(57)【要約】【課題】製鉄用原料の水分を調節して、擬似粒子化またはペレット化を好適に行う製鉄用原料の造粒方法を提供する。【解決手段】微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料を混合、調湿して造粒処理する方法において、造粒処理剤を添加水に溶解または分散する工程と、添加水に溶解または分散された造粒処理剤を製鉄用原料に散布する工程と、上記製鉄用原料を混合造粒する工程とを含む。造粒処理を行なうに際して造粒処理剤が、カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物を含有することがより好ましい。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料を混合、調湿して造粒処理する方法において、
造粒処理剤を添加水に溶解または分散する工程と、
添加水に溶解または分散された造粒処理剤を製鉄用原料に散布する工程と、
上記製鉄用原料を混合造粒する工程とを含むことを特徴とする製鉄用原料の造粒処理方法。
【請求項２】
上記造粒処理剤が、カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物を含有することを特徴とする請求項１記載の製鉄用原料の造粒処理方法。
【請求項３】
上記造粒処理剤を添加水に溶解または分散する工程において、造粒処理剤の添加水に対する混合を連続的に行なう連続混合装置を用いることを特徴とする請求項１または２記載の製鉄用原料の造粒処理方法。
【請求項４】
上記添加水に溶解または分散された造粒処理剤を製鉄用原料に散布する工程において、スプレーノズルを用いて散布することを特徴とする請求項１ないし３記載の製鉄用原料の造粒処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は製鉄用原料となる焼結鉱の製造方法またはペレットの製造方法に関わり、製鉄用原料を造粒処理する際、特に製鉄用原料の水分を調節して造粒し擬似粒子化またはペレット化するのに好適に用いられる製鉄用原料の造粒処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼結鉱の製造においては、先ず焼結原料となる鉄鉱石、副原料、燃料等を混合し、ドラムミキサー、ペレタイザー、アイリッヒミキサー等の造粒機で水分を調節しながら造粒して擬似粒子を造る。擬似粒子とは、一般的に、０．５ｍｍ以下の微粉粒子が１〜３ｍｍの核粒子に付着している粒子である。この際、造粒に求められる作用は、微粉粒子が核粒子の周りに付着する擬似粒化性を向上すること、擬似粒子が焼成過程における湿潤帯、乾燥帯等で崩壊し難いこと等である。焼結原料をこのように擬似粒化することで、焼結機上での焼結原料充填層（焼結ベッド）中の通気性を向上し、焼結機の生産性向上を図ることができる。
【０００３】
焼結原料を焼結する焼結機は下方吸引式を採用しており、焼結原料の下側から吸引することによって焼結に必要な空気を流通させると共に、焼結原料の上側から下側へ向かって燃料を燃焼させることにより、焼結原料を焼結するようになっている。このため、焼結原料が微粉を多く含んでいると、目詰まりを起こす等して通気性が低下し、燃料であるコークスの燃焼速度が遅くなるので焼結機の生産効率が低下する。そこで、通気性を改善すべく、焼結原料を造粒（擬似粒化）する等の事前処理が必要である。事前処理としては、例えば、焼結原料に少量の水を添加して攪拌する等の造粒操作が行われている。しかし、水だけを用いた造粒操作では、擬似粒化性を向上させる効果が乏しいため、焼結原料に含まれる微粉の量をあまり低減することができない。
【０００４】
このために、従来から擬似粒化性を向上させる対策として、焼結原料中に粘結剤として種々の造粒処理剤を添加する方法が提案されている。該造粒処理剤として、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結合剤あるいは増粘剤として、その使用が検討されている。これらは、焼結鉱の製造において、その添加量が比較的多くて高コストとなることや、使用する量の確保が困難である等の問題があり、工業的には使用されていない。
【０００５】
現在実用化されている造粒処理剤としては、例えば、非特許文献１に開示されている生石灰が広く使われている。これによると、生石灰の効果は、次のように示されている。第一に、ミキサー内での擬似粒化の促進を図ることができる。第二に、擬似粒子よりなる焼結原料を特定の高さに充填し、焼結ベッドを形成した後に表層に点火した後の焼結過程において、乾燥、加熱する過程で擬似粒子が崩壊することを防止し、焼結層中の均一な風の流れを保つことができるとされている。
【０００６】
上述の造粒を行う際に、擬似粒子ではなくペレットを製造することも行われる。ペレットの製造においては、原料となる鉄鉱石、ダスト、炭材等を混合した後、ペレタイザー等の造粒機で水分を調節しながら造粒する。ペレットとは、一般的に、１．０ｍｍ以下の粒子が固まって６．０〜５０ｍｍの球状になった粒子を指す。この際、造粒に求められる作用は、乾燥する前の生ペレットの状態での強度が高いこと、乾燥工程中や輸送工程中に破壊されて粉化しないこと等である。そして、従来からペレットの強度を向上させるために、微粉状の原料に造粒処理剤としてベントナイトを１重量％以上加えて混練し、適量の水を散布しながら造粒操作を行い、ペレットを製造する方法が提案されている。
