(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
事前処理の造粒工程において鉄鉱石及び媒溶剤が含まれた混合原料から調製された核部分と、固体燃料及びＣａＯ源物質を前記核部分の表面に被覆した外層部分とからなる擬似粒子粒子の集合の内、前記核部分の一部が残留しており、当該残留核部分は、多孔質ヘマタイト及び多孔質マグネタイト、並びに、少量のカルシウムシリケート系スラグ及び少量のカルシウムフェライトからなり、そして、当該残留核部分同士の間隙には、焼成過程で生成したカルシウムフェライト融液と少量のオリビン系溶融スラグとの凝固相からなる結合相が形成しており、前記結合相中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）bond.は、前記残留核部分中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）rem-gr.よりも大きく、下記（１）及び（２）式の関係：
２．０≦（ＣａＯ／ＳｉＯ2）bond.≦４．０  ・・・・・・（１）
０．３≦（ＣａＯ／ＳｉＯ2）rem-gr.≦０．９  ・・・・・・（２）
を満たし、且つ、前記残留核部分と前記結合相とからなる前記焼成塊成鉱中の、ＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）PROD.は、１．５〜２．０の範囲内にあり、前記結合相は、前記残留核部分の内部への浸透が抑制されている形態を呈していることを特徴とする、製鉄用高品位焼成塊成鉱。
【請求項２】
前記残留核部分の構成物質として、前記ヘマタイト、前記マグネタイト、並びに、前記少量のカルシウムシリケート系スラグ及び前記少量のカルシウムフェライトに加えて、少量のマグネシオフェライトが当該残留核部分自体の結合強化相として付加されていることを特徴とする、請求項１記載の製鉄用高品位焼成塊成鉱。
【請求項３】
前記焼成塊成鉱中のＳｉＯ2含有率は、４．８ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の製鉄用高品位焼成塊成鉱。
【請求項４】
前記焼成塊成鉱中の全鉄含有率は、５８ｍａｓｓ％以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の製鉄用高品位焼成塊成鉱。
【請求項５】
前記焼成塊成鉱中のＭｇＯ含有率は、０．５〜２．０ｍａｓｓ％の範囲内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製鉄用高品位焼成塊成鉱。
【請求項６】
鉄鉱石を主体とする主原料に媒溶剤及び固体燃料を配合し、得られた配合原料を１次ミキサーに装入して混合し、得られた混合原料を造粒機に装入して擬似粒化させ、得られた擬似粒化体を擬似粒子の核部分とし、当該核部分からなる原料に固体燃料及びＣａＯ源物質を配合し、得られた調整原料を２次ミキサーで処理して、当該固体燃料及び当該ＣａＯ源物質を前記核部分の表面に付着外装し、前記核部分の表面に外層部分が形成された擬似粒子を調製し、こうして得られた前記擬似粒子を焼結原料として、焼結機へ装入する製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法において、前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合、及び、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、成品焼結鉱中のＳｉＯ2含有率が、４．８ｍａｓｓ％以下となるように調整し、且つ、前記擬似粒子の核部分中に全固体燃料の２０〜０ｍａｓｓ％の範囲内の固体燃料及び／又は固体燃料を含有する原料を含有させ、そして、前記擬似粒子の外層部分中に当該全固体燃料の残部を全量含有させた擬似粒子を調製し、こうして得られた擬似粒子に焼成処理を施すことを特徴とする、製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法。
【請求項７】
鉄鉱石を主体とする主原料に媒溶剤及び固体燃料を配合し、得られた配合原料を１次ミキサーに装入して混合し、得られた混合原料を造粒機に装入して擬似粒化させ、得られた擬似粒化体を擬似粒子の核部分とし、当該核部分からなる原料に固体燃料及びＣａＯ源物質を配合し、得られた調整原料を２次ミキサーで処理して、当該固体燃料及び当該ＣａＯ源物質を前記核部分の表面に付着外装し、前記核部分の表面に外層部分が形成された擬似粒子を調製し、こうして得られた前記擬似粒子を焼結原料として、焼結機へ装入する製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法において、前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合を、前記混合原料中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）mix.が、０．３〜０．９の範囲内となるように調整し、且つ、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、前記外層部分中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）surf.が、１．５〜４．５の範囲内となり、しかも成品焼結鉱中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）PRODが、１．５〜２．０の範囲内となるように、前記外層部分に添加するＣａＯ源物質中のＣａＯ分添加量を調整し、こうして得られた擬似粒子に焼成処理を施すことを特徴とする、製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法。
【請求項８】
