(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】
(24)【登録日】2022-11-21
(45)【発行日】2022-11-30
(54)【発明の名称】焼結での炭材の燃焼促進方法
(51)【国際特許分類】
C22B 1/16 20060101AFI20221122BHJP
【ＦＩ】
C22B1/16 L
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2019060775
(22)【出願日】2019-03-27
(65)【公開番号】P2020158849
(43)【公開日】2020-10-01
【審査請求日】2021-10-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100120341
【弁理士】
【氏名又は名称】安田 幹雄
(72)【発明者】
【氏名】大菅 宏児
(72)【発明者】
【氏名】宮川 一也
【審査官】岡田 隆介
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－２４５３７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２４８３０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１１／１２９３８８（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｂ １／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
核粒子の外周囲に被覆層が形成されている焼結原料用の造粒物を用いて、焼結鉱を製造する方法において、ドラムミキサごとに装入する石灰石の量を変更して配合する「石灰石の傾斜配合」によって造粒される、組成が異なる複数種類の前記焼結原料用の造粒物を用い、
前記被覆層の平均成分におけるFe2O3とCaOとの質量比である[CaO(mass%)/Fe2O3(mass%)]が、0.15以上0.25以下とされ且つ、前記石灰石が多く配合されている造粒物Ａと、
前記被覆層の[CaO/Fe2O3]が、0.10以上0.15未満とされ且つ、前記石灰石が前記造粒物Ａより少なく配合されている造粒物Ｂと、を造り分けておき、
前記造粒物Ａの炭材粒度構成と前記造粒物Ｂの炭材粒度構成とに差異をつけて配合するに際して、
「篩い分け法による粒径が3mmより大きい粉コークス」を0より大きく86mass%以下含むように、前記造粒物Ａに配合し、
「篩い分け法による粒径が1mmより大きく3mm以下の粉コークス」を16mass%以上60mass%以下で且つ、「篩い分け法による粒径が1mm以下の粉コークス」を40mass%以上84mass%以下含むように、前記造粒物Ｂに配合し、
前記造粒物Ａと前記造粒物Ｂとを混合し焼結機に装入して、前記焼結鉱を製造する際に、前記造粒物Ａの配合原料全体の割合が、前記造粒物Ａと前記造粒物Ｂとの合計に対して、0より大きく55重量%以下となるように混合して、前記焼結鉱の製造する
ことを特徴とする焼結での炭材の燃焼促進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、炭材と石灰石を配合して造粒された焼結原料用の造粒物を用いて、焼結鉱の生産性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【0002】
焼結とは、炭材の燃焼熱でもって溶剤として添加した石灰石と、一部の鉄鉱石を反応させることで、カルシウムフェライト(CF)系の融液を生成させて、鉱石どうしを液相（融液）結合で塊成化して、焼結鉱を製造するプロセスである。
焼結プロセスで使用される炭材については、高炉用コークスの篩下である粉コークスが使用されている。
焼結プロセスで使用される炭材については、高炉用コークスの篩下である粉コークスが使用されている。
【0003】
このような、炭材が配合された焼結原料用の造粒物を用いて、焼結鉱を製造する技術としては、例えば、特許文献１～３に開示されているものがある。
特許文献１は、焼結鉱の製造方法において、焼結鉱製造用の炭材の配合方法を適正化することにより、焼成時の通気性を確保しつつ、焼結成品歩留を改善することを目的としている。
特許文献１は、焼結鉱の製造方法において、焼結鉱製造用の炭材の配合方法を適正化することにより、焼成時の通気性を確保しつつ、焼結成品歩留を改善することを目的としている。
【0004】
具体的には、造粒物粒径を大きくして通気性を確保する際に、炭材の燃焼速度を緩やかにし、擬似粒子の高温保持時間を確保することで、焼結成品歩留を改善し、生産率を向上させることとしている。また、伝熱の悪い擬似粒子の最大径が10mmを超える擬似粒子群には、焼結充填層のヒートパターンをブロード化するために大粒径の炭材を配合することとしている。
【0005】
特許文献２は、製鉄ダストやミルスケールなどの金属鉄含有酸化鉄粉を用いることなく、鉄含有原料と炭材とが近接配置された炭材内装焼結鉱を得ることができる炭材内装擬似粒子を提供し、その製造方法を提案することを目的としている。
具体的には、中心部に炭材核としての小塊コークスを有し、その炭材核の周囲を融点を調整した鉄鉱石粉で被覆した擬似粒子を、ペレタイザーを用いて造粒する。該鉄鉱石粉に生石灰を添加して融点を低下させて、焼成時に緻密質の外層を形成させることによって、炭材核の燃焼・消失を防止することとしている。なお、炭材内装擬似粒子は、従来の原料をドラムミキサなどで攪拌し、造粒することで得られる通常の焼結用造粒粒子と合流させて両造粒粒子を混在させて焼結機のサージホッパに搬入して焼成することとしている。
具体的には、中心部に炭材核としての小塊コークスを有し、その炭材核の周囲を融点を調整した鉄鉱石粉で被覆した擬似粒子を、ペレタイザーを用いて造粒する。該鉄鉱石粉に生石灰を添加して融点を低下させて、焼成時に緻密質の外層を形成させることによって、炭材核の燃焼・消失を防止することとしている。なお、炭材内装擬似粒子は、従来の原料をドラムミキサなどで攪拌し、造粒することで得られる通常の焼結用造粒粒子と合流させて両造粒粒子を混在させて焼結機のサージホッパに搬入して焼成することとしている。
【0006】
特許文献３は、低温度領域でのNOxの発生を抑制し、焼結機の生産性を阻害することのない粉炭材燃焼制御により焼結NOxの低減を図ることを目的としている。
具体的には、コークスをCaO系原料とFeOからなる被覆層で被覆しておき、低温でのコークスと酸素との接触を妨害してコークス燃焼を抑制することとしている。一方、高温領域では被覆層は融点に近づき液相の生成を開始することで流動化して剥離し、本格的なコークスの燃焼が開始されることとなっている。
具体的には、コークスをCaO系原料とFeOからなる被覆層で被覆しておき、低温でのコークスと酸素との接触を妨害してコークス燃焼を抑制することとしている。一方、高温領域では被覆層は融点に近づき液相の生成を開始することで流動化して剥離し、本格的なコークスの燃焼が開始されることとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００９－０２４２４８号公報
【文献】特開２０１５－１２９３５３号公報
【文献】特開２０１５－０８６４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、焼結鉱の生産性を向上させるためには、炭材（粉コークス）の燃焼速度を向上させて、焼成時間を短縮する必要がある。
例えば、固体表面での酸化反応である炭材燃焼については、一般に単位体積当りの表面積（比表面積）が大きい微粉ほど燃焼速度が大きい。また、炭材は、粒度毎造粒操作後の擬似粒子内での賦存状態が異なり、燃焼速度に差があることが知られている（参考文献「肥田ら：鉄と鋼,68(1982),P400」）。
例えば、固体表面での酸化反応である炭材燃焼については、一般に単位体積当りの表面積（比表面積）が大きい微粉ほど燃焼速度が大きい。また、炭材は、粒度毎造粒操作後の擬似粒子内での賦存状態が異なり、燃焼速度に差があることが知られている（参考文献「肥田ら：鉄と鋼,68(1982),P400」）。
【0009】
図１に、炭材粒度毎の擬似粒子化された造粒物１内での賦存状態の概要を模式的に示す。
図１中の（ａ）に示すように、擬似粒子化された造粒物１においては、粒度（平均粒径）が-1mm（1mm以下）の微粉炭材５が、+1mm（1mmより大きい）の粒度の鉱石などの核粒子２に付着し、その核粒子２の外周囲に形成される被覆層３に取り込まれる。この場合、比較的酸素との接触効率が良いため、燃焼速度は速く、燃え尽きも早くなる。
図１中の（ａ）に示すように、擬似粒子化された造粒物１においては、粒度（平均粒径）が-1mm（1mm以下）の微粉炭材５が、+1mm（1mmより大きい）の粒度の鉱石などの核粒子２に付着し、その核粒子２の外周囲に形成される被覆層３に取り込まれる。この場合、比較的酸素との接触効率が良いため、燃焼速度は速く、燃え尽きも早くなる。
【0010】
一方で、図１中の（ｂ）に示すような、1mmより大きく3mm以下(1-3mm)の粒度の細粒炭材２ｂや、図１中の（ｃ）に示すような、3mmより大きい(+3mm)の粒度の粗粒炭材２ａについては、擬似粒子化された造粒物１の核粒子２となり、その核粒子２の外周囲に他の鉄鉱石粉などが付着している。この場合、付着した被覆層３が酸素の拡散を阻害するため、燃焼速度は遅くなる。
【0011】
焼結層内では、比表面積が大きく燃焼し易い微粉炭材５(-1mm)から、細粒炭材２ｂ(1-3mm)、粗粒炭材２ａ(+3mm)へと燃焼が伝播することで、焼成が進行する。この焼成過程を、焚き火の燃焼過程で例えてみると、新聞紙から小枝、薪へと燃焼が伝播するように進むものと同じようなものである。
図２に、上述した燃焼のリレーにより形成される、焼結層内の温度履歴（ヒートパターン）の一例を示す。
