(57)【要約】【課題】簡易かつ確実な手段により、粉状炭材を迅速かつ十分に軟化させて粉状鉄含有原料との均一な混合を実現し、設備コストを上昇させることなく、強度を確保しつつ生産性をさらに向上しうる炭材内装塊成化物の製造方法を提供する。【解決手段】軟化溶融性を有する粉状炭材Ａと加熱した粉状鉄含有原料Ｂとを酸素含有ガスＧを流通しつつ混合して得られた加熱混合物Ｃを熱間成形して炭材内装塊成化物Ｄを製造する方法であって、操業の立上げ時においては、混合手段３には、先ず、５００℃以上に加熱した粉状鉄含有原料Ｂのみを供給しておき、次いで、粉状炭材Ａを少量ずつ供給して加熱混合物Ｃの温度が３００℃以上に達してから酸素含有ガスＧの供給を開始し、触媒燃焼を継続することにより加熱混合物Ｃの温度を３００℃以上に維持しつつ、粉状炭材Ａ、粉状鉄含有原料Ｂ、酸素含有ガスＧの供給速度等を調整して目標とする定常時の操業条件に合わせ込む。【選択図】図１
2010209448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟化溶融性を有する粉状炭材を、加熱することなく、または、３５０℃以下に加熱して供給する炭材供給手段と、粉状鉄含有原料を３００℃以上に加熱する原料加熱手段と、酸素含有ガスを流通しつつ、前記粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄含有原料とからなる加熱原料を混合して加熱混合物とする混合手段と、前記加熱混合物を熱間成形して炭材内装塊成化物となす熱間成形手段と、を備えた製造装置を用いて炭材内装塊成化物を連続的に製造する方法であって、
該製造方法による操業の立上げ時においては、前記原料加熱手段による、前記粉状鉄含有原料の加熱温度を５００℃以上とし、前記混合手段には、先ず、該加熱後の粉状鉄含有原料のみを供給しておき、次いで、前記粉状炭材を少量ずつ供給して前記加熱混合物の温度が、３００℃以上でかつ前記粉状炭材の最高流動度温度以下の温度範囲に達してから、前記酸素含有ガスの供給を開始し、該加熱混合物の温度を３００℃以上でかつ前記粉状炭材の最高流動度温度以下の温度範囲に維持しつつ、前記粉状鉄含有原料の供給速度およびその加熱温度、前記粉状炭材の供給速度、ならびに、前記酸素含有ガスの供給速度を調整して目標とする定常時の操業条件に合わせ込むことを特徴とする、炭材内装塊成化物の製造方法。
【請求項２】
前記粉状鉄含有原料の供給速度およびその加熱温度、前記粉状炭材の供給速度、ならびに、前記酸素含有ガスの供給速度の調整を、前記混合手段から排出される排ガスの温度に基づいて行う請求項１に記載の炭材内装塊成化物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉、キューポラなどの竪型炉用装入原料として用いることができる、熱間成形による炭材内装塊成化物の製造方法に関し、詳しくは加熱原料の混合機における生産性の改善技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、高炉、キューポラなどの竪型炉用装入原料として用いることを目的として、粉鉱石と軟化溶融性を有する炭材の混合物を熱間成形することにより、従来の炭材内装コールドペレット等のようにセメントなどのバインダを添加せずとも高強度が得られる炭材内装塊成化物を開発した。
【０００３】
このような炭材内装塊成化物（以下、単に「塊成化物」ともいう。）は、例えば図５に示すような工程で製造できる。すなわち、粉状鉄鉱石Ｂをロータリキルン（原料加熱手段）２で４００〜８００℃に加熱するとともに、軟化溶融性を有する粉状石炭Ａを別途ロータリドライヤ（炭材加熱手段）１で軟化溶融が起らない２５０℃未満の温度で乾燥したのち、これらの加熱された粉状石炭Ａ（以下、単に「石炭」ともいう。）と粉状鉄鉱石Ｂ（以下、単に「鉄鉱石」ともいう。）とからなる加熱原料を混合機３で混合して粉状石炭Ａが軟化溶融する温度である２５０〜５５０℃の加熱混合物Ｃとする。そして、この加熱混合物Ｃを双ロール型成形機（成形手段）４で熱間成形してブリケット化し、必要により脱ガス槽（熱処理手段）５にて残留タール分を除去することにより塊成化物Ｅが得られる（特許文献１，２参照）。
