(57)【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造粒処理するのに用いる処理剤であって、
トリポリリン酸ナトリウムを含むことを特徴とする製鉄用造粒処理剤。
【請求項２】
微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料を造粒処理するのに用いる処理剤であって、
トリポリリン酸ナトリウムと、
酸基含有単量体を含む単量体成分を重合してなる、１０００より大きい重量平均分子量を有する高分子化合物とを含むことを特徴とする製鉄用造粒処理剤。
【請求項３】
製鉄用原料を造粒処理する方法において、
請求項１または２記載の製鉄用造粒処理剤を、該製鉄用造粒処理剤中に含まれる低分子化合物が、上記製鉄用原料に対して０．００１重量％以上、５重量％以下の範囲内となるように上記製鉄用原料に添加することを特徴とする造粒処理方法。
【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化またはペレット化するのに好適に用いられる製鉄用造粒処理剤およびこれを用いた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子とすることで、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。該事前処理としては、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添加剤を添加する方法が提案されている。造粒添加剤として用いられるものは、数多く知られている。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、カルボキシメチルセルロース等が結合剤或いは増粘剤として、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添加剤としては、例えば、製鉄研究第２８８号（１９７６）９頁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】
一方、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添加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。尚、ここで述べるペレットとは、高炉原料、焼結原料、転炉原料等になるものであり、その製造方法等は、特に限定されるものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焼結鉱の製造においては、生石灰や糖蜜等のバインダーの使用は、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化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。また、現在使用されている生石灰は、使用量を比較的多くしないと充分な効果が得られないため、コストが高くなる。よって、その使用量を極力減少させて操業しているのが現状である。そして、生石灰を２重量％以上添加しても、その擬似粒化性の向上効果は頭打ちとなる傾向にある。さらに、最近では、優良塊鉱の枯渇化と共に、粉鉱石の劣質化も激しく、焼結原料の造粒性が以前よりも悪化している問題がある。このために、生石灰添加による造粒を実施しても、その効果が以前よりも小さくなっている。さらに、生石灰以外のバインダーは、焼結原料に含まれる微粉の量を低減させる効果が不充分であり、焼結ベッドの通気性を向上させて焼結時間を短縮する効果が小さく、かつ、得られる焼結鉱の焼結鉱強度が弱い。焼結鉱強度が弱い焼結鉱は、例えば焼結後の破砕時に微粉が発生し易くなるので、返鉱が多くなり成品歩留が低下し、その生産効率が低下する。このため、生石灰以外のバインダーを用いた造粒化は実用化されていない。
【０００８】
また、生石灰を使用した場合でも焼結原料に含まれる微粉の量を低減させる効果はまだ充分とは言えない状態である。
【０００９】
それゆえ、擬似粒化性を向上させる効果に優れ、焼結機の生産効率を向上させることができる安価なバインダー、つまり、焼結原料を造粒するのに好適に用いることができるバインダー、および、これを用いた造粒方法が求められている。
【００１０】
一方、ペレットの製造において、ベントナイトを使用すると、膨潤性が大きいために造粒時に多量の水分を添加する必要がある。このため、生ペレットは柔らかいために変形し易く、乾燥工程時にガスの通気性が悪化し、充分な乾燥を行うのに長時間を要したり、強度が低下する問題がある。さらに、ベントナイト中にはシリコン等の不純物成分が多く含まれており、溶銑、溶鋼中のスラグの増大を招く等の問題がある。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、製鉄用原料を造粒処理するのに好適に用いられる安価な製鉄用造粒処理剤およびこれを用いた造粒処理方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の製鉄用造粒処理剤は、上記の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造粒処理するのに用いる処理剤であって、２０℃の水への溶解度が０．２重量％以上である、重量平均分子量１０００以下の低分子化合物を含むことを特徴としている。
【００１３】
