CN102159733B

CN102159733B - 烧结矿的制造方法

Info

Publication number: CN102159733B
Application number: CN2009801361127A
Authority: CN
Inventors: 冈崎润; 藤冈裕二; 中野正则; 斋藤元治; 佐藤武彦; 冈田务
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2029-09-17
Also published as: CN102159733A; JPWO2010032466A1; WO2010032466A1; KR101204525B1; KR20110042361A; BRPI0918512B1; BRPI0918512A2; JP4528362B2

Abstract

本发明提供一种烧结矿的制造方法，其是通过将包含多品种铁矿石的含铁原料、副原料、固体燃料及返矿配合而作为烧结原料，将这些烧结原料混合、造粒后，装入到烧结台车上进行烧成的烧结矿的制造方法，基于所述铁矿石的按所述每个品种测定的熔液渗透距离，将从所述多品种的所述铁矿石中以所述熔液渗透距离的加权平均值达到4.0mm以上的方式选择或配合而得到的高熔液渗透性铁矿石装入到上层，所述上层为距形成于所述烧结台车上的原料填充层的上表面以相对于总层厚的层厚比率计为5～12％的范围；将其它铁矿石装入到所述原料填充层的下层；而且，将所述副原料、所述固体燃料及所述返矿装入到所述原料填充层的所述上层及所述下层。

Description

烧结矿的制造方法

技术领域

本发明涉及作为炼铁原料使用的烧结矿的制造方法，特别是涉及用于改善形成于烧结台车内的原料填充层上部的成品率及强度的烧结矿的制造方法。

本申请基于2008年9月17日在日本提出申请的特愿2008-238448号并主张其优先权，这里引用其内容。

背景技术

近年来，在日本使用的主要铁矿石即澳洲产的铁矿石中，优质的赤铁矿矿石的枯竭化在发展，现在，在进行豆石(pisolite)矿床、以及Marra Mamba矿床和高磷Brockman矿床的开发。

从Marra Mamba矿床或高磷Brockman矿床产出的铁矿石与优质的赤铁矿矿石相比粒度小，而且结晶水的含量高。因此，在烧结时，这些铁矿石成为通气性降低或烧结反应性恶化的原因。

从豆石矿床产出的现存的豆石矿石是高结晶水矿石。在从该豆石矿床、Marra Mamba矿床和高磷Brockman矿床产出的铁矿石中的9成是结晶水含量为4质量％以上的铁矿石。

下面，对作为烧结原料大量配合有高结晶水矿石的情况下对烧结操作的影响进行说明。

通常，采用下方吸引型烧结机的烧结矿的制造按以下进行。

烧结原料含有主原料即铁矿石或炼铁工序中产生的炼铁粉尘等含铁原料、烧结反应所需的石灰石及蛇纹岩等副原料、作为热源的焦炭粉等固体燃料，通过配合这些原料来使用。

烧结原料在装入下方吸引型烧结机中之前，采用圆筒型混合机等混合造粒机，一边添加水一边混合、造粒，加工成模拟粒子。该模拟粒子主要由粒径为1mm以上的核粒子和附着在其周围的粒径为0.5mm以下的附着粉构成。

通过在烧结机内装入加工成该模拟粒子的烧结原料，能够维持形成于烧结台车内的烧结填充层内的通气性，促进烧结原料的烧结反应，确保高的生产率。

加工成该模拟粒子的烧结原料从烧结机的给矿部被装入到烧结台车内，形成原料填充层。然后，用点火炉点燃原料填充层表面的焦炭粉，通过从烧结机下部吸引空气，使焦炭粉的燃烧点向原料填充层的下方移动。

利用该焦炭粉的燃烧热从原料填充层的上层向下层依次地进行烧结反应，通过移动烧结台车直到到达排矿部结束烧结。烧结台车内的烧结饼(块)在从排矿部排出后被粉碎，由此制造规定粒度的高炉用的烧结矿。

烧结矿的制造中产生的比规定粒度小的烧结矿粉不能用作高炉用的烧结矿，因此作为返矿配合在烧结原料中，进行再次烧结。

烧结原料的烧结反应在1200℃附近、主要通过以下的初期熔液的生成和其后的同化反应来进行。也就是说，通过含铁原料中的Fe₂O₃和石灰石中的CaO的反应，生成钙铁素体(CaO-Fe₂O₃)的初期熔液。然后，在该初期熔液中进行熔入铁矿石中的成分和副原料中的成分的同化反应。

该烧结反应是从初期熔液的生成以几分钟左右结束的非常快的反应。通过该反应，烧结矿的成品率及生产率以及烧结矿的强度等质量大受影响。

例如，如果烧结反应过剩地进行，生成的熔液量极度增加，则在烧结操作中，烧结层内的通气性恶化。因该通气性的恶化而发生烧结不均，因此成品率及生产率降低，强度等烧结矿质量也恶化。

另一方面，在烧结反应进行不充分时，用于使残留铁矿石(残留原矿)等的未熔融部相互间结合的熔液减少，因此成品率降低，强度或还原粉化(RDI)等烧结矿的质量恶化。

该烧结反应对配合原料中的主原料、占总体的6成以上的铁矿石的矿物组成或性状等引起的烧结性(同化性)、和左右烧结原料填充层的通气性的造粒性有较大影响。

作为铁矿石，在配合豆石矿石等高结晶水铁矿石的情况下，源自铁矿石中的针铁矿组织的结晶水从300℃附近开始热分解、脱水，此时，针铁矿组织发生裂纹。

因此，在初期熔液中生成气孔、或生成以残留已生成的气孔的状态凝固而得到的结合相、或残存包含裂纹的未熔融原矿石。其结果是，烧结矿成为脆弱且多孔质的组织，使烧结矿的成品率降低，强度等烧结矿质量恶化。

