(57)【要約】【課題】微粉を多く含む劣質の鉄鉱石原料を造粒するに際し、平均粒径５００μｍオーバーの鉄鉱石原料が最大６０質量％程度存在することを前提とし、鉄鉱石原料の水分の吸収影響を克服して、水分量のより精緻な制御を施すことで、高強度のペレットを製造できる微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法を提供する。【解決手段】５００μｍアンダーが４０質量％以上、かつ２２μｍアンダーが５質量％以上である微粉を含む鉄鉱石原料の含有水分を所定量範囲内に制御した後、鉄鉱石原料にバインダーと共に造粒用水分を添加して造粒処理し、平均粒径が３ｍｍ以上のペレットを製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５００μｍアンダーが４０質量％以上、かつ２２μｍアンダーが５質量％以上である微粉を含む鉄鉱石原料の含有水分を所定量範囲内に制御した後、該鉄鉱石原料にバインダーと共に造粒用水分を添加して造粒処理し、平均粒径が３ｍｍ以上のペレットを製造することを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項２】
請求項１記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記造粒用水分の添加前の前記鉄鉱石原料の含有水分を減少させる場合は、該鉄鉱石原料に水分を０又は０を超え３質量％以下含む調湿鉄鉱石原料を添加することを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項３】
請求項１記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記造粒用水分の添加前の前記鉄鉱石原料の含有水分を増加させる場合は、該鉄鉱石原料に水分を７質量％以上１２質量％以下含む調湿鉄鉱石原料を添加することを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項４】
請求項１記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記造粒用水分の添加前の前記鉄鉱石原料の含有水分を増加させる場合は、該鉄鉱石原料に水分を添加することを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項５】
請求項４記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記水分が添加された後で前記鉄鉱石原料を造粒処理する前に、前記水分が添加された前記鉄鉱石原料を粉砕処理することを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項６】
請求項２及び３のいずれか１項に記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記調湿鉄鉱石原料は、造粒処理後の前記鉄鉱石原料を篩分け選別した篩下の鉄鉱石原料を有することを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項７】
請求項２、３、及び６のいずれか１項に記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記調湿鉄鉱石原料は、造粒処理後の前記鉄鉱石原料を更に乾燥処理した鉄鉱石原料を有することを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項８】
請求項７記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記調湿鉄鉱石原料は、前記造粒用水分の添加前に前記鉄鉱石原料に添加され該鉄鉱石原料と共に粉砕処理されていることを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項９】
請求項２、３、及び６〜８のいずれか１項に記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記調湿鉄鉱石原料は、造粒処理後の前記鉄鉱石原料を更に乾燥処理したときに発生する乾燥集塵粉を有することを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記バインダーは分散剤であり、前記所定量範囲は該分散剤と前記造粒用水分を添加した後の前記鉄鉱石原料の水分換算で、５．５質量％以上８．５質量％以下であり、前記分散剤は前記造粒用水分の一部又は全部と混合され、前記分散剤量を前記鉄鉱石原料量に対して０．００１質量％以上１質量％以下としたことを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記バインダーは粘着性バインダーであり、前記所定量範囲は該粘着性バインダーと前記造粒用水分を添加した後の前記鉄鉱石原料の水分換算で、４．０質量％以上８．０質量％以下であり、前記粘着性バインダーは前記造粒用水分の一部又は全部と混合され、前記粘着性バインダー量を前記鉄鉱石原料量に対して０．１質量％以上５質量％以下としたことを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記バインダーは生石灰であり、前記所定量範囲は該生石灰と前記造粒用水分を添加した後の前記鉄鉱石原料の水分換算で、１．０質量％以上９．０質量％以下であり、前記生石灰量を前記鉄鉱石原料量に対して０．１質量％以上２質量％以下としたことを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記鉄鉱石原料は、２種以上の複数銘柄の鉄鉱石原料を混合したブレンド鉄鉱石であることを特徴とする微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石原料をドワイトロイド式焼結機（以下、単に焼結機ともいう）で焼成して塊成化し、高炉原料として使用する場合において、鉄鉱石原料を、焼結機で生産性高くかつ歩留りよく製造することが重要である。これには、鉄鉱石原料が装入された焼結機パレット内における鉄鉱石原料間の通気性を確保することが重要であり、このため、鉄鉱石原料を造粒して通気性を確保することが行われている。
最近の鉄鉱石原料の原料動向をみると、塊状でかつ鉄分を多く含む優良鉄鉱石が枯渇してきており、このため、粉を多く含み鉄分含有量が減少した劣質鉄鉱石を、鉄鉱石原料として使用することが求められている。なお、劣質鉄鉱石とは、例えば、褐鉄鉱であり、結晶水を３質量％以上含む鉄鉱石である。また、粉が多い劣質鉄鉱石の例として、赤鉄鉱では、例えば、ヤンピー鉱石、デンポー鉱石、リオドセ鉱石、及びカラジャス鉱石等がある。これらは、５００μｍアンダーが４０質量％以上、かつ２２μｍアンダーが５質量％以上であり、粉が多いものである。
【０００３】
焼結機に供給する鉄鉱石原料としては、１ｍｍオーバーの粒径を備えた鉄鉱石原料を核粒子とし、この核粒子の周囲に、１ｍｍアンダーの微粉分を付着させた、いわゆる擬似粒子、又は微粉を主体として造粒したペレットがある。以下に、具体的な造粒方法について説明する。
例えば、特許文献１には、製鉄所で得られる湿ダストの乾燥省略を目的として、この湿ダストに乾ダストを混合する方法が開示されており、この混合に際し、混合後の水分が１０〜１３質量％になるように乾ダストの配合量を調整した後、この混合物を造粒して５〜１０ｍｍのミニペレット（ペレット）を製造することが記載されている。
また、特許文献２には、バインダーを用いることなく、水分のみを用いて擬似粒子を製造する方法が開示されており、擬似粒子を製造するに際し、擬似粒子の造粒時の目標水分濃度を予め決定して、鉄鉱石原料が含有する水分と目標水分との差分を添加することが記載されている。
【０００４】
そして、特許文献３には、１ｍｍオーバー、特に２ｍｍオーバーの粒径を備える鉄鉱石原料を核粒子とし、この核粒子の周囲に、１ｍｍアンダー、特に０．５ｍｍアンダーの微粉分を付着させた擬似粒子の造粒方法が記載されている。
この造粒においては、鉄鉱石原料に対する水分を５．５〜６質量％にして造粒することを前提としており、この水分量の調整は、鉄鉱石原料に元々含まれている自然水分（例えば、４．５質量％程度）に、この鉄鉱石原料を造粒する際に更に１．５〜２質量％の水を補完することで行っている。
更に、核粒子が多孔質で吸水性が高い場合は、核粒子が吸収可能な水分量を飽和するのに必要な水分量を添加した後、更に造粒に必要な水分を添加して造粒することとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２６７４３１号公報
