(57)【要約】      （修正有）【課題】原料ヤードにおける焼結鉱の積山へ水が浸透するのを抑制し、かつ長期間にわたってその効果が維持される方法を提供する。【解決手段】積山の上表面に平均粒径５mm以下の返鉱を積層して返鉱層を形成し、返鉱層の上表面に返鉱、１０〜９０体積％と平均粒径５〜100μｍの酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、鉄、および黒鉛から選ばれる少なくとも１種の無機物粒子、９０〜１０体積％との混合物を積層して混合物層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外に貯蔵される焼結鉱の積山へ水が浸透するのを抑制する焼結鉱積山への水の浸透抑制方法において、前記積山の上表面に返鉱を積層して返鉱層を形成し、前記返鉱層の上表面に返鉱と平均粒径５〜100μｍの無機物粒子との混合物を積層して混合物層を形成することを特徴とする焼結鉱積山への水の浸透抑制方法。
【請求項２】
前記混合物層の上表面に水分散系無機バインダーを散布することを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱積山への水の浸透抑制方法。
【請求項３】
前記返鉱の平均粒径が５mm以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結鉱積山への水の浸透抑制方法。
【請求項４】
前記混合物層に前記返鉱が10〜90体積％、前記無機物粒子が90〜10体積％の比率で配合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼結鉱積山への水の浸透抑制方法。
【請求項５】
前記無機物粒子が、酸化カルシウム粉末、炭酸カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末、酸化ケイ素粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、酸化鉄粉末、鉄粉末および黒鉛粉末の中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の焼結鉱積山への水の浸透抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄原料の焼結鉱を屋外で保管する際に、雨水や夜露等の水分が焼結鉱の積山に浸透するのを抑制する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄原料である焼結鉱は、鉄鉱石を副原料（たとえば石灰石，炭材等）とともに焼成して焼結ケーキとし、その焼結ケーキを破砕して所定の粒度に整粒したものである。製造された焼結鉱は、屋外の保管場所（いわゆる原料ヤード）に貯蔵され、適宜必要量を高炉へ搬出される。
原料ヤードに焼結鉱を保管するにあたって、焼結鉱は積山と呼ばれる山状に堆積して貯蔵される。焼結鉱が原料ヤードに貯蔵される期間は通常１ケ月程度であり、その貯蔵期間中に水（たとえば雨水，夜露等）が積山に浸透する。その結果、原料ヤードから搬出される焼結鉱には、水が１〜10質量％含まれる。このように水を含む焼結鉱を高炉に装入すると、水を蒸発させる気化熱が必要となり、焼結鉱の加熱溶融に消費するべき熱エネルギーを浪費することになる。
【０００３】
そこで原料ヤードにて、積山に水が浸透するのを抑制する技術が検討されている。たとえば特許文献１には、積山にセメントを散布し、さらに樹脂水溶液を散布する技術が開示されている。また特許文献２には、粒度１mm以下のCaＯを含む製鋼スラグを散布し、さらに高分子造膜剤水溶液を散布する技術が開示されている。しかし、これらの技術は、樹脂層を最も外側に形成するので、時間の経過とともに樹脂が劣化して水の浸透を抑制する効果が損なわれる。
【特許文献１】特開昭58-63606号公報
【特許文献２】特開昭60-200920号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、原料ヤードにおける焼結鉱の積山へ水が浸透するのを抑制し、かつ長期間にわたってその効果が維持される方法を提供することを目的とし、ひいては高炉操業のエネルギー効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、屋外に貯蔵される焼結鉱の積山へ水が浸透するのを抑制する焼結鉱積山への水の浸透抑制方法において、積山の上表面に返鉱を積層して返鉱層を形成し、返鉱層の上表面に返鉱と平均粒径５〜100μｍの無機物粒子との混合物を積層して混合物層を形成する焼結鉱積山への水の浸透抑制方法である。
