(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鉄用原料を造粒処理する方法において、
上記製鉄用原料に、ポリアクリル酸ナトリウムと、平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウムとを、
ローブリバー鉱石をふるいを用いて、０．０６３ｍｍ以下、０．０６３ｍｍを越えて０．１２５ｍｍ以下、０．１２５ｍｍを越えて０．２５ｍｍ以下、０．２５ｍｍを越えて０．５ｍｍ以下、および、０．５ｍｍを越えて１ｍｍ以下に分級し、分級した該ローブリバー鉱石をそれぞれ２０部ずつ配合し、この配合物に対し、上記ポリアクリル酸ナトリウムを０．０５％、上記炭酸カルシウムを２％、水を全量で５％になるように該配合物に添加し、均一に混合したものを試料として用いて付着力測定装置にて測定した該ローブリバー鉱石の付着力（ｇ／ｃｍ2 ）を、
上記ローブリバー鉱石をふるいを用いて、０．０６３ｍｍ以下、０．０６３ｍｍを越えて０．１２５ｍｍ以下、０．１２５ｍｍを越えて０．２５ｍｍ以下、０．２５ｍｍを越えて０．５ｍｍ以下、および、０．５ｍｍを越えて１ｍｍ以下に分級し、分級した該ローブリバー鉱石をそれぞれ２０部ずつ配合し、この配合物に対し５％の水を添加し、均一に混合したものを試料として用いて上記付着力測定装置にて測定した該ローブリバー鉱石の付着力（ｇ／ｃｍ2 ）で除すことにより求められる付着力評価値が１．２以上となるように、
上記炭酸カルシウムを、上記ポリアクリル酸ナトリウム１重量部に対して０．０１重量部以上、３００００重量部以下の範囲内で選択して添加することを特徴とする製鉄用原料の造粒処理方法。
【請求項２】
上記ポリアクリル酸ナトリウムの使用量が、上記製鉄用原料に対し、０．００１重量％以上、２重量％以下の範囲内であ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】
上記炭酸カルシウムの添加量が、鉄鉱石に対し、０．０１重量％以上、３０重量％以下の範囲内であ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。
【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、擬似粒子が焼結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。
【０００４】
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行われている。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。
【０００５】
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、コーンスターチ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。
【０００６】
また、特開昭５９−５０１２９号公報には、特定濃度の分散剤および／または特定濃度の界面活性剤を含有する水を用いた焼結原料の前処理方法が記載されており、分散剤としては、平均分子量２０００〜２００００のアクリル酸系重合体、マレイン酸系重合体、スチレンスルホン酸系重合体等が記載されている。
【０００７】
また、特開昭６１−６１６３０号公報には、平均分子量５００〜３０００００のマレイン酸重合体等の水溶性高分子化合物を含む焼結鉱製造用粘結剤が記載されている。
【０００８】
しかしながら、これらは何れも、焼結鉱の製造において、疑似粒化性が不十分であるという問題点を有しており、焼結原料に含まれる微粒子の量を低減することはできるものの、その量が不充分であることに加え、輸送時や焼結ベッドでの水分凝縮帯での崩壊は避けられないため、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。
【０００９】
この他にも、特開昭５２−１１７８２０号公報や特開平３−１８３７２９号公報には、鉄鉱石や炭酸カルシウム等の微粉を添加することを特徴とするものの記載があるが、やはり疑似粒化性が不充分である等の問題があり、工業的には使用されていない。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。これに対し、生石灰以外のバインダーと生石灰とを併用するという考え方があるが、生石灰以外の公知のバインダーには、生石灰と併用しても、焼結原料に含まれる微粉の量を低減させる効果の高いものは知られていない。
【００１５】
それゆえ、焼結原料に含まれる微粉の量を低減させる効果が高く、焼結機の生産効率を向上させることができる造粒方法が求められている。
【００１６】
