(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉における微粉炭の多量吹込み操業において、前記微粉炭を１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上吹き込み、且つ、高炉に装入する焼結鉱として還元粉化性指数ＲＤＩが４０％以上の焼結鉱を用い、前記焼結鉱のＳｉＯ2含有率は、４．０〜４．６ｍａｓｓ％の範囲内、前記焼結鉱のＭｇＯ含有率は、１．０〜１．４ｍａｓｓ％の範囲内であることを特徴とする高炉への微粉炭多量吹込み操業方法。
【請求項２】
前記焼結鉱のＦｅＯ含有率は、４．０〜７．０ｍａｓｓ％の範囲内である、請求項１記載の高炉への微粉炭多量吹込み操業方法。
【請求項３】
前記焼結鉱のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）／ＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）は、２．０〜２．３の範囲内である、請求項１又は請求項２記載の高炉への微粉炭多量吹込み操業方法。
【請求項４】
前記焼結鉱の製造工程における混合原料中の全鉄鉱石に占める、結晶水を４ｍａｓｓ％以上含む鉄鉱石の割合は２５ｍａｓｓ％以上である、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の高炉への微粉炭多量吹込み操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高炉の補助燃料として微粉砕した石炭である微粉炭を羽口から多量に吹き込む高炉操業において、高生産性と操業の安定性を確保しつつ、装入原料として使用する焼結鉱の品質特性の内、耐還元粉化性についての成品合格水準を緩和することを可能とする高炉操業技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉への微粉炭吹込みは、安価な一般炭の使用量増加による溶銑コストの低減、並びにコークス炉稼働率低下によるコークス炉命延長及び将来のコークス炉リプレース規模の縮小を図ることを目的として、わが国のすべての高炉において実施されている技術である。高炉への微粉炭吹込みは、高炉下部の羽口に設けられた炉内への送風用ブローパイプに微粉炭吹込み用ランスを設け、当該微粉炭吹込み用ランスから上記ブローパイプ内を流れる熱風中に微粉炭を噴射させて、羽口から微粉炭を炉内へ吹き込む方法である。ところが、高炉への微粉炭吹込み量をある程度以上に増やしていくと、特に１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上に増やすと、高炉内の通気性や高炉操業の安定性を急速に阻害し始める。
【０００３】
図２に、微粉炭の吹込み量がそれほど多くない高炉操業における炉の内部状況を説明する縦断面模式図を示す。同図に示すように、高炉１の炉頂から装入された鉱石２とコークス３は層状に形成され、徐々に降下し、羽口４から吹き込まれた熱風５と、羽口４から吹き込まれた微粉炭６及び炉頂から装入されたコークス３との反応によって生成する高温の還元性ガスにより、鉱石２は塊状帯７を降下しつつ徐々に還元され、その下方に順次軟化融着帯８及び滴下帯９が形成されて、炉芯１０のコークス層隙間を溶銑及びスラグが滴下して炉底部に溜まり、溶銑１１及びスラグ１２が高炉１から排出される。
【０００４】
このような高炉操業において、微粉炭吹込み量を１５０ｋｇ／ｔ−溶銑程度以上に増やしていくと、装入物の鉱石重量／コークス重量の比（Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ比）の増加により炉内通気性が悪化する。更に、微粉炭吹込み量の増加による炉内発生ガス量の増加に伴ない高炉炉内における熱流比（固体の熱容量／ガスの熱容量）の低下が進んで、高炉上部の塊状帯７における高温領域が拡大し、５００〜７００℃程度の低温熱保存帯領域が縮小する。従って、高炉装入物が鉱石の還元粉化発生温度域である５５０〜６００℃程度の温度領域を降下して通過するのに要する時間が短くなる。よって、この温度域における鉱石の還元粉化現象が抑制される。
【０００５】
