特許 6369113 焼結鉱の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6369113

(24)【登録日】2018年7月20日

(45)【発行日】2018年8月8日

(54)【発明の名称】焼結鉱の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 1/16 20060101AFI20180730BHJP

【ＦＩ】

   C22B1/16 L

   C22B1/16 C

   C22B1/16 F

   C22B1/16 N

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-92931(P2014-92931)

(22)【出願日】2014年4月28日

(65)【公開番号】特開2014-237888(P2014-237888A)

(43)【公開日】2014年12月18日

【審査請求日】2016年12月5日

(31)【優先権主張番号】特願2013-97419(P2013-97419)

(32)【優先日】2013年5月7日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100128587

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 一騎

(72)【発明者】

【氏名】石山 理

【審査官】 國方 康伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３１３６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２３９５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１７７３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３５０７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０５６５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 岡崎 潤， 外２名，新規マラマンバ鉱石の鉱物特性評価と使用技術，新日鉄技報，２００６年，第384号，p.20-27

【文献】 H. RUMPF, H. SCHUBERT，THE BEHAVIOR OF AGGLOMERATES UNDER TENSILE STRAIN，JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN，１９７４年，Vol.7, No.4，p.294-298

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の造粒ラインを用いて焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法において、
第１の焼結用鉄鉱石を含み、かつ凝結材を除く第１の焼結用原料と、生石灰及び消石灰のうち、少なくとも消石灰を含むバインダとを第１の造粒ラインで造粒することで、消石灰使用造粒物を作製する工程と、
第２の焼結用鉄鉱石、生石灰、及び凝結材を含む原料を第２の造粒ラインで造粒することで、生石灰使用造粒物を作製する工程と、
前記消石灰使用造粒物及び前記生石灰使用造粒物を焼結機に搬送する工程と、を含み、 前記バインダに含まれる消石灰の前記バインダの総質量に対する質量％を、前記第１の焼結用原料に含まれる−０．２５ｍｍ粒子の前記第１の焼結用原料の総質量に対する質量％が６７．４質量％未満の場合は１００とし、前記−０．２５ｍｍ粒子の質量％が６７．４質量％以上の場合は、以下の数式（１）を満たす値とすることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
２２２−１．８１Ｃ−０．２５≦Ｓ≦１６１−０．９１Ｃ−０．２５ （１）
前記数式（１）において、Ｃ−０．２５は前記−０．２５ｍｍ粒子の質量％であり、Ｓは前記バインダに含まれる消石灰の質量％である。

【請求項2】

前記第１の焼結用鉄鉱石は、ペレットフィードを含むことを特徴とする、請求項１記載の焼結鉱の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼結鉱の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

製銑プロセスで原料となる鉄鉱石のうち、粒度が１０ｍｍ以下（例えば１〜３ｍｍ）となる粉鉱石は粒度が小さいので、そのまま高炉に投入されると、高炉内の目詰まりの原因となる可能性がある。即ち、粉鉱石によって高炉内での還元ガスの流路が妨げられる可能性がある。そこで、粉鉱石は、そのまま高炉に投入されるのではなく、凝結材（粉コークスや無煙炭等の炭材）、副原料（石灰石、橄欖岩、蛇紋岩、珪石等）および雑原料（スケール等）と共に焼き固められた焼結鉱として高炉に投入される。以下、焼結鉱の製造に使用される原料を総称して焼結用原料とも称する。また、すべてまたは一部の焼結用原料が所定の比率で配合された原料を配合原料とも称する。

【0003】

また、近年、高品位の粉鉱石（ヘマタイトを多く含む粉鉱石）の供給量が低減してきたこと等に鑑み、ペレットフィード（以下、「ＰＦ」とも称する）を焼結用原料として使用することが期待されている。ＰＦは、元来鉄分の含有量が少ない原鉱を粒度が０．１ｍｍ以下になるまで粉砕し、粉砕した原料を選鉱して鉄分を高めることで製造される精鉱である。このような精鉱は、微粉であるため、通常ペレット（焼成ペレット）用原料として用いられるが、一部は焼結用原料として流通している。以下、粉鉱石及びＰＦを総称して焼結用鉄鉱石とも称する。

【0004】

焼結用鉄鉱石は、焼結鉱の生産性を高めることを目的として、凝結材、及び副原料の他、必要に応じて生石灰等のバインダと共に造粒される。ＰＦは、粉鉱石よりも粒度が小さいので、造粒が特に重要になる。バインダを焼結用鉄鉱石の造粒に使用すると、焼結用鉄鉱石の擬似粒化を促進し、焼結用鉄鉱石と他の原料とを強固に結合することができる。したがって、焼結用鉄鉱石よりも粒度の大きい造粒物（擬似粒子）が作製されるので、充填層内の通気を十分に確保できる。この結果、焼結鉱の生産性を向上することができる。

【0005】

特許文献１〜３には、このようなバインダに関する技術が開示されている。いずれの文献でも、造粒システム（造粒を行うシステム）内で生石灰を水和（消化）することで消石灰とし、この消石灰がバインダとして作用するとされる。具体的には、特許文献１では、生石灰を湿式粉砕することで消石灰スラリーを作製する。そして、この消石灰スラリーを他の焼結用原料（粉鉱石、凝結材、及び副原料）と混合し、混合物の造粒を行う。特許文献２では、生石灰を含む返鉱に水を加えることで返鉱内の生石灰を消石灰とする。そして、消石灰を含む返鉱を他の焼結用原料（粉鉱石、凝結材、及び副原料）と混合し、混合物の造粒を行う。特許文献３では、特定の銘柄の粉鉱石、凝結材、副原料、及び生石灰を混合し、混合物の造粒を行う。造粒の際に水が混合物に投入されるので、生石灰は造粒時に消化される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭６２−５６５３３号公報

