專利名稱：燒結礦的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用作高爐等的主原料的燒結礦的制造方法。
背景技術：
通常用以下方式制造作為高爐主原料的燒結礦。首先，將石灰粉等含CaO的副原料、硅石和蛇紋巖等含SiO2的副原料以及粉焦等炭材配合到鐵砂礦石中，在其中加入適量的水進行混合和造粒。將該造粒后的混合原料(燒結原料)以規(guī)定的厚度填充到特勞氏燒結機的臺車上，在點燃該填充床表層部的炭材后，向下方抽吸空氣而使填充床內部的炭材燃燒，通過該燃燒熱使混合原料燒結，形成燒結塊。并且，通過粉碎該燒結塊并調整粒度，能得到粒徑為數(shù)mm以上的成品燒結礦。
為了進行穩(wěn)定的高爐作業(yè)，需要高品質的燒結礦。通常，燒結礦的品質以落下強度(冷強度)、還原粉末化指數(shù)(RDI)、被還原性(RI)等為指標，以這些為指標的成品燒結礦的品質對高爐作業(yè)中爐內物料下降狀態(tài)的穩(wěn)定性、爐內通氣性和通液性、礦石的還原效率、高溫狀態(tài)等產生很大的影響。因此，要對燒結礦的制造工藝施行嚴格的品質管理。而且，為了降低燒結礦的制造成本，要求提高燒結礦的成品率，并且，要求提高燒結礦生產線的效率化和生產性。
可是，作為燒結礦的原料鐵礦石，過去一直主要使用赤鐵礦石和磁鐵礦石，最近隨著這種優(yōu)質鐵礦石的供給量的減少，認為迫切需要使用褐鐵礦石和馬拉門巴礦石(均為澳洲產鐵礦石)等結晶水含量高的鐵礦石，并且其使用量在將來會更大。本文中，所謂馬拉門巴礦石是澳洲馬拉門巴礦床產出的鐵礦石的總稱，通常以針鐵礦(Fe2O3·H2O)和マ一タイト鐵礦(具有磁鐵礦結構的Fe2O3)為主要礦物，并且含有5％左右的高含量的結晶水。按品種名稱，ウエストアンジエラス礦、MAC礦等是代表鐵礦石。而且，褐鐵礦石的代表例子是纖閃石礦石。該纖閃石礦石通常具有針鐵礦(Fe2O3·H2O)添埋在魚卵形的赤鐵礦Fe2O3)間隙中的內部結構，并且含有8％左右的高含量的結晶水。按品種名稱，ロ一ブリバ一礦、ヤンデイク一ジナ礦等是代表鐵礦石。
而且，相對于P含量不足0.10質量％(通常在0.06質量％以下)如上所述的各種鐵礦石而言，一般將含有0.10質量％以上P的鐵礦石稱為高磷礦石。由于使用這種P含量高的鐵礦石作為高爐原料會導致制造的鐵水的P濃度增高，使脫磷處理的負荷增大，因此過去幾乎沒有使用。但是，由于上述優(yōu)質鐵礦石的供給量正在減少，因此正在進行將該高磷礦石也作為燒結原料而配合相當量的研究。
當使用高結晶水礦石作為燒結原料時，指出有以下等問題(1)由于必須對燒結中結晶水脫除時的熱分解反應進行熱補償，因此必須相應地增加配合的炭材(粉焦等)；(2)由于結晶水脫除的原因，由熔融反應過程中生成的熔融液引起局部的過溶融反應，其結果是，生產性和成品率降低。
而且，特別是對于馬拉門巴(マラマンバ)礦石，指出有以下等問題由于微粉成分多造粒性差，燒結床(燒結原料層)內的通氣性惡化導致成品強度降低，生產率和成品率也隨之降低。
過去，當使用微粉成分多的馬拉門巴礦石制造燒結礦時，以強化混合攪拌的造粒為目的，提出了通過高速攪拌配合了馬拉門巴礦石的燒結原料進行混合、造粒的技術(專利文獻1日本專利公開公報平7-331342號)。
但是，由于專利文獻1的技術要求特別的攪拌裝置，存在增大設備成本和處理成本的問題。此外，按照本發(fā)明者們的研究，認為即使象專利文獻1那樣強化造粒配合了馬拉門巴礦石的燒結原料，也不一定會提高生產性和成品率，而且，特別是當大量配合馬拉門巴礦石時，只能得到冷強度(落下強度)非常低的燒結礦。
而且，對于高磷礦石，由于在過去其作為燒結原料沒什么使用實績，因此對其在燒結原料中配合相當量時對燒結礦的品質和生產性、成品率的影響也幾乎沒做什么研究。因此，本發(fā)明者們調查研究了高磷礦石的配合對燒結礦的品質等的影響，結果發(fā)現(xiàn)當高磷礦石的配合量增加時，燒結礦的冷強度和生產性有降低的趨勢。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種燒結礦的制造方法，該方法能夠與燒結原料中配合的原料礦石種類無關地制造高品質的燒結礦，尤其是即使配合相當量的高磷礦石或馬拉門巴礦石時，也能夠以高生產性和成品率制造冷強度高的高品質的燒結礦。