図２に、上述した燃焼のリレーにより形成される、焼結層内の温度履歴（ヒートパターン）の一例を示す。
【0012】
焼結層内が1200℃以上の高温で保持されている間に、カルシウムフェライト系の融液が生成され、その融液による結合が形成される。しかし、焼成時間の短縮と、擬似粒子の高強度・高歩留を両立させるためには、以下に示すようなヒートパターンにする必要がある。
図２に示すように、（１）焼成の立ち上がりを加速させ、且つ、（２）高温保持時間を維持し、（３）粗粒炭材の燃え切りを速くすることがよい。
図２に示すように、（１）焼成の立ち上がりを加速させ、且つ、（２）高温保持時間を維持し、（３）粗粒炭材の燃え切りを速くすることがよい。
【0013】
さて、特許文献１は、大粒径の炭材を緩慢燃焼させて高温保持時間を延ばすための技術であり、粗粒炭材の燃え切りを促進することを目的とする本発明とはコンセプトが異なっている。また、造粒物の被覆層の成分についての記載や示唆がなく不明であり、炭材の粒度構成も本発明とは異なる。
特許文献２は、未燃焼の炭材を残留させる炭材内装焼結鉱を製造する技術であり、粗粒炭材の燃え切りを促進することを目的とする本発明とは目的が異なっている。また、炭材内装擬似粒子側の造粒物の外層について、融点の記載があるが、通常の造粒物についての記載や示唆がないので、被覆層の[C/F]が不明である。また、炭材粒度の構成についての記載も示唆もなく、炭材を粒度毎に分割して配合するものでもない。
特許文献２は、未燃焼の炭材を残留させる炭材内装焼結鉱を製造する技術であり、粗粒炭材の燃え切りを促進することを目的とする本発明とは目的が異なっている。また、炭材内装擬似粒子側の造粒物の外層について、融点の記載があるが、通常の造粒物についての記載や示唆がないので、被覆層の[C/F]が不明である。また、炭材粒度の構成についての記載も示唆もなく、炭材を粒度毎に分割して配合するものでもない。
【0014】
特許文献３は、低温でのコークス燃焼抑制によるNOx低減技術であり、粗粒炭材の燃え切りを促進することを目的とする本発明とは目的が異なっている。また、低石灰側の通常原料造粒側の構造の記載がないので、被覆層の[C/F]が不明である。また、高石灰側の表面被覆コークスの適正混合比についても、言及されていない。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、石灰石が配合された造粒物Ａと造粒物Ｂとを造粒し、それらを混合して焼結鉱を製造する際に、造粒物Ａに配合された粗粒炭材を露出させて燃え切りを促進して、強度および歩留の低下なく焼成速度を向上させて、高生産性で焼結鉱を製造することができる焼結での炭材の燃焼促進方法を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、石灰石が配合された造粒物Ａと造粒物Ｂとを造粒し、それらを混合して焼結鉱を製造する際に、造粒物Ａに配合された粗粒炭材を露出させて燃え切りを促進して、強度および歩留の低下なく焼成速度を向上させて、高生産性で焼結鉱を製造することができる焼結での炭材の燃焼促進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】
【0015】
上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる焼結での炭材の燃焼促進方法は、核粒子の外周囲に被覆層が形成されている焼結原料用の造粒物を用いて、焼結鉱を製造する方法において、ドラムミキサごとに
装入する石灰石の量を変更して配合する「石灰石の傾斜配合」によって造粒される、組成が異なる複数種類の前記焼結原料用の造粒物を用い、前記被覆層の平均成分におけるFe2O3とCaOとの質量比である[CaO(mass%)/Fe2O3(mass%)]が、0.15以上0.25以下とされ且つ、前記石灰石が多く配合されている造粒物Ａと、前記被覆層の[CaO/Fe2O3]が、0.10以上0.15未満とされ且つ、前記石灰石が前記造粒物Ａより少なく配合されている造粒物Ｂと、を造り分けておき、前記造粒物Ａの炭材粒度構成と前記造粒物Ｂの炭材粒度構成とに差異をつけて配合するに際して、「篩い分け法による粒径が3mmより大きい粉コークス」を0より大きく86mass%以下含むように、前記造粒物Ａに配合し、「篩い分け法による粒径が1mmより大きく3mm以下の粉コークス」を16mass%以上60mass%以下で且つ、「篩い分け法による粒径が1mm以下の粉コークス」を40mass%以上84mass%以下含むように、前記造粒物Ｂに配合し、前記造粒物Ａと前記造粒物Ｂとを混合し焼結機に装入して、前記焼結鉱を製造する際に、前記造粒物Ａの配合原料全体の割合が、前記造粒物Ａと前記造粒物Ｂとの合計に対して、0より大きく55重量%以下となるように混合して、前記焼結鉱の製造することを特徴とする。
本発明にかかる焼結での炭材の燃焼促進方法は、核粒子の外周囲に被覆層が形成されている焼結原料用の造粒物を用いて、焼結鉱を製造する方法において、ドラムミキサごとに
装入する石灰石の量を変更して配合する「石灰石の傾斜配合」によって造粒される、組成が異なる複数種類の前記焼結原料用の造粒物を用い、前記被覆層の平均成分におけるFe2O3とCaOとの質量比である[CaO(mass%)/Fe2O3(mass%)]が、0.15以上0.25以下とされ且つ、前記石灰石が多く配合されている造粒物Ａと、前記被覆層の[CaO/Fe2O3]が、0.10以上0.15未満とされ且つ、前記石灰石が前記造粒物Ａより少なく配合されている造粒物Ｂと、を造り分けておき、前記造粒物Ａの炭材粒度構成と前記造粒物Ｂの炭材粒度構成とに差異をつけて配合するに際して、「篩い分け法による粒径が3mmより大きい粉コークス」を0より大きく86mass%以下含むように、前記造粒物Ａに配合し、「篩い分け法による粒径が1mmより大きく3mm以下の粉コークス」を16mass%以上60mass%以下で且つ、「篩い分け法による粒径が1mm以下の粉コークス」を40mass%以上84mass%以下含むように、前記造粒物Ｂに配合し、前記造粒物Ａと前記造粒物Ｂとを混合し焼結機に装入して、前記焼結鉱を製造する際に、前記造粒物Ａの配合原料全体の割合が、前記造粒物Ａと前記造粒物Ｂとの合計に対して、0より大きく55重量%以下となるように混合して、前記焼結鉱の製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、石灰石が配合された造粒物Ａと造粒物Ｂとを造粒し、それらを混合して焼結鉱を製造する際に、造粒物Ａに配合された粗粒炭材を露出させて燃え切りを促進して、強度および歩留の低下なく焼成速度を向上させて、高生産性で焼結鉱を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】炭材粒度毎の擬似粒子化された造粒物内での賦存状態の概要を模式的に示した図である。
【図2】焼結層内のヒートパターンの一例を示した図である。
【図3】粗粒炭材の被覆層の溶融・剥離の概要を模式的に示した図である。
【図4】炭材の分割配合（ドラムミキサ毎に異なる粒度の炭材を配合）による粗粒炭材の燃焼制御のコンセプトを示した図である。
【図5】焼結層内のヒートパターンの一例を示した図である。
【図6】CaO-Fe2O3系の状態図である。
【図7】焼結鍋試験の焼成結果を示した図である。
【図8】拡散対試験の同化率と、試験後サンプルの断面を示した図である。
【図9】焼結鍋試験の焼成結果を示した図である。
【図10】高石灰側の造粒物Ａに配合された粗粒炭材の割合における焼成時間(min)と生産性(t/h/m2)の影響を示した図である。
【図11】低石灰側の造粒物Ｂに配合された細粒炭材の割合における焼成時間(min)と生産性(t/h/m2)の影響を示した図である。
【図12】焼結鍋試験の焼成結果を示した図である。
【図13】焼結鍋試験装置の概要を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明にかかる焼結での炭材の燃焼促進方法の実施形態を、図を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。
また、以降の説明において、ドラムミキサ８，９の転動により造粒される焼結用原料１を、擬似粒子又は造粒物と呼ぶこともある。その焼結用原料１の元となる原料を、造粒原料と呼ぶこともある。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。
また、以降の説明において、ドラムミキサ８，９の転動により造粒される焼結用原料１を、擬似粒子又は造粒物と呼ぶこともある。その焼結用原料１の元となる原料を、造粒原料と呼ぶこともある。
【0019】
まず、本発明の焼結での炭材の燃焼促進方法の概要について、述べる。
図３に、粗粒炭材２ａの被覆層３の溶融および剥離の概要を示す。
図３中の（ｃ'）と（ｄ）に示すように、粗粒炭材２ａの被覆層３について、C/F(=[CaO/Fe2O3])が高い組成にすることで、燃焼過程で被覆層３が溶融・脱離して、核粒子２である粗粒炭材２ａの表面が露出することとなり、焼成速度が速くなることが知られている（参考文献：「葛西ら：鉄と鋼,78(1992),P1005」）。
図３に、粗粒炭材２ａの被覆層３の溶融および剥離の概要を示す。
図３中の（ｃ'）と（ｄ）に示すように、粗粒炭材２ａの被覆層３について、C/F(=[CaO/Fe2O3])が高い組成にすることで、燃焼過程で被覆層３が溶融・脱離して、核粒子２である粗粒炭材２ａの表面が露出することとなり、焼成速度が速くなることが知られている（参考文献：「葛西ら：鉄と鋼,78(1992),P1005」）。
【0020】
図４に、本発明の焼結での炭材の燃焼促進方法の概要、すなわち炭材の「分割配合（ドラムミキサ８，９毎に異なる粒度の炭材を配合）」による粗粒炭材２ａの燃焼制御のコンセプトを示した図である。