【０００７】
上述した焼結鉱の製造においては、造粒処理剤として糖蜜等の使用は、一般に高価であるために製造コストの上昇を招く。また、生石灰を用いた造粒処理は実用化されてはいるものの、生石灰は吸湿し易く、このとき発熱するため、取り扱いに注意を要するという問題点を有している。
【０００８】
上記問題を解決するために、吸湿の問題もなく、取り扱い性の良好な、例えば高分子化合物を水に溶解または分散させた造粒処理剤（以下「水溶性タイプの造粒処理剤」と記す）が用いられている。
【０００９】
【非特許文献１】
古井健夫　外６名著，編集委員会編，「製鉄研究」，新日本製鐵株式会社　技術開発本部　技術情報室発行，１９７６年８月２０日，第２８８号，１１７９７（ｐ９）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記水溶性タイプの造粒処理剤の場合、通常の流通形態を考慮すると上記高分子化合物等の水以外の成分（以下「固形分」と記す）を多量に含有させて、物流コストを抑えなければならない。このため、水溶液タイプの造粒処理剤は、通常、固形分を数十％以上の割合で含んでいる。
【００１１】
固形分を数十％以上の割合で含有する水溶液タイプの造粒処理剤は、粘度も高くなることが多い。そのため、水溶液タイプの造粒処理剤をそのまま製鉄用原料に添加した場合、造粒処理剤が製鉄用原料中に均一に広がりにくくなり、造粒処理剤としての効果を十分に発揮することができないという問題がある。
【００１２】
それゆえ、水溶性タイプの造粒処理剤に、造粒処理剤としての効果を十分に発揮させて、製鉄用原料を効果的に造粒することができる方法が求められている。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水溶液タイプの造粒処理剤により、製鉄用原料を造粒するのに好適に用いられる造粒処理方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の製鉄用原料の造粒処理方法は、上記課題を解決するために、微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料を混合、調湿して造粒処理する方法において、造粒処理剤を添加水に溶解または分散する工程と、添加水に溶解または分散された造粒処理剤を製鉄用原料に散布する工程と、上記製鉄用原料を混合造粒する工程とを含むことを特徴としている。
【００１５】
上記の構成により、造粒処理剤を添加水に溶解または分散してから製鉄用原料に散布し、製鉄用原料を混合造粒する。そのため、造粒処理剤が、例えば、固形分を多量に含む水溶液タイプの造粒処理剤であっても、所望の粘度として、造粒処理剤を製鉄用原料に均一に添加することができる。
【００１６】
さらに、製鉄用原料からの持ち込み水分量が変化した場合でも、製鉄用原料に対する造粒処理剤の量を固定したままで、この造粒処理剤に添加する添加水の量を任意に調節することができる。このため、製鉄用原料からの持ち込み水分量に応じて、添加水量を調節して、造粒処理に適した水分量とすることが可能になる。
【００１７】
本発明の製鉄用原料の造粒処理方法は、上記課題を解決するために、上記造粒処理剤が、カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物を含有することを特徴としている。
【００１８】
上記の構成により、カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物を含有する造粒処理剤は、微粉粒子を各粒子の周りに付着させる効果に優れるため、造粒処理の効率を向上させることができる。
【００１９】
本発明の製鉄用原料の造粒処理方法は、上記課題を解決するために、上記造粒処理剤を添加水に溶解または分散する工程において、造粒処理剤の添加水に対する混合を連続的に行なう連続混合装置を用いることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成により、連続混合装置を用いることで、造粒処理剤を添加水に連続的に混合することができる。したがって、造粒処理の効率をより向上させることができる。
【００２１】
本発明の製鉄用原料の造粒処理方法は、上記課題を解決するために、上記添加水に溶解または分散された造粒処理剤を製鉄用原料に散布する工程において、スプレーノズルを用いて散布することを特徴としている。
【００２２】
上記の構成により、スプレーノズルを用いることで、造粒処理剤を製鉄用原料に対してより均一に添加することができる。したがって、造粒処理の効率をさらに向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の製鉄用原料の造粒処理方法は、微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料を混合、調湿して造粒処理する方法において、造粒処理剤を添加水に溶解または分散する工程と、添加水に溶解または分散された造粒処理剤を製鉄用原料に散布する工程と、上記製鉄用原料を混合造粒する工程とを含む構成である。
