具体实施方式
下面详细说明本发明。
本发明如前所述,在所述各制铁用原料的造粒处理方法中,若适合其中任一种,则可得到良好的模拟粒化性。因此,所述各制铁用原料的造粒处理方法中记载的各条件(特征),可满足其中的任一种,但满足多种条件(特征)则更好,最好是全部满足。
下面,按照实施形态,具体说明所述各制铁用原料的造粒处理方法及其使用的各种制铁用造粒处理剂,本发明不限定以下的各实施形态,可在各权利要求表示的范围内做各种变更,将不同实施形态中各自公开的技术性手段适当组合后得到的实施形态也包括在本发明的技术范围中。
实施形态1
本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法是,将制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)混合、调湿等后,进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)的方法。在该方法中,配合造粒处理用组合物,对该造粒处理用组合物进行造粒处理,在将含有所述制铁用原料的造粒处理用组合物以所定的比例分散在水中时,使经过所定时间后,浮游在水中的微粒量为所使用的造粒处理用组合物的固体成分的2重量%以上。即,所述造粒处理用组合物是指含有造粒剂的最终配合的制铁用原料,可进行造粒处理用的最终组合物(以下称为造粒处理用最终组合物)。
作为本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法,具体可列举出以下几种方法。
本实施形态的第1种制铁用原料的造粒处理方法是,一种对制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行混合、调湿等,进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)的方法。在该方法中,向所述制铁用原料添加(配合)分散剂,对得到的造粒处理用组合物进行造粒处理,使含有所述制铁用原料的造粒处理用组合物以所定的比例分散在水中时,经过所定时间后,浮游在水中的微粒量为所使用的造粒处理用组合物的固体成分2重量%以上。
本实施形态的第2种制铁用原料的造粒处理方法是,一种对制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行混合、调湿等,进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)的方法。在该方法中,向所述制铁用原料添加(配合)平均粒径为200mμm以下的微粒,对得到的造粒处理用组合物进行造粒处理,使所述含有制铁用原料的造粒处理用组合物以所定的比例分散在水中时,经过所定时间后,浮游在水中的微粒量为所使用的造粒处理用组合物的固体成分2重量%以上。
本实施形态的第3种制铁用原料的造粒处理方法是,一种对制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行混合、调湿等,进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)的方法,在该方法中,向所述制铁用原料添加(配合)平均粒径为200μm以下的微粒,对得到的造粒处理用组合物进行造粒处理,以使所述含有制铁用原料的造粒处理用组合物以所定的比例分散在水中时,经过所定时间后,浮游在水中的微粒量按照以使用的造粒处理用组合物的固体成分2重量%以上。
在本实施形态的制铁用原料造粒处理中,微粒的作用在于提高该微粒分散的水的凝聚力。通过使所述微粒分散于造粒时存在的水,如造粒使用的添加水和添有原料的水分中,可提高该微粒分散的水的凝聚力,在提高模拟粒化性的同时,可减轻造粒后的模拟颗粒强度及烧结时的烧结基层内的模拟颗粒崩坏,可提高烧结后的成品合格率等。
为此,可以认为,模拟粒化性受分散于造粒使用水中的微粒量很大的影响。本发明人深入研究的结果,在将含有制铁用原料的造粒处理用最终组合物以所定的比例分散在水中时,经过所定时间后,浮游(分散)在水中的微粒量(以分散微粒量表示),若是对使用的造粒处理用最终组合物的固体成分的2重量%以上的造粒处理用最终组合物进行造粒处理,则可看出具有良好的模拟粒化性。所述分散微粒量以2.5重量%以上为宜,如在3.0重量%以上为更好,最好为3.5重量%以上。
改善模拟粒化性能的所述分散微粒量可由最终配合的制铁用原料,即所述造粒处理用最终组合物的分散性实验进行测定。即,本实施形态的制铁用原料造粒方法是一种在最终配合的制铁用原料的分散性实验中分散微粒量达2重量%以上、对所述最终配合的制铁用原料进行造粒的造粒方法。
所述分散性实验是一种将最终配合的制铁用原料(造粒处理用最终组合物)以所定的比例分散在水中,经过所定时间后,对水中浮游(分散)的微粒量(分散微粒量)进行测定的方法。可以看出,此时的分散微粒量在成为分散在水中的所述造粒处理用最终组合物,即,所述分散性实验用的造粒处理用最终组合物的2重量%以上时,模拟粒化性良好。
所述分散性实验具体可由以下方法实施。
首先,按照将最终配合的制铁用原料(造粒处理用最终组合物),按100ml量筒中存在有固体成分10g的方法提取,向其中添加离子交换水,以使全量达到100ml,进行充分搅拌。搅拌约10秒后,将得到的分散液放置10分钟。此时粒径大的粒子和没有分散稳定化的粒子下沉。放置10分钟后,将分散液全部取出,使用110℃的干燥机,对该残留的下沉体积的粒子进行蒸发干固,测定该干燥重量,计算减重部分。由此,对所述分散液中浮游(分散)的微粒重量进行测定。并且,求出所述分散微粒量的干燥重量相对于提取的造粒处理用最终组合物的固体成分重量的比率(分散微粒量)。
在本实验形态中,为改善模拟粒化性能,可将所述造粒处理用最终组合物配合,使所述分散微粒量在2重量%以上,进行该造粒处理用最终组合物的造粒处理。
为此,本实施形态的制铁用原料造粒方法包括有,如籍由所述分散性实验测定分散微粒量的工序。又,本实施形态的制铁用原料造粒方法还包括使所述分散微粒量达到2重量%以上、对所述造粒处理用最终组合物的组成进行调节的工序。
作为使所述分散微粒量达2重量%以上的方法,例如可列举出:
(1)通过向所述制铁用原料添加微粒,或使用(配合)微粒量多的制铁用原料等,以此增加所述造粒处理用最终组合物中含有的微粒自身的量(绝对量),由此加大相对于制铁用原料的微粒比率,增加水中浮游(分散)的微粒量的方法;
(2)通过适当设定例如,分散剂的种类和使用量等,向所述制铁用原料添加分散剂,使所述分散微粒量达到2重量%以上的方法。
以及将(1)和(2)的方法组合等的方法。
所述分散性实验也可在每次造粒处理时调整造粒处理用最终组合物的组成。为了缩短造粒处理的时间,(I)预先决定分散微粒量在2重量%以上的配合条件,根据该配合条件进行造粒处理用最终组合物的配合;或者,(II)通过增大造粒处理用最终组合物中含有的微粒绝对量,即、相对于制铁用原料的微粒比率,也可增加分散微粒量。由此,也可省略所述分散性实验。
在增大造粒处理用最终组合物中含有的微粒绝对量,即、相对于制铁用原料的微粒比率时,(a)也可测定使用的制铁用原料中含有的微粒的分散微粒量。添加微粒,使所述分散微粒量达到2重量%以上;(b)也可相对于制铁用原料添加一定量以上的微粒使所述分散微粒量达到2重量%以上。作为向制铁用原料添加微粒的方法,从可容易调整造粒处理用最终组合物中含有的微粒量,即,相对于制铁用原料的微粒比率的角度出发,最好是采用在向制铁用原料中单独添加分散于水的200μm以下的微粒,即,采用不同于制铁用原料的另外的添加方法,因为可以容易地调节含于造粒处理用最终组合物中的微粒量,即,容易调节微粒相对于制铁用原料的比例,所以优选使用。
