(57)【要約】【課題】高炉のスラグ比を低減可能とするCaO濃度を6.0〜9.0質量％とした低スラグ焼結鉱石の製造方法を提供する。【解決手段】CaO濃度が6.0〜9.0の焼結鉱を製造する方法であって、CaOを3〜15質量％含有しSiO2を3〜10質量％含有しかつMgOを35質量％以上含有するMgO系副原料を、配合原料に対して0.1質量％以上3.0質量％以下配合する。【選択図】図１
2009019224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鉱石、副原料および粉コークスを焼結原料として混合造粒を行い、得られた造粒物に焼成処理を行ってCaO成分が６．０〜９．０質量％の焼結鉱を製造する方法であって、CaOを３〜１５質量％、SiO2 を３〜１０質量％、かつMgOを３５質量％以上含有するMgO系副原料を、配合原料に対して0.1質量％以上3.0質量％以下配合することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
前記MgO系副原料を含む前記焼結原料に混合造粒を行うに際して、攪拌羽根を内蔵した混合機によって、前記焼結原料の混合造粒を行う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】
前記MgO系副原料を含む前記焼結原料の一部に予め混合造粒を行い、得られた造粒物にさらに前記MgO系副原料、粉状鉄鉱石および粉コークスの少なくとも１種をさらに配合し、得られた焼結原料に混合造粒を行い、次いで、このとき得られた造粒物を焼成す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】
前記MgO系副原料が、粒径5ｍｍ以下の粒子が50質量％以上のものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項５】
前記MgO系副原料が、ドロマイト、ブルーサイト、マグネサイト、またはそれらの少なくとも１種の混合物であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか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、スラグ成分の少ない焼結鉱を高い成品歩留で製造する焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結鉱は製鉄原料の１種として高炉に装入される。高炉に装入される焼結鉱は、粉状鉄鉱石を主原料に、ダスト、スケールなどの雑原料、石灰石などのCaO源、返鉱（焼結鉱篩下粉で、通常の粒度は6mm以下）などを副原料として加え、さらに、粉コークス等の凝結材が配合され、その後、水分を添加して造粒し、焼結機で焼成して製造される。
【０００３】
すなわち、通常、これらの原料は、その銘柄毎に原料ホッパーに貯蔵されて、配合に応じて定量切り出しされる。切り出された各原料および凝結材は、原料搬送用のベルトコンベアー上で合流し、造粒機まで搬送される。造粒機では、前記焼結原料に水分が添加されて混合造粒が行われる。
【０００４】
さらに、混合造粒後の配合原料は、サージホッパーと称される原料給鉱ホッパーから焼結機に供給され、循環連続走行するパレット上に装入されて原料充填層を形成する。原料充填層はパレットとともに水平方向に移送され、原料充填層の最上部に点火される。その後、原料充填層の上層部から下層部に向かって、大気中の空気が充填層内を通して下方吸引されることによって、凝結材が燃焼するとともに、燃焼により生成した高温ガスにより焼結原料が加熱昇温される。その結果、原料充填層の上層部から下層部に向かって、焼結原料が融体を形成するなどの物理的、化学的変化、いわゆる焼結反応が順次進行する。上層部から下層部まで焼結が完了した塊状物（焼結ケーキ、と称される）は、焼結機の排鉱部において粗破砕された後に、冷却機により冷却される。冷却機から排出された後で篩分け工程を経て、成品（通常の粒度は6mm超）は高炉へ送られ、それ以下の粒度の焼結鉱が返鉱として原料ホッパーへ戻される。
【０００５】
