(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結原料粒子に対し、平均粒径が１０μｍ以下の鉄鉱石超微粉を２〜１５ｍａｓｓ％の範囲内で添加混合して、超微粉被覆焼結原料粒子とし、この原料粒子を成形することを特徴とする焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項２】
前記焼結原料粒子は、平均粒径が１．５〜４．５ｍｍの粗粒鉄鉱石と、前記粗粒鉄鉱石よりも小さい平均粒径の範囲内にある細粒鉄鉱石と、5ｍｍ以下の返鉱とからなることを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項３】
前記焼結原料粒子は、Ｆｅを５５ｍａｓｓ％以上含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３をそれぞれ５．０ｍａｓｓ％以下含有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項４】
前記鉄鉱石超微粉は、Ｆｅを６０ｍａｓｓ％以上含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３をそれぞれ０．５〜５．０ｍａｓｓ％の範囲内で含有し、成形時に超微粉の作用による成形助剤として働くものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項５】
前記鉄鉱石超微粉は、選鉱残渣として得られる尾鉱を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項６】
前記鉄鉱石超微粉は、南米産ヘマタイト鉱石またはアフリカ産ヘマタイト鉱石であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項７】
前記南米産ヘマタイト鉱石は、カラジャス鉄鉱石であることを特徴とする請求項６に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項８】
前記アフリカ産ヘマタイト鉱石は、クンバ鉄鉱石であることを特徴とする請求項６に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項９】
粗粒鉄鉱石への鉄鉱石超微粉の添加を山元で行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項１０】
超微粉被覆焼結原料粒子の成形に当たり、副原料、バインダー、水および分散剤のいずれか１種以上を加えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項１１】
上記副原料は、焼結鉱のスラグ成分調整に用いるものであって、石灰石、ドロマイト、生石灰、珪石、蛇紋岩、Ｎｉスラグ、マグネサイトおよび砂鉄の中から選ばれるいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１０に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項１２】
前記水は、鉄鉱石超微粉の添加量に応じて増量し、成形後粒子の乾燥前水分量で５ｍａｓｓ％以上を添加することを特徴とする請求項１０に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【請求項１３】
前記分散剤は、カルボン酸基、スルホン酸基を含む官能基を有する有機化合物からなる界面活性剤を、超微粉被覆焼結原料粒子に対し、０．００２〜０．００５ｍａｓｓ％添加することを特徴とする請求項１０に記載の焼結鉱製造用成形原料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の主原料となる焼結鉱を製造する際に用いられる原料、とくに成形（造粒）された焼結鉱製造用成形原料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄鉱石の需要は、中国における鉄鋼生産量の増大の影響を受けて、大幅に伸びている。ところで、我が国鉄鋼各社では、鉄鉱石の約６０ｍａｓｓ％を主にオーストラリアから輸入している。しかし、そのオーストラリアでは、焼結鉱の製造に好適な高品位へマタイト鉱石が次第に枯渇しており、そのため最近では、多量のゲーサイトを含有するマラマンバ鉱石、ピソライト鉱石あるいはリンを多量に含有するへマタイト鉱石などが、輸入の主力になりつつあるのが現状である。
【０００３】
