JP6421666B2 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、焼結鉱の製造方法に関する。特に、返鉱を含まない焼結原料の造粒後に、粒度を適正化した返鉱を添加する焼結鉱の製造方法に関する。

焼結用原料は、複数種類の鉄鉱石、ＣａＯ源としての石灰石、ＳｉＯ₂およびＭｇＯ源としての副原料、さらに燃料としての粉コークス、返鉱などから構成されている。通常、これらの原料は、その銘柄毎に原料槽に貯蔵されて、配合に応じて定量切り出しされる。切り出された各原料および燃料は、原料搬送用のベルトコンベアー上で合流し、造粒機まで搬送される。造粒機では、前記の焼結用原料に水分が添加されて造粒が行われる。

さらに、造粒後の焼結原料は、原料装入装置のサージホッパーと称されるホッパーから焼結機に供給され、パレット上に装入されて焼結原料充填層を形成する。焼結原料充填層はパレットとともに水平方向に移送され、充填層の最上部に点火される。その後、焼結原料充填層の上方から下方に向かって、大気中の空気が同層内を通して下方吸引されることによって、粉コークスが燃焼するとともに、燃焼により生成した高温ガスにより原料粒子が加熱昇温される。その結果、原料充填層の上層部から下層部に向かって焼結反応が順次進行する。焼結原料の上層部から下層部まで焼結が完了した塊状物（以下、「焼結ケーキ」とも記す）は、焼結機の排鉱部において粗破砕された後に、冷却機により冷却される。

前述の通り、造粒機では、焼結用原料に水分が添加されて造粒が行われる。焼結用原料に水分を添加して造粒操作を行うことにより、水がバインダーとなって原料粒子が相互に付着する。これにより、見掛けの原料粒径（以下、「造粒後原料粒径」ともいう）が増大し、焼結原料が焼結機に供給された際に、原料充填層の空隙率および空隙径が増加して、通気性が向上する。

このように、焼結用原料への水分添加操作は、造粒機内での造粒を容易にし、原料充填層の通気性を向上させるために不可欠である。しかしながら、焼結反応が開始すると、水分が通気性阻害の原因となる。焼結反応が上層部から下層部に進行するにつれて、原料充填層では水分が蒸発し、水蒸気がより下層部へ凝集することにより、原料充填層の通気性が低下する。さらに、水分が蒸発するためには気化熱を要することから、この気化熱を補填するための熱源として高温ガスが必要になるとともに、蒸発した水は水蒸気となって排ガス量を増加させる。すなわち、水分の添加は、通気性の低下および必要ガス量（必要風量）の上昇を招く。

このように、水分は、通気性を上昇（向上）させるという利点と、通気性を低下（悪化）させるとともに必要ガス量を増大させるという欠点の両面を有している。このため、水分の有する機能を最大限に発揮させ、かつ、その悪影響を可能な限り低減するために、乾燥した返鉱の使用方法に関する発明の開示がある。

特許文献１には、２台の造粒機を直列に配置して、返鉱を含まない焼結用原料を１次ミキサー（造粒機）において所定量の水分を添加しながら混合し、次いで、２次ミキサー（造粒機）の入側で返鉱を添加し、２次ミキサーで造粒する方法が開示されている。
特許文献２には、２台の造粒機を直列に配置して、１次ミキサー（造粒機）において、造粒性の悪いピソライト鉱石と他の鉱石と副原料と燃料に所定量の水分を添加しながら混合し、次いで、２次ミキサー（造粒機）の入側で１次ミキサーの混合物に水と返鉱を添加し、２次ミキサーで造粒する方法が開示されている。
特許文献３に、焼結用原料に水分を添加して造粒を完了し、その後に最終の造粒機の出口から原料装入装置のサージホッパー入口までの間で返鉱を添加し、これにより得られた混合物を前記焼結原料の全量として用いる発明が開示されている。
特許文献４に、焼結用原料の造粒後に一部又は全部の返鉱を添加し、返鉱割合を５〜２５％にする燒結鉱の製造方法に関する発明が開示されている。
非特許文献１〜５には、造粒後の焼結原料への返鉱添加による通気性改善の効果の記載がある。