得られる焼結鉱の成分は、鉄鉱石および各種副原料の配合比率と成分から算出することができるが、Fe3O4、Fe2O3などのFeの酸化物と、CaO、SiO2、MgO、Al2O3などのスラグ分とに大別される。焼結鉱の各種成分のうち、本来高炉にとって必要な成分は還元されて銑鉄に精錬されるFeの酸化物である。しかし、次の理由から焼結鉱には一定量のスラグ含有が不可避となる。（i）鉄鉱石自体に、Feの酸化物とSiO2やAl2O3等の脈石成分が含まれていること。(ii)焼結鉱は焼結反応により融体を形成して鉄鉱石同士を結合させたものであり、焼結鉱として必要な性状を得るためCaOやMgOを含む副原料の配合が不可欠であること。
【０００６】
さらに、高炉内でのプロセスに着目すると、高炉スラグは鉄源中の脈石成分と還元材の灰分を分離するため、高炉下部で溶融して形成されるものであり、高い脱硫能や高炉からの出銑・出滓作業時に円滑に排出されるための低い粘度を確保すること等が要求される。しかし、高炉において、焼結鉱以外の製鉄原料に由来するスラグも含めて、単位銑鉄量当たりのスラグ量（本明細書では、これを高炉スラグ比と称し、ｋｇ／溶銑ｔの単位で表す）の不必要な増加は、単位銑鉄量当たりの還元材量（本明細書では、これを高炉還元材比と称し、ｋｇ／溶銑ｔの単位で表す）を上昇させるためエネルギー消費を増加させる点で好ましくなく、生成する高炉スラグの処理コストを上昇させる点からも回避すべきである。スラグの脱硫能や粘度に関する前述のような要求を達成するために、目標の高炉スラグ比や高炉還元材比に適合するように鉄源や還元材の組成・投入量を調整することを高炉スラグ設計と言う。
【０００７】
高炉に装入される鉄源は、塊状鉄鉱石、焼結鉱、ペレットが代表的であるが、特に、最近のように、Fe分に富む良質の高品位塊状鉄鉱石が枯渇して粉状鉄鉱石が多くなると、高炉装入原料に占める焼結鉱の比率が高くなり、高炉スラグ比を決定するのは焼結鉱のスラグ量という事態となるため、焼結鉱の低スラグ化がますます必要となる。
【０００８】
このような高品位塊状鉄鉱石の枯渇に対応して、スラグ量の少ない焼結鉱（以下、低スラグ焼結鉱とも称する）の製造方法として、鉱石中の脈石成分が主にSiO2、Al2O3 からなるため、それらを低減することが提案されてきた。例えば、これまで、SiO2やAl2O3などの脈石成分の少ない高品位粉状鉄鉱石を用いる方法や、MgOの供給源として焼結鉱に配合されてきた蛇紋岩にはSiO2含有量が多いため、その配合量を低減する方法が提案され、実施されてきた。
【０００９】
しかし、高品位粉状鉄鉱石を用いる方法では原料コストの高騰が避けられず、またこのような資源の使用には限りがあるという欠点がある。
一方、蛇紋岩の配合量を低減する方法は、SiO2の低減には効果があるが、その配合量低減により焼結鉱のMgO濃度も同時に低下する。このため、焼結鉱の成品歩留低下、焼結鉱の高温性状の悪化による高炉炉内通気抵抗の増加、さらには高炉スラグ粘度の増加による出銑・出滓作業への支障などの問題が生じていた。
【００１０】
そこで、特許文献１と特許文献２には、SiO2を3％以上含有したSiO2系副原料を全く配合せず、石灰石やドロマイトなどのCaO系、CaO・MgO系副原料を全量0.5ｍｍ未満に破砕して配合するか、あるいはこれらを2ｍｍの分級点で篩い分けした後、篩下を全量0.5ｍｍ未満に破砕して配合し、所要MgO成分量を確保しつつSiO2成分が4.6〜5.4質量％の焼結鉱を製造する方法が開示されている。
【００１１】
さらに、特許文献3には、MgO系副原料に粒径１ｍｍ以下のマグネサイトやブルーサイトを配合し、高結晶水鉱石と均一混合した予備造粒物と残原料とを配合しMgO系副原料の分布の均一化を図る焼結鉱の製造方法も開示されている。
【００１２】
特許文献１〜特許文献3に開示された方法は、CaO、MgO系副原料が微細かつ均一に分散されるので融体を形成しやすく、その結果、鉄鉱石同士が容易に結合し、同時にSiO2の低減が可能となるという点では好ましい。しかし、いずれの方法も、多量の原料の粒径１mm以下への微細破砕が必要となるためコストの大幅な上昇を伴うこと、また原料の粒径が低下して焼結パレット上の原料充填層の通気性を悪化させ、生産性を低下させるという問題があり、実用的な方法とは言えない。
【００１３】