但是,也可通过添加(配合)含有许多的配合原料,调整造粒处理用最终组合物的含有的微粒量。作为所述配合原料,在配合制铁用原料时,通常将多种制铁用原料组合使用。并且在制铁用原料造粒时,作为配合原料,有时也可使用制铁工厂内产生的粉尘,例如,由高炉,烧结,转炉等产生的粉尘。在此,通过增大含有许多微粒的配合原料比例,以增加造粒处理用最终组合物中含有的微粒量,也可增加分散在水中微粒比例即分散微粒量。此时,通过与微粒一起添加分散剂,可增加分散微粒量。
作为使所述分散微粒量在2重量%以上的构成,例如,一般认为有以下几种:
(I)原先配合原料中含有的微粒(微粉)仅由水,即,不使用分散剂,即可达到2重量%以上分散的场合;
(II)原先配合原料中含有的微粒(微粉)通过使用分散剂,即可分散达到2重量%以上的场合;
(III)向原先配合原料中含有的微粒(微粉)再添加微粒,仅用水就可达到分散2重量%以上的场合;
(IV)向原先配合原料中含有的微粒(微粉)再添加微粒,通过使用分散剂达到分散2重量%以上的场合。
通常,在制铁用原料中含有附着、混入在原先制铁用原料中的微粒。例如,作为制铁用原料配合的铁矿石附有铁矿石的微粒和陶土等的粘土。又,石灰石含有石灰石(碳酸钙)的微粒等。并且,在所述的制铁用原料造粒时,作为配合原料,有时可使用制铁所内产生的粉尘,例如由高炉,烧结,转炉等产生的粉尘。
然而,这些微粒通常对于水的自我分散能力低,在进行制铁用原料造粒时,例如,如上述(III)或(IV)所示,通过向所述制铁用原料再添加与这些微粒同种或异种的微粒,使添加水中存在多量微粒;或者如(II)和(IV)所示,若使用分散剂,则不能增大添加水中的分散微粒量的浓度,可在原有基础上明显提高模拟粒化性。
铁矿石的造粒也可利用某种程度的水,这是因为在附在铁矿石表面上的200μm以下的微粒、石灰石、蛇纹石、硅石等的副原料、粉尘等中含有的200μm以下的微粒分散在水中,利用该微粒分散水的凝聚力,即可将比200μm大的铁矿石粘合成为模拟颗粒。
然而,由于可分散在原有制铁用原料中所含水中的微粒量少,微粒自身也常成为凝聚物,因此,通过在该凝聚物中捕捉水等,结果是减少了该微粒分散水的量。故在仅用水造粒时,若不增加添加水量,就不能充分实现模拟粒化。
为此,在本实施形态中,例如上述(II)所示,为了满足上述条件,将分散剂向所述制铁用原料(制铁用原料组合物)添加,或者如(IV)所示,补充可成为使铁矿石与铁矿石的微粒结合的粘结剂的、平均粒径200μm以下的微粒,同时,向所述制铁用原料(制铁用原料组合物)添加分散剂。
所述分散剂的作用是将配合原料原先仅有的200μm以下的微粒凝聚体及/或、其后向配合原料(制铁用原料)添加的平均粒径200μm以下的范围内的微粒凝聚体解开,通过使微粒水分散在水中,释放被凝聚体捕捉的水,同时增加分散在水中的粒子量。由此,所述分散剂的作用是增加促使模拟颗粒化进行的粘结剂,也可提高粘结剂自身的凝聚力。
因此,采用所述方法,如上所述使用分散剂,最好是补充平均粒径200μm以下的微粒,同时使用分散剂,可防止微粒的凝聚,不用增加添加水,可确保成为粘结剂的微粒分散水充分的量。采用所述方法,因可提高模拟粒化性,故不论是否添加微粒,也可大大减少造粒后的微粉量。
又,采用所述(IV)的方法,因微粒分散水中的微粒量也增加,其造粒后的模拟颗粒强度增大,减轻烧结时烧结基层内的模拟颗粒崩坏。结果是提高烧结基层的通气性,可提高烧结机的生产性。又可提高烧结后的烧结矿强度和成品合格率,大大提高烧结机的生产率。
即,作为所述制铁用原料中含有的平均粒径200μm以下范围内的微粒,如上所述。可以列举出:附在用作制铁用原料的铁矿石上的铁矿石的微粒和陶土、石灰石中含有的石灰石(碳酸钙)的微粒、各种粉尘等。在作用于模拟粒化的微粒量时,也可再添加与这些制铁用原料中含有的微粒同种或异种微粒。由此,可增加作用于模拟颗粒化的微粒量。
另外,如上(III)或(IV)所示,在向所述制铁用原料添加微粒时,通过添加含有许多微粒的制铁用原料,或者如上(I)所示,配合含有许多微粒的制铁用原料,在造粒处理用最终组合物中,也可进一步在微粒分散水中存在多量微粒。但最好采用将具有所述平均粒径的与所述制铁用原料中含有的微粒同种或异种的微粒,向所述制铁用原料不同的别的所述制铁用原料中进一步添加的方法,则容易调整所述造粒处理用最终组合物中的微粒量。在此基础上,可有选择地控制效果更好种类的粒子以及更好的粒度分布的粒子。
作为另外添加的微粒,也可是铁矿石的微粒和陶土、石灰石(碳酸钙)的微粒、各种粉尘等与制铁用原料中含有的微粒同种的微粒,也可采用硅胶、飞灰、硅石烟尘、无水石膏等与制铁用原料中含有的微粒不同的微粒。
作为另外添加的微粒,只要是具有所述平均粒径的微粒,无特别限定,但最好是铁矿石、钢铁用副原料、石灰石(碳酸钙)、陶土、膨润土、硅石粉尘、飞灰、无水石膏、硅胶等无机物的微粒,由此,可提高烧结时以及烧结后的强度。其中,尤其好的是碳酸钙、陶土、硅胶,可进一步提高烧结机的生产性。
即,作为所述造粒处理用最终组合物中含有的微粒,除了配合原料(制铁用原料)中混入的微粒之外,包括其后以别的途径添加的微粒,作为这些微粒可列举出所述各种微粒。但作为该微粒,最好是从所述铁矿石、钢铁用副原料、石灰石(碳酸钙)、陶土、膨润土、所述制铁用原料的粉尘、硅石粉尘、飞灰、无水石膏、硅胶组成的组中选择的至少一种。
又,所述微粒的平均粒径以200μm以下范围为宜。但从提高造粒性的效果上看,以0.01μm以上、150μm以下范围内为宜,最好是0.02μmm以上、100μm以下的范围内。如所述平均粒径若不足0.01μm,则存在着微粒容易凝聚的倾向。如所述平均粒径超过200μm,则存在降低作为粘结剂能力的倾向,不能获得高模拟粒化性,故不理想。在所述微粒难以凝聚且分散稳定性良好时,粒径越小,造粒性越好。然而,因不同的制铁用原料适合于分散安定化的粒径不一样,故所述微粒的平均粒径最好是根据制铁用原料的种类,在所述范围内适当进行设定。
又,在所述制铁用原料组合物并在造粒处理用最终组合物中,所述微粒相对于铁矿石添加量(比率)以0.01重量%以上、30重量%范围内为宜;最好是0.1重量%以上、20重量%范围内。如所述添加量不足0.01重量%时,烧结基层中的模拟颗粒崩坏的防止效果难以获得,模拟颗粒化的促进效果也小,微粉减少不多。又,如所述添加量多于重量时,会增加多个的矿渣等废弃物,反而增加微粒部分,降低通气性,故有可能降低烧结机的生产性。
又,作为所述(II)和(IV)的方法中采用的所述分散剂,只要是具有将微粒分散在水中的能力,不限定于无机化合物、有机化合物、低分子化合物或高分子化合物,无特别限定。作为所述分散剂,例如可使用酸基及/或具有其盐的高分子化合物。
具体的讲,作为上述分散剂,可以列举出:如磷酸三钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠等的无机分散剂;如十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钾、烷基硫酸铵等的烷基硫酸盐;十二烷基聚乙二醇醚硫酸钠;硫代蓖麻油酸钠(ナトリウムスルホリシノエ-ト);磺化石蜡盐、十二烷基苯磺酸钠、碱式苯酚羟基乙烯酯的碱金属硫酸盐等的烷基磺酸盐(酯);长链烷基萘磺酸盐;萘磺酸与甲醛的缩合物;月桂酸钠、油酸三乙醇胺、松香酸三乙醇胺等的非饱和脂肪酸盐;聚氧烷基醚硫酸酯(盐);聚氧乙烯羧酸酯硫酸酯盐;聚氧乙烯苯基醚硫酸酯盐;琥珀酸二烃基酯磺酸盐、聚氧乙烯芳基硫酸盐等具有非饱和基团的反应性阴离子乳化剂;聚氧乙烯烷基醚;聚氧乙烯烷基芳基醚;山梨糖醇酐脂肪族酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪族酯;甘油的单月桂酸酯等的脂肪族单酸甘油酯;聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物;环氧乙烷与脂肪族胺、酰胺或酸的缩合物;羟乙基纤维素、甲基纤维素、聚乙二醇、聚丙二醇及其改性物、甲基丙烯酸羟乙酯系水溶性高分子、甲基丙烯酸羟丙酯系水溶性高分子、聚乙烯吡咯烷酮等的水溶性非离子系高分子化合物;羧乙基纤维素、木质磺酸钠等酸基或具有其盐的半合成高分子化合物;β-萘磺酸盐甲醛缩合物、密胺磺酸盐甲醛缩合物、芳香族氨基磺酸聚合物等具有酸基或其盐的缩合类高分子化合物等。