一方、これまで、粉コークスを造粒過程の最終段階で添加することで、通気性が改善することが知られている。具体的には、粉コークス等の固体燃料をミキサー下流側領域で添加する。
特許文献５に、固体燃料系粉原料をミキサー内へ添加して１０~１２０秒間添加する発明が開示されている。
非特許文献６に、固体燃料および石灰石をミキサー内へ添加して、通気性改善の効果の記載がある。

特開昭６０−０５２５３３号公報 特開２０００−２５６７５６号公報 特許５１９４３７８号公報 特開２００９−９７０２７号公報 特開２００４−２０４３３２号公報

山口ら:CAMP-ISIJ22（2009）,832 松村ら:CAMP-ISIJ22（2009）,833 中川ら:CAMP-ISIJ22（2009）,834 山口ら:CAMP-ISIJ24（2011）,195 中川ら:CAMP-ISIJ24（2011）,196 大山ら:TETSU-to-Hagane90(2004),546

特許文献１に記載の発明は、１次ミキサーの混合物に、造粒性の良い返鉱を混合するので、全体として水分を低下させ、生産率が改善されたとされている。しかし、返鉱を２次ミキサーで混合しており、乾燥した返鉱の使用により、調湿混合された焼結原料から水分が奪われ、これが原因となって、造粒が阻害されるという問題がある。また、返鉱の適切な粒度についての言及はない。
特許文献２に記載の発明は、まず、１次ミキサーで、造粒性の悪いピソライト鉱石を造粒し、次に、２次ミキサーで、１次ミキサーの混合物と造粒性の良い返鉱を造粒するものであり、造粒性の悪いピソライト鉱石の造粒性の向上が目的である。そして、返鉱を２次ミキサーで混合しており、また、返鉱の適切な粒度についての言及はない。
特許文献３に記載の発明は、返鉱の全てを焼結用原料の造粒後に添加するものであるが、返鉱の粒度が不適切であるため、生産性の向上が少ないという問題がある。そして、返鉱の適切な粒度についての言及はない。
特許文献４に記載の発明は、焼結用原料の造粒後に添加する返鉱の使用割合を規定するものであり、返鉱の適切な粒度についての言及はない。
非特許文献１〜５には、造粒後の焼結原料への返鉱添加による通気性改善の効果の記載があるが、返鉱の適切な粒度についての言及はない。
非特許文献６には、粉コークスおよび石灰石をミキサー内への添加による通気性改善および品質改善の効果の記載があるが、造粒後原料への返鉱添加との併用についての言及はない。

乾燥状態にある返鉱が調湿混合された焼結原料から水分を奪うことにより、造粒が阻害されるという問題がある。また、使用する返鉱の粒度により、焼結原料の造粒性が異なるという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。即ち、乾燥状態の返鉱を効果的に活用することによって、燒結鉱の生産率を増加させることが可能となるが、焼結原料と返鉱の混合・造粒の方法及び、混合する返鉱の粒度の適正値が不明確であるという問題がある。
本発明の目的は、返鉱を含まない焼結原料の造粒後に、粒度を適正化した返鉱を添加することにより、生産率を増加させることが可能な焼結鉱の製造方法を提供することである。
さらに、該造粒操作の最終段階において、粉コークス等の固体燃料を添加することにより、歩留向上により生産率をさらに増加させることおよび被還元性向上が可能な焼結鉱の製造方法を提供することである。

本発明者らは、造粒を阻害せず、生産性を向上させる焼結鉱の製造方法について検討を行い、返鉱を除く焼結原料に、水を添加し、造粒機により混合・造粒した後、所定の粒度の返鉱を全量添加することにより、焼結原料充填層の通気性が向上することを見出した。
さらに、該造粒操作の最終段階において、粉コークス等の固体燃料を添加することにより、さらに通気性向上するとともに歩留をも改善すること、さらには焼結鉱ＦｅＯ低減によって被還元性が向上することを見出した。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、下記の（１）〜（５）に示される焼結鉱の製造方法を要旨としている。

（１）ドワイトロイド式焼結機を使用し、焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法において、
返鉱を含まない焼結原料に水分を添加して造粒し、造粒物を製造する工程と、
前記造粒物に１ｍｍ以上が８０質量％以上の返鉱を添加し、混合して混合物を製造する工程と、
前記混合物を配合原料として用いることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
（２）（１）において、
前記１ｍｍ以上が８０質量％以上の返鉱を、最終の造粒機の出口から配合原料装入装置のサージホッパー入口までの間で添加して混合物を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
（３）（１）において、
前記造粒物に１ｍｍ以上が８０質量％以上の返鉱を添加し、混合機を用いて混合物を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
（４）焼結用炭材を、造粒開始から所定時間経過後に、造粒機に投入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法。
（５）前記所定時間経過後は、造粒開始から全造粒時間の８７％以上経過後であることを特徴とする（４）に記載の焼結鉱の製造方法。

