(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料鉄鉱石の少なくとも一部として結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石を用いて高炉用焼結鉱を製造する方法において、
高結晶水鉱石としてマラマンバ系鉱石を用い、該マラマンバ系鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級すること又は／及び破砕処理することにより得られた前記微粒鉱石に対して、水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施しておき、該事前処理が施された微粒鉱石を他の焼結原料とともに混合・造粒し、造粒された焼結原料を焼結機に装入して焼結鉱を製造することを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
事前処理が施された微粒鉱石とともに混合・造粒される他の焼結原料は、マラマンバ系鉱石を分級することにより得られた粗粒鉱石を含むことを特徴とする請求項１に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項３】
微粒鉱石を撹拌・混合する事前処理を撹拌ミキサーを用いて行い、該撹拌ミキサー内では水分が添加された微粒鉱石に撹拌手段で剪断力を加えることにより添加水分と微粒鉱石を混合することを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項４】
水分添加された微粒鉱石が高速回転する撹拌羽根により撹拌・混合されることを特徴とする請求項３に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項５】
固形バインダーが配合された微粒鉱石に対して、水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施すことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項６】
微粒鉱石は、粒度０．２５ｍｍ以下の鉱石の割合が３０mass％以上であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項７】
原料鉄鉱石の少なくとも一部として結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石を用いて高炉用焼結鉱を製造する方法において、
高結晶水鉱石としてピソライト鉱石を用い、該ピソライト鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し、該分級により得られた粗粒鉱石に対して、混合・造粒工程での水分添加段階よりも前の段階で予め水分を添加しておき、該水分添加された粗粒鉱石を他の焼結原料とともに混合・造粒し、造粒された焼結原料を焼結機に装入して焼結鉱を製造することを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項８】
予め水分添加された粗粒鉱石とともに混合・造粒される他の焼結原料は、ピソライト鉱石を分級することにより得られた微粒鉱石を含むことを特徴とする請求項７に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項９】
粗粒鉱石に水分を添加した後、ベッディングすることを特徴とする請求項７又は８に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項１０】
粗粒鉱石をベッディングすることなく容器内に貯留し、該容器内で水分を添加することを特徴とする請求項７又は８に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項１１】
粗粒鉱石は、粒度０．７ｍｍ以上の鉱石の割合が５０mass％以上であることを特徴とする請求項７、８、９又は１０に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項１２】
原料鉄鉱石の少なくとも一部として結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石を用いて高炉用焼結鉱を製造する方法において、高結晶水鉱石としてマラマンバ系鉱石又はピソライト鉱石を用い、使用する鉱種に応じて下記（イ）又は（ロ）の方法により焼結鉱を製造することを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
（イ）前記マラマンバ系鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級すること又は／及び破砕処理することにより得られた前記微粒鉱石ａに対して、水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施しておき、該事前処理が施された微粒鉱石ａを他の焼結原料とともに混合・造粒し、造粒された焼結原料を焼結機に装入して焼結鉱を製造する。
（ロ）前記ピソライト鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し、該分級により得られた粗粒鉱石ｂに対して、混合・造粒工程での水分添加段階よりも前の段階で予め水分を添加しておき、該水分添加された粗粒鉱石ｂを他の焼結原料とともに混合・造粒し、造粒された焼結原料を焼結機に装入して焼結鉱を製造する。
【請求項１３】
