JP4795484B2 - 鉄鉱石原料の粉砕方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄鉱石原料の粉砕方法に関し、詳細には、鉄鉱石原料の微粉量を増大させるための粉砕方法に関する。

近年、焼結機において使用される鉄鉱石原料は、従来使用されてきた鉄鉱石原料よりも微粉が多い。そのため、近年使用されている鉄鉱石原料を、事前処理を行うことなく焼結機に投入した場合には、焼結機の通気性を阻害し、高品質の焼結鉱を生産効率良く製造することは困難である。このため、上記微粉の多い鉄鉱石原料を造粒してから、造粒物を焼結機に投入している。

但し、かかる造粒物は、強度が弱いと焼結機までの搬送工程や焼結機内で崩壊する可能性があるため、造粒に適した粒度分布を有する鉄鉱石原料を造粒することで、造粒物の強度を上昇させる必要があった。しかしながら、このような造粒に適した粒度分布を得るためには、鉄鉱石原料の微粉のうち、特に造粒性を向上させるための微粉、例えば数十μｍ以下、特に数μｍ以下の微粉が足りなかった。

従来、鉄鉱石原料の微粉を生成するためには、ロール粉砕機を用いて鉄鉱石原料を粉砕する方法が採用されていた。例えば、特許文献１、２には、ロール粉砕機で鉄鉱石原料を粉砕して、造粒に適した４５μｍ以下の粒径を有する微粉を生成する技術が開示されている。また、特許文献３、４には、造粒装置に供給する鉄鉱石原料をロール粉砕機で粉砕して、造粒に適した２２μｍアンダーの粒径を有する微粉を生成する技術が開示されている。

上記の特許文献１〜４に開示されているように、従来の鉄鉱石原料の粉砕方法では何れも、例えば、マラマンバ鉱石や高燐ブロックマン鉱石のような粉砕されやすい鉄鉱石原料はロール粉砕機で粉砕されていた。しかし、例えば、ペレットフィードのような粉砕されにくい鉄鉱石原料は、粒径が小さくかつ硬度が高いために粉砕されにくく粉砕の必要性も薄いので、ロール粉砕機には投入されずに、粉砕機の後流側で上記粉砕された鉄鉱石原料と混合されていた。

特開２００７−１６２１２７号公報 特開２００７−１３８２４４号公報 特開２００５−３５０７７０号公報 特開２００８−２４０１５９号公報

ところで、上記の造粒物の強度を向上させるために、粉砕後の鉄鉱石原料の微粉量を更に増大させることが求められていた。この鉄鉱石原料の微粉量を更に増大させるためには、例えば、ロールプレス力を高める等、設備増強を行ってロール粉砕機の粉砕性能を過剰に強大にすることが考えられる。しかし、ロール粉砕機の粉砕性能を過剰に強大にさせるには、ロール粉砕機のコストアップ等の問題が生じる。従って、ロール粉砕機の粉砕性能を過剰に強大にさせてロールプレス力を高める等、設備増強を行わなくても鉄鉱石原料の微粉量を増大させる方法が希求されていた。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ロール粉砕機の設備増強を行うことなく、鉄鉱石原料の微粉量を増大させることが可能な新規かつ改良された鉄鉱石原料の粉砕方法を提供することにある。

本願発明者らが鋭意研究を行ったところ、粉砕対象である鉄鉱石原料に、硬度が高く粉砕されにくい鉄鉱石原料を粉砕助材として混合し、当該混合された鉄鉱石原料をロール粉砕機で粉砕することによって、粉砕により得られる鉄鉱石原料の微粉量を増加できることが判明した。

したがって、本発明の一つの形態は、ロール粉砕機を用いた鉄鉱石原料の粉砕方法であって、粉砕対象であるマラマンバ鉱石、ピソライト、高燐ブロックマン鉱石、蛇紋岩、ピルバラブレンドの少なくともいずれか１つからなる第１の鉄鉱石原料に、当該第１の鉄鉱石原料よりも高硬度であるリオドセ−ペレットフィード、ＭＢＲ、ＭＢＲ−ＰＦ、リオドセの少なくともいずれか１つからなる第２の鉄鉱石原料を、混合率が１０〜４５質量％である粉砕助材として混合し、混合された上記第１の鉄鉱石原料及び上記第２の鉄鉱石原料を上記ロール粉砕機に投入して粉砕することを特徴とする。

これにより、第１の鉄鉱石原料よりも高硬度である第２の鉄鉱石原料が、粉砕対象である第１の鉄鉱石原料の粉砕を助長する。従って、粉砕により得られる鉄鉱石原料の微粉量が増大して造粒に適した粒度分布を得ることが可能となる。

また、上記第１および第２の鉄鉱石原料の粉砕特性は、上記ロール粉砕機を用いて、上記第２の鉄鉱石原料を単独で粉砕した場合の粉砕割合が、上記第１の鉄鉱石原料を単独で粉砕した場合の粉砕割合よりも小さいものであることが好ましい。これにより、第２の鉄鉱石原料自身は、ロール粉砕機で粉砕されにくく、粉砕対象である第１の鉄鉱石原料の粉砕を助長することで、鉄鉱石の微粉量をより増大させて造流に適した粒度分布を得ることが可能となる。なお、上記粉砕割合とは、粉砕前と比べて粉砕後の鉄鉱石原料がどれだけ小さくなったかの指標であり、「粉砕前の平均粒径」に対する、「粉砕前の平均粒径」と「粉砕後の平均粒径」との差の割合で定義される。