又,作为上述分散剂可以列举出如含有其他酸基或其盐的高分子化合物。具体可以列举出:例如从由(甲基)丙烯酸、马来酸、马来酸酐、衣康酸、富马酸、丁烯酸、丙烯酰胺乙醇酸等含有羧基的单体;乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、(甲基)丙烯酸磺乙酯等的含磺基单体;2-(甲基)丙烯酰氧基乙基酸性磷酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基酸性磷酸盐、2-(甲基)丙烯酰氧基-3-氯丙基酸性磷酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酸苯酯等的含有酸性磷酸酯基的单体;乙烯基苯酚等的碳酸系单体等含酸基单体及其盐组成的组中选择的至少一种的单体作为一种聚合部分(单体成分)进行聚合(共聚),由此将酸基或其盐导入的高分子化合物。
又,使用上述单体即酸基含有单体的盐时,作为其中的中和碱(基),无特别限定,但可以列举出:例如钾离子、钠离子的碱金属离子、钙离子等的碱土类金属离子;氨、1级-4级胺的含氮碱等。
上述例示来源于单体的酸基,既可含有一种,也可含有二种以上。在来源于这些单体的酸基中以羧酸及/或其盐为宜,最好是从由(甲基)丙烯酸、马来酸及其该组成的组中选择的至少一种单体作为聚合成分的一种进行聚合(共聚)导入。
又可将上述含有酸基的单体中含有聚(亚烷基)二醇链的单体作为一种聚合成分进行共聚。作为含有聚(亚烷基)二醇链的单体,具体可以列举出:如聚乙二醇-甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇-甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇-丙烯酸甲酯等的聚(亚烷基)二醇(甲基)丙烯酸酯;如3-甲基-3-丁烯-1-醇加聚聚氧乙烷形成的聚(亚烷基)二醇-链烯基醚单体;烯丙醇加聚聚氧乙烷形成的聚乙二醇-乙烯醚单体;马来酸酐加聚聚乙二醇形成的马来酸聚乙二醇半酯等,但无特别限定。这些含有聚(亚烷基)二醇链的单体既可使用1种,也可并用2种以上。
在上述聚(亚烷基)二醇链含有单体中,含有以聚氧乙烷换算为5摩尔以上、100摩尔以下,尤以含有10摩尔以上、100摩尔以下链长的聚(亚烷基)二醇链的单体容易购得,又从提高模拟粒化性的角度为适用,其聚合性能也良好。
又,根据需要,上述单体也可将可共聚的其他单体进行共聚。即,用作上述分散剂的高分子化合物除了构成上述酸基和聚(亚烷基)二醇链的上述单体之外,根据需要也可包含来源于可与上述单体共聚的其他单体(以下称为共聚单体)的结构单元。作为该共聚单体,具体可以列举出:如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸(N,N-二甲基氨基乙酯)、(甲基)丙烯酸(N,N-二乙基氨基乙酯)、(甲基)丙烯酸氨基丁酯等的(甲基)丙烯酸与碳原子数1-18的-元醇的酯化物的(甲基)丙烯酸烷基酯;如(甲基)丙烯酸环己酯等的(甲基)丙烯酸环烷基酯;如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸与聚丙二醇的-酯化物等的含羟基(甲基)丙烯酸酯;如苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、乙基乙烯基苯、氯甲基苯乙烯等的苯乙烯及其衍生物;如(甲基)丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺等的(甲基)丙烯酰胺及其衍生物;醋酸乙烯;(甲基)丙烯腈;N-乙烯基-2-吡咯烷酮;如(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、二甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、乙烯基吡啶、乙烯基咪唑等的含碱(基)单体;N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺等的具有交联性的(甲基)丙烯酰胺类单体;如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰基丙烯三甲氧基硅烷、乙烯三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷等的具有水解性的基团直接连接于硅原子上的硅烷系单体;如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油醚等的含环氧基的单体;2-异丙烯基-2-恶唑啉、2-乙烯基-2-恶唑啉等的含恶唑啉基团的单体;如(甲基)丙烯酸2-氮丙啶乙酯、(甲基)丙烯酰基氮丙啶等的含氮丙啶基的单体;如氟乙烯、偏氟乙烯、氯乙烯、偏氯乙烯等的含卤基单体;如(甲基)丙烯酸与乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇等多价乙醇的酯化物等的在分子内具有多个非饱和基的多官能(甲基)丙烯酸酯;如亚甲基双(甲基)丙烯酰胺等的在分子内具有多个非饱和基的多官能(甲基)丙烯酰胺;如酞酸二烯丙酯、马来酸二烯丙基酯、富马酸二烯丙基酯等的、分子内具有多个非饱和基的多官能烯丙基化合物;(甲基)丙烯酸烯丙基酯、二乙烯基苯等,无特别限定。这些单体根据需要既可使用1种,也可并用2种以上
并且,除了这些单体之外,以分子量的调节为目的,也可使用链转移剂,作为该链转移剂可以列举出:如巯基乙醇、巯基丙酸、叔-十二烷基巯醇等的含巯基化合物;四氯化碳;异丙醇;甲苯等的链转移系数高的化合物。这些链转移剂根据需要既可使用1种,也可并用2种以上。这些链转移剂的使用量无特别限定,但相对于上述单体,即与酸基含有单体及可与酸基含有单体共聚的1摩尔,以0.005-0.15摩尔范围内为适当。
具有上述酸基或其盐的高分子化合物中占有的酸基的比例无特别限定,但其下限值以5摩尔%以上为宜,最好是10摩尔%以上。
具有酸基或其盐的高分子化合物的制造方法,即,上述单体成分的聚合方法无特别限定,可采用以往公知的各种聚合法,例如水包油型乳化聚合法、油包水型乳化聚合法、悬浮聚合法、分散聚合法、沉淀聚合法、溶液聚合法、水溶液聚合法、本体聚合法等,在上述例示的聚合方法中,从聚合成本(生产成本)的降低和安全性等观点出发,最好是水溶液聚合法。
上述聚合法用的聚合起始剂只要是通过热或氧化还原反应进行分解产生基本分子的化合物即可。又,采用水溶液聚合法时,最好是具有水溶性的聚合引发剂。作为该聚合引发剂,具体可以列举出:例如过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸氨等的过硫酸盐类;如2,2’-偶氮-(2-眯丙烷)二盐酸盐、4,4’-偶氮-(4-氰基戊酸)等水溶性偶氮化合物:过氧化氢等的热分解引发剂;过氧化氢以及抗坏血酸、叔-丁基氢过氧化物以及雕白粉、过硫酸钾及其金属盐、过硫酸氨及其亚硫酸氢钠等的组合的氧化还原聚合引发剂,并无特别限定。这些聚合引发剂既可使用1种,也可并用2种以上。另外,聚合引发剂的使用量只要根据单体成分的组成和聚合条件等适当设定即可。
