(57)【要約】【課題】鉄鉱石の強度又は強度及び被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法及び高炉装入原料を提供する。【解決手段】結晶水を含む鉄鉱石を溶融状態のプラスチックに浸漬して、前記結晶水を熱分解除去して生じた前記鉄鉱石中の気孔に、前記溶融状態のプラスチックを浸透させた後、当該溶融プラスチック浸透後の鉄鉱石を冷却することを特徴とする。高炉装入原料は、鉄鉱石の内部に、プラスチックが含有されていることを特徴とする。【選択図】図１
2008111168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶水を含む鉄鉱石を溶融状態のプラスチックに浸漬して、前記結晶水を熱分解除去して生じた前記鉄鉱石中の気孔に、前記溶融状態のプラスチックを浸透させた後、当該溶融プラスチック浸透後の鉄鉱石を冷却することを特徴とする高炉装入原料の製造方法。
【請求項２】
前記鉄鉱石が１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の粒径の塊状の鉄鉱石であることを特徴とする請求項１記載の高炉装入原料の製造方法。
【請求項３】
前記結晶水を含む鉄鉱石中の結晶水の割合が４mass％以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の高炉装入原料の製造方法。
【請求項４】
前記溶融状態のプラスチックは、原料となる常温で固体のプラスチックを加熱して得られるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高炉装入原料の製造方法。
【請求項５】
前記原料となる常温で固体のプラスチックの加熱温度が２００〜５００℃であることを特徴とする請求項４記載の高炉装入原料の製造方法。
【請求項６】
前記原料となる常温で固体のプラスチックとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を用いることを特徴とする請求項４又は５に記載の高炉装入原料の製造方法。
【請求項７】
前記原料となる常温で固体のプラスチックの一部又は全部として、ポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を加熱して熱分解したガスを冷却して得られる、常温で固体又は液体の生成物を用いることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の高炉装入原料の製造方法。
【請求項８】
前記熱分解のための加熱温度が５００〜７００℃であることを特徴とする請求項７記載の高炉装入原料の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の高炉装入原料の製造方法により製造した高炉装入原料を、さらに加熱して、前記気孔中のプラスチックを炭化することを特徴とする高炉装入原料の製造方法。
【請求項１０】
前記炭化のための加熱温度が、７００〜１１００℃であることを特徴とする請求項９記載の高炉装入原料の製造方法。
【請求項１１】
鉄鉱石の内部にプラスチックが含有されていることを特徴とする高炉装入原料。
【請求項１２】
前記鉄鉱石の内部のプラスチックは、前記鉄鉱石の内部に存在した結晶水が除去された後の気孔内に存在することを特徴とする請求項１１記載の高炉装入原料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶水を含む鉄鉱石、特に、結晶水を含む塊状の鉄鉱石の強度を向上させる高炉装入原料の製造方法に関する。さらに、本発明は、結晶水を含む鉄鉱石、特に、結晶水を含む塊状の鉄鉱石の被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塊状の鉄鉱石は、高炉装入原料として、１０〜２０mass％使用されることが多く、結晶水を含む塊状の鉄鉱石も使用されている。このとき、塊状の鉱石は、高炉内での通気を良好に保つために、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の粒径に篩い分けられて使用される。
【０００３】
粉状の鉄鉱石は、焼結鉱又はペレットとして塊成化されて、高炉装入原料として、８０〜９０mass％使用されることが多い。なかでも、焼結鉱は、高炉装入原料として７０〜８０mass％使用されることが多い。
