(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結用鉱石原料を、「高保水能鉱石としての結晶水含有量：３．０質量％以上及び／又は比表面積：３．０ｍ２／ｇ以上の鉱石」を含む第１系統の原料と、その他の鉱石からなる第２系統の原料とに２分する焼結原料分割工程と、
前記第１系統の原料に、副原料と、固体燃料とを添加し、さらに、有機繊維と、粘土質物質と、有機粘着材とからなる添加剤を添加して第１系統の造粒原料を造粒し、このする第１系統造粒工程と、
前記第２系統の原料に、副原料と、固体燃料とを添加し、さらに必要により前記添加剤を添加して第２系統の造粒原料を造粒する第２系統造粒工程と、
前記第１系統及び第２系統の造粒原料を混合して混合原料とする原料混合工程と、
前記混合原料を常法により焼結する焼結工程；
とを備える焼結鉱の製造方法であって、
前記第１系統の造粒原料中に、乾量基準で、有機繊維０．０１〜１．０質量％と、粘土質物質０．０１〜１．０質量％と、有機粘着材０．０００５〜０．１質量％とを含ませるとともに、
前記第２系統の造粒原料中に含ませる、有機繊維と、粘土質物質と、有機粘着材の各質量％を、前記第１系統の造原料中に含まれる有機繊維と、粘土質物質と、有機粘着材の各質量％のそれぞれ５０％以下とすることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
前記添加剤を古紙スラッジとすることを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結鉱の製造方法に関し、特に排ガス循環操業において焼結鉱の品質を低下させることなく高生産性を達成し得る焼結用混合原料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、高炉用原料である焼結鉱は、概略以下の工程で製造される。
【０００３】
まず、約１０ｍｍ以下の粒度の焼結用鉱石原料である、鉄鉱石粉および焼結返鉱と、約３ｍｍ以下の粒度の珪石、石灰石、蛇紋岩などの副原料と、コークス粉、石炭粉などの固体燃料と、生石灰、消石灰等の凝集剤とを混合し、配合水を添加して混練に引き続いて疑似粒子化（粗い粒子を核として、その表面に微細な粒子を水の表面張力により付着させて形成した粒子群）した混合原料を、焼結機（たとえばＤＬ式焼結機）のパレット上に充填し、層頂部の混合原料中の固体燃料に着火する。着火後、下方に向けて空気を吸引しながら固体燃料を燃焼させてこの燃焼熱により充填した混合原料（原料充填層）を焼結させて焼結ケーキとする過程で、混合原料を乾燥後、１１５０〜１２００℃へ加熱することにより、混合原料中の鉄鉱石と副原料とのスラグ反応により融液を生成させる。この融液により鉄鉱石粉の液相焼結が行われ、冷却後、この融液による鉄鉱石粉の結合により必要な焼結鉱の強度が得られる。
【０００４】
焼結機としては、近年、排ガス循環方式の焼結機が広く採用されるようになってきた。排ガス循環方式の焼結機は、従来の大気吸引方式の焼結機の欠点を改善し、環境保全の点から焼結機の系外に排出する排ガス量やNOｘ総量の削減、さらに排ガスの熱回収、生産性の向上などを図るようにしたものである。
【０００５】
例えば、特開平５−４３９５１号公報には、焼結機の点火炉域と後部域のウィンドボックス（風箱）からの排ガスを、それぞれ点火炉域の排ガスは焼結機の中後部に、また後部域の排ガスは点火炉後の焼結機の前部に循環するとともに、各循環される排ガス中の酸素濃度を１８％以上とした排ガス循環操業方法が提示されている。この操業方法において、循環排ガス中の水分を１０％以下、好ましくは７％以下とすることにより排ガス循環経路内での結露を防止するとともに、焼結機の中後部の焼結燃焼層の燃焼促進が図れるとしている。
【０００６】
