(57)【要約】【課題】微粉鉱石を多く含む粉状原料を用いた場合であっても、適切な粒度分布及び強度を有する焼結原料を製造して、該焼結原料によって焼結鉱の生産性を維持しつつ、攪拌機を小型化して運転費を抑えることが可能な焼結原料の製造方法及び焼結原料の製造装置を提供する。【解決手段】粉状原料２を焼結原料６に造粒する際に駆動する収容器３の複数部位での、粉状原料２の速度を予め解析する。解析結果に基づいて、粒径が８．０ｍｍ以上である粉状原料の速度が、粉状原料速度の最小速度Ｖｍｉｎの１．５倍以下になる低速度領域を、複数の部位のうちから予め特定しておく。実際に造粒する際に、収容器３に粉状原料２を投入し、低速度領域の少なくとも一部を中心にして攪拌する。粉状原料の造粒装置１は、収容器３と攪拌機５とを有する。造粒装置１において、低速度領域の少なくとも一部を中心にして攪拌するように、攪拌機５が粉状原料２に挿入されている。【選択図】            図１
2015160961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状原料を造粒して焼結原料を製造する焼結原料の製造方法であって、
予め、造粒する際に駆動する収容器の複数部位での、前記粉状原料の粉状原料速度を解析し、
解析結果に基づいて、粒径が８．０ｍｍ以上である粉状原料の速度が、前記粉状原料速度の最小速度Ｖｍｉｎの１．５倍以下になる低速度領域を、前記部位のうちから特定しておき、
実際に造粒する際に、前記収容器に前記粉状原料を投入するとともに、前記低速度領域の少なくとも一部を中心にして攪拌することを特徴とする焼結原料の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の焼結原料の製造方法で用いられる焼結原料の製造装置であって、
収容器と攪拌機とを有し、
前記低速度領域の少なくとも一部を中心にして攪拌可能なように、前記攪拌機が、前記収容器に収容されている粉状原料に挿入されることを特徴とする焼結原料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉状原料を造粒して、焼結鉱の生産性を向上させる焼結原料を製造する焼結原料の製造方法、及び、焼結原料の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉原料として用いられる焼結鉱は、焼結原料を焼結機で焼結して製造される。焼結原料は、鉄鉱石の粉鉱石、石灰石系粉原料や他の副原料が配合されてなる粉状原料を造粒して製造される。この焼結原料には、粉鉱石中の粗粉鉱石を成長させて形成される擬似粒子（粒径１．０ｍｍ以上）が多く含まれていることが望ましい。焼結原料中に擬似粒子が多く含まれるほど、その焼結原料は強度が強く、焼結の際に、焼結原料間の通気性を確保しやすいからである。
【０００３】
特許文献１には、粉状原料の一部を予め、ドラムミキサなどの収容器で混合、造粒して平均粒径１ｍｍ以上の事前造粒物を形成しておき、残部の粉状原料を混合し水分を添加して造粒する工程の終期に、前記事前造粒物を装入する焼結原料の製造方法が記載されている。また、特許文献２には、散水装置が設けられたドラムミキサに、散水を継続しながら、平均粒径１ｍｍ以上の粗粉鉱石を投入すると共に、平均粒径１ｍｍ未満の微粉鉱石を投入して、鉱石を造粒する焼結用微粉鉱石の造粒方法が記載されている。
【０００４】
従来技術のいずれの方法においても、粉状原料の造粒では、平均粒径１ｍｍ以上の核粒子に、それより細かい微粒子を混合しつつ水分を加えて、核粒子の周りに微粒子を付着させることで、核粒子を成長させて擬似粒子としている。
【０００５】
近年、鉱石の供給者から供給される粉鉱石のうち、従前には存在割合が多かった、核粒子となり得る粗粉鉱石（平均粒径１〜３ｍｍ）が少なくなってきている上に、粗粉鉱石よりも粒径が小さい、微粒子である微粉鉱石（平均粒径４０〜１５０μｍ）の割合が多くなってきており、微粉鉱石の割合が多い粉鉱石を使用する必要性が生じてきている。粉鉱石のうち、微粉鉱石の割合が多くなると、特許文献１及び特許文献２に記載されている造粒方法では、擬似粒子が形成されにくく、微粉鉱石（微粒子）同士が付着した付着粒子（粒径８．０〜１６．０ｍｍ）が増えてしまい、焼結原料のうちの擬似粒子の割合が少なくなる。
【０００６】
そこで、特許文献３では、円筒状の横型容器と、該横型容器の軸心に配置された複数の撹拌羽根と、を有し、横型容器の内径、横型容器の内面と回転する撹拌羽根との隙間、及び撹拌羽根の厚みを規定した造粒装置を用いて、横型容器に、積み付け高さ５０ｍｍ以上かつ占積率３０％以下の範囲内で、粉状原料を供給して、焼結原料を製造する方法が提案されている。この方法によって、微粉を多く含む粉状原料から、目標とする粒径を備えた焼結原料を製造することが可能となっている。
【０００７】
しかしながら、特許文献３に提案されている方法では、撹拌羽根を横型容器に複数配置させるので、攪拌機の設置費用及びメンテナンス費用が増加する上に、撹拌羽根を複数回転させるので、造粒装置の運転費用が増加するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１１３４２５号公報
【特許文献２】特開平５−３３１５５９号公報
【特許文献３】特開２００９−２４２９３９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｍｉｎｄｌｉｎ，Ｒ．Ｄ．［１９４９］Compliance of Elastic Bodies in Contact: Journal of Applied Mechanics、Ｎｏ．１０、第２５９〜２６８頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、微粉鉱石を多く含む粉状原料を用いた場合であっても、付着粒子が成長することを防いで、付着粒子よりも嵩密度が大きくかつ強度が大きい擬似粒子をより多く成長させることで、適切な粒度分布及び強度を有する焼結原料を製造して、該焼結原料によって焼結鉱の生産性を維持しつつ、攪拌機を小型化して運転費を抑えることが可能な焼結原料の製造方法及び焼結原料の製造装置（粉状原料の造粒装置）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］粉状原料を造粒して焼結原料を製造する焼結原料の製造方法であって、予め、造粒する際に駆動する収容器の複数部位での、前記粉状原料の粉状原料速度を解析し、解析結果に基づいて、粒径が８．０ｍｍ以上である粉状原料の速度が、前記粉状原料速度の最小速度Ｖｍｉｎの１．５倍以下になる低速度領域を、前記部位のうちから特定しておき、実際に造粒する際に、前記収容器に前記粉状原料を投入するとともに、前記低速度領域の少なくとも一部を中心にして攪拌することを特徴とする焼結原料の製造方法。
