気孔偏在焼成ペレット及びその製造方法
【課題】貯留中、強度が低下せず、かつ、被還元性に優れた焼成ペレットを提供する。
【解決手段】鉄鉱石粉と、ＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料鉱石粉の混合粒状物を焼成したペレットであって、（x1）表層部が、気孔率：２０％以上の気孔連通組織からなり、（x2）中心部が、気孔率：２０％未満の気孔閉塞組織からなることを特徴とする気孔偏在焼成ペレット。
【解決手段】鉄鉱石粉と、ＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料鉱石粉の混合粒状物を焼成したペレットであって、（x1）表層部が、気孔率：２０％以上の気孔連通組織からなり、（x2）中心部が、気孔率：２０％未満の気孔閉塞組織からなることを特徴とする気孔偏在焼成ペレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気孔が表層部に偏在する高炉装入用の焼成ペレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高炉装入原料の一部として従来から使用されている焼成ペレットは、焼結鉱に比べ、高温での還元性に劣るので、高炉で使用した際には、焼結鉱を使用した場合に比較して、高炉内に形成される融着帯が肥大して、炉内通気性が悪化したり、還元材比が上昇したりする。
【０００３】
焼成ペレットの上記欠点は、次の理由によると考えられている。焼成ペレットは、高炉の炉内を降下するに従って、炉内を上昇する還元ガスで加熱され、鉄酸化物が還元されるが、還元初期に表層部で生成する還元鉄が緻密な外殻を形成し、還元ガスの焼成ペレット内部への拡散を阻害するので、還元後期では、鉄酸化物の還元速度が著しく低下する。
【０００４】
このため、焼成ペレットは、総合的な還元性が焼結鉱に比較して劣っている。さらに、焼成ペレットは、融着帯を形成する１２００℃以上の領域に達しても、中心部にスラグが集中して残留する形態をなしているので、融着帯での収縮が大きい。
【０００５】
焼成ペレットの上記欠点を改善する方策として、ＣａＯ及び／又はＭｇＯを添加して、焼成ペレットを自溶化し、被還元性を改善することが試みられている。例えば、特許文献１には、ＣａＯよりＭｇＯの方が、還元性改善効果が高いことが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ＣａＯやＭｇＯの濃度と、ＣａＯやＭｇＯ源の粒度の最適化がなされ、ＣａＯ／ＳｉＯ2を０．８以上、ＭｇＯ／ＳｉＯ2を０．４以上とし、粒度を４４μｍ〜１ｍｍとすれば、高温での還元率が、さらに改善されることが開示されている。
【０００７】
しかし、自溶化した焼成ペレット（自溶性焼成ペレット)は、雨や、空気中の湿分を吸収すると、ペレット中のスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯ等の水和反応が経時的に進行し、これに伴う体積膨張で、組織が崩壊し、圧潰強度が低下する（以下「経時劣化」という。）という問題を抱えている。
【０００８】
特許文献３には、自溶性焼成ペレットの経時劣化を解決する方策として、特許文献２に開示の方策とは逆に、ＣａＯやＭｇＯ源の粒度を小さくすること、具体的には、４４μｍ以下を２０％以上とすることが開示されている。
【０００９】
以上述べたように、焼成ペレットの自溶化は、焼成ペレットの被還元性を改善するが、一方で、経時劣化の問題を抱えることになり、これまで、被還元性と経時劣化を同時に改善する方策は提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５０−０２１９１７号公報
【特許文献２】特開平０１−１３６９３６号公報
【特許文献３】特開平０７−１９７１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記現状に鑑み、ペレットの輸送や貯留中に経時劣化がなく、かつ、被還元性に優れた焼成ペレットと、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らの検討によれば、単に、気孔率を高くしたり、気孔径を拡大したりすれば、焼成ペレットの被還元性は向上するが、ペレット圧潰強度は低いレベルにとどまり、さらに、原料貯留期間の経時劣化による圧潰強度の低下量は増大する。
【００１３】
単に、気孔率を高めたり、気孔径を拡大した場合に、原料貯留期間の焼成ペレットの圧潰強度の低下量が増大する理由は、焼成ペレットの気孔を通じて水分の吸収量が増加し、焼成ペレットのスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯ等の水和反応が進行し、水和反応に起因する組織崩壊（ＣａＯ、ＭｇＯからＣａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2を生成する時の体積膨張による組織破壊）が助長されるからであると考えられる。
【００１４】
そこで、本発明者らは、従来は殆ど検討がなされていなかった焼成ペレットの気孔構造及び組織に着目し、全体の気孔率を高く維持しつつ、表層部と中心部の気孔構造及び組織を調整することによって、被還元性に優れ、かつ、原料貯留期間の圧潰強度の経時劣化量が少ない焼成ペレットを製造することを目指した。
【００１５】
本発明者らは、新たに、鉄鉱石そのものの特性に着目して、各種銘柄の粉鉄鉱石及び副原料を用いた焼成ペレットを製造し、組織の性状・形態を調査した。その結果、鉄鉱石の結晶粒径（以下、「粒径」は直径を意味する。）によっても、自溶性焼成ペレットの焼成後の気孔構造が大きく変化することを見出した。
【００１６】
即ち、次の知見を得るに至った。
【００１７】
（ｉ）平均粒径が２０μｍ以下のヘマタイト結晶粒で構成されているカラジャス鉄鉱石粉等の鉄鉱石粉と、ドロマイト等のＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料鉱石粉の混合粒状物を焼成すると、表層部は、スラグを内包しない気孔連通組織であるのに対し、中心部は、カルシウム−シリケートスラグを内包する気孔閉塞組織である焼成ペレット、即ち、中心部に比べて表層部に気孔が偏在した“気孔偏在型の焼成ペレット”となる。
【００１８】
（ii）気孔偏在型の焼成ペレット（以下「気孔偏在焼成ペレット」ということがある。）は、経時劣化が小さく（原料貯留期間の圧潰強度の経時劣化量が少ない）、かつ、被還元性に優れている。
【００１９】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００２０】
（１）鉄鉱石粉と、ＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料鉱石粉の混合粒状物を焼成したペレットであって、
