WO2022049781A1 - 鉄鉱石ペレット及び鉄鉱石ペレットの製造方法 - Google Patents

鉄鉱石ペレット及び鉄鉱石ペレットの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022049781A1
WO2022049781A1 PCT/JP2020/036959 JP2020036959W WO2022049781A1 WO 2022049781 A1 WO2022049781 A1 WO 2022049781A1 JP 2020036959 W JP2020036959 W JP 2020036959W WO 2022049781 A1 WO2022049781 A1 WO 2022049781A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
iron ore
pellets
pellet
porosity
ore pellets
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/036959
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
人志 豊田
嗣憲 加藤
力造 唯井
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=80490938&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2022049781(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 株式会社神戸製鋼所 filed Critical 株式会社神戸製鋼所
Priority to SE2350133A priority Critical patent/SE2350133A1/en
Priority to BR112023002390A priority patent/BR112023002390A2/pt
Priority to CN202080103500.1A priority patent/CN115989329A/zh
Priority to CA3191576A priority patent/CA3191576A1/en
Publication of WO2022049781A1 publication Critical patent/WO2022049781A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • C22B1/216—Sintering; Agglomerating in rotary furnaces

Definitions

  • the present invention relates to iron ore pellets and a method for producing iron ore pellets.
  • the first layer containing the ore raw material and the second layer containing the coke are alternately laminated in the blast furnace, and the auxiliary fuel is blown into the blast furnace from the tuyere while the hot air is used to feed the ore raw material.
  • a method of melting and producing pig iron is known. In this pig iron production method, the above-mentioned ore raw material supplied as iron ore pellets is reduced to produce pig iron. At this time, the coke mainly serves as a spacer for ensuring breathability.
  • iron ore pellets having a pore volume of 0.01 cm 3 / g or more having a diameter of 10 ⁇ m or more have been proposed (see JP-A-63-219534).
  • this iron ore pellet by controlling the amount of pores having a relatively large diameter, the decrease in crushing strength is suppressed, the pores are prevented from being blocked, and the overall porosity is increased.
  • the present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide iron ore pellets having properties that enable further reduction of the amount of coke used in blast furnace operation.
  • the iron ore pellet according to one aspect of the present invention is an iron ore pellet used for blast furnace operation, has a porosity of coarse open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more of 21% or more, and a crushing strength of 180 kg / kg /. It is P or more.
  • the porosity of the coarse open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more is set to the above lower limit or more. Since only the open pores leading to the outside of the pellet contribute to the increase in the surface area of the iron ore pellet, the unit of the iron ore pellet that actually contributes to the reaction by controlling the porosity of the open pores. The surface area per weight can be increased directly. Further, since the iron ore pellet has a crushing strength equal to or higher than the above lower limit, it is difficult to pulverize it in the blast furnace during the operation of the blast furnace. Therefore, the iron ore pellets are highly reducing and can further reduce the amount of coke used in blast furnace operation.
  • the "pore ratio of coarse open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more” is the open pore ratio ⁇ 0 of iron ore pellets measured using a mercury intrusion porosity meter (for example, "Autopore III 9400" manufactured by Shimadzu Corporation). [%], Total pore volume A [cm 3 / g] per unit weight of iron ore pellets, Total pore volume A + 4 [cm 3 / g] with pore diameter of 4 ⁇ m or more per unit weight of iron ore pellets. When this is done, it is an amount calculated by ⁇ 0 ⁇ A + 4 / A [%].
  • the open porosity is the ratio of the volume occupied by all open pores to the apparent volume of iron ore pellets.
  • the content of fine powder having a particle size of 4.7 ⁇ m or less is preferably 8% by mass or more.
  • the porosity of coarsely opened pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more can be improved and the crushing strength can be increased.
  • the iron ore pellet has a fine powder agglutination structure.
  • the aggregated structure of the fine powder refers to a state in which a plurality of dispersed fine particles are aggregated to form secondary particles, and specifically, 5 or more, preferably 10 or more fine particles are in contact with each other. Say the state of doing.
  • the method for producing iron ore pellets according to another aspect of the present invention comprises a step of granulating raw pellets by adding granulating water to an iron ore raw material and a step of firing the raw pellets.
  • the viscosity of the granulated water is 15 mPa ⁇ s or more.
  • the viscosity of the granulated water when granulating raw pellets is set to be equal to or higher than the above lower limit. Iron ore pellets having a strength of 180 kg / P or more can be easily produced.
  • viscosity refers to a value measured in accordance with JIS-Z8803: 2011 using a rotary viscometer.
  • the granulated water contains an organic binder and the content of the organic binder in the raw pellet is 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less.
  • the organic binder having a content within the above range in the granulated water in this way, a cohesive structure of fine powder can be formed in the produced iron ore pellets.
  • the crushing strength can be increased while improving the porosity of the coarse open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more in the iron ore pellets.
  • the iron ore pellet of the present invention has a property that enables further reduction of the amount of coke used in blast furnace operation. Further, by operating the blast furnace using the iron ore pellets produced by the method for producing iron ore pellets of the present invention, the amount of coke used can be further reduced.
  • FIG. 1 is a schematic plan view and a partially enlarged cross-sectional view showing iron ore pellets according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart showing a method for producing iron ore pellets according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a manufacturing apparatus used in the method for manufacturing iron ore pellets of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the porosity and the crushing strength of coarsely open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more in the examples.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a large load reduction experimental furnace in which the reduction rate was investigated in the examples.
  • FIG. 1 is a schematic plan view and a partially enlarged cross-sectional view showing iron ore pellets according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart showing a method for producing iron ore pellets according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram
  • FIG. 6 is a graph showing the temperature profile for heating the sample packed bed when the reduction rate was investigated in the examples.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the temperature of the sample packed bed and the flow rate of the supplied gas.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the porosity and the reduction rate of coarsely open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more in the examples.
  • the iron ore pellet 1 shown in FIG. 1 is an iron ore pellet used for blast furnace operation. Iron ore pellets are made by using pellet feed, iron ore fine powder, and auxiliary raw materials as needed to improve the quality to the properties suitable for blast furnace (for example, size, strength, reducing property, etc.). It is.
  • the iron ore pellet 1 is mainly composed of coarse grains 11 which are pellet feeds and fine powder 12 which is a raw material for crushing iron ore, and a large number of pores 13 are formed inside.
  • the iron ore pellet 1 may contain an auxiliary raw material. Examples of such auxiliary raw materials include limestone and dolomite.
  • the size of the iron ore pellet 1 is appropriately determined according to the blast furnace or the like used, but for example, the particle size can be 10 mm or more and 25 mm or less.
  • the coarse grain 11 for example, one containing one or a plurality of brands of fine grain pellet feed can be used.
  • the coarse grain 11 refers to a grain having a particle size of 45 ⁇ m or more, and it is preferable that the coarse grain having a particle size of 0.5 mm or less occupies 90% by mass or more of the whole coarse grain 11. If the proportion of coarse particles having a particle size of 0.5 mm or less is less than the above lower limit, the surface area may be insufficient and the reducibility during blast furnace operation may decrease.