［２］上記［１］に記載の焼結原料の製造方法で用いられる焼結原料の製造装置であって、収容器と攪拌機とを有し、前記低速度領域の少なくとも一部を中心にして攪拌可能なように、前記攪拌機が、前記収容器に収容されている粉状原料に挿入されることを特徴とする焼結原料の製造装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、微粉鉱石の割合が多い粉状原料を配合した場合であっても、造粒中に、形成されてしまう付着粒子を解砕することによって、適切な粒度分布及び強度を有する焼結原料を得ることができ、焼結鉱の高い生産性を維持しつつ、粉状原料に挿入される攪拌機を小型化することで、造粒装置（焼結原料の製造装置）の運転費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】粉状原料を収容している収容器を示す鉛直断面図である。
【図２】図１に示す収容器内での粉状原料の転動状態を示す説明図である。
【図３】低速度領域を特定する手順を示すフローチャートである。
【図４】図３に示される工程Ｓ２である離散要素解析の説明図である。
【図５】図３に示される工程ＳＡ〜ＳＤの説明図である。
【図６】実施例１での焼結原料の粒度分布を示すグラフである。
【図７】図６の焼結原料に落下強度試験を行った後の粒度分布を示すグラフである。
【図８】実施例１での焼結原料から得られた焼結鉱の生産性を示すグラフである。
【図９】実施例２での焼結原料の粒度分布を示すグラフである。
【図１０】図９の焼結原料に落下強度試験を行った後の粒度分布を示すグラフである。
【図１１】実施例２での焼結原料から得られた焼結鉱の生産性を示すグラフである。
【図１２】実施例３での焼結原料の粒度分布を示すグラフである。
【図１３】図１２の焼結原料に落下強度試験を行った後の粒度分布を示すグラフである。
【図１４】実施例３での電力原単位を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態の一例を具体的に説明する。図１は、粉状原料を収容している収容器を示す鉛直断面図である。粉状原料の造粒装置１（焼結原料の製造装置）は、粉状原料２が収容される収容器３、該収容器３に接続される土台４、及び、粉状原料２に挿入される攪拌機５、を有する。
【００１５】
本実施形態では、収容器３としてディスクペレタイザを採用した例を示しており、収容器３は、側壁３ａと底面３ｂとを有しており、該底面３ｂが水平面に対して角度θ分傾斜するように、土台４に取り付けられている。図示は省略しているが、土台４には、収容器３を回転駆動させる駆動機構が設けられている。攪拌機５には、該攪拌機５を回転駆動させる駆動機構が接続されており、攪拌機５としては、図１に示すように、そのシャフト先端に直径Ｄとなる攪拌羽根が設けられている形態の攪拌機を用いることができるが、本発明は、この形態に限られず、攪拌が可能であれば、例えば、磁気で動作する攪拌子を採用することもできる。また、攪拌機５は移動可能であり、攪拌機５を移動させて、収容器３に収容された粉状原料２に挿入される位置を変更することが可能である。
【００１６】
図２は、収容器３内での粉状原料２が転動している状態を示しているが、説明のため、攪拌機５を省略している。図１に示すように、粉状原料２が、Ｒ方向に回転している収容器３に投入され、収容器３の下部の側壁３ａ及び底面３ｂに落下する。次いで、図２の軌跡１１に示すように、粉状原料２は、収容器３の回転に伴い、側壁３ａに沿って上昇し、自重によって、下部の側壁３ａ及び底面３ｂに落下するという転動運動を繰り返す。
【００１７】
粉状原料２が転動運動を繰り返している間に、該粉状原料２に水分を添加しながら、更に粉状原料２を投入する。粉状原料２としては、粉鉱石、石灰石系粉原料、他の副原料が挙げられ、粉鉱石には、核粒子となり得る粗粉鉱石（平均粒径１〜３ｍｍ）と、粗粉鉱石よりも粒径が小さい、微粉鉱石（平均粒径４０〜１５０μｍ）と、が含まれており、石灰石系粉原料、他の副原料は、少なくとも粗粉鉱石よりも粒径が小さい。
【００１８】
水分によって、転動している粗粉鉱石（核粒子）の周りに、その粗粉鉱石よりも粒径が小さい微粉鉱石や、粉鉱石以外の原料（微粒子）を付着させ、粗粉鉱石を成長させて、擬似粒子を形成する。形成された擬似粒子は、収容器３の下部の側壁３ａ及び底面３ｂに蓄積していく。一方で、水分によって、微粉鉱石や鉱石以外の原料は、それら同士が付着した付着粒子に成長してしまう可能性がある。
【００１９】
粉状原料２の投入量が多くなっていくと、収容器３の下部の側壁３ａから、造粒された粉状原料２（焼結原料６）が溢れ出る。焼結原料６とは、造粒により成長し、収容器３から溢れ出た粉状原料２を意味する。すなわち、造粒により成長し、粒径からすれば焼結原料６とみなしてもよい粉状原料２であっても、収容器３内に留まる限りは、粉状原料２と呼ぶ。擬似粒子は、付着粒子よりも嵩密度が大きいので、収容器３において、重力が掛かる方向で最も下側の底面３ｂ及び側壁３ａには擬似粒子が蓄積する傾向にある一方で、付着粒子は、嵩密度が小さいので、収容器３で堆積する粉状原料２の上側に存在する傾向がある。よって、収容器３から溢れ出た焼結原料６には、造粒があまり進まず粒径が小さい粒子や付着粒子が含まれてしまうものの、擬似粒子が含まれることになる。焼結原料６には、その強度を高めるために、擬似粒子がより多く含まれることが好ましい。
【００２０】