（x1）表層部が、気孔率：２０％以上の気孔連通組織からなり、
（x2）中心部が、気孔率：２０％未満の気孔閉塞組織からなる
ことを特徴とする気孔偏在焼成ペレット。
【００２１】
（２）前記気孔連通組織のスラグ含有率が５質量％以下であり、前記気孔閉塞組織のスラグ含有率が１０質量％以上であることを特徴とする前記（１）に記載の気孔偏在焼成ペレット。
【００２２】
（３）前記（１）又は（２）に記載の気孔偏在焼成ペレットを製造する方法において、
（y1）平均粒径が２０μｍ以下のヘマタイト結晶粒を含む鉄鉱石と
（y2）ＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料を、ＳｉＯ2が１．８〜２．２、複合塩基度（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2が２．０〜１．５となるように混合し、
（y3）前記混合物を造粒した粒状物を焼成する
ことを特徴とする気孔偏在焼成ペレットの製造方法。
【００２３】
（４）前記焼成を、１２００〜１３５０℃、２５〜５０分、行うことを特徴とする前記（３）に記載の気孔偏在焼成ペレットの製造方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ペレットの貯留期間の圧潰強度の経時劣化量が少なく、かつ、被還元性に優れた焼成ペレットを、高炉装入原料として提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】光学顕微鏡で撮像した本発明ペレットの断面組織を示す図である。
【図２】光学顕微鏡で撮像した本発明ペレットの中心部と表層部の組織（倍率：５００倍）を示す図である。（ａ）は、中心部の組織を示し、（ｂ）は、表層部の組織を示す。
【図３】光学顕微鏡で撮像した従来ペレットの中心部と表層部の組織（倍率：５００倍）を示す図である。（ａ）は、中心部の組織を示し、（ｂ）は、表層部の組織を示す。
【図４】従来のペレトと本発明のペレットの組織構造を模式的に比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明について、詳細に説明する。
【００２７】
前述したように、本発明者らは、従来は殆ど検討されていなかった焼成ペレットの気孔構造及び組織に着目し、全体の気孔率を高く維持しつつ、表層部と中心部の気孔構造及び組織を調整することによって、被還元性に優れ、かつ、原料貯留期間の圧潰強度の経時劣化量が少ない、焼成ペレットを製造することを目指し、各種銘柄の粉鉄鉱石及び副原料を用いて焼成ペレットを製造し、組織の性状・態様を調査した。
【００２８】
（基礎的な調査の結果）
以下に、調査の一結果について説明する。
【００２９】
ブラジル産カラジャス鉱石、又は、ブラジル産ＭＢＲ鉱石を粒径１２５μｍ以下に粉砕した鉄鉱石粉と、ＭｇＣＯ3とＣａＣＯ3を主成分として含有する副原料鉱石粉を、表１に示す成分組成となるように混合した原料を造粒して、粒径８〜１５ｍｍの粒状物を製造した。
【００３０】
上記粒状物を、焼成炉で、焼成温度：１２８０℃、焼成時間：３６分焼成して、焼成ペレット（以下、カラジャス鉱石を用いたものを「本発明ペレット」、ＭＢＲ鉱石を用いたものを「従来ペレット」と呼ぶ。）を製造し、その組織と性状を調査した。
【００３１】
ここに、カラジャス鉱石の結晶粒子径は、概ね１〜２０μｍであるのに対して、ＭＢＲ鉱石の結晶粒子径は概ね５０〜１００μｍとされている。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表２に、本発明ペレットと従来ペレットの品質について比較調査した結果の代表的な数値を示す。本発明ペレットは、従来ペレットに比較して、特に加重軟化時の還元性に優れ、かつ、圧潰強度の経時劣化が小さいという、有利な効果を有することが確認された。
【００３４】
【表２】
【００３５】
次に、本発明ペレットと従来ペレットの組織構造の違いを検討する。
【００３６】
図１に、光学顕微鏡で撮像した本発明ペレットの断面組織を示す。通常の融液反応で、全体的に、ヘマタイトと気孔を主体とする組織が形成されているが、中心部と表層部で、気孔構造及びヘマタイト以外の組織の態様が異なっていることが解る。
【００３７】
図２に、光学顕微鏡で撮像した本発明ペレットの中心部と表層部の組織を示す。図２（ａ）は、中心部の組織を示し、図２（ｂ）は、表層部の組織を示す。ペレットの中心部と表層部の組織において、明らかに、気孔構造及び気孔率が異なっていることが解る。
【００３８】
本発明者らが詳細に分析した結果、次のことが判明した。
【００３９】
（ｉ）本発明ペレットの中心部では、焼成反応で生成したカルシウム−シリケート（化学式：ＣａＯ・ＳｉＯ2）系融液が固化したスラグ部が、気孔を閉塞している組織（以下「気孔閉塞組織」という。）となっている。
【００４０】
（ii）同表層部では、焼成反応で生成した気孔が、ほぼ生成したままの形状で集合し、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部が殆ど存在しない組織（以下「気孔連通組織」という。）となっている。
【００４１】
一方、図３に、従来ペレットの中心部と表層部の気孔構造及び組織の態様を対比して示す。図３（ａ）は、中心部の気孔構造及び組織の態様を示し、図３（ｂ）は、表層部の気孔構造及び組織の態様を示す。図３（ｂ）に示す従来ペレットの表層部には、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部が存在して、図３（ａ）に示す従来ペレットの中心部の気孔組織に比べ、気孔が少ない組織となっていることが解る。
【００４２】
このように、本発明ペレットの気孔構造及び組織は、従来ペレットの気孔構造及び組織とは顕著に異なるものである。
【００４３】
表３に、本発明ペレットと従来ペレットの表層部と中心部における上述した組織構造の定性的な違いとともに、気孔及びスラグの面積率の測定例を対比して示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】
本発明ペレットの表層部では、従来ペレットの表層部に比べて気孔率が格段に高く、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部の割合（スラグ率）が、１．７％と極端に小さい。また、本発明ペレットの中心部では、従来ペレットの表層部に比べて気孔率が低く、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部の割合（スラグ率）が大きいことが定量的にも示される。
【００４６】
観察によると、気孔率が２０％を境に、気孔の構造が変化するようである。２０％以下では断面形状が円形であることから閉塞した気孔であると推定された。また、２０％を超えると、断面形状は凹凸を増し、気孔同士が連続していることを窺わせた。
