JP4268419B2 - 低スラグ焼結鉱の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結鉱の製造方法に関するものであり、特に、高Al2O3含有鉱石を使用して、焼結鉱の品質や生産性を低下させることなく、スラグ成分含有量の少ない焼結鉱（低スラグ焼結鉱）を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高炉への微粉炭多量吹き込み操業に伴う高炉炉下部における通気性悪化に対応すべく、高炉の主原料である焼結鉱の低スラグ化が指向されている。しかし、焼結鉱の低スラグ化は、焼結製造工程において、鉱石粒子同士を結合させる融液量が不足するため、焼結鉱の成品歩留が低下し、焼結充填層の通気性悪化により生産性が低下する問題がある。
【０００３】
さらに、焼結鉱の原料として、鉱石中のAl2O3含有量が低い高品位の鉱石（低Al2O3含有鉱石）の供給が減少する一方、Al2O3含有量の高い低品位の鉱石（高Al2O3含有鉱石）の供給が増加する傾向にあり、高Al2O3含有鉱石を多量に使用せざるを得ない状況にある。ところが、焼結原料中に配合される高Al2O3含有鉱石は滓化性が悪いため融液量を減少させ、焼結鉱の成品歩留を低下させることが知られている。
【０００４】
したがって、高Al2O3含有鉱石を多量に使用しつつ低スラグ化しても、成品歩留や生産性が低下しない焼結鉱の製造技術の開発が要請されている。
【０００５】
このような問題に対処するため種々の提案がなされている。
【０００６】
例えば、特許文献１および２に開示された発明は、原料鉱石を高Al2O3含有鉱石と低Al2O3含有鉱石に分類し、高Al2O3含有鉱石側へのCaO源の添加量を全焼結原料の平均値よりも高くなるように配合するものである。この発明は、高Al2O3含有鉱石側へのCaO源の添加量の増加によりスラグの低融点化を図ろうとするものである。しかし、CaO源として通常用いる石灰石を使用した場合、石灰石の分解吸熱により高Al2O3含有鉱石側の焼成温度が低下してしまい、十分な強度が発現せず成品歩留の向上が図れない問題がある。
【０００７】
また、特許文献３〜５に開示された発明は、焼結原料を構成する鉱石の粒径1mm未満の細粒部分のAl2O3量とSiO2量との関係を規定したものである。これにより、細粒部のスラグ成分を適正にして強度を発現しようというものである。しかし、Al2O3量およびSiO2量は鉱石銘柄によりほぼ決まってしまうため、細粒部分のAl2O3量とSiO2量とを規定の範囲とするために、特定の鉱石銘柄の1mm以上の粗粒部分をわざわざ粉砕処理して1mm未満の細粒にして用いる必要が生じ、コストアップとなる問題がある。
【０００８】
また、特許文献６に開示された発明は、焼結原料を構成する鉱石のうち高Al2O3含有鉱石側へ、粒径1mm以下が50重量%以上に分級した石灰石を選択的に添加するものである。これにより、高Al2O3含有鉱石側の強度を改善して焼結鉱の成品歩留を向上させようとするものである。しかし、石灰石の分級が必要であるため、コストアップとなる問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特公平6―10315号公報
【特許文献２】
特公平6―68136号公報
【特許文献３】
特公昭57―22977号公報
【特許文献４】
特公昭58―18413号公報
【特許文献５】
特公昭58―18414号公報
【特許文献６】
特公平6―65727号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、高Al2O3含有鉱石を使用して、焼結鉱の品質や生産性を低下させることなく、スラグ成分含有量の少ない焼結鉱（低スラグ焼結鉱）を低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、焼結原料として配合される各種粉鉱石をAl2O3含有量に応じて少なくとも２系列に分類し、この分類された各系列の粉鉱石に対し、下記式（ 1 ）を満足しつつ、全焼結原料の塩基度CaO/SiO2 が所要値となるように、各系列への添加量を調整したCaO源を添加し、かつ、下式（ 2 ）を満足しつつ、全焼結原料に配合する粉体燃料の合計量が、使用する原料の種類およびその配合条件ならびに焼結機の操業条件に応じて 25 〜 45kg/t- 全焼結原料（乾粉）の範囲で定めた所定の配合量となるように、各系列への配合量を調整した粉体燃料を配合し、この各系列の配合物をそれぞれ混合・造粒した後、この各系列の造粒物を混合して全焼結原料とし、この全焼結原料を焼成することを特徴とする低スラグ焼結鉱の製造方法である。
式（1）
Al2O3≦0.8質量%のとき CaO/Fe2O3≧0.05
0.8質量%<Al2O3≦1.2質量%のとき CaO/Fe2O3≧0.225Al2O3-0.13
Al2O3>1.2質量%のとき CaO/Fe2O3≧0.14
ここに、Al2O3及びFe2O3は、各系列の粉鉱石中の粒径1mm以下の微粉部分におけるAl2O3含有量及びFe2O3含有量（質量%）であり、CaOは、各系列の粉鉱石に添加するCaO源中の全CaO成分の、各系列の粉鉱石の粒径1mm以下の微粉部分に対する質量割合である。
式（ 2 ）
C ≧ 0.0496 × CaCO 3 -0.0294 × CaO+3.23
ここに、 C は、各系列の配合物に対する粉体燃料中の C 成分の配合量（質量 % ）であり、 CaCO 3 は、各系列の配合物に対する CaO 源中の CaCO 3 成分の添加量（質量 % ）であり、 CaO は、各系列の配合物に対する CaO 源中の CaCO 3 成分を除く CaO 成分（ Ca(OH) 2 成分中の CaO 分を含む）の添加量（質量 % ）である。
【００１２】
請求項２の発明は、上記請求項１の発明において、各種粉鉱石の分類を、0.8〜1.2質量%の範囲から任意に選択したAl2O3含有量を境界として２系列に分類し、以下、上記請求項１と同様の操作を行うことを特徴とする低スラグ焼結鉱の製造方法である。
【００１４】
請求項３の発明は、焼結原料として配合される各種粉鉱石を、0.8〜1.2質量%の範囲から任意に選択したAl2O3含有量を境界として、Al2O3含有量の高い側を第１系列とし、Al2O3含有量の低い側を第２系列として２系列に分類し、第１系列の粉鉱石に対しては、上記式（1）および式（2）を同時に満足するようにCaO源および粉体燃料を配合し、かつ、第２系列の粉鉱石に対しては、全焼結原料の塩基度CaO/SiO2 が所要値となり、かつ、全焼結原料中の粉体燃料の配合量が、使用する原料の種類およびその配合条件ならびに焼結機の操業条件に応じて 25 〜 45kg/t- 全焼結原料（乾粉）の範囲で定めた所定の配合量となるように、CaO源および／または粉体燃料を配合し、これら２系列の配合物をそれぞれ混合・造粒した後、これら２系列の造粒物を混合して全焼結原料とし、この全焼結原料を焼成するものであって、乾量基準で、第１系列の造粒物の割合を全焼結原料の５０質量％以上とすることを特徴とする低スラグ焼結鉱の製造方法である。
【００１５】
（作用）