【０００４】
焼結鉱の品質改善方法として、ヤードに貯留した焼結鉱に、６０℃に加熱したタールを散布して、焼結鉱の気孔にタールを充填して、焼結鉱の還元粉化性と被還元性を改善する方法が、特許文献１に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７３１２７号公報
【非特許文献１】稲角忠弘：「焼結鉱」，日本鉄鋼協会，２０００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
塊状の鉄鉱石に含まれる結晶水は、２００℃程度から分解を始めて、鉄鉱石中から除去される。鉄鉱石に含まれる結晶水が分解して除去されるとき、鉄鉱石内部に亀裂が発生し、気孔量が多くなり、強度が低下する。したがって、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石が高炉に装入されて昇温され、鉄鉱石に含まれる結晶水が分解して除去されると、高炉内で鉄鉱石の強度が低下する。
【０００７】
その結果、該鉄鉱石が高炉内で粉化し、高炉内のガスの通気性が阻害され、高炉操業が阻害される。
【０００８】
特に、結晶水を４mass％以上含有する塊状の鉄鉱石、例えば、豪州産の褐鉄鉱石は、結晶水が分解して除去された後の強度が大きく低下するので、結晶水を４mass％以上含有する塊状の鉄鉱石の使用量を増やすと、高炉操業が阻害されることが判明した。ここで、結晶水の分析は、カールフィッシャー法（ＪＩＳ  Ｍ８２１１）によるものである。
【０００９】
特許文献１に記載されている焼結鉱の還元粉化性と被還元性を改善する方法を、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石に適用し、６０℃に加熱したタールを、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石に散布しても、２００℃よりも低温なので、塊状の鉄鉱石に含まれる結晶水は、ほとんど、熱分解せず、除去されない。
【００１０】
塊状の鉄鉱石に含まれる結晶水が熱分解を始める２００℃以上にタールを加熱すると、タールの一部がガス化し、残留する液状タールの粘性が大きくなる。このような液状のタールは、鉄鉱石中の結晶水が熱分解して除去されて生成する亀裂には浸透し難く、鉄鉱石の強度向上には効果が小さいことがわかった。
【００１１】
したがって、特許文献１に記載されている焼結鉱の還元粉化性と被還元性を改善する方法は、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石の高炉内での強度低下を抑制する手段とならない。
【００１２】
さらに、タールは工業用原料として使用される高価な製品であり、より安価なものを使用することが、経済的に望ましい。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑み、結晶水を含有する鉄鉱石の高炉装入時の強度を向上させ得る高炉装入原料の製造方法及び高炉装入原料を提供することを目的とする。また、タールのような高価な材料を使用せずに、比較的安価な材料を使用して、結晶水を含有する鉄鉱石の高炉装入時の強度を向上させ得る高炉装入原料の製造方法及び高炉装入原料を提供することを目的とする。また、さらに、高炉装入時の被還元性を向上させ得る高炉装入原料の製造方法及び高炉装入原料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】
【００１４】
上記目的を達成する本発明の要旨は、次のとおりである。
【００１５】
（１）結晶水を含む鉄鉱石を溶融状態のプラスチックに浸漬して、前記結晶水を熱分解除去して生じた前記鉄鉱石中の気孔に前記溶融状態のプラスチックを浸透させた後、当該溶融プラスチック浸透後の鉄鉱石を冷却することを特徴とする高炉装入原料の製造方法。
【００１６】
（２）前記鉄鉱石が１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の粒径の塊状の鉄鉱石であることを特徴とする（１）記載の高炉装入原料の製造方法。
【００１７】
（３）前記結晶水を含む鉄鉱石中の結晶水の割合が４mass％以上であることを特徴とする（１）又は（２）記載の高炉装入原料の製造方法。
【００１８】