【特許文献２】特開平１１−６１２８１号公報
【特許文献３】特開平５−３９５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１の方法の場合、製鉄所で得られる湿ダストを使用しており、この湿ダストは、例えば、平均粒度が１〜３μｍ程度の微粉の割合が著しく高く、細粒が多く存在するため、高いペレット強度を得やすい。このため、特許文献１の方法では、本願が造粒しようとしている鉄鉱石原料のように、５００μｍオーバーの粒子が最大で６０質量％程度存在する鉄鉱石原料を造粒する場合、ペレット強度が満足できる程度に高位にならず、バインダーを使用した場合も、容易に高強度を得ることができない。
従って、特許文献１の方法では、本願が造粒の対象としている粒径が大きな粒子を含む鉄鉱石原料のペレット強度を向上できない。
【０００７】
特許文献２には、鉄鉱石原料の造粒に及ぼす水分量の影響について着目しているが、その水分量においては、鉄鉱石原料が元々保有する水分と、この鉄鉱石原料の造粒時に添加する水分との区別がされていない。このため、後述する本願の新知見、即ち水分が鉄鉱石原料の粒子表面に濡れているか否かの影響に起因して、造粒したペレットの強度が安定しなくなるという問題がある。
また、特許文献２の方法は、粒径が小さな擬似粒子を製造する方法であるため、この方法を、本願が対象としているペレットのように、擬似粒子よりも粒径が大きな（例えば、平均粒径が３ｍｍ以上）ペレットの製造に適用すると、ペレット強度が不足するという課題がある。
【０００８】
特許文献３の方法の場合、前記した鉄鉱石原料の原料動向のように、造粒する鉄鉱石原料中の微粉分が増加すると、核粒子に付着する微粉の厚さが増加し、擬似粒子を焼結機の焼結機パレットまで運搬するとき、又は焼結機パレット内へ装入するときに、擬似粒子が崩壊する問題がある。
なお、本願発明者らの知見では、上記した擬似粒子の顕著な崩壊を防止するには、核粒子への微粉分の付着厚さを３００μｍ以下程度にする必要がある。このような付着厚さを満足できる擬似粒子を、鉄鉱石原料を篩分け処理することによって造粒することはできるが、最近の原料動向では微粉分が余剰となる課題がある。
【０００９】
更に、特許文献３では、多孔質である鉄鉱石原料の内部に水分が吸収されることに鑑み、造粒する際に、核粒子が吸収可能な水分量を飽和するのに必要な水分量を添加しているが、この方法を使用した場合、造粒物の強度が安定しない問題がある。
前記したように、特許文献３では、鉄鉱石原料の潜在的な自然水分を４．５質量％程度に固定し、鉄鉱石原料に対する水分を５．５〜６質量％に調整して造粒することを前提としているが、鉄鉱石原料の性状、即ち鉄鉱石原料の多孔質度合いは一般に安定せず、飽和する水分量が異なるため、多孔質度合いに応じた水分量の調整が図られていない。このため、鉄鉱石原料中に飽和していない余剰の水分が存在する過飽和状態となったり、また鉄鉱石原料が飽和しない未飽和状態となり、その結果、造粒物の強度が安定しなくなる。また、本願発明者らの知見では、飽和水分量を鉄鉱石原料の各鉱石種ごとに予め測定しても、例えば、粒度構成が変動すると、同一鉱石種内においても飽和水分量が変化する場合があるため、造粒物の強度を安定させることが難しいことがわかっている。
【００１０】
また、上記した状況下において、本願のような強度の高いペレットを造粒する場合を想定すると、次の問題がある。ペレットの造粒は、造粒初期段階の造粒物（例えば、粒径０．５〜１ｍｍ程度）を転動させて、その粒径の成長を図ることが一般的である。しかし、飽和水分量を境として、過飽和又は未飽和の状態である鉄鉱石原料が存在すると、転動による粒径成長が望めず、寧ろ造粒物が崩壊することにつながり、好ましくない。
これらの状況を改善するために、鉄鉱石原料の造粒状況をみながら、造粒処理時に添加する水分量を増減させることも考えられるが、造粒時に添加する水分は、鉄鉱石原料の表面に容易に濡れない（濡れ性が悪い）。このため、造粒過程での造粒物の強度を目標とするレベルまで高めることができず、その崩壊を抑制できなくなり、再度、崩壊後の造粒物を核として新たな造粒物を造ることになると考えられ、造粒物の粒径成長には大きな効果が望めない。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、微粉を多く含む劣質の鉄鉱石原料を造粒するに際し、平均粒径５００μｍオーバーの鉄鉱石原料が最大６０質量％程度存在することを前提とし、鉄鉱石原料の水分の吸収影響を克服して、水分量のより精緻な制御を施すことで、高強度のペレットを製造できる微粉を含む鉄鉱石原料の造粒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】
【００１２】
前記目的に沿う本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、５００μｍアンダーが４０質量％以上、かつ２２μｍアンダーが５質量％以上である微粉を含む鉄鉱石原料の含有水分を所定量範囲内に制御した後、該鉄鉱石原料にバインダーと共に造粒用水分を添加して造粒処理し、平均粒径が３ｍｍ以上のペレットを製造する。
【００１３】
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記造粒用水分の添加前の前記鉄鉱石原料の含有水分を減少させる場合は、該鉄鉱石原料に水分を０又は０を超え３質量％以下含む調湿鉄鉱石原料を添加することが好ましい。
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記造粒用水分の添加前の前記鉄鉱石原料の含有水分を増加させる場合は、該鉄鉱石原料に水分を７質量％以上１２質量％以下含む調湿鉄鉱石原料を添加することが好ましい。
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記造粒用水分の添加前の前記鉄鉱石原料の含有水分を増加させる場合は、該鉄鉱石原料に水分を添加することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記水分が添加された後で前記鉄鉱石原料を造粒処理する前に、前記水分が添加された前記鉄鉱石原料を粉砕処理することが好ましい。
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記調湿鉄鉱石原料は、造粒処理後の前記鉄鉱石原料を篩分け選別した篩下の鉄鉱石原料を有することが好ましい。
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記調湿鉄鉱石原料は、造粒処理後の前記鉄鉱石原料を更に乾燥処理した鉄鉱石原料を有することが好ましい。
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記調湿鉄鉱石原料は、前記造粒用水分の添加前に前記鉄鉱石原料に添加され該鉄鉱石原料と共に粉砕処理されていることが好ましい。
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記調湿鉄鉱石原料は、造粒処理後の前記鉄鉱石原料を更に乾燥処理したときに発生する乾燥集塵粉を有することが好ましい。
【００１５】
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記バインダーは分散剤であり、前記所定量範囲は該分散剤と前記造粒用水分を添加した後の前記鉄鉱石原料の水分換算で、５．５質量％以上８．５質量％以下であり、前記分散剤は前記造粒用水分の一部又は全部と混合され、前記分散剤量を前記鉄鉱石原料量に対して０．００１質量％以上１質量％以下とすることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記バインダーは粘着性バインダーであり、前記所定量範囲は該粘着性バインダーと前記造粒用水分を添加した後の前記鉄鉱石原料の水分換算で、４．０質量％以上８．０質量％以下であり、前記粘着性バインダーは前記造粒用水分の一部又は全部と混合され、前記粘着性バインダー量を前記鉄鉱石原料量に対して０．１質量％以上５質量％以下とすることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記バインダーは生石灰であり、前記所定量範囲は該生石灰と前記造粒用水分を添加した後の前記鉄鉱石原料の水分換算で、１．０質量％以上９．０質量％以下であり、前記生石灰量を前記鉄鉱石原料量に対して０．１質量％以上２質量％以下とすることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法において、前記鉄鉱石原料は、２種以上の複数銘柄の鉄鉱石原料を混合したブレンド鉄鉱石であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１〜１３記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、鉄鉱石原料が５００μｍアンダーの粒子を４０質量％以上含むので、大きな気孔を有する５００μｍオーバーの粒子の量を調整して濡れ性を制御し、鉄鉱石原料の表面に濡れる水分量の変動を抑制できる。