一方、近年の鉄鉱石資源の変化に起因して、焼結用鉱石原料に占める豪州産ピソライト鉱石やマラマンバ系鉱石等の高保水能鉱石の比率が増加している。これらの高保水能鉱石は、表面に微小気孔を多数有しているために、安定して擬似粒子化するためには、造粒時に従来の鉄鉱石よりも多量の水分を添加する必要がある。この造粒水分が焼結時に蒸発して排ガス中に移行し、これを焼結機に再循環するため循環排ガス中の水分濃度はさらに上昇する傾向にある。循環排ガス中の水分が１０％を超えると、焼結中の原料充填層下部（湿潤帯）に多量の水分が凝縮するため、上部からの荷重により擬似粒子が崩壊されやすくなる。このため、混合原料の通気性が悪化して焼結に要する時間が長くなり、焼結鉱の生産能率が低下し、あるいは焼結鉱の強度が低下して歩留が低下することが問題となっている（図８参照）。
【０００７】
この対策として、造粒後の擬似粒子を予め乾燥させたのちに焼結させることにより、循環排ガス中の水分濃度を低下させることが考えられる。
【０００８】
例えば、特開昭６１−２３８９２５号公報には、ミキサー内で擬似粒子化された混合原料を焼結機クーラーの排ガスを利用した移動パレット式乾燥装置により加熱・乾燥し、混合原料中の水分を３〜４重量％の範囲に減少することにより、焼結ベッド（原料充填層）の通気性を向上することができるとする提案がなされている。しかしながら、この方法は、擬似粒子（混合原料）を乾燥させるために過大な設備コストが必要となる問題がある。
【０００９】
また、特開平６−３３０１８９号公報には、含有水分量を５．０％以下に調整した焼結原料（混合原料）を焼結パレット上の原料充填層の表層に装入し、しかる後に焼成することにより、焼結層上部の歩留を大幅に向上させる方法が提示されている。しかしながら、単純に造粒水分を低減した場合、原料鉱石の造粒性が大幅に低下して擬似粒子化が不十分となるため、充填層の通気性が低下し、その結果として焼結鉱の生産性はむしろ低下するという問題がある。
【００１０】
また、特開平６−３３０１８９号公報、特開平８−１４７６３号公報では、焼結パレット上に原料充填層を形成した後に、点火炉で着火するまでの間に、高温ガス、マイクロ波加熱などにより、原料充填層を全厚にわたって乾燥する方法が提示されている。しかしながら、これらの方法も前述の特開昭６１−２３８９２５号と同様、原料充填層を乾燥するために過大な設備改造が必要であることに加え、別途加熱エネルギーを必要とするため焼結鉱の製造コストが上昇する問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、排ガス循環操業において高保水能鉱石を多量使用しても、過大な設備コストを不要とし、かつ製造コストを著しく増大させることなく、循環排ガス中の水分含有量を維持ないし低減して原料充填層の通気性を維持ないし改善し、製品焼結鉱の生産性および歩留を維持ないし向上しうる焼結鉱の製造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】
本発明者らは、上記課題を解決するため、焼結混合原料の添加剤に注目し、添加剤の種類、組み合わせ、添加量、添加方法等について種々検討を行った。その結果、有機繊維、粘土質物質、および有機粘着材を組み合わせたものを添加剤として、高保水能鉱石に選択的に多く添加することにより上記課題を解決し得ることを見出した。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の発明は、焼結用鉱石原料を、「高保水能鉱石としての結晶水含有量：３．０質量％以上及び／又は比表面積：３．０ｍ２／ｇ以上の鉱石」を含む第１系統の原料と、その他の鉱石からなる第２系統の原料とに２分する焼結原料分割工程と、その他の鉱石からなる第２系統の原料とに２分する焼結原料分割工程と、前記第１系統の原料に、副原料と、固体燃料とを添加し、さらに、有機繊維と、粘土質物質と、有機粘着材とからなる添加剤を添加して第１系統の造粒原料を造粒する第１系統造粒工程と、前記第２系統の原料に、副原料と、固体燃料とを添加し、さらに必要により前記添加剤を添加して第２系統の造粒原料を造粒する第２系統造粒工程と、前記第１系統及び第２系統の造粒原料を混合して混合原料とする原料混合工程と、前記混合原料を常法により焼結する焼結工程とを備える焼結鉱の製造方法であって、前記第１系統の造粒原料中に、乾量基準で、有機繊維０．０１〜１．０質量％と、粘土質物質０．０１〜１．０質量％と、有機粘着材０．０００５〜０．１質量％とを含ませるとともに、前記第２系統の造粒原料中に含ませる、有機繊維と、粘土質物質と、有機粘着材の各質量％を、前記第１系統の造原料中に含まれる有機繊維と、粘土質物質と、有機粘着材の各質量％のそれぞれ５０％以下とすることを特徴とする焼結鉱の製造方法である。