（４）前記溶融状態のプラスチックは、原料となる常温で固体のプラスチックを加熱して得られるものであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の高炉装入原料の製造方法。
【００１９】
（５）前記原料となる常温で固体のプラスチックの加熱温度が２００〜５００℃であることを特徴とする（４）記載の高炉装入原料の製造方法。
【００２０】
（６）前記原料となる常温で固体のプラスチックとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を用いることを特徴とする（４）又は（５）に記載の高炉装入原料の製造方法。
【００２１】
（７）前記原料となる常温で固体のプラスチックの一部又は全部として、ポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を加熱して熱分解したガスを冷却して得られる、常温で固体又は液体の生成物を用いることを特徴とする（４）〜（６）のいずれかに記載の高炉装入原料の製造方法。
【００２２】
（８）前記熱分解のための加熱温度が５００〜７００℃であることを特徴とする（７）記載の高炉装入原料の製造方法。
【００２３】
（９）（１）〜（８）のいずれかに記載の高炉装入原料の製造方法により製造した高炉装入原料を、さらに加熱して、気孔中のプラスチックを炭化することを特徴とする高炉装入原料の製造方法。
【００２４】
（１０）前記炭化のための加熱温度が、７００〜１１００℃であることを特徴とする（９）記載の高炉装入原料の製造方法。
【００２５】
（１１）鉄鉱石の内部にプラスチックが含有されていることを特徴とする高炉装入原料。
【００２６】
（１２）前記鉄鉱石の内部のプラスチックは、前記鉄鉱石の内部に存在した結晶水が除去された後の気孔内に存在することを特徴とする（１１）記載の高炉装入原料。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の鉄鉱石の強度を向上させる高炉装入原料の製造方法、さらには、被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法によれば、結晶水を含む塊状の鉄鉱石の強度又は強度と被還元性を向上させることが経済的に可能となり、高炉操業の安定化に資することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の鉄鉱石の強度又は強度と被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法は、鉄鉱石中の気孔に、溶融状態のプラスチックを浸透させて冷却することによって、鉄鉱石の強度を向上させることを特徴とする。さらに、鉄鉱石中の気孔に浸透したプラスチックを、気孔内で炭化することにより、高炉内で鉄鉱石が還元されるときの還元速度を大きくすることを特徴とする。
【００２９】
ここで、本発明で言うところの鉄鉱石とは、ペレットや焼結鉱とせずに使用する鉄鉱石のことである。また、塊状の鉄鉱石とは、篩い分けにより１０〜３０ｍｍの粒径に揃えられて、高炉に装入される鉄鉱石のことである。
【００３０】
鉄鉱石中の結晶水の熱分解は、２００℃程度から始まり、３００℃付近で活発になる。一方、プラスチックの溶融温度は、その種類に依存するが、１５０℃程度である。さらにプラスチックを加熱すると、プラスチックのガス化が４００℃程度から始まり、６００℃付近で活発になる。
【００３１】
したがって、結晶水を含む鉄鉱石とプラスチックを、鉄鉱石中の結晶水が熱分解を始める２００℃からプラスチックのガス化がまだ活発化しない５００℃までの範囲の温度で加熱すると、鉄鉱石中の結晶水が熱分解し、除去されるとともに、プラスチックが溶融状態で共存する。
【００３２】
例えば、２００〜５００℃に加熱した溶融状態のプラスチックを、大気が混入しない状態にシールした容器内に滞留させ、この溶融状態のプラスチック内に、結晶水を含む鉄鉱石を装入する。その結果、結晶水が熱分解し、除去されて鉄鉱石中に形成される亀裂や気孔に、溶融状態のプラスチックを浸透させることが可能となる。
【００３３】
ここで、結晶水の割合の増加により、鉄鉱石の粉化が起こり易くなることを、図４に示す。図４は、結晶水含有率と、焼結鉱の還元粉化試験法によりＲＤＩ（Reduction Degradation Index）として指数化する方法に準拠して求めた粉率との関係を示した図である。焼結鉱の還元粉化試験法の昇温と還元の温度条件は、次のようである。
【００３４】
