(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水酸化鉄を含有する鉄鉱石を事前にばい焼炉でばい焼して含水酸化鉄中の結合水を除去した後、その他の焼結原料と混合および造粒し、焼結機に装入して焼結する焼結鉱の製造方法において、前記ばい焼時の加熱温度を含水酸化鉄中の結合水の解離温度以上、カオリン中の構造水の解離温度未満の温度範囲に設定し、
前記含水酸化鉄中の結合水の解離温度およびカオリン中の構造水の解離温度は、ばい焼時の加熱温度と、該加熱温度でばい焼した後の赤外吸収スペクトルにおける含水酸化鉄中の結合水に起因する吸収強度およびカオリン中の構造水に起因する吸収強度との関係に基づいて決定され、
前記含水酸化鉄中の結合水に起因する吸収強度は、赤外吸収スペクトルの３６００〜２８００（１／ｃｍ）の波数範囲で測定され、前記カオリン中の構造水に起因する吸収強度は、赤外吸収スペクトルの３８００〜３６００（１／ｃｍ）の波数範囲で測定され、
前記ばい焼前後のカオリン含有量を赤外吸収スペクトル測定結果から求め、前記ばい焼により含水酸化鉄を含有する鉄鉱石中の水分量を２．０質量％以下に低減することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
前記ばい焼時の熱源の一部として前記焼結機の冷却器の廃熱の一部を利用することを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結原料中に配合される鉄鉱石として、含水酸化鉄を含有する鉄鉱石を用いて焼結鉱を製造する方法に関し、特に、含水酸化鉄を含有する鉄鉱石を用いる場合の焼結時の生産性および成品歩留を向上させ、耐還元粉化性等の品質に優れた焼結鉱を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉製鉄法の主原料として使用される焼結鉱は、粉砕した鉄鉱石粉等の鉄含有原料に、石灰石、ドロマイト、珪石、蛇紋岩等の副原料、およびコークス粉、無煙炭等の炭材を配合して、これらの焼結原料に適量の水分を加えて混合、造粒し、その後、ドワイトロイド式焼結機ないしトラベリンググレート式焼成機に装入し、原料充填ベット表層中の炭材に点火し、下方に向けて空気を吸引することにより炭材の燃焼点を上方から下方に移動させながら焼結原料を加熱焼成することにより大量生産されている。
【０００３】
焼結鉱の製造においては、焼結鉱の生産性および製品歩留の向上とともに、冷間強度、被還元性、耐還元粉化性などの高炉用原料としての所定品質が要求されるが、これらは、焼結原料の主原料である鉄鉱石の鉱物組成や結晶構造などに左右される。
【０００４】
一般に、鉄鉱石を鉱物組成別に分類すると、磁鉄鉱、赤鉄鉱、褐鉄鉱に大別される。磁鉄鉱は、マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）を主成分とし、密度の高い結晶粒構造を持ち、焼結過程で還元され難く、ほとんどそのままの形態で残る。赤鉄鉱は、ヘマタイト（α−Ｆｅ2Ｏ3）を主成分とし、磁鉄鉱と褐鉄鉱の密度の中間の密度を有する結晶粒構造を持ち、焼結過程でＦｅ3Ｏ4に還元されるか、石灰石との同化反応によりカルシウムフェライト（ＣａＯ・Ｆｅ2Ｏ3）になる。
【０００５】
また、褐鉄鉱（リモナイト）（Ｆｅ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ）は、針鉄鉱（ゲーサイト）（Ｆｅ2Ｏ3・Ｈ2Ｏまたはα−ＦｅＯ（ＯＨ））を主成分とし、密度の小さい結晶粒構造を持ち、焼結過程でｎＨ2Ｏ（結合水）が分解、蒸発し、α−Ｆｅ2Ｏ3を経てＦｅ3Ｏ4に還元される。
【０００６】
なお、褐鉄鉱（Ｆｅ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ）は、最近の研究により、天然産出形態で、針鉄鉱（ゲーサイト）（Ｆｅ2Ｏ3・Ｈ2Ｏまたはα−ＦｅＯ（ＯＨ））、鱗鉄鉱（Ｆｅ2Ｏ3・Ｈ2Ｏまたはγ−ＦｅＯ（ＯＨ））、加水赤鉄鉱（Ｆｅ2Ｏ3・１／２Ｈ2Ｏ）などの混合物であることが確認されている。
【０００７】