本発明の製鉄用造粒処理剤は、上記の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造粒処理するのに用いる処理剤であって、２０℃の水への溶解度が０．２重量％以上である、重量平均分子量１０００以下の低分子化合物と、酸基含有単量体を含む単量体成分を重合してなる、１０００より大きい重量平均分子量を有する高分子化合物とを含むことを特徴としている。
【００１４】
本発明の造粒処理方法は、上記の課題を解決するために、製鉄用原料を造粒処理する方法において、上記の製鉄用造粒処理剤を、該製鉄用造粒処理剤中に含まれる低分子化合物が、上記製鉄用原料に対して０．００１重量％以上、５重量％以下の範囲内となるように上記製鉄用原料に添加することを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる製鉄用造粒処理剤は、微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料（焼結原料またはペレット原料）を造粒処理するのに用いる処理剤であって、２０℃の水への溶解度が０．２重量％以上である、重量平均分子量１０００以下の低分子化合物を含む構成である。また、本発明にかかる上記の製鉄用造粒処理剤は、上記の低分子化合物の他に、酸基含有単量体を含む単量体成分を重合してなる、１０００より大きい重量平均分子量を有する高分子化合物を含む構成である。さらに、本発明にかかる造粒処理方法は、製鉄用原料を混合、調湿等して造粒処理する方法において、上記の製鉄用造粒処理剤を、該製鉄用造粒処理剤中に含まれる上記低分子化合物が、造粒処理される製鉄用原料に対して０．００１重量％以上、１重量％以下の範囲内となるように添加する方法である。
【００１６】
本発明において低分子化合物とは、重量平均分子量１０００以下の有機または無機化合物を示す。本発明において用いられる低分子化合物には、塩を形成する等して水溶性を備えている有機または無機化合物が用いられ、特に、２０℃の水への溶解度が０．２重量％以上である低分子化合物を製鉄用造粒処理剤として使用することで、微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料（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、微粉粒子を核粒子の周りに付着させる効果に優れ、焼結機の生産効率を向上させることができることを鋭意検討を重ねた結果、本発明者が見出したものである。
【００１７】
２０℃の水への溶解度が０．２重量％以上である、重量平均分子量１０００以下の低分子化合物としては、具体的には、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、硫酸カルシウム等の水溶性硫酸塩；リン酸三ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸水素二アンモニウム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム等の水溶性リン酸塩；珪酸ナトリウム等の水溶性珪酸塩；酢酸ナトリウム、酢酸アンモニウム、酢酸カリウム、アクリル酸ナトリウム、メククリル酸カリウム、マレイン酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム、イタコン酸ナトリウム等の有機酸塩；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等の水溶性ノニオン性有機化合物；等が挙げられる。これら低分子化合物は、一種類のみを用いてもよく、適宜二種類以上を用いてもよい。
【００１８】
上記低分子化合物としては、無機あるいは有機の低分子化合物を用いることができ、上記した溶解度を有するものであれば、特に限定されるものではないが、好ましくは有機化合物が用いられる。これは、無機酸塩を使用する場合、硫黄、燐、珪素等の、最終的に除去すべき元素が混入するためであり、有機物の場合、焼結操作で燃えて無くなるため、安価かつ容易に良好な製鉄用造粒処理剤を得ることができるためである。
【００１９】
上記低分子化合物は、そのまま、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤として使用することができる。該低分子化合物は、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤として、製鉄用原料（焼結原料またはペレット原料）に最初から混合して用いてもよく、製鉄用原料の造粒処理に用いる水に溶解して製鉄用原料に散布することにより用いてもよい。製鉄用原料への上記低分子化合物の添加方法のなかでも、上記低分子化合物を水溶液の状態にして、造粒機の添加水に混合する方法、または、攪拌されている製鉄用原料に噴霧する方法が簡便であり、均一に添加することができるので特に好ましい。
【００２０】
上記低分子化合物は、製鉄用原料を造粒する際の擬似粒化性を向上させる効果に優れ、その使用量がかなり少なくても上記擬似粒化性を向上させることができる。この結果、焼結機の生産効率を向上させることができ、焼結鉱を得るべく製鉄用原料を造粒処理するのに好適に用いられる製鉄用造粒処理剤を安価に提供することができる。
【００２１】
製鉄用原料に対する上記低分子化合物の添加量は、造粒すべき製鉄用原料あるいは用いる低分子化合物の種類に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、製鉄用原料に対して、０．００１重量％以上、５重量％以下の範囲内であることが好ましい。
【００２２】
