JP5011637B2 - 焼結に供するための鉱石の処理方法 - Google Patents
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なお、この高燐鉱石を使用した例としては、他に特許文献1に示されるように、塊鉱石として使用した例がある。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、高燐鉱石を原料として用いた場合にも焼結生産性の悪化を抑制することができる焼結に供するための鉱石の処理方法を提供することを課題とする。
また、本発明の請求項2による焼結に供するための鉱石の処理方法は、P成分が0.1質量%を超える高燐鉱石を焼結原料鉱石に配合して用いる焼結に供するための鉱石の処理方法であって、前記高燐鉱石の整粒時における破砕時の破砕粒径や篩分け時の篩目の大きさを調節することにより、前記高燐鉱石のトップサイズを9mm以上とし、これにより、前記高燐鉱石全体の質量に対する、その高燐鉱石中の0.25mm以下の微粉部の割合を29質量%以下とし、さらに、SiO 2 系原料を添加して、前記高燐鉱石中の0.25mm以下の微粉部における、Al 2 O 3 の含有量に対するSiO 2 の含有量の比であるAl 2 O 3 /SiO 2 の値を0.6以下としたことを特徴とする。
すなわち、高燐鉱石のトップサイズを上昇させ、焼結原料として粗粒部分を増加させた高燐鉱石を用いることにより、微粉部あるいは微粉部に含まれるAl2O3の量を相対的に低減することで、高燐鉱石を用いた場合の悪化を抑制又は解消を図る。
ここで、トップサイズとは、高燐鉱石の飾分けにおいて10質量%以上の粒子が残留する最大の粒度区分の大きさを意味し、例えば、トップサイズが9mmの高燐鉱石とは、粒度区分が+9mm(9mmを超える)の粒子を少なくとも10質量%含有する高燐鉱石を意味する。
高燐鉱石は、その例を後述の表に示すように、P濃度が他の鉱石の2〜3倍を有し(後述の表2)、算術平均径が、1.86mmとマラマンバ鉱石並に細粒が特徴で(後述の表3)、0.25mm以下が33%程度である。
表2は、トップサイズ6.3mm例であり、このトップサイズ粒径が業界の通例であった。
そこで、本発明者らは、焼結原料として使用した場合には、焼結生産性が著しく悪化する点を解明するため、高燐鉱石の詳細な調査を行った。
そして、高燐鉱石は、後述の表にて示すように、前述した0.25mm以下の微粉部が33%程度の他(後述の表3)、0.25mm以下の微粉部においては、他の鉱石と比較して微粉部のAl2O3が増加し、絶対値とともにAl2O3/SiO2が高いことが特徴であった(後述の表4)。
まず本発明者らは、高燐鉱石を用いた場合に焼結生産率の悪化をもたらす要因を調査した。トップサイズが6.3mmの高燐鉱石を焼結原料鉱石に30質量%,60質量%と配合して行った焼結鍋試験の結果を図1に示す。なお、この試験では以下の表1に示すような焼結配合原料を用いた。
この結果に基づき、本発明者らは、焼結中の通気性の悪化の要因について調査するため、焼結中の通気性の変化を観測した。図2には、高燐鉱石を焼結原料鉱石中に60質量%配合した場合及び高燐鉱石を配合しない場合の通気性変化を示す。この結果、高燐鉱石を配合した場合には、高燐鉱石を配合しない場合に比べて、焼結時間が延長し(同図(a))、通気性が悪化していることが確認された(同図(b)丸囲み部分)。さらに、通気性(ガス風速)の変化に着目すると、高燐鉱石を配合した場合には、焼結前半及び焼結後半のどちらにおいても通気性は悪化しているものの、主に湿潤帯での通気抵抗が支配的な焼結前半においては通気性悪化の程度は小さく、主に溶融帯での通気抵抗が支配的な焼結後半で顕著な悪化が見られた。
つまり、高燐鉱石は細粒であるため、造粒粒子径が低下し、これが焼結前半での通気性の悪化をもたらしたものと考えられる。しかしながら、焼結前半での通気性悪化による影響は小さく、主には、高燐鉱石が溶融している状態での通気性の悪化が生産性に悪影響を及ぼしていると推察される。
