JP5979114B2 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＤＬ（ドワイトロイド）式焼結機を使用する焼結鉱の製造方法、特に製鉄所内で発生する清掃回収物を焼結用配合原料に配合して焼結鉱を製造する方法に関する。

ＤＬ式焼結機による焼結鉱の製造では、各種の原料が配合された焼結鉱製造用配合原料（以下、単に配合原料という）を燃焼・凝結させるが、配合原料としては、大きく焼結鉱自体の原料となる主原料と、焼結鉱の成分を調整する副原料とがある。主原料としては粉鉄鉱石（シンターフィード）、粉鉱、返鉱等があり、副原料としては石灰石、生石灰、珪石、ドロマイト、蛇紋岩等がある。また他に、配合原料を焼結させるために必要な凝結材としての炭材（粉コークスや無煙炭等）がある。

配合原料は造粒機に搬送され、粉コークスを内装した、あるいは外装した擬似粒子に造粒される。擬似粒子は焼結機のパレットに層状に装入・充填され、充填層の最上部に点火される。その後、充填層の下方から空気が吸引されることによって焼結原料中のコークスが燃焼し、焼結反応が充填層の上部から下部に向かって進行する。充填層の下部まで焼結された塊状物（いわゆる焼結ケーキ）は、焼結機の排鉱部で粗破砕された後、クーラーで冷却され、焼結鉱となる。このように、焼結鉱の製造方法は、原料中に燃料を内装あるいは外装し、原料の充填層を上部から下部に通過する燃焼ガスの伝熱によって燃料を燃焼させることが大きな特徴である。
凝結材の燃焼性は、焼結鉱の品質及び生産性に大きく影響する。燃焼ムラがあると焼結鉱の強度や耐還元粉化性といった品質が低下し、歩留が低下してしまう。よって、焼結鉱の製造では、原料に内・外装された凝結材の燃焼効率を向上させることが重要とされる。

一方、近年、凝結材である粉コークスや無煙炭等の調達コストが上昇するという傾向がある。そのため、これらを補完する新たな凝結材が望まれており、本発明者らは、凝結材として、製鉄所内で採取される清掃回収物、特に各種のカーボン（Ｃ）を含有するダスト（以下「カーボン含有ダスト」という）が存在する清掃回収物に着目した。
製鉄所内において回収される清掃回収物を活用して焼結鉱を製造する技術を見てみると、特許文献１に記載の技術がある。ここではまず、鉄鉱石、ＳｉＯ_２含有原料、石灰石系粉原料及び固体燃料系粉原料からなる焼結原料を準備し、これらを撹拌混合用ドラムミキサーで混合して混合原料を生成する。そしてこの混合原料をディスクペレタイザーで造粒して擬似粒子を生成し、この擬似粒子を外層形成用ドラムミキサーに供給する。このとき同時に、固体燃料系粉原料及びこれに対して５〜４０質量％の割合で用意された高カーボンダストとして、ＣＤＱ集塵粉、鉄粉製造時の集塵粉及び貯骸槽の集塵粉を使用する技術が提案されている。

特開２０１３−０３６０５１号公報

しかし、特許文献１の技術では、製鉄所内で採取される清掃回収物の内、集塵機からの回収物として乾燥状態のダスト、すなわち、ＣＤＱ集塵粉、鉄粉製造時の集塵粉及び貯骸槽の集塵粉を使用するにすぎないため、これら以外のダストを含んだ製鉄所内で採取される清掃回収物全量から見た場合、清掃回収物の再利用率は高くなかった。そのため、清掃回収物全量を再利用可能な技術が求められていた。
本発明は、上記した未解決の問題を解決するために案出されたものであって、焼結鉱製造時の配合原料として製鉄所内で採取される清掃回収物を使用し、焼結鉱の品質を低下させず、かつ、焼結鉱の生産性を低下させないで、清掃回収物全量を再利用することができる技術を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記問題を検証したところ、製鉄所内で採取される清掃回収物には、各種のカーボン（Ｃ）や鉄分も含有されているが、これを焼結用原料として使用する場合、配合原料中の清掃回収物の配合割合が増加するほど、配合原料中の清掃回収物に起因するカーボン含有ダスト（集塵機からの回収物として乾燥状態のダスト及び回収された石炭粉など）の偏在の影響が大きくなり、焼結鉱品質に悪影響を与えるとの知見を得た。以下にその理由を示す。