以下の説明において、化学成分の「％」は「質量％」を意味するものとする。焼結鉱は酸化鉄粒子をスラグ成分の融体で結合する溶融結合（ボンド）により塊成化される。焼結鉱の成品歩留や生産性はこのボンドの形成によって大きく左右される。
【００１６】
しかし、ＤＬ型焼結機による焼結製造方法においては、高温での反応時間が極めて短いため、ボンドを迅速に形成させることが必要となる。一般に焼結原料には7%程度の水分を含有させて擬似粒子化を促進することによって原料層の通気性を維持している。この擬似粒子は1mm超の粗粒鉱石を核とし、その周りに1mm以下の微粉が付着して形成される。そして、焼結時には1mm以下の微粉部分を起点として融液が生成する。この融液は周りの粗粒を溶かし込みながらその量を増加していくが、焼結時間が短いため粗粒は未溶融の部分を残したまま、融液が凝固しボンドが形成される。
【００１７】
すなわち、ボンドの形成は、粗粒部分の性状に関わらず、ほぼ1mm以下の微粉部分の性状で決定される。したがって、1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量が高いと融液の生成量が不足し、ボンドの形成が不十分となる。
【００１８】
そこで、本発明は以下のように構成した。先ず、各種粉鉱石をAl2O3含有量に応じて少なくとも２系列に分類する。上記のボンド生成機構からすると、本来は各種粉鉱石を粒径1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量に応じて分類すべきものである。しかし、粒径1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量と粉鉱石全体のAl2O3含有量とは実質的に同等であるので、篩い分け後の化学分析の手間を省略するため粉鉱石全体のAl2O3含有量で分類するものである。次いで、各系列ごとに粉鉱石中の粒径1mm以下の微粉部分におけるAl2O3含有量に応じてCaO源の添加量を調整することによって、必要な融液量を確保しボンドの十分な形成を可能とするものである。具体的には、各系列の粉鉱石へのCaO源の添加量は、式（１）を満足するように、Al2O3含有量が少ない場合には少なく、高い場合には高くする。ただし、高炉原料である焼結鉱の塩基度CaO/SiO2は、高炉スラグの塩基度を維持するため、他の高炉原料（ペレットや塊鉱石など）との配合割合により定まる所要値とする必要がある。したがって、全焼結原料の塩基度もこの所要値とする必要があり、この制限の下で式（１）を満たしつつ、各系列の粉鉱石へのCaO源の添加量を適宜振り分ければよい。
【００１９】
なお、式（１）は以下のようにして導出した。
【００２０】
粒径1mm以下の微粉部分にCaO源を添加した場合における融液生成の程度を定量化するため、以下の実験を行った。
【００２１】
焼結原料として用いられる、Al2O3含有量の異なる各種粉鉱石および返鉱（表１参照）を500μm以下に粉砕し、この微粉部分のそれぞれに、同じく500μm以下に粉砕した石灰石（表１参照）を、添加量を変化させて添加し、粒径2〜4mmのペレットを作成した（本実験において、粉砕粒径を1mm以下でなく500μm以下としたのは、ペレットの造粒を容易にするためであり、本実験のデータは粒径1mm以下のものにも同様に適用できるものである。）。これを大気雰囲気中で1300℃×5分間加熱し（焼結時の焼成温度パターンに近似させた）、冷却後にペレットの断面を顕微鏡観察して溶融率（観察視野内の一定範囲に存在する全組織の面積に対する溶融後組織の面積の割合）を求めた。測定の結果に基づき、図２にCaO/Fe2O3と溶融率との関係を示す。図中の実線は、微粉部分のAl2O3含有量が1.2%超の高Al2O3含有鉱石（鉱石Ｃ、鉱石Ｄ、返鉱）のデータを示し、破線は、微粉部分のAl2O3含有量が0.8%以下の低Al2O3含有鉱石（鉱石Ａ、鉱石Ｂ）のデータを示す。
【００２２】
図２より、溶融率が20%以上と高溶融率が得られるのは、低Al2O3含有鉱石（微粉部分のAl2O3含有量が0.8%以下）の場合には、微粉部分のAl2O3含有量に関わらず、CaO/Fe2O3が0.05以上であり、高Al2O3含有鉱石（微粉部分のAl2O3含有量が1.2%超）の場合にも、微粉部分のAl2O3含有量に関わらず、CaO/Fe2O3が0.14以上であることがわかった。この実験結果に基づいて、微粉部分のAl2O3含有量が0.8%以下および1.2%超の場合には、CaO/Fe2O3の値をそれぞれ一定値とし、0.8%<Al2O3≦1.2%の範囲については、Al2O3含有量の増加にともないCaO/Fe2O3の値を直線的に増加させることとし、式（１）を得たものである。
【００２３】
【表１】
【００２４】
CaO源としては、石灰石、生石灰、消石灰などが用いられるが、通常は最も安価な石灰石が主として用いられる。前述したように、石灰石はCaCO3を主成分とすることから加熱時に分解吸熱するため、単に高Al2O3含有鉱石側にCaO源である石灰石を多量配合するのみでは、焼成温度が低下してしまい、却って融液量が減少してしまう。そこで本発明は、石灰石の添加量に応じて粉体燃料の配合量を調整することにより、石灰石の分解吸熱分を補填して焼成温度を維持し、融液量を確保するものである。
【００２５】
各種粉鉱石の分類は、0.8〜1.2%の範囲から任意に選択したAl2O3含有量を境界として２系列とすることが推奨される。すなわち、上記溶融率の測定実験から明らかなように、Al2O3含有量が0.8%未満と1.2%以上とで必要なCaO源の添加量（CaO/Fe2O3）のレベルが明確に異なるからである。
【００２６】
粉体燃料の各系列の粉鉱石に対する配合量を、式（２）を満足しつつ、全焼結原料中の粉体燃料の配合量を所定値とするように調整することにより、粉体燃料の全消費量を増加させることなく、各系列の造粒物についての焼成温度を確実に維持し、融液量を確保することができる。ここに、式（２）は、CaO源中のCaCO3成分の添加量と粉体燃料中のC成分の添加量を種々変化させて、Cの燃焼発熱量やCaCO3の分解吸熱量などを考慮した熱収支計算を行い、焼結時の焼成温度を維持できるCaCO3成分の添加量とC成分の添加量との組み合せを抽出し、これを統計処理することにより求めたものである。
【００２７】
さらに検討を行った結果、上記0.8〜1.2%の範囲から任意に選択したAl2O3含有量を境界として各種粉鉱石を２系列に分類する場合において、高Al2O3含有量側の系列（第１系列）の鉱石に対して、式（１）および式（２）を同時に満たすようにCaO源および粉体燃料を配合し、この系列の造粒物の割合を全焼結原料の５０質量％以上（乾量基準）としさえすれば、低Al2O3含有量側の系列（第２系列）の鉱石に対しては必ずしも式（１）、式（２）を満たす必要がないことが明らかとなった。これは、以下の実験結果に基づくものである。
【００２８】