例えば、製鉄用原料が、特に焼結原料（鉄鉱石、副原料、燃料等）である場合、焼結原料（鉄鉱石、副原料、燃料等）に対する上記低分子化合物の添加量は、特に限定されるものではないが、下限値が好ましくは０．００１重量％であり、さらに好ましくは０．００５重量％であり、上限値が好ましくは１．０重量％であり、さらに好ましくは０．５重量％である。１．０重量％を越えて上記低分子化合物を添加すると、造粒過多となって焼結原料の固まりができてしまい、該焼結原料の固まり内部への通気が阻害され、焼結されなくなる等の悪影響が出てしまう。また、低分子化合物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。
【００２３】
また、製鉄用原料が、特にペレット原料（鉄鉱石、ダスト、炭材等）である場合、ペレット原料（鉄鉱石、ダスト、炭材等）に対する上記低分子化合物の添加量は、特に限定されるものではないが、ある程度の大きさの固まりをつくる必要があることから、下限値が好ましくは０．００５重量％であり、さらに好ましくは０．０１重量％であり、上限値が好ましくは５．０重量％であり、さらに好ましくは２．０重量％である。５．０重量％を越えて上記製鉄用造粒処理剤を添加すると、造粒過多となってペレット原料の大きい固まりができてしまい、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、上記製鉄用造粒処理剤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。
【００２４】
造粒機の添加水、つまり、製鉄用原料の造粒処理に用いる水は、通常、製鉄用原料に対する水の割合が、最終的に６〜８重量％となるように添加されるが、通常、製鉄用原料には、持ち込みによる水分（製鉄用原料中に含まれる水分）が存在するため、持ち込みによる水分が多いと、後から添加することができる添加水の量は、その分、少なくなる。このため、溶解度が低いもの、具体的には、例えば溶解度が、０．２重量％以下のものは、全て水に溶解しきらず、溶け残りが生じてしまう。また、造粒効果は、一般に水溶性が高いものほど高く現れる。
【００２５】
このため、上記低分子化合物の、２０℃の水への溶解度は、その下限値が０．２重量％であることが好ましく、１重量％以上であることがより好ましく、５重量％以上であることがより一層好ましい。
【００２６】
例えば、製鉄用原料に対し、製鉄用造粒処理剤として低分子化合物が０．０１重量％の割合で使用される揚合、製鉄用原料の造粒処理に用いる水は、製鉄用原料に対し、通常、７重量％の割合で用いられることから、この場合の水に対する製鉄用造粒処理剤の量は、０．１４％となる。
【００２７】
また、上記低分子化合物の重量平均分子量は、２０以上、１０００以下であることが好ましい。また、その下限値（重量平均分子量）は、４０であることがより好ましく、その上限値（重量平均分子量）は、９００であることがより好ましい。
【００２８】
上記低分子化合物は、製鉄用原料を造粒（擬似粒化またはペレット化）するバインダーとして作用し、そのまま製鉄用造粒処理剤として用いることができるが、必要に応じて、例えばその効果を助長若しくは安定化させることを目的として、上記低分子化合物以外の化合物と混合して用いてもよい。すなわち、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤は、有効成分として上記低分子化合物を含み、製鉄用原料の造粒処理に際し、該製鉄用造粒処理剤を、該製鉄用造粒処理剤中に含まれる上記低分子化合物が、造粒処理される製鉄用原料に対して０．００１重量％以上、１重量％以下の範囲内、より具体的には、上述した割合となるように上記造粒処理される製鉄用原料に添加しさえすればよく、上記低分子化合物以外に、さらにその他の成分を含んでいても構わない。
【００２９】
例えば、上記製鉄用造粒処理剤として、上記した低分子化合物と、酸基含有単量体を含む単量体成分を重合してなる、１０００より大きい重量平均分子量を有する高分子化合物との混合物を用いることで、微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料（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、微粉粒子を核粒子の周りに付着させる効果にさらに優れ、擬似粒子の平均粒径、ＧＩ指数を大きく増加させることができ、焼結機の生産効率をより一層向上させることができる製鉄用造粒処理剤を提供することができる。
【００３０】
上記高分子化合物は、造粒に使用される水の粘度を上げ、バインダーとして働くため、上記低分子化合物のみ使用した場合に比べ、造粒物の強度を高める効果があり、結果的に擬似粒化性の向上効果をさらに高める働きがある。
【００３１】
本発明において用いられる上記高分子化合物は、酸基含有単量体を単独で、あるいは、該酸基含有単量体と共重合可能なその他の単量体と（共）重合することにより得ることができる。
【００３２】
上記酸基含有単量体としては、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、クロトン酸等のカルボキシル基含有単量体；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単量体；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単量体；ビニルフェノール等の石炭酸系単量体；並びにそれらの塩等を挙げることができるが、特に限定されるものではない。これら酸基含有単量体は、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。
【００３３】
