阅读说明：本技术 烧结矿的制造方法 (Method for producing sintered ore ) 是由 竹原健太 山本哲也 广泽寿幸 石井邦彦 渡边宗一郎 泷川洋平 半田英司 于 2018-07-03 设计创作，主要内容包括：提供一种除去局部性地强度低的部分并提高整体的强度的烧结矿的制造方法。烧结矿的制造方法向一次破碎后的烧结矿(1)施加冲击力(步骤S103),然后,对被施加了冲击力的烧结矿(1)进行筛选(步骤S104)。(Provided is a method for producing a sintered ore, wherein a part having locally low strength is removed and the strength of the whole is improved. The method for producing sintered ore applies an impact force to the sintered ore (1) after primary crushing (step S103), and then screens the sintered ore (1) to which the impact force is applied (step S104).)

烧结矿的制造方法

技术领域

本发明涉及以高炉原料的烧结矿的强度提高为目的的烧结矿的制造方法。

背景技术

制铁业使用的高炉是使用块状矿石、烧结矿作为铁源，从上部放入包含铁源的高炉原料，从下部吹入还原气体，从而对铁源进行熔融、还原的设备。为了促进还原气体与铁源的反应，高炉内的气体需要流动充分的量，提高炉内的通气性的情况对于铁水的生产率提高、成本的下降来说至关重要。

为了提高高炉中的通气性，需要抑制高炉原料的粉率(5mm以下)，为了粉率的下降而打算使用高强度的高炉原料。因此，到目前为止实施了提高作为主原料的烧结矿的强度的各种方法。

作为提高烧结矿的强度的烧结矿的制造方法，以往已知有例如专利文献1所示的方法。

专利文献1所示的烧结矿的制造方法是从在烧结机的托盘上堆积的烧结原料的装入层的上方供给各种气体燃料来制造烧结矿的方法，其中，使用稀释成燃烧下限浓度以下的气体燃料作为从托盘上的装入层的上方供给的气体燃料，在供给该气体燃料来进行烧结时，调整其供给位置、装入层最高到达温度或高温区域保持时间中的任一个以上来制造烧结矿。

通过该烧结矿的制造方法，在下方吸引式烧结机的操作中，通过将稀释了的气体燃料供给到装入层中而避免装入层整体的通气性的恶化，能够高成品率地制造出高强度的烧结矿。

另外，作为提高烧结矿的强度的烧结矿的制造方法的另一例，以往也已知有例如专利文献2所示的方法。

专利文献2所示的烧结矿的制造方法是使用高结晶水矿石作为原料的烧结矿的制造方法，作为MgO源而使用白云石作为烧结副原料，向烧结机的托盘的下层部优先分配白云石而进行烧制。

另外，作为提高烧结矿的强度的烧结矿的制造方法的又一例，以往也已知有例如专利文献3所示的方法。

专利文献3所示的烧结矿的高炉供给方法在从烧结机排矿部至向高炉装入为止的烧结矿的传送路径中，事先或者在传送路径的中途分为1次或多次地施加总计为200～600J/kg的冲击能量，随后对该烧结矿进行分级。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-95170号公报

专利文献2：日本特开2000-336434号公报

专利文献3：日本特开2000-336434号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在通过上述以往的专利文献1及专利文献2所示的烧结矿的制造方法制造的烧结矿中，也包含局部性地强度低的部分，存在使整体的强度下降这样的课题。

另外，在专利文献3所示的情况下，进行基于冲击能量的控制，但是关于作为脆性材料的烧结矿，存在即使施加小的冲击能量但是破碎未进展而难以得到烧结矿的强度提高的课题。

因此，本发明为了解决该课题而作出，其目的在于提供一种除去局部性地强度低的部分，并使整体的强度提高的烧结矿的制造方法。

用于解决课题的方案

为了实现上述课题，本发明的一方案的烧结矿的制造方法的主旨在于，向一次破碎后的烧结矿施加冲击力，然后，对被施加了冲击力的所述烧结矿进行筛选。

发明效果

根据本发明的烧结矿的制造方法，能够提供一种向一次破碎后的烧结矿施加冲击力，然后，对被施加了冲击力的所述烧结矿进行筛选，由此除去局部性地强度低的部分，并提高整体的强度的烧结矿的制造方法。

