焼結鉱の製造方法
【課題】通気性を改善して焼結鉱の歩留りを改善する焼結鉱の製造方法を提供する。
【解決手段】粉コークスを含み造粒機１０、１１で擬似造粒した焼結原料を、焼結パレット１３上に装入して焼結する焼結鉱の製造方法において、粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂを、造粒機１１の下流側で添加する。また、粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分系を含有する製鋼スラグ微粉で覆う。更に、粉コークスのうち、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上含む微粒分Ａを、造粒機１０の上流側で添加する。
【解決手段】粉コークスを含み造粒機１０、１１で擬似造粒した焼結原料を、焼結パレット１３上に装入して焼結する焼結鉱の製造方法において、粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂを、造粒機１１の下流側で添加する。また、粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分系を含有する製鋼スラグ微粉で覆う。更に、粉コークスのうち、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上含む微粒分Ａを、造粒機１０の上流側で添加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉コークスを含む焼結原料を造粒して焼結する焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製鉄所では、コークスを含む焼結原料を造粒機で造粒して擬似造粒物（以下、単に造粒物とも称す）にした後、焼結機の焼結パレット上に装入して焼結鉱を製造している。
上記した焼結原料の造粒方法としては、例えば、特許文献１に、コークスを除く焼結原料を、ドラムミキサーの装入口から装入して、焼結原料がドラムミキサーの排出口に到達するまでの滞留時間が１０〜１２０秒の範囲となる領域で、前記コークスを添加することにより、コークスを除く造粒物の表面にコークスを付着（コークスの外装）させる方法が開示されている。
また、このコークス外装のための他の方法として、特許文献２には、予めコークスの全添加量の２０〜５０質量％と鉄鉱石とをドラムミキサーに装入し、残部のコークスを、ドラムミキサーの全長をＬとして、装入口から０．５Ｌ〜０．９８Ｌの範囲に添加して造粒する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７９４３３２号公報
【特許文献２】特許第４０８７９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１、２に記載の方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
焼結原料に使用するコークスには、通常、粒径１ｍｍ未満のコークス（以下、微粒分ともいう）を５〜４０質量％含有しているものを使用している。この焼結原料を造粒した造粒物の表面に付着する微粒分は、焼結パレットへの装入時に、該微粒分の一部が造粒物の表面から剥離し、この剥離した微粒分が焼結パレット内の造粒物間の隙間に入込んで通気の悪化を招くため、焼結鉱の歩留りが低下する。また、焼結原料に使用するコークスの一部は低温域で燃焼することから、ＮＯｘの発生源となる。なお、微粒分が未造粒の場合も同様である。
更に、微粒分が造粒物表面に付着しないで、そのまま焼結パレット上に装入されるものもあるが、これも上記と同様である。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、通気性を改善して焼結鉱の歩留りを改善する焼結鉱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】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）粉コークスを含み造粒機で擬似造粒した焼結原料を、焼結パレット上に装入して焼結する焼結鉱の製造方法において、
前記粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂを、前記造粒機の下流側で添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【０００７】
（２）前記粉コークスのうち、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上含む微粒分Ａを、前記造粒機の上流側で添加することを特徴とする（１）記載の焼結鉱の製造方法。
【０００８】
（３）前記造粒機の上流側に添加する前記微粒分Ａの量は、前記粉コークスの５質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする（２）記載の焼結鉱の製造方法。
【０００９】
（４）前記粗粒分Ｂは、前記造粒機内の排出口近傍に添加することを特徴とする（１）〜（３）記載の記載の焼結鉱の製造方法。
【００１０】
（５）前記粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分系を含有する製鋼スラグ微粉で覆うことを特徴とする（１）〜（４）記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る焼結鉱の製造方法は、焼結原料に含まれる粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂを、造粒機の下流側で添加するので、造粒機で造粒した擬似造粒物の表面を粗粒分Ｂで覆うことができる。