すなわち、図３は、高Al2O3含有量側の鉱石に式（１）を満たす量のCaO源を添加し造粒した粒径2〜4mmのペレット（第１系列）と、低Al2O3含有量側の鉱石にCaO源を添加しない（すなわち、式（１）を満たさない）で造粒した粒径2〜4mmのペレット（第２系列）とを配合割合を種々変化させて混合し、これを大気雰囲気中にて所定温度で５分間加熱し、溶融率を測定した結果を示すものである。図３から明らかなように、加熱温度が１３００℃、1３５０℃のいずれの場合でも、第１系列のペレットの配合割合の増加とともに溶融率が上昇し、配合率が５０％以上になるとほぼ一定の溶融率が得られることが分かった。この結果より、高Al2O3含有量側の鉱石に対して式（１）および式（２）を満足させて溶融性を向上させた造粒物を全焼結原料中に多目に（乾量基準で５０％以上）配合しさえすれば、低Al2O3含有量側の鉱石は高Al2O3含有量側の鉱石より元々溶融性が優れているため必ずしも式（１）、式（２）を満足させてこれ以上溶融性を高めなくてもよいものと考えられる。
【００２９】
これにより、低Al2O3含有量側の鉱石に対するCaO源および粉体燃料の配合量の制約がなくなるため、高Al2O3含有量側へのCaO源および粉体燃料の配合量の範囲が拡大される。その結果、焼結原料全体に配合する粉鉱石の種類の選択範囲、組み合わせの自由度等が格段に増大する効果が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の低スラグ焼結鉱の製造方法の実施に係るプロセスフローを示す図である。先ず、事前に各種粉鉱石をAl2O3含有量に応じて２系列に分類する。例えば境界値をAl2O3含有量1%として、1%以上のものを高Al2O3含有鉱石１、1%未満のものを低Al2O3含有鉱石２とする。そして、第１系列の焼結原料ラインＡに、高Al2O3含有鉱石１、返鉱３、石灰石４Ａ、生石灰５Ａ、珪石６Ａ、粉コークス７Ａをそれぞれ所定量切り出して混合造粒機８Ａに供給する。一方、第２系列の焼結原料ラインＢに、低Al2O3含有鉱石２、石灰石４Ｂ、生石灰５Ｂ、珪石６Ｂ、粉コークス７Ｂをそれぞれ所定量切り出して混合造粒機８Ｂに供給する。生石灰５Ａおよび５Ｂは、造粒の際の擬似粒子化促進のためバインダとして所定量添加するものであり、生石灰に代えて消石灰を添加してもよい。珪石６Ａおよび６Ｂは、焼結鉱の強度維持を目的としてスラグ量を増加させるため添加するものであるが、低スラグ化のためには、強度が維持できる（成品歩留が低下しない）範囲で極力少なくする方がよい。石灰石４Ａおよび４Ｂの添加量は、以下のようにして決定する。すなわち、焼結鉱の所要の塩基度CaO/SiO2から、添加すべき全CaO量を計算する。なお、焼結鉱の所要の塩基度は、前述したように、高炉へのペレットや塊鉱石などの他の高炉原料の配合割合によって変化するものであるが、通常、1.5〜2.5の範囲にある。この全CaO量から前記生石灰（または消石灰）５Ａおよび５Ｂ中のCaO量を除した残部のCaO量を求める。この残部のCaO量が、石灰石４Ａと４Ｂとの合計添加量中のCaOに相当する。次いで、第1、第2の両系列Ａ、Ｂに対して、ともに式（１）を満足するように、前記残部のCaO量を適宜配分することにより、石灰石４Ａおよび４Ｂの添加量が求まる。次いで、粉コークス７Ａおよび７Ｂの配合量は、合計量を全焼結原料に対する所定の粉コークス配合量に維持しつつ、式（２）を満足するように、両系列に適宜配分することにより求められる。なお、粉コークスの全焼結原料に対する所定の配合量は、使用する原料の種類や配合条件、焼結機の操業条件等により変化するものであるが、通常、25〜45kg/t-全焼結原料（乾粉）の範囲にある。
【００３２】
上記において、第1、第2の両系列Ａ、Ｂともに式（１）および式（２）を満足させる配合とする代わりに以下のように配合してもよい。まず、第1の系列の造粒物の割合を全焼結原料の５０質量％以上（乾量基準）となるように定める。そして、第1の系列Ａに対して式（１）および式（２）を満足するように、石灰石４Ａの添加量および粉コークス７Ａの配合量を定め、第2の系列Ｂに対しては、残りの石灰石および粉コークスを添加することとする。この場合、第2系列は必ずしも式（１）、式（２）を満足させる必要はない。
【００３３】
以上のようにして決定した配合に従って切り出した各原料をそれぞれ混合造粒機８Ａおよび８Ｂにおいて、所定量の水分を添加して混合・造粒する。このようにして造粒した各造粒物を混合機９内で混合して焼結原料（全焼結原料）とした後、この焼結原料（全焼結原料）を焼結機１０で焼結する。これにより、焼結鉱内にボンドを十分に形成させることができ、製品歩留や生産性を低下させることなく低スラグ焼結鉱が得られる。
【００３４】
焼結原料としての各種粉鉱石には、酸化鉄を含有する高炉ダスト、転炉ダスト、ミルスケールなどの製鉄所ダストを用いてもよい。
【００３５】
また、CaO源としては、石灰石、生石灰、消石灰の他に、ドロマイトや転炉スラグなどを用いることができる。
【００３６】
粉体燃料としては、粉コークスの他に無煙炭などの石炭、高炉ダストや転炉ダストなどCを高濃度に含有する製鉄ダスト、廃プラスチックなどを用いることができる。
【００３７】
焼結鉱中のスラグ量増量のためのSiO2源としては、珪石の他に蛇紋岩などを用いてもよい。なお、蛇紋岩は高炉スラグのMgO成分調整用として焼結鉱に添加してもよい。
【００３８】
【実施例】
本発明の効果を確認するため、以下の焼結鍋試験を実施した。焼結鍋試験は、内径100mm×高さ330mmの焼結鍋試験装置を用いて負圧3.5kPa（一定）の条件で実施した。表２に本試験に用いた原料の化学成分および粒径1mm以下の微粉部分の割合を示す。鉱石ＡおよびＢは南米産粉鉱石、鉱石Ｃ、ＤおよびＥは豪州産粉鉱石である。珪石は、成品焼結鉱中SiO2が4.84%となるように配合し、石灰石は、成品焼結鉱のCaO/SiO2が2.14となるように配合した。また、新原料に対してそれぞれ外装で返鉱20%と粉コークス5.3%とを配合し、焼結原料（乾粉）に対して内装で水分7.0%を配合した。
【００３９】
【表２】
【００４０】
（比較例１）
従来方法により、全原料を表3に示す配合条件で一括して混合・造粒して焼結原料を作製した。
【００４１】
【表３】
【００４２】
（本発明例１）
原料鉱石（返鉱を含む）を２系列に分類して、Al2O3含有量が1%以上の鉱石Ｃ〜Ｅおよび返鉱（高Al2O3含有鉱石）を第1系列の原料とし、1%未満の鉱石ＡおよびＢ（低Al2O3含有鉱石）を第2系列の原料とした。そして、各系列ごとに石灰石および粉コークスの添加量を式（１）および（２）を満たすように分配した。表４に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表４に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3と、式（２）の左辺−右辺の値を併せて示す。
【００４３】
【表４】
【００４４】
（本発明例２）
上記本発明例１において、第2系列への石灰石の添加をなくして第１系列へ全量石灰石を配合したが、この場合にも各系列ごとに式（１）は満たしている。さらに、各系列ごとに式（２）を満たすように、粉コークスの添加量の分配を変更した。表５に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表５に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3を併せて示す。
【００４５】
【表５】
【００４６】
（比較例２）