特許文献４には、MgO−Ｃ系廃耐火物の破砕・整粒で発生した粉状屑を、焼結用原料のMgO系副原料として配合する焼結鉱の製造方法が開示されている。しかし、この従来技術には、製鉄所内で発生するMgO−Ｃ系廃耐火物の粉状屑等のリサイクル品は発生量が少量であるため、継続的使用を前提とすると配合原料に占める比率は0.2質量％未満と微量である。
【００１４】
ここで、原料需給上の面から述べると、天然鉱物では、不純物の含有量が３質量％未満の高純度品は粒径によらず耐火物原料として様々な用途（骨材およびマトリックス原料）があり、資源および需給に制限があるから原料コストは高価となるので、焼結用原料として不利である。
【００１５】
これに対して、不純物の含有量が３質量％以上のものは、耐火物の熱間強度を低下させるため耐火物原料としては不向きである反面、埋蔵量も豊富であり需給も安定しており安価であるため、原料供給の面からも有利である。
【００１６】
なお、焼結原料は使用量が膨大であるため、埋蔵量が豊富であることそして需給が安定していることは実用上非常に重要なことである。天然鉱物以外では、製鉄所内で発生するMgO-C系廃耐火物の粉状屑等のリサイクル品は原料コスト面での制約を満たしていたとしても、主たるMgO系副原料としては十分な量を確保できないという原料需給上の制約がある。
【００１７】
本出願人は、特許文献５において、CaO成分が6.0〜9.0質量％の焼結鉱を製造する方法であって、MgOを18.0質量％以上含有するドロマイトを配合する焼結鉱の製造方法を開示した。ここで、焼結鉱の組成は高炉スラグ設計の要求から決まるのであるが、Al2O3，MgO，SiO2の含有割合は制限条件の近くで使用しているため、焼結鉱低スラグ化検討のために調整可能な成分はCaOである。しかし、CaOを減少させるために単純に石灰石の配合を下げたのでは成品歩留が著しく低下する、という問題があった。
【００１８】
焼結反応における鉄鉱石同士の結合は、それぞれの鉄鉱石表面に媒溶剤成分であるCaOを接触させて低融点融体を形成し、これが鉄鉱石間を流動してお互いに架橋を作って結合を実現するものである。従って、形成される融体の流動性が高いほど架橋を作りやすく、この結果、鉄鉱石同士の結合が強固になる。この作用を応用すれば、副原料を微粉砕して多量の融体量を形成させる替わりに、少ない融体量で効率よく鉄鉱石同士の結合を強めて焼結鉱の強度向上を図れることとなる。
【００１９】
融体の流動性を高める焼結鉱の成分としてはMgOとCaOが考えられ、逆にSiO2およびAl2O3は融体の流動性を低下させる。特に、融体の主要成分であるCaO・Fe2O3に対するMgOによる融体の流動性向上効果は大きい。そこで、融体の流動性を高める成分であるCaOとMgOを共存させるために、MgOの含有量を規定したドロマイトを配合することによって、成品歩留を悪化させることなくCaO成分が6.0〜9.0質量％の焼結鉱の製造を可能としたのである。換言すると、焼結鉱の成分が一定であってもMgO系副原料の選択により望ましい性状の焼結鉱を得ることができることを示したものである。しかし、この従来技術ではMgO系副原料であるドロマイト中のMgO含有量が低いため、不純物であるSiO2の含有量が少ない高純度のドロマイトを配合する必要があり、資源および需給上の制約を有する。また、成品歩留向上のためにはドロマイトを粒径1ｍｍ以下の粒子が6.0質量％以上に微粉砕する必要があり、原料コスト上昇は避けられない。
【特許文献１】特開昭５８−３９７４６号公報
【特許文献２】特開昭５８−３９７４７号公報
【特許文献３】特開２００１−３４８６２３号公報
【特許文献４】特開２００５−２３５１４２号公報
【特許文献５】特開平１０−２７３７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の課題は、高炉スラグ比を低減可能とする低スラグ焼結鉱の製造方法を提供することである。
さらに、本発明の課題は、CaO濃度を6.0〜9.0質量％とした焼結鉱の成品歩留を高めた製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明者らは、上述の課題解決のため、焼結反応における融体の形成およびその流動性について、MgO系副原料を活用するためにさらに検討を重ね、少量のCaO、SiO2と共存するMgO系副原料を用いることで、成品歩留を悪化させることなく、CaO濃度が6.0〜9.0％の低スラグ焼結鉱が製造できるという知見を得た。