また、鉄鉱石中には、上記の主要酸化鉄または水酸化鉄の他に、脈石として、石英（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、カオリン（基本化学式：Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）、および、モンモリナイトなどが含有されており、鉄鉱石の鉱物組成および結晶構造とともに、脈石の種類および含有量が、焼結鉱を製造するうえでの原料の造粒性や、焼結時の通気性および焼結性に大きな影響をもち、冷間強度、耐還元粉化性などの焼結鉱の品質を左右する。
【０００８】
このようなことから、通常の焼結鉱の製造においては、焼結原料の主原料である鉄鉱石の種々の銘柄の配合割合を調製することにより、焼結鉱の所定の製造条件および品質を管理することが行われている。
【０００９】
世界の鉄鉱石資源として、これまで多く使用してきた良質な赤鉄鉱は枯渇の方向にあり、現状のままではその主要鉱山は近年中にも掘り尽くしてしまうと予測されている。一方、良質な赤鉄鉱や磁鉄鉱に比べて、褐鉄鉱の鉱床の埋蔵量は莫大であり、かつ、比較的採掘費用が安く供給も安定しているため、該褐鉄鉱を焼結原料として多量に使用できれば、コスト低減などの経済的効果や鉄鉱石資源の有効利用の点から大きな意義がある。
【００１０】
しかしながら、褐鉄鉱（Ｆｅ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ）は、同化反応により焼結鉱の冷間強度に寄与するカルシウムフェライト（ＣａＯ・Ｆｅ2Ｏ3）を生成しやすいが、同化反応が起きる前の加熱過程において、鉱石中の結合水（ｎＨ2Ｏ）が分解、蒸発することにより鉱石中に亀裂が発生するため、その後の同化反応により、生成した融液が亀裂内に侵入して同化反応が急速に進行し、その冷却凝固後の同化組織は、大きな気孔が残存した脆弱な組織となり、焼結鉱は脆弱なものとなりやすい。
【００１１】
さらに、褐鉄鉱中にＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3などの脈石が多く含有されている場合は、同化組織が、カルシウムフェライトに比べて脆弱なガラス質シリケートと粒状ヘマタイト粒子との結合組織となりやすく、焼結鉱はさらに脆弱な焼結鉱となる。
【００１２】
また、褐鉄鉱の焼結時には、加熱過程において、褐鉄鉱に含有されている結合水（ｎＨ2Ｏ）を分解、蒸発するために、余計に熱エネルギーを使用することになり、結合水（ｎＨ2Ｏ）が少ない赤鉄鉱や磁鉄鉱を焼結する時に比べて、焼結時の所定温度（最大加熱温度：１３００℃）を維持するために必要なコークス粉、無煙炭等の炭材の使用量が多くなるとともに、炭材の増加により、焼結充填ベットにおいて熱量が過多となる局所的領域が増加し、その結果、赤熱帯の拡大、および、それに起因する通気性の低下を招き、焼結鉱の生産性および製品歩留が低下するという問題が生じる。
【００１３】
以上から、焼結原料として褐鉄鉱を多量に使用する場合は、焼結鉱の生産性や製品歩留の低下、冷間強度および耐還元粉化性等の焼結鉱の品質の低下の問題があり、その使用量を制限せざるを得なかった。
【００１４】
このような褐鉄鉱を焼結原料として多量に使用する場合の生産上および品質上の問題を改善するための方法として、従来から、例えば、特開昭５２−５６００２号公報、特開平５−３３９６５３号公報、および、特開平３−１００２７公報などに開示されているように、褐鉄鉱を焼結機に装入する前に、ばい焼機などにより加熱処理して褐鉄鉱中の結合水の含有量を低減し、焼成機で焼結する過程での結合水の分解、蒸発、および、それに起因する焼結鉱の生産性、製品歩留、冷間強度および耐還元粉化性などの焼結鉱品質の低下を抑制する方法が開示されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭５２−５６００２号公報、特開平５−３３９６５３号公報及び特開平３−１００２７公報などに開示されている従来法では、褐鉄鉱をばい焼機などにより加熱処理する際の加熱温度は、５００℃またはそれ以上の高温に設定されており、褐鉄鉱中の結合水の含有量を効率的に低減できる効果は充分に得られるが、ばい焼後の褐鉄鉱を他の焼結原料と水分と混合して造粒する際の造粒性が、ばい焼前の褐鉄鉱に比べて劣化するという問題があった。
