(57)【要約】 【課題】  冷間圧潰強度が高くかつスラグ量が少ない高炉用の非焼成炭材内装鉱およびその製造方法を提供する。【解決手段】  微粉状鉄含有原料と微粉状炭材とバインダーを含む原料に水分を添加して混合、造粒して得られる非焼成炭材内装鉱において、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯの合計含有量が１０質量％以下である有機バインダーを使用することを特徴とする高炉用非焼成炭材内装鉱。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉状鉄含有原料と微粉状炭材とバインダーを含む原料に水分を添加して混合、造粒して得られる非焼成炭材内装鉱において、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯの合計含有量が１０質量％以下である有機バインダーを使用することを特徴とする高炉用非焼成炭材内装鉱。
【請求項２】
前記有機バインダーの合計添加量は、固形文官算で全原料に対する割合で１．５〜１０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の高炉用非焼成炭材内装鉱。
【請求項３】
前記有機バインダーとして、パルプ廃液（リグニン亜硫酸塩）、糖蜜、澱粉およびＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）のいずれか１種または２種以上を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉用非焼成炭材内装鉱。
【請求項４】
微粉状鉄含有原料と微粉状炭材およびバインダーを含む原料に水分を添加して混合、成型して得られる非焼成炭材内装鉱の製造方法において、バインダーとしてＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯの合計含有量が１０％以下の有機バインダーを使用して混合、成型し、その後乾燥処理を行うことを特徴とする高炉用非焼成炭材内装鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉状鉄鉱石や製鉄プロセスで発生する含鉄ダストなどからなる微粉状鉄含有原料と微粉状炭材を混合・造粒し製造する、高炉用の非焼成炭材内装鉱に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高炉操業における還元材比の低減を目的として、従来の焼結鉱やペレットよりも被還元性に優れる炭材内装鉱の製造が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、焼結ダストや微粉状鉄鉱石の鉄含有原料と粉コークス、コークスダスト等の粉状炭材およびセメント等の水硬性バインダーとを混合・成型して冷間圧潰強度の高い非焼成含炭塊成鉱を製造する方法が提案されている。しかし、この方法では成型後の一次養生、二次養生さらにその後乾燥処理に多くの時間と費用がかかり、製造効率が悪いという問題がある。
【０００４】
また、バインダーとしてＣａＯやＳｉＯ２等の含有量が高いセメント等の水硬性バインダーを使用するため、炭材内装鉱中のスラグ量増加につながり、高炉での還元材比が上昇する恐れがある。
【０００５】
さらに高炉内ではバインダーの脱水反応によりシャフト部での昇温速度が低下するだけでなく、低温での還元停滞域を発生させ、高炉内での還元粉化を促進させるという問題がある。
【０００６】
特許文献２には、水硬性バインダーを使用せずに炭材の熱間での流動性を利用して粉状の鉄含有原料と炭材を熱間で成型することで冷間圧潰強度の高い炭材内装塊成化物を製造する方法が提案されている。
【０００７】
この方法では、水硬性バインダーを使用しないため、スラグ量は低く抑えられるものの、原料を５００℃程度に加熱し熱間で成型する必要があるため、非焼成のものに比べエネルギーロスが大きく、設備も複雑かつ高価になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１６１７９１号公報
【特許文献２】特開２００１−１０６４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の課題を解決する、冷間圧潰強度が高くかつスラグ量が少ない高炉用の非焼成炭材内装鉱およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、非焼成炭材内装鉱の高強度化について様々なバインダーを用いて検討した結果、ＣａＯやＳｉＯ２等のスラグ量の低い有機バインダーを用いることで、強度向上のための長期間の養生処理を省略しかつスラグ量の低い非焼成炭材内装鉱の製造が可能であることを見出した。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、微粉状鉄含有原料と微粉状炭材とバインダーを含む原料に水分を添加して混合、造粒して得られる非焼成炭材内装鉱において、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯの合計含有量が１０質量％以下である有機バインダーを使用することを特徴とする高炉用非焼成炭材内装鉱である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記有機バインダーの合計添加量は、固形分換算で全原料に対する割合（外数）で１．５〜１０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の高炉用非焼成炭材内装鉱である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記有機バインダーとして、パルプ廃液（リグニン亜硫酸塩）、糖蜜、澱粉およびＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）のいずれか１種または２種以上を用いることを特徴とする請求項１、２何れか１項に記載の高炉用非焼成炭材内装鉱である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、微粉状鉄含有原料と微粉状炭材およびバインダーを含む原料に水分を添加して混合、成型して得られる非焼成炭材内装鉱の製造方法において、バインダーとしてＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯの合計含有量が１０％以下の有機バインダーを使用して混合、成型し、その後乾燥処理を行うことを特徴とする高炉用非焼成炭材内装鉱の製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高炉用の非焼成炭材内装鉱を短時間でかつ広大なヤード面積を使用することなく製造できる。