【特許文献2】特開平１−１６８８２５号公報

【特許文献3】特開昭６１−１７７３３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の技術では、生石灰の消化に要する時間については特に考慮されておらず、造粒システム内で生石灰の消化を非常に短時間で行なっていた。例えば、特許文献３に開示された技術では、造粒中に生石灰の消化が行われるが、この造粒は短時間で行われる。また、造粒は例えばドラムミキサー内で行われる。そして、ドラムミキサー内に単位時間当りに投入される焼結用原料及び生石灰が増加するほど、生石灰のドラムミキサー内での滞在時間が相対的に減少する。すなわち、生石灰と水との接触時間が相対的に減少する。

【0008】

従来の技術では、生石灰の消化を短時間で行った場合であっても、生石灰は造粒中に完全に消化していると考えられていた。このため、生石灰と、生石灰を完全に消化する（例えば生石灰の総質量の９９質量％以上を消化する）ことで作製された消石灰とではバインダとしての機能に差はないと考えられていた。

【0009】

しかし、本発明者が両者の特性について詳細に検討したところ、消石灰は生石灰よりもバインダとしての機能（造粒作用）が高いことを見出した。例えば、焼結用原料と生石灰との混合物を造粒することで作製された造粒物は、焼結用原料と消石灰との混合物を造粒することで作製された造粒物よりも擬似粒化指数が低いことが判明した。この理由としては、従来の技術では、生石灰の消化を非常に短時間で行なっているため、実際は生石灰が完全に消化していないことが考えられる。

【0010】

このような知見によれば、単に焼結用原料に消石灰を混合すればよいとも考えられる。しかし、本発明者が消石灰についてさらに検討を重ねたところ、凝結材を含む焼結用原料に消石灰を混合した場合、焼結鉱の生産性（生産率）及び成品歩留がむしろ悪化する結果となった。

【0011】

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、焼結鉱の生産性及び成品歩留を向上することが可能な、新規かつ改良された造粒システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の造粒ラインを用いて焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法において、第１の焼結用鉄鉱石を含み、かつ凝結材を除く第１の焼結用原料と、生石灰及び消石灰のうち、少なくとも消石灰を含むバインダとを第１の造粒ラインで造粒することで、消石灰使用造粒物を作製する工程と、第２の焼結用鉄鉱石、生石灰、及び凝結材を含む原料を第２の造粒ラインで造粒することで、生石灰使用造粒物を作製する工程と、消石灰使用造粒物及び生石灰使用造粒物を焼結機に搬送する工程と、を含むことを特徴とする、焼結鉱の製造方法が提供される。

【0013】

好ましくは、第１の造粒ラインに投入される消石灰の量は、第１の焼結用原料に含まれる−０．２５ｍｍ粒子の第１の焼結用原料の総質量に対する質量％（Ｃ_{−０．２５}）に応じて調整される。すなわち、バインダの総質量に対する消石灰の質量％（Ｓ）を、Ｃ_{−０．２５}が６７．４質量％未満の場合は１００とし、Ｃ_{−０．２５}が６７．４質量％以上の場合は２２２−１．８１Ｃ_{−０．２５} ≦Ｓ≦１６１−０．９１Ｃ_{−０．２５}の範囲内の値とすることが好ましい。

【0014】

ここで、第１の焼結用鉄鉱石は、ペレットフィードを含んでいてもよい。

【発明の効果】

【0015】

以上説明したように本発明によれば、第１の造粒ラインでは、第１の焼結用鉄鉱石を含み、かつ凝結材を除く第１の焼結用原料と、消石灰とを造粒することで、凝結材を含まない消石灰使用造粒物を作製する。そして、第２の造粒ラインでは、第２の焼結用鉄鉱石、凝結材、副原料、及び生石灰を含む原料造粒することで、凝結材を含む生石灰使用造粒物を作製する。このように、凝結材を使用しない第１の造粒ラインではバインダとして消石灰を使用することで、消石灰の優れたバインダ機能を活用する。一方、凝結材を使用する第２の造粒ラインでは、バインダとして生石灰を使用することで、凝結材の燃焼不良を抑制する。

【0016】

このように、本発明では、消石灰及び生石灰を適切なラインで使用することで、消石灰の高いバインダ機能（造粒効果）を効果的に活かしつつ、消石灰によるデメリット（凝結材の燃焼不良）を抑制している。したがって、焼結鉱の生産性及び成品歩留が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】テスト用造粒物の一部を拡大して示す光学顕微鏡写真である。

【図2】本実施形態に係る造粒システムの一例を示す模式図である。

【図3】本実施形態にて第１の焼結用原料中の微粉割合に応じて決定される生石灰消化率の好ましい範囲を示すグラフである。

【図4】生石灰消化率Ｓの調整を消化ミキサー等の消化設備で行う際の、ミキサー撹拌時間と消化率の相関を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

＜１．本発明者が得た知見＞
本発明者は、粉鉱石を造粒するための消石灰及び生石灰について鋭意検討した結果、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法およびそれを実現するための造粒システムに想到するに至った。そこで、まず、本発明者が行った検討について説明する。