上記例示の酸基含有単量体由来の酸基のうち、カルボキシル基および／またはその塩が好ましく、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、およびそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも一種のモノマーを上記単量体成分の一つとして重合（共重合）させることによって導入されるものがさらに好ましい。
【００３４】
上記酸基含有単量体として酸基含有単量体の塩を使用する場合、その中和塩基としては、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。
【００３５】
また、上記酸基含有単量体と共重合可能なその他の単量体としては、具体的には、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル等の、（メタ）アクリル酸と炭素数１〜１８の一価アルコールとのエステル化物である（メタ）アクリル酸アルキルエステル；シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸シクロアルキルエステル；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸とポリプロピレングリコールとのモノエステル化物、等のヒドロキシル基含有（メタ）アクリル酸エステル；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単量体；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単量体；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；スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、エチルビニルベンゼン、クロロメチルスチレン、等のスチレンおよびその誘導体；（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；ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の塩基含有単量体；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）アクリルアミド系単量体；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単量体；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単量体；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単量体；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単量体；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単量体：（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。これら単量体は、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。
【００３６】
さらに、これら単量体の他に、分子量の調節を目的として、連鎖移動剤を用いることもできる。該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；等の連鎖移動係数の高い化合物が挙げられる。
【００３７】
上記高分子化合物に占める上記酸基含有単量体由来の単位の割合は、特に限定されるものではないが、下限値が好ましくは１０モル％であり、さらに好ましくは２０モル％であり、上限値が好ましくは１００モル％である。
【００３８】
本発明にかかる該高分子化合物の製造方法、つまり、酸基含有単量体を少なくとも含む前記単量体成分の重合方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の種々の重合法、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中でも、安全性が高く、また、生産コスト（重合コスト）を低減化することができることから、水溶液重合法、乳化重合法を採用することが好ましい。
【００３９】
上記の重合法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し、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。なお、重合開始剤の使用量は、単量体成分の組成や重合条件等に応じて適宜設定すればよい。
【００４０】
乳化重合法を採用する場合において用いられる乳化剤としては、例えば、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤、或いはこれらの反応性界面活性剤等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これら乳化剤は、必要に応じて、一種類を用いてもよく、また、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。尚、乳化剤を用いることなく、乳化重合を行うこともできる。
【００４１】