また、上記第２の鉄鉱石原料の粉砕前の平均粒径は、上記第１の鉄鉱石原料の粉砕前の平均粒径よりも小さいことが好ましい。これにより、第２の鉄鉱石原料が第１の鉄鉱石原料相互間の隙間に入り込むので、混合された鉄鉱石原料の空隙率が低下する。従って、第２の鉄鉱石原料が第１の鉄鉱石原料の粉砕を更に助長することで、鉄鉱石の微粉量をより増大させることが可能となる。なお、ここで言う平均粒径は、液層沈降法（アンドレアゼン・ピペットによる測定法）により測定した質量平均粒径のことである。

また、上記第２の鉄鉱石原料の混合率は、１０〜４５質量％であることが好ましい。これにより、第２の鉄鉱石原料の粉砕助材としての機能を高めることができる。なお、混合率とは、ある鉄鉱石原料が全ての鉄鉱石原料のうちどれだけの割合を占めているかの指標であり、ある鉄鉱石原料の質量に対する、全ての鉄鉱石原料の質量の割合で表される。

また、上記第２の鉄鉱石原料は、ペレットフィードであることが好ましい。また、上記ペレットフィードは、リオドセ−ペレットフィードであることが好ましい。

本発明の第１の実施形態に係る鉄鉱石原料の粉砕方法で用いられるロール粉砕機を備えた焼結設備の全体構成を示す模式図である。 鉄鉱石原料の微粉量と造粒物の強度との関係を示すグラフである。 同実施形態に係る鉄鉱石原料の粉砕方法で用いられるロール粉砕機を示す模式図である。 同実施形態に係る鉄鉱石原料の粉砕方法において、第１の鉄鉱石原料のみを粉砕する状態を示す模式図である。 同実施形態に係る鉄鉱石原料の粉砕方法において、第１の鉄鉱石原料と第２の鉄鉱石原料との混合物を粉砕する状態を示す模式図である。 本発明の実施例に係る鉄鉱石原料の粉砕方法で用いられるウエストアンジェラス単独の粉砕前後の粒度分布を示すグラフである。 同実施例に係る鉄鉱石原料の粉砕方法で用いられるヤンディ単独の粉砕前後の粒度分布を示すグラフである。 同実施例に係る鉄鉱石原料の粉砕方法で用いられる蛇紋岩単独の粉砕前後の粒度分布を示すグラフである。 同実施例に係る鉄鉱石原料の粉砕方法で用いられるリオドセ−ペレットフィード単独の粉砕前後の粒度分布を示すグラフである。 同実施例に係る鉄鉱石原料の粉砕方法で粉砕した後の微粉量を示すグラフである。 同実施例に係る鉄鉱石原料の粉砕方法で粉砕した後の微粉量を示すグラフである。発明の効果 以上説明したように本発明によれば、ロール粉砕機の粉砕性能を向上させずに、鉄鉱石原料の微粉量を増大させることが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［１．焼結設備の全体構成］
図１は、本実施形態に係るロール粉砕機を備えた焼結設備の全体構成を示す模式図である。

図１に示すように、本実施形態に係る焼結設備は、擬似造粒ライン２０と、ペレット造粒ライン３０と、焼結機４０とを主に備える。ペレット造粒ライン３０は、微粉を主体とする鉄鉱石原料を造粒した造粒物（以下「焼結原料ペレット」という。）を製造するための製造ラインである。一方、擬似造粒ライン２０は、微粉及び粗粒を含む鉄鉱石原料を造粒して、核粒子となる粗粒に微粉を付着させた造粒物（以下「擬似造粒物」という。）を製造するための製造ラインである。

まず、鉄鉱石原料について説明する。鉄鉱石原料は、焼結機４０で焼結鉱を製造するための焼結原料として利用される。本実施形態では、ペレット造粒ライン３０において、鉄鉱石原料は、粉砕されやすい第１の鉄鉱石原料と、粉砕されにくい第２の鉄鉱石原料とから構成される。第２の鉄鉱石原料は、第１の鉄鉱石原料よりも高硬度である。また、第２の鉄鉱石原料は、第１の鉄鉱石原料よりも粒径が小さい。第１の鉄鉱石原料は、粉砕されやすい鉄鉱石原料であれば種類を問わず、例えば、マラマンバ鉱石（銘柄：ウエストアンジェラス）、ピソライト（銘柄：ヤンディ）、高燐ブロックマン鉱石、蛇紋岩、ピルバラブレンド等、結晶水の多い鉄鉱石原料が挙げられる。また、第２の鉄鉱石原料は、粉砕されにくい鉄鉱石原料であれば種類を問わず、例えば、リオドセ−ペレットフィードのようなペレットフィード、ＭＢＲ、ＭＢＲ−ＰＦ、リオドセ等が挙げられる。

これらの微粉を多く含む鉄鉱石原料は、造粒性が悪く、造粒物の強度が低いため、焼結機４０までの搬送工程や焼結機４０内での焼結工程において造粒物が崩壊する現象が生じる。このため、かかる微粉を多く含む鉄鉱石原料をそのまま焼結機４０に導入した場合には、大幅な通気性の悪化を招き、焼結鉱の生産性を阻害する。従って、かかる鉄鉱石原料に対して、後述する造粒処理を施して、造粒物の強度を高める必要がある。

また、混練機に添加するバインダーとしては、造粒性を高めるという観点で、例えば、ポリアクリル酸系等の分散剤（固体架橋を促進するためのもので、分散剤を添加した水溶液やコロイドを含む。）、生石灰、リグニンのうち少なくとも１種類以上を用いることができる。

以上のような鉄鉱石原料は、その鉱種や粒度に応じて分類され、擬似造粒ライン２０及びペレット造粒ライン３０という２系統の造粒ラインでそれぞれ造粒（擬似粒子化又はペレット化）されて、焼結原料ペレットと擬似造粒物が製造される。以下に各造粒ラインについて詳述する。

