JP4227283B2

JP4227283B2 - ピソライト鉄鉱石を原料とする製鉄用焼結鉱の製造方法

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Publication number: JP4227283B2
Application number: JP2000097045A
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Inventors: 謙一樋口; 陽三細谷; 潤岡崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
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Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2009-02-18
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多量のピソライト鉄鉱石を焼結原料として用いる製鉄用焼結鉱の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉製鉄法に用いられる主要原料である焼結鉱は、一般的に以下のようにして製造される。まず、焼結原料の主原料である約１０ｍｍ以下の鉄鉱石粉に、石灰石、ドロマイト、転炉スラグなどの含ＣａＯ副原科（以下ＣａＯ系副原料と呼ぶ）、蛇蚊岩、珪石、かんらん岩などの含ＳｉＯ₂副原科（以下ＳｉＯ₂系副原科と呼ぶ）、およびコークス粉、無煙炭などの炭材を配合し、さらにそれらに適量の水分を加えて混合、造粒する。このように焼結における通気性を阻害しないように擬似粒化した配合原料(擬似粒子)を火格子移動式の焼結パレット上の５００ｍｍ前後の高さに充填し、この充填ベット表層部の炭材に点火する。その後、充填層の下方に向けて空気を吸引しながら炭材を燃焼させ、そのときに発生する燃焼熱によって配合原料を焼結した後、生成された焼結ケーキを破砕、整粒することにより粒子径３ないし５ｍｍ以上の成品焼結鉱が製造される。
【０００３】
これらの焼結鉱のほとんどは、高炉装入用原料として使用されるが、高炉装入用原料として不適当な粒径が３ないし５ｍｍ未満の焼結鉱粉は返鉱と呼ばれ、焼結鉱用の原料として戻される。
【０００４】
高炉を安定かつ高効率で操業するには高品質の焼結鉱が要求され、冷間強度、被還元性、耐還元粉化性などの品質が厳しく管理されている。また、焼結鉱の製造コストの面から、歩留(成品焼結鉱/焼結ケーキ)が高いことが要望されている。
【０００５】
世界には表１に示すように成分が多種多様な鉄鉱石が存在し、一般的にはこれらを混合して配合原料としている。世界の鉄鉱石資源をみると、これまでの良質なヘマタイト鉱石は枯渇の方向にあり、現状の生産が続くと主要鉱山は近年中にも掘り尽くしてしまうと予測されている。一方、鉄鉱石の一種にピソライト鉄鉱石と分類されるＳｉＯ₂が４．５〜６％、結合水が６〜９％の鉄鉱石がある。ピソライト鉄鉱石鉱床の埋蔵量は莫大で、かつ採掘のために取り除く低品位の部分(剥土比)が少ないので採掘費用が安く、供給が安定しているとの特長がある。従って、本鉱石を多量に使用できれば、コスト低減など経済的効果ばかりでなく、資源の有効利用といった大きな意義がある。
【０００６】
【表１】

【０００７】
ピソライト鉄鉱石はヘマタイト（Ｆｅ₂Ｏ₃）粒子をゲーサイト（Ｆｅ₂Ｏ₃・Ｈ₂Ｏ）が取り囲んだいわゆる魚卵状構造をしているため、いくつかの問題を抱えている。すなわち、加熱過程において結合水の分解が起こり、ゲーサイト部に選択的に大きな亀裂が発生する。その結果、まず鉱石は脆弱なものとなる。次に副原科と鉄鉱石の反応によって融液が発生すると、その融液は亀裂の中へ急速に侵入し、融液部には大きな気孔が生成し、焼結体の強度を低下させる。焼結操業で言う歩留、冷間強度の低下を引き起こすことになる。また、同化部(融液と鉱石が反応した部分)は小さな粒状ヘマタイト粒子とガラス質シリケートとなり、還元時のヘマタイトの膨張に対して脆い構造となるため耐低温還元粉化性が劣化する。このため、通常の焼結の方法では、ピソライト鉄鉱石の配合率は２０〜２５質量％未満に制限し、安価なピソライト鉄鉱石の使用量を増やせないのが現状である。
【０００８】
そこで、ピソライト鉄鉱石の多量使用についての研究が数多くなされてきた。
【０００９】
例えば、特開平５−３３９６５３４号公報及び特開平３−１００２７号公報には、ピソライト鉄鉱石を焼結機に装入する前に加熱処理して、ピソライト鉄鉱石の結晶水の含有量を低減し、焼成過程でのピソライト鉄鉱石に含有する結晶水の分解による亀裂発生を抑制し焼結歩留、強度、生産性を向上させる方法が開示されている。
【００１０】
また、特開平５−３３９６５３号公報には、焼結機に装入する前にピソライト鉄鉱石を予め石灰石と造粒し、焼成過程におけるカルシウムフェライト（ＣＦ）融液生成反応を促進し、その融液をピソライト鉄鉱石に生じた亀裂に充満させることにより焼結歩留、強度、生産性を向上させる方法が開示されている。
【００１１】