【0020】

（擬似粒化指数の対比）
本発明者は、単一ラインからなる造粒システムに、バインダとして生石灰を１７．６ｋｇ／ｔｓ（成品焼結鉱１ｔ当り１７．６ｋｇ）投入することで、基準造粒物（ＢＡＳＥ）を作製した。ここで、単一ラインからなる造粒システムでは、まず、凝結材を含む焼結用原料とバインダとの混合物（配合原料）がドラムミキサーに投入される。ドラムミキサーは、当該配合原料を造粒することで、造粒物を作製する。また、本発明者は、同じ造粒システムに、バインダとして生石灰換算で１７．５ｋｇ／ｔｓの消石灰を投入することで、テスト用造粒物（ＴＥＳＴ）を作製した。

【0021】

そして、本発明者は、各造粒物の擬似粒化指数（Ｇ．Ｉ．）を算出した。その結果、一定の生石灰換算値で比較した場合、ＢＡＳＥの擬似粒化指数が８９．８であるのに対して、ＴＥＳＴのそれは９２．７であり、消石灰は造粒中に消化した生石灰よりもバインダとしての機能が高い。

【0022】

ここに、擬似粒化指数は、以下の数式（１）により算出される。
Ｇ．Ｉ．＝｛（造粒前の粒度０．２５ｍｍ以下の配合原料の比率−造粒後の粒度０．２５ｍｍ以下の配合原料の比率）／（造粒前の０．２５ｍｍ以下の配合原料の比率）｝×１００・・・（１）

【0023】

造粒前の粒度０．２５ｍｍ以下の配合原料の比率とは、ドラムミキサー投入前の配合原料全体に占める粒度０．２５ｍｍ以下の配合原料の割合（質量％）である。造粒後の粒度０．２５ｍｍ以下の配合原料の比率とは、造粒後の配合原料、すなわち造粒物の全体に占める粒度０．２５ｍｍ以下の造粒物の割合（質量％）である。式（１）が示すように、擬似粒化指数が高いほど、造粒物の粒度が大きい、すなわち、造粒に使用したバインダの機能が高いといえる。

【0024】

ここで、本実施形態での粒度は、例えば目開きの大きさが異なる篩を用いて測定される。上述したＧ．Ｉ．の測定においては、目開きが０．２５ｍｍの篩を用意し、測定対象の配合原料をこの篩にかける。この篩を通過した配合原料は、粒度が０．２５ｍｍ以下となる。後述する実施例及び比較例では、目開きの大きさが異なる篩を用いて粒度を測定した。本実施形態において、粒度が０．２５ｍｍ以下となる粒子を、「−０．２５ｍｍ粒子」、あるいは「微粉」とも称する。粒度が０．１ｍｍ以下の粒子を「微粉」と称する場合もある。

【0025】

（成品歩留の対比）
擬似粒化指数が高いほど、造粒物の粒度が高くなるので、充填層（焼結機内に形成される造粒物の層）の通気度が高くなる。したがって、テスト用造粒物を使用して作製した焼結鉱（以下、「テスト用焼結鉱」とも称する）の成品歩留は、基準造粒物を使用して作製した焼結鉱（以下、「基準焼結鉱」とも称する）の成品歩留よりも高くなることが予想される。
しかし、テスト用焼結鉱（ＴＥＳＴ）の成品歩留が８１．１質量％であるのに対し、基準焼結鉱（ＢＡＳＥ）の成品歩留は７８．５質量％とむしろ悪化した。このように、バインダとして消石灰を使用した場合、生産率は維持できても焼結鉱成品歩留が低下する。

【0026】

ここに、成品歩留は、以下で求められる。まず、テスト用造粒物及び基準造粒物をそれぞれ焼結試験装置（鍋試験装置）に投入することで、焼結ケーキを作製する。焼結ケーキを２ｍの高さから５回落下させた後、粒度が５ｍｍ以上の焼結鉱を成品として篩分けし、その後秤量することで、焼結鉱の総質量に対する成品の質量比を取得し、その質量比を成品歩留とする。

【0027】

（歩留低下の原因）
本発明者は、この原因を突き止めるため、テスト用造粒物を光学顕微鏡で観察した。この結果、本発明者は、凝結材の表面に焼結用鉄鉱石の微粉成分（粒度が０．１ｍｍ以下の成分）が消石灰により厚く結着していることを突き止めた。図１に光学顕微鏡写真を示す。図１中、破線１０５で囲まれた部分が凝結材１００となっており、凝結材１００の表面に微粉成分１１０が結着している。凝結材は鉄鉱石よりも水に対する親和性が低いので、造粒されにくい。しかし、消石灰は生石灰よりも粒度が小さく、バインダとしての機能が非常に強いため、凝結材も造粒してしまう。

【0028】

造粒された凝結材は、焼結機内で燃焼不良を起こす。このため、テスト用造粒物が高い擬似粒化指数を示すのに反して、テスト用焼結鉱の成品歩留が悪化したと考えられる。なお、基準造粒物においても、生石灰は造粒中に消化することで消石灰となっているので、凝結材の表面に微粉成分が結着しているとも考えられる。しかし、本発明者が基準造粒物を観察したところ、そのような事例はほとんど見受けられなかった。基準造粒物では、生石灰の消化が短時間で行われるため、消石灰の量自体が少ない。したがって、消石灰は、粉鉱石をある程度造粒することはできるが、凝結材の表面に微粉成分を結着させるまでには至らないと考えられる。

