焼結鉱の製造方法
【課題】適切に擬似粒子を作製でき、生産性が良好な焼結鉱の製造方法を提供する。
【解決手段】焼結原料に水分およびバインダーを添加し混合造粒して擬似粒子を作製し、得られた擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、バインダーとして、リグニンを含む有機系バインダーを用いる。また、混合造粒の際に添加する水分の量である造粒水分量は、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量とバインダー量とに基づいて計算し、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量より少なく設定する。特に、Ｗｂを造粒水分量とし、Ｗをバインダーを添加しない場合の適正な造粒水分量とし、Ｍｂをバインダーの添加量×バインダー中の固形分比率とすると、Ｗ−１．３・Ｍｂ＜Ｗｂ＜Ｗ−０．７・Ｍｂの範囲内にすると好ましい。
【解決手段】焼結原料に水分およびバインダーを添加し混合造粒して擬似粒子を作製し、得られた擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、バインダーとして、リグニンを含む有機系バインダーを用いる。また、混合造粒の際に添加する水分の量である造粒水分量は、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量とバインダー量とに基づいて計算し、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量より少なく設定する。特に、Ｗｂを造粒水分量とし、Ｗをバインダーを添加しない場合の適正な造粒水分量とし、Ｍｂをバインダーの添加量×バインダー中の固形分比率とすると、Ｗ−１．３・Ｍｂ＜Ｗｂ＜Ｗ−０．７・Ｍｂの範囲内にすると好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に用いる焼結鉱の製造方法に関し、より具体的には、造粒助剤であるバインダーを用いて混合造粒した擬似粒子を焼結して作製する焼結鉱の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、焼結鉱を製造する際には、まず、複数銘柄の鉄鉱石にて構成される主原料と、石灰石および珪石などの副原料と、粉コークスなどの固体燃料とを所定の割合で配合して焼結原料とする。
【０００３】
また、ドラムミキサーやディスクペレタイザーなどを用い、焼結原料に水分を添加して混合造粒し、図４に示すような擬似粒子１と呼ばれる造粒物を作成する。
【０００４】
この擬似粒子１は、核粒子２と、この核粒子２の周囲に付着した付着粒子３とを備えており、付着粒子３は、水による架橋４にて水の表面張力により核粒子２に付着した状態が保持されている。
【０００５】
そして、擬似粒子１をドワイトロイド（ＤＬ）型焼結機のパレットに充填して擬似粒子１の充填層とし、この充填層の表層に着火する。その後、パレット下方に設置された排風機によって空気を吸引することにより、充填層の表層の固体燃料から下層の固体燃料へ順次点火され、この燃焼熱で擬似粒子１が焼成されて焼結が進行し、焼結ケーキが形成され、この焼結ケーキを所定の大きさに粉砕して焼結鉱が得られる。
【０００６】
このように製造される焼結鉱は、混合造粒における擬似粒子化の状況が焼結の際の充填層の通気性に影響し、焼結鉱の歩留などの生産性が変化する。
【０００７】
すなわち、擬似粒子化が不十分であると、微粉化した粒子が焼成中に剥離し、この剥離した粒子が充填層の通気を阻害し、通気性が悪化してしまう。また、擬似粒子化が不十分で擬似粒子の粒径が小さいと、充填層の通気性が悪化してしまう。そして、充填層の通気性が悪化すると、焼結が進行しにくく生産性が低下してしまう。
【０００８】
そこで、焼結時の充填層の通気性を向上させる手段としては様々な方法が提案されており、そのうちの一つとして、造粒助剤としてバインダーを添加して、擬似粒子の強度を向上させる方法が知られている。
【０００９】
また、このような造粒用のバインダーとして、ベントナイト、リグニン（パルプ廃液）、澱粉およびセルロース系増粘剤などを用いて、焼結鉱を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
一方、造粒の際に加える水分量である造粒水分量によっても擬似粒子化の状況が大きく変化することが知られている。
【００１１】
具体的には、造粒水分量が少ない場合は、核粒子２に付着粒子３が付着しにくく、微粉化した粒子が焼成中に剥離しやすくなってしまう。造粒水分量が多い場合は、混合造粒の際に焼結原料が造粒機内で転動しにくく、擬似粒子を作製できずにスラリー状態となる場合があるとともに、焼成の際に擬似粒子の水分により温度が低下して焼結が進行しにくくなってしまい生産性が低下してしまう。
【００１２】
ここで、適正な造粒水分量を設定するための因子は多数あるが、適正な造粒水分量を設定する方法の一つとして、焼結原料の吸水指数、焼結原料の粒度分布および焼結原料の化学組成などに基づき造粒水分量を設定する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−２５５５６号公報（第２−４頁）
【特許文献２】特開２０１０−１０６３０１号公報（第３−８頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述の特許文献１のようにバインダーを用いた場合においても、造粒水分量によって擬似粒子化の状況が変化することは明らかであり、造粒水分量によっては、バインダーを用いても擬似粒子を適切に作製できず、生産性が向上しない可能性が考えられる。
【００１５】
また、特許文献２ではバインダーを用いる場合が考慮されていないため、特許文献１の方法に特許文献２の条件を適用しても、擬似粒子を適切に作製できず、生産性を向上できない可能性も考えられる。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、擬似粒子を適切に作製でき、生産性が良好な焼結鉱の製造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】
【００１７】
請求項１に記載された焼結鉱の製造方法は、焼結原料にリグニンを含む有機系バインダーおよび水分を添加して混合造粒して擬似粒子を作製し、この擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、混合造粒の際に添加する水分の量である造粒水分量は、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量とバインダー量とに基づいて計算し、この計算された造粒水分量がバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量より少ないものである。
【００１８】
請求項２に記載された焼結鉱の製造方法は、請求項１記載の焼結鉱の製造方法において、造粒水分量は、（１）式にて示される範囲内であるものである。
（１）式：（Ｗ−１．３・Ｍｂ）＜Ｗｂ＜（Ｗ−０．７・Ｍｂ）
Ｗｂ：造粒水分量（質量％）
Ｗ：バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量（質量％）
Ｍｂ：バインダーの添加量（質量％）×バインダー中の固形分比率