そこで、このような、微粉炭を多量に吹き込む高炉操業においては、焼結鉱の成品品質特性の内、還元粉化性指標であるＲＤＩに注目した場合には、高炉装入原料としての焼結鉱成品のＲＤＩ管理値を緩和することができる。焼結鉱成品のＲＤＩ管理値を緩和することにより、焼結鉱の成品歩留まりは上昇し、生産性の向上につながり、また焼結鉱製造コストの低減にも寄与する。
【０００６】
しかしながら、従来、高炉への微粉炭多量吹込み操業においては、上述したように、鉱石重量／コークス重量の比（Ｏｒｅ／Ｃｏｋｅ比）の増加による炉内通気性の悪化に対して、高炉操業の安定性を確保することを重視するあまり、微粉炭多量吹込み高炉操業条件下ではむしろ有利な点となる成品焼結鉱ＲＤＩ値の管理水準緩和の可能性を生かそうとする技術についての具体的な提案や技術開発の報告が見当たらない。
【０００７】
これまでに、微粉炭の多量吹込み高炉操業における、焼結鉱の耐還元粉化性に関連する提案技術として、例えば特開平１１−１３１１５１号公報には、軟化融着帯の厚さを薄くして、微粉炭を１５０ｋｇ／ｔ−溶銑程度以上吹き込むことを可能とさせる技術の中で、下記技術が提案されている。焼結鉱のＳｉＯ2を適切な含有率として４．２〜４．９ｍａｓｓ％の範囲内まで下げることにより、所定サイズの微細気孔を増やし、焼結鉱の被還元性を良好に保持すると共に、焼結鉱のＦｅＯ含有率を７．０〜９．０ｍａｓｓ％の範囲内まで高めるか、又は塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ2を１．８〜２．２の範囲内まで高めることにより、焼結鉱組織の結合を強化して、焼結鉱の強度及び成品歩留を確保しようとしている。その際に、焼結鉱のＳｉＯ2含有率が４．２〜４．９ｍａｓｓ％の範囲内では耐還元粉化性に劣るので、これを補完するためにＭｇＯ源としてのドロマイトを適切な粒度分布の条件下で配合し、ＭｇＯ含有率を１．５〜３．０ｍａｓｓ％の範囲内まで高めるという技術が提案されている（以下、「先行技術１」という）。その結果、焼結鉱のＲＤＩは、従来水準の３６〜３８％の範囲内の成績を有するものが得られている（同公報、段落００３７、表１）。
【０００８】
一方、焼結鉱の耐還元粉化性を高水準に改善するための特別な製造方法を採用することなく、従って、比較的廉価なコストで焼結鉱を製造し、このような焼結鉱を用いても、高炉内における焼結鉱の還元粉化量を増加させず、通常水準の炉内通気性を確保しようとする下記技術が、特開平１１−２１６０４号公報に開示されている。即ち、高炉炉頂から焼結鉱を装入する際に、耐還元粉化性に比較的劣る焼結鉱に対しては、当該焼結鉱の温度を、例えば４００℃以下程度の温度に、予め調整したものを用いることにより、高炉内における還元粉化の発生温度領域である５００〜６００℃における焼結鉱の滞在時間を短縮する。そして、これに対して耐還元粉化性に比較的優れた焼結鉱については、従来通り常温で高炉に装入するという方法が開示されている（以下、「先行技術２」という）。このような、高炉装入時における焼結鉱の温度調整は、焼結機から排鉱された焼結ケーキのクーラーでの冷却操作を中断するか、又は排熱利用による予熱操作を行なうことによるとしている。このようにして、高炉内における還元粉化性指標ＲＤＩが実質的に４０％以上の焼結鉱を装入原料として用いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、先行技術１によれば、１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の多量の微粉炭を高炉内に吹き込みつつも、焼結鉱の性状を改善することにより軟化融着帯の厚さを従来よりも薄くして、安定した高炉操業を行なうことができる。しかしながら、先行技術１に開示された焼結鉱の成分組成に調整し、且つ、ドロマイトの粒度分布を上記範囲内に調整するためには、焼結鉱原料の調製に要する費用が上昇する。更に、微粉炭吹込み量を、１５０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の水準から、本発明者等が目標とする１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の水準まで高めようとした場合には、更に上記問題は大きくなる。
【００１０】