【０００４】
ここで、混合機３において、粉状石炭Ａを軟化溶融させるためには、石炭を軟化溶融する温度まで昇温させるために必要な顕熱Ｑ１と、石炭を熱分解するために必要な乾留熱Ｑ２を合計した熱量Ｑを必要とする。
【０００５】
例えば、石炭と鉄鉱石との質量比を２０：８０、鉄鉱石の比熱０．２５ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）、石炭の初期温度を２０℃、石炭の比熱０．２５ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）、石炭の乾留熱（２９０〜７００℃）３００ｋｃａｌ／ｋｇ、加熱混合物温度（＝石炭の軟化溶融温度）４５０℃としたとき、石炭１ｋｇ当りの必要熱量Ｑ（ｋｃａｌ／ｋｇ）は、以下のようになる。
【０００６】
Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２
＝０．２５ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）×（４５０℃−２０℃）＋３００ｋｃａｌ／ｋｇ×（４５０℃−２９０℃）／（７００℃−２９０℃）
＝１０７．５ｋｃａｌ／ｋｇ＋１１７ｋｃａｌ／ｋｇ
＝２２４．５ｋｃａｌ／ｋｇ
【０００７】
この必要熱量Ｑを鉄鉱石の顕熱のみで供給する場合は、理論的には鉄鉱石を６７５℃に加熱（予熱）する必要がある（以下、この温度を「理論予熱温度」と呼ぶ。）。実際には、混合機３からの放熱ロスが存在するのでこの放熱ロスを補填するため、さらに高い温度に鉄鉱石を加熱する必要がある。
【０００８】
このように、鉄鉱石を高温に加熱するためには、ロータリキルン（原料加熱手段）の耐熱仕様が上昇し設備コストが増大するとともに、ロータリキルン（原料加熱手段）にて大量のエネルギを必要とする問題がある。
【０００９】
また、石炭の軟化溶融特性は、その昇温速度に応じて変化することが知られている。すなわち、石炭の昇温速度が上昇するにしたがって、軟化開始温度は低温化し、再度固化（コークス化）するまでの温度範囲は拡大するものの、軟化開始までの時間はもとよりコークス化までの時間も短くなる傾向があることが知られている。
【００１０】
そして、鉄鉱石の顕熱のみで石炭を軟化させる場合には、上述したように、鉄鉱石温度を高く設定する必要があるが、そうすると、混合機３への加熱原料の装入直後における、混合が不十分でかつ鉄鉱石温度が高い状態において、高温の鉄鉱石の近傍に局部的に存在する石炭が急速加熱されて急速に軟化溶融し、軟化溶融状態に留まらずさらにコークス化状態にまで至ってしまう。この結果、バインダとしての効果が減少し、塊成化物の強度が十分に確保できない問題が生じる。
【００１１】
そこで、本発明者らは、混合機３内に酸素含有ガスとして例えば空気を流通させ、このような酸素含有ガス雰囲気中で混合処理を行うことにより、石炭から発生してくる揮発分の一部を、空気中の酸素ガス成分と反応させて燃焼し雰囲気温度を上昇させることで、加熱混合物Ｃの温度すなわち熱間成形温度をより確実に確保できるという方法を提案した（特許文献３参照）。
【００１２】
しかしながら、石炭から発生してくる揮発分は、メタンや水素を主成分とし、これらのガス成分の発火温度はそれぞれ５４０℃、５７０℃である。したがって、低酸素濃度下での燃焼状態となる上記特許文献３で提案した方法では、混合機３内の雰囲気温度（すなわち加熱混合物Ｃの温度）が上記発火温度より低い場合は常識的には燃焼反応が起らないと考えられるので、十分に熱効率が改善されないことが懸念されていた。