ただし、Ｍｂ＜Ｗ／１．３とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、造粒水分量をバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量とバインダー量とに基づいて計算し、リグニンを含む有機系バインダーを用いる際の適正な造粒水分量を設定できるため、擬似粒子を適切に作製でき、生産性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明における擬似粒子の構成を示す断面模式図である。
【図２】造粒水分量と−０．５ｍｍ粉率との関係を示すグラフである。
【図３】焼結鍋試験にて使用する焼結鍋を示す構成図である。
【図４】従来のバインダーを用いない場合の擬似粒子の構成を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
焼結鉱を製造する際には、まず、複数銘柄の鉄鉱石を配合した主原料と、石灰石および珪石などの副原料と、粉コークスなどの固体燃料とを所定の割合で配合して焼結原料を構成する。なお、主原料の鉄鉱石は、採掘される地域などによって成分が異なるため、主原料としての特性やコストなどを考慮して複数銘柄のものを配合する。
【００２３】
次に、ドラムミキサーやディスクペレタイザーなどの造粒機を用い、焼結原料に造粒助剤であるバインダーおよび水分を添加して混合造粒して、図１に模式的に示す擬似粒子11という造粒物を作製する。
【００２４】
また、このように作製した擬似粒子11をドワイトロイド（ＤＬ）型焼結機などの焼結手段にて焼結し、焼結鉱が得られる。
【００２５】
ここで、擬似粒子11は、図１に示すように、核粒子12と、この核粒子12に付着した付着粒子13とを備えており、粒径が大きいほど、焼結する際の通気性を確保しやすいので好ましい。
【００２６】
付着粒子13は、核粒子12として造粒されなかった主原料、副原料および固体燃料にて構成され、添加された水分による架橋14およびバインダーによる架橋15により核粒子12に付着した状態が保持されている。
【００２７】
バインダーは、パルプ廃液から作成されたリグニンを含む有機系バインダーであり、粉状のものおよび液体のもののいずれでもよい。
【００２８】
なお、リグニンを含む有機系バインダーには、炭素（Ｃ）が１０〜４０質量％程度含まれているため、固形燃料の使用量を低減できる。
【００２９】
[バインダー添加の有無が造粒水分量に及ぼす影響]
本発明において、混合造粒の際に添加する水分の量、すなわち造粒水分量Ｗｂは、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗと、バインダー量とに基づいて計算する。また、この計算された造粒水分量Ｗｂは、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗより少なくなる。
【００３０】
[バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗ]
バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗは、焼結原料の吸水性、組成および粒度分布などの特性によって変化するものである。そこで、あらかじめ造粒しようとする焼結原料において、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗを把握した。
【００３１】
バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗは、例えば、表１に示す配合の焼結原料に、バインダーを添加せずに水の添加量を種々に変化させて造粒を行い、造粒後の擬似粒子を１０５℃で２時間完全乾燥させた後に測定する−０．５ｍｍ粉率に基づいて確認した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
造粒にはタイヤ型ペレタイザーを用いた。このタイヤ型ペレタイザーは、直径５００ｍｍのタイヤを利用した造粒機であり、タイヤのゴム部分の内側に焼結原料を収容した状態でタイヤを回転させることにより造粒するものである。
【００３４】
また、−０．５ｍｍ粉率とは、目の間隔が０．５ｍｍの篩いを用いて、造粒後の擬似粒子における粒径０．５ｍｍ未満の微粉粒子量（質量％）を測定したものである。
【００３５】
−０．５ｍｍ粉率が高くなるほど、微粉粒子が多いということになり、この微粉粒子が焼結の際の通気性を阻害する原因になりやすいと考えられているため、擬似粒子としては好ましくない。
【００３６】
一方、−０．５ｍｍ粉率が低いほど、造粒により作製された擬似粒子が大きいサイズの塊としてまとまっていることになるため、焼結の際の通気性を確保しやすく、擬似粒子として好ましい状態である。
【００３７】
図２に造粒水分量と乾燥後の−０．５ｍｍ粉率との関係を示す。バインダー無添加の場合（図中のＡ）は、造粒水分量が約７質量％の場合に−０．５ｍｍ粉率が最小になることから、約７質量％がバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗである。
【００３８】
また、図２には、リグニンを含む有機系バインダーを０．５質量％用いた場合（図中のＢ）、１．０質量％用いた場合（図中のＣ）、および、１．５質量％用いた場合（図中のＤ）における造粒水分量と−０．５ｍｍ粉率との関係も示す。
【００３９】
リグニンを含む有機系バインダーを用いた場合（Ｂ、Ｃ、Ｄ）、造粒水分量Ｗｂをバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量である約７質量％とすると水分過多であり、造粒できなかった。
【００４０】
また、バインダー無添加の場合（Ａ）の−０．５ｍｍ粉率の最小値が約７．５％であるのに対し、リグニンを含む有機系バインダーを用いた場合（Ｂ、Ｃ、Ｄ）の−０．５ｍｍ粉率の最小値は、いずれも約３％以下となっている。すなわち、微粉粒子の割合が大きく低下しており、リグニンを含む有機系バインダーを用いると造粒性が向上することを確認できた。
【００４１】
さらに、リグニンを含む有機系バインダーを用いた場合の−０．５ｍｍ粉率の値が最小となる造粒水分量は、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、すなわち、リグニンを含む有機系バインダーの添加量の増加にともない低水分量側へ移行している。
【００４２】
したがって、リグニンを含む有機系バインダーを添加して混合造粒する際の造粒水分量は、バインダー無添加の場合の造粒水分量とバインダー量とに基づいて、バインダー無添加の場合の造粒水分量より少なくすることができる。
【００４３】
特に、Ｗｂをリグニンを含む有機系バインダーを添加する場合の造粒水分量（質量％）とし、Ｗをバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量（質量％）とし、Ｍｂをバインダーの添加量（質量％）×バインダー中の固形分比率とすると、造粒水分量Ｗｂは（１）式にて示される範囲内とすると好ましい。ただし、Ｍｂ＜Ｗ／１．３とする。
【００４４】
（１）式：（Ｗ−１．３・Ｍｂ）＜Ｗｂ＜（Ｗ−０．７・Ｍｂ）
【００４５】
造粒水分量を示すＷｂの値が、Ｗ−１．３・Ｍｂの値以下であると、水分による核粒子12に対する付着粒子13の保持力すなわち擬似粒子11の強度向上効果が十分に得られず、Ｗ−０．７・Ｍｂの値以上であると、水分過多となり造粒が進行しにくくなってしまう。
【００４６】
バインダー量Ｍｂは、バインダーの添加量（質量％）×バインダー中の固形分比率で表される。すなわち、バインダー量Ｍｂは造粒に関わるバインダーの固形分量であり、粉体のバインダーを添加する場合にはバインダーの添加量そのものがバインダー量Ｍｂとなる。また、液体のバインダーを添加する場合は、添加したバインダー量に固形分比率を掛けた固形分量がバインダー量Ｍｂとなる。