反应温度和反应时间等的聚合条件只要根据单体成分、即单体组合物的组成和聚合引发剂的种类等适当设定即可。但反应温度以0-100℃范围内为宜,最好是40-95℃范围内。又,反应时间以3-15小时左右为适当,作为采用水溶性聚合法时的向单体成分的反应系统的供给方法,例如可进行总体添加法、分割添加法、成分滴下法、动力送料法、多段滴下法等,但无特别限定。
具有酸基或其盐的上述高分子化合物的重均分子量最好是1000以上、50万以下。上限值(重均分子量)最好是10万。如上述重均分子量不足1000时,存在着模拟粒化性降低的倾向。若超过50万则粘度太高,高分子化合物不能充分进入铁矿石,有可能降低模拟粒化性能。
这些分散剂既可使用1种,也可并用2种以上适当混合使用。这些分散剂中,具有酸基或其盐的高分子化合物以上述微粒的分散力为良好。其中,重均分子量为1000以上、10万以下的聚丙烯酸钠或聚丙烯酸氨微粒的分散性高,价格低,最适合用。
在本实施形态中,分散剂的使用量可根据所用的分散剂的种类及其使用的制铁用原料的种类和组合进行适当设定,可得到上述的分散微粒量。无特别限定,但以相对于制铁用原料0.001重量%以上、1重量%以下范围为宜,最好是0.005重量%以上0.5重量%以上的范围内。上述分散剂的使用量若少于0.001重量%,则不能发挥分散剂的效果,不能提高模拟粒化性。又,若分散剂使用1重量%以上,则全体形成发粘状态,结果是不能很好的进行造粒,故不宜使用。
由此,在含有粉铁矿石的制铁用原料组合物(制铁用配合原料)中,作为微粒添加平均粒径为200μm以下的陶土或碳酸钾,再添加重均分子量为1000以上、10万以下的聚丙烯酸钠作为分散剂,这种材料造粒效果高。
在上述说明中,对微粒分散时在向造粒用水中稳定分散一定量以上微粒而使用分散剂的方法作了说明。但是,作为微粒不用分散剂,在上述分散实验中,向上述制铁用原料添加20重量%以上,分散在水中的自己分散型的微粒时,不添加分散剂也能增加分散微粒量,可提高模拟粒化性。因此,在向上述制铁用原料添加微粒时,作为该微粒使用自我分散型的微粒也可如前(III)所述,不一定要使用分散剂。
作为上述自我分散型的微粒,具体可以列举出:例如硅胶、无皂乳化液等,无特别限定。具有这些自我分散型的微粒既可添加1种,也可并用2种以上。
在上述(I)-(IV)的方法中,向配合原料(制铁用原料)添加上述微粒和分散剂的方法,无特别限定,但作为微粒的添加方法,可以列举出:例如向配合原料先配合的方法;由混合器等的原料混合时进行添加的方法;散布添加水、进行造粒时添加的方法;使分散于添加水而散布的方法等。
又,作为分散剂的添加方法,可以列举出:例如在原料混合前、或原料混合后的散布方法;在原料混合时的散布方法;由造粒时添加水和别的系列散布的方法;向添加水混合的散布方法等。另外,在微粒与分散剂并用时,可以列举出:例如使用分散剂将微粒分散在添加水中进行散布进行造粒的方法等。
并且,在上述配合原料(制铁用原料)中,为了使其处于不妨碍含有铁矿石的微粒的制铁用原料造粒用时的模拟粒化性提高效果的范围内、或进一步提高模拟粒化性,根据需要也可添加其他成分,例如生石灰、增粘剂等以往公知的其他造粒添加剂。即,在上述(I)-(IV)的方法中,也可在上述各微粒和分散剂中并用。
本实施形态的造粒处理方法如上所述,是一种通过向制铁用原料添加微粒和调整造粒用组合物以增加分散微粒量、提高模拟粒化性的方法。由此,可提供适用于在对含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时的造粒处理方法。
采用上述方法,调节制铁用原料的水分进行造粒处理,在使其模拟粒化性或颗粒化时,在造粒用的水中,例如添加水中可稳定分散微粒-定量以上,由此,可明显提高模拟颗粒性,提高模拟颗粒的强度,提高烧结时的通气性,及提高烧结机的生产性(生产效率)。
又,采用本实施形态,可得到非常高的GI指数,造粒后的铁矿石(模似粒子)的GI指数为76%以上、最好是84%以上。另外,造粒后的模似粒子的GI指数是指表示核粒子周围附着的微粒颗粒的比例值,该值越大,造粒性越好,由此,可提高烧结时的通气性,提高烧结矿的通气性,及提高烧结机的生产性(生产效率)。
又,采用本实施形态,在可根据含有副原料和燃料等的制铁用原料各品种的粒度分散、造粒性、组成等,在将制铁用原料的一部分混合、混练、造粒后,将其与残留的制铁用原料混合,进行造粒处理。在该方法中,也可使用本实施形态的造粒处理方法,将其具有上述平均粒径的微粒和分散剂向上述制铁用原料添加,由此可实现模拟粒化性。例如在制铁用原料的一部分显示出难造粒性时,通过向该难造粒性的制铁用原料添加具有上述平均粒径的微粒和分散剂,提高模拟颗粒性。
采用本实施形态,可自由选择制铁用原料和造粒机及各成分,即,只有组合选择添加如具有平均粒径的微粒和分散剂的定时和场所等,但该组合无特别限定。即、在具有多道处理工序的各处理方法、将具有上述平均粒径的微粒和分散剂的各添加方法组合使用的造粒处理方法中,通过将使用于本实施形态的造粒处理方法的具有上述平均粒径的微粒和分散剂向制铁用原料添加,可实现模拟粒化性。当然,对公知的模拟粒化性方法(装置)也有效。
实施形态2
本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法是,一种对含有微粉铁矿石的制铁用原料混合、调湿等进行造粒处理的方法,在该方法中,将以下所示的制铁用造粒处理剂向上述制铁用原料添加。本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法最好是包括:向含有0.5mm以下微粉铁矿石的制铁用原料添加以下所示的制铁用造粒处理剂的工序。
本实施形态的制铁用造粒处理剂是一种在对含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时的处理剂,包含将以下的至少一方作为必需成分的结构。
(A)粘土分散能为0.5以上的水溶性高分子化合物;
(B)含有羧酸及/或其盐,数均分子量为500以上、20000以下的范围内,并且由重均分子量/数均分子量表示的多分散度为1.2以上、12.0以下范围内的高分子化合物。
在上述造粒处理中,上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的作用是:使制铁用原料中含有的微粉铁矿石及/或该铁矿石上附着的粘土分散在造粒用的水中。即,在本实施形态中,将上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物作为分散剂使用。
上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物在铁矿石造粒时,显示了高造粒性,其原因并不明确,但一般认为有以下几点。
即,在铁矿石中含有粘土,通过将上述(A)的高分子化合物及/或(B)高分子化合物向上述制铁用原料添加,微粉铁矿石及/或该铁矿石上附着的粘土微分散在造粒用的水中。微分散的微粉铁矿石和粘土在铁矿石和微粉铁矿石之间起着粘结剂的作用。
此时,作为分散剂,通过使用粘土分散能0.5以上的水溶性高分子化合物,铁矿石中含有的粘土由次微子进行微分散,微分散后的粘土在铁矿石和微粉铁矿石之间起着粘结剂的作用,微米级的铁矿石粉体将该微米以上级别的铁矿石粉体与毫米级别的微粉铁矿石连结,由此进行模拟颗粒制造。结果是可得到高造粒性,可减少铁矿石的微粉(提高造粒性)。
因此,在将具有更高粘土分散能的高分子化合物向上述制铁用原料添加,可提高粘土的分散量(增大结合力),可提高造粒性。
为了实现上述效果,本实施形态(A)的高分子化合物的特点在于其水溶性以及粘土分散能为0.5以上。本实施形态的高分子化合物是表示数均分子量为500以上的化合物。由此,作为本实施形态用的上述(A)的高分子化合物是一种具有水溶性数的平均分子量为500以上、分散能0.5以上的化合物。
