焼結原料の事前処理方法
【課題】造粒物のハンドリング過程において、造粒物の一部が例え壊れたとしても、その粉化率を低下させ、焼結鉱の生産性低下を抑制可能な焼結原料の事前処理方法を提供する。
【解決手段】焼結原料を少なくとも混練し造粒して造粒物を製造する焼結原料の事前処理方法であり、焼結原料の混練を混練機により行う際に、焼結原料の混練が完了するまでの間に、造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量が、乾燥状態の焼結原料に対する質量比で１１％以上となるように微粒子を添加し、更に焼結原料中の微粒子を分散させる分散剤を添加して、混練機の撹拌羽根の先端速度を３ｍ／秒以上にして６０秒以上混練する。
【解決手段】焼結原料を少なくとも混練し造粒して造粒物を製造する焼結原料の事前処理方法であり、焼結原料の混練を混練機により行う際に、焼結原料の混練が完了するまでの間に、造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量が、乾燥状態の焼結原料に対する質量比で１１％以上となるように微粒子を添加し、更に焼結原料中の微粒子を分散させる分散剤を添加して、混練機の撹拌羽根の先端速度を３ｍ／秒以上にして６０秒以上混練する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結原料の事前処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石等の原料は微粉を含むため、高炉へ供給する前に焼結機を用いた焼結操作が実施される。この焼結操作は、一般的に、鉄鉱石、石灰などの副原料、及び凝結材であるコークス等を配合した焼結原料を、移動式のパレット上に積層した後、この積層原料の上層面に点火し、積層原料の上方から下方へ空気を吸引しながらコークス等を酸化させ、酸化時の発熱を利用して焼結鉱を製造する操作である。
ここで、焼成速度を適正に確保するには、積層した焼結原料中の通気を適度に確保する必要があるため、上記した焼結原料を、事前に水を主体として造粒し、通気を阻害する微粉を低減する操作が行われている。
一方、近年の資源劣質化に伴って、原料中の微粉が増加する傾向にあり、更なる造粒強化技術が求められている。また、ペレットフィード（ＰＦ）などのように選鉱処理された微粉のみからなる原料を使用する場合、これら原料は、微粉が多いことに加え、造粒に有効な微粒子成分（粘土分）が少なく、造粒し難いことが特徴である。
【０００３】
そこで、上記した焼結原料の造粒を強化する基本技術の一つとして、造粒に有効な微粒子成分を添加し分散させて、バインダー機能を発揮させる技術がある。
例えば、特許文献１には、微粒子分の分散判別の方法として、バインダー（分散剤）を用いて造粒した造粒物を採取し、これを水に懸濁させて一定時間静置した後、浮遊している微粒子量が２質量％以上を確保するようバインダー量を調整することで、造粒性を向上させる方法が開示されている。
また、特許文献２には、平均粒径が１０μｍ以下の鉄鉱石超微粉を２〜１５質量％の範囲で添加することや、この鉄鉱石超微粉に選鉱残渣である尾鉱を用いることで、造粒物の改善が図れることが開示されている。
更に、特許文献３には、従来の造粒系統に加え、微粉の多い原料を主体に造粒する系統を並行して設け、この微粉主体原料を造粒するに際して、２２μｍ以下の微粉を所定割合確保し、バインダー（有機質バインダーや分散剤）の添加や造粒物の乾燥を組み合わせることで、所望強度の造粒物が得られることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７０３７６９号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４２４０号公報
【特許文献３】特許第３９０２６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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の方法では、微粒子の分散量（浮遊している微粒子量）を１０質量％超に増やそうとした場合、微粒子量が多くなって凝集し易くなり、増やした微粒子を造粒物の強度向上に積極的に寄与させることができない。このため、造粒物を焼結機のパレットまで搬送するハンドリング過程で、造粒物の一部が壊れて粉化し、焼結機での通気が阻害され、焼結鉱の生産性が低下する恐れがあった。なお、微粒子量の増加に伴い、多量のバインダーが必要となるため、コストが膨大となって不経済である。
また、特許文献２の方法も、鉄鉱石超微粉量の増加に伴って鉄鉱石超微粉の凝集が発生し易くなり、その結果、焼結鉱の生産性が低下する恐れがあった。
そして、特許文献３の方法では、原料の造粒段階でバインダーを添加しているため、バインダーの分散効果には限界があり、その結果、造粒物のハンドリング過程で造粒物が粉化し、焼結鉱の生産性の低下や発塵が顕在化する恐れがあった。なお、更なる強度向上を図るには、多量のバインダーが必要となるが、この場合、コストが膨大となって不経済である。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、造粒物のハンドリング過程において、造粒物の一部が例え壊れたとしても、その粉化率を低下させ、焼結鉱の生産性低下を抑制可能な焼結原料の事前処理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】
【０００７】
前記目的に沿う本発明に係る焼結原料の事前処理方法は、焼結原料を少なくとも混練し造粒して造粒物を製造する焼結原料の事前処理方法において、
前記焼結原料の混練を混練機により行う際に、該焼結原料の混練が完了するまでの間に、前記造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量が、乾燥状態の前記焼結原料に対する質量比で１１％以上となるように微粒子を添加し、更に前記焼結原料中の微粒子を分散させる分散剤を添加して、前記混練機の撹拌羽根の先端速度を３ｍ／秒以上にして６０秒以上混練する。
【０００８】
本発明に係る焼結原料の事前処理方法において、前記造粒物を乾燥処理することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る焼結原料の事前処理方法は、焼結原料の混練が完了するまでの間に、造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量が、乾燥状態の焼結原料に対する質量比で１１％以上となるように微粒子を添加するので、造粒物の粉化を抑制するために最低限必要な微粒子の分散量を規定できる。
更に、焼結原料の混練が完了するまでの間に分散剤を添加し、混練機の撹拌羽根の先端速度を３ｍ／秒以上にして６０秒以上混練するので、分散剤の添加による微粒子の分散効果と、高速撹拌による微粒子の再配置効果（分散促進効果）が得られる。これにより、例えば、微粒子を他の焼結原料の表面へ被覆する作用を高めることができ、その結果、微粒子によるバインダー機能が高められる。
従って、造粒物のハンドリング過程において、造粒物の一部が例え壊れたとしても、その粉化率を低下させ、焼結鉱の生産性低下を抑制することが可能となる。
【００１０】