まず、擬似造粒ライン２０について詳細に説明する。擬似造粒ライン２０は、核粒子となる鉄鉱石原料の粗粒（例えば粒径３ｍｍ以上）に微粉（例えば粒径２５０μｍ以下）を付着させた擬似造粒物を製造するラインである。この擬似造粒ライン２０は、図１に示すように、粗粒及び微粉を含む鉄鉱石原料を貯蔵する原料槽２１と、篩選別機２２と、鉄鉱石原料を水溶性バインダー等と混練する混練機２３と、混練された鉄鉱石原料を造粒して擬似造粒物を製造する造粒機２４を備える。

原料槽２１には、例えば、粗粒及び微粉を含む鉄鉱石原料（例えばピソライト鉱石）や、粉コークス、石灰石等を含む鉄鉱石原料が貯蔵されている、この鉄鉱石原料は、篩選別機２２を用いて、所定粒径以上（例えば３ｍｍ以上）の粗粒と、それ未満の微粉とに選別される。そのうち粗粒は、そのまま核粒子として利用できるので、造粒機２４に搬送される。一方、微粉は、例えばレディゲミキサー等からなる混練機２３に投入され、バインダーと共に混練されて、混練物が生成される。混練機２３は、プロシェアミキサー、アイリッヒミキサー等の羽根回転式の混練機を使用できる。

混練機２３により得られた混練物と、上記篩選別機２２からの粗粒は、ドラムミキサー等からなる造粒機２４に投入される。この造粒機２４は、例えば、ドラムミキサーやパンペレタイザー等を使用でき、かかる造粒機２４により、鉄鉱石原料の混練物が造粒（擬似粒子化）されて擬似造粒物となる。具体的には、造粒機２４による造粒処理により、粗粒である核粒子の周囲に、粉コークス、その他の鉄鉱石、バインダー中に含まれる微粉（例えば粒径２５０μｍ以下）が付着して、擬似造粒物（例えば、粒径１〜１０ｍｍ）が製造される。

次に、ペレット造粒ライン３０について詳細に説明する。ペレット造粒ライン３０は、所定の粒径以下の微粉を主体とする鉄鉱石原料を造粒した造粒物である焼結原料ペレットを製造するラインである。焼結原料ペレットは、例えば、粒径１〜１０ｍｍ、平均粒径５ｍｍの造粒物である。

このペレット造粒ライン３０は、図１に示すように、微粉を主体とする第１の鉄鉱石原料を貯蔵する原料槽３１と、篩選別機３２と、第２の鉄鉱石原料を貯蔵する原料糟３３と、上記第１の鉄鉱石原料及び上記第２の鉄鉱石原料を粉砕する粉砕機５０と、粉砕後の鉄鉱石原料とバインダー等を混練する混練機３４と、混練された鉄鉱石原料を造粒して焼結原料ペレットを製造する造粒機３５と、篩選別機３６と、造粒された焼結原料ペレットを乾燥する乾燥機３７とを備える。

かかるペレット造粒ライン３０の原料槽３１には、微粉を多く含む第１の鉄鉱石原料、例えば、マラマンバ鉱石（銘柄：ウエストアンジェラス）、高燐ブロックマン鉱石等、が貯蔵されている。この第１の鉄鉱石原料としては、事前に篩選別機（図示せず。）等により所定粒径以上の粗粒を選別・除去して、ある程度微粉（例えば粒径３ｍｍ以下）としておくことが、造粒の容易化及び造粒物の強度発現の観点から好ましい。

かかる原料槽３１から供給される第１の鉄鉱石原料は、まず、篩選別機３２にてふるい分けされ、所定粒径（例えば３ｍｍ）以下の微粉が粉砕機５０に供給される。一方、当該所定粒径以上の粒子は、上述した擬似造粒物の核粒子として利用するために擬似造粒ライン２０の造粒機２４に供給される。

一方、原料糟３３から供給される第２の鉄鉱石原料は、従来は全て混練機３４に直接投入されていた。しかし、本実施形態の第２の鉄鉱石原料については、例えばリオドセ−ＰＦ（平均粒径０．０５５ｍｍ以下）等の微粉が粉砕機５０に供給される。粉砕機５０は、例えば、ロール粉砕機で構成される。粉砕機５０は、投入された第１の鉄鉱石原料及び第２の鉄鉱石原料を所定の粒度分布に粉砕する。このように第１の鉄鉱石原料及び第２の鉄鉱石原料を粉砕して微粉化・整粒することで、後段の造粒処理をより容易化できる。この粉砕機５０は、本実施形態の特徴であり、詳細は後述する。

次いで、混練機３４において、バインダーおよび水分が添加されて水分調整がなされた上で、微粉状の鉄鉱石原料が混練される。本実施形態では、この混練機３４として、例えば、レディゲミキサー、プロシェアミキサー等の羽根回転式の混練機が使用される。このように本実施形態では、造粒機３５の前段に混練機３４を設置することで、鉄鉱石原料とバインダーの混練能力を高めた構成としている。

混練機３４による混練後の焼結原料は、造粒機３５に投入されて造粒される。造粒機３５としては、例えば、ドラムミキサーやパンペレタイザー等を使用できる。かかる造粒機３５による造粒により、例えば、粒径１〜１０ｍｍ、好ましくは粒径３〜６ｍｍ（例えば、平均粒径５ｍｍ）の略球形の造粒物である焼結原料ペレットが製造される。この焼結原料ペレットの粒度分布は、例えば、粒径３ｍｍ以上が７０質量％としてもよい。

このようにして製造された焼結原料ペレットは、篩選別機３６で所定粒径以上の造粒物が選別された後に、乾燥機３７で乾燥される。

以上のようにして、擬似造粒ライン２０で造粒された擬似造粒物と、ペレット造粒ライン３０で造粒された焼結原料ペレットは、所定の配合比で配合されて、焼結機４０に供給される。焼結機４０は、上記２種の焼結原料造粒物を焼結して、焼結鉱を製造する。この焼結鉱は、破砕機（図示せず。）による破砕と、焼結クーラ（図示せず）よる冷却を経て、高炉に供給される。