【００１３】
本出願人は、上記課題を解決するために、上記特許文献３で提案した、混合機に酸素含有ガスを吹き込むことにより熱効率を改善する技術のさらなる改良を行うこととし、ラボ試験等により種々検討を行った。その結果、石炭から発生する揮発分の低酸素濃度下における燃焼反応は、鉄鉱石の存在下においては、鉄鉱石の触媒作用によって、主要ガス成分の発火温度よりも低い温度で燃焼が開始すること（以下、この現象を「触媒燃焼」と呼ぶ。）を見出し、該知見に基づく基本発明について既に特許出願（特願２００８−２８５２８０）を行った。
【００１４】
上記基本発明は、「軟化溶融性を有する粉状炭材を、加熱することなく、または、３５０℃以下に加熱して供給する炭材供給手段と、粉状鉄含有原料を３００℃以上に加熱する原料加熱手段と、酸素含有ガスを流通しつつ、前記粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄含有原料とからなる加熱原料を混合して加熱混合物とする混合手段と、前記加熱混合物を熱間成形して炭材内装塊成化物となす熱間成形手段とを備え、前記混合手段において、前記酸素含有ガスを、前記粉状鉄含有原料の温度が３００℃以上で、かつ、前記粉状炭材の最高流動度温度以下の範囲に吹き込むことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造装置」である。
【００１５】
本発明者らは、上記基本発明をより具体化して工業規模の生産に適した製造技術を確立すべくさらに検討を進めているが、特に、できるだけコンパクトな製造装置を用いつつ、操業の立上げをより効率的に行える製造方法の開発が要請されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許３５０２０１１号公報
【特許文献２】特開２００１−２９４９４４号公報
【特許文献３】特開２００８−９５１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明は、簡易かつ確実な手段により、粉状炭材を迅速かつ十分に軟化させて粉状鉄含有原料との均一な混合を実現し、設備コストを上昇させることなく、強度を確保しつつ生産性をさらに向上しうる炭材内装塊成化物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、軟化溶融性を有する粉状炭材を、加熱することなく、または、３５０℃以下に加熱して供給する炭材供給手段と、粉状鉄含有原料を３００℃以上に加熱する原料加熱手段と、酸素含有ガスを流通しつつ、前記粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄含有原料とからなる加熱原料を混合して加熱混合物とする混合手段と、前記加熱混合物を熱間成形して炭材内装塊成化物となす熱間成形手段と、を備えた製造装置を用いて炭材内装塊成化物を連続的に製造する方法であって、該製造方法による操業の立上げ時においては、前記原料加熱手段による、前記粉状鉄含有原料の加熱温度を５００℃以上とし、前記混合手段には、先ず、該加熱後の粉状鉄含有原料のみを供給しておき、次いで、前記粉状炭材を少量ずつ供給して前記加熱混合物の温度が、３００℃以上でかつ前記粉状炭材の最高流動度温度以下の温度範囲に達してから、前記酸素含有ガスの供給を開始し、該加熱混合物の温度を３００℃以上でかつ前記粉状炭材の最高流動度温度以下の温度範囲に維持しつつ、前記粉状鉄含有原料の供給速度およびその加熱温度、前記粉状炭材の供給速度、ならびに、前記酸素含有ガスの供給速度を調整して目標とする定常時の操業条件に合わせ込むことを特徴とする、炭材内装塊成化物の製造方法である。