また、造粒物を乾燥処理する場合、造粒物の更なる強度向上が図れるため、上記した効果が更に顕著になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】微粒子の分散量と造粒物の粉化性との関係を示すグラフである。
【図２】微粒子の分散量に対する原料粒子表面の微粒子付着厚みの計算結果を示すグラフである。
【図３】混練時間と微粒子の分散量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
まず、本発明に想到した経緯について説明する。
造粒物の強度を決定する一つの重要な因子は、造粒物中に分散した微粒子（１０μｍ程度以下の粘土分）の量を確保することであり、元来、鉱石中に含まれる微粒子を分散剤で分散する技術の有効性は、前記した通りである。
しかし、分散剤を添加するのみでは、微粒子を撹拌再配置する作用が小さいため、分散させた微粒子による他の焼結原料への被覆効果が十分ではなく、造粒物が粉化して焼結鉱の生産性が低下する恐れがあった。
そこで、本発明者らは、微粒子を更に効率的に増加させ、分散し、再配置する方法について、詳細に検討した。
【００１３】
まず、造粒物を製造するための原料として、マラマンバ鉱石とペレットフィードを１：１の割合で混合した原料を用い、微粒子の分散量と造粒物の粉化性との関係について調査した。この結果を図１に示す。
ここで、図１の横軸となる微粒子の分散量は、造粒物を採取し、この造粒物中に含まれる１０μｍ以下の微粒子量を、ＪＩＳ Ｚ８８２０−２「液相重力沈降法による粒子径分布測定方法−第２部：ピペット法」に記載の方法（以下、ピペット法もいう）で求め、乾燥状態の原料の質量を１００とした場合の割合で示している。また、縦軸となる粉化による−５００μｍの生成量は、造粒物の粉化性を示しており、具体的には、含有水分が０質量％程度となるまで乾燥させた造粒物に対し、ロータップシェーカーで１０分間打撃を加えながら分級操作を行い、全造粒物に対する５００μｍ以下の微粉量の割合で示している。従って、生成量が少ないほど、粉化性が小さいと判断される。
【００１４】
なお、上記調査に際し、微粒子の分散量の調整は、微粒子源原料（以下、単に微粒子源ともいう）の添加、分散剤の添加量、分散剤の添加位置、混練機の使用の有無、混練機の撹拌羽根の先端速度（混練速度）を、種々変更することで行った。
ここで、微粒子源の添加は、原料中の微粒子量を増やす目的で行っており、ここでは、ローブリバー鉱を粉砕したものを用いた。従って、この微粒子源を上記した原料に添加した場合、微粒子の分散量の算出に用いる乾燥状態の原料の質量は、微粒子源を含む量となる。
また、分散剤には、有機質バインダーの水溶液を用いた。この分散剤の添加位置は、原料の混練段階（混練機で添加）又は造粒段階（造粒機で添加）とした。
なお、混練機にはレディゲミキサーを用い、造粒機にはドラムミキサーを用いた。
【００１５】
図１に示すように、造粒物の粉化は、微粒子分散量の増加に伴って小さくなる傾向にあることが分かった。
特に、分散微粒子量を１１質量％以上とした原料を、混練速度（撹拌羽根の周速）を３ｍ／秒以上（図１中の○印）にして混練することで、造粒物の粉化が極端に小さくなる効果が見出された。一方、混練速度が３ｍ／秒未満の場合、微粒子の分散量を１１質量％以上に確保しても、造粒物の粉化性は、混練速度を３ｍ／秒以上にしたときと比較して高かった。なお、分散剤の添加位置を混練段階とすることで、造粒段階とした場合よりも、微粒子分散量は増加した。
この作用のメカニズムとしては、第一に、微粒子の分散量が１１質量％以上になると、微粒子が、他の原料粒子の表面全体をほぼ覆うことが可能となるものと推定される。
【００１６】
そこで、微粒子の分散量と、この微粒子以外の原料の粒度から、この原料粒子の表面を覆う微粒子の厚みを試算した。この試算結果を図２に示す。
ここで、図２中の原料１は、微粒子以外の原料の粒度を最も細かくした構成（微粒化が進んだ構成）、即ちマラマンバ鉱石とペレットフィードを１：１の割合で混合した構成の原料を想定したものである。また、原料２と原料３は、微粒子以外の原料の粒度を、上記した原料１よりもやや粗くした構成、即ち、原料１に、粒径が大きなピソライト鉱石を更に添加し、その添加量を変化させて粒度を変化させた構成の原料を想定したものである（原料３の方が原料２よりも粒度が粗い）。なお、微粒子の被覆厚みの試算は、各原料１〜３中の微粒子の分散量を変化させて行った。
【００１７】
図２から、原料１は、微粒子分散量が１１質量％に達すると、被覆厚みが数十μｍ（４０μｍ）に達することが示されている。この被覆厚みは、微粒子の粒径（１０μｍ）の数倍に達することから、微粒子の被覆位置のバラツキを考慮しても、微粒子が他の原料粒子のほぼ全表面を覆うことが可能になると推定される。
また、原料１〜原料３の試算結果から、粒度構成の違いにより、同一の被覆厚みを確保するために必要な微粒子分散量が変化することが分かった。しかし、粒度が最も細かい原料は原料１であるため、微粒子分散量が１１質量％以上を確保できれば、どのような粒度構成の原料でも対応可能であることが分かった。
【００１８】
前記作用のメカニズムとして、第二に、上記した被覆状態を形成するためには、微粒子を単に分散させただけでは不十分であり、ある程度の剪断力を与え、微粒子の移動や再配置を促進する作用が必要と考えられる。
これに必要な剪断力は、混練機の撹拌羽根の回転によって与えられることから、撹拌羽根の回転にある程度の速度を確保する必要があり、撹拌羽根の先端速度（周速）は３ｍ／秒以上が必要になると考えられる。
また、原料を混練するに際し、その混練時間が不十分であると、上記した微粒子の移動や再配置を促進する作用が不足すると考えられる。
【００１９】
そこで、混練機による混練時間の影響を調査した。この結果を図３に示す。
ここでは、マラマンバ鉱石とペレットフィードを１：１の割合で混合した原料（微粒子量：４質量％）に、ローブリバー鉱を粉砕したものを微粒子源（微粒子量：１０質量％）として添加し、微粒子分散量を最大で１４質量％にできる原料を混練機により混練した。
なお、混練機にはレディゲミキサーを用い、撹拌羽根の先端速度は３ｍ／秒とし、また混練中に、有機質バインダーの水溶液を分散剤として添加した（原料と微粒子源の合計乾燥質量に対する固形分（有効成分）比率で０．１６質量％）。
【００２０】
図３から、混練時間を６０秒以上とすることで、微粒子分散量を１１質量％程度まで上昇させて安定化できることが確認された。この結果から、微粒子量、バインダー量、撹拌条件を同一にした場合においても、混練時間によって微粒子分散量が変化するため、６０秒以上の混練時間を確保する必要があることを見出した。
また、図３から、混練時間６０秒までは、時間経過と共に微粒子分散量が急激に上昇し、グラフの傾きが大きくなることが確認された。通常、分散剤の使用のみで、微粒子分散量はある程度確保できると考えられ、この原料を混練すると、微粒子分散量は混練時間の経過と共に徐々に上昇、即ちグラフの傾きが緩やかになると考えられる。しかし、図３に示す結果から、本発明のように、微粒子量を多くした場合には、単に分散剤を添加しても、目標とする分散量を容易に達成できないことが分かる。更に、混練時間６０秒まではグラフの傾きが大きいため、混練時間の小さな変動でも、微粒子分散量（質量％）の変動が発生し、分散量が安定しないことが分かる。
【００２１】
