(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉への装入原料である焼結鉱であって、成品中ＳｉＯ2 含有率が４．６％以下、塩基度が１．０〜３．０の範囲内、且つＭｇＯ含有率が０．５％を超える焼結鉱を製造する方法において、ＭｇＯ添加源副原料としてマグネサイト及びブルースタイトの内の一方、又はそれらの両方を用い、蛇紋岩及びドロマイトのいずれをも用いず、しかも、前記マグネサイト及びブルースタイトとして、その粒度構成がいずれも、径１ｍｍ以下の粒子が３０％未満のもの用いて、前記焼結鉱成品中のスラグ成分組成を調整することを特徴とする、高品質低ＳｉＯ2 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】
この発明は、高生産率且つ高歩留で還元性（ＲＩ）及び還元粉化性（ＲＤＩ）に優れた低ＳｉＯ2 焼結鉱の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉原料として使用される焼結鉱は、一般に、次の方法により製造される。
先ず、本船から荷揚げされた鉄鉱石を銘柄ごとに粉鉱ヤードに山積みする。この後、山積みされた各種粉鉱石、含ＣａＯ副原料、含ＳｉＯ2 副原料、ダスト及び炭材等を予め設定している割合でベッディング法により混合し、ブレンディング粉とする。このブレンディング粉、石灰石及び／又は生石灰、珪石及び／又は蛇紋岩、粉コークス及び／又は無煙炭、並びに返し鉱と、場合によっては、更に単味の鉱石等の各原料をそれぞれ別の配合槽に入れ、それぞれの配合槽から各原料を所定量連続的に切り出す。そして切り出された原料に適量の水分を添加して混合、造粒する。
【０００３】
このようにして造粒された擬似粒子形態の焼結原料をホッパーより無端移動グレート式焼結機（ドワイトロイド式焼結機）のパレット上に連続的に５００〜７００ｍｍ程度の高さの層厚さに供給する。次いで点火炉にて表層部中の炭材に点火し、下方に向けて強制的に空気を吸引しながら炭材を燃焼させて、この時発生する燃焼熱によって配合原料を焼結、塊成化する。こうして焼成された焼結ケーキを冷却後、破砕し、整粒して３〜５ｍｍ以上の粒子を成品焼結鉱として高炉に装入する。破砕・整粒過程で発生した３〜５ｍｍ以下の粉焼結鉱は、返し鉱として再度焼結鉱原料として使用される。
【０００４】
上述した通り製造された焼結鉱の品質特性としては、冷間強度、還元性及び
還元粉化性等があり、これらが高炉の安定且つ高効率操業に大きく影響する。従って、上記これら品質特性は特に厳しく管理されている。一方、焼結鉱の製造コスト面からは、炭材、ガス、電力等の消費エネルギー原単位が低く、且つ高生産率、高歩留が要請される。更に最近では、環境対策及び省エネルギーへの対応から、高炉発生の副産物であるスラグを極力低減することに対する要請が強くなってきた。上記背景から、焼結鉱の品質や、生産率及び歩留向上に関する技術が多数提案されている。
【０００５】
一般に、焼結鉱の還元性や高温性状を改善する方法としては、焼結鉱中のスラグ量、従ってＳｉＯ2 含有率を低減することが効果的であることが知られている。但し、冷間強度、歩留及び還元粉化性は悪化するという、互いに相反する関係にあり、両者を改善するためには多くの困難を伴う。
【０００６】
焼結鉱中ＳｉＯ2 含有率を減らす方法として、一般に、▲１▼ＳｉＯ2 含有率の低い鉄鉱石を使用して調整する方法と、▲２▼珪石や蛇紋岩等のＳｉＯ2 含有副原料を減らして調整する方法が行なわれている。前者の方法では高品位の鉱石を使用しなければならないので、長期的に安定して焼結鉱を製造するのは困難であり、コスト高となるため、後者の方法が多く採用されている。例えば、特公昭５８−１１８０号公報には、焼結鉱中に添加する珪石を１ｍｍ未満に粒度調整する方法が開示されており（先行技術１という）、また、特公昭５２−７２１号公報には、擬似粒子の調整原料として、微粉ニッケルスラグを添加する方法が開示されている（先行技術２という）。しかし、これらの方法では、本来不要な造滓剤の調達・調整が必要となり、究極的な低ＳｉＯ2 焼結鉱の製造方法とはなり得ない。