【００１４】
高保水能鉱石に有機繊維、粘土質物質、および有機粘着材からなる添加剤を添加して造粒すると、有機繊維は吸水性を有するため核粒子内部への吸水を阻止して原料の造粒性を向上させ、少ない造粒水分で擬似粒子化が可能となる。そのため、通常、多銘柄鉱石からなる焼結用鉱石原料を予め高保水能鉱石を含む原料（第1系統の原料）とその他の原料（第２系統の原料）とに２分しておく。そして、上記有機繊維、粘土質物質、および有機粘着材からなる添加剤を、第１系統の原料側の方にのみ添加ないしは選択的に多く添加するとよい。
【００１５】
また、有機繊維自身と粘土質物質は難水溶性であるが、有機粘着材は易水溶性であるので造粒水に溶解し、有機繊維と粘土質物質との接点に侵入してこれらを接合する。この接合物が原料鉱石や石灰石等の粒子間に入って粒子間の摩擦を大きくするため湿潤帯においても擬似粒子の崩壊が防止される。そのため、第２の原料側にも、上記添加剤を添加してもよい。なお、この場合、第２の原料側には高保水能鉱石は含まれていないことから造粒性には問題がないため、上記添加剤の添加濃度は、第1の原料側より低濃度でよい。以上の結果、原料充填層の通気性が著しく改善され、焼結鉱製造の生産性が飛躍的に向上する。なお、有機繊維と有機粘着材は焼結時に燃焼して燃料として利用されるのでコークスや石炭などの固体燃料の配合量をも低減でき、粘土質物質は鉄鉱石等とスラグ反応して融液を生成し、焼結反応を促進する。
【００１６】
ここで、高保水能鉱石として、結晶水含有量：３．０質量％以上及び／又は比表面積：３．０ｍ２／ｇ以上の鉱石に限定したのは、結晶水含有量：３．０質量％以上及び／又は比表面積が３．０ｍ２／ｇ以上の鉱石は、特に高い保水能を示すため、このような条件を満たす鉱石に対し選択的に上記添加剤を添加することで、より効果的に造粒性を高めることができるからである。
【００１７】
また、有機繊維、粘土質物質、有機粘着材とも添加量が少なすぎると上記の効果が十分得られない一方、これらの添加量が多すぎると焼結鉱の製造コストが高くなりすぎることに加え、粘土質物質の添加量が多すぎると高炉のスラグ量が増加するので上記範囲の添加量の組み合わせとする。なお、有機粘着材の添加量が有機繊維および粘土質物質の添加量に比べ大幅に少なくてよいのは、有機粘着材が少なくても焼結原料の配合水に溶解して有機繊維と粘土質物質との接点部に重点的に侵入・配置され両者を接合する役目を果たすからである。また、第２の造粒原料側への添加濃度を第１の造粒原料の添加濃度の５０％以下に限定したのは、５０％を超える添加は擬似粒子の強度を向上させる効果に比し、焼結鉱の製造コストの上昇や高炉のスラグ量が増大する影響の方が大きくなるからである。
【００１８】
上記添加剤のうち、有機繊維の長さは、短すぎると摩擦力が小さく上記の作用効果が十分発揮されず、一方、長すぎると同じ添加量であっても鉱石等の粒子間への分散が不均一となり上記の作用効果が減殺されるので、繊維の長さが１〜２０００μｍの範囲のものが相当量（例えば８０質量％以上）存在することが好ましい。
【００１９】
また、有機繊維としては、例えば、セルロース木質繊維、織物繊維、又はこれらの混合物など、粘土質物質としては、例えば、主として２０〜５０質量％のＳｉＯ2、２０〜５０質量％のＡｌ2Ｏ3、５〜２０質量％のＣａＣＯ3、２〜１０質量％のＭｇＯ、１〜８質量％のＦｅ2Ｏ3からなる物質、有機粘着材としては、例えば、リグニン、澱粉、デキストリン、糖蜜等又はこれらの混合物などを用いることができる。これらの物質は比較的安価でかつ量の確保が容易なため、低コストで焼結鉱製造の生産性の向上を達成できる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記有機繊維と粘土質物質と有機粘着材からなる添加剤を古紙スラッジとすることを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法である。