本発明者らは、造粒実験を行い、近年の粉状原料２を造粒して得られる焼結原料６には、焼結機での通気性を悪化させる強度が弱い付着粒子が増加してしまうことを確認した。本発明者らは、粉状原料２の転動している状態を更に観察していたところ、付着粒子が、収容器３の下部に積み重なった粉状原料２の表面に現れてくる傾向があり、その表面に付着粒子が集中的に存在する部位があることを確認した。本発明者らは、粉状原料２の粒子が大きいほど、収容器３の側壁３ａに長時間存在する傾向があるが、側壁３ａに沿って粉状原料２は移動するので、側壁３ａでは、微粉鉱石は付着粒子へと成長しにくい一方で、それら以外の部位で、微粉鉱石が長時間滞留すると、既に形成された付着粒子にさらに付着して、付着粒子が成長してしまう可能性が高いと考えた。
【００２１】
そこで、本発明者らが更に鋭意検討した結果、付着粒子が集中的に存在する部位は、過大に成長した付着粒子（粒径８．０〜１６．０ｍｍ）が滞留している部分であることを知見し、粉状原料２の移動速度が低くなる、収容器３中の部位（粉状原料速度の低速度領域）を予め特定し、その部位の少なくとも一部を中心とするように攪拌して、滞留する粉状原料２（付着粒子）を積極的に解砕する本発明を想到した。これにより、付着粒子を効果的に解砕して、粒径が小さい微粉鉱石や粉鉱石以外の原料を粗粉鉱石に、より多く付着させ、疑似粒子に成長させることが可能となる。
【００２２】
すなわち、本発明の焼結原料の製造方法では、次の前工程［１］と［２］を行い、次いで、実際の造粒とともに、粉状原料２の攪拌を行う。
前工程［１］：実際の造粒に先立って、造粒する際に駆動する収容器３の複数部位での、粉状原料２の速度（粉状原料速度）を数値解析する。
前工程［２］：前工程［１］の解析結果に基づいて、粉状原料速度の最小速度Ｖｍｉｎを特定しておく。そして、収容器３の複数の部位のうちから、付着粒子と考えられる粉状原料の速度が、最小速度Ｖｍｉｎの１．５倍以下になる低速度領域を特定しておく。
攪拌工程：収容器３に粉状原料２を投入し、低速度領域の少なくとも一部を中心にして攪拌する。ここで、少なくとも一部を中心にして攪拌するとは、収容器３の外部から攪拌手段を粉状原料２に挿入して、粉状原料２の低速度領域の一部を攪拌手段の中心にして、その攪拌手段で攪拌する態様を包含する。
【００２３】
以下、上記前工程［１］と前工程［２］及び攪拌工程を順番に説明する。図３は、低速度領域を特定する手順を示すフローチャートである。図４は、図３に示される工程Ｓ２である離散要素解析の説明図であり、図５は、図３に示される工程ＳＡ〜ＳＤの説明図である。
【００２４】
＜前工程［１］＞
粉状原料２の速度（粉状原料速度）の数値解析には離散要素法を用いることができる。離散要素法とは、解析の対象を自由に運動することができる多角形や円形・球の要素の集合体としてモデル化し、要素間の接触・滑動を考慮して、各時刻におけるそれぞれの要素の運動を逐次追跡して解析する手法である。本実施形態においては、解析の対象は粉状原料２を構成している粒子となる。
【００２５】
焼結原料６は、実際に回転・造粒されて得られた粒子であり、収容器３から溢れ出る直前までは、粉状原料２である上に、造粒がかなり進み粒子同士の水分による付着を想定しにくく、付着現象を考慮せずに粒子間の接触・滑動のみを考慮した粉状原料２の運動を調査するという点で適した材料である。この焼結原料６を、収容器３で回転することになる粉状原料２と想定する。図３に示すように、この焼結原料６中の粒子、すなわち、造粒された粒子からサンプリングされた粒子について、粒径分布や、物性値（安息角、摩擦係数、嵩密度、粒子密度、一軸圧縮強度、ヤング率、ポアソン比、含水率、付着力）を測定し、次の離散要素法で必要となる粉状原料２の物性値とする（工程Ｓ１）。
【００２６】
離散要素法で、回転駆動する収容器３内に存在する粉状原料２の各粒子についての位置・速度及びその方向の時系列データを算出する（工程Ｓ２）。具体的には、工程Ｓ１で求めた粒径分布を有する粒子を水平面に対し角度θ傾斜した収容器３に投入して、該収容器３内で回転運動させた状況を模擬した計算機シミュレーションを行う。以下、該シミュレーションの方法を説明する。シミュレーションでは、側壁３ａ及び底面３ｂで画成される収容器３内の厚みのある円板形となる３次元領域を、横軸ｘ、縦軸ｙ及び奥行（深さ）軸ｚで表される計算領域と仮定する。図４（Ａ）は、底面３ｂに対面する位置から視た粒子の運動を示す。図面は、平面的であるため、図４（Ａ）では、奥行軸ｚの図示を便宜的に省略しているが、紙面表から裏に向かう方向が奥行軸ｚの方向となる。初期状態（時刻ｔ＝０）では、計算領域の様々な座標（ｘ，ｙ，ｚ）に、様々な粒径ｄを有する粒子がランダムに配置され、初期状態から時間が経過すると（時刻ｔ＞０）、底面３ｂがＲ方向に回転することで、図４（Ａ）に示すように、複数の粒子が相互に衝突するか、及び／または、粒子が側面３ａまたは底面３ｂに衝突し、それにより生じる反発力Ｆｃで、各粒子が、速度Ｖｐで任意のｘ、ｙ、ｚ軸方向に移動し得ると想定する。なお、速度Ｖｐはベクトル量である。
【００２７】
速度Ｖｐは時刻ｔの関数であり、適宜、Ｖｐ（ｔ）とも表す。時刻ｔにおける、ｘ、ｙ、ｚ軸方向のＶｐ（ｔ）の成分を、それぞれ速度Ｖｘ（ｔ）、Ｖｙ（ｔ）、Ｖｚ（ｔ）と表す。Ｖｘ（ｔ）、Ｖｙ（ｔ）、Ｖｚ（ｔ）は、ｘ、ｙ、ｚ軸のそれぞれに対するＶｐ（ｔ）の傾斜角度から求まる。
【００２８】
各粒子の位置ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）は、Ｖｘ（ｔ）、Ｖｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）及び時刻ｔを用いて、次の式で表すことができる。
ｘ（ｔ）＝Ｖｘ（ｔ）・ｔ＋ｘ（０）                              ・・・（１）
ｙ（ｔ）＝Ｖｙ（ｔ）・ｔ＋ｙ（０）                              ・・・（２）
ｚ（ｔ）＝Ｖｚ（ｔ）・ｔ＋ｚ（０）                              ・・・（３）
ｘ（０）、ｙ（０）、ｚ（０）は、初期状態で設定される各粒子の位置（座標（ｘ、ｙ、ｚ）で決まる。