（清掃回収物）
まず、清掃回収物に起因するカーボン含有ダストは、落下回収物を除くと、一般に、粒径が約１ｍｍ以下の微細粒子の集合体であり、かつ湿分や油分も含むため、その粘度が他の焼結用の原料の粒子と比較して高くなる。そのため、清掃回収物（カーボン含有ダスト）は、他の原料に配合されると配合原料中に偏在する。
図９に、清掃回収物１´と、清掃回収物１´とともに配合される各種の原料２ａ〜２ｄとが積層された配合原料の積み山１４の断面を示す。清掃回収物１は、積み山１４の上方から積み付けた場合、図示のように、他の配合される各原料２ａ〜２ｄのごとく山裾まで落下しない。清掃回収物１は、積み山１４の中腹で停止したり、左右の傾斜面のうち一方の傾斜面（図２では右側）に偏って堆積したりする。また層の厚みも不均等一である。このように、配合原料の積み山１４を形成する時点で、清掃回収物１が、積み山１４中に均等な層厚でまんべんなく存在するように積層させることは困難である。すなわち、払い出し作業の際、清掃回収物１の配合原料４中の偏在を抑制することは非常に困難である。

そこで、本発明者らは、配合原料中に偏在した清掃回収物によって、擬似粒子の燃焼時に焼結鉱に形成される気孔構造が、どの程度影響を受けるかを確認する予備実験１を行った。
初めに、実験に用いた清掃回収物について説明する。清掃回収物は主として、以下の（α）〜（γ）の各構成物を、各々質量比で１／３ずつ有している。
（α）湿ダスト
製鉄所内の側溝から採取される湿分を含むダスト状の回収物であり、主に鉱石粉、石炭粉が含まれる。水分が高くスラリー状であり、バキュームカーなどで運ばれる。鉄鉱石、石炭粉が飛散し、雨水により流れ、所内排水を行う側溝に沈殿したものである。
（β）乾ダスト
集塵機から回収される乾燥状態のダストであり、カーボン及び鉄含有量が高い集塵粉である。例えば、ＣＤＱ集塵粉、鉄粉製造時の集塵粉及び貯骸槽の集塵粉、製鋼関係集塵機で回収された集塵粉がある。
（γ）難分離性回収物
荷揚げ時に回収された回収物であり、荷役バース等で落下した鉱石、石炭、焼結鉱製造用副原料などが混合している。各種のカーボン（Ｃ）を含有する他、鉄分も含有している。
表１に、清掃回収物の主な成分濃度の一例を示す。

（予備実験１）
次に、この清掃回収物を用いた予備実験１を説明する。
予備実験１には、粉コークス以外のベース質量３５ｋｇの配合原料を用意した。カーボン含有ダストとして清掃回収物の配合原料中の配合割合を１０質量％とするとともに、３．３７質量％の粉コークスを配合原料に外掛けで用いた。
また直径３００ｍｍ、高さ４００ｍｍの円筒型の焼結用の焼結鍋を２つ用意した。一方の焼結鍋（１ａ）には配合原料中の清掃回収物を均等に分散して配置するとともに、他方の鍋（１ｂ）には、上記と同量の清掃回収物を偏在させた。本予備実験１の均等分散配置の焼結鍋（１ａ）は、配合原料中に清掃回収物を添加する際、４０秒以上攪拌し均等分散した後、造粒したものを使用した。また偏在の鍋（１ｂ）は、配合原料に清掃回収物を添加する際、２０秒以下で攪拌し混合した後、造粒したものを使用した。

カーボン含有ダストを偏在させた焼結鍋（１ｂ）では、カーボン含有ダストを３分の１ずつ小分けし、小分けした各カーボン含有ダストを、焼結鍋を高さ方向に３層に区分した各層に配置した。その際、小分けされた各カーボン含有ダストを、焼結鍋を平面視で１２０度の中心角を有する扇状の状態で、互いに高さ方向に重ならないように配置した。このように焼結鍋（１ｂ）には、カーボン含有ダストを３分の１ずつ、３か所に分散配置して偏在させた。そして、各焼結鍋の上部の粉コークスに点火後３６０秒間の内部の燃焼状態を、ＣＴスキャナを用いて観測した。また燃焼後、各焼結鍋で得られた焼結鉱のサンプルを、焼結鍋から取り出して各々を観察した。