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、前記粉状鉄含有原料の供給速度およびその加熱温度、前記粉状炭材の供給速度、ならびに、前記酸素含有ガスの供給速度の調整を、前記混合手段から排出される排ガスの温度に基づいて行う請求項１に記載の炭材内装塊成化物の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、操業の立上げ時においては、混合手段に、先ず、粉状鉄含有原料のみを５００℃以上で供給しておき、次いで、粉状炭材を少量ずつ供給して加熱混合物の温度が３００℃以上でかつ前記粉状炭材の最高流動度温度以下の温度範囲に達してから酸素含有ガスの供給を開始することで、粉状炭材から発生する揮発分の一部を、その主要ガス成分の発火温度よりも低い温度から確実に燃焼させることができ、さらに、該加熱混合物の温度を３００℃以上でかつ前記粉状炭材の最高流動度温度以下の温度範囲に維持しつつ、前記粉状鉄含有原料の供給速度およびその加熱温度、前記粉状炭材の供給速度、ならびに、前記酸素含有ガスの供給速度を調整して定常時の操業条件に合わせることで、上記揮発分の燃焼を中断することなく継続できるため、加熱原料中の粉状炭材は、より確実にその昇温速度が上昇し、混合手段内での混合時間を短縮しても十分に軟化し、粉状鉄含有原料との均一な混合が実現できる。
【００２１】
この結果、設備コストを上昇させることなく、強度を確保しつつ生産性をさらに向上しうる炭材内装塊成化物の製造方法を実現できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る、炭材内装塊成化物の製造装置の概略構成を示すフロー図である。
【図２】本発明に係る混合手段の一例を示す概略の縦断面図である。
【図３】比較例１における、各部の温度の経時変化を示す推移グラフ図である。
【図４】本発明例における、各部の温度の経時変化を示す推移グラフ図である。
【図５】従来技術における、炭材内装塊成化物の製造装置の概略構成を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態）
図１に本発明の一実施形態に係る炭材内装塊成化物の製造装置の概略構成を示す。なお、上記従来技術で説明した図５と共通する装置（手段）および物質には同じ符号を用いた。以下、粉状鉄含有原料として粉状鉄鉱石を代表例に挙げて説明する。鉄鉱石と、炭材のうち軟化溶融性を実質的に有しない炭材（例えば、コークス粉、一般炭、無煙炭、オイルコークス等）は、必要な場合には粉砕して、７４μｍ以下の粒子が７０％程度の粉状にする。炭材のうち軟化溶融性を有する炭材（例えば、粘結炭、非微粘結炭、ＳＲＣ等）も、上記の軟化溶融性を実質的に有しない炭材ほどは細かくする必要はないが、粉状鉄鉱石および軟化溶融性を実質的に有しない炭材との混合状態を良好に保つために１ｍｍ以下程度に粉砕するのが望ましい。
【００２４】
〔炭材供給手段〕
このようにして粒度調整された粉状炭材Ａは、炭材供給手段１で後段の混合手段３へ供給する。なお、粉状炭材Ａは、加熱することなく供給してもよいし、実質的に軟化溶融しない３５０℃以下に加熱して供給してもよい。粉状炭材Ａを加熱する場合は、炭材供給手段１の前段に別途加熱手段を設けてもよいし、炭材供給手段１が加熱機能を備えたもの（例えばロータリドライヤ）とし、粉状炭材Ａを加熱しつつ供給するようにしてもよい。
【００２５】
〔原料加熱手段〕
一方、粉状鉄鉱石Ｂは、原料加熱手段（例えば、ロータリキルン）２で予熱するが、本製造装置による操業の立上げ時には５００℃以上に予熱する必要があるのに対し、操業が定常に達した後には、混合手段３に装入されたときの温度が３００℃以上で、粉状炭材Ａの最高流動度温度以下となるように、３００℃以上に予熱すればよい。
【００２６】