【００４７】
このように、本発明ペレットは、表層部に、高炉での被還元性に寄与する気孔が集合して残存する気孔連通組織を有し、中心部に、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部が気孔を閉塞した気孔閉塞組織を有する焼成ペレットと言える。
【００４８】
図４に、本発明ペレットの全体的な気孔構造及び組織構造を、従来ペレットと対比して模式的に示す。従来ペレットは、全体的にほぼ均質の気孔構造及び組織構造となっているが、本発明ペレットは、表層部が、気孔連通組織からなり、中心部が、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部が気孔を閉塞した気孔閉塞組織からなるものである。
【００４９】
表層部が気孔連通組織であり、中心部が気孔閉塞組織である二層構造をとることが、本発明の基礎をなす新規な知見である。
【００５０】
本発明の焼成ペレットにおいて、図２に示す新規な気孔構造及び組織構造が実現する理由は、次のように推測される。
【００５１】
本発明ペレットの原料である元鉱石の粒子（鉱石粒子）は、２０μｍ以下の微細なヘマタイト結晶粒の集合組織で構成されていて、加熱された鉱石組織が軟化融着する時、上記集合組織は、微細な２０μｍ以下のヘマタイト結晶粒単位にまで、粒界で、個々に分断される。
【００５２】
個々に分断された結晶粒が再結合する時に生じた空隙、及び、ドロマイトの脱炭酸反応（ＣＯ2ガス発生）によって生じた空隙が、多数の微細気孔となってペレット内部に残存する。
【００５３】
一方、個々に分断された鉱石粒子は、多数の微細気孔を包含したまま結合するので、ペレット内部には、微細で複雑な気孔形状を持った海綿状の骨格が形成される。さらに昇温が進むと、温度がより高い表層部から融液が生じ始める。
【００５４】
融液は、次第に中心部でも形成されるが、ペレットは、通常のペレットとは異なり、多孔質で海綿状の気孔組織を持っているので、表層部に生じた融液は、表面張力により、ペレットの内部に入り込む。ペレットの内部に入り込んだ融液は、ペレット中心部で、安定した球状形態を形成する。
【００５５】
このため、ペレットの表層部は、融液部分が抜けた海綿状組織となる一方、中心部は緻密な構造となる。
【００５６】
本発明の新規な組織構造のペレットでは、その表層部が海綿状組織となるので極めて被還元性が高くなる。また、中心部においても、海綿状組織の気孔を通じて、還元ガスがペレット中心部まで容易に浸透するので、ペレット中心部における還元も進行し易い。
【００５７】
新規な組織構造のペレットにおいて、圧潰強度の経時劣化が小さい理由は、次のように推測される。
【００５８】
（ｉ）焼成反応で生成する融液が、ペレットの中心部に集中して固化するので、固化したスラグ（水に対し不安定なスラグ）が、水や空気中の湿分に触れる機会が少なくなり、体積膨張を伴う消石灰の生成がなくなる。
【００５９】
（ii）消石灰が生成して中央部で体積膨張があっても、表層部に形成された海綿状の気孔連通組織が、体積膨張で生じる内部応力を吸収する。
【００６０】
即ち、ペレット表層部における気孔率が高く、かつ、１μｍ以下の微細な気孔の割合（％）が高ければ、中央部で大きな内部応力が発生しても、吸収することができるので、組織内部に割れが発生しない。
【００６１】
（請求項１に係る発明の詳細な説明）
本発明の気孔偏在焼成ペレット（本発明ペレット）は、上記知見に基づくもので、
（X1）表層部が、スラグ組織を内包しない気孔連通組織、及び、
（X2）中心部が、スラグ部が気孔を閉塞した気孔閉塞組織、
からなることを基本的な特徴とするものである。
【００６２】
ここに、ペレットの中心部は、ペレットの中心からペレットの球相当径の１／３までの範囲とし、表層部は、ペレットの表面からペレットの球相当径の１／３までの範囲を目処とする。中間部は、両者の混在した組織を呈するのが一般的である。
【００６３】
ただし、ペレットの中心部及び表層部の範囲は、上記範囲に限定されるものではない。焼成ペレットの中央部及び表層部の範囲は、気孔構造及び組織の全体的態様及び／又は部分的態様を考慮して、適宜、設定すればよい。
【００６４】
ペレット表層部の気孔連通組織は、前述したように、圧潰強度の経時劣化が小さく、かつ、被還元性に優れた組織であるので、ペレット表層部の気孔率は、特に限定する必要はないが、気孔率２０％を境として連通化することはすでに述べた。
【００６５】
また、そのために表層部の気孔率が２０％以上で、ペレットの高炉での被還元性も格段に向上する。還元率をさらに改善する観点から、気孔率は、３０％以上がより好ましい。また、表層部の気孔率の上限は特に定めないが、４０％を超えるものは実現していない。
【００６６】
本発明ペレットの中心部の気孔閉塞組織の気孔率は２０％以下となるが、１０％以下がより好ましい。気孔率が２０％以下であれば、焼成ペレットの圧潰強度の経時劣化が小さく、かつ、圧潰強度自体も高めることができる。
【００６７】
なお、ペレット中心部の気孔閉塞組織は、表層部の組織に比べ、気孔率が顕著に小さい組織であるが、表層部の気孔率を含めた焼成ペレット全体の気孔率は、従来ペレットの気孔率と同等又は同等以下であるので、全体の気孔率の増加に起因する圧潰強度の低下の問題は生じない。
【００６８】
（請求項２に係る発明の詳細な説明）
本発明の効果の多くは、上記気孔構造の実現で発揮されるが、さらに、スラグ分の適正な配置により、さらに好ましい結果が得られる。即ち、表層部の気孔貫通組織のスラグ含有率を５％以下とし、中心部の気孔閉塞組織のそれを１０％以上になるように分配する。
【００６９】
これにより、主要組織として、スラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和反応の進行に伴う圧潰強度の経時劣化が生じる原因となるカルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ組織を、表層部に比べて多く含有させる。
【００７０】
ペレット中心部の気孔閉塞組織は、気孔率が表層部の組織に比べて顕著に小さい組織であるので、ＣａＯ、ＭｇＯ等の水和反応の進行が抑制され、その結果、水和反応による体積膨張に起因する圧潰強度の経時劣化は小さくなる。
【００７１】
（請求項３に係る発明の詳細な説明）
本発明ペレットの製造方法の基本的な要件について説明する。原料である鉄鉱石は、ヘマタイトの結晶粒子の粒径が２０μｍ以下である必要がある。これにより、加熱された鉱石組織が軟化融着する時、鉱石粒子は、その粒界で個々に分断されて、中心部の緻密化を促進する。
【００７２】
なお、現在ヘマタイト系鉄鉱石でこの条件を満たすものはカラジャス鉱石しかないが、本発明は、カラジャス鉱石に限定されるものではない。また、ゲーサイト系鉱石（マラマンバ鉱石やピソライト鉱石）ではその結晶粒子径は一般的に２０μｍ以下であると考えられる。