上記速度Ｖｘ（ｔ）、Ｖｙ（ｔ）、Ｖｚ（ｔ）を求めるために、粒子毎に運動方程式を作成し、該運動方程式を陽解法で解く。任意の時刻ｔにおけるＶｘ、Ｖｙ、Ｖｚが求まれば、位置（座標（ｘ、ｙ、ｚ））が求まる。そして、位置の時系列データを算出して、複数の粒子の軌跡を求める。なお、反発力Ｆｃは、ベクトル量であり、粒子同士または粒子が側面３ａまたは底面３ｂに衝突することになる時刻ｔで決まるので、適宜、Ｆｃ（ｔ）と表し、時刻ｔにおける、ｘ、ｙ、ｚ軸方向のＦｃ（ｔ）の成分を、それぞれＦｃｘ（ｔ）、Ｆｃｙ（ｔ）、Ｆｃｚ（ｔ）と表す。
【００２９】
各粒子の質量をｍ［ｋｇ］とすれば、粒子の運動方程式を以下の通りに表すことができる。
【００３０】
【数１】
2015160961.tif 000003
【００３１】
【数２】
2015160961.tif 000004
【００３２】
【数３】
2015160961.tif 000005
【００３３】
式（４）〜（６）の右辺において、Ｆｃｘ（ｔ）、Ｆｃｙ（ｔ）、Ｆｃｚ（ｔ）のそれぞれには、総和を表すΣが記載されている。運動方程式の対象となる粒子は、任意の時刻ｔに、すなわち、任意の位置（ｘ、ｙ、ｚ）にあるときに、その周りに、別の粒子が複数存在したり、側面３ａと底面３ｂが存在する可能性があり、２つ以上の別の粒子及び／または側面３ａと底面３ｂに衝突する可能性がある。よって、運動方程式の対象となる粒子には、反発力Ｆｃが複数生じ得る。このため、Σを用い、式（４）〜（６）では、複数生じ得る反発力Ｆｃの総和を表している。なお、粒子には、ｙ軸及びｚ軸方向に、収容器３の傾斜角度θで定まる重力が掛かり、式（５）及び（６）における右辺には、重力（ｍｇ）のｙ軸及びｚ軸方向の成分を加えている。なお、反発力Ｆｃ（ｔ）の求め方については、後述する。
【００３４】
式（４）〜（６）の両辺を質量ｍで除算して、以下に示す微分方程式に変形することができる。
【００３５】
【数４】
2015160961.tif 000006
【００３６】
【数５】
2015160961.tif 000007
【００３７】
【数６】
2015160961.tif 000008
【００３８】
任意の時刻ｔから微小時間Δｔ経過した時刻を（ｔ＋Δｔ）と表し、また、それらの時時刻における物理量（例えば、速度Ｖｘ(ｔ）など）を、その物理量の右添え字にｔ及びｔ＋Δｔを付する。例えば、速度Ｖｘの場合、ＶｘｔやＶｘｔ＋Δｔと表すこととする。これらのｔ、ｔ＋Δｔ、ＶｘｔとＶｘｔ＋Δｔなどを用いて、式（７）〜（９）の左辺の微分式を次の差分式で近似することができる。
【００３９】
【数７】
2015160961.tif 000009
【００４０】
【数８】
2015160961.tif 000010
【００４１】
【数９】
2015160961.tif 000011
【００４２】
式（７）〜（９）の左辺に、上記式（１０）〜（１２）をそれぞれ代入し、両辺に微小時間Δｔを乗算すれば、時刻ｔにおける速度から時刻ｔ＋Δｔの速度を求め得る次の差分方程式が導出される。
【００４３】
【数１０】
2015160961.tif 000012
【００４４】
【数１１】
2015160961.tif 000013
【００４５】
【数１２】
2015160961.tif 000014
【００４６】
上記式（１３）〜（１５）を用いて、次の手順［ｉ］〜［iii］の計算を行なえば、Ｖｘ（ｔ）、Ｖｙ（ｔ）、Ｖｚ（ｔ）を求めることができる。
【００４７】
手順［ｉ］：ｔ＝０におけるＶｘ０、Ｖｙ０、Ｖｚ０は、Ｖｘ（０）、Ｖｙ（０）、Ｖｚ（０）であり、これらはＶｘ、Ｖｙ、Ｖｚの初期値で既知である。これらＶｘ０、Ｖｙ０、Ｖｚ０をそれぞれ式（１３）〜（１５）の右辺のＶｘｔ、Ｖｙｔ、Ｖｚｔに代入する。
また、ｔ＝０における粒子の位置（ｘ（０）、ｙ（０）、ｚ（０））は、初期値で既知である。前述したように、粒子の座標（ｘ、ｙ、ｚ）において、粒子が、別の粒子または、側壁３ａ、底面３ｂに衝突すれば、反発力Ｆｃが生じるので、まずは、運動方程式の対象の粒子が、時刻ｔで配置される座標（ｘ、ｙ、ｚ）で、衝突するかの判定を行う。粒子の粒径ｄで決まる粒子が占有する空間に、別の粒子が存在するか、または、側壁３ａや底面３ｂが存在するかを判定して、衝突が生じるかを判定できる。衝突が生じる場合には後述するＦｃ（ｔ）を求め、該Ｆｃ（ｔ）のｘ、ｙ、ｚ軸成分であるＦｃｘ（ｔ）、Ｆｃｙ（ｔ）、Ｆｃｙ（ｔ）を、式（１３）〜（１５）における右辺に代入する。判定の結果、衝突しない場合には、式（１３）〜（１５）の右辺において、反発力Ｆｃ（ｔ）に微小時間Δｔを乗算した値は０となる。
式（１３）〜（１５）の右辺の代入がされれば、時刻ｔ＝０から、例えば、０．００１秒などの予め設定される微小時間Δｔ経過した時刻ｔ＝０＋ΔｔのときのＶｘ１、Ｖｙ１、Ｖｚ１（＝Ｖｘ０＋Δｔ、Ｖｙ０＋Δｔ、Ｖｚ０＋Δｔ）が求まる。Ｖｘ１、Ｖｙ１、Ｖｚ１が求まれば、式（１）〜（３）により、粒子の位置（ｘ、ｙ、ｚ）が求まる。
【００４８】
手順［ii］：手順［ｉ］で求まったＶｘ１、Ｖｙ１、Ｖｚ１を式（１３）〜（１５）における右辺のＶｘｔ、Ｖｙｔ、Ｖｚｔに代入する。その際、手順［ｉ］と同様に、粒子の位置（ｘ、ｙ、ｚ）から、衝突の判定を行い、必要であればＦｃｘ（ｔ）、Ｆｃｙ（ｔ）、Ｆｃｙ（ｔ）を、式（１３）〜（１５）における右辺に代入する。これにより、Ｖｘ２、Ｖｙ２、Ｖｚ２（＝Ｖｘ１＋Δｔ、Ｖｙ１＋Δｔ、Ｖｙ１＋Δｔ）が求まり、式（１）〜（３）により、粒子の位置（ｘ、ｙ、ｚ）が求まる。
【００４９】
手順［iii］：手順［ii］において、Ｖｘｔ＋１（＝Ｖｘｔ＋Δｔ）、Ｖｙｔ＋１（＝Ｖｙｔ＋Δｔ）、Ｖｙｔ＋１（＝Ｖｙｔ＋Δｔ）を式（１３）〜（１５）の右辺のＶｘｔ、Ｖｙｔ、Ｖｚｔに代入するとともに、衝突が生じるかの判定を行い、必要であれば、Ｆｃｘ（ｔ）、Ｆｃｙ（ｔ）、Ｆｃｙ（ｔ）を、式（１３）〜（１５）における右辺に代入して、左辺のＶｘｔ＋１、Ｖｙｔ＋１、Ｖｚｔ＋１を得、再び、右辺のＶｘｔ、Ｖｙｔ、Ｖｚｔに代入し、衝突が生じるか判定し、必要であれば反発力Ｆｃを求める計算を繰り返すことにより、任意の時刻ｔにおけるＶｘ（ｔ）、Ｖｙ（ｔ）、Ｖｚ（ｔ）がわかる。これにより、粒子の位置（ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ））を求めることができる。粒子全体の流れが、ある程度一定のパターンとなる状態（定常状態）になるまで、この繰り返し計算を行う。
