(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鉱石を含む焼結鉱を製造する際の焼結鉱のＣａＯ同化率を測定する方法において、焼結原料及び焼結鉱成品中に内標準物質として純度９８重量％以上のＣａＦ2 を該ＣａＦ2の回折ピーク強度と前記焼結鉱成品中鉱物の回折ピーク強度が同レベルとなる添加量を添加してＸ線回折を行い、該焼結原料及び焼結鉱成品のＣａＦ2の第１ピークと、フリーＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、及びＣａＣＯ3の各回折ピークとの強度比をそれぞれ求め、該強度比とフリーＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、及びＣａＣＯ3の濃度との関係から、前記焼結原料及び焼結鉱成品中のフリーＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、及びＣａＣＯ3の重量％を求め、前記焼結原料及び焼結鉱成品に含まれるＴ．Ｆｅ重量％を化学分析でそれぞれ求めた後に、下記数１により焼結鉱のＣａＯ同化率を算出することを特徴とする焼結鉱のＣａＯ同化率測定方法。
【数１】
0003739839.tif 000006
ここで、
(1) Input は焼結原料を、Sinterは焼結鉱をそれぞれ表す。
(2) ＣaO′, CaCO3 , Ca(OH) 2 及びフリー ＣaO はそれぞれ焼結原料中の重量％または焼結鉱成品中の重量％を表し、またT.Feは焼結原料中または焼結鉱成品の鉄原子の重量％と定義する。
【請求項２】
焼結操業時に、請求項１記載の方法によりＣａＯ同化率を測定し、焼結鉱のＣａＯ同化率が９５％未満の場合に、焼結原料に配合する石灰石の粒度を小さくするか、又は焼成温度を高くすることにより、焼結鉱のＣａＯ同化率が９５％以上になるように調節することを特徴とする焼結操業方法。
【請求項３】
焼結鉱のＣａＯ同化率が９５％未満の場合に、焼結原料に配合する石灰石の粒度を０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項２記載の焼結操業方法。
【請求項４】
焼結鉱のＣａＯ同化率が９５％未満の場合に、焼結原料に配合する粉コークス量を増加して焼成温度を高くすることを特徴とする請求項２記載の焼結操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結鉱品質の評価方法及びその評価方法によって、求めた焼結鉱品質に基づく焼結の操業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼結操業において、同化率の高い鉄鉱石を多量に用いると通気阻害を引き起こし、歩留が悪化することは広く知られている。よって、鉄鉱石銘柄毎の同化率を知ることは、配合設計をする上で重要である。
【０００３】
鉄鉱石の同化率の測定方法については、例えば鉄と鋼１９９２  Ｐ．１０１で紹介されている。すなわち、鉄鉱石の銘柄の特質の１つである同化性を評価することを目的として、試料断面の顕微鏡観察結果を画像解析する手法が用いられている。しかし鉄鉱石のＣａＯ同化率に関する知見は全く知られていない。
【０００４】
また、Ｘ線回折を用いた焼結鉱の評価法については、特開昭５１−１２４６０２号公報に開示されている。これは、Ｘ線回折内標準法により焼結鉱の鉱物組成（ヘマタイト，マグネタイト，カルシウムフェライト）を定量し、それらの結果から焼結鉱品質を予測する技術である。しかしＣａＯ同化率を焼結の操業指標に用いる方法については、これまで全く知られていない。
【０００５】
なお本発明にいう「ＣａＯ同化率」とは、装入されたＣａＯ源副原料（石灰石、生石灰）が焼結過程における結合相形成に寄与した割合を示すものである。つまり焼結操業では１００％が望ましく、ＣａＯ同化率が小さいほど焼結鉱中の結合相の量が減少し、焼結鉱の強度，歩留が低下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記した従来の同化率測定方法では、顕微鏡観察結果を用いているため、焼結鉱全体の代表値を得難く、精度の点で問題があった。さらに試料の準備に研磨過程が必要であるので、測定結果を得るのに時間がかかり、この方法を焼結操業に適応する限り、同化率を迅速な操業指標とすることができなかった。