如上所述,粘土分散能越高,分散力越好。为此,上述分散能以0.6以上为宜,0.9以上较好,最好是1.1以上。分散能0.5以上的水溶性高分子化合物可使模拟粒化性特别优良,大大增加铁矿石的造粒性。
上述(A)的高分子化合物的数均分子量只要在500以上,则无特别限定,但下限值(数均分子量)以800为宜,最好是1000。上限值(数均分子量)以100000为宜,最好是30000。数均分子量不足500时,存在着模拟粒化性降低的倾向,不能获得上述的分散能。另一方面,数均分子量超过100000时,粘度太高,上述(A)的高分子化合物不能充分进入铁矿石,有可能降低模拟粒化性。
作为本实施形态用的上述(A)的高分子化合物只要满足上述条件,无特别限定。上述(A)的高分子化合物若满足了上述条件,则可从以下选用:所有公知的水溶性高分子化合物;将公知的非水溶性高分子化合物通过公知的亲水技术实现的水溶性化的聚合物;将公知的单体通过公知的聚合技术、例如游离基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合、缩聚聚合等的方法进行聚合或共聚组成的(共)聚合物中进行选择。
作为上述高分子化合物(A),具体可以列举出:由例如(I)(甲基)丙烯酸。(II)含有聚丙烯酸的羧基的一部分或全部由选自钠、钾、钙、氨的至少一种中和的聚丙烯酸盐组成组中选择至少一种的化合物。
上述(I)-(II)的化合物也包括以丙烯酸为主要成分的共聚物。聚丙烯酸为共聚物时的共聚成分(共聚单体)无特别限定。上述(II)化合物只要是聚丙烯酸的至少一部分由中和剂进行中和,该中和率无特别限定。聚丙烯酸通过将其至少一部分使用碱性的中和剂进行中和、或者直接(也可不中和)溶解于水。由此,少量使用上述(I)-(II)的化合物作为本实施形态的高分子化合物含有的制铁用造粒处理剂,可发挥充分的性能(效果)。作为上述的中和剂,具体可以列举出:例如氢氧化纳、氢氧化钾等的碱金属氢氧化物;如碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢胺等的碱性碳酸盐;如氨水、单乙醇胺等的含氮碱;无特别限定。
又,上述(II)的化合物通过将丙烯酸盐聚合、或将丙烯酸与丙烯酸盐共聚也容易得到。作为丙烯酸盐,可以列举出:例如丙烯酸的钠盐、钾盐等的碱金属盐;钙盐等的碱土类金属盐;氨盐;胺盐等,无特别限定。
又,作为上述(A)的高分子化合物的一例,可以列举出:例如含有羧基及/或其盐,数均分子量为500以上、20000以下的范围内,并且,由重均分子量/数均分子量表示的多分散度为1.2以上、12.0以下的范围内的高分子化合物。在上述(A)的高分子化合物中,以满足上述(B)条件的高分子化合物,即上述(B)的高分子化合物为适当。
在本实施形态中,多分散度为,用重均分子量和数均分子量,以下列公式作为定义:
多分散度=重均分子量/数均分子量
本实施形态用的重均分子量和数均分子量是指使用通过后述实施例中详述的测定方法得到的值。
上述(B)的高分子化合物的多分散度若在1.2以上、12.0以下的范围内,则无特别限定,但下限值以1.3为宜,以1.5为较好。最好是1.7。另一方面,上限值以10为宜,以7.0为较好。最好是5.0。多分散度不足1.2时,存在着造粒后制铁用原料强度降低的倾向,多分散度即使大于12.0,也不能得到充分的造粒效果。多分散度越是接近1,分子量分布越是小。
又,(B)的高分子化合物的数均分子量若在500以上、20000以下的范围内,则无特别限定,但下限值以800为宣,以1000为较好。最好是1200。另一方面,上限值以10000为宜,以7000为较好。最好是5000。数均分子量不足500或大于20000时,不能得到充分的造粒效果。
另外,本实施形态用的上述(B)的高分子化合物的数均分子量与多分散度的组合若其双方满足了上述条件,则无特别限定。
本实施形态用的上述(B)的高分子化合物例如可通过将羧基含有单体作为单独、或者将该羧基含有单体和可共聚的其他单体,在公知的聚合引发剂存在下进行(共)聚合而得到。
作为上述羧基含有单体,可以举出前述实施形态1中例示的羧基含有单体,具体可列举出:例如从(甲基)丙烯酸、马来酸、马来酸酐、衣康酸、富马酸、丁烯酸、丙烯酰胺乙醇酸及其盐等,无特别限定。这些羧基含有单体既可使用1种,也可适当并用2种以上组合。上述例示的羧基含有单体中也可以(甲基)丙烯酸为宜,最好是丙烯酸。
在将羧基含有单体的盐用作上述羧基含有单体时,作为中和碱,可以列举出上述实施形态1例示的中和碱,具体例如钾离子、钠离子等的碱金属离子;钙离子等的碱土类金属离子;氨、1级(伯)-4级(季)胺的含氮碱等,无特别限定。
在上述(B)的高分子化合物中,也最好是通过将丙烯酸共聚来得到。作为上述的高分子化合物,最好是选自(I)(甲基)丙烯酸、(II)含有聚丙烯酸的羧基的一部分或全部由选自钠、钾、钙、氨的至少一种中和的聚丙烯酸盐中的至少一种的化合物。
本实施形态的上述(B)的高分子化合物包含来源于上述羧基含有单体的单元,并且根据需要也包含来源于可与羧基含有单体共聚的其他单体的单元。即,在本实施形态中,得到上述(B)的高分子化合物时,除了羧基含有单体之外,也可将可与该羧基含有单体共聚的任意的单体在整个单体(单体成分)中的羧基含有单体的比例为45摩尔%以上的范围内进行共聚。整个单体中的羧基含有单体和比例以75摩尔%-100摩尔%范围内为宜,最好的是90摩尔%-100摩尔%范围内。上述羧基含有单体不足45摩尔%时,有可能不能得到充分的造粒效果。
作为构成上述其他来源于单体的单元的单体(共聚性单体)可以列举出:如上述实施形态1例示的磺基含有单体、酸性磷酸酯基含有单体、石碳酸系单体等的酸基含有单体及其盐;含有聚(亚烷基)二醇链的单体等。
这些共聚性单体根据需要既可使用1种,也可并用2种以上,又,在聚(亚烷基)二醇链含有单体中,也是以聚氧乙烷换算为5摩尔以上、100摩尔以下,尤以含有10摩尔以上、100摩尔以下链长的聚(亚烷基)二醇链的单体容易购得,从提高模拟粒化性的角度为适用,又,其聚合性良好。
作为上述以外的共聚单体的例示,可以列举出:例如上述实施形态1例示的(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸环烷基酯;含有羟基的(甲基)丙烯酸酯;苯乙烯及其衍生物;(甲基)丙烯酰胺及其衍生物;醋酸乙烯;(甲基)丙烯腈;N-乙烯-2-吡咯烷酮;含碱单体;具有交联性的(甲基)丙烯酰胺系单体;具有水解性的基团直接连接于硅原子上的硅烷系单体;环氧基含有单体;含恶唑啉基的单体;含氮丙啶基的单体;含卤素基的单体;分子内具有多个非饱和基团的多官能(甲基)丙烯酸酯;分子内具有多个非饱和基团的多官能(甲基)丙烯酰胺;分子内具有多个非饱和基团的多官能烯丙基化合物;(甲基)丙烯酸烯丙基酯、二乙烯基苯等,无特别限定。这些单体根据需要既可使用1种,也可并用2种以上
除了共聚性单体之外,以分子量调节为目的,例如也可使用上述本实施形态1例所示的链转移剂。根据需要也可使用链转移剂的一种,也可使用二种以上。这些链转移剂的使用量无特别限定,但上述单体,即,相对于含羧基单体及其共聚性单体1摩尔,以0.005-0.15摩尔的范围内为适当。
上述高分子化合物制造方法,即,上述单体成分的聚合方法,无特别限定,例如,可采用上述本实施形态1例示以往公知的各种聚合法。其中,从聚合成本(生产成本)降低及安全性出发,最好是水溶液聚合法。
上述聚合法使用的聚合引发剂只要是由热或氧化还原反应分解,产生游离分子的化合物即可,又,采用水溶液聚合法时,最好具有水溶性的聚合引发剂。作为该聚合引发剂,可以列举出例如本实施形态1例示的聚合引发剂,但无特别限定。上述聚合引发剂可只用一种,也可二种并用。聚合引发剂的使用量应该根据单体成分的组成和聚合条件等适当设定。
