(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結原料を下方吸引型焼結機で焼成して焼結鉱を製造する方法であって、
鉄鉱石の一部を生石灰または消石灰と共に乾式破砕し、微粒子混合物を製造する混合破砕工程と、
残りの原料と、前記微粒子混合物を混合し、一括して造粒する一括造粒工程と、
前記一括造粒工程で製造した造粒物を焼成する焼成工程とを有し、
前記微粒子混合物は、生石灰を１５質量％以上５０質量％以下、または消石灰を２０質量％以上６５質量％以下を含み、残りが鉄鉱石であることを特徴とする微粒子混合物を用いた焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
前記一括造粒工程に替えて、焼結原料を主焼結原料群と前記微粒子混合物を含む副焼結原料群に分け、それぞれを混合・造粒する、主造粒工程と副造粒工程とを並列で有し、
さらに、前記主造粒工程と副造粒工程で製造したそれぞれの造粒物を前記焼成工程までに合わせる工程を有することを特徴とする請求項１に記載の微粒子混合物を用いた焼結鉱の製造方法。
【請求項３】
前記微粒子混合物は、１０μｍ以下が６０質量％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微粒子混合物を用いた焼結鉱の製造方法。
【請求項４】
前記焼結原料に対し、生石灰が０質量％を超え４質量％以下、または消石灰が０質量％を超え５．２質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の微粒子混合物を用いた焼結鉱の製造方法。
【請求項５】
前記焼結原料に対し、０質量％を超え１０質量％以下の鉄鉱石を生石灰または消石灰と共に乾式破砕することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の微粒子混合物を用いた焼結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子混合物を用いた焼結鉱の製造方法に関する。特に、鉄鉱石の一部を生石灰または消石灰と共に乾式破砕した微粒子混合物を用いた焼結鉱製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結鉱製造プロセスは、主な原料である鉄鉱石に、焼結工場系内及び焼結工場系外で発生する篩下粉、ダスト、ミルスケール等の鉄分を含む原料（雑鉄源）、粉コークスなどの燃料（凝結材）並びに石灰石などの造滓材（副原料）を加えて焼結用の配合原料とし、造粒し、焼成して焼結鉱を製造する。
【０００３】
粉鉄鉱石としては、主に、輸入鉱石を用いているが、近年、微粉で造粒性の悪い、例えばペレットフィード（以下、「ＰＦ」と記述する。）等の使用量が増加している。一方、ピソライト鉱石、マラマンバ鉱石等の豪州産ゲーサイト鉱石の使用量も多く、ゲーサイト鉱石は、結晶水（ゲーサイト鉱物由来）を含有しているため、ヘマタイト鉱石よりも濡れ性が高く、かつ気孔率が高いため、良好な造粒が難しい。
【０００４】
粉鉄鉱石の造粒性を高めるためにバインダーの研究がなされてきた。
生石灰は製造から使用までに、２〜３日経過すると風化して活性度が低下する。そこで、生石灰を使用する直前に破砕して製造時に近い活性度に向上させる方法の発明の記載がある（特許文献１）。
生石灰を１２５μ以下３０％以上とし、その活性度を３２０ｃｃ以上とする方法の記載がある（特許文献２）。
原料の造粒時に生石灰を添加したのでは、生石灰が水と反応する時間が不足し、バインダーとしての効果が発揮できないとし、生石灰を事前に消化する方法が開示されている（特許文献３）。
造粒性の悪いブラジル産ＰＦの粒の隙間を、微粉砕した豪州産ヘマタイト鉱石又は豪州産ゲーサイト鉱石で埋め、ブラジル産ＰＦの造粒性を向上させる方法の発明の記載がある（特許文献４）。そして、実機の試験で、その効果が確認された（非特許文献１）。
焼結製造時の低ＮＯｘ化を狙いとして、コークスと生石灰とを混合破砕する方法が開示されている（技術文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−０５３６３６号公報
【特許文献２】特開平４−０００３２８号公報
【特許文献３】特開平３−０２０４２１号公報
【特許文献４】特開２０１３−３２５６８号公報