その結果、カーボン含有ダストを均等分散配置した焼結鍋（１ａ）の場合、燃焼開始から終了までの間、内部の溶融帯が水平のまま燃焼が進行した。また得られた焼結鉱サンプルを見ると、配合原料全体で未燃部分が殆ど無く、カーボン含有ダストも殆ど燃焼していた。一方、カーボン含有ダストを３分散配置で偏在させた焼結鍋（１ｂ）の場合、溶融帯が水平とならず、燃焼ガスの流れが偏ることが判明した。また得られた焼結鉱サンプルを見ると、内部に大きな空洞が発生しており、配合原料全体で未燃部分が焼結鍋（１ａ）の場合より多く発生していた。また、カーボン含有ダストにも未燃部分が多く発生していた。

また、各焼結鉱内部に形成される気孔をブランチ状に細線化処理し、各焼結鍋から得られたブランチを比較した。その結果、カーボン含有ダストを均等分散配置した焼結鍋（１ａ）の場合と、カーボン含有ダストを３分散配置で偏在させた焼結鍋（１ｂ）の場合のいずれも、燃焼終了後の最終的な気孔面積は殆ど同じであった。また各焼結鍋のブランチ密度を比較すると、均等分散配置の焼結鍋（１ａ）のサンプルは、３分散配置の焼結鍋（１ｂ）のサンプルに比べて、燃焼終了時のブランチ密度が小さくなり、均等分散配置の焼結鍋（１ａ）のサンプルの方が、より大きな気孔構造へと成長していることがわかった。

（造粒機による偏在抑制効果の検証）
次に、本発明者らは、配合原料中にカーボン含有ダストが偏在するという事象に加え、この偏在という問題に対して、従来の焼結鉱の製造過程によっては清掃回収物中のカーボン含有ダストの偏在を緩和する効果が薄いという知見を得た。例えば、焼結鉱製造時には一般的には、造粒機としてドラムミキサーが用いられており、このドラムミキサーの中に清掃回収物が他の原料とともに装入されることになる。

通常、ドラムミキサー内に投入された原料は、ドラムミキサー前半で混合・攪拌作用が生じ、その後、造粒となるが、その過程は、ドラムミキサー内壁に沿って持ち上げられる運動と、配合原料の表面を一方向に転動・落下する運動とを繰り返すことにより行われる。この一方向の転動・落下運動は、原料の付着と剥離を繰り返して所定の粒径の擬似粒子を造粒する上では有効であるが、配合原料中で清掃回収物を分散させ、カーボン含有ダストの偏在を解消するには十分ではない。また、持ち上げられる運動においては、原料の粒子相互の移動が生じないので、カーボン含有ダストが分散されることはない。
そのため、この造粒機で造粒された擬似粒子を焼結機で燃焼させると、焼結パレットの中で燃焼しやすい部分と燃焼し難い部分が生じ、部分的な燃焼ムラを引き起こし、焼結鉱の品質や生産性を低下させると考えられる。

（予備実験２）
次に、本発明者らは、清掃回収物が含有するカーボン含有ダストの偏在の度合によって、得られる焼結鉱の品質がどの程度影響を受けるかを確認する予備実験２を行った。
予備実験２に用いる焼結用の各原料の配合割合は、上記予備実験１と同じ割合とし、コークス以外の配合原料のベース質量は３５ｋｇとした。
また予備実験１と同じ焼結鍋を３つ用意した。３つの焼結鍋の内２つは、予備実験１と同じようにカーボン含有ダストが均等分散配置の焼結鍋（２ａ）と、予備実験１と同じようにカーボン含有ダストが３分散配置の焼結鍋（２ｂ）とした。残りの１つの焼結鍋（２ｃ）には、カーボン含有ダストを一旦３分の１ずつ小分けし、小分けしたカーボン含有ダストを、焼結鍋を高さ方向に３層に区分された各層に配置した。その際、各層のカーボン含有ダストをさらに５等分し、５等分されたカーボン含有ダストの内１つを、焼結鍋を平面視した円の中心部に配置した。また残りの５等分されたカーボン含有ダストの内残りの４つを焼結鍋の内壁面に沿って等間隔で配置した。このように焼結鍋（２ｃ）にはカーボン含有ダストを１５分の１ずつ、１５か所に分散配置して偏在させた。