粉状鉄鉱石Ｂの予熱温度は、その上限は特に制限されるものではないが、理論予熱温度（該粉状鉄鉱石Ｂを粉状石炭Ａと混合した際に、該粉状鉄鉱石Ｂの顕熱のみで、該粉状石炭Ａにその乾留熱を与えた上で、混合して得られた加熱混合物Ｃの温度を該粉状石炭Ａの軟化溶融温度に等しくする温度；上記段落［０００７］参照）より低い温度とすることが好ましい。粉状鉄鉱石Ａの予熱温度を上記理論予熱温度以上の温度とすると、粉状炭材Ａから発生した揮発分を燃焼させることなく、粉状鉄鉱石Ｂの顕熱のみで粉状炭材Ａを軟化溶融させることが可能となるので、本発明を適用するまでもないためである。なお、上記理論予熱温度は、粉状石炭Ａと粉状鉄鉱石Ｂとの質量比や粉状石炭Ａの初期温度等によって変化するものであるが、上記段落［０００４］〜［０００７］に示した例によれば６７５℃となる。粉状鉄鉱石Ｂの予熱温度は、本製造装置の立上げ時には６００℃未満とすることがより好ましく、５５０℃未満とすることが特に好ましく、操業が定常に達した後には５００℃未満とすることがより好ましく、４００℃未満とすることが特に好ましい。ロータリキルン２のバーナから吹き込む燃料としては固体燃料である微粉炭、液体燃料である重油、気体燃料である天然ガス、ＣＯＧ等いずれも使用できる。
【００２７】
〔混合手段〕
粉状炭材Ａと加熱後の粉状鉄鉱石Ｂとからなる加熱原料（Ａ＋Ｂ）は、混合手段３に装入され、酸素含有ガスＧとして例えば空気を流通しつつ、混合して加熱混合物Ｃとなるが、本発明は、本製造装置による操業の立上げ時においては、原料加熱手段２による、粉状鉄鉱石Ｂの加熱温度を５００℃以上とし、混合手段３には、先ず、該加熱後の粉状鉄鉱石Ｂのみを供給しておき、次いで、粉状炭材Ａを少量ずつ供給して加熱混合物Ｃの温度が３００℃以上でかつ粉状炭材Ａの最高流動度温度以下の温度範囲に達してから、酸素含有ガスＧの供給を開始し、加熱混合物Ｃの温度を３００℃以上でかつ粉状炭材Ａの最高流動度温度以下の温度範囲に維持しつつ、粉状鉄鉱石Ｂの供給速度およびその加熱温度、粉状炭材Ａの供給速度、ならびに、酸素含有ガスＧの供給速度を調整して目標とする定常時の操業条件に合わせることを特徴とするものである。
【００２８】
ここで、本製造装置による操業の立上げ時において、原料加熱手段２による、粉状鉄鉱石Ｂの加熱温度（すなわち、混合手段３に供給される粉状鉄鉱石Ｂの温度）を５００℃以上としたのは、操業開始前の冷却された状態の混合手段３に、定常操業時よりも高い温度の粉状鉄鉱石Ｂを供給することにより、触媒燃焼が起りうる３００℃以上の温度まで短時間で昇温させるためである。つまり、立上げ時において粉状鉄鉱石Ｂの加熱温度を５００℃未満とすると、触媒燃焼が起りうる３００℃まで到達するのに非常に長い時間を要するか、混合手段３の容器壁面からの放熱ロスが大きいような場合にはいくら時間を掛けても３００℃に到達せず、そもそも触媒燃焼が起らなくなるためである。
【００２９】
そして、混合手段３には、先ず、５００℃以上の粉状鉄鉱石Ｂのみを供給しておき、次いで、粉状炭材Ａを少量ずつ供給して加熱混合物Ｃの温度が３００℃以上でかつ粉状炭材Ａの最高流動度温度以下の温度範囲に達してから、酸素含有ガスＧの供給を開始することで、触媒燃焼が起り、加熱混合物Ｃの温度が上昇し始める。
【００３０】
そこで、加熱混合物Ｃの温度を３００℃以上でかつ粉状炭材Ａの最高流動度温度以下の温度範囲に維持して触媒燃焼を継続させつつ、前記粉状鉄含有原料の供給速度およびその加熱温度、前記粉状炭材の供給速度、ならびに、前記酸素含有ガスの供給速度（以下、これらを「各種操業パラメータ」と総称する。）の調整を行う。
【００３１】
該各種操業パラメータの調整の一例として、例えば後記実施例（図４）に示するように、粉状鉄鉱石Ｂの供給速度を上昇させる一方でその加熱温度を低下させていくとともに、粉状炭材Ａと酸素含有ガスＧの供給速度を上昇させていく調整手段により、目標とする定常時の操業条件に合わせ込むことができる。つまり、この調整手段を用いれば、加熱混合物Ｃ（粉状炭材Ａ＋粉状鉄鉱石Ｂ）の通過量が増加するにしたがって触媒燃焼の量も増加していくので、混合手段３内の温度を所定範囲（３００℃以上でかつ粉状炭材Ａの最高流動度温度以下の温度範囲）に維持しながら、最終的に目標とする定常時の操業条件に到達させる（合わせ込む）ことができる。
