(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドワイトロイド式焼結機のパレット上に、原料層を下層と表層に分けて形成し、下層の固体可燃物の濃度を、表層の固体可燃物の濃度より低くして焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法において、
（ｉ-1）前記表層が、少なくとも、原料層の表面から表面下２５ｍｍまでの層を含み、
（ii-1）前記表層の固体可燃物の濃度が４．０〜５．５質量％で、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度が３．０〜３．３質量％である、又は、
（ii-2）前記表層の固体可燃物の濃度が５．５質量％超で、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度が２．５〜３．５質量％であり、
前記下層が、少なくとも原料層の表面下１５０ｍｍを起点として下方に存在する層を含み、前記表層と前記下層の間に中間層を有し、該中間層の固体可燃物の濃度が、前記表層の固体可燃物の濃度よりも低く、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度より高い
ことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
前記表層が、少なくとも、原料層の表面から表面下５０ｍｍまでの層を含むことを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項３】
前記表層の固体可燃物の濃度が６．６％質量以上で、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度が２．５〜３．５質量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項４】
前記表層の固体可燃物の濃度が６．６質量％以上で、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度が２．８〜３．３質量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項５】
ドワイトロイド式焼結機のパレット上に、原料層を下層と表層に分けて形成し、下層の固体可燃物の濃度を、表層の固体可燃物の濃度より低くして焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法において、
（ｉ-1）前記表層が、少なくとも、原料層の表面から表面下２５ｍｍまでの層を含み、
（ii-3）前記表層の固体可燃物の濃度が６．６質量％以上で、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度が２．８〜３．３質量％である
ことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項６】
前記表層が、少なくとも、原料層の表面から表面下５０ｍｍまでの層を含むことを特徴とする請求項５に記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼製造工程で使用する主要な鉄鉱石原料である焼結鉱の製造方法、特に、生産性の高い焼結鉱の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
焼結鉱の一般的な製造方法である、ドワイトロイド式焼結機による焼結鉱の製造方法において、生産性を高めるためには、焼成速度や歩留を向上させることが必要である。焼成速度を向上させるためには、焼成反応を進めるための燃焼による発熱速度を増加させることが必要である。
【０００３】
そのためには、焼結ベッドに供給する酸素の量を増加することが重要で、焼結ベッドの通気性を良くして、焼結速度を上げる方法が提案されている。例えば、８〜１５ｍｍの小塊鉱石，スラグ等を適当量配合する方法（特許文献１、参照）、原料鉱石類に糖蜜を添加して造粒を十分に進める方法（特許文献２、参照）等が提案されている。
【０００４】
歩留を向上させるためには、焼結鉱の品質を向上させることが必要である。通常、ドワイトロイド式焼結機においては、焼結ベッドの深さ方向で、焼結鉱の品質がばらつくので、そのばらつきを低減して、焼結強度を高め、歩留の向上を図る方法が提案されている。