これにより、造粒物表面からの微粒分の剥離を抑制できるため、通気性が悪化することを抑制可能にし、焼結鉱を歩留りよく製造できる。
また、このとき、擬似造粒物の表面に付着する粉コークスの粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分を含有する物質で覆うことにより、該粗粒分Ｂの低温域での燃焼を抑制し、高温域で燃焼させることが可能となり、ＮＯｘの低減が図れるので好ましい。
【００１２】
また、粉コークスのうち、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上含む微粒分Ａを、造粒機の上流側で添加する場合、大部分の微粒分Ａが他の焼結原料と共に造粒され、この微粒分Ａを造粒物の内部に閉じ込めることができる。
これにより、焼結パレットへの装入時に微粒分Ａが剥離して通気性が悪化することを抑制可能にし、焼結鉱を歩留りよく製造できる。
【００１３】
ここで、造粒機の上流側に添加する微粒分Ａの量は、焼結原料中に含まれる全粉コークス量の５〜２０質量％であることが好ましく、５質量％未満であると擬似造粒物内の温度上昇が不足して焼結品質の向上を図れないことがあり、また、２０質量％超になると、外装するコークス量が少なくなり、その効果を享受できなくなると共に焼結原料の含有水分によっては造粒性が悪化することがある。
【００１４】
更に、粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分系を含有する製鋼スラグ微粉（石灰石系材料微粉）で覆う場合、焼結原料の焼結時に、低温域での燃焼を抑制し、高温域での燃焼にシフトできるため、焼結原料の焼結時に発生する排ガス中のＮＯｘ量の更なる低減が図れるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法の説明図である。
【図２】粉コークスの粒度が焼結鉱の歩留に及ぼす影響を示すグラフである。
【図３】微粒分Ａの造粒状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法は、粉コークスを含みドラムミキサー（造粒機の一例）１０、１１で擬似造粒した焼結原料を、焼結機１２の焼結パレット１３上に装入して焼結する方法であり、粉コークスのうち、粗粒分Ｂをドラムミキサー１０の下流側に配置されたドラムミキサー１１の下流側で添加する方法である。以下、詳しく説明する。
【００１７】
まず、鉄原料（例えば、鉄鉱石原料や返鉱等）、粉コークスの微粒分Ａ（即ち、粗粒分Ｂを除く粉コークス）、石灰石系原料（例えば、ＣａＯやＣａＣＯ３）、及びその他の副原料（例えば、ＭｇＯ源やＳｉＯ２源）を、原料貯留槽１４から予め設定した配合割合でそれぞれ切出す。なお、原料貯留槽１４の粉コークスの微粒分Ａは、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上有している。
そして、この鉄原料、粉コークス、石灰石系原料、及びその他の副原料を含む焼結原料をドラムミキサー１０へ投入し、これに水分を添加して造粒を行う。更に、これらを、ドラムミキサー１０の下流側に配置されたドラムミキサー１１へ投入して、更なる造粒を行う。
【００１８】
また、ドラムミキサー１１の下流側に配置した貯留槽１５には、粉コークスの粗粒分Ｂ（粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上を有する）が貯留されており、この貯留槽１５から粗粒分Ｂを予め設定した配合割合でそれぞれ切出し、ドラムミキサー１１の下流側位置から投入して、他の焼結原料と共に造粒する。
ここで、粗粒分Ｂの添加位置は、ドラムミキサー１１内の排出口近傍、例えば、ドラムミキサー１１の全長をＬとして、排出口から０．１×Ｌまでの範囲内としているが、例えば、装入口から０．５×Ｌ〜０．９８×Ｌの範囲（特許文献２と同様の位置）や、ドラムミキサー１１外の排出口近傍（例えば、ドラムミキサー１１出側と供給装置１６入側との間の領域）とすることもできる。ここで、粗粒分Ｂの添加位置を、ドラムミキサー１１外の排出口近傍とする場合、粗粒分Ｂが造粒物中に封じ込められることが殆どなくなり、粗粒分Ｂの燃焼性を向上できるので、好ましい。
これにより、粗粒分Ｂは、造粒された焼結原料の表層部に付着する。
【００１９】
上記した造粒を行うに際しては、２台のドラムミキサー１０、１１を直列に配置して行ったが、３台以上（複数台）のドラムミキサーを直列に配置して行ってもよく、また１台のドラムミキサーのみで行ってもよい。なお、ドラムミキサーを複数台使用する場合は、粗粒分Ｂの添加を、最も下流位置に配置されたドラムミキサーの下流側で行い、またドラムミキサーを１台使用する場合は、粗粒分Ｂの添加を、そのドラムミキサーの下流側で行う。
また、この造粒は、擬似造粒物を製造できれば、ドラムミキサー以外の他の造粒機、例えば、アイリッヒミキサー等を使用することもできる。
これにより、核となる粒子の周囲に粉を付着させ、平均粒径が２〜４ｍｍ程度の擬似造粒物を製造することができる。
【００２０】
ここで、粉コークスの粒度が焼結鉱の歩留に及ぼす影響について検討した結果を、図２を参照しながら説明する。なお、図２は、縦軸が焼結鉱の歩留を、横軸が粉コークスの粒度を、それぞれ示している。この歩留とは、焼結させた全焼結鉱量に対する粒径（幅）５ｍｍ以上の焼結鉱（高炉に装入可能な焼結鉱）量の割合（％）である。
図２から明らかなように、粉コークスの粒度を１ｍｍ以上とすることで、焼結鉱の歩留を８０％以上、更には８５％以上に向上できることを確認できた。
【００２１】
ここで使用した試料は、石灰石及び鉄鉱石にて、ＳｉＯ２：２．５質量％、ＣａＯ：４．５質量％、となるよう調製した粉コークスを、４質量％配合したものである。そして、これを、３００ｍｍ径×６００ｍｍ高さの鍋試験機にて、定風量１００Ｎｍ３／ｍ２／時間で焼結した。