【００５０】
次に、反発力Ｆｃの求め方について説明する。図４（Ｂ）は、運動している２つの粒子が衝突して、弾性変形している状態を示している。手順［iii］の繰り返し計算での時刻ｔにおいて、式（１）〜（３）によって、粒子の座標位置が求まる。時刻ｔである粒子Ａの中心が座標（ｘＡ、ｙＡ、ｚＡ）にある場合、その座標（ｘＡ、ｙＡ、ｚＡ）を中心にして、粒子Ａに設定されている粒径ｄａの１／２（半径ｒａ）分離れた範囲内に、粒子Ａとは別の粒子Ｂの一部があると、粒子Ａと粒子Ｂとが衝突して、粒子Ａと粒子Ｂとの接平面に垂直な法線方向に、粒子Ａ及び粒子Ｂが、長さｓ分だけ弾性変形し、反発力Ｆｃが粒子Ａと粒子Ｂとに働くモデルを想定する。この反発力Ｆｃは、次の式で表すことができる。
【００５１】
【数１３】
2015160961.tif 000015
【００５２】
式（１６）の右辺において、第１項（ｋ・ｓ３／２）は、変形による反発力を表す。係数ｋは、いわゆるバネ定数に相当する値であり、工程Ｓ１で求められた、粒子や壁面のヤング率やポアソン比、粒子が粒子や側壁３ａや底面３ｂに衝突する際の曲率などの物性値で求めることができる。第２項（η・ｓの時間微分値）は、変形による粘性、ダンパー効果を表し、係数ηは、いわゆる減衰係数に相当する値であり、当接する物体同士の反発係数や、係数ｋなどによって求めることができる。第３項（３／２・π・γ・ｄ）は、水分量による付着力を表し、γは表面エネルギー、ｄは粒子の粒径を表す。第１〜３項における、係数ｋ、ηやγなどの値は、工程Ｓ１で求められた物性値から求まる特定の固定値である。これらの値については、非特許文献１に詳細に記載されている。
【００５３】
式（１６）の右辺における第１〜３項のうち、第３項における粒径ｄは定まった値であり、図４（Ｂ）で言えば、ｄａ及びｄｂである。一方で、第１項における弾性変形の長さｓは、衝突する粒子Ａ及び粒子Ｂの中心位置（ｘＡ、ｙＡ、ｚＡ）と（ｘＢ、ｙＢ、ｚＢ）から求まる間隔距離ｒ（ｔ）と、粒子Ａの半径ｒａ（＝ｄａ／２）と、粒子Ｂの半径ｒｂ（＝ｄｂ／２）と、から求まり、次の式で求まる。
ｓ＝（ｒａ＋ｒｂ）−ｒ（ｔ）                                    ・・・（１７）
式（１７）における右辺のｒ（ｔ）は、［iii］の繰り返し計算での時刻ｔにおいて、衝突すると判定された２つの粒子の座標位置（ｘＡ、ｙＡ、ｚＡ）と（ｘＢ、ｙＢ、ｚＢ）から求まるし、粒子Ａ，粒子Ｂの半径ｒａ，ｒｂは固定値である。この式（１７）によって、時刻ｔにおける第１項の弾性変形の長さｓは求まる。第２項の弾性変形ｓの時間微分値ｄｓ／ｄｔについて、［iii］の繰り返し計算での時刻ｔでの弾性変形の長さｓは求まっており、時刻ｔ−Δｔにおける弾性変形ｓは、時刻ｔより微小時間Δｔ前に既に求まっているので、これらの差分Δｓを微小時間Δｔで除算して、第２項の弾性変形ｓの時間微分値は求まる。
【００５４】
なお、Ｆｃの上記の求め方については、簡略化して説明してあるが、詳細は非特許文献１に記載されている。また、粒子が、側壁３ａ及び底面３ｂに衝突する場合であっても、上記の計算に類似した手法を用いることで、その場合のＦｃ（ｔ）を求めることが可能である。
【００５５】
＜前工程［２］＞
前工程［１］の解析結果に基づいて、収容器３における任意の部位において、任意の時刻ｔでの粉状原料２の各粒子の速度が明確になっており、各粒子の位置及び速度とその方向（ベクトル量としての速度）を抽出する。次いで、粒径ｄｐが８．０ｍｍ以上である粒子を、微粉鉱石などの微粒子同士が付着した付着粒子とみなして、該付着粒子の位置と、速度とその方向と、を抽出する（工程ＳＡ）。また、付着粒子とみなす基準となる粒径ｄｐは、この値に限られるものではなく、例えば、前述の工程Ｓ１で求めた一軸圧縮強度が０．１ＭＰａを下回る場合ときの値とすることもできる。ここで、一軸圧縮強度とは、実際の球型造粒物を圧縮した際に破壊される強度である。
【００５６】
工程ＳＡでは、図５（Ａ）に示すように、運動している粉状原料２の各粒子から、図５（Ｂ）に示すように、●で表される付着粒子の速度とその方向を抽出する。なお、図５においては、説明を簡略化するため、付着粒子の一部のみを示しており、実際には、図示するよりも多くの付着粒子が収容器３に存在している。
【００５７】
図５（Ｂ）に示すように、底面３ｂを、その上から視て、格子状のセルに分割し、各セルに含まれる付着粒子の速度及びその方向を把握する。このセルは正方形状であり、縦及び横の長さは同じである。セル長さｌは、収容器３に存在する粒子の最大粒径ｄｐｍａｘの２倍以上であることが望ましい。上記の離散要素法で、セルが粒子の運動場であるためには、例えば、３以上などの適切な個数を超える粒子が１つのセルに含まれていることが好ましい。セル長さｌが最大粒径ｄｐｍａｘ未満である場合には、１つのセル内に１つの粒子で占有されてしまい、粒子の運動場として代表的な速度を正しく模倣できず、隣接したセルに含まれる付着粒子の流れが不連続になる可能性があり、速度場を参照した位置探索が困難となるからである。このため、セル長さｌを少なくとも最大粒半径ｄｐｍａｘ以上とし、セル長さｌを最大粒径ｄｐｍａｘの２倍以上とすれば、上記の離散要素法において問題は生じにくい。
【００５８】
各セルに含まれる付着粒子の速度及びその方向に基づいて、各セルの付着粒子の代表速度ベクトルを算出する（工程ＳＢ）。時刻ｔでの各セル内で、各付着粒子の質量ｍを重み係数として、抽出された各付着粒子の速度ベクトルとその質量ｍとを乗算して、ベクトル加算し、抽出した粒子の質量ｍの合計で除算して、時刻ｔにおけるセルの代表速度ベクトルを算出する。次いで、離散要素法においてシミュレーションした粒子の運動時間中における、各時刻ｔでのセルの代表速度ベクトルの全てをベクトル加算して、運動時間で除算することで、図５（Ｃ）で示すように、各セルにおいて時間平均された速度ベクトルの二次元分布が得られる。各セルで時間平均された速度ベクトルを、各セルの付着粒子の代表速度ベクトルとする。
【００５９】