図４に示すように、本発明では、並列造粒設備７において、石灰石４をドラムミキサ８，９毎に異なる量の石灰石４を配合する「石灰石４の傾斜配合（詳細は後述）」ことによって、石灰石４が多く配合された造粒物Ａと、その造粒物Ａに対して石灰石４が少なく配合された造粒物Ｂとに作り分ける際に、造粒物Ａに粗粒の炭材２ｂを優先的に配合することとしている。なお、細粒の炭材２ａは、造粒物Ｂに配合される。
図４に示すように、本発明では、並列造粒設備７において、石灰石４をドラムミキサ８，９毎に異なる量の石灰石４を配合する「石灰石４の傾斜配合（詳細は後述）」ことによって、石灰石４が多く配合された造粒物Ａと、その造粒物Ａに対して石灰石４が少なく配合された造粒物Ｂとに作り分ける際に、造粒物Ａに粗粒の炭材２ｂを優先的に配合することとしている。なお、細粒の炭材２ａは、造粒物Ｂに配合される。
【0021】
その結果、焼結プロセスにおける焼結層内では、造粒物Ｂに配合された比表面積の大きい微粉炭材５や、細粒炭材２ｂが先行して燃焼することで、焼成の立ち上がりが加速され、その燃焼熱で、造粒物Ａに配合された粗粒炭材２ａの核粒子２が露出することとなり、燃え切りが促進され、強度および歩留の低下させることなく、焼成速度を向上させ、高生産性で焼結鉱を製造することができる。
【0022】
次に、本発明の焼結での炭材の燃焼促進方法について、詳しく説明する。
焼結プロセスでは、鉄鉱石に対して、石灰石４などの溶剤および炭材（例えば、高炉用コークスの篩下など）を添加して、焼結鉱の原料（焼結用原料１）を造粒した後、その焼結用原料１を焼結機１０で焼き固めて、焼結鉱を製造する。
造粒とは、造粒原料（鉄鉱石や石灰石など）に水分を添加して転動作用を与えることで、核となる粒子２（粒径が1mm以上）に、微粉（粒径が1mm以下）を付着させ、被覆層３を有する擬似粒子１（造粒物）を製造することで、粒径を大きくする工程である。
焼結プロセスでは、鉄鉱石に対して、石灰石４などの溶剤および炭材（例えば、高炉用コークスの篩下など）を添加して、焼結鉱の原料（焼結用原料１）を造粒した後、その焼結用原料１を焼結機１０で焼き固めて、焼結鉱を製造する。
造粒とは、造粒原料（鉄鉱石や石灰石など）に水分を添加して転動作用を与えることで、核となる粒子２（粒径が1mm以上）に、微粉（粒径が1mm以下）を付着させ、被覆層３を有する擬似粒子１（造粒物）を製造することで、粒径を大きくする工程である。
【0023】
ここで、粒子径(mm) について、述べる。
例えば、粉体工学便覧（粉体工学会編,日刊工業新聞社,初版（昭和61年2月28日）,P.1）によれば、「粉体は、色々な大きさを持つ多くの粒子からなるが、この構成粒子群の平均的な大きさの概念を粒度と呼び、個々の粒子の大きさの代表寸法を粒子径と呼ぶ。実際の粒子は複雑な形状を有するために、球や直方体などの単純なものに還元した代表寸法が用いられる。」と記載されている。このことから、粒径は、粒子径とも表し、粒子の大きさを指す代表寸法である。
例えば、粉体工学便覧（粉体工学会編,日刊工業新聞社,初版（昭和61年2月28日）,P.1）によれば、「粉体は、色々な大きさを持つ多くの粒子からなるが、この構成粒子群の平均的な大きさの概念を粒度と呼び、個々の粒子の大きさの代表寸法を粒子径と呼ぶ。実際の粒子は複雑な形状を有するために、球や直方体などの単純なものに還元した代表寸法が用いられる。」と記載されている。このことから、粒径は、粒子径とも表し、粒子の大きさを指す代表寸法である。
【0024】
また、粒子径を測定する方法の一つとして、「篩い分け法」が挙げられる。「篩い分け法」は、見開きの分かった大小２種の篩いによって粉体を分けると、細かい方の篩い網の上に残留した粒子群は二つの目開きの間の大きさを有する。ここで、篩い目の上に残留したものを篩目寸法を超える粒径とし、その篩い目を通過したものを篩目寸法以下の粒径と定義する。
【0025】
擬似粒子化された造粒物１は、核粒子２の外周に、微粉が水の表面張力によって付着しており、あたかもひとつの粒子であるかの様に振る舞っている。つまり、造粒物１は、核粒子２を有し、その核粒子２の外周囲には被覆層３が形成されている。
造粒の工程により、擬似粒子化された造粒物１の平均粒径が大きくなり、微粉が減少することで、焼結機１０の原料充填層内は空隙が高く、通気性が良い状態に保たれている。
造粒の工程により、擬似粒子化された造粒物１の平均粒径が大きくなり、微粉が減少することで、焼結機１０の原料充填層内は空隙が高く、通気性が良い状態に保たれている。
【0026】
焼結機１０では、原料充填層の下方から大気を吸引することで、炭材の燃焼を上層から下層にかけて連続的に伝播させている。そのため、原料充填層内の通気が良いほど、ガスが流れやすくなるので、焼成が速く完了することとなり、焼結鉱の生産性が向上する。
このような製鉄原料における造粒の工程においては、例えば、ドラムミキサやパンペレタイザなどの造粒設備を用いることが一般的である。
このような製鉄原料における造粒の工程においては、例えば、ドラムミキサやパンペレタイザなどの造粒設備を用いることが一般的である。
【0027】
図４に示すように、本発明は、焼結機１０に対して、造粒設備７を複数で且つ並列に配備された焼結工場６に適用するものとしている。
並列に配備された造粒設備７の場合、同時に成分の異なる擬似粒子化された造粒物１を造粒することができ、それらの造粒物１を混合した上で、焼結機１０に供給することができる。
並列に配備された造粒設備７の場合、同時に成分の異なる擬似粒子化された造粒物１を造粒することができ、それらの造粒物１を混合した上で、焼結機１０に供給することができる。
【0028】
ただし、図４に示した造粒設備７のフローや、造粒設備７の構成は一例であり、本発明を限定するものではない。
例えば、成分の異なる複数の造粒物１を造り分けることができれば、直列に配置された造粒機であっても良いし、バッチ式の造粒機で複数の造粒物１を交互に製造するものであっても良い。
例えば、成分の異なる複数の造粒物１を造り分けることができれば、直列に配置された造粒機であっても良いし、バッチ式の造粒機で複数の造粒物１を交互に製造するものであっても良い。
【0029】
焼結鉱の成分については、高炉の操業設計に合わせて決められており、焼結プロセスで使用できる石灰石４（CaO源）の量も規定されている。
ところで、石灰石４の「傾斜配合」とは、並列に配備された造粒設備７（本実施形態では、ドラムミキサ８，９）において、石灰石４の総使用量を一定とした下で（石灰石の全体量を変えずに）、各ドラムミキサ８，９毎に石灰石４の量を変えて配合する方法である。例えば、一方側（Ａ系統）のドラムミキサ８に石灰石を多く配合し、他方側（Ｂ系統）のドラムミキサ９に石灰石４を少なく配合する方法である。
ところで、石灰石４の「傾斜配合」とは、並列に配備された造粒設備７（本実施形態では、ドラムミキサ８，９）において、石灰石４の総使用量を一定とした下で（石灰石の全体量を変えずに）、各ドラムミキサ８，９毎に石灰石４の量を変えて配合する方法である。例えば、一方側（Ａ系統）のドラムミキサ８に石灰石を多く配合し、他方側（Ｂ系統）のドラムミキサ９に石灰石４を少なく配合する方法である。
【0030】
このように、ドラムミキサ８，９に対して、石灰石４を「傾斜」して（石灰石４の量を変えて）配合することで、石灰石４の配合量が多い造粒物Ａ（溶剤が多く溶けやすい）と、石灰石４の配合量が少ない造粒物Ｂ（溶剤が少なく溶けにくい）とを、同時に製造することができる。
なお、以降の説明においては、ドラムミキサ８，９ごとに石灰石４の量を変えて配合することを、石灰石４の「傾斜配合」と呼ぶこととする。
なお、以降の説明においては、ドラムミキサ８，９ごとに石灰石４の量を変えて配合することを、石灰石４の「傾斜配合」と呼ぶこととする。
【0031】
また、その石灰石４の「傾斜配合」により、石灰石４の配合量を多くした造粒物１を、「高石灰側の造粒物Ａ」又は単に「造粒物Ａ」と呼び、造粒物Ａより石灰石４の配合量を少なくした造粒物１を「低石灰側の造粒物Ｂ」又は単に「造粒物Ｂ」と呼ぶこととする。
以上より、本発明においては、核粒子２の外周囲に被覆層３が形成されている焼結原料用の造粒物１を用いて、焼結鉱を製造する方法において、ドラムミキサ８，９ごとに装入する石灰石４の量を変更して配合する「石灰石４の傾斜配合」によって造粒される、組成が異なる複数種類の焼結原料用の造粒物１を用いることとしている。
以上より、本発明においては、核粒子２の外周囲に被覆層３が形成されている焼結原料用の造粒物１を用いて、焼結鉱を製造する方法において、ドラムミキサ８，９ごとに装入する石灰石４の量を変更して配合する「石灰石４の傾斜配合」によって造粒される、組成が異なる複数種類の焼結原料用の造粒物１を用いることとしている。
【0032】
ところで、焼結プロセスでは、鉄鉱石に対して、溶剤としてCaO源である石灰石４を添加することで、低融点のカルシウムフェライト(CF)系の融液が生成され、粒子間に浸潤して凝固し、結合を形成して塊成化される。
このとき、造粒物１全体が溶融してしまうと、過剰な融液により原料充填層の空隙が閉塞されてしまい、炭材の燃焼を維持して伝播させるために必要な空気が通過しなくなり、不具合が生じる。
このとき、造粒物１全体が溶融してしまうと、過剰な融液により原料充填層の空隙が閉塞されてしまい、炭材の燃焼を維持して伝播させるために必要な空気が通過しなくなり、不具合が生じる。
【0033】
一方で、溶融した融液量が不足すると、十分な結合が形成されず、低強度の焼結鉱となってしまう。
すなわち、マクロでは、焼結鉱成分の均一性を保ちつつ、焼成時に溶融する部分と溶融しない部分を作るためのミクロな不均一性を制御する必要がある。
そこで、本発明者は、溶剤である石灰石４を「傾斜配合」する上での適正な配合条件を検討した。
すなわち、マクロでは、焼結鉱成分の均一性を保ちつつ、焼成時に溶融する部分と溶融しない部分を作るためのミクロな不均一性を制御する必要がある。
そこで、本発明者は、溶剤である石灰石４を「傾斜配合」する上での適正な配合条件を検討した。
【0034】
図５に示すように、焼成過程の原料充填層内では、炭材の燃焼により、次のように温度が変化する。