事前処理が施された微粒鉱石ａとともに混合・造粒される他の焼結原料は、マラマンバ系鉱石を分級することにより得られた粗粒鉱石を含み、水分添加された粗粒鉱石ｂとともに混合・造粒される他の焼結原料は、ピソライト鉱石を分級することにより得られた微粒鉱石を含むことを特徴とする請求項１２に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項１４】
原料鉄鉱石の少なくとも一部として結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石を用いて高炉用焼結鉱を製造する方法において、
高結晶水鉱石としてマラマンバ系鉱石とピソライト鉱石を用い、
前記マラマンバ系鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級すること又は／及び破砕処理することにより得られた前記微粒鉱石ａに対して、水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施しておき、
前記ピソライト鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し、該分級により得られた粗粒鉱石ｂに対して、混合・造粒工程での水分添加段階よりも前の段階で予め水分を添加しておき、
前記事前処理が施された微粒鉱石ａと前記水分添加された粗粒鉱石ｂを他の焼結原料とともに混合・造粒し、造粒された焼結原料を焼結機に装入して焼結鉱を製造することを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項１５】
事前処理が施された微粒鉱石ａと水分添加された粗粒鉱石ｂとともに混合・造粒される他の焼結原料は、マラマンバ系鉱石を分級することにより得られた粗粒鉱石と、ピソライト鉱石を分級することにより得られた微粒鉱石を含むことを特徴とする請求項１４に記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高炉製銑法において使用する焼結鉱の製造方法に関するもので、特に高結晶水鉱石を多量に使用することができ、しかも高生産性及び高歩留まりを確保しつつ、優れた品質の焼結鉱を得ることができる焼結鉱の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉製銑法において原料として使用される焼結鉱は、一般に以下のような方法で製造される。まず、鉱石ストックヤードにストックされた鉄鉱石を粉鉱ヤードにおいてベッディングし、このベッディングにより混合してブレンド粉とする。このブレンド粉と他の焼結原料（例えば、石灰石、生石灰、返鉱、粉コークスなど）を各々の原料配合槽に入れておき、予め決められた割合にしたがって各原料配合槽から原料を切り出し、この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。原料に添加された水分は造粒バインダーとして機能する。
【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供給し、層厚５００〜７００ｍｍ程度の高さに充填して焼結原料層を形成する。焼結機の点火炉で焼結原料層の表層の炭材（粉コークスなど）に点火し、焼結原料層の下方側から空気を吸引して焼結原料中の炭材を燃焼させ、その燃焼熱によって焼結原料層を構成する擬似粒子形態の焼結原料を溶融反応及び焼結反応により焼成し、塊成化する。このようにして焼成された焼結ケーキを冷却した後、破砕及び整粒し、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未満の粉焼結鉱は、返鉱として再度焼結原料として使用される。
【０００４】
以上のようにして製造される焼結鉱の品質は、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、還元効率、高温性状等に対して大きな影響を及ぼす。このため高炉操業には高品質の焼結鉱が必要とされ、焼結鉱の製造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性の向上が求められる。
【０００５】
ところで、産地からの鉄鉱石の供給に関しては、近年、特に赤鉄鉱（ヘマタイト）や磁鉄鉱（マグネタイト）等の良質な鉄鉱石の供給量が減少する一方で、結晶水の含有量が高い所謂「高結晶水鉱石」、例えばゲーサイト（Ｆｅ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ）を多く含むマラマンバ系鉱石やピソライト鉱石（いずれも豪州産高結晶水鉱石）の供給量が増加する傾向にある。一般には、結晶水の含有量が４％以上の鉱石が高結晶水鉱石と呼ばれているが、高いものでは１０％程度の結晶水含有率を有するものもある。
【０００６】
従来、このような高結晶水鉱石を焼結鉱の原料として使用した場合の問題として、以下のような点が指摘されている。
▲１▼ 焼結における結晶水離脱時の熱分解反応に対して熱補償が必要になり、この分だけ炭材（粉コークスなど）を多く必要とする。
▲２▼ 焼結時の結晶水離脱により生じる多孔質化に起因して、焼結原料の溶融反応過程で生成する融液により局部的過溶融反応が引き起こされる。このため焼結鉱の生産率や製品歩留まりが低下する。
【０００７】
▲３▼ 粉化し易いため、細粒ないし微粉部分の割合が多い。このため焼結原料を造粒する際の造粒性に劣り、この結果、焼結ベット（焼結原料層）内の通気性が悪くなって焼結鉱の生産率や製品歩留まりが低下し、また通気性の悪化により焼成が十分でない部分の割合が増加するため成品強度も低下する。
以上のような問題は、焼結用の原料鉱石中での高結晶水鉱石の割合が２５mass％程度を超えると顕在化してくる。
【０００８】