また、前記粉コークスは、１ｍｍ未満、１ｍｍ以上２ｍｍ未満、２ｍｍ以上３ｍｍ未満、３ｍｍ以上４ｍｍ未満、４ｍｍ以上５ｍｍ以下の粒度領域に篩分けたものを用いた。なお、図２において、粉コークスの１ｍｍ未満は０．５ｍｍの位置に、１ｍｍ以上２ｍｍ未満は１．５ｍｍの位置に、２ｍｍ以上３ｍｍ未満は２．５ｍｍの位置に、３ｍｍ以上４ｍｍ未満は３．５ｍｍの位置に、４ｍｍ以上５ｍｍ以下は４．５ｍｍの位置に、それぞれプロットした。
【００２２】
前記した微粒分Ｂと粗粒分Ａで構成される全粉コークスを、ドラムミキサーの下流側で添加（即ち、後添加）した場合、図３の上側図の形態が得られる。即ち、鉱石中の粗粒分（以下、粗粒鉱石と称す）が核粒子となり、その周囲に微粉鉱石が付着した付着粉層を形成し、更に、その付着粉層の内部に若干、粉コークスの１ｍｍ未満の微粒分Ａと粗粒分Ｂ（図示しない）が混入しているが、粉コークスの微粒分Ａと粗粒分Ｂの大部分が、微粉鉱石の付着粉層の外周に付着したり、また付着することなく未造粒の状態で単独に存在する。
前記したように、微粉鉱石の付着粉層の外周に付着することなく未造粒の状態で単独に存在する微粒分Ａは勿論であるが、微粉鉱石の付着粉層の外周に付着した粉コークスのうち、焼結パレットに装入されるまでの搬送途中において剥離した微粒分Ａが、焼結パレットの焼結原料の目詰りの原因となる。
【００２３】
一方、図３の下側図は、粉コークス中の微粒分Ａを、ドラムミキサーの上流側で添加（即ち、前添加）し、粉コークス中の粗粒分Ｂ（図示しない）をドラムミキサーの下流側で添加することにより得られる形態である。即ち、粗粒鉱石が核粒子となり、その外周に微粉鉱石と粉コークスの微粒分Ａが混合された状態で付着した混合層を形成し、その混合層の周囲に粉コークスの粗粒分Ｂが付着した状態になる。
このため、搬送途中において粉コークスが剥離したとしても、この剥離した粉コークス中に微粒分Ａは殆ど含まれておらず、しかも、未造粒の微粒分Ａも殆どないことから、焼結原料の目詰りがなく、通気性が良好に維持されるものと推定される。
【００２４】
以上のことから、焼結時の通気性を改善して焼結鉱の歩留りを向上させるには、粗粒鉱石が核粒子となる場合、造粒物表面への微粒分Ａの付着や、未造粒の微粒分Ａの発生を抑制するため、図３の下側図に示すように、核粒子の周囲に付着する微粉鉱石の層内に、微粒分Ａを閉じ込める必要がある。
その方法としては、粉コークスを予め粒径選別処理し、粒径１ｍｍ未満の微粒分Ａを原料貯留槽１４に貯留して、他の焼結原料と共にドラムミキサー１０内に供給して造粒する。なお、粒径選別処理手段としては、例えば、風力選別や篩選別等がある。
【００２５】
ここで、微粒分Ａの添加位置は、微粒分Ａの大部分が、核粒子の周囲に付着する微粉鉱石の層内に閉じ込められれば、特に限定されるものではなく、例えば、他の焼結原料のドラムミキサー１０への搬送経路や、ドラムミキサー１０の装入口とすることもできる。
また、微粒分Ａは、粉コークス中の粒径１ｍｍ未満のもののみ（粒径１ｍｍ未満：１００質量％）で構成されることが望ましいが、前記した検討結果や粒径選別処理手段の精度等を考慮すると、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上（好ましくは９３質量％以上）含んでいれば、これより大きい粒径の粉コークスが含まれていても実操業上問題ない。
【００２６】
この微粒分Ａの量は、焼結原料に使用する全粉コークスの５質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。これにより、擬似造粒物内の温度を上昇させて焼結品質の向上が図れ、しかも粉コークスの外装効果が享受できると共に、造粒性も良好にできる。
なお、微粒分Ａの粒径の下限は、使用する粉コークスの種類等により変わるため、特に限定していないが、微粒分Ａの平均粒径は、例えば、０．２５〜０．３５ｍｍ程度であり、微粒分Ａには、例えば、０．１２５ｍｍ未満が４０〜６０質量％程度含まれるものを使用できる。
【００２７】
更に、粗粒分Ｂについては、焼結鉱の製造時におけるＮＯｘの低減効果を更に高めるため、粗粒分Ｂを他の焼結原料と共に造粒する前に、粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分系を含有する製鋼スラグ微粉や石灰石で覆うことが好ましい。
粗粒分Ｂの表面を覆う製鋼スラグ微粉（例えば、粒径０．５ｍｍ以下の微粉を６０質量％以上含有するもの）には、製鉄所から発生する製鋼スラグ、即ちＣａＯ成分系（例えば、ＣａＯやＣａ（ＯＨ）２等）を３０質量％以上（好ましくは、下限を３５質量％）含有する転炉スラグや電気炉スラグ等を使用できる。なお、製鋼スラグに含まれるＣａＯ成分系の上限は、例えば、５０質量％程度であり、また、製鋼スラグには、Ｆｅ成分（Ｔ．Ｆｅ（全鉄）で５質量％以上２５質量％以下程度）も含まれている。
これにより、粗粒分Ｂの燃焼時に発生するＮＯｘの還元作用を備えるカルシウムフェライト（ＣａＯ−Ｆｅ３Ｏ４）を、粗粒分Ｂの近傍に生成できる。
【００２８】
また、製鋼スラグ微粉で粗粒分Ｂを覆うに際しては、製鋼スラグ微粉と粗粒分Ｂをパンペレタイザー（混合機の一例）に供給すると共に、このパンペレタイザーに水分を添加し、混合して造粒する。なお、製鋼スラグ微粉と粗粒分Ｂに添加する水分量は、粗粒分Ｂ表面への製鋼スラグ微粉の付着効果を高めるため、製鋼スラグ微粉と粗粒分Ｂとの造粒物の水分含有量が８質量％以上１４質量％以下（好ましくは、下限を１０質量％、上限を１２質量％）となるように、調整することが好ましい。
ここで、粗粒分Ｂの表面への製鋼スラグ微粉の付着は、パンペレタイザーを用いて行ったが、例えば、レディゲミキサー等を使用することもできる。
【００２９】
以上の方法で得られた造粒物を、供給装置（例えば、ドラムフィーダ等）１６を介して焼結パレット１３上に装入する。
