(57)【要約】【課題】下方吸引式焼結機を用い、炭材と気体燃料とを装入層内で燃焼させることにより、高強度で被還元性に優れる、高品質の焼結鉱を高歩留りで製造する方法を提案する。【解決手段】循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成し、その装入層表面の炭材に点火すると共に、燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を含む装入層上方の空気をパレット下に配設されたウインドボックスで吸引して装入層内に導入し、装入層内において上記気体燃料と炭材を燃焼させて焼結鉱を製造する方法において、焼結機のパレットの幅方向両サイド部に空隙率の高い部分を形成することを特徴とする焼結鉱の製造方法。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成し、その装入層表面の炭材に点火すると共に、燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を含む装入層上方の空気をパレット下に配設されたウインドボックスで吸引して装入層内に導入し、装入層内において上記気体燃料と炭材を燃焼させて焼結鉱を製造する方法において、
装入層のパレットの両幅端部側に空隙率の高い部分を形成することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
上記両幅端部側は、パレット幅Ｗの１／４以内であ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。
【請求項３】
上記空隙率の高い部分は、幅が５〜３０ｍｍの棒状体あるいは板状体を装入層厚の１０〜６０％の深さに挿入することにより形成される溝状であることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項４】
上記空隙率の高い部分を、２００〜１０００ｍｍの間隔で形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項５】
上記空隙率の高い部分を、パレットの幅方向両サイド部における１２００℃以上１４００℃以下に保持される高温域保持時間が１５０秒以上となるよう形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項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、下方吸引式のドワイトロイド焼結機を用いて、高強度で被還元性に優れる、高品質の高炉原料用焼結鉱を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、一般に、図１に示すような工程を経て製造される。焼結鉱の原料は、鉄鉱石粉や焼結鉱篩下粉、製鉄所内で発生した回収粉、石灰石およびドロマイトなどの含ＣａＯ系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などであり、これらの原料は、ホッパー１・・・の各々から、コンベヤ上に所定の割合で切り出される。切り出された原料は、ドラムミキサー２および３等によって適量の水が加えられ、混合、造粒されて、平均径が３〜６ｍｍの擬似粒子である焼結原料とされる。この焼結原料は、その後、焼結機上に配設されているサージホッパー４、５からドラムフィーダー６と切り出しシュート７を介して、無端移動式の焼結機パレット８上に４００〜８００ｍｍの厚さで装入され、焼結ベッドともいわれる装入層９を形成する。その後、装入層９の上方に設置された点火炉１０で装入層表層の炭材に点火するとともに、パレット８の直下に配設されたウインドボックス１１を介して装入層上方の空気を下方に吸引することにより、装入層内の炭材を順次燃焼させ、このときに発生する燃焼熱で前記焼結原料を溶融して焼結ケーキを得る。このようにして得た焼結ケーキは、その後、破砕、整粒され、約５ｍｍ以上の塊成物が、成品焼結鉱として回収され、高炉に供給される。
【０００３】
上記製造プロセスにおいて、点火炉１０によって点火された装入層内の炭材は、その後、装入層内を上層から下層に向かって吸引される空気によって燃焼を続け、厚さ方向に幅をもった燃焼・溶融帯（以降、単に「燃焼帯」ともいう。）を形成する。この燃焼帯の溶融部分は、吸引される空気の流れを阻害するため、焼結時間が延長して生産性が低下する要因となる。また、この燃焼帯は、パレット８が下流側に移動するのに伴って次第に装入層の上層から下層に移行し、燃焼帯が通過した後には、焼結反応が完了した焼結ケーキ層（以降、単に「焼結層」ともいう。）が生成される。また、燃焼帯が上層から下層に移行するのにともない、焼結原料中に含まれる水分は、炭材の燃焼熱で気化して、まだ温度が上昇していない下層の焼結原料中に濃縮し、湿潤帯を形成する。この水分濃度がある程度以上になると、吸引ガスの流路となる焼結原料の粒子間の空隙が水分で埋まり、溶融帯と同様、通気抵抗を増大させる要因となる。