鉄鉱石のサプライヤーとしては、オーストラリアの他にブラジル、インド等の山元が上げられるが、インドについては、原則としてＦｅ含有量が６０ｍａｓｓ％以上の鉄鉱石は、国内で使用することを優先し、実質的に輸出が制限されている。そのため、世界全体として見ると、Ｆｅが６０ｍａｓｓ％以上の高品位鉄鉱石は著しく不足する傾向にあるのが実情である。この意味において、現在では、これまでは利用されてこなかった低品位鉄鉱石を有効活用する技術の開発が強く望まれている。
【０００４】
従来、こうした低品位鉄鉱石を製鉄用原料、とくに焼結鉱の製造用原料として用いる幾つかの技術がある。例えば、特許文献１では、粉鉄鉱石を含む製鉄用原料に副原料の石灰石とは別に、平均粒径が１μｍ以上１５μｍ未満、比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上９５００ｃｍ２／ｇ以下の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）からなるバインダーを、製鉄用原料に対して０．０５ａｍｓｓ％以上５ｍａｓｓ％以下添加して造粒したものを用いることを提案している。
【０００５】
また、特許文献２は、５μｍ以下の粒子を５０ｍａｓｓ％以上含有する炭酸カルシウムや珪石等の無機質材料よりなる微粉鉄鉱石用塊成化剤について開示する中で、この塊成化剤と水硬性物質との混合物によるコールドボンド法による鉄鉱石ペレットの製造法を提案している。
【０００６】
また、特許文献３は、製鉄用原料をダストと共に造粒処理する工程を含む製鉄用原料の造粒方法を提案している。この造粒方法の特徴は、ダストに対し、重量平均分子量が１０００〜５００００００の高分子化合物を必須成分とするダスト処理剤を添加して混合した後に、その混合物を製鉄用原料に添加した上で、造粒処理する点の構成にある。
【０００７】
また、特許文献４は、鉄鉱石等に生石灰を配合し、水を加えて１次造粒を行った後、さらに粘度が５〜１００ｍＰａ・ｓの液状バインダーを加えて造粒する方法を開示している。こうして得られた造粒粒子は、焼結機内における加熱乾燥、焼成の過程での崩壊や微粉の放出による通気性低下の問題がなく、焼結鉱の生産性を高める技術である。
【０００８】
そして、特許文献５には、鉄鉱石ならびにカルシウムイオン発生源を含む焼結原料の造粒用バインダー、即ち、ベントナイトと重炭酸塩及び／又は炭酸塩とを含む焼結原料の造粒用バインダーについての開示がある。このバインダーによれば、ベントナイトに重炭酸塩および／または炭酸塩を併用することで、カルシウムイオンによるベントナイトのゲル化を防止すると共に、バインダー中の重炭酸塩及び／又は炭酸塩を調整することにより、このカルシウムイオンとベントナイトとの反応に伴うゲル化による粘性増加発現時間を制御して、良好な造粒効果で擬似粒子化性に優れた造粒粒子を得るという技術である。
【特許文献１】特開２００５−８９８２５号公報
【特許文献２】特開平３−１８３７２９号公報
【特許文献３】特開２００４−７６１３０号公報
【特許文献４】特開２００７−１１３０８６号公報
【特許文献５】特開２００７−１１３０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、従来、粒径の細かい低品位の鉄鉱石粉を焼結鉱製造用成形原料として用いるための技術はあるものの、これらの技術については、なお次のような解決すべき課題が残されていた。
【００１０】
即ち、特許文献１に記載の方法は、１μｍ以上１５μｍ未満の炭酸カルシウムを大量に使用するために、炭酸カルシウムを微粉砕する必要があり、コスト高になると共に、粉砕した場所から焼結工場までの輸送および貯鉱が難しく、実用化に困難が伴うという問題がある。
【００１１】
特許文献２に記載の方法では、無機質材料粉の粒度調整とハンドリングの問題が生じる他、セメント系物質を使用した場合に、焼結鉱の製造にとっては不要なＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等のスラグ成分が多くなり、焼結鉱のＦｅ分を下げることになると共に、焼結鉱のスラグ含有量が増加するという問題がある。また、セメント系バインダーは、硬化に時間がかかり、養生設備とともに長時間の養生処理が必要となるという問題もある。
【００１２】
また、特許文献３、４の技術は、高価な有機バインダーを用いる方法であるから、製造コストがかかると共に、有機物の輸送費、貯留、添加の設備も必要となり、製品コストを上げるという問題がある。
【００１３】
そして、特許文献５に記載の方法については、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を含有するベントナイトを用いるため、スラグ発生量の増加を招くと共に、炭酸塩としてＮａやＫを用いる場合、焼結鉱の成分に問題が残る。
