特許 7587142 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】

(24)【登録日】2024-11-12

(45)【発行日】2024-11-20

(54)【発明の名称】焼結鉱の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 1/16 20060101AFI20241113BHJP

【ＦＩ】

C22B1/16 L

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021028678

(22)【出願日】2021-02-25

(65)【公開番号】P2022129839

(43)【公開日】2022-09-06

【審査請求日】2023-10-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】山口 泰英

(72)【発明者】

【氏名】浜田 愛華

(72)【発明者】

【氏名】石田 茜

【審査官】池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１７６１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９１１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５３２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／０１８７１６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｂ １／１６ ー ６１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

焼結原料を、主焼結原料と微粉鉱石を含む副焼結原料とに分け、前記主焼結原料を混合及び造粒する主造粒工程と、前記副焼結原料として微粉鉄鉱石と粉鉱石とバインダーを混合及び造粒する副造粒工程とを並列で行い、前記主造粒工程と前記副造粒工程で製造したそれぞれの造粒物を合わせ、前記合わせた造粒物を焼成する焼結鉱の製造方法であって、
前記副造粒工程に用いられる前記微粉鉱石がマグネタイト系微粉鉱石とヘマタイト系微粉鉱石の混合物であって、前記マグネタイト系微粉鉱石の、前記マグネタイト系微粉鉱石と前記ヘマタイト系微粉鉱石との総質量に対する混合率が５０質量％以上１００質量％未満であることを特徴とする焼結鉱の製造方法。

【請求項2】

前記粉鉱石は、褐鉄鉱であることを特徴とする、請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。

【請求項3】

前記マグネタイト系微粉鉱石の粒度は、前記ヘマタイト系微粉鉱石の粒度以下であることを特徴とする、請求項１または２記載の焼結鉱の製造方法。

【請求項4】

前記マグネタイト系微粉鉱石の粒度が１９μｍ以下であることを特徴とする、請求項３に記載の焼結鉱の製造方法。

【請求項5】

前記副焼結原料がさらに粉鉱石を含み、前記微粉鉱石と前記粉鉱石の質量比が１．５／１以上３／１未満であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に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、焼結鉱の製造において、微粉原料を造粒する方法に関する。特に、分割造粒法を用いて微粉原料を造粒する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、鉄鉱石の資源枯渇化・劣質化に伴い、鉄鉱石の脈石成分（ＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３）が増加している。その為、選鉱処理にて人工的に高Ｆｅ品位にした微粉鉱石（精鉱、ペレットフィード（ＰＦ）とも言う）の使用量を増加させ、鉄鉱石中の脈石成分（ＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３）を維持・低下していくことが焼結鉱の製造において今後重要となる。

【0003】

そこで微粉鉱石を選択・分割造粒設備で造粒することによって、直径５～１５ｍｍの粗大造粒物にし、それらを従来の本造粒設備で処理した原料と共に焼結機に充填することで未造粒粉を削減し、微粉鉱石による原料充填層の通気性悪化および生産性低下を回避する技術開発が進められている［非特許文献１］。

【0004】

ここに、微粉鉱石の種類として、ヘマタイト系（Ｆｅ_２Ｏ_３）微粉鉱石とマグネタイト系（Ｆｅ_３Ｏ_４（ＦｅＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３））微粉鉱石が知られている。特許文献１には、特に、マグネタイト系微粉鉱石を単独使用する方法が開示されている。

【0005】

また、非特許文献２においても、マグネタイト系微粉鉱石は、ＣａＯの添加なしでも、ＣａＯを添加したヘマタイト系微粉鉱石と同等の焼成後強度が得られたとの知見も示されている。
さらに、特許文献２には、ヘマタイト系微粉鉱石の造粒に際して、微粉鉱石に対して核となる粉鉱石を１．５／１以上３／１未満の比（微粉鉱石／粉鉱石）で添加することで造粒物の強度が向上することが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１３－２５３２８１号公報

【文献】特開２０１６－１９１１２２号公報

【非特許文献】

【0007】

【文献】Ｔ． Ｋ． Ｓａｎｄｅｅｐ ｅｔ ａｌ：Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ Ｂ， Ｖｏｌｕｍｅ ４６Ｂ， Ｎ ｏ ２（２０１５）， ６３５