【0029】

このように、消石灰は、生石灰よりもバインダとしての機能が非常に強いが、その一方で凝結材をも造粒してしまうという短所も有する。そこで、本発明者は、消石灰の優れたバインダ機能を有効に活用する方法を検討した。この結果、本発明者は、造粒ラインを複数用意し、ラインごとに凝結材の有無及びバインダの種類を変更することに想到し、このような知見の下、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法及びそれを実現するための造粒システムに想到した。以下、本実施形態に係る造粒システムについて説明する。

【0030】

＜２．造粒システムの構成＞
次に、図２にもとづいて、本実施形態に係る造粒システム１０の構成について説明する。造粒システム１０は、第１の造粒ライン（サブライン）１０Ａと、第２の造粒ライン（メインライン）１０Ｂと、造粒物搬送ライン１５ｂと、を有する。第１の造粒ライン１０Ａで行われる処理は第１の造粒処理とも称される。第２の造粒ライン１０Ｂで行われる処理は第２の造粒処理とも称される。

【0031】

（第１の造粒ラインの構成）
第１の造粒ライン１０Ａは、消石灰を用いて第１の焼結用鉄鉱石を造粒するラインである。具体的には、第１の造粒ライン１０Ａは、生石灰供給ホッパ１１ａと、生石灰搬送ライン１２ａと、消化混練ミキサー１３ａと、消石灰供給ライン１４ａと、第１の焼結用原料供給ホッパ１５ａと、第１の配合原料供給ライン１６ａと、高速撹拌ミキサー１７ａと、パンペレタイザ１８ａと、消石灰使用造粒物供給ライン１９ａとを備える。

【0032】

（消化ライン）
生石灰供給ホッパ１１ａは、生石灰を生石灰搬送ライン１２ａに供給する。生石灰搬送ライン１２ａは、生石灰を消化混練ミキサー１３ａに供給する。消化混練ミキサー１３ａは、生石灰が所定の消化率となるように、生石灰と水とを混練する。これにより、予め消化した生石灰、すなわちバインダを製造する。バインダは、少なくとも消石灰を含む。バインダは、生石灰が完全に消化されなかった場合（消化率＜１００％の場合）には、未消化の生石灰も含む。消化率は、バインダに含まれる消石灰のバインダの総質量に対する質量比である。また、消化率は、バインダが石灰供給ライン１４ａから第１の配合原料供給ライン１６ａに投入された際の消化率、すなわち投入時消化率を意味する。消化率は、予め消化した生石灰のサンプルを９５０℃超に加熱し、脱水がなされる前後の重量変化の測定や、断熱された既定量の水にサンプルを浸漬、撹拌した場合の発熱量変化を未消化生石灰量として測定する等、種々の方法によって測定可能である。

【0033】

このように、本実施形態でも、生石灰を造粒システム１０内で消化させる。石灰供給ライン１４ａは、消化混練ミキサー１３ａで予め消化した生石灰、すなわちバインダを第１の配合原料供給ライン１６ａに供給することで、バインダと第１の配合原料供給ライン１６ａ上の第１の焼結用鉄鉱石とを混合する。なお、消石灰を予め用意し（例えば購入し）、消石灰と生石灰とを混合することでバインダを作成してもよい。そして、このバインダを焼結用原料供給ホッパ１５ａから第１の配合原料供給ライン１６ａに供給するようにしてもよい。

【0034】

（生石灰の消化率の好ましい範囲）
ここに、生石灰の消化率は、第１の焼結用原料に含まれる−０．２５ｍｍ粒子の第１の焼結用原料の総質量に対する質量比（以下、「−０．２５ｍｍ粒子の質量比」とも称する）に応じて、次のよう調整するのがよい。

【0035】

図３は、−０．２５ｍｍ粒子の質量比（横軸）と、投入時消化率（縦軸）との対応関係を示す。図３の網掛け部分（領域Ａ）は、−０．２５ｍｍ粒子の質量比に対して好ましい投入時消化率を示す。−０．２５ｍｍ粒子の質量比（質量百分率）をＣ_{−０．２５}、投入時消化率［％］をＳとすると、領域Ａは以下の数式（２）及び（３）を用いて表す事が出来る。以下の式は、後述の実施例の結果から定められたものである。
Ｃ_{−０．２５}が６７．４質量％未満の場合、
Ｓ＝１００ ・・・（２）
Ｃ_{−０．２５}が６７．４質量％以上の場合、
２２２−１．８１Ｃ_{−０．２５}≦Ｓ≦１６１−０．９１Ｃ_{−０．２５} ・・・（３）

【0036】

上記のように−０．２５ｍｍ粒子の質量比が６７．４％以上の場合には、消化率を低減する方が好ましい。この理由を次に記す。バインダは第１の焼結用原料中に均一に分散してこそその機能が十分発揮される。第１の焼結用原料中の比較的粗い粒子は、この分散を促進する働きがある。しかし、第１の焼結用原料中の微粉量（すなわち、−０．２５ｍｍ粒子の質量）が過大となると、この分散作用が低下して、バインダは、その機能を十分な機能を発揮出来なくなる。特に、消石灰は、生石灰に比較して粒度が小さいことから、この影響を受けやすいと考えられる。従って、生石灰を消化することでバインダを作製する場合、生石灰を完全に消化してしまうよりも一部未消化とする、つまり粗い粒子を一部残す方がバインダをより確実に第１の焼結用原料中に分散出来る。