當在燒結原料中大量配合上述馬拉門巴礦石時，用如專利文獻1示出的燒結原料的強化造粒方法，在成品燒結礦的冷強度和生產性、成品率方面不一定十分有效，這就表示根本問題不在于原料的造粒性，而在其它方面。因此，本發(fā)明者們?yōu)榱瞬槊鬟@些方面進行了種種實驗和研究，同時，也就高磷礦石的配合對成品燒結礦的品質等的影響及其改進措施進行了種種實驗和研究，其結果得知如下事實。
(1)作為燒結原料的鐵礦石，不論它的種類，在原始礦石顆粒內部都有細微氣孔(細微孔隙)，但與其它礦石相比，馬拉門巴礦石的細微氣孔量格外多。為此燒結過程中生成的熔融液浸透到原始存在的細微氣孔中，因此礦石顆粒間結合的熔融液不足，其結果是，成品燒結礦的冷強度大大降低。
(2)由上述礦石顆粒內部細微氣孔和熔融液作用的關系可知，成品燒結礦的冷強度在很大程度上依賴于配合在燒結原料中的原料礦石的平均氣孔量，因此，與礦石種類無關，通過將配合在燒結原料中的燒結礦石的平均氣孔量設定在規(guī)定的標準以下，能夠有效地提高成品燒結礦的冷強度。
(3)因此，即使當大量配合馬拉門巴礦石時，通過適當選擇和調整要配合的其它礦石的種類及其配合比率，將配合在燒結原料中的燒結礦石的平均氣孔量設定在規(guī)定的標準以下，能夠以高生產性和成品率制造冷強度高的高品質的燒結礦。
(4)另一方面，當在燒結原料中配合高磷礦石時，不能將高磷礦石的配合對成品燒結礦的品質等的影響僅歸結為相同礦石的氣孔量。即，雖然高磷礦石的平均氣孔量在赤鐵礦石和馬拉門巴礦石之間，但即使基于其平均氣孔量按照上述(3)的標準配合高磷礦石，也不能得到足夠的冷強度。
(5)認為其理由是，除了高磷礦石微粉比例多以外，與其它礦石相比，微粉中的AL2O3含量相當高，由此引起燒結床內通氣性惡化，燒結礦的冷強度變差。因此，當配合高磷礦石時，除其氣孔量的影響以外，必須附加上述方面的影響。
本發(fā)明是基于以上認識做出的，其特征如下。
一種燒結礦的制造方法，其特征在于，由燒結原料制造燒結礦，在所述燒結原料中，作為原料礦石的至少一部分配有從鐵礦石A(球團礦除外)、鐵礦石B和鐵礦石C中選擇的2種以上的鐵礦石(鐵礦石A，B，C中不包括P含量為0.10質量％以上且Al2O3含量為2.0質量％以上的礦石)和鐵礦石D，其中，鐵礦石A用水銀壓入法測定的平均氣孔量為0.03～0.05cm3/g，鐵礦石B的同平均氣孔量為0.10～0.12cm3/g，鐵礦石C的同平均氣孔量為0.07～0.09cm3/g，鐵礦石D的P含量為0.10質量％以上且Al2O3含量為2.0質量％以上，配合鐵礦石，以使按以下(1)式定義的鐵礦石的平均氣孔量X為0.09cm3/g以下，平均氣孔量X＝0.04×[A％]+0.11×[B％]+0.08×[C％]+2.0×0.06×[D％]……(1)其中，[A％][鐵礦石A的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量][B％][鐵礦石B的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量][C％][鐵礦石C的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量][D％][鐵礦石D的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量]。
燒結礦的制造方法，在上述[1]的制造方法中，其特征在于，在燒結原料中配合鐵礦石B。
燒結礦的制造方法，在上述[1]的制造方法中，其特征在于，在燒結原料中配合鐵礦石A、鐵礦石B和鐵礦石C。
燒結礦的制造方法，在上述[2]或[3]的制造方法中，其特征在于，鐵礦石B相對于鐵礦石A、鐵礦石B、鐵礦石C和鐵礦石D總量的比例為20質量％以上。鐵礦石B的比例優(yōu)選為20～70質量％，更優(yōu)選為20～60質量％。