鉄鉱石を主体とする主原料に媒溶剤及び固体燃料を配合し、得られた配合原料を１次ミキサーに装入して混合し、得られた混合原料を造粒機に装入して擬似粒化させ、得られた擬似粒化体を擬似粒子の核部分とし、当該核部分からなる原料に固体燃料及びＣａＯ源物質を配合し、得られた調整原料を２次ミキサーで処理して、当該固体燃料及び当該ＣａＯ源物質を前記核部分の表面に付着外装し、前記核部分の表面に外層部分が形成された擬似粒子を調製し、こうして得られた前記擬似粒子を焼結原料として、焼結機へ装入する製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法において、前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合、及び、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、成品焼結鉱中のＳｉＯ2含有率が、４．８ｍａｓｓ％以下となるように調整し、且つ、前記擬似粒子の核部分中に全固体燃料の２０〜０ｍａｓｓ％の範囲内の固体燃料を含有させ、そして、前記擬似粒子の外層部分中に当該全固体燃料の残部を全量含有させ、そして、前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合を、前記混合原料中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）mix.が、０．３〜０．９の範囲内となるように、且つ、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、前記外層部分中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）surf.が、１．５〜４．５の範囲内となるように、しかも、前記擬似粒子中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）ps-gr.が、１．５〜２．０の範囲内となるように調整し、こうして得られた擬似粒子に焼成処理を施すことを特徴とする、製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法。
【請求項９】
前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合、及び、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、請求項６〜８に記載の配合調整条件に加えて更に、前記擬似粒子中の全鉄含有率が、５８ｍａｓｓ％以上となるように調整する条件を付加することを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法。
【請求項１０】
前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合、及び、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、請求項６〜９のいずれかに記載の配合調整条件に加えて更に、前記擬似粒子中のＭｇＯ含有率が、０．５〜２．０ｍａｓｓ％の範囲内となるように調整する条件を付加することを特徴とする、請請求項６〜９のいずれかに記載の製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法。
【請求項１１】
前記主原料中には、結晶水を４ｍａｓｓ％以上含有する鉄鉱石を、２５ｍａｓｓ％以上配合することを特徴とする、請求項６〜１０のいずれかに記載の製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高炉で使用される製鉄用原料としての焼成塊成鉱及びその製造方法に関するものであり、特に、品質が良好且つ品位が高く、しかもコークスの代替として微粉炭を多量に吹き込む高炉操業において、燃料比の低減を図ろうとする高炉操業時に、高炉装入用原料として適した焼成塊成鉱及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉を有する製鉄所においては、従来、高炉で発生する多量のガスが、製鉄所全体への燃料供給源として確保され、製鉄所内における適切なエネルギーバランスをとることに寄与している。しかしながら、上記燃焼性ガスの利用は同時にＣＯ2の発生を伴なう。そこで、製鉄所におけるＣＯ2発生量低減による環境改善への寄与の観点から、将来の望ましい製鉄所における高炉操業では、高炉における燃料比の低減を図ることにより、上記燃焼性ガスの発生量を低減することが重要な課題となる。
【０００３】
高炉で発生するガスの低減要因及び低減阻止要因は、いくつかのものが互いに複雑に関連しているが、特に最近の重要な開発技術との関連でみると、高炉への微粉炭多量吹込み操業、高炉原料である焼結鉱の低ＳｉＯ2焼結鉱製造工程、及び高炉への装入物分布制御方法のそれぞれにおいて実施される反応操作要因がそれに相当する。
【０００４】
高炉への微粉炭多量吹込み操業、及び低ＳｉＯ2焼結鉱製造技術を、高炉での燃料比の増減の観点から、従ってまたガス発生量の増減の観点からみると下記の通りである。
【０００５】
高炉への微粉炭多量吹込み操業は、コークス用原料炭の枯渇化に対処するために、安価な非微粘結炭を主体とした微粉炭によるコークス代替をねらってコークス比の低減を図ると共に、コークス炉の操業負荷を減らし炉寿命の延長を図ることにより、高炉及びコークス炉におけるコストの低減を目標としている。ところが、微粉炭の多量吹込みによりコークス比は低減するが、反面、微粉炭吹込み量の増加につれてガス発生量が増加すると共に、オールコークス操業に比較して微粉炭吹込み操業においては、炉内の熱流比（固体の熱容量／ガスの熱容量）が低下して、高炉内の通気性・通液性が悪化する。また、発生ガス量増加に伴い高炉内でのガス流れ分布が悪化し、その結果、高炉における燃料比は増加傾向をたどる。
【０００６】
低ＳｉＯ2焼結鉱の製造は、高炉内における被還元性向上、炉内の通気・通液性向上、及び高炉スラグ比低下を図ることを目的とする。しかしながら、高炉燃料比低下を意図して、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）一定の条件で焼結鉱配合率を上昇させると、焼結鉱塩基度よりはるかに低い高炉スラグの目標塩基度に合わせるため、高炉でＳｉＯ2系の添加が必要となる。その結果、低ＳｉＯ2焼結鉱を使用するにもかかわらず、高炉のスラグ比低下効果を鈍らせる。
【０００７】
上記事情に鑑み本発明者等は、上述した最近の開発技術を生かしつつ、しかも経済的に高炉における燃料比の低減を図り、製鉄所におけるＣＯ2発生量の低減に結び付けることにより、環境改善に寄与し得る高炉操業技術の確立を目指すことにした。
【０００８】
そこで、本発明者等は、高炉における燃料比低減の方向として、高炉装入原料中、７０〜８５ｍａｓｓ％程度を占める焼結鉱中のスラグ化成分組成を一層低減させ、しかも当該焼結鉱の高温性状を更に改善することにより、高炉の炉内通気・通液性を損なうことなく、特に、高炉への微粉炭吹込み量を高水準に維持しつつ高炉の安定操業を確保し、高炉での燃料比低減を図ることを目的とした。
【０００９】
上記観点から従来の焼結鉱製造技術をみると、最も先行していると思われる焼結鉱の製造技術として、特公平２−４６５８号公報等に開示されている焼成塊成鉱とその製造方法に関するものがある。これらの技術は、所謂ＨＰＳ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｄ  Ｓｉｎｔｅｒ）と称される新しいタイプの焼成塊成鉱に関する技術である。このＨＰＳは、例えば特公平２−４６５８号公報に次の通り開示されている。即ち、所定粒径の微粉を所定割合で含有している微粉鉄鉱石と、他の所定粒径の粗粒を他の所定割合で含有している粗粒鉄鉱石とを主原料として、両者を所定の比率で配合し、媒溶剤を添加し混合して造粒する。こうして粗粒鉄鉱石を核として形成された擬似粒子（ミニペレット）の表面に粉コークス等の粉状燃料を被覆して、粒径３〜１２ｍｍのペレットを調製し、これを焼結機で焼成して焼成塊成鉱を得る。