上記本発明例１、２と異なり、第2系列における1mm以下の微粉部分のCaO/Fe2O3の値が第１系列における1mm以下の微粉部分のCaO/Fe2O3の値より大きくなるように各系列への石灰石の添加量を分配した例である。表６に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表６に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3と、式（２）の左辺−右辺の値を併せて示す。この場合、第１系列の配合物の-1mm,CaO/Fe2O3の値が式（１）を満たさず、本方法は本発明の技術的範囲に属しない。
【００４７】
【表６】
【００４８】
（比較例３）
上記本発明例２において、粉コークスの添加量の分配のみを変更した。表７に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表７に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3と、式（２）の左辺−右辺の値を併せて示す。表７から明らかなように、上記本発明例２とは異なり、系列１について式（２）を満足せず、本方法は本発明の技術的範囲に属しない。
【００４９】
【表７】
【００５０】
上記の比較例１〜３および本発明例１、２についての焼結鍋試験の結果を表８に示す。表８から明らかなように、本発明例１、２は、従来方法である比較例１および石灰石または粉コークスの分配が不適な比較例２、３より成品歩留、生産率とも高く、本発明により焼結鉱の強度改善が図られた。さらに、ＲＤＩについても、本発明例１、２は比較例１〜３より低下しており、高炉内における低温還元粉化性も改善されている。
【００５１】
【表８】
【００５２】
（本発明例３）
上記本発明例２において、第2系列への生石灰の添加をなくして第１系列へ全量生石灰を配合した。この結果、第１系列は式（１）を満たすが、第２系列は式（１）を満たさなくなった。なお、粉コークスの添加量は変更せず、両系列とも式（２）を満たしている。また、第１系列の造粒物の全焼結原料に対する配合割合は７６質量％（乾量基準）であった。表９に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表９に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3を併せて示す。
【００５３】
【表９】
【００５４】
（比較例４）
上記本発明例３において、第１系列への粉コークス添加量の一部を第２系列に振り替えた例である。表１０に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表１０に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3と、式（２）の左辺−右辺の値を併せて示す。この場合、第１系列の配合物に対して式（２）を満たさず、本方法は本発明の技術的範囲に属しない。
【００５５】
【表１０】
【００５６】
上記の本発明例３および比較例４についての焼結鍋試験の結果を表１１に示す。表１１および上記表８から明らかなように、本発明例３では、本発明例１、２とほぼ同等の優れた成品歩留、生産率、ＲＤＩが得られた。一方、比較例４では、本発明例１〜４に比べて製品歩留、生産率、ＲＤＩとも劣っている。
【００５７】
【表１１】
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明によれば、高Al2O3含有鉱石を使用して、焼結鉱の品質や生産性を低下させることなく、スラグ成分含有量の少ない焼結鉱（低スラグ焼結鉱）を低コストで製造する方法を提供できる。
【００５９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に係るプロセスフローを示すフロー図である。
【図２】 CaO/Fe2O3と溶融率との関係を示すグラフ図である。
【図３】全焼結原料に対する第１系列（高Al2O3含有量側）の造粒物の配合割合と溶融率との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…高Al2O3含有鉱石
２…低Al2O3含有鉱石
３…返鉱
４Ａ、４Ｂ…石灰石
５Ａ、５Ｂ…生石灰
６Ａ、６Ｂ…珪石
７Ａ、７Ｂ…粉コークス
８Ａ、８Ｂ…混合造粒機
９…混合機
１０…焼結機
Ａ…第1系列
Ｂ…第２系列
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結鉱の製造方法に関するものであり、特に、高Al2O3含有鉱石を使用して、焼結鉱の品質や生産性を低下させることなく、スラグ成分含有量の少ない焼結鉱（低スラグ焼結鉱）を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高炉への微粉炭多量吹き込み操業に伴う高炉炉下部における通気性悪化に対応すべく、高炉の主原料である焼結鉱の低スラグ化が指向されている。しかし、焼結鉱の低スラグ化は、焼結製造工程において、鉱石粒子同士を結合させる融液量が不足するため、焼結鉱の成品歩留が低下し、焼結充填層の通気性悪化により生産性が低下する問題がある。
【０００３】
さらに、焼結鉱の原料として、鉱石中のAl2O3含有量が低い高品位の鉱石（低Al2O3含有鉱石）の供給が減少する一方、Al2O3含有量の高い低品位の鉱石（高Al2O3含有鉱石）の供給が増加する傾向にあり、高Al2O3含有鉱石を多量に使用せざるを得ない状況にある。ところが、焼結原料中に配合される高Al2O3含有鉱石は滓化性が悪いため融液量を減少させ、焼結鉱の成品歩留を低下させることが知られている。
【０００４】
したがって、高Al2O3含有鉱石を多量に使用しつつ低スラグ化しても、成品歩留や生産性が低下しない焼結鉱の製造技術の開発が要請されている。
【０００５】
このような問題に対処するため種々の提案がなされている。
【０００６】
例えば、特許文献１および２に開示された発明は、原料鉱石を高Al2O3含有鉱石と低Al2O3含有鉱石に分類し、高Al2O3含有鉱石側へのCaO源の添加量を全焼結原料の平均値よりも高くなるように配合するものである。この発明は、高Al2O3含有鉱石側へのCaO源の添加量の増加によりスラグの低融点化を図ろうとするものである。しかし、CaO源として通常用いる石灰石を使用した場合、石灰石の分解吸熱により高Al2O3含有鉱石側の焼成温度が低下してしまい、十分な強度が発現せず成品歩留の向上が図れない問題がある。
【０００７】
また、特許文献３〜５に開示された発明は、焼結原料を構成する鉱石の粒径1mm未満の細粒部分のAl2O3量とSiO2量との関係を規定したものである。これにより、細粒部のスラグ成分を適正にして強度を発現しようというものである。しかし、Al2O3量およびSiO2量は鉱石銘柄によりほぼ決まってしまうため、細粒部分のAl2O3量とSiO2量とを規定の範囲とするために、特定の鉱石銘柄の1mm以上の粗粒部分をわざわざ粉砕処理して1mm未満の細粒にして用いる必要が生じ、コストアップとなる問題がある。
【０００８】
