(57)【要約】【課題】焼結鉱の生産性や品質を低下させることなく、高リン鉱石を冶金用原料として使用できる方法を提供すること。【解決手段】石炭と鉄鉱石とを混合し、該混合した混合物を乾留してフェロコークスを製造する際に、前記鉄鉱石の一部または全部が、リンを０．０８ｍａｓｓ％以上含有する高リン鉱石からなることを特徴とする冶金用フェロコークスの製造方法を用いる。石炭と鉄鉱石との混合物を成型後に乾留してフェロコークスを製造すること、石炭と鉄鉱石との混合物を乾留してフェロコークスを製造する際に、前記混合物が、高リン鉱石を３ｍａｓｓ％以上、３０ｍａｓｓ％以下含有することが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭と鉄鉱石とを混合し、該混合した混合物を乾留してフェロコークスを製造する際に、前記鉄鉱石の一部または全部が、リンを０．０８ｍａｓｓ％以上含有する高リン鉱石からなることを特徴とする冶金用フェロコークスの製造方法。
【請求項２】
石炭と鉄鉱石との混合物を成型後に乾留してフェロコークスを製造することを特徴とする請求項１に記載の冶金用フェロコークスの製造方法。
【請求項３】
石炭と鉄鉱石との混合物を乾留してフェロコークスを製造する際に、前記混合物が、高リン鉱石を３ｍａｓｓ％以上、３０ｍａｓｓ％以下含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冶金用フェロコークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉等の主原料として用いられる焼結鉱やコークスに関し、特に石炭と鉄鉱石から製造する冶金用フェロコークスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の主原料である焼結鉱は、一般に以下のようにして製造される。まず、粉鉄鉱石に、石灰粉等の酸化カルシウム含有副原料、珪石や蛇紋岩等の酸化ケイ素含有副原料及びコークス粉等の炭材を配合し、これに適量の水を加えて混合・造粒する。この造粒された配合原料（焼結原料）を、ドワイトロイド式焼結機のパレット上に所定の厚さに充填し、この充填ベッド表層部の炭材に着火後、下方に向けて空気を吸引しながら充填ベッド内部の炭材を燃焼させ、その燃焼熱により配合原料を焼結させて焼結ケーキとする。そして、この焼結ケーキを粉砕・整粒することにより、粒径が数ｍｍ以上の成品焼結鉱が得られる。
【０００３】
安定した高炉操業を行うためには、高品質の焼結鉱が求められる。一般に、焼結鉱の品質はシャッター強度（冷間強度）、還元粉化指数（ＲＤＩ）、被還元性（ＲＩ）などが指標とされるが、これらが指標となる成品焼結鉱の品質は、高炉操業における炉内荷下がり状態の安定性、炉内通気性や通液性、鉱石の還元効率、高温性状等に対して大きな影響を及ぼす。このため焼結鉱の製造プロセスでは厳しい品質管理が行なわれている。また、焼結鉱の製造コストを低減させるために焼結鉱の成品歩留まりの向上が求められ、さらに焼結鉱製造ラインの効率化と生産率の向上が求められる。
【０００４】
ところで、焼結鉱の原料鉄鉱石としては、従来、主としてヘマタイト鉱石（赤鉄鉱）やマグネタイト鉱石（磁鉄鉱）が用いられてきたが、最近このような良質な鉄鉱石の供給量が減少しつつあることに伴い、高リン鉱石などのようなリン（Ｐ）の含有量が高い鉄鉱石を用いる必要に迫られており、将来的にその使用量は益々増大するものと思われる。ここで、高リン鉱石とは、焼結原料として利用される通常の粉鉄鉱石と比べてＰの含有量が高く、一般にＰを０．０８ｍａｓｓ％以上含有するような鉄鉱石である（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】第146、147回西山記念技術講座「製銑技術の最近の進歩と将来」１９９３年、ｐ．