Ｎ2ガス雰囲気下で４５分間で５５０℃に昇温し、５５０℃に達した後、３０分間保持し、その後、直ちに、還元ガス（ＣＯ＝３０ｖｏｌ％、Ｎ2＝７０ｖｏｌ％）に切り替えて３０分間保持し、その後、直ちに、Ｎ2ガスに切り替えて冷却する。
【００３５】
今回の強度試験方法では、温度を５５０℃から３００℃に変更した。試料は、１５〜２０ｍｍの大きさのもの５００ｇとし、他の条件はすべて等しくして行い、３ｍｍ以下の粉率で評価した。
【００３６】
図４から判るように、特に、結晶水を４mass％以上含む鉄鉱石は高炉内での結晶水の熱分解で生じる強度低下による粉化が、特に大きいので、結晶水を４mass％以上含む鉄鉱石に、前記の加熱処理を施すことによって、高炉内での鉄鉱石の粉化を抑制し、粉化によって生じる操業異常を回避する効果が、特に大きい。
【００３７】
非特許文献１によれば、褐鉄鉱Limoniteの化学式はＦｅ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ（ｎ＝０．５〜４．０）であり、このとき、結晶水の割合は５〜３１mass％となるので、鉄鉱石中の結晶水の上限は、理論上、３１mass％と考えられる。
【００３８】
プラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を用いることが可能で、使用済みの廃プラスチックもこれに含まれる。使用済みの廃プラスチックを使用することは、経済的であり、かつ、資源リサイクルを効率的に行うことが可能となる。
【００３９】
また、プラスチックとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を加熱して熱分解により発生したガスを冷却して得られる固体状又は液体状の生成物を、全量又は一部混合して用いることも可能である。
【００４０】
このようにして得られた固体状又は液体状の生成物は、２００℃以上での溶融状態における粘性がきわめて低く、鉄鉱石内の微細な気孔によく浸透する。鉄鉱石内に生成する気孔が微細であるときには、このような熱分解により発生したガスを冷却して得られる固体状又は液体状の生成物を、プラスチックとして、全量又は一部混合して使用することが有効である。
【００４１】
なお、いったん気孔に浸透した液状の生成物は、気孔内に毛細管現象により保持されるので、液体状の生成物が気孔内から粒子外部に流れ出ることはなく、ハンドリングで問題となることはない。
【００４２】
この熱分解によりガスを発生するときの加熱温度は、ガス化が活発に起こる６００℃を中心にして、５００℃からプラスチックの炭化があまり活発に生じない７００℃までの間とし、大気が混入しないようにシールした容器内で熱分解させることが望ましい。
【００４３】
鉄鉱石の気孔に浸透したプラスチックは、種類によっても多少異なるが、７００℃程度から炭化し始める。気孔内に炭化物が存在すると、高炉内で１０００℃以上に加熱されたとき、気孔内の炭化物が還元剤として機能し、鉄鉱石中の酸化鉄の還元速度が大きくなる。
【００４４】
したがって、７００℃から１０００℃までの加熱により、気孔内に炭化物を生成させることによる鉄鉱石の被還元性改善効果を得ることができる。さらに、１０００℃から１１００℃まで加熱すると、気孔内の炭化物の一部により鉄鉱石内の酸化鉄の一部が還元されて、金属鉄が生成するので、高炉の生産効率の向上効果が期待できる。また、残存する炭化物による鉄鉱石中の酸化鉄の還元速度が大きくなる効果も、同様に期待できる。
【００４５】
このような炭化処理は、シャフト炉を使用してシャフト炉内を降下する鉄鉱石とシャフト炉内を上昇する加熱ガスとを熱交換させることによって、実現可能である。加熱ガスは、プラスチック加熱時に発生するプラスチックのガス化ガス、前記シャフト炉の炉頂から回収されるプラスチックのガス化ガス、又は、高炉ガスを予熱又は燃焼させることによって、製造することができる。
【００４６】
しかし、シャフト炉内で鉄鉱石が１１００℃以上になると、鉄鉱石の酸化鉄ないし脈石の一部が溶融して気孔を閉塞し、被還元性が低下したり、また、シャフト炉内で鉄鉱石同士が癒着して、大きな塊りとなり、シャフト炉内を降下することができなくなる。
【００４７】
したがって、プラスチックが浸透した鉄鉱石を加熱する温度は、７００℃から１１００℃であることが望ましい。また、炭化処理後の鉱石は、大気中で再酸化発熱しない温度、３００℃を超えない温度まで、常温の前記プラスチックのガス化ガス又は高炉ガスで冷却してから、シャフト炉などの炭化処理炉から排出することが望ましい。