【０００７】
一方、焼結鉱中のＳｉＯ2 含有率低減のための方法として、蛇紋岩等のＭｇＯ・ＳｉＯ2 系副原料の配合を減らすと、焼結鉱中のＭｇＯ含有率を確保することができなくなり、高炉炉内における焼結鉱の高温性状が悪化することが知られている。また、高炉炉内でのスラグ粘性調整のため、蛇紋岩等の含ＭｇＯ副原料を別途高炉へ装入しなくてはならず、高炉操業におけるスラグ比（溶銑１t の生産により発生するスラグ量）の低減を図ることができないという問題がある。そこで、従来、ＳｉＯ2 含有率を低く抑えつつ焼結鉱中ＭｇＯ含有率を確保するために、ドロマイトや軽焼ドロマイト等のＭｇＯ・ＣａＯ系副原料を用いる方法が、例えば特開平９−１４３５８０号公報で提案され、これら副原料の粒度調整と攪拌ミキサーとを組み合わせた製造法方法が開示されている（先行技術３という）。しかしながら、ＭｇＯ・ＣａＯ系副原料を用いる低ＳｉＯ2 焼結鉱の製造方法では、焼成中のＭｇＯ滓化性が悪いので、融液生成に欠かせないフリーＣａＯが減少してしまい、所詮、生産率の低下は避けられない。
【０００８】
以上のように、現状では、焼結生産率を低下させずに、焼結鉱中ＭｇＯ含有率を確保し、且つ、還元性、還元粉化性及び高温性状を向上させる汎用的な低ＳｉＯ2 焼結鉱の製造技術は見当らない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
高炉原料としての焼結鉱には、炉内における高温性状を確保し、還元粉化性を確保するために、適切な量のＭｇＯを含有していることが必要である。ところが、上述した通り、焼結鉱製造では、品質面において還元性及び高温性状を確保し、操業面において生産率及び歩留を確保すると共に、高炉から発生するスラグ比を増加させないためには、所定含有率のＭｇＯを確保する方法として、従来ＭｇＯ源として使用している蛇紋岩やドロマイトを使用するのは適切でない。また、配合珪石中の有効に作用するＳｉＯ2 の比率を高めて珪石使用量を減らすための粒度微細化調整等、副原料予備処理にはコストがかかる。
【００１０】
そこで、この発明では、高炉操業でのスラグ中ＭｇＯの成分調整が不要であり、一方、焼結工程での生産率及び歩留を低下させずに、焼結鉱中ＳｉＯ2 含有率を所定値まで低めて、還元性、還元粉化性及び高温性状に優れた焼結鉱の製造方法を開発することを課題とする。ここで、焼結鉱中ＳｉＯ2 含有率の上限は、後述する理由により４．６％とした。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した観点から、高品質焼結鉱の製造方法を開発すべく、上記問題を解決するために有効な、焼結鉱へのＭｇＯ添加源として適した物質を調査、試験した。その結果、次の知見を得た。
【００１２】
焼結鉱中ＭｇＯ成分の添加源物質として、ＭｇＯ含有率が高く、特にＳｉＯ2 含有率が低く、そして、スラグ成分として有害な成分を実質的に含まないか、または含んでいても実害のないものとして、マグネサイト及びブルースタイトがこれに該当する。即ち、マグネサイト及びブルースタイトはいずれも、主成分として炭酸マグネシウムＭｇＣＯ3 を多量に含み、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、及びＣａＯ等の含有率は低い。従って、強熱残留分はＭｇＯが主体で、強熱減量（イグニッション  ロス）が全体の２分の１から３分の１を占め、強熱減量分は焼結鉱の焼成過程において除去される。しかも、マグネサイト及びブルースタイトはいずれも従来のＭｇＯ源物質と比べて安価であり、埋蔵量も多く、需給も安定している。従って、マグネサイト及び／又はブルースタイトを焼結鉱中のＭｇＯ源物質として使用し、しかも、蛇紋岩のようなＳｉＯ2 ・ＭｇＯ系副原料及びドロマイトのようなＣａＯ・ＭｇＯ系副原料のいずれをも用いなければ、上述した問題点をすべて解決し得る。