３６、３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高リン鉱石のようなＰ含有量の高い鉄鉱石を高炉原料として使用することは、製造される溶銑のＰ濃度を高め、脱燐処理の負荷を増大させることになるため、従来ではほとんど使用されていなかった。しかし、上述したように良質な鉄鉱石の供給量が減少しつつあることから、この高リン鉱石についても、焼結原料として相当量配合することが検討されつつある。しかし、本発明者らが検討したところ、表１に各種鉱石の組成を示すが、表１から分かるように、高リン鉱石（Ａ）は他の鉱石（Ｂ〜Ｇ）に比較してアルミナが高く、また微粉の割合が多い特徴がある。このため、焼結中の通気性悪化が大きく、焼結鉱の生産率や、歩留りが悪化し、焼結鉱の品質も低下して、焼結操業に不適であった。しかし、高品位な鉱石原料の枯渇化が進み、また鉱石原料コストが高くなる中、高リン鉱石の使用は避けられない状況である。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、焼結鉱の生産性や品質を低下させることなく、高リン鉱石を冶金用原料として使用できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）石炭と鉄鉱石とを混合し、該混合した混合物を乾留してフェロコークスを製造する際に、前記鉄鉱石の一部または全部が、リンを０．０８ｍａｓｓ％以上含有する高リン鉱石からなることを特徴とする冶金用フェロコークスの製造方法。
（２）石炭と鉄鉱石との混合物を成型後に乾留してフェロコークスを製造することを特徴とする（１）に記載の冶金用フェロコークスの製造方法。
（３）石炭と鉄鉱石との混合物を乾留してフェロコークスを製造する際に、前記混合物が、高リン鉱石を３ｍａｓｓ％以上、３０ｍａｓｓ％以下含有することを特徴とする（１）または（２）に記載の冶金用フェロコークスの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高リン鉱石をフェロコークスの原料としてフェロコークスを製造して、冶金用原料として利用できるので、高リン鉱石を焼結鉱原料として用いる量を大幅に削減可能であり、焼結鉱の生産性や品質の低下を防止できる。また、高強度のフェロコークスを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明では、高リン鉱石を焼結鉱原料として主として使用することなく、製銑分野トータルとしては高リン鉱石の使用量を増加させるために、高リン鉱石と石炭を原料として冶金用フェロコークスを製造する。
【００１１】
石炭および鉄鉱石を混合し、乾留して得られるフェロコークスは、石炭の軟化溶融物によって石炭粒子と鉄鉱石粒子とが結合された多孔材料であり、冶金用コークスとして利用される。通常のコークスと同様に粒子の接着状況が製品の強度を決定する。
【００１２】
図１に、石炭中に含まれるリンの質量割合と、その石炭を単味で乾留したときのコークス強度の関係を示す。コークス強度はドラム試験機を用いて測定し、１５０回転１５ｍｍ指数（ＤＩ１５０／１５）を用いた。図１において、平均最大反射率（Ｒ0）が０．７％の石炭を黒丸で、平均最大反射率が１．２％の石炭を白丸で示す。平均最大反射率が同じ石炭では、平均最大反射率以外の最高流動度や全イナート量もほぼ等しい。そのため、製造されるコークス強度は変わらないと考えられるが、平均最大反射率が同じ石炭でもコークス強度に違いが認められ、リンの質量割合と強い相関を有していた。これは、リン化合物が石炭の軟化溶融過程に影響を及ぼしているためと考えられる。すなわち石炭の軟化溶融過程において、リン化合物が石炭の積層構造あるいは網面構造の発達を促進したものと推察される。