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。
【００１７】
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、焼結原料に含まれる微粉の量を低減させる効果が高く、焼結機の生産効率を向上させることができ、製鉄用原料を造粒処理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原料の造粒処理方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、製鉄用造粒剤として、ある特定の条件下で付着力を測定し、良好な結果が得られる製鉄用造粒剤を選択すると、実際に造粒を行ったときに良好な擬似粒化性が得られることを見出した。そして、本願発明者らは、上記製鉄用造粒剤として、ポリアクリル酸ナトリウム（高分子化合物）を含み、かつ、付着力試験により求められる付着力評価値が１．２以上となる製鉄用造粒剤を使用することにより、実際に造粒を行ったときに良好な擬似粒化性が得られ、焼結原料に含まれる微粉の量を低減させることができ、しかも、得られる焼結鉱の焼結鉱強度が強く、焼結機の生産効率を向上させることができることを見出して本発明を完成させるに至った。さらに、本願発明者らが鋭意検討した結果、特に、ポリアクリル酸ナトリウムと、平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウム（微粉）とを併用して上記造粒処理を行うことで、擬似粒化性が高く、焼結機の生産効率を向上させる効果が高いこともまた見出した。
【００１９】
すなわち、本発明にかかる造粒処理方法は、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、上記製鉄用原料に、ポリアクリル酸ナトリウムと、平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウムとを、付着力試験により求められる付着力評価値が１．２以上となるように、上記炭酸カルシウムを、上記ポリアクリル酸ナトリウム１重量部に対して０．０１重量部以上、３００００重量部以下の範囲内で選択して添加することを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる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（焼結原料またはペレット原料）を混合、調湿等して造粒処理（擬似粒化またはペレット化）する方法において、製鉄用造粒剤として、鉄鉱石を用いた後述する付着力試験により求められる付着力評価値が１．２以上となる製鉄用造粒剤を上記製鉄用原料に添加して造粒処理を行う方法である。本発明において用いられる上記製鉄用造粒剤は、ポリアクリル酸ナトリウムを必須成分として含んでいる。上記製鉄用造粒剤は、平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウムをさらに含んでいる。
【００２１】
また、本発明にかかる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（焼結原料またはペレット原料）を混合、調湿等して造粒処理（擬似粒化またはペレット化）する方法において、ポリアクリル酸ナトリウムと、平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウムとを、鉄鉱石を用いた後述する付着力試験により求められる付着力評価値が１．２以上となるように、上記炭酸カルシウムを、上記ポリアクリル酸ナトリウム１重量部に対して０．０１重量部以上、３００００重量部以下の範囲内で選択して上記製鉄用原料に添加して造粒処理を行う方法である。
【００２２】
本発明において必須に用いられるポリアクリル酸ナトリウムは、重量平均分子量が１０００以上のポリアクリル酸ナトリウムである。
【００２３】
通常、製鉄用原料中には、元々製鉄用原料に付着、混入している微粉（微粒子）が含まれている。例えば、製鉄用原料として配合される鉄鉱石には、鉄鉱石の微粒子やカオリンクレー等の粘土が付着している。また、石灰石には、石灰石（炭酸カルシウム）の微粒子等が含まれている。さらに、上記したように製鉄用原料の造粒に際しては、配合原料として、製鉄所内で発生するダスト、例えば高炉・焼結・転炉等で発生したダストが用いられる場合もある。
【００２４】