また、特許文献６に開示された発明は、焼結原料を構成する鉱石のうち高Al2O3含有鉱石側へ、粒径1mm以下が50重量%以上に分級した石灰石を選択的に添加するものである。これにより、高Al2O3含有鉱石側の強度を改善して焼結鉱の成品歩留を向上させようとするものである。しかし、石灰石の分級が必要であるため、コストアップとなる問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特公平6―10315号公報
【特許文献２】
特公平6―68136号公報
【特許文献３】
特公昭57―22977号公報
【特許文献４】
特公昭58―18413号公報
【特許文献５】
特公昭58―18414号公報
【特許文献６】
特公平6―65727号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、高Al2O3含有鉱石を使用して、焼結鉱の品質や生産性を低下させることなく、スラグ成分含有量の少ない焼結鉱（低スラグ焼結鉱）を低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、焼結原料として配合される各種粉鉱石をAl2O3含有量に応じて少なくとも２系列に分類し、この分類された各系列の粉鉱石に対し、下記式（ 1 ）を満足しつつ、全焼結原料の塩基度CaO/SiO2 が所要値となるように、各系列への添加量を調整したCaO源を添加し、かつ、下式（ 2 ）を満足しつつ、全焼結原料に配合する粉体燃料の合計量が、使用する原料の種類およびその配合条件ならびに焼結機の操業条件に応じて 25 〜 45kg/t- 全焼結原料（乾粉）の範囲で定めた所定の配合量となるように、各系列への配合量を調整した粉体燃料を配合し、この各系列の配合物をそれぞれ混合・造粒した後、この各系列の造粒物を混合して全焼結原料とし、この全焼結原料を焼成することを特徴とする低スラグ焼結鉱の製造方法である。
式（1）
Al2O3≦0.8質量%のとき CaO/Fe2O3≧0.05
0.8質量%<Al2O3≦1.2質量%のとき CaO/Fe2O3≧0.225Al2O3-0.13
Al2O3>1.2質量%のとき CaO/Fe2O3≧0.14
ここに、Al2O3及びFe2O3は、各系列の粉鉱石中の粒径1mm以下の微粉部分におけるAl2O3含有量及びFe2O3含有量（質量%）であり、CaOは、各系列の粉鉱石に添加するCaO源中の全CaO成分の、各系列の粉鉱石の粒径1mm以下の微粉部分に対する質量割合である。
式（ 2 ）
C ≧ 0.0496 × CaCO 3 -0.0294 × CaO+3.23
ここに、 C は、各系列の配合物に対する粉体燃料中の C 成分の配合量（質量 % ）であり、 CaCO 3 は、各系列の配合物に対する CaO 源中の CaCO 3 成分の添加量（質量 % ）であり、 CaO は、各系列の配合物に対する CaO 源中の CaCO 3 成分を除く CaO 成分（ Ca(OH) 2 成分中の CaO 分を含む）の添加量（質量 % ）である。
【００１２】
請求項２の発明は、上記請求項１の発明において、各種粉鉱石の分類を、0.8〜1.2質量%の範囲から任意に選択したAl2O3含有量を境界として２系列に分類し、以下、上記請求項１と同様の操作を行うことを特徴とする低スラグ焼結鉱の製造方法である。
【００１４】
請求項３の発明は、焼結原料として配合される各種粉鉱石を、0.8〜1.2質量%の範囲から任意に選択したAl2O3含有量を境界として、Al2O3含有量の高い側を第１系列とし、Al2O3含有量の低い側を第２系列として２系列に分類し、第１系列の粉鉱石に対しては、上記式（1）および式（2）を同時に満足するようにCaO源および粉体燃料を配合し、かつ、第２系列の粉鉱石に対しては、全焼結原料の塩基度CaO/SiO2 が所要値となり、かつ、全焼結原料中の粉体燃料の配合量が、使用する原料の種類およびその配合条件ならびに焼結機の操業条件に応じて 25 〜 45kg/t- 全焼結原料（乾粉）の範囲で定めた所定の配合量となるように、CaO源および／または粉体燃料を配合し、これら２系列の配合物をそれぞれ混合・造粒した後、これら２系列の造粒物を混合して全焼結原料とし、この全焼結原料を焼成するものであって、乾量基準で、第１系列の造粒物の割合を全焼結原料の５０質量％以上とすることを特徴とする低スラグ焼結鉱の製造方法である。
【００１５】
（作用）
以下の説明において、化学成分の「％」は「質量％」を意味するものとする。焼結鉱は酸化鉄粒子をスラグ成分の融体で結合する溶融結合（ボンド）により塊成化される。焼結鉱の成品歩留や生産性はこのボンドの形成によって大きく左右される。
【００１６】
しかし、ＤＬ型焼結機による焼結製造方法においては、高温での反応時間が極めて短いため、ボンドを迅速に形成させることが必要となる。一般に焼結原料には7%程度の水分を含有させて擬似粒子化を促進することによって原料層の通気性を維持している。この擬似粒子は1mm超の粗粒鉱石を核とし、その周りに1mm以下の微粉が付着して形成される。そして、焼結時には1mm以下の微粉部分を起点として融液が生成する。この融液は周りの粗粒を溶かし込みながらその量を増加していくが、焼結時間が短いため粗粒は未溶融の部分を残したまま、融液が凝固しボンドが形成される。
【００１７】
すなわち、ボンドの形成は、粗粒部分の性状に関わらず、ほぼ1mm以下の微粉部分の性状で決定される。したがって、1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量が高いと融液の生成量が不足し、ボンドの形成が不十分となる。
【００１８】
そこで、本発明は以下のように構成した。先ず、各種粉鉱石をAl2O3含有量に応じて少なくとも２系列に分類する。上記のボンド生成機構からすると、本来は各種粉鉱石を粒径1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量に応じて分類すべきものである。しかし、粒径1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量と粉鉱石全体のAl2O3含有量とは実質的に同等であるので、篩い分け後の化学分析の手間を省略するため粉鉱石全体のAl2O3含有量で分類するものである。次いで、各系列ごとに粉鉱石中の粒径1mm以下の微粉部分におけるAl2O3含有量に応じてCaO源の添加量を調整することによって、必要な融液量を確保しボンドの十分な形成を可能とするものである。具体的には、各系列の粉鉱石へのCaO源の添加量は、式（１）を満足するように、Al2O3含有量が少ない場合には少なく、高い場合には高くする。ただし、高炉原料である焼結鉱の塩基度CaO/SiO2は、高炉スラグの塩基度を維持するため、他の高炉原料（ペレットや塊鉱石など）との配合割合により定まる所要値とする必要がある。したがって、全焼結原料の塩基度もこの所要値とする必要があり、この制限の下で式（１）を満たしつつ、各系列の粉鉱石へのCaO源の添加量を適宜振り分ければよい。
【００１９】
なお、式（１）は以下のようにして導出した。
【００２０】
粒径1mm以下の微粉部分にCaO源を添加した場合における融液生成の程度を定量化するため、以下の実験を行った。
【００２１】