さらに、特公平５−８３６２０号公報には、予め原料を造粒し、ピソライト鉄鉱石の核を内層がＭｇＯ―ＳｉＯ₂含有副原料を主体とし、外層が高ＣａＯ／ＳｉＯ₂原料からなる２層で覆うことにより、焼結過程においてピソライト鉄鉱石の周りに粘性の高い高融点融液を生成させて、粘性の低いカルシウムフェライト（ＣＦ）融液の鉄鉱石への直接の浸入を抑制する方法が開示されている。
【００１２】
しかし、これらの方法は、何れも加熱処理や特殊な副原科等による選択的な造粒等の予備処理設備を必要とするためコストが増大するという問題がある。
【００１３】
一方、上記のような特殊な事前処理を行わないで、ピソライト鉄鉱石とその他の特定鉄鉱石の配合により、歩留や強度を悪化させずにピソライト鉄鉱石を多量に使用する技術も開示されている。例えば、特開平３−１９３８２８号公報には、ピソライト鉄鉱石と低反応性の低Ａｌ₂Ｏ₃微粉鉄鉱石とをほぼ同割合でそれぞれ２５〜３５重量％配合し、残りのその他の鉄鉱石及び副原料と共に通常の混合、造粒を行い、易溶融性のピソライト鉄鉱石の周りに低反応性の低Ａｌ₂Ｏ₃微粉鉄鉱石を多く付着させるとともに、焼結鉱の品質向上のために焼結鉱中のＡｌ₂Ｏ₃が１．７％以下になるように上記低Ａｌ₂Ｏ₃微粉鉄鉱石の配合量や銘柄を調整する方法が開示されている。しかしながら、この方法は、易溶融性のピソライト鉄鉱石による焼結層下部の脆弱化による通気性低下及び焼結品質劣化を防止するための方法であり、ピソライト鉄鉱石の配合率は２５〜３５重量％であり多量に配合できず、大幅なコスト低下は期待できないものである。
【００１４】
さらに、特開平５−３１１２５１号公報には、融液の浸入を抑制する技術として低シリカ、低アルミナ微粉鉄鉱石をピソライト鉄鉱石に混合してカルシウムフェライト（ＣＦ）を積極的に生成させる方法が記載されている。
【００１５】
さらに、特開平５−８１６２０３号公報には、返鉱以外の鉄含有原料として、配合率４０〜７０質量％のピソライト鉄鉱石とＳｉＯ₂含有量が１．５質量％以下の高品位鉄鉱石を組み合わせて用い、カルシウムフェライト系融液の生成を促進させてピソライト鉄鉱石の結合相を形成させる方法が開示されている。また、特開平１０−２４５６３８号公報には、鉄鉱石として、配合率５０質量％以上のピソライト鉄鉱石と、その他のＳｉＯ₂を２ｍａｓｓ％以上５ｍａｓｓ％未満、かつ結合水を３ｍａｓｓ％以上６ｍａｓｓ％未満含有した鉄鉱石及び、ペレツトフイードまたはＳｉＯ₂を２ｍａｓｓ％未満含有した鉄鉱石を配合・焼結して、カルシウムフェライト融液の生成を促進させてピソライト鉄鉱石の周囲をカルシウムフェライト主体組織とする方法が開示されている。
【００１６】
これらの技術は主に、安価なピソライト鉄鉱石と高価なブラジル産の鉄鉱石やペレットフィードを組み合わせて配合するものであり、配合条件によって溶銑製造コストが高くなってしまう問題があった。さらに、これらの技術によって得られる焼結鉱の歩留や品質は通常操業時に配合する焼結鉱と同程度にはできるが、ピソライト鉄鉱石を多量に配合した条件下で、通常操業時の歩留及び品質以上の焼結鉱の性状が望めないという問題があった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、安価でかつ資源的にも豊富なピソライト鉄鉱石を多く配合して、かつ特殊な設備の設置を必要とせずに従来以上に高い歩留と優れた品質の焼結鉱を製造することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
【００１９】
（１）鉄鉱石等の鉄含有原科と副原料、炭材及び水分等を焼結機にて焼結する製鉄用焼結鉱の製造方法において、返鉱以外の鉄含有原料として、ピソライト鉄鉱石とＳｉＯ₂含有量が１．５質量％以下である高品位鉄鉱石を用い、かつ前記ピソライト鉄鉱石を３０〜８０質量％配合し、該ピソライト鉄鉱石中の５０質量％以上をＡｌ₂Ｏ₃含有量が１．５質量％以下である低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石とする事を特徴とする製鉄用焼結鉱の製造方法。
【００２０】
（２）前記高品位鉄鉱石中の８０質量％以下をＡｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂の質量比率が０．３以下である低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石で代替させる事を特徴とする前記（１）のピソライト鉄鉱石を原料とする製鉄用焼結鉱の製造方法。
【００２１】
（３）前記ピソライト鉄鉱石、前記高品位鉄鉱石及び前記低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石の合計量が８０質量％以上となる様に配合する事を特徴とする前記（２）のピソライト鉄鉱石を原料とする製鉄用焼結鉱の製造方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳述する。前述したように、一般に焼結鉱を製造する際には、原料を混合、造粒して、擬似粒化した配合原科(擬似粒子)を製造する。擬似粒子は粒径が１ｍｍ以上の核粒子に粒径が１ｍｍ未満の微粉が付着した構造となっており、焼成過程で核粒子に付着している微粉が溶融し、その後、融液が核粒子の一部または全部を溶融することで一体化していく。このとき、焼結過程において１ｍｍ未満の微粉は全て溶融するので、１ｍｍ以上の核粒子の溶融時の挙動、すなわち溶融量や溶融によって生成する融液の流動性などが焼成体の冷間強度に大きく影響を与える。