此外，作为烧结原料，在配合Marra Mamba矿石或高磷矿石等结晶水的含量高、粒度细的铁矿石的情况下，除了上述结晶水造成的问题，造粒性也恶化。因此，难以生成模拟粒子，模拟粒子在传送时或原料装入时容易破裂。

因此，在将原料装入台车中时，没有造粒的微粉铁矿石或破裂之后生成的铁矿石的微粉粒子在原料填充层的上层侧偏析分布，因此上层部的通气性降低。此外，含有结晶水的针铁矿组织因脆弱而多存在于粒度细的铁矿石粒子中。

因此，在原料填充层的上层侧偏析分布的铁矿石的微粉粒子还成为引起起因于上述结晶水的问题的原因。

通常，在采用下方吸引型烧结机的烧结矿的制造中，通过接近室温的空气的吸引，使着火后的原料填充层的表面部的温度降低。因此，上层部的烧结矿的成品率的降低及强度等的质量恶化从以往就成为问题。

该上层部的烧结矿的成品率及强度等质量问题在作为烧结原料配合高结晶水铁矿石及细粒铁矿石的近年来的烧结操作中是显著的。

在采用上述下方吸引型烧结机的烧结矿的制造中，作为提高烧结原料填充层的上层部的成品率及强度等质量的方法，以前提出了多种方法。

例如，提出了增加原料填充层的上层部的固体燃料的方法(例如，参照专利文献1)。

此外，还提出了通过利用磁性的装入装置，将返矿、轧铁鳞、磁铁矿等高FeO强磁性原料及强磁性原料和碳材的造粒物装入到原料填充层的表层部的方法(例如，参照专利文献2～6)。

此外，考虑到配合在烧结原料中的铁矿石的同化熔融性，还提出了在原料填充层的上层装入易熔融性铁矿石，在其下层部装入难熔融性铁矿石的方法(例如，参照专利文献7)。

也就是说，为了使着火后的原料填充层的表层部的温度上升，增加原料填充层的表层部的固体燃料，或在原料填充层的表层部中装入含有较多FeO的强磁性原料或易熔融性铁矿石等，所述FeO容易与副原料中的CaO或SiO₂生成熔液(CaO-SiO₂-FeO)。这些方法的目的是提高原料填充层上层部的烧结矿的成品率及强度等质量。

然而，根据上述方法，难以适度地控制原料填充层的上层的热量和熔液生成量，因此，热量过高，或熔液过度地增加。因此，存在原料填充层整体的通气性恶化、生产率降低、被还原性等烧结矿的质量降低的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-144266号公报

专利文献2：日本特开2000-328148号公报

专利文献3：日本特开2001-234257号公报

专利文献4：日本特开2001-271122号公报

专利文献5：日本特开2001-335849号公报

专利文献6：日本特开2002-130957号公报

专利文献7：日本特公昭60-47887号公报

发明内容

发明所要解决的问题

鉴于上述现有技术的问题点，本发明的目的在于提供一种烧结矿的制造方法，在采用下方吸引型烧结机的烧结矿的制造方法中，通过在原料填充层的上层中有选择性地装入向微粉部的熔液渗透性优良的品种的铁矿石，来防止原料填充层的上层的熔液过度增加，能够在不使原料填充层整体的通气性恶化、不使被还原性等烧结矿质量降低的情况下，改善原料填充层的上层的成品率及强度，提高烧结矿的生产率。

解决问题所采用的手段

本发明人等对用于改善在烧结矿的制造中形成于烧结台车中的原料填充层的上层的成品率及强度的方法进行了锐意研究。

其结果是，确认：在构成烧结原料的多品种的铁矿石中，通过将利用铁矿石粉中的熔液渗透性评价试验测定的熔液渗透距离为4.0mm以上的铁矿石有选择性地装入到形成于烧结台车上的原料填充层的规定范围的上层，能够改善原料填充层的上层的烧结矿的成品率及强度。

此外，根据此方法，得知与以往提出的使原料填充层的上层的固体燃料或FeO源增加的方法、或在原料填充层的上层装入易熔融性铁矿石的方法相比，能够在不使原料填充层的上层生成过度的熔液、不使原料填充层整体的通气性降低的情况下，改善原料填充层的上层的烧结矿的成品率及强度。

本发明是基于上述见识而完成的，因此本发明的要旨如下。

(1)一种烧结矿的制造方法，其是通过将包含多品种铁矿石的含铁原料、副原料、固体燃料及返矿配合而作为烧结原料，将这些烧结原料混合、造粒后，装入到烧结台车上进行烧成的烧结矿的制造方法，基于所述铁矿石的按所述每个品种测定的熔液渗透距离，将从所述多品种的所述铁矿石中以所述熔液渗透距离的加权平均值达到4.0mm以上的方式选择或配合而得到的高熔液渗透性铁矿石装入到上层，所述上层为距形成于所述烧结台车上的原料填充层的上表面以相对于总层厚的层厚比率计为5～12％的范围；将其它铁矿石装入到所述原料填充层的下层；而且，将所述副原料、所述固体燃料及所述返矿装入到所述原料填充层的所述上层及所述下层。

(2)在根据上述(1)所述的烧结矿的制造方法中，所述高熔液渗透性铁矿石的Al₂O₃含量也可以为0.6质量％以下。

(3)在根据上述(1)所述的烧结矿的制造方法中，除所述高熔液渗透性铁矿石以外，也可以将炼铁工序中产生的氧化皮作为所述含铁原料装入到上层，所述上层为距所述原料填充层的上表面以相对于总层厚的层厚比率计为5～12％的范围。

(4)在根据上述(1)所述的烧结矿的制造方法中，也可以在所述原料填充层的所述上层及所述下层，以相同的配合比例装入所述固体燃料及所述返矿。

(5)在根据上述(1)所述的烧结矿的制造方法中，关于装入所述原料填充层中的所述副原料，所述上层的配合比例也可以小于等于所述下层的配合比例。

(6)在根据上述(1)所述的烧结矿的制造方法中，在将所述副原料、所述固体燃料及所述返矿配合并混合、造粒后，也可以将所述高熔液渗透性铁矿石及所述其它铁矿石分别装入到所述原料填充层的所述上层及所述下层。