【0037】

（消化率を調整する方法）
生石灰の消化率の調整は、消化混練ミキサー１３ａにおける水の添加量及び混練時間を調整することで可能である。一例を図４に示す。図４は、プロシェアミキサー（一軸消化混練機）による撹拌時間（混練時間、横軸）と、生石灰の消化率との対応関係を示す。プロシェアミキサーは消化混練ミキサー１３ａの一例である。図４に示すように、プロシェアミキサーの処理時間を２５〜１５０秒の範囲内とすることで、消化率５０〜７５％の生石灰を作製することが可能である。消化混練ミキサー１３ａで予め消化調整がなされた生石灰、すなわちバインダを第１の配合原料供給ライン１６ａに供給する。

【0038】

また、第１の焼結用原料供給ホッパ１５ａに生石灰と消石灰を個別に用意し、それらの添加比率を調整することで、第１の配合原料供給ライン１６ａに供給する生石灰の消化率を調整しても良い。

【0039】

（第１の焼結用原料）
第１の焼結用原料供給ホッパ１５ａは、第１の焼結用原料、すなわち第１の焼結用鉄鉱石を第１の配合原料供給ライン１６ａに供給する。ここで、第１の焼結用鉄鉱石は、焼結鉱の原料となる鉄鉱石であれば特に制限されない。ただし、造粒システム１０を用いて難造粒性粉鉱石及びＰＦのうち少なくとも一方を造粒する場合、これらの鉄鉱石は第１の焼結用鉄鉱石として第１の造粒ライン１０Ａで処理されることが好ましい。これらの鉄鉱石は他の粉鉱石（汎用の粉鉱石）よりも造粒しにくいので、これらの鉄鉱石を造粒する際には予め消化した生石灰及び／又は消石灰による強力なバインダ効果を活用することが好ましいからである。尚、第1の造粒ラインで、さらに副原料、雑原料、返鉱を使用してもよい。

【0040】

ここで、難造粒性粉鉱石を「新日鐵技報第３８４号（２００６年，ｐ２０−２７、岡崎ら）」（以下、「参考文献」と称する）を引用して説明する。難造粒性粉鉱石は、例えば粒度１ｍｍ以下の粒子の最大付着力が１５（ｇ／ｃｍ^２）以下となる粉鉱石となる。参考文献の図８中、「Ｏｒｅ Ｗ」、「Ｏｒｅ Ａ」、「Ｏｒｅ Ｂ」、及び「Ｏｒｅ Ｇ」が難造粒性粉鉱石となる。なお、「Ｏｒｅ Ｗ」はマラマンバ鉱石である。すなわち、難造粒性粉鉱石は、粒度が比較的大きい（例えば１〜３ｍｍ程度の）粒子と、粒度１ｍｍ以下の粒子とを含んでおり、粒度１ｍｍ以下の粒子が難造粒性となっている。すなわち粒度１ｍｍ以下の粒子は他の粒子から遊離しやすい。また、粒度が比較的大きい粒子は、粒度１ｍｍ以下の粒子をほとんど吸着することができない。

【0041】

（第１の造粒ラインの運転方法）
第１の配合原料供給ライン１６ａは、第１の焼結用鉄鉱石及びバインダの混合物、すなわち第１の配合原料を高速撹拌ミキサー１７ａに供給する。このバインダは、上述したように、生石灰を消化することで作製されたものなので、少なくとも消石灰を含む。生石灰の消化率が１００％未満の場合、バインダは生石灰と消石灰との混合物となる。高速撹拌ミキサー１７ａは、第１の配合原料を混練することで、配合原料混練物を作製する。配合原料混練物は、所定量の水が添加された後、パンペレタイザ１８ａに供給される。パンペレタイザ１８ａは、配合原料混練物を造粒することで、消石灰使用造粒物を作製する。消石灰使用造粒物は、第１の焼結用鉄鉱石、バインダ、及び水を含む造粒物である。したがって、消石灰使用造粒物は、凝結材を含まない。消石灰使用造粒物供給ライン１９ａは、消石灰使用造粒物を造粒物搬送ライン１５ｂに供給する。

【0042】

（第２の造粒ラインの構成）
第２の造粒ライン１０Ｂは、生石灰及び凝結材を用いて第２の焼結用鉄鉱石を造粒するラインである。具体的には、第２の造粒ライン１０Ｂは、第２の焼結用原料供給ホッパ１１ｂと、生石灰供給ホッパ１２ｂと、第２の配合原料供給ライン１３ｂと、ドラムミキサー１４ｂとを備える。

【0043】

第２の焼結用原料供給ホッパ１１ｂは、第２の焼結用原料、すなわち第２の焼結用鉄鉱石、凝結材、副原料、及び返鉱等を第２の配合原料供給ライン１３ｂに供給する。ここで、第２の焼結用鉄鉱石は、焼結鉱の原料となる鉄鉱石であれば特に制限されない。例えば、第２の焼結用鉄鉱石は第１の焼結用鉄鉱石と同じであっても、異なっていてもよい。造粒システム１０を用いて難造粒性粉鉱石及びＰＦのうち少なくとも一方を造粒する場合、これらの鉄鉱石は第１の造粒ライン１０Ａで優先的に処理されることが好ましい。ただし、第１の造粒ライン１０Ａの処理能力を超えた分の難造粒性粉鉱石及びＰＦは、第２の焼結用鉄鉱石として第２の造粒ライン１０Ｂで処理されてもよい。処理形態の一例として、難造粒性粉鉱石及びＰＦを第１の造粒ライン１０Ａで処理し、難造粒性粉鉱石及びＰＦ以外の粉鉱石（すなわち汎用の粉鉱石）を第２の造粒ライン１０Ｂで処理することが挙げられる。なお、凝結材とＰＦとは別の造粒ラインで処理されることが望ましい。凝結材の表面にＰＦが付着することを抑制するためである。