【文献】Ｔ． Ｋ． Ｓａｎｄｅｅｐ ｅｔ ａｌ．：Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ Ｂ， Ｖｏｌｕｍｅ ４７Ｂ， Ｎ ｏ １（２０１６）， ３０９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

詳細は後述するが、マグネタイト系微粉鉱石を多く用いた場合、例えば焼結鉱の強度が高まる。このため、マグネタイト系微粉鉱石をなるべく多く使用して焼結鉱を製造したいという要望が強くなってきている。しかしながら、マグネタイト系微粉鉱石は、鉱山の近く、あるいは出荷港に併設されたペレット工場でペレットまで加工されてから出荷される例が非常に多い。このため、マグネタイト系微粉鉱石が鉄鉱石の海上貿易市場に流通している量は現状少ない。そのため、特許文献１記載の方法のように、ヘマタイト系微粉鉱石を使用せず、焼結鉱の原料となる鉄鉱石の全量をマグネタイト系微粉鉱石とすることは実現性が低い。また、ヘマタイト系微粉鉱石とマグネタイト系微粉鉱石とを併用する検討はこれまでなされていない。特許文献２記載の方法では、粉鉱石を核として添加することが検討されているものの、このような粉鉱石を核としつつ、更にヘマタイト系微粉鉱石とマグネタイト系微粉鉱石とを併用する検討もこれまで存在しない。

【0009】

本発明の目的は、焼成後の焼結鉱の強度の低下を抑制しつつ、マグネタイト系微粉鉱石を購入容易なヘマタイト系微粉鉱石に置換することが可能な焼結鉱の製造方法を提供することである。すなわち、マグネタイト系微粉鉱石の一部をヘマタイト系微粉鉱石で置換した造粒物が、焼結鉱製造時のハンドリング性や焼成後の焼結鉱強度において、マグネタイト系微粉鉱石のみの造粒物と同等となる置換範囲を明らかとする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者は、まず、電気炉を用いた基礎的な実験を行い、マグネタイト系微粉鉱石とヘマタイト系微粉鉱石との混合物の焼成後の強度を測定した。そして、本発明者は、混合物中のマグネタイト系微粉鉱石の混合率が５０質量％以上あれば、混合物の焼成体がマグネタイト系微粉鉱石単独の焼成体と同等の強度を呈することを明らかとした。次に、本発明者は、実用的な原料配合条件で焼結実験を行った。この結果、本発明者は、焼結鉱の強度においても、ヘマタイト系微粉鉱石とマグネタイト系微粉鉱石の総質量に対するマグネタイト系微粉鉱石の混合率を前記範囲とすることで、マグネタイト系微粉鉱石単独の場合（すなわち、鉄含有原料の微粉鉱石としてマグネタイト系微粉鉱石のみを使用した場合）と同等の強度が得られることを確認した。
本発明は、かかる検討結果に基づいて考案されたもので、その要旨は以下である。

【0011】

本発明の要旨とするところは、以下である。
本発明のある観点によれば、焼結原料を、主焼結原料と、微粉鉱石を含む副焼結原料とに分け、前記主焼結原料を混合及び造粒する主造粒工程と、前記副焼結原料を混合及び造粒する副造粒工程とを並列で行い、前記主造粒工程と前記副造粒工程で製造したそれぞれの造粒物を合わせ、前記合わせた造粒物を焼成して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、前記副造粒工程に用いられる前記微粉鉱石がマグネタイト系微粉鉱石とヘマタイト系微粉鉱石の混合物であって、前記マグネタイト系微粉鉱石の、前記マグネタイト系微粉鉱石と前記ヘマタイト系微粉鉱石との総質量に対する混合率が５０質量％以上１００質量％未満であることを特徴とする微粉原料の造粒方法が提供される。
ここに、前記マグネタイト系微粉鉱石の粒度は、前記ヘマタイト系微粉鉱石の粒度以下であることが好ましい。
さらに、前記副焼結原料がさらに粉鉱石を含み、前記微粉鉱石と前記粉鉱石の質量比が１．５／１以上３／１未満であることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

焼成後の焼結鉱の強度の低下を抑制しつつ、マグネタイト系微粉鉱石をヘマタイト系微粉鉱石に置換できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】電気炉を用いた基礎的な実験に用いた装置の模式図である。