燒結礦的制造方法，在上述[2]～[4]中任意一種的制造方法中，其特征在于，鐵礦石D相對于鐵礦石A、鐵礦石B、鐵礦石C和鐵礦石D總量的比例為20質量％以上。鐵礦石D的比例優(yōu)選為20～60質量％，更優(yōu)選為20～50質量％。
在這里，本發(fā)明所規(guī)定的鐵礦石的平均氣孔量是通過使用水銀壓入式細孔分布測定裝置的水銀壓入法(壓入壓力為0.007～412MPa)測定粒徑4～7mm的礦石的細微氣孔量的平均值(N＝10的平均值)。另外，上述壓入壓力的范圍是可以測定細孔徑0.035～200μm的氣孔量的壓力，通過在這種壓力范圍內進行測定，使用一般的水銀壓入式細孔分布測定裝置，本發(fā)明能夠正確測定作為對象的鐵礦石A～C和鐵礦石D的細微氣孔量。
按照本發(fā)明，調整作為配合在燒結原料中的原料礦石的平均氣孔量且考慮到高磷礦石的特殊性而定義的特定的平均氣孔量，由此能夠與原料礦石種類無關的制造高品質的燒結礦。尤其是，即使當配合相當量的高磷礦石或馬拉門巴礦石時，也能夠以高生產性和成品率制造冷強度高的高品質燒結礦。


圖1是表示原料礦石中馬拉門巴礦石的配比和成品燒結礦的生產率和成品率的關系的圖表。
圖2是表示圖1的試驗中原料礦石的配比的說明圖。
圖3是表示在燒結原料中配合有微粉礦石+普通礦石的作業(yè)例、和配合有馬拉門巴礦石+普通礦石的作業(yè)例中，焦炭比和燒結礦的冷強度的推移的圖表。
圖4是表示用于分析燒結中的原料礦石和燒結塊的氣孔結構、和熔融液流動狀況的試驗裝置的說明圖。
圖5是表示用圖4的試驗裝置得到的燒結塊的X射線CT圖像的一個例子的圖。
圖6是表示為了分析燒結中的原料礦石和燒結塊的氣孔結構所采用的方法的說明圖。
圖7是表示為了分析燒結中的原料礦石和燒結塊的熔融液流動狀況所采用的方法的說明圖。
圖8是表示燒結中的原料礦石和燒結塊的分枝(氣孔)寬度推移的圖。
圖9是表示利用圖8得到的分枝寬度的成長速度和熔融液流動指數(shù)之間的關系的圖。
圖10是以馬拉門巴礦石和赤鐵礦石為例表示燒結過程中生成的熔融液的行為的說明圖。
圖11是表示用水銀壓入法測定的赤鐵礦石、馬拉門巴礦石和褐鐵礦石的氣孔直徑分布的一個例子的圖表。
圖12是表示按粒度區(qū)分的高磷礦石和混合(blend)礦石的質量比例和化學組成的圖表。
圖13是表示將表4的No.1～No.3的原料礦石分別配合在燒結原料中用燒結試驗鍋制造燒結礦時的原料裝入密度、模擬顆粒粒徑、燒結中風速和燒結時間的圖表。
圖14是表示將表4的No.1～No.3的原料礦石分別配合在燒結原料中用燒結試驗鍋制造的燒結礦的品質、生產率和成品率的圖表。
圖15是表示將表4的No.1和No.3的原料礦石分別配合在燒結原料中，該燒結原料在燒結中的通氣性的變化的圖表。
圖16是表示燒結分別配合有表4的No.1和No.3原料礦石的燒結原料時的排氣組成的圖表。
圖17是表示用于熔融液粘度測定的吊球試驗法(球引き上げ法)的說明圖。
圖18是表示添加了Al2O3試劑的CaO-Fe2O3系熔融液的粘度的圖表。
圖19是表示用于測定在熔融液填充層中的浸透速度的裝置的說明圖。
圖20是表示熔融液粘度和填充層中的浸透速度之間的關系的圖表。
圖21是表示配合在燒結原料中的鐵礦石的平均氣孔量X和成品燒結礦的冷強度(落下強度)之間的關系的圖。
具體實施例方式
就高磷礦石以外的鐵礦石(鐵礦石A～C)的配合條件進行說明。
在實際的燒結礦的制造試驗中，改變原料礦石中的馬拉門巴礦石的配比，調查燒結礦的生產率和成品率，其結果示于圖1中。在該作業(yè)中(3天時間)，按以下3個規(guī)格改變原料礦石中馬拉門巴礦石和作為普通礦石的赤鐵礦石的配比(a)赤鐵礦石100質量％，(b)赤鐵礦石約80質量％，馬拉門巴礦石約20質量％，(c)赤鐵礦石約60質量％，馬拉門巴礦石約40質量％，如圖2所示；按標準的造粒方法和造粒條件將燒結原料造粒成模擬顆粒；裝入特勞氏燒結機進行燒結，制造燒結礦。分別使用MAC礦作為馬拉門巴礦石和使用マウントニユ一マン礦作為赤鐵礦石。其它制造和作業(yè)條件是，使新原料中生石灰比例為2.0質量％，燒結機內原料裝入厚度為580mm，調整燒結原料中石灰石、硅石、Ni渣、白云石的配比，以使燒結礦的化學組成為SiO25.1質量％，CaO10.2質量％，MgO1.0質量％。
