以豆石铁矿石作为原料的炼铁用烧结矿及其制造方法技术

在将铁矿石等含铁原料、碳质材料及水等用烧结机烧结的时候，作为返矿以外的含铁原料，使用４０～７０％（重量）的豆石铁矿石和含ＳｉＯ↓［２］小于１．５％（重量）的高品位铁矿石进行烧结，结果制造了在烧结矿断面中，除去豆石铁矿石之外的烧结原料未熔融残留物，固体部分的８０％以上由尺寸小于１０μｍ的微细铁酸钙包围的，致密化豆石铁矿石，或具有豆石铁矿石痕迹的粒状赤铁矿粒子和将该粒状赤铁矿粒子相互结合的铁酸钙构成，或者由其混合物构成的烧结矿。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以豆石铁矿石作为原料的高炉炼铁用烧结矿及其制造方法。高炉炼生铁的方法是炼铁的有代表性的方法，其主要原料烧结矿一般是按以下这样制造的。首先，向约10mm以下的铁矿粉中加入石灰石、白云石、转炉渣等含CaO的副原料(称作CaO系副原料)，蛇纹石、硅石、橄榄石等含SiO2的副原料(称作SiO2系副原料)，以及焦粉、无烟煤等碳质材料，再加适量水份后混合、造粒。将这样伪粒化后的配合原料(伪粒子)以500mm左右的高度充填到炉蓖移动式烧结机的小车上，在该充填床表层部份的碳质材料处点火，向下吸引空气并使碳质材料燃烧，通过此时产生的燃烧热将配合原料烧结后，将所得烧结块破碎、整粒，把3-5mm的颗粒作为成品烧结矿装入高炉。而将不适宜作为高炉装入原料的粉状烧结矿称作返矿，重新作为烧结矿的原料。为了稳定高效地操作高炉，要求高质量的烧结矿，对其冷态强度、被还原性、耐还原粉化性等性能进行严格的管理。此外，由烧结矿的制造成本方面，期望有高的收得率(成品烧结矿/烧结块)。考查世界的铁矿石资源，由于过去的优质赤铁矿趋于枯竭，预测若按现状继续生产，主要矿山将在2000年之前掘尽。另一方面，还有被分类为铁矿石一种的豆石铁矿石，它是含SiO24.5-6%的铁矿石。其代表是澳洲Robe River所产以Yandicoojina命名的铁矿石。由于该种铁矿石在矿床中埋藏量大，同时由于采掘中去除低品位的部份(剥土比)小而采掘费用低，以及具有供给稳定的特点。因而，如果大量使用此矿石，不仅能得到费用降低等经济效果，而且具有充分利用资源的重大意义。但是，由于该矿石是赤铁矿(Fe2O3)粒子由针铁矿粒子(Fe2O3·H2O)包围的所谓鱼卵状构造，所以存在有许多问题。即在加热过程中引起结晶水的分解，在针铁矿部份选择性地产生大的龟裂。首先是矿石变得脆弱。其次，由于副原料和铁矿石的反应而产生熔融液，该熔融液急速侵入龟裂中，在熔融液的部位生成大的气孔，使烧结体的强度降低。在烧结作业中引起所说的收得率、冷态强度降低。此外，同化部分(熔融液和矿石反应的部份)生成小的粒状赤铁矿粒子和玻璃质硅酸盐，使耐低温还原粉化性劣化。因此，现在豆石铁矿石的使用量未见增加。如上所述，开发大量使用豆石铁矿石的烧结方法，由于资源有效利用和成本降低，因此具有重大意义。对豆石铁矿石的基本对策是抑制大量熔融液向上述龟裂内的急速侵入。作为抑制此熔融液急速浸入的方法，本专利技术人阐明了如同特许申请平1-184047和平2-115730号所述的在矿石周围表面形成特殊成份构造的保护层的方法，以及如同特许申请平3-146481及平3-303854所述的形成高粘度熔融液的方法。但是，这些方法还存在有如下缺点需要特殊的副原料，进而必需有将该特殊原料偏析装入预造粒设备或烧结机的设备。因此，本专利技术人认为，如果将豆石铁矿石周围时刻存在的熔融液限制到极少量，就能抑制该熔融液的侵入，对为达此目的的条件进行了许多基础研究，从而发现了作为适用于现有烧结机具体对策的本专利技术的方法。即本专利技术的目的是使用廉价且资源丰富的铁矿石，特别是使用豆石铁矿石提供优质的烧结矿。本专利技术的另一目的是使用上述铁矿石并且不需要特殊设备制造优质的烧结矿。为达到上述目的，本专利技术使用豆石铁矿石和含SiO21.5%(重量)以下(下文中%均表示重量)的高品位铁矿石作为返矿外的含铁原料，并且将配有40-70%豆石铁矿石的含铁原料和副原料、碳质材料、水等一起通过用烧结机在1200°以上的加热条件下进行烧结。