  • the fine powder 12 for example, a pellet feed used as coarse particles 11 crushed by a crusher can be used.
  • the fine powder 12 refers to grains having a particle size of less than 45 ⁇ m, and the lower limit of the content of the fine powder 12 having a particle size of 4.7 ⁇ m or less is preferably 8% by mass and 10% by mass with respect to the entire iron ore pellet 1. Is more preferable, and 20% by mass is further preferable.
  • the content of the fine powder 12 having a particle size of 4.7 ⁇ m or less is not particularly limited, but may be, for example, 50% by mass.
  • the iron ore pellet 1 has an aggregated structure 12a of fine powder 12.
  • a plurality of fine particles 12 are aggregated and come into contact with each other to form secondary particles. That is, there is a region in the iron ore pellet 1 in which the density of the fine powder 12 is higher than the others.
  • the fine powder 12 has the agglomerated structure 12a as described above, the strength of the agglomerated portion is increased, so that the crushing strength of the iron ore pellet 1 is improved.
  • the agglomeration causes the fine powder 12 to be unevenly distributed, and the region where the fine powder 12 does not exist is also unevenly distributed. Therefore, the volume of one pore 13 described later tends to increase.
  • the number of open pores 13a having a large pore diameter increases. Therefore, by having the aggregated structure 12a of the fine powder 12 in this way, the porosity of the coarse open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more can be improved, and the crushing strength can be increased.
  • the pores 13 include open pores 13a leading to the outside of the iron ore pellet 1 and closed pores 13b closed inside the pellets. That is, as shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. 1, the open pore 13a is partially in contact with the surface of the iron ore pellet 1, while the closed pore 13b is surrounded by the coarse particles 11 and the fine powder 12. It has been.
  • the porosity is determined by the volume ratio of all the pores 13 including the open pores 13a and the closed pores 13b, but among the pores 13 of the iron ore pellet 1, the ones that come into contact with the reducing gas in the blast furnace are the open pores. Since it is only 13a, the porosity of the open pores 13a is important in order to improve the reducibility of the ore raw material.
  • the porosity when the porosity is constant, the smaller the pore diameter of the open pore 13a, the larger the surface area of the iron ore pellet 1.
  • the open pore 13a if the pore diameter of the open pore 13a is small, it becomes difficult for the reducing gas to diffuse into the inside of the open pore 13a. Therefore, it is considered that the open pore 13a needs to have a pore diameter of a certain value or more.
  • the porosity is increased, the crushing strength of the iron ore pellet 1 is lowered, which causes a disadvantage that it is easily pulverized in the blast furnace.
  • the present inventors have found that the reducibility of the iron ore pellet 1 can be improved by controlling the porosity of the coarse open pores 13a having a pore diameter of 4 ⁇ m or more. That is, the lower limit of the porosity of the coarse open pore 13a having a pore diameter of 4 ⁇ m or more is 21%, more preferably 23%, still more preferably 25%. If the porosity of the open pores 13a is less than the above lower limit, the reducing property of the iron ore pellet 1 is insufficiently improved, and the amount of coke used in the blast furnace operation may not be sufficiently reduced.
  • the upper limit of the porosity of the open pores 13a is set to a range in which the crushing strength does not fall below a certain value.
  • the lower limit of the crushing strength is 180 kg / P, more preferably 190 kg / P, still more preferably 200 kg / P. If the crushing strength is less than the above lower limit, the iron ore pellet 1 is likely to be pulverized in the blast furnace, which may make the blast furnace operation difficult.
  • the lower limit of the cumulative open pore volume of the coarse open pore 13a having a pore diameter of 4 ⁇ m or more is preferably 0.06 cm 3 / g, more preferably 0.07 cm 3 / g.
  • the open pore diameter that maximizes the rate of change in the open pore volume is preferably 7 ⁇ m or more, and more preferably 8 ⁇ m or more.
  • the porosity of the coarse open pores 13a having a pore diameter of 4 ⁇ m or more is 21% or more. Since only the open pores 13a leading to the outside of the pellets contribute to the increase in the surface area of the iron ore pellet 1, the iron ore that actually contributes to the reaction by controlling the porosity of the open pores 13a. The surface area per unit weight of the stone pellet 1 can be directly increased. Further, since the iron ore pellet 1 has a crushing strength of 180 kg / P or more, it is difficult to pulverize it in the blast furnace during the operation of the blast furnace. Therefore, the iron ore pellet 1 has high reducing property and enables further reduction of the amount of coke used in blast furnace operation.
  • the iron ore pellet manufacturing method shown in FIG. 2 includes a granulation step S1, a firing step S2, and a cooling step S3, and the iron ore pellet 1 of the present invention shown in FIG. 1 can be manufactured.
  • the method for producing the iron ore pellets can be performed using, for example, the Great Kiln-type manufacturing apparatus shown in FIG. 3 (hereinafter, also simply referred to as “manufacturing apparatus 2”).
  • the manufacturing apparatus 2 includes a pan pelletizer 3, a great furnace 4, a kiln 5, and an anuracoola 6.
  • raw pellets P are granulated by adding granulating water to the iron ore raw material. Specifically, after adding granulated water to the iron ore, the granulated water-containing iron ore is put into a panperetizer 3 which is a granulator and rolled to produce a mud dumpling-shaped raw pellet P.
  • the iron ore is composed of coarse grains 11 and fine powder 12 constituting the iron ore pellet 1.
  • the surface texture of iron ore differs greatly depending on the mining area and the crushing / transporting method, but the surface texture of iron ore is not particularly limited in the method for producing the iron ore pellets.
  • the granulated water constitutes a water-based crosslink between the particles of the iron ore.
  • the strength of the raw pellet P granulated in the granulation step S1 is maintained by the adhesive force acting between the particles due to this cross-linking. That is, the bond between particles is expressed by the surface tension of water existing between the particles, and the adhesive force between the particles is guaranteed by the value obtained by multiplying this surface tension by the number of contacts between the particles.
  • the lower limit of the viscosity of the granulated water is 15 mPa ⁇ s, more preferably 30 mPa ⁇ s, still more preferably 100 mPa ⁇ s. If the viscosity of the granulated water is less than the above lower limit, the crushing strength of the produced iron ore pellet 1 may be insufficient.
  • the upper limit of the viscosity of the granulated water is not particularly limited, but can be, for example, 10000 mPa ⁇ s.
  • the granulated water may contain an organic binder.
  • organic binder those having a molecular weight of 104 or more and 108 or less, more preferably those having a molecular weight of 104 or more and 106 or less are used, and specific examples thereof include cornstarch, tapioca, potatoes and guar beans. be able to.
  • this organic binder if the iron ore is sufficiently water-retaining, only the organic binder may be added according to the water-retaining amount. On the contrary, when the iron ore does not retain water, granulated water having a desired viscosity may be added by blending an organic binder with the water. When it is in the middle, the water retention amount of the iron ore is taken into consideration, and the amount of the organic binder blended is determined so that the viscosity of the added granulated water becomes a desired viscosity. In this case, the organic binder may be blended with respect to the water content of the iron ore. That is, the addition of water to the iron ore and the blending of the organic binder may be performed at the same time.
  • the lower limit of the content of the organic binder in the raw pellet P is preferably 0.01% by mass, more preferably 0.1% by mass.