すなわち、造粒時に添加した水分が蒸発するまで100℃以下で推移し（湿潤帯）、乾燥過程（乾燥予熱帯）に入ると急激に温度が上昇し、炭材の燃焼により1200℃～1400℃に到達する（燃焼帯）。この間に、カルシウムフェライト系の融液が生成され、鉄鉱石の粒子間に浸潤して結合を形成する。
すなわち、造粒時に添加した水分が蒸発するまで100℃以下で推移し（湿潤帯）、乾燥過程（乾燥予熱帯）に入ると急激に温度が上昇し、炭材の燃焼により1200℃～1400℃に到達する（燃焼帯）。この間に、カルシウムフェライト系の融液が生成され、鉄鉱石の粒子間に浸潤して結合を形成する。
【0035】
その後、炭材の燃焼が終了すると、緩やかな冷却過程（酸化帯、冷却帯）に入り、融液が凝固することとなる。
図６に、カルシウムフェライト系のCaO-Fe2O3状態図を示す。
図６を参照すると、1200℃～1400℃の焼成温度域で多量の融液を生成させるためには、液相線温度が1400℃以下となるように、被覆層３の平均成分におけるCaOとFe2O3との質量比である[CaO(mass%)/ Fe2O3(mass%)]（以下、[C/F]と記載する）を、0.15以上とすることが好ましいことがわかる。
図６に、カルシウムフェライト系のCaO-Fe2O3状態図を示す。
図６を参照すると、1200℃～1400℃の焼成温度域で多量の融液を生成させるためには、液相線温度が1400℃以下となるように、被覆層３の平均成分におけるCaOとFe2O3との質量比である[CaO(mass%)/ Fe2O3(mass%)]（以下、[C/F]と記載する）を、0.15以上とすることが好ましいことがわかる。
【0036】
そこで、本発明者は、図６のCaO-Fe2O3状態図上での検討を基にして、実際の焼結プロセスでの[C/F]の適正範囲を見極めるため、焼結機１０上での焼成を模擬することができる焼結鍋試験を実施した。
本実験は、大型の焼結鍋試験装置１１を用いて実施した（図１３参照）。
焼結鍋試験の詳細については、以下の通りである。
本実験は、大型の焼結鍋試験装置１１を用いて実施した（図１３参照）。
焼結鍋試験の詳細については、以下の通りである。
【0037】
・試験装置：大型の焼結鍋（焼成面積=280mm×280mm）
・鉱石層厚：500mm
・原料装入量：80kg
・焼成条件：大気吸引（点火時=-1.0kPa、焼成時=-1.6kPa）
・点火時間：90sec
まず、角型で大型の焼結鍋１２に、パレットの保護用床敷きとして、粒径が10mm～20mmの焼結鉱を装入する。その焼結鉱の上に鉄鉱石、石灰石等の副原料、凝結材として粉コークスを疑似粒子化した造粒物１を装入した。
・鉱石層厚：500mm
・原料装入量：80kg
・焼成条件：大気吸引（点火時=-1.0kPa、焼成時=-1.6kPa）
・点火時間：90sec
まず、角型で大型の焼結鍋１２に、パレットの保護用床敷きとして、粒径が10mm～20mmの焼結鉱を装入する。その焼結鉱の上に鉄鉱石、石灰石等の副原料、凝結材として粉コークスを疑似粒子化した造粒物１を装入した。
【0038】
なお、配合条件としては、焼結後の成品中のSiO2が5.4質量%、塩基度[CaO/SiO2]が2.1となるように、調整した。
次いで、風箱１３に接続された排風機１４（吸引機）で、吸引圧=-1.0kPaの一定条件下において、点火バーナーで原料充填層の表面に着火した。その後、吸引圧=-1.6kPaの一定条件下で大気吸引して、造粒物１中の粉コークスを燃焼させた。
次いで、風箱１３に接続された排風機１４（吸引機）で、吸引圧=-1.0kPaの一定条件下において、点火バーナーで原料充填層の表面に着火した。その後、吸引圧=-1.6kPaの一定条件下で大気吸引して、造粒物１中の粉コークスを燃焼させた。
【0039】
なお、焼成終了については、排ガス中CO2濃度が0.5%以下に到達した時刻とした。
焼成した焼結ケーキを、落下強度試験装置（JIS M8711:1993）を用いて、床敷きを除いた焼成物全量を2mの高さから4回落下させて、粒径が10mm以上として残留したものを成品とした。
その後、成品中の粒径が10mm～50mmを、更に2mの高さから4回落下させて、落下試験を行った。
焼成した焼結ケーキを、落下強度試験装置（JIS M8711:1993）を用いて、床敷きを除いた焼成物全量を2mの高さから4回落下させて、粒径が10mm以上として残留したものを成品とした。
その後、成品中の粒径が10mm～50mmを、更に2mの高さから4回落下させて、落下試験を行った。
【0040】
なお、焼成時間(min)については、点火バーナでの着火から、焼成終了（排ガス中CO2濃度が0.5%以下）までの時間と定義する。
また、生産性(t/h/m2)については、以下の式で求めることができる。
・生産性(t/h/m2)={成品重量(kg)÷1000(kg/t)}÷{焼成時間(min)/60(min/hr)}÷焼結鍋の焼成面積(m2)
また、落下強度(%)については、以下の式で求めることができる。
また、生産性(t/h/m2)については、以下の式で求めることができる。
・生産性(t/h/m2)={成品重量(kg)÷1000(kg/t)}÷{焼成時間(min)/60(min/hr)}÷焼結鍋の焼成面積(m2)
また、落下強度(%)については、以下の式で求めることができる。
【0041】
・落下強度(%)=落下試験後の10mm以上の残存量(kg)÷10mm～50mmの成品重量(kg)×100
表１に、２系統の並列造粒設備７を模した条件での焼結鍋試験の配合条件を示す。なお、表１の混合割合の単位は(重量%)であり、造粒物１の配合割合の単位は(質量%)である。また、表１は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
表１に、２系統の並列造粒設備７を模した条件での焼結鍋試験の配合条件を示す。なお、表１の混合割合の単位は(重量%)であり、造粒物１の配合割合の単位は(質量%)である。また、表１は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
【0042】
【表1】
【0043】
ここで、[CaO/Fe2O3(mass%/mass%)]について、より詳しく説明する。
図５に示すように、焼結プロセスでは、1200℃以上での高温の時間が数分と短く、完全な平衡状態には到達し得ないものとなっている。その結果、擬似粒子化された造粒物１の表層に位置する被覆層３において、細かく反応しやすい粒子が主に溶融することとなる。
そのため、本実施形態での[CaO/Fe2O3](=[C/F])は、擬似粒子化された造粒物１の被覆層３中の平均成分におけるCaOとFe2O3との質量比を表している。
図５に示すように、焼結プロセスでは、1200℃以上での高温の時間が数分と短く、完全な平衡状態には到達し得ないものとなっている。その結果、擬似粒子化された造粒物１の表層に位置する被覆層３において、細かく反応しやすい粒子が主に溶融することとなる。
そのため、本実施形態での[CaO/Fe2O3](=[C/F])は、擬似粒子化された造粒物１の被覆層３中の平均成分におけるCaOとFe2O3との質量比を表している。
【0044】
被覆層３は、主に1mm以下の微粉で構成されているため、造粒した造粒物１中の1mm以下の各銘柄配合量および成分から、被覆層３の[C/F]を予測することができる。
また、擬似粒子化された造粒物１を乾燥させた後に振動などで崩壊させ、粒径が1mm以下の微粉成分を測定することでも、[C/F]を特定することができる。
本実施形態では、[C/F]を、造粒物１中の1mm以下の各銘柄配合量と成分から計算で求めた値とした。
また、擬似粒子化された造粒物１を乾燥させた後に振動などで崩壊させ、粒径が1mm以下の微粉成分を測定することでも、[C/F]を特定することができる。
本実施形態では、[C/F]を、造粒物１中の1mm以下の各銘柄配合量と成分から計算で求めた値とした。
【0045】
なお、転炉スラグ由来のCaOについては、高融点物質と共存しており反応性が悪い。このことから、[C/F]は、転炉スラグ由来のCaOを除いて計算している。
表１の比較例１は、転炉スラグおよび石灰石４を均等に配合した条件である。本実施形態においては、比較例１をベースの条件としている。
なおこのとき、造粒物Ｂと造粒物Ａの混合比については、65重量%対35重量%とした。
表１の比較例１は、転炉スラグおよび石灰石４を均等に配合した条件である。本実施形態においては、比較例１をベースの条件としている。
なおこのとき、造粒物Ｂと造粒物Ａの混合比については、65重量%対35重量%とした。
【0046】
また、返鉱とブリーズの配合割合は、その他の原料（新原料と呼ばれるもの）の合計を100%としたときの割合（外数）で示している。
なお、比較例１において造粒物Ａの[C/F]が低いことについては、粒径が1mm以下の粒子を多く含む微粉鉱石を配合しているためである。
比較例２～３は、石灰石４の「傾斜配合」を過剰に行い、高石灰側の造粒物Ａへ転炉スラグを配合した条件である。
なお、比較例１において造粒物Ａの[C/F]が低いことについては、粒径が1mm以下の粒子を多く含む微粉鉱石を配合しているためである。
比較例２～３は、石灰石４の「傾斜配合」を過剰に行い、高石灰側の造粒物Ａへ転炉スラグを配合した条件である。
【0047】
比較例４は、石灰石４の「傾斜配合」を過少に行い、高石灰側の造粒物Ａへ転炉スラグを配合した条件である。
実施例１～４は、石灰石４の「傾斜配合」を適正に行い、高石灰側の造粒物Ａへ転炉スラグを配合した条件である。
ここで、使用原料について、述べる。
実施例１～４は、石灰石４の「傾斜配合」を適正に行い、高石灰側の造粒物Ａへ転炉スラグを配合した条件である。
ここで、使用原料について、述べる。
【0048】
表２に、本実験で使用した鉄鉱石および副原料の成分、粒径が-1mmの割合を示す。なお、表２の混合割合の単位は(重量%)である。また、表２は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