さらに、この融液の流動性悪化をもたらす要因について、本発明者らは高燐鉱石がAl2O3を多く含有し、またAl2O3含有量/SiO2含有量の値が高い点に着目した。以下、表2〜表5に高燐鉱石と他の鉱石の組成の相違を示す。
上述したように高燐鉱石は、リンを他の鉱石の約2〜3倍含有し(表2)、0.25mm以下の微粉部が高燐鉱石全体の33質量%と他の鉱石に比べて多く、算術平均が1.86mmとマラマンバ鉱石並に細粒であることが特徴である(表3)。
まず、融液の粘度を図4に示す粘度測定装置を用いて測定した。この測定では、球引き上げ法を採用し、融液中の球Bを引き上げる際の天秤指示針Nの移動速度をもとに、粘度を算出した。測定は、CaOを20質量%、Fe2O3を80質量%含有する融液に、Al2O3試薬をそれぞれ1,2,6,8,10質量%添加して行った。その結果、図5に示すようにAl2O3含有量の増加に従って、融液粘度が上昇することが確認された。
また、さらに詳細に分析を行うと、微粉部に含まれているAl2O3により、下記障害を発生していることが判明した。
同様に高燐鉱石全体の質量に対する、その0.25mm以下の微粉部の割合が25%質量%以下であれば、高燐鉱石の使用による焼結生産率悪化が解消されるので好ましい。
前記、0.25mm以下の微粉部、微粉部に含まれるAl2O3は、微粉部を篩などで除去することで高燐鉱石全体の質量に対する含有割合を調整することが可能である。しかるに微粉部までを造粒により擬似粒子として取り込み活用する焼結操業では、篩による微粉部の除去は、コスト上昇ならびに資源の有効利用にならないことになる。
以下実施例を示す。
この結果、図11に示すように、発明例では、2種の比較例と比べ、鍋中平均風速は向上し(同図(a)、歩留りも向上した(同図(b))。擬似粒子径も増加し(同図(c))、さらに焼結時間、生産率ともに向上しており((同図(d)(e))還元粉化性も向上した(同図(f))。なお、高出銑比高炉操業を行う時焼結鉱の還元粉化率は約30%以下が要求されるがトップサイズ9.0mmでは、いずれも良好な結果となり、本発明の有効性が確認された。なお、P成分が0.1質量%を超える高燐鉱石であって、その高燐鉱石中の0.25mm以下の微粉部に含まれるAl2O3含有量の割合を2.2質量%以下としたことを特徴とする焼結原料用鉱石、P成分が0.1質量%を超える高燐鉱石であって、その高燐鉱石中の0.25mm以下の微粉部の割合を29質量%以下としたことを特徴とする焼結原料用鉱石、P成分が0.1質量%を超える高燐鉱石であって、その高燐鉱石中の0.25mm以下の微粉部における、Al2O3の含有量に対するSiO2の含有量の比であるAl2O3/SiO2を0.6以下としたことを特徴とする焼結原料用鉱石のみを使用した焼結鍋試験結果も同様な結果となった。
N 天秤指示針
Claims (2)
- P成分が0.1質量%を超える高燐鉱石を焼結原料鉱石に配合して用いる焼結に供するための鉱石の処理方法であって、前記高燐鉱石の整粒時における破砕時の破砕粒径や篩分け時の篩目の大きさを調節することにより、前記高燐鉱石のトップサイズを9mm以上とし、これにより、前記高燐鉱石全体の質量に対する、その高燐鉱石中の0.25mm以下の微粉部の割合を29質量%以下としたことを特徴とする焼結に供するための鉱石の処理方法。
- P成分が0.1質量%を超える高燐鉱石を焼結原料鉱石に配合して用いる焼結に供するための鉱石の処理方法であって、前記高燐鉱石の整粒時における破砕時の破砕粒径や篩分け時の篩目の大きさを調節することにより、前記高燐鉱石のトップサイズを9mm以上とし、これにより、前記高燐鉱石全体の質量に対する、その高燐鉱石中の0.25mm以下の微粉部の割合を29質量%以下とし、さらに、SiO 2 系原料を添加して、前記高燐鉱石中の0.25mm以下の微粉部における、Al 2 O 3 の含有量に対するSiO 2 の含有量の比であるAl 2 O 3 /SiO 2 の値を0.6以下としたことを特徴とする焼結に供するための鉱石の処理方法。
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