また、鉄鉱石原料は２２μｍアンダーの粒子を５質量％以上含むので、気孔がほとんど存在しない粒子を使用でき、濡れ性を制御して鉄鉱石原料の表面に濡れる水分量の変動を抑制でき、しかも微粉によるペレット強度の向上を図ることができる。
そして、造粒処理を行う前に、鉄鉱石原料の含有水分を所定量範囲内に制御するので、例えば、鉄鉱石原料の性状（即ち、多孔質度合い）又は鉄鉱石原料の粒度構成に応じて、鉄鉱石原料の濡れ性を制御し、その表面に適度な濡れを実現できる。
更に、この鉄鉱石原料にバインダーと造粒用水分を添加して造粒処理するので、造粒用水分が鉄鉱石原料の一部に偏在することなく、鉄鉱石原料の全体に渡って適度な濡れ性を発揮させ、鉄鉱石原料の全体が適度に濡れる。このため、造粒用水分と共に添加したバインダーも鉄鉱石原料の粒子間に行き渡り、鉄鉱石原料の全体に渡ってバインダーによる固体架橋生成の効果を得ることができる。
これにより、平均粒径５００μｍオーバーの鉄鉱石原料が最大６０質量％程度存在する鉄鉱石原料の水分の吸収影響を克服して、水分量のより精緻な制御を施すことができ、高強度のペレットを製造できる。
【００２０】
特に、請求項２記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、造粒用水分の添加前の鉄鉱石原料の含有水分を減少させる場合に、鉄鉱石原料に含有水分が無い又は少ない調湿鉄鉱石原料を添加すればよいので、鉄鉱石原料の含有水分の調整が容易である。
請求項３記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、造粒用水分の添加前の鉄鉱石原料の含有水分を増加させる場合に、鉄鉱石原料に含有水分が多い調湿鉄鉱石原料を添加すればよいので、鉄鉱石原料の含有水分の調整が容易である。
請求項４記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、造粒用水分の添加前の鉄鉱石原料の含有水分を増加させる場合に、鉄鉱石原料に水分を添加すればよいので、鉄鉱石原料の含有水分の調整が容易である。
【００２１】
請求項５記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、鉄鉱石原料を造粒処理する前に、水分を添加した鉄鉱石原料を粉砕処理するので、鉄鉱石原料表面への含有水分の濡れを促進できる。
請求項６記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、調湿鉄鉱石原料が、造粒処理後の鉄鉱石原料を篩分け選別した篩下の鉄鉱石原料を有するので、造粒処理前の鉄鉱石原料と成分及び粒度構成が同じになるため、品質と操業条件の変動を抑制でき、また、不要となる鉄鉱石原料を再利用できる。
【００２２】
請求項７記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、調湿鉄鉱石原料が、造粒処理後の鉄鉱石原料を更に乾燥処理した鉄鉱石原料を有するので、ペレットの強度向上を図ることができ、また鉄鉱石原料の含有水分の量をコントロールし易くなる。
請求項８記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、調湿鉄鉱石原料が、造粒用水分の添加前の鉄鉱石原料と共に粉砕処理されているので、鉄鉱石原料の含有水分の偏在を抑制できる。
請求項９記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、調湿鉄鉱石原料が、乾燥時に飛散する微粉を集塵した乾燥集塵粉を有するので、資源の有効利用を図ることができると共に、環境上も好ましい。
【００２３】
請求項１０記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、バインダーとして分散剤を使用し、鉄鉱石原料の含有水分の最適水量範囲を規定するので、鉄鉱石原料の含有水分が、その造粒過程においても重要な働きをし、鉄鉱石原料の粒子同士の固体架橋の生成に十分に寄与できる。
また、鉄鉱石原料に対する分散剤の濃度を規定するので、分散剤の効果を得ながら、鉄鉱石原料を造粒できる。
【００２４】
請求項１１記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、バインダーとして粘着性バインダーを添加するので、粘着性バインダー自体の粘着性により、鉄鉱石原料の粒子同士を結合させることができる。また、粘着性を造粒に用いる粘着性バインダーにおいても、鉄鉱石原料の含有水分が表面に濡れた粒子への造粒用水分の濡れが、造粒過程において重要な働きをするが、粘着性バインダー自体の粘着性もあるため、粘着性バインダーを使用する場合の最適水量範囲の幅を、分散剤を使用する場合の最適水量範囲よりも大きくできる。
また、鉄鉱石原料に対する粘着性バインダーの濃度を規定するので、十分な粘着性を得ながら、鉄鉱石原料を造粒できる。
【００２５】
請求項１２記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、バインダーとして生石灰（主成分がＣａＯ）を使用するので、生石灰が水に溶解した際に、水がアルカリ性となることを利用して、鉄鉱石原料の造粒効果を得ることができる。ここで、アルカリ水溶液が存在すれば鉄鉱石原料の造粒効果が得られるため、鉄鉱石原料の含有水分の最適水量範囲を、粘着性バインダーの最適水量範囲よりも大きくでき、鉄鉱石原料の含有水分量の精度を緩めることができ、作業性も良好になる。
また、鉄鉱石原料に対する生石灰の添加量を規定するので、生石灰を過剰に添加することなく、経済的に造粒効果を得ることができる。
【００２６】
請求項１３記載の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、鉄鉱石原料として昨今出回っているブレンド鉄鉱石を使用するので、高強度のペレットをより安定して製造する効果を顕著に得ることができる。これは、本発明が、鉄鉱石原料の粒度を調整することで粒度分布の不安定を解消し、かつ微粉を多用することで多孔質度合いの変動を抑制する方法であり、ブレンド鉄鉱石のように、粒度分布と多孔質の度合いが一定しないものでも、これらの変動因子を抑制して、造粒したペレット強度の変動を抑制できることに起因する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法の説明図、図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ鉄鉱石原料を構成する鉄鉱石粒子での水分の濡れ状況を示す説明図、図３（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれバインダーとして分散剤を使用した場合の鉄鉱石原料の造粒機構を示す説明図、図４はバインダーの種類と鉄鉱石原料の含有水分がペレット強度に及ぼす影響について示した説明図である。
【００２８】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法は、５００μｍアンダーが４０質量％以上、かつ２２μｍアンダーが５質量％以上である微粉を含む鉄鉱石原料の含有水分を所定量範囲内に制御した後、該鉄鉱石原料にバインダーと共に造粒用水分を添加して造粒処理し、平均粒径が３ｍｍ以上のペレットを製造する方法である。この鉄鉱石原料（以下、単に原料ともいう）は、多数の鉄鉱石粒子（以下、単に粒子ともいう）により構成されている。
【００２９】
なお、本実施の形態では、以下に示す定義を前提にしている。
水を含まない乾燥させた鉄鉱石原料の量を、Ｇｍ（ｋｇ）とする。なお、結晶水を含む鉄鉱石原料の場合は、鉄鉱石原料の量に結晶水が含まれている。これは、結晶水を容易に除去できないことに起因する。
鉄鉱石原料が造粒処理時に保有する水分（以下、単に保有水分ともいう）の量を、Ｇｔ（ｋｇ）とする。従って、Ｇｔ（ｋｇ）は、造粒用水分を添加する前の鉄鉱石原料の含有水分（以下、単に含有水分ともいう）の量Ｇ１（ｋｇ）と、造粒処理に際して添加する造粒用水分Ｇ２（ｋｇ）との和となる。