【００１４】
本発明は、粒径の細かい低品位鉄鉱石の有効利用を主目的とし、併せて微粉鉄鉱石使用時のハンドリングの問題を解決すると同時に、スラグの生成量が少なく、高品位でコストの安い焼結鉱製造用成形原料を有利に製造するための方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的の実現に有効な手段として、下記の要旨構成からなる製造方法を提案する。即ち、本発明は、焼結原料粒子に対し、平均粒径が１０μｍ以下の鉄鉱石超微粉を２〜１５ｍａｓｓ％の範囲内で添加混合して、超微粉被覆焼結原料粒子とし、この原料粒子を成形することを特徴とする焼結鉱製造用成形原料の製造方法である。
【００１６】
また、本発明において、
（ａ）前記焼結原料粒子は、平均粒径が１．５〜４．５ｍｍの粗粒鉄鉱石と、前記粗粒鉄鉱石よりも小さい平均粒径の範囲内にある細粒鉄鉱石と、5ｍｍ以下の返鉱とからなること、
（ｂ）前記焼結原料粒子は、Ｆｅを５５ｍａｓｓ％以上含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３をそれぞれ５．０ｍａｓｓ％以下含有するものであること、
（ｃ）前記鉄鉱石超微粉は、Ｆｅを６０ｍａｓｓ％以上含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３をそれぞれ０．５〜５．０ｍａｓｓ％の範囲内で含有し、成形時に超微粉の作用による成形助剤として働くものであること、
（ｄ）前記鉄鉱石超微粉は、選鉱残渣として得られる尾鉱を用いること、
（ｅ）前記鉄鉱石超微粉は、南米産ヘマタイト鉱石またはアフリカ産ヘマタイト鉱石であること、
（ｆ）前記南米産ヘマタイト鉱石は、カラジャス鉄鉱石であること、
（ｇ）前記アフリカ産ヘマタイト鉱石は、クンバ鉄鉱石であること、
（ｈ）粗粒鉄鉱石への鉄鉱石超微粉の添加を山元で行うこと、
（ｉ）超微粉被覆焼結原料粒子の成形に当たり、副原料、バインダー、水および分散剤のいずれか１種以上を加えること、
（ｊ）上記副原料は、焼結鉱のスラグ成分調整に用いるものであって、石灰石、ドロマイト、生石灰、珪石、蛇紋岩、Ｎｉスラグ、マグネサイトおよび砂鉄の中から選ばれるいずれか１種以上であること、
（ｋ）前記水は、鉄鉱石超微粉の添加量に応じて増量し、成形後粒子の乾燥前水分量で５ｍａｓｓ％以上を添加すること、
（ｌ）前記分散剤は、カルボン酸基、スルホン酸基を含む官能基を有する有機化合物からなる界面活性剤を、超微粉被覆焼結原料粒子に対し、０．００２〜０．００５ｍａｓｓ％添加すること、
が時として、より有効な解決手段となる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のように構成される本発明に係る焼結鉱製造用成形原料の製造方法によれば、従来は山元などで廃棄されていた尾鉱などの鉄鉱石超微粉を、鉄資源の１つとして有効に用いると同時に成形助剤、すなわちバインダー利用することができ、このことが安価な焼結鉱の製造に寄与できる。
【００１８】
また、本発明によれば、スラグ成分の増加を招くバインダーの使用量を抑えることができる一方で、成形（造粒処理）も容易に行うことができる。
【００１９】
また、本発明によれば、従来は処理が困難だった尾鉱のハンドリングが容易になると共に、山元で発生する尾鉱を製鉄所までで容易に運搬することができる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、高品位鉄鉱石の枯渇という製鉄所が抱えている不可避の課題に対して、有効な解決手段を提供できると共に、製品のコスト低下、焼結鉱生産量の増大に寄与する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
鉄鉱石の山元では、通常、鉱山で採鉱した脈石含有鉄鉱石を破砕し、サイジング処理によってまず塊鉱石を選鉱分離して回収し、次いで、そのアンダーサイズの鉱石粉をさらに湿式のサイジング処理によって焼結用粉鉱石として分離し回収している。一方、この湿式のサイジング処理後のアンダーサイズである微粉についてはシックナーに流し込み、沈殿した微粉については回収して焼結用粉鉄鉱石として利用する。一方、このシックナーから抜き出した残渣、すなわち、シックナーでの沈殿処理によっても捕集できなかった超微粉である鉱石を尾鉱（テーリング：有用な鉱石である精鉱に対するものとしてこれを尾鉱と呼称している）として取り出し、一般的には、いずれシックナー排水中に混在することになるため、鉱山近くの池や沼地などを堆積場として貯鉱するようにしている。この尾鉱は、精鉱に比べて鉄分が若干少なく一方でスラグ成分となるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を０．５〜５．０ｍａｓｓ％と精鉱に比べて相対的に多く含有している。そして、この尾鉱は、平均粒径（算術平均径を指す、以下同じ）が１０μｍ以下と小さいため、焼結鉱製造用成形原料としては、これまで、不適当な鉱石とされていたものである。従って、貯鉱とは言っても、現実的には未利用のまま放置されている状況に等しいものである。その貯鉱量は鉱山によっては数億トンに及ぶケースもある。