【００２４】
上記製鉄用原料（焼結原料、ペレット原料）としては、鉄鉱石、副原料、燃料等が挙げられる。鉄鉱石としては、具体的には、例えば、ニューマン鉱石、ローブリバー鉱石、カラジャス鉱石、マハスレー鉱石、クドレムクＰＦ（ペレットフィード）、リオドセ鉱石等が挙げられる。また、副原料としては、具体的には、例えば、蛇紋岩、珪石、石灰石、ダスト等が挙げられる。また、燃料としては、具体的には、例えば、粉コークス等が挙げられる。しかしながら、これら具体例は、特に限定されるものではない。
【００２５】
焼結原料（鉄鉱石、副原料、燃料等）に対する、添加水に溶解または分散された状態の造粒処理剤（以下「処理剤含有添加水」と記す）の添加量は、特に限定されるものではないが、下限値が０．００５重量％であることがより好ましく、０．０１重量％であることがさらに好ましく、上限値が２０重量％であることがより好ましく、１０重量％であることがさらに好ましい。２０重量％を超えて処理剤含有添加水を添加すると、造粒過多となって焼結原料の塊ができてしまい、該焼結原料の塊の内部が焼結されなくなる等の悪影響が出てしまう。また、処理剤含有添加水の添加量の下限値は、焼結原料の鉱石の造粒性や、水分添加量、使用する造粒機等によって左右されるが、できるだけ少量となるように設計することが望ましい。
【００２６】
ペレット原料（鉄鉱石、ダスト、炭材等）に対する、処理剤含有添加水の添加量は、特に限定されるものではないが、下限値が０．０１重量％であることがより好ましく、０．０２重量％であることがさらに好ましく、上限値が２５重量％であることがより好ましく、２０重量％であることがさらに好ましい。２５重量％を超えて処理剤含有添加水を添加すると、造粒過多となってペレット原料の大きな塊ができてしまい、該ペレット原料の粒径のバラツキが大きくなる等の悪影響が出てしまう。また、処理剤含有添加水の添加量の下限値は、ペレット原料の造粒性や、水分添加量、使用する造粒機等によって左右されるが、できるだけ少量となるように設計することが望ましい。
【００２７】
本発明にかかる造粒処理剤は、水に溶解または分散するものであればよいが、このとき、造粒処理剤が、カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物を含有していてもよい。造粒処理剤中に含まれる水以外の成分（以下「固形分」と記す）の濃度は、特に限定されるものではないが、下限値が５重量％であることがより好ましく、１０重量％であることがさらに好ましく、上限値が７０重量％であることがより好ましく、６０重量％であることがさらに好ましい。
【００２８】
造粒処理剤の粘度は、特に限定されるものではないが、上限値が５００００ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、１００００ｍＰａ・ｓであることがさらに好ましい。これら粘度は２５℃での粘度である。また、粘度はＢＭ型粘度計で、ロータ＃４を用いて測定した。
【００２９】
また、造粒処理剤は、カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物以外として、塩基性物質、炭カル、フライアッシュなどの微粉等を含有していてもよい。
【００３０】
上記カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物は、例えば、カルボキシル基含有モノマーを単独で、あるいは、該カルボキシル基含有モノマーをさらに含むモノマー組成物を、重合開始剤の存在下で（共）重合することにより得ることができる。
【００３１】
上記カルボキシル基含有モノマーとしては、具体的には、例えば、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、アクリルアミドグリコール酸およびこれらの塩等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これらカルボキシル基含有モノマーは、一種類のみを用いてもよく、適宜二種類以上を組み合わせて用いてもよい。上記例示のカルボキシル基含有モノマーのなかでも、（メタ）アクリル酸がより好ましく、アクリル酸が特に好ましい。
【００３２】
上記カルボキシル基含有モノマーとしてカルボキシル基含有モノマーの塩を使用する場合、その塩基としては、特に限定されるものではないが、カリウムイオン、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオン；カルシウムイオン等のアルカリ土類金属イオン；アンモニウム、１級〜４級アミン等の窒素含有塩基；等が挙げられる。
【００３３】
上記カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物のなかでも、アクリル酸を（共）重合することによって得られるものが好ましく、上記高分子化合物としては、（ａ）ポリアクリル酸、（ｂ）ポリアクリル酸が含有するカルボキシル基の一部あるいは全部がナトリウム、カリウム、カルシウム、アンモニアからなる群より選ばれる少なくとも一種で中和されたポリアクリル酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であることが好ましい。
