(57)【要約】【課題】製鋼スラグの焼結プロセスでの再利用に際して、焼結性や成品品質を向上させることが可能な、焼結鉱製造方法を提供する。【解決手段】鉄分含有量が１５質量％以上、Ｐ２Ｏ５含有量が５．５質量％未満、ＳｉＯ２含有量が２０質量％以下の製鋼スラグを圧縮成型して体積０．００６３ｃｍ３を超え、２．３ｃｍ３未満の成型物にする圧縮成型工程と、鉄含有原料、副原料、返鉱、ダスト及び炭材を混合、造粒する造粒工程と、を有し、前記圧縮成型工程で得られた成型物と、前記造粒工程で得られた造粒物とを混合した後に、下方吸引型焼結機で焼成する工程を実施することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄分含有量が１５質量％以上、Ｐ２Ｏ５含有量が５．５質量％未満、ＳｉＯ２含有量が２０質量％以下の製鋼スラグを圧縮成型して体積０．００６３ｃｍ３を超え、２．３ｃｍ３未満の成型物にする圧縮成型工程と、
鉄含有原料、副原料、返鉱、ダスト及び炭材を混合、造粒する造粒工程と、
を有し、
前記圧縮成型工程で得られる成型物と、前記造粒工程で得られる造粒物とを混合した後に、下方吸引型焼結機で焼成する工程を実施することを特徴とする焼結鉱製造方法。
【請求項２】
前記製鋼スラグが脱硫スラグであることを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱製造方法。
【請求項３】
前記圧縮成型工程が、前記造粒工程で得られる造粒物の平均径から算出された体積と同等の体積以上、体積２．３ｃｍ３未満の成型物に圧縮成型することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の焼結鉱製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結鉱製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄プロセスにおいては、スラグ、ダスト、スラッジ等の様々な副生物が発生する。これら副生物の多くは製鉄所系内で鉄源として再利用されたり、路盤材やセメント原料として製鉄所系外で利用されたりしている。また、再利用が困難な性状を有する副生物は、単純に埋め立て処理されることも多い。しかし、近年の環境保護の観点より、埋め立て処理されるような副生物も利材化処理を施し、可能な限り再利用することが要求されている。
【０００３】
一方、世界的な鉄鋼生産量の増加に伴って良質資源の枯渇化が進行しており、鉄源である鉄鉱石中に含まれる不純物、具体的にはＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３成分の含有量は年々上昇している。副生物を製鉄所系内で再利用する場合、スラグの発生源となるこれら成分を増加させない利材化方法が望まれる。またＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３成分が特に高い副生物は製鉄所系外での再利用を可能とする利材化方法が望ましいといえる。
【０００４】
副生物のうち、高炉スラグはほぼ全量が路盤材やセメント原料として製鉄所系外で再利用されているのに対し、製鋼スラグは再利用が困難な性状であるものも多く存在し、再利用が高炉スラグほど進んでいないのが現状である。
例えば、製鋼スラグのうち、溶銑予備処理工程で発生する脱硫スラグは、鉄分と石灰分を主成分としている。このため、脱硫スラグは、焼結プロセスにおける焼結原料である鉄鉱石や石灰石の一部と置き換えて再利用するのが有効と考えられる。
【０００５】