そして、各焼結鍋を用いて配合原料を燃焼し、焼結鍋で得られた各々の焼結鉱のサンプルの、焼成時間、強度（ＴＩ）、成品の歩留、成品の生産率、還元指数（ＲＩ）、還元粉化指数（ＲＤＩ）を測定した。
その結果、焼成時間、強度（ＴＩ）、還元指数（ＲＩ）、還元粉化指数（ＲＤＩ）に関し、各焼結鍋（２ａ）〜（２ｃ）間の違いは小さく、殆ど同じであった。
また成品の歩留に関しては、図７に示すように、３分散配置の焼結鍋（２ｂ）は約５６％であったのに対し、１５分散配置の焼結鍋（２ｃ）は、約６１％と上昇した。さらに均等分散配置の焼結鍋（２ａ）は、約６９％と大きく上昇した。

また成品の生産率に関し、図８に示すように、３分散配置の焼結鍋（２ｂ）は約１．１７［ｔ／ｈ・ｍ^２］であったのに対し、１５分散配置の焼結鍋（２ｃ）は、約１．２４［ｔ／ｈ・ｍ^２］と上昇した。さらに均等分散配置の焼結鍋（２ａ）は約１．４７［ｔ／ｈ・ｍ^２］と大きく上昇した。
上記した予備実験１の結果、造粒機による偏在抑制効果の検証及び予備実験２の結果に基づき、本発明者らは、焼結鉱の製造過程において、配合原料中のカーボン含有ダストの均等分散性を向上させることで、得られる焼結鉱の品質及び生産率を低下させることなく、カーボン含有ダストの使用量を増加することができるという知見を得た。本発明はこれらの知見に基づいてなされたものであり、その要旨を以下に述べる。

本発明のある態様に係る焼結鉱は、焼結鉱の原料の鉄鉱石と、焼結鉱の成分を調整する副原料と、製鉄所内で回収された清掃回収物とを含む配合原料を、前記清掃回収物中のカーボン含有ダストが前記配合原料中に均等に分散するように攪拌する配合原料攪拌工程と、当該攪拌された配合原料に、凝結材である炭材を加えて擬似粒子を造粒する造粒工程と、当該造粒された擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する焼結工程と、を有する。

ここで、前記清掃回収物中のカーボン含有ダストが前記配合原料中に均等に分散するように攪拌する、とは、焼結鉱の原料の鉄鉱石、及び焼結鉱の成分を調整する副原料に、製鉄所内で回収された清掃回収物を混合して、これらが配合された配合原料を得る混合工程を経て得られた前記配合原料を、さらにまた、攪拌する工程を加えるものであり、この構成によれば、カーボン含有ダストを他の配合用原料に混合した後であって、かつ配合原料を造粒機に装入する前に、攪拌することにより、清掃回収物中のカーボン含有ダストが配合原料中に均等に分散するようになるのである。

また、前記清掃回収物の前記配合原料中の配合割合を２質量％以上１０質量％以下としてもよい。２質量％以上としたのは、これより少ない場合、従来と比較してカーボン含有ダストの配合割合を大きく増加できないからである。また１０質量％以下としたのは、これより多い場合、カーボン含有ダストの配合原料中の偏在の影響が出始め、擬似粒子の燃焼性が劣化するからである。
また、前記配合原料に含まれる前に、前記清掃回収物を攪拌する清掃回収物攪拌工程をさらに有することとしてもよい。
また、前記清掃回収物中の塊状物を粉砕する粉砕工程を、前記配合原料に含まれる前にさらに有することとしてもよい。

