(57)【要約】【課題】鉄鉱石が含有する水分量をより正確に測定することが可能な鉄鉱石の水分量測定方法を提供することを目的とする。【解決手段】鉄鉱石に対してサンプリングを行って、該サンプリングされた鉄鉱石から試料を調製し、該試料の水分量を測定するにあたり、前記サンプリングされた鉄鉱石に、高吸水性ポリマーを０．０４ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％未満にて添加し混合してから、前記試料の調製を行うことを特徴とする鉄鉱石の水分量測定方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鉱石に対してサンプリングを行って、該サンプリングされた鉄鉱石から試料を調製し、該試料の水分量を測定するにあたり、
前記サンプリングされた鉄鉱石に、高吸水性ポリマーを０．０４ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％未満にて添加し混合してから、前記試料の調製を行うことを特徴とする鉄鉱石の水分量測定方法。
【請求項２】
前記鉄鉱石はスラリー状である、請求項１に記載の鉄鉱石の水分量測定方法。
【請求項３】
前記高吸水性ポリマーを添加した前記鉄鉱石を、ミキサーを用いて混合する、請求項１または２に記載の鉄鉱石の水分量測定方法。
【請求項４】
鉄鉱石に対してサンプリングを行って、該サンプリングされた鉄鉱石から試料を調製し、該試料の水分量を測定し、該水分量の代表値を前記鉄鉱石の水分量として推定するにあたり、
前記サンプリングされた鉄鉱石に、高吸水性ポリマーを０．０４ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％未満にて添加し混合してから、前記試料の調製を行うことを特徴とする鉄鉱石の水分量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鉱石の水分量測定方法およびそれに基づいた鉄鉱石の水分量推定方法に関し、特に、鉄鉱石が含有する水分量をより正確に測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼原料用の鉄鉱石は、インド、オーストラリア、ブラジルなど多くの産地があり、各産地から搬入された鉄鉱石は、その一定量に対してサンプリングを行うのが一般的である。ここに、非特許文献１には、このサンプリングの目的や重要性と、実際のサンプリング手法について記載されている。すなわち、鉄鉱石は例えば大型の船から荷揚げされた後、まずこの荷揚げされた一定量をロット（以下、「コンサインメント」という。）とし、このコンサインメントの特性である水分、粒度、および成分などの品位を推定する、受け入れ検査が行われる。通常、この受け入れ検査は、１船あたり３０〜１００個程度の小口試料を採取して行い、１船から荷揚げしたコンサインメントの銘柄評価とする。このようなコンサインメントの受け入れ検査を行った後に、鉄鉱石は原料ヤードで保管され、その後、焼結・製銑などの製鉄工程に供される。
【０００３】
例えば、鉄鉱石の特性のうち、水分量推定を、荷揚げした鉄鉱石全体をコンサインメントとして行う場合、コンサインメントの一部を小口試料として採取し、その小口試料の水分量を測定するための供試試料を調製し、オーブンなどを用いてこの供試試料を乾燥し、乾燥前後の供試試料の質量を測定し、その差から供試試料の水分量を求める。この水分量の測定を、全小口試料に対して行い、全ての供試試料の水分量の平均値を取って、鉄鉱石（コンサインメント）の水分量を推定していた（例えば、非特許文献１参照）。そして、この推定値に基づいて、鉄鉱石の取引価格が確定されていた。従って、鉄鉱石の含有水分量の推定に０．１％程度でも誤差が生じると、原料の購入価格の決定に大きな影響を及ぼすため、サンプリングにおける鉄鉱石の水分量をより正確に推定することが求められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日本鉄鋼協会編、「第３版  鉄鋼便覧  第II巻  製銑・製鋼」、昭和５４年１０月１５日、ｐ７０〜８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、鉄鉱石には種々の産地があり、産地によって鉄鉱石の含有水分量が大きく異なっているため、サンプリングした鉄鉱石の水分量を正確に測定する必要があるところ、その測定値の誤差が大きいことが問題になっていた。