【0044】

生石灰供給ホッパ１２ｂは、生石灰を第２の配合原料供給ライン１３ｂに供給することで、生石灰を第２の焼結用原料と混合する。第２の配合原料供給ライン１３ｂは、第２の焼結用原料及び生石灰の混合物、すなわち第２の配合原料をドラムミキサー１４ｂに供給する。

【0045】

ドラムミキサー１４ｂは、第２の配合原料に水を添加し、これらを造粒することで、生石灰使用造粒物を作製する。生石灰使用造粒物は、第２の焼結用原料、消石灰（ドラムミキサー内で生石灰が水和することで生成されたもの）、及び水を含む。造粒物搬送ライン１５ｂは、消石灰使用造粒物と生石灰使用造粒物との混合物を焼結機に供給する。

【0046】

このように、図２に示す例では、消石灰使用造粒物はドラムミキサー１４ｂに投入されないが、消石灰使用造粒物はドラムミキサー１４ｂに投入されてもよい。すなわち、消石灰使用造粒物供給ライン１９ａは、第２の配合原料供給ライン１３ｂに接続されてもよい。ただし、図４に示す例の方が、消石灰使用造粒物を崩壊させない点で、好ましい。

【0047】

＜３．焼結鉱の製造方法＞
上記の造粒システム１０を用いた焼結鉱の製造方法は以下のとおりである。すなわち、第１の造粒ラインでは、第１の焼結用原料と、バインダとを含む第１の配合原料を造粒することで、消石灰使用造粒物を作製する。一方、第２の造粒ラインでは、第２の焼結用鉄鉱石、生石灰、及び凝結材を含む第２の配合原料を造粒することで、生石灰使用造粒物を作製する。そして、造粒物搬送ライン１５ｂでは、消石灰使用造粒物及び生石灰使用造粒物を焼結機に搬送する。焼結鉱では、消石灰使用造粒物及び生石灰使用造粒物を焼結することで、焼結鉱を作製する。

【0048】

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。

【0049】

例えば、上記実施形態では、造粒ラインを２ラインとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、造粒ラインは３ライン以上あってもよい。

【実施例】

【0050】

本実施形態の実施例について説明する。本実施例では、以下の手順に従って焼結鉱を作製することで、図２に示す造粒システム１０を擬似的に再現した。

【0051】

（焼結鉱作製処理）
（原料配合）
実験に使用した原料の配合を表１に示す。表１中の配合に関する数値は「新原料合計」に対する質量％を示し、返鉱及び凝結材の数値は外数である。また、ブラジル産鉄鉱石ＡはＰＦＦＴであり、豪州産鉄鉱石Ｃはマラマンバである。他の鉄鉱石Ｂ、Ｄ、Ｅは汎用の粉鉱石（難造粒性でない粉鉱石）である。ここでは予め消化した石灰の代替として、市販の消石灰と生石灰の混合物を使用した。

【0052】

【表1】

【0053】

（第１の造粒処理）
第１の焼結用原料（第１の焼結用鉄鉱石。ここでは表１に示す鉄鉱石Ａ、Ｂ。）、及びバインダとして消石灰及び／又は生石灰を、表１の「サブ」に示す配合割合で配合した。これにより、第１の配合原料を作製した。そして、前記第１の配合原料を、万能混練機を用いて、３分混練（撹拌）した。これにより、配合原料混練物を作製した。配合原料混練物の水分値は、第１の配合原料の総質量に対して１２．５質量％であった。ついで、配合原料混練物をパンペレタイザに載せ、混練物の造粒を７分間行った。これにより、消石灰使用造粒物を作製した。以上が、図２に示す第１の造粒ライン（サブライン）１０Ａが行う処理に相当する。

【0054】

（第２の造粒処理）
第２の焼結用原料（ここでは鉄鉱石Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、石灰石、カンラン岩、返鉱、及び凝結材）と生石灰又は消石灰とを混合することで第２の配合原料を作製した。第２の配合原料の組成は、表１内で、「メイン」、「返鉱」、及び「凝結材」の行で示される。そして、第２の配合原料を、ドラムミキサーを用いて５分間混合（撹拌）した。これにより、生石灰使用造粒物を作製した。

【0055】

以上が、図２に示す第２の造粒ライン（メインライン）１０Ｂが行う処理に相当する。なお、本実施例はいわゆるオフライン試験であるので、ドラムミキサーによる撹拌時間は５分としたが、実際の造粒ライン１０Ｂでは、ドラムミキサー１４ｂによる撹拌時間は５分よりも短い。