焼結プロセスにおいては、鉄分を含む粉状の鉄鉱石原料（「粉鉱石」とも称する）、石灰分を含有する副原料、炭素分を含有する炭材などは銘柄毎にヤードに野積みされる。野積みされたこれらの原料は、原料槽へと搬送され、成分等が均一となるように、事前に計画された配合比率にしたがって原料槽より切り出される。切り出された原料は、ドラムミキサー内において水と混練、造粒されて、各種原料の集合体（以下、「擬似粒子」という場合がある）からなる配合原料となって焼結機に供給される。造粒される擬似粒子は、０．２５〜１０ｍｍ程度の粒度分布を有し、その平均粒径が３〜５ｍｍ程度である。
【０００６】
配合原料は、焼結機パレット内に装入され、焼結原料充填層（または単に「充填層」とも称する）が形成される。そして、上記充填層の表面に点火炉で着火することにより、充填層表面に存在する擬似粒子中に含まれる炭材の燃焼が開始され、焼結反応が始まる。
充填層は、給鉱側から排鉱側へと移動する間に、パレットの下方から吸引される。これにより、空気が充填層上部から流入し、流入した空気は、充填層内を下部に向かって通過する。その結果、炭材の燃焼部分は高温の燃焼帯を形成し、その燃焼帯は充填層の上部から下部に向かって移動する。この燃焼帯の移動に伴い、燃焼帯で発生する熱によって周囲の擬似粒子が昇温され、溶融及び同化反応を起こして焼結が進行する。
この溶融及び同化反応は、鉄分と石灰分の界面における、カルシウムフェライト系の初期融液（融点約１２１０℃）の生成を起点し、その初期融液に周囲の擬似粒子が溶け込んで進行する。最終的に溶融及び同化反応を経た充填層は、焼結ケーキを形成する。そして、形成された焼結ケーキは、焼結機の排鉱部から排鉱される。
【０００７】
脱硫スラグを焼結原料としてリサイクルする方法に関して、以下のような技術がある。
脱硫スラグに、脱珪スラグを混合して脱水を行い、両スラグを破砕し磁選別を行うことで焼結原料として有効に利用する方法が開示されている（特許文献１）。
また、脱珪・脱硫スラグをそのＳｉＯ２含有量に基づき、利用先を焼結機及び高炉のいずれかへの供給原料として振り分けを行う回収スラグの利用方法が開示されている（特許文献２）。
【０００８】
また、酸化鉄及び金属鉄を含むダストと、水硬性バインダーと、塩化物を主体とする原料に水を加えて混合した後、成型し、該成型物を水和硬化させてダスト塊成化物とする方法が示されている（特許文献３）。
さらに、脱硫スラグを水没して冷却した後、乾燥して得た石膏含有脱硫スラグ粉に、粉コークス、ダスト等の粉体を配合すると共に水分を添加してパンペレタイザーで造粒する、脱硫スラグを用いた粉体の造粒方法が示されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公昭６３−５４６６３号公報
【特許文献２】特許第３６１７４８８号公報
【特許文献３】特開２００９−１７９８５４号公報
【特許文献４】特開２００８−９５１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１，２では、脱硫スラグに脱珪スラグを組み合わせて処理するため、スラグ中のＳｉＯ２含有量が高くなってしまい、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３成分が問題となっている昨今において、スラグ成分に合わせた再利用先の選定の観点から考えた場合に有効な処理方法とはいえない。
また、上記特許文献３では、水硬性バインダーとしてセメントを添加するため、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３成分を外部から持ち込むことになってしまう。さらに塩化物は焼結排ガスの煤塵の発生を増加させることが知られており、環境保護上その使用を避けるのが望ましい。また必要な強度を得るために養生が必要で、保持スペース等の確保が必要である。