アニオン系界面活性剤としては、具体的には、例えば、ナトリウムドデシルサルフェート、カリウムドデシルサルフェート、アンモニウムアルキルサルフェート等のアルキルサルフェート塩；ナトリウムドデシルポリグリコールエーテルサルフェート；ナトリウムスルホリシノエート；スルホン化パラフィン塩、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート、アルカリフェノールヒドロキシエチレンのアルカリ金属サルフェート、等のアルキルスルホネート；長鎖アルキルナフタレンスルホン酸塩；ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物；ラウリル酸ナトリウム、オレイン酸トリエタノールアミン、アビエチン酸トリエタノールアミン等の不飽和脂肪酸塩；ポリオキシアルキルエーテル硫酸エステル塩；ポリオキシエチレンカルボン酸エステル硫酸エステル塩；ポリオキシエチレンフェニルエーテル硫酸エステル塩；コハク酸ジアルキルエステルスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリールサルフェート塩等の、不飽和基を有する反応性アニオン乳化剤；等が挙げられる。これらアニオン系界面活性剤は、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。
【００４２】
ノニオン系界面活性剤としては、具体的には、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル；ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル；ソルビタン脂肪族エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪族エステル；グリセリンのモノラウレート等の、脂肪族モノグリセライド；ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体；エチレンオキシドと、脂肪族アミン、アミドまたは酸との縮合物；等が挙げられる。これらノニオン系界面活性剤は、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。
【００４３】
高分子界面活性剤としては、具体的には、例えば、ポリビニルアルコールおよびその変性物；（メタ）アクリル酸系水溶性高分子、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート系水溶性高分子、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート系水溶性高分子（但し、本発明にかかる共重合体とは異なる高分子）；ポリビニルピロリドン；等が挙げられる。これら高分子界面活性剤は、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。
【００４４】
反応温度や反応時間等の重合条件は、単量体成分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が、反応温度は０〜１００℃の範囲内であることがより好ましく、４０〜９５℃の範囲内であることがさらに好ましい。また、反応時間は３〜１５時間程度が好適である。乳化重合法、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、プレエマルション法、パワーフィード法、シード法、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。
【００４５】
このように酸基含有単量体を少なくとも含む単量体成分を（共）重合させることにより、本発明にかかる高分子化合物としての重合体が得られる。該重合体の重量平均分子量は、１０００を超えて５００万以下であることが好ましい。また、その下限値（重量平均分子量）は、１５００であることがより好ましく、２０００であることが特に好ましい。その上限値（重量平均分子量）は、３００万であることがより好ましく、２００万であることが特に好ましい。
【００４６】
また、乳化重合法を採用した場合に得られるエマルションあるいは水溶液重合法を採用した場合に得られるポリマー水溶液中に含まれる、上記重合体を含む不揮発分の濃度は、６０重量％以下であることがより好ましい。不揮発分の濃度が６０重量％を越えるエマルションあるいはポリマー水溶液は、粘度が高くなり過ぎると共に、分散安定性を保つことができずに凝集を生じるおそれがある。
【００４７】
また、乳化重合法を採用した場合に得られるエマルションに含まれる粒子の平均粒径は、３０ｎｍ〜１００μｍの範囲内であることがより好ましく、５０ｎｍ〜５０μｍの範囲内であることがさらに好ましい。粒子の平均粒径が３０ｎｍ未満であるエマルションは、粘度が高くなり過ぎると共に、分散安定性を保つことができずに凝集を生じるおそれがある。
【００４８】
本発明において用いられる上記重合体は、その少なくとも一部を塩基性の中和剤を用いて中和することによって、或いは、そのままで（中和しなくとも）、水に溶解または膨潤する。
【００４９】
上記の中和剤としては、具体的には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等の塩基性炭酸塩；アンモニア水、モノエタノールアミン等の窒素含有塩基；等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００５０】
このようにして得られた重合体、すなわち高分子化合物を、前記低分子化合物と混合することにより、有効成分として上記低分子化合物と高分子化合物とを含む、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤を得ることができる。なお、上記低分子化合物と高分子化合物との混合方法は、特に限定されるものではない。上記低分子化合物と高分子化合物とは、予め混合してから製鉄用原料に添加してもよく、別々に添加しても構わない。