以上のことから、本発明者らは、本発明の一実施の形態に係る焼結原料の事前処理方法に想到した。即ち、焼結原料の混練を混練機により行う際に、焼結原料の混練が完了するまでの間に、造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量が、乾燥状態の焼結原料に対する質量比で１１％以上となるように微粒子を添加し、更に焼結原料中の微粒子を分散させる分散剤を添加して、混練機の撹拌羽根の先端速度を３ｍ／秒以上にして６０秒以上混練する。
そして、得られた混練物を、造粒機で造粒した後、この造粒物を焼結機のパレットへ搬送し、焼結鉱を製造する。
【００２２】
ここで、造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量とは、添加された微粒子量と、この微粒子の添加前の焼結原料中に含まれていた微粒子量との和を意味する。
なお、微粒子を添加するに際しては、微粒子のみを添加すればよいが、微粒子は粒径が１０μｍ以下と細かく凝集し易いため、微粒子を含む微粒子源を添加するのがよい。この微粒子源は、粒径１０μｍ以下の微粒子が含まれていれば、前記したローブリバー鉱を粉砕したものに限定されるものではなく、例えば、生石灰や消石灰の粉砕品、又はベントナイトなどのように、粒径１０μｍ以下の微粒子を相当量含むものを使用できる。
また、微粒子源の添加時期は、混練機で他の焼結原料と混練できれば、特に限定されるものではなく、例えば、微粒子源を他の焼結原料と共に混練機に供給してもよく、また、他の焼結原料の混練中の混練機に微粒子源を供給してもよい。
【００２３】
前記した検討結果から、上記した粒径１０μｍ以下の微粒子の分散量が、１１質量％未満になると、造粒物の崩壊が生じることが分かった。このため、粒径１０μｍ以下の微粒子の分散量を１１質量％以上にする必要があるが、造粒物の崩壊を更に抑制するには、微粒子の分散量を１３質量％以上、更には１６質量％以上にすることが好ましい。
一方、微粒子分散量の上限値については、１００質量％でも構わないため特に規定していないが、鉄鉱石を造粒するという観点からすれば、上限値を５０質量％、更には３０質量％とするのがよい。
【００２４】
なお、前記した検討結果から、微粒子の分散量を１１質量％以上に確保しても、混練機の撹拌羽根の先端速度が３ｍ／秒未満では、造粒物が崩壊し易くなる。このため、先端速度を３ｍ／秒以上としたが、例えば、分散剤の使用量を減らした状態で、造粒物の崩壊を抑制するには、先端速度を５ｍ／秒以上にすることが好ましい。
一方、先端速度を速くすることで、造粒物の崩壊を抑制できるため、上限値については特に規定していないが、世の中にある混練機を考慮すれば、例えば、２０ｍ／秒程度である。
この先端速度を確保できる混練機としては、例えば、レディゲミキサーやアイリッヒミキサー等のように、撹拌容器内で撹拌羽根が高速回転する機種が考えられる。なお、撹拌羽根の長さ（撹拌容器の内径）は、例えば、０．５〜２ｍ程度である。
【００２５】
また、前記した検討結果から、上記した混練機の混練時間が６０秒未満になると、微粒子分散量が低下する。このため、混練時間を６０秒以上にする必要があるが、より安定した微粒子分散量を確保するには、混練時間を８０秒以上、更には１００秒以上にすることが好ましい。
一方、混練時間を長くすることで、安定した微粒子分散量を確保できるため、上限値については特に規定していないが、混練機は高速撹拌を行うため混練機での原料の撹拌可能量は少なくなり、これが混練物の生産量の低下を招く恐れがある。そこで、混練時間の上限を１０分程度にすることが好ましい。
【００２６】
更に、焼結原料を混練する際には、分散剤を添加している。これは、分散剤を用いることなく混練するのみでは、多量の微粒子を分散できないことによる。この分散剤量は、原料と微粒子源の合計乾燥質量に対する固形分（有効成分）比率で、例えば、０．１０〜０．４質量％の範囲で変更できる。
なお、分散剤には、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムやリグニン等の微粒子分散機能を有するバインダーを使用できる。
【００２７】
以上の方法で得られた混練物は、造粒機へ送られ造粒処理されて造粒物となる。
この造粒機には、例えば、ドラムミキサーやパンペレタイザー等を使用できる。
なお、造粒物は、乾燥処理されることなく焼結機のパレットへ搬送できるが、造粒物の強度を向上させるため、乾燥処理することが好ましい。
【実施例】
【００２８】
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。
ここでは、マラマンバ鉱石とペレットフィードを１対１の割合で混合した原料を用いて、微粒子添加量（微粒子分散量）、分散剤の添加量（固形分量）、分散剤の添加位置、及び混練機の撹拌羽根の先端速度（混練速度）を種々変更し、得られた造粒物の粉化性について検討した。
試験条件と結果を、表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１において、微粒子の添加量とは、原料中の微粒子量を増やす目的で添加した微粒子源原料により、増加することが期待される微粒子の増加割合である。この添加量は、前記した「ＪＩＳ Ｚ８８２０−２」に記載のピペット法で求め、元原料に添加される微粒子源の添加量と、それに含まれる微粒子の割合から算出した値である。
また、微粒子の計算値とは、微粒子源を添加する前の原料、即ち元原料に元来含まれる１０μｍ以下の微粒子量を、上記した「ＪＩＳ Ｚ８８２０−２」に記載のピペット法で求め、これと添加した微粒子源に含まれる微粒子量とを合計した量であり、造粒物中で分散が期待できる微粒子の最大量（凝集した微粒子量も含む）を示している。
【００３１】
そして、分散剤には有機質バインダーの水溶液を用い、その添加位置を造粒機又は混練機にした。なお、分散剤の固形分量とは、原料の乾燥質量（微粒子源が添加された場合はその合計の乾燥質量）に対する固形分比率を示している。
また、混練機にはレディゲミキサーを用い、その撹拌羽根の回転周速（混練速度）を変化させた。なお、混練機の混練時間は６０秒とした。
更に、微粒子分散量と造粒物の粉化性は、前記した図１の説明に記載の方法と同様の方法で求めた。なお、造粒物の粉化性の目標値を、焼結鉱の生産性低下に悪影響を及ぼさない５質量％以下とした。
【００３２】
比較例１は、原料に、微粒子源と分散剤を添加することなく、原料に水のみを添加しながら混練して、造粒物を製造した結果である。表１に示すように、比較例１は、分散剤の添加がなく、また混練機による撹拌を行わなかったため、原料には微粒子が４質量％含まれていたが、分散できた微粒子量は１質量％と少なく、粉化が多かった（４０質量％）。
比較例２は、比較例１の条件において、原料に有機質バインダーを０．１質量％添加したため、微粒子の分散量を４質量％まで増加させることができた。これにより、粉化性を比較例１よりも低下できたが、原料には微粒子が４質量％しか含まれていなかったため、目標値よりも高かった（３０質量％）。
【００３３】
比較例３は、原料に微粒子源を添加し、微粒子の分散量を最大で１０質量％まで増加できるようにしたため、微粒子の分散量を比較例２よりも多い５質量％まで増加させることができた。しかし、混練機を使用せず、しかも混練機の不使用により分散剤の添加位置が造粒段階であったため、微粒子を撹拌し再配置する作用が小さく、その結果、微粒子の被覆効果が十分ではなく、粉化性は比較例２と比較して僅かに低下できた程度であった（２６質量％）。