さらに、上記特許文献４では、粉コークスやダストなどの粉体に、石膏含有脱硫スラグ粉をバインダーとして配合させているため、脱硫スラグの使用量が制限されることから、最適な利材化処理とはいえない。
【００１１】
本発明の目的は、製鋼スラグの焼結プロセスでの再利用に際して、焼結性や成品品質を向上させることが可能な、焼結鉱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】
【００１２】
本発明者らは、製鋼スラグの焼結プロセスでの再利用に際して、製鋼スラグを事前に成型し、その後に焼結原料として再利用する手法が有効であると考えた。
そして成型の方法、及び、成型した製鋼スラグの焼結プロセスでの再利用に際して焼結性や成品品質を維持改善可能な方法を見出すべく種々検討を行った。
その結果、特定の大きさとなるように圧縮成型することで、製鋼スラグを焼結リサイクルに適した成型物とすることができ、この成型物を焼結原料とすることができることを知見した。
【００１３】
本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）鉄分含有量が１５質量％以上、Ｐ２Ｏ５含有量が５．５質量％未満、ＳｉＯ２含有量が２０質量％以下の製鋼スラグを圧縮成型して体積０．００６３ｃｍ３を超え、２．３ｃｍ３未満の成型物にする圧縮成型工程と、鉄含有原料、副原料、返鉱、ダスト及び炭材を混合、造粒する造粒工程と、を有し、前記圧縮成型工程で得られる成型物と、前記造粒工程で得られる造粒物とを混合した後に、下方吸引型焼結機で焼成する工程を実施することを特徴とする焼結鉱製造方法。
（２）前記製鋼スラグが脱硫スラグであることを特徴とする（１）に記載の焼結鉱製造方法。
（３）前記圧縮成型工程が、前記造粒工程で得られる造粒物の平均径から算出された体積と同等の体積以上、体積２．３ｃｍ３未満の成型物に圧縮成型することを特徴とする（１）又は（２）に記載の焼結鉱製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製鋼スラグの焼結プロセスでの再利用に際して、焼結性や成品品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】成型物体積と生産率との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（製鋼スラグ）
高炉製鉄法において、塊状の鉄鉱石、あるいは粉状の鉄鉱石を高炉装入に適した粒度及び強度とするべく処理された焼結鉱やペレットのような塊成鉱は、高炉内で還元され、銑鉄として高炉より排出される。銑鉄は、高温で溶融した状態で排出されることから溶銑ともいう。
この銑鉄は、炭素、リン、珪素、硫黄等の不純物を含有しており、高炉の次工程である製鋼工程において、不純物の除去をはじめとする成分調整が行われる。一般的な製鋼工程の流れでは、脱硫、脱珪を目的とした溶銑予備処理が行われた後に、転炉で脱炭、脱リン処理が行われる。
製鋼スラグの化学成分測定例を以下の表１に示す。
【００１７】
【表１】
2015199999.tif 000002
【００１８】
本実施形態では、製鋼スラグとして、鉄分含有量が１５質量％以上、Ｐ２Ｏ５含有量が５．５質量％未満、ＳｉＯ２含有量が２０質量％以下のものを使用する。上記範囲は、表１における脱燐スラグ及び脱硅スラグを除く範囲である。ここで、脱燐スラグを除いたのは、製鉄プロセス内におけるＰの循環を避けるためである。また、脱硅スラグを除いたのは、ＳｉＯ２のリサイクルによる高炉スラグ比の増加阻止のためである。このうち、脱硫スラグを使用することが、鉄分と石灰分を主成分としており、焼結プロセスにおける焼結原料である鉄鉱石や石灰石の一部と置き換えて再利用し易いため、好ましい。