【００１６】
本発明は、従来技術の問題点に鑑みて、褐鉄鉱のような含水酸化鉄を含有する鉄鉱石を、事前にばい焼機でばい焼した後、焼結機により焼結鉱を製造する方法において、ばい焼後の鉄鉱石の造粒性を低下することなく、酸化鉄中の結合水の含有量を低減するためのばい焼条件を適正化することにより、焼結原料として褐鉄鉱を多量に使用する場合の焼結鉱の生産性および製品歩留を向上し、耐還元粉化性などの焼結鉱品質を向上できる焼結鉱の製造方法を提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが鋭意検討した結果、ばい焼後の褐鉄鉱の造粒性が低下する原因が、褐鉄鉱中に含有する粘土鉱物、特に、カオリンが高温で脱水により変質したからであることが判り、褐鉄鉱のような含水酸化鉄を含有する鉄鉱石をばい焼する際の温度条件の最適な設定により、鉄鉱石中のカオリンを変質させず、含水酸化鉄中の結晶水を低減できる方法を見いだした。
【００１８】
本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、その発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）含水酸化鉄を含有する鉄鉱石を事前にばい焼炉でばい焼して含水酸化鉄中の結合水を除去した後、その他の焼結原料と混合および造粒し、焼結機に装入して焼結する焼結鉱の製造方法において、前記ばい焼時の加熱温度を含水酸化鉄中の結合水の解離温度以上、カオリン中の構造水の解離温度未満の温度範囲に設定し、
前記含水酸化鉄中の結合水の解離温度およびカオリン中の構造水の解離温度は、ばい焼時の加熱温度と、該加熱温度でばい焼した後の赤外吸収スペクトルにおける含水酸化鉄中の結合水に起因する吸収強度およびカオリン中の構造水に起因する吸収強度との関係に基づいて決定され、
前記含水酸化鉄中の結合水に起因する吸収強度は、赤外吸収スペクトルの３６００〜２８００（１／ｃｍ）の波数範囲で測定され、前記カオリン中の構造水に起因する吸収強度は、赤外吸収スペクトルの３８００〜３６００（１／ｃｍ）の波数範囲で測定され、
前記ばい焼前後のカオリン含有量を赤外吸収スペクトル測定結果から求め、前記ばい焼により含水酸化鉄を含有する鉄鉱石中の水分量を２．０質量％以下に低減することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
（２）前記ばい焼時の熱源の一部として前記焼結機の冷却器の廃熱の一部を利用することを特徴とする上記（１）に記載の焼結鉱の製造方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の詳細を説明する。
【００２０】
本発明者らは、褐鉄鉱のような含水酸化鉄を含有する鉄鉱石をばい焼機によりばい焼する場合の鉄鉱石中の粘土鉱物の挙動に着目し、種々の温度条件で鉄鉱石をばい焼した後、鉄鉱石における粘土鉱物中の構造水および含水酸化鉄中の結合水の関係を実験により調査した。
【００２１】
一般に、鉄鉱石中には、カオリン、モンモリロナイト、イライト、バーミキュライト、緑泥石などの粘土鉱物が含有され、その中でも、特に、カオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）の含有量が多い。これらの粘土鉱物は水と混合すると粘性を帯びるため、造粒時の造粒性において重要な役割を果たすと考えられていた。
【００２２】
また、褐鉄鉱（Ｆｅ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ）のような鉄鉱石中に存在する含水酸化鉄は、最近の研究により、天然産出形態でその大部分が不純な針鉄鉱（ゲーサイト）（Ｆｅ2Ｏ3・Ｈ2Ｏまたはα−ＦｅＯ（ＯＨ））、鱗鉄鉱（Ｆｅ2Ｏ3・Ｈ2Ｏまたはγ−ＦｅＯ（ＯＨ））であることが確認されている。
【００２３】
鉄鉱石における粘土鉱物中の構造水および含水酸化鉄中の結合水が、加熱時に脱水する挙動を把握する方法としては、赤外吸収スペクトルによる方法、Ｘ線回折による方法、熱分析による方法、試料加熱時に発生する水分を測定する方法、および、核磁気共鳴法による方法などが挙げられる。