【００１０】
得られた焼成塊成鉱は、元の擬似粒子（ミニペレット）の核部分の一部が残留し、この多数の残留核部分で一塊りとなり、各残留核部分の外層部にカルシウムフェライト相と少量のスラグ相とからなる相が形成され、この相が各残留核部分を相互に結合する結合相を形成すると共に、各残留核部分は多孔質形態を有するというものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＨＰＳは上述した通り、残留核部分（元の擬似粒子（ミニペレット）の核部分の一部が残留したもの）が多孔質形態であり、残留核部分同士の間隙には、カルシウムフェライト相と少量のスラグ相とからなる結合相が形成している。しかも、ＨＰＳ中のＳｉＯ2含有率は低い水準にある。その結果、高炉装入原料として、炉内での通気・通液性が確保され、高炉の高生産性及び安定操業に寄与している。
【００１２】
しかしながら、ＨＰＳの品質面及び生産性等についての利点を維持しつつ、今後の鉄鉱石及び原料炭の供給動向に適切に対処し、しかも、設備及び運転コストの上昇を抑制して溶銑の製造コストを上昇させずに、高炉における燃料比の低減を図り、高炉で発生するガス（高炉ガス）を減らして、所期目的を達成するためには、高炉操業において発生するスラグ量、即ち、高炉スラグ比の低減を図り、スラグ顕熱を減らすことが重要であり、効果的である。本発明者等は、かかる着想に立脚し、従来のＨＰＳを更に改善するために、焼結原料の事前処理工程で調製すべき擬似粒子の設計改善が必要であることに着眼した。
【００１３】
かくして、この発明の課題は、焼成塊成鉱の鉱物学的形態及び物理特性として、内部に酸化鉄主体で多孔質形態の多数の粒子状核部分が含まれ、しかもこの粒子状核部分同士の間隙に、この多孔質核部分の集合体の低い強度を補完して、十分な強度を維持し得る結合相を、必要最低限度量だけ形成させる。かくして、被還元性、耐還元粉化性及び冷間強度共に、従来のＨＰＳと同程度以上の水準を有し、しかも、スラグ化成分組成を一層低減させ、高温性状が一層改善された焼成塊成鉱を得ることにより、所期目的の高炉スラグ比の低減を可能とする。このような塊成鉱の焼成を可能とする焼結原料に適した、核部分とその結合相となるべき外層部分とで構成される擬似粒子を調製する技術を創案することにある。
焼成され得るように、鉄鉱石、媒溶剤及び固体燃料の分布と成分組成分布とを有する擬似粒子を設計し、これを適切に焼成することにある。
【００１４】
こうしてこの発明の目的は、従来のＨＰＳと同程度ないしそれ以上に被還元性、耐還元粉化性及び冷間強度に優れ、高温性状に優れており、高炉内における通気・通液性に優れた特性を維持しつつ、しかも、従来のＨＰＳよりもＳｉＯ2含有率が低く、塩基度（ＣａＯｍａｓｓ％／ＳｉＯ2ｍａｓｓ％）が低く、且つ全鉄含有率が高い塊成鉱を製造し、これを高炉装入原料とすることにより、高炉スラグ比の低減、組織の多孔質化、その結果として、被還元性の向上、高炉燃料比の低減が可能となるような製鉄用高品位焼成塊成鉱及びその製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題に対して鋭意試験及び研究を行ない、次の知見を得た。即ち、上述した特性を備えた焼成塊成鉱用の擬似粒子の設計は、焼成過程における初期融液の生成状態を支配する焼結原料中の塩基度（ＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）／ＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％））を、核部分と外層部分とにおいて適切に配分・制御する、即ち、１．５〜１．８（ＣａＯ：ＳｉＯ2＝６０：４０〜６４：３６）程度を境界として、核部分の塩基度を十分に小さくし、外層部分の塩基度を十分に大きくすると共に、擬似粒子全体の塩基度を従来のＨＰＳよりも適切に低下させること、しかも、固体燃料の分布についても当該核部分と外層部分とに対して適切に配分・制御することが、上記望ましい擬似粒子設計の実現にとって重要であるとの知見を得た。
【００１６】
上記外層部分の塩基度調整においては、焼成後における残留核部分の相互間隙領域にカルシウムフェライト主体の結合相が生成するように当該結合相の塩基度が２．０〜４．０程度の範囲内になるようにしてやることが必要である。焼成過程においては通常、外層部分に含まれる固体燃料は全量燃焼させ、ＣａＯ源物質も全量融体化させて、核部分表層領域の構成物質と反応させる。従って、上記結合相の塩基度は、外層部分の量と、焼成過程で融体化反応を起こす核部分表層領域の量とにも影響されてきまる。このような焼成過程の前後における組成的及び量的関係は、他の焼結操業条件によっても影響を受ける。従って、上記に関する定量的条件は、操業する焼結機を用いた試験により把握しておくことができる。
【００１７】
本発明者等は、かかる観点から、擬似粒子の外層部分の塩基度調整について試験すると共に、前述のこの発明で解決すべき課題において述べた通りの「鉱物学的形態及び物理特性」として望ましい性状を備えた焼成塊成鉱を得るための、ＣａＯ分の添加量配分についての条件を検討した。その結果、少なくとも、擬似粒子の核部分に全石灰分添加量の内１０ｍａｓｓ％以下を添加し、残部をその外層部分に添加することが必要であるとの結論を得た。
【００１８】
この発明は、主として上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は下記の通りである。
【００１９】
請求項１に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱は、事前処理の造粒工程において鉄鉱石及び媒溶剤が含まれた混合原料から調製された核部分と、固体燃料及びＣａＯ源物質を前記核部分の表面に被覆した外層部分とからなる擬似粒子粒子の集合の内、前記核部分の一部が残留しており、当該残留核部分は、多孔質ヘマタイト及び多孔質マグネタイト、並びに、少量のカルシウムシリケート系スラグ及び少量のカルシウムフェライトからなり、そして、当該残留核部分同士の間隙には、焼成過程で生成したカルシウムフェライト融液と少量のオリビン系溶融スラグとの凝固相からなる結合相が形成しており、前記結合相中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）bond.は、前記残留核部分中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）rem-gr.よりも大きく、下記（１）及び（２）式の関係：