脱硫スラグは、上記製鋼工程のうち、硫黄分の除去を主目的とした脱硫工程にて発生する副生物である。脱硫工程は、高炉から排出された溶銑を製鋼工程へと搬送する容器である混銑車（トーピードカー）内への脱硫剤投入や、脱硫処理用の装置、例えばインペラを有し、溶銑と脱硫剤を機械的に撹拌して両者を反応させる脱硫装置であるＫＲ（Kanbara Reactor）にて行われる。
【００１９】
脱硫剤には生石灰（ＣａＯ）が主に用いられる。ＣａＯを用いた脱硫反応を以下の式（１）に示す。
ＣａＯ＋［Ｓ］＝ＣａＳ＋１／２Ｏ２↑    …（１）
ＣａＯは高融点であり、ＣａＯ単体では反応効率が低いことから、ＮａＣＯ３、ＣａＦ２、ＣａＣ等の脱硫補助剤が若干用いられる場合もある。
脱硫後の脱硫スラグは鍋に回収され、ピットで水冷された後に磁選される。磁選で選別された大塊や中塊はＦｅ分が高いので転炉でリサイクルされ、残りの細粒部が焼結用の脱硫スラグとして焼結工場へ送られる。
【００２０】
上述の通り、脱硫工程における脱硫反応は反応効率が低く、脱硫後のスラグに含まれるＦ−ＣａＯは約２１質量％である。そして、投入された脱硫剤の大部分は、未溶融のＣａＯ粉、もしくはＣａＯが水和反応して生成したＣａ（ＯＨ）２粉として残留する。
このため、脱硫スラグは、未溶融の脱硫剤及び回収時に混入する溶銑地金等を主な構成物とする混合物であるといえる。
上記表１に示すように、脱硫スラグは、銑鉄に由来する金属鉄分（Ｍ−Ｆｅ）及び脱硫剤に由来するＣａＯ成分が主成分であることを確認できる。
【００２１】
焼結用の脱硫スラグは、ヤードにて野積みで保管されており、通常５質量％〜１２質量％程度の水分量に保たれている。
本実施形態では、後述する脱硫スラグの圧縮成型にあたっては、脱硫スラグの水分は特別な調整を施す必要はなく、５質量％〜１２質量％の範囲内で、そのまま成型に供することができる。
【００２２】
圧縮成型で得られる脱硫スラグ成型物の大きさは、脱硫スラグの性状、成型物自体の反応性、焼結時の周囲との反応性などを考慮して決定する必要がある。
（脱硫スラグ成型物自体の反応性）
先ず、脱硫スラグ成型物自体の反応性について、脱硫スラグ成型物のみを単独で電気炉に保持しその影響を観察した。電気炉は大気雰囲気とし、焼結プロセスにおける燃焼帯の温度履歴を模擬するべく、１３００℃雰囲気下に５分間保持した。
電気炉保持後の脱硫スラグ成型物は、僅かに溶融反応が観察されたものの、鉄分と石灰分とが近接配置された構成であるにもかかわらず、圧縮成型時の形状を保ったままであった。上記結果から、脱硫スラグ成型物の溶融同化反応は、通常の焼結原料と比較して遅いことが確認された。これは、脱硫スラグに含まれるのは酸化鉄ではなくＭ−Ｆｅ成分であり、上記カルシウムフェライトを形成するには、一旦酸化してからＣａＯ成分と反応する、２段階の反応が必要なためと推察される。
【００２３】
（脱硫スラグ成型物と、粉状の鉄鉱石または石灰石との反応性）
実際の焼結プロセスにおいては、焼結原料充填層を形成すると、脱硫スラグ成型物の周囲には、他の焼結原料が存在し、脱硫スラグ成型物はそれらと接触した状態になる。この状態を模擬するべく、脱硫スラグ成型物を粉状の鉄鉱石または石灰石のベッド中に設置し、１３００℃で１０分間保持した。なお、保持時間を１０分間としたのは、脱硫スラグ成型物以外に、粉状の鉄鉱石または石灰石を使用して試料の量が増加したことによって、昇温に時間がかかることを考慮したためである。