反应温度和反应时间等的聚合条件可根据单体成分,即,单体组合物组成和聚合引发剂种类等适当设定。反应温度以0-150℃范围内为宣,40-105℃范围内则更好,反应时间以3-15小时程度为好。作为向水溶液聚合法时的单体成分反应系的供给方法,例如可列举出:总体添加法、分割添加法、成分滴下法、动力送料法、多段滴下法等,无特别限定。聚合也可用常压下、减压下、加压下的任一种方法进行。
在制造上述(B)高分子化合物时,采用水溶液聚合法时得到聚合物水溶液中含有的包括上述(B)高分子化合物在内的非挥发性成分的浓度并无特别限定,最好是60重量%以下。非挥发性成分浓度如超过60重量%,则聚合物水溶液不仅粘度过高,而且不能确保分散稳定性,有可能产生凝聚。
本实施形态用的上述(B)高分子化合物,例如通过在公知高分子化合物存在下,进行加聚反应,可得到羧基含有单体单独或者与该羧基含有单体可聚合的其他单体。作为上述公知高分子化合物,可以列举出例如数均分子量500-20000的聚乙二醇和聚吡咯烷酮等。
本实施形态用的上述(B)高分子化合物例如可通过对公知高分子化合物进行水解、氧化,还原反应的任一种处理可得到。作为该场合用的上述公知高分子化合物,可以列举出例如数均分子量500-20000的聚丙烯酰胺和聚丙烯酸甲酯。
在上述(B)的高分子化合物是丙烯酸单独聚合物、或者其中一部分或全部被中和的聚合物时,由胶态滴定法测定的酸值最好是9m摩尔/g以上。由胶态滴定法测定的酸值表示高分子化合物中的含有的羧酸量。由胶态滴定法测定的酸值低时,表示在高分子化合物中含有的由聚合引发剂引起的不纯物、聚合中副生成物和未反应物多,不仅需要比通常的添加量多,而且有时会因杂质的存在明显妨碍造粒性。
由胶态滴定法测定的上述高分子化合物的酸值以9.5m摩尔/g以上为宜,最好是10.5m摩尔/g以上。另外,由胶态滴定法测定的酸值的测定方法在后述的实施例子中详述。
采用本实施形态,在对含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时(模拟粒化或颗粒化)时,使用将上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物至少一方作为必须成分的制铁用造粒处理剂,对含有微粉铁矿石的制铁用原料进行造粒处理,可使微粒颗粒附在核粒子周围的效果优良,可提高烧结机的生产效率。
本实施形态的制铁用造粒处理剂中含有的上述(A)高分子化合物和(B)高分子化合物量的(比例),可根据烧结原料的矿石(铁矿石)的造粒性(种类)和上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的种类,使用的造粒机等适当设定,无特别限定。但在烧结矿制造时,对于烧结原料(铁矿石、副原料、燃料等)的上述制铁用造粒处理剂中的上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的合计添加比例(但上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物既可只用任一种,也可并用二种以上)的下限值以0.001重量%为宜,最好是0.005重量%,上限值以2重量%为宜,最好是1重量%。对烧结原料的上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的合计添加比例一旦超过2重量%,则对烧结原料的上述制铁用造粒处理剂的添加量过多,会产生烧结原料大的结块,有时产生该烧结原料的结块内部不能烧结等问题。
另一方面,对烧结原料的上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的合计添加比例不足0.001重量%时。有时不能充分发挥上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物具有的性能,特别是在将这些高分子化合物用于含有微粉铁矿石的制铁用原料造粒时,不能充分发挥模拟粒化性提高的效果。
又,颗粒制造时的上述制铁用造粒处理剂中含有的上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的比例,无特别限定,但对颗粒原料(铁矿石、粉尘、碳材等)的上述制铁用造粒处理剂中的上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的合计添加比例(但上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物既可只用任一种,也可并用二种以上)的下限值以0.005重量%为宜,最好是0.01重量%;上限值以5重量%为宜,最好是1重量%。对烧结原料的上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的合计添加比例一旦超过5重量%,则对烧结原料的上述制铁用造粒处理剂的添加量过多,造粒过多而使颗粒原料结成大块,有可能产生该颗粒原料的粒径偏差变大等不良影响。
又,对烧结原料(铁矿石、副原料、燃料等)的上述制铁用造粒处理剂的添加量,无特别限定,但下限值以0.001重量%为宜,最好是0.005重量%;上限值以15重量%为宜,最好是10重量%。通过将对烧结原料的上述制铁用造粒处理剂添加比例规定在15重量%以内,烧结原料难以结块,不易出现该烧结原料的结块内部不能烧结等的问题。又,上述制铁用造粒处理剂的添加量(添加比例)的下限值受烧结原料的矿石造粒性、水分添加量、使用的造粒机等影响,希望设计成尽可能少量。
另一方面,对颗粒原料(铁矿石、粉尘、碳材等)的上述制铁用造粒处理剂的添加量,无特别限定。但下限值以0.01重量%为宜,最好是0.05重量%;上限值以50重量%为宜,最好是10重量%。若添加处理剂超过50重量%则造粒过多,烧结原料结成大块,加大该颗粒原料粒径的不均匀性等,造成成不良影响。又,上述制铁用造粒处理剂的添加量的下限值受烧结原料的矿石造粒性、水分添加量、使用的造粒机等影响,希望设计成尽可能少量。
也就是说,上述制铁用造粒处理剂可以根据用高分子化合物粘度,即、使用的高分子化合物种类,实现抑止上述制铁用造粒处理剂的粘度,确保分散稳定性等的目的,根据需要可进一步含有水等的稀释剂。通过另外向上述烧结原料或颗粒原料等的制铁用原料添加水等,也可将由水溶液聚合法得到的含有(B)高分子化合物的聚合物水溶液或上述(A)的高分子化合物及/或(B)的高分子化合物用作本实施形态的制铁用造粒处理剂。
因此,本实施形态的制铁用造粒处理剂中含有的上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的含有量(比例)可根据烧结原料的矿石(铁矿石)的造粒性(种类)和上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的种类,使用的造粒机等适当设定,无特别限定。
又,上述制铁用造粒处理剂含水时,该制铁用造粒处理剂中含有的上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物的含有量(比例)只要满足上述的条件即可,无特别限定。但以0.1重量%以上、80重量%以下为宣;以0.2重量%以上、70重量%以下为更好;最好是0.3重量%以上、60重量%以下。上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物并用时的各高分子化合物的配合比例无特别限定。
并且,上述制铁用造粒处理剂在上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物具有的性能,特别是在将这些高分子化合物用于含有微粉铁矿石的制铁用原料造粒时的模拟粒化性的提高效果没有阻碍的范围内,或者为进一步提高模拟粒化性,根据需要也可并用其他成分,例如,使用石灰石等以往公知的其他造粒添加剂等。