一方、先行技術２によれば、ＲＤＩが４０％以上という耐還元粉化性に優れない焼結鉱を多量に用いても、高炉内での還元粉化量を増加させずに、通常の通気性を確保することができる。しかしながら、先行技術２の方法では、焼結鉱のＲＤＩに応じて焼結鉱製造工程を選択したり、高炉装入時の焼結鉱温度を管理するという操作・工程を実施するのは極めて煩雑な工程計画を組む必要が生じ、また、適宜新たな設備を必要とすることになる。更に、本発明者等が目的の前提条件とする１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上という水準の微粉炭多量吹込みの高炉操業にあっては、先行技術２の方法を適用した場合に得られる通常水準の炉内通気性を確保することが可能であっても、安定した高炉操業を行なうためにはその程度の炉内通気性の確保では未だ不十分である。
【００１１】
そこで、この発明が解決すべき課題は、高炉に１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の高水準の微粉炭を吹き込む高炉操業においても、安定操業ができるようにするため、軟化融着帯の厚さを厚くすることなく、炉内通気性を適切に確保することが可能であり、且つ焼結鉱成品品質特性のバランスをとり、できるだけ低廉な焼結原料を用いることができる高炉操業条件を創案することにある。こうして、この発明の目的は、焼結鉱の製造コストを総合的に極力下げた条件下において、微粉炭吹込み量を１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上吹き込むことにより高炉燃料費を低減し、しかも安定した高炉操業が行なわれ、溶銑の高生産性が確保され、焼結から高炉までの一貫工程における製造コストを低減することができる、高炉への微粉炭多量吹込み操業方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した観点から鋭意試験、研究を重ねた。
【００１３】
焼結鉱製造工程から高炉での溶銑製造工程に至るまでの一貫した工程におけるコスト低減を図ることを検討した。その際、高炉用コークスに適した原料炭の資源枯渇化対応として、安価で資源豊富な非微粘結炭を供給源として微粉炭を多量に吹き込んでコークスの代替とする、微粉炭多量吹込みによる高炉操業を前提条件とした。更に、高品位鉄鉱石の資源枯渇化にも対応するために、安価で資源豊富な高結晶水鉱石を多量に使用することが望ましいことにも着眼した。このように、焼結から高炉までの一貫工程におけるコスト低減技術を開発するにあたり、特に、焼結鉱が備えるべき品質特性のバランスをとり、その上で焼結から高炉までおける副原料使用量の低減試験を行ない、コスト低減を図った。
【００１４】
焼結から高炉までにおいて使用する副原料の使用フローの従来例を図３に示す。従来、例えば原料ヤードにおけるＢ粉（ブレンディング鉱石粉）への蛇紋粉１３（主成分：ＭｇＯ、ＳｉＯ2）の積付け、焼結原料の予備処理工程での原料配合時における石灰石１４及び珪石１５の添加、及び高炉における珪石１６の投入を行なっている。上記において、各副原料の使用目的は、蛇紋粉１３は焼結鉱へのＭｇＯ成分の添加源として、石灰石１４は焼結鉱へのＣａＯ成分の添加源として、そして、珪石１５及び１６はそれぞれ、焼結鉱へのＳｉＯ2成分調整の添加源として、及び、高炉スラグのへの塩基度調整用ＳｉＯ2成分の添加源とすることにある。
【００１５】
上記の工程において、蛇紋粉１３の添加をカットすることにより、焼結鉱のＳｉＯ2含有率は例えば、０．６ｍａｓｓ％程度減り、ＭｇＯ含有率も０．６ｍａｓｓ％程度減った。ＳｉＯ2含有率の低下により焼結鉱の強度は低下し、焼結工程における返鉱原単位が上昇悪化して成品歩留は低下したが、同時にＭｇＯ含有率も低下することにより、この作用効果として焼結鉱の強度低下が緩和された。このため、焼結鉱の高生産率操業（例えば１．９４ｔ／ｍ2／ｈ）下において、成品強度水準としてＴＩ+10mm≧６７％という管理値が維持された。また、ＳｉＯ2含有率の低下により焼結鉱の還元性は向上し、ＲＩ値で例えば従来水準より４％上昇した。ところが一方、焼結鉱のＳｉＯ2含有率及びＭｇＯ含有率の低下による悪影響として、耐還元粉化性が大幅に劣化し、ＲＤＩ値が、例えば従来水準の４０％から４９％に跳ね上がった。
【００１６】