粉状の鉄鉱石のベッド中に設置した脱硫スラグ成型物は、電気炉保持後、溶融反応が進行しており、脱硫スラグ成型物の約半分がその周囲に存在する粉状の鉄鉱石と溶融同化していた。これは、脱硫スラグ成型物の表面に存在するＣａＯ成分と、脱硫スラグ成型物の周囲に存在する粉状の鉄鉱石中の酸化鉄分との反応が速やかに進行し、生成された初期融液に脱硫スラグ成型物中のＭ−Ｆｅ成分が溶け込んでいったことによるものと推察される。
【００２４】
一方、石灰石のベッド中に設置した脱硫スラグ成型物は、電気炉保持後、溶融反応が進行していなかった。上記脱硫スラグ成型物のみを単独で電気炉に保持した場合と同様に、脱硫スラグ成型物中のＭ−Ｆｅ成分と石灰石（ＣａＯ）との間の反応開始には、酸化反応を必要とし、これが反応の律速要因になったと推察される。
以上に示した電気炉保持試験結果から、脱硫スラグ成型物の焼結プロセスにおける反応特性は、鉄分含有粒子というよりはむしろ石灰分含有粒子と類似のふるまいを示す、すなわち燃焼帯においては周囲の鉄鉱石と反応するものと考えられる。
【００２５】
（圧縮成型工程）
本実施形態では、脱硫スラグを、所定の大きさの成型物に圧縮成型する。
焼結プロセスにおいては下方吸引により反応が進行するため、原料の粒度は大きい方が焼成速度の観点から有利である。しかしながら、石灰分含有粒子は、鉄分含有粒子と比較して焼結原料全体に占める配合比率が小さい。このため、石灰分含有粒子と類似のふるまいを示す脱硫スラグ成型物の粒度が大きすぎる場合、比表面積の低下によって鉄鉱石との接触界面が減少し、融液発生が妨げられたり偏ったりして最終的に成品焼結鉱の歩留を悪化させると予想される。
したがって、脱硫スラグ成型物を製造するにあたっては、最適な大きさが存在し、その適正粒度範囲も鉄分含有粒子を主体とする成型物とは異なると考えられる。
【００２６】
上記の考察を踏まえ、本実施形態では、脱硫スラグを圧縮成型して体積０．００６３ｃｍ３を超え、２．３ｃｍ３未満の成型物にする。
上記範囲内となるように圧縮成型することで、焼結時、燃焼帯が通過する前は、焼結原料充填層の通気改善に寄与する。また、燃焼帯通過中においては、溶融同化反応が速やかに進行して十分な融液量を発生し焼結鉱製品歩留や強度を悪化させずに焼結鉱製造が可能になる。
【００２７】
また、下方吸引の焼結プロセスにおいて、焼結機に充填される粒子のサイズは、焼成速度、ひいては焼結鉱の生産性を支配する重要な因子である。細粒は、充填層を閉塞させてしまい、その通気性を悪化させるため、結果として焼成速度が低下する。一方、粗粒は、通気性を向上させるため、結果として焼成速度を上昇させる。ここで、一般的な造粒プロセスで造粒される疑似粒子の平均径は３〜５ｍｍ程度である。
成型物を、造粒後の疑似粒子に添加混合するにあたっては、上述の焼成速度確保の観点から、後述する造粒工程で得られる造粒物（疑似粒子）の平均径と同等、望ましくはそれ以上のサイズとなるように圧縮成型することが好ましい。
【００２８】
圧縮成型では、ダブルロール式のブリケットマシンを使用することが好ましい。また、成型時の線圧は、０．５２ｔ／ｃｍ以上０．６６ｔ／ｃｍ以下の範囲とすることが好ましい。線圧が下限値未満では圧力が不足するため、成型性が不良となるおそれがある。他方、線圧が上限値を超えると、圧力が高すぎる影響から成型物の中央部で破断する、いわゆるラミネーティングが発生するおそれがある。成型時のロール速度は、３５０ｃｍ／ｍｉｎ程度とすることで、上記線圧の範囲で良好な成型効率が得られる。
なお、圧縮成型により得られた成型物の一部または全部が、例えば工程中に破砕して粉状物を発生した場合であっても、粉状物を含む成型物を篩分けして、上記範囲内のものだけを原料として使用することで、本発明の効果が得られる。