比較例４は、比較例３の条件において、更に分散剤を０．３０質量％まで増やした結果である。表１に示すように、分散剤の添加量の増加により、微粒子の分散量を比較例３よりも多い８質量％まで増加させることができたため、粉化性を比較例３よりも低下できた。しかし、混練機を使用せず、しかも混練機の不使用により分散剤の添加位置が造粒段階であったため、微粒子の被覆効果が十分ではなく、粉化性は目標値よりも高かった（１８質量％）。
【００３４】
比較例５は、微粒子の被覆効果を高めるために混練機を使用したが、混練機の混練速度が遅く、しかも分散剤の添加位置が造粒段階であったため、微粒子の分散量を比較例４よりも向上させることができず、その結果、粉化性も比較例４と同程度であった（１９質量％）。
比較例６は、比較例５の条件において、更に分散剤を０．４０質量％まで増やした結果である。表１に示すように、分散剤の添加量の増加により、微粒子の分散量を比較例５よりも多い１０質量％まで増加させることができたため、粉化性を比較例５よりも低下できた。しかし、微粒子の計算値から、微粒子の分散量は最大で１０質量％であるため、バインダー機能を発揮できる微粒子の分散量が不足し、粉化性が目標値よりも高くなった（１４質量％）。なお、分散剤の使用量が増加するため不経済であった。
【００３５】
比較例７は、比較例５の条件において、分散剤の添加量を０．２０質量％まで減らすと共に、分散剤の添加位置を混練段階にした結果である。表１に示すように、分散剤の添加量を減らしたにもかかわらず、分散剤の添加位置を混練段階としたため、微粒子の分散量を比較例６と同程度にでき、粉化性も比較例６と同程度にできた。しかし、微粒子の計算値から、微粒子の分散量は最大で１０質量％であるため、バインダー機能を発揮できる微粒子の分散量が不足し、粉化性が目標値よりも高くなった（１５質量％）。
比較例８は、原料に微粒子源を添加し、微粒子の分散量を最大で１４質量％まで増加できるようにしたため、微粒子の分散量を比較例７よりも多い１１質量％まで増加させることができた。しかし、混練機の混練速度が遅かったため、微粒子の被覆効果が十分ではなく、粉化性は比較例７と同程度であった（１４質量％）。
【００３６】
比較例９は、比較例８の条件において、更に分散剤を０．３０質量％まで増やした結果である。表１に示すように、分散剤の添加量の増加により、微粒子の分散量を比較例８よりも多い１３質量％まで増加させることができた。しかし、混練機の混練速度が遅かったため、微粒子の被覆効果が十分ではなく、粉化性は比較例８と比較して僅かに低下できた程度であった（１１質量％）。
比較例１０は、比較例９の条件において、分散剤の添加量を減らすと共に、混練機の混練速度を３ｍ／秒まで速くした結果である。表１に示すように、分散剤の添加量を減らしたため、微粒子分散量が比較例９よりも低下したが、混練速度を速くしたため、微粒子を撹拌し再配置する作用が大きくなった。しかし、微粒子の分散量が１１質量％未満であったため、粉化性は比較例９と同程度であった（１２質量％）。
【００３７】
比較例１１は、原料に微粒子源を添加し、微粒子の分散量を最大で１８質量％まで増加できるようにした結果である。表１に示すように、分散剤が添加されていないため、微粒子の分散効果が得られず、混練速度を５ｍ／秒まで速くした効果が得られなかった。このため、微粒子分散量は３質量％まで低下して粉化が多かった（３４質量％）。
このことから、高速撹拌のみでは、微粒子分散の効果が得られず、少なからず分散剤が必要であることが確認された。
比較例１２は、比較例１１の条件において、分散剤を０．４０質量％添加すると共に、混練機の混練速度を１ｍ／秒まで遅くした結果である。表１に示すように、分散剤を添加したため、微粒子分散量を１６質量％まで高めることができたが、混練機の混練速度が遅かったため、微粒子の被覆効果が十分ではなく、粉化が多かった（１０質量％）。
このことから、高速混練による被覆効果の必要性が再確認された。
【００３８】
実施例１は、比較例８の条件において、混練機の混練速度を３ｍ／秒まで速くした結果である。表１に示すように、分散剤を添加したため、分散剤の添加による微粒子の分散効果が得られ、また混練速度を３ｍ／秒以上に設定したため、微粒子を撹拌し再配置する作用が大きくなり、その結果、微粒子の被覆効果が高められ、微粒子分散量は１１質量％以上を確保でき、粉化性は目標値を達成できた（２．８質量％）。
実施例２は、実施例１の条件において、分散剤の添加量を０．１６質量％まで僅かに減らした結果であるが、分散剤の添加による微粒子の分散効果は確保され、また混練速度を３ｍ／秒以上に設定したため、微粒子分散量は実施例１と同程度であり、粉化性も目標値を達成できた（２．９質量％）。
【００３９】
実施例３は、原料に微粒子源を添加し、微粒子の分散量を最大で１８質量％まで増加できるようにした結果である。表１に示すように、分散剤を０．２３質量％添加したため、分散剤の添加による微粒子の分散効果が得られ、また混練速度を３ｍ／秒以上に設定したため、微粒子の被覆効果が高められ、微粒子分散量は１１質量％以上を確保でき、粉化性は目標値を達成できた（２．０質量％）。
実施例４は、実施例３の条件において、分散剤の添加量を０．３０質量％まで増やした結果である。表１に示すように、分散剤を０．３０質量％まで増やしたため、分散剤の添加量の増加による微粒子の分散効果が得られ、微粒子分散量は１６質量％まで増加し、粉化性を実施例３よりも低下できた（１．４質量％）。
【００４０】
実施例５は、更なる高速混練の効果を確認するため、実施例３の条件において、混練機の混練速度を５ｍ／秒まで速くした結果である。表１に示すように、混練速度を５ｍ／秒まで上昇させたため、微粒子の被覆効果が高められ、微粒子分散量は１６質量％まで増加し、粉化性を実施例３よりも低下できた（１．３質量％）。
実施例６は、実施例５の条件において、分散剤の添加量を０．２０質量％まで僅かに減らした結果であるが、分散剤の添加による微粒子の分散効果は確保され、また混練速度を３ｍ／秒以上に設定したため、微粒子分散量は実施例５よりも僅かに低下したにもかかわらず、粉化性は目標値を達成できた（１．８質量％）。
【００４１】
以上のことから、本発明の焼結原料の事前処理方法を適用することで、造粒物のハンドリング過程において、造粒物の一部が例え壊れたとしても、その粉化率を低下させ、焼結鉱の生産性低下を抑制できることを確認できた。
【００４２】
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焼結原料の事前処理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、焼結原料を混練し造粒して造粒物を製造することのみ記載したが、これに限定されるものではなく、少なくとも混練と造粒を行えば、例えば、使用する焼結原料の種類等に応じて、篩選別処理等を実施してもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結原料の事前処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石等の原料は微粉を含むため、高炉へ供給する前に焼結機を用いた焼結操作が実施される。この焼結操作は、一般的に、鉄鉱石、石灰などの副原料、及び凝結材であるコークス等を配合した焼結原料を、移動式のパレット上に積層した後、この積層原料の上層面に点火し、積層原料の上方から下方へ空気を吸引しながらコークス等を酸化させ、酸化時の発熱を利用して焼結鉱を製造する操作である。