【０００５】
例えば、パレット表層に溶融性の高い鉱石を装入し、下層に溶融性の低い鉱石を装入する方法（特許文献３、参照）、焼結層の通過風量を風速計で測定し、幅方向の風量を均一にする方法（特許文献４、参照）等が提案されている。
【０００６】
また、焼結ベッドの表層は熱量不足になり、歩留が悪いので、それを改善するため、焼結原料層の最表層深さ部分に存在するコークスや無煙炭等の固体可燃物の粒径を小さくし、かつ、平均配合量を調整して表層の加熱量を増加する方法が提案されている。
【０００７】
例えば、焼結原料層の最表層から３０〜５０ｍｍまでの深さ部分に存在する固体可燃物の５０％以上を、粒径１〜３ｍｍの固体可燃物が占めるように粒度分布を調整するとともに、上記深さ部分に存在する固体可燃物の配合量を、それより深い部分に存在する固体可燃物の平均配合量の１．０８〜１．４２倍（＝表層の固体可燃物濃度÷残りの層の固体可燃物濃度、「偏析指数」と定義する）とするように調整する方法（特許文献５、参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０１−２０５０３８号公報
【特許文献２】特開昭５８−１０７４２８号公報
【特許文献３】特開昭６２−１３０２２９号公報
【特許文献４】特開昭６１−２５０１２０号公報
【特許文献５】特開平０５−０９８３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
焼結鉱製造の生産性は、歩留と焼成速度の掛け合わせで決定される。従来から歩留を向上させる試みがなされてきたが、一般に、焼結層の最表層から５０〜１００ｍｍにおいては歩留が低い。これは、焼結機において、原料層が点火炉を出た後、上方から常温の空気が吸引されて冷却されるので、表層は、鉱石類が溶融して焼結反応するのに必要な最高到達温度が低いことに加え、高温に保持される時間が短いことが理由である。
【００１０】
この課題に対して、特許文献５には、表層のコークスを微細にし、固体可燃物濃度を増加して発熱量を増大して、歩留を向上させる方法が提案されている。特許文献５提案の方法は、焼結原料層の最表層から３０〜５０ｍｍまでの深さ部分に存在する固体可燃物の５０％以上を、粒径１〜３ｍｍの固体可燃物が占めるように粒度分布を調整し、偏析指数を１．０８〜１．４２とするものである。
【００１１】
偏析指数が１．０８以上で歩留が向上し生産性が向上するが、１．４２を超えると、焼結速度が低下して、生産性の向上効果が低下するので、特許文献５提案の方法では、偏析指数を１．０８〜１．４２と規定している。固体可燃物濃度は、表層のコークス量を４．０５〜５．１１質量％の範囲で変化させ、それよりも下層では、コークス量を３．６０〜４．０５質量％の範囲で変化させている。
【００１２】
固体可燃物濃度を偏析させて歩留を向上させ、生産性を高めようとする従来技術では、表層のコークス量を増加しても、偏析指数が１．４２を超えると、通気性が悪化して焼成速度が低下し、生産性は増加しないと考えられる。そこで、本発明は、焼結原料中の固体可燃物濃度を偏析させて、生産性を向上させる方法において、従来技術よりも生産性を向上させることを課題とし、該課題を解決する焼結鉱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】
【００１３】
一般に、焼結における焼成速度は、焼結層内の通気量に大きく影響されるので、焼成速度を上げるためには、通気量を増加することが重要である。ここで、通気量は、焼結層の通気抵抗によって決まる。
【００１４】
図１に、焼結層の焼結機の進行方向における断面を模式的に示す。点火炉６で、焼結層の上層に点火して焼結反応が始まるが、焼結層の下方の排気ブロア８で、上方から空気７を吸引することで、パレットが進行方向９に進むにつれて焼結反応が進行する。
【００１５】
焼結層は、焼結反応の進行の視点から大別して、原料層１、赤熱帯２、及び、焼結完了帯３からなる。また、焼結層は、位置及びコークスの配合割合の視点から大別して、表層４及び下層５からなる。表層４では、コークス配合割合（濃度）が下層５よりも高い。通常、上面から５０〜１００ｍｍの領域において、コークス配合割合（濃度）を設定する。
【００１６】