【0049】
【表2】
【0050】
表２に示すように、鉄鉱石については、3銘柄を以下のようにブレンドして使用した。
低石灰側の造粒物Ｂについては、Ore A:Ore Bを、50:50の比率で混合して使用した。
高石灰側の造粒物Ａについては、Ore A:Ore B:Ore Cを、5:50:45の比率で混合して使用した。
表３に、焼結鍋試験の結果を示す。なお、表３の混合割合の単位は(重量%)である。また、表３は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
低石灰側の造粒物Ｂについては、Ore A:Ore Bを、50:50の比率で混合して使用した。
高石灰側の造粒物Ａについては、Ore A:Ore B:Ore Cを、5:50:45の比率で混合して使用した。
表３に、焼結鍋試験の結果を示す。なお、表３の混合割合の単位は(重量%)である。また、表３は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
【0051】
【表3】
【0052】
表３、図７などを参照すると、高石灰側の造粒物Ａの[C/F]が、0.17付近で生産性が最大となっていることがわかる。
なお、焼結鉱の生産性は、歩留と焼成速度を掛け合わせた指標である。また、歩留は、成品の回収量を原料の総量で除した値である。焼成速度は、焼成時間の逆数である。
すなわち、焼結鉱の生産性が高いことを示した範囲の[C/F]は、カルシウムフェライト(CF)系融液の主要成分である、CaO・2Fe2O3（以下、CF2とする）組成である0.17に近い。
なお、焼結鉱の生産性は、歩留と焼成速度を掛け合わせた指標である。また、歩留は、成品の回収量を原料の総量で除した値である。焼成速度は、焼成時間の逆数である。
すなわち、焼結鉱の生産性が高いことを示した範囲の[C/F]は、カルシウムフェライト(CF)系融液の主要成分である、CaO・2Fe2O3（以下、CF2とする）組成である0.17に近い。
【0053】
また、高石灰側の造粒物Ａの[C/F]については、0.15を超えた付近より、焼成速度が向上し、焼成時間が短縮するという効果が得られた。
この理由については、高石灰側の造粒物Ａに配合した転炉スラグの近傍に存在する融液の量が増大し、その融液により転炉スラグの溶解を促進した結果、融液の流動性が向上して原料充填層の通気阻害が解消されたためと推察される。なお、このことについては、後ほど詳しく述べる。
この理由については、高石灰側の造粒物Ａに配合した転炉スラグの近傍に存在する融液の量が増大し、その融液により転炉スラグの溶解を促進した結果、融液の流動性が向上して原料充填層の通気阻害が解消されたためと推察される。なお、このことについては、後ほど詳しく述べる。
【0054】
上記の効果については、[C/F]が0.25のときの条件まで確認することができた。しかし、局所的な過溶融による原料充填層の閉塞が見られた。
したがって、[C/F]を0.25より高くすると、原料充填層の通気性悪化による生産性の低下を招くものと推定される。すなわち、焼成時間が長くなってしまうものと推察される。
以上の結果より、本発明の効果が発現する範囲は、高石灰側の造粒物Ａの[C/F]が0.15以上0.25以下と知見した。
したがって、[C/F]を0.25より高くすると、原料充填層の通気性悪化による生産性の低下を招くものと推定される。すなわち、焼成時間が長くなってしまうものと推察される。
以上の結果より、本発明の効果が発現する範囲は、高石灰側の造粒物Ａの[C/F]が0.15以上0.25以下と知見した。
【0055】
なお、図７中の横線は、ベース条件（比較例１）の測定値（生産性=1.56t/h/m2，焼成時間=18.2min）を示す。この測定値を閾値として、生産性と焼成時間の改善の有無を判断した。
つまり、本発明においては、被覆層３の平均成分におけるFe2O3とCaOとの質量比である[CaO(mass%)/Fe2O3(mass%)]が、0.15以上0.25以下とされ且つ、石灰石４が多く配合されている造粒物を「造粒物Ａ」としている。
つまり、本発明においては、被覆層３の平均成分におけるFe2O3とCaOとの質量比である[CaO(mass%)/Fe2O3(mass%)]が、0.15以上0.25以下とされ且つ、石灰石４が多く配合されている造粒物を「造粒物Ａ」としている。
【0056】
さて、[C/F]が低い低石灰側の擬似粒子化された造粒物Ｂについては、単独で十分な融液を生成しない。そのため、造粒物Ａと造粒物Ｂとを混合して焼結鉱を製造する際に、高石灰側の造粒物Ａの融液を受けて同化させる必要がある。
そこで、本発明者は、歩留低下の原因などを調査するため、被覆層３の成分を模擬したタブレットを作成し、高石灰側の造粒物Ａから低石灰側の造粒物Ｂへの融液の浸潤状態を観察した。
そこで、本発明者は、歩留低下の原因などを調査するため、被覆層３の成分を模擬したタブレットを作成し、高石灰側の造粒物Ａから低石灰側の造粒物Ｂへの融液の浸潤状態を観察した。
【0057】
図８に、拡散対試験の同化率と、試験後サンプルの断面を示す。
低石灰側の造粒物Ｂの上に、高石灰側の造粒物Ａのタブレットを重ねて拡散対を作成し、焼結プロセスの焼成過程と同等の熱履歴で、電気炉にて焼成した。
冷却後の拡散対を樹脂に埋め込み、中央を切断して研磨した後に浸潤界面を観察し、高石灰側の造粒物Ａから低石灰側の造粒物Ｂへの融液の浸潤範囲を測定した。
低石灰側の造粒物Ｂの上に、高石灰側の造粒物Ａのタブレットを重ねて拡散対を作成し、焼結プロセスの焼成過程と同等の熱履歴で、電気炉にて焼成した。
冷却後の拡散対を樹脂に埋め込み、中央を切断して研磨した後に浸潤界面を観察し、高石灰側の造粒物Ａから低石灰側の造粒物Ｂへの融液の浸潤範囲を測定した。
【0058】
拡散対試験の詳細については、以下の通りである。
・試験装置：高周波加熱炉
・タブレット形状：
・上側：φ10mm×高さ10mm（造粒物Ａの被覆層３を模擬）
・下側：φ20mm×高さ10mm（造粒物Ｂの被覆層３を模擬）
・焼成条件：昇温速度=400℃/min、保持温度=1200℃、保持時間=3min、焼成雰囲気：大気
表４に、タブレット（拡散対）試験の[C/F]の条件を示す。
・試験装置：高周波加熱炉
・タブレット形状：
・上側：φ10mm×高さ10mm（造粒物Ａの被覆層３を模擬）
・下側：φ20mm×高さ10mm（造粒物Ｂの被覆層３を模擬）
・焼成条件：昇温速度=400℃/min、保持温度=1200℃、保持時間=3min、焼成雰囲気：大気
表４に、タブレット（拡散対）試験の[C/F]の条件を示す。
【0059】
【表4】
【0060】
まず、表４に示すように、粒径が-1mmの鉄鉱石と石灰石４を混合して、[C/F]を調整する。その際、3質量%相当の転炉スラグを、上側（高石灰側の造粒物Ａ）のタブレット原料に混合した。
その上側のタブレット原料（高石灰側の造粒物Ａ）をφ10mmの型に入れ、高さ10mmになるように1tonの荷重をかけて整形した。また、下側のタブレット原料（低石灰側の造粒物Ｂ）も同様にφ20mmの型に入れ、高さ10mmになるように1tonの荷重で整形した。
その上側のタブレット原料（高石灰側の造粒物Ａ）をφ10mmの型に入れ、高さ10mmになるように1tonの荷重をかけて整形した。また、下側のタブレット原料（低石灰側の造粒物Ｂ）も同様にφ20mmの型に入れ、高さ10mmになるように1tonの荷重で整形した。
【0061】
整形した上側のタブレットと下側のタブレットを重ねて、高周波加熱炉内に設置し、大気中で400℃/minにて1200℃まで昇温して3min保持した。
その炉冷した拡散対を樹脂に埋め込み、中央を切断して研磨した後に浸潤界面を観察し、高石灰側の造粒物Ａから低石灰側の造粒物Ｂへの融液の浸潤範囲を測定した。
なお、浸潤により同化した範囲の同化率すなわち、拡散対試験の同化率については、次のように定義した。
その炉冷した拡散対を樹脂に埋め込み、中央を切断して研磨した後に浸潤界面を観察し、高石灰側の造粒物Ａから低石灰側の造粒物Ｂへの融液の浸潤範囲を測定した。
なお、浸潤により同化した範囲の同化率すなわち、拡散対試験の同化率については、次のように定義した。
【0062】
・同化率(%)=浸潤が認められる領域(m2)/低石灰側（造粒物Ｂ）のタブレットの断面積(m2)×100
また、浸潤している領域については、顕微鏡観察でカルシウムフェライトの生成による反射率の違いで判断した。
図８に示すように、拡散対タブレット試験の結果、造粒物Ａへの石灰石の「傾斜配合」の割合が75重量%を超えると、同化率が低下することがわかった。
また、浸潤している領域については、顕微鏡観察でカルシウムフェライトの生成による反射率の違いで判断した。
図８に示すように、拡散対タブレット試験の結果、造粒物Ａへの石灰石の「傾斜配合」の割合が75重量%を超えると、同化率が低下することがわかった。
【0063】
すなわち、焼結鍋試験における焼結鉱の強度の低下は、高石灰側の造粒物Ａで生成された融液が、低石灰側の造粒物Ｂへ浸潤することができず、擬似粒子化された造粒物Ａ、Ｂどうしの溶融同化が不十分であったためと推察される。
拡散対の浸潤界面をより精緻に観察し、走査型電子顕微鏡(SEM)およびエネルギー分散型X線分析装置(EDS)で浸潤形態を特定した。
拡散対の浸潤界面をより精緻に観察し、走査型電子顕微鏡(SEM)およびエネルギー分散型X線分析装置(EDS)で浸潤形態を特定した。
【0064】
低石灰側の造粒物Ｂへ融液が良く浸潤している拡散対（Ａ）では、浸潤界面が低石灰側の造粒物Ｂの深部まで櫛歯状に浸潤しており、浸潤の先端部までCF2組成が存在していることを確認した。
一方で、低石灰側の造粒物Ｂの[C/F]が低い拡散対（Ｂ）では、浸潤界面が平板状であり、高融点の４元系カルシウムフェライト(SFCA)組成に変化していることを確認した。
一方で、低石灰側の造粒物Ｂの[C/F]が低い拡散対（Ｂ）では、浸潤界面が平板状であり、高融点の４元系カルシウムフェライト(SFCA)組成に変化していることを確認した。