【００２３】
そこで発明者らは、先ず鉄鉱石の性状を以下の方法で評価した。
【００２４】
粒径が３〜５ｍｍの各種鉄鉱石に粒径が０．２５ｍｍ以下の石灰石を造粒物中のＣａＯ成分の鉄鉱石に対する割合が質量比で０．１となるように造粒し、その後、この造粒物１０ｇを電気炉で１３００℃で焼成して焼成体を製造した。その後、得られた焼成体の落下強度及び気孔率を測定した。落下強度は、焼成体を１．２ｍの高さから４回連続落下させた後の全焼成体の質量に対する粒径５ｍｍ以上の焼成体の割合（質量％）と定義する。また、焼成体の気孔率は、焼成体の底面を水平方向に研磨し、その研磨面を画像解析して空隙率を測定して求めた。
【００２５】
焼成体の気孔率は、初期の擬似粒子間の空隙や焼成過程で生成する気孔などが融液の流動によって排出されながら、焼成体が緻密化していく進展具合を表すものであり、焼成体の気孔率が高いほど緻密化が不完全であり脆弱な構造体であることが知られている。また、焼成体の気孔率と落下強度とは相関関係があり、発明者らの実験結果からも、図２に示すように焼成体の気孔率と落下強度には直線的な関係がある事を確認した。
【００２６】
上記の通り焼成体の気孔率は融液の流動性によって決まることから、図１に、融液の流動性に影響を与える脈石成分量や同化挙動が異なる複数の鉄鉱石銘柄を用いて焼結鍋試験を行った結果として、各鉄鉱石銘柄を用いて得られた焼成体の落下強度及び気孔率を示す。鉄鉱石の種類によって落下強度と空隙率が大きく異なり、同じピソライト鉄鉱石であっても焼成体の気孔率に大きな差があり、高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａに比べて気孔率が少ない低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂは、気孔率が多い高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａよりも焼成時に一体化が進むため、ＳｉＯ₂含有量が１．５質量％以下の鉄鉱石Ｃ（以下高品位鉄鉱石と呼ぶ）やＡｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂の質量比率が０．３以下の鉄鉱石Ｄ（以下低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石と呼ぶ）には劣るものの比較的高い強度を示すことが明らかになった。
【００２７】
このピソライト鉄鉱石の焼成後の焼結体の気孔率及び落下強度の違いは、ピソライト鉄鉱石中のＡｌ₂Ｏ₃含有量に起因する。つまり、低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石では、鉄鉱石の焼結過程で生成する主たる融液のカルシウムフェライト系融液中に溶け込むＡｌ₂Ｏ₃の量が高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石に比べて少ないため、融液の粘性の上昇は比較的低くなる。低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石は、焼結過程での結晶水の分解による亀裂発生及び融液生成までの溶融挙動は高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石と同様であるが、融液の生成後は、高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石に比べて融液中に溶け込むＡｌ₂Ｏ₃量が少ないため、それによる融液の粘性上昇は少なく、ピソライト鉄鉱石の周辺に良く融液が流動して一体化が進むため高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石に比べて気孔量が比較的少なく、強度が高い焼結鉱が得られるものと考えられる。
【００２８】
これらの結果は、鉄含有原料としてピソライト鉄鉱石を多量に使用する場合でも、ピソライト鉄鉱石のうちで低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石を高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石に対して所定量以上になるように配合量を調整することにより、焼成体の冷間強度を従来よりも高く維持できることを示唆するものである。
【００２９】
そこで、発明者らは以上の知見を基にさらに複数銘柄の鉄鉱石を配合した返鉱以外の鉄含有原科と返鉱、石灰石、蛇紋岩、コークス粉などを配合し、その際に焼結鉱のＣａＯ／ＳｉＯ₂（塩基度）が通常操業の範囲内である１．８となるように配合量を調整した配合原料を用いて焼結鍋試験を行った。なお、配合原科中には、固体燃料としてコークス粉を４％添加した。この試験条件及び試験結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】

【００３１】