高結晶水鉱石を多量に使用して焼結鉱を製造する際に、焼結原料の造粒性を高めることにより、高品質の焼結鉱を高い生産性及び成品歩留まりで製造することを目的として、例えば特開平５−９６０１号公報では、焼結原料の事前処理工程における混合・造粒工程前の工程を高結晶水鉱石用と普通鉱石用の２系統に分け、高結晶水鉱石の事前処理工程では造粒バインダーとしての生石灰添加量を多くすることにより、高結晶水鉱石の造粒性を改善するようにした技術が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者らが検討したところによれば、上記従来技術のように単純に生石灰の添加量を増加するだけでは、高結晶水鉱石の造粒性が十分に高まるとは限らず、また、生石灰添加量の増加によって高結晶水鉱石の造粒性が或る程度高められるとしても、多量の生石灰の添加は焼結鉱の製造コスト大幅な上昇を招いてしまう。
【００１０】
したがって本発明の目的は、高結晶水鉱石を多量に使用して焼結鉱を製造する場合でも、造粒バインダーとして多量の生石灰を添加したり、特別な造粒設備を用いたりすることなく高い造粒性が得られ、これにより高品質の焼結鉱を高い生産性及び成品歩留まりで製造することができる高炉用焼結鉱の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、高結晶水鉱石が備える諸々の物性のうち、焼結原料の造粒工程での擬似粒子の造粒性に関与する物性について、種々の鉱種の高結晶水鉱石を対象に検討を行い、その結果、同じ高結晶水鉱石に分類される鉄鉱石の中でも、その鉱種によって上記物性に大きな違いがあり、したがって、高結晶水鉱石を多量に使用して焼結鉱を製造する場合において焼結原料の造粒性を高めるには、各々の高結晶水鉱石に固有の物性に応じた事前処理を施すことが重要であり、このような事前処理を適切に行うことにより高い造粒性が得られ、この結果、普通鉱石並みの高い生産性及び成品歩留まりと成品品質が確保できることが判った。
【００１２】
高結晶水鉱石は、その鉱種によって粒度分布が大きく異なり、また鉱石粒子の性状も異なっている。本発明者らは、このような高結晶水鉱石の粒度分布や鉱石粒子の性状の違いに着目し、それらと造粒性との関係について詳細に検討を行った。その結果、高結晶水鉱石の粒度分布や鉱石粒子の性状の違いによって、焼結原料を造粒する際の擬似粒子の造粒性を支配する鉱石の物性が大きく異なることが判った。具体的には、高結晶水鉱石の粒度分布や鉱石粒子の性状の違いによって、鉱石粒子内部への吸水性（吸水能力、吸水速度）、鉱石粒子間における保水性、鉱石粒子表面の水に対する濡れ性（界面張力、濡れ速度）などの水準が大きく異なり、これらが各々の高結晶水鉱石の造粒性に大きな影響を及ぼしていることが判った。そしてさらに検討を進めた結果、これら高結晶水鉱石の物性の違いに応じて最適な事前処理形態が存在し、高結晶水鉱石をこの最適な処理形態で事前処理することにより、造粒工程において高い造粒性が確保できることを見い出した。
【００１３】
なお、本発明の説明において焼結原料の造粒性が良好であるとは、焼結原料の造粒工程において擬似粒子の粒子径が大きく成長し、且つ擬似粒子が緻密であってバインダーとして機能している水分が脱離・放出され難く、このため当該擬似粒子がその後の工程で崩れ難いことを指す。このような優れた造粒性が得られることにより、焼結機への搬送・装入過程における擬似粒子の微粒化や崩壊、さらには焼結機ベッド内での昇温過程における擬似粒子の崩壊が抑制され、その結果、焼結原料層の良好な通気性が確保されることになり、焼結鉱の生産性及び製品歩留まりと品質が高水準に確保されることになる。
【００１４】
本発明は、上記のような知見に基づきなされたものであり、その特徴は以下の通りである。
［1］原料鉄鉱石の少なくとも一部として結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石を用いて高炉用焼結鉱を製造する方法において、
高結晶水鉱石としてマラマンバ系鉱石を用い、該マラマンバ系鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級すること又は／及び破砕処理することにより得られた前記微粒鉱石に対して、水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施しておき、該事前処理が施された微粒鉱石を他の焼結原料とともに混合・造粒し、造粒された焼結原料を焼結機に装入して焼結鉱を製造することを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
［2］上記［1］の製造方法において、事前処理が施された微粒鉱石とともに混合・造粒される他の焼結原料は、マラマンバ系鉱石を分級することにより得られた粗粒鉱石を含むことを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
【００１５】
[3] 上記[1]又は[2]の製造方法において、微粒鉱石を撹拌・混合する事前処理を撹拌ミキサーを用いて行い、該撹拌ミキサー内では水分が添加された微粒鉱石に撹拌手段で剪断力を加えることにより添加水分と微粒鉱石を混合することを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
[4] 上記[3]の製造方法において、水分添加された微粒鉱石が高速回転する撹拌羽根により撹拌・混合されることを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
【００１６】
[5] 上記[1]〜[4]のいずれかの製造方法において、固形バインダーが配合された微粒鉱石に対して、水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施すことを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