【００７３】
しかし、現在のそれら鉱石ではＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3含有量がともに高いため、原料の化学成分が表１に規定する範囲を超えてスラグ生成量が過剰となり、本発明の構造を有する焼成ペレットとはならない。
【００７４】
さらに、スラグ形成成分では、ＳｉＯ2が１．８〜２．２質量％の範囲において、複合塩基度（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2を１．５〜２．０に調整することが必要である。ＳｉＯ2量の規定は、複合塩基度との規定と相まって全体のスラグ量を決め、この範囲を外れると所望のペレット構造が得られない。
【００７５】
複合塩基度の規定においては、１．５未満であると、より低い温度で融液が生成し始めるので、融液量が多くなり過ぎ、形成された気孔を塞いで、気孔率が低下する。一方、２．０超であると、ペレットの組織内において融液量が過多となる弊害は少なくなるものの、その高炉での使用にあたってスラグボリュームを上昇させてしまう。
【００７６】
ペレットの塩基度は、還元性状を最大に発現させ、スラグボリュームを極力上昇させないような複合塩基度に調整することが好ましい。
【００７７】
本発明ペレットにおいては、ＣａＯとＭｇＯの総量で気孔の存在形態が大きく変化したが、ＣａＯとＭｇＯの間に、気孔の存在形態に及ぼす影響に大きな差は認められなかった。
【００７８】
そこで、本発明ペレットにおいて所要の気孔組織を得るため、上述したように、複合塩基度を指標として採用し、鉄鉱石粉と副原料を混合して製造した焼成前の粒状物の化学成分を規定している。
【００７９】
本発明のペレットは、上述の原料を塊成化したものである。このとき、塊成化物の粒径は、通常のペレットが有する粒径でよいが、好ましくは、１０ｍｍ以上、１５．０ｍｍ以下である。
【００８０】
（請求項４に係る発明の詳細な説明）
造粒及び焼成の工程に関しては、通常の焼成ペレット製造法に準じた方法でよい。即ち、前述の原料を造粒機で粒状物とし、それを、焼成炉で焼成する。焼成温度と焼成時間は、通常の焼成温度と焼成時間でよい。焼成温度は、１２００〜１３５０℃、好ましくは、１２５０〜１３００℃であり、焼成時間は、２５〜５０分、好ましくは３５〜４０分である。
【００８１】
（製造方法の一形態）
次に、本発明ペレットの製造方法の一形態を説明する。カラジャス鉄鉱石を粉砕した微粉と、ドロマイト粉を混合して、表１に示す成分組成の原料とし、その原料を、皿型造粒機で造粒して粒状物とする。上記鉄鉱石の微粉は、粒径が小さいほど好ましく、粒径５０μｍ以下がより好ましい。ドロマイト粉も、粒径が小さいほど好ましく、粒径５０μｍ以下がより好ましい。
【００８２】
ここに、複合塩基度調整にドロマイトを使用したのは、それがＣａＯとＭｇＯを同程度含有しており、両成分を同時に調整できて好ましいことによるが、この限りではない。焼成方法については、（請求項４に係る発明の詳細な説明）で述べたとおりである。
【００８３】
ペレットの気孔率は、所望の気孔率に応じて、ドロマイトの添加量を、適宜、設定することで制御可能である。しかし、高炉での使用条件からドロマイトの添加量が制約を受ける場合は、さらに炭材を添加して調整することもできる。炭材は、焼成中にガス化するので、その添加量の増加により気孔量が増加する。
【実施例】
【００８４】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００８５】
本発明ペレットの実機規模製造試験として、有効面積５００ｍ2のグレート型ペレット焼成機を使用し、１０日間の試験製造を行った。原料として、カラジャス鉄鉱石とドロマイトを使用し、気孔率の制御と加熱用燃料の削減のため、粉コークスを添加した。使用したカラジャス鉱石を適宜サンプリングし、それを樹脂埋め・研磨して断面を顕微鏡で観察してその結晶粒子径を測定したところ、１〜１０μｍの範囲であった。
【００８６】
これら原料をボールミル及びローラープレスで粒径５０μｍ以下の比率が９０質量％以上となるまで粉砕した後、水分９〜１１質量％となるように調整しつつ皿型造粒機で造粒して、１０〜１５ｍｍの生ペレットを製造した。焼成の最終段における温度は、１２５０〜１３００℃で調整された。
【００８７】
表４に、試験操業の結果を、１日の平均データとして示す。
【００８８】
【表４】
【００８９】
１０日の間、ＳｉＯ2は、１．８〜２．２質量％、及び、複合塩基度は１．５〜２．０の範囲となるように調整された。その結果、ＣａＯは２．１〜２．７質量％、ＭｇＯは１．０〜１．４質量％の範囲で推移した。また、粉コークスは、還元率の推移を確認しつつ、６２．０〜９８．７kg/tの範囲で調整した。
【００９０】
その結果、１０日間を通じて、圧潰強度２４７〜２９１daＮ、ＪＩＳ還元率８６．３以上、６０日後の強度劣化９．８daＮ以下の、被還元性に優れ、かつ、強度の経時劣化の小さい自溶性焼成ペレットを製造することができた。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
前述したように、本発明によれば、ペレットの貯留中において、ペレット強度の経時劣化がないので、圧潰強度が高く、かつ、被還元性に優れた焼成ペレットを、高炉装入原料として提供することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業において利用可能性が高いものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気孔が表層部に偏在する高炉装入用の焼成ペレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高炉装入原料の一部として従来から使用されている焼成ペレットは、焼結鉱に比べ、高温での還元性に劣るので、高炉で使用した際には、焼結鉱を使用した場合に比較して、高炉内に形成される融着帯が肥大して、炉内通気性が悪化したり、還元材比が上昇したりする。
【０００３】
焼成ペレットの上記欠点は、次の理由によると考えられている。焼成ペレットは、高炉の炉内を降下するに従って、炉内を上昇する還元ガスで加熱され、鉄酸化物が還元されるが、還元初期に表層部で生成する還元鉄が緻密な外殻を形成し、還元ガスの焼成ペレット内部への拡散を阻害するので、還元後期では、鉄酸化物の還元速度が著しく低下する。
【０００４】
このため、焼成ペレットは、総合的な還元性が焼結鉱に比較して劣っている。さらに、焼成ペレットは、融着帯を形成する１２００℃以上の領域に達しても、中心部にスラグが集中して残留する形態をなしているので、融着帯での収縮が大きい。
【０００５】