ここで、焼成速度を適正に確保するには、積層した焼結原料中の通気を適度に確保する必要があるため、上記した焼結原料を、事前に水を主体として造粒し、通気を阻害する微粉を低減する操作が行われている。
一方、近年の資源劣質化に伴って、原料中の微粉が増加する傾向にあり、更なる造粒強化技術が求められている。また、ペレットフィード（ＰＦ）などのように選鉱処理された微粉のみからなる原料を使用する場合、これら原料は、微粉が多いことに加え、造粒に有効な微粒子成分（粘土分）が少なく、造粒し難いことが特徴である。
【０００３】
そこで、上記した焼結原料の造粒を強化する基本技術の一つとして、造粒に有効な微粒子成分を添加し分散させて、バインダー機能を発揮させる技術がある。
例えば、特許文献１には、微粒子分の分散判別の方法として、バインダー（分散剤）を用いて造粒した造粒物を採取し、これを水に懸濁させて一定時間静置した後、浮遊している微粒子量が２質量％以上を確保するようバインダー量を調整することで、造粒性を向上させる方法が開示されている。
また、特許文献２には、平均粒径が１０μｍ以下の鉄鉱石超微粉を２〜１５質量％の範囲で添加することや、この鉄鉱石超微粉に選鉱残渣である尾鉱を用いることで、造粒物の改善が図れることが開示されている。
更に、特許文献３には、従来の造粒系統に加え、微粉の多い原料を主体に造粒する系統を並行して設け、この微粉主体原料を造粒するに際して、２２μｍ以下の微粉を所定割合確保し、バインダー（有機質バインダーや分散剤）の添加や造粒物の乾燥を組み合わせることで、所望強度の造粒物が得られることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７０３７６９号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４２４０号公報
【特許文献３】特許第３９０２６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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の方法では、微粒子の分散量（浮遊している微粒子量）を１０質量％超に増やそうとした場合、微粒子量が多くなって凝集し易くなり、増やした微粒子を造粒物の強度向上に積極的に寄与させることができない。このため、造粒物を焼結機のパレットまで搬送するハンドリング過程で、造粒物の一部が壊れて粉化し、焼結機での通気が阻害され、焼結鉱の生産性が低下する恐れがあった。なお、微粒子量の増加に伴い、多量のバインダーが必要となるため、コストが膨大となって不経済である。
また、特許文献２の方法も、鉄鉱石超微粉量の増加に伴って鉄鉱石超微粉の凝集が発生し易くなり、その結果、焼結鉱の生産性が低下する恐れがあった。
そして、特許文献３の方法では、原料の造粒段階でバインダーを添加しているため、バインダーの分散効果には限界があり、その結果、造粒物のハンドリング過程で造粒物が粉化し、焼結鉱の生産性の低下や発塵が顕在化する恐れがあった。なお、更なる強度向上を図るには、多量のバインダーが必要となるが、この場合、コストが膨大となって不経済である。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、造粒物のハンドリング過程において、造粒物の一部が例え壊れたとしても、その粉化率を低下させ、焼結鉱の生産性低下を抑制可能な焼結原料の事前処理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】
【０００７】
前記目的に沿う本発明に係る焼結原料の事前処理方法は、焼結原料を少なくとも混練し造粒して造粒物を製造する焼結原料の事前処理方法において、
前記焼結原料の混練を混練機により行う際に、該焼結原料の混練が完了するまでの間に、前記造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量が、乾燥状態の前記焼結原料に対する質量比で１１％以上となるように微粒子を添加し、更に前記焼結原料中の微粒子を分散させる分散剤を添加して、前記混練機の撹拌羽根の先端速度を３ｍ／秒以上にして６０秒以上混練する。
【０００８】
本発明に係る焼結原料の事前処理方法において、前記造粒物を乾燥処理することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る焼結原料の事前処理方法は、焼結原料の混練が完了するまでの間に、造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量が、乾燥状態の焼結原料に対する質量比で１１％以上となるように微粒子を添加するので、造粒物の粉化を抑制するために最低限必要な微粒子の分散量を規定できる。
更に、焼結原料の混練が完了するまでの間に分散剤を添加し、混練機の撹拌羽根の先端速度を３ｍ／秒以上にして６０秒以上混練するので、分散剤の添加による微粒子の分散効果と、高速撹拌による微粒子の再配置効果（分散促進効果）が得られる。これにより、例えば、微粒子を他の焼結原料の表面へ被覆する作用を高めることができ、その結果、微粒子によるバインダー機能が高められる。
従って、造粒物のハンドリング過程において、造粒物の一部が例え壊れたとしても、その粉化率を低下させ、焼結鉱の生産性低下を抑制することが可能となる。
【００１０】
また、造粒物を乾燥処理する場合、造粒物の更なる強度向上が図れるため、上記した効果が更に顕著になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】微粒子の分散量と造粒物の粉化性との関係を示すグラフである。
【図２】微粒子の分散量に対する原料粒子表面の微粒子付着厚みの計算結果を示すグラフである。
【図３】混練時間と微粒子の分散量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
まず、本発明に想到した経緯について説明する。
造粒物の強度を決定する一つの重要な因子は、造粒物中に分散した微粒子（１０μｍ程度以下の粘土分）の量を確保することであり、元来、鉱石中に含まれる微粒子を分散剤で分散する技術の有効性は、前記した通りである。
しかし、分散剤を添加するのみでは、微粒子を撹拌再配置する作用が小さいため、分散させた微粒子による他の焼結原料への被覆効果が十分ではなく、造粒物が粉化して焼結鉱の生産性が低下する恐れがあった。
そこで、本発明者らは、微粒子を更に効率的に増加させ、分散し、再配置する方法について、詳細に検討した。
【００１３】
まず、造粒物を製造するための原料として、マラマンバ鉱石とペレットフィードを１：１の割合で混合した原料を用い、微粒子の分散量と造粒物の粉化性との関係について調査した。この結果を図１に示す。
ここで、図１の横軸となる微粒子の分散量は、造粒物を採取し、この造粒物中に含まれる１０μｍ以下の微粒子量を、ＪＩＳ Ｚ８８２０−２「液相重力沈降法による粒子径分布測定方法−第２部：ピペット法」に記載の方法（以下、ピペット法もいう）で求め、乾燥状態の原料の質量を１００とした場合の割合で示している。また、縦軸となる粉化による−５００μｍの生成量は、造粒物の粉化性を示しており、具体的には、含有水分が０質量％程度となるまで乾燥させた造粒物に対し、ロータップシェーカーで１０分間打撃を加えながら分級操作を行い、全造粒物に対する５００μｍ以下の微粉量の割合で示している。従って、生成量が少ないほど、粉化性が小さいと判断される。