しかしながら、微粉炭吹込み比１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の高水準多量吹き込みによる高炉操業を行なえば、上述したように、装入原料としての焼結鉱品質の内、耐還元粉化性の合格水準を上述した程度に著しく緩和しても、高炉炉内の通気・通液性を確保し、溶銑の生産性を高水準に維持して安定操業を行なうことが、次の高炉操業を行なうことにより可能であることがわかった。即ち、焼結鉱の成分組成を適切に設計し、当該焼結鉱の使用に応じて適切な高炉操業条件を設定すれば可能である。特に焼結鉱のＳｉＯ2含有率及びＭｇＯ含有率を同時に適切な範囲内まで低めることが効果的であって、焼結鉱の還元性水準及び強度水準を確保することができる。更に焼結鉱のＦｅＯ含有率を適切な範囲内まで低めること、塩基度：ＳｉＯ2含有率／ＣａＯ含有率を適切な範囲内に制限することが、焼結から高炉までの一貫製造コスト低減にとって一層効果的であることがわかった。また、上記操業条件下においては、４ｍａｓｓ％以上の結晶水を含む高結晶水鉱石を多量に配合することができ、溶銑製造コストを更に低下させることができることもわかった。
【００１７】
なお、上記操業試験において、Ｂ粉への蛇紋粉１３添加をカットしたので、高炉スラグの粘性を適切な範囲内に確保するために、必要最小限の蛇紋岩を高炉に装入した。
【００１８】
この発明は、上記知見に基づきなされたものでり、その要旨は次の通りである。
【００１９】
請求項１記載の発明に係る高炉への微粉炭多量吹込み操業方法は、微粉炭を１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上吹き込み、且つ、高炉に装入する焼結鉱として還元粉化性指数ＲＤＩが４０％以上の焼結鉱を用い、前記焼結鉱のＳｉＯ2含有率は、４．０〜４．６ｍａｓｓ％の範囲内、前記焼結鉱のＭｇＯ含有率は、１．０〜１．４ｍａｓｓ％の範囲内であることに特徴を有するものである。
【００２１】
請求項２記載の発明に係る高炉への微粉炭多量吹込み操業方法は、請求項１記載の発明において、焼結鉱のＦｅＯ含有率が、４．０〜７．０ｍａｓｓ％の範囲内となるように調整することに特徴を有するものである。
【００２２】
請求項３記載の発明に係る高炉への微粉炭多量吹込み操業方法は、請求項１又は請求項２記載の発明において、焼結鉱のＣａＯ含有率（ｍａｓｓ％）／ＳｉＯ2含有率（ｍａｓｓ％）が、２．０〜２．３の範囲内となるように調整することに特徴を有するものである。
【００２３】
請求項４記載の発明に係る高炉への微粉炭多量吹込み操業方法は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、焼結鉱の製造工程における混合原料中の全鉄鉱石に占める、結晶水を４ｍａｓｓ％以上含む鉄鉱石の割合が２５ｍａｓｓ％以上となるように原料配合することに特徴を有するものである。
【００２４】
【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。
【００２５】
図１に、この発明において用いる焼結鉱の製造工程概略フローを示す。同図の焼結鉱製造工程において、焼結鉱成品の目標成分組成を、ＳｉＯ2含有率：４．０〜４．６ｍａｓｓ％、ＭｇＯ含有率：１．０〜１．４ｍａｓｓ％、ＦｅＯ含有率：４．０〜７．０ｍａｓｓ％、塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ2：２．０〜２．３に設定して原料を配合する。
【００２６】
主原料として通常鉱石１７がベッディングにより混合された混合粉１８（但し、混合粉の中に高結晶水鉱石粉１９’が一部含まれていてもよい）、高結晶水鉱石１９、及び返鉱２０を使用し、固体燃料として粉コークス２１を使用する。ここで、高結晶水鉱石１９、１９’、１９”とは、結晶水を４．０ｍａｓｓ％以上含む鉄鉱石を指すものとする。副原料としては、ＣａＯ成分添加源の石灰石２２及び／又は生石灰２３を使用する。そして、成品焼結鉱中のＭｇＯ含有率目標値（１．０〜１．４ｍａｓｓ％）に応じて、適宜ＭｇＯ成分添加源としてマグネサイト２４及び／又はブルースタイト２５を使用する。なお、成品焼結鉱中のＳｉＯ2含有率目標値を４．０〜４．６ｍａｓｓ％の範囲内とするので、ＭｇＯ源としてＳｉＯ2を約４０ｍａｓｓ％程度含む蛇紋岩は使用しない方が成分組成調整上望ましい。
【００２７】