焼結層の通気抵抗は、焼結反応の進行の視点から大別される上記３層の通気抵抗の総和である。それぞれの層の厚みは、原料層が点火炉を出た後の焼結反応の進行とともに変化する。
【００１７】
赤熱帯の厚みは、焼結反応の進行とともに増大する。その理由は、焼結反応に寄与する熱が、通気で、表層から下層に伝わるのに加え、下層に存在するコークスの燃焼熱が加わり、下層に、表層に比べ熱がより蓄積されるからである。そして、赤熱帯は、高温で、融液が多いので、通気抵抗が圧倒的に大きい。
【００１８】
そこで、本発明者らは、赤熱帯の厚みが、焼結層における通気量に強く影響すると考え、焼結層内の通気抵抗が高い領域において、赤熱帯が必要以上に厚くならないようにすることが重要であるとの着想に至った。即ち、本発明者らは、表層及び下層のうち、通気抵抗が高い下層の固体可燃物濃度を小さくすれば、下層の赤熱帯の厚みが減少し、通気量が増加すると考えた。
【００１９】
そこで、上記着想に基づき、本発明者らは、下層のコークス量を徐々に低減する焼結試験を行った。その結果、下層のコークス量が、これまでの３．６質量％より少なくなると、下層の通気量が大きく増加し、焼成速度が大幅に増加することを見出した。
【００２０】
このとき、下層の固体可燃物濃度の低下により歩留は低下するが、焼成速度の上昇が歩留の低下を補って、生産性が従来技術よりも向上することを、本発明者らは見出した。
【００２１】
さらに、本発明者らは、表層５０〜１００ｍｍの領域に添加するコークス量を５．１１質量％以上にすると、表層の加熱量が増加して、歩留が向上することを見出した。また、本発明者らは、表層の加熱量を増大すると、下層の固体可燃物濃度をさらに低減できることを見出した。
【００２２】
このように、本発明者らは、下層の固体可燃物濃度を、今まで以上に削減し、併せて、表層の固体可燃物濃度を増大すれば、焼成速度を高めつつ、歩留を高めて、生産性をより高めることができることを見出した。
【００２３】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、以下の通りである。
【００２４】
（１）ドワイトロイド式焼結機のパレット上に、原料層を下層と表層に分けて形成し、下層の固体可燃物の濃度を、表層の固体可燃物の濃度より低くして焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法において、
（ｉ-1）前記表層が、少なくとも、原料層の表面から表面下２５ｍｍまでの層を含み、
（ii-1）前記表層の固体可燃物の濃度が４．０〜５．５質量％で、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度が３．０〜３．３質量％である、又は、
（ii-2）前記表層の固体可燃物の濃度が５．５質量％超で、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度が２．５〜３．５質量％であり、
前記下層が、少なくとも原料層の表面下１５０ｍｍを起点として下方に存在する層を含み、前記表層と前記下層の間に中間層を有し、該中間層の固体可燃物の濃度が、前記表層の固体可燃物の濃度よりも低く、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度より高い
ことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【００２５】
（２）前記表層が、少なくとも、原料層の表面から表面下５０ｍｍまでの層を含むことを特徴とする前記（１）に記載の焼結鉱の製造方法。
【００２６】
（３）前記表層の固体可燃物の濃度が６．６％質量以上で、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度が２．５〜３．５質量％であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の焼結鉱の製造方法。
【００２７】
（４）前記表層の固体可燃物の濃度が６．６質量％以上で、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度が２．８〜３．３質量％であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の焼結鉱の製造方法。
【００２８】