【００２２】
すなわち、本発明者らは、CaO濃度が6.0〜9.0質量％の焼結鉱の製造方法において、少量のCaOばかりでなく、少量のSiO2とも共存するMgOは、焼結反応において形成される融体の流動性を向上させ、少ない融体量で鉄鉱石同士を効率良く結合させる効果を有することを見出した。
【００２３】
ここに、「共存する」とは、単に配合されているという意味ではなく、焼結原料の一銘柄としての鉱石（産業上有用な天然鉱物）を構成しているという意味である。すなわち鉱石は、一般的に複数の化合物から構成されており、微視的には化合物毎に性状が異なるが、これらの化合物は物理的に入り組んで、化合物相互の位置が固定した状態で近接して存在している。したがってこれらの化合物は簡単に分離せず、巨視的には鉱石は化学的・物理的な一体性を有している。また鉱石は、鉱物名、産地名やその組合せ等による銘柄が冠されて取引される。理学的には数種類の鉱物と分類されるが、産業的な利用上からは同一銘柄として取引される場合も多々あるが、その場合でも、鉱石が上記した一体性を有することから、性状として化学成分を表示することなどが行われている。
【００２４】
本発明で規定する、鉄鉱石や、CaO源やMgO源としての副原料などの焼結原料の種類は、鉱石銘柄を単位として表示される。
ここに、本発明者らの知見によれば、MgO系副原料として少量のCaOと一定量以上のMgOが共存する場合、CaOによる低融点融体形成効果に加えてMgOによる融体の流動性向上効果によってSiO2による悪影響が打ち消され、少量のSiO2が存在しても融体の流動性が低下しないため、MgO系副原料におけるSiO2の含有量に対する制限が緩和され、高炉スラグ比を効果的に低減できる焼結鉱が得られることが判明した。
【００２５】
しかも、このような本発明によれば、副原料の選択の範囲が広がり、原料コストも大幅に低下するのである。
なお、本明細書においては、焼結原料に含まれるMgO成分の発揮する融体の流動性改善に着目して本発明が記述されるため、そのような改善効果を発揮できる程度のMgO成分を含む原料を特に「MgO系副原料」といい、他の副原料、例えば、石灰石、生石灰などの副原料とは区別される。
【００２６】
本発明に使用できるMgO系副原料としては、ドロマイト、ブルーサイト、マグネサイト、あるいはそれらの混合物、さらにはそのような天然鉱物以外にも、製鉄所内で発生するMgO-C系廃耐火物なども挙げられる。かかるMgO系副原料におけるCaO、SiO2、MgO以外の残りの成分としては、炭酸塩あるいは水酸化物として存在する強熱減量成分(CO2やH2O) やFe化合物、Al2O3、MnO、TiO2 などが挙げられる。
【００２７】
ここに、本発明は、CaO: 3〜15 質量％、SiO2 :3〜10質量％、かつMgO: 35質量％以上を含有するMgO系天然鉱物を副原料の１種として用いるのであり、本明細書では、これを「MgO系副原料」という。
【００２８】
本発明において、混合造粒の際に攪拌羽根を内蔵した混合機を用いれば、少量のCaOとSiO2を含有しかつMgOを一定量以上含有するMgO系副原料が配合原料中に均一に分散されるので、融体を形成しやすくなる。
【００２９】
さらに、少量のCaOとSiO2を含有しかつMgOを一定量以上含有するMgO系副原料と焼結原料の一部と凝結材を予め混合造粒した後、他の焼結原料と混合造粒すれば、副原料の近傍にコークス粉などの凝結材を配置することができ、融体の流動性向上や形成量増加をはかることができる。
【００３０】
以上の知見を基にして完成させた本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)鉄鉱石、副原料および粉コークスを焼結原料として混合造粒を行い、得られた造粒物に焼成処理を行ってCaO成分が６．０〜９．０質量％の焼結鉱を製造する方法であって、CaOを３〜１５質量％、SiO2を３〜１０質量％、かつMgOを３５質量％以上含有するMgO系副原料を、配合原料に対して0.1質量％以上3.0質量％以下配合することを特徴とする焼結鉱の製造方法。（以下、「本発明１」とも記す。）