  • the upper limit of the content of the organic binder is preferably 1.0% by mass, more preferably 0.2% by mass. If the content of the organic binder is less than the above lower limit, the aggregated structure 12a of the fine powder 12 may not be sufficiently formed on the produced iron ore pellet 1 and the crushing strength may be insufficient. On the contrary, when the content of the organic binder exceeds the above upper limit, the improvement of the porosity of the coarse open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more of the iron ore pellet 1 tends to be saturated, and the effect on the increase of the raw material cost is insufficient. There is a risk of becoming.
  • the lower limit of the water content in the raw pellet P is preferably 7.0% by mass, more preferably 8.0% by mass.
  • the upper limit of the water content is preferably 11.0% by mass, more preferably 10.0% by mass. If the water content is less than the lower limit, the cross-linking structure between the particles of the iron ore due to water may be insufficient, and the crushing strength may be insufficient. On the contrary, if the water content exceeds the upper limit, the porosity of the coarse open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more in the iron ore pellet 1 may not be sufficiently improved.
  • the great furnace 4 includes a traveling great 41, a drying chamber 42, a water separation chamber 43, and a preheating chamber 44.
  • the traveling great 41 is configured to be endless, and the raw pellets P placed on the traveling great 41 can be moved in the order of the drying chamber 42, the water separation chamber 43, and the preheating chamber 44.
  • the raw pellet P is dried, separated, and preheated by the downward ventilation of the heating gas G1, and the raw pellet P is given strength to withstand the rolling in the kiln 5.
  • the raw pellet P is dried at an atmospheric temperature of about 250 ° C.
  • the temperature of the dried raw pellet P is raised to about 450 ° C., and water of crystallization mainly in iron ore is decomposed and removed.
  • the temperature of the raw pellet P is raised to about 1100 ° C., carbonates contained in limestone, dolomite and the like are decomposed to remove carbon dioxide, and magnetite in iron ore is oxidized. As a result, the preheated pellet H is obtained.
  • the heating gas G1 in the drying chamber 42 As shown in FIG. 3, as the heating gas G1 in the drying chamber 42, the heating gas G1 used in the water separation chamber 43 is diverted. Similarly, the heating gas G1 of the preheating chamber 44 is diverted to the heating gas G1 of the water separation chamber 43, and the combustion exhaust gas G2 used in the kiln 5 is diverted to the heating gas G1 of the preheating chamber 44. By diverting the high-temperature heating gas G1 or the combustion exhaust gas G2 on the downstream side in this way, the heating cost of the heating gas G1 can be reduced.
  • a burner 45 may be provided in each chamber to control the temperature of the heating gas G1. In FIG. 3, a burner 45 is provided in the water separation chamber 43 and the preheating chamber 44. Further, the heating gas G1 used in the drying chamber 42 is finally discharged from the chimney C.
  • the kiln 5 is directly connected to the great furnace 4 and is a cylindrical rotary furnace with a gradient.
  • the kiln 5 fires the preheated pellet H discharged from the preheating chamber 44 of the great furnace 4.
  • the preheated pellet H is calcined at a temperature of about 1200 ° C. by combustion with a kiln burner (not shown) arranged on the outlet side. As a result, the high temperature iron ore pellet 1 is obtained.
  • the atmosphere which is the cooling gas G3 used in the anuracoola 6, is used as the combustion air. Further, the high-temperature combustion exhaust gas G2 used for firing the preheating pellet H is sent to the preheating chamber 44 as a heating gas G1.
  • the cooling step S3 the high-temperature iron ore pellet 1 obtained in the firing step S2 is cooled.
  • the annular cooler 6 is used.
  • the iron ore pellet 1 cooled in the cooling step S3 is accumulated and used for blast furnace operation.
  • the iron ore pellet 1 can be cooled by ventilating the atmosphere through the air ventilator 61, which is the cooling gas G3, while moving the high-temperature iron ore pellet 1 discharged from the kiln 5.
  • the cooling gas G3 used in the anuracoola 6 and whose temperature has risen is sent to the kiln 5 and used as combustion air.
  • the viscosity of the granulated water when granulating the raw pellets P is 15 mPa ⁇ s or more, so that the porosity of the coarse open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more is 21% or more.
  • the iron ore pellet 1 of the present invention having a crushing strength of 180 kg / P or more can be easily produced.
  • the iron ore pellet is composed of coarse particles and fine powder
  • the iron ore pellet composed of only coarse particles or only fine powder is also an object of the present invention.
  • Example 1 Example 1, Example 2, Comparative Example 1
  • the iron ore pellets of Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 were produced according to the method for producing iron ore pellets shown in FIG.
  • the granulated water contained an organic binder in Examples 1 and 2, and the content of the organic binder was 0.1% by mass in Example 1 and 0.2% by mass in Example 2. As a result, the viscosity of the granulated water was 17.4 mPa ⁇ s in Example 1 and 31.7 mPa ⁇ s in Example 2.
  • the organic binder used was a starch-based organic binder (a mixture of 60% by mass of cornstarch, 30% by mass of tapioca, and 10% by mass of potatoes, to which 10% by mass of Bennite was added). The viscosity was measured using a rotary viscometer in accordance with JIS-Z8803: 2011.
  • the granulated water of Comparative Example 1 did not contain an organic binder.
  • the viscosity of the granulated water was 1 mPa ⁇ s.
  • Example 2 For the iron ore pellets of Example 1, Example 2 and Comparative Example 1, the porosity of coarsely open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more and the crushing strength were measured.
  • the above-mentioned coarse open porosity is the open porosity ⁇ 0 [%] of iron ore pellets measured using a mercury intrusion porosity meter (“Autopore III 9400” manufactured by Shimadzu Corporation), and the total fineness per unit weight of iron ore pellets.
  • the porosity of the coarse open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more was 21% or more. It can be seen that iron ore pellets having a crushing strength of 180 kg / P or more can be easily produced. On the other hand, in the iron ore pellet of Comparative Example 1 in which the viscosity of the granulated water is less than 15 mPa ⁇ s, it can be seen that both the porosity and the crushing strength of the coarse open pores having a pore diameter of 4 ⁇ m or more are low.
  • FIG. 5 shows the large load reduction experimental furnace 7 used in this experiment.
  • the inner diameter of the graphite crucible 71 filled with the sample was ⁇ 85 mm.
  • the sample packed layer 72 was composed of an upper coke layer 72a (height 20 mm), an ore layer 72b (height 150 mm), and a lower coke layer 72c (height 40 mm) from the top.
  • the ore layer 72b was a mixture of sinter (grain size 16 to 19 mm), the above iron ore pellets (grain size 11.2 to 13.2 mm), and lump ore (grain size 16 to 19 mm).
  • the sample packed bed 72 was heated with the temperature profile shown in FIG. 6 using an electric furnace 73, and the gas (reducing gas) having the composition shown in FIG. 7 was supplied.
  • the gas was supplied from the gas supply pipe 74 provided in the lower part of the large load reduction experimental furnace 7 and discharged from the gas discharge pipe 75 provided in the upper part.
  • the total amount of the gas supplied was 51.3 NL / min, and the temperature was controlled by two thermocouples 76.
  • the load applied to the sample packed bed 72 was 1 kgf / cm 2 . This load was added by adding the weight of the weight 78 via the load rod 77.
  • the reduction rate was measured twice. The results are shown in FIG. In the graph of FIG. 8, the result of each of the two trials is shown by a bar, and the average value is shown by a dot. From the results shown in FIG. 8, it can be seen that the use of the iron ore pellets of the present invention enhances the reducing property and further reduces the amount of coke used in the blast furnace operation.
  • the iron ore pellet of the present invention has a property that enables further reduction of the amount of coke used in blast furnace operation. Further, by operating the blast furnace using the iron ore pellets produced by the method for producing iron ore pellets of the present invention, the amount of coke used can be further reduced.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Abstract