（５）ドワイトロイド式焼結機のパレット上に、原料層を下層と表層に分けて形成し、下層の固体可燃物の濃度を、表層の固体可燃物の濃度より低くして焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法において、
（ｉ-1）前記表層が、少なくとも、原料層の表面から表面下２５ｍｍまでの層を含み、
（ii-3）前記表層の固体可燃物の濃度が６．６質量％以上で、かつ、前記下層の固体可燃物の濃度が２．８〜３．３質量％である
ことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
（６）前記表層が、少なくとも、原料層の表面から表面下５０ｍｍまでの層を含むことを特徴とする前記（５）に記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、焼結原料中の固体可燃物濃度を偏析させて生産性の向上を図る製造方法において、下層の固体可燃物濃度を、従来技術における固体可燃物濃度より低くすることで、従来技術より、より生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】焼結層の焼結機進行方向における断面を模式的に示す図である。
【図２】ドワイトロイド式焼結機の概略を示す図である。
【図３】表層及び下層の固体可燃物濃度と生産性との関係を示す図である。
【図４】表層及び下層の固体可燃物濃度と歩留との関係を示す図である。
【図５】表層及び下層の固体可燃物濃度と焼成速度との関係を示す図である。
【図６】表層の厚みを２５ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍと変化させた場合の、下層の固体可燃物濃度と生産性との関係を示す図である。
【図７】表層と下層の間に中間層を設けた場合の、深さと固体可燃物濃度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の焼結鉱の製造方法（以下「本発明方法」ということがある。）は、図２に示すようなドワイトロイド式焼結機を用いて、以下のように焼結鉱を製造する。
【００３２】
原料である鉄鉱石原料に、コークスや石灰石等、さらに水分を添加して混合・造粒して焼結鉱原料を製造する。製造した焼結原料を、装入装置１２から、循環するパレット１０に装入し、３００〜１０００ｍｍの厚さに敷き詰める。さらに、表層添加装置１３から、表層原料を、層状に敷き詰めた原料層の上に供給し、表層を形成する。
【００３３】
敷き詰めた焼結原料の中で、パレット１０の下方に敷き詰めた原料領域を下層１９とする。一方、下層１９の上に敷き詰めた原料領域を表層１８とする。パレット１０が進行方向１５に進むにつれて、焼結反応が進行する。表層添加装置１３の直後に設置された点火炉１１で、原料層の上部に存在する固体可燃物（コークスや無煙炭等）に着火する。
【００３４】
排気ブロア８による空気の吸引で、原料層の上面から下方へ空気が流れ、これによって、燃焼位置は上部から下部の可燃物へ移っていく。可燃物の燃焼熱で、原料の一部が溶融し、その後の冷却で、原料粒子が相互に焼結して焼結鉱が生成し、排鉱部１４で排出される。排出された焼結鉱は、その後、クラッシャーで約５０ｍｍ以下に破砕され、篩分けされ、次工程で使用し易い粒度に調整される。
【００３５】
本発明方法は、生産性に影響を及ぼす歩留と焼成速度のうち、特に、焼成速度を従来の焼成速度よりも速くして、生産性を、従来の生産性より高くすることができる焼結鉱の製造方法である。
【００３６】
本発明方法で使用する焼結原料は、表層に供給する焼結原料を調製する原料系統と、下層に供給する焼結原料を調製する原料系統の二つの原料系統で製造される。本発明方法においては、原料層を表層と下層の２つに分けて定義する。原料層の上部領域を表層とし、下部領域を下層とする（但し、後述する中間層を設ける場合を除く）。
【００３７】
表層及び下層に供給する焼結原料粒子は、別々の原料系統で造粒され、別々の装入装置から装入されるので、表層及び下層における固体可燃物濃度を所要の濃度に変えることができる。上記装入装置としては、例えば、図２に示すように、下層に原料を装入する装置（装入装置１２）の後に、表層に原料を供給する装置（表層添加装置１３）を配置した２段構えの装入装置を用いる。
【００３８】