【００２１】
古紙スラッジは、古紙リサイクル工程において、アルカリ剤等を含む溶液を加えて古紙を離解した古紙懸濁液スラリーからパルプを取出した後の廃液中に含まれる浮遊物を分離回収したものである。したがって、古紙スラッジには、比較的短い有機繊維であるセルロース木質繊維が相当量含有されている。また、古紙の無機充填剤および無機顔料であるベントナイト、タルク、石灰石、ドロマイト等由来の粘土質物質が濃縮され、さらに有機粘着材であるリグニンが含まれているので、これを用いることにより、上記請求項１に記載された発明の効果を得ることができる。さらに、従来、古紙スラッジの大部分は、脱水又は乾燥して埋め立て処分や焼却処分されており、その処分に多大な経費を要していた。しかし、本発明によれば、この古紙スラッジを大量に生産される焼結鉱の添加剤として用いることにより、資源およびエネルギーとして有効利用できるのみならず、環境汚染の防止にも寄与するものである。なお、特開平７−１８３４４号公報には、古紙スラッジではなく、古紙そのものを焼結鉱の製造に用いる方法が開示されている。ところが、古紙は古紙スラッジとは異なり比較的長い繊維で構成されていること、焼結原料に添加する際に繊維が離解されていないため別途解砕が必要なこと、粘土質物質の量が繊維の量に比べて非常に少ないこと等の理由から本発明の効果を奏し得ないものである。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の一形態を以下に示す。
【００２５】
焼結用原料鉱石を銘柄ごとに高保水能鉱石とその他の鉱石に分類する。分類は、保水能と密接に関連する、結晶水含有量と比表面積とで行えばよい。ここで、比表面積は、ガス吸着法により測定した、一点ＢＥＴ比表面積を採用した。別途、保水能と、結晶水含有量および比表面積との関係を調査した結果、結晶水含有量が３．０質量％以上及び／又は比表面積：３．０ｍ2／ｇ以上のとき、特に高保水能を示すことが明らかとなった。したがって、この条件を満たす銘柄の鉱石を高保水能鉱石としてこれを第１系列の原料とし、その他の、結晶水含有量が３．０質量％未満でかつ比表面積が３．０ｍ2／ｇ未満の鉱石を第２系列の原料とするとよい（なお、焼結返鉱は保水能が低いため第２系列の原料に含めるとよい）。なお、第１系列と第２系列との原料の量のバランスを考慮して、第１系列の原料に、高保水能鉱石でない鉱石の一部を用いてもよい。
【００２６】
そして、第１系列の原料に、副原料として所定量の石灰石や生石灰および必要により珪石少量と、固体燃料として所定量のコークス粉または無煙炭粉とを添加し、さらに、所定量の古紙スラッジを添加し、造粒水を加えて第１のドラムミキサーで混練、疑似粒化して第１系列の造粒原料とする。原料中に相当量の古紙スラッジが存在するため、前述したように造粒水分が低減でき、擬似粒子中の水分含有量が低下できる。
【００２７】
なお、古紙スラッジは通常、水分を８０〜１２０質量％（乾量基準）程度含み紙粘土状の塊の状態になっているため、事前に、脱水・乾燥した後にボールミル等で粉砕しておき、粉状で添加するのがよい。あるいは、塊状の古紙スラッジに造粒水の一部又は全部を添加・攪拌してスラリー状にしたものを用いてもよい。古紙スラッジの添加量は、古紙スラッジ中の有機繊維、粘土質物質、及び有機粘着材の含有量に応じて、造粒原料中に乾量基準で、有機繊維０．０１〜１．０質量％、粘土質物質０．０１〜１．０質量％、及び有機粘着材０．０００５〜０．１質量％が含まれるように適宜調整すればよい。
【００２８】
一方、第２系列の原料に対しては、副原料と固体燃料とを添加し、さらに必要により古紙スラッジを添加し、適量の造粒水を加えて第１系列とは別の第２のドラムミキサーで混練、疑似粒化して第２系列の混合原料とする。なお、古紙スラッジを添加する場合は、第２系列の造粒原料中の古紙スラッジの添加濃度が、第１系列の混合原料の古紙スラッジの添加濃度の５０％以下となるように調整する。