【００１３】
この発明の低ＳｉＯ2 焼結鉱の製造方法は上記知見に基づきなされたものであり、下記内容を要旨とするものである。
請求項１記載の高品質低ＳｉＯ2 焼結鉱の製造方法は、高炉への装入原料である焼結鉱であって、成品中ＳｉＯ2 含有率が４．６％以下、塩基度が１．０〜３．０の範囲内、且つＭｇＯ含有率が０．５％を超える焼結鉱を製造する方法において、ＭｇＯ添加源副原料としてマグネサイト及びブルースタイトの内の一方、又はそれらの両方を用い、蛇紋岩及びドロマイトのいずれをも用いず、しかも、前記マグネサイト及びブルースタイトとして、その粒度構成がいずれも、径１ｍｍ以下の粒子が３０％未満のもの用いて、前記焼結鉱成品中のスラグ成分組成を調整することに特徴を有するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の望ましい実施形態の例を説明する。
表１に、本発明法による焼結鉱製造用の代表的原料とその成分組成例を示す。参考のため、ドロマイト及び蛇紋岩についても成分組成例を併記する。また図１に、焼結鉱製造工程の概略フローを示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
主原料としてベッディング法により混合された混合粉１、鉱石及び返し鉱４を、又は、混合粉１及び返し鉱４を使用し、固体燃料として粉コークス７を使用する。そして副原料として、ＣａＯ成分添加源の石灰石２及び／又は生石灰３を、そしてスラグ成分のうちＭｇＯ成分添加用としてマグネサイト５及び／又はブルースタイト６を所定割合で配合し、ＳｉＯ2 含有率が４．６％以下、塩基度ＣａＯ％／ＳｉＯ2 ％が１．０〜３．０の範囲内、且つＭｇＯ含有率が０．５％超えとなるように配合する。こうして得られた配合原料に水分８’を添加し、ドラムミキサー８で混合・調湿８し、次いで更にドラムミキサー９で造粒するか又はディスクぺレタイザ１０で造粒し、適宜粉コークス７’を外装して擬似粒子を調製する。擬似粒子に調製された焼結原料を焼成炉のグレーティング上に層状に装入し、次いで上層表面に点火し、下方吸引にて粉コークスを燃焼させて焼成を行ない、焼結鉱を製造する。
【００１８】
・マグネサイト、ブルースタイト、ＭｇＯについて
高炉内における高温性状を確保し、特に還元粉化性を良好にするためには、焼結鉱成品中に所定含有率以上のＭｇＯ成分を確保することが重要である。しかし、ＭｇＯ含有率が０．５％以下では、上記ＭｇＯの作用効果が、焼結鉱成品中の他成分組成の変動を考慮すると必ずしも十分には発揮されない。一方、ＭｇＯ含有率を２．０％程度まで増加させると、焼結過程において焼結原料中のスラグの滓化が悪化し、焼結鉱生産率が低下する。ＭｇＯ含有率は１．５％程度確保されればその作用、効果は十分発揮される。また、ＭｇＯ添加材のコスト低減上それは少ない方が有利である。従って、ＭｇＯ成分添加のメリットとデメリットとのバランスから、その含有率の上限は限定するに及ばない。以上により、焼結鉱成品中のＭｇＯ含有率は、０．５％超えに限定する。
【００１９】