【図2】マグネタイト系微粉鉱石の混合率（質量％）と落錘後平均粒度（ｍｍ）の関係を示す図である。

【図3】造粒処理系統のフロー（造粒装置）を模式的に示す図である。

【図4】焼結実験（鍋試験）に用いた装置の構成を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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、本実施形態で使用される各原料は多数の粒子の集合体となっている。特に断りがない限り、各原料の原料名はその原料を構成する粒子の集合体を意味するものとする。また、「～」を用いて表される数値限定範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。「超」または「未満」と示す数値は、その値が数値範囲に含まれない。

【0015】

＜本発明に至った基礎的検討＞
ヘマタイト系微粉鉱石にマグネタイト系微粉鉱石を混合した場合、ヘマタイト系微粉鉱石とマグネタイト系微粉鉱石の性質の違いにより、マグネタイト系微粉鉱石の混合率によって強度が変化すると考えられる。そこで、ヘマタイト系微粉鉱石にマグネタイト系微粉鉱石を混合していった場合の強度変化を実験的に調査した。

【0016】

（実験方法および実験条件）
ヘマタイト系微粉鉱石（本実験においてＨと称する場合がある）とマグネタイト系微粉鉱石（本実験においてＭと称する場合がある）を供試料とした（表１）。マグネタイト系微粉鉱石の混合率および粒度の組合せの影響をそれぞれ検討するにあたり、各鉱石を２０～４５μｍと６３～１２５μｍに篩分級した。ここに、篩分級による粒度範囲において、「Ａ～Ｂμｍ」は、目開きＡ（μｍ）の篩に残り、目開きＢ（μｍ）の篩から落ちた鉱石の粒度範囲を示す。篩分級における「Ａ～Ｂμｍ」はＡ以上Ｂ未満を示す。以降はヘマタイト系微粉鉱石の２０～４５μｍをＨ細、６３～１２５μｍをＨ粗、同様にマグネタイト系微粉鉱石の２０～４５μｍをＭ細、６３～１２５μｍをＭ粗、とも称する。なお、表１にはＨ細、Ｈ粗、Ｍ細、Ｍ粗の組成も示した。当該組成は化学分析により特定した。

【0017】

鉱石種２水準、粒度２水準の４水準の組合せ条件で各々混合率を７から９水準変更することで、合計２９水準の試料を作製した。そして、これらの試料を用いてマグネタイト系微粉鉱石の混合率および粒度の組合せの影響をそれぞれ検討した。

【0018】

具体的には、まず、２種類（Ｈ細、Ｈ粗、Ｍ細、Ｍ粗のいずれか２種類）の微粉鉱石を所定の混合率で混合した混合物約１．６ｇに水分を約３．６％分添加し、ダイスに充填して４．８ＭＰａの圧力を３０秒間加えた。これにより、直径８ｍｍ、高さ約１０ｍｍの円柱状タブレットを成型した。

【0019】

【表1】

【0020】

ついで、成型したタブレットを電気炉にて、実機の焼結機を模擬したヒートパターン（昇温速度２００℃／ｍｉｎ、最高到達温度１３００℃、最高温度保持時間０秒、降温速度６７℃／ｍｉｎ）で焼成した。焼成に用いた装置を図１に模式的に示す。焼成後のタブレットに３００ｇの荷重を３０ｃｍの高さから３回落とす落錘試験を行った。落錘試験後、試料の篩分けを行い、平均粒度（平均粒径）を算出し強度を評価した。（以降これを落錘後平均粒度と称する。）具体的には、目開き４．７５ｍｍ、２．８ｍｍ、２．０ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．１２５ｍｍの篩を重ねて篩分けを行い、それぞれの篩目と一つ上の篩目の平均値を代表粒径（例えば２．０～２．８ｍｍの場合２．４ｍｍ）とし、代表粒径と重量比の積の総和にて加重平均値を算出した。実焼結鉱の強度面から、落錘後平均粒度は１．５ｍｍ以上であることが、局所的な脆弱部を形成せずに最低限の焼結鉱強度を確保する観点より必要と考えられる。落錘後平均粒度が２．５ｍｍ以上であると十分に高い強度が得られる為により好ましい。

【0021】

各水準でタブレットを４個焼成し、３個を落錘試験、１個を樹脂に埋め込んで研磨し断面組織観察および画像解析に供した。また、マグネタイト系微粉鉱石の混合率が２５質量％、５０質量％、７５質量％のタブレットは各１個成型まで行い、その後焼成せずに樹脂に埋め込んで研磨し断面組織観察および画像解析に供した。