本实施形态的上述(A)的高分子化合物和(B)的高分子化合物即使其使用量极少,在制铁用原料造粒时,提高模拟颗粒性效果优良,可提高烧结机的生产效率。即,该处理剂可用作制铁用原料造粒(模拟粒化性或颗粒性)的粘结剂。由此可低成本地提供可获得烧结矿的适用于制铁用原料造粒处理的上述制铁用造粒处理剂。
采用本实施形态,在对含有铁矿石的制铁用原料进行造粒处理,特别是含有满足上述(A)和(B)条件的高分子化合物、即含有羧酸及/或其盐,数均分子量为500以上、2000.0以下范围内,并且,由重均分子量/数均分子量表示的多分散度为1.2以上、12.0以下范围内。通过使用粘土分散能0.5以上的水溶性高分子化合物,即使上述制铁用造粒处理剂的使用量相对铁矿石在0.1重量%以下,作为造粒后的铁矿石(模拟颗粒)的GI指数与以往的粘结剂相比,可得到非常高的GI指数。
另外,如前所述,GI指数为显示与造粒前比较,造粒后减少了多少微粉部分的指数,表示附在核粒子周围的微粒颗粒的比例。GI指数越高、微粉部分就越少(即提高造粒性)。特别是可以认为,今后随着良质的铁矿石枯竭,造粒性差的制铁用原料会更多。若微粉部分增多(造粒性变差),烧结时的通气性会恶化,生产性降低,有时不能生产。因此,提供可得到高GI指数的制铁用造粒处理剂,在烧结矿制造是一项非常重要的课题。另外,对粘土分散能和GI指数的测定方法将在后述的实例中详述。
上述制铁用造粒处理剂向制铁用原料的添加方法无特别限定,但最好是在水溶液状态下,向造粒机添加水混合上述制铁用造粒处理剂的方法、或者向搅拌制铁用原料喷雾的方法特好。采用这些方法,可简便且均一地添加处理剂,并且,因无瑕疵地模拟粒化性,故可进一步减少微粉。
又,对应于副原料和燃料等的制铁用原料各品种的粒度分布、造粒性、组成等,在将制铁用原料的一部分混合、混练、造粒后,在将这些与残留的制铁用原料混合进行造粒的处理方法中,通过将本实施形态的制铁用造粒处理剂向上述制铁用原料添加,可模拟粒化。例如,在制铁用原料一部分是难造粒性时,通过向该难造粒性的制铁用原料添加处理剂,可模拟粒化。由此,可用少量的处理剂高效地进行制铁用原料造粒。
这样,本实施形态的制铁用造粒处理剂可自由选择制铁用原料、造粒机、添加的定时和场所等的组合。该组合无特别限定,即,即使在具有多个处理工序、将制铁用造粒处理剂和各处理方法组合的造粒处理方法中,通过将本实施形态的处理剂向制铁用原料添加,可达到模拟粒化。当然,对于公知模拟粒化性方法(装置),也可使用本实施形态的制铁用造粒处理剂。
本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法,如前所述,是一种将本实施形态的上述制铁用造粒处理剂向制铁用原料添加的结构,由此,可低成本地提供可获得烧结矿的适用于含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)造粒处理(模拟粒化或颗粒化)的造粒处理方法。
又,本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法,如前所述,是一种将上述制铁用造粒处理剂在水溶液的状态下添加的结构,由此,在进行含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时,可提供具有优异的微粉量减少效果,进一步提高烧结机生产效率的造粒处理方法。
并且,本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法,如前所述,上述制铁用造粒处理剂相对于制铁用原料最好是0.001重量%-50%重量的范围内添加的结构,由此,在对含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时,可提供具有优异的微粉量减少的效果,进一步提高烧结机生产效率的的造粒处理方法。
本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法,如前所述,最好是采用具有多个处理工序、上述制铁用造粒处理剂与各处理方法组合的结构好,由此,在对含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时,可提供具有优异的微粉量减少效果,进一步提高烧结机生产效率的的造粒处理方法。
实施形态3
本实施形态的制铁用造粒处理剂是一种在对含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时的处理剂,其结构为含有选自下述至少一种的高分子化合物:
(a)具有酸基和聚(亚烷基)二醇链的高分子化合物、
(b)β-萘磺酸盐的甲醛缩合物、
(c)密胺磺酸盐的甲醛缩合物、
(d)芳香族氨基磺酸聚合物、
(e)木质磺酸改性物。
又,在将制铁用原料进行例如混合、调湿等,进行造粒处理方法中,本实施形态的造粒处理方法是一种将制铁用造粒处理剂向上述制铁用原料添加的方法。
上述(a)-(e)中例举的高分子化合物具有高度分散能,与通常的分散剂相比,其特点是不容易受多价金属离子的影响。
在铁矿石造粒时,这些(a)-(e)的高分子化合物的作用是将次微子级的超微粉铁矿石分散在造粒用的水中,由此得到的铁矿石分散水起着粘土那样的粘结剂作用,通过将微米以上级别的微粉铁矿石与毫米级别的铁矿石连接,制造模拟颗粒。结果是可减少微粉。又,即使这些(a)-(e)的高分子化合物象生石灰一样,与高浓度发生的钙离子的粘结剂并用时,因具有不容易受多价金属离子影响的性质,具有造粒效果不易降低的特征。
在本实施形态用的上述分散剂中,上述(a)的高分子化合物即、具有酸基和聚(亚烷基)二醇链的高分子化合物的酸基,可通过,例如,将从本实施形态1的酸基含有单体及其盐组成的组中选择的至少一种的单体作为聚合成分(单体成分)的一种进行聚合(共聚)导入,但无特别限定。
又,在使用上述单体,即、作为酸基含有单体的酸基含有单体盐时,作为该中和碱,可列举上述实施形态1中例示的中和碱,但无特别限定。
来自上述酸基含有单体的酸基,既可含有一种,也可含有二种以上。在来自上述酸基含有单体的酸基中,最好是羧酸及/或其盐,通过将选自(甲基)丙烯酸、马来酸及其盐的至少一种单体作为聚合成分的一种进行聚合(共聚)后导入则更好。
具有上述(a)的高分子化合物的聚(亚烷基)二醇链例如可将含有聚(亚烷基)二醇链的单体作为聚合成分的一种进行聚合(共聚)后导入。
向上述(a)的高分子化合物中导入聚(亚烷基)二醇链的单体,即,作为构成具有上述(a)的高分子化合物的聚(亚烷基)二醇链的单体,具体可以列举出:例如由下列的通式(1)表示的单体。
(式中,R1、R2、R3分别表示独立的氢原子或碳原子数1-3的烷基、-COOH基或其盐,R4表示碳原子数2-4的亚烷基,R5表示氢原子,-CH3基或-CH2CH3基,X表示CH2-基、-CH2CH2-基、-CH3(CH3)CH-基、>C=O基或-CONHCH2-基、n表示5以上、300以下的正数。)
作为由上述通式(1)表示的单体,可以举出前述实施形态中例示的聚(亚烷基)二醇链含有单体,具体可以列举出:如聚乙二醇-甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇-甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯等的聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯;如3-甲基-3-丁烯-1-基加聚聚氧乙烷形成的聚亚烷基乙二醇-链烯基醚单体;烯丙基醇加聚聚氧乙烷形成的聚乙二醇-乙烯基醚单体;马来酸酐加聚聚乙二醇的马来酸聚乙二醇半酯等,但无特别限定。这些聚(亚烷基)二醇链含有单体既可使用1种,也可使用2种以上。由n表示的平均重复单元的数为10以上、100以下的单体,其容易处理、并可提高模拟粒化性,所以,优选使用。