焼成ペレットの上記欠点を改善する方策として、ＣａＯ及び／又はＭｇＯを添加して、焼成ペレットを自溶化し、被還元性を改善することが試みられている。例えば、特許文献１には、ＣａＯよりＭｇＯの方が、還元性改善効果が高いことが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ＣａＯやＭｇＯの濃度と、ＣａＯやＭｇＯ源の粒度の最適化がなされ、ＣａＯ／ＳｉＯ2を０．８以上、ＭｇＯ／ＳｉＯ2を０．４以上とし、粒度を４４μｍ〜１ｍｍとすれば、高温での還元率が、さらに改善されることが開示されている。
【０００７】
しかし、自溶化した焼成ペレット（自溶性焼成ペレット)は、雨や、空気中の湿分を吸収すると、ペレット中のスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯ等の水和反応が経時的に進行し、これに伴う体積膨張で、組織が崩壊し、圧潰強度が低下する（以下「経時劣化」という。）という問題を抱えている。
【０００８】
特許文献３には、自溶性焼成ペレットの経時劣化を解決する方策として、特許文献２に開示の方策とは逆に、ＣａＯやＭｇＯ源の粒度を小さくすること、具体的には、４４μｍ以下を２０％以上とすることが開示されている。
【０００９】
以上述べたように、焼成ペレットの自溶化は、焼成ペレットの被還元性を改善するが、一方で、経時劣化の問題を抱えることになり、これまで、被還元性と経時劣化を同時に改善する方策は提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５０−０２１９１７号公報
【特許文献２】特開平０１−１３６９３６号公報
【特許文献３】特開平０７−１９７１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記現状に鑑み、ペレットの輸送や貯留中に経時劣化がなく、かつ、被還元性に優れた焼成ペレットと、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らの検討によれば、単に、気孔率を高くしたり、気孔径を拡大したりすれば、焼成ペレットの被還元性は向上するが、ペレット圧潰強度は低いレベルにとどまり、さらに、原料貯留期間の経時劣化による圧潰強度の低下量は増大する。
【００１３】
単に、気孔率を高めたり、気孔径を拡大した場合に、原料貯留期間の焼成ペレットの圧潰強度の低下量が増大する理由は、焼成ペレットの気孔を通じて水分の吸収量が増加し、焼成ペレットのスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯ等の水和反応が進行し、水和反応に起因する組織崩壊（ＣａＯ、ＭｇＯからＣａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2を生成する時の体積膨張による組織破壊）が助長されるからであると考えられる。
【００１４】
そこで、本発明者らは、従来は殆ど検討がなされていなかった焼成ペレットの気孔構造及び組織に着目し、全体の気孔率を高く維持しつつ、表層部と中心部の気孔構造及び組織を調整することによって、被還元性に優れ、かつ、原料貯留期間の圧潰強度の経時劣化量が少ない焼成ペレットを製造することを目指した。
【００１５】
本発明者らは、新たに、鉄鉱石そのものの特性に着目して、各種銘柄の粉鉄鉱石及び副原料を用いた焼成ペレットを製造し、組織の性状・形態を調査した。その結果、鉄鉱石の結晶粒径（以下、「粒径」は直径を意味する。）によっても、自溶性焼成ペレットの焼成後の気孔構造が大きく変化することを見出した。
【００１６】
即ち、次の知見を得るに至った。
【００１７】
（ｉ）平均粒径が２０μｍ以下のヘマタイト結晶粒で構成されているカラジャス鉄鉱石粉等の鉄鉱石粉と、ドロマイト等のＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料鉱石粉の混合粒状物を焼成すると、表層部は、スラグを内包しない気孔連通組織であるのに対し、中心部は、カルシウム−シリケートスラグを内包する気孔閉塞組織である焼成ペレット、即ち、中心部に比べて表層部に気孔が偏在した“気孔偏在型の焼成ペレット”となる。
【００１８】
（ii）気孔偏在型の焼成ペレット（以下「気孔偏在焼成ペレット」ということがある。）は、経時劣化が小さく（原料貯留期間の圧潰強度の経時劣化量が少ない）、かつ、被還元性に優れている。
【００１９】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００２０】
（１）鉄鉱石粉と、ＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料鉱石粉の混合粒状物を焼成したペレットであって、
（x1）表層部が、気孔率：２０％以上の気孔連通組織からなり、
（x2）中心部が、気孔率：２０％未満の気孔閉塞組織からなる
ことを特徴とする気孔偏在焼成ペレット。
【００２１】
（２）前記気孔連通組織のスラグ含有率が５質量％以下であり、前記気孔閉塞組織のスラグ含有率が１０質量％以上であることを特徴とする前記（１）に記載の気孔偏在焼成ペレット。
【００２２】
（３）前記（１）又は（２）に記載の気孔偏在焼成ペレットを製造する方法において、
（y1）平均粒径が２０μｍ以下のヘマタイト結晶粒を含む鉄鉱石と
（y2）ＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料を、ＳｉＯ2が１．８〜２．２、複合塩基度（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2が２．０〜１．５となるように混合し、
（y3）前記混合物を造粒した粒状物を焼成する
ことを特徴とする気孔偏在焼成ペレットの製造方法。
【００２３】
（４）前記焼成を、１２００〜１３５０℃、２５〜５０分、行うことを特徴とする前記（３）に記載の気孔偏在焼成ペレットの製造方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ペレットの貯留期間の圧潰強度の経時劣化量が少なく、かつ、被還元性に優れた焼成ペレットを、高炉装入原料として提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】光学顕微鏡で撮像した本発明ペレットの断面組織を示す図である。
【図２】光学顕微鏡で撮像した本発明ペレットの中心部と表層部の組織（倍率：５００倍）を示す図である。（ａ）は、中心部の組織を示し、（ｂ）は、表層部の組織を示す。
【図３】光学顕微鏡で撮像した従来ペレットの中心部と表層部の組織（倍率：５００倍）を示す図である。（ａ）は、中心部の組織を示し、（ｂ）は、表層部の組織を示す。
【図４】従来のペレトと本発明のペレットの組織構造を模式的に比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明について、詳細に説明する。
【００２７】