これにより、核粒子の周囲に付着する微粉鉱石の層内に、微粒分Ａを閉じ込めることによる通気性の改善効果が得られると共に、粗粒分Ｂを微粉鉱石の擬似造粒物の周囲に付着させることによる粗粒分Ｂの高燃焼を維持できる。また、微粉鉱石の層内に微粒分Ａを閉じ込めることで、微粒分Ａを高温域で燃焼させることができ、更に粗粒分Ｂの表面を製鋼スラグ微粉で覆うことで、粗粒分Ｂの近傍でカルシウムフェライトを生成でき、コークスの燃焼時に発生するＮＯｘの一部をＮ２に分解できる。
従って、通気性を改善し、更に燃焼性を高い状態にして、焼結鉱を歩留りよく製造できると共に、焼結鉱の製造時におけるＮＯｘの低減効果も得られる。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、前記した３００ｍｍ径×６００ｍｍ高さの鍋試験機を用い、定風量１００Ｎｍ３／ｍ２／時間で焼結させて、歩留とＮＯｘ転換率を求めた。なお、各試験条件（操業条件）と試験結果（操業結果）を、表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
表１に示す粗粒分Ｂの添加位置のＤＭ１１内下流側とは、ドラムミキサー１１の全長Ｌに対し、出側から０．１×Ｌの位置であり、また、ＤＭ１１下流側とは、ドラムミキサー１１の出側直近のベルトコンベア上である。
また、操業結果のＮＯｘ転換率とは、焼結時に発生したガスがＮＯｘになる割合を示しており、以下の式によって求められる。
［ＮＯｘの転換率（ｍｏｌ％）］
＝［単位時間当りの排ガスに含まれるＮＯｘ中のＮ量（ｍｏｌ）］
／［単位時間当りに供給する粉コークス中のＮ量（ｍｏｌ）］
なお、ＮＯｘは煙突に設けたＮＯｘ計の値であり、粉コークス中のＮ量はＣＨＮ元素分析で求めた値である。
【００３３】
表１に示す実施例１〜６はいずれも、粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂを、ドラムミキサー１１内の下流側位置、又はドラムミキサー１１外の下流側位置で添加したため、造粒物表面からの微粒分の剥離を抑制でき、その結果、通気性が悪化することを抑制して、焼結鉱を歩留りよく（８０％以上）製造できた。
特に、微粒分Ａを添加することなく、粗粒分Ｂのみを添加した実施例１、２は、他の実施例３〜６と比較して、焼結鉱の歩留りを更に高めることができた（８５％以上）。
【００３４】
また、実施例３、４に示すように、ドラムミキサー１０の上流側（入側）に添加する微粒分Ａの量を、添加する全粉コークスの５質量％以上２０質量％以下とすることにより、２０質量％を超える実施例５と比較して、焼結鉱の歩留りを高めることができた。これは、外装するコークス量を適切な量に調整でき、造粒物表面からの微粒分の剥離の抑制効果が得られたことによる。
なお、実施例３、４に示すように、微粒分Ａをドラムミキサー１０の上流側に添加することにより、微粒分Ａをドラムミキサー１１の上流側に添加した実施例６と比較して、焼結鉱の歩留りを高めることができ、ＮＯｘの低減も図れた。
更に、実施例４に示すように、粗粒分Ｂの表面を製鋼スラグ微粉で覆った場合、他の実施例１〜３、５、６よりも、ＮＯｘ転換率を低減でき、ＮＯｘの低減が図れた。
【００３５】
一方、表１に示す比較例１は、粗粒分Ｂを添加することなく、微粒分Ａのみを添加した結果であり、造粒物表面から微粒分が剥離し、その結果、通気性が悪化して、焼結鉱の歩留りが低下した（８０％未満）。
また、比較例２、３はいずれも、粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％未満含む粗粒分Ｂを、ドラムミキサー１１内の下流側位置、又はドラムミキサー１１外の下流側位置で添加したため、比較例１と同様、造粒物表面から微粒分が剥離し、その結果、通気性が悪化して、焼結鉱の歩留りが低下した（８０％未満）。
【００３６】
以上の結果から、本発明の焼結鉱の製造方法を使用することで、通気性を改善して焼結鉱の歩留りを改善できることを確認できた。
【００３７】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の焼結鉱の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
なお、前記実施の形態においては、焼結原料に使用する粉コークスとして、粗粒分Ｂと微粒分Ａの双方を使用する場合について説明したが、粗粒分Ｂだけを使用し、微粒分Ａを使用しなくても構わない。なお、微粒分Ａを使用しない方法としては、例えば、粒径選別処理手段により粉コークスから微粒分Ａを除く方法や、また微粒分Ａが含まれていない粉コークスを選択して使用する方法がある。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１１：ドラムミキサー（造粒機）、１２：焼結機、１３：焼結パレット、１４：原料貯留槽、１５：貯留槽、１６：供給装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉コークスを含む焼結原料を造粒して焼結する焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製鉄所では、コークスを含む焼結原料を造粒機で造粒して擬似造粒物（以下、単に造粒物とも称す）にした後、焼結機の焼結パレット上に装入して焼結鉱を製造している。
上記した焼結原料の造粒方法としては、例えば、特許文献１に、コークスを除く焼結原料を、ドラムミキサーの装入口から装入して、焼結原料がドラムミキサーの排出口に到達するまでの滞留時間が１０〜１２０秒の範囲となる領域で、前記コークスを添加することにより、コークスを除く造粒物の表面にコークスを付着（コークスの外装）させる方法が開示されている。
また、このコークス外装のための他の方法として、特許文献２には、予めコークスの全添加量の２０〜５０質量％と鉄鉱石とをドラムミキサーに装入し、残部のコークスを、ドラムミキサーの全長をＬとして、装入口から０．５Ｌ〜０．９８Ｌの範囲に添加して造粒する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７９４３３２号公報