[6] 上記[1]〜[5]のいずれかの製造方法において、微粒鉱石は、粒度０．２５ｍｍ以下の鉱石の割合が３０mass％以上であることを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
【００１７】
［7］原料鉄鉱石の少なくとも一部として結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石を用いて高炉用焼結鉱を製造する方法において、
高結晶水鉱石としてピソライト鉱石を用い、該ピソライト鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し、該分級により得られた粗粒鉱石に対して、混合・造粒工程での水分添加段階よりも前の段階で予め水分を添加しておき、該水分添加された粗粒鉱石を他の焼結原料とともに混合・造粒し、造粒された焼結原料を焼結機に装入して焼結鉱を製造することを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
［8］上記［7］の製造方法において、予め水分添加された粗粒鉱石とともに混合・造粒される他の焼結原料は、ピソライト鉱石を分級することにより得られた微粒鉱石を含むことを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
【００１８】
[9] 上記[7]又は[8]の製造方法において、粗粒鉱石に水分を添加した後、ベッディングすることを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
[10] 上記[7]又は[8]の製造方法において、粗粒鉱石をベッディングすることなく容器内に貯留し、該容器内で水分を添加することを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
[11] 上記[7]〜[10]のいずれかの製造方法において、粗粒鉱石は、粒度０．７ｍｍ以上の鉱石の割合が５０mass％以上であることを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
【００１９】
［12］原料鉄鉱石の少なくとも一部として結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石を用いて高炉用焼結鉱を製造する方法において、高結晶水鉱石としてマラマンバ系鉱石又はピソライト鉱石を用い、使用する鉱種に応じて下記（イ）又は（ロ）の方法により焼結鉱を製造することを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
（イ）前記マラマンバ系鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級すること又は／及び破砕処理することにより得られた前記微粒鉱石ａに対して、水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施しておき、該事前処理が施された微粒鉱石ａを他の焼結原料とともに混合・造粒し、造粒された焼結原料を焼結機に装入して焼結鉱を製造する。
（ロ）前記ピソライト鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し、該分級により得られた粗粒鉱石ｂに対して、混合・造粒工程での水分添加段階よりも前の段階で予め水分を添加しておき、該水分添加された粗粒鉱石ｂを他の焼結原料とともに混合・造粒し、造粒された焼結原料を焼結機に装入して焼結鉱を製造する。
［13］上記［12］の製造方法において、事前処理が施された微粒鉱石ａとともに混合・造粒される他の焼結原料は、マラマンバ系鉱石を分級することにより得られた粗粒鉱石を含み、水分添加された粗粒鉱石ｂとともに混合・造粒される他の焼結原料は、ピソライト鉱石を分級することにより得られた微粒鉱石を含むことを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
【００２０】
［14］原料鉄鉱石の少なくとも一部として結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石を用いて高炉用焼結鉱を製造する方法において、
高結晶水鉱石としてマラマンバ系鉱石とピソライト鉱石を用い、
前記マラマンバ系鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級すること又は／及び破砕処理することにより得られた前記微粒鉱石ａに対して、水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施しておき、
前記ピソライト鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し、該分級により得られた粗粒鉱石ｂに対して、混合・造粒工程での水分添加段階よりも前の段階で予め水分を添加しておき、
前記事前処理が施された微粒鉱石ａと前記水分添加された粗粒鉱石ｂを他の焼結原料とともに混合・造粒し、造粒された焼結原料を焼結機に装入して焼結鉱を製造することを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
［15］上記［14］の製造方法において、事前処理が施された微粒鉱石ａと水分添加された粗粒鉱石ｂとともに混合・造粒される他の焼結原料は、マラマンバ系鉱石を分級することにより得られた粗粒鉱石と、ピソライト鉱石を分級することにより得られた微粒鉱石を含むことを特徴とする高炉用焼結鉱の製造方法。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、上述した本発明者らによる知見事実の詳細とその知見を得るに至った試験結果について説明する。