従って本発明に係る焼結鉱の製造方法によれば、造粒機に装入される前の配合原料中の清掃回収物に含まれるカーボン含有ダストの均等分散性が高まるので、焼結鉱の配合原料中の清掃回収物の配合割合を増大させても、未燃焼ダストの発生量を抑え、擬似粒子の燃焼性が向上する。よって、焼結鉱製造時の配合原料として製鉄所内で採取される清掃回収物を使用し、焼結鉱の品質を低下させず、かつ、焼結鉱の生産性を低下させないで、清掃回収物全量を再利用することができる。また、清掃回収物中に含まれるカーボン含有ダストの使用量を増大させ、その分凝結材の使用量を低減することができる。また、清掃回収物の鉄含有物の有効利用もできる。

本発明の実施形態に係る焼結鉱の製造方法を説明する模式図である。 清掃回収物の製造方法を説明する模式図である。 本発明の実施形態に係る焼結鉱の製造方法を説明するフローチャートである。 本実施形態に係る配合原料の積み山の中の清掃回収物の状態を説明する図である。 清掃回収物の配合割合と焼結鉱の強度の関係を示す図である。 清掃回収物の配合割合と焼結鉱の生産率の関係を示す図である。 清掃回収物の偏在条件と焼結鉱の歩留りの関係を示す図である。 清掃回収物の偏在条件と焼結鉱の生産率の関係を示す図である。 従来における配合原料の積み山の中の清掃回収物の状態を説明する図である。

本発明の実施形態に係る焼結鉱の製造方法は、焼結鉱の原料の鉄鉱石、及び焼結鉱の成分を調整する副原料に、製鉄所内で回収された清掃回収物を混合し、混合して得られた配合原料を焼結させて焼結鉱を製造するものである。以下、その構成を、図面を参照して説明する。なお、図中に示された焼結鉱の製造過程において用いられる各設備及び各装置の形状、大きさ又は比率は適宜簡略化及び誇張して示されている。

（設備の全体構成）
まず本発明の実施形態に係る焼結鉱の製造方法が実施される主な設備を、図１を用いて原料ヤードと焼結機を中心に説明する。
原料ヤード内には、清掃回収物１、焼結鉱の原料となる各種の配合用原料２及び炭材３が、各々積み山１１、１２、１３とされて準備されている。清掃回収物１は、前記した様に、製鉄所で発生した各種のダストがひとつにまとめられ清掃回収物とされ、これがカーボンを含有する清掃回収物１の積み山１１となる。配合用原料２は、鉄鉱石等の主原料又は副原料を構成する各原料であり、原料毎に積み山１２が形成されている。また炭材３は、単独で積み山１３が形成されるか、貯蔵ホッパーで保管、あるいは、必要の都度、製造されている。

原料ヤードには、リクレーマ等の払い出し装置、スタッカ等の積み付け装置が配設されている（ともに不図示）。清掃回収物１、各種の配合用原料２及び炭材３は、各々の配合割合に応じて、払い出し装置によって所定量払い出される。清掃回収物１及び各種の配合用原料２は、製鉄所内でこれらを配合する場所であるハンドリング場に、積み付け装置によって逐次的に積み付けされ、各原料が積層された配合原料４の積み山１４（図２参照）が形成される。さらに配合原料４はこの積み山１４から所定量払い出された後、ベルトコンベア等の搬送装置（不図示）に積み付けされ、ドラムミキサー、ペレタイザーなどの造粒機８まで搬送される。

また原料ヤードには、図１に示すように、積み山１４に積み付けるに当たり、清掃回収物１に含まれる粗粒粒子を粉砕する粉砕装置７及び清掃回収物１を攪拌するための第一攪拌装置６ａが備えられる。粉砕装置７は、清掃回収物１に含まれる比較的粒径が大きい粒子を、焼結に有効に用いるために小さくする。こうした粒子としては、ダストが固まり塊状になったもの、荷揚げ時の落鉱・落炭・落副原料の回収物である塊状物を指す。