返鉱を含まない焼結原料の造粒後に、粒度を適正化した返鉱を添加することにより、生産率を増加させることが可能な焼結鉱の製造方法を提供することができる。
さらに、造粒段階における焼結用炭材をミキサー内の後半部分に添加することによって、カーボンと酸素との接触が良好となって、燃焼が促進されてさらに歩留・強度が向上する。さらに、焼結鉱FeO比率低下（ヘマタイト増マグネタイト減）によって、被還元性が向上する。

返鉱の篩下を造粒機前に添加し、篩上を造粒機後に添加する焼結鉱の製造方法（従来技術）。 返鉱の一部を造粒機前、残りを造粒機後に添加する焼結鉱の製造方法（従来技術）。 返鉱（＋１ｍｍ８０％以上）の全部を造粒機後に添加する焼結鉱の製造方法（本発明）。 返鉱（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の粒径分布を示す図。 装入時原料の（−０．２５ｍｍ）％の減量が燃焼前線降下に及ぼす返鉱（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の粒径の影響。 焼結用炭材（粉コークス等）を造粒の最終段階で添加し、さらに返鉱（＋１ｍｍ８０％以上）の全部を造粒機後に添加する焼結鉱の製造方法。

（返鉱の全量バイパスについて）
焼結鉱の生産性向上を目的とした焼結原料充填層の通気性向上技術として、乾燥状態の返鉱を造粒せずに造粒後の湿潤原料へ添加する技術が開示されている（前記特許文献及び前記非特許文献）。以下、乾燥状態の返鉱を造粒せずに造粒後の湿潤原料へ添加することを「返鉱のバイパス添加」、バイパス添加される返鉱を「バイパス返鉱」と記載することがある。
ここで、返鉱を造粒後の湿潤原料へバイパス添加することにより焼結原料充填層の通気性が向上する理由は、（１）未造粒粉（−０．２５ｍｍ）の比率が低下すること、および（２）焼結機装入後の焼結原料充填層の充填密度が低下すること（=高空隙率）の2点である。
前者（１）は、乾燥状態の返鉱を除いて造粒するので、返鉱が湿潤原料の水分を奪うことがなく、湿潤原料の造粒時水分が維持され、造粒性が向上し、未造粒粉（−０．２５ｍｍ）の比率が低下する効果である。後者（２）は、造粒された原料である湿潤粒子とバイパス返鉱である乾燥粒子の間の摩擦力が上昇し、充填が滞り、焼結原料充填層の空隙率が向上する効果である。

図１に返鉱の篩下を造粒機前に添加し、篩上を造粒機後に添加する焼結鉱の製造方法（従来技術）を示す。焼結機４から排出された燒結鉱は、製品工程最終篩５により、篩上は、高炉へ搬送される。
篩下は、更に、返鉱篩６で篩われ、その篩下は、篩下返鉱槽７に貯留された後、原料層１から排出された焼結原料と共に、造粒機２により、造粒される。返鉱篩６で篩われた篩上は、バイパス返鉱として、バイパス返鉱槽８に貯留された後、造粒機２から排出される造粒物に添加、混合された後、サージホッパー３に貯留され、その後、焼結機４に充填させ焼結される。
この従来技術の場合、前記（１）で述べた如く、乾燥状態の篩下の返鉱が造粒機内の湿潤原料の水分を奪うので、造粒機２での造粒が不十分となり、未造粒粉（−０．２５ｍｍ）の比率が増加するという問題がある。