(2)前記MgO系副原料を含む前記焼結原料に混合造粒を行いに際して、攪拌羽根を内蔵した混合機によって混合造粒を行うことを特徴とする上記(1)記載の焼結鉱の製造方法。（以下、「本発明２」とも記す。）
(3)前記MgO系副原料を含む前記焼結原料の一部に予め混合造粒を行い、得られた造粒物にさらに前記MgO系副原料、粉状鉄鉱石およびコークス粉の少なくとも１種をさらに配合し、得られた焼結原料に混合造粒を行い、次いで、このとき得られた造粒物を焼成することを特徴とする上記(1)または(2)のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法。（以下、「本発明3」とも記す。）
(4)前記MgO系副原料が、粒径5ｍｍ以下の粒子が50質量％以上のものであることを特徴とする上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法。（以下、「本発明４」とも記す。）
(5)前記MgO系副原料が、ドロマイト、ブルーサイト、マグネサイト、またはそれらの少なくとも１種の混合物であることを特徴とする上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法。（以下、「本発明５」とも記す。）
本発明では、これら焼結鉱の原料として配合される原料を「焼結原料」と称する。また、「焼結原料」の混合造粒が完了して焼結機に供給される原料を「配合原料」と称する。
【００３１】
このように焼結原料には、粉状鉄鉱石、副原料、そして粉コークスである凝結材があり、焼結鉱製造に使用される副原料としては、粉状鉄鉱石および凝結材を除く全てが包含される。本発明においては、上記副原料の一種として本発明において規定するMgO系副原料を用いる。本発明における副原料としては、さらに必要に応じて、ダスト、返鉱などを適宜配合することができる。
【００３２】
また、本発明における副原料としては、本発明において規定するMgO系副原料に含まれるCaO分以外に、必要により石灰石および／または生石灰として別途配合されるものもあるが、その作用効果からは本発明において規定するMgO系副原料に含まれるCaO分とは明確に区別される。
【００３３】
本発明においては粉状鉄鉱石、副原料、そして凝結材の組成割合は特に制限はなく、当業者にはすでに周知の通常の割合で使用すればよく、副原料として用いる石灰石(および／または生石灰)、または必要に応じて用いることのできるダスト、返鉱などについてもその配合量は制限ない。これまでの説明からも当業者にとってはすでに自明のように、本発明にあっては、本発明において規定するMgO系副原料の配合量が0.1質量％以上3.0質量％以下であれば、所期の効果実現には十分である。例示すれば、粉状鉄鉱石:60〜80質量％、副原料:20〜40質量％、コークス(凝結材):1〜10質量％(外数)である。    
【発明の効果】
【００３４】
本発明の方法によれば、配合原料に対して0.1質量％以上、3.0質量％以下という極く少量のMgO系副原料を配合するだけで、慣用の焼結鉱製造方法において、成品歩留を悪化させることなく、CaO濃度が6.0〜9.0質量％の焼結鉱の製造が可能となる。このような低スラグ焼結鉱を原料とすることで高炉スラグ比を低下させることができる。
【００３５】
また、本発明において用いる焼結原料についての粒径の制限は特になく、例えば粒径0.5m以下のものが50％以上を占める焼結原料を用いても成品歩留向上を図ることができるから、製造コスト低減効果は大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明において、焼結鉱におけるCaO濃度を6.0〜9.0質量％に限定した理由を次に説明する。
今日の高炉操業においては、一つの操業上の目安として、高炉スラグ比280 Kg／溶銑ｔ以下、高炉還元材比490 Kg／溶銑ｔ以下というのが考えられている。そのような操業上の目標を実現させるための手段として、高炉原料である焼結鉱における低スラグ化が必要であると考えられている。そのため、本発明では焼結鉱のCaO濃度を9.0質量％以下にした。ただし、CaOは焼結反応において鉄鉱石同士を結合させる融体形成成分であり、無制限に減少させることはできないため下限は6.0質量％とした。
【００３７】
次に、本発明において、焼結原料の１種であるMgO系副原料の組成、配合量を限定した理由を以下に説明する。