【0022】

（実験結果）
落錘後平均粒度の変化を図２に示す。粒度組合せが異なるいずれの条件においても、マグネタイト系微粉鉱石（ここではＭ細またはＭ粗）の混合率の上昇に伴い、落錘後平均粒度、すなわち焼成後の強度は上昇した。しかし強度の上昇量は一定ではなく、マグネタイト系微粉鉱石の混合率が２５質量％未満ではほとんど上昇せず、２５～５０質量％で特に大きく上昇し、５０質量％以降は傾きが再び緩やかになり、混合率７５質量％～８０質量％にてマグネタイト系微粉鉱石単独（１００％）の強度値と概ね同等になることが判明した。また、Ｍ細を含む組合せにおいて、タブレットがより高強度となることが判明した。

【0023】

（作用）
マグネタイト系微粉鉱石とヘマタイト系微粉鉱石の造粒物の結合の機構として、（１）マグネタイト粒子同士の結合、（２）マグネタイト粒子とヘマタイト粒子の結合、（３）ヘマタイト粒子同士の結合の３つがある。このうち、（１）は（２）、（３）に比較して結合強度が大きい。これは、マグネタイト粒子が焼結反応に伴う温度上昇により酸化されてヘマタイト粒子へと変化し、その際の結晶構造や体積の変化によって粒子間の拡散結合が促進される為であると考えられる。従って、マグネタイト系微粉鉱石の増配によって強度が向上する。

【0024】

また、マグネタイト系微粉鉱石の混合率が５０質量％以上となると、（１）の結合が造粒物全体にわたるネットワークを形成するようになる。一旦、この全体にわたるネットワークが形成されるとそれ以降の強度向上は緩やかとなる。従って、マグネタイト系微粉鉱石の混合率が５０質量％以上となる場合に、タブレットの強度がマグネタイト系微粉鉱石単独で製造されたタブレットの強度の値に概ね等しくなる。

【0025】

ここに、粒度の異なる原料の組合せは、ネットワーク形成に影響すると考えられる。Ｈ粗とＭ細の組合せの場合は、ヘマタイト粒子の周囲および粒子間空隙を、細粒のマグネタイト粒子が充填することで、結合強度の大きい（１）のネットワークがＨ細とＭ細の組合せと同様に容易に形成される。一方Ｈ細とＭ粗の組合せの場合は、マグネタイト粒子周囲および粒子間空隙を、結合強度が弱い細粒のヘマタイト粒子が充填するので、結合強度の大きい（１）のネットワーク形成が阻害される。
Ｈ粗とＭ粗の組合せの場合、粒子数ひいては粒子同士の接点数自体が少ないため、強度も低い。ただし、いずれの粒度の組み合わせにおいても、マグネタイト系微粉鉱石の混合率が５０質量％以上であれば、落錘後平均粒度が１．５ｍｍ以上となっている。

【0026】

＜実施の態様＞
本発明は、前述の基礎的検討に基づいて考案されたもので、微粉原料を選択的に造粒強化する副造粒工程を有する焼結鉱の製造方法であって、前記微粉原料がヘマタイト系微粉鉱石とマグネタイト系微粉鉱石の混合物であり、マグネタイト系微粉鉱石の両者の総質量に対する混合率が５０質量％以上１００質量％未満であることを特徴とする。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0027】

（全体構成）
図３に本実施形態における造粒処理系統のフローを示す。この造粒処理は、いわゆる選択造粒法あるいは分割造粒法と呼ばれる原料処理方法である。図３に示すように、本造粒処理は、焼結原料を主焼結原料群１１と、副焼結原料群２１とに分け、それぞれを混合及び造粒する。具体的には、本造粒処理では、主焼結原料群１１を造粒する主造粒工程１と、副焼結原料群２１を造粒する副造粒工程２とを並列で行う。その後、主造粒工程１と副造粒工程２で製造したそれぞれの造粒物３を合わせ、合わせた造粒物３を焼結機４で焼成する。