(7)在根据上述(6)所述的烧结矿的制造方法中，在将所述炼铁工序中产生的所述氧化皮作为所述含铁原料配合，且将所述副原料、所述固体燃料及所述返矿配合并混合、造粒后，也可以将所述高熔液渗透性铁矿石装入到所述原料填充层的所述上层。

发明的效果

根据本发明，在采用下方吸引型烧结机的烧结矿的制造方法中，对配合在烧结原料中的各品种铁矿石向微粉部的熔液渗透性进行评价，基于该评价结果，在各品种的铁矿石中，选定向微粉部的熔液渗透性优良的品种的铁矿石，通过有选择性地装入到原料填充层的上层，能够改善原料填充层的上层的成品率及强度，提高烧结矿的生产率。

附图说明

图1是表示从烧结机的原料填充层采集的烧结原料的模拟粒子截面的显微镜组织的图。

图2是表示铁矿石的熔液渗透距离和实机烧结操作中的烧结矿的强度SI的关系的图。

图3是表示铁矿石的熔液渗透距离和实机烧结操作中的烧结矿的成品率的关系的图。

图4是表示烧成后的料片中的熔液渗透距离的测定位置的图。

图5是表示主要品种的铁矿石的熔液渗透距离的比较的图。

图6是表示铁矿石的熔液渗透距离和料片烧成试验中的由落下试验测定的强度指标(+0.5mm％值)的关系的图。

图7是表示上部装入层厚比率和烧结锅试验中的烧结矿的强度SI的关系的图。

图8是表示上部装入层厚比率和烧结锅试验中的烧结矿的成品率的关系的图。

图9是表示铁矿石的熔液渗透距离和Al₂O₃含有率的关系的图。

图10是表示上层中石灰石比例和烧结锅试验中的烧结矿的成品率的关系的图。

图11是表示上层中石灰石比例和烧结锅试验中的烧结矿的强度SI的关系的图。

图12是表示实施例的烧结锅试验的烧结原料的装入条件的图。

图13是表示将高熔液渗透性铁矿石及其它铁矿石分别装入到原料填充层的上层及下层的方法的一例的图。

具体实施方式

首先，对本发明的技术思想进行说明。

图1是表示从烧结机的原料填充层采集的烧结原料的模拟粒子截面的光学显微镜组织的图。

据认为，在烧结过程中，初期熔液在铁矿石(Fe₂O₃)和石灰石(CaO)接触的部分生成。但是，如图1所示，根据烧结原料的模拟粒子(由粒径1mm以上的核粒子和其周围的粒径0.5mm以下的附着粉部构成)的附着粉部(微粉部)的显微观察，铁矿石(Fe₂O₃)和石灰石(CaO)不规则地分布，因此它们接触的部分少。

由此可以认为，在实际的烧结过程中，烧结反应按以下所述进行。即在烧结原料的模拟粒子的附着粉部中的铁矿石(Fe₂O₃)和石灰石(CaO)接触的部分，生成钙铁素体(CaO-Fe₂O₃)的初期熔液。然后，初期熔液向附着粉部内渗透，与周围的铁矿石或副原料接触，反复进行同化、合体。如此增加熔液量，形成烧结矿的结合相。

再有，本发明人等弄清楚了在烧结过程中生成的初期熔液向铁矿石填充层内渗透的行为、即熔液渗透性依赖于铁矿石的矿物特性，对烧结矿的结合相形成有较大影响(参照ISIJ-Int.43(2003)，p.1384)。

烧结操作中的烧结原料填充层的上层的温度容易降低，而且从铁矿石(Fe₂O₃)和石灰石(CaO)的初期熔液的生成到烧结反应(同化反应)结束的时间短。由此，本发明人等认为，为了提高原料填充层的上层的烧结矿的成品率，在原料填充层的上层有选择性地装入熔液渗透性高的铁矿石，使生成的初期熔液迅速地渗透在原料微粉部中，从而促进同化反应是有效的。

本发明是基于该技术思想而完成的，涉及通过将包含多品种(铁矿石品种)的铁矿石的含铁原料、副原料(石灰石等)、固体燃料(焦炭等)及返矿配合而作为烧结原料，将该烧结原料混合、造粒后，装入到烧结台车上进行烧成的烧结矿的制造方法，其具有以下特征。即，其特征在于，对所述铁矿石的每个品种进行熔液渗透性的评价试验，基于各品种的熔液渗透距离的测定值，将从上述多品种的铁矿石中以熔液渗透距离达到4.0mm以上的方式选择或配合由1种以上构成的铁矿石，然后以距形成于上述烧结台车上的原料填充层的上表面以相对于总层厚的层厚比率(上部装入层厚比率)计达到5～12％的范围的方式装入在上层。

在本发明中，对于铁矿石的溶液渗透性(初期熔液向粒径为0.5mm以下的铁矿石粉中渗透时的易扩散性)及熔液渗透距离(铁矿石粉中的熔液的渗透距离)，可根据本发明人等在日本特开2002-62290号公报等中提出的评价试验(以下称为“铁矿石的溶液渗透性评价试验”)来进行评价、测定。

对于该熔液渗透距离，在作为烧结原料的铁矿石配合两种以上品种的铁矿石时，为了测定的简略化，使用测定的各品种的铁矿石的熔液渗透距离的加权平均值。在以下中，在采用配合有两种以上的品种的铁矿石的情况下，也将该加权平均值表现为熔液渗透距离。再有，也可以配合多品种的铁矿石，将其作为1种品种的铁矿石测定熔液渗透距离。