まずCaO含有量については、原料需給面での優位性を考慮して3質量％以上とした。上限については融体の流動性向上の面からは特段上限を設けるものではないが、後に規定するMgO量が35質量％以上である鉱物構成と含まれる不純物の量からみて上限は15質量％とした。
【００３８】
ここで規定したCaO含有量を有するMgO系副原料に関して、融体の流動性におよぼすMgO含有量とSiO2含有量について、タブレット焼成試験により調査した。
タブレット焼成試験は、副原料と鉄鉱石との溶融反応初期に生成する融体の流動性を簡便に評価できる試験法として知られており、副原料近傍に着目するため焼結鉱組成よりCaO含有量を高くしており、ここでは、MgO系副原料とFe2O3試薬、CaO試薬、SiO2試薬、Al2O3試薬を使用して、焼成後のタブレットの最終組成は、CaO: 14質量％、SiO2 :4.5質量％、Al2O3 :2質量％、MgO: 1 質量％、残余は、Fe2O3とMgO系副原料の不純物となるように、MgO系副原料と上述の各試薬量を調整して配合した。そして、MgO系副原料としてもMgO含有量を10〜70質量％の範囲で変動させ、その影響、特に成品歩留を調査した。
【００３９】
タブレット焼成試験の結果を図１、図２に示す。図中、MgO含有量、SiO2含有量は、MgO系副原料におけるそれぞれの成分の割合を示す。
これらの結果からもわかるように、CaOを3〜15質量％含有し、MgOを35質量％以上含有し、かつSiO2を３〜１０質量％含有するMgO系副原料を配合した場合に、融体の流動性が著しく向上した。
【００４０】
なお、Al2O3は、少ない方が望ましいが、 配合制約上、具体的には、高炉スラグ設計の要求によるAl2O3の上限値から、焼結鉱においても上限を管理しているため、本発明では特に考慮せず、管理範囲内である限り制限されない。
【００４１】
焼結鉱製造において使用されるMgO系副原料としては、ドロマイト（CaCO3・MgCO3）、ブルーサイト（MgO・H2O）、マグネサイト（MgCO3）および蛇紋岩（3MgO・SiO2・２H2O）等の天然鉱物があり、天然鉱物以外にも製鉄所内で発生するMgO-C系廃耐火物の粉状屑等のリサイクル品を使用する例がある。なお、（ ）内は各鉱物の主要成分である。
【００４２】
本発明では、少量のCaOと一定量以上のMgOが共存する場合、CaOによる低融点融体形成効果に加えてMgOによる融体の流動性向上効果によってSiO2による悪影響が打ち消され、融体の流動性が低下しないSiO2の濃度範囲が存在することを明らかにした。融体の流動性を改善するために、少量のSiO2の近傍にMgOを配置することが望ましい。
【００４３】
これらより、焼結反応における融体の流動性を向上させるMgO系副原料としては、少量のCaOとSiO2を含有しかつMgOを一定量以上含有するドロマイト、ブルーサイト、マグネサイトが最適である。このようなMgO系副原料は、融体形成の起点となるCaOと融体の流動性を向上させるMgOを同時に含有し、一定量以上のMgOによってSiO2の悪影響が抑制されるので、鉄鉱石同士の結合が強固になる。
【００４４】
これに対し、蛇紋岩のように、融体の流動性を向上させるMgOの含有量が少なく、同時に融体の流動性を低下させるSiO2の含有量が多い副原料は、MgOによる融体の流動性向上効果が相殺されてしまう。
【００４５】
焼結鉱のスラグ組成制約から、少量のCaOとSiO2を含有しかつMgOを一定量以上含有するMgO系副原料に含まれるMgOは高い程良いが、鉱物構成と含まれる不純物の量から見て上限は７０質量％である。
【００４６】
さらに、少量のCaOとSiO2を含有しかつMgOを一定量以上含有するMgO系副原料と焼結原料の一部を予め混合造粒した後、他の焼結原料と混合造粒すれば、副原料の近傍に凝結材を配置することができ、融体の形成量増加や流動性向上をはかることができる。
【００４７】
前述のように、少量のCaOとSiO2を含有しかつMgOを一定量以上含有するMgO系副原料は融体の形成および流動性向上に効果が高いため、高度の微細化は必要とせず、その粒度分布は粒径5ｍｍ以下の粒子が50質量％以上の程度であればよい。かかる粉体を得るには軽破砕処理でよい。
【００４８】