【００２９】
このようにして擬似粒子化された第１および第２の造粒原料を、さらに別のミキサー内で一緒に混合し、混合原料とする。
【００３０】
このようにして作製した混合原料を、排ガス循環方式焼結機のパレット上に充填し、表層部の混合原料中の固体燃料に着火する。着火後、下方に向けて循環ガスを吸引することにより固体燃料を燃焼させてこの燃焼熱により充填した混合原料を焼結させて焼結ケーキとする。
【００３１】
この着火から焼結ケーキ製造までの過程で蒸発した水分は、吸引された循環ガス中の水分とともに原料充填層下部で凝縮して湿潤層を形成する。しかし、擬似粒子中の水分含有量が低減されているため、循環ガス中の水分含有量も低下し、湿潤層における水分凝縮が緩和されることに加え、古紙スラッジの添加により擬似粒子が強化されているので擬似粒子の崩壊は起らず通気を阻害しない。これにより、充填層の通気が確保され焼結鉱の生産性が維持ないし向上するとともに、焼結鉱の強度、すなわち歩留も維持ないし向上する。
【００３２】
また、焼結反応に際し少なくとも９００℃以上（最高１２５０〜１３００℃）の高温の状態が２〜４分間維持される間に、古紙スラッジ中の有機繊維であるセルロース木質繊維と、有機粘着材であるリグニンとは容易に燃焼消失するので焼結反応を阻害することはなく、むしろこれらの燃焼による燃焼熱と、古紙スラッジ中の粘土質物質が鉄鉱石等とスラグ反応して融液を生成することにより焼結反応が促進され、焼結鉱の強度が上昇する。また、これら有機物の燃焼熱が有効利用できるので固体燃料を節減することができる。
【００３３】
古紙スラッジの添加量は、あまり少なすぎては効果が十分得られず、逆に多すぎると粘土質物質の量が増えて高炉のスラグ量が増加する。さらに、古紙スラッジ中にはＺｎ、Ｃｌ、Ｎａ、Ｋ等の低融点化合物を生成する成分が含有されている（表１参照）ため、高炉内で付着物を形成する等の問題が生じる。このため、古紙スラッジの添加量は、第１系列の造粒原料に対し、乾量基準で、好ましくは０．０１〜１．０質量％、より好ましくは０．０２〜０．２質量部、さらに好ましくは０．０３〜０．１質量部、特に好ましくは０．０３〜０．０５質量部とする。また、第２系列の造粒原料に対しても古紙スラッジを添加する場合は、第１系列の造粒原料中の添加濃度の５０％以下の添加濃度となる添加量に制限することが推奨される。
【００３４】
古紙スラッジを添加する代わりに、有機繊維、粘土質物質、および有機粘着材をそれぞれ所定量ずつ混合して用いてもよい。これらの添加量は、あまり少なすぎては効果が十分得られず、逆に多すぎると焼結鉱の製造コストが高くなりすぎる。また、粘土質物質の添加量が多すぎると高炉のスラグ量が増加する。このため、第１系列の造粒原料に対し、乾量基準で、有機繊維の添加量は、好ましくは０．０１〜１．０質量部、より好ましくは０．０１〜０．２質量部、さらに好ましくは０．０１〜０．０７質量％、特に好ましくは０．０２〜０．０５質量％とする。また、粘土質物質の添加量は、好ましくは０．０１〜１．０質量％、より好ましくは０．０１〜０．２質量％、さらに好ましくは０．０１〜０．０７質量％、特に好ましくは０．０２〜０．０５質量％とする。また、有機粘着材の添加量は、好ましくは０．０００５〜０．１質量％、より好ましくは０．００１〜０．０２質量％、さらに好ましくは０．００２〜０．０１質量％、特に好ましくは０．００３〜０．００５質量％とする。また、第２系列の造粒原料に対してもこれらの物質を添加する場合は、第１系列の造粒原料中の添加濃度の５０％以下の添加濃度となる添加量に制限することが推奨される。
【００３５】
有機繊維としては、例えば、古紙を解砕したセルロース木質繊維を用いてもよいし、布染色工程から発生する織物繊維を含有する布染色スラッジを用いてもよいし、これらを混合して用いてもよい。粘土質物質としては、例えば、粘土、ベントナイト、カオリン、タルク等を単独又は２種以上混合して用いてもよい。有機粘着材としては、リグニンの他に、例えば、澱粉、デキストリン、糖蜜等を単独又は２種以上混合して用いてもよい。あるいは、古紙スラッジにこれらのものを適宜追加して有機繊維、粘土質物質、および有機粘着材の割合を調整して用いてもよい。