２．０≦（ＣａＯ／ＳｉＯ2）bond.≦４．０  ・・・・・・（１）
０．３≦（ＣａＯ／ＳｉＯ2）rem-gr.≦０．９  ・・・・・・（２）
を満たし、且つ、前記残留核部分と前記結合相とからなる前記焼成塊成鉱中の、ＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）PROD.は、１．５〜２．０の範囲内にあり、前記結合相は、前記残留核部分の内部への浸透が抑制されている形態を呈していることに特徴を有するものである。
【００２０】
請求項２記載に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱は、請求項１記載の発明において、前記残留核部分の構成物質として、ヘマタイト、マグネタイト、並びに、少量のカルシウムシリケート系スラグ及び少量のカルシウムフェライトに加えて、少量のマグネシオフェライトが当該残留核部分自体の結合強化相として付加されていることに特徴を有するものである。
【００２３】
請求項３記載に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記焼成塊成鉱中のＳｉＯ2含有率が、４．８ｍａｓｓ％以下であることに特徴を有するものである。
【００２４】
請求項４記載に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記焼成塊成鉱中の全鉄含有率が、５８ｍａｓｓ％以上であることに特徴を有するものである。
【００２５】
請求項５記載に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱は、請求項１〜４のいずれかに記記載の発明において、前記焼成塊成鉱中のＭｇＯ含有率が、０．５〜２．０ｍａｓｓ％の範囲内であることに特徴を有するものである。
【００２６】
請求項６記載に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法は、鉄鉱石を主体とする主原料に媒溶剤及び固体燃料を配合し、得られた配合原料を１次ミキサーに装入して混合する。得られた混合原料を造粒機に装入して擬似粒化させ、得られた擬似粒化体を擬似粒子の核部分とし、当該核部分からなる原料に固体燃料及びＣａＯ源物質を配合して、調整原料を得る。得られた調整原料を２次ミキサーで処理して、当該固体燃料及び当該ＣａＯ源物質を前記核部分の表面に付着外装し、前記核部分の表面に外層部分が形成された擬似粒子を調製する。こうして得られた前記擬似粒子を焼結原料として、焼結機へ装入する製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法であり、次の通り行なう。即ち、前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合、及び、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、成品焼結鉱中のＳｉＯ2含有率が、４．８ｍａｓｓ％以下となるように調整し、且つ、前記擬似粒子の核部分中に全固体燃料の２０〜０ｍａｓｓ％の範囲内の固体燃料及び／又は固体燃料を含有する原料を含有させ、そして、前記擬似粒子の外層部分中に当該全固体燃料の残部を全量含有させた擬似粒子を調製する。こうして得られた擬似粒子に焼成処理を施すことに特徴を有するものである。
【００２９】
請求項７記載に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法は、鉄鉱石を主体とする主原料に媒溶剤及び固体燃料を配合し、得られた配合原料を１次ミキサーに装入して混合する。得られた混合原料を造粒機に装入して擬似粒化させ、得られた擬似粒化体を擬似粒子の核部分とし、当該核部分からなる原料に固体燃料及びＣａＯ源物質を配合して、調整原料を得る。得られた調整原料を２次ミキサーで処理して、当該固体燃料及び当該ＣａＯ源物質を前記核部分の表面に付着外装し、前記核部分の表面に外層部分が形成された擬似粒子を調製する。こうして得られた前記擬似粒子を焼結原料として、焼結機へ装入する製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法であり、次の通り行なう。
【００３０】
即ち、前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合を、前記混合原料中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）mix.が、０．３〜０．９の範囲内となるように調整し、且つ、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、前記外層部分中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）surf.が、１．５〜４．５の範囲内となり、しかも成品焼結鉱中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）PRODが、１．５〜２．０の範囲内となるように、前記外層部分に添加するＣａＯ源物質中のＣａＯ分添加量を調整する。こうして得られた擬似粒子に焼成処理を施すことに特徴を有するものである。
【００３１】
請求項８記載に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法は、鉄鉱石を主体とする主原料に媒溶剤及び固体燃料を配合し、得られた配合原料を１次ミキサーに装入して混合する。得られた混合原料を造粒機に装入して擬似粒化させ、得られた擬似粒化体を擬似粒子の核部分とし、当該核部分からなる原料に固体燃料及びＣａＯ源物質を配合して、調整原料を得る。得られた調整原料を２次ミキサーで処理して、当該固体燃料及び当該ＣａＯ源物質を前記核部分の表面に付着外装し、前記核部分の表面に外層部分が形成された擬似粒子を調製する。こうして得られた前記擬似粒子を焼結原料として、焼結機へ装入する製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法であり、次の通り行なう。即ち、前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合、及び、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、成品焼結鉱中のＳｉＯ2含有率が、４．８ｍａｓｓ％以下となるように調整し、且つ、前記擬似粒子の核部分中に全固体燃料の２０〜０ｍａｓｓ％の範囲内の固体燃料を含有させ、そして、前記擬似粒子の外層部分中に当該全固体燃料の残部を全量含有させる。そして、前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合を、前記混合原料中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）mix.が、０．３〜０．９の範囲内となるように、且つ、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、前記外層部分中のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）surf.が、１．５〜４．５の範囲内となるようにし、しかも、前記擬似粒子全体のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）ps-gr.が、１．５〜２．０の範囲内となるように調整する。こうして得られた擬似粒子に焼成処理を施すことに特徴を有するものである。