このようにして用意されたMgO系副原料は、石灰石、生石灰、粉コークス、粉状鉄鉱石、さらには必要によりスケール、返鉱などの副原料とともに、混合造粒される。
そのときのMgO系副原料の配合割合は、焼結原料自体の組成によっても変わるが、一般には、配合原料に対して、0.1質量％以上、好ましくは、1.0質量％以上である。後述する実施例に示されるように、配合割合増加による成品歩留向上効果は次第に飽和傾向になるが、上限を規定する必要はない。しかし、実用上は、3.0質量％でその効果が飽和するから、上限は3.0質量％である。
【００４９】
図３に、本発明における焼結原料の混合造粒工程例を示す。
工程(1)では原料をドラムミキサーで混合して造粒する。工程(2)ではＡ系統の原料を攪拌羽根を内蔵した混合機で混合した後にＢ系統の原料と合流させてドラムミキサーで混合して造粒する。工程(3)ではＡ系統の原料を攪拌羽根を内蔵した混合機で混合した後にドラムミキサーで造粒し、Ｂ系統の原料をドラムミキサーで混合して造粒する。工程(1)よりも工程(2)、工程(3)の方が工程が煩雑になるが、成品歩留および品質が良くなる。
【００５０】
本発明方法において使用する攪拌羽根を内蔵した混合機とは、円筒形パン内に攪拌を目的とする羽根が設置され、パンと羽根との双方が回転運動する混合機であり、代表例としてはアイリッヒミキサー（商品名）と呼ばれるものがある。このタイプの混合機は、羽根の回転速度が１ｒｐｍ以上で、被混合物に対して圧密作用がないために十分な均一混合が可能である。従って、このタイプの混合機で焼結原料の攪拌混合を行えば、焼結原料を破砕することなく、少量のCaOとSiO2を含有しかつMgOを一定量以上含有するMgO系副原料を焼結原料中に均一に分散することができる。これにより、融体の流動性を高めるMgOの効果を十分に活用することができ、高い成品歩留で品質の良好な焼結鉱を製造できる。上記の効果が得られる強力な攪拌混合力を確保するため、羽根の回転数は、100ｒｐｍ以上とするのが望ましい。
【００５１】
また、攪拌羽根を内蔵した混合機を使用して焼結原料を混合した後に、さらに１〜3台のドラムミキサーやディスクペレタイザーを使用して造粒を行ってもよい。また、実際の焼結機においてＡ系統の原料とＢ系統の原料は、ベルトコンベアー上およびベルトコンベアー乗り継ぎ部そして原料ホッパー等の搬送過程で混合されるため、ドラムミキサー等はなくてもよい。
【００５２】
混合造粒後の焼結原料から焼結鉱を製造する方法については、すでに述べたように従来より周知の方法で行えばよく、本発明においてはその処理条件などにも特に制限はなく、すでに当業者には周知であるのでその説明は略す。
【実施例】
【００５３】
本実施例では、粉状鉄鉱石、石灰石等の副原料（MgO系副原料を含む）および粉コークスを用いて、焼結鍋試験により焼結鉱の製造試験を行った。焼結鍋試験は円筒型（内径300mm）の焼結鍋試験装置を用い、原料層高を500mm、焼成負圧を14.71kPa（1500mmH2O）および点火時間を１分間の一定条件にして焼成を行い、焼結鉱の成品歩留におよぼす各種因子の影響を調査した。
【００５４】
なお、「成品」とは、焼結鉱を冷間強度試験機（ＳＩ試験機）で４回落下させた後の＋５ｍｍ産物（篩目が５ｍｍの篩の篩上）であり、「成品歩留」とは、成品量を成品とそれ以外（篩目が５ｍｍの篩の篩下）の合計量で除した値である。
【００５５】
（実施例１）
成品歩留を回復させることを目的として、配合原料中のMgO系副原料を蛇紋岩からドロマイト、ブルーサイト、マグネサイトに変更した。変更したMgO系副原料はMgO濃度の異なる（Ａ）〜（Ｆ）の６種類を用いた。これらのMgO系副原料の組成を表１に示す。
【００５６】
本例では、焼結鉱の成分が、CaO：9.0質量％、SiO2：4.5質量％、Al2O3：2質量％、MgO：1質量％となるように焼結原料を配合した。
表２の配合１には、MgO系副原料としてブルーサイト（Ｃ）を使用するケースを示したが、他のMgO系副原料を使用する場合は、表１の成分組成の差に応じて、配合原料中の鉄鉱石および石灰石等の副原料（MgO系副原料を含む）を配合した。MgO系副原料の配合原料全体に対する配合割合は、0.1〜3.0質量％の範囲であった。
【００５７】