【０００７】
また、上記のようなＸ線回折内標準法を焼結鉱品質評価に適用する方法では、焼結により生成した鉱物の組成を定量とするが、残留しているＣａＯを定量することは行われていなかった。さらにはＣａＯ同化率を化学分析で求めるには、２時間以上必要であり、焼結操業の迅速な指標とはならない。
【０００８】
本発明はこれらの問題を解決し、ＣａＯ同化率を試料調整も含めて、約１時間未満と迅速かつ正確に測定して焼結鉱品質を評価する方法、及びＣａＯ同化率を操業指標に用いる焼結操業方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の技術的手段は次の通りである。
【００１０】
（１）本発明のＣａＯ同化率測定方法は、鉄鉱石を含む焼結鉱を製造する際の焼結鉱のＣａＯ同化率を測定する方法において、焼結原料及び焼結鉱成品中に内標準物質として純度９８重量％以上のＣａＦ2 を該ＣａＦ2の回折ピーク強度と前記焼結鉱成品中鉱物の回折ピーク強度が同レベルとなる添加量を添加してＸ線回折を行い、該焼結原料及び焼結鉱成品のＣａＦ2の第１ピークと、フリーＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、及びＣａＣＯ3の各回折ピークとの強度比をそれぞれ求め、該強度比とフリーＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、及びＣａＣＯ3の濃度との関係から、前記焼結原料及び焼結鉱成品中のフリーＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、及びＣａＣＯ3の重量％を求め、前記焼結原料及び焼結鉱成品に含まれるＴ．Ｆｅ重量％を化学分析でそれぞれ求めた後に、下記数(1)式により焼結鉱のＣａＯ同化率を算出することを特徴とする。
【００１１】
【数２】
0003739839.tif 000002
【００１２】
【数３】
ただし、
0003739839.tif 000003
【００１３】
ここで、Input は焼結原料を、Sinterは焼結鉱をそれぞれ表し、またＣaO′, CaCO3 , Ca(OH) 2  及びフリーＣaO はそれぞれ焼結原料中の重量％または焼結鉱成品中の重量％を表す。またＴ．Ｆｅ重量％は、焼結原料中または焼結鉱成品中の鉄原子の重量％と定義する。
【００１４】
（２）本発明の焼結操業方法は、焼結操業時に、前記（１）項の方法によりＣａＯ同化率を測定し、焼結鉱のＣａＯ同化率が９５％未満の場合に、焼結原料に配合する石灰石の粒度を小さくするか、または焼成温度を高くすることにより焼結鉱のＣａＯ同化率が９５％以上になるように調節することを特徴とする。
【００１５】
（３）また前記（２）項の焼結操業方法において、焼結鉱のＣａＯ同化率が９５％未満の場合に、焼結原料に配合する石灰石の粒度を０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることを特徴とする。
【００１６】
（４）さらに前記（２）項の焼結操業方法において、焼結鉱のＣａＯ同化率が９５％未満の場合に、焼結原料に配合する粉コークス量を増加して焼成温度を高くすることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について詳細に説明する。
【００１８】
本発明の方法では、ＣａＯ同化率の測定を、化学分析ではなく迅速な測定が可能なＸ線回折内標準法で行う。先ず、各種の物質を検討したところ、入手が容易で焼結鉱中鉱物とのピークの重なりがなく、試料調整時の粉砕に伴う回折ピークの変化特性がよく知られている純度９８重量％以上のＣａＦ2 を内標準物質とした。
【００１９】
次にＣａＦ2 の添加量は、ＣａＦ2 の回折ピーク強度と焼結鉱中鉱物の回折ピーク強度が同レベルとなる添加量とする。例えば、内標準物質として純度９８重量％以上のＣａＦ2 を焼結鉱に１０重量％添加し、表１に示す条件で測定すれば、図１に示すように焼結鉱中鉱物とのピークの重なりが少なく、高精度かつ１時間以内で焼結鉱中のフリーＣａＯの定量が可能である。表２は、焼結過程でＣａＯ源副原料から生じる鉱物と、ＣａＦ2のＣｕ管球を用いたときの第１ピークの回折角度である。