高結晶水鉱石（結晶水含有率が４％以上の鉄鉱石。以下同様）を焼結原料として使用するに際し、良好な造粒性を確保するための指標を得るために、代表的な鉱種の高結晶水鉱石について、それらの粒度分布を調べるとともに、この粒度分布とも関連して造粒性を支配していると考えられる鉱石粒子の吸水性、鉱石粒子間での保水性及び鉱石粒子の濡れ性などの評価を行った。
【００２２】
高結晶水鉱石としては、２種類のマラマンバ系鉱石Ｍ１、Ｍ２と、２種類のピソライト鉱石Ｐ１、Ｐ２を用いた。また、比較のための鉱石としては３種類の普通鉱石Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３（結晶水含有率が１．４〜３．７％程度のヘマタイト鉱石又はマグネタイト鉱石）を用いた。各鉱石に対して、化学組成及び結晶水含有率の分析、粒度分布の測定、転動限界水分量の測定、飽和水分量の測定及び濡れ性試験を以下のような条件で行った。
ここで、マラマンバ系鉱石とは、豪州のマラマンバ鉱床から産出するヘマタイトとゲーサイトが混在した鉱物組成を有する高結晶水鉱石である。また、ピソライト鉱石とは同じく豪州産の鉄鉱石であって、ヘマタイト質の核をゲーサイトが取り囲んだ所謂魚卵状構造を有する高結晶水鉱石である。
【００２３】
▲１▼ 化学組成及び結晶水含有率の分析
分析結果を表１に示す。これによれば、高結晶水鉱石であるマラマンバ系鉱石Ｍ１、Ｍ２とピソライト鉱石Ｐ１、Ｐ２は結晶水含有率が略５mass％以上であり、特にピソライト鉱石Ｐ１、Ｐ２の結晶水含有率が高い。
【００２４】
【表１】
0004154914.tif 000002
【００２５】
▲２▼ 粒度分布の測定
各鉱石を篩分けにより、−０．０４５ｍｍ、−０．０６３ｍｍ、−０．１２５ｍｍ、−０．２５ｍｍ、−０．５ｍｍ、−１ｍｍ、−２．８ｍｍ、−４．７５ｍｍ、−８．０及び＋８．０ｍｍの１０粒度に分級し、各粒度の重量を測定した。その結果を整理したものを図１に示す。
▲３▼ 転動限界水分量の測定（造粒性の評価試験）
完全乾燥した全粒度試料１．５ｋｇを用い、３００ｍｍφ×１００ｍｍ長さのドラムで造粒試験を行なった。試料に所定量の水分を３０秒間で添加した後、ドラムを回転速度１５ｒｐｍで３分間回転させて造粒を行い、転動が可能である添加水分の上限値（すなわち、試料の造粒物がドラム内でスリップを開始するまでの添加水分の上限値。以下、これを「転動限界水分量」という）を調べた。その測定結果を図２に示す。
【００２６】
▲４▼ 飽和吸水率の測定（吸水性の評価試験）
有姿試料を篩目０．０４５ｍｍの篩上に乗せた状態で水中に２４時間浸漬した後、うわ水を切り、鉱石の含水量を測定して飽和吸水率を算出した。その結果を図３に示す。
▲５▼ 濡れ性試験
有姿粉鉱石より分級した−１ｍｍ粒子からなる鉱石について、粉体濡れ装置（協和科学（株）製）を用いて経過時間に対する吸水高さを測定した。その測定結果（但し、吸水高さの２乗値）を図４に示す。
【００２７】
以上のような測定及び試験の結果等を詳細に検討、評価し、その結果、以下のような知見を得た。
(a) 図１によれば、高結晶水鉱石であるマラマンバ系鉱石Ｍ１，Ｍ２は−０．１２５ｍｍの割合が３０mass％近くもあり、微粒の割合が多い。これは、マラマンバ系鉱石は受けた変成作用の程度が低く、粉化し易いためである。これに対して同じ高結晶水鉱石であるピソライト鉱石Ｐ１，Ｐ２は−０．１２５ｍｍの割合が１０mass％以下であり、同じ高結晶水鉱石であっても、マラマンバ系鉱石とは粒度分布は大きく異なっている。
【００２８】
(b) 図２によれば、普通鉱石Ｎ１、Ｎ２の転動限界水分量は、相対的に現状操業の造粒時における水分量に近い値である８〜９mass％である。これに対してマラマンバ系鉱石Ｍ１、Ｍ２の転動限界水分量は１３〜１５mass％程度と高く、保水性が高いことが判る。これは、先に述べたようにマラマンバ系鉱石は微粒の割合が多く、粒子間での保水量が多いためであると考えられる。
【００２９】
(c) これに対して、吸水性が高いことが知られているピソライト鉱石Ｐ１、Ｐ２の転動限界水分量は８〜９mass％程度であり、この値は上記マラマンバ系鉱石と比較してかなり低い。ピソライト鉱石の組織は魚卵状構造であり、本来は鉱石粒子内部への吸水性が高いが、この試験において転動限界水分量が上記のように低い結果となったのは、この転動限界水分量の試験条件（水分添加時間：３０秒、造粒時間：３分間）下では鉱石粒子内部への水分浸透が十分に進行しなかったためであると推定される。したがって、ピソライト鉱石については、水分の接触・浸透時間が短い通常の散水・造粒方法では鉱石粒子内部に水分が十分に浸透できず、造粒されてから焼結機に装入されるまでの間に、鉱石粒子間にあってバインダーの役目をしていた水分が鉱石粒子内部へ浸透してしまうものと考えられる。そしてこの結果、擬似粒子を構成する鉱石粒子間の水分が少なくなって水分による鉱石粒子のバインダー作用が弱まり、擬似粒子は崩壊し易くなるものと考えられる。
【００３０】
(d) 図３によれば、普通鉱石Ｎ１、Ｎ２は結晶化度が高く、緻密質であるため飽和吸水率は比較的低い。これに対して高結晶水鉱石であるピソライト鉱石Ｐ１，Ｐ２、マラマンバ系鉱石Ｍ１、Ｍ２はいずれも飽和吸水率は１７〜１９mass％程度の高水準にある。特に、ピソライト系鉱石Ｐ１、Ｐ２は粒度が粗く且つ多孔質であるため、水への浸漬時間が十分に長ければ水分は鉱石粒子内部に十分に浸透し、図３の測定結果よりもさらに高い飽和吸水率を示すものと考えられる。
【００３１】