しかしながら、これらの微粒子は通常、水への自己分散能が低く、そのままでは擬似粒化性を著しく向上させることはできない。鉄鉱石の造粒は水でもある程度なされるが、これは、鉄鉱石の表面に付着している２００μｍ以下の微粒子や、石灰石、蛇紋岩、珪石等の副原料、ダスト等に含まれる２００μｍ以下の微粒子が水に分散し、この微粒子分散水の凝集力によって２００μｍよりも大きな鉄鉱石をバインディングし、擬似粒子をなしていることによる。しかしながら、元々製鉄用原料中に含まれている水に分散し得る微粒子量は少なく、微粒子自体も凝集体を作っていることが多いため、水がこの凝集体中に捕えられる等して、結果的に、この微粒子分散水の量が少なくなるため、水だけの造粒では充分に擬似粒化させることはできない。また、水だけの造粒で得られた擬似粒化物（擬似粒子）は、核粒子の周りに付着した微粉粒子の付着力が小さく、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い。さらに、核粒子の周りに付着した微粉粒子の付着力が小さい擬似粒子は輸送中、あるいは焼結ストランド上への挿入時に崩壊し、微粉を発生するため、焼結ベッドの通気性を阻害する原因となり、焼結鉱の焼結鉱強度が弱く、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。
【００２５】
上記ポリアクリル酸ナトリウムは、微粒子分散水中の微粒子の凝集体をほぐし、微粒子を水に分散させることによって、凝集体に捕らわれる水を解放すると共に、水に分散される粒子量を増加させることができる。これにより、上記ポリアクリル酸ナトリウムには、擬似粒子化に働くバインダーを増加させ、バインダー自体の凝集力をも向上させ、核粒子の周りに付着した微粉粒子の付着力を増加させる働きがある。このため、上記ポリアクリル酸ナトリウムは、擬似粒化性の向上効果を有し、造粒後の擬似粒子の強度を増加させることができ、焼結時における焼結ベッド内での擬似粒子の崩壊を軽減させることができる。その結果、焼結ベッドの通気性が向上し、焼結機の生産性を上げることができる。また、焼結後の焼結鉱の強度、成品歩留等も向上し、焼結鉱の生産率を飛躍的に向上させることができる。
【００２６】
本願発明者らが鋭意検討した結果、上記製鉄用原料の造粒処理に、付着力試験として、上記炭酸カルシウムと上記ポリアクリル酸ナトリウムとを併用して用いて、ある特定の条件下で測定した鉄鉱石の付着力（ｇ／ｃｍ2 ）を、上記製鉄用造粒剤に代えて水を用いて同様に測定した鉄鉱石の付着力（ｇ／ｃｍ2）で除すことにより求められる付着力評価値が１．２以上となる製鉄用造粒剤を使用することにより、実際に造粒を行ったときに良好な擬似粒化性が得られ、焼結原料に含まれる微粉の量を低減させることができ、しかも、得られる焼結鉱の焼結鉱強度が強く、焼結機の生産効率を向上させることができることがわかった。上記付着力評価値は、１．３以上であることが好ましく、１．４以上であることがより好ましい。
【００２７】
本発明において、上記付着力試験における上記鉄鉱石の付着力（ｇ／ｃｍ2 ）とは、上記付着力試験において上記製鉄用造粒剤もしくは単に水の存在下で鉄鉱石同士が付着する力の大きさを示し、互いに付着している鉄鉱石同士を分離するのに必要な単位面積当たりの力で表される。
【００２８】
本発明において、上記付着力試験により求められる付着力評価値が高ければ、上記製鉄用造粒剤を用いて実際に造粒を行ったときに、核粒子となる鉄鉱石に対する微粉の鉄鉱石の付着力、つまり、上記鉄鉱石の核粒子から微粒子を分離するのに必要な単位面積当たりの力が大きくなると考えられる。
【００２９】
上記付着力評価値は、前記したように、上記製鉄用造粒剤を用いたときの鉄鉱石の付着力（ｇ／ｃｍ2 ）を、単に水を用いて同様に測定した鉄鉱石の付着力（ｇ／ｃｍ2）で除すことにより求められる。上記鉄鉱石の付着力は、例えば、後述する実施例に記載された方法に従って測定される。上記鉄鉱石の付着力は、本発明においては、島津製作所製の付着力測定装置ＥＢ−３３００ＣＨまたは三協パイオテク株式会社製のパウダーベッドテスターＰＴＨＮ−ＢＢＡを用いて測定を行う。
【００３０】
また、本願発明者らが鋭意検討した結果、特に、平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウムを補充すると共に上記ポリアクリル酸ナトリウムを使用することで、微粒子分散水中の微粒子の凝集を防ぎ、添加水を増やすことなく、バインダーとなる微粒子分散水を充分な量確保することができ、この結果、微粒子を併用しない場合、すなわち、製鉄用造粒剤における固形分（有効成分）として例えばポリアクリル酸ナトリウムのみを用いた場合と比較して、上記付着力をより一層向上させることができることが判った。
【００３１】
このようにポリアクリル酸ナトリウムと平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウムとを併用する場合、上記ポリアクリル酸ナトリウムは、元々の配合原料（製鉄用原料）中に付着、混入している２００μｍ以下の微粒子の凝集体および／または、配合原料に後から添加した平均粒径が２００μｍ以下の範囲内の炭酸カルシウムの凝集体をほぐし、微粒子および／または炭酸カルシウムを水に分散させることによって、凝集体に捕らわれる水を解放すると共に、水に分散される粒子量を増加させる役割を有し、擬似粒子化に働くバインダーを増加させ、バインダー自体の凝集力をも向上させる働きがある。