また、成型物の所望のサイズが、圧縮成型に使用するブリケットマシンのカップ形状よりも小さいサイズの場合には、先ず、圧縮成型工程で、所望のサイズよりも大きなカップを使用してサイズが大きい成型物を成型する。そして、得られた成型物を破砕し、この破砕物を篩分けして、上記所望のサイズとなるように分級すればよい。
【００２９】
（造粒工程）
次に、鉄含有原料、副原料、返鉱、ダスト及び炭材を混合、造粒する。
具体的には、脱硫スラグ以外の配合原料である鉄含有原料、副原料、返鉱、ダスト及び炭材をドラムミキサーに供給して、混合し、造粒することで造粒物を製造する。なお、造粒物は、混合ミキサーでいったん混合し、その後、造粒用ドラムミキサーで造粒することによって製造してもよい。
【００３０】
（焼成工程）
そして、上記圧縮成型工程で得られる脱硫スラグの成型物と、上記造粒工程で得られる造粒物とを混合した後に、下方吸引型焼結機で焼成する。
脱硫スラグ成型物の配合量は、全原料に対して０質量％を超え６質量％以下の範囲とすることが好ましく、３質量％以下の範囲とすることが特に好ましい。脱硫スラグ成型物の配合量が上記範囲を超えると、脱硫スラグ中の硫黄分から発生するＳＯｘ系のガスが増加し、焼結プロセスにて通常行われる、脱ＳＯｘ、ＮＯｘ等の排ガス処理装置への負荷が増大するおそれがある。
また、ＣａＯ成分を含む脱硫スラグ成型物は、石灰石や生石灰の一部と置き換えて利用することになる。しかし、本実施形態で使用する脱硫スラグ成型物は、石灰石や生石灰などの大きさと比較して粒径が大きいため、脱硫スラグ成型物を上記範囲を超える配合量とし、石灰石や生石灰との置換量を増やしすぎると、焼結反応が不均一化してしまい、焼成が乱れるおそれがある。
【００３１】
本実施形態の焼結鉱製造方法では、製鋼スラグ、好ましくは脱硫スラグを使用し、この脱硫スラグを体積０．００６３ｃｍ３を超え、２．３ｃｍ３未満の成型物に圧縮成型し、これを別途造粒して得られる造粒物と混合し、焼結に供するものである。
このように、脱硫スラグの性状、成型物自体の反応性、焼結時の周囲との反応性などを考慮して、焼結に適した大きさとなるように脱硫スラグを圧縮成型したので、このような脱硫スラグ成型物を焼結プロセスで再利用することで、焼結性や製品品質を向上させることができる。
なお、上記実施形態では、脱硫スラグを用いて説明したが、脱硫スラグのみの使用にとどまらず、上記範囲の製鋼スラグであれば、例えば、脱炭スラグのみを使用してもよいし、脱硫スラグと脱炭スラグとを併用してもよい。
【実施例】
【００３２】
次に実施例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。
焼結プロセスを実験室規模でシミュレートが可能な焼結鍋試験により、脱硫スラグ成型物が焼結性に及ぼす影響を確認した。
（焼結原料）
原料には、脱硫スラグと、一般的な焼結原料である、粉鉱石、副原料及び炭材を用いた。使用した原料の種類並びに配合条件を以下の表２に示す。なお、表２中の「その他粉鉱石・雑鉱」は、配合割合が小さい鉱石銘柄や塊鉱石の篩下粉等の、比較的配合量が小さい原料の集合である。
【００３３】
【表２】
2015199999.tif 000003
【００３４】
脱硫スラグには、製鉄所の焼結原料ヤードから採取した、焼結リサイクル向けの脱硫スラグを使用した。焼結リサイクル向けの脱硫スラグとは、脱硫工程で発生した脱硫スラグを篩や磁選によって分級したうちの、焼結リサイクルに適する粒度の部分、例えば、１５ｍｍ以下や１０ｍｍ以下の部分を回収したものである。ここでは、１５ｍｍ以下の部分を回収したものを使用した。なお、それより粗粒の部分は、製鋼用の鉄源として再利用される。