(e) 図４によれば、普通鉱石Ｎ１の微粉分（−１ｍｍ粒子）は飽和状態になる吸水高さが低く、すなわち保水能力が小さく、また時間に対する吸水高さの勾配も大きく、濡れ速度が速い。これに対して高結晶水鉱石であるマラマンバ系鉱石Ｍ２は微粒鉱石の割合が多いため、この微粒鉱石による保水能力は大きいが、時間に対する吸水高さの勾配が小さく、濡れ速度が遅い。一方、高結晶水鉱石であるピソライト鉱石Ｐ２は、微粒鉱石の割合がマラマンバ系鉱石ほど多くないため濡れ速度は速い。
以上のような点を総合して検討した結果、マラマンバ系鉱石に代表される物性を有する高結晶水鉱石とピソライト鉱石に代表される物性を有する高結晶水鉱石は、造粒性の観点からそれぞれ以下のような事前処理を施すことが好ましいことが判った。
【００３２】
まず、微粉部分が多いために保水能力は大きいが、濡れ速度が遅いという特徴を有するマラマンバ系鉱石のような高結晶水鉱石については、特にその微粒部分に対して、造粒性を向上させるために粒子表面の濡れを強制的に促進させる事前処理を施しておくことが必要であると考えられる。したがって、この高結晶水鉱石については、これを粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し、この分級により得られた微粒鉱石に対して水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施しておくことが好ましい。またその際には、水分を添加した状態で撹拌ミキサーなどの適切な撹拌手段を用いて撹拌・混合を行うことが好ましい。これに対して上記分級により得られた粗粒鉱石は、比較的緻密であるため水分の鉱石粒子内部への浸透は少なく、したがって上記普通鉱石に準じた事前処理方法でよいと考えられる。
【００３３】
一方、吸水性は高いが、吸水速度が遅いという特徴を有するピソライト鉱石のような高結晶水鉱石は、水への浸漬時間が十分に長ければ水分は鉱石粒子内部に十分に浸透し、図３の測定結果よりもさらに高い飽和吸水率を示すものと考えられる。つまり、この高結晶水鉱石、特にその粗粒部分については、混合・造粒工程での水分添加段階よりも前の段階、好ましくは事前処理工程の早い時期に水分添加（散水等）を行い、添加水分が鉱石粒子内に十分浸透するだけの時間的余裕を与える必要があるものと考えられる。
【００３４】
したがって、ピソライト鉱石のような高結晶水鉱石については、これを粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し、この分級により得られた粗粒鉱石に対して、混合・造粒工程での水分添加段階よりも前の段階、好ましくは事前処理工程の早い時期に水分添加（散水等）を行うことが好ましい。一方、上記分級により得られた微粒鉱石については特別な事前処理は必要でなく、この鉱石は混合・造粒工程で他の焼結原料とともに混合するか、或いは造粒される擬似粒子の付着粒子として用いればよい。
【００３５】
したがって、本願の第一の発明では、原料鉄鉱石の少なくとも一部にマラマンバ系鉱石に代表されるような高結晶水鉱石、すなわち微粒鉱石の割合が多いため保水能力は大きいが、濡れ速度が遅いという物性を有する高結晶水鉱石を用いて焼結鉱を製造する場合には、この高結晶水鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し又は／及び破砕処理することに得られた微粒鉱石に対して、水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施しておき、この事前処理が施された微粒鉱石を他の焼結原料とともに混合・造粒し、これを焼結機に装入して焼成することにより焼結鉱を製造する。
【００３６】
分級される微粒鉱石の粒度に特別な制限はないが、保水能力は大きいが濡れ速度が遅い上記微粒鉱石の造粒性を十分に確保するためには、粒度０．２５ｍｍ以下の鉱石の割合が３０mass％以上であることが好ましい。
ここで、マラマンバ系鉱石に代表される上記高結晶水鉱石の造粒性の問題は、原料鉄鉱石中でのこの高結晶水鉱石の割合が２５mass％以上の場合に特に顕在化するため、上記事前処理は上記高結晶水鉱石を２５mass％以上使用して焼結鉱を製造する場合に特に有効である。
【００３７】
ここで、上記事前処理の際に用いる撹拌・混合手段としては撹拌ミキサーを用い、この撹拌ミキサー内で水分が添加された微粒鉱石に撹拌手段で剪断力を加えることによって添加水分と微粒鉱石を混合することが好ましく、これにより鉱石表面の濡れを効果的に促進することができる。また、このような撹拌ミキサーのなかでも特に高速回転する撹拌羽根又はシャベルにより撹拌・混合できるタイプの高速撹拌ミキサーが好ましい。市販の高速撹拌ミキサーとしては、例えば、高速回転する撹拌羽根を備えたタイプとして「アイリッヒミキサー」（商品名）、高速回転するシャベルを備えたタイプととして「レディゲミキサー」（商品名）などが挙げられる。これらの高速撹拌ミキサーは、撹拌羽根が１００〜７００ｒｐｍ程度の回転速度で回転し、水分が添加された微粒鉱石に剪断力を加えながら混合を行う。
また、微粒鉱石の上記事前処理では、造粒時の擬似粒子の平均粒径の増大を図ると同時に、焼成時の初期融液発生による塊成後の強度改善のために、微粒鉱石に対して石灰石、生石灰などの固形バインダーを配合して撹拌・混合を行うことが好ましい。
【００３８】
また、本願の第二の発明では、原料鉄鉱石の少なくとも一部にピソライト系鉱石に代表されるような高結晶水鉱石、すなわち粗粒部分の吸水性は高いが、吸水速度が遅いという物性を有する高結晶水鉱石を用いて焼結鉱を製造する場合には、この高結晶水鉱石を粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し、この分級により得られた粗粒鉱石に対して、混合・造粒工程での水分添加段階よりも前の段階で予め水分を添加しておくことにより、事前に鉱石粒子内部に水分を十分に浸透させておき、この水分添加された粗粒鉱石を他の焼結用原料とともに混合・造粒し、これを焼結機に装入して焼成することにより焼結鉱を製造する。