条件Ａは通常操業時の鉱石配合条件である。条件Ｂは返鉱以外の鉄含有原科中の高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａの配合割合を大幅に増加させ、それ以外の鉱石配合割合を少量ずつ減少させた条件である。この場合は、未溶融で残留したピソライト鉄鉱石の同心円状あるいは表面から中心部に大きな亀裂が発生し、かつその周囲には多数の各種不定形の気孔が取り巻き、気孔間の壁の厚みが極めて薄いものとなり、脆い構造となった。そのため、歩留が７５％、焼結体の冷間強度（ＪＩＳ落下強度；ＪＩＳ―ＳＩ）が８５％であり、通常操業時の条件Ａに比べて、歩留及び冷間強度が著しく低下した。また、その鉄鉱石の組織は、残留したピソライト鉄鉱石を取り巻いている多孔質の部分が粒状ヘマタイト粒子をガラス質シリケートが結合したものとなったため、還元時のヘマタイトの膨張に対して脆い構造となり、低温還元粉化性（ＲＤＩ）も悪化した。そこで、条件Ｃとして、条件Ｂと同程度に高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａの配合割合は増加させた状態で、その他の返鉱以外の鉄含有原科として前述の基礎試験（表１、図１）で焼成後の焼成体の気孔率が最も小さかった高品位鉄鉱石Ｃを大幅に増加させた。その結果、高品位鉄鉱石Ｃから生成される流動性の良好な融液により融液の流動性が向上し、高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａの融液へのＡｌ₂Ｏ₃成分の溶け込みによる融液の粘性低下が抑制され、融液部に存在していた大きな気孔が凝集して焼成体の外へ排出されて、結果的に得られる焼成体の冷間強度及び歩留が向上した。しかしながら、条件Ｃで得られる焼結体の冷間強度及び歩留の向上は、条件Ａの通常操業時のものと同程度に回復するに留まり、それ以上の向上は見られなかった。
【００３２】
そこで、条件Ｄとして、条件Ｃの返鉱以外の鉄含有原科中の高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａの約半分を低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂに置き変えた場合、条件Ｃに比べて焼結体の冷間強度及び歩留が向上し、通常の操業時の条件Ａよりも高い冷間強度と高い歩留が得られた。また、条件Ｅとして、条件Ｃの返鉱以外の鉄含有原科中の高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａの全部を低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂに置き変えた場合、通常の操業時の条件Ａに比べさらに焼結体の冷間強度及び歩留が向上した。
【００３３】
以上の試験結果から、鉄含有原料としてピソライト鉄鉱石を多量に使用する場合に、高品位鉄鉱石Ｃを所定量配合すると共に、ピソライト鉄鉱石中の低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂを高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａに対して所定割合以上になるように配合調整することにより、得られる焼成体の冷間強度及び歩留を従来よりも向上できることが分かった。
【００３４】
さらに、発明者らは、上記の焼結鍋試験において、返鉱以外の鉄含有原科中のピソライト鉄鉱石及び高品位鉄鉱石の配合割合、ピソライト鉄鉱石中の高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石と低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石の配合割合の最適化の詳細な検討を行った。
【００３５】
図３に、ピソライト鉄鉱石中の高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａと低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂの配合割合を変えた場合において、鉄含有原科（ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂと高品位鉄鉱石Ｃの合計量を１００とする）中のピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの配合割合と焼結鉱の冷間強度（ＪＩＳＳＩ）及び成品歩留との関係を示す。
【００３６】
図３から、焼結鉱の所定冷間強度及び成品歩留を満足するためには、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの配合割合の最適範囲があり、その許容範囲はピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂ中の低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂの割合が高くなるほど広がることがわかる。
【００３７】
これらの実験結果から、本発明では、焼結鉱の所要冷間強度（通常操業では、ＪＩＳ―ＳＩが８６以上）及び所要成品歩留（通常操業では、８０％以上）を満足するために、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂと高品位鉄鉱石Ｃを返鉱以外の鉄含有原科として用いる場合に、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの配合割合を３０〜８０質量％、かつピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂ中の低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂの割合を５０質量％以上とすることが必要である。