附图说明

图1是示意性地表示烧结矿的图，(A)是表示在烧结矿产生裂纹的状态的示意图，(B)是在烧结矿形成有脆弱部的状态的示意图。

图2是表示本发明的一实施方式的烧结矿的制造方法的流程的图。

图3是表示落下法中的向烧结矿施加的冲击力与落下高度之间的关系的坐标图。

图4是表示实施例1的落下试验中的每个粒度的重量百分率与落下试验的次数之间的关系的坐标图。

图5是表示实施例2的落下试验中的每个粒度的重量百分率与落下试验的次数之间的关系的坐标图。

图6是表示实施例1及实施例2的落下试验中的落下强度指数上升值与落下试验的次数之间的关系的坐标图。

图7是将未进行基于转鼓法的旋转处理时的落下强度指数与进行了旋转处理时的落下强度指数进行对比表示的坐标图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。需要说明的是，附图是示意性的图，需要留意的是各要素的尺寸关系、各要素的比率等有时与现实的情况不同。在附图彼此之间，有时也包含相互的尺寸关系或比率不同的部分。

首先，发明者们认为烧结矿不是均匀的结构而是强度低的部分与强度高的部分这两者混杂的结构。例如，如图1(A)所示，在烧结矿1之中，存在多个成为破坏的起点的裂纹2或缺陷。而且，如图1(B)所示，不仅是裂纹2，在烧制的过程中，难以均匀地烧结，在组织、构造的点上形成多个脆弱部3的情况不可避免。因此，本发明者们想到了将在制造过程中形成的上述裂纹2或脆弱部3等的成为强度下降的主要原因的部分在烧结矿完成之前事先去除，提高高强度的部分的比率，在整体上提高烧结矿的强度。

本发明者们作为该方法，发现了为了除去强度低的部分，通过外力将强度低的部位破坏，并从高强度的部分切离的情况。

因此，本实施方式的烧结矿的制造方法向一次破碎后的烧结矿1施加冲击力，然后，对被施加了冲击力的烧结矿1进行筛选。通过对被施加了冲击力的烧结矿1进行筛选，能够除去强度低的裂纹2或脆弱部3等的部分，提高强度高的部分的比率，能够在整体上提高烧结矿的强度。

并且，被施加冲击的烧结矿是一次破碎后的烧结矿，因此成为脆性材料的烧结矿的部分由一次破碎进行了除去的烧结矿，即使施加小的冲击能量，破碎也进展，能够容易地得到烧结矿的强度提高。

在叙述该本实施方式的烧结矿的制造方法时，如图2所示，首先，通过步骤S101来制造烧结矿1。在该烧结矿1的制造时，采用一般的方法，由铁矿石粉、石灰石及白云石等含CaO原料、生石灰等造粒助剂、焦炭粉或无烟炭等原料，使用下方吸引式的德怀特-劳埃德(DL)烧结机，制造出烧结矿1。