【００２２】
このような尾鉱は、例えばブラジル鉱山の場合、選鉱残渣とは言え、Ｆｅを多量に含有する点において有用な鉄資源となり得るものであり、これを未利用のままに放置しておくことは資源の有効活用の上からも好ましいことではなく、有効な活用方法を見出すことは価値がある。
【００２３】
そこで、発明者らは、鉄鉱石超微粉である上述した選鉱残渣、即ち、尾鉱の有効活用について種々検討した結果、これを鉄資源として利用するだけでなく、超微粉であることに由来する特性、即ち、焼結原料粒子を成形（以下、「造粒」ともいう）するときの、バインダー（成形助剤）としても利用できることを見出し、本発明を開発するに到った。即ち、上記尾鉱を成形工程で用いる成形助剤として活用しようという着想は、以下に述べる技術的背景によるものである。
【００２４】
一般に、焼結鉱は、粉鉄鉱石および返鉱の他、副原料、バインダー、その他の原料および粉コークスを混合し、水を加えてドラム式造粒機やディスクペレタイザ一などにより成形（造粒）して焼結鉱製造用成形原料とした後、この成形原料を焼結機上に５００ｍｍ〜７００ｍｍの層厚になるよう装入し、焼結機上の原料層表面に着火すると同時に、該原料層の下方から吸引することにより、原料層中の粉コークスを燃焼させ、その燃焼熱により、塊成化した焼結鉱を製造している。
【００２５】
このような焼結鉱の製造工程において用いられる前記焼結鉱製造用成形原料は、これを造粒する場合、従来、焼結原料になる焼結原料粒子の粗粒粒子と細粒粒子とを造粒の際に結合させるためのバインダーとして生石灰（ＣａＯ）等を用いるのが普通であった。しかし、この生石灰は、水と反応するとＣａ（ＯＨ）２の微細粒子を生成し、このＣａ（ＯＨ）２の微細な粒子が、造粒時に粉鉄鉱石の各粒子間間隙に侵入して付着することにより、鉄鉱石粒子どうしを結び付けて強固な成形原料を形成する作用がある。ただし、この生石灰は、吸湿しやすく水と反応する時に発熱するため取り扱いに注意が必要であり、その添加量が、２．０ｍａｓｓ％を超えると効果が飽和すると言う問題もある。とりわけ、この生石灰というのは、Ｆｅ分を含むものではなく、単にスラグ成分を含有しているにすぎないものであるという点において、鉄資源とはなり得ないものである。
【００２６】
これに対し、成形助剤としても用いられる上記尾鉱は、これを焼結鉱製造用原料を成形（造粒）する時のバインダーとして使用した場合であっても、一定量のＦｅ源を提供できる点で、しかも、スラグを増大させることなく使用できる点で有利である。ただし、この尾鉱は、超微粉状であるためハンドリングの問題を解決することが必要になるが、この点に関し、本発明では、できれば山元において、粗粒鉄鉱石およびそれよりも細かい細粒鉄鉱石に予めブレンドすることで、超微粉である尾鉱の単独でのハンドリングを必要最小限に留めることが好ましい。このような処理を加えることで焼結原料の１つとして、長距離輸送にも耐えられるようになる。
【００２７】
このような考え方の下で、本発明では、基本的には、焼結原料粒子に対し、平均粒径が１０μｍ以下の鉄鉱石超微粉を２〜１５ｍａｓｓ％の範囲内で添加混合して、超微粉被覆焼結原料粒子とし、この原料粒子を成形（造粒）することにより、焼結鉱製造用成形原料とする方法である。
なお、焼結原料になる焼結原料粒子として焼結原料用鉄鉱石粉と返鉱を含むことは従来と同じである。すなわち、焼結原料用鉄鉱石粉のほか、焼結鉱として製造され高炉装入原料あるいは焼結機の床敷鉱としても利用できない５ｍｍ以下の細かな返鉱を、焼結原料になる焼結原料粒子に対し通常15〜30mass％を含有している。更に、焼結原料になる焼結原料粒子には、平均粒径5ｍｍ以下の製鉄所リサイクル原料粉3〜5mass%を含有する場合もある。
また、焼結原料用鉄鉱石粉としては、Ｆｅを５５ｍａｓｓ％以上含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量がそれぞれ５．０ｍａｓｓ％以下で、平均粒径が１．５〜４．５ｍｍの粗粒鉄鉱石と、その粗粒鉄鉱石よりも小さい細粒鉄鉱石との組み合わせからなる。