此外，本发明中的熔液渗透距离是通过本发明的上述熔液渗透性评价试验评价过的，但也可以通过另外的评价试验来评价熔液渗透性，然后换算成本发明中的熔液渗透距离。例如，也可以通过改变上述铁矿石的熔液渗透性评价试验的成形压力、铁矿石料片及初期熔液材料片的尺寸或形状、试验顺序等来进行评价，然后换算成本发明中的熔液渗透距离。此外，例如，也可以通过测定熔液在规定的距离的渗透时间，然后换算成本发明中的熔液渗透距离，只要是渗透重量或同化反应的温度变化等可换算成本发明中的熔液渗透距离的物理量就可以。

本发明中的铁矿石的熔液渗透性评价试验按以下要领进行，测定熔液渗透距离。

作为铁矿石试样，以粒径为0.25mm～0.5mm的比例为50重量％、且粒径为0.25mm以下的比例为50重量％的方式进行粒度调整，并充分混合。然后，采用金属模具成形挤压模，以成形压力为4MPa对铁矿石试样进行成形，制造直径为15mm、高为5mm的铁矿石料片(利用水银压入法测得的空隙率(开气孔率)为大约30％)。

另一方面，以初期熔液材达到接近于CaO-Fe₂O₃的二元系状态图的共晶组成的CaO：26质量％、Fe₂O₃：74质量％的组成的方式，配合Fe₂O₃试剂和CaO试剂，用自动乳钵混合20分钟。然后，与铁矿石料片同样地，采用金属模具成形挤压模，以成形压力为4MPa对初期熔液材进行成形，制造直径为5mm、高为5mm的初期熔液材料片。

另外，将上述初期熔液材料片载置在上述铁矿石料片上面的中心部，装入Ni制圆筒形坩埚(内径20mm、高15mm)，在电炉内，在空气气流中进行加热、烧成。然后，通过烧成后的料片的截面观察测定熔液渗透距离。

再有，在烧成后的料片中的熔液渗透距离的测定中，在料片的径向中央部垂直地切断，然后研磨切断面，利用光学显微镜观察图4所示的切断面的矿物组织。在摄影的截面组织中，优选在图4所示的熔液渗透的部分的宽度方向(料片的径向)中心部(3)、该中心部(3)和外端(1)及(5)的各自中间点即(2)及(4)这3处实测渗透距离，从它们的平均值求出熔液渗透距离。

在上述评价试验中，料片的烧成条件使用与实机类似的烧结加热模式。即，在将料片从1100℃用1分钟加热到1290℃(最高温度)后，从1290℃用3分钟冷却到1100℃，然后立即将料片取出炉外空冷。

关于采用包含多品种铁矿石的含铁原料的实机烧结操作，图2示出铁矿石的熔液渗透距离和烧结矿的强度SI的关系，图3示出铁矿石的熔液渗透距离和烧结矿的成品率的关系。

表示烧结矿的强度的指标即SI可通过从下述成品率测定后的烧结矿中采集粒径为10～25mm的烧结矿10kg，从2m的高度使其落下4次来测定。该SI表示相对于落下前的烧结矿的质量(kg)，落下后的粒径为5mm以上的烧结矿的质量(kg)的比例(质量％)。

烧结矿的成品率可通过从2m的高度使烧结饼(块)落下5次来测定。该烧结矿的成品率表示相对于落下前的烧结饼(块)(其中除去铺底矿部分)的质量(kg)，落下后的粒径为5mm以上的烧结矿(其中除去铺底矿部分)的质量(kg)的比例(质量％)。

根据图2及图3得知：在包含多品种铁矿石的烧结原料中，如果熔液渗透距离增加，则烧结矿的成品率及SI提高。

也就是说，上述结果教示出：作为铁矿石的熔液渗透性的指标，基于熔液渗透距离来调整烧结原料中的铁矿石的各品种的配合的方法，对于提高利用实机制造的烧结矿的成品率和强度是有效的。

再者，如图2及图3所示，在实机烧结操作中，求出烧结矿的强度SI为90.5％以上，成品率为80.0％以上。

接着，对在本发明中，提高原料填充层的上层的烧结矿的强度及成品率(强度SI为90.5％以上，成品率为80.0％以上)所必需的铁矿石的熔液渗透性、即在熔液渗透性评价试验中测定的熔液渗透距离的适当范围进行说明。

表1中示出烧结原料中配合的主要品种的铁矿石的化学成分组成和熔液渗透性评价试验中测定的熔液渗透距离。

[表1]

表1中，B(a)及B(b)表示两种巴西产矿石，H(a)及H(b)表示两种澳洲产赤铁矿矿石，M(a)及M(b)表示两种澳洲产Marra Mamba矿石。HP(a)及HP(b)表示两种澳洲产高磷矿石，P(a)及P(b)表示两种澳洲产豆石矿石，HPM表示澳洲产新型混合矿石，I(a)及I(b)表示两种印度产矿石。此外，S1及S2表示在两种炼铁工序中产生的氧化皮。

图5是表示表1所示的主要品种的铁矿石的熔液渗透距离的比较的图。根据表1及图5得知：在主要品种的铁矿石中，两种巴西产矿石B(a)及B(b)的熔液渗透距离都高达4.0mm以上。

另一方面，得知：两种澳洲产赤铁矿矿石H(a)及H(b)、两种澳洲产高磷矿石HP(a)及HP(b)和两种澳洲产豆石矿石P(a)及P(b)的熔液渗透距离都低到2.0mm以下。

此外，得知：澳洲产新型混合矿石HPM、两种澳洲产Marra Mamba矿石M(a)、M(b)和两种印度产矿石I(a)及I(b)的熔液渗透距离在超过2.0mm且低于4.0mm的范围。

再有，澳洲产豆石矿石P(a)及P(b)的结晶水含量高，在烧结反应中容易同化熔融，作为易熔融性铁矿石是已知的。但是，得知澳洲产豆石矿石P(a)及P(b)的熔液渗透距离低到2.0mm以下，熔液渗透性不好。此外，在炼铁工序中产生的氧化皮S1及S2的熔液渗透距离因氧化皮的种类而有较大不同。