【0028】

（主造粒工程）
主造粒工程１では、所定量の主焼結原料群１１をホッパ１１１からコンベア１１２に供給し、コンベア１１２上で主焼結原料群１１が配合される。コンベア１１２は、主焼結原料群１１の配合原料をドラムミキサー１２に供給する。そして、主焼結原料１１の配合原料をドラムミキサー１２で混合及び造粒することによって擬似粒子の造粒物１３を製造する。主焼結原料群１１は、鉄含有原料、副原料、返鉱、ダスト及び炭材を含む。主焼結原料群１１は、後述の副焼結原料群２１として選択された原料を除いた残りの原料となる。

【0029】

図３では連結タンデム型のドラムミキサーを配置しているが、複数のドラムミキサーを直列に配置してもよいし、一つのドラムミキサーによる混合及び造粒を行ってもよい。

【0030】

（副造粒工程）
副造粒工程２では、所定量の副焼結原料群２１をホッパ２１１１からコンベア２１１２に供給し、コンベア２１１２上で副焼結原料群２１が配合される。コンベア２１１２は、副焼結原料群２１の配合原料を造粒機に供給する。そして、造粒機で副焼結原料１１の配合原料を混合及び造粒して擬似粒子の造粒物２４を製造する。造粒機は、例えば、高速撹拌ミキサー２２と皿型ペレタイザー２３をこの順で組み合わせて配置するのがよい。前者は混合撹拌機能が、後者は造粒機能が高い装置であれば、上記の例に限らない。

【0031】

表２に副焼結原料群２１の構成例を示す。副焼結原料群２１の混合率は配合原料全体（主焼結原料１１及び副焼結原料２１の配合原料）の総質量に対して、１５質量％～３０質量％の範囲が良い。１５質量％未満では生産性向上への効果が低く、３０質量％を超えると設備能力不足で処理できない可能性がある。

【0032】

【表2】

【0033】

副焼結原料群２１は、造粒を強化する対象である微粉原料２１１を主に含む。副造粒工程２において微粉原料２１１を選択的に造粒強化する。また、それは、主造粒工程１で造粒機として用いられるドラムミキサー１２が、微粉原料２１１の造粒に不向きなためである。

【0034】

本願発明の特徴は、この微粉原料２１１が、ヘマタイト系微粉鉱石２１１ａとマグネタイト系微粉鉱石２１１ｂとの混合物である点である。さらに、マグネタイト系微粉鉱石２１１ｂの混合率は、それとヘマタイト系微粉鉱石２１１ａとの総質量に対して５０質量％以上１００質量％未満とされている。図２で説明したように、マグネタイト系微粉鉱石２１１ｂの混合率を５０質量％以上とすることでマグネタイト系微粉鉱石を単独で使用した場合と同等の焼成後強度が得られる。

【0035】

表２の実施態様１は、マグネタイト系微粉鉱石とヘマタイト系微粉鉱石の混合率をそれぞれ５０質量％とした例である。ヘマタイト系微粉鉱石としては、例えば、ブラジル産やカナダ産の精鉱などが挙げられる。マグネタイト系微粉鉱石としては、北米産や南米産やヨーロッパ産やオーストラリア産やアフリカ産の精鉱などが挙げられる。

【0036】

微粉原料はそれぞれの鉄鉱山にて選鉱処理を経て出荷されることから、鉱物学的特性や処理プロセスに応じた所定の粒度分布を有する。粒度分布の測定手段としては篩通過重量率やレーザー回折・散乱法が挙げられ、評価指標としてはメディアン径（累積５０質量％径）、平均粒度などが挙げられる。

【0037】

上述の基礎的検討結果において、ヘマタイト系微粉鉱石とマグネタイト系微粉鉱石が共に６３～１２５μｍのＨ粗＋Ｍ粗の組合せの場合は焼成後強度が低かったが、その他の組合せでは十分な強度が得られた。また、Ｈ細、Ｍ細の組み合わせ、及びＨ細、Ｍ粗の組み合わせでは特に焼成後強度が高くなった。従って本発明に記載の方法では、マグネタイト系微粉鉱石の粒度は、ヘマタイト系微粉鉱石の粒度以下であることが好ましい。また、ヘマタイト系微粉鉱石の好ましい粒度は１２５μｍ未満、マグネタイト系微粉鉱石の好ましい粒度は４５μｍ未満である。より好ましくはヘマタイト系微粉鉱石とマグネタイト系微粉鉱石の両方の粒度が４５μｍ未満の場合である。マグネタイト系微粉鉱石の粒度は小さければ小さいほど生産率等が向上する傾向がある。マグネタイト系微粉鉱石のさらに好ましい粒度は１５μｍ以下である。また、いずれの微粉鉱石においても、粒度の下限値に特に制限はない。