本発明は、高炉操業において、コークスの使用量のさらなる削減を可能とする性状を有する鉄鉱石ペレットの提供を目的とする。本発明の一態様に係る鉄鉱石ペレットは、高炉操業に用いられる鉄鉱石ペレットであって、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率が２１％以上であり、圧潰強度が１８０ｋｇ／Ｐ以上である。

Description

鉄鉱石ペレット及び鉄鉱石ペレットの製造方法
　本発明は、鉄鉱石ペレット及び鉄鉱石ペレットの製造方法に関する。
　高炉操業として、高炉内に鉱石原料を含む第１層とコークスを含む第２層とを交互に積層し、羽口から補助燃料を高炉内へ吹込みつつ、その熱風を用いて上記鉱石原料を溶解して銑鉄を製造する方法が公知である。この銑鉄製造方法では、鉄鉱石ペレットとして供給される上記鉱石原料が還元されて銑鉄が製造される。このとき、上記コークスは主に通気性確保のスペーサーの役割を果たす。
　この鉱石原料の還元性を高める技術として、直径１０μｍ以上の気孔の体積を０．０１ｃｍ３／ｇ以上とした鉄鉱石ペレットが提案されている（特開昭６３－２１９５３４号公報参照）。この鉄鉱石ペレットでは、比較的大きな径の気孔量の制御によって、圧潰強度の低下を抑止するとともに気孔が閉塞されることを防止し、全体の気孔率を高めている。
特開昭６３－２１９５３４号公報
　高炉操業においては、昨今のＣＯ２削減の要求からコークスの使用量のさらなる削減が求められている。これに対し、気孔を増やして表面積を増加させ、鉱石原料の還元性を向上させる方法が考えられる。ところが、上記従来の鉄鉱石ペレットでは径が比較的大きい気孔により気孔率を制御しているため、気孔率を増加させても鉄鉱石ペレットの単位重量当たりの表面積は増加し難い。還元性を向上させるためには、直径１０μｍ以上の気孔の体積を大きく増加させる必要が生じる。この場合、鉄鉱石ペレットの圧潰強度が低下し易い。圧潰強度が低下すると、鉄鉱石ペレットが高炉内で粉化し易くなるため高炉内の通気抵抗が増大し、高炉の安定操業に支障をきたす可能性が高くなる。
　つまり、上記従来の鉄鉱石ペレットではさらなる還元性の向上が難しく、コークスの使用量のさらなる削減のためには、新たな性状の鉄鉱石ペレットが求められている。
　本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、高炉操業において、コークスの使用量のさらなる削減を可能とする性状を有する鉄鉱石ペレットの提供を目的とする。
　上述のように鉄鉱石ペレットの還元性を向上させるためには、圧潰強度の低下を抑止しつつ、鉄鉱石ペレットの単位重量当たりの表面積を増加させる必要がある。本発明者らが鋭意検討した結果、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率を制御すれば、還元性を向上させた鉄鉱石ペレットを製造し得ることを見出し、本発明を完成させた。
　すなわち、本発明の一態様に係る鉄鉱石ペレットは、高炉操業に用いられる鉄鉱石ペレットであって、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率が２１％以上であり、圧潰強度が１８０ｋｇ／Ｐ以上である。
　当該鉄鉱石ペレットは、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率を上記下限以上とする。鉄鉱石ペレットの表面積の増大に寄与するのは、ペレットの外部まで通じている開気孔のみであるので、この開気孔の気孔率を制御することで、実際に反応に寄与する鉄鉱石ペレットの単位重量当たりの表面積を直接的に大きくすることができる。また、当該鉄鉱石ペレットは、圧潰強度を上記下限以上とするので、高炉操業時に高炉内で粉化し難い。従って、当該鉄鉱石ペレットは、還元性が高く、高炉操業においてコークスの使用量のさらなる削減を可能とする。
　ここで、「気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率」とは、水銀圧入式ポロシメータ（例えば島津製作株式会社の「オートポアＩＩＩ９４００」）を用いて測定した鉄鉱石ペレットの開気孔率ε０［％］、鉄鉱石ペレットの単位重量当たりの全細孔容積Ａ［ｃｍ３／ｇ］、鉄鉱石ペレットの単位重量当たりの気孔径４μｍ以上の全細孔容積Ａ＋４［ｃｍ３／ｇ］とするとき、ε０×Ａ＋４／Ａ［％］で算出される量である。なお、開気孔率は鉄鉱石ペレットの見かけの体積に対する全開気孔の占める体積の割合を言う。
　粒径４．７μｍ以下の微粉の含有量としては、８質量％以上が好ましい。粒径４．７μｍ以下の微粉の含有量を上記下限以上とすることで、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率を向上させつつ、圧潰強度を高められる。
　当該鉄鉱石ペレットが微粉の凝集構造を有するとよい。このように微粉の凝集構造を有することで、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率を向上させつつ、圧潰強度を高められる。ここで、「凝集構造」とは、分散している微粉が複数個集合し、二次粒子を形成している状態を言い、具体的には５個以上、好ましくは１０個以上の微粉が接触している状態を言う。
　本発明の別の一態様に係る鉄鉱石ペレットの製造方法は、鉄鉱石原料への造粒水の添加により生ペレットを造粒する工程と、上記生ペレットを焼成する工程とを備え、上記造粒水の粘度が１５ｍＰａ・ｓ以上である。
　当該鉄鉱石ペレットの製造方法では、生ペレットを造粒する際の造粒水の粘度を上記下限以上とするので、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率が２１％以上であり、圧潰強度が１８０ｋｇ／Ｐ以上である鉄鉱石ペレットを容易に製造することができる。
　ここで、「粘度」とは、回転式粘度計を用いてＪＩＳ－Ｚ８８０３：２０１１に準拠して測定される値を指す。
　上記造粒水が有機バインダを含み、上記生ペレットにおける上記有機バインダの含有量が０．０１質量％以上１．０質量％以下であるとよい。このように上記範囲内の含有量の有機バインダを造粒水に含めることで、製造される鉄鉱石ペレットに微粉の凝集構造を形成できる。これにより上記鉄鉱石ペレットの気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率を向上させつつ、圧潰強度を高められる。
　以上説明したように、本発明の鉄鉱石ペレットは、高炉操業においてコークスの使用量のさらなる削減を可能とする性状を有する。また、本発明の鉄鉱石ペレットの製造方法を用いて製造された鉄鉱石ペレットを用いて高炉操業を行うことで、コークスの使用量をさらに削減できる。