図２に返鉱の一部を造粒機前、残りを造粒機後に添加する焼結鉱の製造方法を示す（従来技術）。ダンパー９の切り替えにより、造粒機前後の返鉱量を調整する。この技術も、篩下の返鉱が造粒機内の湿潤原料の水分を奪うので、造粒が不十分となり、未造粒粉（−０．２５ｍｍ）の比率が増加するという問題がある。
次に、本発明は、返鉱の全部を、バイパス返鉱とするものである。湿潤原料の造粒において、乾燥状態の返鉱が含まれないので、返鉱が造粒機内の湿潤原料の水分を奪うことがなく、造粒性が向上する。造粒物へのバイパス返鉱の混合方法として、（１）造粒機と焼結機の間でバイパス返鉱を添加し、ベルトコンベアーの乗り継ぎ等で混合する方法、（２）造粒の後、混合機を用いて混合する方法、がある。
図３に本発明に係る返鉱の全量バイパスのフローを示す。上記（１）の方法である。返鉱を含まない焼結原料に水分を添加して造粒機２で造粒し、バイパス返鉱は、造粒機２の出口から原料装入装置のサージホッパー３の入口までの間で添加する。返鉱は、造粒機内の焼結原料に添加されることはなく、返鉱が湿潤原料の水分を奪うことがないので、湿潤原料の造粒時水分が維持され、造粒性が向上する。造粒機２から出た造粒物とバイパス返鉱の混合は、ベルトコンベアーの乗り継ぎの際や原料装入装置のサージホッパー３への装入の際に行われる。この混合の際に前記造粒物の表面に存在する表面水分が返鉱へ移動するが、表面水分の移動に止まり、造粒物の崩壊とはならない。

本発明に係る別のフローとしては、返鉱を含まない焼結原料に水分を添加して造粒し、その後、更に、混合機により造粒物と返鉱を混合する。上記（２）の方法である。造粒物にバイパス返鉱を添加した後に、更に、混合機により混合することにより返鉱を含まない焼結原料の造粒物とバイパス返鉱の混合を十分なものとする。バイパス返鉱を添加した後に実施する混合機による混合で、前記造粒物の表面に存在する表面水分が返鉱へ移動するが、表面水分の移動に止まる程度の混合とすることにより、造粒物の形状を維持し、粉（−０．２５ｍｍ）の発生を抑制する。

（バイパス返鉱粒度の適正化）
バイパス返鉱粒度が、焼結原料充填層の燃焼前線降下速度（以下、「ＦＦＳ」と記す。）に及ぼし影響を調査した。
図４に実機の焼結機において、変更した返鉱の粒度分布を示す。Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂの順で、返鉱の粒度は大きくなり、それぞれ１ｍｍ以上の割合が４４，５２，６７，８０質量％である。Ａ，Ｄ，Ｃは、通常の焼結工程での粒度構成である。粒度Ｂは、試験的に、１ｍｍ以上の割合を８０質量％とした場合である。ＦＦＳの変化比率（ΔＦＦＳ）は、これらの返鉱の粒度の増加に従ってＡ，Ｄ，Ｃ，Ｂの順で増加し、それぞれ、２．５％、３．２％、５．１％、１１．２％であった。特に、Ｂの１ｍｍ以上の割合が８０質量％では、それ未満のＡ，Ｄ，Ｃの場合に比較して顕著なＦＦＳ改善効果が得られた。

上記の結果に基づき、本願発明では、バイパス返鉱の粒度を前記の返鉱Ｂより粗粒とした。即ち、本願発明は、返鉱を含まない焼結原料に水分を添加して造粒し、その後に１ｍｍ以上が８０質量％以上の返鉱を添加し、これにより得られた混合物を焼結原料とすることを特徴とする。前記図４の返鉱Ａ，Ｄ，Ｃでは不適切であり、返鉱Ｂに含まれる１ｍｍ以上の割合（８０％以上）が要件である。

（作用）
返鉱粒度が１ｍｍ以上８０質量％以上で顕著なＦＦＳ増加が得られる理由を以下に説明する。
一般にＦＦＳ（ｍｍ/ｍｉｎ）は、下記の式（１）で表される。
ＦＦＳ＝ａ・（１−ｂ・（ｄ_{−０．２５}）/１００）・(１−ｃ・ｗ/１００) ・（ε^３/（１−ε））^０．６＋ｈ・・・・・・・・（１）
ここで、
ｄ_{−０．２５}：装入時原料の（−０．２５ｍｍ）％
ｗ：装入時原料水分％
ε(-)：空隙率である。
(１)式において、第１項は固気強制対流伝熱項で、装入時原料の（−０．２５ｍｍ）％、装入時原料水分、および空隙率に依存する。第２項は、固体間の伝導伝熱項で定数項とした。
ここで、（ｄ_{−０．２５}）を０．４〜５．６％、ｗを５．３〜８．３％、εを０．３２〜０．４２の範囲に変更し、実施した鍋試験結果に基づいて、式(１)中のパラメータ(ａ,ｂ,ｃ,ｈ)のフィッティングを実施した結果、式(２)が得られた。
ＦＦＳ＝８６．６７（１−０．２４７（ｄ_{−０．２５}）/１００）・（１−３．２０×ｗ／１００）×（ε^３/（１−ε））^０．６＋２．３３・・・・・・・(２)