【００３２】
このため、ポリアクリル酸ナトリウムと平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウムとを併用して上記造粒処理を行うことで、微粒子分散水中の微粒子量を増加させることができ、造粒後の擬似粒子の強度がさらに増加し、焼結時における焼結ベッド内での擬似粒子の崩壊がさらに軽減する。その結果、焼結ベッドの通気性が向上し、焼結機の生産性を上げることができる。また、焼結後の焼結鉱の強度、成品歩留等も向上し、焼結鉱の生産率を飛躍的に向上させることができる。そして、上記の方法によれば、擬似粒化性を向上させることができるので、炭酸カルシウムを添加しているにも拘らず、造粒後の微粉量は飛躍的に減少する。
【００３３】
また、上記炭酸カルシウムの平均粒径は、２００μｍ以下であればよいが、造粒性並びに上記付着力の向上効果に優れていることから、より好ましくは０．０１μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内であり、さらに好ましくは、２１μｍ以上、７５μｍ以下の範囲内である。上記平均粒径が０．０１μｍ未満であれば、炭酸カルシウムが凝集し易い傾向にある。一方、上記平均粒径が２００μｍを越えると、バインダーとしての能力が低下する傾向にあり、高い擬似粒化性を得ることができないため好ましくない。しかしながら、製鉄用原料によって分散安定化に適した粒径は異なるため、上記炭酸カルシウムの平均粒径は、用いる製鉄用原料の種類によって、上記した範囲内において適宜設定することが好ましい。
【００３４】
本発明において、上記ポリアクリル酸ナトリウムの使用量は、使用する製鉄用原料の種類や組み合わせ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、０．００１重量％以上、２重量％以下の範囲内が好ましく、０．００５重量％以上、０．５重量％以下の範囲内がより好ましい。上記ポリアクリル酸ナトリウムの使用量が０．００１重量％よりも少ない場合は上記ポリアクリル酸ナトリウムの添加効果が得られず、前記した付着力を得ることができず、擬似粒化性が向上しない。また、ポリアクリル酸ナトリウムを２重量％を越えて使用すると、全体がスラリー状あるいは固まりになり、結果的に、出来上がった粒子（固まり）内の通気性が悪化するため好ましくない。なお、上記ポリアクリル酸ナトリウムの使用量は、用いる製鉄用原料の造粒性や、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。
【００３５】
また、製鉄用原料に別途添加される上記炭酸カルシウムの添加量（比率）は、使用する製鉄用原料の種類や組み合わせに応じて、適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、鉄鉱石に対し、０．０１重量％以上、３０重量％以下の範囲内であることが好ましく、０．１重量％以上、２０重量％以下の範囲内であることがより好ましい。上記添加量が０．０１重量％未満である場合は、焼結ベッド中での擬似粒子の崩壊を防止する効果が得られ難く、付着力の向上効果並びに擬似粒子化の促進効果が小さく、微粉はあまり減少しない。また、３０重量％よりも多い場合は、多量のスラグ等の廃棄物が増えたり、炭酸カルシウム分が逆に増加し、通気性が低下するため、焼結機の生産性が低下するおそれがある。
【００３６】
なお、製鉄用原料に対して添加される水の割合は、造粒時に添加される水と原料中に含まれる持ち込み水分との合計量が、焼結原料に対し、最終的に４重量％以上、１５重量％以下の範囲内、より好ましくは５重量％以上、１２重量％以下の範囲内であり、ペレット原料に対しては、５重量％以上、５０重量％以下の範囲内、より好ましくは７重量％以上、３０重量％以下の範囲内である。
【００３７】
よって、上記製鉄用造粒剤における上記ポリアクリル酸ナトリウムの含有量の下限値は、上記ポリアクリル酸ナトリウムがポリマー水溶液の形態で得られる場合、０．０１重量％であることが好ましく、０．０８重量％であることがより好ましい。一方、上記ポリアクリル酸ナトリウムの含有量の上限値は、７０重量％であることが好ましく、６０重量％であることがより好ましい。また、上記製鉄用造粒剤における水の含有量は、その下限値が３０重量％であることが好ましく、４０重量％であることがより好ましい。一方、水の含有量の上限値は、９９．９９重量％であることが好ましく、９９．９２重量％であることがより好ましい。
【００３８】