図１は、本発明の一実施形態に係る鉄鉱石ペレットを示す模式的平面図及び部分的拡大断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る鉄鉱石ペレットの製造方法を示すフロー図である。 図３は、図２の鉄鉱石ペレットの製造方法で使用する製造装置の構成を示す模式図である。 図４は、実施例における気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率と圧潰強度との関係を示すグラフである。 図５は、実施例において還元率を調査した大型荷重還元実験炉の構成を示す模式的断面図である。 図６は、実施例において還元率を調査した際の試料充填層を加熱する温度プロファイルを示すグラフである。 図７は、試料充填層の温度と供給するガス流量との関係を示すグラフである。 図８は、実施例における気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率と還元率との関係を示すグラフである。
　以下、本発明の一実施形態に係る鉄鉱石ペレット及び鉄鉱石ペレットの製造方法について説明する。
〔鉄鉱石ペレット〕
　図１に示す鉄鉱石ペレット１は、高炉操業に用いられる鉄鉱石ペレットである。鉄鉱石ペレットとは、ペレットフィードと、鉄鉱石微粉と、必要に応じて副原料とを用い、高炉用に適した性状（例えばサイズ、強度、還元性など）に、品質を向上させて作り込んだものである。
　鉄鉱石ペレット１は、図１に示すように、主としてペレットフィードである粗粒１１と、鉄鉱石の粉砕原料である微粉１２とから構成され、内部には多数の気孔１３が形成されている。上述のように鉄鉱石ペレット１は、副原料を含んでもよい。このような副原料としては、石灰石、ドロマイトなどを挙げることができる。
　鉄鉱石ペレット１の大きさは、使用される高炉等に応じて適宜決定されるが、例えば粒径１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下とできる。
　粗粒１１としては、例えば１又は複数銘柄の細粒のペレットフィードを配合したものを用いることができる。粗粒１１は、粒径が４５μｍ以上の粒を指し、粒径０．５ｍｍ以下の粗粒が粗粒１１全体の９０質量％以上を占めることが好ましい。粗粒１１として、粒径０．５ｍｍ以下の粗粒の割合が上記下限未満となると、表面積が不足し、高炉操業時の還元性が低下するおそれがある。
　微粉１２には、例えば粗粒１１として使用するペレットフィードを粉砕機で粉砕したものを用いることができる。微粉１２は、粒径が４５μｍ未満の粒を指すが、そのうち粒径４．７μｍ以下の微粉１２の含有量の下限としては、鉄鉱石ペレット１全体に対して８質量％が好ましく、１０質量％がより好ましく、２０質量％がさらに好ましい。粒径４．７μｍ以下の微粉１２の含有量を上記下限以上とすることで、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率を向上させつつ、圧潰強度を高められる。一方、粒径４．７μｍ以下の微粉１２の含有量の上限は、特に限定されないが、例えば５０質量％とできる。
　当該鉄鉱石ペレット１が、微粉１２の凝集構造１２ａを有するとよい。図１に示すように、当該鉄鉱石ペレット１では、複数の微粉１２が集合し、互いに接触して二次粒子を形成している。つまり、当該鉄鉱石ペレット１内に微粉１２の密度が他よりも高い領域が存在している。このように微粉１２が凝集構造１２ａを有すると、この凝集した部分について強度が増すため、当該鉄鉱石ペレット１の圧潰強度が向上する。一方、凝集することで微粉１２が偏在することとなり、微粉１２が存在しない領域も偏在することとなるから、後述する１つの気孔１３の体積が増加し易い。このため、気孔径の大きい開気孔１３ａの数が増える。従って、このように微粉１２の凝集構造１２ａを有することで、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率を向上させつつ、圧潰強度を高められる。
　気孔１３は、当該鉄鉱石ペレット１の外部にまで通じている開気孔１３ａと、ペレットの内部で閉じている閉気孔１３ｂとがある。つまり、図１の拡大断面図に示すように、開気孔１３ａは、その一部が当該鉄鉱石ペレット１の表面に接しているのに対し、閉気孔１３ｂは、粗粒１１及び微粉１２により取り囲まれている。一般に開気孔１３ａと閉気孔１３ｂとを合わせた全気孔１３の体積比率で気孔率が決定されるが、当該鉄鉱石ペレット１の気孔１３のうち、高炉内の還元ガスと接触するのは開気孔１３ａのみであるから、鉱石原料の還元性を向上させるためには、開気孔１３ａの気孔率が重要である。
　また、気孔率が一定である場合、開気孔１３ａの気孔径が小さいほど当該鉄鉱石ペレット１の表面積は大きくなる。しかし、開気孔１３ａの気孔径が小さいと、開気孔１３ａ内部に還元ガスが拡散し難くなる。このため、開気孔１３ａには、ある一定以上の気孔径が必要であると考えられる。一方、気孔率が大きくなると、当該鉄鉱石ペレット１の圧潰強度が低下し、高炉内で粉化し易くなるという不都合が生じる。
　本発明者らが、鋭意検討した結果、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔１３ａの気孔率を制御すれば、当該鉄鉱石ペレット１の還元性を向上できることを見出した。つまり、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔１３ａの気孔率の下限としては２１％であり、２３％がより好ましく、２５％がさらに好ましい。上記開気孔１３ａの気孔率が上記下限未満であると、当該鉄鉱石ペレット１の還元性の向上が不十分となり、高炉操業においてコークスの使用量の削減が十分に行えないおそれがある。
　一方、気孔率を高くすると圧潰強度は低下するため、上記開気孔１３ａの気孔率の上限は、圧壊強度が一定値未満とならない範囲とされる。この圧潰強度の下限としては、１８０ｋｇ／Ｐであり、１９０ｋｇ／Ｐがより好ましく、２００ｋｇ／Ｐがさらに好ましい。圧潰強度が上記下限未満であると、当該鉄鉱石ペレット１が高炉内で粉化し易くなり、高炉操業が困難となるおそれがある。
　気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔１３ａの累計開気孔体積の下限としては、０．０６ｃｍ３／ｇが好ましく、０．０７ｃｍ３／ｇがより好ましい。上記累計開気孔体積を上記下限以上とすることで、当該鉄鉱石ペレット１の還元性を高めることができる。
　また、開気孔体積の変化率が最大となる開気孔径は、７μｍ以上であることが好ましく、８μｍ以上であることがより好ましい。上記開気孔径を上記下限以上とすることで、当該鉄鉱石ペレット１の還元性を高めることができる。
＜利点＞