以上、本実施形態に係る焼結設備の全体構成について説明した。本実施形態では、上記ペレット造粒ライン３０において、微粉量を増大させるために、粉砕機５０で第１の鉄鉱石原料及び第２の鉄鉱石原料の混合物を粉砕している。そして、得られた微粉を混練機３４に投入して混練している。本実施形態は、かかる粉砕機５０による鉄鉱石原料の粉砕方法に特徴を有している。従来では直接混練機３４に投入していたペレットフィード等のような第２の鉄鉱石原料を第１の鉄鉱石原料に混合してから、粉砕機５０で鉄鉱石原料を粉砕する点に特徴を有する。本実施形態に係る特徴であるロール粉砕機５０の鉄鉱石原料の粉砕方法については後述する（図３〜図５参照。）。

［２．鉄鉱石原料の微粉量と造粒物との関係］
次に、図２を参照して、鉄鉱石原料の微粉量を増大させることによって、高強度の造粒物を得られることについて、詳細に説明する。図２は、鉄鉱石原料の微粉量と造粒物の強度との関係を示すグラフである。ここで、図２における微粉は、粒径が１０μｍ未満の鉄鉱石の粒子を意味する。なお、図２に示す粒径は、液相沈降法（アンドレアゼン・ピペットによる測定法）によるもので、粒径により変化する、液層中での沈降速度に基づいて測定されている。

図２に示すように、例に挙げた３種の鉄鉱石（鉄鉱石Ａ、鉄鉱石Ｂ、鉄鉱石Ｃ）の何れについても、微粉量の増大に従い、造粒物の強度が向上することが分かる。すなわち、造粒物の強度を向上させるには、鉄鉱石原料の微粉量を増大させることが必要である。そこで、本実施形態の粉砕方法は、第１の鉄鉱石原料を単独で粉砕するのではなく、第１の鉄鉱石原料に第２の鉄鉱石原料を混合して粉砕している。これによって、第２の鉄鉱石原料が粉砕助材となって、第１の鉄鉱石原料の粉砕を助長する。

［３．ロール粉砕機の構成］
次に、図３を参照して、第１の実施形態に係る鉄鉱石原料の粉砕方法で用いられるロール粉砕機５０について説明する。図３は、本実施形態に係る鉄鉱石原料の粉砕方法で用いられるロール粉砕機５０を示す模式図である。

図３に示すように、ロール粉砕機５０は、２軸ロール形式の圧縮粉砕機である。ロール粉砕機５０は、従動側ロール５１と、固定側ロール５３と、ホッパー５５とを主に備える。

従動側ロール５１及び固定側ロール５３は、図のように表面が滑らかなものを用いることができるが、表面に凹凸を有しているものを用いても構わない。また、従動側ロール５１及び固定側ロール５３は、同一の大きさで形成されていてもよく、一方が他方よりも大きくなるように形成されていてもよい。さらに、従動側ロール５１及び固定側ロール５３の夫々の中心軸（図示せず。）が平行であり、地面等の設置場所の面に対しても平行であることが望ましい。すなわち、従動側ロール５１及び固定側ロール５３は、水平に設置されることが望ましい。

また、従動側ロール５１及び固定側ロール５３は夫々、回転軸部５２及び回転軸部５４を有する。回転軸部５２及び回転軸部５４は夫々、従動側ロール５１及び固定側ロール５３の上記の中心軸を貫通するように形成される。

また、ホッパー５５は、従動側ロール５１及び固定側ロール５３にその下部が回転するロール表面とわずかな隙間を有して、配設されている。ホッパー５５は、鉄鉱石原料を投入することが可能であれば、任意のサイズ及び形状を有することができる。ホッパー５５の上部は、図４に示すように、例えば、略直方体形状を有する。

従動側ロール５１は、回転軸部５２によって回転される。また、固定側ロール５３も、回転軸部５４によって回転される。回転軸部５２及び回転軸部５４を回転させるものは、例えば、モータおよび減速機等からなる駆動装置（図示せず）である。それぞれのロールに１台ずつの駆動装置が配設されるか、あるいは、１台のモータから減速機を介して２軸の出力軸により、従動側、固定側ロールを共に駆動する。また、従動側ロール５１には、油圧シリンダー（図示せず）によって、ロール圧下力（図３における矢印の方向の力Ｆ）がかけられる。ホッパー５５は、側壁を有することで、投入される鉄鉱石原料をロール間から溢さないようにする。

かかる構造のロール粉砕機５０では、まず、ホッパー５５に鉄鉱石原料が投入される。ホッパー５５の下方に蓄積された鉄鉱石原料から順に、従動側ロール５１及び固定側ロール５３の間を通過する際に粉砕される。当該粉砕は、従動側ロール５１及び固定側ロール５３が夫々回転軸部５２及び回転軸部５４によって回転された状態で、従動側ロール５１にロール圧下力Ｆがかけられることで実現される。以下で詳細に説明するが、本実施形態では、第１の鉄鉱石原料と第２の鉄鉱石原料とが混合されてから、当該混合された第１の鉄鉱石原料と第２の鉄鉱石原料とがホッパー５５に投入される。第１の鉄鉱石原料は粉砕されやすく、第２の鉄鉱石原料は高硬度であって粉砕されにくいので、第１の鉄鉱石原料が主にロール圧下力によって粉砕され、第２の鉄鉱石原料は第１の鉄鉱石原料の粉砕を助長する粉砕助材としての機能を主に担う。

［４．鉄鉱石原料の粉砕状態］
次に、図４及び図５を参照しながら、このような構成を有するロール粉砕機５０による鉄鉱石原料の粉砕方法について、より詳細に説明する。図４は、従来の鉄鉱石原料の粉砕方法を示す模式図である。本実施形態による鉄鉱石原料の粉砕方法は、ロール粉砕機５０によって実現される。以下、図４および図５を参照しながら説明する。