【0065】
ここで、上記の差異については、融液が低石灰側の造粒物Ｂに浸潤すると同時に低石灰側の造粒原料を溶解してSFCA化する。しかし、ある値以上の[C/F]では、石灰石４の溶解によってCF2が再生されるため、より深部まで浸潤したと推定される。なお、櫛歯状の浸潤については、石灰石４の存在点でCF2が再生されたためと考えられる。
このことから、低石灰側の造粒物Ｂの被覆層３の[C/F]（すなわち、石灰石４の配合量）には、下限が存在すると知見した。
このことから、低石灰側の造粒物Ｂの被覆層３の[C/F]（すなわち、石灰石４の配合量）には、下限が存在すると知見した。
【0066】
図９に示すように、上記と同様の観点で、焼結鍋試験の結果を整理すると、低石灰側の造粒物Ｂの[C/F]が0.10より大きくなると、焼結鉱の強度の向上が認められた。また、低石灰側の造粒物Ｂの[C/Fが]0.10以上、0.13より小さい場合には、生産性の向上が確認された。
なお、[C/F]が0.13以上において、焼結鉱の強度および生産性が低下に転じているのは、高石灰側の造粒物Ａの[C/F]低下に伴う融液量の低下によるものと考えられ、低石灰側の造粒物Ｂの[C/F]の上限を意味するものではない。
なお、[C/F]が0.13以上において、焼結鉱の強度および生産性が低下に転じているのは、高石灰側の造粒物Ａの[C/F]低下に伴う融液量の低下によるものと考えられ、低石灰側の造粒物Ｂの[C/F]の上限を意味するものではない。
【0067】
ただし、低石灰側の造粒物Ｂの[C/F]を高くし過ぎると、原料全体が溶融して原料充填層の空隙が閉塞されてしまうことから、低石灰側の造粒物Ｂの[C/F]は、高石灰側の造粒物Ａよりも低く設定する必要がある。
ここで、図６に戻って、CaO-Fe2O3状態図より、焼成時に完全に溶融させないためには、液相線温度が1400℃以上となるように、[C/F]を0.15以下とすることが好ましいことがわかる。
ここで、図６に戻って、CaO-Fe2O3状態図より、焼成時に完全に溶融させないためには、液相線温度が1400℃以上となるように、[C/F]を0.15以下とすることが好ましいことがわかる。
【0068】
以上の検討より、本発明の効果が発現する範囲は、低石灰側の造粒物Ｂの[C/F]が0.10以上0.15未満と知見した。
なお、図９中の横線は、ベース条件（比較例１）の測定値（生産性=1.56t/h/m2，落下強度=82.0%）を示す。この測定値を閾値として、生産性と落下強度の改善の有無を判断した。
なお、図９中の横線は、ベース条件（比較例１）の測定値（生産性=1.56t/h/m2，落下強度=82.0%）を示す。この測定値を閾値として、生産性と落下強度の改善の有無を判断した。
【0069】
つまり、本発明においては、被覆層３の[CaO/Fe2O3]が、0.10以上0.15未満とされ且つ、石灰石４が造粒物Ａより少なく配合されている造粒物を「造粒物Ｂ」とし、その造粒物Ｂと造粒物Ａとを造り分けておくこととしている。
さて、焼結用の炭材（粉コークス）は、高炉用の塊コークスの篩下粉（15mm以下）を、通常ロッドミルなどで粉砕してから使用している。
さて、焼結用の炭材（粉コークス）は、高炉用の塊コークスの篩下粉（15mm以下）を、通常ロッドミルなどで粉砕してから使用している。
【0070】
また、塊コークスを粉砕する前乃至は粉砕した後に、篩分設備を設置しておき、粉コークスを適正粒度に管理することが生産性、品質面から好ましい。その粉コークスの粒度については、平均粒径(mm)や、3mm以上割合または5mm以上割合などの指標で管理されている（参考文献：産業技術短期大学 人材開発センター 製銑原料処理より）。
また、反応時間の短い焼結プロセスでは、未燃焼の炭材を残留させないために、燃焼性の観点から、一般的に粒径が8mm以下の粉コークスを使用する。
また、反応時間の短い焼結プロセスでは、未燃焼の炭材を残留させないために、燃焼性の観点から、一般的に粒径が8mm以下の粉コークスを使用する。
【0071】
以降の本実施例、比較例においては、熱容量の小さい焼結鍋試験向けに、粒径が5mm以下の粉コークスを使用した。このことについては、実機の焼結プロセスで完全燃焼し得る粒径の粉コークスに対して適用でき、本発明のコンセプトの効果が発現できる。
そこで、本発明者は、石灰石４を「傾斜配合」した条件下で、造粒物１に形成される被覆層３の成分の違いに着目し、粗粒炭材２ａの燃え切り促進が可能な炭材の「分割配合」の条件を見出した。
そこで、本発明者は、石灰石４を「傾斜配合」した条件下で、造粒物１に形成される被覆層３の成分の違いに着目し、粗粒炭材２ａの燃え切り促進が可能な炭材の「分割配合」の条件を見出した。
【0072】
すなわち、炭材（粉コークス）の「分割配合」とは、先述した石灰石４の「傾斜配合」によって、被覆層３の[C/F]が高くなる高石灰側の造粒物Ａに粗粒の炭材２ｂ（粉コークス）を配合し、[C/F]が低くなる低石灰側の造粒物Ｂに細粒の炭材２ａ（粉コークス）を優先的に配合することをいう。
なお、炭材の「分割配合」は、炭材の粒度によって配合する先を変更することともいえる。
なお、炭材の「分割配合」は、炭材の粒度によって配合する先を変更することともいえる。
【0073】
以降、この細粒炭材２ｂと粗粒炭材２ａとを分割して配合することを、炭材の「分割配合」とする。
また、細粒炭材２ｂは、粒径が1mmより大きく3mm以下（以降、(1-3mm)とする）のものである。また、粗粒炭材２ａは、粒径が3mmより大きい（以降、(+3mm)とする）のものである。
また、細粒炭材２ｂは、粒径が1mmより大きく3mm以下（以降、(1-3mm)とする）のものである。また、粗粒炭材２ａは、粒径が3mmより大きい（以降、(+3mm)とする）のものである。
【0074】
これにより、細粒炭材２ｂ(1-3mm)の燃焼を先行させ、その燃焼熱で、粗粒炭材２ａ(+3mm)が存在する被覆層３を溶融させて剥離させ、核粒子２である粗粒炭材２ａの表面を露出させる。
この表面露出により、粗粒炭材２ａは、酸素との接触が改善されて燃焼速度が向上し、焼成後期の燃え切りが早くなる（図３参照）。
この表面露出により、粗粒炭材２ａは、酸素との接触が改善されて燃焼速度が向上し、焼成後期の燃え切りが早くなる（図３参照）。
【0075】
ここで、炭材を「分割配合」することで、焼結鉱の生産性を向上させることが可能にし、本発明の効果が発現する範囲を明確にするため、焼結機１０上での焼成を模擬することができる焼結鍋試験を実施した。
本実験は、小型の焼結鍋試験装置１５を用いて実施した。なお、その装置構成については、図１３に示す大型の焼結鍋試験装置１１と同様である。
本実験は、小型の焼結鍋試験装置１５を用いて実施した。なお、その装置構成については、図１３に示す大型の焼結鍋試験装置１１と同様である。
【0076】
焼結鍋試験の詳細については、以下の通りである。
・試験装置：小型の焼結鍋（焼成面積=φ130mm）
・鉱石層厚：350mm
・原料装入量：8kg
・焼成条件：大気吸引（点火時=-1.0kPa、焼成時=-1.0kPa）
・点火時間：90sec
まず、丸型で小型の焼結鍋１６に、パレットの保護用床敷きとして、粒径10mm～20mmの焼結鉱を装入する。その焼結鉱の上に鉄鉱石、石灰石４等の副原料、凝結材として粉コークスを疑似粒子化した造粒物１を装入した。
・試験装置：小型の焼結鍋（焼成面積=φ130mm）
・鉱石層厚：350mm
・原料装入量：8kg
・焼成条件：大気吸引（点火時=-1.0kPa、焼成時=-1.0kPa）
・点火時間：90sec
まず、丸型で小型の焼結鍋１６に、パレットの保護用床敷きとして、粒径10mm～20mmの焼結鉱を装入する。その焼結鉱の上に鉄鉱石、石灰石４等の副原料、凝結材として粉コークスを疑似粒子化した造粒物１を装入した。
【0077】
なお、配合条件としては、焼結後の成品中のSiO2が5.4質量%、塩基度C[aO/SiO2]が2.1となるように、調整した。
次いで、風箱１７に接続された排風機１８（吸引機）で、吸引圧=-1.0kPaの一定条件下において、点火バーナーで原料充填層の表面に着火した。その後、吸引圧=-1.0kPaの一定条件下で大気吸引して、造粒物中１の粉コークスを燃焼させた。
次いで、風箱１７に接続された排風機１８（吸引機）で、吸引圧=-1.0kPaの一定条件下において、点火バーナーで原料充填層の表面に着火した。その後、吸引圧=-1.0kPaの一定条件下で大気吸引して、造粒物中１の粉コークスを燃焼させた。
【0078】
なお、焼成終了については、排ガス中CO2濃度が0.5%以下に到達した時刻とした。
焼成した焼結ケーキを、落下強度試験装置（JIS M8711:1993）を用いて、床敷きを除いた焼成物全量を2mの高さから2回落下させて、粒径が10mm以上として残留したものを成品とした。
なお、焼成時間(min)については、点火バーナでの着火から、焼成終了（排ガス中CO2濃度が0.5%以下）までの時間と定義する。
焼成した焼結ケーキを、落下強度試験装置（JIS M8711:1993）を用いて、床敷きを除いた焼成物全量を2mの高さから2回落下させて、粒径が10mm以上として残留したものを成品とした。
なお、焼成時間(min)については、点火バーナでの着火から、焼成終了（排ガス中CO2濃度が0.5%以下）までの時間と定義する。
【0079】
表５に、２系統の並列造粒設備７を模擬した条件の焼結鍋試験の配合条件を示す。なお、表５の混合割合の単位は(重量%)であり、造粒物１の配合割合の単位は(質量%)である。
【0080】
【表5】
【0081】
２系統の並列造粒設備７を模擬した条件の焼結鍋試験における、鉱石および石灰石４などの配合条件については、表５の通り一定とし、高石灰側の造粒物Ａと低石灰側の造粒物Ｂに配合する炭材の粒度のみを変化させた。ただし、炭材の量は一定とした。