【００３６】
なお、本発明は、排ガス循環操業に対してのみでなく、大気吸引操業に対しても適用できる。この場合、吸引ガス中の水分含有量は、もともと排ガス循環操業ほど高くならないため、必ずしも造粒水分を低減させる必要性はない。このため、造粒水分を低減する代わりに、上記添加剤の添加による造粒性の向上効果に見合う分だけ、生石灰の添加量を低減することができる。すなわち、副原料として添加する石灰石または生石灰の配合量については、造粒原料中におけるＣａＯ成分の総質量を一定に維持しつつ、古紙スラッジの添加量を多くするにしたがい生石灰の配合量を減少し、代わりに石灰石の配合量を増加してもよい。つまり、古紙スラッジの添加量の増大により擬似粒子が強化されるのでバインダーとしての生石灰の添加量を削減できることになる。また、古紙スラッジを添加しない従来法においては、単に生石灰を減少して石灰石の配合量を増加すると焼結時に石灰石が分解吸熱（ＣａＣＯ3→ＣａＯ＋ＣＯ2）して熱不足となり焼結鉱強度が低下するため、固体燃料配合量を増加させる必要があった。これに対し、本発明によれば、この石灰石の分解吸熱分を古紙スラッジ中の有機繊維と有機粘着材の燃焼発熱分で補うことができるのでこのような問題は生じない。
【００３７】
【実施例】
本発明の効果を確認するため、焼結鍋試験装置を用いて以下の実験を実施した。
【００３８】
（実施例１）
実験に用いた焼結用鉱石原料の化学成分と比表面積を表１に示す。表１より結晶水含有量：３．０質量％以上及び／又は比表面積：３．０ｍ2／ｇ以上の鉱石Ｃ、Ｒ、Ｙを第１系統の原料とし、それ以外の鉱石Ｈ、Ｄを第２系列の原料とした（なお、本実施例では焼結返鉱を用いなかった）。添加剤である古紙スラッジは表２に示す成分のものを用いた。なお、古紙スラッジは、事前に乾燥したのちボールミルで粉砕して粒度−０．１２５ｍｍに粉状化したものを用いた。
【００３９】
【表１】
0003831293.tif 000002
【００４０】
【表２】
0003831293.tif 000003
【００４１】
そして、発明例１の混合原料を以下のようにして作製した。先ず、表３に示す配合条件で、第１および第２系列ごとに、原料鉱石に副原料（石灰石、珪石、生石灰）およびコークス粉を添加し、さらに第１系列側にのみ添加剤として粉状の古紙スラッジを添加し、造粒水分を加えてドラムミキサーにより擬似粒子化し造粒原料とした。その後、第１系列および第２系列の造粒原料をミキサーで混合して混合原料とした。
【００４２】
【表３】
0003831293.tif 000004
【００４３】
また、比較例１の混合原料として、表３における添加剤の添加を一切行わず、その他の配合条件は上記本発明例と同一として混合原料を作製した。
【００４４】
また、比較例２−１の混合原料として、表３における第１系列側のみへの添加剤の添加を、第１および第２系列両方に振り分け、造粒原料中の添加剤の濃度が両系列で等しくなるように行い、その他の配合条件は上記本発明例と同一として混合原料を作製した。
【００４５】
これら３種類（発明例１、比較例１、比較例２−１）の混合原料について、それぞれ造粒性指数（ＧＩ）および充填層の通気性指数（ＪＰＵ）を測定した。
【００４６】
造粒性指数ＧＩは以下の式（１）で求められる。
【００４７】
ＧＩ＝（Ａ1−Ｂ1）／Ａ1×１００    …（１）
ここに、Ａ1：造粒原料（擬似粒子）を水洗した後の粒子中の−０．２５ｍｍ，質量％、Ａ2：造粒原料（擬似粒子）中の−０．２５ｍｍ，質量％
【００４８】
また、充填層の通気性指数ＪＰＵは以下のようにして求められる。すなわち混合原料を直径１００ｍｍ、高さ３００ｍｍの焼結鍋に充填し、冷間にて一定吸引圧で大気を吸引しそのときの吸引ガス流量を測定することによって、以下の式（２）で求められる。
【００４９】
ＪＰＵ＝（Ｆ／Ａ）・〔ｈ／（ｓ／９．８０６６５）〕0.6    …（２）
ここに、Ｆ：吸引ガス流量（ｍ3（標準状態）／ｍｉｎ）、Ａ：充填層断面積（ｍ2）、ｈ：充填層高さ（ｍ）、ｓ：吸引圧力（ｋＰａ）
【００５０】
実験結果を図１および図２に示す。