また、バインダーの添加量を、Ｇｂ（ｋｇ）とする。なお、バインダーの添加量は、鉄鉱石原料に対して極僅かである。
【００３０】
ここで、含有水分とは、鉄鉱石原料が、その造粒処理が行われる造粒工程に至るまでの過程で、鉄鉱石原料中に含まれる水分であり、水滴が鉄鉱石原料に付着して一定時間経過し、そのほとんどが鉄鉱石原料の粒子表面に濡れている（馴染んでいる）水分である。具体的には、鉄鉱石原料の貯蔵ヤードでの雨水や発塵防止を目的とした散水によるもの、また搬送中（例えば、ベルトコンベア上）の発塵防止を目的とした散水によるものが挙げられる。
また、造粒用水分とは、バインダーと共に鉄鉱石原料に添加される水分であり、バインダーの添加時には、すぐに鉄鉱石原料の造粒処理が行われるため、鉄鉱石原料の粒子表面に濡れない（馴染んでいない）水分である。なお、バインダーが水溶液である場合、例えば、水溶液バインダー、水添加コロイドバインダー等のように、水を用いたバインダーであれば、この水分も造粒用水分に含まれる。
【００３１】
以上のことから、乾燥した鉄鉱石原料、保有水分、及びバインダーの全量に対する保有水分の割合Ｒｔ（質量％）、含有水分の割合Ｒ１（質量％）、及び造粒用水分の割合Ｒ２（質量％）は、それぞれ以下の式で表される。
Ｒｔ＝Ｇｔ／（Ｇｔ＋Ｇｍ＋Ｇｂ）≒Ｇｔ／（Ｇｔ＋Ｇｍ）
Ｒ１＝Ｇ１／（Ｇｔ＋Ｇｍ＋Ｇｂ）≒Ｇ１／（Ｇｔ＋Ｇｍ）
Ｒ２＝Ｇ２／（Ｇｔ＋Ｇｍ＋Ｇｂ）≒Ｇ２／（Ｇｔ＋Ｇｍ）
ここで、Ｇｔ＝Ｇ１＋Ｇ２であり、Ｒｔ＝Ｒ１＋Ｒ２である。
なお、Ｒ１は、鉄鉱石原料の含有水分の割合であり、通常であれば、乾燥した鉄鉱石原料及び保有水分に対する割合を示せばよいが、本実施の形態では、添加する造粒用水分を考慮した全量に対する割合を示している。
また、鉄鉱石原料に対するバインダーの添加割合は、以下の式で表される。
Ｇｂ／Ｇｍ×１００（質量％）
【００３２】
まず、本発明に至った経緯について説明する。
前記したように、微粉を多く含む劣質鉄鉱石を鉄鉱石原料として使用し、鉄鉱石原料から粒径が小さな擬似粒子のみを製造すると、核粒子に付着させる微粉の量（厚さ）が、例えば、３００μｍ超へ増加する。これにより、この擬似粒子が、焼結機パレットへの搬送過程、あるいは焼結機パレット内にて崩壊し、焼結機パレット内の通気性が悪化して、焼結機の生産性や歩留りが悪化する原因となる。
このため、擬似粒子を微粉付着厚さ３００μｍ以下で製造すればよいが、この場合、剰余となる微粉の取り扱いが問題となる。
以上のことから、現状の原料動向では、増加した微粉分を通気性悪化の原因とならないように造粒することが求められており、このため擬似粒子ではないペレットとして微粉分を造粒することが好適である。
【００３３】
通気性悪化の原因を解消するには、擬似粒子と混合して焼結するペレットの平均粒径を、少なくとも３ｍｍ以上とすることが好適であり、５ｍｍ以上であればより好適である。
一方、ペレットの平均粒径の上限値については規定していないが、１２ｍｍ程度を上限とすることが好ましい。平均粒径が１２ｍｍを超えると、ペレット内部が未焼結となり、焼結機で製造した焼結鉱の強度が低下するためである。
上記した平均粒径を持つペレットを、その崩壊を抑制できる強度で、かつ安定的に製造する技術が求められており、その製造方法として以下の２つの方法が挙げられる。
（１）造粒する鉄鉱石原料の粒度分布のうち、より細かな微粉分、例えば２２μｍアンダーの比率を増加させる。
（２）バインダーを用いる。
なお、本発明では、主としてバインダーを有効に利用する方法である（２）について検討した。
【００３４】
バインダーを用いた造粒技術としては、例えば、バインダー種、造粒時の鉄鉱石原料が保有する水分、又は鉄鉱石原料の粒度構成を規定するものが多々提案されているが、たとえ造粒強度が高位になっても、その強度が安定しない場合があることを、本願発明者らは課題としている。
ここで、造粒強度が安定しない原因について、本願発明者らが鋭意検討した結果を以下に述べる。
造粒時の鉄鉱石原料が保有する水分の割合、即ち保有水分の割合（Ｒｔ）が一定であっても、この水分を構成する造粒工程に持ち込まれる水分、即ち含有水分の割合（Ｒ１）と、バインダーと共に造粒時に添加される水分、即ち造粒用水分の割合（Ｒ２）がそれぞれ変動する場合、特に含有水分の割合が変動する場合に、ペレット強度が変動することを新たに発見した。以下、詳しく説明する。
【００３５】
ペレット強度が変動する理由として、下記メカニズムに想到した。
バインダーは、鉄鉱石原料内に隈なく行き渡り、鉄鉱石原料の粒子表面にむらなく存在して、バインダーとしての初期の効果を挙げることが理想である。このためには、バインダーを、鉄鉱石原料の粒子表面に濡れることなく、この粒子間を流動し易い造粒用水分と共に存在させることが有効であり、更には、造粒処理を行う造粒工程の初期に混練工程を設け、鉄鉱石原料を混練することが有効である。なお、この混練工程では、一般に焼結原料の事前処理工程で多用されている混練機を利用することができる。
しかし、これらによっても、バインダーが鉄鉱石原料に隈なく行き渡らず、ペレット強度が高位に安定しない状況が見られるようになってきた。
これは、前述したように、鉄鉱石原料の性状が微粉を多く含むものに変容してきたことにより、混練によってもバインダーの効果が発揮できないものと考えられた。
【００３６】
更に、造粒強度が高位に安定しない原因として、以下のことが考えられた。
従来の造粒において、造粒時の保有水分を一定として鉄鉱石原料を造粒する場合は、保有水分の割合（Ｒｔ）を構成する含有水分の割合（Ｒ１）と造粒用水分の割合（Ｒ２）が一定ではなかった。例えば、降雨時には、含有水分の割合（Ｒ１）が増加するため、造粒用水分の割合（Ｒ２）を下げなければならない。
このような場合、鉄鉱石原料の造粒時においては、前記したように、含有水分のほとんどが鉄鉱石原料の粒子表面に濡れ、バインダーを鉄鉱石原料内に隈なく行き渡らせる効果は期待できず、寧ろこの含有水分由来の水分は、バインダーを行き渡らせることの阻害要因にもなり得るものと考えられる。
また、造粒用水分由来の水分は、バインダーと共に存在するもので、鉄鉱石原料の粒子表面に濡れる前に、造粒操作（混練を含む）により鉄鉱石原料全体にバインダーを行き渡らせる効果を奏するものである。しかし、上記した場合では、保有水分の割合が一定であるため、造粒用水分の割合は減じられるものであり、鉄鉱石原料全体にバインダーを行き渡らせる効果が低減する。
【００３７】
逆に、降雨が無く乾燥した鉄鉱石原料を用いる場合、含有水分の割合（Ｒ１）が少ないため造粒用水分の割合（Ｒ２）を増加させることになる。
このような場合、含有水分の割合が少ないため、鉄鉱石原料の粒子表面で水に濡れていない部分が増加し、造粒用水分の割合を増加させて混練を施しても、鉄鉱石原料の粒子表面に造粒用水分が濡れる部分を容易に増やすことができない。このため、水が存在していない部分の粒子表面では、バインダー効果が低く、バインダーによる初期のペレット強度の向上が得にくくなる。
更に、バインダーを用いて鉄鉱石原料を造粒する場合は、添加するバインダー量に比べて水分の量が増えるためバインダーが希釈されることになり、得られるバインダーの効果が低減されることになる。
【００３８】
以上は、保有水分の割合（Ｒｔ）を一定とした例について示しているが、この例に限らず、含有水分の割合（Ｒ１）と造粒用水分の割合（Ｒ２）、特に含有水分の割合（Ｒ１）は、バインダー効果に密接に関連するものであり、これらが所定の範囲内にコントロールされなければ、ペレットの強度が不安定となることに、本願発明者らは想到したものである。
ここで、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、含有水分由来の水分が少ない場合（Ａ）、含有水分由来の水分が適正である場合（Ｂ）、及び含有水分由来の水分が多い場合（Ｃ）について、それぞれ説明する。なお、図２（Ａ）〜（Ｃ）においては、含有水分をＷ１、造粒用水分をＷ２として示す。
【００３９】
図２（Ａ）に示すように、含有水分由来の水分が少ない場合、造粒用水分やバインダーの添加前は、含有水分由来の水分に濡れている鉄鉱石粒子の面積が少ない（図２（Ａ）の左図）。このため、造粒用水分とバインダーは、鉄鉱石原料全体に行き渡り易いが、含有水分に濡れていない鉄鉱石粒子には、造粒用水分が容易に濡れにくいため、バインダーの効果が発揮されにくい（図２（Ａ）の右図）。
また、造粒用水分とバインダーは、鉄鉱石粒子との比重差により、鉄鉱石原料の上部に偏在する場合がみられ、鉄鉱石原料の全体に造粒用水分とバインダーが行き渡らない場合もみられる。
【００４０】