使用した焼結リサイクル向けの脱硫スラグの粒度分布を以下の表３に示す。
【００３５】
【表３】
2015199999.tif 000004
【００３６】
そして、分級して得られた焼結リサイクル向けの脱硫スラグを、水分量が１１．０質量％になるように事前に調整した。水分量の調整方法は、分級した脱硫スラグをミキサーに装入し、注水しながら１分間混合撹拌することにより行った。
【００３７】
（圧縮成型工程）
次に、水分量調整後の脱硫スラグを、ダブルロール式のブリケットマシンに装入して圧縮成型した。圧縮成型に使用したブリケットマシンでは、ロール寸法がロール径２２８ｍｍ及びロール幅７６．２ｍｍ（有効幅３８ｍｍ）、カップ形状がアーモンド状、カップサイズが約１．７ｃｍ３及び約３．０ｃｍ３の２種類のロールを用いた。
圧縮成型条件は、回転数が５ｒｐｍ、圧縮荷重が４〜５ｔｆ（約４０ｋＮ〜約５０ｋＮ）とした。なお、上記回転数とした場合のロール速度は３５８ｃｍ／ｍｉｎである。また、線圧（荷重÷ロール幅）は０．５２〜０．６６ｔ／ｃｍである。
そして、上記２種類のカップで圧縮成型した成型物と、上記２種類のカップで成型した成型物を破砕し、所定の粒度に篩分けしたものとを用意し、脱硫スラグ成型物を体積で整理した合計６水準のサイズに調整して用いた（成型物１〜６）。
【００３８】
（造粒工程）
次に、脱硫スラグ成型物を除く原料を、６００ｍｍ長、５００ｍｍ径のドラム型ミキサーに投入し、２分間転動して各原料を混合した後、水分量が７．０質量％になるように、ミキサー内に所定量の水を注水しながら２５ｒｐｍで４分間転動し、造粒を行った。これを実施例及び比較例の造粒物とした。また、脱硫スラグ粉状物を粉体状態のままで、脱硫スラグ成型物を除く原料と混合した以外は、上記と同様にして、造粒を行った。これを従来例の造粒物とした。なお、従来例は、ここで得られた造粒物が焼結原料となる。
造粒工程で得られた造粒物の一部をサンプリングした。そしてサンプルを１０５℃で水分量が０質量％になるまで乾燥させ、乾燥させたサンプルをロータップふるい振とう機に設置し、タップをせずに１５秒間篩いに掛けることで、その粒度分布（以下、疑似粒度分布と称する）を求めた。その結果を以下の表４に示す。
【００３９】
【表４】
2015199999.tif 000005
【００４０】
表４における従来例は、脱硫スラグ粉状物を他の原料とともに配合し造粒することで疑似粒子化した、脱硫スラグを含む疑似粒度分布である。また、実施例及び比較例は、脱硫スラグ成型物を除く、他の原料を配合し造粒することで疑似粒子化した疑似粒度分布である。
得られた疑似粒度分布から荷重平均径を算出したところ、従来例の荷重平均径は３．６４ｍｍ、実施例及び比較例の荷重平均径は３．７８ｍｍであった。一般的な疑似粒子の平均径は３ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、本試験における原料配合及び造粒条件で、一般的な疑似粒子が造粒されていることが確認できる。
【００４１】
（焼結鍋試験）
上記の表２に示す配合割合に基づいて脱硫スラグ成型物と造粒物とを配合し、得られた焼結原料を用いて焼結鍋試験を実施した。なお、脱硫スラグは、従来例（未成型粉）、比較例１（成型物１）、実施例１（成型物２）、実施例２（成型物３）、実施例３（成型物４）、比較例２（成型物５）、比較例３（成型物６）の組み合わせで使用した。