【００３９】
分級される粗粒鉱石の粒度に特別な制限はないが、吸水性は高いが吸水速度が遅い上記粗粒鉱石の造粒性を十分に確保するためには、粒度０．７ｍｍ以上の鉱石の割合が５０mass％以上であることが好ましい。
ここで、ピソライト鉱石に代表される上記高結晶水鉱石の造粒性の問題は、原料鉄鉱石中でのこの高結晶水鉱石の割合が２５mass％以上の場合に特に顕在化するため、上記事前処理は上記高結晶水鉱石を２５mass％以上使用して焼結鉱を製造する場合に特に有効である。
分級された粗粒鉱石に事前に水分を添加するタイミングは、この粗粒鉱石をベッディングする場合にはベッディング前に行ってもよいし、ベッディングすることなく容器内に貯留し、該容器内で水分を添加してもよい。
【００４０】
また、本願の第三の発明では、原料鉄鉱石の少なくとも一部にマラマンバ系鉱石に代表されるような微粒鉱石の割合が多いため保水能力は大きいが、濡れ速度が遅いという物性を有する高結晶水鉱石Ａと、ピソライト鉱石に代表されるような粗粒部分の吸水性は高いが、吸水速度が遅いという物性を有する高結晶水鉱石Ｂを用いて焼結鉱を製造する場合には、前記高結晶水鉱石Ａを粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し又は／及び破砕処理することに得られた微粒鉱石ａに対して、水分を添加した状態で撹拌・混合を行う事前処理を施しておき、また、前記高結晶水鉱石Ｂを粗粒鉱石と微粒鉱石とに分級し、この分級により得られた粗粒鉱石ｂに対して、混合・造粒工程での水分添加段階よりも前の段階で予め水分を添加しておくことにより、事前に鉱石粒子内部に水分を十分に浸透させておき、前記微粒鉱石ａと粗粒鉱石ｂを他の焼結用原料とともに混合・造粒し、これを焼結機に装入して焼成することにより焼結鉱を製造する。
なお、これら微粒鉱石ａと粗粒鉱石ｂの事前処理の好ましい条件は上述した通りであり、また、上述した理由により、この事前処理は上記高結晶水鉱石Ａ及び／又は高結晶水鉱石Ｂを２５mass％以上使用して焼結鉱を製造する場合に特に有効である。
【００４１】
図５は、原料鉄鉱石の一部にマラマンバ系鉱石に代表される高結晶水鉱石、すなわち微粒鉱石の割合が多いため保水能力は大きいが、濡れ速度が遅いという物性を有する高結晶水鉱石Ａを用いて焼結鉱を製造する場合の一実施形態を示すフロー図である。
高結晶水鉱石Ａを篩分装置１（分級装置）で微粒鉱石ａと粗粒鉱石ａ′とに分級し、このうち微粒鉱石ａを高速撹拌ミキサー２に供給し、水分を添加した状態で撹拌・混合処理を施す。この際、必要に応じて石灰石や生石灰などの固形バインダーを配合し、さらに返鉱などを配合した状態で撹拌・混合処理を行う。生石灰は消化反応により崩壊し、生成した微粒子が鉱石間を充填することにより擬似粒子径を増大させる作用を持つ。また、生石灰、石灰石ともに焼結初期に比較的低融点のカルシウムフェライトを発生させ、塊成化を促進して結晶水の脱水に伴う強度低下を抑制する効果を期待できる。また、返鉱は微粉が多いので、マラマンバ鉱石と同様の理由で高速撹拌処理した方が造粒が進みやすい。また、返鉱には一部、未溶融の石灰分も残っているので、それが利用できる利点もある。
【００４２】
一方、前記粗粒鉱石ａ′と普通鉱石Ｘ（通常は複数銘柄の普通鉱石）は粉鉱ヤードにベッディングされ、このベッディングから切り出されたブレンド粉を所定の原料配合槽３ａへ装入する。他の原料配合槽３ｂ、３ｃ、３ｄ…には石灰石、生灰石、返鉱などの他の原料が貯留されており、これら原料配合槽３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…から各々の原料が切り出されるとともに、これらの原料に対して前記事前処理を施した微粒鉱石ａを合流させる。合流方法は任意であり、例えばコンベアベルトから他のコンベアベルトへの乗入れによる原料合流でよい。これらの焼結原料は混合・造粒機４に装入されるとともに水分が添加され、混合・造粒されることにより擬似粒子となる。この造粒で得られた擬似粒子にはホッパー５から粉コークスが添加された後、２次ミキサー６に装入され、擬似粒子表面に粉コークスが付着外装された後、焼結原料として焼結機７に装入される。なお、粉コークスなどの炭材は、本実施形態のように擬似粒子表面に付着外装させるのではなく、焼結原料とともに混合・造粒してもよい。
また、高結晶水鉱石Ａの一部または全部を分級することなく破砕処理して微粒鉱石ａとし、この微粒鉱石ａを水分添加した状態で高速撹拌ミキサー２で撹拌・混合するようにしてもよい。
【００４３】
図６は、原料鉄鉱石の一部にピソライト鉱石に代表される高結晶水鉱石、すなわち粗粒部分の吸水性は高いが、吸水速度が遅いという物性を有する高結晶水鉱石Ｂを用いて焼結鉱を製造する場合の一実施形態を示すフロー図である。
高結晶水鉱石Ｂを篩分装置１（分級装置）で粗粒鉱石ｂと微粒鉱石ｂ′とに分級し、このうち粗粒鉱石ｂに対してヤード、搬送中のコンベアベルトあるいはベッディングヤードなどで散水処理する。この散水処理された粗粒鉱石ｂを普通鉱石Ｘ（通常は複数銘柄の普通鉱石）とともに粉鉱ヤードでベッディングし、ここで一定の時間をかけて十分に水分を吸収させる。このベッディングから切り出されたブレンド粉を所定の原料配合槽３ａへ装入する。また場合によっては、図中の仮想線８で示すように上記分級で得られた粗粒鉱石ｂを散水可能な専用の原料配合槽３′に搬送・装入し、ここで散水処理を施した後、一定の時間をかけて十分に水分を吸収させてもよい。この場合には原料配合槽３ａにはベッディングから切り出された普通鉱石Ｘのブレンド粉が装入される。
【００４４】