　当該鉄鉱石ペレット１は、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔１３ａの気孔率を２１％以上とする。当該鉄鉱石ペレット１の表面積の増大に寄与するのは、ペレットの外部まで通じている開気孔１３ａのみであるので、この開気孔１３ａの気孔率を制御することで、実際に反応に寄与する鉄鉱石ペレット１の単位重量当たりの表面積を直接的に大きくすることができる。また、当該鉄鉱石ペレット１は、圧潰強度を１８０ｋｇ／Ｐ以上とするので、高炉操業時に高炉内で粉化し難い。従って、当該鉄鉱石ペレット１は、還元性が高く、高炉操業においてコークスの使用量のさらなる削減を可能とする。
〔鉄鉱石ペレットの製造方法〕
　図２に示す鉄鉱石ペレットの製造方法は、造粒工程Ｓ１と、焼成工程Ｓ２と、冷却工程Ｓ３とを備え、図１に示す本発明の鉄鉱石ペレット１を製造することができる。当該鉄鉱石ペレットの製造方法は、例えば図３に示すグレートキルン方式の製造装置（以下、単に「製造装置２」ともいう）を用いて行うことができる。製造装置２は、パンペレタイザ３と、グレート炉４と、キルン５と、アニュラクーラ６とを備える。
＜造粒工程＞
　造粒工程Ｓ１では、鉄鉱石原料への造粒水の添加により生ペレットＰを造粒する。具体的には、鉄鉱石に造粒水を添加した後、この造粒水含有鉄鉱石を造粒機であるパンペレタイザ３に投入及び転動させて、泥団子状の生ペレットＰを製造する。
　上記鉄鉱石は、当該鉄鉱石ペレット１を構成する粗粒１１及び微粉１２から構成される。鉄鉱石は、採掘地域、粉砕・運搬方法により表面性状が大きく異なるが、当該鉄鉱石ペレットの製造方法において鉄鉱石の表面性状は特に限定されない。
　上記造粒水は、上記鉄鉱石の粒子間に水による架橋を構成する。造粒工程Ｓ１で造粒される生ペレットＰは、この架橋により、粒子同士に付着力が働くことによって強度が保たれている。つまり、粒子間の結合は、粒子間に存在する水の表面張力により発現され、この表面張力に粒子間の接点数を乗じた値によって粒子間の付着力が担保されている。
　当該鉄鉱石ペレットの製造方法においては、上記造粒水の粘度の下限としては、１５ｍＰａ・ｓであり、３０ｍＰａ・ｓがより好ましく、１００ｍＰａ・ｓがさらに好ましい。上記造粒水の粘度が上記下限未満であると、製造される鉄鉱石ペレット１の圧潰強度が不足するおそれがある。一方、上記造粒水の粘度の上限としては、特に限定されないが、例えば１００００ｍＰａ・ｓとできる。
　上記造粒水が有機バインダを含むとよい。上記有機バインダとしては、好ましくは分子量１０４以上１０８以下のもの、より好ましくは分子量１０４以上１０６以下のものが用いられ、具体的には、コーンスターチ、タピオカ、ジャガイモ、グァー豆等を挙げることができる。
　なお、この有機バインダの配合について、上記鉄鉱石が十分に保水している場合は、その保水量に合わせて有機バインダのみを添加すればよい。逆に、上記鉄鉱石が保水していない場合は、水に有機バインダを配合して所望の粘度とした造粒水を添加すればよい。その中間にあるときは、上記鉄鉱石の保水量を加味し、添加した造粒水の粘度が所望の粘度となるように有機バインダ配合量を決定する。この場合、有機バインダの配合は、鉄鉱石の保有する水分に対して行ってもよい。つまり、鉄鉱石への水の添加と、有機バインダの配合とは同時に行ってもよい。
　生ペレットＰにおける上記有機バインダの含有量の下限としては、０．０１質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましい。一方、上記有機バインダの含有量の上限としては、１．０質量％が好ましく、０．２質量％がより好ましい。上記有機バインダの含有量が上記下限未満であると、製造される鉄鉱石ペレット１に微粉１２の凝集構造１２ａが十分に形成されず圧潰強度が不足するおそれがある。逆に、上記有機バインダの含有量が上記上限を超えると、鉄鉱石ペレット１の気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率の向上が飽和傾向となり原料コストの上昇に対して効果が不十分となるおそれがある。
　生ペレットＰにおける水分の含有量の下限としては、７．０質量％が好ましく、８．０質量％がより好ましい。一方、上記水分の含有量の上限としては、１１．０質量％が好ましく、１０．０質量％がより好ましい。上記水分の含有量が上記下限未満であると、上記鉄鉱石の粒子間の水による架橋構造が不足し、圧潰強度が不足するおそれがある。逆に、上記水分の含有量が上記上限を超えると、鉄鉱石ペレット１の気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率が十分に向上しないおそれがある。
＜焼成工程＞
　焼成工程Ｓ２では、生ペレットＰを焼成する。焼成工程Ｓ２では、グレート炉４及びキルン５が用いられる。
（グレート炉）
　グレート炉４は、図３に示すように、トラベリンググレート４１と、乾燥室４２と、離水室４３と、予熱室４４とを備える。
　トラベリンググレート４１は、無端状に構成され、このトラベリンググレート４１上に載置された生ペレットＰを、乾燥室４２、離水室４３及び予熱室４４の順に移動させることができる。
　乾燥室４２、離水室４３及び予熱室４４では、加熱用ガスＧ１の下向き通風によって生ペレットＰを乾燥、離水及び予熱し、キルン５での転動に耐えうる強度を生ペレットＰに付与した予熱ペレットＨを得る。
　具体的には以下の手順による。まず、乾燥室４２で、生ペレットＰを２５０℃程度の雰囲気温度で乾燥させる。次に、離水室４３で、乾燥後の生ペレットＰを４５０℃程度に昇温し、主に鉄鉱石中の結晶水を分解除去する。さらに、予熱室４４で、生ペレットＰを１１００℃程度まで昇温し、石灰石、ドロマイト等に含まれる炭酸塩を分解し二酸化炭素を除去するとともに、鉄鉱石中のマグネタイトを酸化させる。これにより予熱ペレットＨが得られる。
　図３に示すように、乾燥室４２の加熱用ガスＧ１としては、離水室４３で使用された加熱用ガスＧ１が流用される。同様に離水室４３の加熱用ガスＧ１には予熱室４４の加熱用ガスＧ１が流用され、予熱室４４の加熱用ガスＧ１には、キルン５で使用された燃焼排ガスＧ２が流用される。このように下流側の高温の加熱用ガスＧ１又は燃焼排ガスＧ２を流用することで、加熱用ガスＧ１の加熱コストを削減できる。なお、各室にはバーナ４５を設け、加熱用ガスＧ１の温度を制御してもよい。図３では、離水室４３及び予熱室４４にバーナ４５が設けられている。また、乾燥室４２で使用された加熱用ガスＧ１は、最終的には煙突Ｃから排出される。
（キルン）
　キルン５は、グレート炉４に直結されており、勾配をつけた円筒状の回転炉である。キルン５は、グレート炉４の予熱室４４から排出される予熱ペレットＨを焼成する。具体的には出口側に配設されたキルンバーナ（不図示）による燃焼により予熱ペレットＨを１２００℃程度の温度で焼成する。これにより高温の鉄鉱石ペレット１が得られる。