【０００６】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、鉄鉱石が含有する水分量をより正確に測定することが可能な鉄鉱石の水分量測定方法を提供することを目的とする。さらに、該水分量の測定方法をもって、鉄鉱石が含有する水分量をより正確に推定することが可能な鉄鉱石の水分量推定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】
【０００７】
ここで、鉄鉱石の産地によっては、多量の水分を含む鉄鉱石があり、なかにはスラリー状の鉄鉱石も存在する。本発明者らの検討によれば、多量の水分を含む鉄鉱石ほど水分測定の誤差が大きいことが判明した。この点につき、さらに検討したところ、例えばスラリー状の鉄鉱石をサンプリングして小口試料を採取し、この小口試料の水分量を測定するための供試試料を調製した際に、供試試料の調製中に水分が滲み出して水分の流出が生じているために、鉄鉱石が本来含有する水分量よりも低い水分量が測定されてしまうことを知見した。そこで、供試試料からの水分流出を回避する方途について鋭意検討した結果、試料を調製する前に所定濃度の高吸水性ポリマーを適正に添加し混合してから供試試料を調製することで、試料調製中の水分流出を防止することができ、鉄鉱石が含有する水分量をより正確に測定できることを見出した。
【０００８】
本発明は、このような知見に基づきなされたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
（１）鉄鉱石に対してサンプリングを行って、該サンプリングされた鉄鉱石から試料を調製し、該試料の水分量を測定するにあたり、前記サンプリングされた鉄鉱石に、高吸水性ポリマーを０．０４ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％未満にて添加し混合してから、前記試料の調製を行うことを特徴とする鉄鉱石の水分量測定方法。
【０００９】
（２）前記鉄鉱石はスラリー状である、上記（１）に記載の鉄鉱石の水分量測定方法。
【００１０】
（３）前記高吸水性ポリマーを添加した前記鉄鉱石を、ミキサーを用いて混合する、上記（１）または（２）に記載の鉄鉱石の水分量測定方法。
【００１１】
（４）鉄鉱石に対してサンプリングを行って、該サンプリングされた鉄鉱石から試料を調製し、該試料の水分量を測定し、該水分量の代表値を前記鉄鉱石の水分量として推定するにあたり、前記サンプリングされた鉄鉱石に、高吸水性ポリマーを０．０４ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％未満にて添加し混合してから、前記試料の調製を行うことを特徴とする鉄鉱石の水分量推定方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、サンプリングした鉄鉱石に高吸水性ポリマーを適正に添加し混合してから試料を調製するので、鉄鉱石の水分量をより正確に測定することができ、また、鉄鉱石の水分量をより正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実験例１において、高吸水性ポリマーの添加量に対する鉄鉱石含有水分の吸水時間を示すグラフである。
【図２】実験例１における、鉄鉱石の試料の様子を示す写真であり、（Ａ）は高吸水性ポリマーを添加する前の試料の写真であり、（Ｂ）は高吸水性ポリマーを添加して混合した１分後の試料の写真である。
【図３】実験例２において、試料を調製する過程の鉄鉱石の試料を示す写真であり、（Ａ）は実施例1の試料の写真であり、（Ｂ）は比較例１の試料の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の鉄鉱石の水分量測定方法を用いる、鉄鉱石コンサインメントの水分量を推定する実施形態により、本発明を詳細に説明する。本発明に従う一実施形態において、鉄鉱石の水分量を推定するにあたり、まず、鉄鉱石に対してサンプリングを行って、サンプリングされた鉄鉱石に、高吸水性ポリマーを０．０４ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％未満にて添加し混合する。その後、サンプリングされた鉄鉱石から試料を調製し、この試料の水分量を測定する。測定した水分量の代表値を、鉄鉱石が含有する水分量の値として推定する。