図４より、MgO系副原料を蛇紋岩からドロマイト、ブルーサイト、マグネサイトに変更することにより、成品歩留が向上することが分かる。
特に本発明例である、CaOを3〜15質量％含有しSiO2を3〜10質量％含有しかつMgOを35質量％以上含有するドロマイト（Ｂ）、ブルーサイト（Ｃ）、（Ｄ）、マグネサイト（Ｆ）を用いた場合、成品歩留の向上幅が大きく、目標である蛇紋岩を配合したCaO濃度が10.0質量％の従来焼結鉱の成品歩留を上回っている。
【００５８】
すなわち、本発明方法のように、CaOを3〜15質量％含有しSiO2を3〜10質量％含有しかつMgOを35質量％以上含有するMgO系副原料を配合すれば、成品歩留を悪化させることなくCaO濃度が6.0〜9.0質量％の焼結鉱の製造が可能となる。
【００５９】
（実施例２）
次に、ドロマイト（Ｂ）、ブルーサイト（Ｄ）、マグネサイト（Ｆ）を用いて適正配合量について検討した。実施例１と同様に焼結鉱の成分が、CaO：9.0質量％、SiO2：4.5質量％、Al2O3：2質量％、MgO：1質量％となるように焼結原料を配合した。
【００６０】
図５より、表１のMgO系副原料組成から考えて、CaOを3〜15質量％含有しSiO2を3〜10質量％含有しかつMgOを35質量％以上含有するMgO系副原料配合による成品歩留向上は、配合量が0.1質量％以上の条件のもとで効果が顕著となることが分かる。MgO系副原料配合の配合量が0.1質量％より少ない場合は、焼結原料中における少量のCaO、SiO2と共存するMgO量の絶対量が少なくなるために目標値には達しなかったと考えられる。
【００６１】
（実施例3）
本例では、実施例２を繰り返し、MgO系副原料として、ドロマイト（Ｂ）、ブルーサイト（Ｄ）、マグネサイト（Ｆ）を用いて適正粒度について検討した。実施例１と同様に焼結鉱の成分が、CaO：9.0質量％、SiO2：4.5質量％、Al2O3：2質量％、MgO：1質量％となるように焼結原料を配合した。
【００６２】
図６より、CaOを3〜15質量％含有しSiO2を3〜10質量％含有しかつMgOを35質量％以上含有するMgO系副原料配合による成品歩留向上は、本発明例である粒度が粒径5ｍｍ以下の粒子で50質量％以上の条件のもとで効果が顕著となることが分かる。
【００６３】
（実施例４）
ブルーサイト（Ｃ）と他の焼結原料とを図3の工程(2)および(3)に示すように混合造粒工程を変更して焼結鍋試験を行った。原料の配合および分割は、表２の配合１、配合２とした。
【００６４】
尚、造粒方法以外の試験方法は、実施例１と同様である。
図７に、実施例１においてMgO系副原料としてブルーサイト（Ｃ）を使用した結果（工程(1)）と合わせて示す。MgO系副原料と他の焼結原料とを混合造粒する際に、本発明２を適用して攪拌羽根を内蔵した混合機によって行うこと、さらに本発明3を適用してMgO系副原料と焼結原料の一部を予め混合造粒した後、他の焼結原料と混合または混合造粒することでCaOを3〜15質量％含有しSiO2を3〜10質量％含有しかつMgOを35質量％以上含有するMgO系副原料配合による成品歩留向上が顕著となることが分かる。
【００６５】
【表１】
2009019224.tif 000003
【００６６】
【表２】
2009019224.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】副原料中のMgO含有量と融体の流動性の関係を示すグラフである。
【図２】副原料中のSiO2含有量と融体の流動性の関係を示すグラフである。
【図３】焼結原料の混合造粒工程を示す工程図である。
【図４】MgO系副原料種別と成品歩留の関係を示すグラフである。
【図５】ブルーサイトの配合量と成品歩留の関係を示すグラフである。
【図６】ブルーサイトの粒度と成品歩留の関係を示すグラフである。
【図７】焼結原料の造粒工程と成品歩留の関係を示すグラフである。
【図１】
2009019224.tif 000005
【図２】
2009019224.tif 000006
【図３】
2009019224.tif 000007
【図４】
2009019224.tif 000008
【図５】
2009019224.tif 000009
【図６】
2009019224.tif 000010
【図７】
2009019224.tif 000011