造粒した炭材内装造粒粒子５である。
【００１５】
従来の一般的な知見では、炭材２から成型体表面までの被覆層厚みが２ｍｍ以上あれば、焼結過程で炭材２の燃焼、消失を防止することができることがわかっている。この点、本発明の炭材内装成型粒子では、図１Ａから明らかなように、表層近傍にも炭材２が分布しており、焼結工程で燃焼、消失により空隙が生じる。ただし、内部には焼結後にも健全な炭材残存領域がある。また、本発明の場合、このような空隙にもかかわらず、十分な熱間強度を有する成型体が得られている。その理由としては、強制的に圧縮して成型体を得ているため、空隙の生成による熱間強度の低下を補うことができたものと考えられる。
【００１６】
ここで、本発明に用いる鉄鉱石粉としては、粒径が１ｍｍ以下の粉状鉄鉱石を用いることが好ましい。ここで、粒径が１ｍｍ以下とは、ＪＩＳ  Ｚ８８０１―１：２００６に定める公称目開き１ｍｍの篩を全量通過することを示す。
【００１７】
なお、本発明に用いる鉄鉱石粉は、粒径が上記範囲内であれば、ペレットフィードの他に、ペレットフィードよりも１０μｍ以下の粒径を多く含むシンターフィードやミルスケール、転炉排ガス回収ダスト（ＯＧダスト）、選鉱時に発生したテーリング等、ならびにこれらの破砕物でもよく、また、それらをペレットフィードに混合したものであってもよい。好ましくは、ペレットフィードを主とする混合物、または、ペレットフィードである。ペレットフィードは、１ｍｍ以下が９０％以上の微粒鉱石で、高品位（高Ｆｅ、低脈石）のヘマタイトやマグネタイトを主成分とし、かつ、安価に大量に入手できる点で優れている。
【００１８】
しかし、上記マグネタイト、特に高品位のマグネタイトの融点は、１５８０℃程度と高く、高品質の焼結鉱を得るための好適な焼結温度（１２００〜１４００℃）と比較して遥かに高く、通常の焼結温度では溶融しない、即ち、焼結反応が起こらない。
【００１９】
本発明は、上記鉄鉱石粉に融点調整剤であるＣａＯ含有原料を添加することによって、鉄鉱石とＣａＯ含有原料との混合相の融点を低下させ、焼結時の温度（１２００℃以上）で早期に溶融させて擬似粒子の表層部に融着層を形成し、該融着層を酸素遮断層として作用させることにより、炭材内装成型粒子の内部に分散した炭材の燃焼、消失を防止して、炭材を残存させるようにしたところに特徴がある。
【００２０】
また、本発明によれば、上記構造とすることにより、焼結鉱焼成時に空気の侵入があったとしても、炭材残存領域（核）を存在させることができる。というのは、炭材内装成型粒子（擬似粒子）の表層（外層）の酸素遮断効果によって、焼結境界面４より内側の核に含まれる炭材には侵入Ｏ２が到達せず、表層部のＣと侵入Ｏ２の反応により、外層内は基本的に還元性雰囲気のＣＯガスに保持されることになるので、炭材の残留が可能となると考えられるからである。
【００２１】
ここで、上記で調整する鉄鉱石と融点調整剤の混合物の融点は、１２００〜１５００℃の範囲が好ましく、焼結機上で溶融を促進させる観点から、より好ましくは１２００〜１４００℃の範囲である。１２００℃未満では、融液が生成せず、また、焼結鉱の構成鉱物の中で最も高強度で、被還元性も比較的高いカルシウムフェライトが生成しないからである。一方、１５００℃超えでは、焼結機上では溶融せず、カルシウムフェライトを主体とする焼結鉱組織と融着しないからである。
【００２２】