接下来，向步骤S102转移，对制造出的烧结矿1进行一次破碎。由此，能够得到脆性材料的烧结矿的部分由一次破碎进行了除去的烧结矿。

接下来，对于通过步骤S102进行了一次破碎后的烧结矿1，通过步骤S103施加冲击力。

该冲击力通过落下法或转鼓法向烧结矿1施加。落下法是使烧结矿1从规定的高度落下，通过由重力产生的加速与地板的冲击来使其破损的方法，在包含比重比较重的铁的烧结矿1中，可认为是有效的方法。在此，地板的材质只要是能耐受冲击的材质就可以使用，但是与输送器的传送带那样的具有弹性的材质相比，金属或陶瓷那样的高刚性的材质可观察到向烧结矿1施加的冲击力稳定而破损稳定的情况。而且，作为地板的材质，硬质树脂与金属或陶瓷相比虽然刚性低但是能够减轻重量，因此适合于更换作业的立足处窄那样的情况。而且，也可以在箱状的容器中装满烧结矿，使烧结矿1落下到该烧结矿上，不需要地板的更换，因此适合于更换作业困难的情况。而且，转鼓法是向旋转的转鼓中放入烧结矿1而进行旋转处理的方法，由于向强度低的裂纹2或脆弱部3等的部分多次施加外力，因此成为对该部分的破坏有效的方法。

在此，如果将冲击力向烧结矿1施加，则根据该冲击力的大小而烧结矿1的高强度的部分也可能会破坏。因此，研讨了落下法中的相对于落下高度的向烧结矿1的冲击力的大小。

关于冲击力P(kgf)，基于以往的模型，凝集体及钢材的使用通过如下的(1)式算出。

[数学式1]

在此，K由如下的(2)式表示。

[数学式2]

另外，V₀：碰撞时相对速度(m/s)由如下的(3)式表示。

[数学式3]

在此，M为烧结矿的质量(kg)，r为烧结矿的半径(m)，ν_S为烧结矿的泊松比(-)，ν_W为地板的泊松比(-)，E_S为烧结矿的杨氏模量(Pa)，E_W为地板的杨氏模量(Pa)，h为落下高度(m)，g为重力加速度(Pa)。在假定使用0.3作为烧结矿的泊松比ν_S、使用1GPa作为烧结矿的杨氏模量E_S、使用高强度的钢材作为地板时，使用普通钢的物性值，地板的泊松比ν_W为0.3，地板的杨氏模量E_W为210GPa。而且，烧结矿的半径r通常为2cm，密度为3g/cm³，作为球来处理。

其结果是，如图3所示，能够确认到落下高度越高地伸展，则对烧结矿1的冲击力越高的情况。作为高炉原料，可认为烧结矿1的强度的耐冲击力需要为100kgf。因此，向烧结矿1施加的冲击力必须抑制为100kgf以下。这是因为，当向烧结矿1施加比100kgf大的冲击力时，强度充分的高强度的部分也可能会破坏。参照图3时可知，为了将向烧结矿1施加的冲击力抑制为100kgf以下，需要使落下高度为2m以下。因此，基于落下法的烧结矿1的落下高度设为2.0m以下。

另一方面，当考察烧结矿1的落下高度的下限时，本发明者们着眼于硅酸钙作为烧结矿1中的强度弱的组织。已知有硅酸钙在烧结矿1中的组织之中弱的情况，下述文献报告了硅酸钙的抗拉强度为19MPa的情况。

“Mineral Engineering(矿物工程)”，ASAKURA PUBLISHING CO.,LTD，1976，p.175

该硅酸钙的抗拉强度为19MPa，并且烧结矿1的完成品的尺寸为+5mm，因此当计算破坏直径为5mm的硅酸钙(假定圆形)所需的力时，成为19MPa×(0.0025)²×π＝38kgf。

参照图3，该38kgf换算成烧结矿1的落下高度而为0.45m。因此，在烧结矿1中为了破坏裂纹2或脆弱部3等的弱的部分而需要0.45m以上的落下高度，如果考虑安全，则需要0.5m以上的落下高度。

因此，在本实施方式中，基于落下法的烧结矿1的落下高度设为0.5m以上且2.0m以下。

需要说明的是，在该落下法中，为了向烧结矿1施加冲击力，落下次数并不局限于1次，也可以设为多次。如果将落下次数设为多次，则与1次的落下相比能够使裂纹2、脆弱部3等的局部性弱的部分更多地破坏。