また、図２（Ｂ）に示すように、含有水分由来の水分が適正である場合、表面が適度に濡れた鉄鉱石粒子と、適度に濡れていない鉄鉱石粒子とが存在する（図２（Ｂ）の左図）。このため、造粒用水分とバインダーが鉄鉱石原料全体に行き渡り、含有水分に濡れている鉄鉱石粒子の表面に、造粒用水分とバインダーが濡れ易くなる（図２（Ｂ）の右図）。従って、鉄鉱石原料全体にバインダーの効果が発揮され易い。
そして、図２（Ｃ）に示すように、含有水分由来の水分が多い場合、造粒用水分やバインダーの添加前は、鉄鉱石粒子の表面が含有水分に濡れている面積が多過ぎる（図２（Ｃ）の左図）。このため、造粒用水分とバインダーが添加された後は、鉄鉱石原料全体の一部（特に、造粒用水分を添加した面）のみに造粒用水分（バインダー含む）が浸透するのみで、鉄鉱石原料全体に行き渡りにくくなる（図２（Ｃ）の右図）。従って、通常の撹拌処理では、バインダーを鉄鉱石原料全体に行き渡らせることが困難になり易いため、鉄鉱石原料全体でバインダーの効果が発揮されにくい。
【００４１】
以上の記載からも明らかなように、含有水分と造粒用水分の各水分量をコントロールして、粒子表面に濡れている水分量と濡れていない水分量を、鉄鉱石粒子間にそれぞれ適量存在させることは重要である。
特に、含有水分については、鉄鉱石粒子に存在する気孔によって、鉄鉱石粒子内部に水分が取り込まれるため、粒子表面に濡れている水分量が変動しうるという課題がある。
以上の知見に基づいて得られた本発明の一実施の形態に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法について、図１を参照しながら説明する。
【００４２】
微粉を含む鉄鉱石原料の含有水分を所定量範囲内に制御した後、この鉄鉱石原料にバインダーと共に造粒用水分を添加して造粒処理を行う。
鉄鉱石原料には、従来、採掘場所ごとに、銘柄名、例えば、ローブリバー鉱石、マラマンバ鉱石、高燐ブロックマン鉱石、ハマスレー鉱石、ヤンピー鉱石、デンポー鉱石、リオドセ鉱石、及びカラジャス鉱石等で呼ばれている原料の１又は２以上を使用できる。なお、鉄鉱石原料は、銘柄ごとで、概ね成分値、粒度分布、多孔質の度合い等が一定である傾向がある。
【００４３】
昨今、複数の銘柄を採掘山元にてブレンドしたブレンド鉄鉱石が市中に出回るようになったが、このブレンド鉄鉱石は、前記した成分値を一定にしても、前記した粒度分布と多孔質の度合いが一定しない場合があり、造粒強度が不安定になる恐れがある。本願発明では、粒度調整を行うことで粒度分布の不安定を解消し、かつ微粉を多用することで、多孔質の度合い（例えば、鉄鉱石原料の単位量あたりの空孔の体積をｃｃ／ｇで表す）の変動を抑制しており、これら変動因子の抑制により、造粒強度の変動を抑制している。このため、鉄鉱石原料を造粒処理する工程の前で粉砕機（例えば、隙間を有して対向配置される一対のローラ）により粉砕処理することが、更に好ましい。
従って、本発明の方法をブレンド鉄鉱石の造粒方法に適用することで、高強度のペレットをより安定して製造する効果を顕著に得ることができる。
【００４４】
この鉄鉱石原料は、５００μｍアンダーが４０質量％以上、かつ２２μｍアンダーが５質量％以上の鉄鉱石粒子を含んでいる。
鉄鉱石粒子の気孔（亀裂等粒子内の隙間、空間を含む）は、比較的大きな粒子に存在するものであり、特に粒径が５００μｍオーバーのものに多くみられた。よって、ペレットを造粒する鉄鉱石原料として、５００μｍアンダーの粒子の割合を多くすれば、前記した鉄鉱石粒子表面に濡れている水分量の変動が抑制できるものと考えられた。
また、より細かな微粉分である２２μｍアンダーの鉄鉱石粒子には、ほとんど気孔が存在せず、２２μｍアンダーの粒子を所定量存在させれば、上記変動抑制にも好影響であることがわかった。
【００４５】
従って、鉄鉱石粒子表面に濡れている水分量の変動を抑制するメカニズムを実現するには、５００μｍアンダーが４０質量％以上、かつ２２μｍアンダーが５質量％以上の微粉を含む鉄鉱石原料を使用すればよいことがわかった。
なお、最近の原料動向では、核粒子への微粉付着厚さが３００μｍ以下である焼結機の生産性を悪化させない擬似粒子を製造すると、微粉分が余剰となり５００μｍアンダーが４０質量％以上、かつ２２μｍアンダーが５質量％以上の鉄鉱石原料が得やすくなる。更に、余剰となる鉄鉱石原料に対しては、軽度の粉砕処理を行うことにより、２２μｍアンダーの鉄鉱石粒子を更に得やすくなる。
【００４６】
ここで、５００μｍアンダーの粒子の割合の上限は特に定めないが、例えば、１００質量％とする場合は、鉄鉱石原料を粉砕処理するとよい。５００μｍアンダーの粒子は、その割合を増加させるほど気孔の影響が減じられ、造粒物の強度が高位に安定するため好ましい。
また、２２μｍアンダーの粒子の割合の上限も特に定めないが、これについても、その割合を増加させるほど気孔の影響が減じられ、造粒物の強度が高位に安定するため好ましい。
なお、２２μｍアンダーの粒子の割合が５質量％以上の場合、造粒用水分と共に添加するバインダーの効果を出すためには、含有水分の割合（Ｒ１）を予め所定量範囲に調整することがより重要となる。これは、２２μｍアンダーの微粉の粒子表面への水分の濡れが、鉄鉱石原料全体に実現しにくいことに起因する。また、微粉分が増えるとペレット強度が向上するため、２２μｍアンダーの割合を５質量％以上とすることで、ペレット強度を高位にすることができる。
【００４７】
この鉄鉱石原料を造粒処理するに際しては、この造粒処理の前に鉄鉱石原料の含有水分の割合（Ｒ１）を所定範囲内に制御する必要があるが、これは、造粒処理で使用するバインダーの種類によって、その最適値範囲が異なる。そこで、まず、バインダーの種類と使用量について説明する。
バインダーとしては、分散剤、粘着性バインダー、又は生石灰を使用する。
なお、バインダーに使用する分散剤は、例えば、特開２００３−１５５５２５に記載されたものである。
この分散剤の固形分（有効成分）量は、鉄鉱石原料の量に対して０．００１質量％以上１質量％以下（好ましくは、下限を０．００５質量％、上限を０．５質量％）の範囲内とすることが好ましい。
ここで、分散剤の固形分量が０．００１質量％未満の場合、分散剤の効果が出ずに鉄鉱石原料の造粒効果が得られない。一方、分散剤の固形分量が１質量％を超える場合、全体がべとべとした状態になり、結果的に鉄鉱石原料の造粒がうまくいかなくなる恐れがある。
【００４８】
また、バインダーに使用する粘着性バインダーは、粘着性バインダー自体の粘着性により、粒子同士を結合させるものであり、例えば、ベントナイト、リグニン亜硫酸塩（パルプ廃液）、澱粉、砂糖、糖蜜、水ガラス、セメント、ゼラチン、コーンスターチ等がある。
この粘着性バインダー量は、鉄鉱石原料の量に対して０．１質量％以上５質量％以下（好ましくは、下限を０．０５質量％、上限を３質量％）の範囲内とすることが好ましい。
ここで、粘着性バインダー量が０．１質量％未満の場合、その量が少なくなり過ぎて粘着性が不足し、鉄鉱石原料の造粒効果が得られない。一方、粘着性バインダー量が５質量％を超える場合、その量が多くなり過ぎて全体がべとべとした状態になり、結果的に鉄鉱石原料の造粒がうまくいかなくなる恐れがある。
【００４９】
そして、バインダーに使用する生石灰は、主成分がＣａＯであるため、生石灰が水に溶解した際に水がアルカリ性となることを利用して、鉄鉱石原料の造粒効果を得ることができる。鉄鉱石原料の粒子は、一般に＋に帯電する傾向にあるが、アルカリ性水溶液中（ｐＨ７〜９程度）では電荷がゼロとなり、粒子同士が物理吸着し易く造粒効果が得られる。
この生石灰量は、鉄鉱石原料の量に対して０．１質量％以上２質量％以下（好ましくは、下限を０．５質量％、上限を１．５質量％）の範囲内とすることが好ましい。
ここで、生石灰の量が０．１質量％未満の場合、その量が少なくなり過ぎて鉄鉱石原料の造粒効果が得られない。一方、生石灰の量が２質量％を超える場合、その量が多くなり過ぎて、粒子の電荷をゼロとする効果が飽和するため、生石灰を無駄に使用することとなる。
【００５０】
次に、前記した各バインダーの種類ごとに、含有水分の割合（Ｒ１）の最適値範囲、即ち所定量範囲を示す。
バインダーとして分散剤を用いる場合は、バインダーと造粒用水分を添加した後の鉄鉱石原料の水分換算で、含有水分の割合を５．５質量％以上８．５質量％以下（７．０±１．５質量％）とし、粘着性バインダーを用いる場合は、含有水分の割合を４．０質量％以上８．０質量％以下（６．０±２．０質量％）とし、生石灰を用いる場合は、含有水分の割合を１．０質量％以上９．０質量％以下（５．０±４．０質量％）とすることが好ましい。
また、造粒用水分の割合（Ｒ２）は、例えば、１．０質量％以上５．０質量％以下（好ましくは、下限を２．０質量％、上限を４．０質量％）である。