按照圖1，隨著原料礦石中馬拉門巴礦石的配比的增加，成品燒結礦的生產率和成品率降低。調查的結果是，當馬拉門巴礦石的配合比例增加時，燒結礦的冷強度降低，可以確認該結果導致成品率和生產率降低。
在實際的燒結礦的制造中，按以下2個規(guī)格配合原料礦石中的礦石進行作業(yè)(a)微粉赤鐵礦石約10質量％，其它礦石(以赤鐵礦石為主體的普通礦石)約90質量％，(b)馬拉門巴礦石約10質量％，其它礦石(以赤鐵礦石為主體的普通礦石)約90質量％，調查成品燒結礦的冷強度(落下強度)和生產率等的變化，其結果示于圖3中。在該作業(yè)中，將原料礦石中微粉礦(球團礦)的配比為約10質量％的燒結原料在過程中替換為原料礦石中馬拉門巴礦石的配比為約10質量％的燒結原料，調查其影響，并通過使用強化原料造粒性的造粒法(所謂HPS法)進行燒結原料的造粒，制造燒結礦。
按照圖3，對于原料礦石中配合10質量％微粉礦石(球團礦)的(a)原料配比，當將該微粉礦石成分替換成馬拉門巴礦石的(b)原料配比時，成品燒結礦的冷強度(落下強度)大幅度降低，幾乎接近管理極限。
由以上圖1和圖3的結果能夠確認，與造粒方法和造粒條件如何無關，當以某種程度的配比配合馬拉門巴礦石時，成品燒結礦的冷強度降低。在這里，已知與其它鐵礦石相比，馬拉門巴礦石的顆粒內部的細微氣孔非常多，認為存在于這種礦石顆粒內部的細微氣孔對于燒結過程中生成的熔融液的行為產生影響，對成品燒結礦的冷強度有惡劣影響。因此，使用圖4示出的具有試驗鍋(Φ100mm×100mm)和X射線CT裝置的試驗裝置，燒結配合有表1示出的原料礦石的燒結原料(燒結中風速0.29Nm/s、焦炭比5.5％、混合原料中CaO比9.0％、混合原料中SiO2比5.0％、原料粒度-3mm)，分析燒結過程中原料礦石和燒結塊的氣孔結構和熔融液流動狀況。
表1

*1マウントニユ一マン*2MAC*3ヤンデイク一ジナ在該試驗中，對于配有表1的No.1～No.3各原料礦石的燒結原料，得到在從燒結開始到燒結結束經過一定時間后的一系列過程中的原料礦石和燒結塊的X射線CT圖像。圖5中示出各燒結塊的X射線CT圖像的一個例子(燒結結束后的圖像)。根據(jù)這些X射線CT圖像，用以下方法分析燒結中各原料礦石和燒結塊的氣孔結構和熔融液流動狀況。
在氣孔結構分析中，將如圖6所示的X射線CT圖像二值化為固體部和氣體部，對此再進行細線化處理，由該細線化處理圖像求出分枝(氣孔)的總面積Ap(mm2)和總長度Lbt(mm)，利用分枝寬度＝Ap/Lbt求出分枝寬度。該分枝寬度相當于存在于燒結塊內部的空洞的粗徑。
而且，在熔融液流動狀況分析中，將具有如圖7所示時間間隔的兩幅X射線CT圖像(X射線CT圖像1＝t1秒，X射線CT圖像2＝t2秒)雙值化為固體部和氣孔部，根據(jù)該雙值化圖像，求出[t2-t1秒]時間內從固體部變化為氣孔部的面積S1和由同氣孔部變化為固體部的面積S2，利用熔融液流動指數(shù)＝(S1+S2)/(t2-t1)求出熔融液流動指數(shù)。該熔融液流動指數(shù)成為原料礦石顆粒間熔融液移動量(單位時間的移動量)的指標。
圖8示出了燒結過程中原料礦石和燒結塊的氣孔結構的分析結果。據(jù)此，與No.1(赤鐵礦石100質量％)的試驗例相比，No.2(赤鐵礦石40質量％，馬拉門巴礦石60質量％)和No.3(赤鐵礦石40質量％，褐鐵礦石60質量％)的試驗例的分枝寬度的生長速度和燒結塊的分枝寬度相當小。即，示出了與No.1相比，No.2和No.3的氣孔成長速度慢，并且，氣孔本身難以變粗。而且，比較No.2(赤鐵礦石40質量％，馬拉門巴礦石60質量％)和No.3(赤鐵礦石40質量％，褐鐵礦石60質量％)，No.3的燒結塊的分枝寬度比No.2大。