另外，在通过转鼓法向烧结矿1施加冲击力的情况下，虽然未图示，但是放入烧结矿1的转鼓的内径设为1m以上且4m以下。如果转鼓的内径设为1m以上，则烧结矿1的休止角为45°以上，因此在旋转中可考虑烧结矿1从0.5m以上的高度落下。因此，通过将放入烧结矿1的转鼓的内径设为1m以上，向烧结矿1施加的冲击力成为38kgf以上，能够将裂纹2或脆弱部3等的局部性弱的部分破坏。另一方面，如果使转鼓的内径比4m大，则烧结矿1的落下高度比2m大，因此无法将向烧结矿1施加的冲击力抑制为100kgf以下。因此，放入烧结矿1的转鼓的内径设为1m以上且4m以下。

接下来，通过步骤S103对于一次破碎后的烧结矿1施加了冲击力之后，在步骤S104中，对被施加了冲击力的烧结矿1进行筛选。

在此，在通过落下法将冲击力向烧结矿1施加的情况下，在落下次数为1次时，在烧结矿1的落下后对烧结矿1进行筛选。由此，将由于冲击力而破坏的裂纹2或脆弱部3等的局部性弱的部分从烧结矿1除去，能够制造出提高了整体的强度的烧结矿1。

另外，在通过落下法将冲击力向烧结矿1施加的情况下，在落下次数为多次的情况下，可以在落下与落下之间对烧结矿1进行筛选，进而在最后的落下之后对烧结矿1进行筛选，也可以在落下多次之后对烧结矿1进行筛选。这样，在使烧结矿1落下多次的情况下，如果在落下与落下之间对烧结矿1进行筛选，进而在最后的落下之后对烧结矿1进行筛选，或者在落下多次之后对烧结矿1进行筛选，则能够将与1次的落下相比更多地被破坏的裂纹2或脆弱部3等的局部性弱的部分从烧结矿1除去，能够制造出进一步提高了整体的强度的烧结矿1。

另外，在通过转鼓法将冲击力向烧结矿1施加的情况下，在施加了冲击力之后对烧结矿1进行筛选。由此，也将由于冲击力而被破坏的裂纹2或脆弱部3等的局部性弱的部分从烧结矿1除去，能够制造出提高了整体的强度的烧结矿1。

当通过步骤S104对烧结矿1进行筛选时，烧结矿1的制造结束。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明没有限定于此，能够进行各种变更、改良。

例如，也可以将冲击力通过落下法或转鼓法以外的方法，例如，通过振动法向烧结矿1施加。

另外，根据高炉原料所要求的强度而冲击力能够变更，落下法中的烧结矿1的落下高度并不局限于0.5m以上且2.0m以下的情况。

另外，转鼓法中的转鼓的内径也同样地并不局限于1m以上且4m以下的情况。

另外，也可以在向一次破碎后的烧结矿施加冲击力之前对该烧结矿进行分级，仅对筛下的烧结矿施加所述冲击力，将被施加了所述冲击力的筛下的烧结矿与筛上的烧结矿混合，然后，对混合后的烧结矿进行筛选。向一次破碎后的烧结矿施加冲击力的次数可以为1次，也可以为多次，在1次的情况下，在施加该1次的冲击力之前对烧结矿进行分级，仅对筛下的烧结矿施加所述冲击力，将被施加了所述冲击力的筛下的烧结矿与筛上的烧结矿混合。而且，在向烧结矿施加多次的冲击力的情况下，在施加至少1次的冲击力之前对烧结矿进行分级，仅对筛下的烧结矿施加冲击力，将被施加了冲击力的筛下的烧结矿与筛上的烧结矿混合。

实施例

为了验证本发明的效果，进行了通过落下法将冲击力向烧结矿施加并对烧结矿进行筛选的试验1、通过转鼓法将冲击力向烧结矿施加并对烧结矿进行筛选的试验2、仅对烧结矿中的容易粉化的部分施加冲击力并对烧结矿进行筛选的试验3这3个种类的试验。