前記焼結原料になる焼結原料粒子に対し、Ｆｅを６０ｍａｓｓ％以上含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量がそれぞれ０．５〜５．０ｍａｓｓ％の範囲内で含有し、平均粒径が１０μｍ以下の鉄鉱石超微粉、即ち、選鉱過程で発生する前記尾鉱を成形助剤として２〜１５ｍａｓｓ％添加混合してなる超微粉被覆焼結原料粒子（ブレンド粉）を、成形（造粒）することにより、焼結鉱製造用成形原料とする。以下に、この成形用原料の製造方法について詳しく説明する。
【００２８】
上記尾鉱のうち、本発明において注目している尾鉱としては、例えば、南米産ヘマタイト鉱石やアフリカ産ヘマタイト鉱石などの尾鉱が好適に用いられる。例えば、南米産ヘマタイト鉱石を代表するブラジルカラジャス鉄鉱石の尾鉱は、このカラジャス鉄鉱石の精鉱に比べて品位（Ｆｅ分）は若干低いものの、Ｆｅ分は６０ｍａｓｓ％を超え、近年、急速に品位の劣化が進んでいるオーストラリア産鉄鉱石などと比べると、決して悪いとは言えないレベルにある。また、アフリカ産ヘマタイト鉄鉱石、例えば、クンバ鉄鉱石の尾鉱は、Ｆｅ分が５４ｍａｓｓ％であるが、浮遊選鉱、比重選鉱等の処理により、品位を比較的簡単に上げることは可能である。ただし、尾鉱は、平均粒径が１０μｍ以下という超微細な鉄鉱石の微粉であることから、本質的に水分を吸着しやすく凝集化しやすい性質があり、付着性が高いために長距離のハンドリングが難しいことと、焼結鉱製造用成形原料としては粒度が細かすぎるため、これを未処理のままで使用したのでは、焼結鉱の生産性を著しく悪化させるという問題があった。
【００２９】
そこで、発明者らは、この尾鉱について、本発明の製造方法に適用するための条件を探すために、それの基礎物性や造粒性について調査した。
【００３０】
表１は、ブラジルＩ鉄鉱石、ブラジルカラジャス鉄鉱石（焼結原料、尾鉱）およびオーストラリア鉄鉱石（Ａ〜Ｃ）の化学成分を、また、アフリカ産ヘマタイト鉱石としてアフリカクンバ鉄鉱石（精鉱、尾鉱）の化学成分を示すものである。参考のためにベントナイトの化学成分を併記した。また、図１（ａ）は、これらの鉄鉱石の粒度分布を比較して示すものである、同図（ｂ）はブラジルのカラジャス鉄鉱石（尾鉱）の微粉部位の粒度分布を示すものである。表１から明らかなように、焼結原料として用いられるブラジル鉄鉱石は、オーストラリア鉄鉱石に比べると、高品位で緻密な鉱石であることがわかる。このことは、図２（ａ）〜（ｃ）に示す電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）におけるオーストラリア鉄鉱石（ｃ）との比較によっても明らかなように、ブラジル鉄鉱石（ａ）、（ｂ）の場合は、粒子表面性状が平滑で、造粒時に水分を保持し難い性状であることがわかる。
【００３１】
【表１】
0005464317.tif 000002
【００３２】
一方、本発明において成形助剤として機能するブラジルカラジャス鉄鉱石の尾鉱は、発明者らの調査では、図１の粒度分布および図３の電子顕微鏡写真からもわかるように、粒度が非常に小さく（大きく見えるものは凝集し凝集粒子となったもの）、表面に凹凸の多い超微粒子サイズの鉄鉱石超微粉であることがわかる。このような表面性状を有する超微粒子サイズの鉄鉱石は、焼結原料すなわち粗粒・細粒鉄鉱石を造粒して擬似粒子化する際に、水に分散された状態で超微粒子サイズの尾鉱3は、図４に示すように、粗粒鉄鉱石１と細粒鉄鉱石２の表面に付着し、微粒鉄鉱石１と細粒鉄鉱石２との間に侵入し、あるいはさらにこれらを被覆するように付着して全体の充填率を上げるように働き、かつ造粒時の水分がなくなった後でも充填率の高い擬似粒子となり、原料粒子間に一定の付着強度を付与するバインダー（成形助剤）としての役割を担うものと考えられる。また、使用される返鉱も造粒して擬似粒子化する場合、粗粒部分は粗粒鉄鉱石１に相当する核粒子となり、細粒部分は細粒鉄鉱石２に相当する微粒子となり、核粒子部分と細粒子部分との間に尾鉱３は侵入し、あるいはさらにこれらを被覆するように付着して全体の充填率を上げるように働く。
なお、尾鉱として用いる１０μｍ以下の鉄鉱石超微粉の平均粒径は、図１（ｂ）に示したように湿式レーザー法により測定したものである。
【００３３】