図４に示すように、ロール粉砕機５０のホッパー５５に第１の鉄鉱石原料が投入される。その結果、第１の鉄鉱石原料は、従動側ロール５１と固定側ロール５３との間を通過しようとする。その際に、第１の鉄鉱石原料は、従動側ロール５１によって圧縮されつつロール間を通過するために粉砕される。

従来、ロール粉砕機５０によって粉砕される鉄鉱石原料として、粉砕されやすい第１の鉄鉱石原料のみが用いられてきた。例えば、マラマンバ鉱石（銘柄：ウエストアンジェラス）や、ピソライト（銘柄：ヤンディ）や、蛇紋岩等が混合されて用いられてきた。また、その他に高燐ブロックマン鉱石や、ピルバラブレンド等、結晶水の多い鉄鉱石原料も用いられる。上記のマラマンバ鉱石は、ゲーサイト−マータイト組織主体の豪州産鉄鉱石である。また、上記の高燐ブロックマン鉱石は、ヘマタイト−ゲーサイト組織主体の豪州産鉄鉱石である。一方、リオドセ、ＭＢＲ、ペレットフィード等の結晶水が少なく、緻密質な組織を有する粉砕されにくい鉄鉱石原料は、粉砕を行わず、混練機で混練する段階で上記粉砕された鉄鉱石原料に混合されてきた。ここで、ペレットフィードとは、鉱石を粉砕後に、重力沈降法によって鉄分の多い粒子を集めたものであり、例えば、リオドセ−ペレットフィード（図、表におけるリオドセ−ＰＦと同じ。）、ＭＢＲ−ＰＦ等が挙げられる。また、上記のＭＢＲ−ＰＦは、ヘマタイト組織主体のブラジル産鉄鉱石原料であって、比較的高硬度であり、平均粒径が０．１２５ｍｍ未満である。

上記のような従来のロール粉砕機５０による粉砕方法に対して、造粒物の強度を向上させるために、粉砕後の鉄鉱石原料の微粉量を更に増大させることが求められていた。これまでは、この鉄鉱石原料の微粉量を更に増大させるためには、ロール粉砕機５０の粉砕性能を向上させるしかなかった。より具体的には、従動側ロール５１によるロール圧下力が大きいほど、鉄鉱石原料の粉砕は進むが、このロール圧下力を大きくするためには、油圧シリンダー（図示せず）や、従動側ロール５１又は固定側ロール５３や、それらを支える構造体（図示せず）等の性能を向上させる必要があった。すなわち、多大なコストをかけて、ロール粉砕機５０の性能を向上させる必要があった。

次に、図５を参照しながら、本実施形態に係る鉄鉱石原料の粉砕方法について説明する。図５は、本実施形態に係る鉄鉱石原料の粉砕方法を示す模式図である。

図５に示すように、ロール粉砕機５０のホッパー５５に鉄鉱石原料が投入される。図４に示した例と異なり、図５に示した例では、第１の鉄鉱石原料であるウエストアンジェラス、ヤンディ、及び蛇紋岩に、第２の鉄鉱石原料であるリオドセ−ペレットフィードが混合されてから、ロール粉砕機５０のホッパー５５に当該混合された鉄鉱石原料が投入される。つまり、粉砕されやすい第１の鉄鉱石原料に、粉砕されにくい第２の鉄鉱石原料が混合されてから、ロール粉砕機５０で粉砕される。

ここで、鉄鉱石原料の硬度を表１に示す。

表１を参照して、ウエストアンジェラス、ヤンディ、及びリオドセを例に挙げて鉄鉱石原料の硬度について説明する。上記の粉砕されやすさとは、機械的特性の強さで表され、例えば、高硬度であるほど粉砕されにくく、低硬度であるほど粉砕されやすい。なお、硬度とは、例えば、ＪＩＳにおいて規定されている硬さであり、硬さ試験によって測定される。

また、粉砕されやすさは、硬度以外の他の機械的特性によっても表され、表１に示すような、平均圧塊強度によっても評価される。ここで、平均圧塊強度とは、機械的特性の一つのパラメータであり、表１に示す平均圧塊強度は、以下の（１）〜（３）の測定手順によって測定される。
（１）試験に供する鉄鉱石原料を乾燥後、篩によって粒度を２〜２．８ｍｍに揃える。
（２）圧縮試験機（Ｍｉｎｅｂｅａ社製ＰＴ−２００Ｎ、最大圧縮強度：２００Ｎ、ヘッド降下速度５ｍｍ／ｍｉｎ）により、鉄鉱石原料１個ずつの圧塊強度を測定する。
（３）各鉄鉱石原料につき、９０個の圧塊強度を測定して、その平均値（Ｎ／ｐｉｅｃｅ）を求める。

この測定手順によって測定された平均圧塊強度は、ウエストアンジェラスが６１Ｎ／ｐｉｅｃｅであり、ヤンディが５４Ｎ／ｐｉｅｃｅであり、リオドセが８０Ｎ／ｐｉｅｃｅである。すなわち、平均圧塊強度が高いリオドセは、粉砕されにくい。一方、ウエストアンジェラス及びヤンディは、比較的粉砕されやすい。

また、粉砕されやすさは、粉砕割合によっても評価される。当該粉砕割合は、粉砕前の平均粒径に対する粉砕後の平均粒径の減少率で定義され、下記数式１で求められる。

上記の粉砕前の平均粒径とは、各鉄鉱石原料単独の粉砕前の平均粒径を指し、粉砕後の平均粒径とは、各鉄鉱石原料単独の粉砕後の平均粒径を指す。

再び、図５を参照しながら説明する。このように、リオドセなどの高硬度で粉砕されにくい第２の鉄鉱石原料が、粉砕されやすい第１の鉄鉱石原料に混合されて、ロール粉砕機５０で粉砕されるため、第２の鉄鉱石原料が、粉砕助材として、第１の鉄鉱石原料の粉砕を助長する。そのため、鉄鉱石原料の微粉量を増大させることができる。