なお、焼結鍋試験とは、任意の面積及び高さを有する容器に焼結原料を装入し、容器内に形成された焼結原料層の表面を点火するとともに、容器下部に配置された風箱（ウインドボックス）からブロワーで空気を吸引することで、焼結プロセスをシミュレートする試験である。風箱とブロワーとの間に、オリフィス等を設置することで、風量もしくは負圧を計測並びに制御することができる。
【００４２】
先ず、直径３００ｍｍ、高さ５００ｍｍの円筒容器に焼結原料を装入して、原料充填層を形成した。そして、バーナーで原料装入層の表面を１分間点火し、円筒容器下部から負圧９．８ｋＰａ（１０００ｍｍＨ２Ｏ）で下方吸引することにより焼成を行った。
なお、円筒容器には一定の層高毎に熱電対を挿入し、その温度変化測定値から、燃焼前線降下速度（ＦＦＳ：Ｆｌａｍｅ  Ｆｒｏｎｔ  Ｓｐｅｅｄ）を算出した。また、風箱にも熱電対を配置し、排ガス温度が最大値を示した時間の３分後を焼成終了時間とした。
焼成終了後に得られた焼結ケーキは、高さ２ｍから４回落下させた後、直径５ｍｍの角型の篩で分級し、その篩上を成品焼結鉱として、＋５ｍｍ成品歩留を評価した。また、焼成終了時間と成品歩留から、生産率を算出した。更に、成品歩留評価後の成品焼結鉱を更に篩で分級し、回転強度指数ＴＩをそれぞれ測定した。その結果を以下の表５に示す。
【００４３】
【表５】
2015199999.tif 000006
【００４４】
表５に示すように、未成型粉をそのまま原料に用いた従来例と比較して、成型物２，３，４を用いた実施例１〜３では生産率が上昇する結果が得られた。
一方、成型物１を用いた比較例１では、成型物の体積が小さすぎたためか、生産率は粉状物である未成型粉の例よりも低下する結果となった。また、体積が大きい成型物５，６を用いた比較例２，３では、生産率は粉状物である未成型粉の例よりも若干低下する結果となった。これは、成品の回転強度指数ＴＩや成品歩留が低下している結果も踏まえると、充填層中に体積が大きい成型物が存在することによって、局所的に通気や焼成の不安定な箇所が発生したものと推察される。
【００４５】
横軸に成型物体積（対数目盛表示）、縦軸に生産率をとって整理した結果を図１に示す。なお、図１に示すデータ点は、左からそれぞれ成型物１，２，３…を使用した例を表している。また、生産率３４ｔ／ｄ／ｍ２位置の横破線は、従来例（未成型粉）の生産率を示している。体積０．００６３ｃｍ３位置の縦破線は、使用した脱硫スラグの加重平均径２．２９ｍｍにおける、球体近似した場合の体積を示している。
上記表３に示すように、脱硫スラグは幅広い粒度分布を持っているが、従来例で用いた未成型粉の加重平均径は２．２９ｍｍである。また、直径２．２９ｍｍの球体の体積は約０．００６３ｃｍ３になる。
図１に示すように、未成型粉の加重平均径における球体の体積は、成型物１を用いた比較例１と成型物２を用いた実施例１との間に位置する。また、未成型粉を用いた従来例の生産率は、成型物１を用いた比較例１の生産率と成型物２を用いた実施例１の生産率との間に位置している。この結果から、脱硫スラグは、体積０．００６３ｃｍ３を超える大きさ、即ち、成型する原料自身の加重平均径から球形近似で求めた体積以上に成型することで、生産率が上昇することが判る。
また、成型物の大きさが２．３ｃｍ３以上になると、生産率は未成型粉を用いた従来例の同等以下にまで低下する結果となった。このように成型物の大きさが粗大すぎると、焼成を不安定化させてしまうものと推察される。
以上より、脱硫スラグを圧縮成型して得られる成型物は、体積が０．００６３ｃｍ３を超える大きさ、即ち、用いる製鋼スラグ自身の加重平均粒度から算出した体積以上で、２．３ｃｍ３より小さい範囲であることが、生産率維持の観点より望ましい。
【図１】
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