【００４８】
プラスチックの溶融、プラスチックの熱分解ガス化及び炭化に必要な燃料は、プラスチックのガス化ガスを使用してもよいし、高炉ガスを用いてもよい。
【実施例】
【００４９】
本発明の鉄鉱石の強度を向上させる高炉装入原料の製造方法、さらには被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法の実施例を以下に示す。鉄鉱石には、結晶水を８mass％含有した１０〜３０ｍｍ粒径の塊状の鉄鉱石を使用した。結晶水の分析は、カールフィッシャー法（ＪＩＳ  Ｍ８２１１）による。
【００５０】
プラスチックには、ポリエチレン２９mass％、ポリプロピレン２４mass％、及び、ポリスチレン２８％を含む廃プラスチックを使用した。残りの成分は、ポリ塩化ビニル等のその他のプラスチック類と夾雑物である。
【００５１】
（実施例１）
図１に基づき説明する。鉄鉱石中の結晶水の熱分解は、２００℃程度から始まるので、２００℃より低い加熱温度では、期待する効果が発現しない。一方、プラスチックのガス化は４００℃程度から始まり、６００℃付近で活発になる。したがって、５００℃を超える温度になると、プラスチックのガス化量が増えて、鉱石の改質に利用するプラスチックの利用効率が低下する。
【００５２】
そこで、温度４００℃の加熱ガス９を、プラスチック貯留容器３内の溶融状態のプラスチック４内に設置された熱交換器１０に送り、溶融状態のプラスチック４の温度を３００℃に制御する。プラスチックの熱分解によって発生するガスは、密閉容器６内から排ガス１２として回収される。
【００５３】
結晶水を８mass％含有した粒度１０〜３０ｍｍの塊状の鉄鉱石を、鉄鉱石原料供給ホッパー１から溶融状態のプラスチック４内に装入する。同様に、プラスチックを、プラスチック原料ホッパー２から、溶融状態のプラスチック４内に装入する。溶融状態のプラスチック４内で、鉄鉱石は結晶水を失い、プラスチックは溶融する。そして、結晶水を失って鉄鉱石粒子内に生成した亀裂に、溶融状態のプラスチックが浸透する。
【００５４】
プラスチックが浸透した鉄鉱石は、耐熱コンベア５によって、プラスチック貯留容器３から密閉容器６内に設置されたプラスチック浸透鉄鉱石集合シュート７に排出される。プラスチックが浸透した鉄鉱石は、プラスチック浸透鉄鉱石集合シュート７から、プラスチック浸透鉄鉱石排出ホッパー８を経て系外に排出されて、高炉装入原料として使用される。
【００５５】
なお、本方法により製造したプラスチック浸透鉄鉱石を破砕して、その断面を観察したところ、図５に示すように、鉄鉱石の気孔中にプラスチックが浸透していることがわかった。
【００５６】
本方法により製造したプラスチック浸透鉄鉱石の強度を調査した。塊状鉄鉱石の強度を評価する試験方法は、焼結鉱の還元粉化試験法によりＲＤＩ（Reduction Degradation Index）として指数化する方法に準拠した。焼結鉱の還元粉化試験法と異なる条件を、以下に述べる。
【００５７】
焼結鉱の還元粉化試験法の昇温と還元の温度条件は、次のようである。Ｎ2ガス雰囲気下で、４５分間で５５０℃に昇温し、５５０℃に達した後、３０分間保持し、その後、直ちに、還元ガス（ＣＯ＝３０ｖｏｌ％、Ｎ2＝７０ｖｏｌ％）に切り替えて３０分間保持し、その後、直ちに、Ｎ2ガスに切り替えて冷却する。
【００５８】
今回の強度試験方法では、温度を、５５０℃から３００℃に変更した。試料は、１５〜２０ｍｍの大きさのもの５００ｇとし、他の条件はすべて等しくして行い、３ｍｍ以下の粉率で評価した。
【００５９】
その結果、実施例１では、粉率は３０mass％であった。
【００６０】
対して、参考例として焼結鉱、及び、比較例として結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石を、前記強度試験方法で評価した。その結果、焼結鉱では、粉率は１５mass％、結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石では、粉率は７０mass％であった。すなわち、本発明では、結晶水を有する鉄鉱石であっても、強度を大きく向上することが可能で、焼結鉱の強度レベルに近づけることができることがわかった。
【００６１】