ここで、ＭｇＯ源副原料として使用するマグネサイト５及び／又はブルースタイト６の粒子径は、所定値以下に制限するのが望ましく、また細粒側の粒径分布については、１ｍｍ以下の粒子の割合を３０％未満に制限する必要がある。その理由は下記の通りである。即ち、その粒子径が粗すぎると、上記混合、造粒工程でその粒子の分散が不均一となり、ＭｇＯ添加の作用が十分に発揮されず、特に還元粉化性等の品質改善効果が十分に行なわれない。一方、粒子径が細かすぎると、あるいは細かい粒子径の割合が多すぎると、焼結反応過程でスラグ融点が上昇し、融体生成量が減少して、生産率及び歩留並びに焼結鉱強度が低下する。本発明者等の試験によれば、これら副原料粒子径の上限は、概ね他の鉱石原料と同一の１０ｍｍ程度以下の場合に、混合、造粒工程でその粒子分散が一層均一となり、ＭｇＯ添加の作用が一層十分に発揮されることがわかった。また、同粒子径の下限については、特に、１ｍｍ以下の粒子の割合を３０％未満に制限することにより、前記生産率及び歩留が向上すると共に、焼結鉱強度が向上することがわかったからである。なお、従来、マグネサイト及びブルースタイトは粒径が８ｍｍ以上の塊は他の成品として使用されているが、８ｍｍ未満のものは有効利用先がないので、利用先としても望ましい。
【００２０】
・ＳｉＯ2 について
焼結鉱中のＳｉＯ2 は、高炉内において焼結鉱中のスラグ融液量を増大させ、特に、還元性や高温性状に悪影響を与えるので、高炉におけるスラグ組成の制約、例えば、Ａｌ2 Ｏ3 含有率の上限範囲等が設定されていない操業条件下では、できるだけ低くすることが望ましい。しかしながら、前述したように、高品位鉄鉱石原料の使用によるＳｉＯ2 含有率の低下調整方法では、需給上及びコスト上の制約により、長期安定の実施が難しい。従って、製鉄所内リサイクル原料の使用に起源するＳｉＯ2 の混入は容認し、その他のＳｉＯ2 混入源となる造滓剤は使用せずに、所定の品質水準を満たすことが必要である。ここで所定の品質水準は、焼結機及び高炉操業条件によって差はあるが、概ね、ＪＩＳ還元率ＲＩが７０％程度以上、還元粉化指数ＲＤＩが４０以下、そしてタンブラー強度ＴＩが７０以上の高水準を確保することを目標として、ＳｉＯ2 含有率を４．６％以下に制限した。このように、焼結鉱中ＳｉＯ2 含有率を低減することにより、ファイヤライト（２ＦｅＯ・ＳｉＯ2 ）のような難還元性物質の発生を抑制し、還元性を向上させる効果もある。
【００２１】
・塩基度、コークス比について
また、塩基度は焼結鉱の強度確保上及び高炉装入物としての実用的な範囲である１・０〜３．０の間にすべきである。
【００２２】
粉コークスの配合割合は、造粒方法及び添加方法により適正範囲は変化するが、生産率及び歩留維持の観点、並びに還元性及び還元粉化性向上のための過溶融防止の観点から、凡そ３５〜４５ｋｇ／ｔ−成品が適当である。
【００２３】
【実施例】
次に、この発明を実施例によって更に詳細に説明する。
表１に示した化学成分組成の原料を適宜用い、図１に示した焼結鉱製造フローに従って、本発明範囲内の方法である実施例１〜３、並びに本発明範囲外の方法である従来法１、２及び比較例１〜３によりそれぞれ焼結鉱を製造した。但し、従来法及び比較例においては、図１の製造フローにおいて、副原料として蛇紋岩（図示せず）及びドロマイト（図示せず）を適宜使用した。表２並びに表３のそれぞれに、従来法及び比較例、並びに実施例における原料配合を示す。また、表４に、比較例及び実施例において使用したマグネサイト、ブルースタイト及びこれらの混合粉の粒度分布を示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
【表４】
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【００２７】
上記条件で焼結鉱を製造した。そして、各焼結鉱成品の化学成分を分析すると共に、焼結鉱製造の操業成績を調査し、そして焼結鉱の品質試験を行なった。表５並びに表６のそれぞれに、従来法及び比較例、並びに実施例で製造された焼結鉱成品の化学成分組成及び塩基度（Ｃ／Ｓ≡ＣａＯ％／ＳｉＯ2 ％）を示す。また、図２に、従来法及び比較例で製造された焼結鉱の各種品質試験結果及び操業成績を、そして図３に、実施例で製造された焼結鉱の品質試験結果及び操業成績を示す。焼結鉱の品質評価は、冷間強度をＪＩＳ法タンブラー強度ＴＩで、還元性をＪＩＳ還元率ＲＩで、そして還元粉化性を日本鉄鋼協会製銑部会法の還元粉化指数ＲＤＩで評価した。