【００４７】
また、粉状のバインダーを用いる場合は、バインダー添加量が、０．１質量％未満であると、バインダーによる核粒子12に対する付着粒子13の保持力、すなわち擬似粒子11の強度向上効果が十分に得られない。一方、バインダーの添加量が３．０％より多いと、擬似粒子11の強度向上効果が飽和するだけでなく、バインダーに含まれるナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などの有害成分が増加するとともに、製造コストの増加を招いてしまう。したがって、バインダーの添加量は、０．１質量％以上３．０質量％以下が好ましい。
【００４８】
そして、上記焼結鉱の製造方法によれば、造粒水分量Ｗｂをバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量とバインダー量とに基づいて計算することにより、バインダーとしてリグニンを含む有機系バインダーを用いる際の適正な造粒水分量Ｗｂを設定できるため、擬似粒子を適切に作製できる。
【００４９】
したがって、擬似粒子11の強度を向上でき、剥離した微粉粒子による焼成の際の充填層の通気性の低下を抑制できるとともに、擬似粒子11に含まれる水分による焼成の際の温度の低下を抑制できるため、焼結鉱の生産性を向上できる。
【００５０】
特に、造粒水分量Ｗｂを（１）式の範囲にすることにより、擬似粒子を適切に作製しやすく、焼結鉱の生産性をより向上できる。
【００５１】
なお、上記一実施の形態では、主原料として複数銘柄の鉄鉱石を配合したが、このような構成には限定されず、１種類の鉄鉱石のみを用いる構成にしてもよい。
【００５２】
また、−０．５ｍｍ粉率を測定する際には、タイヤ型ペレタイザーを用いて擬似粒子を造粒した構成としたが、混合造粒手段は、タイヤ型ペレタイザーに限定されず、従来の造粒機から適宜選択可能である。
【実施例】
【００５３】
以下、本実施例および比較例について説明する。
【００５４】
まず、上記表１に示す割合にて、各鉄鉱石と、返鉱と、石灰石と、蛇紋岩と、珪石と、粉コークスとを配合して、焼結原料を作製した。なお、返鉱とは、焼結原料の作製過程にて排出された通常粒径が５ｍｍ以下のものである。
【００５５】
この焼結原料を用い、リグニンを含む粉末の有機系バインダー（商品名：サンエキスＰ３２１（「サンエキス」は登録商標。）、日本製紙ケミカル株式会社製）、リグニンを含む液体の有機系バインダー（商品名：サンエキスＭ１００（「サンエキス」は登録商標。）、または、比較として澱粉（商品名：モルデックスαＫ、宝澱粉化学株式会社製）と、水分とを添加した。
【００５６】
そして、ドラムミキサーにて造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、各種試料の−０．５ｍｍ粉率を測定するとともに、０．５ｍｍ篩いで残った塊状の擬似粒子の焼結性を評価するための焼結鍋試験を行った。
【００５７】
[焼結鍋試験の試験方法]
焼結鍋試験では、図３に示す焼結鍋21を用いた。この焼結鍋21は、点火炉22と、この点火炉22の下側に設けられた筒状の焼結鍋本体23と、この焼結鍋本体23の下側に設けられたウインドボックス24とを有している。
【００５８】
焼結鍋本体23は、点火炉22およびウインドボックス24に連通し、点火炉22側からウインドボックス24側へ１００ｍｍ間隔で離間した熱電対26が設けられている。
【００５９】
ウインドボックス24は、鍋下温度を測定する熱電対26および鍋下圧力を測定する圧力計27が設けられている。
【００６０】
また、ウインドボックス24には、熱電対26および圧力計27の下流側に空気を吸引するブロワ28が設けられている。このブロワ28は、鍋下圧力が６．０ＫＰａで一定になるように風量が制御されている。
【００６１】
そして、焼結鍋試験では、焼結鍋本体23に擬似粒子を充填して充填層29とし、点火炉22から充填層29の上層部の固体燃料に着火した後、ブロワ28により空気を吸引することにより、充填層29の上層部から下層部に順次燃焼させ、焼結を進行させ焼結時間を測定した。なお、焼結時間は、点火から鍋下温度が最大になるまでの時間とした。
【００６２】
[歩留および生産性の評価方法]
焼結後の焼結ケーキを２ｍの高さから２回落下させて、粒径５ｍｍ以上の焼結鉱の割合を歩留として評価した。
【００６３】
さらに、生産率（ｔ／ｈｒ／ｍ２）＝歩留評価後の粒径５ｍｍ以上の焼結鉱の質量／焼結時間／焼結鍋の面積の式により、生産率を求めて生産性を評価した。
【００６４】
[試験に用いた各試料について]
試料Ｎｏ．１は、各種試験で用いた各試料の基準（ベース例）である。バインダーを無添加とし、造粒水分量は、表１に示した配合の焼結原料においてバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗである７．１質量％とした。
【００６５】
そして、ドラムミキサーにて、造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率を測定するとともに、焼結鍋試験を行った。
【００６６】
−０．５ｍｍ粉率、焼結時間、歩留および生産性は、表２に示したとおりであり、これらを以下に示す本実施例または比較例の基準とした。
【００６７】
試料Ｎｏ．２は、発明例１（本実施例）として、リグニンを含む粉状の有機系バインダーを用いたものであり、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量Ｍｂを１．５質量％とした。また、この条件を（１）式に適用すると、造粒水分量Ｗｂの範囲は、５．１５＜造粒水分量（Ｗｂ）＜６．０５となるため、造粒水分量Ｗｂを５．８質量％とした。
【００６８】
そして、ドラムミキサーで焼結原料とバインダーと水分とを混合造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率の測定をするとともに、焼結鍋試験を行った。
【００６９】
試料Ｎｏ．３は、発明例２（本実施例）として、リグニンを含む粉状の有機系バインダーを用いたものであり、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量Ｍｂを０．５質量％とした。また、この条件を（１）式に適用すると、造粒水分量Ｗｂは、６．４５＜Ｗｂ＜６．７５となるため、造粒水分量Ｗｂを６．５質量％とした。
【００７０】
そして、ドラムミキサーで焼結原料とバインダーと水分とを混合造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率の測定をするとともに、焼結鍋試験を行った。
【００７１】
試料Ｎｏ．４は、発明例３（本実施例）として、リグニンを含む液体の有機系バインダーを用いたものであり、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量を２．０質量％とした。また、リグニンを含む液体の有機系バインダーの固形分比率は５０％である。この条件を（１）式に適用すると５．８＜Ｗｂ＜６．４となるため、造粒水分量Ｗｂを６．２質量％とした。
【００７２】
そして、ドラムミキサーにて、造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率を測定するとともに、焼結鍋試験を行った。
【００７３】