本発明者らは、実験を繰り返して、側壁３ａから落下する流れと側壁３ａに沿って上昇する流れが合流する渦が生じていることを確認した。また、実験と数値演算とを照らし合わせた結果、数値演算において、実験で渦が生じている部位に相当する箇所のセルでは、セルの面積に対して粒子が占有する面積の割合（粒子占有率）が、全てのセルの粒子占有率の平均より極めて大きくなっていて、粉体が堆積しているといえる部位であり、粉状原料２の物性値を様々な値に設定して行った複数回の数値演算の試行の工程ＳＢで得られた速度（付着粒子の速度）が、その部位においては、粉状原料２の最小速度Ｖｍｉｎの１．５倍以内となることを見出した。
【００６０】
そこで、本発明では、複数のセル（収容器３の部位）のうちから、付着粒子の速度が、粉状原料速度の最小速度Ｖｍｉｎの１．５倍以下となる収容器３の各セル（部位）を抽出し、その範囲を低速度領域１８と定義した（工程ＳＣ）。低速度領域１８内でも、特に、粒径が大きめの付着粒子は重力の影響を受けやすく重力方向側に偏析するため、低速度領域１８のセルのうち、収容器３の底面３ｂにおいて最も下方に配置されるセルに対応する部位を中心として攪拌するように、後述する攪拌機５の位置を設定することが好ましい。
【００６１】
軌跡１１（図２参照）に示すように、粉状原料２は、回転している側壁３ａに沿って、収容器３を上側へ上昇し、次いで、その上側の側壁３ａから落下する。粉状原料２の上昇に伴う流れ（上昇流れ）と、粉状原料２の落下に伴う流れ（落下流れ）と、の合流する位置で渦が生じ、対応する収容器３の部位が低速度の滞留領域になる。この低速度の滞留域が低速度領域１８と想定される。粉状原料２中の擬似粒子は、付着粒子よりも粒径が小さいため、他の粒子と接触することにより働く反発力Ｆｃが小さくとも、粉体流れに追従できるが、粒径が比較的大きい付着粒子は、粒径が比較的小さい細粒の粉体流れに追従せず、偏析して粉体表面に浮き上がり、低速度領域１８に滞留する。浮き上がった粒子のうち、付着粒子は比較的粒径が大きく、擬似粒子より重力の影響を受けやすいため、渦中心より下方に偏析する傾向がある。
【００６２】
各セルにおける粉状原料速度の速度は、各セルの粒子の代表速度ベクトルから求まるスカラー量で求めることができる。最小速度Ｖｍｉｎは、粉状原料２の運動が定常状態となった場合における、粉状原料速度を基準にしている。工程Ｓ２では時間が経過するにつれて、各セルにおいて、セルの面積に対して粉状原料２が占有している面積の割合である占有面積率が一定となっていき、全てのセルにおいて、占有面積率の経時変化が一定となったら、粉状原料２の運動が定常状態となったものと想定する。例えば、具体的には、収容器３が数回転（例えば、５回転など）している間に、各セルにおける占有面積率の経時変化を測定し、全てのセルにおいて、その時間中の占有面積率の最大値と最小値との幅が、その最大値の０．０５倍以下に収まれば、粉状原料２の運動は定常状態となったものと想定すればよい。
【００６３】
最後に、特定された低速度領域１８の少なくとも一部が攪拌の中心となるように、粉状原料２への攪拌機５の挿入位置を特定する（工程ＳＤ）。なお、低速度領域１８のセルのうち、収容器３の底面３ｂにおいて最も下方に配置されるセルに対応する部位を中心として攪拌するように、攪拌機５の位置を設定することが好ましい。重力方向に粒子が滑り落ちるため、付着粒子の滞留時間が長くなるからである。
【００６４】
＜攪拌工程＞
収容器３中で、特定された挿入位置に攪拌羽根が向かうように、攪拌機５を設定する。これにより、低速度領域に滞留する傾向にある付着粒子を効果的に解砕することができる。解砕効果の最適化のために、攪拌機５の羽根の直径Ｄ（図１参照）は、セル長さｌ以上であり、工程ＳＣで得られた低速度領域１８のｘ方向またはｙ方向に沿う長さのうち、最大の値以下であることが好ましい。攪拌羽根は、高速で回転する外縁が低速セルに滞留する付着粒子を砕く必要がある。直径Ｄが、セル長さｌより小さいと、低速度領域１８が１つのセルからなる場合であっても、該セル内で攪拌羽根の到達しない領域が存在してしまう可能性がある。また、直径Ｄが大きいほど、付着粒子を解砕する点で良好であるが、羽根が大きくなると、攪拌機５を回転させるために多くの動力（電力）が必要となってしまう。そこで、羽根の直径Ｄの最大値を、羽根の回転中心の位置にもよるが、低速度領域１８の全粒子に羽根を接触可能とするために、低速度領域１８の最大長さ以下にすることが好ましい。
【００６５】
上記実施形態では、収容器３をディスクペレタイザとした例を説明したが、本発明はこれに限られず、収容器３としてドラムミキサを用いることができる。ドラムミキサを用いる場合には、傾斜したドラムミキサの一方の端に、粉状原料２を投入し、回転駆動するドラムミキサ内で、粉状原料２を転動させて焼結原料６に造粒して、もう一方の端から焼結原料６が取り出される。
【００６６】
回転ドラムにおける鉛直断面を平面と捉え、鉛直断面を格子状のセルに分割して、上述のように、各セルにおける速度ベクトルの二次元分布を得ればよい。図５（Ｂ）〜（Ｄ）では、ディスクペレタイザの底面３ｂを格子状のセルに分割してあるが、収容器３としてドラムミキサを用いる場合には、その鉛直断面において、ディスクペレタイザの場合と同様に、粉状原料２は、上昇及び落下するので、鉛直断面における粉状原料２の速度を数値解析すれば、上記の実施形態と同様に、低速度の滞留域となるドラムミキサの部位を特定することが可能である。なお、ドラムミキサにおいては、想定する解析領域の円柱軸方向の端部を周期境界として、円柱状解析領域の底面・天井面に粒子が接触できるような壁要素を与えず、天井面・壁面を越した粒子が同じ速度で反対側の天井面・壁面の同じｘｙ座標から現れるように扱い、側壁３ａのみ実体壁を持つものとして計算を行う。セルの形成方法や低速度領域１８の特定方法はディスクペレタイザでの解析と同様である。
【００６７】
長手方向における全体長さをＬとしたドラムミキサで粉状原料２を造粒する場合、粉状原料２の進行方向の下流側後半（０．５Ｌ〜１．０Ｌ）で、粉状原料２を攪拌することが好ましい。下流へ向かうにつれて粒子が成長するため、粗大粒子（付着粒子）が後半側により多く存在することになるからである。
【００６８】
本発明では、粉状原料の造粒において、収容器３に攪拌機５を用いて、造粒の際に、離散要素法を用いて、付着粒子を効果的に解砕することが可能な、攪拌機５の挿入位置を決定することで、実験的な試行錯誤を大幅に軽減し、造粒効果を最大化することができる。また、攪拌機５も小型化できるので、従来よりも省動力で攪拌機５を駆動させることができる。