表６に、低石灰側（造粒物Ｂ）の炭材粒度を２つの水準で一定とし、高石灰側（造粒物Ａ）の炭材粒度を変化させた炭材粒度の条件を示す。なお、表６の配合割合の単位は(質量%)である。また、表６は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
表６に、低石灰側（造粒物Ｂ）の炭材粒度を２つの水準で一定とし、高石灰側（造粒物Ａ）の炭材粒度を変化させた炭材粒度の条件を示す。なお、表６の配合割合の単位は(質量%)である。また、表６は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
【0082】
【表6】
【0083】
比較例７は、先の実施例１（石灰石４の「傾斜配合」の条件）と同じ配合で、高石灰側の造粒物Ａと低石灰側の造粒物Ｂの炭材粒度が等しい条件である。この比較例７は、新たなベース条件である。
なおこのとき、造粒物Ｂと造粒物Ａの混合比については、65重量%対35重量%とした。
また、返鉱とブリーズの配合割合は、その他の原料（新原料と呼ばれるもの）の合計:100%に対する割合（外数）で示している。
なおこのとき、造粒物Ｂと造粒物Ａの混合比については、65重量%対35重量%とした。
また、返鉱とブリーズの配合割合は、その他の原料（新原料と呼ばれるもの）の合計:100%に対する割合（外数）で示している。
【0084】
比較例８は、高石灰側の造粒物Ａに、粗粒炭材２ａ(+3mm)を過剰に配合した条件である。
実施例８～１３は、高石灰側の造粒物Ａに、粗粒炭材２ａ(+3mm)を適正に配合した条件である。
なお、本実験は、上記した小型の焼結鍋試験装置１５を用いて実施した。
実施例８～１３は、高石灰側の造粒物Ａに、粗粒炭材２ａ(+3mm)を適正に配合した条件である。
なお、本実験は、上記した小型の焼結鍋試験装置１５を用いて実施した。
【0085】
また、生産性(t/h/m2)については、以下の式で求めることができる。
・生産性(t/h/m2)={成品重量(kg)÷1000(kg/t)}÷{焼成時間(min)/60(min/hr)}÷焼結鍋の焼成面積(m2)
また、落下強度(%)については、以下の式で求めることができる。
・落下強度(%)=10mm以上の成品重量(kg)÷焼結ケーキ重量(kg)×100
なお、小型の焼結鍋試験では、得られる成品量が少ないため、大型の焼結鍋試験とは異なる方法で強度を指標化した。
・生産性(t/h/m2)={成品重量(kg)÷1000(kg/t)}÷{焼成時間(min)/60(min/hr)}÷焼結鍋の焼成面積(m2)
また、落下強度(%)については、以下の式で求めることができる。
・落下強度(%)=10mm以上の成品重量(kg)÷焼結ケーキ重量(kg)×100
なお、小型の焼結鍋試験では、得られる成品量が少ないため、大型の焼結鍋試験とは異なる方法で強度を指標化した。
【0086】
また、造粒物Ａの配合比(重量%)は、返鉱や炭材（粉コークス、ブリーズ）を含む、造粒物１全体に対する造粒物Ａの配合比（混合割合）であり、以下の式（１）で定義される。
・造粒物Ａの配合比(重量%)=造粒物Ａの配合量(kg)/{造粒物Ａの配合量(kg)+造粒物Ｂの配合量(kg)}×100 ・・・（１）
表７に、焼結鍋試験の結果を示す。なお、表７の配合割合の単位は(質量%)である。また、表７は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
・造粒物Ａの配合比(重量%)=造粒物Ａの配合量(kg)/{造粒物Ａの配合量(kg)+造粒物Ｂの配合量(kg)}×100 ・・・（１）
表７に、焼結鍋試験の結果を示す。なお、表７の配合割合の単位は(質量%)である。また、表７は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
【0087】
【表7】
【0088】
比較例７と実施例８は、造粒物Ａと造粒物Ｂとを合わせた平均の炭材粒度については同じである。ところが、粗粒炭材２ａを高石灰側の造粒物Ａへ「分割配合」した実施例８においては、生産性が向上した。
すなわち、炭材の「分割配合」による粗粒炭材２ａの燃焼促進のコンセプト通り、焼成時間の短縮が認められた。
すなわち、炭材の「分割配合」による粗粒炭材２ａの燃焼促進のコンセプト通り、焼成時間の短縮が認められた。
【0089】
そこで、本発明の効果が発現する範囲を明確にするため、高石灰側の造粒物Ａに配合された粗粒炭材２ａの割合の影響を検討した。
図１０に、高石灰側の造粒物Ａに配合された粗粒炭材２ａの配合割合における焼成時間(min)と生産性(t/h/m2)の影響を示す。
図１０に示すように、粗粒炭材２ａの配合量が少ないほど、焼成時間が短縮して生産性が向上した。
図１０に、高石灰側の造粒物Ａに配合された粗粒炭材２ａの配合割合における焼成時間(min)と生産性(t/h/m2)の影響を示す。
図１０に示すように、粗粒炭材２ａの配合量が少ないほど、焼成時間が短縮して生産性が向上した。
【0090】
ただし、粗粒炭材２ａの配合割合が0mass%となると、被覆層３の高石灰化は意味を成さない。そのため、高石灰側の造粒物Ａに配合された粗粒炭材２ａの配合割合は、0mass%よりも大きくする必要がある。
一方で、高石灰側の造粒物Ａに配合された粗粒炭材２ａの配合割合が86mass%を超えると炭材の量が一定下では炭材の粒子数が減少することで、焼結層内の熱源が集中するため、過溶融部が発生して焼成が不安定化したことにより、焼結鉱の強度（歩留）の低下により生産性が低下することとなった。
一方で、高石灰側の造粒物Ａに配合された粗粒炭材２ａの配合割合が86mass%を超えると炭材の量が一定下では炭材の粒子数が減少することで、焼結層内の熱源が集中するため、過溶融部が発生して焼成が不安定化したことにより、焼結鉱の強度（歩留）の低下により生産性が低下することとなった。
【0091】
以上の結果より、本発明の効果が発現する範囲は、高石灰側の造粒物Ａに配合される粗粒炭材２ａ（+3mm）配合割合が、0より大きく86mass%以下と知見した。
ただし、図１０中の生産性を示すカーブが、ベース条件である比較例７の値となる点は91.8mass%である。
なお、図１０中の横線は、新たなベース条件（比較例７）の測定値（生産性=1.47t/h/m2，焼成時間=9.8min）を示す。この測定値を閾値として、生産性と焼成時間の改善の有無を判断した。
ただし、図１０中の生産性を示すカーブが、ベース条件である比較例７の値となる点は91.8mass%である。
なお、図１０中の横線は、新たなベース条件（比較例７）の測定値（生産性=1.47t/h/m2，焼成時間=9.8min）を示す。この測定値を閾値として、生産性と焼成時間の改善の有無を判断した。
【0092】
つまり、本発明においては、平均粒径が3mmより大きい（+3mm）粗粒炭材２ａ（粉コークス）を、0より大きく86mass%以下含むように、造粒物Ａに配合することとしている。
表８に、高石灰側（造粒物Ａ）の炭材粒度を２つの水準で一定とし、低石灰側（造粒物Ｂ）の炭材粒度を変化させた炭材粒度の条件を示す。なお、表８の配合割合の単位は(質量%)である。また、表８は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
表８に、高石灰側（造粒物Ａ）の炭材粒度を２つの水準で一定とし、低石灰側（造粒物Ｂ）の炭材粒度を変化させた炭材粒度の条件を示す。なお、表８の配合割合の単位は(質量%)である。また、表８は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
【0093】
【表8】
【0094】
比較例９、１０は、低石灰側の造粒物Ｂに、細粒炭材２ｂ(1-3mm)を過剰に配合した条件である。
実施例１４～２１は、低石灰側の造粒物Ｂに、細粒炭材２ｂ(1-3mm)を適正に配合した条件である。
なお、本実験は、上記した小型の焼結鍋試験装置１５を用いて実施した。
実施例１４～２１は、低石灰側の造粒物Ｂに、細粒炭材２ｂ(1-3mm)を適正に配合した条件である。
なお、本実験は、上記した小型の焼結鍋試験装置１５を用いて実施した。
【0095】
また、生産性(t/h/m2)については、以下の式で求めることができる。
・生産性(t/h/m2)={成品重量(kg)÷1000(kg/t)}÷{焼成時間(min)/60(min/hr)}÷焼結鍋の焼成面積(m2)
また、落下強度(%)については、以下の式で求めることができる。
・落下強度(%)=10mm以上の成品重量(kg)÷焼結ケーキ重量(kg)×100
なお、小型の焼結鍋試験では、得られる成品量が少ないため、大型の焼結鍋試験とは異なる方法で強度を指標化した。
・生産性(t/h/m2)={成品重量(kg)÷1000(kg/t)}÷{焼成時間(min)/60(min/hr)}÷焼結鍋の焼成面積(m2)
また、落下強度(%)については、以下の式で求めることができる。
・落下強度(%)=10mm以上の成品重量(kg)÷焼結ケーキ重量(kg)×100
なお、小型の焼結鍋試験では、得られる成品量が少ないため、大型の焼結鍋試験とは異なる方法で強度を指標化した。
【0096】
また、造粒物Ａの配合比(重量%)は、返鉱や炭材（粉コークス、ブリーズ）を含む、造粒物１全体に対する造粒物Ａの配合比（混合割合）であり、以下の式（１）で定義される。
・造粒物Ａの配合比(重量%)=造粒物Ａの配合量(kg)/{造粒物Ａの配合量(kg)+造粒物Ｂの配合量(kg)}×100 ・・・（１）
表９に、焼結鍋試験の結果を示す。なお、表９の配合割合の単位は(質量%)である。また、表９は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
・造粒物Ａの配合比(重量%)=造粒物Ａの配合量(kg)/{造粒物Ａの配合量(kg)+造粒物Ｂの配合量(kg)}×100 ・・・（１）
表９に、焼結鍋試験の結果を示す。なお、表９の配合割合の単位は(質量%)である。また、表９は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
【0097】
【表9】
【0098】