前述したように、本発明者らは、従来は殆ど検討されていなかった焼成ペレットの気孔構造及び組織に着目し、全体の気孔率を高く維持しつつ、表層部と中心部の気孔構造及び組織を調整することによって、被還元性に優れ、かつ、原料貯留期間の圧潰強度の経時劣化量が少ない、焼成ペレットを製造することを目指し、各種銘柄の粉鉄鉱石及び副原料を用いて焼成ペレットを製造し、組織の性状・態様を調査した。
【００２８】
（基礎的な調査の結果）
以下に、調査の一結果について説明する。
【００２９】
ブラジル産カラジャス鉱石、又は、ブラジル産ＭＢＲ鉱石を粒径１２５μｍ以下に粉砕した鉄鉱石粉と、ＭｇＣＯ3とＣａＣＯ3を主成分として含有する副原料鉱石粉を、表１に示す成分組成となるように混合した原料を造粒して、粒径８〜１５ｍｍの粒状物を製造した。
【００３０】
上記粒状物を、焼成炉で、焼成温度：１２８０℃、焼成時間：３６分焼成して、焼成ペレット（以下、カラジャス鉱石を用いたものを「本発明ペレット」、ＭＢＲ鉱石を用いたものを「従来ペレット」と呼ぶ。）を製造し、その組織と性状を調査した。
【００３１】
ここに、カラジャス鉱石の結晶粒子径は、概ね１〜２０μｍであるのに対して、ＭＢＲ鉱石の結晶粒子径は概ね５０〜１００μｍとされている。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表２に、本発明ペレットと従来ペレットの品質について比較調査した結果の代表的な数値を示す。本発明ペレットは、従来ペレットに比較して、特に加重軟化時の還元性に優れ、かつ、圧潰強度の経時劣化が小さいという、有利な効果を有することが確認された。
【００３４】
【表２】
【００３５】
次に、本発明ペレットと従来ペレットの組織構造の違いを検討する。
【００３６】
図１に、光学顕微鏡で撮像した本発明ペレットの断面組織を示す。通常の融液反応で、全体的に、ヘマタイトと気孔を主体とする組織が形成されているが、中心部と表層部で、気孔構造及びヘマタイト以外の組織の態様が異なっていることが解る。
【００３７】
図２に、光学顕微鏡で撮像した本発明ペレットの中心部と表層部の組織を示す。図２（ａ）は、中心部の組織を示し、図２（ｂ）は、表層部の組織を示す。ペレットの中心部と表層部の組織において、明らかに、気孔構造及び気孔率が異なっていることが解る。
【００３８】
本発明者らが詳細に分析した結果、次のことが判明した。
【００３９】
（ｉ）本発明ペレットの中心部では、焼成反応で生成したカルシウム−シリケート（化学式：ＣａＯ・ＳｉＯ2）系融液が固化したスラグ部が、気孔を閉塞している組織（以下「気孔閉塞組織」という。）となっている。
【００４０】
（ii）同表層部では、焼成反応で生成した気孔が、ほぼ生成したままの形状で集合し、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部が殆ど存在しない組織（以下「気孔連通組織」という。）となっている。
【００４１】
一方、図３に、従来ペレットの中心部と表層部の気孔構造及び組織の態様を対比して示す。図３（ａ）は、中心部の気孔構造及び組織の態様を示し、図３（ｂ）は、表層部の気孔構造及び組織の態様を示す。図３（ｂ）に示す従来ペレットの表層部には、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部が存在して、図３（ａ）に示す従来ペレットの中心部の気孔組織に比べ、気孔が少ない組織となっていることが解る。
【００４２】
このように、本発明ペレットの気孔構造及び組織は、従来ペレットの気孔構造及び組織とは顕著に異なるものである。
【００４３】
表３に、本発明ペレットと従来ペレットの表層部と中心部における上述した組織構造の定性的な違いとともに、気孔及びスラグの面積率の測定例を対比して示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】
本発明ペレットの表層部では、従来ペレットの表層部に比べて気孔率が格段に高く、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部の割合（スラグ率）が、１．７％と極端に小さい。また、本発明ペレットの中心部では、従来ペレットの表層部に比べて気孔率が低く、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部の割合（スラグ率）が大きいことが定量的にも示される。
【００４６】
観察によると、気孔率が２０％を境に、気孔の構造が変化するようである。２０％以下では断面形状が円形であることから閉塞した気孔であると推定された。また、２０％を超えると、断面形状は凹凸を増し、気孔同士が連続していることを窺わせた。
【００４７】
このように、本発明ペレットは、表層部に、高炉での被還元性に寄与する気孔が集合して残存する気孔連通組織を有し、中心部に、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部が気孔を閉塞した気孔閉塞組織を有する焼成ペレットと言える。
【００４８】
図４に、本発明ペレットの全体的な気孔構造及び組織構造を、従来ペレットと対比して模式的に示す。従来ペレットは、全体的にほぼ均質の気孔構造及び組織構造となっているが、本発明ペレットは、表層部が、気孔連通組織からなり、中心部が、カルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ部が気孔を閉塞した気孔閉塞組織からなるものである。
【００４９】
表層部が気孔連通組織であり、中心部が気孔閉塞組織である二層構造をとることが、本発明の基礎をなす新規な知見である。
【００５０】
本発明の焼成ペレットにおいて、図２に示す新規な気孔構造及び組織構造が実現する理由は、次のように推測される。
【００５１】
本発明ペレットの原料である元鉱石の粒子（鉱石粒子）は、２０μｍ以下の微細なヘマタイト結晶粒の集合組織で構成されていて、加熱された鉱石組織が軟化融着する時、上記集合組織は、微細な２０μｍ以下のヘマタイト結晶粒単位にまで、粒界で、個々に分断される。
【００５２】
個々に分断された結晶粒が再結合する時に生じた空隙、及び、ドロマイトの脱炭酸反応（ＣＯ2ガス発生）によって生じた空隙が、多数の微細気孔となってペレット内部に残存する。
【００５３】
一方、個々に分断された鉱石粒子は、多数の微細気孔を包含したまま結合するので、ペレット内部には、微細で複雑な気孔形状を持った海綿状の骨格が形成される。さらに昇温が進むと、温度がより高い表層部から融液が生じ始める。
【００５４】
融液は、次第に中心部でも形成されるが、ペレットは、通常のペレットとは異なり、多孔質で海綿状の気孔組織を持っているので、表層部に生じた融液は、表面張力により、ペレットの内部に入り込む。ペレットの内部に入り込んだ融液は、ペレット中心部で、安定した球状形態を形成する。
【００５５】
このため、ペレットの表層部は、融液部分が抜けた海綿状組織となる一方、中心部は緻密な構造となる。