在燒結過程中生成的氣孔主要通過礦石顆粒間的熔融液的移動形成(即，熔融液移動到其它位置后的部分形成氣孔)，從而，分枝寬度的成長速度大且燒結塊的分枝寬度大(氣孔較粗)，這就意味著礦石顆粒間的熔融液的移動量大。圖9示出了熔融液流動指數(shù)和基于圖8結果的分枝寬度的成長速度之間的關系，但僅在端點示出。
如上所述，由于配合的礦石種類和其配合比例的不同，礦石顆粒間熔融液的移動量大大不同，就其原因作了研究，其結果表明，礦石顆粒間的熔融液的移動量在很大程度上依賴于礦石顆粒原有的細微氣孔的多少。根據(jù)圖10的示意圖以馬拉門巴礦石和赤鐵礦石為例進行說明，在圖10(a)示出的馬拉門巴礦石的情況下，由于與赤鐵礦石相比，在其礦石顆粒內部大量存在著細微氣孔，在礦石顆粒周圍生成的熔融液有相當一部分被吸收到該細微氣孔中，其結果是，熔融液在礦石顆粒間的移動量減少。而且，由于在燒結過程中生成的熔融液成為結合礦石顆粒之間的粘結劑，當相當一部分熔融液被吸收到細微氣孔中時，使礦石顆粒結合的粘結劑量不足，其結果是，燒結礦的冷強度降低。與此相反，在圖10(b)示出的赤鐵礦石的情況下，由于礦石顆粒內部的細微顆粒少，在礦石顆粒周圍生成的熔融液的大部分沒有被吸收到細微顆粒內部，而是留在了礦石顆粒間，因此，熔融液在礦石顆粒間的移動量增多，其結果是，氣孔也變粗。而且，由于留在該礦石顆粒間的大量的熔融液成為使礦石顆粒間相結合的粘結劑，因而得到具有高的冷強度的燒結礦。
由以上研究結果可知，為了提高成品燒結礦的冷強度，規(guī)定配合在燒結原料中的原料礦石的平均氣孔量是有效的，由此，能得到與礦石種類無關而具有在規(guī)定標準以上的冷強度的成品燒結礦。因而，即使在大量配合馬拉門巴礦石時，通過適當調整、選擇所配合的其它礦石的種類和其配合比例，規(guī)定原料礦石的平均氣孔量，能得到冷強度高的高品質的成品燒結礦。
圖11示出了用水銀壓入法(使用水銀壓入式細孔分布測定裝置，以壓入壓力為0.007～412MPa測定)測定的赤鐵礦石、馬拉門巴礦石和褐鐵礦石(粒徑均為4～7mm的礦石)的氣孔直徑分布的一個例子。就各種鐵礦石調查同樣氣孔直徑分布，在其氣孔直徑分布的基礎上求出加權平均氣孔量，其結果是，當用和熔融液的行為相關的細微氣孔量的多少將現(xiàn)在已知的燒結用鐵礦石(但是，后述高磷礦石除外)分類時，能夠大致分為以下三種類型。
鐵礦石A 平均氣孔量0.03～0.05cm3/g鐵礦石B 平均氣孔量0.10～0.12cm3/g鐵礦石C 平均氣孔量0.07～0.09cm3/g
此處，鐵礦石A中包含的主要礦石如赤鐵礦石、磁鐵礦石等，并且，鐵礦石B中包含的主要礦石如馬拉門巴礦石等，鐵礦石C中包含的主要礦石如褐鐵礦石(其代表為纖閃石)等。
使用這三種類型的鐵礦石A～C重復燒結試驗，整理這些細微氣孔量和成品燒結礦的冷強度之間的關系，其結果可以斷定，在被配合燒結原料的鐵礦石中，能夠用下式(a)定義和熔融液的行為相關的鐵礦石的平均氣孔量，而且，通過使該平均氣孔量x在0.09cm3/g以下，能夠有效地提高成品燒結礦的冷強度。另外，上述平均氣孔量是通過使用水銀壓入式細孔分布測定裝置的水銀壓入法(壓入壓力為0.007～412MPa)測定粒徑4～7mm的礦石的細微氣孔量的平均值(N＝10的平均值)。
平均氣孔量X＝0.04×[A％]+0.11×[B％]+0.08×[C％]……(a)其中，[A％][鐵礦石A的量]/[鐵礦石A，B，C的總量][B％][鐵礦石B的量]/[鐵礦石A，B，C的總量][C％][鐵礦石C的量]/[鐵礦石A，B，C的總量]另外，可以作為燒結用原料礦石的一部分使用作為微粉礦石的球團礦，該球團礦在礦物組成方面屬于赤鐵礦石和磁鐵礦石，但由于球團礦是微粉，認為其細微氣孔對熔融液的行為沒有大的影響。因此，在本發(fā)明中，從鐵礦石A的對象中除去球團礦。
以上是配合鐵礦石A，B，C時的合適條件，如下所述，在配比高磷礦石時稍微有些不同的。