【００２８】
【表５】
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【００２９】
【表６】
0003900721.tif 000007
【００３０】
表１に示した鉄鉱石のハマスレー−Ｆ（粉）及び混合粉は、特別な配合調整を行なわずに通常の焼結プロセスで日常的に使用している原料である。
従来法１では、原料配合において、焼結鉱中ＭｇＯ含有率が成品において望ましい目標値１．５％となるように、ＭｇＯ源として蛇紋岩を使用して成分を調整した。蛇紋岩には、ＭｇＯとほぼ同じ高含有率のＳｉＯ2 も含まれているので、ＭｇＯ含有率の調整に伴い、焼結鉱成品中のＳｉＯ2 含有率が５．３％と上昇し、本発明のＳｉＯ2 含有率上限値である４．６％を超えるものとなった。その結果、焼結鉱成品のＲＩとしては高値が得られず、還元性の良好なものとはならなかった。
【００３１】
従来法２では、原料配合において、焼結鉱中ＭｇＯ含有率が成品において望ましい目標値１．５％となるように、ＭｇＯ源としてドロマイトを使用して成分を調整し、ＳｉＯ2 含有率も本発明品の上限値である４．６％以下の４．５％となるように調整し、塩基度ＣａＯ％／ＳｉＯ2 を２．０と望ましい値に調整した。しかしながら、ＭｇＯ・ＣａＯ系副原料のドロマイトを用いたために、焼成中にＭｇＯの滓化性が悪く、融液生成に欠かせないフリーＣａＯが減少したので、生産率及び歩留りの低下は避けられなかった。
【００３２】
比較例１〜３では、マグネサイト又は／及びブルースタイトをした。
比較例１では、原料配合において、ＭｇＯ源としてマグネサイトを用い、焼結鉱中ＭｇＯ含有率を成品において望ましい目標値１．５％となるように調整し、ＳｉＯ2 含有率も本発明品の範囲内である４．５％となるように調整し、且つ塩基度ＣａＯ％／ＳｉＯ2 も２．０と望ましい値に調整した。しかしながら、使用したマグネサイトの粒度分布は１ｍｍ以下の細粒部分の比率が本発明の上限値である３０％未満を超えて４５％と高過ぎた。そのために焼結反応過程でスラグ融点が上昇し、融体生成量が減少して、生産率及び歩留並びに焼結鉱強度が向上しなかった。
【００３３】
比較例２ではＭｇＯ源としてブルースタイトを用い、また比較例３ではＭｇＯ源としてマグネサイトとブルースタイトとの両方を用い、いずれにおいてもＭｇＯ含有率、ＳｉＯ2 含有率及び塩基度のすべてについて、比較例１と同じように本発明の範囲内に調整した。しかしながら、比較例２及び比較例３のいずれにおいても、比較例１と同様、使用したブルースタイト、並びに、マグネサイトとブルースタイトとの混合粉の粒度分布は１ｍｍ以下の細粒部分の比率がそれぞれ３３％並びに３８％程度であり、本発明の上限値である３０％未満を超えていた。そのために焼結反応過程でスラグ融点が上昇し、融体生成量が減少して、生産率及び歩留並びに焼結鉱強度に低下がみられた。
【００３４】
これに対して、実施例の試験条件及び結果は次の通りである。
実施例における焼結鉱の製造条件はその原料配合を次の通り行なった。即ち、鉱石としてハマスレー−Ｆ（粉）及び混合粉とを用いた。前述した通り、これらのＳｉＯ2 含有率はいずれも特別な原料配合をしたものではなく汎用的レベルのものであり、原料鉱石については、上述した従来法及び比較例と同じものを同じ割合で配合した。また、ＭｇＯ源副原料として、従来の蛇紋岩あるいはドロマイトを用いず、マグネサイト又は／及びブルースタイトを用いた。ＭｇＯ源用副原料以外の粉コークス、返し鉱、生石灰及び石灰石とその配合も従来法及び比較例と同一にした。