【００２４】
これらの方法のなかで、熱分析による方法および試料加熱時に発生する水分を測定する方法は、一旦ばい焼した試料を再度加熱しながら、試料の重量減少、熱量変化、温度毎の水分発生量をなどを測定する方法であり、測定に長い時間を要する。核磁気共鳴法による方法は、高磁場内で測定するため、磁性体が共存する鉄鉱石には不向きである。Ｘ線回折法は、結晶構造から分析するものであるが、結晶性が悪いと感度が得られないという欠点がある。
【００２５】
一方、赤外吸収スペクトルによる方法は、試料と臭化カリウムを混合して成形し、赤外分光光度計で測定する方法であり、簡便で精度も良いため、針鉄鉱（α−ＦｅＯ（ＯＨ））、鱗鉄鉱（γ−ＦｅＯ（ＯＨ））、および、カオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）の脱水状況を把握するのに最適である。
【００２６】
図２には、褐鉄鉱中の主な含水酸化鉄である針鉄鉱（α−ＦｅＯ（ＯＨ））および鱗鉄鉱（γ−ＦｅＯ（ＯＨ））と、褐鉄鉱中の粘土鉱物であるカオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）を、空気中で、５０〜６００℃まで、１０℃／分で加熱したときの熱重量変化（ＴＧ）を示す。なお、これらの試料は、何れも市販されている試薬を用いた。
【００２７】
含水酸化鉄の主たる成分であるα−ＦｅＯ（ＯＨ）およびγ−ＦｅＯ（ＯＨ）は、加熱により２５０℃近辺より、その結合水の解離（２ＦｅＯ（ＯＨ）→Ｆｅ2Ｏ3＋Ｈ2Ｏ）、蒸発による脱水が始まり、３５０℃までに脱水は終了する。一方、粘土鉱物であるカオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）は、これらの含水酸化鉄より高温の４５０℃近辺より、その構造水の解離（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4→Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ7＋２Ｈ2Ｏ）、蒸発による脱水が始まり、６００℃までに脱水は終了する。
【００２８】
なお、図２の実験では、試料として何れも試薬を使用したので、天然に産出する針鉄鉱（α−ＦｅＯ（ＯＨ））、鱗鉄鉱（γ−ＦｅＯ（ＯＨ））、および、カオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）とは、結晶性や構造の違いにより脱水温度の変動が生じる可能性がある。したがって、ばい焼温度を最適化するには、実際の褐鉄鉱をばい焼し、針鉄鉱（α−ＦｅＯ（ＯＨ））、鱗鉄鉱（γ−ＦｅＯ（ＯＨ））、および、カオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）の脱水状況を把握する必要がある。
【００２９】
図３には、実際の褐鉄鉱Ａを、５０〜５５０℃までの温度範囲を１０℃／ｍｉｎの加熱速度で加熱した際の赤外吸収スペクトルの測定結果を示す。なお、α−ＦｅＯ（ＯＨ）に起因する吸収は、３１３０（１／ｃｍ）、および、９０６（１／ｃｍ）、７９６（１／ｃｍ）に見られ、カオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）に起因する吸収は、３６９７（１／ｃｍ）、および、３６２０（１／ｃｍ）にそれぞれ見られる。
【００３０】
赤外吸収スペクトルから含水酸化鉄であるα−ＦｅＯ（ＯＨ）に起因する吸収は、加熱温度が３００℃以上で顕著に減少し始め、加熱温度が３５０℃以上になるとほとんど検出されなくなる。一方、カオリンに起因する吸収は、加熱温度が４５０℃以上で減少し始め、加熱温度が５００℃以上になるとほとんど検出されなくなる。
【００３１】
本発明では、含水酸化鉄を含有する鉄鉱石を事前にばい焼炉でばい焼して含水酸化鉄中の結合水を除去する場合の加熱温度を、含水酸化鉄中の結合水の解離温度以上、カオリン中の結合水の解離温度未満の温度範囲に設定する。
【００３２】