【００１３】
図２に、通常の配合炭に、表１に示す鉱石Ａと鉱石Ｆの混合物（高リン鉱石＋マラマンバ鉱石）を３０ｍａｓｓ％配合して乾留し、フェロコークスを製造した時のコークス強度を示す。表１に示すように、鉱石Ｆの組成は、高リン鉱石である鉱石Ａと比較すると、リン含有率以外はほぼ等しくなっている。図２の横軸は鉱石Ａと鉱石Ｆの混合物における鉱石Ａの添加率であり、高リン鉱石の添加率に相当する。高リン鉱石添加率０ｍａｓｓ％とは、鉱石Ｆを全体の３０ｍａｓｓ％配合したことを意味し、高リン鉱石添加率３０ｍａｓｓ％とは、鉱石Ａを全体の３０ｍａｓｓ％配合して鉱石Ｆは配合しなかったことを意味する。鉱石の粒径は、０．１ｍｍ以下に調整し（−０．１ｍｍ１００ｍａｓｓ％）、石炭の品位は平均最大反射率１．１％、最高流動度（ＭＦ）１０００ｄｄｐｍ、全イナート量３１ｖｏｌ％として混合し、乾留してフェロコークスを製造した。強度はドラム１５０回転の１５ｍｍ指数（ＤＩ１５０／１５）で評価した。図２によれば、高リン鉱石添加率が増加するに従い、フェロコークスの強度が上昇することが分かる。このことから、石炭中のリン化合物と同様に、鉱石中のリン化合物によっても、石炭の積層構造あるいは網面構造の発達が促進されるものと推察される。
【００１４】
図３に、通常の配合炭に、表１に示す鉱石Ａと鉱石Ｆの混合物（高リン鉱石＋マラマンバ鉱石）を３０ｍａｓｓ％配合して成型したブリケットを乾留した後のフェロコークスのブリケット強度と、上記と同様の高リン鉱石添加率の関係を示す。鉱石粒径は、０．１ｍｍ以下に調整し（−０．１ｍｍ１００ｍａｓｓ％）、石炭の品位は平均最大反射率０．７％、最高流動度（ＭＦ）３０ｄｄｐｍ、全イナート量３５ｖｏｌ％である。ブリケットはブリケットマシンを用いて１８ｃｍ3のピロー型に成型した。ブリケット強度はドラム１５０回転の１５ｍｍ指数（ＤＩ１５０／１５）で評価し、８１．５ポイント以上であれば良好と判断した。ブリケット化して圧密されるため、リン濃度添加効果は図２の場合と比較して、やや小さいが、高リン鉱石添加率が１５ｍａｓｓ％まではブリケット強度は単調増加している。１５ｍａｓｓ％以上ではやや効果が飽和する傾向が見られるが、添加率が３０ｍａｓｓ％でも目標の強度を維持している。リンの添加効果によりブリケット強度が上昇するものの、過剰に添加すると、ブリケット乾留中に炭素と鉱石との還元反応によりブリケット中に欠陥が多く発生する恐れがあり、原料中にリンが高濃度に存在すると製鋼工程で支障が出ることも考慮すると、石炭と鉄鉱石とを混合し、該混合した混合物を成型後に乾留してフェロコークスを製造する際の、混合物中の高リン鉱石の添加率は３ｍａｓｓ％以上、３０ｍａｓｓ％以下が適当であると考えられる。
【００１５】
以上のように、リンの質量割合の高い高リン鉱石に対し、石炭中のリンの質量割合を調整して、高リン鉱石と石炭で構成されるフェロコークス原料中のリンの質量割合を調整すれば、フェロコークスの強度を高めつつ、高リン鉱石の使用量を増加させることが可能となる。したがって、高リン鉱石を焼結原料として使用する量を減少させて、フェロコークス原料として用いることで、焼結鉱の生産性や品質を低下させることなく、高リン鉱石を冶金用原料として効果的に使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】石炭中に含まれるリンの質量割合と、その石炭を乾留したときのコークス強度の関係を示すグラフ。
【図２】高リン鉱石添加率とフェロコークス強度との関係を示すグラフ。
【図３】高リン鉱石添加率とフェロコークスのブリケット強度との関係を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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