図１１に、低石灰側の造粒物Ｂに配合された細粒炭材２ｂの割合における焼成時間(min)と生産性(t/h/m2)の影響を示す。
図１１に示すように、低石灰側の造粒物Ｂに配合された細粒炭材２ｂは、多く配合しすぎても少なすぎても、焼成時間が延長することとなり、生産性が低下した。
細粒炭材２ｂの配合が多すぎると、相対的に微粉炭材５が少なくなるため、焼成立ち上がりの加速が悪くなる。これを焚き火の燃焼過程で例えてみると、新聞紙が不足して小枝などの着火しないものと同じようなものである。
図１１に示すように、低石灰側の造粒物Ｂに配合された細粒炭材２ｂは、多く配合しすぎても少なすぎても、焼成時間が延長することとなり、生産性が低下した。
細粒炭材２ｂの配合が多すぎると、相対的に微粉炭材５が少なくなるため、焼成立ち上がりの加速が悪くなる。これを焚き火の燃焼過程で例えてみると、新聞紙が不足して小枝などの着火しないものと同じようなものである。
【0099】
一方、細粒炭材２ｂの配合が少なすぎると、微粉炭材５（粉コークス）から粗粒炭材２ａへの燃焼の伝播（リレー）が不十分となり、粗粒炭材２ａの被覆層３の溶融・脱離による燃え切り促進の効果が低下する。これを焚き火の燃焼過程で例えてみると、小枝が足りずに新聞紙から薪へ着火しないものと同じようなものである。
したがって、低石灰側の造粒物Ｂに配合された細粒炭材２ｂと、微粉炭材５との配合には、適正なバランスが存在するものと考えられる。
したがって、低石灰側の造粒物Ｂに配合された細粒炭材２ｂと、微粉炭材５との配合には、適正なバランスが存在するものと考えられる。
【0100】
以上の結果より、本発明の効果が発現する範囲は、低石灰側の造粒物Ｂに配合される細粒炭材２ｂ（1-3mm）割合が16mass%以上60mass%以下で且つ、微粉炭材５（-1mm）が40mass%以上84mass%以下と知見した。
なお、図１１中の横線は、新たなベース条件（比較例７）の測定値（生産性=1.47t/h/m2，焼成時間=9.8min）を示す。この測定値を閾値として、生産性と焼成時間の改善の有無を判断した。
なお、図１１中の横線は、新たなベース条件（比較例７）の測定値（生産性=1.47t/h/m2，焼成時間=9.8min）を示す。この測定値を閾値として、生産性と焼成時間の改善の有無を判断した。
【0101】
つまり、本発明においては、平均粒径が1mmより大きく3mm以下（1-3mm）の粉コークス（細粒炭材２ｂ）を16mass%以上60mass%以下で且つ、平均粒径が1mm以下（-1mm）の粉コークス（微粉炭材５）を40mass%以上84mass%以下含むように、造粒物Ｂに配合することとしている。
さて、高石灰側の造粒物Ａは、融液の供給源であり、焼結鉱を製造する際、適正な造粒物１の配合量であれば、原料充填層内の液相結合や、通気パスの形成を促進させる効果を期待することができる。
さて、高石灰側の造粒物Ａは、融液の供給源であり、焼結鉱を製造する際、適正な造粒物１の配合量であれば、原料充填層内の液相結合や、通気パスの形成を促進させる効果を期待することができる。
【0102】
しかし一方で、造粒物Ａと造粒物Ｂを混合する際、高石灰側の造粒物Ａを配合し過ぎると、融液の過剰生成により原料充填層の空隙が閉塞されて、通気性が悪化してしまう。
そこで、本発明者は、高石灰側の造粒物Ａと低石灰側の造粒物Ｂの適正な配合割合を、焼結鍋試験で検討した。
なお、本実験は、上記した小型の焼結鍋試験装置１５を用いて実施した。
そこで、本発明者は、高石灰側の造粒物Ａと低石灰側の造粒物Ｂの適正な配合割合を、焼結鍋試験で検討した。
なお、本実験は、上記した小型の焼結鍋試験装置１５を用いて実施した。
【0103】
表１０に、２系統の並列造粒設備７を模した条件での焼結鍋試験の配合条件を示す。なお、表１０の配合割合の単位は(質量%)であり、混合割合の単位は(重量%)である。また、表１０は、それぞれ一続きのものであり、見やすくするため、分割して上下に配置している。
【0104】
【表10】
【0105】
実施例５～７は、適正な割合で高石灰側の造粒物Ａを配合した条件である。
比較例５、６は、過剰な割合で高石灰側の造粒物Ａを配合した条件である。
ところで、高石灰側の造粒物Ａから生成される融液が、低石灰側の造粒物Ｂへ浸潤して吸収されることで、通気パスが形成される。このことから、造粒物Ｂに対する造粒物Ａの配合量は、等量以下が好ましいと推測される。
比較例５、６は、過剰な割合で高石灰側の造粒物Ａを配合した条件である。
ところで、高石灰側の造粒物Ａから生成される融液が、低石灰側の造粒物Ｂへ浸潤して吸収されることで、通気パスが形成される。このことから、造粒物Ｂに対する造粒物Ａの配合量は、等量以下が好ましいと推測される。
【0106】
表１１に、焼結鍋試験の結果を示す。なお、表１１の混合割合の単位は(重量%)である。
【0107】
【表11】
【0108】
表１１、図１２に示すように、高石灰側の造粒物Ａの配合量が35重量%付近で焼成時間が最小となり、55重量%を超えると急激に延長する傾向が認められた。
また、造粒物Ａの配合量の増加に伴い、焼結強度の低下が見られることから、過溶融部の増加によりガス流れが不安定化し、焼成ムラ（過溶融部の直下にガスが流れず、焼成が不十分となる現象）が生じていることが推察される。
また、造粒物Ａの配合量の増加に伴い、焼結強度の低下が見られることから、過溶融部の増加によりガス流れが不安定化し、焼成ムラ（過溶融部の直下にガスが流れず、焼成が不十分となる現象）が生じていることが推察される。
【0109】
以上の結果より、本発明の効果が発現する範囲は、高石灰側の造粒物Ａが原料（造粒物Ａ＋造粒物Ｂ）全体の0より大きく、55重量%以下（式（１）が0より大きく、55重量%以下）と知見した。
つまり、本発明においては、造粒物Ａと造粒物Ｂとを混合し焼結機１０に装入して、焼結鉱を製造する際に、造粒物Ａの配合原料全体の割合が、造粒物Ａと造粒物Ｂとの合計に対して、0より大きく55重量%以下となるように混合して、焼結鉱の製造することとしている。
つまり、本発明においては、造粒物Ａと造粒物Ｂとを混合し焼結機１０に装入して、焼結鉱を製造する際に、造粒物Ａの配合原料全体の割合が、造粒物Ａと造粒物Ｂとの合計に対して、0より大きく55重量%以下となるように混合して、焼結鉱の製造することとしている。
【0110】
まとめると、本発明にかかる焼結での炭材の燃焼促進方法は、核粒子２の外周囲に被覆層３が形成されている焼結原料用の造粒物１を用いて、焼結鉱を製造する方法において、ドラムミキサ８，９ごとに装入する石灰石４の量を変更して配合する「石灰石４の傾斜配合」によって造粒される、組成が異なる複数種類の焼結原料用の造粒物１を用い、被覆層３の平均成分におけるFe2O3とCaOとの質量比である[CaO(mass%)/Fe2O3(mass%)]が、0.15以上0.25以下とされ且つ、石灰石４が多く配合されている造粒物Ａと、被覆層３の[CaO/Fe2O3]が、0.10以上0.15未満とされ且つ、石灰石４が造粒物Ａより少なく配合されている造粒物Ｂと、を造り分けておき、「平均粒径が3mmより大きい(+3mm)粗粒炭材２ａ（粉コークス）」を0より大きく86mass%以下含むように、造粒物Ａに配合し、「平均粒径が1mmより大きく3mm以下(1-3mm)の細粒炭材２ｂ（粉コークス）」を16mass%以上60mass%以下で且つ、「平均粒径が1mm以下(-1mm)の微粉炭材５（粉コークス）」を40mass%以上84mass%以下含むように、造粒物Ｂに配合し、造粒物Ａと造粒物Ｂとを混合し焼結機１０に装入して、焼結鉱を製造する際に、造粒物Ａの配合原料全体の割合が、造粒物Ａと造粒物Ｂとの合計に対して、0より大きく55重量%以下となるように混合して、焼結鉱の製造することを特徴としている。
【0111】
本発明によれば、並列造粒設備７において、石灰石４の「傾斜配合」をすることによって、石灰石４が多く配合された「高石灰側の造粒物Ａ」と、その造粒物Ａに対して石灰石４が少なく配合された「低石灰側の造粒物Ｂ」とに作りわける際に、造粒物Ａに粗粒炭材２ａを優先的に配合することで、造粒物Ａと造粒物Ｂとを混合して焼結鉱を製造する際に、造粒物Ｂに配合された比表面積の大きい微粉炭材５や細粒炭材２ｂを先行して燃焼させ、その燃焼熱で、造粒物Ａの核粒子である粗粒炭材２ａを露出させて、燃え切りを促進させることができる。
【0112】
その結果、強度および歩留の低下なく焼成速度を向上させて、高生産性で焼結鉱を製造することができる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
特に、今回開示された実施形態において、明示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
特に、今回開示された実施形態において、明示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【0113】
１ 造粒物（擬似粒子）
Ａ 造粒物（高石灰側）
Ｂ 造粒物（低石灰側）
２ 核粒子
２ａ 粗粒炭材（粉コークス）
２ｂ 細粒炭材（粉コークス）
３ 被覆層
４ 石灰石
５ 微粉炭材（粉コークス）
６ 焼結工場
７ 並列造粒設備
８ ドラムミキサＡ
９ ドラムミキサＢ
１０ 焼結機
１１ 焼結鍋試験装置（大型）
１２ 焼結鍋（角型）
１３ 風箱
１４ 排風機
１５ 焼結鍋試験装置（小型）
１６ 焼結鍋（丸型）
１７ 風箱
１８ 排風機
Ａ 造粒物（高石灰側）
Ｂ 造粒物（低石灰側）
２ 核粒子
２ａ 粗粒炭材（粉コークス）
２ｂ 細粒炭材（粉コークス）
３ 被覆層
４ 石灰石
５ 微粉炭材（粉コークス）
６ 焼結工場
７ 並列造粒設備
８ ドラムミキサＡ
９ ドラムミキサＢ
１０ 焼結機
１１ 焼結鍋試験装置（大型）
１２ 焼結鍋（角型）
１３ 風箱
１４ 排風機
１５ 焼結鍋試験装置（小型）
１６ 焼結鍋（丸型）
１７ 風箱
１８ 排風機
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