【００３２】
ここで、酸素含有ガスＧの供給を開始する、加熱混合物Ｃの温度を３００℃以上としたのは、粉状鉄鉱石Ｂの存在下においては、その触媒作用により、粉状鉄鉱石Ｂの温度が３００℃以上であれば、粉状鉄鉱石Ｂの近傍に存在する粉状炭材Ａから発生する揮発分の主要ガス成分であるメタン（ＣＨ４）と水素（Ｈ２）の発火温度である５４０℃と５７０℃よりも低い温度でも燃焼反応が進行するためである（上記特願２００８−２８５２８０の実施例１参照）。
【００３３】
一方、酸素含有ガスＧの供給を開始する、加熱混合物Ｃの温度を粉状炭材Ａの最高流動度温度以下としたのは、最高流動度温度を超えると炭材の固化が始まり、バインダとしての効果が減じるためである。より好ましくは、軟化開始温度以下である。
【００３４】
また、酸素含有ガスＧ供給開始後の上記各種操業パラメータの調整時において、加熱混合物Ｃの温度を３００℃以上でかつ粉状炭材Ａの最高流動度温度以下の温度範囲に維持することも、上記と同様の理由によるものである。
【００３５】
なお、酸素含有ガスＧの供給速度を増減することにより、加熱混合物Ｃの温度を調節できるが、酸素含有ガスＧの供給速度は、高くしすぎると粉状炭材Ａから発生してくる揮発分を完全燃焼したうえ、過剰の酸素ガス成分が燃焼後の雰囲気ガス中に残存するため、粉状炭材Ａ中の固定炭素分が酸化されて消費されることとなる。したがって、混合手段３に供給する酸素含有ガスＧ中の酸素量は、粉状炭材Ａから発生してくる揮発分が完全燃焼するのに必要な化学当量より少なくする。
【００３６】
混合手段３としては、その装置の形式は特に限定されるものではないが、例えば図２に例示するように、内面円筒状の混合容器３１内に、該混合容器３１の中心軸と一致する軸３２回りに回転する攪拌翼３３が備えられてなる混合機（例えばパドル型ミキサ）を用いるとよい。
【００３７】
これにより、短時間で粉状炭材Ａと粉状鉄鉱石Ｂとを均一に混合することができるので、粉状炭材Ａの無機化および／または炭材軟化による不要な造粒を抑制することができ、バインダとしての軟化炭材が均一に分散した加熱混合物Ｃが得られる。
【００３８】
上記各種操業パラメータの調整は、加熱混合物Ｃの温度を所定範囲内に維持しつつ行うが、加熱混合物Ｃの温度の測定は、例えば、混合手段３の加熱混合物排出ダクト３８内に設置した熱電対などの温度計により行えばよい。
【００３９】
また、例えば、混合手段３の排ガス排出ダクト３７内に熱電対などの温度計を設置して、混合手段３から排出される排ガスＨの温度を測定し、上記加熱混合物Ｃの温度に代えてまたは加えて、この排ガス温度に基づいて上記各種操業パラメータの調整を行うようにしてもよい。粉状の加熱混合物Ｃは、その流量が変わると加熱混合物排出ダクト３８内における占有率が変化するので、熱電対の設置の仕方によっては、加熱混合物Ｃの温度はその測定精度に影響が出やすいのに対し、排ガスＨの温度はそのようなことがなく測定精度が安定しているためである。
【００４０】
また、例えば、混合手段３の排ガス排出ダクト３７内にガス採取装置を設置して、混合手段３から排出される排ガスＨ中の酸素濃度を測定し、触媒燃焼の進行を確認するようにしてもよい。すなわち、排ガスＨ中の酸素濃度がほぼ０％の場合は触媒燃焼が順調に進行していることがわかり、該酸素濃度が０％より高い場合は、触媒燃焼が起っていないか、触媒燃焼は起っているものの酸素含有ガスＧの吹き込み量が過剰なことがわかる。
【００４１】
排ガス排出ダクト３７を介して排出された排ガスＨは、粉状炭材Ａから発生したタール分を含有する場合があり、排ガス系統において凝縮・固着し、配管等を閉塞させるおそれがある。これを防止するため、図示しないが、例えば、混合手段３の排ガス排出ダクト３７に燃焼器を設置してタール分を燃焼分解してガス化させてしまう方法や、同排出ダクト３７にバーナを設置して排ガス中の揮発分（炭化水素ガス）を部分燃焼してタール分が凝縮しない温度に保持して排ガス処理装置まで搬送する方法などを採用すればよい。