焼結原料として用いられる、Al2O3含有量の異なる各種粉鉱石および返鉱（表１参照）を500μm以下に粉砕し、この微粉部分のそれぞれに、同じく500μm以下に粉砕した石灰石（表１参照）を、添加量を変化させて添加し、粒径2〜4mmのペレットを作成した（本実験において、粉砕粒径を1mm以下でなく500μm以下としたのは、ペレットの造粒を容易にするためであり、本実験のデータは粒径1mm以下のものにも同様に適用できるものである。）。これを大気雰囲気中で1300℃×5分間加熱し（焼結時の焼成温度パターンに近似させた）、冷却後にペレットの断面を顕微鏡観察して溶融率（観察視野内の一定範囲に存在する全組織の面積に対する溶融後組織の面積の割合）を求めた。測定の結果に基づき、図２にCaO/Fe2O3と溶融率との関係を示す。図中の実線は、微粉部分のAl2O3含有量が1.2%超の高Al2O3含有鉱石（鉱石Ｃ、鉱石Ｄ、返鉱）のデータを示し、破線は、微粉部分のAl2O3含有量が0.8%以下の低Al2O3含有鉱石（鉱石Ａ、鉱石Ｂ）のデータを示す。
【００２２】
図２より、溶融率が20%以上と高溶融率が得られるのは、低Al2O3含有鉱石（微粉部分のAl2O3含有量が0.8%以下）の場合には、微粉部分のAl2O3含有量に関わらず、CaO/Fe2O3が0.05以上であり、高Al2O3含有鉱石（微粉部分のAl2O3含有量が1.2%超）の場合にも、微粉部分のAl2O3含有量に関わらず、CaO/Fe2O3が0.14以上であることがわかった。この実験結果に基づいて、微粉部分のAl2O3含有量が0.8%以下および1.2%超の場合には、CaO/Fe2O3の値をそれぞれ一定値とし、0.8%<Al2O3≦1.2%の範囲については、Al2O3含有量の増加にともないCaO/Fe2O3の値を直線的に増加させることとし、式（１）を得たものである。
【００２３】
【表１】
CaO源としては、石灰石、生石灰、消石灰などが用いられるが、通常は最も安価な石灰石が主として用いられる。前述したように、石灰石はCaCO3を主成分とすることから加熱時に分解吸熱するため、単に高Al2O3含有鉱石側にCaO源である石灰石を多量配合するのみでは、焼成温度が低下してしまい、却って融液量が減少してしまう。そこで本発明は、石灰石の添加量に応じて粉体燃料の配合量を調整することにより、石灰石の分解吸熱分を補填して焼成温度を維持し、融液量を確保するものである。
【００２５】
各種粉鉱石の分類は、0.8〜1.2%の範囲から任意に選択したAl2O3含有量を境界として２系列とすることが推奨される。すなわち、上記溶融率の測定実験から明らかなように、Al2O3含有量が0.8%未満と1.2%以上とで必要なCaO源の添加量（CaO/Fe2O3）のレベルが明確に異なるからである。
【００２６】
粉体燃料の各系列の粉鉱石に対する配合量を、式（２）を満足しつつ、全焼結原料中の粉体燃料の配合量を所定値とするように調整することにより、粉体燃料の全消費量を増加させることなく、各系列の造粒物についての焼成温度を確実に維持し、融液量を確保することができる。ここに、式（２）は、CaO源中のCaCO3成分の添加量と粉体燃料中のC成分の添加量を種々変化させて、Cの燃焼発熱量やCaCO3の分解吸熱量などを考慮した熱収支計算を行い、焼結時の焼成温度を維持できるCaCO3成分の添加量とC成分の添加量との組み合せを抽出し、これを統計処理することにより求めたものである。
【００２７】
さらに検討を行った結果、上記0.8〜1.2%の範囲から任意に選択したAl2O3含有量を境界として各種粉鉱石を２系列に分類する場合において、高Al2O3含有量側の系列（第１系列）の鉱石に対して、式（１）および式（２）を同時に満たすようにCaO源および粉体燃料を配合し、この系列の造粒物の割合を全焼結原料の５０質量％以上（乾量基準）としさえすれば、低Al2O3含有量側の系列（第２系列）の鉱石に対しては必ずしも式（１）、式（２）を満たす必要がないことが明らかとなった。これは、以下の実験結果に基づくものである。
【００２８】
すなわち、図３は、高Al2O3含有量側の鉱石に式（１）を満たす量のCaO源を添加し造粒した粒径2〜4mmのペレット（第１系列）と、低Al2O3含有量側の鉱石にCaO源を添加しない（すなわち、式（１）を満たさない）で造粒した粒径2〜4mmのペレット（第２系列）とを配合割合を種々変化させて混合し、これを大気雰囲気中にて所定温度で５分間加熱し、溶融率を測定した結果を示すものである。図３から明らかなように、加熱温度が１３００℃、1３５０℃のいずれの場合でも、第１系列のペレットの配合割合の増加とともに溶融率が上昇し、配合率が５０％以上になるとほぼ一定の溶融率が得られることが分かった。この結果より、高Al2O3含有量側の鉱石に対して式（１）および式（２）を満足させて溶融性を向上させた造粒物を全焼結原料中に多目に（乾量基準で５０％以上）配合しさえすれば、低Al2O3含有量側の鉱石は高Al2O3含有量側の鉱石より元々溶融性が優れているため必ずしも式（１）、式（２）を満足させてこれ以上溶融性を高めなくてもよいものと考えられる。
【００２９】
これにより、低Al2O3含有量側の鉱石に対するCaO源および粉体燃料の配合量の制約がなくなるため、高Al2O3含有量側へのCaO源および粉体燃料の配合量の範囲が拡大される。その結果、焼結原料全体に配合する粉鉱石の種類の選択範囲、組み合わせの自由度等が格段に増大する効果が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の低スラグ焼結鉱の製造方法の実施に係るプロセスフローを示す図である。先ず、事前に各種粉鉱石をAl2O3含有量に応じて２系列に分類する。例えば境界値をAl2O3含有量1%として、1%以上のものを高Al2O3含有鉱石１、1%未満のものを低Al2O3含有鉱石２とする。そして、第１系列の焼結原料ラインＡに、高Al2O3含有鉱石１、返鉱３、石灰石４Ａ、生石灰５Ａ、珪石６Ａ、粉コークス７Ａをそれぞれ所定量切り出して混合造粒機８Ａに供給する。一方、第２系列の焼結原料ラインＢに、低Al2O3含有鉱石２、石灰石４Ｂ、生石灰５Ｂ、珪石６Ｂ、粉コークス７Ｂをそれぞれ所定量切り出して混合造粒機８Ｂに供給する。生石灰５Ａおよび５Ｂは、造粒の際の擬似粒子化促進のためバインダとして所定量添加するものであり、生石灰に代えて消石灰を添加してもよい。珪石６Ａおよび６Ｂは、焼結鉱の強度維持を目的としてスラグ量を増加させるため添加するものであるが、低スラグ化のためには、強度が維持できる（成品歩留が低下しない）範囲で極力少なくする方がよい。石灰石４Ａおよび４Ｂの添加量は、以下のようにして決定する。すなわち、焼結鉱の所要の塩基度CaO/SiO2から、添加すべき全CaO量を計算する。なお、焼結鉱の所要の塩基度は、前述したように、高炉へのペレットや塊鉱石などの他の高炉原料の配合割合によって変化するものであるが、通常、1.5〜2.5の範囲にある。この全CaO量から前記生石灰（または消石灰）５Ａおよび５Ｂ中のCaO量を除した残部のCaO量を求める。この残部のCaO量が、石灰石４Ａと４Ｂとの合計添加量中のCaOに相当する。次いで、第1、第2の両系列Ａ、Ｂに対して、ともに式（１）を満足するように、前記残部のCaO量を適宜配分することにより、石灰石４Ａおよび４Ｂの添加量が求まる。次いで、粉コークス７Ａおよび７Ｂの配合量は、合計量を全焼結原料に対する所定の粉コークス配合量に維持しつつ、式（２）を満足するように、両系列に適宜配分することにより求められる。なお、粉コークスの全焼結原料に対する所定の配合量は、使用する原料の種類や配合条件、焼結機の操業条件等により変化するものであるが、通常、25〜45kg/t-全焼結原料（乾粉）の範囲にある。