本発明方法において、固体可燃物の質量は、燃料の炭材として使用するコークス、無煙炭、灰分、廃プラスチック等の固体可燃物の発熱量を、全てコークスの発熱量に換算して算出したコークス相当質量である。また、固体可燃物濃度は、固体可燃物、石灰石、生石灰、鉱石等（返鉱を含む）を混練して造粒した装入原料の全体の質量に対する、固体可燃物の質量の割合である。
【００３９】
なお、焼結機への装入原料には、通常、歩留落ちの返鉱を１０〜２０％程度含んでいるが、返鉱の量が上記量より多くても、上記条件は対応可能である。ただし、本発明方法を実施すれば、歩留が向上するので、返鉱の量は少なくなる。
【００４０】
図２に示すドワイトロイド式焼結機を用い、表層と下層の固体可燃物濃度を変化させ、歩留と焼成速度を測定し、生産性を算出した。その結果を以下に示す。なお、原料層全体の厚みは６００ｍｍ、表層厚みは５０ｍｍとしている。
【００４１】
図３、図４、及び、図５に、表層の固体可燃物濃度（固体可燃物としてコークスのみ使用したので、図中では、「コークス濃度」と表記した）を、４．０〜８．０％（質量％、以下同様）の範囲で６条件を設定し、それぞれの条件において、下層の固体可燃物濃度を２．８〜４．０％の範囲で変えて試験した結果を示す。
【００４２】
図３に、表層及び下層の固体可燃物濃度と生産性（１日当たり、かつ、パレット１ｍ2当たりの生産量［ｔ］）の関係を示す。図４に、表層及び下層の固体可燃物濃度と歩留（１日当たりの焼結鉱全体の歩留［質量％］）の関係を示す。図５に、表層及び下層の固体可燃物濃度と焼成速度（１日当たりの石炭の平均焼成速度［ｍｍ／ｍｉｎ］）の関係を示す。
【００４３】
ここで、焼結鉱の生産性とは、単位時間（１日）当たりの焼結鉱の生産量［ｔ］を焼結機の有効面積（＝焼結機幅×機長）［ｍ2］で除したものをいう。歩留とは、焼結機で生産された焼結鉱をクラッシャーで破砕したものに対して篩掛けを行って回収した焼結鉱の割合、即ち、全焼結鉱質量に対し、回収した５ｍｍ以上の焼結鉱の質量の割合をいう。
【００４４】
焼成速度とは、焼結層内の燃焼反応面が、下方に進行していく速度であり、層厚を、ＢＰＴ到達までの時間で除したものをいう。ＢＴＰとは、Burn Through Point の略であり、焼結機の排ガスが最高温度になる位置のことである。
【００４５】
図４に示すように、下層の固体可燃物濃度が低下するのに伴い、歩留が低下する。この理由は、下層におけるコークスが少なくなり、焼成に必要な熱量が不足しためである。
【００４６】
一方、図５に示すように、下層の固体可燃物濃度を４．０〜３．６％まで削減しても、焼成速度は僅かしか増加しない。そのため、特許文献５記載の従来技術では、表層の固体可燃物濃度が４．０５〜５．１１％の範囲、及び、下層の固体可燃物濃度が４．０５〜３．６０％の範囲で、図３に示すように、生産性は殆ど変わらない。
【００４７】
これに対して、本発明では、下層の固体可燃物濃度を３．６％未満とすることで、図５に示すように、焼成速度を大幅に速くすることができ、図３に示すように、歩留の低下を補って、従来技術より生産性を向上させることができる。
【００４８】
焼成速度が大幅に速くなる理由は、下層の固体可燃物濃度が３．６％未満と少なくなることで、下層の赤熱帯が必要以上に厚くならず、下層の通気抵抗が低下して通気量が増加するためであると考えられる。
【００４９】
また、図４に示すように、下層の固体可燃物濃度が３．６％以上では、表層の固体可燃物濃度を４．０％から５．１％に増加しても、歩留は殆ど変わらないが、（ａ）下層の固体可燃物濃度が３．６％未満からさらに低下すると、歩留の低下の程度が緩和され、また、（ｂ）表層の固体可燃物濃度が５．５％を超えると、さらに、歩留の低下の程度が緩和されるとともに、歩留の絶対値も向上する。
【００５０】
この理由は、表層の固体可燃物濃度を増加すると、表層の歩留が向上し（図示せず）、その結果、全体の歩留も増加したためであると考えられる。また、表層の固体可燃物濃度が増加すると、表層の熱量が下層に伝わり、下層の固体可燃物濃度の減少による熱量不足に起因する歩留の低下を抑制すると考えられる。
【００５１】
図示しないが、表層の固体可燃物濃度を８．０％超にしても、焼結鉱の生産性は向上しない。この理由は、表層の固体可燃物濃度をある程度以上に増加すると、表層が高温で燃焼反応が生じるのに必要な酸素が不足し、表層に存在するコークスが完全に燃焼しきらないためであると考えられる。