【００３８】
ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの配合割合が３０質量％未満、つまり高品位鉄鉱石Ｃの配合割合が質量７０％以上の場合には、ＳｉＯ₂含有量が少ない高品位鉄鉱石Ｃの配合割合が過度に増加するため鉄鉱石の結合相となるカルシウムフェライト系融液を主体とする融液そのものが減少するため、焼結鉱の冷間強度及び成品歩留が大きく低下する。また、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの配合割合が８０質量％超、つまり高品位鉄鉱石Ｃの配合割合が２０質量％以下の場合には、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの配合割合が過度に増加するため、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂを構成するゲーサイト中の結晶水の加熱、焼成時の分解−亀裂発生、鉄鉱石と融液との同化反応及び融液粘性の増加（鉄及びＡｌ₂Ｏ₃成分の融液への溶け込み）に起因した焼結鉱中の気孔率の増加や焼結ベットの通気性阻害が起こるため、焼結鉱の冷間強度及び成品歩留が大きく低下する。これらの理由から上記のように本発明ではピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの配合割合を３０〜８０質量％に規定する。
【００３９】
また、この際、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂ中の低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂの割合（質量％）が増加するほど、焼結鉱の冷間強度及び成品歩留が向上するが、その低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂの割合が５０質量％未満になると、安定した焼結鉱の冷間強度及び成品歩留の向上が得られないため、本発明では、上記のピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの配合割合を規定するとともに低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂの割合の下限値を５０質量％とした。
【００４０】
さらに、本発明者らは、上記の焼結鍋試験において、返鉱以外の鉄含有原科中の高品位鉄鉱石Ｃの一部を、前述の試験結果（図１）から高品位鉄鉱石Ｃの次に焼成体の気孔率及び落下強度が高かった低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄに置き換えるために冷間焼結試験を行い、高品位鉄鉱石Ｃの低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄへの置換割合と焼結鉱の冷間強度（ＪＩＳＳＩ）及び成品歩留との関係を詳細に検討した。その結果を図４に示す。これから高品位鉄鉱石Ｃの低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄへの置換割合が８０質量％以下であれば、焼結鉱の所要冷間強度（通常操業では、ＪＩＳ―ＳＩが８６以上）及び所要成品歩留（通常操業では、８０％以上）を満足できることがわかる。したがって、本発明では、返鉱以外の鉄含有原科としてピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂと高品位鉄鉱石Ｃを用いる場合、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの配合割合を３０〜８０質量％、かつピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂ中の低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂの割合を５０質量％以上とすると共に、高品位鉄鉱石Ｃの８０質量％以下を低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄに置き換えても良い。
【００４１】