【実施例１】
【００６９】
収容器３としてディスクペレタイザを採用して、該収容器３で粉状原料２の造粒試験を行った。ディスクペレタイザの仕様及び運転条件を表１に示す。
【００７０】
【表１】
2015160961.tif 000016
【００７１】
原料の配合を表２に示す。２０質量％外数で微粉鉱石（粒径０．５０ｍｍ以下）と、５質量％外数で粉コークスと、を表２に示す原料に加えて、粉状原料２を配合した。
【００７２】
【表２】
2015160961.tif 000017
【００７３】
上述したように、前述の工程Ｓ１で挙げた物性を測定して離散要素法による解析を行い、粉状原料２が投入されてから、その粉状原料２が焼結原料６として収容器から排出される時間の平均である平均造粒時間と同じ１２０秒間の粉状原料２の各粒子の運動データを得た。次いで、ディスクペレタイザの底面３ｂを複数の格子セルに分割し、時間平均を行い、底面上で、速度ベクトルの二次元分布を得た。粒径ｄｐが１０ｍｍ以上の付着粒子の解砕を目的として、攪拌機５の挿入位置を決定した。
【００７４】
粉状原料２の最大粒径ｄｐｍａｘを３０ｍｍとし、攪拌機５の羽根の直径Ｄを３００ｍｍ（０．３ｍ）とし、セル長さｌを１００ｍｍとした。このセル長さｌは、最大粒径ｄｐｍａｘの３０ｍｍの２倍以上であり、直径Ｄは、セル長さｌ以上であり、後述する特定した低速度領域１８のｘ方向またはｙ方向の長さの最大値以下である。
【００７５】
底面３ｂにおいて、ディスクペレタイザの回転中心から左方向に１６５０ｍｍ、下方向に２５５０ｍｍの位置のセルを中心として、２５（＝５×５）個のセルで決まる範囲を低速度領域と特定した。低速度領域の位置の最も下に配置されるセルに対応する部位を中心として攪拌するように、攪拌機５が粉状原料２に挿入されている（本発明例１）。
【００７６】
攪拌機５を粉状原料２に挿入しない点を除いて、本発明例１と同様に粉状原料２を造粒した（比較例１１）。また、低速度領域の中心のセルから４２０ｍｍ離れた位置に攪拌機５を挿入して攪拌し（比較例１２）、さらに９４０ｍｍ離れた位置に攪拌機５を挿入して攪拌した（比較例１３）以外は、本発明例１と同様に粉状原料２を造粒した。本発明例１及び比較例１１〜１３の各々で得られた焼結原料６の粒度分布、落下強度測定後の焼結原料６の粒度分布、及び、焼結鉱の生産性を測定した。焼結原料６の落下強度は、ＪＩＳ  Ｍ８７１１により規定されており、次の式（１８）で求まる。
落下強度＝（試料を２ｍ落下させることを４回実施した後の試料のうち、篩上１０ｍｍの試料質量）／（試験前の試料質量）×１００                          （１８）
上記落下強度を算出する条件については、ＪＩＳ  Ｍ  ８７１１に詳細に規定されていて、落下強度測定後の焼結原料６の粒度分布とは、４回落下後の粒度分布を測定することになる。
また、焼結鉱の生産性とは、一定質量の造粒物を焼成して焼結ケーキを造ったのち、破砕して焼結鉱として高炉に装入可能な状態にし、落下試験を行った後、粉化しなかった焼結鉱の質量を焼成完了までの時間で除して得られる指数によって評価される。
【００７７】
［本発明例１と比較例１１〜１３との比較評価］
本発明例１と比較例１１〜１３の各々とで造粒して得られた焼結原料の粒度分布を図６に示し、落下強度測定後の焼結原料の粒度分布を図７に示し、各々の焼結原料から得られた焼結原料を焼結して得られる焼結鉱の生産性を図８に示す。なお、図８では、攪拌機５が挿されない比較例１１における焼結鉱の生産性を１として規格化した結果を示してある。
【００７８】
図６によれば、本発明例１及び比較例１１〜１３では、粒度分布が２．８０〜８．００ｍｍの範囲でピークを有し、造粒によって、焼結原料６の粒度分布は適正範囲にある。図７によれば、本発明例１では、落下強度測定後の粒度分布が粒径が２．８０ｍｍより小さい粒子の増加分が少なく、落下強度測定によって砕けることのない適切な強度の擬似粒子が多く含まれていると推測される。一方で、比較例１１〜１３では、本発明例１の場合と比べて、落下強度測定後の粒度分布では、落下強度測定前の粒度分布よりも、粒径が２．８ｍｍより小さい粒子の割合が増え、強度が低い付着粒子が、本発明例１の場合に比べて、より多く砕けたことが推測される。よって、付着粒子の割合が多く疑似粒子の割合が少ないことがわかる。また、図８によれば、本発明例１で造粒された焼結原料６は、比較例１１〜１３に比べて、焼結鉱の生産性が向上していることがわかる。
【００７９】
このように、ディスクペレタイザにおける粉状原料を造粒する工程（焼結原料の製造工程）において、攪拌機５の粉状原料２への挿入位置を適切に特定することで、微粉鉱石を多く配合した粉状原料２を用いた場合であっても、造粒の際に、付着粒子を選択的に解砕することができ、適切な強度および粒度分布を有する焼結原料６を製造し、焼結鉱の生産性を維持できることがわかった。
【実施例２】
【００８０】
収容器３としてドラムミキサを採用して、該収容器３で粉状原料２の造粒試験を行った。ドラムミキサの仕様及び運転条件を表３に示す。
【００８１】
【表３】
2015160961.tif 000018
【００８２】
原料の配合を表４に示す。２０質量％外数で微粉鉱石（粒径０．５０ｍｍ以下）と、５質量％外数で粉コークスと、を表４に示す原料に加えて、粉状原料２を配合した。
【００８３】
【表４】
2015160961.tif 000019
【００８４】
ドラムの軸方向において全長Ｌ＝４ｍであるドラムミキサにおいて、粉状原料２の進行方向の上流端から、２．４〜３．６ｍ下流側の範囲で、攪拌機５を設置した。ｄｐが８ｍｍ以上の粒子を解砕の対象として、攪拌機５の挿入位置を決定した。
【００８５】
前述の工程Ｓ１で挙げた物性を測定して離散要素法による解析を行い、実施例１と同様に、平均造粒時間である１８０秒間の粒子運動データを得た。次いで、ドラムの鉛直断面を、複数の格子セルに分割し、鉛直断面上の各セルにおける、時間平均された速度ベクトルの二次元分布速度分布を得た。この二次元分布速度分布に基づいて、粒径ｄｐが８ｍｍ以上の付着粒子の解砕を目的として、攪拌機５の挿入位置を決定した。