【００５２】
また、図５に示すように、下層の固体可燃物濃度を低減すると、焼成速度が増加する傾向にある。特に、下層の固体可燃物濃度が３．３％以下になると、焼成速度が急激に増加する。表層の固体可燃物濃度が５．５％を超えると、下層の固体可燃物濃度が３．３％超、３．５％以下の範囲でも、焼成速度は、表層の固体可燃物濃度が５．５％以下の場合よりも高い値を示す。
【００５３】
図４で示す歩留と、図５で示す焼成速度の結果として、図３に生産性を示す。生産性は歩留と焼成速度の掛け合わせで決まる。図から解るように、本発明においては、従来よりも生産性を向上させるために、（ｉ）表層の固体可燃物の濃度を４．０〜５．５質量％とし、かつ、下層の固体可燃物の濃度を３．０〜３．３質量％とするか、又は、（ii）表層の固体可燃物の濃度を５．５質量％超とし、かつ、下層の固体可燃物の濃度を２．５〜３．５質量％以下とする。
【００５４】
さらに、上記（ii）において、表層の固体可燃物濃度を６．６％以上にすると、生産性を大幅に向上させることができて好ましい。この理由は、上述したように、表層の熱量増加による表層歩留の向上効果と、表層の熱量増加による下層への伝達熱量の増加効果の相乗効果が高まるためであると考えられる。
【００５５】
このように、本発明においては、下層の固体可燃物濃度を従来技術よりも低減することで、焼成速度を速くして、生産性を従来技術に比べ向上させることができる。また、さらに、表層の固体可燃物濃度を増加することで、焼成速度を大幅に速くして、生産性を従来技術に比べ、圧倒的に高めることができる。
【００５６】
次に、表層の厚みの影響について説明する。図６に、全体の層厚みを６００ｍｍ、表層の固体可燃物濃度を６．６％とし、表層の厚みを２５ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍで変化させた際の、下層の固体可燃物濃度と生産性との関係を示す。
【００５７】
表層厚みが２５ｍｍと薄い場合でも、下層の固体可燃物の濃度が３．０〜３．３％であれば、従来技術よりも生産性が向上するが、その向上効果は小さいので、表層厚みは５０ｍｍ以上が好ましい。
【００５８】
表層厚みが厚くなると、生産性は向上するが、５０ｍｍで飽和し、１００ｍｍ以上にしても生産性は向上しない。この理由は、表層厚みを厚くするのに伴い、表層の歩留は向上するが、焼成速度が低下するためである。そのため、表層は、少なくとも原料層の表面から表面下５０ｍｍまでの間の層を含むことが好ましい。
【００５９】
さらに、本発明においては、固体可燃物の濃度の偏析は、表層と下層の２段のみとする（２段偏析）ことに限定されない。表層と下層の中間に中間層を設けて多段偏析としてもよい。また、上層と下層において、一方又は双方に、上述した表層及び／又は下層の濃度の範囲内で、濃度勾配や濃度変動をつけても構わない。
【００６０】
図７に、表層と下層の間に中間層を設けた場合の、深さと固体可燃物濃度との関係を示す。上述したように、表層の厚さは５０ｍｍ以上が好ましいので、図７に示す例では、表層の厚みを５０ｍｍとしている。２段偏析では、５０ｍｍ超の部分を下層とするが、中間層を設ける場合は、下層は、少なくとも原料層の表面下１５０ｍｍを起点として、それよりも下方の層を含むことが好ましい。図７に示す例では、１５０ｍｍを起点としている。
【００６１】
これは、中間層が厚くなると、下層の固体可燃物濃度の低減による焼成速度の上昇効果が薄れて、生産性への悪影響が生じるからである。そのため、中間層は、原料層の表面下２５〜１５０ｍｍまでの間の一部に設けることが好ましく、５０〜１２０ｍｍまでの間の一部に設けることがより好ましい。このような段階偏析は、例えば、表層、中層、下層に供給する原料を調製する原料系統を、それぞれ設けてパレットに装入することで達成できる。
【００６２】
表層と下層の間に中間層を設け、中間層の固体可燃物の濃度を、表層の固体可燃物の濃度より低くし、下層の濃度より高くすると、２段偏析において、表層よりすぐ下の層で固体可燃物の濃度が低くなることで温度差が大きくなって歩留が低下する影響を、少なくすることができる。それ故、段階偏析は、所要の歩留を確保する点で好ましい手法である。
【００６３】
図２に示す装入装置１２と表層添加装置１３の中間に、表層添加装置と構造が同様の中間層装入装置を設け、それぞれの装置から、固体可燃物濃度を所要の濃度に調整した焼結原料を装入して、段階偏析を形成する。