　キルン５では、燃焼用空気としては、アニュラクーラ６で使用された冷却ガスＧ３である大気が用いられる。また、予熱ペレットＨの焼成用に使用された高温の燃焼排ガスＧ２は、加熱用ガスＧ１として予熱室４４へ送り込まれる。
＜冷却工程＞
　冷却工程Ｓ３では、焼成工程Ｓ２で得られる高温の鉄鉱石ペレット１を冷却する。冷却工程Ｓ３では、アニュラクーラ６が用いられる。冷却工程Ｓ３で冷却された鉄鉱石ペレット１は集積され、高炉操業に用いられる。
　アニュラクーラ６では、キルン５から排出された高温の鉄鉱石ペレット１を移動させながら、冷却ガスＧ３である大気を通風装置６１により通風することで鉄鉱石ペレット１を冷却することができる。
　なお、アニュラクーラ６で使用され温度が上昇した冷却ガスＧ３は、キルン５へ送り込まれ、燃焼用空気として使用される。
＜利点＞
　当該鉄鉱石ペレットの製造方法では、生ペレットＰを造粒する際の造粒水の粘度を１５ｍＰａ・ｓ以上とするので、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率が２１％以上であり、圧潰強度が１８０ｋｇ／Ｐ以上である本発明の鉄鉱石ペレット１を容易に製造することができる。
［その他の実施形態］
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
　上記実施形態では、鉄鉱石ペレットが粗粒と微粉とから構成される場合を説明したが、粗粒のみ、あるいは微粉のみで構成される鉄鉱石ペレットも本発明の意図するところである。
　以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１、実施例２、比較例１］
　図２に示す鉄鉱石ペレットの製造方法に従って、実施例１、実施例２及び比較例１の鉄鉱石ペレットを製造した。
（造粒工程）
　造粒水としては、実施例１及び実施例２では有機バインダを含むものとし、有機バインダの含有量を、実施例１では０．１質量％とし、実施例２では０．２質量％とした。その結果、造粒水の粘度は、実施例１で１７．４ｍＰａ・ｓ、実施例２で３１．７ｍＰａ・ｓとなった。使用した有機バインダは、デンプン系の有機バインダ（コーンスターチ６０質量％、タピオカ３０質量％、馬鈴薯１０質量％を混合した原料にベンナイトを外数で１０質量％加えたもの）である。また、粘度の測定は、回転式粘度計を用いてＪＩＳ－Ｚ８８０３：２０１１に準拠して行った。
　一方、比較例１の造粒水は、有機バインダを含まないものとした。造粒水の粘度は、１ｍＰａ・ｓであった。
　鉄鉱石原料へ上記造粒水を加え混合した後、φ４０ｃｍ、パン角度：４８°、回転数：３０ｒｐｍ、リム高さ：９５ｍｍのパンペレタイザに投入及び転動させて、泥団子状の生ペレットを製造した。
（焼成工程）
　上記生ペレットを炉へ装入し、温度１２１０℃で１５分間の焼成を行った。なお、雰囲気には、空気３ＬにＮ２ガス１Ｌを混合したものを用いた。また、昇温時間及び冷却時間はともに１０分間とした。
　実施例１、実施例２及び比較例１の鉄鉱石ペレットについて、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率と、圧潰強度とを測定した。上記粗大開気孔率は、水銀圧入式ポロシメータ（島津製作株式会社の「オートポアＩＩＩ９４００」）を用いて測定した鉄鉱石ペレットの開気孔率ε０［％］、鉄鉱石ペレットの単位重量当たりの全細孔容積Ａ［ｃｍ３／ｇ］、鉄鉱石ペレットの単位重量当たりの気孔径４μｍ以上の全細孔容積Ａ＋４［ｃｍ３／ｇ］として、ε０×Ａ＋４／Ａ［％］で算出した。圧潰強度は、試料を乗せるターンテーブル、駆動装置及びロードセルからなる公知の圧潰強度試験機を用いて測定した。結果を図４に示す。
　図４の結果から、有機バインダを加えて造粒水の粘度を１５ｍＰａ・ｓ以上とした当該鉄鉱石ペレットの製造方法では、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率が２１％以上であり、圧潰強度が１８０ｋｇ／Ｐ以上である鉄鉱石ペレットを容易に製造することができることが分かる。これに対し、造粒水の粘度が１５ｍＰａ・ｓ未満である比較例１の鉄鉱石ペレットでは、気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率及び圧潰強度がともに低いことが分かる。
＜還元率＞
　実施例１、実施例２及び比較例１の鉄鉱石ペレットを用いて、高炉周辺部を模擬した大型荷重還元実験を行って、還元率を調査した。
　図５に、この実験に用いた大型荷重還元実験炉７を示す。試料を充填する黒鉛坩堝７１の内径はφ８５ｍｍとした。試料充填層７２は、上から上部コークス層７２ａ（高さ２０ｍｍ）、鉱石層７２ｂ（高さ１５０ｍｍ）及び下部コークス層７２ｃ（高さ４０ｍｍ）により構成した。鉱石層７２ｂは、焼結鉱（粒径１６～１９ｍｍ）、上記鉄鉱石ペレット（粒径１１．２～１３．２ｍｍ）及び塊鉱石（粒径１６～１９ｍｍ）の混合物とした。
　この試料充填層７２に対して、電気炉７３を用いて図６に示す温度プロファイルで加熱しつつ、図７に示す組成のガス（還元ガス）を供給した。上記ガスは、大型荷重還元実験炉７の下部に設けられているガス供給管７４から供給し、上部に設けられているガス排出管７５から排出した。上記ガスの総供給量は５１．３ＮＬ／ｍｉｎであり、温度管理は２つの熱電対７６により行った。また、試料充填層７２に加える荷重は１ｋｇｆ／ｃｍ２とした。この荷重は、荷重棒７７を介して錘７８の重さを加えることで付加した。
　上述の条件で試料充填層７２の温度が１２５０℃となった時点で昇温を終了するとともにガスの供給を停止し、試料充填層７２の還元前重量と還元後重量との差分から還元率を算出した。
　還元率の測定は、２回行った。結果を図８に示す。図８のグラフでは、２回の試行の各結果をバーで、その平均値をドットで示している。図８の結果から、本発明の鉄鉱石ペレットを用いることで、還元性が高められており、高炉操業においてコークスの使用量のさらなる削減ができることが分かる。
　本発明の鉄鉱石ペレットは、高炉操業においてコークスの使用量のさらなる削減を可能とする性状を有する。また、本発明の鉄鉱石ペレットの製造方法を用いて製造された鉄鉱石ペレットを用いて高炉操業を行うことで、コークスの使用量をさらに削減できる。
１　鉄鉱石ペレット
１１　粗粒
１２　微粉
１２ａ　凝集構造
１３　気孔
１３ａ　開気孔
１３ｂ　閉気孔
２　製造装置
３　パンペレタイザ
４　グレート炉
４１　トラベリンググレート
４２　乾燥室
４３　離水室
４４　予熱室
４５　バーナ
５　キルン
６　アニュラクーラ
６１　通風装置
７　大型荷重還元実験炉
７１　黒鉛坩堝
７２　試料充填層
７２ａ　上部コークス層
７２ｂ　鉱石層
７２ｃ　下部コークス層
７３　電気炉
７４　ガス供給管
７５　ガス排出管
７６　熱電対
７７　荷重棒
７８　錘
Ｐ　生ペレット
Ｈ　予熱ペレット
Ｇ１　加熱用ガス
Ｇ２　燃焼排ガス
Ｇ３　冷却ガス
Ｃ　煙突