【特許文献５】特開昭５３−１３０２０６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】山口ら：ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ２５（２０１２）Ｐ．８５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
生石灰または消石灰（以下、生石灰等と記す。）又は微粉砕した破砕鉄鉱石（以下、破砕鉄鉱石と記す。）は、粒度が小さい方が鉄鉱石の造粒性を高めるためのバインダーとしての効果がある。しかし、生石灰等又は破砕鉄鉱石は、造粒時の水分添加により凝集しやすく、バインダーとしての効果を損ねるという問題がある。
特許文献１、２に記載の発明は、生石灰の活性度は向上するが、造粒時の凝集による活性度低下の問題を解決するものではない。
特許文献３に記載の発明は、生石灰を事前に消石灰にして活性度を向上させるものであり、造粒時の凝集による活性度低下の問題を解決するものではない。
特許文献４に記載の発明は、鉱石を微粉砕し、ＰＦ粒子の隙間に埋め、微粉砕鉱石をバインダーとして利用するものである。しかし、この発明は、微分鉱石を生石灰との組み合わせで、バインダーとしての効果向上を図るものではない。
特許文献５に記載の発明は、焼結の低ＮＯｘのための生石灰の効果であり、生石灰の造粒能が向上する示唆はない。
【０００８】
本発明者は、生石灰等及び破砕鉄鉱石は、粒度が小さい方が鉄鉱石の造粒性を高めるためのバインダーとしての効果があるが、造粒時の水分添加により凝集しやすく、バインダーとしての効果を損ねていることに着目し、その対応策を研究した。
本発明の目的は、生石灰、消石灰及び破砕鉄鉱石のバインダーとしての効果を高める微粒子混合物を用いた焼結鉱の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】
【０００９】
本発明者は、生石灰等を鉄鉱石と合わせて破砕することにより製造した混合物（以下、微粒子混合物と記す。）が、焼結原料の造粒の際に、バインダーとしての効果が大きいという知見を得た。これは、生石灰等と破砕鉱石とを混合状態のバインダーとすることで、生石灰同士の凝集や破砕鉱石同士の凝集を防止できることによる。そして、鉄鉱石を破砕する工程において生石灰をも配合することで、破砕鉱石を得ることと生石灰等と破砕鉱石との混合を同時に達成できる利点を有する。本発明は、かかる知見に基づくものである。
【００１０】
（１）焼結原料を下方吸引型焼結機で焼成して焼結鉱を製造する方法であって、
鉄鉱石の一部を生石灰または消石灰と共に乾式破砕し、微粒子混合物を製造する混合破砕工程と、
残りの原料と、前記微粒子混合物を混合し、一括して造粒する一括造粒工程と、
前記一括造粒工程で製造した造粒物を焼成する焼成工程とを有し、
前記微粒子混合物は、生石灰を１５質量％以上５０質量％以下、または消石灰を２０質量％以上６５質量％以下を含み、残りが鉄鉱石であることを特徴とする微粒子混合物を用いた焼結鉱製造方法。
（２）前記一括造粒工程に替えて、焼結原料を主焼結原料群と前記微粒子混合物を含む副焼結原料群に分け、それぞれを混合・造粒する、主造粒工程と副造粒工程とを並列で有し、
さらに、前記主造粒工程と副造粒工程で製造したそれぞれの造粒物を前記焼成工程までに合わせる工程を有することを特徴とする（１）に記載の微粒子混合物を用いた焼結鉱製造方法。
（３）前記微粒子混合物は、１０μｍ以下が６０質量％以上であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の微粒子混合物を用いた焼結鉱製造方法。
（４）焼結原料に対し、生石灰が０質量％を超え４質量％以下、または消石灰が０質量％を超え５．２質量％以下であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の微粒子混合物を用いた焼結鉱製造方法。
（５）焼結原料に対し、０質量％を超え１０質量％以下の鉄鉱石を生石灰または消石灰と共に乾式破砕することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の微粒子混合物を用いた焼結鉱製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、鉄鉱石の一部を生石灰または消石灰と共に乾式破砕した微粒子混合物を用いることにより、バインダーとしての効果を高め、焼結原料の造粒性を向上させ、焼結鉱の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】生石灰または微粉砕された鉄鉱石が生産率に及ぼす効果を示す図。