本発明の焼結鉱積山への水の浸透抑制方法においては、混合物層の上表面に水分散系無機バインダーを散布することが好ましい。また、返鉱の平均粒径が５mm以下であること、混合物層が返鉱10〜90体積％，無機物粒子90〜10体積％の比率で配合されることが好ましい。無機物粒子は、酸化カルシウム粉末，炭酸カルシウム粉末，水酸化カルシウム粉末，酸化ケイ素粉末，酸化アルミニウム粉末，酸化マグネシウム粉末，酸化鉄粉末，鉄粉末および黒鉛粉末の中から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、原料ヤードにおける焼結鉱の積山へ水が浸透するのを抑制し、かつ長期間にわたってその効果を維持できる。その結果、高炉操業のエネルギー効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、本発明で使用する返鉱について説明する。
鉄鉱石と副原料を焼成して得た焼結ケーキを破砕した焼結鉱は、その粒度が広い範囲にわたって分布している。製鉄原料として高炉に装入する焼結鉱の適正な粒径は、一般に５〜50mmと言われている。そこで焼結ケーキを破砕した後、焼結鉱を篩分けし、粒径50mm以上の焼結鉱は再度破砕して製鉄原料として使用する。
【０００８】
一方、粒径５mm以下の焼結鉱を高炉に装入すると、高炉内の通気性に悪影響を及ぼす。そこで粒径５mm以下の焼結鉱は、鉄鉱石や副原料とともに再度焼成して、焼結ケーキとする。このように焼結設備に返送される焼結鉱（すなわち粒径５mm以下の焼結鉱）を返鉱と称する。
本発明では、原料ヤードにおける焼結鉱の積山の上表面に返鉱を積層して、返鉱層を形成する。なお、返鉱は焼結設備に返送される粒径５mm以下の焼結鉱の名称であり、本発明では、その名称とは異なる用途に使用するが、本質的に同じものであるから従来と同様に返鉱と記す。ここで、積山の上表面とは積山の露出面を指し、その全面に返鉱層を形成しても良いし、あるいは一部に返鉱層を形成しても良い。ただし、積山の露出面の一部に返鉱層を形成する場合は、積山の上部に返鉱層を形成することが好ましい。
【０００９】
返鉱層の厚みは、特に限定しないが、５mm以上が好ましい。その理由は、返鉱層の厚みが５mm未満では、水の浸透を抑制できない。より好ましくは６mm以上であり、７mm以上が一層好ましい。一方、返鉱層の厚みが50mmを超えると、高炉に装入される返鉱の量が増加し、高炉内の通気性に悪影響を及ぼす。したがって、返鉱層の厚みは50mm以下が好ましい。
【００１０】
このようにして形成した返鉱層の上表面に、返鉱と無機物粒子との混合物を積層して混合物層を形成する。ここで、返鉱層の上表面とは返鉱層の露出面を指し、その全面に混合物層を形成しても良いし、あるいは一部に混合物層を形成しても良い。ただし、返鉱層の露出面の一部に混合物層を形成する場合は、積山の上部に混合物層を形成することが好ましい。
【００１１】
混合物層を構成する返鉱は上記で説明した返鉱と同一であるから説明を省略する。
混合物層を構成する無機物粒子の平均粒径が10μｍでは、無機物粒子が水とともに流出するので、混合物層を維持できない。一方、平均粒径が100μｍを超えると、混合物層内に多数の空隙が生じて、水の浸透を抑制できない。したがって、無機物粒子の平均粒径は10〜100μｍの範囲内が好ましい。無機物粒子の平均粒径がこの範囲を外れると、積山に水が浸透するのを抑制できない。より好ましくは12〜80μｍであり、15〜60μｍが一層好ましい。
【００１２】
混合物層の厚みは、特に限定しないが、10mm以上が好ましい。その理由は、混合物層の厚みが10mm未満では、水の浸透を抑制できない。一方、混合物層の厚みが50mmを超えると、高炉に装入される返鉱の量が増加し、高炉内の通気性に悪影響を及ぼす。したがって、混合物層の厚みは50mm以下が好ましい。
このようにして形成される混合物層における返鉱の配合比率は、10〜90体積％の範囲内が好ましい。したがって、無機物粒子の配合比率は90〜10体積％である。混合物層における返鉱の配合比率が10体積％未満では（すなわち無機物粒子が90体積％を超えると）、水の浸透を抑制できない。一方、返鉱の配合比率が90体積％を超えると（すなわち無機物粒子が10体積％未満では）、高炉に装入される返鉱の量が増加し、高炉内の通気性に悪影響を及ぼす。より好ましくは返鉱：無機物粒子＝20体積％：80体積％〜80体積％：20体積％であり、さらに返鉱：無機物粒子＝30体積％：70体積％〜70体積％：30体積％が一層好ましい。
【００１３】
無機物粒子の材質や成分は特に限定されない。ただし、酸化カルシウム，炭酸カルシウム，酸化ケイ素，酸化アルミニウム，酸化マグネシウム，黒鉛，酸化鉄，鉄等の粒子を無機物粒子として使用するのが好ましい。これらの無機物粒子を単体で使用しても良いし、あるいは２種以上を混合して使用しても良い。とりわけ酸化鉄，黒鉛，鉄の粒子は水の浸透を抑制する効果が顕著に発揮されるので一層好ましい。