【特許文献２】特許第４０８７９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１、２に記載の方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
焼結原料に使用するコークスには、通常、粒径１ｍｍ未満のコークス（以下、微粒分ともいう）を５〜４０質量％含有しているものを使用している。この焼結原料を造粒した造粒物の表面に付着する微粒分は、焼結パレットへの装入時に、該微粒分の一部が造粒物の表面から剥離し、この剥離した微粒分が焼結パレット内の造粒物間の隙間に入込んで通気の悪化を招くため、焼結鉱の歩留りが低下する。また、焼結原料に使用するコークスの一部は低温域で燃焼することから、ＮＯｘの発生源となる。なお、微粒分が未造粒の場合も同様である。
更に、微粒分が造粒物表面に付着しないで、そのまま焼結パレット上に装入されるものもあるが、これも上記と同様である。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、通気性を改善して焼結鉱の歩留りを改善する焼結鉱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】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）粉コークスを含み造粒機で擬似造粒した焼結原料を、焼結パレット上に装入して焼結する焼結鉱の製造方法において、
前記粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂを、前記造粒機の下流側で添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【０００７】
（２）前記粉コークスのうち、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上含む微粒分Ａを、前記造粒機の上流側で添加することを特徴とする（１）記載の焼結鉱の製造方法。
【０００８】
（３）前記造粒機の上流側に添加する前記微粒分Ａの量は、前記粉コークスの５質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする（２）記載の焼結鉱の製造方法。
【０００９】
（４）前記粗粒分Ｂは、前記造粒機内の排出口近傍に添加することを特徴とする（１）〜（３）記載の記載の焼結鉱の製造方法。
【００１０】
（５）前記粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分系を含有する製鋼スラグ微粉で覆うことを特徴とする（１）〜（４）記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る焼結鉱の製造方法は、焼結原料に含まれる粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂを、造粒機の下流側で添加するので、造粒機で造粒した擬似造粒物の表面を粗粒分Ｂで覆うことができる。
これにより、造粒物表面からの微粒分の剥離を抑制できるため、通気性が悪化することを抑制可能にし、焼結鉱を歩留りよく製造できる。
また、このとき、擬似造粒物の表面に付着する粉コークスの粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分を含有する物質で覆うことにより、該粗粒分Ｂの低温域での燃焼を抑制し、高温域で燃焼させることが可能となり、ＮＯｘの低減が図れるので好ましい。
【００１２】
また、粉コークスのうち、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上含む微粒分Ａを、造粒機の上流側で添加する場合、大部分の微粒分Ａが他の焼結原料と共に造粒され、この微粒分Ａを造粒物の内部に閉じ込めることができる。
これにより、焼結パレットへの装入時に微粒分Ａが剥離して通気性が悪化することを抑制可能にし、焼結鉱を歩留りよく製造できる。
【００１３】
ここで、造粒機の上流側に添加する微粒分Ａの量は、焼結原料中に含まれる全粉コークス量の５〜２０質量％であることが好ましく、５質量％未満であると擬似造粒物内の温度上昇が不足して焼結品質の向上を図れないことがあり、また、２０質量％超になると、外装するコークス量が少なくなり、その効果を享受できなくなると共に焼結原料の含有水分によっては造粒性が悪化することがある。
【００１４】
更に、粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分系を含有する製鋼スラグ微粉（石灰石系材料微粉）で覆う場合、焼結原料の焼結時に、低温域での燃焼を抑制し、高温域での燃焼にシフトできるため、焼結原料の焼結時に発生する排ガス中のＮＯｘ量の更なる低減が図れるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法の説明図である。
【図２】粉コークスの粒度が焼結鉱の歩留に及ぼす影響を示すグラフである。
【図３】微粒分Ａの造粒状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法は、粉コークスを含みドラムミキサー（造粒機の一例）１０、１１で擬似造粒した焼結原料を、焼結機１２の焼結パレット１３上に装入して焼結する方法であり、粉コークスのうち、粗粒分Ｂをドラムミキサー１０の下流側に配置されたドラムミキサー１１の下流側で添加する方法である。以下、詳しく説明する。
【００１７】