また第一攪拌装置６ａとしては、例えばアイリッヒミキサー（商品名）等の高速攪拌羽根を有する攪拌装置が用いられる。この第一攪拌装置６ａにより、積み山１１の清掃回収物１を攪拌することにより、清掃回収物１内の粒度差に基づく含有水分の不均一の解消、ダストなど細粒粒子が集合した凝集粒子を解砕し、積み山１４への層状の積み付けを可能にするのである。尚、ダストなど細粒粒子が集合した凝集粒子を放置すると積み山１４の積み付け時の偏在が発生し、凝集粒子は周囲の粉体を付着させ成長し、偏在がますます発生することになり、この第一攪拌装置６ａにより積み付け時の不均一さ発生を阻止する。

また、焼結機９の上流側には、積み山１４から搬送された配合原料４を攪拌・解砕するために、上記した第一攪拌装置６ａと同じ攪拌装置である第二攪拌装置６ｂが、造粒機８の手前に配設されている。また焼却機９の上流側には第二攪拌装置６ｂで攪拌された配合原料４を装入して擬似粒子５を造粒する造粒機８と、造粒された擬似粒子５を装入して焼結鉱を製造する焼結機９とが備えられ、これらの各装置間を連結して、配合原料４又は擬似粒子５を搬送する搬送装置（不図示）が備えられる。

（清掃回収物の製造方法）
次に、本実施形態で用いる清掃回収物の製造方法を、図２を用いて説明する。
清掃回収物１は、上記した（α）〜（γ）の３つの銘柄が質量比で各々１／３ずつ含まれている。例えば、湿ダスト１ａ及び乾ダスト１ｂは各々３３質量％、難分離性回収物１ｃは３４質量％といった具合である。湿ダスト１ａは、含有水分が高いため、焼結用原料として利用する場合、乾燥させる必要があるため、ショベルカー等を用いて一旦乾ダスト１ｂと混合し、予め混合物１ｄとして含有水分を調整する。このように、湿ダスト１ａと乾ダスト１ｂとを混合して水分調整を行うため、乾燥工程は不要となる。

次に、湿ダスト１ａと乾ダスト１ｂの混合物１ｄは、荷揚げ時の落鉱・落炭・落副原料の回収物である難分離性回収物１ｃと、ショベルカー等を用いて混合される。この混合されたものの中に焼結用原料として不適な粗大粒子（例えば粒径２０ｍｍを超える粒子）が混在しないように、篩目２０ｍｍ以下のものを、本実施形態で使用する清掃回収物１として篩によって篩い出し、利用する。当該清掃回収物１は、図１における原料ヤードに積み山１１として、一旦積み付けられる。
このようにして、本実施形態に係る清掃回収物が製造される。

（焼結鉱の製造方法）
次に、上記した清掃回収物を用いた本実施形態に係る焼結鉱の製造方法を、図１及び図３に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、清掃回収物１の積み山１１から、積み付け装置を用いて清掃回収物１を所定量払い出す。次に、払い出した清掃回収物１に含まれる塊状物を、粉砕装置７を用いて粉砕する（粉砕工程、Ｓ１）。
次に、塊状物が粉砕された清掃回収物１を、第一攪拌装置６ａを用いて攪拌する（清掃回収物攪拌工程、Ｓ２）。この攪拌工程により、清掃回収物１中に混在する複数のダスト混合物を均一化し、積み山１４に積み付けやすくする。

次に、攪拌された清掃回収物１を、積み付け装置を用いて、複数の配合用原料２とともに積層されるように、ハンドリング場の積み山１４に積み付けて、図４に示すように、清掃回収物１と配合用原料２（２ａ〜２ｄ）とを混合する（混合工程、Ｓ３）。これにより、粉鉄鉱石、副原料及び清掃回収物１が配合された配合原料４を得る。図４における清掃回収物１は、図９の場合に比べると、層の厚みの不均一さが抑制されるとともに、場所によっては積み山の山裾まで落下する箇所もあるが、依然として、配合原料４中に偏って堆積する。
そこで次に、得られた配合原料４を、第二攪拌装置６ｂを用いて攪拌し、清掃回収物１が配合原料４中に均等に分散するように攪拌する（配合原料攪拌工程、Ｓ４）。これにより、配合原料４中の清掃回収物１を構成する各粒子に、攪拌によって、配合原料４中における清掃回収物１の均等分散性を高める。