【００５６】
本発明の新規な組織構造のペレットでは、その表層部が海綿状組織となるので極めて被還元性が高くなる。また、中心部においても、海綿状組織の気孔を通じて、還元ガスがペレット中心部まで容易に浸透するので、ペレット中心部における還元も進行し易い。
【００５７】
新規な組織構造のペレットにおいて、圧潰強度の経時劣化が小さい理由は、次のように推測される。
【００５８】
（ｉ）焼成反応で生成する融液が、ペレットの中心部に集中して固化するので、固化したスラグ（水に対し不安定なスラグ）が、水や空気中の湿分に触れる機会が少なくなり、体積膨張を伴う消石灰の生成がなくなる。
【００５９】
（ii）消石灰が生成して中央部で体積膨張があっても、表層部に形成された海綿状の気孔連通組織が、体積膨張で生じる内部応力を吸収する。
【００６０】
即ち、ペレット表層部における気孔率が高く、かつ、１μｍ以下の微細な気孔の割合（％）が高ければ、中央部で大きな内部応力が発生しても、吸収することができるので、組織内部に割れが発生しない。
【００６１】
（請求項１に係る発明の詳細な説明）
本発明の気孔偏在焼成ペレット（本発明ペレット）は、上記知見に基づくもので、
（X1）表層部が、スラグ組織を内包しない気孔連通組織、及び、
（X2）中心部が、スラグ部が気孔を閉塞した気孔閉塞組織、
からなることを基本的な特徴とするものである。
【００６２】
ここに、ペレットの中心部は、ペレットの中心からペレットの球相当径の１／３までの範囲とし、表層部は、ペレットの表面からペレットの球相当径の１／３までの範囲を目処とする。中間部は、両者の混在した組織を呈するのが一般的である。
【００６３】
ただし、ペレットの中心部及び表層部の範囲は、上記範囲に限定されるものではない。焼成ペレットの中央部及び表層部の範囲は、気孔構造及び組織の全体的態様及び／又は部分的態様を考慮して、適宜、設定すればよい。
【００６４】
ペレット表層部の気孔連通組織は、前述したように、圧潰強度の経時劣化が小さく、かつ、被還元性に優れた組織であるので、ペレット表層部の気孔率は、特に限定する必要はないが、気孔率２０％を境として連通化することはすでに述べた。
【００６５】
また、そのために表層部の気孔率が２０％以上で、ペレットの高炉での被還元性も格段に向上する。還元率をさらに改善する観点から、気孔率は、３０％以上がより好ましい。また、表層部の気孔率の上限は特に定めないが、４０％を超えるものは実現していない。
【００６６】
本発明ペレットの中心部の気孔閉塞組織の気孔率は２０％以下となるが、１０％以下がより好ましい。気孔率が２０％以下であれば、焼成ペレットの圧潰強度の経時劣化が小さく、かつ、圧潰強度自体も高めることができる。
【００６７】
なお、ペレット中心部の気孔閉塞組織は、表層部の組織に比べ、気孔率が顕著に小さい組織であるが、表層部の気孔率を含めた焼成ペレット全体の気孔率は、従来ペレットの気孔率と同等又は同等以下であるので、全体の気孔率の増加に起因する圧潰強度の低下の問題は生じない。
【００６８】
（請求項２に係る発明の詳細な説明）
本発明の効果の多くは、上記気孔構造の実現で発揮されるが、さらに、スラグ分の適正な配置により、さらに好ましい結果が得られる。即ち、表層部の気孔貫通組織のスラグ含有率を５％以下とし、中心部の気孔閉塞組織のそれを１０％以上になるように分配する。
【００６９】
これにより、主要組織として、スラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和反応の進行に伴う圧潰強度の経時劣化が生じる原因となるカルシウム−シリケート系融液が固化したスラグ組織を、表層部に比べて多く含有させる。
【００７０】
ペレット中心部の気孔閉塞組織は、気孔率が表層部の組織に比べて顕著に小さい組織であるので、ＣａＯ、ＭｇＯ等の水和反応の進行が抑制され、その結果、水和反応による体積膨張に起因する圧潰強度の経時劣化は小さくなる。
【００７１】
（請求項３に係る発明の詳細な説明）
本発明ペレットの製造方法の基本的な要件について説明する。原料である鉄鉱石は、ヘマタイトの結晶粒子の粒径が２０μｍ以下である必要がある。これにより、加熱された鉱石組織が軟化融着する時、鉱石粒子は、その粒界で個々に分断されて、中心部の緻密化を促進する。
【００７２】
なお、現在ヘマタイト系鉄鉱石でこの条件を満たすものはカラジャス鉱石しかないが、本発明は、カラジャス鉱石に限定されるものではない。また、ゲーサイト系鉱石（マラマンバ鉱石やピソライト鉱石）ではその結晶粒子径は一般的に２０μｍ以下であると考えられる。
【００７３】
しかし、現在のそれら鉱石ではＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3含有量がともに高いため、原料の化学成分が表１に規定する範囲を超えてスラグ生成量が過剰となり、本発明の構造を有する焼成ペレットとはならない。
【００７４】
さらに、スラグ形成成分では、ＳｉＯ2が１．８〜２．２質量％の範囲において、複合塩基度（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2を１．５〜２．０に調整することが必要である。ＳｉＯ2量の規定は、複合塩基度との規定と相まって全体のスラグ量を決め、この範囲を外れると所望のペレット構造が得られない。
【００７５】
複合塩基度の規定においては、１．５未満であると、より低い温度で融液が生成し始めるので、融液量が多くなり過ぎ、形成された気孔を塞いで、気孔率が低下する。一方、２．０超であると、ペレットの組織内において融液量が過多となる弊害は少なくなるものの、その高炉での使用にあたってスラグボリュームを上昇させてしまう。
【００７６】
ペレットの塩基度は、還元性状を最大に発現させ、スラグボリュームを極力上昇させないような複合塩基度に調整することが好ましい。
【００７７】
本発明ペレットにおいては、ＣａＯとＭｇＯの総量で気孔の存在形態が大きく変化したが、ＣａＯとＭｇＯの間に、気孔の存在形態に及ぼす影響に大きな差は認められなかった。
【００７８】
そこで、本発明ペレットにおいて所要の気孔組織を得るため、上述したように、複合塩基度を指標として採用し、鉄鉱石粉と副原料を混合して製造した焼成前の粒状物の化学成分を規定している。
【００７９】
本発明のペレットは、上述の原料を塊成化したものである。このとき、塊成化物の粒径は、通常のペレットが有する粒径でよいが、好ましくは、１０ｍｍ以上、１５．０ｍｍ以下である。
【００８０】
（請求項４に係る発明の詳細な説明）
造粒及び焼成の工程に関しては、通常の焼成ペレット製造法に準じた方法でよい。即ち、前述の原料を造粒機で粒状物とし、それを、焼成炉で焼成する。焼成温度と焼成時間は、通常の焼成温度と焼成時間でよい。焼成温度は、１２００〜１３５０℃、好ましくは、１２５０〜１３００℃であり、焼成時間は、２５〜５０分、好ましくは３５〜４０分である。