他の原料配合槽３ｂ、３ｃ、３ｄ…には石灰石、生灰石、返鉱などの他の原料が貯留されており、これら原料配合槽３ｂ、３ｃ、３ｄ…と上記原料配合槽３ａ（又は原料配合槽３ａ、３′）から各々の原料が切り出されるとともに、これらの原料に対して前記分級で得られた微粒鉱石ｂ′を合流させる。合流方法は任意であり、例えばコンベアベルトから他のコンベアベルトへの乗入れによる原料合流でよい。これらの焼結原料は混合・造粒機４に装入されるとともに水分が添加され、混合・造粒されることにより擬似粒子となる。この造粒で得られた擬似粒子にはホッパー５から粉コークスが添加された後、２次ミキサー６に装入され、擬似粒子表面に粉コークスが付着外装された後、焼結原料として焼結機７に装入される。なお、粉コークスなどの炭材は、本実施形態のように擬似粒子表面に付着外装させるのではなく、焼結原料とともに混合・造粒してもよい。
また、場合によっては図中の仮想線９で示すように微粒鉱石ｂ′をベッディングから切り出されたブレンド粉に合流させてもよい。合流方法は任意であり、例えばコンベアベルトから他のコンベアベルトへの乗入れによる原料合流でよい。
【００４５】
図７は、原料鉄鉱石の一部にマラマンバ系鉱石に代表される高結晶水鉱石Ａとピソライト鉱石に代表される高結晶水鉱石Ｂを用いて焼結鉱を製造する場合の一実施形態を示すフロー図であり、上述した図５のフローと図６のフローが複合されたものである。
高結晶水鉱石Ａは篩分装置１ａ（分級装置）で微粒鉱石ａと粗粒鉱石ａ′とに分級し、このうち微粒鉱石ａを高速撹拌ミキサー２に供給し、水分を添加した状態で撹拌・混合処理を施す。この際、必要に応じて生石灰、石灰石などの固形バインダーを配合し、さらに返鉱などを配合した状態で撹拌・混合処理を行う。
【００４６】
一方、高結晶水鉱石Ｂは篩分装置１ｂ（分級装置）で粗粒鉱石ｂと微粒鉱石ｂ′とに分級し、このうち粗粒鉱石ｂに対してヤード、搬送中のコンベアベルトあるいはベッディングヤードなどで散水処理する。この散水処理された粗粒鉱石ｂを前記粗粒鉱石ａ′と普通鉱石Ｘ（通常は複数銘柄の普通鉱石）とともに粉鉱ヤードでベッディングし、ここで一定の時間をかけて十分に水分を吸収させる。このベッディングから切り出されたブレンド粉を所定の原料配合槽３ａへ装入する。また場合によっては、図中の仮想線８で示すように分級で得られた上記粗粒鉱石ｂを散水可能な専用の原料配合槽３′に搬送・装入し、ここで散水処理を施した後、一定の時間をかけて十分に水分を吸収させてもよい。この場合には原料配合槽３ａにはベッディングから切り出された普通鉱石Ｘと前記粗粒鉱石ａ′のブレンド粉が装入される。
【００４７】
他の原料配合槽３ｂ、３ｃ、３ｄ…には石灰石、生灰石、返鉱などの他の原料が貯留されており、これら原料配合槽３ｂ、３ｃ、３ｄ…と上記原料配合槽３ａ（又は原料配合槽３ａ、３′）から各々の原料が切出だされるとともに、これらの原料に対して上記微粒鉱石ｂ′と事前処理を施した上記微粒鉱石ａを合流させる。合流方法は任意であり、例えばコンベアベルトから他のコンベアベルトへの乗入れによる原料合流でよい。
これら焼結原料は混合・造粒機４に装入されるとともに水分が添加され、混合・造粒されることにより擬似粒子となる。この造粒で得られた擬似粒子にはホッパー５から粉コークスが添加された後、２次ミキサー６に装入され、擬似粒子表面に粉コークスが付着外装された後、焼結原料として焼結機７に装入される。なお、粉コークスなどの炭材は、本実施形態のように擬似粒子表面に付着外装させるのではなく、焼結原料とともに混合・造粒してもよい。
【００４８】
また、高結晶水鉱石Ａの一部または全部を分級することなく破砕処理して微粒鉱石ａとし、この微粒鉱石ａを水分添加した状態で高速撹拌ミキサー２で撹拌・混合するようにしてもよい。
また、場合によっては図中の仮想線９で示すように微粒鉱石ｂ′をベッディングから切り出されたブレンド粉に合流させてもよい。合流方法は任意であり、例えばコンベアベルトから他のコンベアベルトへの乗入れによる原料合流でよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、高結晶水鉱石を多量に使用して焼結鉱を製造する場合でも、造粒バインダーとして多量の生石灰を添加したり、特別な造粒設備を用いたりすることなく、高結晶水鉱石の物性に応じた簡易な事前処理を行うだけで高い造粒性が得られ、これにより高品質の焼結鉱を高い生産性及び成品歩留まりで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マラマンバ系鉱石、ピソライト鉱石及び普通鉱石の粒度分布の測定例を示すグラフ
【図２】マラマンバ系鉱石、ピソライト鉱石及び普通鉱石の転動限界水分量の測定例を示すグラフ
【図３】マラマンバ系鉱石、ピソライト鉱石及び普通鉱石の飽和吸水率の測定例を示すグラフ
【図４】マラマンバ系鉱石、ピソライト鉱石及び普通鉱石の濡れ性の測定例を示すグラフ
【図５】本発明法によりマラマンバ系鉱石に代表される高結晶水鉱石を用いて焼結鉱を製造する場合の一実施形態を示すフロー図
【図６】本発明法によりピソライト鉱石に代表される高結晶水鉱石を用いて焼結鉱を製造する場合の一実施形態を示すフロー図
【図７】本発明法によりマラマンバ系鉱石に代表される高結晶水鉱石とピソライト鉱石に代表される高結晶水鉱石を用いて焼結鉱を製造する場合の一実施形態を示すフロー図
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ…篩分装置、２…撹拌ミキサー、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３′…原料配合槽、４…混合・造粒機、５…ホッパー、６…２次ミキサー、７…焼結機
【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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