まず、鉄原料（例えば、鉄鉱石原料や返鉱等）、粉コークスの微粒分Ａ（即ち、粗粒分Ｂを除く粉コークス）、石灰石系原料（例えば、ＣａＯやＣａＣＯ３）、及びその他の副原料（例えば、ＭｇＯ源やＳｉＯ２源）を、原料貯留槽１４から予め設定した配合割合でそれぞれ切出す。なお、原料貯留槽１４の粉コークスの微粒分Ａは、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上有している。
そして、この鉄原料、粉コークス、石灰石系原料、及びその他の副原料を含む焼結原料をドラムミキサー１０へ投入し、これに水分を添加して造粒を行う。更に、これらを、ドラムミキサー１０の下流側に配置されたドラムミキサー１１へ投入して、更なる造粒を行う。
【００１８】
また、ドラムミキサー１１の下流側に配置した貯留槽１５には、粉コークスの粗粒分Ｂ（粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上を有する）が貯留されており、この貯留槽１５から粗粒分Ｂを予め設定した配合割合でそれぞれ切出し、ドラムミキサー１１の下流側位置から投入して、他の焼結原料と共に造粒する。
ここで、粗粒分Ｂの添加位置は、ドラムミキサー１１内の排出口近傍、例えば、ドラムミキサー１１の全長をＬとして、排出口から０．１×Ｌまでの範囲内としているが、例えば、装入口から０．５×Ｌ〜０．９８×Ｌの範囲（特許文献２と同様の位置）や、ドラムミキサー１１外の排出口近傍（例えば、ドラムミキサー１１出側と供給装置１６入側との間の領域）とすることもできる。ここで、粗粒分Ｂの添加位置を、ドラムミキサー１１外の排出口近傍とする場合、粗粒分Ｂが造粒物中に封じ込められることが殆どなくなり、粗粒分Ｂの燃焼性を向上できるので、好ましい。
これにより、粗粒分Ｂは、造粒された焼結原料の表層部に付着する。
【００１９】
上記した造粒を行うに際しては、２台のドラムミキサー１０、１１を直列に配置して行ったが、３台以上（複数台）のドラムミキサーを直列に配置して行ってもよく、また１台のドラムミキサーのみで行ってもよい。なお、ドラムミキサーを複数台使用する場合は、粗粒分Ｂの添加を、最も下流位置に配置されたドラムミキサーの下流側で行い、またドラムミキサーを１台使用する場合は、粗粒分Ｂの添加を、そのドラムミキサーの下流側で行う。
また、この造粒は、擬似造粒物を製造できれば、ドラムミキサー以外の他の造粒機、例えば、アイリッヒミキサー等を使用することもできる。
これにより、核となる粒子の周囲に粉を付着させ、平均粒径が２〜４ｍｍ程度の擬似造粒物を製造することができる。
【００２０】
ここで、粉コークスの粒度が焼結鉱の歩留に及ぼす影響について検討した結果を、図２を参照しながら説明する。なお、図２は、縦軸が焼結鉱の歩留を、横軸が粉コークスの粒度を、それぞれ示している。この歩留とは、焼結させた全焼結鉱量に対する粒径（幅）５ｍｍ以上の焼結鉱（高炉に装入可能な焼結鉱）量の割合（％）である。
図２から明らかなように、粉コークスの粒度を１ｍｍ以上とすることで、焼結鉱の歩留を８０％以上、更には８５％以上に向上できることを確認できた。
【００２１】
ここで使用した試料は、石灰石及び鉄鉱石にて、ＳｉＯ２：２．５質量％、ＣａＯ：４．５質量％、となるよう調製した粉コークスを、４質量％配合したものである。そして、これを、３００ｍｍ径×６００ｍｍ高さの鍋試験機にて、定風量１００Ｎｍ３／ｍ２／時間で焼結した。
また、前記粉コークスは、１ｍｍ未満、１ｍｍ以上２ｍｍ未満、２ｍｍ以上３ｍｍ未満、３ｍｍ以上４ｍｍ未満、４ｍｍ以上５ｍｍ以下の粒度領域に篩分けたものを用いた。なお、図２において、粉コークスの１ｍｍ未満は０．５ｍｍの位置に、１ｍｍ以上２ｍｍ未満は１．５ｍｍの位置に、２ｍｍ以上３ｍｍ未満は２．５ｍｍの位置に、３ｍｍ以上４ｍｍ未満は３．５ｍｍの位置に、４ｍｍ以上５ｍｍ以下は４．５ｍｍの位置に、それぞれプロットした。
【００２２】
前記した微粒分Ｂと粗粒分Ａで構成される全粉コークスを、ドラムミキサーの下流側で添加（即ち、後添加）した場合、図３の上側図の形態が得られる。即ち、鉱石中の粗粒分（以下、粗粒鉱石と称す）が核粒子となり、その周囲に微粉鉱石が付着した付着粉層を形成し、更に、その付着粉層の内部に若干、粉コークスの１ｍｍ未満の微粒分Ａと粗粒分Ｂ（図示しない）が混入しているが、粉コークスの微粒分Ａと粗粒分Ｂの大部分が、微粉鉱石の付着粉層の外周に付着したり、また付着することなく未造粒の状態で単独に存在する。
前記したように、微粉鉱石の付着粉層の外周に付着することなく未造粒の状態で単独に存在する微粒分Ａは勿論であるが、微粉鉱石の付着粉層の外周に付着した粉コークスのうち、焼結パレットに装入されるまでの搬送途中において剥離した微粒分Ａが、焼結パレットの焼結原料の目詰りの原因となる。
【００２３】
一方、図３の下側図は、粉コークス中の微粒分Ａを、ドラムミキサーの上流側で添加（即ち、前添加）し、粉コークス中の粗粒分Ｂ（図示しない）をドラムミキサーの下流側で添加することにより得られる形態である。即ち、粗粒鉱石が核粒子となり、その外周に微粉鉱石と粉コークスの微粒分Ａが混合された状態で付着した混合層を形成し、その混合層の周囲に粉コークスの粗粒分Ｂが付着した状態になる。
このため、搬送途中において粉コークスが剥離したとしても、この剥離した粉コークス中に微粒分Ａは殆ど含まれておらず、しかも、未造粒の微粒分Ａも殆どないことから、焼結原料の目詰りがなく、通気性が良好に維持されるものと推定される。
【００２４】
以上のことから、焼結時の通気性を改善して焼結鉱の歩留りを向上させるには、粗粒鉱石が核粒子となる場合、造粒物表面への微粒分Ａの付着や、未造粒の微粒分Ａの発生を抑制するため、図３の下側図に示すように、核粒子の周囲に付着する微粉鉱石の層内に、微粒分Ａを閉じ込める必要がある。
その方法としては、粉コークスを予め粒径選別処理し、粒径１ｍｍ未満の微粒分Ａを原料貯留槽１４に貯留して、他の焼結原料と共にドラムミキサー１０内に供給して造粒する。なお、粒径選別処理手段としては、例えば、風力選別や篩選別等がある。
【００２５】