提供了在烧结矿断面上，除了豆石铁矿石以外的烧结原料未熔残留物，固体部份的80%以上是由①尺寸为10μm以下的微细铁酸钙包围微密化的豆石铁矿石，②具有痕量豆石铁矿石的粒状赤铁矿粒子和将该赤铁矿粒子结合在一起的铁酸钙，或者③粒状赤铁矿粒子和铁酸钙相混合的组织，或由①②③的混合组织所构成的炼铁用烧结矿。此外在上述烧结方法中，作为所提供的返矿以外的含铁原料，可以将SiO2含量在1.5%以下的高品位铁矿石的小于60%用Al2O3/SiO2重量比为0.3以下的铁矿石代替，再有，可将上述豆石铁矿石、高品位铁矿石和低Al2O3铁矿石的合计量按大于80%进行配料。这样得到的烧结矿具有与过去的优质赤铁矿同样的优良收得率和性能。再有，以下表示化学成份的%全部是指重量。附图的简要说明附图说明图1示出了将铁矿石以单一品种按碱度1.6-2.2用烧结锅制造的烧结矿中，铁矿石中的SiO2和烧结矿中尺寸10μm以下的微细铁酸钙以及渣的比例关系图。图2示出了将SiO2%占1.5%以上的矿石以单一品种按碱度1.6-2.2用烧结锅制造的烧结矿中，铁矿石中的Al2O3/SiO2比和烧结矿中尺寸小于10μm的微细铁酸钙以及渣的比例关系图。图3示出了本专利技术烧结矿的显微组织图。图4示出了本专利技术烧结矿的另一显微组织图。图5示出了本专利技术烧结矿的再一显微组织图。图6示出了现有烧结矿实例的显微组织图。图7示出了在以豆石铁矿石和SiO2小于1.5%的铁矿石作为原料的烧结锅试验结果中，在两种铁矿石之和中豆石铁矿石所占比例和成品收得率，烧结矿的JIS落下强度的关系图。图8示出了在烧结锅试验中，在由豆石铁矿石和SiO2小于1.5%的铁矿石所构成的原料中，豆石铁矿石的比例为40%或70%，并且该SiO2小于1.5%的铁矿石的一部份用Al2O3/SiO2重量比小于0.3的铁矿石代替的情况下，其代替率和成品收得率、烧结矿的JIS落下强度的关系图。图9示出了在烧结锅试验中，在由豆石铁矿石和SiO2小于1.5%的铁矿石构成的原料中，豆石铁矿石的比例为40%或70%，其次将该SiO2小于1.5%的铁矿石的60%用Al2O3/SiO2重量比小于0.3的铁矿石置换，并且该原料的一部份用Al2O3/SiO2重量比大于0.3的铁矿石代替的情况下，其代替率和成品收得率，烧结矿的JIS落下强度的关系图。以下详述本专利技术的最佳实施方式。首先说明本专利技术的基本原理。如前所述，本专利技术的特征是将时刻变化的实际存在的熔融液抑制到极少量。其基本原理是，由烧结过程升温阶段大致1200℃起，由于固体和液体反应，促进生成初始的铁酸钙(形态为尺寸10微米的针状或片状)。该铁酸钙在CaO/SiO2熔融液一旦产生便立刻生成，造成所谓的熔融液生成速率，而实际存在的熔融液量变得极少。本专利技术就是追求矿石的特性及其铁酸钙的生成。首先，本专利技术人进行单品种的烧结试验，该试验用铁矿石和石灰石并调整CaO/SiO2在通常烧结矿的范围1.6-2.2之内，研磨20mm左右的烧结矿颗粒，将其断面上尺寸10μm以下的微细铁酸钙的比例使用带有电视摄象机的光学显微镜及图象分析装置定量。配料中仍添加4%的焦粉。其结果是，为使上述微细铁酸钙生成，熔融液的高CaO/SiO2是必要的，为此重要的分别是，铁矿石中的SiO2%取低值，或者铁矿石中的石英(SiO2)或粘土(SiO2-Al2O3)中的SiO2部份不容易溶解到熔融液中。关于该熔解难易程度，对含0.5-7.6%SiO2的矿石进行各种调查，结果确认了以矿石中成分Al2O3/SiO2之比来进行整理。图1示出了铁矿石中SiO2%和尺寸10μm以下的微细铁酸钙以及渣量的关系。其铁酸钙渣量与实际存在的熔融液量看作是对应的。由此结果看，铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
炼铁用烧结矿，其特征在于，在烧结矿的断面中，除了豆石铁矿石以外的烧结原料未熔融残留物，其固体部份８０％（重量）以上是由铁酸钙包围致密化的豆石铁矿石，或者具有豆石铁矿石痕迹并由粒状赤铁矿粒子和将该赤铁矿粒子结合在一起的铁酸钙构成，或由它们的混合物构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：肥田行博，冈崎润，细谷阳三，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]