【０００４】
図２は、厚さが６００ｍｍの装入層中を移動する燃焼帯が、装入層内のパレット上約４００ｍｍの位置（装入層表面から２００ｍｍ下）にあるときの、装入層内の圧損と温度の分布を示したものであり、このときの圧損分布は、湿潤帯におけるものが約６０％、燃焼帯におけるものが約４０％であることを示している。
【０００５】
ところで、焼結機の生産量（ｔ／ｈｒ）は、一般に、生産率（ｔ／ｈｒ・ｍ２）×焼結機面積（ｍ２）により決定される。即ち、焼結機の生産量は、焼結機の機幅や機長、原料装入層の厚さ、焼結原料の嵩密度、焼結（燃焼）時間、歩留りなどにより変化する。したがって、焼結鉱の生産量を増加するには、装入層の通気性（圧損）を改善して焼結時間を短縮する、あるいは、破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留りを向上することなどが有効であると考えられている。
【０００６】
図３は、焼結鉱の生産性が高い時と低い時、即ち、焼結機のパレット移動速度が速い時と遅い時の装入層内のある点における温度と時間の推移を示したものである。焼結原料の粒子が溶融し始める１２００℃以上の温度に保持される時間は、生産性が低い場合はＴ１、生産性が高い場合はＴ２で表されている。生産性が高い時はパレットの移動速度が速いため、高温域保持時間Ｔ２が、生産性が低い時のＴ１と比べて短くなる。しかし、１２００℃以上の高温での保持時間が短くなると焼成不足となり、焼結鉱の冷間強度が低下し、歩留りが低下してしまう。したがって、高強度の焼結鉱を、短時間でかつ高歩留りで、生産性よく製造するためには、何らかの手段を講じて、１２００℃以上の高温で保持される時間を延長し、焼結鉱の冷間強度を高めてやる必要がある。なお、焼結鉱の冷間強度を表す指標としては、一般に、ＳＩ（シャッターインデックス）、ＴＩ（タンブラーインデックス）が用いられている。
【０００７】
図４は、点火炉で点火された装入層表層の炭材が、吸引される空気によって燃焼を続けて燃焼帯を形成し、これが装入層の上層から下層に順次移動し、焼結ケーキが形成されていく過程を模式的に示した図である。また、図５（ａ）は、上記燃焼帯が、図４に示した太枠内に示した装入層の上層部、中層部および下層部の各層内に存在しているときの温度分布を模式的に示したものである。焼結鉱の強度は、１２００℃以上の温度に保持される温度と時間の積に影響され、その値が大きいほど焼結鉱の強度は高くなる。そのため、装入層内の中層部および下層部は、装入層上層部の炭材の燃焼熱が吸引される空気によって運ばれて予熱されるため、高温度に長時間にわたって保持されるのに対して、装入層上層部は、予熱されない分、燃焼熱が不足し、焼結に必要な燃焼溶融反応（焼結反応）が不十分となりやすい。その結果、装入層の幅方向断面内における焼結鉱の歩留り分布は、図５（ｂ）に示したように、装入層上層部ほど歩留りが低くなる。また、パレット両幅端部側も、パレット側壁からの放熱や、通過する空気量が多いことによる過冷却によって、焼結に必要な高温域での保持時間が十分に確保できず、やはり歩留りが低くなる。
【０００８】
これらの問題に対して、従来は、焼結原料中に添加している炭材（粉コークス）量を増量することが行われてきた。しかし、コークスの添加量を増やすことによって、図６に示したように、焼結層内の温度を高め、１２００℃以上に保持される時間を延長することができるものの、それと同時に、焼結時の最高到達温度が１４００℃を超えるようになり、以下に説明する理由によって、焼結鉱の被還元性や冷間強度の低下を招くことになる。
【０００９】
非特許文献１には、焼結過程で焼結鉱中に生成する各種鉱物の引張強度（冷間強度）と被還元性について、表１のように示されている。そして、焼結過程では、図７に示したように、１２００℃で融液が生成し始め、焼結鉱の構成鉱物の中で最も高強度で、被還元性も比較的高いカルシウムフェライトが生成する。これが、焼結温度として１２００℃以上を必要とする理由である。しかし、さらに昇温が進んで１４００℃を超え、正確には１３８０℃を超えるようになると、カルシウムフェライトは、冷間強度と被還元性が最も低い非晶質珪酸塩（カルシウムシリケート）と、還元粉化しやすい骸晶状二次ヘマタイトとに分解し始める。また、焼結鉱の還元粉化の起点となる二次ヘマタイトは、鉱物合成試験の結果から、図８の状態図に示したように、Ｍａｇ．ｓｓ＋Ｌｉｑ．域まで昇温し、冷却したときに析出するので、状態図上に示した（１）の経路でなく、（２）の経路を介して焼結鉱を製造することが、還元粉化を抑制する上で重要であるとしている。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