ところで、従来、バインダーとして用いられてきた生石灰やベントナイト等は、スラグ形成成分を多く含むことから使用量に制約がある上、コストや供給の点でも課題がある。さらには輸送や貯鉱の面でも問題があった。これに対し、同じような作用をもつ前記尾鉱の場合、供給できる量に制限が少なく、最大の特徴はバインダー作用と同時に鉄源ともなり、とくにＦｅを６０ｍａｓｓ％以上含有している点で、従来は見捨てられていたことを考えると、資源の有効活用につながるだけでなく、高品位鉄鉱石の使用量の節約にもつながるというメリットがある。なお、前記尾鉱がＦｅ分６０ｍａｓｓ％未満の時は、本発明においては、浮遊選鉱法、比重選鉱法等により、Ｆｅを６０ｍａｓｓ％以上にしたものを使用するようにする。その理由は、焼結用原料として用いられる焼結用原料粒子は５５〜６９ｍａａｓ％のＦｅを含有しており、焼結用原料粒子より低品位尾鉱を使用すると、焼結用原料鉄鉱石自体の品位低下につながるためである。そのために、焼結用原料鉄鉱石のＦｅ分５５ｍａａｓ％を超える含有量が必要であり、本発明においては、尾鉱のＦｅを６０ｍａａｓ％以上とすることで、成形（造粒）された擬似粒子の強度向上を達成するようにする。なお、尾鉱も焼結用原料鉄鉱石から発生しているため、６９ｍａａｓ％までのＦｅを含有している部分が存在する。
【００３４】
上記尾鉱は、平均粒径が１０μｍ以下という超微粉であることから、本発明においては、できれば山元において、焼結原料（粗粒・細粒鉄鉱石）と予め混合し、ブレンド粉にしたものを用いるようにする。このような形態にすることで、例えば、長距離の輸送も容易になり、我が国のような遠隔地においても経済的に使用することが可能になる。
【００３５】
ただし、この尾鉱は、上述したように、選鉱時のシックナー残渣として回収された超微粉（≦１０μｍ）の鉄鉱石であるから粒径が細かく、これを１５ｍａｓｓ％（全焼結原料の内数）を超えて使用した場合、その過剰分は、擬似粒子からなる焼結原料粒子表面のバインダー作用として働かず、自らが単独の微粒子（擬集粒子）を形造ってしまう。こうした尾鉱の擬集粒子の割合が多くなりすぎると、焼結機パレット上に装入し原料層（ベッド）を形成したときに、容易に割れて通気性を阻害する原因となる。従って、本発明において、この尾鉱の焼結原料粒子（擬似粒子）への添加量は、２ｍａｓｓ％以上１５ｍａｓｓ％以下（内数）とすることがよく、この尾鉱の輸送のことまでを考えると、５〜１０ｍａｓｓ％程度の添加がより好ましいと言える。このような尾鉱は、嵩比重が生石灰の２〜３倍もあり、通常、焼結工程では造粒バインダーとして生石灰が１ｍａｓｓ％以上使用されることから、嵩比重の大きな尾鉱では少なくとも２ｍａｓｓ％以上の添加は必要である。
【００３６】
なお、尾鉱を含んで擬似粒子化した超微粉被覆焼結原料粒子は、これのハンドリングを繰り返すと、その過程で超微細な尾鉱自体が凝集して擬集粒子化し、バインダー作用を利用できなくなるおそれがある。そのため、本発明では、成形（造粒）時に、調湿用の水と共に、粒子の分散を促進する作用のあるカルボン酸基、スルホン酸基を含む官能基を有する有機化合物からなる界面活性剤、例えば、ナフタレンスルホン酸ナトイウムやステアリン酸ナトリウム、アルキル硫酸カリウムなどを超微粉被覆焼結原料粒子に対して０．００２〜０．００５ｍａｓｓ％／鉱石比程度、添加して併用することで、凝集した擬似粒子を一旦分散させることで、成形助剤としての効果をより十分に引き出せるようにすることも有効である。
【００３７】
また、山元で処理されたブレンド粉中の尾鉱は、例示のブラジル鉱石の外、南アフリカ産クンバ鉱石の尾鉱や他の鉱石に添加した場合にも有効であり、バインダーとの併用もまた有効である。
【００３８】
ところで、本発明において、上記尾鉱を添加する焼結原料粒子とは、図４に示すように、該粒子となる平均粒径が１．５以上、好ましくは１．５〜４．５ｍｍの粗粒鉄鉱石１の表面に、前記粗粒鉄鉱石１よりも小さい範囲内の細粒鉄鉱石２が付着して被覆された状態にある、平均粒径が２〜１０ｍｍ程度の擬似粒子である。
【００３９】
本発明に係る焼結鉱製造用成形原料とは、成形過程を経たときに、擬似粒子化した前記焼結原料粒子の表面、とくに粗粒鉄鉱石１と細粒鉄鉱石２とで構成される間隙中に、水に分散された状態で前記尾鉱３が入り込み、その間隙を埋めると同時に表面を覆うように付着した状態の擬似粒子になる。その尾鉱は、成形時において粗粒鉄鉱石１と細粒鉄鉱石２との粒子間の空隙をより小さく、より分散させながら、それ自身の大きな比表面積に基く毛細管力によるバインダー作用、即ち成形助剤としての機能を発揮する。本発明においては、前記尾鉱３が粗粒鉄鉱石１と細粒鉄鉱石２の間隙を埋めた状態の擬似粒子となる。この場合、該尾鉱は、採鉱後の選鉱残渣として除去されたものを使用することから、かかる擬似粒子は、破砕前の採鉱時の塊鉄鉱石により近づいたものとなる。
【００４０】
従って、尾鉱を使用することは、この尾鉱が鉄資源となると同様に、バインダー作用をも発揮するので、本発明の場合、成形に当たっても、一般的な生石灰や石灰石の如き結合剤の使用が不必要になる。もしろん、これらの一般的な結合剤との併用も有効である。