【００３４】
カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物は、上記カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位を含むと共に、上記カルボキシル基含有モノマーと共重合可能なその他のモノマーに由来する構成単位を含んでいてもよい。すなわち、モノマー組成物は、カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物を得る際、カルボキシル基含有モノマーの他に、必要に応じて該カルボキシル基含有モノマーと共重合可能なその他のモノマーを含んでいてもよい。モノマー組成物が、その他のモノマーを含む場合においては、該モノマー組成物は、カルボキシル基含有モノマーの含有量は１０モル％以上であることがより好ましく、３０モル％〜１００モル％の範囲内であることがさらに好ましく、５０モル％〜１００モル％の範囲内であることが最も好ましい。上記カルボキシル基含有モノマーの含有量が１０モル％未満になると十分な造粒効果が得られない虞があるので好ましくない。
【００３５】
上記その他のモノマー（以下、共重合性モノマーと記す）としては、具体的には、例えば、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート等のスルホ基含有モノマー；２−（メタ）アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシ−３−クロロプロピルアシッドホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシエチルフェニルホスフェート等の酸性リン酸エステル基含有モノマー；ビニルフェノール等の石炭酸系モノマー；等の酸基含有モノマー、およびその塩、
ポリエチレングリコールモノメタアクリル酸エステル、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、メトキシポリエチレングリコールモノアクリル酸エステル等のポリアルキレングリコール（メタ）アクリル酸エステル；３−メチル−３−ブテン−１−オールにエチレンオキサイドを付加してなるポリアルキレングリコールモノアルケニルエーテルモノマー；アリルアルコールにエチレンオキサイドを付加してなるポリエチレングリコールモノエテニルエーテルモノマー；無水マレイン酸にポリエチレングリコールを付加させたマレイン酸ポリエチレングリコールハーフエステル；等のポリアルキレングリコール鎖含有モノマーを挙げることができる。上記ポリアルキレングリコール鎖含有モノマーのなかでも、エチレンオキサイド換算で５モル以上、１００モル以下、好適には１０モル以上、１００モル以下の鎖長のポリアルキレングリコール鎖を含有するモノマーが、入手が容易であり、また、擬似粒化性を向上させる上で好ましく、また、重合性の面から良好である。
【００３６】
この他にも、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル）、（メタ）アクリル酸（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル）、（メタ）アクリル酸アミノエチル、等炭素数１〜１８の（メタ）アクリル酸アルキルエステル；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、等の（メタ）アクリルアミドおよびその誘導体；酢酸ビニル；（メタ）アクリロニトリル；Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の塩基含有モノマー；Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド等の、架橋性を有する（メタ）アクリルアミド系モノマー；ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、アリルトリエトキシシラン等の、加水分解性を有する基がケイ素原子に直結しているシラン系モノマー；グリシジル（メタ）アクリレート、グリシジルエーテル（メタ）アクリレート等のエポキシ基含有モノマー；２−イソプロペニル−２−オキサゾリン、２−ビニル−２−オキサゾリン等のオキサゾリン基含有モノマー；２−アジリジニルエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルアジリジン等のアジリジン基含有モノマー；フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン基含有モノマー；（メタ）アクリル酸と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価アルコールとのエステル化物等の、分子内に不飽和基を複数有する多官能（メタ）アクリル酸エステル；メチレンビス（メタ）アクリルアミド等の、分子内に不飽和基を複数有する多官能（メタ）アクリルアミド；ジアリルフタレート、ジアリルマレエート、ジアリルフマレート等の、分子内に不飽和基を複数有する多官能アリル化合物；アリル（メタ）アクリレート；ジビニルベンゼン；等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これら共重合性モノマーは、必要に応じて、一種類を用いてもよく、また、二種類以上を用いてもよい。