【００５１】
上記製鉄用造粒処理剤の使用方法、つまり、製鉄用原料への上記製鉄用造粒処理剤の添加方法としては、特に限定されるものではなく、製鉄用原料への前記低分子化合物からなる製鉄用造粒処理剤の添加方法の説明において述べたように、該製鉄用造粒処理剤を、製鉄用原料（焼結原料またはペレット原料）に最初から混合して用いてもよく、製鉄用原料の造粒処理に用いる水に溶解して製鉄用原料に散布することにより用いてもよい。この場合にも、上記製鉄用造粒処理剤は、水溶液の状態にして、造粒機の添加水に混合、あるいは、攪拌されている製鉄用原料に噴霧することが、簡便かつ均一に添加することができるので特に好ましい。
【００５２】
上記製鉄用造粒処理剤もまた、製鉄用原料を造粒（擬似粒化またはペレット化）するバインダーとして、製鉄用原料を造粒する際の擬似粒化性を向上させる効果に優れ、前記したように、その使用量がかなり少なくても上記擬似粒化性を向上させることができる。この結果、焼結機の生産効率を向上させることができ、焼結鉱を得るべく製鉄用原料を造粒処理するのに好適に用いられる製鉄用造粒処理剤を安価に提供することができる。
【００５３】
上記低分子化合物に対する高分子化合物の添加量は、特に限定されるものではないが、例えば、上記低分子化合物１００重量部に対して、５００重量部以下の割合で用いることが好ましく、５重量部以上、４００重量部以下の範囲内で用いることがより好ましく、１０重量部以上、３００重量部以下の範囲内で用いることが特に好ましい。上記低分子化合物に対する高分子化合物の割合が５００重量部を超えると、低分子化合物が有する効果が得られ難く、擬似粒化性の向上効果が十分に得られなくなるおそれがある。一方、上記低分子化合物に対する高分子化合物の添加量が５重量部未満であれば、上記高分子化合物を併用する効果に乏しく、上記高分子化合物を併用することによる擬似粒化性の向上効果が十分に発揮されないおそれがある。
【００５４】
また、上記製鉄用造粒処理剤は、上記低分子化合物、あるいは、上記低分子化合物と高分子化合物とが有する性能、特に、これら低分子化合物、あるいは、上記低分子化合物と高分子化合物とを、微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料の造粒に用いた場合における擬似粒化性の向上効果を阻害しない範囲内で、必要に応じて、他の成分、例えば生石灰等の従来公知の他の造粒添加剤等を併用しても構わない。
【００５５】
本発明にかかる上記製鉄用造粒処理剤が、有効成分として上記低分子化合物のみまたは上記低分子化合物と高分子化合物とを含む場合、該製鉄用造粒処理剤中に含まれる上記有効成分の含有量（割合）は、製鉄用原料の鉱石（鉄鉱石）の造粒性（種類）や、用いる化合物の種類、使用する造粒機等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、０．００１重量％以上であることが好ましく、０．００５重量％以上であることがより好ましく、１００重量％、すなわち、上記製鉄用造粒処理剤処理剤が、上記有効成分からなることが特に好ましい。上記低分子化合物の含有量が０．００１重量％未満であれば、擬似粒化性の向上効果が十分に発揮されないおそれがある。
【００５６】
また、本発明にかかる上記製鉄用造粒処理剤は、前記したように、造粒処理時に、該造粒処理に用いる水を、該製鉄用造粒処理剤とは別に添加するか、あるいは、予め上記製鉄用造粒処理剤を水に溶解させることにより、水溶液の状態で上記製鉄用原料に添加することができる。また、上記製鉄用造粒処理剤は、さらに、溶媒として水を含み、予め水溶液として用いることもできる。上記製鉄用造粒処理剤を水溶液の状態で添加する場合に添加あるいは含有する水の量としては、造粒処理時に用いられる水の量あるいはそれ以下となるように適宜設定すればよく、特に限定されない。
【００５７】
何れの場合においても、製鉄用原料に対する、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤の添加量（割合）は、該製鉄用造粒処理剤中に含まれる上記低分子化合物が、造粒処理される製鉄用原料に対して０．００１重量％以上、１重量％以下の範囲内、具体的には、前述した割合となるように設定すればよい。
【００５８】
本発明によれば、造粒処理される製鉄用原料に対する上記製鉄用造粒処理剤中の有効成分（上記低分子化合物、もしくは上記低分子化合物と高分子化合物との合計）の添加量（使用量）が０．１重量％以下、特に、造粒処理される鉄鉱石に対する上記製鉄用造粒処理剤中の有効成分の添加量（使用量）が０．１重量％以下でも、造粒後の粒径が０．５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数が５５％以上、好適には７５％以上となる。また、造粒後の粒径が０．２５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数が７５％以上、好適には８５％以上となる。すなわち、本発明の製鉄用造粒処理剤は、造粒処理される製鉄用原料に対する上記製鉄用造粒処理剤中の有効成分の添加量（使用量）が０．１重量％以下、特に、造粒処理される鉄鉱石に対する上記製鉄用造粒処理剤中の有効成分の添加量（使用量）が０．１重量％以下でも、造粒後の粒径が０．５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数が５５％以上、好適には７５％以上でかつ、造粒後の粒径が０．２５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数が７５％以上、好適には８５％以上となる。