【００１５】
例えば、大型の船（例えば１０万ｔ超規模）から荷揚げされた鉄鋼原料用の鉄鉱石が含有する水分量をより正確に測定し、推定するにあたり、まず、荷揚げされた鉄鉱石の一定量をコンサインメントとし、このコンサインメントからのサンプリングを行う。通常、荷揚げされた全鉄鉱石をコンサインメントとする。船から荷揚げされた鉄鉱石をベルトコンベアで搬送しながら、一定間隔で所定量を採取することにより、サンプリングされた鉄鉱石（以下、「小口試料」という。）を得ることができる。小口試料の質量および個数は特に限定されないが、鉄鉱石コンサインメントの水分量をより正確に推定するためには通常、１０〜３０ｋｇの鉄鉱石コンサインメントから採取して一つの小口試料とし、３０〜１００個程度の等量の小口試料を用意する。例えば、２０ｋｇの小口試料を５０個用意する。
【００１６】
次に、上記サンプリングされた鉄鉱石である小口試料に対して、適正量の高吸水性ポリマーを添加して混合する。本発明の特徴的工程は、小口試料に高吸水性ポリマーを適正に添加する、この工程である。小口試料に添加する高吸水性ポリマーは、鉄鉱石が含有する水分を吸水することができるものであれば任意の高吸水性ポリマーを使用することができ、例えばポリアクリル酸ナトリウムを用いることができる。高吸水性ポリマーの添加量は、小口試料の質量（すなわち、水分を含有する鉄鉱石の質量）に対して０．０４ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％未満とする。高吸水性ポリマーの添加量が０．０４ｍａｓｓ％以上であれば、小口試料に含まれる鉄鉱石含有水分を短時間で吸水すると共に含有水分の外部流出を阻止することができる。また、高吸水性ポリマーの添加量が０．２５ｍａｓｓ％未満であれば、後述する供試試料を確実に乾燥する際の乾燥時間を所望の範囲内に収められ、乾燥処理を定常化できる。なお、小口試料の質量の測定に際しては、例えば鉄鉱石をベルトコンベアで搬送しながら密閉容器に小口試料を採取すれば、鉄鉱石含有水分の流出はなく、小口試料の質量を正確に測定することができる。
【００１７】
小口試料と高吸水性ポリマーとの混合は、任意の手法により行うことができる。例えば、まず、透明なビニール袋に小口試料および高吸水性ポリマーを入れる。次に、ビニール袋中の混合物を１〜５分程度混合すれば、高吸水性ポリマーが鉄鉱石含有水分を吸水する状況を目視で容易に確認することができる。そこで、この目視確認によって、鉄鉱石コンサインメント毎の高吸水性ポリマー添加量をより厳密に決定することも可能である。
【００１８】
ただし、小口試料は通常、一つあたり２０ｋｇ程度であるため、人力での混合作業が困難である。そこで、作業性を向上するために、適正量の高吸水性ポリマーを添加した小口試料を、ミキサーを用いて混合することが好ましい。混合時間は特に限定されないが、ミキサーを用いて１〜５分程度混合すれば、鉄鉱石の含有水分を十分に吸水することができる。
【００１９】
次に、高吸水性ポリマーを適正に添加して混合した小口試料から、水分測定試験に供する試料（以下、「供試試料」という。）を調製する。上述のように、小口試料に高吸水性ポリマーを適正に添加して混合しているため、供試試料を調製する際に、鉄鉱石の含有水分が滲み出すことによる水分流出を抑制することができる。なお、本実施形態において、供試試料の質量を計測することができれば、任意の形状・大きさに供試試料を調製することができる。例えば、小口試料から所定質量（例えば、−１０ｍｍ粒度については、１ｋｇ以上の測定試料を調製する。）を取り出して縮分成形し、それを供試試料として調製してもよい。また、小口試料を縮分し、別の縮分した小口試料と混合し、それらを一つの供試試料として調製することもできる。
【００２０】
また、小口試料を縮分するにあたり、任意の手法を用いることができる。例えば、まず、小口試料を長方形の採取容器に流し込んで成形し、その後、平滑な作業板上に一定の厚さで長方形に広げる。当て板およびインクリメントスコップを用いてスコップを底まで入れてスコップ一杯の試料をとり、それを集めて縮分試料とする。（通常２０等分する。）
