[发明专利]以豆石铁矿石作为原料的炼铁用烧结矿及其制造方法

说明书

本发明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以上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SiO₂ 4.5-6％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，本发明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，本发明人认为，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发明的方法。

即本发明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。

本发明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，本发明使用豆石铁矿石和含SiO₂ 1.5％(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致密化的豆石铁矿石，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。