すなわち、非特許文献１には、焼結鉱の品質を確保する上で、燃焼時の最高到達温度や高温域保持時間などの制御が非常に重要な管理項目であり、これらの制御如何によって焼結鉱の品質がほぼ決定されることが開示されている。したがって、還元粉化性（ＲＤＩ）に優れかつ高強度で被還元性に優れる焼結鉱を得るためには、１２００℃以上の温度で生成したカルシウムフェライトを、カルシウムシリケートと二次ヘマタイトとに分解させないことが重要であり、そのためには、焼結時における装入層内の最高到達温度を１４００℃超え、好ましくは１３８０℃超えとすることなく、装入層内の温度を１２００℃（カルシウムフェライトの固相線温度）以上に長時間保持することが必要となる。以降、本発明では、上記１２００℃以上１４００℃以下の温度域に保持される時間を、「高温域保持時間」と称することとする。
【００１２】
なお、前述した装入層上層部の歩留低下を改善し、生産性を向上しようとする技術については、従来から幾つか提案されている。例えば、特許文献１には、焼結鉱を製造するに際して、焼結原料中に添加したコークスに加えて、焼結原料に吸引される空気中に発熱性ガスを添加し、これを焼結帯で燃焼させることによって、焼結鉱の強度や生産率、成品歩留りの向上を図る技術が提案されている。しかし、この特許文献１の技術は、コークスと気体燃料を燃焼させることによって焼結時の最高到達温度を高め、焼結鉱の強度や生産率、歩留りの向上を図っているため、成品焼結鉱の被還元性（ＲＩ）の悪化をきたすという問題がある。
【００１３】
そこで、発明者らは、上記問題点を解決する技術として、焼結原料中への炭材添加量を削減した上で、焼結機の点火炉の下流において、燃焼下限濃度以下に希釈した各種気体燃料を、パレット上方から装入層内に導入し、その気体燃料を装入層内で燃焼させることによって、装入層内の最高到達温度および高温域保持時間の両方を適正範囲に制御する技術を特許文献２〜４等に提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特公昭４６−０２７１２６号公報
【特許文献２】特開２００８−０９５１７０号公報
【特許文献３】特開２０１０−０４７８０１号公報
【特許文献４】特開２００８−２９１３５４号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】「鉱物工学」；今井秀喜、武内寿久禰，藤木良規編、（１９７６）、ｐ．１７５、朝倉書店
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
下方吸引式焼結機を用いた焼結鉱の製造方法に、上記特許文献２〜４の技術を適用し、焼結原料中への炭材添加量を削減した上で、燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を装入層内に導入し、気体燃料を装入層内で燃焼させた場合には、上記気体燃料は、炭材が燃焼した後の焼結層内で燃焼するので、燃焼・溶融帯の最高到達温度を１４００℃超えとすることなく、燃焼・溶融帯の幅を厚さ方向に拡大することができ、効果的に高温域保持時間の延長を図ることができる。
【００１７】
しかし、先述した図５（ｂ）に示すように、パレット内における焼結鉱の成品歩留りには、高さ方向に分布が存在するだけではなく、幅方向にも歩留り分布があり、特に、パレットの両幅端部側の成品歩留りの低下は大きい。しかしながら、上記特許文献２〜４の技術は、焼結機の幅方向でのガスの流れの分布、すなわち、気体燃料吹き込み下において焼結機の幅方向の空気や気体燃料の流れの分布が、焼結性や焼結鉱の品質に及ぼす影響については、十分な検討がなされていないのが実情である。
【００１８】