【００２０】
【表１】
0003739839.tif 000004
【００２１】
【表２】
0003739839.tif 000005
【００２２】
石灰石，生石灰は、焼結過程でそれぞれＣａＣＯ3 →ＣａＯ，ＣａＯ→Ｃａ（ＯＨ）2 →ＣａＣＯ3 →ＣａＯと変化した後に、Ｆｅ2 Ｏ3 と同化してカルシウムフェライトを生成し、ＣａＯのＸ線回折ピークは消滅する。よってＣａＯの同化率測定には、ＣａＯの定量と未分解で焼結鉱中に残留したＣａＣＯ3 ，Ｃａ（ＯＨ）2 の定量が必要である。
【００２３】
本発明では、Ｆｅ2 ＣＯ3 に任意の割合の石灰石，消石灰，及びＣａＯを添加した試料に、さらに１０重量％のＣａＦ2 を加えたものについて、表２に示した回折角度における回折強度を測定する。その結果に対して、ＣａＦ2 と各物質との第１ピークの回折強度比を求め、石灰石，消石灰，及びＣａＯの定量のための検量線を作成する。得られた各物質の検量線を図２に示す。これらの検量線を用いることにより、各物質の重量％を求めることができる。
【００２４】
ここで、同化率を求める時には、焼結原料が焼結過程を経たときに、水分の蒸発，石灰石の分解により原料の重量が変化するという問題がある。しかし、Ｔ．Ｆｅ量は焼結前後で変化しない。このことに着目して、前述の（１）式を求め、焼結前後のＴ．Ｆｅ重量％で重量変化分を補正することにより、ＣａＯの同化率を評価することができる。
【００２５】
次に、一定のヒートパターンの下で焼結原料に添加する石灰石の粒度を変化させた場合、及び一定粒度の石灰石を用いてヒートパターンを変化させた場合について擬似焼結実験を行い、これらの試料のＣａＯの同化率を、上記方法により求めた。この方法により、ＣａＯの同化率に及ぼす石灰石粒度，及びヒートパターンの影響が明らかとなった。その結果を図３に示す。
【００２６】
一方ＣａＯ同化率と、焼結鉱のＳＩ（落下強度，ＪＩＳＭ８７１１により測定）の間には、図４に示すような関係が成立する。つまりＳＩを高くするためには、ＣａＯ同化率は１００％が最も望ましく、高炉炉内の通気性の維持のためにはＳＩが常に８８％以上であることが望ましいため、常にＣａＯ同化率を９５％以上に保つ必要がある（図４）。
【００２７】
通常の操業では、ＣａＯの同化率は９５％以上であるが、熱不足や石灰石粒度の変動などの要因でＣａＯの同化率が低下すると、焼結鉱の強度，歩留が低下する。そこでＣａＯ同化率が９５％未満に低下した場合に、焼結原料との同化性が高い０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下の石灰石を配合してＣａＯの反応性を高めるか、あるいは粉コークスの配合量を増加させ、焼成温度を上げてＣａＯの同化を促進させ、ＣａＯ同化率を増加させることにより、より高強度な焼結鉱製造が可能となる。
【００２８】
【実施例】
以下に図５及び図６に示した実施例により、本発明を具体的に説明する。
【００２９】
実施例１として、石灰石粒度が−５ｍｍ，平均粒度１．２ｍｍの操業条件において、操業安定時のＳＩは９０％であった。ここで配合原料に内標準物質として、純度９８重量％以上のＣａＦ2 を１０重量％添加し、表１の条件でＸ線回折を行い、ＣａＦ2 の第１ピークとフリーＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＣａＣＯ3 の表２に示す各回折ピークの強度比を求め、図２の検量線よりフリーＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＣａＣＯ3 の配合原料中の重量％を求めた結果、配合原料中のフリーＣａＯが０重量％，Ｃａ（ＯＨ）2 が１重量％，ＣａＣＯ3 が１０重量％であり、化学分析で求めたＴ．Ｆｅは５０重量％であった。
【００３０】
同様にして、焼結鉱中のフリーＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＣａＣＯ3 の重量％を測定したところ、焼結鉱中のフリーＣａＯが０．５重量％，Ｃａ（ＯＨ）2 が０重量％，ＣａＣＯ3 が０重量％であり、化学分析で求めたＴ．Ｆｅは、５８％であった。これらの値を式（１）式に代入すると、ＣａＯ同化率は９５％であった。