式(２)において、空隙率の変化△εを、＋０．０４及び＋０．０７とした場合の、装入時原料の（−０．２５ｍｍ）％の低減と、燃焼前線降下速度の変化（△ＦＦＳ）の関係を計算する。図５に装入時原料の（−０．２５ｍｍ）％の減量が△ＦＦＳに及ぼす影響を示す。破線が、空隙率の変化が＋０．０４及び＋０．０７の場合の△ＦＦＳの計算値である。装入時原料の（−０．２５ｍｍ）％が減少するとＦＦＳは向上するが、空隙率εが大きくなると、更に、ＦＦＳは向上する。△

前記図４で示した返鉱Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂを夫々、全部バイパス返鉱した場合の実機における△ＦＦＳの実績を図５の黒四角印で示す。粗粒比率が小さい返鉱Ａ，Ｄ，Ｃでは、空隙率の変化△εは、＋０．０４程度であるが、粗粒比率が大きい返鉱Ｂでは、空隙率の変化△εは、＋０．０７と大きくなっている。即ち、粗粒比率が大きい返鉱Ｂでは、装入時原料の（−０．２５５％）の減量の他に、焼結原料充填層の空隙率が増加することによる寄与が大きく、通気性が改善され、ＦＦＳが大幅に向上した。バイパス返鉱の１ｍｍ以上の割合を８０％とすることにより、微粒の減少と粗粒の増加により、空隙率が上昇したものと考えられる。

（返鉱粒度の変更方法）
通常の焼結工程では、図３の製品工程最終篩５の篩下である返鉱の粒度は、前記返鉱Ａ，Ｄ，Ｃの粒度である。本願発明では、１ｍｍ以上が８０質量％以上の返鉱を得るために、製品工程最終篩５の分級点を調整する。即ち、製品工程最終篩５の分級点を少し大きくして、従来の高炉向けの燒結鉱の一部を返鉱とし、バイパス返鉱の粒度を大きくする。篩上の高炉への焼結鉱と篩下の返鉱の粒度を総合的に考慮して篩分けを実施するところに本発明の特徴がある。即ち、最終篩５の分級点が大きくなると返鉱比率が上昇して焼結における製品歩留が低下する。しかし、前述の通り、粗粒返鉱を造粒後に添加することにより、焼結層通気性向上による焼結速度向上が見込まれ、歩留低下による減産影響を凌駕できる。併せて、付随的効果として、高炉へ搬送される焼結鉱粒度が上昇するので、高炉内通気性も向上し、その結果、出銑増効果や吹抜抑制等の高炉安定操業が達成される。

（造粒最終段階における焼結用炭材の添加）
図６は、焼結用炭材（粉コークス、無煙炭等）を造粒の最終段階で添加し、さらに返鉱（＋１ｍｍ８０％以上）の全部を造粒機後に添加する設備フローである。固体燃料槽１０から切り出した焼結用炭材を造粒機２の造粒最終段階で添加する。
ここで、粉コークス等の焼結用炭材を造粒最終段階で添加すると、固体炭材粒子の造粒物中への埋没が回避され、造粒物表層部や未造粒状態で存在できる。この手法を、返鉱バイパス添加と組み合わせることで、空隙率の高い充填層中において炭材の燃焼が活発となり、焼結鉱の歩留を高めることができる。さらに、炭材の燃焼活発化は、燃焼後ガスのＣＯ_２／ＣＯ比が高められ、マグネタイトからヘマタイトへの酸化反応が促進される。その結果、焼結鉱中のＦｅＯが低下し、被還元性が改善される。併せて、付随的効果として、被還元性向上は、高炉還元材比低減に結び付く。
ここに、造粒最終段階とは、造粒開始から全造粒時間の８７％経過した時以降がよい。