【００４１】
なお、前記尾鉱は、バインダー（結合剤）ないし成形助剤としての作用を担うが、そのためはまた、水分含有量があまりに少ないと、これらの作用効果が減殺される。従って、水分を好ましくは５ｍａｓｓ％以上、より好ましくは６ｍａｓｓ％以上含有するものが好適である。これは、尾鉱を十分に水中に分散させ、核となる粗粒子の周りに付着する細粒粒子間の間隙にうまく充填されながら移動させる必要があるためであり、成形時に必要な水分である。もし、これが不足する場合には、成形段階において、その配合量に応じて増加することが好ましい。
【実施例】
【００４２】
実施例１
平均粒径（算術平均径、以下同じ）が２.４３ｍｍの焼結原料粒子（焼結用粗粒鉄鉱石）としてブラジルのカラジャス鉄鉱石（Ｌ）（以下、「Ｃ鉄鉱石（Ｌ）」と略記する）と、同じく平均粒径が１ｍｍ以下の細粒鉄鉱石（以下、Ｃ鉄鉱石（Ｓ）と略記する）に対し、そのＣ鉄鉱石の尾鉱を、内数で０ｍａｓｓ％（試験Ｎｏ．１）、２ｍａｓｓ％（試験Ｎｏ．２）、４ｍａｓｓ％（試験Ｎｏ．３）、５ｍａｓｓ％（試験Ｎｏ．４）、８ｍａｓｓ％（試験Ｎｏ．５）、１０ｍａｓｓ％（試験Ｎｏ．６）、１２ｍａｓｓ％（試験Ｎｏ．７）、１５ｍａｓｓ％（試験Ｎｏ．８）、１８ｍａｓｓ％（試験Ｎｏ．９）添加含有させてなる超微粉被覆焼結原料粒子（ブレンド鉄鉱石粉）、およびさらに生石灰を２．０ｍａｓｓ％添加したブレンド鉄鉱石（試験Ｎｏ．１０）を、それぞれ２.５ｋｇ用いて造粒試験を実施した。この造粒試験は、径４００ｍｍのディスクペレタイザ−を用いて混合、造粒したものである。また、比較のために、上記Ｃ鉄鉱石に、従来、造粒用バインダーとして用いられてきた生石灰を２.０ｍａｓｓ％添加して同様の造粒試験を実施した。造粒後の試料を１.０ｋｇ採取し、縮分により２分割し、その一方は、直ちに粒度分析を行って湿潤状態の粒度を測定した。もう一方は、１１０℃で１２時間乾燥し、その後、大気中で冷却し、乾燥状態の粒度分布を測定した。
【００４３】
試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０についての測定結果を、表２ならびに図５（ａ）、（ｂ）に、湿潤状態、乾燥状態の平均粒径で示した。この図５より、尾鉱を造粒用の成形助剤として２〜１５ｍａｓｓ％（試験Ｎｏ．２〜Ｎｏ．８）使用することにより、湿潤状態擬似粒子の平均粒径（算術平均径）が大きくなることが分った。また、乾燥後の粒子径も、この成形助剤を添加しなかった場合に比べ、この成形助剤を添加した場合、とくに、尾鉱が５ｍａｓｓ％〜１０ｍａｓｓ％の範囲では大きく、原料層内で乾燥されたときにも、崩壊しにくく通気性を良好に保てることがわかった。また、尾鉱の添加量が１５ｍａｓｓ％を超えると、湿潤状態では効果があっても、乾燥した場合に崩壊し、尾鉱の微粉が増えるため、平均粒径は、小さくなってしまうこともわかった。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
実施例２
造粒時の水分の影響を調べるため、Ｃ鉄鉱石およびＣ鉄鉱石＋Ｃ鉄鉱石の尾鉱１０.０ｍａｓｓ％を試料として、造粒時の水分を５.０〜１０.０ｍａｓｓ％に変化させた造粒試験を、上記造粒試験と同様に実施し平均粒径−０．５ｍｍの粒度を調べた。その結果を図６（湿潤粒子）、図７（乾燥粒子）に示した。
【００４６】
これらの図に示す結果より、湿潤状態では、尾鉱を混合した超微粉を被覆したブレンド鉄鉱石の粒径は、Ｃ鉄鉱石単味と比較して大差ないが、乾燥後の粒径では、造粒水分６ｍａｓｓ％以上の添加で顕著な効果を示した。即ち、平均粒径の増大が認められると共に、−０.５ｍｍ以下の微粒子の割合が大きく減少した。ただし、通常のブラジル鉱石の造粒水分である５〜５．５ｍａｓｓ％では効果が少ないことがわかった。このことから、この原料の造粒水分としては、５ｍａｓｓ％では少ないので、尾鉱を増やす場合、造粒水分の量も増やす必要があることがわかった。従って、この場合、造粒水分は５．５ｍａｓｓ％超とし、尾鉱の増加に応じてさらに増加させることが好ましい。それは、鉄鉱石超微粉の充填は水を介在することにより円滑に果たされるもので、好ましい造粒水分は６ｍａｓｓ％以上とする。
【００４７】
実施例３
（試験Ａ）Ｃ鉄鉱石（３０ｍａｓｓ％）と他の通常の焼結用粗粒鉄鉱石（３０．３ｍａｓｓ％）に、副原料である石灰石(８.２ｍａｓｓ％)、ドロマイト(７.３ｍａｓｓ％)、硅石(２.２ｍａｓｓ％)、生石灰(２.０ｍａｓｓ％)、焼結返鉱(２０.０ｍａｓｓ％)および粉コークス(４.３５ｍａｓｓ％外数)を加え、水分を造粒後粒子の水分量を通常ブラジル鉄鉱石の５．０ｍａｓｓ％と、ブラジル鉄鉱石と豪州鉄鉱石を主体とし、インドやアフリカ産鉄鉱石をブレンドした焼結用鉄鉱石に通常使用する７．０ｍａｓｓ％の中間値である６.０ｍａｓｓ％になるように調整して、径１.０ｍのドラムミキサーで５分間造粒した後、径３００ｍｍの鍋試験装置に層厚が６００ｍｍになるよう装入して焼成試験を行った。