【００３１】
ＳＩが８８％に下がったときに配合原料中のフリーＣａＯが０重量％，Ｃａ（ＯＨ）2 が１重量％，ＣａＣＯ3 が１０重量％，Ｔ．Ｆｅが５０重量％であり、焼結鉱中のフリーＣａＯが１重量％，Ｃａ（ＯＨ）2 が０重量％，ＣａＣＯ3 が０重量％，Ｔ．Ｆｅが５８％であり、（１）式よりＣａＯ同化率が９０％であったので、石灰石を０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下にして添加したところ、ＣａＯ同化率は９５％と上昇し、ＳＩは９０％に回復した。
【００３２】
実施例２として、石灰石粒度が−５ｍｍ，平均粒度１．２ｍｍで、粉コークス量が２．９重量％の操業条件において、操業安定時のＳＩが９０％であった。ここで配合原料に内標準物質としてＣａＦ2 を１０重量％添加し、表１に示す条件でＸ線回折を行い、ＣａＦ2 の第１ピークとフリーＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＣａＣＯ3 の表２に示す各回折ピークの強度比を求め、図２の検量線よりフリーＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＣａＣＯ3 の配合原料中の重量％を求めた結果、配合原料中のフリーＣａＯが０重量％，Ｃａ（ＯＨ）2 が１重量％、ＣａＣＯ3 が１０重量％，化学分析で求めたＴ．Ｆｅは５０重量％であった。
【００３３】
また同様に焼結鉱中のフリーＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＣａＣＯ3 を測定したところ、焼結鉱中のフリーＣａＯが０．５重量％，Ｃａ（ＯＨ）2 が０重量％，ＣａＣＯ3 が０重量％であり、化学分析で求めたＴ．Ｆｅは５８％であった。これらの値を（１）式に代入すると、ＣａＯ同化率は９５％であった。
【００３４】
ＳＩが８８％に下がったときの配合原料中のフリーＣａＯが０重量％，Ｃａ（ＯＨ）2 が１重量％，ＣａＣＯ3 が１０重量％，Ｔ．Ｆｅが５０重量％であり、焼結鉱中のフリーＣａＯが１重量％，Ｃａ（ＯＨ）2 が０重量％，ＣａＣＯ3 が０重量％，Ｔ．Ｆｅが５８％であり、（１）式よりＣａＯ同化率が９０％であったので、粉コークス量を３．０重量％に増量したところ、ＣａＯ同化率は９５％と上昇し、ＳＩは９０％に回復した。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によって、以下のような効果を奏する。
【００３６】
（１）焼結鉱のＣａＯ同化率の測定にＸ線回折を用いることにより、化学分析では測定時間が２時間以上必要とするものを１時間以内で測定でき、焼結鉱品質の評価が迅速，かつ正確に行うことが可能となる。
【００３７】
（２）焼結鉱のＣａＯ同化率を操業指標として、ＣａＯの同化反応制御が可能である。したがって操業上の自由度が増え、焼結鉱品質，歩留の向上，及び石灰石と粉コークスの原単位の低減を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】焼結鉱に純度９８重量％以上のＣａＦ2 を１０重量％混ぜた試料のＸ線回折ピークを示した図面である。
【図２】ＣａＣＯ3 ( calcite ),Ｃａ（ＯＨ）2 ( portlandite ),ＣａＯ (lime )とＣａＦ2 のＸ線回折強度比とそれぞれの濃度との関係を示した図面である。
【図３】ＣａＯ同化率と石灰石粒度及びヒートパターンの関係を示した図面である。
【図４】ＣａＯ同化率と焼結鉱品質との関係を示した図面である。
【図５】ＣａＯ同化率測定結果に基づく石灰石細粒化によるＳＩの改善例を示した図面である。
【図６】ＣａＯ同化率測定結果に基づく粉コークス量増加によるＳＩの改善例を示した図面である。
【図１】
0003739839.tif 000007
【図２】
0003739839.tif 000008
【図３】
0003739839.tif 000009
【図４】
0003739839.tif 000010
【図５】
0003739839.tif 000011
【図６】
0003739839.tif 000012