(试验1)

在试验1中，进行了实施例1和实施例2这两种的试验。

在实施例1中，将使粒度分布为10-30mm、30-50mm的粒子的比率形成为50：50的烧结矿制成5组量，将各组的烧结矿遵照JIS M 8711(落下高度2m)进行落下试验(第一次)，测定了落下强度指数(％)。然后，对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，遵照JIS M 8711进行落下试验(第二次)，测定了落下强度指数(％)。然后，进而对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，遵照JIS M 8711进行落下试验(第三次)，测定了落下强度指数(％)。最后，对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，遵照JIS M 8711进行落下试验(第四次)，测定了落下强度指数(％)。

实施例1的落下试验中的粒度分布(10-30mm、30-50mm)的比率与落下试验的次数的关系如图4所示。在此，在实施例1及如下所述的实施例2中的粒度分布的比率的算出时，求出在遵照JIS Z 8801-1的标称网眼的筛中通过的质量的比率，求出了粒度分布的比率。

在实施例2中，将使粒度分布为10-30mm、30-50mm的粒子的比率形成为50：50的烧结矿制成5组量，将各组的烧结矿遵照JIS M 8711(落下高度2m)进行落下试验(第一次)，测定了落下强度指数(％)。然后，对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，并除去10-30mm的粉的一部分，使粒度分布为10-30mm、30-50mm的粒子的比率成为50：50，遵照JIS M 8711进行落下试验(第二次)，测定了落下强度指数(％)。然后，进而对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，并除去10-30mm的粉的一部分，使粒度分布为10-30mm、30-50mm的粒子的比率成为50：50，遵照JIS M 8711进行落下试验(第三次)，测定了落下强度指数(％)。最后，对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，并除去10-30mm的粉的一部分，使粒度分布为10-30mm、30-50mm的粒子的比率成为50：50，遵照JIS M 8711进行落下试验(第四次)，测定了落下强度指数(％)。

实施例2的落下试验中的粒度分布(10-30mm、30-50mm)的比率与落下试验的次数的关系如图5所示。

图6示出实施例1及实施例2的落下试验中的落下强度指数上升值与落下试验的次数之间的关系。

在此，落下强度指数上升值是从各次的落下试验中的落下强度指数减去第一次的落下试验中的落下强度指数而得到的值(％)。

其结果是，能够确认到，在实施例1的情况下，在第一次的落下试验之后对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，进行了第二次的落下试验时的落下强度指数(％)上升约0.2％，在实施例2的情况下，在第一次的落下试验之后对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，并除去10-30mm的粉的一部分，进行了第二次的落下试验时的落下强度指数(％)上升约2.2％。由此，在通过落下法将冲击力向烧结矿1施加的情况下，在落下次数为1次时在烧结矿1的落下后对烧结矿1进行筛选，由此可知烧结矿的落下强度上升的情况。粒度比10mm小的烧结矿的粉或粒度为10mm-30mm中的一部分可被认为与裂纹或脆弱部同等。

另外，能够确认到，在实施例1的情况下，在第一次的落下试验之后对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，进行了第二次的落下试验时的落下强度指数(％)上升约0.2％，而且，在第二次的落下试验之后对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，进行了第三次的落下试验时的落下强度指数(％)上升约1.2％，此外，在第三次的落下试验之后对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，进行了第四次的落下试验时的落下强度指数(％)上升约2.0％。而且，能够确认到，在实施例2的情况下，在第一次的落下试验之后对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，并除去10-30mm的粉的一部分，进行了第二次的落下试验时的落下强度指数(％)上升约2.2％，在第二次的落下试验之后对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，并除去10-30mm的粉的一部分，进行了第三次的落下试验时的落下强度指数(％)上升约2.5％，在第三次的落下试验之后对各组的烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉，并除去10-30mm的粉的一部分，进行了第四次的落下试验时的落下强度指数(％)上升约4.5％。由此，在通过落下法将冲击力向烧结矿1施加的情况下，在落下次数为多次(3次)的情况下，在落下与落下之间，对烧结矿1进行筛选，此外，在最后的落下之后对烧结矿1进行筛选，由此可知，烧结矿1的落下强度与1次的情况相比上升，进而每当落下次数增加时烧结矿1的落下强度上升。