まず、バインダーとして分散剤を用いた場合の造粒メカニズム（造粒機構）について、図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら説明する。
【００５１】
図３（Ａ）に示すように、造粒用水分と分散剤が鉄鉱石粒子に接触する前は、分散剤を含む造粒用水分中に、極めて小さい微粒子（例えば、２２μｍアンダー）が取り込まれ、この造粒用水分中に２２μｍアンダーの微粒子が分散される。
次に、図３（Ｂ）に示すように、造粒用水分と分散剤が鉄鉱石粒子に接触した直後は、鉄鉱石粒子間にて、分散剤と２２μｍアンダーの微粒子を含む造粒用水分が粒子表面に濡れる。このとき、鉄鉱石粒子の表面には、含有水分が存在するため、造粒用水分は各粒子の表面に濡れ易くなる。つまり、含有水分が過少の場合、分散剤と２２μｍアンダーの微粒子を含む造粒用水分が、鉄鉱石粒子の表面に濡れないケースが増加する。
【００５２】
そして、図３（Ｃ）に示すように、造粒用水分と分散剤が鉄鉱石粒子の表面に濡れた後は、粒子表面への造粒用水分の濡れが進むに従い、上記（Ｂ）にて示した濡れ幅が縮小していく。このとき、２２μｍアンダーの微粒子は、分散剤により造粒用水中に均一に分散されているため、粒子間の造粒用水分中に濃化することになる。
このため、最終的には、２２μｍアンダーの微粒子が粒子同士をつなぐ（架橋）形状に残留し、粒子同士をつなぐことになる（固体架橋生成の効果）。なお、含有水分が過多の場合は、造粒用水分中の２２μｍアンダーの微粒子が粒子表面に流動し、濡れ幅が縮小せずに、粒子間の固体架橋が生成しにくい。
上記した各過程を経て、鉄鉱石原料の造粒が進行する。
以上のことからも明らかなように、含有水分の多い少ないは、バインダーの効果（固体架橋の生成）に影響を及ぼすため、含有水分を所定量範囲内に調整することが重要である。
【００５３】
また、粘着性バインダーは、それ自体の粘着性により、粒子同士を結合させるものである。前記したように、分散剤による造粒は、含有水分が表面に濡れた粒子への造粒用水分の濡れが、造粒過程において重要な働きをするが、粘着性を造粒に用いる粘着性バインダーについては、この働きは分散剤ほど重要ではない。このため、粘着性バインダーの含有水分の最適水量範囲の幅（±２．０）は、分散剤の最適水量範囲（±１．５）よりも大きくなっている。
そして、生石灰は、前記したように、アルカリ性水溶液中では電荷がゼロとなり、粒子同士が物理吸着し易く造粒効果が得られるため、含有水分の最適水量範囲は広くなっており、結果として生石灰の含有水分の最適水量範囲の幅（±４．０）は、粘着性バインダーの最適水量範囲の幅（±２．０）よりも大きくなっている。
【００５４】
ここで、バインダーの種類と鉄鉱石原料の含有水分がペレット強度に及ぼす影響について、図４を参照しながら説明する。
製造したペレットは、５００μｍアンダーの粒子を４０質量％含み、２２μｍアンダーの粒子を５質量％含む鉄鉱石原料を造粒して製造したものである。なお、使用したバインダーと、そのときの含有水分は、以下の条件となっている。
（ａ）分散剤としてポリアクリル酸ソーダ（濃度：０．２質量％）を使用した場合、造粒用水分を２．５質量％と３．５質量％にそれぞれ調整。
（ｂ）粘着性バインダーとしてコーンスターチ（濃度１．０質量％）を使用した場合、造粒用水分を２．５質量％に調整。
（ｃ）生石灰（濃度１．０質量％）を使用した場合、造粒用水分を２．５質量％に調整。
【００５５】
図４から明らかなように、バインダーの種類に応じて含有水分を最適水量範囲内に調整することで、ペレットが、ペレット強度の指標である直径１０ｍｍのペレット１個あたり２０Ｎ（２０Ｎ／１０ｍｍφ／１個）以上の強度を達成できることを確認できた。なお、分散剤については、造粒用水分が３．５質量％のとき、部分的に２０Ｎ未満となる部分があるが、このペレット強度は一指標であり、また、例えば、鉄鉱石原料の粒度構成によってもペレット強度を達成できるため、問題はない。
このペレット強度の指標は、次の見解に基づいて設定した。
焼結機での生産性を確保するには、ペレットの強度（圧潰強度）を適正な値まで高めて、ペレット崩壊による微粉発生を抑制することが必要である。このため、この必要な強度が、ペレットを搬送するベルトコンベアの乗り継ぎ回数が５回（実機乗り継ぎ相当）以上でも問題ない程度になることを考慮すると、本願発明者らの知見では、直径１０ｍｍのペレット１個あたり２０Ｎ（２０Ｎ／１０ｍｍφ／１個）以上の強度が必要である。
【００５６】
鉄鉱石原料の含有水分は、使用するバインダーの種類に応じて、前記した各最適量範囲内に調整することが好ましい。なお、この含有水分の調整には、以下の方法を使用するとよい。
造粒用水分の添加前の鉄鉱石原料の含有水分を減少させる場合には、鉄鉱石原料に水分を０又は０を超え３質量％以下含む調湿鉄鉱石原料を添加するとよい。
ここで、水分が０質量％（結晶水は水分に含めない）の調湿鉄鉱石原料とするには、調湿鉄鉱石原料を乾燥処理することが不可欠となる。しかし、水分が０質量％となるまでの乾燥処理は、長時間かつ特段の乾燥装置が必要であり、調湿鉄鉱石原料が造粒物の場合には現実的でないが、調湿鉄鉱石原料が粉状である場合は、簡易な乾燥処理で実現することが可能である。
【００５７】
一方、調湿鉄鉱石原料の水分が３質量％を超える（鉄鉱石原料の含有水分未満）場合、鉄鉱石原料の含有水分の減少に多量の調湿鉄鉱石原料が必要となり好ましくない。
なお、調湿鉄鉱石原料を乾燥処理して製造する際、製鉄所に存在する水蒸気を含む燃焼排ガスを乾燥用ガスとして使用することが熱経済上好ましく、この方式では、水分が３質量％以下程度であれば容易に乾燥処理ができる。
従って、調湿鉄鉱石原料の含有水分を、０又は０を超え３質量％以下が好ましいが、上限を２質量％とすることが更に好ましい。
【００５８】
また、鉄鉱石原料の含有水分を増加させる場合には、鉄鉱石原料に水分を７質量％以上１２質量％以下含む調湿鉄鉱石原料を添加するとよい。
鉄鉱石原料は、乾天が続くと含有水分が３質量％程度まで低下する場合があるため、例えば、含有水分が６〜１０質量％程度の鉄鉱石原料を得るには、調湿鉄鉱石原料の含有水分を７質量％以上とすることが望ましい。
一方、含有水分の上限が１２質量％を超えると、調湿鉄鉱石原料が構造物に付着し、取り扱いが困難となる。
従って、調湿鉄鉱石原料の含有水分を７質量％以上１２質量％以下が好ましく、下限を８質量％、上限を１１質量％とすることが更に好ましい。
【００５９】
また、鉄鉱石原料の含有水分を増加させる場合は、鉄鉱石原料に水分を添加することもできる。
鉄鉱石原料に予め水分を添加し、含有水分を増やす場合、造粒処理を行う工程の前において実施することが必要である。なお、造粒処理を行う工程とは、造粒機、又は造粒機の前で混練機による処理を行う場合は造粒機と混練機を含めた工程を意味する。
この造粒処理を行う工程において、水分を添加すると、含有水分が粒子表面に濡れない状態で、バインダーと共に造粒用水分を添加することになる。このため、図２（Ｂ）で示したように、含有水分が適正な状態にならない。
従って、この場合は、鉄鉱石原料が濡れるための時間、例えば、少なくとも５分以上、好ましくは５分以上３０分以下程度、更に好ましくは３０分以上を確保することが好ましく、更には、水分が添加された後で鉄鉱石原料を造粒処理する前に、水分が添加された鉄鉱石原料を粉砕処理（図１参照）すると、鉄鉱石粒子表面への含有水分の濡れを促進できるため好ましい。なお、積層厚さが１５０ｍｍ以下であるベルトコンベア上の鉄鉱石原料に水分を添加する場合は、鉄鉱石原料全体に水が浸透し易くなるため濡れを促進し易い。従って、鉄鉱石原料が濡れるための時間を、２分以上、好ましくは１５分以上確保すればよい。
【００６０】
上記した方法で、鉄鉱石原料の含有水分を前記した所定範囲内に制御した後は、図１に示すように、鉄鉱石原料に前記したバインダーと共に造粒用水分を添加して造粒処理する。なお、バインダーは、造粒用水分の一部又は全部と混合して鉄鉱石原料へ添加する。また、含有水分を所定範囲内に調整した後、バインダーと造粒用水分を添加するまでの時間は、少なくとも２分以上必要である。
この造粒処理に際しては、鉄鉱石原料を、混練機（例えば、レディゲミキサー）により混練処理した後、造粒機（例えば、ドラムミキサー）により造粒処理して、平均粒径３ｍｍのペレットを製造する。
このように、ペレットの平均粒径を３ｍｍ以上（好ましくは５ｍｍ以上）とすることにより、焼結機における通気性を良好な状態に維持できる。
【００６１】
このペレットの平均粒径は、以下の手順によって求めた。