【００１４】
なお、上記調査に際し、微粒子の分散量の調整は、微粒子源原料（以下、単に微粒子源ともいう）の添加、分散剤の添加量、分散剤の添加位置、混練機の使用の有無、混練機の撹拌羽根の先端速度（混練速度）を、種々変更することで行った。
ここで、微粒子源の添加は、原料中の微粒子量を増やす目的で行っており、ここでは、ローブリバー鉱を粉砕したものを用いた。従って、この微粒子源を上記した原料に添加した場合、微粒子の分散量の算出に用いる乾燥状態の原料の質量は、微粒子源を含む量となる。
また、分散剤には、有機質バインダーの水溶液を用いた。この分散剤の添加位置は、原料の混練段階（混練機で添加）又は造粒段階（造粒機で添加）とした。
なお、混練機にはレディゲミキサーを用い、造粒機にはドラムミキサーを用いた。
【００１５】
図１に示すように、造粒物の粉化は、微粒子分散量の増加に伴って小さくなる傾向にあることが分かった。
特に、分散微粒子量を１１質量％以上とした原料を、混練速度（撹拌羽根の周速）を３ｍ／秒以上（図１中の○印）にして混練することで、造粒物の粉化が極端に小さくなる効果が見出された。一方、混練速度が３ｍ／秒未満の場合、微粒子の分散量を１１質量％以上に確保しても、造粒物の粉化性は、混練速度を３ｍ／秒以上にしたときと比較して高かった。なお、分散剤の添加位置を混練段階とすることで、造粒段階とした場合よりも、微粒子分散量は増加した。
この作用のメカニズムとしては、第一に、微粒子の分散量が１１質量％以上になると、微粒子が、他の原料粒子の表面全体をほぼ覆うことが可能となるものと推定される。
【００１６】
そこで、微粒子の分散量と、この微粒子以外の原料の粒度から、この原料粒子の表面を覆う微粒子の厚みを試算した。この試算結果を図２に示す。
ここで、図２中の原料１は、微粒子以外の原料の粒度を最も細かくした構成（微粒化が進んだ構成）、即ちマラマンバ鉱石とペレットフィードを１：１の割合で混合した構成の原料を想定したものである。また、原料２と原料３は、微粒子以外の原料の粒度を、上記した原料１よりもやや粗くした構成、即ち、原料１に、粒径が大きなピソライト鉱石を更に添加し、その添加量を変化させて粒度を変化させた構成の原料を想定したものである（原料３の方が原料２よりも粒度が粗い）。なお、微粒子の被覆厚みの試算は、各原料１〜３中の微粒子の分散量を変化させて行った。
【００１７】
図２から、原料１は、微粒子分散量が１１質量％に達すると、被覆厚みが数十μｍ（４０μｍ）に達することが示されている。この被覆厚みは、微粒子の粒径（１０μｍ）の数倍に達することから、微粒子の被覆位置のバラツキを考慮しても、微粒子が他の原料粒子のほぼ全表面を覆うことが可能になると推定される。
また、原料１〜原料３の試算結果から、粒度構成の違いにより、同一の被覆厚みを確保するために必要な微粒子分散量が変化することが分かった。しかし、粒度が最も細かい原料は原料１であるため、微粒子分散量が１１質量％以上を確保できれば、どのような粒度構成の原料でも対応可能であることが分かった。
【００１８】
前記作用のメカニズムとして、第二に、上記した被覆状態を形成するためには、微粒子を単に分散させただけでは不十分であり、ある程度の剪断力を与え、微粒子の移動や再配置を促進する作用が必要と考えられる。
これに必要な剪断力は、混練機の撹拌羽根の回転によって与えられることから、撹拌羽根の回転にある程度の速度を確保する必要があり、撹拌羽根の先端速度（周速）は３ｍ／秒以上が必要になると考えられる。
また、原料を混練するに際し、その混練時間が不十分であると、上記した微粒子の移動や再配置を促進する作用が不足すると考えられる。
【００１９】
そこで、混練機による混練時間の影響を調査した。この結果を図３に示す。
ここでは、マラマンバ鉱石とペレットフィードを１：１の割合で混合した原料（微粒子量：４質量％）に、ローブリバー鉱を粉砕したものを微粒子源（微粒子量：１０質量％）として添加し、微粒子分散量を最大で１４質量％にできる原料を混練機により混練した。
なお、混練機にはレディゲミキサーを用い、撹拌羽根の先端速度は３ｍ／秒とし、また混練中に、有機質バインダーの水溶液を分散剤として添加した（原料と微粒子源の合計乾燥質量に対する固形分（有効成分）比率で０．１６質量％）。
【００２０】
図３から、混練時間を６０秒以上とすることで、微粒子分散量を１１質量％程度まで上昇させて安定化できることが確認された。この結果から、微粒子量、バインダー量、撹拌条件を同一にした場合においても、混練時間によって微粒子分散量が変化するため、６０秒以上の混練時間を確保する必要があることを見出した。
また、図３から、混練時間６０秒までは、時間経過と共に微粒子分散量が急激に上昇し、グラフの傾きが大きくなることが確認された。通常、分散剤の使用のみで、微粒子分散量はある程度確保できると考えられ、この原料を混練すると、微粒子分散量は混練時間の経過と共に徐々に上昇、即ちグラフの傾きが緩やかになると考えられる。しかし、図３に示す結果から、本発明のように、微粒子量を多くした場合には、単に分散剤を添加しても、目標とする分散量を容易に達成できないことが分かる。更に、混練時間６０秒まではグラフの傾きが大きいため、混練時間の小さな変動でも、微粒子分散量（質量％）の変動が発生し、分散量が安定しないことが分かる。
【００２１】
以上のことから、本発明者らは、本発明の一実施の形態に係る焼結原料の事前処理方法に想到した。即ち、焼結原料の混練を混練機により行う際に、焼結原料の混練が完了するまでの間に、造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量が、乾燥状態の焼結原料に対する質量比で１１％以上となるように微粒子を添加し、更に焼結原料中の微粒子を分散させる分散剤を添加して、混練機の撹拌羽根の先端速度を３ｍ／秒以上にして６０秒以上混練する。
そして、得られた混練物を、造粒機で造粒した後、この造粒物を焼結機のパレットへ搬送し、焼結鉱を製造する。
【００２２】
ここで、造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量とは、添加された微粒子量と、この微粒子の添加前の焼結原料中に含まれていた微粒子量との和を意味する。
なお、微粒子を添加するに際しては、微粒子のみを添加すればよいが、微粒子は粒径が１０μｍ以下と細かく凝集し易いため、微粒子を含む微粒子源を添加するのがよい。この微粒子源は、粒径１０μｍ以下の微粒子が含まれていれば、前記したローブリバー鉱を粉砕したものに限定されるものではなく、例えば、生石灰や消石灰の粉砕品、又はベントナイトなどのように、粒径１０μｍ以下の微粒子を相当量含むものを使用できる。
また、微粒子源の添加時期は、混練機で他の焼結原料と混練できれば、特に限定されるものではなく、例えば、微粒子源を他の焼結原料と共に混練機に供給してもよく、また、他の焼結原料の混練中の混練機に微粒子源を供給してもよい。
【００２３】
前記した検討結果から、上記した粒径１０μｍ以下の微粒子の分散量が、１１質量％未満になると、造粒物の崩壊が生じることが分かった。このため、粒径１０μｍ以下の微粒子の分散量を１１質量％以上にする必要があるが、造粒物の崩壊を更に抑制するには、微粒子の分散量を１３質量％以上、更には１６質量％以上にすることが好ましい。