【００３２】
請求項９記載に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法は、請求項６〜８のいずれかに記載の発明において、前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合、及び、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、当該請求項８、９又は１０に記載の配合調整条件に加えて更に、前記擬似粒子中の全鉄含有率が、５８ｍａｓｓ％以上となるように調整する条件を付加することに特徴を有するものである。
【００３３】
請求項１０記載に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法は、請求項６〜９のいずれかに記載の発明において、前記１次ミキサーに装入する主原料と媒溶剤と固体燃料との配合、及び、前記核部分の表面に外装する前記固体燃料と前記ＣａＯ源物質との配合を、当該請求項６〜９のいずれかに記載の配合調整条件に加えて更に、前記擬似粒子中のＭｇＯ含有率が、０．５〜２．０ｍａｓｓ％の範囲内となるように調整する条件を付加することに特徴を有するものである。
【００３４】
請求項１１記載に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法は、請求項６〜１０のいずれかに記載の発明において、前記主原料中には、結晶水を４ｍａｓｓ％以上含有する鉄鉱石を、２５ｍａｓｓ％以上配合することに特徴を有するものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
この発明に係る製鉄用高品位焼成塊成鉱の製造方法の特徴は、各種原料及び固体燃料の事前処理方法にある。鉄鉱石を主体とする主原料に媒溶剤及び固体燃料を配合し、得られた配合原料を次の通り事前処理して、擬似粒子を調製する。ここで、この発明で用いる主原料の種類としては、通常使用されているものを使用する。即ち、粉状鉄鉱石或いは多銘柄の粉状鉄鉱石を混合して作ったいわゆるＢ粉及び返鉱等を使用する。また適宜、雑原料として製鉄所で発生するダスト、即ち鉄分を含有するダストや、ニッケルスラグ、ＭｇＯを含有するフラックス等を使用する。媒溶剤としては、ＣａＯ源物質は添加するが、蛇紋岩や珪石等のＳｉＯ2源物質は、低ＳｉＯ2焼結鉱製造に不利であるから、通常の鉱石需給条件下においては、使用しないこととする。
【００３６】
図１に、この発明に係る焼成塊成鉱を製造するために望ましい製造工程の一例を説明する概略フロー図を示す。主原料として粉鉄鉱石１及び返鉱２を、適宜雑原料として製鉄所発生ダスト３等を、媒溶剤として生石灰４、又は、生石灰４とマグネサイト５とを、そして、固体燃料として粉コークス６を、それぞれのホッパーから所定の重量割合で切り出し、水分３０を添加して１次ミキサー７において混合・処理し、混合原料８を調製する。マグネサイト５の替わりにドロマイトを用いてもよい。次いで混合原料８を造粒機９へ装入する。
【００３７】
造粒機９としては、皿型造粒機（ディスクペレタイザー）を用いるのが望ましいが、ドラムミキサーの内、滞留時間の長いものを用いることもできる。水分２５を添加して加湿された混合原料８を造粒機９で、粒径が３〜１２ｍｍ程度の範囲内に入る不規則形状体に擬似粒化して、擬似粒子の核部分１０を調製する。造粒機９としてディスクペレタイザーを用いれば、核部分１０を効率的に調製することができる。得られた核部分１０に、固体燃料として粉コークス１１と、ＣａＯ源物質として粉石灰石１２、消石灰１３又は生石灰１４とを配合し、水分２６を添加して加湿された調整原料１５を調製する。こうして得られた調整原料１５を２次ミキサー１６で処理し、核部分１０の表面に固体燃料及びＣａＯ源物質が外装された擬似粒子１７を調製する。
【００３８】
図２は、この発明に係る焼成塊成鉱を製造する過程において、上記のように事前処理を施された擬似粒子１７が焼成されて本発明の焼結ケーキ３が得られる状況を、ＣａＯ−Ｆｅ2Ｏ3−ＳｉＯ2の平衡状態図を用いて説明する模式図である。
【００３９】
先ず、事前処理を施された擬似粒子１７の構造を説明する。擬似粒子１７（図２の（ａ）参照）は、核部分１０と外層部分２７とからなる。そして、核部分１０は、ヘマタイト及び少量の脈石、並びに少量の粉コークス１１及び生石灰４と適宜少量添加されたマグネサイト５等とのＭｇＯ含有フラックスからなる。核部分１０は、低塩基度組成物である。そして、外層部分２７は、粉コークス１１と、粉石灰石１２又は消石灰１３、及び適宜生石灰１４を添加したＣａＯ源物質とからなる高塩基度組成の混合粉でなる。
【００４０】
こうして事前処理を施されて調製された擬似粒子１７を焼結機１８へ搬送し、これを焼結原料として原料装入装置１９により焼結機１８のパレット２０内へ、厚さ５００〜７００ｍｍ程度の層状に充填装入する。原料装入装置１９には、焼結原料の粒度偏析装入機構２１を装備し、底面がグレートで構成されたパレット２０に装入される焼結原料、即ち擬似粒子１７は、偏析装入機構２１により、下層から上層に向かって細粒から粗粒に変化する粒度分布となるように調整する。焼結機１８は無端移動グレート式焼結機であって、パレット２０内に形成された焼結原料層２２の上面に点火し、擬似粒子１７は乾燥、加熱、溶融、冷却過程を経て焼成塊成鉱の焼結ケーキ２３を得る。得られた焼結ケーキ２３を冷却、破砕、篩分けして所定粒度の焼結鉱、例えば４ｍｍ〜５０ｍｍのものを成品焼結鉱２４とし、高炉装入用原料にする。一方、−４ｍｍのものは返鉱２として焼結鉱製造原料にリターンする。
【００４１】
上記工程において、主原料と媒溶剤との配合においては、１次ミキサー７で得られる混合原料８中のＣａＯ成分の含有率（ｍａｓｓ％）とＳｉＯ2成分の含有率（ｍａｓｓ％）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2）mix.、即ち、混合原料８の塩基度が、０．３〜０．９の範囲内に入るように調整し、更に、この混合原料８中には、本焼成塊成鉱用の製造工程で原料中に添加する全固体燃料の内、２０〜０ｍａｓｓ％の範囲内の固体燃料を配合調整する。固体燃料としては、例えば前述した通り、粉コークス６を用いるのが望ましい。その他の固体燃料として、粉状チャー、微粉炭、粉状石油コークス等がある。
