用于制造烧结矿的内包炭材料的造粒粒子及其制造方法、以及烧结矿的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在高炉等中作为炼铁原料使用的烧结矿的制造技术，具体而言，涉及 用于烧结矿的制造的内包炭材料的造粒粒子及其制造方法、以及使用了该内包炭材料的造 粒物的烧结矿的制造方法。
【背景技术】
[0002] 在高炉炼铁法中，现在主要使用铁矿石、烧结矿等含铁原料作为铁源。这里，上述 烧结矿是块矿的一种，其是将如下制得的粒子作为成品回收而得到的，所述材料通过如下 方式制成：向造粒原料中添加适量的水，使用鼓式混合器等进行混合、造粒而制成作为准粒 子的烧结原料，然后将该烧结原料装入烧结机的循环移动的烧结小车（pallet)上，使上述 准粒子中含有的炭材料燃烧并烧结，将得到的烧结饼粉碎，整粒而制成一定粒径以上的粒 子，所述造粒原料由粒径1〇_以下的铁矿石、以及包括二氧化硅、蛇纹岩、炼镍炉渣等的含 SiOjIW、包括石灰石、生石灰等含CaO原料等的副原料、包括粉状焦、无烟煤等的作为凝结 材料的固体燃料（炭材料）等构成。
[0003] 然而，近年来，作为上述块矿，将铁矿石、矿粉等铁源与焦炭等炭材料相邻配置而 成的块矿受到了关注。其理由在于，例如，将铁矿石等铁源与炭材料在一个块矿中相邻配置 时，铁源侧的还原反应（放热反应）和炭材料侧的气化反应（吸热反应）快速地反复发生， 因此炼铁效率得到提高，同时能够降低高炉等的炉内温度。
[0004] 作为上述块矿，例如有专利文献1中公开的如下制得的块矿：在单独的高炉/转炉 矿粉、乳制铁鳞、矿泥（sludge)、铁矿石粉等炼铁工序中产生的含铁粉末原料中或者在将它 们混合而成的原料中加入煤、焦炭等炭材料、淀粉后进行混合、混炼，再用造粒机供给淀粉 溶液而进行造粒。但是，上述专利文献1公开的块矿由于在烧结矿制造时粒料中的炭材料 会烧损，实际上并没有实现使铁矿石等含铁原料与炭材料相邻配置。另外，以相邻配置为目 的而仅仅单纯地使铁矿石、炭材料的粒径减小，则会使传递热的气体的移动阻力过度增大， 反而导致反应速度降低，使炼铁效率下降。
[0005] 因此，提出了若干以将铁矿石与炭材料相邻配置为目的的技术（例如，参照专利 文献2~5)。这些公开的技术基本上是使用铁矿石等含铁原料与焦炭等炭材料混合后进行 热成型而块化，并将形成的块矿作为高炉等中的炼铁用原料，或者未进行烧成而直接使用 原粒子作为高炉等中的炼铁用原料。但是，这些块状物是由均匀混合物或多层造粒物形成 的非烧结矿，强度不足且粉末化严重，因此将其装入高炉等时，会导致脱水粉末化、还原粉 末化，阻害高炉的透气性，因此存在使用量受到限制的问题。
[0006] 另外，作为解决上述专利文献2~5的技术问题的技术，例如在专利文献6中提出 了一种炼铁用块矿，所述炼铁用块矿是用含有5重量％以上金属铁和/或5 %以上碳的原料 形成核，用含有10重量％以上金属铁及5重量％以下碳的原料将上述核包含在内形成一层 以上外周层，然后在300~1300°C的氧化气体氛围下进行烧成并块化而成的。但是，专利文 献6中公开的块矿也必须使用金属铁作为原料，由于使用的原料在量上存在限制，因此存 在能够制造的炼铁用块矿的量受到限制的问题。
[0007] 因此，作为克服上述专利文献1~6所具有的上述问题的技术，提出了内包炭材料 的块矿的技术。例如，在专利文献7中公开了如下的技术：使用造粒机在由小块焦炭构成的 炭材料核的周围包覆炼铁粉末、乳制铁鳞等含金属铁的氧化铁粉，形成低氧化度的氧化铁 壳，然后在大气中以200°C以上且小于300°C的温度进行加热0.5~5小时的氧化处理，由 此仅在该氧化铁壳表面形成由高氧化度的氧化铁构成的硬质薄层，从而得到内包炭材料的 块矿；另外，在专利文献8中公开了如下的技术：使用造粒机对炼铁粉末、乳制铁鳞等氧化 铁粉或铁矿石粉与炭材料进行混合造粒，接着在其造粒物的外表面包覆含金属铁的氧化铁 粉，包覆形成低氧化度的氧化铁壳，由此得到在氧化铁粉或铁矿石粉中以分散状态含有3mm 以下尺寸的焦炭粉的块矿。