本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、下方吸引式焼結機を用い、炭材と気体燃料とを装入層内で燃焼させて焼結鉱を製造する方法において、焼結機の幅方向におけるガスの流れを適正化し、もって、高品質の焼結鉱を高歩留りで製造する方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意研究を重ねた。その結果、焼結機のパレット幅方向で歩留りの低い両幅端部側に空隙率の高い部分を形成することで、その部分に空気と気体燃料が多く供給されるようになること、その結果、その部分の高温域保持時間が延長され、高強度で被還元性に優れる焼結鉱を高歩留りで得られるようになることを見出し、本発明を完成させた。
【００２０】
すなわち、本発明は、循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成し、その装入層表面の炭材に点火すると共に、燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を含む装入層上方の空気をパレット下に配設されたウインドボックスで吸引して装入層内に導入し、装入層内において上記気体燃料と炭材を燃焼させて焼結鉱を製造する方法において、装入層のパレットの両幅端部側に空隙率の高い部分を形成することを特徴とする焼結鉱の製造方法である。
【００２１】
本発明の製造方法における上記両幅端部側は、パレット幅Ｗの１／４以内であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の製造方法における上記空隙率の高い部分は、幅が５〜３０ｍｍの棒状体あるいは板状体を装入層厚の１０〜６０％の深さに挿入することにより形成される溝状であることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の製造方法は、上記空隙率の高い部分を、２００〜１０００ｍｍの間隔で形成することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の製造方法は、上記空隙率の高い部分を、パレットの幅方向両サイド部における１２００℃以上１４００℃以下に保持される高温域保持時間が１５０秒以上となるよう形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、焼結熱量が不足する焼結鉱のパレット両幅端部側に空隙率の高い部分を形成し、他の部分より多くの気体燃料と空気を供給することができるので、パレット両幅端部側の高温域保持時間を延長することができるので、パレット両幅端部側の成品歩留り大幅に改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】焼結プロセスを説明する概要図である。
【図２】焼結層内における温度分布と圧損分布を説明するグラフである。
【図３】高生産時と低生産時における装入層内の温度分布を説明する図である。
【図４】焼結進行に伴う装入層内の変化を説明する模式図である。
【図５】燃焼帯が装入層の上層部、中層部および下層部の各位置に存在しているときの温度分布と、装入層の幅方向断面内における焼結鉱の歩留り分布を説明する図である。
【図６】炭材量の変化（増量）による装入層内の温度変化を説明する図である。
【図７】焼結反応を説明する図である。
【図８】骸晶状二次ヘマタイトが生成する過程を説明する図である。
【図９】空隙率の高い部分を装入層に形成する例を説明する図である。
【図１０】空隙率の高い部分が焼結に及ぼす影響を説明する図である。
【図１１】実施例に用いる焼結試験鍋の構造を説明する例図である。
【図１２】実施例１における焼結試験鍋への焼結原料の装入条件を説明する図である。
【図１３】実施例２における焼結試験鍋への焼結原料の装入条件を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の基本的な技術思想について説明する。
図５（ｂ）に示すように、実機焼結機における焼結鉱の成品歩留りは、パレットの高さ方向（厚さ方向）に歩留り分布があるだけでなく、パレット幅方向にも歩留り分布がある。先述した特許文献２〜４の技術では、パレットの高さ方向の歩留り分布の改善に主眼が置かれており、幅方向の歩留り分布を改善することについては、パレット両幅端部側（サイドウォール側）に気体燃料を供給する配管本数やノズル数を増やしてやる程度のことしか行っていなかった。しかし、装入層上方から供給された気体燃料は、小さい吐出孔から高速で噴射されるため、瞬時に希釈かつ均一化されるため、上記両幅端部側への気体燃料の供給は殆ど所期した効果を得ることはできなかった。
【００２８】