これら主原料、副原料及び固体燃料等の原料を各原料配合槽２６から所定の割合で切り出す。混合粉１８にも高結晶水鉱石１９’が配合されているときは、混合粉１８と高結晶水鉱石１９”との配合原料（混合原料）中の全鉄鉱石中に占める高結晶水鉱石の割合が２５ｍａｓｓ％以上になるように、高結晶水鉱石を用いる。こうして得られた配合原料に水分２７を添加し、ドラムミキサー２８で調湿・混合し、ドラムミキサーで２９造粒するか又はディスクぺレタイザー３０で造粒し、次いで適宜、粉コークス３１をコーティングミキサー３２で外装し、焼結原料としての擬似粒子３３を調製する。なお、コーティングミキサー３２を通さずにドラムミキサー２９又はディスクぺレタイザー３０で処理して３３’擬似粒子を調製してもよい。但し、この場合は、外装粉コークスの当量を原料配合段階、又はドラムミキサー２９若しくはディスクぺレタイザー３０で添加する。
【００２８】
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、並びに還元性及び耐還元粉化性向上のために、更に過溶融防止の観点から、凡そ３５〜４５ｋｇ／ｔ−成品が適当である。
【００２９】
こうして調製された焼結鉱原料を火格子移動式焼結機３４のパレットに層状に充填装入し、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３５を製造する。焼成された焼結ケーキを破砕・整粒して焼結鉱成品３６を得て高炉３７へ原料として搬送する。また、３〜５ｍｍ程度の所定粒度以下の焼結鉱は返鉱２０として所定の原料配合槽２６へリターンする。
【００３０】
この発明においては、焼結鉱の成分組成を上述した通り制限することが望ましい。その理由は次の通りである。
【００３１】
（１）焼結鉱のＳｉＯ2含有率
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。即ち、焼結鉱のＳｉＯ2成分は高炉内において、焼結鉱中のスラグ融液量を増大させ、特に焼結鉱の還元性や高温性状に悪影響を与えるので、これを緩和するために、あるいはまた、高炉スラグ比を低減するために、高炉におけるスラグ組成の制約、例えば焼結鉱中Ａｌ2Ｏ3含有率の上限が特に低く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、焼結鉱中のＳｉＯ2成分の低下は、冷間強度、成品歩留及び還元粉化性を悪化させる。そこで、この互いに相反する上記関係のバランスをとるために、焼結鉱中のＳｉＯ2含有率は、４．０〜４．６ｍａｓｓ％の範囲内に限定した。ここで、上限の４．６ｍａｓｓ％については、焼結鉱の還元性を良好に維持し、高炉スラグ比を低く抑えることにより、焼結から高炉までの一貫製造コストを減らすために決めたものである。一方、下限の４．０ｍａｓｓ％については、ＳｉＯ2成分の低下に伴なう焼結鉱の耐還元粉化性の劣化を補完するための当該焼結鉱の高炉での使用条件、即ち、１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の微粉炭多量吹込みによる高炉の操業条件下で使用されるので、還元粉化指数ＲＤＩの合格管理水準を緩和してもよいことを考慮して決定したものである。
【００３２】
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、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。しかしながら、後者の珪石や蛇紋岩等のＳｉＯ2含有副原料を減らす方法の内、珪石を減らしてもＭｇＯ含有率を所定値以上に確保しようとして蛇紋岩を所定量使用する限り、これからのＳｉＯ2成分の混入が加わってＳｉＯ2成分を低く制限することが困難な場合がある。反面、このように、蛇紋岩等のＭｇＯ・ＳｉＯ2系副原料の配合を減らしたために、焼結鉱中のＭｇＯ含有率を確保することができなくなるような原料成分と配合条件にある場合もある。この場合には、ＳｉＯ2含有率が低いＭｇＯ添加源としてマグネサイトあるいはブルースタイトを用いるのが望ましい。また、高炉操業において、高炉スラグの流動性を確保するという観点から、高炉スラグ中に必要なＭｇＯ含有率が、焼結鉱中ＭｇＯ成分量の高炉へのインプット量だけでは不足していると判断されるような操業方法を選択する場合には、最小限必要なＭｇＯ分を蛇紋岩等副原料で高炉に装入する。
【００３３】
（２）焼結鉱のＭｇＯ含有率