【００３７】
連鎖移動剤としては、具体的には、例えば、メルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸、ｔ−ドデシルメルカプタン等のメルカプト基含有化合物；四塩化炭素；イソプロピルアルコール；トルエン；等の化合物が挙げられる。これら連鎖移動剤もまた、必要に応じて、一種類を用いてもよく、また、二種類以上を用いてもよい。
【００３８】
カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物は、上記モノマー組成物を（共）重合させることによって得られる。重合方法は、特に限定されるものではなく、種々の合成方法、例えば、水中油型乳化重合法、油中水型乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法、沈澱重合法、溶液重合法、水溶液重合法、塊状重合法等を採用することができる。上記例示の重合方法のなかでも、生産コストの低減並びに安全性等の観点から、水溶液重合法が好ましい。
【００３９】
重合反応に用いられる重合開始剤は、熱または酸化還元反応によって分解、ラジカル分子を発生させる化合物であればよい。また、水溶液重合法を採用する場合においては、水溶性を備えた重合開始剤が好ましい。該重合開始剤としては、具体的には、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩類；２，２’−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、４，４’−アゾビス−（４−シアノペンタン酸）等の水溶性アゾ化合物；過酸化水素等の熱分解性開始剤；過酸化水素およびアスコルビン酸、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイドおよびロンガリット、過硫酸カリウムおよび金属塩、過硫酸アンモニウムおよび亜硫酸水素ナトリウム、等の組み合わせからなるレドックス系重合開始剤；等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これら重合開始剤は、一種類のみを用いてもよく、また、二種類以上を併用してもよい。尚、重合開始剤の使用量は、カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物の組成や重合反応の条件等に応じて適宜設定すればよい。
【００４０】
重合反応の反応温度や反応時間等の重合反応の条件は、モノマー組成物の組成や、重合開始剤の種類等に応じて適宜設定すればよい。水溶液重合法を採用する場合におけるモノマー組成物の反応系への供給方法としては、例えば、一括添加法、分割添加法、成分滴下法、パワーフィード法、多段滴下法等を行うことができるが、特に限定されるものではない。重合反応はは常圧下、減圧下、加圧下の何れで行ってもよい。
【００４１】
本発明によれば、焼結原料またはペレット原料を造粒処理（擬似粒化またはペレット化）する際に、上記したカルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物を含有する造粒処理剤を用いて、微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料を造粒処理することで、微粉粒子を核粒子の周りに付着させる効果により優れ、焼結機の生産効率を向上させることができる。
【００４２】
本発明にかかる製鉄用原料の造粒方法は、造粒処理剤を添加水に混合することによって溶解または分散させる装置を用いて行ってもよい。
【００４３】
上記装置としては、上記造粒処理剤の添加水に対する混合を半連続的に行う装置（以下「半連続混合装置」と記す）、および完全に連続的に行う装置（以下「連続混合装置」と記す）が挙げられるが、連続混合装置を用いることがより好ましい。
【００４４】
半連続混合装置の構成を図１に基づいて説明する。図１に示すように、ドラムミキサー１とリザーブタンク２と希釈槽３と造粒処理剤タンク４とがこの順番で配置されている。添加水は添加水ライン５を通って希釈槽３に流れ込む構成である。また、造粒処理剤タンク４には造粒処理剤が蓄えられており、造粒処理剤は圧力計６で圧力が調節され、希釈槽３に流れ込む構成である。添加水および造粒処理剤は、希釈槽３に備えられた攪拌機７で攪拌され、バッチ式で造粒処理剤を添加水に混合する。希釈槽３で添加水に混合された造粒処理剤は、一旦リザーブタンク２に蓄えられる。リザーブタンク２に蓄えられた、添加水に混合された造粒処理剤は、連続的にドラムミキサー１に流れ込む。そして、ドラムミキサー１内で、上記造粒処理剤は製鉄用原料に散布され、製鉄用原料の混合造粒が行なわれる構成である。
【００４５】