また、炭酸カルシウムを添加する場合、上記ポリアクリル酸ナトリウムに対する上記炭酸カルシウムの使用割合は、上記ポリアクリル酸ナトリウム１重量部に対して０．０１重量部以上、３００００重量部以下の範囲内である。また、０．２重量部以上、４０００重量部以下の範囲内であることがより好ましい。
【００３９】
本願発明者等が鋭意検討した結果、例えば、鉄鉱石を含む製鉄用配合原料に平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウムを添加し、さらに重量平均分子量が１０００以上、２０万以下のポリアクリル酸ナトリウムを製鉄用造粒剤として添加する方法が、造粒効果並びに付着力の向上効果が高く、造粒後の擬似粒子の強度を増加させることができ、焼結時における焼結ベッド内での擬似粒子の崩壊を軽減させることができ、この結果、焼結機の生産率や成品歩留を飛躍的に向上させることができることが判った。
【００４０】
本発明において、上記した炭酸カルシウムやポリアクリル酸ナトリウムを製鉄用原料に添加する方法は、特に限定するものではないが、炭酸カルシウムの添加方法としては、例えば、製鉄用原料に予め配合しておく方法；ミキサー等による原料混合時に添加する方法；添加水を散布し、造粒を行っているときに添加する方法；添加水に分散させて散布する方法等が挙げられる。
【００４１】
また、ポリアクリル酸ナトリウムの添加方法としては、例えば、原料混合前、または原料混合後に散布する方法；原料混合時に散布する方法；造粒時に添加水と別系列で散布する方法；添加水に混合して散布する方法；等が挙げられる。また、この他にも、炭酸カルシウムと上記ポリアクリル酸ナトリウムとを併用する場合には、ポリアクリル酸ナトリウムを使用して炭酸カルシウムを添加水に分散したものを散布し、造粒する方法等が挙げられる。上記ポリアクリル酸ナトリウムと炭酸カルシウムとは、同時に添加してもよく、別々に添加してもよい。
【００４２】
さらに、上記製鉄用原料には、鉄鉱石の微粒子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、あるいはさらに擬粒化性を向上するために、必要に応じて、他の成分、例えば生石灰、増粘剤等の従来公知の他の造粒添加剤等を、上記ポリアクリル酸ナトリウムと併用する製鉄用造粒剤として添加してもよい。
【００４３】
本発明にかかる製鉄用原料の造粒処理方法は、以上のように、ポリアクリル酸ナトリウムを必須成分としてなる製鉄用造粒剤を製鉄用原料に添加して造粒を行うことで上記製鉄用原料の擬似粒化性を高め、これにより造粒後の擬似粒子の強度を高める方法であり、以下に示す付着力試験において付着力評価値が１．２以上となるように用いる製鉄用造粒剤の組成が設定、選択される。より具体的には、本発明にかかる造粒処理方法においては、ポリアクリル酸ナトリウムと炭酸カルシウムとが必須に製鉄用原料に添加され、これらポリアクリル酸ナトリウムや炭酸カルシウムは、以下に示す付着力試験において付着力評価値が１．２以上となるように用いるポリアクリル酸ナトリウムや炭酸カルシウムの組み合わせが設定される。
【００４４】
上記の方法によれば、製鉄用原料の水分を調節して造粒処理し、擬似粒化またはペレット化するに際し、造粒用の水の中、例えば添加水中に、微粒子を一定量以上、安定して分散せしめることができ、擬似粒化性を著しく向上させ、擬似粒子の強度を上げ、焼結時の通気性を向上させ、焼結機の生産性（生産率）を向上させることができる。
【００４５】
したがって、本発明によれば、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。
【００４６】
また、本発明によれば、上記条件にて造粒処理を行うことで、造粒後の鉄鉱石（擬似粒子）のＧＩ指数が７５％以上、好適には８０％以上という、非常に高いＧＩ指数を得ることができる。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、焼結ベッドの通気性が向上し、焼結機の生産効率が高くなる。
【００４７】
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して造粒する処理方法についても、本発明にかかる造粒処理方法を用いて、上記したポリアクリル酸ナトリウムと炭酸カルシウムと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難造粒性を示す場合には、この難造粒性の製鉄用原料に上記したポリアクリル酸ナトリウムと炭酸カルシウムとを添加することにより、付着力評価値並びに擬似粒化性を向上させることができる。
【００４８】