【００２１】
供試試料を調製した後に、供試試料の水分量測定試験を行う。水分量の測定にあたっては、任意の手法を用いて測定することができる。例えば、供試試料をオーブンで一定時間乾燥して、乾燥前後の供試試料の質量を測定し、その差から水分量を求める乾燥法により、供試試料の水分量を求めることができる。水分の質量ではなく、水分率を求めてもよい。具体的には、Ｚを供試試料の水分率（％）、ｍを乾燥前の供試試料の質量（ｇ）、ｍＤを乾燥後の供試試料の質量（ｇ）とすると、下記式により供試試料の水分率を求めることができる。
Ｚ＝１００×（ｍ―ｍＤ）／ｍ
なお、試験試料の乾燥は、大気中１０５℃で恒量となるまで行なう。また、設定温度の±５℃以内で温度調節できるものとする。
【００２２】
上記供試試料の水分量測定を、全小口試料に対して行う。測定した全水分量の値から代表値を求め、その代表値をコンサインメントの水分量として推定する。具体的には、測定して求めた全ての水分率の値から算術平均値を求め、この値を代表値とすることが好ましい。しかし、代表値は水分率の算術平均値に限られず、例えば供試試料が等質量でない場合は加重平均を取ってもよいし、水分率の中央値を用いてもよい。小口試料のサンプリング数は統計学的に信頼できるサンプリング数であれば特に限定されない。
【００２３】
以上のとおり、本発明に従う鉄鉱石の水分量推定方法によれば、適正に添加し混合した高吸水性ポリマーが鉄鉱石含有水分を十分に吸水するために、水分測定試験に供する試料を調製する過程での鉄鉱石含有水分の流出を抑制することができる。したがって、既述の水分流出分を含めて供試試料の水分量を測定することができるため、その測定値から定まる代表値もより正確な値となる。その結果、鉄鉱石が含有する水分量をより正確に推定することが可能となった。
【００２４】
ここに、本発明に従う鉄鉱石の水分量測定方法は、上述の鉄鉱石の水分量推定方法において、サンプリングされた鉄鉱石に、高吸水性ポリマーを適正に添加し混合してから、試料を調製し、この試料の水分量を測定する各工程において適用したとおりである。すなわち、本発明に従う鉄鉱石の水分量測定方法は、鉄鉱石に対してサンプリングを行って、サンプリングされた鉄鉱石から試料を調製し、この試料の水分量を測定するにあたり、サンプリングされた鉄鉱石に、高吸水性ポリマーを０．０４ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％未満にて添加し混合してから、試料の調製を行うことを特徴とするものである。従って、この水分量測定方法は、上述の鉄鉱石の水分量の推定方法に限らず、鉄鉱石の水分量を測定する方法にも有利に適合する。
【００２５】
ここで、本発明に従う鉄鉱石の水分量測定方法では、任意の鉄鉱石を用いることができる。しかし、通常の鉄鉱石よりも水分を多く含んでスラリー状になった鉄鉱石（特に粉鉱石）に対して、本発明に従う鉄鉱石の水分量測定方法を適用することがより好ましい。鉄鉱石がスラリー状であると、既述のとおり試料を調製する過程での水分流出をより効果的に抑制することできるため、鉄鉱石に含まれる水分量をより正確に測定することができる。
【００２６】
なお、本発明において、サンプリングされた鉄鉱石に高吸水性ポリマーを適正に添加し混合すれば、試料を調製する際に、スコップなどの器具への泥状サンプルの付着を防止することができる。そのため、試料を調製する際の作業効率を向上することができ、試料を縮分する際の採取量の精度向上にも寄与する。
【００２７】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００２８】
［実験例１］
スラリー状鉄鉱石の試料を模擬するために、十分乾燥させた鉄鉱石１ｋｇに水２００ｇを添加したスラリー状鉄鉱石を作製した。このスラリー状鉄鉱石を市販の透明なビニール袋に入れ、ポリアクリル酸ナトリウムを０．１ｇ単位で０．１〜１．０ｇの範囲で添加して混合した。
【００２９】
高吸水性ポリマーとしてのポリアクリル酸ナトリウムの添加量に対するスラリー状鉄鉱石の含有水分の吸水時間を図１に示す。ここで、スラリー状鉄鉱石の試料の色が変化して、スラリー状鉄鉱石の含有水分が目視で確認できなくなった時間を高吸水性ポリマーによる吸水時間とする。上記スラリー状鉄鉱石に対してポリアクリル酸ナトリウムを添加する前の写真を図２（Ａ）に、ポリアクリル酸ナトリウムを０．５ｇ添加して１分間混合したときの写真を図２（Ｂ）に示す。