表2示出了高磷礦石、褐鐵礦石、赤鐵礦石、馬拉門巴礦石中典型的化學組成和LOI(和結晶水含量高度相關的加熱后質量減少比例)，表3示出了同典型粒度構成(粒度分布、算術平均直徑)。據(jù)此，高磷礦石的P含量顯著高出其它礦石，其它礦石的P含量一般為0.06質量％以下，相對于此，高磷礦石含有0.10質量％以上的P。而且，高磷礦石的Al2O3含量為2.0質量％而較高，LOI也比褐鐵礦石低，但卻是赤鐵礦石的大約2倍。而且，在高磷礦石的粒度構成中，其特征是，粒徑0.25mm以下的微粉比例和馬拉門巴礦石并列高達33質量％，算術平均徑為1.86mm，是和馬拉門巴礦石并列的細粒。
由上述所謂的高磷礦石的特征，能夠通過P含量和Al2O3含量將高磷礦石和其它礦石(之前舉出的鐵礦石A～C)區(qū)別開，因此，本發(fā)明中，“高磷礦石”的定義是P含量為0.10質量％以上、Al2O3含量為2.0質量％以上的礦石。
表2

*1ロ一ブリバ一*2ヤンデイク一ジナ*3イタビラ*4マウントニユ一マン*5MAC*6加熱后重量減少比例表3

*1ロ一ブリバ一*2ヤンデイク一ジナ*3イタビラ*4マウントニユ一マン*5MAC
圖12比較了高磷礦石和混合礦石(鐵礦石A50質量％、鐵礦石B10質量％、鐵礦石C40質量％)按粒度區(qū)分的質量比例和化學組成。據(jù)此可知，高磷礦石的粒徑0.063mm以下的微粉比例多達24質量％，并且，與混合礦石相比，該微粉中Al2O3含量非常高，Al2O3在微粉部分稠化。
將表4示出的作為No.1～No.3的褐鐵礦石100質量％的原料礦石和其一部分被替換為高磷礦石的原料礦石分別配合在燒結原料中，用燒結試驗鍋(試驗鍋尺寸300mmΦ×400mmH)制造燒結礦。圖13示出了此時的原料裝入密度、模擬顆粒粒徑、燒結中風速和燒結時間。其它燒結條件為吸引壓力1000mmH2O、焦炭比5.3％、混合原料中CaO比9％、混合原料中SiO2比5％、原料粒度-10mm。得到的成品燒結礦的品質、生產率和成品率示于圖14中。
表4

按照圖13，相對于No.1的褐鐵礦石100質量％，隨著高磷礦石配合量(替換量)的增加(No.2→No.3)，由于替換了比重小且粗粒的褐鐵礦石，在裝入體積密度增加的同時，模擬顆粒粒徑降低。而且，隨著高磷礦石配合量的增加，燒結中的風速(通氣性)降低，燒結時間延長。而且，按照圖14，隨著高磷礦石配合量的增加，雖然替換了一般認為劣質的褐鐵礦石，但是成品燒結礦的生產率和成品率降低。具體地說，每用高磷礦石替換10質量％的褐鐵礦石，生產率就會降低0.01t/hr·m2。對其原因的調查結果確認，當高磷礦石的配合量增加時，燒結礦的冷強度降低，其結果導致成品率和生產率降低。而且，隨著高磷礦石配合量的增加，雖然被還原性沒有那樣隨著變化，但還原粉化性變差了。
在配有100質量％褐鐵礦石的燒結原料(表4的No.1)和配有60質量％高磷礦石、40質量％褐鐵礦石的燒結原料(表4的No.3)的上述燒結試驗中，調查燒結中通氣性的變化，圖15是調查結果。由該圖看出，相對于No.1的配有100質量％褐鐵礦石的燒結原料，配有相當量的高磷礦石的No.3燒結原料的燒結時間變長，通氣性變差。
在這里，當關注燒結過程中通氣性(氣體風速)的變化時，就配有高磷礦石的燒結原料而言，雖然通氣性在主要是濕潤帶的通氣阻力控制的燒結前半部也惡化，但是，尤其是在主要是熔融帶的通氣阻力控制的燒結后半部的通氣性惡化明顯?？傊鳛榕浜细吡椎V石對通氣性惡化產生的影響，要考慮的是，同礦石為細粒礦石，因而使造粒性降低(由造粒所形成的模擬顆粒粒徑沒有變大)，雖然認為由此引起濕潤帶的通氣性惡化，但其影響較小，另一方面，主要是在高磷礦石熔融狀態(tài)(熔融帶)的通氣性惡化顯著，這對于冷強度和生產性有較大的惡劣影響。
圖16示出了燒結和圖15同樣的燒結原料時的排氣組成的調查結果。按照該圖，相對于No.1的配有100質量％褐鐵礦石的燒結原料，在配有相當量的高磷礦石的No.3的燒結原料中，排氣中的CO濃度上升，CO2濃度下降。認為這是由于高磷礦石的配合阻礙了粉焦的燃燒性。此處，有來自稻角等人的報告(鉄と鋼VOL.78(1992)，p1053)記載，當熔融液的流動性惡化時，粉焦被熔融液包圍，燃燒的比率升高，其結果是焦炭的燃燒性受到阻礙。