【００５９】
なお、造粒された擬似粒子のＧＩ指数とは、核粒子の周りに付着する微粉粒子の割合を示す値であり、この値が大きいものほど造粒性が良好で、焼結時の通気性が向上し、焼結鉱の通気性が向上し、焼結鉱の生産効率が高くなる。ＧＩ指数の測定については、後述する。
【００６０】
また、本発明によれば、副原料や燃料等を含む製鉄用原料の各銘柄の粒度分布、造粒性、組成等に応じて、製鉄用原料の一部を混合・混練・造粒した後、これを残りの製鉄用原料に混合・混練して造粒する処理方法についても、本発明にかかる上記製鉄用造粒処理剤を上記製鉄用原料に添加することにより、擬似粒化することができる。例えば、製鉄用原料の一部が著しく全体の造粒性を低下させている場合には、この難造粒性の製鉄用原料に上記製鉄用造粒処理剤を添加することにより、擬似粒化することができる。従って、少量の処理剤で製鉄用原料を効率的に造粒することができる。
【００６１】
このように、本発明にかかる上記製鉄用造粒処理剤は、製鉄用原料や造粒機、添加するタイミングや場所等の組み合わせを自由に選択することができ、従ってその組み合わせは、特に限定されるものではない。つまり、複数の処理工程を有し、処理剤と各処理方法とを組み合わせる造粒処理方法についても、本発明にかかる処理剤を製鉄用原料に添加することにより、擬似粒化することができる。勿論、公知の擬似粒化方法（手段）に対して、本発明にかかる処理剤を用いることもできる。
【００６２】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、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。実施例および比較例における平均粒径およびＧＩ指数は、下記方法により測定した。尚、実施例および比較例に記載の「部」は「重量部」を示し、「％」は「重量％」を示す。
【００６３】
（平均粒径、ＧＩ指数）
造粒操作を行って得られた擬似粒子をふるいを用いて分級することにより、その粒度（擬似粒度）並びに平均粒径を求めた。造粒された擬似粒子のＧＩ指数とは、製鉄研究第２８８号（１９７６）９頁に開示されている評価方法の一つであり、前記したように核粒子の周りに付着する微粉粒子の割合を示す。
【００６４】
以下に記載の実施例および比較例における焼結原料並びにペレット原料は、全て、絶乾状態のものを使用した。
【００６５】
〔実施例１〕
本発明にかかる低分子化合物としてのトリポリリン酸ナトリウム２２部を、水５４７８部に添加してよく攪拌し、溶解することにより、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤としての低分子化合物水溶液５５００部を得た。
【００６６】
同様に、本発明にかかる低分子化合物としての、リン酸三ナトリウム、硫酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、アクリル酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、マレイン酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム、イタコン酸ナトリウム、およびエチレングリコールを、それぞれ２２部ずつ、それぞれ水５４７８部に添加してよく攪拌し、溶解することにより、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤としての低分子化合物水溶液各５５００部を得た。一方、表１に示す組成を有する焼結原料（製鉄用原料）を調製した。
【００６７】
【表１】
0004837850.tif 000002
【００６８】
上記の焼結原料７００００部をドラムミキサーに投入し、回転速度２４ｍｉｎ-1で１分間、予備攪拌した。その後、同回転速度で攪拌しながら、該焼結原料に、上記低分子化合物水溶液５２５０部を霧吹きを用いて約１．５分間かけて噴霧した。焼結原料に対する上記低分子化合物の割合は０．０３％であった。噴霧後、さらに同回転速度で３分間攪拌することにより、造粒操作を行った。
【００６９】
得られた擬似粒子に含まれる水分を測定すると共に、該擬似粒子をふるいを用いて分級することにより、平均粒径、並びに、造粒後の粒径が０．２５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を、用いた低分子化合物の分子量並びに溶解度と併せて表２に示す。
【００７０】
〔実施例２〕
滴下ロート、攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計、および還流冷却器を取り付けたフラスコに、イオン交換水１９９．１部と、乳化剤（日本乳化剤株式会社製、商品名；ニューコール７０７ＳＦ）９．８部と、酸基含有単量体としてのスチレンスルホン酸ナトリウム１１．７部とを仕込んだ。次いで、７５℃で攪拌することにより、乳化剤を完全に溶解させると共に、フラスコ内を窒索ガス置換した。一方、酸基含有単量体としてのメタクリル酸１６４．３部と、その他の単量体としてのアクリル酸メチル１１７．４部とからなるモノマー組成物（単量体成分）を、乳化剤（同上）９．８部およびイオン交換水４６０．５部に添加し、激しく攪拌することによりプレエマルションを調製した。そして、該プレエマルションを滴下ロートに仕込んだ。
【００７１】