【００４２】
〔熱間成形手段〕
図１に戻り同図に示すように、粉状炭材Ａと粉状鉄鉱石Ｂからなる加熱混合物Ｃは、熱間成形手段（例えば熱間成形用の双ロール型成形機）４を用いて加圧成形し、塊成化物Ｄとなす。上記混合手段により、加熱混合物Ｃ中に十分に軟化した炭材が均一に分散されているので、高強度の塊成化物Ｄが得られる。
【００４３】
〔熱処理手段〕
塊成化物Ｄを上記熱間成形温度以上の温度に調整した熱処理手段（例えば、シャフト炉）５内に装入し、塊成化物Ｄ中に残存する揮発分およびタール分を除去し、炭材を固化させる。これにより、塊成化物Ｄが竪型炉に装入されて加熱された際に、もはや炭材が軟化することがなく塊成化物Ｅの強度が維持されるとともに、タール分が多量に発生することがなく竪型炉の排ガス系統にタールが固着する等のトラブルの発生を防止できる。
【００４４】
シャフト炉５で熱処理された塊成化物Ｈは、熱いまま大気中に排出すると発火や燃焼のおそれがあるため、シャフト炉５の下部で窒素ガスなどの不活性ガスにより４００℃以下まで冷却してから排出するのが望ましい。
【００４５】
脱ガス後の塊成化物Ｄは、スクリーン６で篩って、篩下粉Ｆはロータリキルン２や混合機３等へ戻して再利用しつつ、篩上塊状物Ｅは目的とする高強度の炭材内装塊成化物として回収する。
【００４６】
（変形例）
上記実施形態では、酸素含有ガスＧとして空気を例示したが、空気の代わりに、酸素ガスまたは酸素富化空気を用いてもよい。これにより、空気と同じ酸素量でも燃焼後の雰囲気ガス温度が上昇するので、酸素含有ガスＧの混合機３への添加量を減少させることができ、混合機３からの排ガスの量も減少し、排ガス処理設備のコストが低減される。さらに、混合機３からの排ガス中には炭化水素を主成分とする熱分解ガス（揮発分）が含まれることから、これを燃料として利用する場合は、酸素ガスまたは酸素富化空気を用いる方が、単に空気を用いるよりも酸素含有ガスＧ添加による排ガスカロリの低下が抑制されるので、燃料としての価値が高まる。
【００４７】
また、上記実施形態では、熱処理手段（熱処理工程）を設けた例を示したが、竪型炉における炭材内装塊成化物の使用量が少ない場合等は、竪型炉内でのタール発生総量も少なくなるので、熱処理工程を省略してもよい。なお、本発明方法で製造された炭材内装塊成化物は、竪型炉に装入された際、炉内で徐々に昇温されるので、たとえ内部に揮発分が残存していても、揮発分は徐々に除去されるため塊成化物が爆裂するおそれはない。熱処理工程を省略した場合、炭材供給工程、混合工程および熱間成形工程のすべての工程において酸素含有ガス雰囲気中で処理を行ってもよいし、いずれか１つまたは２つの工程において酸素含有ガス雰囲気中で処理を行ってもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、加熱機能を備えた炭材供給手段としてロータリドライヤを用いる例を示したが、流動層式ドライヤや外部加熱式キルンを用いてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、原料加熱手段としてロータリキルンを用いる例を示したが、流動層式加熱炉や外部加熱式キルンを用いてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、混合手段として横型混合機を用いる例を示したが、竪型混合機を用いてもよい。また、横型混合機としてパドル型ミキサを例示したが、スクリュー型ミキサを用いてもよい。また、連続式の混合機を例示したが、バッチ式の混合機を用いてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、熱間成形手段として双ロール型成形機を用いる例を示したが、押出し成形機を用いてもよい。