[0008]另外，在非专利文献1中报道了在高炉内气体氛围中对内包炭材料的烧结矿进行 评价的结果，所述内包炭材料的烧结矿如下获得：在未烧结团料上外包无烟煤，制作用无烟 煤包覆了球团料（pelletfeed)的未烧结团料，将其装入锅试验装置的层状矿上，在其上装 入烧结原料并进行烧结。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本特开2001-348625号公报
[0012] 专利文献2:日本专利第3502008号公报
[0013] 专利文献3:日本专利第3502011号公报
[0014] 专利文献4:日本特开2005-344181号公报
[0015] 专利文献5:日本特开2002-241853号公报
[0016] 专利文献6:日本特开平10-183262号公报
[0017] 专利文献7:日本特开2011-195943号公报
[0018] 专利文献8:日本特开2011-225926号公报
[0019] 非专利文献
[0020] 非专利文献 1 :CAMP-ISIJvol. 24(2011)，194
【发明内容】
[0021] 发明要解决的课题
[0022] 根据上述专利文献7和8公开的技术，能够获得一种内包炭材料的块矿，所述内包 炭材料的块矿具有作为炼铁原料的适当的尺寸和足够的强度，而且具有含铁原料与炭材料 相邻配置、容易发生炼铁反应、能够低温还原的结构。然而，对于上述技术而言，金属铁较多 时与炭材料的润湿性变差，因此难以形成含有金属铁的氧化铁粉对炭材料核表面的包覆， 为了形成低氧化度的氧化铁壳，需要在造粒后进行氧化处理，由此增加了制造成本，而且炼 铁矿粉、乳制铁鳞等含金属铁的氧化铁粉的产生量少，因此存在生产量受到限制的问题。
[0023] 另外，对于上述非专利文献1公开的技术而言，由于在周围不存在烧结原料，因此 虽然在未烧结团料的周围外包有无烟煤，但存在包覆了无烟煤的球团料层熔融而使内部的 无烟煤露出，从而发生燃烧/消失的问题。
[0024] 本发明是鉴于现有技术具有的上述问题而完成的，其目的在于，不使用炼铁矿粉、 乳制铁鳞等含金属铁的氧化铁粉，从而提供一种生产量不受限制，且能够得到将含铁原料 与炭材料相邻配置的内包炭材料的块矿（烧结矿）的内包炭材料的造粒粒子，并提出了其 制造方法，同时还提出使用了该内包炭材料的造粒物的烧结矿的制造方法。
[0025] 解决课题的方法
[0026] 发明人等为了解决上述问题进行了深入研究。结果发现，如下制造烧结矿（块矿） 是有效的，即，在使用小块焦炭作为中心部的炭材料核，并使用添加了熔点调节剂的含CaO 原料的粒径250μm以下的铁矿石粉（球团料（PF))作为外层原料，进行准粒子的造粒来作 为用于制造烧结矿的内包炭材料的造粒物，将其作为烧结原料的一部分装入烧结机中，由 此来制造烧结矿（块矿），从而完成了本发明。
[0027]即，本发明涉及一种用于制造烧结矿的内包炭材料的造粒粒子，其是由炭材料核 和形成在该炭材料核的周围的外层形成的准粒子，所述外层主要由铁矿石粉和含CaO原料 构成。
[0028] 本发明的内包炭材料的造粒粒子中的上述铁矿石粉的特征在于，其是粒径为 10~1000μm的球团料。
[0029]另外，本发明的内包炭材料的造粒粒子中的上述球团料的特征在于，其粒径为 250μm以下。
[0030]另外，本发明的内包炭材料的造粒粒子中的上述外层的特征在于，其熔点为 1200°