【0056】

（第１の配合原料と第２の配合原料の混合）
第２の配合原料をドラムミキサーで混合した後、予め準備しておいた消石灰使用造粒物（即ち第１の配合原料）をドラムミキサー内に添加し、２０秒混合した。これによって、消石灰使用造粒物が、凝結材を含む第２の配合原料（すなわち生石灰使用造粒物）中に均一に混合される。この結果、焼成される焼結鉱の品位も均質になる。なお、本例では消石灰使用造粒物はドラムミキサーによる混合の初期段階ではドラムミキサーに投入されないが、実際の操業では、消石灰使用造粒物は混合初期段階において予め投入されてもよい。ただし、本実施例のような処理を行うか、あるいは図２に示すように消石灰使用造粒物をドラムミキサー１４ｂに投入しないようにすることは、消石灰使用造粒物を崩壊させない点で、好ましい。以上により、消石灰使用造粒物と生石灰使用造粒物との混合物を作製した。

【0057】

（焼成）
消石灰使用造粒物と生石灰使用造粒物との混合物を焼結実験装置（鍋試験装置）で焼成して焼結鉱の製造及びそのときの生産性の測定を行った。具体的には以下の処理を行った。

【0058】

まず、５０ｋｇ鍋試験装置の試験鍋（内径３００ｍｍ、高さ６６０ｍｍ）に約１．５ｋｇの床敷鉱を投入した。ついで、生石灰使用造粒物と消石灰使用造粒物との混合物約７０ｋｇを試験鍋に投入した。以下、生石灰使用造粒物と消石灰使用造粒物との混合物からなる層を充填層とも称する。試験鍋の底面はメッシュ状となっており、ブロワが連結されている。ブロワは、試験鍋内の空気を下方に吸引することができる。

【0059】

次いで、充填層の表面を１．５分点火した。その後、吸引負圧１５００ｍｍＡｑで試験鍋内の空気を吸引した。これにより、焼結ケーキを作製した。さらに、焼結ケーキを２ｍの高さから５回落下させた後、粒度が５ｍｍ以上の焼結鉱を成品として篩分けし、秤量した。さらに、成品の質量、焼結時間、及び焼結面積（充填層の点火面の面積）に基づいて、焼結鉱生産率（成品の生産率）（t／ｄａｙ／ｍ^２）を算出した。

【0060】

（実験条件）
実験水準を表１の上段、「試験条件」に示す。第１の焼結用原料中の微粉割合（−０．２５ｍｍ粒子の質量比）を変更した水準、またメインラインに適用するバインダの種類（生石灰又は消石灰）を変更した水準、及びサブラインに適用するバインダ消化率を変更した水準を実験条件として付与した。具体的には、以下のような比較を行った。

【0061】

（発明例１−１と比較例１−２及び比較例１−３）
発明例１−１、比較例１−２及び比較例１−３における第１の焼結用原料中の微粉割合（−０．２５ｍｍ粒子の質量比）は６７．４質量％である。ここで、発明例１−１、比較例１−２及び比較例１−３では、上述した第１の配合原料及び第２の配合原料の組成を表１の「発明例１−１」、「比較例１−２」、「比較例１−３」に示すものとして、上述した焼結鉱作製処理を行った。したがって、比較例１−２では、第２の造粒ライン１０Ｂのバインダも消石灰となり、比較例１−３では、同ラインのバインダは生石灰となる。また、比較例１−２では、第２の造粒ライン１０Ｂに供給される消石灰の生石灰換算値は発明例１−１と同程度であり、比較例１−３では、第１の造粒ライン１０Ａに供給される生石灰は発明例１−１の消石灰の生石灰換算値と同程度である。

【0062】

（発明例２−１と比較例２−２及び比較例２−３）
続いて、第１の焼結用原料中の微粉割合（−０．２５ｍｍ粒子の質量比）の低減を図り、上記同様に焼結鉱生産率への影響を検証した。発明例２−１、比較例２−２、及び比較例２−３における第１の焼結用原料中の微粉割合（−０．２５ｍｍ粒子の質量比）は３９．８質量％である。ここで、発明例２−１、比較例２−２、及び比較例２−３では、第１の及び第２の配合原料の組成を表１の「発明例２−１」「比較例２−２」「比較例２−３」に示すものとして、上述した焼結鉱作製処理を行った。したがって、比較例２−２では、第２の造粒ライン１０Ｂのバインダも消石灰となり、比較例２−３では、同ラインのバインダは生石灰となる。また、比較例２−２では、第２の造粒ライン１０Ｂに供給される消石灰の生石灰換算値は発明例２−１と同程度であり、比較例２−３では第１の造粒ライン１０Ａに供給される生石灰は発明例２−１の消石灰の生石灰換算値と同程度である。

【0063】

（比較例３−１、発明例３−２、発明例３−３、比較例３−４）
さらに、第１の焼結用原料中の微粉割合（−０．２５ｍｍ粒子の質量比）を増大し、上記同様に焼結鉱生産率への影響を検証した。すなわち、比較例３−１、発明例３−２、発明例３−３、比較例３−４では、第１の及び第２の配合原料の組成を表１の「比較例３−１」「発明例３−２」「発明例３−３」「比較例３−４」に示すものとして、上述した焼結鉱作製処理を行った。したがって、比較例３−１、発明例３−２、発明例３−３、及び比較例３−４における第１の焼結用原料中の微粉割合は９５．０質量％である。すなわち、これらの例では、生石灰と消石灰の添加比率を変えることで、バインダの消化率を変更した。