また、この第２の鉄鉱石原料が、粉砕助材としての機能をより発揮するためには、ロール粉砕機５０の第１の鉄鉱石原料相互間の充填率をより高めることが望ましい。すなわち、第２の鉄鉱石原料は、第１の鉄鉱石原料よりも、平均粒径が小さいことが望ましい。平均粒径が小さいほど、ロール粉砕機５０の第１の鉄鉱石原料相互間の充填率を高めることができ、鉄鉱石原料がロール間を通過する際に、第１の鉄鉱石原料に対してロール圧下力がより作用しやすくなり、第１の鉄鉱石原料の粉砕が助長されると考えられる。このように、上述した機械的特性の観点のみならず、平均粒径といった、物理的特性の観点からも、比較的粒径の小さいリオドセ−ペレットフィードなどのようなペレットフィードが、粉砕助材として使用されるのが望ましい。

以上のように本実施形態では、粉砕されやすい第１の鉄鉱石原料に、硬度が高く粉砕されにくい第２の鉄鉱石原料を粉砕助剤として混合し、混合した鉄鉱石原料をロール粉砕機で粉砕する。そのため、硬度が高く粉砕されにくい第２の鉄鉱石原料が、粉砕されやすい第１の鉄鉱石原料の粉砕を助長する。このようにして、ロール粉砕機の性能を向上させることなく、鉄鉱石原料の微粉量を増大させることが可能となる。その結果、造粒物の強度を向上させて、焼結工程における通気性を上げることで焼結鉱の生産性を向上させることができる。

なお、上述してきた鉄鉱石原料の銘柄は、鉄鉱石原料が採取される鉱山の名前に基づいて付けられるといった実情がある。そのため、例えば、鉱山の名前の変更により、現状リオドセ−ペレットフィードと名づけられている鉄鉱石原料の銘柄が仮に変わっても、実質上同一の鉄鉱石原料は、本実施形態におけるリオドセ−ペレットフィードと同一の鉄鉱石原料とみなす。

以下に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例で用いられている数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［各鉄鉱石原料単独の粉砕試験］
まず、各鉄鉱石原料単独の粉砕前後の粉砕試験について説明する。

本試験では、各鉄鉱石原料単独のロール粉砕機による粉砕前後の粒度分布を測定した。この各鉄鉱石原料のロール粉砕機による粉砕前後の粒度分布を測定することによって、各鉄鉱石原料を混合してロール粉砕機で粉砕した場合の、各鉄鉱石原料の粉砕されやすさを特定することができる。

本試験で用いた鉄鉱石原料は、上述の表１に示した、ウエストアンジェラス、ヤンディ、及びリオドセ−ペレットフィード（以下、図及び表に示す、リオドセ−ＰＦと同じである。）と、蛇紋岩である。ウエストアンジェラス、ヤンディ、及びリオドセ−ペレットフィードは、上述した通りである。また、蛇紋岩は、焼結鉱中のＭｇＯ成分を調整するための副原料である。

本試験は、上記の各鉄鉱石原料をロール粉砕機で粉砕する前と、単独で粉砕した後の粒度分布を測定することによって行われた。

本試験の試験条件は以下の通りである。なお、以下のレーザ回折・散乱法による粒度分布測定は、粒子にレーザ光を照射した際に散乱される光の散乱光量、散乱方向に基づいて行われる。
・ロール粉砕機 ２軸ロール圧下式粉砕機
・ロールのサイズ ２５０ｍｍ直径×１００ｍｍ長
・ロール圧下力 ６トン
・ロール回転数 ４２ｒｐｍ
・粒度分布測定 レーザ回折・散乱法による測定

次に図６〜図９を参照して、本試験の試験結果について説明する。図６は、ウエストアンジェラス単独の粉砕前後の粒度分布を示すグラフである。図７は、ヤンディ単独の粉砕前後の粒度分布を示すグラフである。図８は、蛇紋岩単独の粉砕前後の粒度分布を示すグラフである。図９は、リオドセ−ペレットフィード単独の粉砕前後の粒度分布を示すグラフである。

なお、図６〜図９における各用語の定義は以下の通りである。
・累積質量割合 ：ある粒径において、その粒径以下である鉄鉱石原料の全鉄鉱石原料に対する質量割合（質量％）
・粉砕前質量割合 ：ロール粉砕機によって粉砕される前の鉄鉱石原料についての各粒径を有する鉄鉱石原料の質量割合（質量％）
・粉砕後質量割合 ：ロール粉砕機によって粉砕された後の鉄鉱石原料についての各粒径を有する鉄鉱石原料の質量割合（質量％）

図６に示すように、ウエストアンジェラス単独をロール粉砕機で粉砕した場合、粉砕前累積質量割合に対して粉砕後累積質量割合は全ての粒径において増えている。また、図７に示すように、ヤンディ単独をロール粉砕機で粉砕した場合にも、粉砕前累積質量割合に対して粉砕後累積質量割合は全ての粒径において増えている。更に、また、図８に示すように、蛇紋岩単独をロール粉砕機で粉砕した場合にも、粉砕前累積質量割合に対して粉砕後累積質量割合は全ての粒径において増えている。しかしながら、図９に示すように、リオドセ−ペレットフィード単独をロール粉砕機で粉砕した場合には、粉砕前累積質量割合に対して粉砕後累積質量割合はわずかに増えてはいるものの、ウエストアンジェラス、ヤンディ、及び蛇紋岩ほどは増えていない。