また、結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石を鉄鉱石原料の１０％装入し、焼結鉱とペレットを鉄鉱石原料の９０％装入して操業している高炉の出銑比は、２．１０であったのに対し、実施例１で製造した高炉装入原料を用いた場合、すなわち、結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石を鉄鉱石原料の５％装入し、実施例１のプラスチック浸透鉄鉱石を鉄鉱石原料の５％装入し、焼結鉱とペレットを鉄鉱石原料の９０％装入して操業している高炉の出銑比は、２．２１に上昇し、高炉の生産性を向上させることが可能であった。
【００６２】
（実施例２）
図２に基づき説明する。温度７００℃の加熱ガス１６を、プラスチック熱分解ガス化容器１４内の溶融状態のプラスチック１５内に設置された熱交換器１７に送り、溶融状態のプラスチック１５の温度を６００℃に制御する。プラスチックをプラスチック原料ホッパー１３から、溶融状態のプラスチック１５内に装入する。
【００６３】
プラスチックの熱分解によって発生するガスは、熱分解ガス化容器１４からプラスチック熱分解ガス配管１９を通り、冷却水により間接冷却される構造の熱分解生成物凝縮分離容器２０において冷却される。プラスチックの熱分解によって発生するガスに含まれる高沸点成分は、熱分解生成物凝縮分離容器２０において凝縮して、固体状又は液体状の熱分解生成物として回収される。
【００６４】
この熱分解生成物は、熱分解生成物凝縮分離容器２０から熱分解生成物供給ホッパー２２に供給される。低沸点成分は、排ガス２１として回収される。
【００６５】
温度４００℃の加熱ガス９を、溶融状態のプラスチック貯留容器３内の溶融状態のプラスチック４内に設置された熱交換器１０に送り、溶融状態のプラスチック４の温度を３００℃に制御する。プラスチックの熱分解によって発生するガスは、密閉容器６内から排ガス１２として回収される。
【００６６】
結晶水を８mass％含有した粒度１０〜３０ｍｍの塊状の鉄鉱石を、鉄鉱石原料供給ホッパー１から溶融状態のプラスチック４内に装入する。同様に、プラスチックを、プラスチック原料ホッパー２から溶融状態のプラスチック４内に装入する。さらに、プラスチック熱分解生成物を、熱分解生成物供給ホッパー１７から溶融状態のプラスチック４内に装入する。
【００６７】
溶融状態のプラスチック４内で、鉄鉱石は結晶水を失い、プラスチックは溶融し、プラスチック熱分解生成物は、再溶融する。そして、結晶水を失って鉄鉱石粒子内に生成した亀裂に、溶融状態のプラスチックが浸透する。
【００６８】
プラスチックが浸透した鉄鉱石は、耐熱コンベア５によって、プラスチック貯留容器３から密閉容器６内に設置されたプラスチック浸透鉄鉱石集合シュート７に排出される。プラスチックが浸透した鉄鉱石は、プラスチック浸透鉱石集合シュート７から、プラスチック浸透鉄鉱石排出ホッパー８を経て系外に排出されて、高炉装入原料として使用される。
【００６９】
本方法により製造したプラスチック浸透鉄鉱石の強度を調査した。鉄鉱石の強度を評価する試験方法は、実施例１で示した方法と同様である。
【００７０】
その結果、実施例２では、粉率は２０mass％であった。
【００７１】
すなわち、本発明では、結晶水を有する鉄鉱石であっても、強度を大きく向上することが可能で、焼結鉱の強度レベルに近づけることができることがわかった。
【００７２】
さらに、プラスチックの熱分解により生じたガスを冷却することで得られたプラスチックを、鉄鉱石内に浸透させるプラスチックとすることで、より強度を向上できることが確認できた。これは、結晶水が除去されて生じた気孔に、より粘度の低い溶融状態のプラスチックが浸透して、微細な気孔中にもよく浸透したためと考えられる。
【００７３】
（実施例３）
図３に基づき説明する。結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石から実施例２で製造したプラスチック浸透鉄鉱石３２を、シャフト状の炭化炉３６の炉頂に装入する。シャフト状の炭化炉３６の高さ方向の中間部分から、高炉ガスを、予熱かつ部分燃焼させた温度８００℃の加熱ガス３０として吹込み、このガスで、炭化炉内のプラスチック浸透鉄鉱石を加熱して炭化する。
【００７４】
加熱ガス３０は、炭化炉３６内を上昇しながらプラスチック浸透鉄鉱石と熱交換し、温度が低下して、炭化炉３６の上部から、排ガス３１として系外に排出される。
【００７５】