この発明における問題解決の前提条件の特徴である、上述したように目標特性に対して互いに相反する影響を及ぼす要因の制限条件に対して、その目標特性をバランスさせて両立させるという考え方、即ち、具体的には、焼結鉱の還元性や高温性状を良好な水準に保持すると共に、これと、微粉炭吹込み比が１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上という高水準の微粉炭吹込み高炉操業で使用する焼結鉱であることを考慮済みでの還元粉化性指数ＲＤＩの成品合格管理値、並びに焼結鉱の冷間強度及び成品歩留の低下抑制とのバランスを考慮して、焼結鉱成品中のＭｇＯ含有率を、１．０〜１．４ｍａｓｓ％の範囲内に限定した。ここで、上限の１．４ｍａｓｓ％については次の理由による。一般に、焼結鉱中のＭｇＯ含有率を２．０ｍａｓｓ％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。しかしながら、高結晶水鉱石を混合原料中に約２５ｍａｓｓ％以上というように多量に含んでいる場合には、その高結晶水鉱石の局部的過溶融を防止するために、ＭｇＯ含有率は１．４〜１．５ｍａｓｓ％程度確保されることが望ましい。一方、ＭｇＯ添加源副原料使用によるコストアップを抑えるとの観点からは、ＭｇＯ含有率は低目の方が有利である。従って、ＭｇＯ成分添加の上記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そのときの製鉄所内で副生されるＭｇＯ添加源剤の事情によっても影響されるが、１．４ｍａｓｓ％とするのが適当である。一方、焼結鉱中のＭｇＯ含有率の下限１．０ｍａｓｓ％については、焼結鉱の高炉内における高温性状を確保し、特に耐還元粉化性を確保するために必要な条件である。
【００３４】
なお、ＭｇＯ添加源としてマグネサイト９あるいはブルースタイト１０を添加する場合には、その粒子径は、焼結用鉱石等残部原料及び副原料と同じ程度であれば、混合、造粒工程でその粒子分散が一層均一となり、ＭｇＯ添加の作用が一層発揮され、特に焼結鉱の耐還元粉化性の品質改善効果が大きくなる。更に、焼結原料中に高結晶水鉱石を多量に配合した配合には、高結晶水鉱石の焼結機ベッド内における「溶融焼結反応の制御」において、生成融液の流動性を効率よく制御するためには、含ＭｇＯ物質であるブルーサイトあるいはマグネサイトの粒子が、高結晶水鉱石を核としてその表面被覆層の一部を構成するために効率よく付着するためには、その含ＭｇＯ物質の粒度が適切に小さい方が望ましいことがわかった。この観点から、マグネサイトあるいはブルーサイトの粒度は１ｍｍ以下のものを用いるのが望ましい。なお、粒径が１０ｍｍ程度以上のマグネサイト及びブルーサイトは他の工業成品として使用されているが、それより細粒のものは有効利用先がないので、本発明の焼結鉱製造で使用すれば一層望ましい。
【００３５】
（３）焼結鉱のＦｅＯ含有率
焼結鉱中のＦｅＯ含有率が高くなると、高炉内の１０００℃付近の温度域において、２ＦｅＯ＋ＳｉＯ2＝２ＦｅＯ・ＳｉＯ2反応によりファイヤライト（２ＦｅＯ・ＳｉＯ2）が生成する。このファイヤライトの生成量は焼結鉱中のＳｉＯ2及びＦｅＯ含有率が高いほど増えて、ファイヤライト主体の低融点スラグが生成し易くなる。このようなファイヤライト主体の低融点スラグが形成されると、１０００〜１２００℃付近で形成される軟化融着帯の形成開始温度が低温側へ移動するので、軟化融着帯の幅（軟化溶融帯の高さ方向厚さ）が大きくなり、通気性が悪くなる。この発明においては、微粉炭吹込み比が１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上という高水準であるから、装入物のＯｒｅ／Ｃｏｋｅ比が大きいので、塊状帯から軟化融着帯にかけての通気性・通液性が悪化することに加えて、多量のファイヤライト生成による通気性の悪化をできるだけ避けることが望ましい。更に、焼結鉱はそのＦｅＯ含有率が高いほど還元性が劣化する。上記高炉内の通気・通液性の確保及び焼結鉱の還元性確保の観点から、焼結鉱中のＦｅＯ含有率の上限を制限することが望ましく、７．０ｍａｓｓ％以下とすることが望ましい。この発明においては７．０ｍａｓｓ％以下のＦｅＯ含有率に対してＳｉＯ2含有率が前述の通り４．０〜４．６ｍａｓｓ％と低含有率水準であるから、ファイヤライト生成の悪影響を回避することができる。一方、焼結鉱中のＦｅＯ含有率の支配因子は多く、鉱石銘柄や焼結条件（焼結ベッド内の酸素分圧及び温度分布、焼結原料中配合粉コークス量、並びに焼結後の冷却速度）等多岐にわたるので、焼結コスト及び焼結工程計画から考えて、ＦｅＯ含有率の下限値としては現実的な４．０ｍａｓｓ％とする。こうして、この発明において用いる焼結鉱中のＦｅＯ含有率は、４．０〜７．０ｍａｓｓ％の範囲内に限定する。