実際の焼結操業では、山元でのストライキなどで量が不足することが起こり得る。そこで、発明者らは、上記ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂと高品位鉄鉱石Ｃの配合原料並びにピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂ、高品位鉄鉱石Ｃおよび低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄの配合原料のうちのどの程度を高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石（表１に示すＥ，Ｆ，Ｇ；Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂＞０．３の鉄鉱石と定義する）で代替できるかを知るために焼結鍋試験を行った。この試験において、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの合計量Ａ＋Ｂと高品位鉄鉱石Ｃの合計量Ａ＋Ｂ＋Ｃに対する高ピソライト鉄鉱石Ａ＋Ｂの配合割合（Ａ＋Ｂ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）を５０質量％とし、高品位鉄鉱石Ｃの低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄへの置換割合Ｄ／（Ｃ＋Ｄ）を５０質量％とし、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂ、高品位鉄鉱石Ｃ、低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄとその他の高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｅ、Ｆ、Ｇの合計量を１００質量％とした。また、これらの鉄鉱石には焼結鉱の塩基度が１．８になるように石灰石等の副原料の配合量を調整し、配合原料中のコークス粉の添加量は４％とした。その結果として、図５に全鉄鉱石の合計量Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇに対するピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂ、高品位鉄鉱石Ｃ、低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄの合計量Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄと焼結鉱の冷間強度（ＪＩＳＳＩ）及び成品歩留との関係を示す。図５より、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂ、高品位鉄鉱石Ｃおよび低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄの配合原料の合計Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄが８０質量％以上であれば、高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｅ、Ｆ、Ｇを配合しても焼結鉱の所要冷間強度（通常操業では、ＪＩＳ―ＳＩが８６以上）と所要成品歩留（通常操業では、８０％以上）が維持できることがわかる。つまり、３種の高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｅ、Ｆ、Ｇは、合計量で２０質量％まで配合しても焼結鉱の冷間強度と成品歩留は低下せずに維持できることとなる。
【００４２】
したがって、本発明では、返鉱以外の鉄含有原料中に、ピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂと高品位鉄鉱石Ｃ及び低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄの合計量が８０％以上になるように配合し、その他の返鉱以外の鉄含有原料として高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｅ、Ｆ、Ｇを配合しても良い。
【００４３】
【実施例】
以下に実施例を示して本発明の効果を説明する。
【００４４】
【実施例１】
表３にピソライト鉄鉱石多量焼結操業例を示す。なお、ここでは焼結鉱の塩基度が１．８となるように石灰石配合量を調節し、本発明の効果を明確にするために、コークス粉の添加量を一定にした。表３中の条件Ａは現在の実機での代表的配合原科(ヘマタイト鉱石が主体)とその焼結操業結果である。表３中の条件Ｂは条件Ａの配合原料で返鉱以外の鉄含有原料中のピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの比率を４０％とした場合である。条件Ｃは高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａと高品位鉄鉱石Ｃを配合した場合である。また、条件Ｄは本発明法による焼結操業結果の例である。返鉱以外の鉄含有原料中のピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂの割合が４０％の条件Ｂでは条件Ａに比べて歩留がかなり劣った。また、高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ａと高品位鉄鉱石Ｃを配合した条件Ｃは、条件Ａと同等の歩留と焼結鉱品質が得られた。一方、本発明により、高品位鉄鉱石Ｃを配合し、かつ低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石Ｂの配合率を調整した条件Ｄでは、条件Ａで示す現在の平均的歩留、生産率・冷間強度よりも高い特性が得られた。