（実験１）
粗粒返鉱の造粒後原料への添加効果を焼結鍋試験で検討した。
（原料配合）
図４に示す返鉱Ｂを用いて焼結鍋試験を実施した。
原料配合を表１に示す。
比較例１は、返鉱Ｂ（＋１ｍｍ：８０％)の全量１５％を、焼結原料と共に1次ミキサ-で混合造粒した。
比較例２は、１ｍｍ以下の返鉱３％を焼結原料と共に1次ミキサ-で混合造粒し、１ｍｍ以上のバイパス返鉱１２％を、1次ミキサー後の混合造粒物に添加した。ここで、１ｍｍ以下の返鉱とは、返鉱Ｂを1mmで篩分けした篩下であり、１ｍｍ以上の返鉱とは、返鉱Ｂを1mmで篩分けした篩上である。
発明例１は、１ｍｍ以上が８０質量％以上のバイパス返鉱Ｂを添加した。

＊１：返鉱（+1mm:80%）を、1mmで篩い、篩下（-1mm）産物
＊２：返鉱（+1mm:80%）を、1mmで篩い、篩上（+1mm）産物

（造粒方法）
造粒機としてドラム造粒機を用い、４分間造粒した。比較例１は、造粒前に他の焼結原料とともに返鉱を配合して造粒を行った。比較例２および本発明例は、造粒後にバイパス添加の返鉱を添加し、スコップを用いた手混ぜにより返鉱を配合した。水分を表２に示す。返鉱の添加前における水分含有率を造粒時水分含有率と規定し、返鉱の添加後における水分含有率を焼成時水分含有率と規定した。すなわち、「造粒時水分含有率」とは、造粒直後の焼結原料の水分含有率（質量％）を意味し、「焼成時水分含有率」とは、造粒後に返鉱を添加した焼結原料の焼成段階における水分含有率（質量％）を意味する。したがって、返鉱を添加した後に造粒する比較例１では、造粒時水分含有率と焼成時水分含有率とは同じ値となる。
各ケースの「焼成時水分含有率」を7.0％一定とした。それ故、バイパス返鉱比率に応じて、「造粒時水分含有率」が一義的に決定される。

（焼成試験方法）
直径３００ｍｍ×深さ５００ｍｍの円筒型焼結鍋試験装置に焼結原料を装入し、焼成試験を行った。焼成試験に際し、焼結鍋内の吸引圧力は９．８０７×１０³Ｐａ（１０００ｍｍＡｑ）で一定とした。円筒型焼結鍋試験装置に設けられた圧力計と流量計を用いて、焼成前に冷間通気性を、また、焼成後に熱間通気性をそれぞれ測定した。また、生産性の指標として、焼結機１ｍ^２当たりについての１日当たりの生産量である生産率を算出し、比較した。

（試験結果）
表３に試験結果を示す。
返鉱をパイパス添加しない比較例１に対して、返鉱（１ｍｍ以下）を造粒、返鉱（１ｍｍ以上）をパイパス添加する比較例２はＦＦＳおよび生産率がそれぞれ１６．３％、１３．１％上昇した。一方、返鉱（＋１ｍｍ：８０％)を全量、バイパス添加する本発明例においては、比較例１に対して、ＦＦＳおよび生産率がそれぞれ２１．５％、１７．２％上昇した。これにより、焼成時水分含有率が同量であっても、水分含有率が高い状態で造粒した後に返鉱を添加して水分含有率を低下させることにより、造粒が促進されてＦＦＳが向上し、その結果、生産率が向上することが確認された。
そして、返鉱全量を全量バイパスする発明例の方が、返鉱（１ｍｍ以下）を造粒する比較例２よりも改善度が大きかった。

（実験２）
焼結造粒において、前述の粗粒返鉱の造粒後原料へ添加する方法に加えて、更に粉コークスを、造粒開始から所定時間経過後に、造粒機に投入する方法に関して、その効果を焼結鍋試験で検討した。
（原料配合）
原料配合を表４に示す。発明例１（再掲）は、返鉱を造粒後原料へバイパス添加したケースであるが、発明例２は返鉱バイパス添加に加えて粉コークスをミキサー内に後添加し３０秒間のみ混合処理したケースである。また、比較例３は、返鉱バイパス添加は行わずに、粉コークスをミキサー内に後添加し３０秒間のみ混合処理したケースである。