なお、融点調整剤として添加する上記ＣａＯ含有原料としては、生石灰（ＣａＯ）、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）およびドロマイト（ＣａＭｇ（ＣＯ３）２）の内から選ばれる１種または２種以上からなることが好ましい。特に、ＣａＯが好ましい。ＣａＯ含有原料の添加量は、ＣａＯ換算で、外層に用いる鉄鉱石紛としてのペレットフィード（ＰＦ）に、例えば、Ａｎｇｌｏ  Ａｍｅｒｉｃａｎ−ＰＦのように脈石成分が少ない（ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）が９７．７ｍａｓｓ％）ものを使用する場合には、Ｆｅ２Ｏ３−ＣａＯ二元系状態図から決定すればよい。また、脈石成分の多い鉄鉱石粉を使用する場合には、脈石成分であるＳｉＯ２を考慮したＳｉＯ２−Ｆｅ２Ｏ３−ＣａＯ三元系状態図を用いてＣａＯ成分としての添加量を決定すればよい。なお、生石灰は、融点調整剤として作用するほか、バインダーとしても作用する。
【００２３】
本発明において、成型性を向上させる点から、水分を、４〜１０ｍａｓｓ％程度に調質することが好ましい。その理由は、水分４ｍａｓｓ％以上では成型後の強度がより高くなり、 また、１０ｍａｓｓ％以下では成型不良をより低減できるからである。
【００２４】
また、バインダーとして、α化澱粉やベントナイト、ポリビニルアルコール、リグニンスルホン酸マグネシウム、ポリアクリルアミド、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）などを用いることができる。たとえば、α化澱粉を０．１〜１０ｍａｓｓ％添加することが好ましい。その理由は、α化澱粉が０．１ｍａｓｓ％以上では成型後の強度がより上昇し、１０ｍａｓｓ％を超えると成型後の強度の上昇の効果が飽和しはじめ、その添加コストの上昇に見合わなくなるおそれがあるからである。
【００２５】
炭材としては、コークス粒やホンゲイ炭等の無煙炭のような揮発分の少ない炭材を使用することが好ましい。かかる炭材の粒径として、８ｍｍ以下が好ましい。ここで、粒径が８ｍｍ以下とは、ＪＩＳ  Ｚ８８０１―１：２００６に定める公称目開き８ｍｍの篩を全量通過することを示す。従来法では、１個の造粒粒子に必ず１個の炭材核を要するため、コークスを粒径３ｍｍ以上に整粒する必要があったが、本発明では、成型粒子中心部の炭材残存層（核）に１個以上の炭材粒が賦存すれば有効であることから、粒径８ｍｍ以下が好ましく、下限を問わない。圧縮成型の特性として、炭材粒子の中心は炭材粒子の半径よりも成型粒子外面に近いところには存在できないので、炭材の粒径分布として好ましくは粒径２．８ｍｍ超えの炭材を質量基準で２０％以上存在させると、成型粒子外面から１〜２ｍｍ以内の場所の焼結時に消失する炭材の比率が低減して強度が向上するのでより好ましい。ここで、粒径が２．８ｍｍ超えとは、ＪＩＳ  Ｚ８８０１―１：２００６に定める公称目開き２．８ｍｍの篩を通過しないことを示す。さらに好ましくは、算術平均粒径として、１．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の範囲である。
【００２６】
また、焼結後に炭材の燃焼、消失する領域であって、上記擬似粒子の外層の厚みは、最も薄いところで２ｍｍ以上とすることが好ましい。その理由は、２ｍｍ未満では、消失した炭材の空隙によって、成型粒子の熱間強度が低下するおそれがある。通常、圧縮成型においては、圧縮方向以外の密度がばらついたり、形状が真球にはならないことから、成型粒子の表層から焼結境界層までの厚みは均一ではない。焼結層の熱間強度は、焼結層の厚みに比例すると考えられるため、最も外層の薄い部分を基準に評価する。成型粒子は、通常、外部から加熱されるため、中心側ほど加熱時において昇温し難い。そのため、外層の厚さを厚くするには、外層の融点を低目に調整するか、圧縮力を低くすることで調節できる。外層の厚みは、酸素遮断および熱間強度の観点から、より好ましくは３〜７ｍｍの範囲である。