試料Ｎｏ．５は、発明例４（本実施例）として、試料Ｎｏ．４（発明例３）と同じリグニンを含む液体の有機系バインダーを用い、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量を２．０質量％とした。この条件を（１）式に適用すると５．８＜Ｗｂ＜６．４となるが、造粒水分量Ｗｂは、この（１）式にて示される範囲より少ない５．６質量％とした。
【００７４】
そして、ドラムミキサーにて、造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率を測定するとともに、焼結鍋試験を行った。
【００７５】
試料Ｎｏ．６は、発明例５（本実施例）として、リグニンを含む液体の有機系バインダーを用いたものであり、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量を２．０質量％とした。また、リグニンを含む液体の有機系バインダーの固形分比率は５０％である。この条件を（１）式に適用すると５．８＜Ｗｂ＜６．４となるが、造粒水分量Ｗｂは、この（１）式にて示される範囲より多い６．８質量％とした。
【００７６】
そして、ドラムミキサーにて、造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率を測定するとともに、焼結鍋試験を行った。
【００７７】
試料Ｎｏ．７は、比較例１として、試料Ｎｏ．２（発明例１）と同様にリグニンを含む粉状の有機系バインダーを用いたものであり、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量Ｍｂを１．５質量％とした。また、この条件を（１）式に適用すると、造粒水分量Ｗｂの範囲は、５．１５＜造粒水分量（Ｗｂ）＜６．０５となるが、この試料Ｎｏ．７では、造粒水分量Ｗｂをこの範囲より多い７．３質量％とした。この造粒水分量は、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量である７．１質量％より多いものである。
【００７８】
そして、ドラムミキサーで焼結原料とバインダーと水分とを混合造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率の測定をするとともに、焼結鍋試験を行った。
【００７９】
試料Ｎｏ．８は、比較例２としてバインダーに澱粉を用いたもので、この澱粉の添加量Ｍｂを１．５質量％とした。また、この条件を（１）式に適用すると、造粒水分量（Ｗｂ）は、５．１５＜造粒水分量（Ｗｂ）＜６．０５となるため、造粒水分量Ｗｂを５．９質量％とした。
【００８０】
そして、ドラムミキサーで焼結原料とバインダーと水分とを混合造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率の測定をするとともに、焼結鍋試験を行った。
【００８１】
[評価結果]
上記各発明例および比較例における−０．５ｍｍ粉率の測定結果および焼結鍋試験の結果を表２に示す。
【００８２】
【表２】
【００８３】
表２に示すように、バインダーを用いないベース例（試料Ｎｏ．１）に比べ、発明例１（試料Ｎｏ．２）ないし発明例５（試料Ｎｏ．６）は、−０．５ｍｍ粉率が低下しているだけでなく、焼結時間が短くなり、歩留が向上しているため、生産率が増加している。
【００８４】
これら発明例１（試料Ｎｏ．２）ないし発明例５（試料Ｎｏ．６）の結果により、造粒水分量Ｗｂを、バインダー無添加の場合の適正水分量Ｗと、バインダー量とに基づいて設定し、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗより少なくすることにより、擬似粒子の強度を向上でき、生産性を向上できることが分かる。
【００８５】
また、リグニンを含む液体の有機系バインダーを用いた発明例３（試料Ｎｏ．４）は、−０．５ｍｍ粉率、焼結時間、歩留および生産率のいずれも、リグニンを含む粉末の有機系バインダーを用いた発明例１（試料Ｎｏ．２）および発明例２（試料Ｎｏ．３）と同等だった。
【００８６】
この発明例３（試料Ｎｏ．４）の結果により、リグニンを含む有機系バインダーが粉末の場合および液体の場合のいずれも、造粒水分量Ｗｂを、バインダー無添加の場合の適正水分量Ｗと、バインダー量とに基づいて設定し、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗより少なくすることによって、擬似粒子の強度を向上でき、生産性を向上できることが分かる。
【００８７】
ここで、発明例４（試料Ｎｏ．５）は、ベース例（試料Ｎｏ．１）に比べると−０．５ｍｍ粉率が低下しているだけでなく、焼結時間が短くなり、歩留が向上しているため、生産率が増加している。しかし、造粒水分量Ｗｂが（１）式にて示す範囲外のものであり、発明例１（試料Ｎｏ．２）、発明例２（試料Ｎｏ．３）および発明例３（試料Ｎｏ．４）に比べると、−０．５ｍｍ粉率が高く、焼結時間が若干長くなり、歩留が若干低下しているため、生産率が若干低下している。
【００８８】
また、発明例５（試料Ｎｏ．６）は、ベース例（試料Ｎｏ．１）に比べると−０．５ｍｍ粉率が低下しているだけでなく、焼結時間が短くなり、歩留が向上しているため、生産率が増加している。しかし、造粒水分量Ｗｂが（１）式にて示す範囲外のものであり、発明例１（試料Ｎｏ．２）、発明例２（試料Ｎｏ．３）および発明例３（試料Ｎｏ．４）に比べると、−０．５ｍｍ粉率が高く、特に、バインダー量が同じである発明例３（試料Ｎｏ．４）より、焼結時間が若干長くなり、歩留が若干低下しているため、生産率が若干低下している。
【００８９】
すなわち、発明例１（試料Ｎｏ．２）、発明例２（試料Ｎｏ．３）および発明例３（試料Ｎｏ．４）と、発明例４（試料Ｎｏ．５）および発明例５（試料Ｎｏ．６）との対比により、造粒水分量Ｗｂを（１）式にて示される範囲内にすることによって、擬似粒子の強度をより向上でき、生産性をより向上できることが分かる。
【００９０】
これに対して、リグニンを含む有機系バインダーを用い、このバインダーを発明例１（試料Ｎｏ．２）と同量添加した比較例１（試料Ｎｏ．７）は、造粒水分量Ｗｂがバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗより多く、水分過多のため、ドラムミキサー内での転動が不十分で擬似粒子が作製できなかった。
【００９１】
なお、図２に示されるように、最も−０．５ｍｍ粉率が低くなる水分量より少し水分量が増えただけで、−０．５ｍｍ粉率が急上昇しており、このことからも水分過多の場合は造粒しにくいことが分かる。
【００９２】
また、バインダーとして澱粉を用いた比較例２（試料Ｎｏ．８）は、造粒水分量Ｗｂを（１）式の範囲内としたが、−０．５ｍｍ粉率がバインダーを用いていないベース例よりも高かった。また、発明例１（試料Ｎｏ．２）ないし発明例５（試料Ｎｏ．６）に比べて、焼結時間が長くなり、歩留が低下しているため、生産率が低下し、生産性が悪化している。
【００９３】
この比較例２（試料Ｎｏ．８）の結果により、バインダーとして澱粉を用いた場合には、造粒水分量Ｗｂを（１）式の範囲内にしても、擬似粒子を適切に作製できず、生産性を向上できないことが分かる。
【符号の説明】
【００９４】
11 擬似粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に用いる焼結鉱の製造方法に関し、より具体的には、造粒助剤であるバインダーを用いて混合造粒した擬似粒子を焼結して作製する焼結鉱の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、焼結鉱を製造する際には、まず、複数銘柄の鉄鉱石にて構成される主原料と、石灰石および珪石などの副原料と、粉コークスなどの固体燃料とを所定の割合で配合して焼結原料とする。