【００３６】
（４）焼結鉱の塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ2
この発明において、ＣａＯ含有率／ＳｉＯ2含有率のｍａｓｓ％比、塩基度を、２．０〜２．３の範囲内に限定する理由は、下限を２．０とすることにより焼結鉱の強度を確保し、且つ上限を２．３とすることにより高炉スラグ比を低く抑えることにある。ここで留意すべきことは、焼結鉱中へのＣａＯ添加源として、ドロマイトのようなＣａＯ・ＭｇＯ系副原料を用いた場合には、このＣａＯ成分はフリーＣａＯとしての作用効果を発揮しないので、ＣａＯ含有率をＳｉＯ2含有率との関係のみに依存させた制約の仕方では律することが困難となる。即ち、この発明においては、ＳｉＯ2含有率が４．６ｍａｓｓ％以下に限定した上で、しかも塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ2を２．０〜２．３の範囲内に制限することに意義がある。
【００３７】
次に、この発明では、上述した成分組成を有する焼結鉱を製造するに際し、混合粉３と高結晶水鉱石４との配合原料（混合原料）中に高結晶水鉱石を多量配合する。通常、高結晶水鉱石を多量に配合された焼結原料は、焼結機パレット上のベッド内にける焼結過程において、高結晶水鉱石の局部的過溶融現象が発生し、またそのために未焼結部分が発生し、焼結鉱の品質劣化や生産性の低下を招く。結晶水を４ｍａｓｓ％程度以上含む高結晶水鉱石を、全鉄鉱石の内２５ｍａｓｓ％以上含む混合原料の、焼結過程における高結晶水鉱石の局部的過溶融現象を抑制するためには、配合原料中のＳｉＯ2含有率を低く抑え、ＭｇＯ含有率を焼結鉱成品中の含有率が約０．５ｍａｓｓ％超含まれていればよく、焼結機ベッド内における高結晶水鉱石の局部的過溶融部分と未焼部分との発生を抑制することができ、溶融焼結反応の制御が可能となる。図１に示したこの発明における焼結鉱製造工程においては、混合粉３と高結晶水鉱石４との配合原料（「混合原料」）中には、ＭｇＯが焼結鉱成品中において１．０〜１．４ｍａｓｓ％の範囲内で含まれている。従って、この発明における高結晶水鉱石の多量使用による焼結鉱製造においては、成品品質、成品歩留及び生産性を高水準に維持した安定操業ができる。従って、こうして製造された焼結鉱は高炉装入により、安定した操業が行なわれる。こうして、焼結から高炉までの一貫工程におけるコストが低減される。
【００３８】
この発明に係る高炉への微粉炭多量吹込み操業に用いる焼結鉱としては、前述した成分組成を有し、還元粉化性指数ＲＤＩが、所定期間における平均値が４０〜４８％のものを用いる。そして、このようなＲＤＩ値水準の焼結鉱から、ＲＤＩが４０％以上の焼結鉱部分を、高炉装入の主原料である焼結鉱の内５０ｍａｓｓ％以上に使用して、微粉炭吹込み比が１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上の高水準の微粉炭多量吹込み操業を行なう。なお、上記焼結鉱の設定品質水準は、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４０〜５０％の範囲内、そしてタンブラー強度ＴＩ+10mmが６７％以上の高水準を確保することを目標とする。
【００３９】
【実施例】
この発明を実施例により更に説明する。
【００４０】
表１に、この発明の高炉操業において使用した焼結原料の成分組成例を示し、表２に、マグネサイト、ブルースタイト及び混合粉の粒度分布測定例を示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
【表２】
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【００４３】