接着，对于采用表1的熔液渗透性不同的多品种的铁矿石，有选择性地将其装入烧结原料填充层的上层时的烧结矿的强度及成品率的提高效果，通过料片烧成试验进行了确认。

作为料片烧成试验用的试样，将表1所示的多品种的铁矿石粉碎，调整到粒径为0.25～0.25mm的铁矿石含有50重量％、且粒径为0.25mm以下的铁矿石含有50重量％的粒度，在这些各种铁矿石中混合0.25mm以下的石灰石，使CaO浓度达到10质量％。

采用金属模具成形挤压模，以4MPa的成形压力，将这些试样成形为直径为8mm、高为10mm的料片(空隙率大约为30％)。

料片烧成试验中，将试样料片装入内径为20mm、高为15mm的Ni制圆筒形坩埚中，在电炉内，在空气气流中进行烧成。料片的烧成条件使用与实机类似的烧结加热模式。即，在将料片从1100℃用1分钟加热到1290℃(最高温度)后，从1290℃用3分钟冷却到1100℃，然后立即将料片取出炉外空冷。

在烧成后的烧成料片的强度评价中，对一个烧成料片进行使300g的铁制砝码落下3次的落下试验。在混合了该试验后的试样(烧成料片)后，用0.5mm筛分级。作为强度指标(+0.5mm％值)，求出相对于总试样质量的0.5mm以上的试样的质量百分率。

在实机烧结操作中，求出烧结矿的强度SI为90.5％以上，成品率为80.0％以上。

为了确定烧成料片的强度的评价基准，预先采集在实机烧结操作中制造的强度SI为90.5％以上、成品率为80.0％以上的烧结矿，实施上述落下试验。在该落下试验中，采用加工成与锅试验用料片相同的形状、即直径为8mm、高为10mm的片形状的试样。将在该落下试验中测定的强度指标(+0.5mm％值)作为评价基准。

再有，采用在实机烧结操作中制造的强度SI为90.5％以上、成品率为80.0％以上的烧结矿，通过上述落下试验测定的强度指标(+0.5mm％值)为88％。所以，在烧成料片的强度评价中，将上述落下试验的强度指标(+0.5mm％值)满足88％以上的烧成料片评价为烧结矿的强度及成品率良好。

图6中示出料片烧成试验中的各品种铁矿石的熔液渗透距离和落下试验的强度指标(+0.5mm％值)的关系。

如图6所示，为了达到相当于实机烧结操作中的目标烧结矿强度(SI为90.5％以上)的88％以上的上述落下试验的强度指标(+0.5mm％值)，需要熔液渗透距离为4.0mm以上的熔液渗透性。

对于具有熔液渗透距离为4.0mm以上的熔液渗透性的铁矿石品种，具体地例如表1所示可列举出巴西产矿石B(a)及B(b)。

在本发明中，为了提高烧结原料填充层的上层的烧结矿的强度及成品率(强度SI为90.5％以上、成品率为80.0％以上)，在烧结原料填充层的规定范围的上层，以使熔液渗透距离达到4.0mm以上的方式装入由1种以上构成的铁矿石。

如上所述，在装入到烧结原料填充层的规定范围的上层中的铁矿石含有两种以上的品种的铁矿石时，以使通过熔液渗透性的评价试验测定的各品种的铁矿石的熔液渗透距离的加权平均值达到4.0mm以上的方式，调整两种以上的品种的铁矿石的配合比例。

在以下中，将以使熔液渗透距离达到4.0mm以上的方式选择或配合的由1种以上构成的铁矿石定义为高熔液渗透性铁矿石。

图7中示出装入高熔液渗透性铁矿石的上部装入层厚比率和烧结矿的强度SI的关系。同样，图8中示出上部装入层厚比率和烧结矿的成品率的关系。

表示烧结矿石的强度的指标即SI，通过从下述成品率测定后的烧结矿中采集粒径为10～25mm的烧结矿10kg，使其从2m的高度落下4次来测定。该SI表示相对于落下前的烧结矿质量(kg)，落下后的粒径为5mm以上的烧结矿质量(kg)的比例(质量％)。

烧结矿的成品率通过使烧结饼(块)从2m的高度落下5次来测定。该烧结矿的成品率表示相对于落下前的烧结饼(块)(其中除去铺底矿部分)的质量(kg)，落下后的粒径为5mm以上的烧结矿(其中除去铺底矿部分)的质量(kg)的比例(质量％)。

再有，图7及图8示出在图12所示的高600mm、直径300mm的烧结锅的上层(A部)及下层(B部)，分别装入高熔液渗透性铁矿石及其它铁矿石，进行烧成时的试验结果。再有，按上层(A部)及下层(B部)的平均值配合石灰石、焦炭及返矿，以使烧结原料中的SiO₂：5.01质量％、CaO/SiO₂：1.89、焦炭：4.3质量％达到规定值。这些烧结原料在以造粒水分为7.0质量％造粒后使用。这里，其它铁矿石指的是装入上层的铁矿石以外的铁矿石。

该烧结锅试验的烧成条件为层厚：600mm、吸引负压：14.7KPa、烧成时间：27分钟。

对本烧结锅试验中的烧结矿的强度及成品率以烧结矿的强度SI为77％、成品率为76％为基准进行了评价。这些评价基准是在进行实机烧结操作的情况下，通过采用预先确认烧结矿的强度SI为90.5％以上、成品率为80.0％以上的表2所示的配合条件的烧结原料，进行本烧结锅试验来得到。所以，这些评价基准相当于在实机烧结操作中作为目标的烧结矿的强度SI(90.5％以上)及成品率(80.0％以上)。

也就是说，在本烧结锅试验中，将烧结矿的强度SI为77％以上、成品率为76％以上时评价为烧结矿的强度及成品率良好。

如图7及图8所示，为了实现上述烧结锅试验中的烧结矿的强度SI为77％以上、成品率为76％以上，需要将装入高熔液渗透性铁矿石的上部装入层厚比率(相对于原料填充层上层的总层厚的层厚比率)规定为5～12％的范围。