【００５１】
図１は、各混合原料の造粒性指数ＧＩを比較して示すグラフ図である。図１より明らかなように、添加剤無添加の比較例１に比べ、添加剤を均一に添加した比較例２−１の方が造粒性指数ＧＩが高くなっており、添加剤の添加による擬似粒子化の促進の効果が見られるが、添加剤を高保水能鉱石側に重点的に添加した発明例１では、比較例２−１と添加剤の平均濃度は同じであるにも関わらず、さらにＧＩが上昇し、より擬似粒子化が促進されることが確認された。
【００５２】
図２は、各混合原料の充填層の通気性指数ＪＰＵを比較して示すグラフ図である。図２より明らかなように、添加剤無添加の比較例１に比べ、比較例２−１の方が通気性指数ＪＰＵが高くなっているが、発明例１ではさらにＪＰＵが上昇することが認められる。この実験結果からも、本発明により、擬似粒子化が促進され、その結果、原料充填層の通気性も向上することが確認された。
【００５３】
（実施例２）
本実施例では、添加剤の添加を粉状で行うことに代えて、スラリー状で添加した。すなわち、表１に示す成分の古紙スラッジに造粒水を添加してミキサーで解砕しスラリー状の添加剤とし、添加剤の添加総量は、混合原料（表３の[F]）に対し０．０３５質量％とした。そして、発明例２の混合原料として、添加剤濃度１．２質量％のスラリーを造粒水分として第１系列のみに添加する以外は上記実施例１の発明例１（表３参照）と同一の配合条件で混合原料を作製した。また、比較例２−２の混合原料として、添加剤濃度０．５質量％のスラリーを造粒水分として第１系列および第２系列両方に添加する以外は、上記実施例１の比較例２−１と同一の配合条件で混合原料を作製した。
【００５４】
発明例２、比較例１（上記実施例１の比較例１と同じもの）、比較例２−２の混合原料について、それぞれ造粒性指数（ＧＩ）および充填層の通気性指数（ＪＰＵ）を測定した。実験結果を図３および図４に示す。図３は、各混合原料の造粒性指数ＧＩを比較して示すグラフ図であり、図４は、各混合原料の充填層の通気性指数ＪＰＵを比較して示すグラフ図である。図３および図４は、それぞれ実施例１の図１および図２と同様の傾向を示すことが明らかであり、これより、添加剤をスラリー状で添加しても粉状で添加するのと同様の作用効果が得られることが確認された。
【００５５】
（実施例３）
次に、上記実施例１の各混合原料について、第１系列および第２系列の両方とも造粒水分量を７質量％から６．４質量％および５．９質量％に順次減少させ、その他の配合条件は実施例１と同一として（すなわち、添加剤の添加は粉状に戻して）混合原料を作製し、造粒性指数ＧＩと充填層の通気性指数ＪＰＵを測定した。
【００５６】
実験結果を図５および図６に示す。図５は、造粒水分量と造粒性指数ＧＩとの関係を示すグラフ図であり、図６は、造粒水分量と通気性指数ＪＰＵとの関係を示すグラフ図である。両図において、破線は、添加剤を添加しない比較例１について造粒水分量を逐次減少させた場合の実験結果を示すものであり、実線は、造粒水分量の逐次減少（７．０質量％→６．４質量％→５．９質量％）に併せ、添加剤を無添加（比較例１）→均一添加（比較例２−１）→高保水能鉱石側への重点添加（発明例１）へと順次変更した場合の実験結果を示すものである。
【００５７】
図５より明らかなように、通常、造粒水分量を減少させると造粒性指数ＧＩが低下し（破線参照）、擬似粒子化が困難になるものである。ところが、添加剤を各系列の造粒原料に均一に添加することにより、造粒水分量を減少させても、却って造粒性指数ＧＩが上昇しており（比較例２−１）、添加剤の添加により造粒性が改善されることがわかる。さらに、添加剤を高保水能鉱石側に重点的に添加することにより、造粒水分量を一層減少させても、造粒性指数ＧＩはさらに上昇し（発明例１）、本発明は格段に優れた造粒性改善効果を有することが確認された。（なお、図１の本発明例（造粒水分７．０質量％）と図５の本発明例（造粒水分５．９質量％）とを比較すると、造粒水分量を減少させた図５の方が造粒性指数ＧＩが高くなっており、図５の破線の傾向と逆の傾向となっている。この理由の詳細は現時点では不明であるが、発明例１では、５．９質量％近傍が最適な造粒水分量に相当し、７．０質量％では造粒水分が過剰となり、却って造粒性が悪化したものと想定される。）