上記原料を用い、図１に示した焼結鉱製造フローにしたがって焼結鉱を製造した。但し、同図中、混合粉１８には、鉄鉱石として通常鉱石１７と高結晶水鉱石１９’とが含まれている。焼結鉱製造においては、焼結鉱の成分組成目標を５水準に分類して設定し、すべての焼結鉱製造において、表１に示した高結晶水鉱石−１又は高結晶水鉱石−２のいずれかを、図１中の高結晶水鉱石１９’と１９”との合計量が配合原料（混合原料）中の全鉄鉱石に占める割合が、２５ｍａｓｓ％以上となるように配合した。
【００４４】
表３に、焼結鉱の成分組成を上記５水準に分類して示すと共に、高結晶水鉱石の配合原料中の全鉄鉱石に占める割合を示す。焼結鉱−１〜焼結鉱−４は、本発明の条件の範囲内の成分組成を有し、焼結鉱−５は、本発明の条件の範囲外の成分組成を有する。表４に、各焼結鉱の品質水準を示し、焼結鉱の生産率の水準を併記する。表４によれば、焼結鉱−１〜焼結鉱−４の製造においては、品質水準が良好に確保されると共に、焼結鉱の生産性も高位水準が確保されている。
【００４５】
【表３】
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【００４６】
【表４】
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【００４７】
表５に、炉内容積４３００ｍ3級の高炉に本発明法を適用した実施例１〜実施例４における操業条件を、本発明法の範囲外である比較例１及び比較例２における操業条件とを比較して示す。実施例１〜実施例４においては、微粉炭吹込み比較例を１８０ｋｇ／ｔ−溶銑の水準に設定し、高炉装入に用いた焼結鉱はそれぞれ、焼結鉱−１〜焼結鉱−４を用いた。これに対して、比較例１においては、微粉炭吹込み比１８０ｋｇ／ｔ−溶銑の水準に設定し、高炉装入焼結鉱は焼結鉱−５（本発明の範囲外の成分組成）を用い、そして比較例２においては、微粉炭吹込み比を１５０ｋｇ／ｔ−溶銑の水準に減らし、高炉装入焼結鉱は焼結鉱−４（本発明の範囲内の成分組成）を用いた。
【００４８】
【表５】
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【００４９】
表６に、高炉操業における操業成績を示し、焼結から高炉までの一貫工程における製造コストの優劣序列を示した。同表よりわかるように、本発明法によれば、高炉スラグ比が低減して改善され、炉内通気抵抗が低下して、炉内における装入物のスリップ回数が減り、高炉操業の安定性が確保された。そして、高炉生産性が上昇し、焼結から高炉までの一貫製造コストが低減した。
【００５０】
【表６】
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【００５１】
【発明の効果】
上述した通り、この発明の方法によれば、微粉炭を１７０ｋｇ／ｔ−溶銑以上という高水準の多量吹込み高炉操業条件下において、焼結鉱の還元粉化性指数４０以上のものを高炉に装入することにより、安定した高炉操業を行なうことができる。その結果、焼結から高炉までの一貫製造コストの低減を図ることができる、高炉への微粉炭多量吹込み操業方法を提供することができ、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高炉操業方法において用いる焼結鉱の製造工程概略フロー図である。
【図２】微粉炭の吹込み量が１５０ｋｇ／ｔ−溶銑程度以下の高炉操業における、高炉の内部状況を説明する縦断面模式図である。
【図３】焼結から高炉までにおいて使用する副原料の使用フローの従来例を示す図である。
【符号の説明】
１  高炉
２  鉱石
３  コークス
４  羽口
５  熱風
６  微粉炭
７  塊状帯
８  軟化融着帯
９  滴下帯
１０  炉芯
１１  溶銑
１２  スラグ
１３  蛇紋粉
１４  石灰石
１５、１６  珪石
１７  通常鉱石
１８  混合粉
１９、１９’、１９”  高結晶水鉱石
２０  返鉱
２１  粉コークス
２２  石灰石
２３  生石灰
２４  マグネサイト
２５  ブルースタイト
２６  原料配合槽
２７  水分
２８、２９  ドラムミキサー
３０  ディスクぺレタイザー
３１  粉コークス
３２  コーティングミキサー
３３、３３’  擬似粒子
３４  火格子移動式焼結機
３５  焼結鉱
３６  焼結鉱成品
３７  高炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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