【００３５】
実施例１では、原料配合において、ＭｇＯ源としてマグネサイトを用い、焼結鉱中ＭｇＯ含有率を成品において望ましい目標値１．５％となるように調整し、ＳｉＯ2 含有率も本発明品の範囲内である４．５％となるように調整し、且つ塩基度ＣａＯ％／ＳｉＯ2 も２．０と望ましい値に調整した。この条件は比較例１と同一レベルとした。しかしながら、マグネサイトの１ｍｍ以下の細粒部分の比率を実施例１では、本発明の範囲内の２９％に抑えた。
【００３６】
実施例２ではＭｇＯ源としてブルースタイトを用い、また実施例３ではＭｇＯ源としてマグネサイトとブルースタイトとの両方を用い、ＭｇＯ含有率、ＳｉＯ2 含有率及び塩基度のすべてについての実施例２及び実施例３の条件は、それぞれ比較例２及び比較例３と同一レベルとした。しかしながら、実施例２ではブルースタイトの１ｍｍ以下の細粒部分の比率を２１％とし、そして実施例３ではマグネサイトとブルースタイトとの混合粉の１ｍｍ以下の細粒部分の比率を２４％としてそのレベルを変化させた。
【００３７】
上記条件下での焼結鉱製造操業で、実施例１〜実施例３のいずれにおいても、生産率及び歩留り並びに焼結鉱成品の強度を従来の良好なレベルに維持したまま、焼結鉱成品の還元性及び還元粉化性が共に大幅に向上した。
【００３８】
上記実施例で製造された焼結鉱はいずれも、焼結鉱成品中のＳｉＯ2 含有率が低く、ＭｇＯ含有率が所定値に確保されて、その品質が還元性、還元粉化性及び冷間強度に優れているだけでなく、焼結鉱の生産率及び成品歩留のいずれにおいても優れている。これは、焼結鉱の原料配合におけるＭｇＯ含有率の調整方法として、蛇紋岩のようなＳｉＯ2 ・ＭｇＯ系副原料及びドロマイトあるいは軽焼ドロマイトのようなＣａＯ・ＭｇＯ系副原料を使用する代わりに、マグネサイト及び／又はブルースタイトを使用し、且つこれらの粒径分布が適切なものを使用したことにより、ＳｉＯ2 含有率の上昇を抑制し、ＭｇＯの滓化不良を回避することが可能となるからである。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、ＭｇＯ含有率を調整するために、蛇紋岩で代表されるＳｉＯ2 ・ＭｇＯ系副原料や、ドロマイト及び軽焼ドロマイトで代表されるＣａＯ・ＭｇＯ系副原料を添加せずに、ＳｉＯ2 含有率が４．６％以下で且つＭｇＯ含有率が０．５％超えの低シリカ焼結鉱を製造することができる。この焼結鉱の使用により、高炉操業でのスラグ中ＭｇＯの成分調整が不要であり、一方、焼結工程での生産率及び成品歩留を従来の良好な水準に維持しつつ、焼結鉱中ＳｉＯ2 含有率を低めて、還元性、還元粉化性及び高温性状に優れた焼結鉱を安価に安定して製造できるようになる。その結果、高炉の燃料比及びスラグ比の低減、あるいはまた、高微粉炭吹込み操業などの達成が可能となる。このような高品質焼結鉱の製造方法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に適した焼結鉱製造工程の一例を示す概略フロー図である。
【図２】従来法及び比較例で製造された焼結鉱の品質試験結果及び操業成績を示すグラフである。
【図３】実施例で製造された焼結鉱の品質試験結果及び操業成績を示すグラフである。
【符号の説明】
１  混合粉
２  石灰石
３  生石灰
４  返し鉱
５  マグネサイト
６  ブルースタイト
７、７’  粉コークス
８  ドラムミキサー
８’  水分
９  造粒機
１０  ディスクぺレタイザ
１１  コーティングミキサー
１２  焼結機
１３  ブロワー
【図１】
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【図２】
0003900721.tif 000009
【図３】
0003900721.tif 000010