(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径３ｍｍ以下の細粒焼結鉱を核粒子とし、核粒子を取り巻く外周層を、鉄原料と炭材を含有するダスト、及びセメントからなるバインダーの混合物で構成した粒径が５〜２ ０ｍｍの造粒物であることを特徴とする製鉄用非焼成塊成鉱。
【請求項２】
請求項１に記載の製鉄用非焼成塊成鉱を高炉の装入原料として使用することを特徴とする製鉄用非焼成塊成鉱の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細粒焼結鉱を配合した製鉄用非焼成塊成鉱及びその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄用非焼成塊成鉱の代表例として、セメント等の水硬性結合剤をバインダーに用いたコールドペレットが挙げられる。このようなコールドペレットは通常砂鉄等の鉄鉱石を原料として製造し、そのうち粒径の比較的大きな塊状の粒子を図１に示すように核粒子１として採用し、外周層２として粉鉱石、炭材、及び副原料を混合したものをパンペレタイザーで核粒子１に肉付けして造粒した２重構造になる。一方、コールドペレットの搬送強度を保持しようとすれば、バインダーを増やせば良いが、コスト的な観点から、ミニマム配合となっているのが現状である。そこで、この強度保持のために、ある程度の強度を持った粒子を核粒子１として挿入している。一般的には、焼結配合原料として好ましくない砂鉄等の鉱石の塊状粒子を核粒子１として使用している。
【０００３】
この場合、外周層２は粉鉱石、高炉灰、炭材等の混合物で形成されているのに対し、核粒子１は単一の粒子である場合が多く、また、鉱石自体がポーラスではないために気孔率が低いことから、還元ガスを通し難い。また、核粒子１が存在する非焼成塊成鉱の中心部は、還元ガスとの接触点であるペレット表面から最も距離が離れており、従って、還元ガスが最も到達し難い部位である。すなわち、通常、非焼成塊成鉱を還元ガスで還元する場合、還元は、非焼成塊成鉱と還元ガスが直接接触している表層から開始し、内部へと次第に進行してゆく。このため、還元は外周層２の方が進行が早く、還元率は高くなるが、中心部は還元ガスが到達し難く、極端な場合、直接還元により還元が進行する。もし、中心部の核粒子１として、砂鉄等の鉱石の単一粒子を使用する場合には、還元ガスが粒子中心部を通過することはない。その結果、還元ガスは非焼成塊成鉱中心部の核粒子１によりブロックされることになり、中心部は最も還元が遅れることとなる。
【０００４】
そこで、非焼成塊成鉱全体の還元効率を上げるには、還元が最も遅れるペレット中心部の還元効率を改善する必要がある。この点に対して、既に、特開昭５２−１１９４０３号公報や特開昭６２−１９２５９６号公報のように、全体の製造過程や配合を調整し、品質の改善を試みているものがある。しかし、いずれも非焼成塊成鉱の外周層の還元効率は改善できても、直接的にペレット中心部の還元効率を向上させる手段とはなっていない。また、これらの技術は製造工程の改善を伴うので、コスト的に負担が大きい。
【０００５】
一方、細粒焼結鉱は高炉や焼結工場でも発生し、従来は簡単な造粒処置を講じた後に焼結工場へと送り返して、新たに焼結原料として使用していた。細粒焼結鉱は元来、焼結工場で焼結鉱を製造した際、あるいは、焼結工場で製造された焼結鉱を輸送したとき、また、高炉の庫下粉として発生したものである。しかしながら、この細粒焼結鉱を焼結工場で新たに焼結鉱配合原料として使用した場合には、焼結工場の生産歩留が非常に低くなるという問題がある（通常１５％は細粒焼結鉱として焼結工場に返される）。
【０００６】
また、高炉で細粒焼結鉱を使用しようとしても、細粒焼結鉱自体の粒度が細かいために、高炉炉内に装入した場合、鉱石層の空隙率を著しく低下させることになり、従って、粒径５ｍｍ以下の細粒焼結鉱はなかなか使用できないのが現状である。一部の高炉では庫下粉の再篩を実施して、５ｍｍ以下の粉から５〜２ｍｍといった比較的粒度の大きなものを取出し、高炉に装入している。しかし、装入可能量には限度があり、発生した細粒焼結鉱を全量消化することはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は、比較的有利に対応可能な非焼成塊成鉱の外周層の還元効率を改善する方法が主であり、還元が最も遅れる中心部の還元効率を改善する方法はない。本発明は、還元が最も遅れるペレット中心部の還元効率を改善することにより、非焼成塊成鉱の還元効率の改善を図ることを目的とする。また、細粒焼結鉱を高炉で消化可能にすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の２点に配慮したものである。すなわち、（１）粒径が５〜２０ｍｍの非焼成塊成鉱の中心部に粒径３ｍｍ以下の気孔率の高い焼結鉱を核粒子として使用することにした。これにより、還元ガスが非焼成塊成鉱の中心部まで通過可能となって、非焼成塊成鉱全体の還元効率が向上する。さらに、（２）細粒焼結鉱を造粒することにより、高炉では使用困難な粒径３ｍｍ以下の細粒焼結鉱を問題なく高炉で使用可能とする。