次いで、フラスコ内の水溶液に、上記滴下ロートからプレエマルション５２．６部を滴下し、７５℃で５分間攪拌した。続いて、重合開始剤としての過硫酸アンモニウム５％水溶液１３．７部をフラスコに投入し、７５℃で２０分間攪拌することにより、初期重合を行った。その後、反応温度を７５℃に保ちながら、滴下ロートから残りのプレエマルション６９９．３部を２時間かけて滴下した。滴下終了から３０分経過後、このフラスコ内の水溶液に、還元剤として０．５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液１３．８部を添加し、さらに１時間重合させた後、得られた反応液を冷卸して、共重合を終了した。
【００７２】
これにより、共重合体としてアクリル酸系ポリマーを含む不揮発分の濃度が２９．９％であるエマルションを得た。ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）を用いて測定した、本発明にかかる高分子化合物としての上記共重合体の重量平均分子量は、約１４０万であった。そして、得られたエマルション７３．６部と、中和剤としての炭酸ナトリウム５．４部と、本発明にかかる低分子化合物としてのトリポリリン酸ナトリウム１４部とを水５４０７部に添加してよく攪拌して溶解することにより、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤の水溶液５５００部を得た。
【００７３】
得られた擬似粒子に含まれる水分を測定すると共に、擬似粒子をふるいを用いて分級することにより、平均粒径、並びに、造粒後の粒径が０．２５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を、用いた低分子化合物および高分子化合物の分子量並びに用いた低分子化合物の溶解度と併せて表２に示す。
【００７４】
〔比較例１〕
実施例１と同じ焼結原料７００００部に水５２５０部を添加することにより、造粒操作を行った。得られた擬似粒子に含まれる水分を測定すると共に、該擬似粒子をふるいを用いて分級することにより、平均粒径、並びに、造粒後の粒径が０．２５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果をまとめて表２に示す。
【００７５】
〔比較例２〕
実施例１と同じ焼結原料７００００部をドラムミキサーに投入すると共に、該焼結原料に、該焼結原料に対する割合が１．５％となるように生石灰１０５０部を添加し、回転速度２４ｍｉｎ-1で１分間、予備攪拌した。その後、同回転速度で攪拌しながら、該焼結原料に水５６００部をスプレーを用いて約１．５分間かけて噴霧した。噴霧後、さらに同回転速度で３分間攪拌することにより、造粒操作を行った。得られた擬似粒子に含まれる水分を測定すると共に、該擬似粒子をふるいを用いて分級することにより、平均粒径、並びに、造粒後の粒径が０．２５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を、用いた生石灰の分子量並びに溶解度と併せて表２に示す。
【００７６】
【表２】
0004837850.tif 000003
【００７７】
表２に示す結果から明らかなように、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤を少量用いることにより、擬似粒子の平均粒径、ＧＩ指数を大きく増加させることができることが判った。この結果から、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤が焼結原料を擬似粒化するのに優れた効果を発揮することが判ると共に、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤を少量用いることにより、擬似粒子を焼結してなる焼結鉱の生産率を向上させることが判る。
【００７８】
【発明の効果】
本発明にかかる製鉄用造粒処理剤は、以上のように、２０℃の水への溶解度が０．２重量％以上である、重量平均分子量１０００以下の低分子化合物を含む構成である。
【００７９】
また、本発明にかかる製鉄用造粒処理剤は、以上のように、２０℃の水への溶解度が０．２重量％以上である、重量平均分子量１０００以下の低分子化合物と、酸基含有単量体を含む単量体成分を重合してなる、１０００より大きい重量平均分子量を有する高分子化合物とを含む構成である。
【００８０】
本発明にかかる上記各高分子化合物は、微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料（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、微粉粒子を核粒子の周りに付着させる効果に優れ、焼結機の生産効率を向上させることができ、それゆえ、製鉄用造粒処理剤を安価に提供することができるという効果を奏する。
【００８１】
上記の製鉄用造粒処理剤は、微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料（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、微粉粒子を核粒子の周りに付着させる効果に優れ、焼結機の生産効率を向上させることができ、それゆえ、製鉄用造粒処理剤を安価に提供することができるという効果を奏する。
【００８２】
本発明にかかる造粒処理方法は、以上のように、本発明にかかる上記製鉄用造粒処理剤を、該製鉄用造粒処理剤中に含まれる低分子化合物が、上記製鉄用原料に対して０．００１重量％以上、５重量％以下の範囲内となるように上記製鉄用原料に添加する構成である。
【００８３】
これにより、焼結鉱を得るべく微粉の鉄鉱石を含む製鉄用原料（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）するのに好適な造粒処理方法を提供することができるという効果を奏する。