造粒処理後の造粒物を、１５０℃で１時間、循環空気中で乾燥した後、その２ｋｇについて、１０．０ｍｍ、８．０ｍｍ、６．７ｍｍ、４．７５ｍｍ、２．８ｍｍ、２．０ｍｍ、及び１．０ｍｍの各篩目で篩分けした。そして、各篩上と篩目１．０ｍｍの篩下の重量割合を求め、各粒度区間の代表径を、１２．０ｍｍ、９．０ｍｍ、７．３５ｍｍ、５．７３ｍｍ、３．７８ｍｍ、２．４ｍｍ、１．５ｍｍ、及び０．７ｍｍとし、これを重量割合で荷重平均して求めた。
なお、上記した手順以外の篩分け手順は、ＪＩＳ  Ｍ  ８７０６に記載された手順で実施した。
【００６２】
以上の方法により、ペレットを製造した後は、このペレットを乾燥機で乾燥処理した後、焼結機へ供給することが好ましいが、乾燥機で乾燥処理することなく焼結機へ供給してもよい。
なお、造粒処理により、平均粒径３ｍｍ以上となるよう造粒物を製造しているが、この粒径に造粒処理されていない造粒物も一部含まれている。そこで、造粒処理後の造粒物を、例えば、篩装置により篩分け選別（粒径選別）するとよいが、このとき、篩下の造粒物、即ち粒径が小さい（例えば、３ｍｍ未満）造粒物が不要となる。
そこで、この造粒物を、造粒処理する前の鉄鉱石原料に添加する調湿鉄鉱石原料の一部又は全部として使用する。これは、造粒物が、造粒前の鉄鉱石原料とは、その成分や粒度構成が異ならないため、また原料の有効利用の観点で、調湿鉄鉱石原料としての使用に好適だからである。
【００６３】
なお、この調湿鉄鉱石原料として使用する造粒物は、乾燥処理前又は乾燥処理後のいずれのものでもよい。
ここで、乾燥処理後の造粒物は、ペレット強度の向上に寄与できるため好ましい。
また、造粒処理後の造粒物の乾燥処理に際しては、燃焼排ガスを熱風源として乾燥する程度で、水分の含有量を３質量％以下まで低減できる。このため、乾燥処理後の造粒物を、鉄鉱石原料の含有水分を減少させる際の調湿鉄鉱石原料として使用することが好適である。
更に、乾燥処理した造粒処理後の鉄鉱石原料は、水分の含有量が３質量％以下で安定しているため、水分添加後の水分量の調節も行い易く、鉄鉱石原料の含有水分の割合を増加させる際の調湿鉄鉱石原料として用いることにも好適である。
【００６４】
なお、上記した調湿鉄鉱石原料は、造粒用水分を添加する前の鉄鉱石原料に添加し、この鉄鉱石原料と共に粉砕処理することが好ましい。これにより、鉄鉱石原料と調湿鉄鉱石原料とが満遍なく混ざり合い、含有水分の偏在を抑制できる。
また、造粒物の乾燥処理時（例えば、熱風）には、微粉が飛散するため、集塵しながら乾燥処理を行うことが、環境対策上好ましい。
そして、この回収された乾燥集塵粉を、調湿鉄鉱石原料の一部又は全部に使用する。この乾燥集塵粉は微粉であり、水分の含有量が０又は０を超え３質量％以下程度であるため、前記した乾燥処理後の微粉の造粒物と同様の理由により、調湿鉄鉱石原料として用いることが好適である。
【実施例】
【００６５】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
まず、鉄鉱石原料の粒子の粒径が、造粒物の強度に及ぼす影響について試験を行った結果について、図５（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら説明する。
この試験では、バインダーに分散剤を使用し、含有水分の割合（Ｒ１）を７．０質量％、造粒用水分の割合（Ｒ２）を２．５質量％、分散剤の濃度を０．２質量％とし、乾燥処理を１５０℃×１時間の条件で行った鉄鉱石原料を使用して、造粒物を製造した。
なお、鉄鉱石原料の元々の粒度分布は、５００μｍアンダーが３０質量％、２２μｍアンダーが２質量％であったため、２２μｍアンダーと５００μｍの鉄鉱石原料を適宜添加して粒度調整した。
【００６６】
図５（Ａ）に示すように、２２μｍアンダーの粒子の割合を５質量％に固定して、５００μｍアンダーの粒子の割合を変化させた場合、５００μｍアンダーの粒子の割合が４０質量％以上で、造粒物の強度が適正強度の基準、即ち前記した２０Ｎ以上となることを確認できた。
また、図５（Ｂ）に示すように、５００μｍアンダーの粒子の割合を４０質量％に固定して、２２μｍアンダーの粒子の割合を変化させた場合、２２μｍアンダーの粒子の割合が４０質量％以上で、造粒物の強度が適正強度の２０Ｎ以上となることを確認できた。
以上のことから、５００μｍアンダーが４０質量％以上、かつ２２μｍアンダーが５質量％以上である微粉を含む鉄鉱石原料を使用することで、適正強度の造粒物を製造できることが確認できた。
【００６７】
次に、鉄鉱石原料を造粒して製造したペレットの平均粒径が、焼結鉱の生産率に及ぼす影響について検討した結果について、図６を参照しながら説明する。なお、図６の縦軸の生産率とは、擬似粒子のみの生産性（トン／日／ｍ２）を１００として指標化した数値であり、この生産性とは、１日あたりの焼結機パレットの単位面積あたりの焼結機生産量を意味する。なお、図６に示すペレットの平均粒径「無し」とは、造粒物の全て（１００質量％）が擬似粒子で構成されたものを意味する。
この試験は、擬似粒子（平均粒径３．０ｍｍ）が７９質量％でペレットが２１質量％の造粒物を鍋に５０ｋｇ装入し、その層厚を６００ｍｍ、鍋下方への吸引負圧を１０００ｍｍＡｑで一定とした鍋焼成試験により行った。
図６から明らかなように、ペレットの平均粒径を３ｍｍ以上とすることで、少なくとも現状以上の生産率を達成できることを確認できた。
【００６８】
続いて、鉄鉱石原料の含有水分を増やすことを前提とした実施例について、図７を参照しながら説明する。
なお、図７においては、５００μｍアンダーを４０質量％、２２μｍアンダーを５質量％含む鉄鉱石原料を使用し、この鉄鉱石原料を造粒処理、即ち混練機により混練した後にドラムミキサーにより造粒して、乾燥処理を１０５℃×１時間の条件で行い、ペレットを製造した。ここでは、バインダーに分散剤（濃度０．２質量％）を使用し、含有水分の割合（Ｒ１）を７質量％（水分又は調湿鉄鉱石原料の添加による加湿で５質量％から７質量％）、造粒用水分の割合（Ｒ２）を２．５質量％に調整した。また、調湿鉄鉱石原料（調湿原料ともいう）には、造粒物（平均粒径：５ｍｍ）と乾燥集塵粉（平均粒径：１ｍｍアンダー）を使用した。
【００６９】
比較例１は、含有水分の割合を混練機で上昇（水を鉄鉱石原料に直接添加）させる従来法であり、この場合、造粒物の強度は７Ｎ程度となり、前記した適正強度２０Ｎを大きく下回っていた。以下、この比較例１での含有水分の行渡り程度と、水分調整精度をベースとして、実施例１〜８について説明する。
【００７０】
実施例１、２は、鉄鉱石原料に水分を直接添加した結果である。
この実施例１は、粉砕機による処理がなされていない鉄鉱石原料に、造粒処理を行う前に水分を添加し、その含有水分を適正量範囲内に調整しているため、含有水分の行渡り程度は比較例１よりも良好であった（△）。しかし、水分を鉄鉱石原料に直接添加しているため、含有水分の調整精度は比較例１と同程度であった（改善なし）。
その結果、造粒物の強度は、比較例よりも良好であったが、適正強度である２０Ｎであった。
また、実施例２は、水分が直接添加された鉄鉱石原料を、粉砕機で処理しているため、水分が鉄鉱石原料によく混ざり、含有水分の行渡り程度が実施例１よりも良好であった（○）。なお、実施例２も実施例１と同様、水分を鉄鉱石原料に直接添加しているため、含有水分の調整精度は比較例１と同程度であった（改善なし）。
その結果、造粒物の強度を２９Ｎ程度まで向上できた。
【００７１】
実施例３、４は、未乾燥の造粒物（図７中の矢印Ｃの位置で採取）を調湿鉄鉱石原料として鉄鉱石原料に添加した結果である。
この実施例３は、粉砕機で処理した鉄鉱石原料に、造粒処理を行う前に未乾燥の造粒物を添加し、その含有水分を適正量範囲内に調整しているため、含有水分の行渡り程度は実施例１よりも良好であったが、好ましいレベルまで向上できなかった（△〜○）。
また、含有水分の調整は、未乾燥の造粒物を鉄鉱石原料に添加することにより行っており、しかもこの造粒物の含有水分は概ね既知であるため、その精度を実施例１よりも高めることができた（△）。
その結果、造粒物の強度は、実施例１よりも僅かに向上できる程度であった。
実施例４は、未乾燥の造粒物が添加された鉄鉱石原料を、粉砕機で処理しているため、造粒物が鉄鉱石原料によく混ざり、含有水分の行渡り程度が実施例３よりも良好であった（○）。なお、実施例４も実施例３と同様、含有水分の調整を、水分が概ね既知である未乾燥の造粒物を添加することにより行っているため、その調整精度は実施例３と同程度であった（△）。
その結果、造粒物の強度は、実施例２よりも僅かに向上できる程度であった。
【００７２】
実施例５、６は、乾燥した造粒物（図７中の矢印Ｅの位置で採取）を調湿鉄鉱石原料として鉄鉱石原料に添加した結果である。
この実施例５は、粉砕機で処理した鉄鉱石原料に、造粒処理を行う前に乾燥した造粒物を添加し、その含有水分を適正量範囲内に調整しているため、含有水分の行渡り程度は実施例３よりも良好であったが、好ましいレベルまで向上できなかった（△〜○）。