在装入高熔液渗透性铁矿石的上部装入层厚比率低于5％时，不能充分得到熔液渗透性优良的铁矿石的有选择性的装入带来的原料填充层的上层的烧结矿的成品率、强度及生产率的提高效果。

在装入高熔液渗透性铁矿石的上部装入层厚比率高于12％时，如后述，熔液渗透性高的铁矿石的造粒性低，烧结机装入时及烧成过程中模拟粒子破裂，原料填充层内的通气性容易降低。因此，原料填充层整体的烧结性恶化，烧结矿的成品率、强度及生产率恶化。

此外，熔液渗透性高的铁矿石如后述是Al₂O₃含有率低、相对价格高的矿石。因此，成为导致烧结矿制造成本上升的原因。

基于以上理由，为了不使原料填充层整体的通气性降低而充分改善原料填充层的上层的成品率及强度(强度SI为90.5％以上、成品率为80.0％以上)，规定为将从多品种的铁矿石中以熔液渗透距离的加权平均值达到4.0mm以上的方式选择或配合的高熔液渗透性铁矿石装入到上层，所述上层为距原料填充层的上表面以相对于总层厚的层厚比率计为5～12％的范围，将其它铁矿石装入到原料填充层的下层，且将副原料、固体燃料及返矿装入原料填充层的上层及下层。再有，只要不特别预先说明，副原料、固体燃料及返矿的配合比例在原料填充层的上层及下层相同。

此外，除了高熔液渗透性铁矿石，在炼铁工序中产生的氧化皮S1及S2也可以作为含铁原料装入到上部装入层厚比率为5～12％的范围的上层。同样，除了其它铁矿石，上述氧化皮S1及S2也可以作为含铁原料装入到下层。以下，只将高熔液渗透性铁矿石或配合高熔液渗透性铁矿石和氧化皮的含铁原料作为高熔液渗透性含铁原料。此外，只将其它铁矿石或配合其它铁矿石和氧化皮的含铁原料作为其它含铁原料。

图9中示出各品种的铁矿石的熔液渗透距离和Al₂O₃含有率的关系。如图9所示，熔液渗透距离和Al₂O₃含有率具有相关关系，作为具有熔液渗透距离为4.0mm以上的铁矿石，优选选定Al₂O₃含有率为0.6质量％以下的铁矿石品种。

铁矿石的熔液渗透性不只由Al₂O₃含有率决定，也受铁矿石的气孔等的结构的影响。但是，如果铁矿石中的Al₂O₃含有率变高，则生成的同化熔液中的Al₂O₃含有率也变高。因此，熔液的粘性高，熔液渗透性降低。

所以，在本发明中，装入原料填充层的上层的熔液渗透距离为4.0mm以上的铁矿石优选Al₂O₃含有率为0.6质量％以下。

另外，如前所述，为了维持原料填充层整体的通气性，需要防止原料填充层的上层的熔液过度增加。此外，为了削减成本，优选削减副原料。因此，调查了熔液形成所需要的副原料、特别是石灰石在上层中的比例对烧结性的影响。

图10中示出上层中石灰石的比例与烧结锅试验中的烧结矿的成品率的关系。此外，图11中示出上层中石灰石的比例与烧结锅试验中的烧结矿的强度SI的关系。在本发明的实施例中，作为上层中的高熔液渗透性铁矿石，使用巴西产矿石B(b)，上部装入层厚比率设为11.7％。此外，使用表2所示的配合比例烧结原料。

如图10、11所示，通过使用高熔液渗透性铁矿石作为上层中的铁矿石，SI及成品率提高。另外，通过减小上层中的石灰石比例，SI及成品率增加。

所以，关于装入原料填充层的副原料，从削减成本的观点出发，优选上层的副原料的配合比例在下层的副原料的配合比例以下。

在本发明中，将高熔液渗透性铁矿石及其它含铁原料分别装入烧结台车上的原料填充层的上层及原料填充层的下层的方法没有特别的限定，例如可采用图13所示的方法。

在下方吸引型烧结机的给矿部，沿机器长度方向串联地配置有第1缓冲斗(其它含铁原料用)1及第2缓冲斗(高熔液渗透性含铁原料用)2。从该第1缓冲斗1将由除高熔液渗透性含铁原料之外的其它含铁原料和石灰石、焦炭及返矿构成的烧结原料3装入到烧结台车4上，形成原料填充层的下层5。然后，从第2缓冲斗2装入由高熔液渗透性含铁原料和石灰石、焦炭及返矿构成的烧结原料6，能够在上述下层5上形成原料填充层的上层7。

再有，将由高熔液渗透性含铁原料和石灰石、焦炭及返矿构成的烧结原料6、以及由其它含铁原料和石灰石、焦炭及返矿构成的烧结原料3，这两种烧结原料分别采用圆筒式搅拌机、盘式制粒机等造粒机8、9进行混合、造粒，形成模拟粒子。然后，将各烧结原料供给到第2缓冲斗(高熔液渗透性含铁原料用)2及第1缓冲斗(其它含铁原料用)1。

此外，将由高熔液渗透性含铁原料和石灰石、焦炭及返矿构成的烧结原料6，以及由其它含铁原料和石灰石、焦炭及返矿构成的烧结原料3，这两种烧结原料如上所述，以石灰石、焦炭及返矿达到规定的配合比例的方式配合。

[第一实施例]

以下，以实施例对本发明的效果进行说明。

作为烧结原料，以表2所示的实机操作时的平均的配合条件为基准，采用图12所示的高600mm、直径300mm的烧结锅，实施烧结锅试验。

[表2]