【０００３】
また、ドラムミキサーやディスクペレタイザーなどを用い、焼結原料に水分を添加して混合造粒し、図４に示すような擬似粒子１と呼ばれる造粒物を作成する。
【０００４】
この擬似粒子１は、核粒子２と、この核粒子２の周囲に付着した付着粒子３とを備えており、付着粒子３は、水による架橋４にて水の表面張力により核粒子２に付着した状態が保持されている。
【０００５】
そして、擬似粒子１をドワイトロイド（ＤＬ）型焼結機のパレットに充填して擬似粒子１の充填層とし、この充填層の表層に着火する。その後、パレット下方に設置された排風機によって空気を吸引することにより、充填層の表層の固体燃料から下層の固体燃料へ順次点火され、この燃焼熱で擬似粒子１が焼成されて焼結が進行し、焼結ケーキが形成され、この焼結ケーキを所定の大きさに粉砕して焼結鉱が得られる。
【０００６】
このように製造される焼結鉱は、混合造粒における擬似粒子化の状況が焼結の際の充填層の通気性に影響し、焼結鉱の歩留などの生産性が変化する。
【０００７】
すなわち、擬似粒子化が不十分であると、微粉化した粒子が焼成中に剥離し、この剥離した粒子が充填層の通気を阻害し、通気性が悪化してしまう。また、擬似粒子化が不十分で擬似粒子の粒径が小さいと、充填層の通気性が悪化してしまう。そして、充填層の通気性が悪化すると、焼結が進行しにくく生産性が低下してしまう。
【０００８】
そこで、焼結時の充填層の通気性を向上させる手段としては様々な方法が提案されており、そのうちの一つとして、造粒助剤としてバインダーを添加して、擬似粒子の強度を向上させる方法が知られている。
【０００９】
また、このような造粒用のバインダーとして、ベントナイト、リグニン（パルプ廃液）、澱粉およびセルロース系増粘剤などを用いて、焼結鉱を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
一方、造粒の際に加える水分量である造粒水分量によっても擬似粒子化の状況が大きく変化することが知られている。
【００１１】
具体的には、造粒水分量が少ない場合は、核粒子２に付着粒子３が付着しにくく、微粉化した粒子が焼成中に剥離しやすくなってしまう。造粒水分量が多い場合は、混合造粒の際に焼結原料が造粒機内で転動しにくく、擬似粒子を作製できずにスラリー状態となる場合があるとともに、焼成の際に擬似粒子の水分により温度が低下して焼結が進行しにくくなってしまい生産性が低下してしまう。
【００１２】
ここで、適正な造粒水分量を設定するための因子は多数あるが、適正な造粒水分量を設定する方法の一つとして、焼結原料の吸水指数、焼結原料の粒度分布および焼結原料の化学組成などに基づき造粒水分量を設定する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−２５５５６号公報（第２−４頁）
【特許文献２】特開２０１０−１０６３０１号公報（第３−８頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述の特許文献１のようにバインダーを用いた場合においても、造粒水分量によって擬似粒子化の状況が変化することは明らかであり、造粒水分量によっては、バインダーを用いても擬似粒子を適切に作製できず、生産性が向上しない可能性が考えられる。
【００１５】
また、特許文献２ではバインダーを用いる場合が考慮されていないため、特許文献１の方法に特許文献２の条件を適用しても、擬似粒子を適切に作製できず、生産性を向上できない可能性も考えられる。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、擬似粒子を適切に作製でき、生産性が良好な焼結鉱の製造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】
【００１７】
請求項１に記載された焼結鉱の製造方法は、焼結原料にリグニンを含む有機系バインダーおよび水分を添加して混合造粒して擬似粒子を作製し、この擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、混合造粒の際に添加する水分の量である造粒水分量は、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量とバインダー量とに基づいて計算し、この計算された造粒水分量がバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量より少ないものである。
【００１８】
請求項２に記載された焼結鉱の製造方法は、請求項１記載の焼結鉱の製造方法において、造粒水分量は、（１）式にて示される範囲内であるものである。
（１）式：（Ｗ−１．３・Ｍｂ）＜Ｗｂ＜（Ｗ−０．７・Ｍｂ）
Ｗｂ：造粒水分量（質量％）
Ｗ：バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量（質量％）
Ｍｂ：バインダーの添加量（質量％）×バインダー中の固形分比率
ただし、Ｍｂ＜Ｗ／１．３とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、造粒水分量をバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量とバインダー量とに基づいて計算し、リグニンを含む有機系バインダーを用いる際の適正な造粒水分量を設定できるため、擬似粒子を適切に作製でき、生産性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明における擬似粒子の構成を示す断面模式図である。
【図２】造粒水分量と−０．５ｍｍ粉率との関係を示すグラフである。
【図３】焼結鍋試験にて使用する焼結鍋を示す構成図である。
【図４】従来のバインダーを用いない場合の擬似粒子の構成を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
焼結鉱を製造する際には、まず、複数銘柄の鉄鉱石を配合した主原料と、石灰石および珪石などの副原料と、粉コークスなどの固体燃料とを所定の割合で配合して焼結原料を構成する。なお、主原料の鉄鉱石は、採掘される地域などによって成分が異なるため、主原料としての特性やコストなどを考慮して複数銘柄のものを配合する。
【００２３】
次に、ドラムミキサーやディスクペレタイザーなどの造粒機を用い、焼結原料に造粒助剤であるバインダーおよび水分を添加して混合造粒して、図１に模式的に示す擬似粒子11という造粒物を作製する。
【００２４】
また、このように作製した擬似粒子11をドワイトロイド（ＤＬ）型焼結機などの焼結手段にて焼結し、焼結鉱が得られる。
【００２５】
ここで、擬似粒子11は、図１に示すように、核粒子12と、この核粒子12に付着した付着粒子13とを備えており、粒径が大きいほど、焼結する際の通気性を確保しやすいので好ましい。
【００２６】
付着粒子13は、核粒子12として造粒されなかった主原料、副原料および固体燃料にて構成され、添加された水分による架橋14およびバインダーによる架橋15により核粒子12に付着した状態が保持されている。
【００２７】
バインダーは、パルプ廃液から作成されたリグニンを含む有機系バインダーであり、粉状のものおよび液体のもののいずれでもよい。
【００２８】
なお、リグニンを含む有機系バインダーには、炭素（Ｃ）が１０〜４０質量％程度含まれているため、固形燃料の使用量を低減できる。
【００２９】
[バインダー添加の有無が造粒水分量に及ぼす影響]