本発明によれば、製鉄用原料や造粒機、各成分、つまり、例えば上記したポリアクリル酸ナトリウムや前記の平均粒径を有する炭酸カルシウムを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、各処理方法と、上記したポリアクリル酸ナトリウムや炭酸カルシウムの各添加方法を組み合わせる造粒処理においても、本発明にかかる造粒処理方法を適用して上記したポリアクリル酸ナトリウムや炭酸カルシウム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）に対しても有効である。
【００４９】
【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。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。また、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。
【００５０】
実施例および比較例における重量平均分子量、ＧＩ指数、成品歩留、焼結鉱強度、生産率は、下記方法により測定した。また、付着力評価値は、以下に示す付着力試験により求めた。
【００５１】
（重量平均分子量）
ポリアクリル酸ナトリウムの重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）で測定した。測定条件は以下の通りである。
ポンプ：「Ｌ−７１１０」（株式会社日立製作所製）
キャリア液：リン酸水素二ナトリウム十二水和物３４．５ｇおよびリン酸二水素ナトリウム二水和物４６．２ｇに超純水を加えて全量を５０００ｇとした。
流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
カラム：水系ＧＰＣカラム「ＧＦ−７ＭＨＱ」（昭和電工株式会社製）１本
検出器：紫外線（ＵＶ）検出器「Ｌ−７４００」（株式会社日立製作所製）、波長２１４ｎｍ
分子量標準サンプル：ポリアクリル酸ナトリウム（創和科学株式会社製）
分析サンプルは、ポリアクリル酸ナトリウムが固形分で０．１重量となるように上記キャリア液で希釈することにより調整した。
【００５２】
（ＧＩ指数）
造粒操作を行って得られた擬似粒子を８０℃で１時間乾燥後、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、核粒子の周りに付着する微粉粒子の割合を示す。なお、ＧＩ指数の測定は、製鉄研究第２８８号（１９７６）９頁に記載の方法に準じて行った。以下の測定においては、造粒後の粒径が０．２５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数を求めた。
また、０．２５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数（擬似粒化指数）は以下の式により計算した。
ＧＩ指数＝（造粒前の０．２５ｍｍ未満の原料の比率−造粒後の０．２５ｍｍ未満の原料の比率）／（造粒前の０．２５ｍｍ未満の原料の比率）×１００
（付着力試験）
ローブリバー鉱石をふるいを用いて（Ｉ）０．０６３ｍｍ以下、（ＩＩ）０．０６３ｍｍを越えて０．１２５ｍｍ以下、（ＩＩＩ）０．１２５ｍｍを越えて０．２５ｍｍ以下、（ＩＶ）０．２５ｍｍを越えて０．５ｍｍ以下、（Ｖ）０．５ｍｍを越えて１ｍｍ以下に分級した。分級した鉄鉱石（ローブリバー）をそれぞれ２０部ずつ配合し、この配合物に対し５％の水のみを添加し、均一に混合したものを試料として用いて市販の付着力測定装置（島津製作所製、付着力測定装置ＥＢ−３３００ＣＨ）にて付着力（ｇ／ｃｍ2 ）を測定した。
【００５３】
引き続き、同様に（Ｉ）〜（Ｖ）の分級した鉄鉱石をそれぞれ２０部ずつ配合し、この配合物に対し、ポリアクリル酸ナトリウム（固形分）を０．０５％、炭酸カルシウムを添加する場合は炭酸カルシウムを２％、水を全量で５％になるように配合物に添加し、均一に混合した後、同様に付着力（ｇ／ｃｍ２）を測定した。
本発明における付着力評価値は、以下の式により算出した。
付着力評価値＝製鉄用造粒剤を添加して測定した付着力（ｇ／ｃｍ２）
／水のみを添加して測定した付着力（ｇ／ｃｍ２）
（成品歩留、焼結鉱強度、生産率）
成品歩留は、焼結鍋試験において、焼結後の焼結鉱（シンターケーキ）７０ｋｇ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。
【００５４】
焼結鉱強度は、以下の強度測定方法（ＳＩ：シャッターインデックス）により測定した。焼結鉱強度は、上記成品歩留評価後の焼結鉱（粒径５ｍｍ以上の粒子）を粒度分布が変わらないように１０ｋｇ採取し、２ｍの高さからさらに４回鉄板上に落下させたときの、粒径５〜１０ｍｍ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。
【００５５】
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重量（ｔ）