【実施例】
【００５２】
本発明の効果を確証するため、以下の試験を実施した。
【００５３】
粉状鉄含有原料としては、粉状鉄鉱石（銘柄：ＭＢＲ、粒度：−５ｍｍ）を用い、粉状炭材としては、粉状石炭（銘柄：ＳＯＮＯＭＡ、揮発分：２８．８質量％，最高流動度［ｌｏｇ（ＤＤＰＭ）］：３．９４，軟化開始温度：３９２℃、最高流動度温度：４４２℃、粒度：−７５μｍ，９０質量％）を用いた。そして、ブリケットは、粉状鉄鉱石：粉状炭材＝７５：２５〜８５：１５（質量比）の配合割合とし、ブリケットの製造速度は１．２ｔ／ｈとした。
【００５４】
炭材供給手段（加熱機能付き）および原料加熱手段としては、ともにＣＯＧを燃料として外部加熱を行うスクリュー移送式加熱機を用いた。
【００５５】
混合手段としては、横型パドル式混合機（容器内径０．４４ｍ、容器有効長さ４．５ｍ、空気吹き込み口付き）を用いた。なお、該混合機は、ＣＯＧを燃料として外部加熱により保温を行う方式を採用した。
【００５６】
熱間成形手段としては、双ロール型成形機（ロール径：８００ｍｍ）を用い、成形圧：８００ｋＮにて、長さ：３０ｍｍ×幅：２５．７ｍｍ×厚み：２０ｍｍの枕形ブリケットに成形した。
【００５７】
また、熱処理手段としては、炭材供給手段（加熱機能付き）および原料加熱手段と同様、ＣＯＧを燃料として外部加熱を行うスクリュー移送式加熱機を用い、処理温度：６５０℃、滞留時間：６．４ｍｉｎで脱ガス処理を行った。
【００５８】
〔比較例１〕
粉状石炭は１００〜１５０℃、粉状鉄鉱石は最高６００℃にそれぞれ加熱し、混合機にて空気を吹き込むことなく混合を行った。その結果、図３に示すように、加熱混合物の温度は最高２５０℃までにしか到達せず、成形されたブリケットの圧潰強度は１２００Ｎ／個に満たなかった。
【００５９】
〔比較例２〕
粉状石炭は１００〜１５０℃、粉状鉄鉱石は４８０℃に加熱し、混合機にて空気を吹き込みつつ混合を行った。図示は省略したが、下記発明例と同様のタイムスケジュールにて原料および空気の供給量の調整を行ったものの、加熱混合物の温度は最高２７０℃までにしか到達せず、混合機に空気を吹き込んだものの触媒燃焼は起らなかった。そして、成形されたブリケットの圧潰強度は１２００Ｎ／個に満たなかった。
【００６０】
〔発明例〕
粉状石炭は１００〜１５０℃、粉状鉄鉱石は５００℃に加熱し、混合機にて空気を吹き込みつつ混合を行った。図４（ａ）、（ｂ）に示すようなタイムスケジュールにて、原料および空気の供給量を調整することにより、同図（ｃ）に示すように、混合機への空気添加開始後は、粉状鉄鉱石の供給量を増加するとともにその加熱温度を低下させているにも関わらず、常に加熱混合物の温度は３００℃以上を維持できており、触媒燃焼が寄与していることが確認できた。そして、成形されたブリケットの圧潰強度は１６７０〜１９６０Ｎ／個（１７０〜２００ｋｇｆ／個）が得られた。
【符号の説明】
【００６１】
１：炭材供給手段（ロータリドライヤ）
２：原料加熱手段（ロータリキルン）
３：混合手段（混合機）
３１：混合容器
３２：軸
３３：攪拌翼
３４：原料装入部
３５：混合物排出部
３６：酸素含有ガスの吹込み口
３７：排ガスの排出口
３８：加熱混合物排出ダクト
４：熱間成形手段（双ロール型成形機）
５：熱処理手段（脱ガス槽、シャフト炉）
６：スクリーン
Ａ：粉状炭材（粉状石炭）
Ｂ：粉状鉄含有原料（粉状鉄鉱石）
Ｃ：加熱混合物
Ｄ：炭材内装塊成化物（ブリケット）
Ｅ：炭材内装塊成化物（篩上塊状物）
Ｆ：篩下粉
Ｇ：酸素含有ガス（空気）
Ｈ：排ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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