ここで、含水酸化鉄中の結合水の解離温度とは、例えば、図３に示されるような鉄鉱石の加熱時の赤外吸収スペクトルの測定を用いた場合には、含水酸化鉄であるα−ＦｅＯ（ＯＨ）に起因する吸収（３１３０（１／ｃｍ）、９０６（１／ｃｍ）、および、７９６（１／ｃｍ））が顕著に低減し始める加熱温度と定義し、図３から、３００℃である。
【００３３】
また、カオリン中の結合水の解離温度とは、例えば、図３に示されるような鉄鉱石の加熱時の赤外吸収スペクトルの測定を用いた場合には、粘土鉱物であるカオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）に起因する吸収（３６９７（１／ｃｍ）、および、３６２０（１／ｃｍ））がほとんど検出されなくなる加熱温度と定義し、図３から、５００℃である。
【００３４】
ばい焼炉の加熱温度が含水酸化鉄中の結合水の解離温度未満（例えば、図３に示されるような鉄鉱石の加熱時の赤外吸収スペクトルの測定を用いた場合には、３００℃未満）の場合には、含水酸化鉄中の結合水が充分に低減されず、焼結時の加熱過程において、鉱石中の結合水（ｎＨ2Ｏ）が分解、蒸発することにより鉱石中に亀裂が発生するので、その後の同化反応により生成した融液が亀裂内に侵入して同化反応が急速に進行し、その冷却凝固後の同化組織は、大きな気孔が残存した脆弱な組織となったり、結合水（ｎＨ2Ｏ）を分解、蒸発するために余分に熱エネルギーを使用して、焼結温度が低下する原因となるなどの問題が生じる。
【００３５】
ばい焼炉の加熱温度がカオリン中の結合水の解離温度以上（例えば、図３に示されるような鉄鉱石の加熱時の赤外吸収スペクトルの測定を用いた場合には、５００℃以上）の場合には、含水酸化鉄中の結合水は充分に低減されるが、カオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）中の結合水が、解離（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4→Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ7＋２Ｈ2Ｏ）、蒸発して、Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ7（Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）に変態してしまい、カオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）の特性である、水を添加した際の粘性の向上効果が著しく低下する。
【００３６】
従って、含水酸化鉄を含有する鉄鉱石をばい焼した後に、その他の焼結配合原料および水分とを混合し、造粒する際の造粒性が低下するので、焼結機で焼結する際の通気性が低下し、焼結鉱の生産性および製品歩留を低下させるという問題が生じる。
【００３７】
このような理由で、ばい焼炉でばい焼する場合の加熱温度を、含水酸化鉄中の結合水の解離温度以上、カオリン中の結合水の解離温度未満の温度範囲（例えば、図３に示されるような鉄鉱石の加熱時の赤外吸収スペクトルの測定を用いた場合は、３００℃以上、５００℃未満の温度範囲）に設定する必要がある。
【００３８】
なお、さらに造粒性を向上させるためには、ばい焼炉でばい焼する場合の加熱温度の上限を４５０℃（赤外吸収スペクトルの測定による温度）に低く設定することが好ましい。また、含水酸化鉄中の結合水の含有量を短時間で低減するためには、ばい焼炉でばい焼する場合の加熱温度の下限を３５０℃（赤外吸収スペクトルの測定による温度）に高く設定することが好ましい。
【００３９】
上述のように、加熱時の鉄鉱石の赤外吸収スペクトル測定法を用いることにより、簡便で良好な精度で、含水酸化鉄中の結合水およびカオリン中の構造水の脱水状況を把握し、それぞれの解離温度を決定することができるが、例えば、Ｘ線回折による方法、熱分析による方法、試料加熱時に発生する水分を測定する方法、および、核磁気共鳴法による方法などの測定方法を用いて、ばい焼時の加熱温度とそれぞれの測定値との関係を基に含水酸化鉄中の結合水およびカオリン中の構造水の各解離温度を決定してもよい。
【００４０】