【図２】一括造粒（従来法）を示す図。
【図３】一括造粒（本願発明）を示す図。
【図４】分割造粒（従来法）を示す図。
【図５】分割造粒（本発明）を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
生石灰等及び破砕鉄鉱石は、焼結原料の造粒時にバインダーとしての機能を有する。また、微粉砕された鉄鉱石もバインダーとしての効果を有する(技術文献４)。
図１は、生石灰または微粉砕された鉄鉱石が生産率に及ぼす効果の一例を示す。生石灰４質量％の使用又は、−１０μｍ以下に微粉砕された鉄鉱石の１０質量％の使用により焼結鉱の生産率が向上していることを示す。
しかし、生石灰等は、造粒時に直接添加すると、造粒時の水分により凝集しやすく、バインダーとしての効果が損なわれる。そこで、事前に生石灰等を鉄鉱石と乾式で混合、破砕することにより、造粒時の水分により凝集を防止し、バインダーとしての効果を高めるものである。そして、生石灰等と鉄鉱石の乾式混合破砕により、バインダーとしての両者の相乗効果を高めることができる。
本発明は、生石灰等を鉄鉱石と乾式で混合、破砕した微粒子混合物を焼結原料の造粒のバインダーとして用いることに特徴がある。
【００１４】
本発明は、一括造粒法および分割造粒法の双方で活用できる。
（一括造粒法）
図２は、従来法である一括造粒法のフローを示す。鉄鉱石の一部は、バインダーとしての機能を発揮させるため、混合前に単独で破砕される。鉄鉱石その他の焼結原料をドラムミキサーで混合・造粒する際に、生石灰等と破砕鉱石をバインダーとして添加する。
図３は、本願発明を用いた一括造粒法のフローを示す。生石灰等は、鉄鉱石と共に乾式破砕機により破砕される。生石灰等は破砕鉄鉱石と混合しているので、ドラムミキサーに添加した際に、生石灰等が凝集することがない。生石灰等と、微粉砕鉄鉱石は、それぞれ、バインダーとしての効果が発揮される、
【００１５】
破砕される鉄鉱石は、ゲーサイトを多く含む高結晶水鉱石が好ましい。これはヘマタイトやイタビライトと比較してゲーサイトの硬度が小さいので破砕が容易であること、および造粒時にバインダーとしての水中分散性が高いことによる。水中分散性は、ゲーサイト（FeOOH）の等電点はpH3-4であるので、造粒水PH7との差が大きいことによる。なお、ゲーサイト鉱石は一般的に粘土質脈石（Al2O３やSiO2）量が高く、付着力も高くなる銘柄が多い。
【００１６】
ここに、生石灰と破砕鉄鉱石の使用比率は、特に制約がない。前記の図１に示すごとく生石灰４質量％まで、微粒鉄鉱石１０質量％までの両者の効果は、確認されており、混合破砕することで、相乗効果が発揮される。特に、生石灰：破砕鉄鉱石＝１５：８５〜５０：５０が混合破砕効果が大きく発揮される。生石灰が１５質量％以上かつ破砕鉄鉱石が５０質量％以上で、前記水和生石灰の凝集が効率的に回避されるためである。消石灰の場合は、生石灰とＣａ分が同等に成る量に相当する。即ち、例えば、生石灰が１５質量％に相当する消石灰は、１．３２倍（７４/５４）の２０質量％になる。
また、破砕鉱石粒度については、−１０μｍ比率６０％以上が好ましい。６０％未満ではバインダー能が低下するからである。
【００１７】
ここに、破砕機は、連続処理ができる型式であれば、いずれでもよいが、横型ボールミルがよい。ボールミルでは、破砕後の粒度を、操業状況を確認しながら、ボールの投入量を調節して操作できることが可能であるからである。その他、ロッドミルやフレットミルが破砕機として挙げられる。
【００１８】
（分割造粒法）
分割造粒法とは、造粒が困難な微粉原料を造粒する分割造粒（副）ライン（副造粒工程）と、残りの焼結用原料（通常の鉄鉱石（SF；シンターフィード）、副原料、凝結材など）を造粒する主ライン（主造粒工程）とを並列で有し、それぞれをあわせて焼結機に充填・焼成する方式である。通常、分割造粒ラインは全体の焼結原料の１〜２割を造粒処理し、そこでは、造粒機能を高めるために特殊な造粒設備や特殊なバインダーが使用される。