【００４２】
上記混合原料８を調製する工程での各種原料及び固体燃料の配合調整における第１の特徴は、焼成塊成鉱の成分組成の内、ＳｉＯ2含有率を４．８ｍａｓｓ％以下に制限するようにし、且つ、混合原料８に添加する固体燃料（ここでは粉コークス６）の全固体燃料中の比率を２０〜０ｍａｓｓ％の範囲内と、相当に低くしていることであり、その比率は０であってもよい。即ち、混合原料８中には一切固体燃料を添加しなくてもよいということである。これに対して、後工程で混合原料８が造粒されて得られる、核部分１０の表面に外装されて形成される外層部分２７には、全固体燃料の残部の全量を、即ち全固体燃料の８０〜１００ｍａｓｓ％の範囲内で含有させることにある。
【００４３】
そして、第２の特徴は、混合原料８の塩基度を０．３〜０．９の範囲内と相当に低くし（いわば「低塩基度ライン」を構成し）、これに対して、後工程で混合原料８が造粒されて得られる、核部分１０の表面に外装されて形成される外層部分２７の塩基度は、１．５〜４．５の範囲内と相当に高い値に調整し（いわば「高塩基度ライン」を構成し）、しかも擬似粒子（即ち上記核部分１０の表面に外層部分が被覆された造粒物）１７の塩基度を、焼成後の塊成鉱（焼結ケーキ２３）の塩基度が１．５〜２．０の範囲内となるように、ＣａＯ分の添加量を調整することにある。焼成過程においては、焼成前擬似粒子１７の核部分１０の表層の一部が溶融して、焼成後の結合相２９（図２の（ｃ）参照）の一部を構成する。こうして、焼成塊成鉱の結合相２９の塩基度は、２．０〜４．０の範囲内となるようにする。
【００４４】
結合相２９の塩基度が、２．０〜４．０の範囲内となる成分組成のＣａＯ−Ｆｅ2Ｏ3−ＳｉＯ2３元系平衡状態図（図２、（ｂ）参照）上の領域は、ＣａＯ濃度軸上の６７〜８０ｍａｓｓ％の範囲であって、その下限濃度６７ｍａｓｓ％とＦｅ2Ｏ3１００ｍａｓｓ％の点とを結ぶ直線と、その上限濃度８０ｍａｓｓ％とＦｅ2Ｏ3１００ｍａｓｓ％の点とを結ぶ直線とで囲まれた３角形領域内部に相当する。この領域内のＦｅ2Ｏ3コーナーよりに存在するβ相領域でカルシウムフェライト系初期融液（溶融温度＜約１２００℃）を生成させる。これにより、焼成後の焼結ケーキ２３に対して、残留核部分２８同士の強固な結合機能を与えると共に、当該結合相２９に被還元性に比較的優れた特性を確保させる。
【００４５】
なお、焼結ケーキ２３の塩基度１．５〜２．０の範囲内となる成分組成のＣａＯ−Ｆｅ2Ｏ3−ＳｉＯ2３元系平衡状態図（図２、（ｂ）参照）上の領域は、同じように、ＣａＯ濃度軸上の６０〜６７ｍａｓｓ％の範囲であって、Ｆｅ2Ｏ3１００ｍａｓｓ％の点とを結ぶ直線とで囲まれた３角形領域内部に相当する。
【００４６】
この発明においては、上記の通り、擬似粒子１７の核部分１０及び外層部分２７に対する固体燃料の配分調整及び塩基度調整を行ない、しかも、擬似粒子全体に含まれるＳｉＯ2含有率を低く抑えることにより、焼成塊成鉱の焼結ケーキ２３として、下記特徴を有するものが得られる。
【００４７】
図２（ａ）〜（ｃ）により、擬似粒子１７が焼成されて焼結ケーキ２３が得られる状況を説明する。擬似粒子１７は、外層部分２７に粉コークスの大半が含まれており、これが焼結工程で、吸引空気中の酸素ガスで燃焼される。擬似粒子１７内への酸素の拡散は遅いので、外層部分２７にある固体燃料（粉コークス）の燃焼によって擬似粒子は短時間で強熱され、高温短時間焼結のパターンで焼成される。従って、核部分１０は、図２中の一点鎖線ｌ1の経路にしたがって、一部分のみが溶融して図２の（ｂ）に示すマグネタイト相となり、外層部分２７に移行して結合相２９に溶け込み、残部はヘマタイトとマグネタイトとになって、図２の（ｃ）に示す焼結ケーキ２３の残留核部分２８になる（一点鎖線ｌ1’）。一方、外層部分２７は、強熱されるので、図２中の一点鎖線ｌ2の経路にしたがって、全体が溶融して図２の（ｂ）に示すβ相となり、上記核部分の一部溶融によるマグネタイト相を吸収して、カルシウムフェライトと、局所的に塩基度の低い部分は少量のオリビン系スラグになり、これら両者が図２の（ｃ）に示す結合相２９になる。結合相２９は上述した通り、短時間で生成した後急速に冷えるので、残留核部分２８内部への融液浸透は抑制される。こうして、残留核部分２８は、多孔質ヘマタイトと多孔質マグネタイトとからなる状態が確保される。よって、優れた被還元性を示すことになる。
【００４８】
ここで、焼結ケーキ２３のＳｉＯ2含有率としては、４．８ｍａｓｓ％以下であることが望ましい。ＳｉＯ2含有率が、４．８ｍａｓｓ％を超えると、残留核部分２８中のスラグ成分（カルシウムシリケート系スラグ）及び結合相中のオリビン系スラグの量が限度以上に増加し、焼結鉱の被還元性を高水準に維持できなくなる。
【００４９】
上記のようにして、本発明で得られる焼成塊成鉱の鉱物学的形態及び物理特性として、内部に形成される多数の残留核部分２８については、固体燃料配合量が少なく、且つ低ＳｉＯ2含有率であって低塩基度であるため、多孔質ヘマタイトと多孔質マグネタイトとが主体をなし、カルシウムシリケート系スラグとカルシウムフェライトとが少量生成するに留まる。そして、残留核部分の主体を構成する多孔質ヘマタイト及び多孔質マグネタイトは、拡散結合主体の結合力によりその強度維持に寄与する。
【００５０】
一方、多数個が形成されたこの残留核部分２８の間隙には、焼成過程で生成したカルシウムフェライト融液（ＣａＯ・Ｆｅ2Ｏ3及びＣａＯ・２Ｆｅ2Ｏ3）と少量のオリビン系溶融スラグ（２（Ｆｅ，Ｃａ）Ｏ・ＳｉＯ2）との凝固相からなる結合相２９が形成され、この結合相２９は、残留核部分２８の内部への浸透が抑制された形態を呈する。得られる焼結ケーキ２３はこのような形態を呈するので、多数の残留核部分２８を取り巻く結合相２９が、内部の拡散結合主体による多孔質ヘマタイト及び多孔質マグネタイト部分の強度維持を補完して、局部的に強度劣化部分が生じていても強固に被覆保護する。ここで、多孔質ヘマタイト及び多孔質マグネタイトを被覆する結合相２９の主体はカルシウムフェライトであり、これは被還元性が比較的優れている。そして、上記主原料、媒溶剤及び固体燃料の配合条件が満たされているので、この結合相２９の形成量に関しては、残留核部分２８同士の強固な結合と、衝撃や摩耗による焼結ケーキ２３の表面に対する外力からの保護作用を発揮し得るに十分なだけの量を確保することができる。但し、擬似粒子１７の外層部分２７の塩基度を、１．５〜４．５と相当に高い値に調整してあり、且つ、上記の高温短時間焼結であるため、残留核部分２８の最外層部中のカルシウムフェライトあるいは微量のオリビン系溶融スラグが、残留核部分２８の内部に浸透する量は少なく、しかもＳｉＯ2含有率を低く調整してあるので、残留核部分自体のスラグ量も少なく、焼結ケーキ２３の被還元性は優れた水準に維持される。
【００５１】