また、本発明では、ばい焼炉でばい焼する際に、含水酸化鉄を含有する鉄鉱石中の水分量を２．０質量％以下に低減するものとする。このように含水酸化鉄を含有する鉄鉱石中の水分量を２．０質量％以下に低減する理由は、それによって、焼結時の加熱過程における鉱石中の結合水（ｎＨ2Ｏ）の分解、蒸発による鉱石中に亀裂の発生を防止し、同化融液の亀裂内への侵入による同化反応の急速化および同化凝固組織中の残存気孔の発生を抑制することができ、焼結鉱の強度を向上できるとともに、結合水の分解・蒸発のための熱エネルギーロスおよびそれに伴う燃料原単位の増加を抑制するなどの効果を充分に得るためである。
【００４１】
本発明のばい焼炉の熱源としては、焼結機の冷却器の廃熱を一部利用してもよい。
【００４２】
また、事前熱処理する場所は、製鉄所の焼結機近くでもよいし、製鉄所外、あるいは資源保有国の山元で行っても良い。
【００４３】
【実施例】
（実施例）
本発明の実施形態の一例を図１に示す。褐鉄鉱のような含水酸化鉄を含む鉄鉱石を貯鉱槽１からばい焼炉２へ装入して、ばい焼炉２でばい焼して含水酸化鉄中の結合水を２．０質量％以下としてから鉄鉱石貯鉱槽３へ移送する。ばい焼して含水酸化鉄中の結合水が２．０質量％以下になった鉄鉱石を鉄鉱石貯鉱槽３から、その他の焼結原料を鉄鉱石貯鉱槽４および副原料槽５、６から、それぞれミキサー７へ装入し、ミキサー７で混合、造粒した後、それらをサージホッパー８およびドラムフィーダー９を介して焼結機１０に装入する。
【００４４】
点火炉１０により焼結充填層の上層の炭材に点火後、上方から下方に向けて、空気を主排ガスダクト１３を介して吸引することにより、焼結原料の燃焼点を上方から下方に移動させながら加熱焼成して所定の焼結帯１１を形成し、焼結鉱１２として排出する。
【００４５】
ばい焼炉２の熱源には、焼結鉱１２を冷却する冷却器１４の廃熱を活用するのが最もよいが、その他の熱源１５を利用してばい焼炉２をより高温化することも可能である。
【００４６】
次に、発明例と本発明で規定する条件の範囲から外れた条件で実施した比較例において、それぞれの効果を比較して、本発明の効果を説明する。
【００４７】
表１に、発明例および比較例において焼結原料として使用した配合原料割合、表２に、発明例と比較例における褐鉄鉱のばい焼時の加熱温度、ばい焼前後の褐鉄鉱の含水率（含水酸化鉄中の結合水の含有量）およびカオリン含有量、および、粉コークス添加量（焼結原料の外数）、さらに、表３に、発明例と比較例における造粒性、焼結性、および、焼結鉱の還元粉化性の評価結果を示す。
【００４８】
なお、ばい焼前後の褐鉄鉱の含水率（含水酸化鉄中の結合水の含有量）は、ＪＩＳ  Ｍ８２１１「鉄鉱石中の化合水定量方法」に基づき、予め試料鉱石を乾燥した窒素気流中で１０５℃に加熱して吸湿水を除去した後、引き続き乾燥した窒素気流中で９５０℃まで加熱し、その際、遊離した結合水をエチレングリコール・メタノール混合溶液に吸収させ、カールフィッシャー試薬標準溶液で電気的に滴定して、その量を含水率（質量％）とした。
【００４９】
また、ばい焼前後の褐鉄鉱中のカオリン含有量は、次のように赤外吸収スペクトル測定結果から求めた。すなわち、予め、市販試薬のカオリンを用い、異なる量のカオリンにおいて赤外吸収スペクトルを測定し、カオリン由来のＯ−Ｈに基因する吸収強度から検量線を作製しておき、次に、ばい焼前後の試料鉱石（褐鉄鉱）の赤外吸収スペクトルを測定し、同じく鉱石中のカオリン由来のＯ−Ｈの吸収強度を求め、この吸収強度から予め求めたカオリン量と吸収強度の検量線をもとに、試料鉱石（褐鉄鉱）中のカオリン含有量（質量％）を換算することにより求めた。
【００５０】
表３の造粒性の評価は、造粒歩留と造粒物の強度の測定に基づいて行った。造粒歩留（擬似粒化指数：GI0.5（％））は、次式より求めた。
【００５１】
ＧＩ0.5＝{（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×100
Ａ：0.5mm以下の真粒子の配合割合
Ｂ：0.5mm以下の擬似粒子の配合割合
造粒物の強度はＧＩ0.5の数値を用いて、８３以上を○、７８〜８２を△、７７以下を×として評価した。
【００５２】