【００４５】
【表３】

【００４６】
【実施例２】
表４中の条件Ｅは、表３中の条件Ｄのピソライト鉄鉱石Ａ、Ｂと高品位鉄鉱石Ｃから成る原料中の高品位鉄鉱石Ｃの一部を低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｄで本発明の条件の範囲内で代替して焼結した場合の結果である。この場合も焼結鉱の塩基度が１．８となるように石灰石配合量を調節し、本発明の効果を明確にするために、コークス粉の添加量を一定にした。この場合も表３中条件Ｄと同等の優れた操業成績が得られた。
【００４７】
【表４】

【００４８】
【実施例３】
表４中の条件Ｆは、表４中の条件Ｅの鉄鉱石混合原料の一部を高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石Ｅで１０質量％代替して焼結した場合の結果である。この場合でも条件Ａで示す現在の平均的歩留、生産率・冷間強度よりも高い値が得られた。なお、数種存在する高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石で代替した場合でもほぼ同様の結果を得た。
【００４９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、これまで焼結鉱の歩留、品質が低下するために問題とされてきたピソライト鉄鉱石を多量に配合、使用して、焼結鉱の歩留、品質において従来以上の優れた成績を得ることが可能になる。従来の良質なヘマタイト鉱石の枯渇は自明であり、豊富でかつ安価なピソライト鉄鉱石の多量使用を可能とする本発明は、その資源的問題を解決でき、かつ鉄製造のコスト低減に大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各種鉄鉱石と石灰石を造粒した造粒物を焼成後、焼成体の底面を水平方向に研磨した研磨面を画像解析して得られた焼成体の気孔率の測定結果及び焼成体の落下強度の測定結果を示す図である。
【図２】各種鉄鉱石と石灰石を造粒した造粒物を焼成後、焼成体の底面を水平方向に研磨した研磨面を画像解析して得られた焼成体の気孔率と落下強度の関係を示す図である。
【図３】ピソライト鉄鉱石および高品位鉄鉱石からなる原科の焼結鍋試験結果で、両鉄鉱石中に占めるピソライト鉄鉱石の割合と成品歩留、焼結鉱の冷間強度の関係を示す図である。
【図４】焼結鍋試験結果で、ピソライト鉄鉱石および高品位鉄鉱石から成る原料においてピソライト鉄鉱石の割合を５０％とし、さらにその高品位鉄鉱石の一部を低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石で代替した場合のその代替率と成品歩留、焼結鉱の冷間強度の関係を示す図である。
【図５】焼結鍋試験結果で、ピソライト鉄鉱石および高品位鉄鉱石から成る原科においてピソライト鉄鉱石の割合を５０％とし、次にその高品位鉄鉱石の５０％を低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石と置き換え、さらにそれら原料の一部を高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石で代替した場合のその代替率と成品歩留、焼結鉱の冷間強度の関係を示す図である。
【符号の説明】
Ａ高Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石
Ｂ低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石
Ｃ高品位鉄鉱石
Ｄ低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石
Ｅ高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石
Ｆ高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石
Ｇ高Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石

Claims

鉄鉱石等の鉄含有原科と副原料、炭材及び水分等を焼結機にて焼結する製鉄用焼結鉱の製造方法において、返鉱以外の鉄含有原料として、ピソライト鉄鉱石とＳｉＯ₂含有量が１．５質量％以下である高品位鉄鉱石を用い、かつ前記ピソライト鉄鉱石を３０〜８０質量％配合し、該ピソライト鉄鉱石中の５０質量％以上をＡｌ₂Ｏ₃含有量が１．５質量％以下である低Ａｌ₂Ｏ₃含有ピソライト鉄鉱石とする事を特徴とする製鉄用焼結鉱の製造方法。
前記高品位鉄鉱石中の８０質量％以下をＡｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂の質量比率が０．３以下である低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石で代替させる事を特徴とする請求項１に記載のピソライト鉄鉱石を原料とする製鉄用焼結鉱の製造方法。
前記ピソライト鉄鉱石、前記高品位鉄鉱石及び前記低Ａｌ₂Ｏ₃鉄鉱石の合計量が８０質量％以上となる様に配合する事を特徴とする請求項２記載のピソライト鉄鉱石を原料とする製鉄用焼結鉱の製造方法。