【００１４】
このようにして形成した混合物層の上表面に、水分散系無機バインダーを散布するのが好ましい。水分散系無機バインダーは、コロイダルシリカ，酸化ケイ素，酸化アルミニウム，酸化マグネシウムの微粒子が水を分散したものを使用する。このような水分散系無機バインダーを混合物層の上表面に散布することによって、積山への水の浸透を抑制する効果が大幅に向上する。ここで、混合物層の上表面とは混合物層の露出面を指し、その全面に水分散系無機バインダーを散布しても良いし、あるいは一部に散布しても良い。ただし、混合物層の露出面の一部に水分散系バインダーを散布する場合は、積山の上部に散布することが好ましい。
【００１５】
本発明では焼結鉱からなる積山の上表面に返鉱層および混合物層を形成する。さらに水分散系無機バインダーを散布する場合は、その乾燥固化したバインダー層が形成される。したがって焼結鉱を原料ヤードから搬出する際には、返鉱層，混合物層，バインダー層の破片が焼結鉱に混入する。そこで、焼結鉱を高炉に装入するに先立って篩分けを行ない、所定の粒度範囲から外れる返鉱層，混合物層，バインダー層の破片を除去することが好ましい。このようにすれば焼結鉱とともに返鉱層，混合物層，バインダー層の破片（ただし焼結鉱と同等の粒度を有する破片）が高炉に装入されるが、高炉の操業に悪影響は生じない。ただし、その他の要因で高炉の操業が不安定な場合は、返鉱層，混合物層，バインダー層の破片を除去して焼結鉱のみを装入することが好ましい。
【実施例】
【００１６】
図１に示すように、鋼製パイプ１（外径90mm，内径72mm，長さ150mm）を垂直に固定し、下側の開口面にメッシュ２（目開き１mm）を装着して、水の浸透実験を行なった。その浸透実験について説明する。
原料ヤードにおける焼結鉱の積山を想定して、鋼製パイプ１の底部に焼結鉱３（平均粒径10mm）を厚み60mmとなるように充填した。次に積山の上表面に形成される返鉱層を想定して、焼結鉱３の上面に返鉱４（平均粒径＝0.5mm）を厚み７mmとなるように充填した。なお、焼結鉱３と返鉱４の平均粒径の測定は、粗さの異なる数種類の篩で篩い、その篩上の重量を測ることで平均粒径を測定した。
【００１７】
次いで返鉱層の上表面に形成される混合物層を想定して、返鉱４と無機物粒子５との混合物を充填した。無機物粒子５は、黒鉛または酸化鉄を使用し、混合比率は返鉱：無機物粒子＝50体積％：50体積％とした。なお無機物粒子５の平均粒径は、表１に示すように６〜60mmの範囲で変化させた。無機物粒子５の平均粒径の測定方法は、焼結鉱３や返鉱４の平均粒径の測定と同じである。混合物の充填厚みは10mmとした。これを発明例１〜５とする。
【００１８】
ただし発明例２では、図２に示すように、混合物の上面に水分散系無機バインダー６（GRANDEX社製FJ150を）を散布した。なお、水分散系無機バインダー６の散布量は0.01ｇ／cm2とし、散布した後、大気中に６時間放置して乾燥させた。
発明例１〜５の鋼製パイプ１の上側の開口面から100cm3の水７を注入した。したがって、発明例１，３〜５では混合物層Ｃの上に水７が注入され、発明例２では水分散系無機バインダー６の上に水７が注入される。このようにして注入された水７が下方に浸透していき、メッシュ２から全て流下するまでの所要時間（以下、透水時間という）を測定した。その結果は表１に示す通りである。
【００１９】
一方、比較例として、本発明の範囲を外れる例について鋼製パイプを用いて水の浸透実験を行なった。すなわち、表１に示す比較例１，２は無機物粒子の平均粒径が本発明の範囲を外れる例，比較例３は返鉱と無機物粒子を使用しない例，比較例４は無機物粒子を使用しない例，比較例５は無機物粒子を使用しない例である。
比較例１〜５の鋼製パイプの上側の開口面から100cm3の水７を注入して、その透水時間を測定した。その結果は表１に示す通りである。
【００２０】
【表１】
2007297666.tif 000003
【００２１】
表１から明らかなように、発明例では透水時間が190〜4881秒であったのに対して、比較例では３〜20秒であった。したがって本発明によれば、水100cm3の透水時間が大幅に延長される（水の浸透が抑制される）ことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】水の浸透実験に用いた装置の例を模式的に示す断面図である。
【図２】水の浸透実験に用いた装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  鋼製パイプ
２  メッシュ
３  焼結鉱
４  返鉱
５  無機物粒子
６  水分散系無機バインダー
７  水
Ａ  積山
Ｂ  返鉱層
Ｃ  混合物層
【図１】
2007297666.tif 000004
【図２】
2007297666.tif 000005