本発明において、混合造粒の際に添加する水分の量、すなわち造粒水分量Ｗｂは、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗと、バインダー量とに基づいて計算する。また、この計算された造粒水分量Ｗｂは、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗより少なくなる。
【００３０】
[バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗ]
バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗは、焼結原料の吸水性、組成および粒度分布などの特性によって変化するものである。そこで、あらかじめ造粒しようとする焼結原料において、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗを把握した。
【００３１】
バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗは、例えば、表１に示す配合の焼結原料に、バインダーを添加せずに水の添加量を種々に変化させて造粒を行い、造粒後の擬似粒子を１０５℃で２時間完全乾燥させた後に測定する−０．５ｍｍ粉率に基づいて確認した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
造粒にはタイヤ型ペレタイザーを用いた。このタイヤ型ペレタイザーは、直径５００ｍｍのタイヤを利用した造粒機であり、タイヤのゴム部分の内側に焼結原料を収容した状態でタイヤを回転させることにより造粒するものである。
【００３４】
また、−０．５ｍｍ粉率とは、目の間隔が０．５ｍｍの篩いを用いて、造粒後の擬似粒子における粒径０．５ｍｍ未満の微粉粒子量（質量％）を測定したものである。
【００３５】
−０．５ｍｍ粉率が高くなるほど、微粉粒子が多いということになり、この微粉粒子が焼結の際の通気性を阻害する原因になりやすいと考えられているため、擬似粒子としては好ましくない。
【００３６】
一方、−０．５ｍｍ粉率が低いほど、造粒により作製された擬似粒子が大きいサイズの塊としてまとまっていることになるため、焼結の際の通気性を確保しやすく、擬似粒子として好ましい状態である。
【００３７】
図２に造粒水分量と乾燥後の−０．５ｍｍ粉率との関係を示す。バインダー無添加の場合（図中のＡ）は、造粒水分量が約７質量％の場合に−０．５ｍｍ粉率が最小になることから、約７質量％がバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗである。
【００３８】
また、図２には、リグニンを含む有機系バインダーを０．５質量％用いた場合（図中のＢ）、１．０質量％用いた場合（図中のＣ）、および、１．５質量％用いた場合（図中のＤ）における造粒水分量と−０．５ｍｍ粉率との関係も示す。
【００３９】
リグニンを含む有機系バインダーを用いた場合（Ｂ、Ｃ、Ｄ）、造粒水分量Ｗｂをバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量である約７質量％とすると水分過多であり、造粒できなかった。
【００４０】
また、バインダー無添加の場合（Ａ）の−０．５ｍｍ粉率の最小値が約７．５％であるのに対し、リグニンを含む有機系バインダーを用いた場合（Ｂ、Ｃ、Ｄ）の−０．５ｍｍ粉率の最小値は、いずれも約３％以下となっている。すなわち、微粉粒子の割合が大きく低下しており、リグニンを含む有機系バインダーを用いると造粒性が向上することを確認できた。
【００４１】
さらに、リグニンを含む有機系バインダーを用いた場合の−０．５ｍｍ粉率の値が最小となる造粒水分量は、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、すなわち、リグニンを含む有機系バインダーの添加量の増加にともない低水分量側へ移行している。
【００４２】
したがって、リグニンを含む有機系バインダーを添加して混合造粒する際の造粒水分量は、バインダー無添加の場合の造粒水分量とバインダー量とに基づいて、バインダー無添加の場合の造粒水分量より少なくすることができる。
【００４３】
特に、Ｗｂをリグニンを含む有機系バインダーを添加する場合の造粒水分量（質量％）とし、Ｗをバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量（質量％）とし、Ｍｂをバインダーの添加量（質量％）×バインダー中の固形分比率とすると、造粒水分量Ｗｂは（１）式にて示される範囲内とすると好ましい。ただし、Ｍｂ＜Ｗ／１．３とする。
【００４４】
（１）式：（Ｗ−１．３・Ｍｂ）＜Ｗｂ＜（Ｗ−０．７・Ｍｂ）
【００４５】
造粒水分量を示すＷｂの値が、Ｗ−１．３・Ｍｂの値以下であると、水分による核粒子12に対する付着粒子13の保持力すなわち擬似粒子11の強度向上効果が十分に得られず、Ｗ−０．７・Ｍｂの値以上であると、水分過多となり造粒が進行しにくくなってしまう。
【００４６】
バインダー量Ｍｂは、バインダーの添加量（質量％）×バインダー中の固形分比率で表される。すなわち、バインダー量Ｍｂは造粒に関わるバインダーの固形分量であり、粉体のバインダーを添加する場合にはバインダーの添加量そのものがバインダー量Ｍｂとなる。また、液体のバインダーを添加する場合は、添加したバインダー量に固形分比率を掛けた固形分量がバインダー量Ｍｂとなる。
【００４７】
また、粉状のバインダーを用いる場合は、バインダー添加量が、０．１質量％未満であると、バインダーによる核粒子12に対する付着粒子13の保持力、すなわち擬似粒子11の強度向上効果が十分に得られない。一方、バインダーの添加量が３．０％より多いと、擬似粒子11の強度向上効果が飽和するだけでなく、バインダーに含まれるナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などの有害成分が増加するとともに、製造コストの増加を招いてしまう。したがって、バインダーの添加量は、０．１質量％以上３．０質量％以下が好ましい。
【００４８】
そして、上記焼結鉱の製造方法によれば、造粒水分量Ｗｂをバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量とバインダー量とに基づいて計算することにより、バインダーとしてリグニンを含む有機系バインダーを用いる際の適正な造粒水分量Ｗｂを設定できるため、擬似粒子を適切に作製できる。
【００４９】
したがって、擬似粒子11の強度を向上でき、剥離した微粉粒子による焼成の際の充填層の通気性の低下を抑制できるとともに、擬似粒子11に含まれる水分による焼成の際の温度の低下を抑制できるため、焼結鉱の生産性を向上できる。
【００５０】
特に、造粒水分量Ｗｂを（１）式の範囲にすることにより、擬似粒子を適切に作製しやすく、焼結鉱の生産性をより向上できる。
【００５１】
なお、上記一実施の形態では、主原料として複数銘柄の鉄鉱石を配合したが、このような構成には限定されず、１種類の鉄鉱石のみを用いる構成にしてもよい。
【００５２】
また、−０．５ｍｍ粉率を測定する際には、タイヤ型ペレタイザーを用いて擬似粒子を造粒した構成としたが、混合造粒手段は、タイヤ型ペレタイザーに限定されず、従来の造粒機から適宜選択可能である。
【実施例】
【００５３】
以下、本実施例および比較例について説明する。
【００５４】
まず、上記表１に示す割合にて、各鉄鉱石と、返鉱と、石灰石と、蛇紋岩と、珪石と、粉コークスとを配合して、焼結原料を作製した。なお、返鉱とは、焼結原料の作製過程にて排出された通常粒径が５ｍｍ以下のものである。