【００６４】
図７に示す段階偏析では、表層の固体可燃物濃度を６．５％にし、下層の固体可燃物濃度を３．０％にして、固体可燃物の量を、質量比で１０％削減している。
【実施例】
【００６５】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００６６】
（実施例１）
次の手順にて、焼結試験を行った。
【００６７】
（１）原料ホッパーから切り出した原料に水分を７％添加し、平均固体可燃物濃度を３．８％にして造粒し、ドラムフィーダーから、焼結機のパレットに、図２に示す装入装置を用いて装入し、下層の充填層を６００ｍｍの厚さで形成した。そのとき、造粒機において原料に添加する固体可燃物の量を変化させ、下層に装入する焼結原料の固体可燃物濃度を２．５〜３．６質量％の範囲で変化させた。
【００６８】
別の原料系統において、原料に添加する固体可燃物の量を５．１〜８．０質量％の範囲で変化させた。水分７％とした原料を表層添加装置により、表層の５０ｍｍに添加した。そのときの表層に添加する焼結鉱原料の固体可燃物濃度と、下層に装入する原料の固体可燃物濃度を表１に示す。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
上記焼結原料を、図２に示すドワイトロイド式焼結機において、２段装入装置で２段に装入して、原料層を形成した。図２に示すように、焼結機の下部から排気ブロアで空気を吸引するとともに、点火炉で、原料層の表層に着火した。このとき、排気ブロアの吸引圧は１０００ｍｍＡｑになるように、吸引空気量を調整し、焼結が終了するまで、この圧力を維持した。
【００７１】
その後、排鉱部で焼結鉱を排出した。焼結終了後、焼結鉱を抜き出し、強度試験を行った。強度試験は、焼結鉱を２ｍの高さから４回落下させて破砕し、５．０ｍｍ以上のものの質量割合を測定した。また、焼結試験で得られた歩留と焼成速度の結果から、生産性を算出した。その結果を、表１に併せて示す。
【００７２】
試験番号１が基本条件となる比較例（特許文献５の条件に準ずる）である。それに対し、試験番号４で、表層の固体可燃物濃度を６．０質量％とし、下層の固体可燃物濃度を３．１質量％にすると、生産性が圧倒的に向上することを実証した。
【００７３】
（２）次に、表層に固体可燃物を濃化する厚みを２５〜１００ｍｍの範囲で変化させた。そのとき、表層の固体可燃物濃度を６．０質量％とし、下層の固体可燃物濃度を３．１質量％にし、比較を行ったものが、試験番号４〜６である。
【００７４】
そのとき、表層濃化厚みを５０ｍｍ以上にすると、生産性が向上するが、それを超えて１００ｍｍにしても、生産性は大きく向上しないことを確認した。表層の固体可燃物濃度を６．６質量％以上にしたときの結果が、試験番号７〜１１である。表層の固体可燃物濃度を高くすることで、下層の固体可燃物濃度を希薄化することができ、生産性が、試験番号４に比べ、さらに向上する。
【００７５】
図７に示すように、固体可燃物濃度を２段に偏析させた場合と、固体可燃物濃度を段階的に偏析させた場合を比較した。表層の固体可燃物濃度を６．５質量％とし、下層の固体可燃物濃度を３．０質量％とし、全体の固体可燃物の総量は同じとした。
【００７６】
図２に示す装入装置１２と表層添加装置１３の中間に、表層添加装置と構造が同じ中間層装入装置を用い、それぞれの装置から、固体可燃物濃度を所要の濃度に調整した焼結原料を装入し、原料層の固体可燃物濃度を段階的に偏析させた。
【００７７】
原料層の固体可燃物濃度を段階的に偏析させた場合の歩留、焼成速度、及び、生産性を、試験番号１２と１３で示す。上記の場合、歩留が向上して、生産性がさらに向上した。
【符号の説明】
【００７８】
１    原料層
２    赤熱帯
３    焼結完了帯
４    表層
５    下層
６    点火炉
７    空気
８    排気ブロア
９、１５    進行方向
１０    パレット
１１    点火炉
１２    装入装置
１３    表層添加装置
１４    排鉱部
１８    表層
１９    下層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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