連続混合装置は、例えば、ラインで造粒処理剤の添加水への混合を行なう装置であり、いわゆるインラインミキサーと呼ばれるものである。上記連続混合装置には、駆動部のない静止型管内混合機、あるいは攪拌装置をもつ高速剪断型分散機を使用する。装置のランニングコストを抑えることができることから、駆動部がない静止型管内混合機を使用することがより好ましい。
【００４６】
インラインミキサーの構成を図２に基づいて説明する。図２に示すように、ドラムミキサー１と静止型管内混合機８が配置されている。添加水は添加水ライン５を通って静止型管内混合機８に流れ込む構成である。また、造粒処理剤タンク４に蓄えられている造粒処理剤は、静止型管内混合機８に流れ込む構成である。静止型管内混合機８で添加水および造粒処理剤が混合されたのち、連続的にドラムミキサー１に流れ込む。そして、ドラムミキサー１内で、製鉄用原料に、添加水に混合された造粒処理剤が散布され、製鉄用原料の混合造粒が行なわれる構成である。なお、図２では静止型管内混合機８を用いたインラインミキサーについて説明しているが、静止型管内混合機８に代えて、高速剪断型分散機９を用いてもよい。
【００４７】
上記静止型管内混合機８は、静止状態の液体分断機構を備えて、管内を流れる液体を細かく分断する作用を有するものであり、具体的には、例えば、ノリタケスタティックミキサー（（株）ノリタケカンパニーリミテッド）、スルーザーミキサー（住友重機械工業（株））、東レ静止型管内混合機（東レ（株））、スケヤミキサー（（株）桜製作所）、ＴＫ−ＲＯＳＳ・ＬＰＤミキサー（（株）特殊機化工業）等が挙げられる。
【００４８】
静止型管内混合機８の内部構造の一例を図３に示す。静止型管内混合機８は一端を入り口（図示せず）、他端を出口（図示せず）とした管１０を備え、この管１０内に、管断面を二分しながら中心軸線に沿って右旋回する案内板１１と、管断面を二分しながら中心軸線に沿って左旋回する案内板１２とが中心線に沿う方向に交互に配置されてなる構造を備えている。管１０内にその一端から平均線速度ｕで送り込まれた造粒処理剤と添加水は順次配置された２種類の案内板１１・１２を通過する間に分断、旋回を繰り返し、造粒処理剤が添加水に混合されて他端から送り出される構成である。
【００４９】
静止型管内混合機８のウェーバー数は１００〜５０００の範囲内に設定することが好ましく、５００〜３０００の範囲内であることがさらに好ましい。ウェーバー数が１００未満であると、管内を流れる造粒処理剤と添加水とが乱流となりにくく、分断作用が起きにくい。ウェーバー数Ｗｅは以下に示す式に基づき算出することができる。以下に示す式において、Ｄは静止型管内混合機８の内径（ｃｍ）、ｕは造粒処理剤および添加水の平均線速度（ｃｍ／秒）、ρｃは添加水密度（ｇ／ｃｍ３）、σｓは界面効力（ｄｙｎ／ｃｍ）を表す。
【００５０】
Ｗｅ＝（Ｄ・ｕ２・ρｃ）／σｓ
このように、静止型管内混合機８は、駆動機構を備えず、静止状態の案内板１１・１２よりなる液体分断機構のみで、造粒処理剤と添加水とを混合するものである。造粒処理剤と添加水との混合の程度については、静止型管内混合機８のウェーバー数等の運転条件を調節することにより調節することができる。
【００５１】
また、静止型管内混合機８内には、流体を攪拌分散させる駆動部がないため、造粒処理剤に大きな負担がかかりにくく、その物性の劣化を防ぐことができる。
【００５２】
高速剪断型分散機９は、高速で回転する液体剪断機構を備えていればよい。一般的には、高速剪断型分散機９は、ローター（回転子）とステーター（固定子）を備え、ローターの高速回転により、両者間で剪断作用が起き、造粒処理剤と添加水とが効果的に混合される構造である。
【００５３】
高速剪断型分散機９は、具体的には、例えば、ホモジナイザー・ポリトロン（（株）セントラル科学貿易）、キャビトロン（（株）ユーロテック）、ホモジナイザー・ヒストロン（（株）日音医理科器機）、バイオミキサー（（株）日本精機製作所）、ターボ型攪拌機（（株）小平製作所）、ウルトラディスパー（浅田鉄鉱（株））、エバラマイルダー（荏原製作所（株））、ＴＫホモミクサー、ＴＫパイプラインミクサー、ＴＫホモミクラインミル、ＴＫホモジェッター、ＴＫユニミキサー、ＴＫホモミクラインフロー、ＴＫハイラインミル（特殊機化工業（株））等が挙げられる。
【００５４】
高速剪断型分散機９の内部構造の一例を図４に示す。高速剪断型分散機９のハウジング１３内には液体剪断機構１４が設置されている。液体剪断機構１４は、固定されたステーター１５と、スクリュー型の歯を有するローター１６とを備え、ローター１６がステーター１５の内側で高速回転するようになっている。ローター１６の内側に流れ込んだ造粒処理剤および添加水（以下「処理剤分散液」という）はローター１６の歯と歯の間を抜け、さらにローター１６とステーター１５の間（クリアランス）を通って後方へ流れ、ハウジング１３内全体でマクロ的な対流循環を起こしながら、最終的には出口通路１７に流れる構成である。
【００５５】
図４ではスクリュー型の歯を有するローターが示されているが、本発明はこれに限定されず、歯を有しないローターであってもよい。歯を有しないローターの場合には、ローターの回転によってローターとステーターの間ですりつぶす力が発生し処理剤分散液は剪断分散される。より効率的に剪断分散を行うためには、ローターおよびステーターの表面が粗面化されていることが好ましい。