ここで、リオドセ−ペレットフィード、ウエストアンジェラス、ヤンディ、及び蛇紋岩のロール粉砕機による粉砕されやすさを定量的に表した粉砕割合を表２に示す。

なお、表２における平均粒径は、上記の累積質量割合が５０％になる粒径（ｍｍ）である。また、粉砕割合は上記数式１で表される割合である。

表２に示すように、各鉄鉱石原料の粉砕割合について、ウエストアンジェラスは６７％で、ヤンディは９２％で、蛇紋岩は５９％で、リオドセ−ペレットフィードは１８％である。この粉砕割合が高い鉄鉱石原料は、ロール粉砕機によって粉砕されやすいことになる。つまり、第１の鉄鉱石原料であるウエストアンジェラス、ヤンディ、及び蛇紋岩は、ロール粉砕機によって比較的粉砕されやすいが、第２の鉄鉱石原料であるリオドセ−ペレットフィードは、ロール粉砕機によって粉砕されにくいことを表している。このように、第２の鉄鉱石原料であるリオドセ−ペレットフィードが、第１の鉄鉱石原料よりも粉砕されにくいのは、表１に示したように、リオドセ−ペレットフィードが、第１の鉄鉱石原料よりも高硬度であることが一つの要因であると考えられる。また、リオドセ−ペレットフィードが、第１の鉄鉱石原料よりも粉砕されにくいのは、表２に示したように、リオドセ−ペレットフィードが、第１の鉄鉱石原料よりも粉砕前の平均粒径が小さいことも一つの要因であると考えられる。

［混合された鉄鉱石原料の粉砕試験］
次に、本実施形態に係る混合された鉄鉱石原料の粉砕試験について説明する。

本試験では、上記の第１の鉄鉱石原料である、ウエストアンジェラス、ヤンディ、蛇紋岩に、第２の鉄鉱石原料であるリオドセ−ペレットフィードを混合してからロール粉砕機により粉砕して、粉砕前後の粒度分布を測定した（実施例１、２）。また、各鉄鉱石原料をロール粉砕機によって粉砕した後に、各鉄鉱石原料を混合した場合の粒度分布を、各鉄鉱石原料を単独で粉砕した粒度分布の測定結果に基づいて算出した（比較例）。本試験により、リオドセ−ペレットフィードのような高硬度で粉砕されにくい鉄鉱石原料を混合してから、ロール粉砕機で粉砕することで、鉄鉱石原料の微粉量を増大させることを実証することができる。

表３に示すように、実施例１では、第１の鉄鉱石原料の混合率は、ウエストアンジェラス、ヤンディ、蛇紋岩の順に、４９質量％、２２質量％、６質量％である。また、第２の鉄鉱石原料であるリオドセ−ペレットフィードの混合率は、２３質量％である。一方、実施例２では、第１の鉄鉱石原料の混合率は、ウエストアンジェラス、ヤンディ、蛇紋岩の順に、４９質量％、０質量％、６質量％である。また、第２の鉄鉱石原料であるリオドセ−ペレットフィードの混合率は、４５質量％である。このような混合率で各鉄鉱石原料を混合してからロール粉砕機で粉砕したこと以外は、上記の各鉄鉱石原料単独の粉砕試験で用いた試験条件と全く同じである。なお、混合率は、以下の数式２で表され、本実施例のように、混合された全ての鉄鉱石原料は、第１の鉄鉱石原料及び第２の鉄鉱石原料に限られるものではない。

まず、図１０を参照して、実施例１及び比較例の測定結果について説明する。図１０は、リオドセ−ペレットフィードの混合率と粉砕後の微粉量の質量比率との関係を示すグラフである。図１０に示すグラフは、上述した粒度分布測定に基づいて算出されたものである。ここで、本実施例では、８μｍ未満の粒径を有するものを微粉とする。また、図１０に示す、「事前混合後粉砕」とは、第１の鉄鉱石原料と第２の鉄鉱石原料とを混合してから粉砕して得られる鉄鉱石原料を意味し、グラフのプロットは、当該鉄鉱石原料の微粉（粒径が８μｍ未満の鉄鉱石原料）の質量比率の結果を表す。また、「粉砕後混合」とは、第１の鉄鉱石原料と第２の鉄鉱石原料とを単独で粉砕してから混合して得られる鉄鉱石原料を意味し、グラフのプロットは、当該鉄鉱石原料の微粉（粒径が８μｍ未満の鉄鉱石原料）の質量比率の結果を表す。更に、「粉砕前」とは、粉砕前の第１の鉄鉱石原料と第２の鉄鉱石原料とを混合して得られる鉄鉱石原料を意味し、グラフのプロットは、当該鉄鉱石原料の微粉（粒径が８μｍ未満の鉄鉱石原料）の質量比率の結果を表す。

また、図１０に示すグラフにおける、リオドセ−ペレットフィードの混合率について、何れの混合率であっても、ウエストアンジェラスと、ヤンディと、蛇紋岩との混合比は４９：２２：６で一定である。すなわち、例えば、リオドセ−ペレットフィードの混合率が１０質量％である場合とは、ウエストアンジェラスと、ヤンディと、蛇紋岩との混合比は、４９：２２：６であって、リオドセ−ペレットフィードが全ての鉄鉱石原料に対して１０質量％混合されることを指す。同様に、例えば、２０質量％とは、ウエストアンジェラスと、ヤンディと、蛇紋岩との混合比は、４９：２２：６であって、リオドセ−ペレットフィードが全ての鉄鉱石原料に対して２０質量％混合されることを指す。