【００８１】
（製造方法の一形態）
次に、本発明ペレットの製造方法の一形態を説明する。カラジャス鉄鉱石を粉砕した微粉と、ドロマイト粉を混合して、表１に示す成分組成の原料とし、その原料を、皿型造粒機で造粒して粒状物とする。上記鉄鉱石の微粉は、粒径が小さいほど好ましく、粒径５０μｍ以下がより好ましい。ドロマイト粉も、粒径が小さいほど好ましく、粒径５０μｍ以下がより好ましい。
【００８２】
ここに、複合塩基度調整にドロマイトを使用したのは、それがＣａＯとＭｇＯを同程度含有しており、両成分を同時に調整できて好ましいことによるが、この限りではない。焼成方法については、（請求項４に係る発明の詳細な説明）で述べたとおりである。
【００８３】
ペレットの気孔率は、所望の気孔率に応じて、ドロマイトの添加量を、適宜、設定することで制御可能である。しかし、高炉での使用条件からドロマイトの添加量が制約を受ける場合は、さらに炭材を添加して調整することもできる。炭材は、焼成中にガス化するので、その添加量の増加により気孔量が増加する。
【実施例】
【００８４】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００８５】
本発明ペレットの実機規模製造試験として、有効面積５００ｍ2のグレート型ペレット焼成機を使用し、１０日間の試験製造を行った。原料として、カラジャス鉄鉱石とドロマイトを使用し、気孔率の制御と加熱用燃料の削減のため、粉コークスを添加した。使用したカラジャス鉱石を適宜サンプリングし、それを樹脂埋め・研磨して断面を顕微鏡で観察してその結晶粒子径を測定したところ、１〜１０μｍの範囲であった。
【００８６】
これら原料をボールミル及びローラープレスで粒径５０μｍ以下の比率が９０質量％以上となるまで粉砕した後、水分９〜１１質量％となるように調整しつつ皿型造粒機で造粒して、１０〜１５ｍｍの生ペレットを製造した。焼成の最終段における温度は、１２５０〜１３００℃で調整された。
【００８７】
表４に、試験操業の結果を、１日の平均データとして示す。
【００８８】
【表４】
【００８９】
１０日の間、ＳｉＯ2は、１．８〜２．２質量％、及び、複合塩基度は１．５〜２．０の範囲となるように調整された。その結果、ＣａＯは２．１〜２．７質量％、ＭｇＯは１．０〜１．４質量％の範囲で推移した。また、粉コークスは、還元率の推移を確認しつつ、６２．０〜９８．７kg/tの範囲で調整した。
【００９０】
その結果、１０日間を通じて、圧潰強度２４７〜２９１daＮ、ＪＩＳ還元率８６．３以上、６０日後の強度劣化９．８daＮ以下の、被還元性に優れ、かつ、強度の経時劣化の小さい自溶性焼成ペレットを製造することができた。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
前述したように、本発明によれば、ペレットの貯留中において、ペレット強度の経時劣化がないので、圧潰強度が高く、かつ、被還元性に優れた焼成ペレットを、高炉装入原料として提供することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業において利用可能性が高いものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鉱石粉と、ＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料鉱石粉の混合粒状物を焼成したペレットであって、
（x1）表層部が、気孔率：２０％以上の気孔連通組織からなり、
（x2）中心部が、気孔率：２０％未満の気孔閉塞組織からなる
ことを特徴とする気孔偏在焼成ペレット。
【請求項２】
前記気孔連通組織のスラグ含有率が５質量％以下であり、前記気孔閉塞組織のスラグ含有率が１０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の気孔偏在焼成ペレット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の気孔偏在焼成ペレットを製造する方法において、
（y1）平均粒径が２０μｍ以下のヘマタイト結晶粒を含む鉄鉱石と
（y2）ＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料を、ＳｉＯ2が１．８〜２．２、複合塩基度（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2が２．０〜１．５となるように混合し、
（y3）前記混合物を造粒した粒状物を焼成する
ことを特徴とする気孔偏在焼成ペレットの製造方法。
【請求項４】
前記焼成を、１２００〜１３５０℃、２５〜５０分、行うことを特徴とする請求項３に記載の気孔偏在焼成ペレットの製造方法。
【請求項１】
鉄鉱石粉と、ＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料鉱石粉の混合粒状物を焼成したペレットであって、
（x1）表層部が、気孔率：２０％以上の気孔連通組織からなり、
（x2）中心部が、気孔率：２０％未満の気孔閉塞組織からなる
ことを特徴とする気孔偏在焼成ペレット。
【請求項２】
前記気孔連通組織のスラグ含有率が５質量％以下であり、前記気孔閉塞組織のスラグ含有率が１０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の気孔偏在焼成ペレット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の気孔偏在焼成ペレットを製造する方法において、
（y1）平均粒径が２０μｍ以下のヘマタイト結晶粒を含む鉄鉱石と
（y2）ＣａＣＯ3及び／又はＭｇＣＯ3を含む副原料を、ＳｉＯ2が１．８〜２．２、複合塩基度（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2が２．０〜１．５となるように混合し、
（y3）前記混合物を造粒した粒状物を焼成する
ことを特徴とする気孔偏在焼成ペレットの製造方法。
【請求項４】
前記焼成を、１２００〜１３５０℃、２５〜５０分、行うことを特徴とする請求項３に記載の気孔偏在焼成ペレットの製造方法。
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図１】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１２６９４７（Ｐ２０１２−１２６９４７Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７８２７２（Ｐ２０１０−２７８２７２）
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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