【００５６】
図４で示すような歯を有するローターの場合には、歯と歯の間を処理剤分散液が通り抜ける間に造粒処理剤はローターの回転で剪断分散されるとともに、キャビテーション破壊による衝撃力が加算され、微細化される。もちろん歯を有するローターの場合にも、剪断分散の効率を高めるためには、ステーターとの間ですりつぶす力が発生するような構造とすることがより好ましい。
【００５７】
ローターの歯の形は、図４に示すスクリュー型に限定されず、歯がまっすぐの櫛歯状のものであってもよい。一般的には、処理剤分散液の粘度が高い場合にはスクリュー型を、粘度が低い場合には櫛歯上のものを用いればよい。図４では、ローターを固定する回転軸はローターより短くなっているが、これに限定されず、ローターと同じ長さか、あるいはこれよりも長くてよい。
【００５８】
高速剪断型分散機９の内部構造の別の一例を図５に示す。高速剪断型分散機９のハウジング１３内には液体剪断機構１４が３段、設置されている。各段の液体剪断機構１４は、周壁に多数のスリット１５…を有する籠形のローター１６と、壁に多数のスリット１７…を有する籠形のステーター１８とを備え、図の例ではステーター１８内にローター１６が嵌め込まれた形で同心状に配置されているが、ステーター１８とローター１６の内外関係は逆でも良い。ローター１６の内側に流れ込んだ処理剤分散液はローター１６、ステーター１８のそれぞれのスリット１５、スリット１７…を順次通り抜けて次の液体剪断機構１４に流れ込み、最終的には出口通路１９に流れる。そして、処理剤分散液がスリット１７…を通り抜ける間に造粒処理剤がローター１６の回転によりキャビテーション破壊による衝撃力も加算され、剪断分散される構成である。
【００５９】
なお、上記したように、ドラムミキサー１内で製鉄用原料に添加水に混合された造粒処理剤を散布するときには、スプレーノズルを介して散布を行なってもよい。
【００６０】
スプレーノズルを用いれば、添加水に混合された造粒処理剤を、製鉄用原料に対し、より均一に散布することができる。このとき、標準扇形ノズル、広角扇形ノズル、片扇形ノズルなどの扇形ノズルを使用することが好ましい。
【００６１】
また、ドラムミキサー１の代わりに、アイリッヒミキサー、レイティゲミキサー、プルショアミキサー、パンペレタイザーから選ばれるいずれかの装置を用いてもよい。これらの装置は、擬似粒子化の効率の良い装置である。したがって、これら装置を用いて造粒効果を上げることができる。
【００６２】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、図６に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。また、下記実施例および比較例中、「部」は「重量部」を、「％」は「重量％」を示す。
【００６３】
〔実施例１〕
本実施例の装置の構成について説明する。添加水と造粒処理剤とは、静止型管内混合機８で混合されてから、１次ドラムミキサーに加えられる。製鉄原料ホッパー２０に蓄えられていた製鉄用原料は、１次ドラムミキサー２１に加えられる。このとき、添加水に混合された造粒処理剤は、１次ドラムミキサー２１内で、１０箇所からスプレーノズル（図示せず）を介して散布される。ノズルは、１次ドラムミキサー２１の回転軸に沿った形で配置された配管より、枝分かれした形で、ドラムミキサー２１の入り口より２ｍのところから奥へ、５０ｃｍ間隔で、１０箇所に配置されている。そして、この先に設置されたスプレーノズル（図示せず）より、添加水に混合された造粒処理剤は、扇形に散布される。これらノズルは、全て、株式会社いけうち製の１／２ＭＶＶＰ９０３５０を用いた。
１次ドラムミキサーで製鉄用原料と添加水と造粒処理剤とが混合された後、再度、２次ドラムミキサー２２で混合され、サージホッパー２３を介して、焼結機２４に投入されて焼結される。焼結後、スクリーン２５に移され、一部は高炉へ、一部は返鉱として製鉄用原料ホッパー２０に蓄えられ、焼結原料として利用する構成である。
【００６４】
製鉄用原料として用いた成分とその配合割合を表１に示す。
【００６５】
【表１】
2004137595.tif 000002
【００６６】
本実施例および比較例においては、表１のニューマン粉鉱から石灰石までの焼結新原料（製鉄用新原料）の合計１００部に対して、返鉱１５．０部と粉コークス４．０部とを加えたものを製鉄用原料として用いた。
【００６７】
図６の装置を用いて、表１で示した製鉄用原料に、静止型混合機８において予め添加水に分散された造粒処理剤を添加して造粒処理を施した。
なお、このときの１次ドラムミキサーに対する製鉄用原料の供給速度は５００ｔ／時とした。また、添加水を静止型管内混合機８に流す速度である、ライン速度は、２．５５ｍ／分であった。製鉄用原料における持ち込み水分量は６．０％であった。造粒処理後の造粒物中の水分量（最終水分量）は６．６％であった。造粒処理剤に添加する添加水の量は３．３ｔ／時とした。また、造粒処理剤には、重量平均分子量が６０００のポリアクリル酸ナトリウムを４５％含有した水溶液を用いた。上記造粒処理剤は、製鉄用原料の総重量に対して、ポリマー純分で、０．０７７％使用した。