次に、攪拌された配合原料４を造粒機８に装入する。このとき、造粒機８に炭材３として粉コークスを加えて造粒（内装）し、擬似粒子５を造粒する（造粒工程、Ｓ５）。あるいは、配合原料４を造粒機８に装入して造粒すると共に、造粒機８の排出側より粉コークスを加えて擬似粒子５の周囲に粉コークスを付着（外装）させる。これにより擬似粒子５に凝結材（燃料）を内装あるいは外装させる。擬似粒子５は、清掃回収物１を加えた配合原料４から造粒されるので、粉コークスとともに、清掃回収物１が含有するカーボンも凝結材（燃料）として内装されることとなる。
次に、造粒された擬似粒子５を焼結機９の焼結パレット（不図示）に装入して充填し、充填層に点火して所定時間燃焼して焼結させる（焼結行程、Ｓ６）。そして、得られた焼結ケーキに粗破砕・冷却等の後工程を行って焼結鉱を得る。このようにして、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法が構成される。

（実証試験）
本発明者らは、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法を用いて製造した焼結鉱の品質及び生産性を実証するための試験を行った。その結果を、表２、図５及び図６を用いて説明する。この試験で用いたカーボン含有ダストは上記した清掃回収物１である。また凝結材の炭材３として粉コークスのみを用いた。

表２に、実証試験（１）〜（４）で用いた配合原料４中の各原料及び外掛け粉コークスの割合を示す。ここで清掃回収物１の配合原料４中の配合割合を、試験（１）０％、試験（２）２％、試験（３）５％、試験（４）１０％と、４パターン設定した。清掃回収物１はいずれの場合も焼結鍋に均等分散配置して、配合原料４を燃焼させた。ここでの焼結鍋は、上記（予備実験１）における焼結鍋（１ａ）と同様に、配合原料中に清掃回収物を添加する際、４０秒以上攪拌し均等分散した後、造粒したものを使用した。実証試験（１）〜（４）で得られた各々の焼結鉱の強度（ＴＩ）を図５に、また生産率を図６に示す。

図５に示すように、清掃回収物１を全く含まない場合である試験（１）で得られた強度に対し、試験（２）〜（４）での各強度は、いずれも僅かに上回った。また図６に示すように、試験（１）での生産率に対し、試験（２）〜（４）での各生産率は、いずれも僅かに上回った。よって、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法を用いれば、清掃回収物１の配合原料４中の配合割合を２質量％以上としても、１０質量％以下においては、焼結鉱の強度を低下させることがないとともに、焼結鉱の生産性を低下させることがないことを実証できた。

また、表２に示すとおり、試験（１）〜（４）のように清掃回収物１の配合割合を増加させる程、粉コークスの使用量を減少させることができた。また同様に粉鉄鉱石（１種類のヤンディー粉及び２種類のカラジャス粉）、石灰石の使用量も、各々減少させることができた。また清掃回収物１の配合割合が５質量％及び１０質量％の場合、試験（１）の場合より珪石の使用量を減少させることができた。

（効果）
本実施形態に係る焼結鉱の製造方法によれば、焼結鉱の配合原料中におけるカーボン含有ダストである清掃回収物の配合割合を増大させても、配合原料中の清掃回収物の均等分散性が高まるので、未燃焼ダストの発生量を抑え、擬似粒子の燃焼性が向上する。よって、焼結鉱製造時の配合原料として製鉄所内で採取される清掃回収物を使用し、焼結鉱の品質を低下させず、かつ、焼結鉱の生産性を低下させないで、清掃回収物全量を再利用することができる。また、清掃回収物中に含まれるカーボン含有ダストの使用量を増大させ、その分凝結材の使用量を低減することができる。また、清掃回収物の鉄含有物の有効利用もできる。また、従来よりも焼結鉱の製造時の清掃回収物の使用量を増加させ、その分、粉コークスの使用量を低減することができる。

また、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法によれば、清掃回収物の配合原料中の比率を２質量％以上１０質量％以下とし、品質及び生産性の点で従来２％以上とすることが困難であったカーボン含有ダストの配合割合を増加することができる。２質量％以上としたのは、これより少ない場合は従来と比較してカーボン含有ダストの配合割合を大きく増加できないからである。また１０質量％以下としたのは、これより多い場合は、カーボン含有ダストの配合原料中の偏在の影響が出始め、擬似粒子の燃焼性が劣化するからである。