推測上述通氣性惡化(圖15)和焦炭燃燒性惡化(圖16)的原因是配合高磷礦石所造成的燒結時的熔融液流動性降低。本發(fā)明者們著眼于前述高磷礦石的成分組成和粒度構成上的特征，即，微粉比例多且該微粉中Al2O3含量非常高的特征，推定在是熔融液生成基礎且是熔融液生成源的主要部分的微粉中較多地含有Al2O3是配合有高磷礦石時熔融液流動性惡化的原因，為了對此進行確認，進行了以下實驗。
在CaO20質量％、Fe2O380質量％的CaO-Fe2O3系熔融液中，分別以0.5質量％、1質量％、2質量％、6質量％、8質量％的比例添加Al2O3試劑，測定在1300℃、1350℃、1400℃溫度的各熔融液的粘度。
另外，通常，1300℃相當于燒結床上層的燒結溫度，1400℃相當于燒結床下層的燒結溫度。在該熔融液的粘度測定中采用圖17所示的吊球試驗法。該測定方法根據(jù)在提升懸垂在熔融液中的球體時天平指針在一定區(qū)間的移動速度計算出熔融液的粘度。圖18示出了其結果，可以看出，不管熔融液的溫度如何，隨著Al2O3添加量的增加，熔融液的粘度上升。
其次，使用在上述試驗表現(xiàn)出各種粘度的熔融液，測定這些熔融液在填充床中的浸透速度，查找熔融液的粘度和填充床中熔融液的浸透速度之間的關系。在該浸透速度的測定中，使用圖19所示的浸透試驗裝置。該實驗裝置是在縱長的圓柱體容器內形成玻璃珠填充層，使熔融液從該填充床的上部滴下，測定填充層內熔融液的浸透速度。圖20基于測定的熔融液的浸透速度，表示熔融液的粘度和浸透速度之間的關系，可以看出，在熔融液粘度上升的同時熔融液的浸透速度(流動性)下降。
由以上結果認為，在高磷礦石的情況下，由于由Al2O3稠化的大量微粉產生的熔融液的粘度大，因而熔融液的流動性下降(即，礦石顆粒間的熔融液的移動量減少)，阻礙了燒結塊中氣孔的成長，由此引起通氣性惡化和焦炭燃燒性惡化，這與成品燒結礦的冷強度降低和生產率、成品率的降低有關。
因此，就配合高磷礦石時的配合條件而言，除了考慮和前述鐵礦石A～C相同的平均氣孔量對冷強度的影響，必須考慮由微粉(Al2O3稠化的微粉)生成的熔融液的流動性下降所導致的冷強度下降等。
首先，利用和圖11同樣的水銀壓入法(使用水銀壓入式細孔分布測定裝置，以壓入壓力為0.007～412MPa測定)測定高磷礦石的氣孔直徑分布，根據(jù)其氣孔直徑分布求出加權平均氣孔量，其結果表明，高磷礦石(鐵礦石D)的平均氣孔量(和熔融液行為相關的細微氣孔量)在以下范圍內。
鐵礦石D平均氣孔量0.05～0.07cm3/g而且，使用該高磷礦石(鐵礦石D)和上述三種類型的鐵礦石A～C重復燒結試驗，在附加上述高磷礦石(鐵礦石D)的特殊性的基礎上，整理這些細微氣孔量和成品燒結礦的冷強度之間的關系，其結果表明，當配合高磷礦石(鐵礦石D)時，和熔融液行為相關的鐵礦石的平均氣孔量能夠定義為下述(1)式，而且，通過使該平均氣孔量X在0.09cm3/g以下，能夠有效地提高成品燒結礦的冷強度。另外，上述平均氣孔量是通過使用水銀壓入式細孔分布測定裝置的水銀壓入法(壓入壓力為0.007～412MPa)測定粒徑4～7mm的礦石的細微氣孔量的平均值(N＝10的平均值)。
平均氣孔量X＝0.04×[A％]+0.11×[B％]+0.08×[C％]+2.0×0.06×[D％]……(1)其中，[A％][鐵礦石A的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量][B％][鐵礦石B的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量][C％][鐵礦石C的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量][D％][鐵礦石D的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量]圖21是上述試驗的整理結果，示出了配合在燒結原料中的鐵礦石(含高磷礦石的鐵礦石)的平均氣孔量X(由上述(1)式定義的平均氣孔量)和成品燒結礦的冷強度(落下強度)之間的關系。如同圖所示，通過將配合在燒結原料中的鐵礦石的平均氣孔量設定在0.09cm3/g以下，能夠使成品燒結礦的冷強度(落下強度)在管理值89.5％以上的水平。平均氣孔量X最好為0.04～0.08cm3/g。