上記混合原料８の塩基度調整において用いるＣａＯ源物質としては、石灰石を用いず、生石灰４を用いるのが望ましい。石灰石は焼成過程で吸熱反応により分解熱を吸収するので、配合すべき固体燃料の増加につながる。その点、生石灰４は有利であり、また造粒過程でバインダー機能を発揮するから造粒性向上に有利となるからである。また、生石灰４と共にマグネサイト８を用いると、マグネタイト及びマグネシオフェライト（（Ｍｇ，Ｆｅ）Ｏ・Ｆｅ2Ｏ3）の生成を助長し、結果的に耐還元粉化性が改善される。ここで、ＭｇＯ源物質としてドロマイトを用いると、ＭｇＯ成分がマグネタイト中のＦｅＯと十分に置換しないが、マグネサイトを用いれば、これが解消され、またマグネサイトのＳｉＯ2含有率が僅少であり（１ｍａｓｓ％以下）、Ａｌ2Ｏ3含有率も微小だからである。
【００５２】
この発明においては、主原料中の鉄鉱石として、結晶水含有率が４ｍａｓｓ％程度以上含有される鉄鉱石（本願明細書において、「高結晶水鉱石」という）を適宜用いる。但し、高結晶水鉱石の主原料中配合率が、２５ｍａｓｓ％以上になると、この発明の焼成塊成鉱の製造においても、従来の焼結鉱製造におけると同様、擬似粒子の造粒性の劣化、及び溶融・焼結過程における局部的な過溶融部分と未焼部分との発生や通気性の劣化等による、成品焼結鉱歩留の低下や生産性低下を招く。一方、高結晶水鉱石の焼結鉱への大量使用は、今後回避困難な情勢にある。従って、この発明においても、高結晶水鉱石の多量使用技術が必要である。その際の高結晶水鉱石使用技術は、当該高結晶水鉱石の物性特徴に応じた事前処理を施すことを付加するものとする。例えば、結晶水を予め除去する事前処理や、逆に予め十分に吸水させる事前処理が考えられ、また、これらを粒度に注目してその処理方法を変えることも考えられる。
【００５３】
次に、混合原料８の各構成体粒子の望ましい粒度分布は、鉄鉱石については、−０．０４ｍｍの微粉部分割合が、５０〜８０ｍａｓｓ％程度を占める粉鉄鉱石と、１〜−８ｍｍの粗粒部分割合が、３０〜５０ｍａｓｓ％程度を占める粒度−８ｍｍ程度の粗粒鉄鉱石とからなり、その粉鉄鉱石と粗粒鉄鉱石との重量構成比率が３０：７０から７０：３０程度までの範囲内に入るようにするのが望ましい。こうすることにより、次の造粒工程において、粗粒鉄鉱石が核粒子となり、この表面に粉鉄鉱石が付着粒子となって充填密度の大なる不規則形状体である、擬似粒子の核部分の形成が促進される。
【００５４】
固体燃料として、製鉄所のコークス炉で発生するＣＤＱ粉（コークス乾式消火設備粉）等のコークス粉６、１１を用いれば、粒度構成が微粉であることから有利である。
【００５５】
この発明による焼成塊成鉱では、全鉄含有率を５８ｍａｓｓ％以上に制限する。その理由は、成品焼結鉱を高炉原料として装入するに当たり、銑鉄１ｔ当たりの製造に要する高炉装入主原料の重量（以下、「高炉主原料比」という）を、所定値以下に低くして、高炉スラグ比を低下させ、高炉燃料比を減らすためである。高炉装入主原料は、一般に処理鉱と塊鉱石とからなり、処理鉱の主なものは、焼結鉱とペレットである。わが国においては、多くの高炉において処理鉱として焼結鉱を主体とし、残部を購入ペレットでまかなっており、一部の高炉においては処理鉱として、自社製造のペレットを使用している。わが国の上記多くの高炉で使用されている焼結鉱の主原料に占める割合は、７０〜８５ｍａｓｓ％程度である。このように高炉装入主原料中に多くを占める焼結鉱の鉄分含有率を高くすることは、高炉主原料比を減らし、その結果スラグ比を低下させるのに極めて効果的である。わが国においては、高炉主原料比は、凡そ１６００〜１６５０ｋｇ／ｔ程度であり、焼結鉱中の全鉄含有率は、凡そ５７ｍａｓｓ％弱〜５９ｍａｓｓ％弱である。
【００５６】
この発明による焼成塊成鉱では、ＭｇＯ成分の望ましい含有率は、０．５〜２．０ｍａｓｓ％の範囲内とし、残留核部分に含有させる。その理由は、当該ＭｇＯ含有率が、０．５ｍａｓｓ％よりも低いと、マグネタイト及びマグネシオフェライトの生成量が少なく耐還元粉化性が悪化し、一方、当該ＭｇＯ含有率が２．０ｍａｓｓ％を超えて含有させると、緻密質マグネタイトの影響で、成品焼結鉱の被還元性を悪化させるからである。
【００５７】
【実施例】
この発明を実施例により更に説明する。
【００５８】
（試験１）
図１に示した焼成塊成鉱の製造フローに準じて、本発明の製鉄用高品位焼成塊成鉱を製造した。主原料として粉鉄鉱石１及び返鉱２を、媒溶剤として生石灰４及びマグネサイト５を、そして固体燃料として粉コークス６をそれぞれ所定量切出して配合し、得られた配合原料を１次ミキサー７で混合し、混合原料８を得た。次いで、混合原料８を造粒機９に装入し、水分２５を添加して造粒処理を行なった。造粒機９としてディスクペレタイザーを用い、混合原料８から擬似粒化体を調製した。擬似粒化体は擬似粒子１７の核部分１０となるものである。ディスクペレタイザーから排出された核部分１０に粉コークス１１及び粉石灰石１２を配合し、水分２６を添加して調整原料１５とした。調整原料１５を２次ミキサー１６で処理して擬似粒子１７を調製した。擬似粒子１７の核部分の表面には粉石灰石１２と粉コークス１１とが外装されて外層部分が形成される。擬似粒子１７を焼結機１８に装入し、焼成塊成鉱の焼結ケーキ２３を製造した。
【００５９】
ここで使用した粉鉄鉱石１、返鉱２、生石灰４、マグネサイト５、その他の成分組成を表１に示し、粉コークス６の工業分析値を表２に示す。なお、使用した粉鉄鉱石１は、−４４μｍの微粉部分の割合が４０ｍａｓｓ％以上を占める鉱石を４０〜７０ｍａｓｓ％程度と、ペレットフィードを２０〜３０ｍａｓｓ％程度使用した。
【００６０】
【表１】
0003840891.tif 000002
【００６１】
【表２】
0003840891.tif 000003
【００６２】
本発明に係る焼成塊成鉱の製造試験として、１次ミキサー７に装入する粉鉄鉱石１及び返鉱２からなる主原料、生石灰４、及び粉コークス６並びにマグネサイト５からなる配合原料を、その塩基度目標値を０．５に設定して、０．３〜０．９の範囲内に入るように調整した。ここでの粉コークス６の添加量としては、全粉コークス添加量の内、２０ｍａｓｓ％以下とし、種々の水準に設定した。この配合原料を混合して混合原料８とし、水分６〜８ｍａｓｓ％程度でディスクペレタイザーで粒度約３〜１２ｍｍ程度の不規則形状体に擬似粒化して、擬似粒子１７の核部分１０を調製した。
【００６３】
次いで、造粒された核部分１０に粉コークス１１と粉石灰石１２とを外装被覆して、擬似粒子１７を次の通り調製した。
【００６４】