【００２７】
また、本発明の炭材内装成型粒子（擬似粒子）の粒径は、炭材残存領域（核）の球相当径の最小値と外層の最小値の合計から、最小の粒径は７ｍｍとなるが、焼結機上での炭材の反応を抑制する観点からは、成型粒子内の温度分布を考慮して、焼結過程で粒子中心まで十分に昇温する粒径以上、すなわち８ｍｍ以上とするのが好ましい。より好ましくは１０ｍｍ以上、さらに好ましくは２０ｍｍ以上である。ここで、粒径は球相当径とする。
【００２８】
また、本発明の炭材内装成型粒子は、後述する焼結機への焼結原料装入時に、焼結層の下層側に偏析装入することが求められるが、そのため、通常の焼結原料（造粒粒子）よりも粒径を大きくすることが好ましい。ここで、上記通常の造粒粒子とは、鉄鉱石粉と炭材とＣａＯ含有原料を含む副原料を造粒原料とし、これをドラムミキサーやペレタイザー等によって、２〜４ｍｍ（算術平均径）の粒径に造粒した擬似粒子のことをいう（以降、同様とする）。また、本発明における造粒粒子の粒径とは、篩い分けで測定した粒径のことをいう
【００２９】
次に、本発明の炭材内装成型粒子とその成型粒子を焼結原料に用いた焼結鉱の製造方法について説明する。
図２Ａは、本発明に適合する炭材内装成型粒子を使って炭材内装焼結鉱を製造する方法の一例を示したものである。一方、図２Ｂは、特許文献１に記載の従来の方法による炭材内装造粒粒子を使って炭材内装焼結鉱を製造する方法の一例を示したものである。なお、上記の図２Ａの例は、粒子径１ｍｍ以下の鉄鉱石粉８と、融点調整剤としてのＣａＯ含有原料９と、粒子径８ｍｍ以下の炭材（コークス粉）１０とを、圧縮成型機であるブリケットマシン１１内に装入して、圧縮−成型して、粒子径８ｍｍ以上の大きさの炭材内装成型粒子（擬似粒子）としている。ここで、ブリケットマシンの圧縮力は、軸圧（ロールの軸方向の長さあたりの荷重）として０．５ｔｏｎｆ／ｃｍ（４９０ｋＮ／ｍ）以上とすることが好ましい。その理由は、そうすることで十分な熱間強度を得ることができるからである。過大な荷重は装置の大型化を招くので、より好ましい軸圧は、０．７〜１．８ｔｏｎｆ／ｃｍ（６９０〜１７６０ｋＮ／ｍ）の範囲である。
【００３０】
次いで、上記のようにして得た炭材内装成型粒子（擬似粒子）は、通常の焼結鉱製造用原料６をドラムミキサー７で攪拌し、造粒することで得られる通常の焼結鉱製造用造粒粒子（擬似粒子）と合流させて両粒子を混合させて焼結機１３のサージホッパーに搬入し、該サージホッパーから焼結機の循環移動するパレット上に装入する。なお、炭材内装成型粒子（擬似粒子）は、通常の焼結鉱製造用造粒粒子（擬似粒子）より粒子径が大きくしているため、装入時に偏析し、焼結時の温度が上層側よりも高くなり易い中層および下層側に多く堆積するので、焼結反応が十分に進行しやすいという特徴がある。
【００３１】
上述したように、本発明の炭材内装焼結鉱は、一般的なＤＬ焼結機を利用して生産できるため、安価にかつ大量生産することができる。また、外層の原料となる鉄鉱石粉も粉コークスも粒度を気にすることなく、安価かつ大量に入手できるので、生産上の制約は存在しない。また、篩機や粉砕機などの設備投資を抑えることができる。
【００３２】
さらに、本発明の炭材内装焼結鉱の製造に好適な焼結鉱の製造設備について説明する。