そこで、発明者らは、従来技術とは発想を変えて、パレット幅方向で歩留りが低い両幅端部側の装入層内に、上記均一に希釈された気体燃料を導入し易くしてやる方法について検討を重ねた。その結果、図９（ａ）に示した従来のパレット内の装入層に対して、図９（ｂ）のようにパレット両幅端部側に空隙率の高い部分を形成し、その部分から装入層内に優先的に気体燃料と空気を導入してやることで、両幅端部側に多くの気体燃料と空気が供給されて高温域保持時間が延長され、歩留りが改善されることを見出した。
【００２９】
すなわち、図１０（ａ）に示すように、気体燃料を供給しない場合には、両幅端部側に空隙率の高い部分を形成すると、その部分の炭材量が減少するため、その周囲が熱不足となり、却って歩留りが低下するが、図１０（ｂ）のように、気体燃料を供給する場合には、その部分への気体燃料の供給量が増加するため、逆に歩留りが改善される。ただし、両幅端部側以外の部分では、気体燃料の供給量が若干減少するが、この部分は、そもそも焼結時の最高到達温度が１４００℃を超え易い部分であるため、気体燃料の減少による影響はほとんど生じない。
【００３０】
次に、本発明の焼結鉱の製造方法について具体的に説明する。
本発明の焼結鉱の製造方法は、下方吸引式焼結機を用いて、循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成し、その装入層表面の炭材に点火すると共に、燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を含む装入層上方の空気をパレット下に配設されたウインドボックスで吸引して装入層内に導入し、装入層内において上記気体燃料と炭材を燃焼させて焼結鉱を製造する方法である点において、従来の特許文献２〜４の技術と同じである。しかし、本発明の特徴は、焼結機のパレット幅方向で成品歩留りの低い両幅端部側の装入層に空隙率の高い部分を形成することで、気体燃料と空気を多く供給することにある。すなわち、パレット両幅端部側は、焼結原料中に添加された炭材の燃焼熱のみでは焼結に必要な高温域保持時間を十分に確保できないため、歩留りが低下している。そこで、本発明では、パレット両幅端部側に気体燃料を多く供給し、燃焼させることで、装入層内の幅方向全ての位置において、高温域保持時間を十分に確保し、高品質の焼結鉱を得るところに特徴がある。
【００３１】
ここで、上記高温域保持時間とは、１２００℃以上１４００℃以下に保持される時間のことであり、高強度かつ被還元性に優れる焼結鉱を高歩留りで製造するためには１５０秒以上確保することが望ましい。なお、炭材の燃焼熱のみでは高温域保持時間が１５０秒より不足している領域は、実機焼結機のパレット幅方向の所定位置において、装入層表面ら内部の所定の深さに熱電対を挿入し、その位置における焼結中の温度の経時変化を実測することで、特定することができる。ただし、高温域保持時間は、長ければ長いほど歩留りは向上するので、図５（ｂ）のようなパレット断面内の歩留り分布から、高温域保持時間が不足している領域を推定してもよい。
【００３２】
そして、高温域保持時間が不足している領域の高温域保持時間の延長を図るためには、その部分の焼結反応が進行している段階において気体燃料を供給してやる必要がある。例えば、パレット幅方向端部側の２０％の領域（両幅で４０％）で、高温域保持時間が不足している場合には、その部分の焼結反応が進行している点火炉出側〜排鉱部までの間（有効機長）において、その領域に気体燃料を多く供給してやることが必要である。また、気体燃料の機長方向の供給は、原料装入層の表層側領域において高温域保持時間が不足し易いことから、点火炉出側の上流側領域において行うのが好ましいが、点火炉出側〜焼結完了までの全領域において行ってもよい。
ただし、上述したように、従来技術では焼結機の機幅方向で特定の位置にのみ気体燃料を供給することは困難であった。そこで、本発明は、気体燃料を多く供給したい領域に、空隙率の高い部分を形成し、気体燃料を含んだガスを流れ易くすることによって、気体燃料をより多く供給してやることとした。
【００３３】
空隙率の高い部分を形成する方法としては、焼結機のパレット内の装入層に対して、板状体の通気スリットもしくは棒状体の通気棒を、装入層が点火炉に入る前段階で予め挿入し、固定しておけば、パレットが進行方向に移動することで、挿入した部分に溝状（スリット状）の空隙率の高い部分を形成することができる。
【００３４】
なお、上記通気スリットもしくは通気棒は、幅が５〜３０ｍｍ程度で、装入層表面から層厚の１０〜６０％の深さに挿入することが好ましい。幅が５ｍｍ未満であったり、深さが層厚に対して１０％未満では、その空隙率形成の改善効果が十分ではなく、一方、幅が３０ｍｍ超えであったり、深さが層厚に対して６０％超えにすると、空隙形成部に気体燃料が多く流れ過ぎて、他の部分の気体燃料が減少し過ぎたり、空隙形成部の自壊により効果が飽和したりするため、好ましくない。なお、通気スリットもしくは通気棒として使用する棒状体あるいは板状体の断面は、円形、楕円形、方形、多角形等、いずれの形状でもよい。