ここで、微粒分Ａの添加位置は、微粒分Ａの大部分が、核粒子の周囲に付着する微粉鉱石の層内に閉じ込められれば、特に限定されるものではなく、例えば、他の焼結原料のドラムミキサー１０への搬送経路や、ドラムミキサー１０の装入口とすることもできる。
また、微粒分Ａは、粉コークス中の粒径１ｍｍ未満のもののみ（粒径１ｍｍ未満：１００質量％）で構成されることが望ましいが、前記した検討結果や粒径選別処理手段の精度等を考慮すると、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上（好ましくは９３質量％以上）含んでいれば、これより大きい粒径の粉コークスが含まれていても実操業上問題ない。
【００２６】
この微粒分Ａの量は、焼結原料に使用する全粉コークスの５質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。これにより、擬似造粒物内の温度を上昇させて焼結品質の向上が図れ、しかも粉コークスの外装効果が享受できると共に、造粒性も良好にできる。
なお、微粒分Ａの粒径の下限は、使用する粉コークスの種類等により変わるため、特に限定していないが、微粒分Ａの平均粒径は、例えば、０．２５〜０．３５ｍｍ程度であり、微粒分Ａには、例えば、０．１２５ｍｍ未満が４０〜６０質量％程度含まれるものを使用できる。
【００２７】
更に、粗粒分Ｂについては、焼結鉱の製造時におけるＮＯｘの低減効果を更に高めるため、粗粒分Ｂを他の焼結原料と共に造粒する前に、粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分系を含有する製鋼スラグ微粉や石灰石で覆うことが好ましい。
粗粒分Ｂの表面を覆う製鋼スラグ微粉（例えば、粒径０．５ｍｍ以下の微粉を６０質量％以上含有するもの）には、製鉄所から発生する製鋼スラグ、即ちＣａＯ成分系（例えば、ＣａＯやＣａ（ＯＨ）２等）を３０質量％以上（好ましくは、下限を３５質量％）含有する転炉スラグや電気炉スラグ等を使用できる。なお、製鋼スラグに含まれるＣａＯ成分系の上限は、例えば、５０質量％程度であり、また、製鋼スラグには、Ｆｅ成分（Ｔ．Ｆｅ（全鉄）で５質量％以上２５質量％以下程度）も含まれている。
これにより、粗粒分Ｂの燃焼時に発生するＮＯｘの還元作用を備えるカルシウムフェライト（ＣａＯ−Ｆｅ３Ｏ４）を、粗粒分Ｂの近傍に生成できる。
【００２８】
また、製鋼スラグ微粉で粗粒分Ｂを覆うに際しては、製鋼スラグ微粉と粗粒分Ｂをパンペレタイザー（混合機の一例）に供給すると共に、このパンペレタイザーに水分を添加し、混合して造粒する。なお、製鋼スラグ微粉と粗粒分Ｂに添加する水分量は、粗粒分Ｂ表面への製鋼スラグ微粉の付着効果を高めるため、製鋼スラグ微粉と粗粒分Ｂとの造粒物の水分含有量が８質量％以上１４質量％以下（好ましくは、下限を１０質量％、上限を１２質量％）となるように、調整することが好ましい。
ここで、粗粒分Ｂの表面への製鋼スラグ微粉の付着は、パンペレタイザーを用いて行ったが、例えば、レディゲミキサー等を使用することもできる。
【００２９】
以上の方法で得られた造粒物を、供給装置（例えば、ドラムフィーダ等）１６を介して焼結パレット１３上に装入する。
これにより、核粒子の周囲に付着する微粉鉱石の層内に、微粒分Ａを閉じ込めることによる通気性の改善効果が得られると共に、粗粒分Ｂを微粉鉱石の擬似造粒物の周囲に付着させることによる粗粒分Ｂの高燃焼を維持できる。また、微粉鉱石の層内に微粒分Ａを閉じ込めることで、微粒分Ａを高温域で燃焼させることができ、更に粗粒分Ｂの表面を製鋼スラグ微粉で覆うことで、粗粒分Ｂの近傍でカルシウムフェライトを生成でき、コークスの燃焼時に発生するＮＯｘの一部をＮ２に分解できる。
従って、通気性を改善し、更に燃焼性を高い状態にして、焼結鉱を歩留りよく製造できると共に、焼結鉱の製造時におけるＮＯｘの低減効果も得られる。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、前記した３００ｍｍ径×６００ｍｍ高さの鍋試験機を用い、定風量１００Ｎｍ３／ｍ２／時間で焼結させて、歩留とＮＯｘ転換率を求めた。なお、各試験条件（操業条件）と試験結果（操業結果）を、表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
表１に示す粗粒分Ｂの添加位置のＤＭ１１内下流側とは、ドラムミキサー１１の全長Ｌに対し、出側から０．１×Ｌの位置であり、また、ＤＭ１１下流側とは、ドラムミキサー１１の出側直近のベルトコンベア上である。
また、操業結果のＮＯｘ転換率とは、焼結時に発生したガスがＮＯｘになる割合を示しており、以下の式によって求められる。
［ＮＯｘの転換率（ｍｏｌ％）］
＝［単位時間当りの排ガスに含まれるＮＯｘ中のＮ量（ｍｏｌ）］
／［単位時間当りに供給する粉コークス中のＮ量（ｍｏｌ）］
なお、ＮＯｘは煙突に設けたＮＯｘ計の値であり、粉コークス中のＮ量はＣＨＮ元素分析で求めた値である。
【００３３】
表１に示す実施例１〜６はいずれも、粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂを、ドラムミキサー１１内の下流側位置、又はドラムミキサー１１外の下流側位置で添加したため、造粒物表面からの微粒分の剥離を抑制でき、その結果、通気性が悪化することを抑制して、焼結鉱を歩留りよく（８０％以上）製造できた。
特に、微粒分Ａを添加することなく、粗粒分Ｂのみを添加した実施例１、２は、他の実施例３〜６と比較して、焼結鉱の歩留りを更に高めることができた（８５％以上）。
【００３４】
また、実施例３、４に示すように、ドラムミキサー１０の上流側（入側）に添加する微粒分Ａの量を、添加する全粉コークスの５質量％以上２０質量％以下とすることにより、２０質量％を超える実施例５と比較して、焼結鉱の歩留りを高めることができた。これは、外装するコークス量を適切な量に調整でき、造粒物表面からの微粒分の剥離の抑制効果が得られたことによる。