【００８６】
粉状原料２の最大粒径ｄｐｍａｘを２０ｍｍとし、攪拌機５の羽根の直径Ｄを１５０ｍｍとし、セル長さｌを５０ｍｍとした。このセル長さｌは、最大粒径ｄｐｍａｘの２０ｍｍの２倍以上であり、直径Ｄは、セル長さｌ以上であり、後述する特定した低速度領域１８のｘ方向またはｙ方向の長さの最大値以下である。
【００８７】
ドラムの鉛直断面において、ドラムの回転中心から左方向に１２７５ｍｍ、下方向に１６７５ｍｍの位置のセルを中心として、２５（＝５×５）個のセルで決まる範囲を低速度領域と特定した。低速度領域の位置の最も下に配置されるセルに対応する部位を中心として攪拌するように、攪拌機５を収容器３に挿入した（本発明例２）。
【００８８】
攪拌機５を収容器３に挿入しない点を除いて、本発明例２と同様に粉状原料２を造粒した（比較例２１）。また、低速度領域の中心のセルから２４０ｍｍ離れた位置に攪拌機５を挿入して攪拌し（比較例２２）、４２０ｍｍ離れた位置に攪拌機５を挿入して攪拌した（比較例２３）以外は、本発明例２と同様に粉状原料２を造粒した。
【００８９】
［本発明例２と比較例２１〜２３との比較評価］
本発明例２と比較例２１〜２３の各々とで造粒して得られた焼結原料の粒度分布を図９に示し、焼結原料の落下強度測定後の焼結原料の粒度分布を図１０に示し、各々の焼結原料から得られた焼結原料を焼結して得られる焼結鉱の生産性を図１１に示す。なお、図１１では、攪拌機５が挿入されない比較例２１における焼結鉱の生産性を１として規格化した結果を示してある。
【００９０】
図９によれば、本発明例２及び比較例２１〜２３では、粒度分布が２．８０〜４．７５ｍｍの範囲でピークを有し、造粒によって、焼結原料６の粒度分布は適正範囲にある。図１０によれば、本発明例２では、落下強度測定後の粒度分布が２．８０ｍｍより小さい粒子の増加が少ないので、粒径が２．８０以上の焼結原料６には、適切な強度の疑似粒子が多く含まれていると推測される一方で、比較例２１〜２３では、本発明例２の場合と比べて、２．８０ｍｍより小さい細粒粒子の増加が多く、焼結原料６には、強度が低い付着粒子が、本発明例２の場合と比べて、より多く砕けたことが推測され、付着粒子の割合が多く、疑似粒子の割合が少ないと推測される。また、図１１によれば、本発明例２で造粒された焼結原料６は、比較例２１〜２３に比べて、焼結鉱の生産性が向上していることがわかる。
【実施例３】
【００９１】
本発明例１と同様にして、収容器３で粉状原料２の造粒試験を行った（本発明例３１）。本発明例３１と比較するために、攪拌機５の羽根の直径Ｄを２００ｍｍとした以外は、本発明例３１と同様に、収容器３で粉状原料２の造粒試験を行った（本発明例３２）。攪拌機５の羽根の直径Ｄを１００ｍｍとした以外は、本発明例３１と同様に、収容器３で粉状原料２の造粒試験を行った（本発明例３３）。本発明例３１〜３３では全て、直径Ｄは、セル長さｌ（１００ｍｍ）以上であり低速度領域１８の長さの最大値（５００ｍｍ）以下である。
【００９２】
［本発明例３１〜３３の比較評価］
本発明例３１〜３３の各々で造粒して得られた焼結原料の粒度分布を図１２に示し、焼結原料の落下強度を図１３に示し、粉状原料の造粒装置で要した電力原単位を図１４に示す。
【００９３】
図１２及び１３に示すように、本発明例３１〜３３での、焼結原料の粒度分布及び落下強度測定後の焼結原料の粒度分布は概ね同じである。そして、図１４に示すように、本発明例３１での電力原単位は７．７４ｋＷ・時であり、本発明例３２での電力原単位は６．２０ｋＷ・時であり、本発明例３３での電力原単位は３．５０ｋＷ・時であり、攪拌機５の攪拌羽根の直径Ｄが小さいほど、電力原単位が抑えられていることがわかる。
【００９４】
本発明例３１〜３３を比較すればわかるように、本発明によって、攪拌機５を挿入する位置を、解砕に最適な場所に特定することで、焼結原料の粒度分布及び焼結原料の強度を悪化させることなく、攪拌機５の羽根を小型化して、電力原単位力を抑えることが可能である。微粉鉱石の割合が多い粉状原料を配合した場合であっても、造粒中に、形成されてしまう付着粒子を解砕することによって、適切な粒度分布及び強度を有する焼結原料を得ることができる。
【００９５】
粉状原料中の微粉鉱石の配合率を増加させた場合には、微粉鉱石同士が付着して付着粒子が成長してしまい、特に、攪拌機の挿入位置が適切でない場合には、焼結原料を焼結して得られる焼結鉱の生産性が低下してしまう。しかしながら、適切な位置に攪拌機を挿入することで、粉状原料に微粉鉱石が多く配合されていても、成長した付着粒子を確実に解砕することによって、適切な粒度分布を有する焼結原料を得て、焼結鉱の生産性を維持できることがわかった。
【００９６】
また、攪拌機の攪拌羽根を小型化しても、適切な粒度分布及び強度を有する焼結原料を得ることができるので、攪拌機を小型化して造粒装置の運転費を抑えることが可能となる。更には、収容器に攪拌機を複数必要としないので、造粒装置の運転費を更に抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【００９７】
１    粉状原料の造粒装置（焼結原料の製造装置）
２    粉状原料
３    収容器
３ａ  収容器の側壁
３ｂ  収容器の底面
４    土台
５    攪拌機
６    焼結原料
１１  粉状原料の軌跡
１８  低速度領域
【図１】
2015160961.tif 000020
【図２】
2015160961.tif 000021
【図３】
2015160961.tif 000022
【図４】
2015160961.tif 000023
【図５】
2015160961.tif 000024
【図６】
2015160961.tif 000025
【図７】
2015160961.tif 000026
【図８】
2015160961.tif 000027
【図９】
2015160961.tif 000028
【図１０】
2015160961.tif 000029
【図１１】
2015160961.tif 000030
【図１２】
2015160961.tif 000031
【図１３】
2015160961.tif 000032
【図１４】
2015160961.tif 000033