ここで、外装被覆の粉コークス１１と粉石灰石１２とを、その外装部分の塩基度目標値を、焼成後において２．５におき、２〜４の範囲内に入るように、しかも、焼成後における塊成鉱の平均塩基度の目標値を１．７５におき、少なくとも１．５〜２．０の範囲内に入るように、核部分１０の原料に対する粉コークス１１と粉石灰石１２との添加量及び両者の配合比率を調整して、調整原料１５を調製した。ここでの粉コークス１１の添加量としては、全粉コークス添加量の内、上記配合原料８に添加した粉コークス６を差し引いた残部の全量を添加した。そして、上述した焼成後における塊成鉱のＳｉＯ2含有率が４．８ｍａｓｓ％以下、全Ｆｅ含有率が５８ｍａｓｓ％以上、且つＭｇＯ含有率が０．５〜２．０ｍａｓｓ％の範囲内に入るように調整した。こうして得られた調整原料１５を２次ミキサー１６で処理して、粒径約４〜１５ｍｍの擬似粒子１７を調製した。
【００６５】
なお、上記本発明の範囲内の試験（実施例）においては、鉄鉱石１の銘柄別配合比率において、高結晶水鉱石の主原料に占める割合が２５ｍａｓｓ％以上となるように調整した。
【００６６】
上記条件で調製された擬似粒子１７を焼結機１８へ搬送し、装入ホッパーへ貯留せずに、コンベアベルト型の原料装入装置１９により焼結機１８のパレット２０内へ装入した。ここで、装入ホッパーへ焼結原料を貯留しない理由は、核部分１０に含ませたバインダー機能も有する生石灰添加量を、当該部分の塩基度を０．３〜０．９の範囲内という低い範囲に抑えたのに伴い少なくしている。これを考慮して擬似粒子１７の崩壊をできるだけ無くすためである。擬似粒子１７即ち焼結原料の装入は、粒度偏析装入機構２１により、パレット２０内の焼結原料層２２の上層部に細かい粒度焼結原料が分布し、下層部にいくにつれて粗い粒度の焼結原料が分布するようにした。従って、焼結原料層２２の層厚方向の粉コークス１１の含有率は、細粒側原料が分布する上層部において相対的に高く、粗粒側原料が分布する下層部において相対的に低くなる。
【００６７】
なお、これは、擬似粒子１７の核部分に含ませた粉コークス６は擬似粒子１７の大きさよらず、ほぼ同じ含有率になる。これに対して、核部分に外装して外層部分に含ませた粉コークス１１は、核部分の表面にほぼ均一に付着するので、擬似粒子１７の比表面積（単位質量に対する表面積）当たりの粉コークス１１の量は、細粒側原料に多く、粗粒側原料に少なくなるからである。
【００６８】
こうして、層厚約６００ｍｍに充填装入した焼結原料２２を、ドワイトロイド式焼結機１８で焼成した。焼成時の原料層内の雰囲気圧力は、焼成・冷却ゾーンで−４５０ｍｍ程度の負圧で吸引した。このように低い負圧条件で操業できるのは、原料層内の通気性が良好に維持されているためである。
【００６９】
上記実施例に対して、本発明の範囲外の試験（比較例）として、実施例と同じく図１に示した概略フローの製造工程により焼成塊成鉱を製造した。但し、比較例においては、同図において核部分１０の原料に造粒する前の混合原料８の原料配合、及びその核部分１０の表面を外装被覆するための原料配合において、下記のように、実施例における配合とは、次の２点において異なった調整を行なった。第１点は、塩基度に関して、焼成後における塊成鉱の平均塩基度の目標値を１．５未満（比較例１）、又は、２．０超え（比較例２）としたこと、そして、第２点は、それぞれの平均塩基度の場合において、焼成後における外装部分相当領域、即ち、焼成ケーキ２３における結合相２９（図２、（ｃ）参照）の塩基度を２〜４の範囲外とし、且つ、焼成ケーキ２３における残留核部分（図２、（ｃ）参照）の塩基度を０．３〜０．９の範囲外としたことである。
【００７０】
実施例及び比較例１及び２の操業試験で製造された成品焼結鉱の成分組成、鉱物学的組織、成品品質及び操業成績を、表３に示す。ここで表３のミクロ組織は研磨試料を反射顕微鏡で観察した結果であり、厳密な意味での定量評価は困難であるが、その組織の特徴を示すものである。
【００７１】
【表３】
0003840891.tif 000004
【００７２】
本発明による焼結鉱の成分組成については、ＳｉＯ2含有率、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）、全鉄（Ｔ．Ｆｅ）含有率、及びＭｇＯ含有率の全てにわたり、本発明の望ましい範囲内にあり、また、鉱物学的組織観察結果においても、特に、被還元性に優れた焼結鉱の組織を呈している。成品焼結鉱の品質特性は、冷間強度ＴＩ+5mm、還元率ＲＩ、及び耐還元粉化指数ＲＩのいずれにおいても優れている。一方、焼結操業成績は、粉コークス原単位、成品焼結鉱の歩留、及び焼結鉱生産率のいずれにおいても優れている。
【００７３】
（試験２）
上記試験１の実施例並びに比較例１及び２において製造された焼成塊成鉱を高炉原料として用い、高炉操業試験を行なった。高炉操業は、内容積３４４３ｍ3の高炉において、送風温度１２００℃、酸素富化率３．２％、調湿蒸気２５．３ｇ／Ｎｍ3、スラグ目標塩基度１．２２、微粉炭吹込み比１５０〜２００ｋｇ／ｔ設定、溶銑目標温度１５００℃の条件で操業した。
【００７４】
この操業試験で得られた高炉の操業成績を、表４に示す。
【００７５】
【表４】
0003840891.tif 000005
【００７６】
本発明による焼結鉱を使用した実施例の高炉操業においては、高炉装入の主原料比（銑鉄１ｔを製造するのに要する鉱石の重量）がほぼ１６００ｋｇ／ｔ以下となり、高炉スラグ比がほぼ２５０ｋｇ／ｔ以下になり、こうして、高炉燃料比は、コークス比３０６ｋｇ／ｔと、微粉炭吹込み比２０３ｋｇ／ｔとの和である、ほぼ５０９ｋｇ／ｔという低燃料比が達成された。
【００７７】
【発明の効果】
この発明によれば、既存の製造設備を利用して、極めて高品質で歩留に優れた焼成塊成鉱を製造することができる。また、本発明の焼成塊成鉱の製造方法によれば、焼結鉱の生産性が向上する。そして、この焼結鉱を高炉装入原料として用いることにより、高炉スラグ比は低減し、高炉における燃料比が低下する。また、その結果、製鉄所における二酸化炭素の排出量が減り、環境改善にも寄与する。このような製鉄用高品位焼成塊成鉱及びそ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】  この発明に係る焼成塊成鉱を製造するために望ましい製造工程の一例を説明する概略フロー図である。
【図２】  この発明に係る焼成塊成鉱を製造する過程において、擬似粒子が焼成されて焼結ケーキが得られる状況を、平行状態図を用いて説明する模式図である。
【符号の説明】
１  鉄鉱石
２  返鉱
３  ダスト
４  生石灰
５  マグネサイト
６  粉コークス
７  １次ミキサー
８  混合原料
９  造粒機
１０  （擬似粒子の）核部分
１１  粉コークス
１２  粉石灰石
１３  消石灰
１４  生石灰
１５  調整原料
１６  ２次ミキサー
１７  擬似粒子
１８  焼結機
１９  原料装入装置
２０  パレット
２１  粒度偏析装入機構
２２  焼結原料層
２３  焼結ケーキ
２４  成品焼結鉱
２５  水分
２６  水分
２７  （擬似粒子の）外層部分
２８  （焼結ケーキの）残留核部分
２９  （焼結ケーキの）結合相
３０  水分
【図１】
0003840891.tif 000006
【図２】
0003840891.tif 000007