【００３２】
上記において、第1、第2の両系列Ａ、Ｂともに式（１）および式（２）を満足させる配合とする代わりに以下のように配合してもよい。まず、第1の系列の造粒物の割合を全焼結原料の５０質量％以上（乾量基準）となるように定める。そして、第1の系列Ａに対して式（１）および式（２）を満足するように、石灰石４Ａの添加量および粉コークス７Ａの配合量を定め、第2の系列Ｂに対しては、残りの石灰石および粉コークスを添加することとする。この場合、第2系列は必ずしも式（１）、式（２）を満足させる必要はない。
【００３３】
以上のようにして決定した配合に従って切り出した各原料をそれぞれ混合造粒機８Ａおよび８Ｂにおいて、所定量の水分を添加して混合・造粒する。このようにして造粒した各造粒物を混合機９内で混合して焼結原料（全焼結原料）とした後、この焼結原料（全焼結原料）を焼結機１０で焼結する。これにより、焼結鉱内にボンドを十分に形成させることができ、製品歩留や生産性を低下させることなく低スラグ焼結鉱が得られる。
【００３４】
焼結原料としての各種粉鉱石には、酸化鉄を含有する高炉ダスト、転炉ダスト、ミルスケールなどの製鉄所ダストを用いてもよい。
【００３５】
また、CaO源としては、石灰石、生石灰、消石灰の他に、ドロマイトや転炉スラグなどを用いることができる。
【００３６】
粉体燃料としては、粉コークスの他に無煙炭などの石炭、高炉ダストや転炉ダストなどCを高濃度に含有する製鉄ダスト、廃プラスチックなどを用いることができる。
【００３７】
焼結鉱中のスラグ量増量のためのSiO2源としては、珪石の他に蛇紋岩などを用いてもよい。なお、蛇紋岩は高炉スラグのMgO成分調整用として焼結鉱に添加してもよい。
【００３８】
【実施例】
本発明の効果を確認するため、以下の焼結鍋試験を実施した。焼結鍋試験は、内径100mm×高さ330mmの焼結鍋試験装置を用いて負圧3.5kPa（一定）の条件で実施した。表２に本試験に用いた原料の化学成分および粒径1mm以下の微粉部分の割合を示す。鉱石ＡおよびＢは南米産粉鉱石、鉱石Ｃ、ＤおよびＥは豪州産粉鉱石である。珪石は、成品焼結鉱中SiO2が4.84%となるように配合し、石灰石は、成品焼結鉱のCaO/SiO2が2.14となるように配合した。また、新原料に対してそれぞれ外装で返鉱20%と粉コークス5.3%とを配合し、焼結原料（乾粉）に対して内装で水分7.0%を配合した。
【００３９】
【表２】
（比較例１）
従来方法により、全原料を表3に示す配合条件で一括して混合・造粒して焼結原料を作製した。
【００４１】
【表３】
（本発明例１）
原料鉱石（返鉱を含む）を２系列に分類して、Al2O3含有量が1%以上の鉱石Ｃ〜Ｅおよび返鉱（高Al2O3含有鉱石）を第1系列の原料とし、1%未満の鉱石ＡおよびＢ（低Al2O3含有鉱石）を第2系列の原料とした。そして、各系列ごとに石灰石および粉コークスの添加量を式（１）および（２）を満たすように分配した。表４に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表４に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3と、式（２）の左辺−右辺の値を併せて示す。
【００４３】
【表４】
（本発明例２）
上記本発明例１において、第2系列への石灰石の添加をなくして第１系列へ全量石灰石を配合したが、この場合にも各系列ごとに式（１）は満たしている。さらに、各系列ごとに式（２）を満たすように、粉コークスの添加量の分配を変更した。表５に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表５に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3を併せて示す。
【００４５】
【表５】
（比較例２）
上記本発明例１、２と異なり、第2系列における1mm以下の微粉部分のCaO/Fe2O3の値が第１系列における1mm以下の微粉部分のCaO/Fe2O3の値より大きくなるように各系列への石灰石の添加量を分配した例である。表６に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表６に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3と、式（２）の左辺−右辺の値を併せて示す。この場合、第１系列の配合物の-1mm,CaO/Fe2O3の値が式（１）を満たさず、本方法は本発明の技術的範囲に属しない。
【００４７】
【表６】
（比較例３）
上記本発明例２において、粉コークスの添加量の分配のみを変更した。表７に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表７に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3と、式（２）の左辺−右辺の値を併せて示す。表７から明らかなように、上記本発明例２とは異なり、系列１について式（２）を満足せず、本方法は本発明の技術的範囲に属しない。
【００４９】
【表７】
上記の比較例１〜３および本発明例１、２についての焼結鍋試験の結果を表８に示す。表８から明らかなように、本発明例１、２は、従来方法である比較例１および石灰石または粉コークスの分配が不適な比較例２、３より成品歩留、生産率とも高く、本発明により焼結鉱の強度改善が図られた。さらに、ＲＤＩについても、本発明例１、２は比較例１〜３より低下しており、高炉内における低温還元粉化性も改善されている。
【００５１】
【表８】
（本発明例３）
上記本発明例２において、第2系列への生石灰の添加をなくして第１系列へ全量生石灰を配合した。この結果、第１系列は式（１）を満たすが、第２系列は式（１）を満たさなくなった。なお、粉コークスの添加量は変更せず、両系列とも式（２）を満たしている。また、第１系列の造粒物の全焼結原料に対する配合割合は７６質量％（乾量基準）であった。表９に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表９に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3を併せて示す。
【００５３】
【表９】
（比較例４）
上記本発明例３において、第１系列への粉コークス添加量の一部を第２系列に振り替えた例である。表１０に各系列ごとの配合条件および両系列の合計配合条件を示す。また、表１０に各系列ごとの1mm以下の微粉部分のAl2O3含有量およびCaO/Fe2O3と、式（２）の左辺−右辺の値を併せて示す。この場合、第１系列の配合物に対して式（２）を満たさず、本方法は本発明の技術的範囲に属しない。
【００５５】
【表１０】