＊１：返鉱（+1mm:80%）を、1mmで篩い、篩下（-1mm）産物
＊２：返鉱（+1mm:80%）を、1mmで篩い、篩上（+1mm）産物

（造粒方法）
造粒機としてドラムミキサーを用い、４分間造粒した。
参考例１については、造粒前に粉コークスを除く焼結原料とともに返鉱を配合して造粒を行い、造粒時間３分３０秒の段階で、粉コークスを添加して３０秒間処理した。したがって、造粒開始から全造粒時間の８７％経過後に粉コークスを添加し処理した。
発明例１（再掲）は、粉コークスを含む焼結原料を造粒後、バイパス添加の返鉱を添加し、スコップを用いた手混ぜにより返鉱を配合した。
発明例２は、造粒前に粉コークスを除く焼結原料を造粒し、造粒時間３分３０秒の段階で、粉コークスを添加して３０秒間処理した。さらに、バイパス添加の返鉱を添加し、スコップを用いた手混ぜにより返鉱を配合した。

水分を表６に示す。返鉱の添加前における水分含有率を造粒時水分含有率と規定し、返鉱の添加後における水分含有率を焼成時水分含有率と規定した。すなわち、「造粒時水分含有率」とは、造粒直後の焼結原料の水分含有率（質量％）を意味し、「焼成時水分含有率」とは、造粒後に返鉱を添加した焼結原料の焼成段階における水分含有率（質量％）を意味する。したがって、返鉱を添加した後に造粒する比較例１では、造粒時水分含有率と焼成時水分含有率とは同じ値となる。
各ケースの「焼成時水分含有率」を7.0％一定とした。それ故、バイパス返鉱比率に応じて、「造粒時水分含有率」が一義的に決定される。

（焼成試験方法）
直径３００ｍｍ×深さ５００ｍｍの円筒型焼結鍋試験装置に焼結原料を装入し、焼成試験を行った。焼成試験に際し、焼結鍋内の吸引圧力は９．８０７×１０³Ｐａ（１０００ｍｍＡｑ）で一定とした。円筒型焼結鍋試験装置に設けられた圧力計と流量計を用いて、焼成前に冷間通気性を、また、焼成後に熱間通気性をそれぞれ測定した。また、生産性の指標として、焼結機１ｍ^２当たりについての１日当たりの生産量である生産率を算出し、比較した。

（試験結果）
表６に試験結果を示す。
発明例２は発明例１よりもさらにFFSおよび生産率が上昇した。ちなみに比較例３に対しても向上している。特に歩留が改善している点が特徴である。粉コークスのみを後添加する比較例３は、発明例１よりもFeOが低下してRIが向上した。これより、返鉱バイパス添加は、粉コークス後添加と比較してRIは悪化する。しかしながら、返鉱バイパス添加と粉コークス後添加を併用すると、比較例３よりもFeOが低下してRIが改善した。これは、返鉱バイパス添加によって、原料層の通気性向上効果が、さらに後添加粉コークスの燃焼性を改善する効果を有するものと考えられる。

返鉱を含まない焼結原料の造粒後に、粒度を適正化した返鉱を添加することにより、生産率を増加させることが可能な焼結鉱の製造方法に利用することができる。

１…原料槽、２…造粒機、３…サージホッパー、４…焼結機、５…製品工程最終篩、６…返鉱篩、７…篩下返鉱槽、８…バイパス返鉱槽、９…ダンパー １０…固体燃料槽

Claims (5)

1. ドワイトロイド式焼結機を使用し、焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法において、
   返鉱を含まない焼結原料に水分を添加して造粒し、造粒物を製造する工程と、
   前記造粒物に１ｍｍ以上が８０質量％以上の返鉱を添加し、混合して混合物を製造する工程と、
   前記混合物を配合原料として用いることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
2. 請求項１に記載の焼結鉱の製造方法おいて、
   前記１ｍｍ以上が８０質量％以上の返鉱を、最終の造粒機の出口から配合原料装入装置のサージホッパー入口までの間で添加して混合物を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
3. 請求項１に記載の焼結鉱の製造方法おいて、
   前記造粒物に１ｍｍ以上が８０質量％以上の返鉱を添加し、混合機を用いて混合物を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
4. 焼結用炭材を、造粒開始から所定時間経過後に、造粒機に投入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法。
5. 前記所定時間経過後は、造粒開始から全造粒時間の８７％以上経過後であることを特徴とする請求項４に記載の焼結鉱の製造方法。

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