【００６８】
上記方法で造粒処理を施した結果、ＪＰＵは１５．０、生産率は１６．５ｔ／ｄ／ｍ２（ｔ／ｄ／ｍ２は、焼結機１ｍ２当たり、１日に何ｔ焼結鉱を生産できるか示す単位）、成品歩留は８０．２％となった。なお、ＪＰＵとは、通気性を示す指標であり、次の式により計算される。
【００６９】
ＪＰＵ＝ｖ×（時間／ΔＰ）０．６
ｖ：通気の流速（ｍ／分）
ｈ：焼結層の層厚（ｍｍ）
ΔＰ：原料層の圧力損失（ｍｍＨ２Ｏ）
また、成品歩留は、焼結鍋試験において、焼結鉱（シンターケーキ）５０ｋｇを２ｍの高さから鉄板上に５回落下させたときの、粒径５ｍｍ以上の粒度を有する粒子の割合を測定することにより評価した。
【００７０】
焼結鉱の生産率は、以下の式
生産率（ｔ／ｄａｙ／ｍ２）＝
成品歩留評価後の粒径５ｍｍ以上の粒度を有する粒子の総質量（重量）（ｔ）
／焼結時間（ｄａｙ）／焼結機（鍋）の表面積（ｍ２）
により算出した。
【００７１】
〔実施例２〕
供給速度を５４２ｔ／時、造粒処理剤を０．０７２％、ライン速度２．８０ｍ／分とした以外は、実施例１と同条件で造粒処理を施した。その結果、ＪＰＵは１３．５、生産率は１８．３ｔ／ｄ／ｍ２、成品歩留は８０．２％となった。
【００７２】
〔比較例１〕
造粒処理剤を添加しない他は、実施例１と同条件で造粒処理を施した。その結果、ＪＰＵは１３．５、生産率は１６．４ｔ／ｄ／ｍ２、成品歩留は７９．１％となった。
【００７３】
実施例１、２、および比較例１で得られたＪＰＵ、生産率、および成品歩留を表２にまとめる。
【００７４】
【表２】
2004137595.tif 000003
【００７５】
【発明の効果】
本発明の製鉄用原料の造粒処理方法は、以上のように、微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料を混合、調湿して造粒処理する方法において、造粒処理剤を添加水に溶解または分散する工程と、添加水に溶解または分散された造粒処理剤を製鉄用原料に散布する工程と、上記製鉄用原料を混合造粒する工程とを含む構成である。
【００７６】
それゆえ、造粒処理剤を添加水に溶解または分散してから製鉄用原料に散布するため、造粒処理剤が、例えば、固形分を多量に含む水溶液タイプの造粒処理剤であっても、所望の粘度として、造粒処理剤を製鉄用原料に均一に添加することができるという効果を奏する。
【００７７】
さらに、製鉄用原料からの持ち込み水分量が変化した場合でも、製鉄用原料に対する造粒処理剤の量を固定したままで、この造粒処理剤に添加する添加水の量を任意に調節することができる。このため、製鉄用原料からの持ち込み水分量に応じて、添加水量を調節して、造粒処理に適した水分量とすることが可能になるという効果を奏する。
【００７８】
本発明の製鉄用原料の造粒処理方法は、以上のように、上記造粒処理剤が、カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物を含有する構成である。
【００７９】
それゆえ、カルボキシル基またはその塩を含む高分子化合物を含有する造粒処理剤は、微粉粒子を各粒子の周りに付着させる効果により優れるため、造粒処理の効率を向上させることができるという効果を奏する。
【００８０】
本発明の製鉄用原料の造粒処理方法は、以上のように、上記造粒処理剤を添加水に溶解または分散する工程において、造粒処理剤の添加水に対する混合を連続的に行なう連続混合装置を用いる構成である。
【００８１】
それゆえ、連続混合装置を用いることで、造粒処理剤を添加水に連続的に混合することができる。したがって、造粒処理の効率をより向上させることができるという効果を奏する。
【００８２】
本発明の製鉄用原料の造粒処理方法は、以上のように、上記添加水に溶解または分散された造粒処理剤を製鉄用原料に散布する工程において、スプレーノズルを用いて散布する構成である。
【００８３】
それゆえ、スプレーノズルを用いることで、造粒処理剤を製鉄用原料に対してより均一に添加することができる。したがって、造粒処理の効率をさらに向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】半連続的に混合を行う装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の造粒処理方法に用いられるラインで連続的に混合を行うインラインミキサーの概略構成を示す模式図である。
【図３】静止型管内混合機の内部構造の一例を示す断面斜視図である。
【図４】高速剪断型分散機の内部構造の一例を示す断面斜視図である。
【図５】別の高速剪断型分散機の内部構造の別の一例を示す断面斜視図である。
【図６】本実施例で用いたラインで連続的に混合を行う装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　ドラムミキサー
８　　　　　　　静止型管内混合機
９　　　　　　　高速剪断型分散機
【図１】
2004137595.tif 000004
【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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