因此，在本發(fā)明中，在由作為原料礦石的至少一部分配有從上述鐵礦石A～C中選擇2種以上的鐵礦石和鐵礦石D(高磷礦石)的燒結原料來制造燒結礦時，在燒結原料中配合鐵礦石以使由上述(1)式定義的鐵礦石的平均氣孔量X在0.09cm3/g以下，由該燒結原料制造燒結礦。
本發(fā)明的這種燒結礦的制造方法，對配合相當量的鐵礦石B(包括馬拉門巴礦石)或作為高磷礦石的鐵礦石D的情形特別有效，例如，(1)相對于鐵礦石A、鐵礦石B、鐵礦石C和鐵礦石D的總量(其中包括沒有配合鐵礦石A～C中任意一種的情形)，鐵礦石B的配合比例為20質量％以上的鐵礦石B為高配比的情形，(2)相對于鐵礦石A、鐵礦石B、鐵礦石C和鐵礦石D的總量(其中包括沒有配合鐵礦石A～C中任意一種的情形)，鐵礦石D的配合比例為20質量％以上的鐵礦石D為高配比的情形，(3)相對于鐵礦石A、鐵礦石B、鐵礦石C和鐵礦石D的總量(其中包括沒有配合鐵礦石A～C中任意一種的情形)，鐵礦石B的配合比例為20質量％以上且鐵礦石D的配合比例為20質量％以上的鐵礦石B和鐵礦石D為高配比的情形，等等，在這些情況下能夠以高成品率和生產率制造冷強度高的高品質燒結礦。
權利要求
1.一種燒結礦的制造方法，其特征在于，由燒結原料制造燒結礦，在所述燒結原料中，作為原料礦石的至少一部分配有從鐵礦石A(球團礦除外)、鐵礦石B和鐵礦石C中選擇的2種以上的鐵礦石(鐵礦石A，B，C中不包括P含量為0.10質量％以上且Al2O3含量為2.0質量％以上的礦石)和鐵礦石D，其中，鐵礦石A用水銀壓入法測定的平均氣孔量為0.03～0.05cm3/g，鐵礦石B的同平均氣孔量為0.10～0.12cm3/g，鐵礦石C的同平均氣孔量為0.07～0.09cm3/g，鐵礦石D的P含量為0.10質量％以上且Al2O3含量為2.0質量％以上，配合鐵礦石，以使按以下(1)式定義的鐵礦石的平均氣孔量X為0.09cm3/g以下，平均氣孔量X＝0.04×[A％]+0.11×[B％]+0.08×[C％]+2.0×0.06×[D％]……(1)其中，[A％][鐵礦石A的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量][B％][鐵礦石B的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量][C％][鐵礦石C的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量][D％][鐵礦石D的量]/[鐵礦石A，B，C，D的總量]。
2.如權利要求1所述的燒結礦的制造方法，其特征在于，在燒結原料中配合鐵礦石B。
3.如權利要求1所述的燒結礦的制造方法，其特征在于，在燒結原料中配合鐵礦石A、鐵礦石B和鐵礦石C。
4.如權利要求2或3所述的燒結礦的制造方法，其特征在于，鐵礦石B相對于鐵礦石A、鐵礦石B、鐵礦石C和鐵礦石D總量的比例為20質量％以上。
5.如權利要求2～4中任一項所述的燒結礦的制造方法，其特征在于，鐵礦石D相對于鐵礦石A、鐵礦石B、鐵礦石C和鐵礦石D總量的比例為20質量％以上。
全文摘要
由燒結原料制造燒結礦，在所述燒結原料中作為原料礦石的至少一部分配有從礦石A、礦石B和礦石C中選擇的2種以上的礦石和礦石D，礦石A用水銀壓入法測定的平均氣孔量為0.03～0.05cm
文檔編號C22B1/16GK1914338SQ20058000384
公開日2007年2月14日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權日2004年10月1日
發(fā)明者大山伸幸, 佐藤秀明, 町田智 申請人:杰富意鋼鐵株式會社