（試験Ｂ）上記と同じ量のＣ鉄鉱石およびそのＣ鉄鉱石の尾鉱１０ｍａｓｓ％を加えたブレンド鉱石（３０ｍａｓｓ％）と他の通常の焼結用粗粒鉄鉱石（３０．５ｍａｓｓ％）に、副原料である石灰石(８.２ｍａｓｓ％)、ドロマイト(７.３ｍａｓｓ％)、硅石(２.０ｍａｓｓ％)、生石灰(２.０ｍａｓｓ％)、焼結返鉱(２０.０ｍａｓｓ％)および粉コークス(４.３５ｍａｓｓ％外数)を加え、水分を造粒後粒子の水分量が７.５ｍａｓｓ％になるように調整して、径１.０ｍのドラムミキサーで５分間造粒子した後、径３００ｍｍの鍋試験装置に層厚が６００ｍｍになるよう装入して焼成試験を行った。
（試験Ｃ）上記Ｂと同じ配合と水分量で、界面活性剤としてナフタレンスルホン酸ナトリウムを、造粒工程において外数で０.００２ｍａｓｓ％加え、造粒した粒子の焼成実験も行った。
（試験Ｄ）Ｃ鉄鉱石(２５ｍａｓｓ％)と他の通常の焼結用粗粒鉄鉱石（３６．０ｍａｓｓ％）に、副原料である石灰石(８.２ｍａｓｓ％)、ドロマイト(７.３ｍａｓｓ％)、硅石(１.５ｍａｓｓ％)、生石灰(２.０ｍａｓｓ％)、焼結返鉱(２０.０ｍａｓｓ％)および粉コークス(４.３５ｍａｓｓ％外数)を配合し、水分は、６．０ｍａｓｓ％で造粒したのち、上記鍋試験装置により、焼成試験を行った。
（試験Ｅ）Ｃ鉄鉱石およびＣ鉄鉱石の尾鉱１０ｍａｓｓ％からなるブレンド鉱石（２５ｍａｓｓ％）と他の通常の焼結用粗粒鉄鉱石（３６．３ｍａｓｓ％）に、副原料である石灰石(８.２ｍａｓｓ％)、ドロマイト(７.３ｍａｓｓ％)、硅石(１.２ｍａｓｓ％)、生石灰(２.０ｍａｓｓ％)、焼結返鉱(２０.０ｍａｓｓ％)および粉コークス(４.３５ｍａｓｓ％外数)を配合し、水分を６．０ｍａｓｓ％で調整することなく、造粒したのち、上記鍋試験装置により、焼成試験を実施した。
【００４８】
これら、一連の焼成試験（Ａ〜Ｅ）の結果を図８に示す。この図８に示すように、Ｃ鉄鉱石を３０ｍａｓｓ％以上使用して焼結鉱を製造した場合、尾鉱を１０ｍａｓｓ％添加した超微粉被覆ブレンド鉄鉱石（Ｂ）は生産性が高く強度の高いものが得られることがわかった。さらに、界面活性剤を少量加えることで（Ｃ）、生産性改善効果がさらに高められることもわかった。しかしながら、同じような配合を行っても、水分調整を行わないと（Ｄ、Ｅ）、生産性ならびに焼結鉱強度（シャッターインデックスＳＩ）ともに、本発明適合例（Ｂ、Ｃ）に比べ劣ることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、製鉄所での焼結機の操業に用いる原料の他、ペレット用原料などの他の高炉原料製造用原料としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ブラジル鉄鉱石の粒度分布を示す図である。
【図２】ブラジル鉄鉱石、オーストラリア鉄鉱石の電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。
【図３】ブラジル鉄鉱石尾鉱の電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。
【図４】擬似粒子化した焼結原料粒子の模式図である。
【図５】造粒試験結果（湿潤粒子（ａ）、乾燥粒子（ｂ））を示すグラフである。
【図６】造粒への水分添加量の影響を（湿潤粒子）を示すグラフである。
【図７】造粒への水分添加量の影響を（乾燥粒子）を示すグラフである。
【図８】実施例３における鍋試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
１  粗粒鉄鉱石
２  細粒鉄鉱石
３  尾鉱
【図１】
0005464317.tif 000004
【図２】
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【図３】
0005464317.tif 000006
【図４】
0005464317.tif 000007
【図５】
0005464317.tif 000008
【図６】
0005464317.tif 000009
【図７】
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【図８】
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