【0064】

（比較例４−１、発明例４−２、発明例４−３、比較例４−４）
さらに、第１の焼結用原料中の微粉割合（−０．２５ｍｍ粒子の質量比）を８１．２質量％とし、上記同様に焼結鉱生産率への影響を検証した。すなわち、比較例４−１、発明例４−２、発明例４−３、比較例４−４では、第１の及び第２の配合原料の組成を表１の「比較例４−１」「発明例４−２」「発明例４−３」「比較例４−４」に示すものとして、上述した焼結鉱作製処理を行った。したがって、比較例４−１、発明例４−２、発明例４−３、及び比較例４−４における第１の焼結用原料中の微粉割合は８１．２質量％である。すなわち、これらの例では、生石灰と消石灰の添加比率を変えることで、バインダの消化率を変更した。

【0065】

（実験結果）
表１の最下段に、試験の結果得られた生産率の値を示す。
（発明例１−１と比較例１−２、及び比較例１−３との比較）
表１に示すように、発明例１−１の生産率は比較例１−２の生産率よりも大きい。この理由として、比較例１−２では、凝結材の表面に微粉成分が付着することで、凝結材が燃焼不良を起こしたことが考えられる。また同時に、発明例１−１の生産率は、比較例１−３の生産率よりも大きい。この理由として、第１の造粒ライン１０Ａで用いる生石灰は、予め消化しておくことで微細化が促進されることから、更に強力な原料の凝集、造粒作用を発揮した為と考えられる。

【0066】

（発明例２−１と比較例２−２、及び比較例２−３との比較）
発明例２−１の生産率は比較例２−２の生産率よりも大きい。この理由として、比較例２−２では、上述の比較例１−２同様に、凝結材の表面に微粉成分が付着することで、凝結材が燃焼不良を起こしたことが考えられる。また同時に発明例２−１の生産率は、比較例２−３の生産率よりも大きい。この理由として、第１の造粒ライン１０Ａで用いる生石灰は、予め消化しておくことで微細化が促進されることから、更に強力な原料の凝集、造粒作用を発揮した為と考えられる。この結果、第１の焼結用原料中の微粉割合を発明例１−１の場合よりさらに低減しても、第１の造粒ラインで用いるバインダの消化率は１００％が望ましいことを確認した。

【0067】

（発明例３−２、発明例３−３と比較例３−１、比較例３−４との比較）
第１の焼結用原料中の微粉割合を９５．０質量％とし、かつ、第１の造粒ラインに投入するバインダの消化率を５０％、７５％、とした場合、０％（未消化）に比べ、焼結鉱生産率は向上した。ところが、消化率を１００％とした場合では、第１の焼結用原料中の微粉割合を６７．４質量％、または３９．８質量％とした場合とは異なり、消化率が０％の結果とほぼ同等になり、消化の優位性を享受する事が出来なかった。

【0068】

（発明例４−２、発明例４−３と比較例４−１、比較例４−４との比較）
同様に、第１の焼結用原料中の微粉割合を８１．２質量％とし、かつ、第１の造粒ラインに投入するバインダの消化率を７５％、８７．５％、とした場合(発明例４−２、発明例４−３)、０％（未消化）（比較例４−４）に比べ、焼結鉱生産率は向上した。ところが、消化率を１００％とした場合（比較例４−１）では、消化率が０％の結果とほぼ同等になり、消化の優位性を享受する事が出来なかった。以上から、第１の焼結用原料中の微粉割合の多い原料条件では、生石灰投入時の消化率に、造粒強化効果を最大限に得る為の最適範囲が存在することが判明した。

【0069】

（実験から得られた結論）
図３は、得られた結果を効果の観点から整理した図である。そこでは、有効であった実験点を●印で、劣位であった実験点を×印を用いて標記している。

【0070】

以上により、凝結材を使用しない造粒ライン１０Ａではバインダとして消石灰を使用することで、消石灰の優れたバインダ機能を活用する。また、造粒ライン１０Ａのバインダとして生石灰を使用した場合でも投入時の消化率を増大することで、バインダとしての機能が高まる。さらに、第１の焼結用原料中の微粉割合が６７．４質量％以上の条件では、焼結鉱生産率に対する消化率の最適点が存在する。一方、凝結材を使用する造粒ライン１０Ｂでは、バインダとして生石灰（詳細には、生石灰が造粒中に消化することで生成された消石灰）を使用することで、凝結材の燃焼不良を抑制する。このように、本実施形態では、消石灰及び生石灰を適切なラインで使用することで、消石灰の高いバインダ機能（造粒効果）を効果的に活かしつつ、消石灰によるデメリット（凝結材の燃焼不良）を抑制している。したがって、焼結鉱の生産率及び成品歩留が向上する。

【0071】

さらに、第１の焼結用鉄鉱石は、ペレットフィード及び難造粒性粉鉱石のうち少なくとも一方を含むので、消石灰、もしくは予め消化した生石灰による高いバインダ機能をより効果的に活かすことができる。

【符号の説明】

【0072】

１０ 造粒システム
１０Ａ 第１の造粒ライン
１０Ｂ 第２の造粒ライン
１１ａ 生石灰供給ホッパ
１２ａ 生石灰供給ライン
１３ａ 水和混練ミキサー
１４ａ 消石灰供給ライン
１５ａ 第１の焼結用原料供給ホッパ
１６ａ 第１の配合原料供給ライン
１７ａ 高速撹拌ミキサー
１８ａ パンペレタイザ
１９ａ 消石灰使用造粒物供給ライン
１１ｂ 第２の焼結用原料供給ホッパ
１２ｂ 生石灰供給ホッパ
１３ｂ 第２の配合原料供給ライン
１４ｂ ドラムミキサー
１５ｂ 造粒物供給ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】