再有，在采用表2所示的配合条件的烧结原料进行实机烧结操作的情况下，预先确认可得到强度SI为90.5％以上、成品率为80.0％以上的烧结矿。

此外，对烧结锅试验中的生产率、得到的烧结矿的成品率、冷强度SI、耐还原粉化指数RDI、被还原率JIS-RI(％)进行了测定。其结果与制造条件一同示于表3中。再有，生产率表示用锅面积(m²)和烧结时间(天)除以除铺底矿以外粒径为5mm以上的烧结矿的质量(t)得出的值。

烧结矿的强度SI可通过从下述成品率测定后的烧成矿中采集粒径为10～25mm的烧结矿10kg，从2m的高度使其落下4次来测定。该SI表示相对于落下前的烧结矿的质量(kg)，落下后的粒径为5mm以上的烧结矿的质量(kg)的比例(质量％)。

烧结矿的成品率可通过使烧结饼(块)从2m的高度落下5次来测定。该烧结矿的成品率表示相对于落下前的烧结饼(块)(其中除去铺底矿部分)的质量(kg)，落下后的粒径为5mm以上的烧结矿(其中除去铺底矿部分)的质量(kg)的比例(质量％)。

烧结矿的耐还原粉化指数(RDI)按照JIS M 8720中规定的试验方法来测定。也就是说，采集粒径为15～19mm的烧结矿500g，在N₂：70％、CO：30％的混合气体中，在550℃下还原30分钟。然后，将还原的烧结矿装入滚筒，进行30分钟900次的旋转试验。相对于旋转前的还原后烧结矿的质量(g)，旋转后的粒径为3mm以下的烧结矿的质量(g)的比例(质量％)为耐还原粉化指数(RDI)。

烧结矿的JIS还原率(JIS-RI)按照JIS M 8713中规定的试验方法来测定。也就是说，采集粒径为19～21mm的烧结矿500g，在N₂：70％、CO：30％的混合气体中，在900℃下还原180分钟。相对于还原前的烧结矿的氧化铁中所含氧的质量(g)，还原带来的烧结矿质量的减少量(g)的比例(质量％)为JIS还原率(JIS-RI)。

装入到原料填充层的上层的高熔液渗透性含铁原料通过与石灰石、返矿及焦炭混合并进行造粒而形成模拟粒子，然后装入图12所示的A部(原料填充层的上层)。再有，石灰石、焦炭及返矿的配合比例与装入原料整体中的配合比例相同。

此外，其它含铁原料与上述同样，通过与石灰石、返矿及焦炭混合并进行造粒而形成模拟粒子，然后装入图12所示的B部(原料填充层的下层)。烧结原料填充层的A部和B部中的焦炭及石灰石(CaO)以及返矿的比例相等。

此外，用于装入A部的高熔液渗透性含铁原料为表1所示的熔液渗透距离不同的两种巴西产矿石B(a)及B(b)、熔液渗透距离不同的两种澳洲产豆石矿石P(a)及P(b)、及混合这些矿石的铁矿石、以及澳洲产新型混合矿石HPM、以及熔液渗透距离不同的两种在炼铁工序中产生的氧化皮S1及S2。

在本实施例中，从烧结台车的炉栅面将B部装入530mm，在B部上以70mm的层厚(相对于总层厚(600mm)的层厚比率：11.7％)装入A部。

此外，规定A部及B部的配合原料中的SiO₂为5.01质量％、CaO/SiO₂为1.89、焦炭配合为4.3质量％(分别与烧结原料整体的比例相同)，将造粒条件规定为造粒水分为7.0质量％。另外，将该烧结锅试验的烧成条件规定为层厚：600mm、吸引负压：14.7KPa、烧成时间：27分钟。表3所示的各试验结果是n＝2次的测定值的平均值。

参考例1是作为烧结原料在填充层厚方向均匀地装入了表2所示的多品种铁矿石的基础试验。以下所示的实施例及比较例的烧结矿的强度SI、成品率、生产率等的评价以参考例1为基准来进行评价。

实施例1是将表1所示的熔液渗透距离为4.65mm的巴西产矿石B(a)有选择性地装入A部(原料填充层的上层)，将剩余的含铁原料(其它含铁原料)装入B部(原料填充层的下层)的例子。

实施例2是将表1所示的熔液渗透距离为4.22mm的巴西产矿石B(b)有选择性地装入A部，将剩余的含铁原料装入B部的例子。

在实施例1及实施例2中，与参考例1相比，可在不损害耐还原粉化RDI及被还原率JIS-RI的情况下，改善烧结矿的成品率及强度SI，提高生产率。

实施例3是将表1所示的熔液渗透距离为4.65mm的巴西产矿石B(a)和熔液渗透距离为1.12mm的澳洲产豆石矿石P(a)混合以达到混合比P(a)∶B(a)＝15∶85，并有选择性地装入A部，将剩余的含铁原料装入B部的例子。

在实施例3的A部，有选择性地装入的B(a)和P(a)的铁矿石的混合物的熔液渗透距离(根据B(a)和P(a)的各熔液渗透距离的混合比的加权平均值)为4.12mm。因此，与参考例1相比，可在不损害耐还原粉化RDI及被还原率JIS-RI的情况下，改善烧结矿的成品率及强度SI，提高生产率。

实施例4是将表1所示的熔液渗透距离为4.65mm的巴西产矿石B(a)和熔液渗透距离为4.21mm的在炼铁工序中产生的氧化皮S1混合以达到混合比B(a)∶S1＝85∶15，并有选择性地装入A部，将剩余的含铁原料装入B部的例子。

实施例5是将表1所示的熔液渗透距离为4.65mm的巴西产矿石B(a)和熔液渗透距离为1.66mm的在炼铁工序中产生的氧化皮S2混合以达到混合比B(a)∶S2＝85∶15，并有选择性地装入A部，将剩余的含铁原料装入B部的例子。