本発明を実施するためには、図２Ａに示すように、鉄鉱石粉が保持されるホッパ８と、ＣａＯ含有原料が保持されるホッパ９と、炭材が保持されるホッパ１０とを少なくとも一つずつ備えるとともに、少なくとも、鉄鉱石粉、ＣａＯ含有原料および炭材を含む原料を混合し、圧縮し、成型して焼結鉱製造用炭材内装成型粒子とする圧縮成型機１１と、通常の焼結鉱用原料６を造粒して焼結鉱製造用原料粒子とするドラムミキサー７と、上記炭材内装成型粒子と上記焼結鉱製造用原料粒子とが混合され焼結原料として保持されるサージホッパー（図示せず）を有し、該サージホッパーから装入された上記焼結原料を焼結して焼結鉱とするドワイトロイド式焼結機１３とを備える製造設備を用いることが必要である。なお、本発明では、焼結原料を少なくとも２列の装置群で調整し、それらは図示しない原料搬送ラインでつながれている。本発明における搬送ラインは、粉体を一定の速度で搬送できるものであれば、特に限定されないが、ベルトコンベアなどが好適に使用できる。
【００３３】
まず、本発明の製造設備には、焼結鉱製造用炭材内装成型粒子の調整用に、鉄鉱石粉が保持されるホッパ８と、ＣａＯ含有原料が保持されるホッパ９と、炭材が保持されるホッパ１０とを少なくとも一つずつ備え、圧縮成型機を備える。圧縮成型機として、双ロール式や平板式のブリケットマシン、シリンダープレス式などを用いることができる。必要に応じて、α化澱粉等の副原料を保持するホッパ（図示せず）を備えることもできる。本発明の圧縮成型機は、所定の圧縮力（荷重）で、所定の大きさの成型粒子が得られるものであればよい。
【００３４】
また、本発明の製造設備には、通常の焼結鉱製造用原料粒子の調整用に、造粒装置としてドラムミキサー７を備える。本発明のドラムミキサーは公知のドラムミキサーを用いることができる。該造粒用の焼結鉱用原料６としては、必要に応じて、上記炭材内装用成型粒子の調整用に用いた原料ホッパから切り出してもよいし、別に用意した原料ホッパから切り出して搬送してもよい。通常の焼結鉱製造用原料粒子に用いられる原料６は、焼結鉱の焼結原料として、一般に用いられるものを広く使用することができる。
【００３５】
また、本発明の製造設備には、上記炭材内装成型粒子と上記焼結鉱製造用原料粒子を焼結原料として混合し、保持するサージホッパーを有するドワイトロイド式焼結機を備える。ドワイトロイド式焼結機は、下方吸引式のドワイトロイド式焼結機とすることが好ましい。
【実施例１】
【００３６】
発明例として、図２Ａのフローに準じて、鉄鉱石粉（≦１ｍｍ＝１００％、−１＋０．２５ｍｍ＝１５％）を９３ｍａｓｓ％、ＣａＯ源として生石灰を５ｍａｓｓ％、粉コークス（算術平均粒径１．５ｍｍ、＞２．８ｍｍ＝２０％)を２ｍａｓｓ％の原料に、バインダーとしてα化澱粉を内数として４ｍａｓｓ％加え、ブリケットマシンを用いて、１．２ｃｃ（球相当直径約１３ｍｍ）のブリケットを成型した。その際、荷重は軸圧として０．８ｔｏｎｆ／ｃｍ（７８０ｋＮ／ｍ）とし、原料水分を内数として８ｍａｓｓ％に調整した。なお、鉄鉱石はヤードで採取した調湿状態のものを整粒し、適宜水分調整して用いた。生石灰と粉コークスの水分は０ｍａｓｓ％のものを使用した。ブリケット内部には、図１Ａに示したように、コークス粉が分散しており、ブリケットの核（焼結境界面の内側）に十分なコークスが分散されていることが確認できた。ここで、鉄鉱石とＣａＯの混合相の融点は、１５００℃であった。
【００３７】
この成型ブリケットを１２００℃で保温した電気炉に装入し、２分間保持後炉内から取り出した。加熱後のブリケットについて、一軸圧縮試験機で圧潰強度を測定したところ、２０〜３０ｋｇｆ（１９６〜２９４Ｎ）程度の強度であった。なお、外層表面部は脆弱な組織であって、剥離粉が発生したが、内側は健全な組織であった。断面の観察から、炭材が残存する核の球相当径は、約４ｍｍであり、外層は薄いところで約２．５ｍｍであった。
【００３８】