一方、微粒子分散量の上限値については、１００質量％でも構わないため特に規定していないが、鉄鉱石を造粒するという観点からすれば、上限値を５０質量％、更には３０質量％とするのがよい。
【００２４】
なお、前記した検討結果から、微粒子の分散量を１１質量％以上に確保しても、混練機の撹拌羽根の先端速度が３ｍ／秒未満では、造粒物が崩壊し易くなる。このため、先端速度を３ｍ／秒以上としたが、例えば、分散剤の使用量を減らした状態で、造粒物の崩壊を抑制するには、先端速度を５ｍ／秒以上にすることが好ましい。
一方、先端速度を速くすることで、造粒物の崩壊を抑制できるため、上限値については特に規定していないが、世の中にある混練機を考慮すれば、例えば、２０ｍ／秒程度である。
この先端速度を確保できる混練機としては、例えば、レディゲミキサーやアイリッヒミキサー等のように、撹拌容器内で撹拌羽根が高速回転する機種が考えられる。なお、撹拌羽根の長さ（撹拌容器の内径）は、例えば、０．５〜２ｍ程度である。
【００２５】
また、前記した検討結果から、上記した混練機の混練時間が６０秒未満になると、微粒子分散量が低下する。このため、混練時間を６０秒以上にする必要があるが、より安定した微粒子分散量を確保するには、混練時間を８０秒以上、更には１００秒以上にすることが好ましい。
一方、混練時間を長くすることで、安定した微粒子分散量を確保できるため、上限値については特に規定していないが、混練機は高速撹拌を行うため混練機での原料の撹拌可能量は少なくなり、これが混練物の生産量の低下を招く恐れがある。そこで、混練時間の上限を１０分程度にすることが好ましい。
【００２６】
更に、焼結原料を混練する際には、分散剤を添加している。これは、分散剤を用いることなく混練するのみでは、多量の微粒子を分散できないことによる。この分散剤量は、原料と微粒子源の合計乾燥質量に対する固形分（有効成分）比率で、例えば、０．１０〜０．４質量％の範囲で変更できる。
なお、分散剤には、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムやリグニン等の微粒子分散機能を有するバインダーを使用できる。
【００２７】
以上の方法で得られた混練物は、造粒機へ送られ造粒処理されて造粒物となる。
この造粒機には、例えば、ドラムミキサーやパンペレタイザー等を使用できる。
なお、造粒物は、乾燥処理されることなく焼結機のパレットへ搬送できるが、造粒物の強度を向上させるため、乾燥処理することが好ましい。
【実施例】
【００２８】
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。
ここでは、マラマンバ鉱石とペレットフィードを１対１の割合で混合した原料を用いて、微粒子添加量（微粒子分散量）、分散剤の添加量（固形分量）、分散剤の添加位置、及び混練機の撹拌羽根の先端速度（混練速度）を種々変更し、得られた造粒物の粉化性について検討した。
試験条件と結果を、表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１において、微粒子の添加量とは、原料中の微粒子量を増やす目的で添加した微粒子源原料により、増加することが期待される微粒子の増加割合である。この添加量は、前記した「ＪＩＳ Ｚ８８２０−２」に記載のピペット法で求め、元原料に添加される微粒子源の添加量と、それに含まれる微粒子の割合から算出した値である。
また、微粒子の計算値とは、微粒子源を添加する前の原料、即ち元原料に元来含まれる１０μｍ以下の微粒子量を、上記した「ＪＩＳ Ｚ８８２０−２」に記載のピペット法で求め、これと添加した微粒子源に含まれる微粒子量とを合計した量であり、造粒物中で分散が期待できる微粒子の最大量（凝集した微粒子量も含む）を示している。
【００３１】
そして、分散剤には有機質バインダーの水溶液を用い、その添加位置を造粒機又は混練機にした。なお、分散剤の固形分量とは、原料の乾燥質量（微粒子源が添加された場合はその合計の乾燥質量）に対する固形分比率を示している。
また、混練機にはレディゲミキサーを用い、その撹拌羽根の回転周速（混練速度）を変化させた。なお、混練機の混練時間は６０秒とした。
更に、微粒子分散量と造粒物の粉化性は、前記した図１の説明に記載の方法と同様の方法で求めた。なお、造粒物の粉化性の目標値を、焼結鉱の生産性低下に悪影響を及ぼさない５質量％以下とした。
【００３２】
比較例１は、原料に、微粒子源と分散剤を添加することなく、原料に水のみを添加しながら混練して、造粒物を製造した結果である。表１に示すように、比較例１は、分散剤の添加がなく、また混練機による撹拌を行わなかったため、原料には微粒子が４質量％含まれていたが、分散できた微粒子量は１質量％と少なく、粉化が多かった（４０質量％）。
比較例２は、比較例１の条件において、原料に有機質バインダーを０．１質量％添加したため、微粒子の分散量を４質量％まで増加させることができた。これにより、粉化性を比較例１よりも低下できたが、原料には微粒子が４質量％しか含まれていなかったため、目標値よりも高かった（３０質量％）。
【００３３】
比較例３は、原料に微粒子源を添加し、微粒子の分散量を最大で１０質量％まで増加できるようにしたため、微粒子の分散量を比較例２よりも多い５質量％まで増加させることができた。しかし、混練機を使用せず、しかも混練機の不使用により分散剤の添加位置が造粒段階であったため、微粒子を撹拌し再配置する作用が小さく、その結果、微粒子の被覆効果が十分ではなく、粉化性は比較例２と比較して僅かに低下できた程度であった（２６質量％）。
比較例４は、比較例３の条件において、更に分散剤を０．３０質量％まで増やした結果である。表１に示すように、分散剤の添加量の増加により、微粒子の分散量を比較例３よりも多い８質量％まで増加させることができたため、粉化性を比較例３よりも低下できた。しかし、混練機を使用せず、しかも混練機の不使用により分散剤の添加位置が造粒段階であったため、微粒子の被覆効果が十分ではなく、粉化性は目標値よりも高かった（１８質量％）。
【００３４】
比較例５は、微粒子の被覆効果を高めるために混練機を使用したが、混練機の混練速度が遅く、しかも分散剤の添加位置が造粒段階であったため、微粒子の分散量を比較例４よりも向上させることができず、その結果、粉化性も比較例４と同程度であった（１９質量％）。
比較例６は、比較例５の条件において、更に分散剤を０．４０質量％まで増やした結果である。表１に示すように、分散剤の添加量の増加により、微粒子の分散量を比較例５よりも多い１０質量％まで増加させることができたため、粉化性を比較例５よりも低下できた。しかし、微粒子の計算値から、微粒子の分散量は最大で１０質量％であるため、バインダー機能を発揮できる微粒子の分散量が不足し、粉化性が目標値よりも高くなった（１４質量％）。なお、分散剤の使用量が増加するため不経済であった。
【００３５】
比較例７は、比較例５の条件において、分散剤の添加量を０．２０質量％まで減らすと共に、分散剤の添加位置を混練段階にした結果である。表１に示すように、分散剤の添加量を減らしたにもかかわらず、分散剤の添加位置を混練段階としたため、微粒子の分散量を比較例６と同程度にでき、粉化性も比較例６と同程度にできた。しかし、微粒子の計算値から、微粒子の分散量は最大で１０質量％であるため、バインダー機能を発揮できる微粒子の分散量が不足し、粉化性が目標値よりも高くなった（１５質量％）。