【００５５】
この焼結原料を用い、リグニンを含む粉末の有機系バインダー（商品名：サンエキスＰ３２１（「サンエキス」は登録商標。）、日本製紙ケミカル株式会社製）、リグニンを含む液体の有機系バインダー（商品名：サンエキスＭ１００（「サンエキス」は登録商標。）、または、比較として澱粉（商品名：モルデックスαＫ、宝澱粉化学株式会社製）と、水分とを添加した。
【００５６】
そして、ドラムミキサーにて造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、各種試料の−０．５ｍｍ粉率を測定するとともに、０．５ｍｍ篩いで残った塊状の擬似粒子の焼結性を評価するための焼結鍋試験を行った。
【００５７】
[焼結鍋試験の試験方法]
焼結鍋試験では、図３に示す焼結鍋21を用いた。この焼結鍋21は、点火炉22と、この点火炉22の下側に設けられた筒状の焼結鍋本体23と、この焼結鍋本体23の下側に設けられたウインドボックス24とを有している。
【００５８】
焼結鍋本体23は、点火炉22およびウインドボックス24に連通し、点火炉22側からウインドボックス24側へ１００ｍｍ間隔で離間した熱電対26が設けられている。
【００５９】
ウインドボックス24は、鍋下温度を測定する熱電対26および鍋下圧力を測定する圧力計27が設けられている。
【００６０】
また、ウインドボックス24には、熱電対26および圧力計27の下流側に空気を吸引するブロワ28が設けられている。このブロワ28は、鍋下圧力が６．０ＫＰａで一定になるように風量が制御されている。
【００６１】
そして、焼結鍋試験では、焼結鍋本体23に擬似粒子を充填して充填層29とし、点火炉22から充填層29の上層部の固体燃料に着火した後、ブロワ28により空気を吸引することにより、充填層29の上層部から下層部に順次燃焼させ、焼結を進行させ焼結時間を測定した。なお、焼結時間は、点火から鍋下温度が最大になるまでの時間とした。
【００６２】
[歩留および生産性の評価方法]
焼結後の焼結ケーキを２ｍの高さから２回落下させて、粒径５ｍｍ以上の焼結鉱の割合を歩留として評価した。
【００６３】
さらに、生産率（ｔ／ｈｒ／ｍ２）＝歩留評価後の粒径５ｍｍ以上の焼結鉱の質量／焼結時間／焼結鍋の面積の式により、生産率を求めて生産性を評価した。
【００６４】
[試験に用いた各試料について]
試料Ｎｏ．１は、各種試験で用いた各試料の基準（ベース例）である。バインダーを無添加とし、造粒水分量は、表１に示した配合の焼結原料においてバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗである７．１質量％とした。
【００６５】
そして、ドラムミキサーにて、造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率を測定するとともに、焼結鍋試験を行った。
【００６６】
−０．５ｍｍ粉率、焼結時間、歩留および生産性は、表２に示したとおりであり、これらを以下に示す本実施例または比較例の基準とした。
【００６７】
試料Ｎｏ．２は、発明例１（本実施例）として、リグニンを含む粉状の有機系バインダーを用いたものであり、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量Ｍｂを１．５質量％とした。また、この条件を（１）式に適用すると、造粒水分量Ｗｂの範囲は、５．１５＜造粒水分量（Ｗｂ）＜６．０５となるため、造粒水分量Ｗｂを５．８質量％とした。
【００６８】
そして、ドラムミキサーで焼結原料とバインダーと水分とを混合造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率の測定をするとともに、焼結鍋試験を行った。
【００６９】
試料Ｎｏ．３は、発明例２（本実施例）として、リグニンを含む粉状の有機系バインダーを用いたものであり、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量Ｍｂを０．５質量％とした。また、この条件を（１）式に適用すると、造粒水分量Ｗｂは、６．４５＜Ｗｂ＜６．７５となるため、造粒水分量Ｗｂを６．５質量％とした。
【００７０】
そして、ドラムミキサーで焼結原料とバインダーと水分とを混合造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率の測定をするとともに、焼結鍋試験を行った。
【００７１】
試料Ｎｏ．４は、発明例３（本実施例）として、リグニンを含む液体の有機系バインダーを用いたものであり、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量を２．０質量％とした。また、リグニンを含む液体の有機系バインダーの固形分比率は５０％である。この条件を（１）式に適用すると５．８＜Ｗｂ＜６．４となるため、造粒水分量Ｗｂを６．２質量％とした。
【００７２】
そして、ドラムミキサーにて、造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率を測定するとともに、焼結鍋試験を行った。
【００７３】
試料Ｎｏ．５は、発明例４（本実施例）として、試料Ｎｏ．４（発明例３）と同じリグニンを含む液体の有機系バインダーを用い、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量を２．０質量％とした。この条件を（１）式に適用すると５．８＜Ｗｂ＜６．４となるが、造粒水分量Ｗｂは、この（１）式にて示される範囲より少ない５．６質量％とした。
【００７４】
そして、ドラムミキサーにて、造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率を測定するとともに、焼結鍋試験を行った。
【００７５】
試料Ｎｏ．６は、発明例５（本実施例）として、リグニンを含む液体の有機系バインダーを用いたものであり、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量を２．０質量％とした。また、リグニンを含む液体の有機系バインダーの固形分比率は５０％である。この条件を（１）式に適用すると５．８＜Ｗｂ＜６．４となるが、造粒水分量Ｗｂは、この（１）式にて示される範囲より多い６．８質量％とした。
【００７６】
そして、ドラムミキサーにて、造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率を測定するとともに、焼結鍋試験を行った。
【００７７】
試料Ｎｏ．７は、比較例１として、試料Ｎｏ．２（発明例１）と同様にリグニンを含む粉状の有機系バインダーを用いたものであり、このリグニンを含む有機系バインダーの添加量Ｍｂを１．５質量％とした。また、この条件を（１）式に適用すると、造粒水分量Ｗｂの範囲は、５．１５＜造粒水分量（Ｗｂ）＜６．０５となるが、この試料Ｎｏ．７では、造粒水分量Ｗｂをこの範囲より多い７．３質量％とした。この造粒水分量は、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量である７．１質量％より多いものである。
【００７８】
そして、ドラムミキサーで焼結原料とバインダーと水分とを混合造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率の測定をするとともに、焼結鍋試験を行った。
【００７９】
試料Ｎｏ．８は、比較例２としてバインダーに澱粉を用いたもので、この澱粉の添加量Ｍｂを１．５質量％とした。また、この条件を（１）式に適用すると、造粒水分量（Ｗｂ）は、５．１５＜造粒水分量（Ｗｂ）＜６．０５となるため、造粒水分量Ｗｂを５．９質量％とした。