【0038】

副造粒工程２において微粉原料の造粒を促進するために、造粒の核となる粉鉱石（核用鉱石）２１２を合わせて用いてもよい。微粉鉱石と粉鉱石（核用鉱石）の質量比を１．５／１以上３／１未満（微粉鉱石／粉鉱石）とすると最も造粒後の造粒物の強度が高くなる。核用鉱石としては、通常焼結鉱の製造で使用されるシンターフィード（以下、ＳＦと記す。）であればよい。具体的には、褐鉄鉱系の鉱石が、当該鉱石を造粒核としたときの微粉原料の付着性が強い点で、好ましい。表２に示す実施態様２は、豪州産の褐鉄鉱を核用鉱石として１／３質量％（微粉鉱石及び粉鉱石の総質量に対する質量％）使用した例である。

【0039】

微粉原料の造粒を促進するために、生石灰などのバインダーを適宜用いることができる。生石灰の場合は副焼結原料の総質量に対して５質量％以下で用いることが好ましい。実施態様３は、実施態様２に加えて生石灰を配合原料全体の総質量に対して０．５質量％（副焼結原料の総質量に対して２．２質量％）使用した例である。

【0040】

その他、副造粒工程２の配合原料には、微粉原料の造粒を阻害しない範囲で任意の焼結原料を含めることができる。

【実施例】

【0041】

本発明の実施可能性及び効果を確認するために、図３の造粒処理において、副造粒工程の微粉鉱石の使用割合が、焼結鉱生産性と焼結鉱強度に及ぼす影響を焼結鍋試験で調査した。その結果を実施例として、次に説明する。本発明は、この一実施例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

【0042】

（実験装置）
焼結実験に用いた実験装置の主仕様を表３に、実験装置の構成を図４に示す。焼結鍋は、鍋本体とその下部に有する風箱から成る。風箱には熱電対が挿入されており、その温度が最高値を示す時点に基づいて焼結完了点を判定する。風箱には圧力計が挿入されており、鍋下での負圧を計測している。風箱と吸引ブロワとが配管で接続される。その配管には、ガス成分分析計（成分分析装置）につながるガス採取プローブ（成分分析用ポンプ）、および、流速計測用のオリフィス流量計が設けられている。点火炉は点火時には焼結鍋の上部に、焼結時には退避位置に移動可能なように設けられている。原料の造粒に用いる造粒機（図不示）は、主ライン用にドラム型、副ライン用にアイリッヒ型とパン型のバッチ式のものをそれぞれ用意した。

【0043】

【表3】

【0044】

（実験方法および条件）
（原料配合）
本実施例においては、ヘマタイト系微粉鉱石２１１ａとしてブラジル産の鉱石Ｈ１、マグネタイト系微粉鉱石２１１ｂとしてスウェーデン産の鉱石Ｍ１をそれぞれ用いた。粒度はレーザー回折・散乱法により測定して平均粒度を算出したところ、それぞれ２６μｍと１９μｍだった。

【0045】

さらに、より細粒のマグネタイト系微粉鉱石を使用した場合の検証例として、オーストラリア産マグネタイト系微粉鉱石Ｍ２を用いた。平均粒度は１４μｍだった。

【0046】

表４及び表５に、主造粒工程と副造粒工程の原料配合を示す。主造粒工程の原料配合は全て一定とした。副造粒工程におけるマグネタイト系微粉鉱石とヘマタイト系微粉鉱石の混合率を（主焼結原料及び副焼結原料の配合原料の総質量に対して）合計で１５．０質量％とし、そのうちのマグネタイト系微粉鉱石の混合率（ヘマタイト系微粉鉱石及びマグネタイト系微粉鉱石の総質量に対する質量％）を、０質量％、２５質量％、５０質量％、７５質量％、１００質量％に変更する試験を行った。また、造粒の核となる粉鉱石（核用鉱石）を合わせて用いた。核用鉱石は豪州産の褐鉄鉱（粉鉱石）とした。核用鉱石の混合率は（主焼結原料及び副焼結原料の配合原料の総質量に対して）７．５質量％で一定とした。