【００３０】
図１から、スラリー状鉄鉱石１．２ｋｇに対して０．５ｇ以上のポリアクリル酸ナトリウムを添加し混合すれば、1分程度の比較的短時間でスラリー状鉄鉱石の含有水分を吸水することができることがわかる。すなわち、高吸水性ポリマーの添加量がスラリー状鉄鉱石の試料の質量に対して０．０４ｍａｓｓ％以上であれば、短時間でスラリー状鉄鉱石の含有水分を吸水することができる。
【００３１】
［実験例２］
（実施例１）
十分乾燥させた鉄鉱石１７．８ｋｇに水２２００ｇを添加したものを水分率１１％のスラリー状鉄鉱石として作製し、ポリアクリル酸ナトリウム１０ｇを添加してミキサーを用いて３分間混合した。この混合物全体を長方形の容器に入れて成形し、水分量測定に供する試料として調製した。試料をオーブンで１０５℃、８時間の条件で乾燥させて、乾燥前後の試料の質量を測定し、その測定値から、試料の水分率を求めた。
【００３２】
（比較例１）
ポリアクリル酸ナトリウムを添加しなかった以外は、実施例１と同様にして、スラリー状鉄鉱石の水分率を測定した。
【００３３】
実施例１で測定された試料の水分率は１０．９２％であり、比較例１で測定された試料の水分率は１０．１４％であった。また、試料成形前における、試料からの水分の流出の有無を示す写真を図３（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ示す。図３（Ｂ）の写真下部の染み状模様は、試料の調製中に水分が流出する様子を示す。
【００３４】
実施例１と比較例１との水分率の差および図３（Ａ），（Ｂ）から、比較例１（すなわち従来方法）では水分測定試験に供する試料を調製する際に鉄鉱石含有水分が流出するために、負のバイアスがかかってしまうことがわかる。すなわち、従来方法では本来鉄鉱石に含まれる水分量よりも少ない値で水分量が測定されてしまう。一方、本発明に従う水分量の測定方法であれば、より正確に鉄鉱石の水分量を測定できることがわかる。
【００３５】
［実験例３］
（実施例２）
カラジャス産粉鉱石をサンプリングして２０ｋｇの小口試料を１２個用意した。それぞれの小口試料に対して１０ｇのポリアクリル酸ナトリウムを添加してミキサーを用いて混合した。混合物を長方形に縮分成形し、当て板およびインクリメントスコップ１５Ｄ（約１８０ｍＬ）を用いて２０個の各部分からランダムにスコップ一杯の試料をとり、それを集めて縮分試料とした。オーブンを用いて１０５℃、８時間の条件で供試試料を乾燥させて、乾燥前後の供試試料の質量を測定し、水分率を求めた。全ての小口試料に対してこの供試試料の調製および水分量測定を行い、水分率を求めた。各供試試料の水分率の算術平均値を鉄鉱石中の水分量として推定した。
【００３６】
（比較例２）
ポリアクリル酸ナトリウムを添加しなかった以外は、実施例２と同様にして、鉄鉱石の水分率を推定した。
【００３７】
実施例２および比較例２で測定した供試試料の水分率を表１に示す。実施例２による鉄鉱石の水分量の推定値は９．２４９％となり、比較例２による水分量の推定値は８．７２３％となった。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１から、カラジャス産粉鉱石のように含有水分量の高い鉄鉱石の場合、従来の鉄鉱石の水分量推定方法では水分量が約０．５３％低く推定されてしまうことがわかる。これは、既述のとおり、供試試料を調製する際に水分が滲み出して水分の流出が生ずるために、鉄鉱石が本来含有する水分量よりも低い水分量が測定されていた（すなわち、負のバイアスがかかる）からだと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、サンプリングした鉄鉱石に高吸水性ポリマーを適正に添加し混合してから試料を調製するので、鉄鉱石の水分量をより正確に測定することができ、また、鉄鉱石の水分量をより正確に推定することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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