【０００９】
従って、本発明の製鉄用非焼成塊成鉱は、粒径３ｍｍ以下の細粒焼結鉱を核粒子とし、この核粒子を取り巻く外周層を、鉄原料と炭材を含有するダスト、及びセメントからなるバインダーの３種混合物で構成した、粒径５〜２０ｍｍの造粒物である。そして、このような特徴を有する本発明の製鉄用非焼成塊成鉱を高炉または転炉の装入原料として使用する。
【００１０】
本発明では、砂鉄などの鉱石に代えて、多孔質で気孔率の高い焼結鉱を核粒子として採用することにより、非焼成塊成鉱の中心部に還元ガスが流れ易くし、中心部の還元率を向上させる。前述の通り、中心部の還元率は最も低いので、この部位の還元効率の改善はペレット全体の還元率改善に繋がる。また、多くの場合高炉では篩い落として使用することがない粒径３ｍｍ以下の細粒焼結鉱を粒径５ｍｍ超の粒子に造粒するため、高炉での使用が可能になる
【００１１】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
【００１２】
表１にペレットの配合を示す。ベースは従来の配合で、砂鉄を核粒子に使用したもの、配合１は核粒子に粒径３ｍｍ以下の細粒焼結鉱を使用したもの、配合２は核粒子に粒径５ｍｍ以下の細粒焼結鉱を使用したものであり、いずれも篩分けて粒径５〜２０ｍｍの造粒物を試験に使用した。
【００１３】
【表１】
0003709001.tif 000002
【００１４】
図２に核粒子に従来の砂鉄を使用したベースのペレット（図中○印）と核粒子に焼結鉱を使用した配合１と配合２のペレット（図中■は配合１、▲は配合２のペレット）を示す。各ペレットは１０００℃でＣＯ／ＣＯ2 ＝５０％／５０％の混合ガスと平衡させ、２８％の還元率が得られるように事前に予備処理を施した。ＣＯガス３０％、Ｎ2 ガス７０％の混合ガスを７℃／ｍｉｎの割合で昇温し、各ペレットの予備還元を行った。図２にその結果を示す。
【００１５】
図２により、還元ガスによるペレットの還元率を各温度で比較すると、ベースのペレットに比べ、焼結鉱を核粒子に採用した配合１、配合２のペレットの方が還元率が高いことが確認できる。特に、粒径３ｍｍ以下の細粒焼結鉱を核粒子として配合した配合１のペレットは、１２００℃以上ではベースのペレットに比べ、還元率において５％以上の差がみられる。また、粒径５ｍｍ以下の細粒焼結鉱を核粒子として配合した配合２のペレットでも還元率が改善していることがわかる。
【００１６】
次に、高炉での使用試験においても顕著な改善がみられた。すなわち、表２に示す高炉Ａはベル炉、高炉Ｂはベルレス炉であり、両者ともに同じ燃料比レベルで操業した。両高炉共に高炉装入原料に占めるベースのペレットの配合率は５ｗｔ％とした。表２に粒径３ｍｍ以下の細粒焼結鉱を核粒子として使用した配合１のペレットを使用した場合とベースのペレットを使用した場合の操業緒元を示す。配合１のペレットでは両高炉共に塊状帯での間接還元率がベースのペレットの場合よりも向上し、ηＣＯが上昇した。また、還元率改善により熱レベルに余裕ができ、燃料比も低下した。しかも、配合１のペレットには細粒焼結鉱が含まれているので、細粒焼結鉱を高炉で消費できたことになる。
【００１７】
【表２】
0003709001.tif 000003
【００１８】
【発明の効果】
本発明の製鉄用非焼成塊成鉱は、従来の非焼成塊成鉱に比べて、飛躍的に被還元性状が改善される。また、高炉で細粒焼結鉱を使用可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】製鉄用非焼成塊成鉱の構造を示す図である。
【図２】還元ガスによりペレットを還元したときの温度と間接還元率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  核粒子
２  外周層
【図１】
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【図２】
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