また、含有水分の調整は、造粒物の含有水分が既知である乾燥した造粒物を使用し、これに水分を添加する程度でよいので、その精度を十分なレベルまで高めることができた（○）。
その結果、造粒物の強度は、実施例３よりも僅かに向上できる程度であった。
実施例６は、乾燥した造粒物が添加された鉄鉱石原料を、粉砕機で処理しているため、造粒物が鉄鉱石原料によく混ざり、含有水分の行渡り程度が実施例５よりも良好であった（○）。なお、実施例６も実施例５と同様、含有水分の調整を、水分が既知である乾燥した造粒物を添加することにより行っているため、その調整精度は実施例５と同程度であった（○）。
その結果、造粒物の強度を３７Ｎ程度まで向上できた。
【００７３】
実施例７、８は、乾燥集塵粉（図７中の矢印Ｄの位置で採取）を調湿鉄鉱石原料として鉄鉱石原料に添加した結果である。
この実施例７は、粉砕機で処理した鉄鉱石原料に、造粒処理を行う前に微粉である乾燥集塵粉を添加し、その含有水分を適正量範囲内に調整しているため、乾燥集塵粉が鉄鉱石原料によく混ざり、含有水分の行渡り程度が実施例５よりも良好であった（○）。また、含有水分の調整は、造粒物の含有水分が既知である乾燥集塵粉を使用し、これに水分を添加する程度でよいので、その精度を十分なレベルまで高めることができた（○）。
その結果、造粒物の強度は、実施例６と同程度であった。
実施例８は、微粉である乾燥集塵粉が添加された鉄鉱石原料を、粉砕機で処理しているため、乾燥集塵粉が鉄鉱石原料によく混ざり、含有水分の行渡り程度が良好であった（○）。なお、実施例８も実施例７と同様、含有水分の調整を、水分が既知である乾燥集塵粉を添加することにより行っているため、その調整精度は実施例７と同程度であった（○）。
その結果、造粒物の強度を４０Ｎ程度まで向上できた。
【００７４】
次に、鉄鉱石原料の含有水分を減らすことを前提とした実施例について、図８を参照しながら説明する。
なお、図８においても、５００μｍアンダーを４０質量％、２２μｍアンダーを５質量％含む鉄鉱石原料を使用し、この鉄鉱石原料を造粒処理、即ち混練機により混練した後にドラムミキサーにより造粒して、乾燥処理を１０５℃×１時間の条件で行い、ペレットを製造した。ここでは、バインダーに分散剤（濃度０．２質量％）を使用し、含有水分の割合（Ｒ１）を７質量％（調湿鉄鉱石原料の添加による調湿で９質量％から７質量％）、造粒用水分の割合（Ｒ２）を２．５質量％に調整した。また、調湿鉄鉱石原料（調湿原料ともいう）には、乾燥した造粒物（平均粒径：３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ）と乾燥集塵粉（平均粒径：１ｍｍアンダー）を使用した。
【００７５】
比較例２は、含有水分の割合を混練機で低下（乾燥した造粒物を調湿鉄鉱石原料として鉄鉱石原料に添加）させる従来法であり、この場合、造粒物の強度は１０Ｎ程度となり、前記した適正強度２０Ｎを大きく下回っていた。以下、この比較例２での含有水分の行渡り程度と、水分調整精度をベースとして、実施例９〜１２について説明する。
【００７６】
実施例９、１０は、乾燥した造粒物（図８中の矢印Ｅの位置で採取）を調湿鉄鉱石原料として鉄鉱石原料に添加した結果である。
この実施例９は、粉砕機で処理した鉄鉱石原料に、造粒処理を行う前に乾燥した造粒物を添加し、その含有水分を適正量範囲内に調整しているため、この造粒物が造粒物周辺の含有水分を吸収している。しかし、造粒物は、鉄鉱石原料全体に満遍なく行き渡っていないため、鉄鉱石原料全体から含有水分を吸収するものではなく、含有水分の行渡り程度は、比較例２よりも良好ではあったが、好ましいレベルまで向上できなかった（△）。
また、含有水分の調整は、造粒物の含有水分が既知である乾燥した造粒物を使用しているので、その精度を十分なレベルまで高めることができた（○）。
なお、乾燥した造粒物の粒径を小さく（平均粒径：３ｍｍ）することで、粒径が大きなもの（平均粒径：１０ｍｍ）より造粒物の個数が増加するため、造粒物が鉄鉱石原料全体に行き渡り易くなり、造粒物の強度を２０Ｎから２４Ｎ程度へ向上できた。
実施例１０は、乾燥した造粒物（平均粒径：５ｍｍ）が添加された鉄鉱石原料を、粉砕機で処理しているため、造粒物が鉄鉱石原料によく混ざる傾向にあり、含有水分の行渡り程度が実施例９よりも良好であった（○）。なお、実施例１０も実施例９と同様、含有水分の調整を、水分が既知である乾燥した造粒物を添加することにより行っているため、その調整精度は実施例９と同程度であった（○）。
その結果、造粒物の強度を３７Ｎ程度まで向上できた。
【００７７】
実施例１１、１２は、乾燥集塵粉（図８中の矢印Ｄの位置で採取）を調湿鉄鉱石原料として鉄鉱石原料に添加した結果である。
この実施１１は、粉砕機で処理した鉄鉱石原料に、造粒処理を行う前に微粉である乾燥集塵粉を添加し、その含有水分を適正量範囲内に調整しているため、乾燥集塵粉が鉄鉱石原料によく混ざり、含有水分の行渡り程度が実施例９よりも良好であった（○）。また、含有水分の調整は、造粒物の含有水分が既知である乾燥集塵粉を使用しているので、その精度を十分なレベルまで高めることができた（○）。
その結果、造粒物の強度は、実施例１０と同程度であった。
実施例１２は、微粉である乾燥集塵粉が添加された鉄鉱石原料を、粉砕機で処理しているため、乾燥集塵粉が鉄鉱石原料によく混ざり、含有水分の行渡り程度が良好であった（○）。なお、実施例１２も実施例１１と同様、含有水分の調整を、水分が既知である乾燥集塵粉を添加することにより行っているため、その調整精度は実施例１１と同程度であった（○）。
その結果、造粒物の強度を４０Ｎ程度まで向上できた。
【００７８】
なお、以上に示した図７、図８については、バインダーとして分散剤を使用した場合について説明しているが、バインダーとして粘着性バインダー又は生石灰を使用した場合についても、同様の改善効果が得られている。
以上のことから、本願発明を適用することで、微粉を多く含む劣質の鉄鉱石原料を造粒するに際し、平均粒径５００μｍオーバーの鉄鉱石原料が最大６０質量％程度存在することを前提とし、鉄鉱石原料の水分の吸収影響を克服して、水分量のより精緻な制御を施すことで、高強度のペレットを製造できることを確認できた。
【００７９】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、採掘山元から運ばれてきた鉄鉱石原料を、篩分け処理して使用できるが、造粒する鉄鉱石原料において、粒径が５００μｍアンダーの鉄鉱石原料及び粒径が２２μｍアンダーの鉄鉱石原料のいずれか一方又は双方が少ない場合もありえる。この場合、前記した粒径の微粉を別途添加するとよい。ここで、別途添加する微粉としては、上記した粒径を有する微粒子であれば、特に種類を限定されるものではないが、例えば、石灰石（炭酸カルシウム）、カオリンクレー、ベントナイト、製鉄所内で発生するダスト、シリカヒューム、フライアッシュ、無水石膏、及びコロイダルシリカ等の無機物のうち、いずれか１種又は２種以上の微粒子を使用することが、鉄鉱石原料の焼結時ならびに焼結後の強度を向上させるため好ましく、そのなかでも、炭酸カルシウム、カオリンクレー、コロイダルシリカが、焼結機の生産性を更に向上できるので、特に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る微粉を含む鉄鉱石原料の造粒方法の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ鉄鉱石原料を構成する鉄鉱石粒子での水分の濡れ状況を示す説明図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれバインダーとして分散剤を使用した場合の鉄鉱石原料の造粒機構を示す説明図である。
【図４】バインダーの種類と鉄鉱石原料の含有水分がペレット強度に及ぼす影響について示した説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ鉄鉱石原料の粒子の粒径が造粒物の強度に及ぼす影響について示した説明図である。
【図６】鉄鉱石原料を造粒して製造したペレットの平均粒径が焼結鉱の生産率に及ぼす影響について示した説明図である。
【図７】鉄鉱石原料の含有水分を増やすことを前提とした実施例の説明図である。
【図８】鉄鉱石原料の含有水分を減らすことを前提とした実施例の説明図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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