炭化炉３６に装入されたプラスチック浸透鉄鉱石３２は、炭化炉３６の内部を降下するとともに加熱されて、加熱ガス３０の吹込まれている高温領域にて、鉄鉱石中のプラスチックが炭化される。炭化処理後の高温の鉄鉱石は、炭化炉３６内をさらに降下する途中で、冷却入りガス３４として用いる常温の高炉ガスにより冷却されて、炭化炉３６下部から炭化処理後鉄鉱石３３として排出される。
【００７６】
冷却入りガス３４は、炭化処理後の鉄鉱石と熱交換し、温度が上昇して、冷却出ガス３５として系外に排出される。加熱ガス３０と冷却入りガス３４の圧力を調整することにより、冷却入りガス３４の一部は、加熱ガス３０とともにシャフト状の炭化炉３６内を上昇するが、大部分は冷却出ガス３５として系外に排出される。
【００７７】
本方法により製造した炭化処理後鉄鉱石の強度を調査した。鉄鉱石の強度を評価する試験方法は実施例１で示した方法と同様である。
【００７８】
その結果、実施例３では、粉率は４０mass％であった。
【００７９】
すなわち、本発明では、結晶水を有する鉄鉱石であっても、強度を大きく向上することが可能で、焼結鉱の強度レベルに近づけることができることがわかった。
【００８０】
本方法により製造した炭化処理後鉄鉱石の被還元性を調査した。鉄鉱石の被還元性を評価する試験方法は鉄鉱石類の還元試験法（ＪＩＳ  Ｍ  ８７１３）に準拠した。鉄鉱石類の還元試験法と異なる条件を、以下に述べる。
【００８１】
鉄鉱石類の還元試験法の昇温と還元の温度条件は次のようである。Ｎ2ガス雰囲気下で９００℃に昇温し、９００℃に達した後、３０分間保持し、その後、直ちに、還元ガス（ＣＯ＝３０ｖｏｌ％、Ｎ2＝７０ｖｏｌ％）に切り替えて１８０分間保持し、その後、直ちに、Ｎ2ガスに切り替えて冷却する。今回の被還元性を評価する試験方法では、温度を９００℃から１０５０℃に変更した。他の条件はすべて等しくして行った。
【００８２】
温度が１０５０℃の条件では、参考例の焼結鉱の還元率は７５％、比較例の結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石の還元率は５５％であったのに対し、結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石から本実施例３によって製造した炭化処理後鉄鉱石の還元率は７５％で、焼結鉱と同等であり、比較例の結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石よりも、被還元性が優れていた。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施例１における設備プロセスの一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例２における設備プロセスの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施例３における設備プロセスの一例を示す図である。
【図４】結晶水含有率の粉率に及ぼす影響を示す図である。
【図５】塊状の鉱石中へのプラスチック浸透状況を示す図（写真）である。
【符号の説明】
【００８４】
１    鉄鉱石原料供給ホッパー
２    プラスチック原料供給ホッパー
３    プラスチック貯留容器
４    溶融状態のプラスチック
５    耐熱コンベア
６    密閉容器
７    プラスチック浸透鉄鉱石集合シュート
８    プラスチック浸透鉄鉱石排出ホッパー
９    加熱用ガス
１０    熱交換器
１１    熱交換器排ガス
１２    排ガス
１３    プラスチック原料供給ホッパー
１４    プラスチック熱分解ガス化容器
１５    溶融状態のプラスチック
１６    加熱用ガス
１７    熱交換器
１８    熱交換器排ガス
１９    プラスチック熱分解ガス配管
２０    熱分解生成物凝縮分離容器
２１    排ガス
２２    プラスチック熱分解生成物供給ホッパー
３０    加熱ガス
３１    排ガス
３２    プラスチック浸透鉄鉱石
３３    炭化処理後鉄鉱石
３４    冷却入りガス
３５    冷却出ガス
３６    炭化炉
３７    鉱石中に浸透したプラスチック
【図１】
2008111168.tif 000003
【図２】
2008111168.tif 000004
【図３】
2008111168.tif 000005
【図４】
2008111168.tif 000006
【図５】
2008111168.tif 000007