【００３５】
また、空隙率の高い部分を、パレット幅方向に複数形成する場合には、そのパレット幅方向の間隔は、２００〜１０００ｍｍの範囲とすることが好ましい。２００ｍｍ未満では、装入層内に挿入した通気スリットや通気棒によって焼結原料の移動が妨げられて滞留を起こす場合があり、一方、１０００ｍｍを超えると、空隙率の高い部分を形成しても、その効果が及ばない領域が発生するようになるためである。
【００３６】
また、本発明において装入層内に導入する気体燃料は、その気体燃料の燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料であることが好ましい。希釈した気体燃料の濃度が燃焼下限濃度以上であると、装入層上方で燃焼してしまい、気体燃料を供給する効果が失われてしまったり、爆発を起こしたりするおそれがある。また、希釈した気体燃料が高濃度であると、装入層上方で燃焼しないまでも、焼結反応が終わった低温度域で燃焼を起こすため、高温域保持時間の延長に有効に寄与し得ないおそれがあるからである。したがって、希釈した気体燃料の濃度は、好ましくは大気中の常温における燃焼下限濃度の３／４（７５％）以下、より好ましくは燃焼下限濃度の１／５（２０％）以下、さらに好ましくは燃焼下限濃度の１／１０（１０％）以下である。ただし、希釈気体燃料の濃度が、燃焼下限濃度の１／１００（１％）未満では、燃焼による発熱量が不足し、焼結鉱の強度向上と歩留りの改善効果が得られなくなるので、下限は燃焼下限濃度の１％とするのが好ましい。これを、天然ガス（ＬＮＧ）についてみると、ＬＮＧの室温における燃焼下限濃度は４．８ｖｏｌ％であるから、希釈気体燃料の濃度は０．０５〜３．６ｖｏｌ％の範囲が好ましいことになる。
【００３７】
また、上記燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を含む空気は、予め燃焼下限濃度以下に希釈した気体燃料を装入層上方の空気中に混合したもの、あるいは、装入層上方の空気中に、高濃度のまま（生）の気体燃料を高速で噴射し、空気と混合させることによって、瞬時に燃焼下限濃度以下に希釈したものであってもよい。
【００３８】
また、焼結原料中に添加する炭材量（コークス量）は、空気中に添加した気体燃料の発熱量に相当する量以上の炭材を削減することが好ましい。というのは、炭材量をそのままにして気体燃料を添加した場合には、トータルの発熱量が過大となって最高到達温度が焼結に適正な温度範囲の上限値（１４００℃）を超えるため、カルシウムフェライトの生成割合が減少し、カルシウムシリケートが増加し、低強度で還元性に劣る焼結鉱となってしまうからである。したがって、本発明においては、焼結原料中の炭材量は、空気中に添加する気体燃料の量（燃焼熱量）に応じて、焼結時の最高到達温度を１２００〜１４００℃の温度範囲、望ましくは１２００〜１３８０℃の温度範囲となるよう適宜調整する必要がある。因みに、発熱量でみた場合、炭材量の１ｍａｓｓ％に相当する気体燃料は、ＬＮＧ（液化天然ガス）で約１ｖｏｌ％、プロパンガスで約０．５ｖｏｌ％である。
【実施例１】
【００３９】
表２に示した配合割合からなる焼結原料を、ドラムミキサーに投入し、約５ｍｍφの大きさに造粒した。この際、得られる焼結鉱中のシリカは４．９ｍａｓｓ％、塩基度は２．０となるように調整した。次いで、上記造粒粒子に炭材（粉コークス）を添加して、図１１に示した試験鍋と同じ構造を有し、鍋寸法が奥行き：４００ｍｍ×幅：８００ｍｍ×高さ：４００ｍｍの焼結試験鍋に充填して装入層を形成した。この際、装入層の形成は、図１２（ａ）に示したように、単に焼結原料を装入しただけのもの（装入条件１）と、図１２（ｂ）に示したように、焼結原料を装入後、鍋の幅方向１／２の部分（４００ｍｍ）に通気スリットを挿入して、幅：１０ｍｍ×奥行き：２００ｍｍ×深さ：２００ｍｍのスリット（空隙率の高い部分）を２本形成したもの（装入条件２）の２条件とした。
【００４０】
【表２】
2013076105.tif 000004
【００４１】
次いで、装入層表面に点火することなく冷間状態において、試験鍋の下方からブロアでガスを吸引し、装入層表面におけるガスの流速を測定し、その結果を表３に示した。