比較例８は、原料に微粒子源を添加し、微粒子の分散量を最大で１４質量％まで増加できるようにしたため、微粒子の分散量を比較例７よりも多い１１質量％まで増加させることができた。しかし、混練機の混練速度が遅かったため、微粒子の被覆効果が十分ではなく、粉化性は比較例７と同程度であった（１４質量％）。
【００３６】
比較例９は、比較例８の条件において、更に分散剤を０．３０質量％まで増やした結果である。表１に示すように、分散剤の添加量の増加により、微粒子の分散量を比較例８よりも多い１３質量％まで増加させることができた。しかし、混練機の混練速度が遅かったため、微粒子の被覆効果が十分ではなく、粉化性は比較例８と比較して僅かに低下できた程度であった（１１質量％）。
比較例１０は、比較例９の条件において、分散剤の添加量を減らすと共に、混練機の混練速度を３ｍ／秒まで速くした結果である。表１に示すように、分散剤の添加量を減らしたため、微粒子分散量が比較例９よりも低下したが、混練速度を速くしたため、微粒子を撹拌し再配置する作用が大きくなった。しかし、微粒子の分散量が１１質量％未満であったため、粉化性は比較例９と同程度であった（１２質量％）。
【００３７】
比較例１１は、原料に微粒子源を添加し、微粒子の分散量を最大で１８質量％まで増加できるようにした結果である。表１に示すように、分散剤が添加されていないため、微粒子の分散効果が得られず、混練速度を５ｍ／秒まで速くした効果が得られなかった。このため、微粒子分散量は３質量％まで低下して粉化が多かった（３４質量％）。
このことから、高速撹拌のみでは、微粒子分散の効果が得られず、少なからず分散剤が必要であることが確認された。
比較例１２は、比較例１１の条件において、分散剤を０．４０質量％添加すると共に、混練機の混練速度を１ｍ／秒まで遅くした結果である。表１に示すように、分散剤を添加したため、微粒子分散量を１６質量％まで高めることができたが、混練機の混練速度が遅かったため、微粒子の被覆効果が十分ではなく、粉化が多かった（１０質量％）。
このことから、高速混練による被覆効果の必要性が再確認された。
【００３８】
実施例１は、比較例８の条件において、混練機の混練速度を３ｍ／秒まで速くした結果である。表１に示すように、分散剤を添加したため、分散剤の添加による微粒子の分散効果が得られ、また混練速度を３ｍ／秒以上に設定したため、微粒子を撹拌し再配置する作用が大きくなり、その結果、微粒子の被覆効果が高められ、微粒子分散量は１１質量％以上を確保でき、粉化性は目標値を達成できた（２．８質量％）。
実施例２は、実施例１の条件において、分散剤の添加量を０．１６質量％まで僅かに減らした結果であるが、分散剤の添加による微粒子の分散効果は確保され、また混練速度を３ｍ／秒以上に設定したため、微粒子分散量は実施例１と同程度であり、粉化性も目標値を達成できた（２．９質量％）。
【００３９】
実施例３は、原料に微粒子源を添加し、微粒子の分散量を最大で１８質量％まで増加できるようにした結果である。表１に示すように、分散剤を０．２３質量％添加したため、分散剤の添加による微粒子の分散効果が得られ、また混練速度を３ｍ／秒以上に設定したため、微粒子の被覆効果が高められ、微粒子分散量は１１質量％以上を確保でき、粉化性は目標値を達成できた（２．０質量％）。
実施例４は、実施例３の条件において、分散剤の添加量を０．３０質量％まで増やした結果である。表１に示すように、分散剤を０．３０質量％まで増やしたため、分散剤の添加量の増加による微粒子の分散効果が得られ、微粒子分散量は１６質量％まで増加し、粉化性を実施例３よりも低下できた（１．４質量％）。
【００４０】
実施例５は、更なる高速混練の効果を確認するため、実施例３の条件において、混練機の混練速度を５ｍ／秒まで速くした結果である。表１に示すように、混練速度を５ｍ／秒まで上昇させたため、微粒子の被覆効果が高められ、微粒子分散量は１６質量％まで増加し、粉化性を実施例３よりも低下できた（１．３質量％）。
実施例６は、実施例５の条件において、分散剤の添加量を０．２０質量％まで僅かに減らした結果であるが、分散剤の添加による微粒子の分散効果は確保され、また混練速度を３ｍ／秒以上に設定したため、微粒子分散量は実施例５よりも僅かに低下したにもかかわらず、粉化性は目標値を達成できた（１．８質量％）。
【００４１】
以上のことから、本発明の焼結原料の事前処理方法を適用することで、造粒物のハンドリング過程において、造粒物の一部が例え壊れたとしても、その粉化率を低下させ、焼結鉱の生産性低下を抑制できることを確認できた。
【００４２】
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焼結原料の事前処理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、焼結原料を混練し造粒して造粒物を製造することのみ記載したが、これに限定されるものではなく、少なくとも混練と造粒を行えば、例えば、使用する焼結原料の種類等に応じて、篩選別処理等を実施してもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結原料を少なくとも混練し造粒して造粒物を製造する焼結原料の事前処理方法において、
前記焼結原料の混練を混練機により行う際に、該焼結原料の混練が完了するまでの間に、前記造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量が、乾燥状態の前記焼結原料に対する質量比で１１％以上となるように微粒子を添加し、更に前記焼結原料中の微粒子を分散させる分散剤を添加して、前記混練機の撹拌羽根の先端速度を３ｍ／秒以上にして６０秒以上混練することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の焼結原料の事前処理方法において、前記造粒物を乾燥処理することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
【請求項１】
焼結原料を少なくとも混練し造粒して造粒物を製造する焼結原料の事前処理方法において、
前記焼結原料の混練を混練機により行う際に、該焼結原料の混練が完了するまでの間に、前記造粒物中に分散する粒径１０μｍ以下の微粒子の総量が、乾燥状態の前記焼結原料に対する質量比で１１％以上となるように微粒子を添加し、更に前記焼結原料中の微粒子を分散させる分散剤を添加して、前記混練機の撹拌羽根の先端速度を３ｍ／秒以上にして６０秒以上混練することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の焼結原料の事前処理方法において、前記造粒物を乾燥処理することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１６２７９６（Ｐ２０１２−１６２７９６Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６３３５（Ｐ２０１１−２６３３５）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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