図４は、従来法の分割造粒法のフローを示す。鉄鉱石の一部は、バインダーとしての機能を発揮させるため、単独で破砕される。鉄鉱石その他の焼結原料をドラムミキサーで混合・造粒する際に、生石灰等と破砕鉱石をバインダーとして添加する。
図５は、本願発明における分割造粒を示す。生石灰等と破砕される鉱石を同時破砕し、得られた微粒子混合物を分割造粒系の原料と共に高速撹拌混練機で混練する。
分割造粒系の原料は、微粉原料（カナダ産の精鉱やブラジル産のＰＦ（ペレットフィード）等）を高配合しておくことが望ましい。これらの原料は、通常、大量処理する本造粒系のドラムミキサーでは、造粒に不向きであるためである。通常の鉄鉱石（SF）：微粉原料は３：１〜１：１が望ましい。
【００１９】
分割造粒系では、高速撹拌混練機で強撹拌された原料はさらにパンペレタイザーで造粒される。ここで、高速撹拌混練機として、アイリッヒミキサー型、レディゲミキサー型、ダウミキサー型などを用いることができる。また、パンペレタイザーの代わりにドラムミキサーを用いても構わない。
【実施例】
【００２０】
一括造粒および分割造粒における本発明の効果を、焼結鍋試験により確認した。
（破砕鉱石の製造）
破砕される鉱石の銘柄として、豪州産ピソライト鉱石のＨＩヤンディ鉱を選択し、実験室スケールのボールミルで破砕して準備した。従来法では、鉄鉱石のみを破砕し、発明法では、生石灰と共に鉄鉱石を破砕した。一括造粒および分割造粒ともに破砕される鉄鉱石と生石灰の質量比率は５：２となるように配分した。この混合物を「微粒子混合物」とした。
破砕は、試験室仕様の横型ボールミルを使用した。円筒（直径３２０ｍｍ、機長２９０ｍｍ）内に直径２０ｍｍの鉄球および破砕対象の原料を装入した後に、円筒を転動して破砕する。破砕時間は、破砕後粒度が−１０μｍ比率６０％となるように調整した。
【００２１】
（焼結鍋試験の配合）
表１に焼結試験の配合を示す。粉鉱石（ＳＦ）として豪州産ピソライト鉱石であるＨＩヤンディ鉱石鉱、微粉鉱石（ＰＦ）として、ブラジル産ＰＦであるＰＦＦＴ鉱を使用した。
【００２２】
（造粒方法）
造粒フローを図２〜図５に示す。図２、３が一括造粒、図４、５が分割造粒である。
造粒方法については、以下のとおりである。
一括造粒および分割造粒におけるドラムミキサーは、混合４分、水分添加（７．５％目標）後、さらに４分間混合した。
分割造粒における高速撹拌ミキサーおよびパンペレタイザーについては、水分添加（１１．０％）後、高速撹拌ミキサーで1分間混合処理したのちに、パンペレタイザーで４分間処理した。
発明例で混合破砕した微粒子混合物は、一括造粒で７％（SFHIヤンディ破砕粉５％＋生石灰２％）であり、分割造粒で１．７５％（SFHIヤンディ破砕粉１．２５％＋生石灰０．５％）である。
【００２３】
【表１】
0006361340.tif 000002
【００２４】
（焼成）
直径３００ｍｍ、高さ６００ｍｍの焼結用試験鍋に前記造粒後の原料を装入し、鍋下負圧１０００ｍｍＡｑに調整して、充填層上部に着火させた。なお、点火時間は１分とした。点火終了後、鍋下負圧１０ｋＰａ一定で、充填層上部より大気吸引して、焼結反応を進行させた。鍋下WB内へセットした熱電対により排ガス温度を計測した。この排ガス温度が最大となった時刻を焼結完了時刻とした。すなわち、焼結時間を点火開始から排ガス温度到達までとした。
【００２５】
（ケーキ処理）
焼結完了後のケーキを２ｍの高さから4回落下させたのちの＋５ｍｍ産物を成品と定義して、歩留および生産率を評価した。
【００２６】
（試験結果）
表２に試験結果を示す。
豪州ピソライト鉱石と生石灰との混合破砕品は豪州ピソライト鉱石単独破砕と比べて、生産率の面でも優れていた。
その要因は、未造粒粉率低下に伴うＦＦＳ（燃焼前線降下速度）向上効果に依るところが大きかった。
【００２７】
【表２】
0006361340.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２８】
鉄鉱石の一部を生石灰または消石灰と共に乾式破砕した微粒子混合物を用いることにより、バインダーとしての効果を高め、焼結原料の造粒性を向上させた微粒子混合物を用いた焼結鉱製造に利用することができる。
【図１】
0006361340.tif 000004
【図２】
0006361340.tif 000005
【図３】
0006361340.tif 000006
【図４】
0006361340.tif 000007
【図５】
0006361340.tif 000008