この結果から、溝を形成していない装入条件１では、幅方向でガス流速はほぼ一定で０．５０ｍ／ｓｅｃであるのに対して、溝を形成した装入条件２のガス流速は、溝形成側が０．５７ｍ／ｓｅｃ、溝を形成していない側が０．４６ｍ／ｓｅｃで、平均ガス流速は０．５１５ｍ／ｓｅｃであり、空隙率の高い部分を形成することで、装入層の通気性が改善されることが確認された。
【００４２】
【表３】
2013076105.tif 000005
【実施例２】
【００４３】
表２に示した配合割合からなる焼結原料を、ドラムミキサーに投入し、約５ｍｍφの大きさに造粒した。この際、得られる焼結鉱中のシリカは４．９ｍａｓｓ％、塩基度は２．０となるように調整した。次いで、上記造粒粒子に炭材（粉コークス）を添加して、図１１に示した試験鍋と同じ構造を有し、鍋寸法が奥行き：４００ｍｍ×幅：８００ｍｍ×高さ：４００ｍｍの焼結試験鍋に充填して装入層を形成した。この際、装入層の形成は、図１３（ａ）に示したように、単に焼結原料を装入しただけの条件（装入条件３）と、図１３（ｂ）に示したように、焼結原料を装入後、試験鍋の端から９０ｍｍの位置に通気スリット（幅：１０ｍｍ×奥行き：２００ｍｍ×高さ：２００ｍｍ）を挿入してスリット（空隙率の高い部分）を２本形成した条件（装入条件４）、および、図１３（ｃ）に示したように、焼結原料を装入後、試験鍋の端から９０ｍｍの位置および２９０ｍｍの位置に通気スリット（幅：１０ｍｍ×奥行き：２００ｍｍ×高さ：２００ｍｍ）を挿入してスリット（空隙率の高い部分）を４本形成した条件（装入条件５）の３条件とした。
次いで、試験鍋の上方に設置した点火装置で装入層表層の炭材に点火し、焼結途中でＬＮＧを０．４ｖｏ１％に希釈した気体燃料を供給する場合としない場合の２条件に分けて、表４に示すＴ１〜Ｔ５の５条件で、焼結実験を行った。Ｔ１〜Ｔ５の各条件では、焼成時の風量を一定に制御して実験を行った。焼結原料中の炭材添加量は、ＬＮＧを供給しないＴ１およびＴ２の条件では５．０ｍａｓｓ％とし、ＬＮＧを供給するＴ３、Ｔ４およびＴ５の条件では４．６ｍａｓｓ％に削減した。また、この焼結実験では、焼結に要した時間を測定するとともに、得られた焼結鉱について、シャッター強度ＳＩをＪＩＳ  Ｍ８７１１に準じて測定し、成品歩留りと、生産率を求め、その結果を表４に示した。
【００４４】
上記の試験の結果から、気体燃料を供給することなく空隙率の高いスリットを形成したＴ２の条件では、気体燃料の供給もなく、空隙率の高い部分も形成していないＴ１の条件に比べて、焼結時間は短縮されているものの、焼結鉱の冷間強度ＳＩと成品歩留りは大幅に低下している。一方、スリット形成なしで、気体燃料のみを供給したＴ３の条件では、焼結時間は若干延長するものの、焼結鉱の冷間強度ＳＩと成品歩留りが向上している。さらに、端部にスリットを形成した上で、気体燃料を供給したＴ４（本発明例）の条件では、焼結時間がＴ３の条件よりも改善され、しかも焼結鉱の冷間強度ＳＩと成品歩留りもさらに向上している。その結果、Ｔ４の本発明例の条件では、気体燃料の供給もスリットの形成もしていないＴ１の条件と比較し、生産率が大幅に向上していることがわかる。
一方、試験鍋の幅方向で均一にスリットを形成した上で、気体燃料を供給したＴ５では、焼結時間はＴ４に比べて短くなるものの、焼結鉱の冷問強度ＳＩと成品歩留りは逆に低下するため、スリットの形成なしで、気体燃料のみを供給したＴ３の条件に比べて生産率が低下する結果となっている。これは、図５（ｂ）のように、本来、焼結鉱の歩留りが高い幅方向の中心部にもスリットを形成した場合には、その部分で焼成速度のムラができて、歩留りを低下させるためと考えられる。
【００４５】
【表４】
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【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の焼結技術は、製鉄用、特に高炉用原料として使用される焼結鉱の製造技術として有用であるばかりでなく、その他の鉱石塊成化技術としても利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１：原料ホッパー
２：ドラムミキサー
３：ロータリーキルン
４、５：サージホッパー
６：ドラムフィーダー
７：切り出しシュート
８：パレット
９：装入層
１０：点火炉
１１：ウインドボックス
１２：カットオフプレート
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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