／焼結時間（ｄａｙ）／焼結機（鍋）の表面積（ｍ２)
により算出した。
【００５６】
〔実施例１〕
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。
【００５７】
【表１】
0004204789.tif 000002
【００５８】
上記の焼結原料７００００部に、本発明にかかる平均粒径３０μｍの重質炭酸カルシウム（１）１４００部を加え、ドラムミキサーに投入し、回転速度２４ｍｉｎ-1で１分間、予備撹拌することにより、上記焼結原料を含む造粒処理用の組成物を得た。その後、該組成物を同回転速度で撹拌しながら、該組成物（焼結原料）に、本発明にかかる重量平均分子量１００００のポリアクリル酸ナトリウムを不揮発分として含み、予め不揮発分を０．４％に調製したポリマー水溶液（１）５２５０部を霧吹きを用いて約１．５分間かけて噴霧（添加）した。焼結原料に対するポリアクリル酸ナトリウムの割合は０．０３％であった。上記ポリアクリル酸ナトリウム水溶液噴霧後、このポリアクリル酸ナトリウム水溶液が添加された上記の組成物をさらに同回転速度で３分間撹拌することにより、造粒処理（擬似粒化）を行った。
【００５９】
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、乾燥後、ふるいを用いて分級することにより、擬似粒子のＧＩ指数を求めた。また、上記付着力試験に従い、付着力評価値を求めた。これらの結果をまとめて表２に示す。
【００６０】
〔比較例１〕
実施例１において、重質炭酸カルシウム１４００部の代わりに平均粒径４５μｍの生石灰８４０部を使用し、かつ、予め不揮発分０．４％に調整したポリマー水溶液（１）５２５０部の代わりに水５６００部を使用した以外は、実施例１と同様の操作を行って造粒処理を行い、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、乾燥後、ふるいを用いて分級することにより、擬似粒子のＧＩ指数を求めた。また、上記付着力試験に従い、付着力評価値を求めた。これらの結果をまとめて表２に示す。
【００６１】
【表２】
0004204789.tif 000003
【００６２】
〔実施例２〕
実施例１で得られた擬似粒子を５０ｋｇスケールの鍋試験にて焼結を行い、焼結鉱を得た。該試験の条件は、焼結鍋は直径３００ｍｍ、高さ６００ｍｍ、層厚を５５０ｍｍとし、吸引負圧を９．８ｋＰａ（一定）とした。得られた焼結鉱の生産率、成品歩留、焼結鉱強度を測定した。これらの結果をまとめて表３に示す。
【００６３】
〔比較例２〕
比較例１で得られた擬似粒子を５０ｋｇスケールの鍋試験にて焼結を行い、焼結鉱を得た。該試験の条件は、焼結鍋は直径３００ｍｍ、高さ６００ｍｍ、層厚を５５０ｍｍとし、吸引負圧を９．８ｋＰａ（一定）とした。得られた焼結鉱の生産率、成品歩留、焼結鉱強度を測定した。これらの結果をまとめて表３に示す。
【００６４】
【表３】
0004204789.tif 000004
【００６５】
表３に示す結果から、本発明によれば、得られた擬似粒子を焼結してなる焼結鉱の生産率、成品歩留、焼結鉱強度を向上させることができることが判る。焼結鉱強度が弱い焼結鉱は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。しかしながら、上記した結果から、本発明によれば、このような問題点を解消することができることが判る。
【００６６】
【発明の効果】
本発明にかかる製鉄用原料の造粒処理方法は、以上のように、上記製鉄用原料に、ポリアクリル酸ナトリウムと、平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウムとを、付着力試験により求められる付着力評価値が１．２以上となるように、上記炭酸カルシウムを、上記ポリアクリル酸ナトリウム１重量部に対して０．０１重量部以上、３００００重量部以下の範囲内で選択して添加する方法である。
【００６７】
上記の方法によれば、上記付着力評価値が１．２以上となるように製鉄用造粒剤を選択し、この選択した製鉄用造粒剤を上記製鉄用原料に添加して造粒処理を行うことで、焼結原料に含まれる微粉の量を低減させる効果が高く、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。
【００６８】
また、上記の方法によれば、平均粒径が２００μｍ以下の炭酸カルシウムを補充すると共に上記ポリアクリル酸ナトリウムを必須とする製鉄用造粒剤を使用することで、微粒子分散水中の微粒子の凝集を防ぎ、添加水を増やすことなく、バインダーとなる微粒子分散水を充分な量確保することができ、この結果、擬似粒化性、並びに造粒後の擬似粒子の強度を大幅に増加させることができ、この結果、成品歩留や焼結鉱の生産率を飛躍的に向上させることができるという効果を奏する。