【００８０】
そして、ドラムミキサーで焼結原料とバインダーと水分とを混合造粒して擬似粒子を作製し、１０５℃で２時間乾燥させた後、−０．５ｍｍ粉率の測定をするとともに、焼結鍋試験を行った。
【００８１】
[評価結果]
上記各発明例および比較例における−０．５ｍｍ粉率の測定結果および焼結鍋試験の結果を表２に示す。
【００８２】
【表２】
【００８３】
表２に示すように、バインダーを用いないベース例（試料Ｎｏ．１）に比べ、発明例１（試料Ｎｏ．２）ないし発明例５（試料Ｎｏ．６）は、−０．５ｍｍ粉率が低下しているだけでなく、焼結時間が短くなり、歩留が向上しているため、生産率が増加している。
【００８４】
これら発明例１（試料Ｎｏ．２）ないし発明例５（試料Ｎｏ．６）の結果により、造粒水分量Ｗｂを、バインダー無添加の場合の適正水分量Ｗと、バインダー量とに基づいて設定し、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗより少なくすることにより、擬似粒子の強度を向上でき、生産性を向上できることが分かる。
【００８５】
また、リグニンを含む液体の有機系バインダーを用いた発明例３（試料Ｎｏ．４）は、−０．５ｍｍ粉率、焼結時間、歩留および生産率のいずれも、リグニンを含む粉末の有機系バインダーを用いた発明例１（試料Ｎｏ．２）および発明例２（試料Ｎｏ．３）と同等だった。
【００８６】
この発明例３（試料Ｎｏ．４）の結果により、リグニンを含む有機系バインダーが粉末の場合および液体の場合のいずれも、造粒水分量Ｗｂを、バインダー無添加の場合の適正水分量Ｗと、バインダー量とに基づいて設定し、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗより少なくすることによって、擬似粒子の強度を向上でき、生産性を向上できることが分かる。
【００８７】
ここで、発明例４（試料Ｎｏ．５）は、ベース例（試料Ｎｏ．１）に比べると−０．５ｍｍ粉率が低下しているだけでなく、焼結時間が短くなり、歩留が向上しているため、生産率が増加している。しかし、造粒水分量Ｗｂが（１）式にて示す範囲外のものであり、発明例１（試料Ｎｏ．２）、発明例２（試料Ｎｏ．３）および発明例３（試料Ｎｏ．４）に比べると、−０．５ｍｍ粉率が高く、焼結時間が若干長くなり、歩留が若干低下しているため、生産率が若干低下している。
【００８８】
また、発明例５（試料Ｎｏ．６）は、ベース例（試料Ｎｏ．１）に比べると−０．５ｍｍ粉率が低下しているだけでなく、焼結時間が短くなり、歩留が向上しているため、生産率が増加している。しかし、造粒水分量Ｗｂが（１）式にて示す範囲外のものであり、発明例１（試料Ｎｏ．２）、発明例２（試料Ｎｏ．３）および発明例３（試料Ｎｏ．４）に比べると、−０．５ｍｍ粉率が高く、特に、バインダー量が同じである発明例３（試料Ｎｏ．４）より、焼結時間が若干長くなり、歩留が若干低下しているため、生産率が若干低下している。
【００８９】
すなわち、発明例１（試料Ｎｏ．２）、発明例２（試料Ｎｏ．３）および発明例３（試料Ｎｏ．４）と、発明例４（試料Ｎｏ．５）および発明例５（試料Ｎｏ．６）との対比により、造粒水分量Ｗｂを（１）式にて示される範囲内にすることによって、擬似粒子の強度をより向上でき、生産性をより向上できることが分かる。
【００９０】
これに対して、リグニンを含む有機系バインダーを用い、このバインダーを発明例１（試料Ｎｏ．２）と同量添加した比較例１（試料Ｎｏ．７）は、造粒水分量Ｗｂがバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量Ｗより多く、水分過多のため、ドラムミキサー内での転動が不十分で擬似粒子が作製できなかった。
【００９１】
なお、図２に示されるように、最も−０．５ｍｍ粉率が低くなる水分量より少し水分量が増えただけで、−０．５ｍｍ粉率が急上昇しており、このことからも水分過多の場合は造粒しにくいことが分かる。
【００９２】
また、バインダーとして澱粉を用いた比較例２（試料Ｎｏ．８）は、造粒水分量Ｗｂを（１）式の範囲内としたが、−０．５ｍｍ粉率がバインダーを用いていないベース例よりも高かった。また、発明例１（試料Ｎｏ．２）ないし発明例５（試料Ｎｏ．６）に比べて、焼結時間が長くなり、歩留が低下しているため、生産率が低下し、生産性が悪化している。
【００９３】
この比較例２（試料Ｎｏ．８）の結果により、バインダーとして澱粉を用いた場合には、造粒水分量Ｗｂを（１）式の範囲内にしても、擬似粒子を適切に作製できず、生産性を向上できないことが分かる。
【符号の説明】
【００９４】
11 擬似粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結原料にリグニンを含む有機系バインダーおよび水分を添加して混合造粒して擬似粒子を作製し、この擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
混合造粒の際に添加する水分の量である造粒水分量は、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量とバインダー量とに基づいて計算し、この計算された造粒水分量がバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量より少ない
ことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
造粒水分量は、（１）式にて示される範囲内である
ことを特徴とする請求項１記載の焼結鉱の製造方法。
（１）式：（Ｗ−１．３・Ｍｂ）＜Ｗｂ＜（Ｗ−０．７・Ｍｂ）
Ｗｂ：造粒水分量（質量％）
Ｗ：バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量（質量％）
Ｍｂ：バインダーの添加量（質量％）×バインダー中の固形分比率
ただし、Ｍｂ＜Ｗ／１．３とする。
【請求項１】
焼結原料にリグニンを含む有機系バインダーおよび水分を添加して混合造粒して擬似粒子を作製し、この擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
混合造粒の際に添加する水分の量である造粒水分量は、バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量とバインダー量とに基づいて計算し、この計算された造粒水分量がバインダー無添加の場合の適正な造粒水分量より少ない
ことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
造粒水分量は、（１）式にて示される範囲内である
ことを特徴とする請求項１記載の焼結鉱の製造方法。
（１）式：（Ｗ−１．３・Ｍｂ）＜Ｗｂ＜（Ｗ−０．７・Ｍｂ）
Ｗｂ：造粒水分量（質量％）
Ｗ：バインダー無添加の場合の適正な造粒水分量（質量％）
Ｍｂ：バインダーの添加量（質量％）×バインダー中の固形分比率
ただし、Ｍｂ＜Ｗ／１．３とする。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７６１４０（Ｐ２０１３−７６１４０Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７６５９（Ｐ２０１１−２１７６５９）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
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