さらに、高炉内での吸熱反応を抑制しかつ高炉に装入されるスラグ量を低減することができるため、高炉操業における還元材比を大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】炭材内装鉱の圧壊強度に及ぼすバインダー添加量の影響を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は微粉状鉄含有原料と微粉状炭材およびバインダーを有する原料に水分を添加して混合、造粒することにより製造される高炉用の非焼成炭材内装鉱で、バインダーとしてＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯの合計が１０質量％以下の有機バインダーを用いることを特徴としている。
【００１８】
微粉状鉄含有原料としてはペレットフィード等の微粉状鉄鉱石、焼結ダストおよびスケール等が用いられるが特にこれらに限定されるものではない。炭材としては粉コークス、一般炭、無煙炭、コークスダスト、高炉１次灰などが用いられるが、特に限定されるものではない。
【００１９】
有機バインダーは無機バインダーに比べ、ＣａＯ,ＳｉＯ２等のスラグ量が低いものが多いが、その中でもＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯの合計含有量が１０質量％以下の有機バインダーを炭材内装鉱のバインダーとして用いると、炭材内装鉱中のスラグ量が低くなり、高炉の還元材比低減効果が小さくなる。
【００２０】
使用する有機バインダーの種類は、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯの合計含有量が１０質量％以下であれば特に限定されるものではなく、パルプ廃液（リグニン亜硫酸塩）や糖蜜、でんぷん、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等が使用される。
【００２１】
高炉に装入される原料は、高炉までの搬送および装入時に崩壊しないために高い強度が求められるが、圧潰強度で０．５ｋＮ以上の強度があれば、搬送および装入過程での粉化を抑制できる。このため、本発明においては、炭材内装鉱の目標冷間圧潰強度を０．５ｋＮ以上とする。
【００２２】
図１に微粉状鉄含有原料として南米産鉄鉱石Ａまたは南米産鉄鉱石Ｂ、微粉状炭材として粒径が１ｍｍ以下の粉コークス、バインダーとしてパルプ廃液由来のバインダーまたは糖蜜を使用しブリケットマシンを用いて成形した場合の冷間圧潰強度とバインダー量の関係を示す。なお、本バインダーは水分を数十％含有しているが、バインダー量は固形分の値である。１．５質量％未満では目標とする０．５ｋＮ以上の強度が得られず、１０質量％を超えると、強度上昇効果が飽和するだけでなく、製造コスト上昇にもつながる。
【００２３】
原料の造粒手段としては、一対の成型ロールを有するブリケットマシンでピロー型ブリケットやアーモンド型ブリケットを製造する圧縮造粒法、パンペレタイザーで球形に成型する転動造粒法等があるが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
成型直後の非焼成炭材内装鉱は、高炉までの輸送および高炉装入時の粉化に耐えるため、一定の強度が必要である。そのため、成型後の生の非焼成炭材内装鉱は、強度向上のため乾燥処理を行う必要がある。乾燥条件は特に限定されるものではないが、例えば１００〜３００℃の熱風で水分含有量が３％以下になるように行う。
【実施例】
【００２５】
表１に実験に用いた鉄鉱石の化学成分を示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表２に実験に用いた鉄鉱石の粒度分布を示す。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
表３に示す実験に用いたバインダーの化学成分を示す。これらはいずれも無水ベースの値である。有機バインダーはいずれもＣａＯ，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯ量が無機系のセメントやベントナイトに比べて大幅に低く、いずれも１０質量％以下である。
【００３０】
【表３】
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【００３１】
実施例および比較例配合比の原料に水分を添加しながら混練機で混合した後、ブリケットマシンを用い、圧縮成型した。ブリケットは２５×１８×１０ｍｍのアーモンド型である。生ブリケットを１０５℃で２時間乾燥させた後、冷間圧潰強度を１０個測定し、その平均値を求めた。圧潰強度は加圧速度５ｍｍ／ｍｉｎで被測定試料１個を破壊させた時の荷重値を測定した。なお、バインダーが液体の場合は、バインダー量は固形分換算の値とした。ブリケットの水分については乾燥前後の重量測定により算出した。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
Ｎｏ.１からＮｏ.１０まではＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯの含有量が少ない有機バインダーを１．５質量％以上添加しており、冷間圧潰強度もいずれも０．５ｋＮ以上であり、目標を満足している。
【００３４】
一方、Ｎｏ１１、１２はバインダーの添加量が１．５質量％未満であり、冷間強度の目標である０．５ｋＮを満たさない。また、Ｎｏ.１０、１１はスラグ量の高い無機バインダーを使用しているため、炭材内装鉱中のスラグ量が高くなる。また、１０５℃での乾燥処理では圧潰強度が０．５ｋＮ以下であり、目標を満足していない。
【図１】
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