【００５８】
また、図６に示されるように、通常、造粒水分量を減少させると、上述したように擬似粒子化が困難になり充填層の通気性指数ＪＰＵが低下し（破線参照）、焼結鉱の生産性の低下や強度低下の原因となるものである。ところが、添加剤を各造粒原料に均一に添加することにより、造粒水分量を減少させても、通気性指数ＪＰＵはほぼ同じレベルに維持されており（比較例２−１）、添加剤の添加により造粒性が改善された結果、擬似粒子化が促進され、充填層の通気性の悪化が防止されたものと考えられる。さらに、添加剤を高保水能鉱石側に重点的に添加することにより、造粒水分量を一層減少させても、通気性指数ＪＰＵはほぼ同じレベルに維持されていることがわかる（発明例１）。この実験結果から、本発明は格段に優れた造粒性改善効果を有し、擬似粒子化がさらに促進されるため、充填層の通気性を維持しつつ、大幅に造粒水分量を減少できることが確認された。
【００５９】
（実施例４）
次に、上記実施例１の各混合原料について、第１系列および第２系列の両方とも生石灰の添加量を２．０質量％から１．０質量％および無添加に順次減少させ、その他の配合条件は実施例１と同一として混合原料を作製し、造粒性指数ＧＩと充填層の通気性指数ＪＰＵを測定した。
【００６０】
実験結果を図７に示す。図７は、各混合原料についての、生石灰添加量と充填層の通気性指数ＪＰＵとの関係を示すグラフ図である。図７に示されるように、通常、生石灰の添加量が減少するとともに通気性指数ＪＰＵが低下し、通気性が悪化する傾向が見られるため（比較例１）、生石灰の使用量を削減することは困難であった。ところが、添加剤を各系列の混合原料に均一に添加することにより、通気性指数ＪＰＵが上昇するため（図２の比較例２−１参照）、通気性指数ＪＰＵを維持しつつ生石灰添加量を低減できる（２．０質量％→約１．０質量％）ことがわかった（比較例２−１）。さらに、添加剤を高保水能鉱石側に重点的に添加することにより、通気性指数ＪＰＵを一層上昇できるため（図２の発明例１参照）、通気性指数ＪＰＵを維持しつつ生石灰添加量をさらに低減できる（→約０．５質量％）ことがわかった（発明例１）。
【００６１】
【発明の効果】
以上より、本発明によれば、排ガス循環操業において高保水能鉱石を多量使用しても、過大な設備コストを不要とし、かつ製造コストを著しく増大させることなく、循環排ガス中の水分含有量を維持ないし低減して焼結層の通気性を維持ないし改善し、製品焼結鉱の生産性および歩留を維持ないし向上できる。
【００６２】
また、吸引ガス中の水分含有量を低減する必要のない場合には、生石灰など高価なバインダーの使用量を大幅に削減できるため、焼結鉱の製造コストが低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１（添加剤を粉状で添加する場合）における、各混合原料の造粒性指数ＧＩを比較して示すグラフ図である。
【図２】実施例１（添加剤を粉状で添加する場合）における、各混合原料の充填層の通気性指数ＪＰＵを比較して示すグラフ図である。
【図３】実施例２（添加剤をスラリー状で添加する場合）における、各混合原料の造粒性指数ＧＩを比較して示すグラフ図である。
【図４】実施例２（添加剤をスラリー状で添加する場合）における、各混合原料の充填層の通気性指数ＪＰＵを比較して示すグラフ図である。
【図５】実施例３において、造粒水分量と造粒性指数ＧＩとの関係を示すグラフ図である。
【図６】実施例３において、造粒水分量と充填層の通気性指数ＪＰＵとの関係を示すグラフ図である。
【図７】実施例４において、各混合原料についての、生石灰添加量と充填層の通気性指数ＪＰＵとの関係を示すグラフ図である。
【図８】吸引ガス中水分濃度と焼結鉱の落下強度との関係を示すグラフ図である。
【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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