比較例として、特許文献１に記載の従来法に従い、図２Ｂのフローに準じて、鉄鉱石（≦1 ｍｍ＝１００％、−１＋０．２５ｍｍ＝１５％）を９３ｍａｓｓ％、ＣａＯ源として生石灰を５ｍａｓｓ％、粉コークス（算術平均粒径１．５ｍｍ、＞２．８ｍｍ＝２０％)を２ｍａｓｓ％の原料を、直径１．２ｍのディスクペレタイザーに供給し、水を添加しながら造粒した。ここで、鉄鉱石はヤードで採取した調湿状態のものを整粒し、適宜水分を調整して用いた。生石灰と粉コークスの水分は０ｍａｓｓ％のものを使用した。
【００３９】
得られた造粒粒子のうち、目標のサイズである１０ｍｍを満足する比率は１０％〜５０％程度と低く、小粒の炭材内装造粒粒子や、炭材核を含まずに造粒されたものも多数生成した。１０ｍｍ程度の炭材内装造粒粒子を、温度１３００℃で保温した電気炉に装入し、１．５分間保持後に炉内から取り出した。加熱後の炭材内装造粒粒子を一軸圧縮試験機で圧潰強度を測定したところ、５〜１０ｋｇｆ（４．９〜９．８Ｎ）程度の強度であった。
【実施例２】
【００４０】
実施例１において製造した発明例の炭材内装成型粒子と、通常の造粒粒子を、原料装入部の内径が３００ｍｍφ、高さが４００ｍｍの焼結実験鍋に装入した。上記原料装入部の下層側１／３（１３３ｍｍ）には、炭材内装成型粒子と通常の造粒粒子とを質量比で１：１として炭材内装造粒粒子を通常の造粒粒子内に埋め込むように均一に混合して装入し、その上層側２／３（２６７ｍｍ）には、通常の造粒粒子を装入した後、装入層の上層表面に点火し、試験鍋の下側に配設したブロアーで、試験鍋上方の空気を吸引して装入層内に導入し、焼結原料中の炭材を燃焼させた。ここで、下層側１／３に、炭材内装造粒粒子を通常の造粒粒子内に埋め込むように装入した理由は、周囲の通常の造粒粒子の燃焼熱のみで、該通常の造粒粒子と炭材内装造粒粒子の外層との間で焼結反応を進行させることによって、中心核の炭材を燃焼させずに内装した焼結鉱を得るためであり、そのためには、焼結時に温度が上昇しやすい下層側１／３が有利であるからである。
焼結実験後、原料装入部の下層側１／３（１３３ｍｍ）から得られた炭材内装焼結鉱と、原料装入部の上層側２／３（２６７ｍｍ）から得られた通常の焼結鉱について、ＪＩＳ  Ｍ８７１３：２００９に規定された方法で被還元性指数（還元率）ＲＩと、ＪＩＳ  Ｍ８７２０：２００９に規定された方法で還元粉化指数ＲＤＩを測定した。
【００４１】
原料上層部のＲＤＩは３５程度であり、下層のＲＤＩは４０であった。一方、被還元性（ＲＩ）については上層部では６８、下層部では７２であった。上層に比べて下層のＲＤＩが高くなった理由については、ブリケット中の炭材の一部が消失することによりブリケットが多孔質化し、還元後強度が低下したためと考えられる。一方、多孔質であるために被還元性の高い焼結鉱を製造する事が可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の技術は、上記に説明した実施例に限定されるものではなく、例えば、焼結熱源として、焼結原料中に添加した炭材に加えて、気体燃料を供給する焼結技術や、さらに、酸素を富化して供給する焼結技術にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    炭材内装成型粒子
２    炭材（コークス粒）
３    鉄鉱石粉とＣａＯ含有材料との混合相
４    焼結境界面
５    炭材内装造粒粒子
６    通常の焼結鉱用原料
７    ドラムミキサー
８    鉄鉱石粉用ホッパ
９    ＣａＯ含有材料用ホッパ
１０    炭材（コークス粉）用ホッパ
１１    圧縮成型機（ブリケットマシン）
１２    ディスクペレタイザー
１３    焼結機
【図１】
2020084302.tif 000003
【図２】
2020084302.tif 000004