上記の本発明例３および比較例４についての焼結鍋試験の結果を表１１に示す。表１１および上記表８から明らかなように、本発明例３では、本発明例１、２とほぼ同等の優れた成品歩留、生産率、ＲＤＩが得られた。一方、比較例４では、本発明例１〜４に比べて製品歩留、生産率、ＲＤＩとも劣っている。
【００５７】
【表１１】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明によれば、高Al2O3含有鉱石を使用して、焼結鉱の品質や生産性を低下させることなく、スラグ成分含有量の少ない焼結鉱（低スラグ焼結鉱）を低コストで製造する方法を提供できる。
【００５９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に係るプロセスフローを示すフロー図である。
【図２】 CaO/Fe2O3と溶融率との関係を示すグラフ図である。
【図３】全焼結原料に対する第１系列（高Al2O3含有量側）の造粒物の配合割合と溶融率との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…高Al2O3含有鉱石
２…低Al2O3含有鉱石
３…返鉱
４Ａ、４Ｂ…石灰石
５Ａ、５Ｂ…生石灰
６Ａ、６Ｂ…珪石
７Ａ、７Ｂ…粉コークス
８Ａ、８Ｂ…混合造粒機
９…混合機
１０…焼結機
Ａ…第1系列
Ｂ…第２系列
Claims (3)
- 焼結原料として配合される各種粉鉱石をAl2O3含有量に応じて少なくとも２系列に分類し、
この分類された各系列の粉鉱石に対し、下式 1 を満足しつつ、全焼結原料の塩基度CaO/SiO2 が所要値となるように、各系列への添加量を調整したCaO源を添加し、かつ、下式 2 を満足しつつ、全焼結原料に配合する粉体燃料の合計量が、使用する原料の種類およびその配合条件ならびに焼結機の操業条件に応じて 25 〜 45kg/t- 全焼結原料（乾粉）の範囲で定めた所定の配合量となるように、各系列への配合量を調整した粉体燃料を配合し、
この各系列の配合物をそれぞれ混合・造粒した後、この各系列の造粒物を混合して全焼結原料とし、この全焼結原料を焼成することを特徴とする低スラグ焼結鉱の製造方法。
式1
Al2O3≦0.8質量%のとき CaO/Fe2O3≧0.05
0.8質量%<Al2O3≦1.2質量%のとき CaO/Fe2O3≧0.225Al2O3-0.13
Al2O3>1.2質量%のとき CaO/Fe2O3≧0.14
ここに、Al2O3及びFe2O3は、各系列の粉鉱石中の粒径1mm以下の微粉部分におけるAl2O3含有量及びFe2O3含有量（質量%）であり、CaOは、各系列の粉鉱石に添加するCaO源中の全CaO成分の、各系列の粉鉱石の粒径1mm以下の微粉部分に対する質量割合である。
式２
C ≧ 0.0496 × CaCO 3 -0.0294 × CaO+3.23
ここに、 C は、各系列の配合物に対する粉体燃料中の C 成分の配合量（質量 % ）であり、 CaCO 3 は、各系列の配合物に対する CaO 源中の CaCO 3 成分の添加量（質量 % ）であり、 CaO は、各系列の配合物に対する CaO 源中の CaCO 3 成分を除く CaO 成分（ Ca(OH) 2 成分中の CaO 分を含む）の添加量（質量 % ）である。 - 焼結原料として配合される各種粉鉱石を、0.8〜1.2質量%の範囲から任意に選択したAl2O3含有量を境界として２系列に分類し、
この分類された各系列の粉鉱石に対し、下式1を満足しつつ、全焼結原料の塩基度CaO/SiO2 が所要値となるように、各系列への添加量を調整したCaO源を添加し、かつ、下式 2 を満足しつつ、全焼結原料に配合する粉体燃料の合計量が、使用する原料の種類およびその配合条件ならびに焼結機の操業条件に応じて 25 〜 45kg/t- 全焼結原料（乾粉）の範囲で定めた所定の配合量となるように、各系列への配合量を調整した粉体燃料を配合し、
この各系列の配合物をそれぞれ混合・造粒した後、この各系列の造粒物を混合して全焼結原料とし、この全焼結原料を焼成することを特徴とする低スラグ焼結鉱の製造方法。
式１
Al2O3≦0.8%のとき CaO/Fe2O3≧0.05
0.8%<Al2O3≦1.2%のとき CaO/Fe2O3≧0.225×Al2O3-0.13
Al2O3>1.2%のとき CaO/Fe2O3≧0.14
ここに、Al2O3及びFe2O3は、各系列の粉鉱石中の粒径1mm以下の微粉部分におけるAl2O3含有量及びFe2O3含有量であり、CaOは、各系列の粉鉱石に添加するCaO源中の全CaO成分の、各系列の粉鉱石の粒径1mm以下の微粉部分に対する質量割合である。
式２
C ≧ 0.0496 × CaCO 3 -0.0294 × CaO+3.23
ここに、 C は、各系列の配合物に対する粉体燃料中の C 成分の配合量（質量 % ）であり、 CaCO 3 は、各系列の配合物に対する CaO 源中の CaCO 3 成分の添加量（質量 % ）であり、 CaO は、各系列の配合物に対する CaO 源中の CaCO 3 成分を除く CaO 成分（ Ca(OH) 2 成分中の CaO 分を含む）の添加量（質量 % ）である。 - 焼結原料として配合される各種粉鉱石を、0.8〜1.2質量%の範囲から任意に選択したAl2O3含有量を境界として、Al2O3含有量の高い側を第１系列とし、Al2O3含有量の低い側を第２系列として２系列に分類し、
第１系列の粉鉱石に対しては、下式1および下式２を同時に満足するようにCaO源および粉体燃料を配合し、
かつ、第２系列の粉鉱石に対しては、全焼結原料の塩基度CaO/SiO2 が所要値となり、かつ、全焼結原料中の粉体燃料の配合量が、使用する原料の種類およびその配合条件ならびに焼結機の操業条件に応じて 25 〜 45kg/t- 全焼結原料（乾粉）の範囲で定めた所定の配合量となるように、CaO源および／または粉体燃料を配合し、
これら２系列の配合物をそれぞれ混合・造粒した後、これら２系列の造粒物を混合して全焼結原料とし、この全焼結原料を焼成するものであって、
乾量基準で、第１系列の造粒物の割合を全焼結原料の５０質量％以上とすることを特徴とする低スラグ焼結鉱の製造方法。
式１
Al2O3≦0.8%のとき CaO/Fe2O3≧0.05
0.8%<Al2O3≦1.2%のとき CaO/Fe2O3≧0.225×Al2O3-0.13
Al2O3>1.2%のとき CaO/Fe2O3≧0.14
ここに、Al2O3及びFe2O3は、各系列の粉鉱石中の粒径1mm以下の微粉部分におけるAl2O3含有量及びFe2O3含有量であり、CaOは、各系列の粉鉱石に添加するCaO源中の全CaO成分の、各系列の粉鉱石の粒径1mm以下の微粉部分に対する質量割合である。
式２
C≧0.0496×CaCO3-0.0294×CaO+3.23
ここに、Cは、各系列の配合物に対する粉体燃料中のC成分の配合量（質量%）であり、CaCO3は、各系列の配合物に対するCaO源中のCaCO3成分の添加量（質量%）であり、CaOは、各系列の配合物に対するCaO源中のCaCO3成分を除くCaO成分（Ca(OH)2成分中のCaO分を含む）の添加量（質量%）である。
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