另外，将进行了实施例1的落下试验的情况与进行了实施例2的落下试验的情况进行比较时，确认到在落下与落下之间对烧结矿1进行筛选时除去10-30mm的粉的一部分的实施例2的落下试验中烧结矿1的落下强度的上升值大的情况。其理由是因为，推定为10-30mm的粒子与30-50mm的粒子相比脆弱部位多，通过去除具有更多的脆弱部位的10-30mm的粒子的一部分而烧结矿整体的平均的强度上升。

(试验2)

在试验2中，准备3组缩减了的烧结矿，将1组量的烧结矿遵照JIS M 8711(落下高度2m)进行落下试验，测定了落下强度指数(％)。而且，将其余的2组量的烧结矿遵照JIS M8712进行旋转处理，在旋转处理后对烧结矿进行筛选，除去-10mm的粉而得到+10mm的烧结矿，遵照JIS M 8711(落下高度2m)进行落下试验，测定了落下强度指数(％)。

其结果是，如图7所示，未进行旋转处理的1组量的烧结矿(处理前)的落下强度指数成为93.1％，在旋转处理后进行了筛选的2组量的烧结矿(处理后)的落下强度指数成为97.6％，确认到在旋转处理后进行了筛选的烧结矿的落下强度指数大幅上升的情况。

(试验3)

由于发现了细粒为粉化原因的可能性，因此在试验3中，进行了仅将烧结矿中的细粒破碎而进行了强度提高的试验。即，在本试验中，将1次破碎后的5-50mm的烧结矿利用实施例4、实施例5、6分别所示的筛眼进行筛选(分级)，利用冲击力仅对筛下的烧结矿进行破碎，将该破碎后的筛下的烧结矿与筛上的烧结矿混合，然后，对混合后的烧结矿进行筛选，除去5mm以下的粉，进行了表示对于冲击和磨损这两方的强度的基于JIS M 8712的强度评价试验。

表1中，关于比较例1、实施例3、实施例4、实施例5及实施例6，示出对细粒进行筛选时的筛眼、筛选时的5mm以上且各筛眼以下的筛下比例(进行破碎处理的比例)、旋转处理的时间(min)、旋转处理后的旋转强度指数(％)。

比较例1是对于5-50mm的烧结矿，完全不进行筛选及破碎而进行了基于JIS M8712的强度评价试验的例子。

实施例3是对于5-50mm的烧结矿，不筛选为细粒而利用冲击力将整体破碎，对该破碎后的烧结矿进行筛选，除去5mm以下的粉，进行了基于JIS M 8712的强度评价试验的例子。

其结果是，如表1所示，发现了如实施例4-6所示，以筛眼8-30mm(+5mm)进行筛选，仅对筛下的烧结矿进行破碎，由此与未筛选为细粒的情况(实施例3)相比能得到旋转强度指数的提高的情况。其理由可考虑为，通过如比较例1或实施例3那样将整个量破碎，在烧结矿的正常部也会形成裂纹。因此，仅对容易粉化的部分施加冲击力，由此能够高效率地得到高强度的烧结矿。

另外，仅对该筛下的烧结矿进行破碎的情况与如比较例1或实施例3那样将整个量破碎的情况相比也能得到使破碎成本下降的效果。

[表1]

	比较例1	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
						筛眼(mm)	-	-	8	15	30
筛下比例(％)	-	-	10.9	21.8	48.6
						旋转处理(min)	-	2	2	2	2
旋转强度指数(%)	69.6	78.3	82.1	83.4	81.1

标号说明

1 烧结矿

2 裂纹

3 脆弱部。