【0047】

【表4】

【0048】

【表5】

【0049】

ここで、焼結プロセスにおいては慣例的に、焼成時の副成品として発生し原料として循環再利用される返鉱と、焼成時に燃焼し消失する粉コークス等の炭材は外数で表す。これらを除く、いわゆる新原料の合計が１００質量％となり、返鉱、炭材を加えた全原料は１１９．７質量％となる。

【0050】

（造粒）
主造粒工程では、主焼結原料、返鉱および粉コークスを、ドラムミキサーに投入し、２分間転動して各原料を混合した。その後、水分量が７．０％になるように、ミキサー内に所定量の水を注水しながら各原料をさらに３分４５秒間転動し、造粒を行った。

【0051】

副造粒工程では、副焼結原料を高速攪拌ミキサーに投入し、水を添加して１分間混合攪拌した。ついで、混合物をパンペレタイザーに１ｗｅｔ－ｋｇで投入していき、排出された造粒物を順次回収した。

【0052】

ついで、主造粒工程と副造粒工程のそれぞれで製造した造粒物を、前記ドラムミキサーで１５秒間軽混合することで、これらの造粒物を合わせた。

【0053】

（鍋焼成）
前記造粒工程で製造した造粒物（合わせた造粒物）を焼結鍋に装入することで、原料充填層を形成した。ついで、原料充填層の表面を点火し時間計測を開始した。ここに、点火は、風量一定（１．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ）での下方吸引を継続しながら点火炉で原料充填層の表面を１３００℃で１分間加熱することにより行った。点火後、９．８ｋＰａの一定の鍋下負圧で原料充填層を焼成した。焼成終了時点は、排ガス温度（風箱に設置した熱電対で計測）が最大値を示した時間とし、点火開始から焼成終了時点までを焼成時間とした。焼成終了時点から３分後、ブロワを停止し、鍋から焼結ケーキを回収した。なお、熱電対は焼結鍋の中層、下層、鍋下にも配置し、それぞれの温度変化を測定した。

【0054】

焼成終了後に得られた焼結ケーキは、高さ２ｍから４回落下させた後、直径５ｍｍの角型の篩で分級し、その篩上を成品焼結鉱として、＋５ｍｍの成品歩留を評価した。また、焼成時間と成品歩留から、生産率を算出した。

【0055】

（実験結果）
試験結果を表６に示す。
生産率は、副造粒工程における微粉原料がヘマタイト微粉のみの比較例１に対して、マグネタイト系微粉鉱石の混合率２５質量％の比較例２では変化がなかったが、混合率５０質量％の実施例１から向上が認められ、混合率７５質量％の実施例２では、概ねマグネタイト微粉のみの参考例に近い値が得られた。

【0056】

粒度に関しては、マグネタイト系微粉鉱石の混合率５０質量％で、より細粒のマグネタイト系微粉鉱石Ｍ２を用いた実施例３において、実施例１よりも高い生産率が得られた。

【0057】

【表6】

【0058】

（結論）
焼結実験においても、前述の基礎試験の結果が確認された。すなわち、マグネタイト系微粉鉱石の混合率を５０質量％以上とすること、さらに粒度に関してはヘマタイト系微粉鉱石と比較してより細粒のマグネタイト系微粉鉱石を配合することで、ヘマタイト系微粉鉱石単独よりも高い生産性が得られることを確認した。

【0059】

以上、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。

【産業上の利用可能性】

【0060】

焼成後の焼結鉱の強度の低下を抑制しつつ、マグネタイト系微粉鉱石を購入容易なヘマタイト系微粉鉱石に置換することが可能な焼結鉱の製造方法に利用することができる。

【符号の説明】

【0061】

１：主造粒工程
１１：主焼結原料
１２：ドラムミキサー
１３：１２にて製造した造粒物
２：副造粒工程
２１：副焼結原料群
２１１：造粒を強化する対象の微粉原料
２１１ａ：ヘマタイト系微粉鉱石
２１１ｂ：マグネタイト系微粉鉱石
２１２：核用鉱石
２２：高速撹拌ミキサー
２３：皿型ペレタイザー
２４：２２、２３にて製造した造粒物
３：主造粒工程と副造粒工程で製造したそれぞれの造粒物
４：焼結機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】