図１０に示すように、リオドセ−ペレットフィードの混合率が２３質量％の場合、「粉砕後混合」に対して「事前混合後粉砕」では、粉砕後の微粉量が約４．５質量％も向上した。また、ウエストアンジェラスと、ヤンディと、蛇紋岩との混合比を４９：２２：６にして、リオドセ−ペレットフィードの混合率を１０質量％とした場合にも、「粉砕後混合」に対して「事前混合後粉砕」では、粉砕後の微粉量が約１質量％向上した。同様に、リオドセ−ペレットフィードの混合率を１５質量％とした場合にも、「粉砕後混合」に対して「事前混合後粉砕」では、粉砕後の微粉量が約２．５質量％向上した。

次に、図１１を参照して、実施例２及び比較例の測定結果について説明する。図１１は、図１０と同様に、リオドセ−ペレットフィードの混合率と、粉砕後の微粉量の質量比率との関係を示すグラフである。図１１に示すグラフについて、表３に示す混合率が実施例２に関するものであるということ以外は、図１０に示すグラフと全く同様にして作成した。

また、図１１に示すグラフにおける、リオドセ−ペレットフィードの混合率についても、図１０に示すグラフと何れの混合率であっても、ウエストアンジェラスと、蛇紋岩との混合比は４９：６で一定である。すなわち、例えば、リオドセ−ペレットフィードの混合率が１０質量％である場合とは、ウエストアンジェラスと、蛇紋岩との混合比は、４９：６であって、リオドセ−ペレットフィードが全ての鉄鉱石原料に対して１０質量％混合されることを指す。同様に、例えば、２０質量％とは、ウエストアンジェラスと、蛇紋岩との混合比は、４９：６であって、リオドセ−ペレットフィードが全ての鉄鉱石原料に対して２０質量％混合されることを指す。

図１１に示すように、リオドセ−ペレットフィードの混合率が４５質量％の場合、「粉砕後混合」に対して「事前混合後粉砕」では、粉砕後の微粉量が約８．５質量％も向上した。

以上のように、実施例１、実施例２の何れの場合においても、「事前混合後粉砕」では、「粉砕後混合」と比べて、粉砕後の微粉量が大きく向上することが分かった。この結果は、第２の鉄鉱石原料であるリオドセ−ペレットフィードが高硬度であり、粉砕助材として作用することで、第１の鉄鉱石原料であるウエストアンジェラス、ヤンディ、蛇紋岩の粉砕をロール粉砕機で促進することに起因すると考えられる。また、この結果は、第２の鉄鉱石原料であるリオドセ−ペレットフィードが、第１の鉄鉱石原料であるウエストアンジェラス、ヤンディ、蛇紋岩よりも粒径が小さく、鉄鉱石原料相互間の充填率を向上させることにも起因すると考えられる。つまり、リオドセ−ペレットフィードがロール粉砕機のロール間にない場合には、第１の鉄鉱石原料相互間の充填率は低く、第１の鉄鉱石原料は、ロール間を通過しやすくなる。しかし、リオドセ−ペレットフィードがロール粉砕機のロール間にある場合には、第１の鉄鉱石原料相互間の充填率を高め、鉄鉱石原料はロール間を通過しにくくなる。そのため、ロール粉砕機の圧力が鉄鉱石原料に作用しやすくなり、鉄鉱石原料は粉砕されやすくなるものと考えられる。その結果として、鉄鉱石原料の微粉量が増加するものと考えられる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、本発明の鉄鉱石原料の粉砕方法で用いられるロール粉砕機は、２軸ロール型の圧縮粉砕機としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、バックアップロールが備わっていても構わない。また、図３に示した例に限定されず、鉄鉱石原料を粉砕可能なものであれば、任意の構造に設計変更可能である。

本発明によれば、ロール粉砕機の粉砕性能を向上させずに、鉄鉱石原料の微粉量を増大させることが可能となり、産業上の利用可能性が高い。

２０ 擬似造粒ライン
２１ 原料槽
２２ 篩選別機
２３ 混練機
２４ 造粒機
３０ ペレット造粒ライン
３１ 原料槽
３２ 篩選別機
３３ 原料槽
３４ 混練機
３５ 造粒機
３６ 篩選別機
３７ 乾燥機
４０ 焼結機
５０ 粉砕機
５１ 従動側ロール
５２ 回転軸部
５３ 固定側ロール
５４ 回転軸部
５５ ホッパー

Claims (4)

1. ロール粉砕機を用いた鉄鉱石原料の粉砕方法であって、
   粉砕対象であるマラマンバ鉱石、ピソライト、高燐ブロックマン鉱石、蛇紋岩、ピルバラブレンドの少なくともいずれか１つからなる第１の鉄鉱石原料に、当該第１の鉄鉱石原料よりも高硬度であるリオドセ−ペレットフィード、ＭＢＲ、ＭＢＲ−ＰＦ、リオドセの少なくともいずれか１つからなる第２の鉄鉱石原料を、混合率が１０〜４５質量％である粉砕助材として混合し、混合された前記第１の鉄鉱石原料及び前記第２の鉄鉱石原料を前記ロール粉砕機に投入して粉砕することを特徴とする、鉄鉱石原料の粉砕方法。
2. 前記第１および第２の鉄鉱石原料の粉砕特性は、粉砕前の平均粒径に対する粉砕後の平均粒径の減少率で定義される粉砕割合を指標として、前記ロール粉砕機を用いて前記第２の鉄鉱石原料を単独で粉砕した場合の粉砕割合が、前記ロール粉砕機を用いて前記第１の鉄鉱石原料を単独で粉砕した場合の粉砕割合よりも小さいものであることを特徴とする、請求項１に記載の鉄鉱石原料の粉砕方法。
3. 前記第２の鉄鉱石原料の粉砕前の平均粒径は、前記第１の鉄鉱石原料の粉砕前の平均粒径よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の鉄鉱石原料の粉砕方法。
4. 前記第２の鉄鉱石原料は、リオドセ−ペレットフィードであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄鉱石原料の粉砕方法。

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