焼結性の評価は、造粒温度、通気性、生産性、および、製品歩留の測定に基づいて行った。焼結温度は、１２５０〜１４００℃を“良”とし、それよりも低い温度を“低”、高い温度を“高”とした。なお、焼結温度については、局所的な「むら」もあるので、焼結後の組織観察を行い、評価の参考とした。
【００５３】
通気性は、ＪＰＵ（Japanease Permeability Unit）により評価した。
【００５４】
ＪＰＵ＝（Ｆ／Ａ）（ｈ／ｓ）0.6
Ｆ：流量（Nm3／min）
Ａ：吸引面積（m2）
h：装入層厚（ｍ）
ｓ：負圧（mH2O）
ＪＰＵは、設備によって異なるので、５０ｋｇ鍋試験機を用いて試験し、ＪＰＵ１３以上を○、９〜１２を△、８以下を×とした。
【００５５】
焼結鉱の品質評価は、還元粉化性により行った。還元粉化性は、焼結鉱の高炉内の比較的低温領域での粉化性を推定するもので、試料を、３０％ＣＯ、７０％Ｎ2の還元性雰囲気で５５０℃で３０分間還元した後に、所定の回転試験機に装入して規定の回転数回転させ、所定のふるいでふるい分け、各区分ごとの質量％により評価する。次式に計算式を示す。
【００５６】
ＲＤＩ（％）＝（W3／W2）×100
W2：回転試験機に装入した試料の質量（g）
W3：ふるい分け後の3mm以下の試料の質量（g）
発明例Ｎｏ．１〜５は、造粒性、焼結性、および、焼結鉱の還元粉化性の何れも良好であったが、本発明で規定する条件の範囲から外れた条件で実施した比較例Ｎｏ．６〜１３は、造粒性、焼結性、および、焼結鉱の還元粉化性の評価のうちの何れかが発明例よりも低い結果となった。
【００５７】
つまり、比較例６は、ばい焼していないために含水率が本発明で規定する条件の範囲から外れており、造粒性は確保できるものの、焼結温度が低く、通気性、生産性、成品歩留が低い結果となった。比較例７は、焼結温度の低下を改善するために粉コークス量を増やしたが、局部的な温度の上昇が見られ、通気性はさらに悪化し、生産性も悪い。比較例８、９、１０、および、１１は、ばい焼温度が低いため、比較例６および７と同様の結果となった。
【００５８】
含水酸化鉄は水を含みやすいが、造粒性には寄与せず、造粒歩留は実施例に比べてやや低下する傾向にある。比較例１２および１３は、ばい焼温度が高すぎるためにカオリンが変質してしまい、造粒性が悪化し、その影響で通気性、生産性、成品歩留が低下し、還元粉化性が悪化した。
【００５９】
【表１】
0004762446.tif 000002
【表２】
0004762446.tif 000003
【表３】
0004762446.tif 000004
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、褐鉄鉱のような含水酸化鉄を含有する鉄鉱石を事前にばい焼機でばい焼後、混合造粒して焼結機により焼結鉱を製造する方法において、ばい焼後の鉄鉱石の造粒性を低下することなく酸化鉄中の結合水の含有量を低減でき、焼結原料として褐鉄鉱を多量に使用する場合の焼結鉱の生産性および製品歩留を向上し、冷間強度及び耐還元粉化性などの焼結鉱品質を向上できる焼結鉱の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示した焼結鉱の製造プロセスの模式図である。
【図２】含水酸化物である針鉄鉱（α−ＦｅＯ（ＯＨ））、および、鱗鉄鉱（γ−ＦｅＯ（ＯＨ））と、粘土鉱物であるカオリン（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）の加熱温度：５０〜６００℃の範囲における熱重量変化（ＴＧ）を示す。
【図３】褐鉄鉱Ａを加熱した際の赤外吸収スペクトルの測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１…貯鉱槽
２…ばい焼炉
３…鉄鉱石貯鉱槽
４…鉄鉱石貯鉱槽
５…副原料槽
６…副原料槽
７…ミキサー
８…サージホッパー
９…ドラムフィーダー
１０…点火炉
１１…焼結帯
１２…焼結鉱
１３…主排ガスダクト
１４…冷却器
１５…その他の熱源
【図１】
0004762446.tif 000005
【図２】
0004762446.tif 000006
【図３】
0004762446.tif 000007