Claims (5)

  1. 　高炉操業に用いられる鉄鉱石ペレットであって、
    　気孔径が４μｍ以上の粗大開気孔の気孔率が２１％以上であり、
    　圧潰強度が１８０ｋｇ／Ｐ以上である鉄鉱石ペレット。
  2. 　粒径４．７μｍ以下の微粉の含有量が８質量％以上である請求項１に記載の鉄鉱石ペレット。
  3. 　微粉の凝集構造を有する請求項１又は請求項２に記載の鉄鉱石ペレット。
  4. 　鉄鉱石原料への造粒水の添加により生ペレットを造粒する工程と、
    　上記生ペレットを焼成する工程と
    　を備え、
    　上記造粒水の粘度が１５ｍＰａ・ｓ以上である鉄鉱石ペレットの製造方法。
  5. 　上記造粒水が有機バインダを含み、
    　上記生ペレットにおける上記有機バインダの含有量が０．０１質量％以上１．０質量％以下である請求項４に記載の鉄鉱石ペレットの製造方法。
PCT/JP2020/036959 2020-09-03 2020-09-29 鉄鉱石ペレット及び鉄鉱石ペレットの製造方法 WO2022049781A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE2350133A SE2350133A1 (en) 2020-09-03 2020-09-29 Iron ore pellets and method for producing iron ore pellets
BR112023002390A BR112023002390A2 (pt) 2020-09-03 2020-09-29 Pelotas de minério de ferro e método de produção de pelotas de minério de ferro
CN202080103500.1A CN115989329A (zh) 2020-09-03 2020-09-29 铁矿石球团及铁矿石球团的制造方法
CA3191576A CA3191576A1 (en) 2020-09-03 2020-09-29 Iron ore pellets and method for producing iron ore pellets

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020148362A JP7374870B2 (ja) 2020-09-03 2020-09-03 鉄鉱石ペレット
JP2020-148362 2020-09-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022049781A1 true WO2022049781A1 (ja) 2022-03-10

Family

ID=80490938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/036959 WO2022049781A1 (ja) 2020-09-03 2020-09-29 鉄鉱石ペレット及び鉄鉱石ペレットの製造方法

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JP7374870B2 (ja)
CN (1) CN115989329A (ja)
BR (1) BR112023002390A2 (ja)
CA (1) CA3191576A1 (ja)
CL (1) CL2023000628A1 (ja)
SE (1) SE2350133A1 (ja)
WO (1) WO2022049781A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024028922A1 (ja) * 2022-08-01 2024-02-08 Ｊｆｅスチール株式会社 還元用焼成ペレットとその製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55154534A (en) * 1979-04-12 1980-12-02 Kobe Steel Ltd Iron ore porous pellet and its manufacture
JPS56119742A (en) * 1980-02-25 1981-09-19 Kobe Steel Ltd Manufacture of iron ore pellet
JP2004076128A (ja) * 2002-08-21 2004-03-11 Nippon Steel Corp 製鉄用造粒剤及びその製造方法
CN105441670A (zh) * 2015-11-25 2016-03-30 北京首钢国际工程技术有限公司 一种链-回-环***生产高配比赤铁矿球团的工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55154534A (en) * 1979-04-12 1980-12-02 Kobe Steel Ltd Iron ore porous pellet and its manufacture
JPS56119742A (en) * 1980-02-25 1981-09-19 Kobe Steel Ltd Manufacture of iron ore pellet
JP2004076128A (ja) * 2002-08-21 2004-03-11 Nippon Steel Corp 製鉄用造粒剤及びその製造方法
CN105441670A (zh) * 2015-11-25 2016-03-30 北京首钢国际工程技术有限公司 一种链-回-环***生产高配比赤铁矿球团的工艺

Also Published As

Publication number Publication date
BR112023002390A2 (pt) 2023-03-21
JP2022042777A (ja) 2022-03-15
CA3191576A1 (en) 2022-03-10
CL2023000628A1 (es) 2023-09-15
JP7374870B2 (ja) 2023-11-07
SE2350133A1 (en) 2023-02-13
CN115989329A (zh) 2023-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4231797A (en) Fired iron-ore pellets having macro pores
JP4627236B2 (ja) 炭材内装塊成化物の製造方法
JPH024658B2 (ja)
WO2022049781A1 (ja) 鉄鉱石ペレット及び鉄鉱石ペレットの製造方法
JP3635253B2 (ja) 還元炉向けペレットの製造方法、および、酸化金属の還元方法
JP5114742B2 (ja) 高炉用含炭非焼成ペレットの製造方法
CA1149617A (en) Porous iron ore pellets and process for manufacturing same
EP3892744B1 (en) Sintered ore manufacturing method
JP6460293B2 (ja) 焼結鉱の製造方法
TWI447231B (zh) 高爐用自熔性顆粒及其製造方法
EP4186985A1 (en) Pig iron production method
JP2001348623A (ja) 高炉用高品質低ＳｉＯ２焼結鉱の製造方法
JPH05263155A (ja) ライムケーキを使用した高炉原料としての焼結鉱またはペレット鉱の製造法
WO2024069991A1 (ja) 鉄鉱石ペレットの製造方法及び鉄鉱石ペレット
JP5206030B2 (ja) 焼結鉱の製造方法
TWI632241B (zh) Method for manufacturing sinter ore in carbon material
RU2819957C1 (ru) Железорудные окатыши и способ производства железорудных окатышей
CA1099518A (en) Fired iron-ore pellets having macro pores and process for producing the same
JP6887717B2 (ja) 焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子およびそれを用いた焼結鉱の製造方法
JP4379083B2 (ja) 半還元塊成鉱の製造方法
WO2022209014A1 (ja) 塊成物製造用の原料粒子、塊成物製造用の原料粒子の製造方法、塊成物、塊成物の製造方法および還元鉄の製造方法
JPH05339653A (ja) 焼結鉱原料の前処理法および製鉄用焼結鉱原料
EP4289977A1 (en) Pig iron production method
JP2001348622A (ja) 高炉用高品質低ＳｉＯ２焼結鉱の製造方法
JP2004204295A (ja) 高炉操業方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20952515

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3191576

Country of ref document: CA

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112023002390

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112023002390

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20230208

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20952515

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1