なお、実施例３、４に示すように、微粒分Ａをドラムミキサー１０の上流側に添加することにより、微粒分Ａをドラムミキサー１１の上流側に添加した実施例６と比較して、焼結鉱の歩留りを高めることができ、ＮＯｘの低減も図れた。
更に、実施例４に示すように、粗粒分Ｂの表面を製鋼スラグ微粉で覆った場合、他の実施例１〜３、５、６よりも、ＮＯｘ転換率を低減でき、ＮＯｘの低減が図れた。
【００３５】
一方、表１に示す比較例１は、粗粒分Ｂを添加することなく、微粒分Ａのみを添加した結果であり、造粒物表面から微粒分が剥離し、その結果、通気性が悪化して、焼結鉱の歩留りが低下した（８０％未満）。
また、比較例２、３はいずれも、粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％未満含む粗粒分Ｂを、ドラムミキサー１１内の下流側位置、又はドラムミキサー１１外の下流側位置で添加したため、比較例１と同様、造粒物表面から微粒分が剥離し、その結果、通気性が悪化して、焼結鉱の歩留りが低下した（８０％未満）。
【００３６】
以上の結果から、本発明の焼結鉱の製造方法を使用することで、通気性を改善して焼結鉱の歩留りを改善できることを確認できた。
【００３７】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の焼結鉱の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
なお、前記実施の形態においては、焼結原料に使用する粉コークスとして、粗粒分Ｂと微粒分Ａの双方を使用する場合について説明したが、粗粒分Ｂだけを使用し、微粒分Ａを使用しなくても構わない。なお、微粒分Ａを使用しない方法としては、例えば、粒径選別処理手段により粉コークスから微粒分Ａを除く方法や、また微粒分Ａが含まれていない粉コークスを選択して使用する方法がある。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１１：ドラムミキサー（造粒機）、１２：焼結機、１３：焼結パレット、１４：原料貯留槽、１５：貯留槽、１６：供給装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉コークスを含み造粒機で擬似造粒した焼結原料を、焼結パレット上に装入して焼結する焼結鉱の製造方法において、
前記粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂを、前記造粒機の下流側で添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の焼結鉱の製造方法において、前記粉コークスのうち、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上含む微粒分Ａを、前記造粒機の上流側で添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の焼結鉱の製造方法において、前記造粒機の上流側に添加する前記微粒分Ａの量は、前記粉コークスの５質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法において、前記粗粒分Ｂは、前記造粒機内の排出口近傍に添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法において、前記粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分系を含有する製鋼スラグ微粉で覆うことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項１】
粉コークスを含み造粒機で擬似造粒した焼結原料を、焼結パレット上に装入して焼結する焼結鉱の製造方法において、
前記粉コークスのうち、粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂを、前記造粒機の下流側で添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の焼結鉱の製造方法において、前記粉コークスのうち、粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上含む微粒分Ａを、前記造粒機の上流側で添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の焼結鉱の製造方法において、前記造粒機の上流側に添加する前記微粒分Ａの量は、前記粉コークスの５質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法において、前記粗粒分Ｂは、前記造粒機内の排出口近傍に添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法において、前記粗粒分Ｂの表面を、ＣａＯ成分系を含有する製鋼スラグ微粉で覆うことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−９２３８４（Ｐ２０１２−９２３８４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９８１９（Ｐ２０１０−２３９８１９）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【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５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【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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