また、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法によれば、清掃回収物を配合用原料に混合する前に予め攪拌し、清掃回収物内部における複数のダストの分散性を高める。これにより、清掃回収物の配合原料中の偏在を抑制することができる。
また、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法においては、清掃回収物は塊状物を有する。そして塊状物を粉砕してその粒径を小さくする。加えて、その後粉砕された塊状物を含む清掃回収物を攪拌する。このように他の原料と混合し易くした清掃回収物と配合用原料とを混合して配合原料中に用いるので、焼結鉱の製造に有用な塊状物を有効に活用することができる。

また、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法を用いれば、配合原料を積層する積み山において清掃回収物を均等に分散させることが非常に困難な場合であっても、清掃回収物の配合原料中の均等分散性を高め、清掃回収物の使用量を増加させることができる。
また、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法によれば、カーボン含有ダストである清掃回収物に鉄分（Ｆｅ）が含まれているので、清掃回収物の使用量を増加させることにより、主原料の粉鉄鉱石の使用量を減少させることができる。これにより、粉鉄鉱石の調達コストを低減することができる。また同様に、清掃回収物に珪酸分（ＳｉＯ_２）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）が含まれているので、副原料（珪石及び石灰石）の使用量を減少させることができる。

また、本実施形態においてカーボン含有ダストとして用いる清掃回収物は、製鉄所内での発生量が比較的多い。よって清掃回収物は、年々蓄積量が増加し、その在庫が原料ヤードのスペースを圧迫する要因となる傾向がある。よって、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法により清掃回収物の使用量を増加させることにより、原料ヤードのスペースを広げ、原料ヤードを有効に活用することができる。

（その他）
尚、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法の実施においては、清掃回収物を、第一攪拌装置及び第二攪拌装置（いずれもアイリッヒミキサー）を用いて攪拌するが、本発明の実施において清掃回収物を均等に分散させる方法はこの形態に限定されるものではない。アイリッヒミキサー以外の攪拌装置を用いてもよいし、機械を用いることなく人の手によって行ってもよい。要は、配合用原料に清掃回収物を混合した後であって、かつ擬似粒子の造粒前に、配合原料中の清掃回収物の均等分散性を高めればよい。

また、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法においては、原料ヤードに形成された各配合用原料及び清掃回収物の各々の積み山から各原料を払い出し、払い出された各原料をハンドリング場で積層してひとつの積み山を形成することで各原料を混合しているが、原料の混合はこの形態に限定されるものではない。例えば、各原料は夫々専用の貯蔵設備に収容され、その貯蔵設備から都度取り出されて混合されてもよい。
また、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法において、ともに原料ヤードに備えられる粉砕装置及び第一攪拌装置は、夫々別箇の装置とされているが、この形態に限定されず、これら２つの機能を有するひとつの装置とされてもよい。

１ 清掃回収物
２ 配合用原料
３ 炭材
４ 配合原料
５ 擬似粒子
６ａ 第一攪拌装置
６ｂ 第二攪拌装置
７ 粉砕装置
８ 造粒機
９ 焼結機

Claims (4)

1. 焼結鉱の原料の鉄鉱石と、焼結鉱の成分を調整する副原料と、製鉄所内で回収された清掃回収物とを含む配合原料を、前記清掃回収物中のカーボン含有ダストが前記配合原料中に均等に分散するように攪拌する配合原料攪拌工程と、
   当該攪拌された配合原料に、凝結材である炭材を加えて擬似粒子を造粒する造粒工程と、
   当該造粒された擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する焼結工程と、を有する焼結鉱の製造方法。
2. 前記清掃回収物の前記配合原料中の配合割合を２質量％以上１０質量％以下としたことを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
3. 前記配合原料に含まれる前に、前記清掃回収物を攪拌する清掃回収物攪拌工程をさらに有する請求項１又は２に記載の焼結鉱の製造方法。
4. 前記清掃回収物中の塊状物を粉砕する粉砕工程を、前記配合原料に含まれる前にさらに有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の焼結鉱の製造方法。

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