实施例4的有选择性地装入A部的B(a)和S1的铁矿石的混合物的熔液渗透距离(根据B(a)和S1的各熔液渗透距离的混合比的加权平均值)为4.28mm。因此，与参考例1相比，可在不损害耐还原粉化RDI及被还原率JIS-RI的情况下，改善烧结矿的成品率及强度SI，提高生产率。

此外，实施例5的有选择性地装入A部的B(a)和S2的铁矿石的混合物的熔液渗透距离(根据B(a)和S2的各熔液渗透距离的混合比的加权平均值)为4.28mm。因此，与参考例1相比，可在不损害耐还原粉化RDI及被还原率JIS-RI的情况下，改善烧结矿的成品率及强度SI，提高生产率。

另一方面，比较例1是将表1所示的熔液渗透距离为4.22mm的巴西产矿石B(b)和熔液渗透距离为1.23mm的澳洲产豆石矿石P(b)混合以达到混合比P(b)∶B(b)＝45∶55，并有选择性地装入A部，将剩余的含铁原料装入B部的例子。

比较例1的有选择性地装入A部的B(b)和P(b)的铁矿石的混合物的熔液渗透距离(根据B(b)和P(b)的各熔液渗透距离的混合比的加权平均值)低到2.87mm。因此，与参考例1相比，烧结矿的成品率及强度SI降低，生产率也降低。

比较例2是将表1所示的熔液渗透距离为1.12mm的澳洲产豆石矿石P(a)有选择性地装入A部，将剩余的含铁原料装入B部的例子。

比较例3是将表1所示的熔液渗透距离为1.23mm的澳洲产豆石矿石P(b)有选择性地装入A部，将剩余的含铁原料装入B部的例子。

在比较例2及比较例3中，有选择性地装入A部的P(a)及P(b)的铁矿石的熔液渗透距离都分别低到1.12mm及1.23mm。因此，与参考例1相比，烧结矿的成品率及强度SI降低，生产率也降低。

[第二实施例]

接着，在与按[第一实施例]进行实施的实施例1相同的条件下，即除装入A部(原料填充层的上层)的巴西产矿石B(a)的上部装入层厚比率(从上表面的相对于总层厚的层厚比率)以外，在相同的条件，只变更上部装入层厚比率，同样地进行试验。再有，参考例1为与[第一实施例]的条件相同的条件。

此外，与[第一实施例]同样地，对烧结锅试验中的生产率、得到的烧结矿的成品率及冷强度SI进行了测定。其结果示于表4。

[表4]

将巴西产矿石B(a)以上部装入层厚比率达到5～12％的范围的方式装入A部的实施例1～3，与参考例1相比，在不损害耐还原粉化RDI及被还原率JIS-RI的情况下，改善了烧结矿的成品率及强度SI，提高了生产率。

另一方面，在将巴西产矿石B(a)以上部装入层厚比率达到低于5％的范围的方式装入A部的比较例1及2、以及将巴西产矿石B(a)以上部装入层厚比率达到大于12％的范围的方式装入A部的比较例3及4中，与参考例1相比，烧结矿的成品率及强度SI都降低，生产率也降低。

工业上的可利用性

如前所述，根据本发明，在采用下方吸引型烧结机的烧结矿的制造方法中，通过对配合在烧结原料中的各品种的铁矿石向微粉部的熔液渗透性进行评价，基于该评价结果，在各品种铁矿石中，选定向微粉部的熔液渗透性优良的品种的铁矿石，并选择性地装入到原料填充层的上层，由此可改善原料填充层的上层的成品率及强度，提高烧结矿的生产率。因而，本发明在钢铁产业中的可利用性高。

符号说明

1 第1缓冲斗(其它含铁原料用)

2 第2缓冲斗(高熔液渗透性含铁原料用)

3 由其它含铁原料、副原料、焦炭及返矿构成的烧结原料

4 烧结台车

5 原料填充层的下层

6 由高熔液渗透性含铁原料、副原料、焦炭及返矿构成的烧结原料

7 原料填充层的上层

8 造粒机

9 造粒机

Claims

1.一种烧结矿的制造方法，其是通过将包含多品种铁矿石的含铁原料、副原料、固体燃料及返矿配合而作为烧结原料，将这些烧结原料混合、造粒后，装入到烧结台车上进行烧成的烧结矿的制造方法，其特征在于，

基于所述铁矿石的按所述每个品种测定的熔液渗透距离，将从所述多品种的所述铁矿石中以所述熔液渗透距离的加权平均值达到4.0mm以上的方式选择或配合而得到的高熔液渗透性铁矿石装入到上层，所述上层为距形成于所述烧结台车上的原料填充层的上表面以相对于总层厚的层厚比率计为5～12%的范围；

将其它铁矿石装入到所述原料填充层的下层；

而且，将所述副原料、所述固体燃料及所述返矿装入到所述原料填充层的所述上层及所述下层。

2.根据权利要求1所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，所述高熔液渗透性铁矿石的Al₂O₃含量为0.6质量%以下。

3.根据权利要求1所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，除所述高熔液渗透性铁矿石以外，将炼铁工序中产生的氧化皮作为所述含铁原料装入到上层，所述上层为距所述原料填充层的上表面以相对于总层厚的层厚比率计为5～12%的范围。

4.根据权利要求1所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，在所述原料填充层的所述上层及所述下层，以相同的配合比例装入所述固体燃料及所述返矿。

5.根据权利要求1所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，关于装入到所述原料填充层中的所述副原料，所述上层的配合比例小于等于所述下层的配合比例。

6.根据权利要求1所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，在将所述副原料、所述固体燃料及所述返矿配合并混合、造粒后，将所述高熔液渗透性铁矿石及所述其它铁矿石分别装入到所述原料填充层的所述上层及所述下层。

7.根据权利要求3所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，在将所述炼铁工序中产生的所述氧化皮作为所述含铁原料配合，且将所述副原料、所述固体燃料及所述返矿配合并混合、造粒后，将所述高熔液渗透性铁矿石装入到所述原料填充层的所述上层。