又,在向上述(a)的高分子化合物中导入聚(亚烷基)二醇链时,也可不将这些聚(亚烷基)二醇链含有单体共聚,而是将聚(亚烷基)二醇链在其后反应导入。例如在使马来酸酐共聚后,加聚(亚烷基)二醇链形成半酯化的物质等适合于此。
即,本实施形态的上述(a)的高分子化合物可通过将上述例示的酸基含有单体及/或其盐与聚(亚烷基)二醇链含有单体、例如由上述通式(1)表示的含有单体的聚合成分(单体成分)进行聚合(共聚),将上述例示的酸基含有单体及/或其盐与聚(亚烷基)二醇链含有单体共聚、或者在对上述例示的酸基含有单体及/或含有其盐的聚合成分(单体成分)进行聚合(共聚)之后,通过聚(亚烷基)二醇链含有单体的加聚反应而得到。
这些聚(亚烷基)二醇链,其亲水性高的具有模拟粒化性高的倾向,最好是聚丙二醇-聚乙二醇的嵌段共聚物等、由下述通式(2)表示的含有来自聚(亚烷基)二醇链的构成单元的化合物。
(式中,R6表示碳原子数1-3的烷基,n表示5以上、300以下的正数)
其中,含有由n表示的平均重复单元的数为10以上、100以下的来自聚乙二醇的构成单元的化合物,其购得容易,并可提高模拟粒化性能。优选使用。
在聚(亚烷基)二醇链含有来自聚乙二醇的构成单元时,聚(亚烷基)二醇链中占有的上述来自聚乙二醇的构成单元比例,以30摩尔%以上为宜,以50摩尔%以上为较好,以80摩尔%以上为更好,最好是100摩尔%,即,聚(亚烷基)二醇链就是聚乙二醇链最宜。
如上说述,聚(亚烷基)二醇链的平均重复单元数以5以上、300以下为宜,最好是10以上、100以下。该重复单元的数不足5时,不能充分发挥聚(亚烷基)二醇链的效果,在与生石灰并用时,会明显降低模拟粒化性。另一方面,若重复单元数大于300时,则聚(亚烷基)二醇链的性质太强,聚(亚烷基)二醇链的模拟粒化性改变不了。因此,与生石灰并用时,有可能得不到模拟粒化性向上的效果。
又,在得到上述(a)的高分子化合物时,根据需要也可进一步将上述单体与可共聚的其他的单体共聚。即,本实施形态的高分子化合物除了构成上述酸基和聚(亚烷基)二醇链上述单体之外,根据需要也可包括来自可与上述单体共聚的其他的单体(共聚性单体)的结构单元。
作为该共聚性单体,具体可以列举出:上述实施形态1例示的(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸环烷基酯;含羟基的(甲基)丙烯酸酯;苯乙烯及其衍生物;(甲基)丙烯酰胺及其衍生物;醋酸乙烯;(甲基)丙烯腈;N-乙烯-2-吡咯烷酮;含碱单体;具有交联性的(甲基)丙烯酰胺系单体;具有水解性的基团直接连接于硅原子上的硅烷系单体;环氧基含有单体;恶唑啉基含有单体;氮丙啶基含有单体;卤基含有单体;分子内具有多个非饱和基的多官能(甲基)丙烯酸酯;分子内具有多个非饱和基的多官能(甲基)丙烯酰胺;分子内具有多个非饱和基的多官能烯丙基化合物;(甲基)丙烯酸烯丙基酯、二乙烯基苯等,无特别限定。这些单体根据需要既可使用1种,也可并用2种以上
除了这些单体之外,以分子量调节为目的,例如也可使用上述本实施形态1例示的链转移剂。根据需要也可使用链转移剂的一种,也可使用二种以上。这些链转移剂的使用量无特别限定,但上述单体即,相对于羧酸及其共聚性单体1摩尔,以0.005-0.15摩尔的范围内为适当。
上述(a)的高分子化合物中含有的酸基的比例,无特别限定,但下限值以10摩尔%为宜,最好是20摩尔%,上限值以90摩尔%为宜,最好是80摩尔%。
另一方面,上述(a)的高分子化合物中含有的聚(亚烷基)二醇链的比例,无特别限定,但下限值以10摩尔%为宜,最好是20摩尔%;上限值以90摩尔%为宜,最好是80摩尔%。
又,上述(a)的高分子化合物在含有来自述共聚性单体的结构单元时,上述(a)高分子化合物中的来自上述共聚性单体的结构单元所占比例无特别限定,但以50摩尔%以下为宜,最好是30摩尔%以下。
上述(a)的高分子化合物如前说述,可籍由将至少含有构成酸基和聚(亚烷基)二醇链的单体,例如上述的构成酸基和聚(亚烷基)二醇链的各单体(酸基和聚(亚烷基)二醇链分别来源于不同的单体)的单体成分(单体组合物)进行聚合(共聚)而容易得到。
高分子化合物的制造方法即、上述单体成分的聚合方法,无特别限定,可采用本实施形态1例示的以往公知的各聚合法。其中,从聚合成本(生产成本)降低及安全性出发,最好是水溶液聚合法。
上述聚合法使用的聚合引发剂只要是由热或氧化还原反应分解,产生基本分子的化合物即可,又,采用水溶液聚合法时,最好使用具有水溶性的聚合引发剂。作为该聚合引发剂,可以列举出例如本实施形态1例示的聚合引发剂,但无特别限定。上述聚合引发剂可只用一种,也可二种并用。聚合引发剂的使用量应该根据单体成分的组成和聚合条件等适当设定。
反应温度和反应时间等的聚合条件可根据单体成分,即,单体组合物组成和聚合引发剂种类等适当设定,反应温度以0-150℃范围内为宜,40-105℃范围内则更好,反应时间以3-15小时程度为好。采用作为向水溶液聚合法时的单体成分反应系的供给方法,可列举出:总体添加法、分割添加法、成分滴下法、动力送料法、多段滴下法等,无特别限定。
在制造上述(a)的高分子化合物时,采用水溶液聚合法时得到聚合物水溶液中含有的包括上述(a)的高分子化合物的非挥发性成分的浓度,无特别限定,但最好是60重量%以下。非挥发性成分的浓度超过60重量%的聚合物水溶液,不仅粘度太高,而且难以保持分散稳定性,有可能产生凝聚。
又,上述(a)的高分子化合物的重均分子量最好是1000以上、50万以下。其下限值(重均分子量)最好是2000,其上限值(重均分子量)最好是10万。上述重均分子量不足1000时,存在着模拟粒化性能降低的倾向。若超过50万则粘度太高,高分子化合物不能充分进入铁矿石,有可能降低模拟粒化性能。
上述(a)的高分子化合物通过将其至少一部分使用碱性的中和剂进行中和、或者直接(不中和)溶解或膨胀于水。由此,使用上述(a)的高分子化合物的本实施形态的处理剂,少量使用也可发挥充分的性能(效果)。作为上述的中和剂,具体可以列举出:如氢氧化纳、氢氧化钾等的碱金属氢氧化物;如碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢胺等等的碱性碳酸盐;如氨水、单乙醇胺等的含氮碱;无特别限定。
如上所述,可获得用于本实施形态的处理剂的上述(a)的高分子化合物。上述(a)的高分子化合物即使使用量极少,在制铁用原料造粒时,模拟粒化性提高的效果也优良,可提高烧结机的生产效率。即,含有上述(a)的高分子化合物的处理剂用作对制铁用原料进行造粒(模拟粒化性或颗粒化)的粘结剂。由此,可低成本地提供可获得烧结矿的适用于制铁用原料造粒处理的处理剂。
又,在本实施形态用的上述分散剂中,上述(b)的高分子化合物,即,β-萘磺酸盐甲醛缩合物是一种使浓硫酸在煤焦油分馏油中反应,由甲醛对磺化物进行缩合反应而得到的化合物,具有下列通式(3)表示的结构。
(式中,R7、R8分别表示独立的氢原子、-CH3基或-CH2CH3基,M表示碱金属离子、碱土类金属离子或氮含有碱,p表示1-10000的正数。)
另外,这里使用的萘油的成分一般以萘、硫茚、甲基萘等的混合物为多。作为上述β-萘磺酸盐甲醛缩合物,可使用以往公知的β-萘磺酸盐甲醛缩合物,例如市售的β-萘磺酸盐甲醛缩合物,其制造条件等无特别限定。
上述(c)的高分子化合物的密胺磺酸盐甲醛缩合物是一种将密胺甲醛水溶液中作缩合反应,由亚硫酸钠将其磺化而形成的水溶性高分子化合物。例如具有下列通式(4)表示的结构。
(式中,M表示碱金属离子、碱土类金属离子或含氮碱,q表示1-10000的正数。)。
上述密胺磺酸盐甲醛缩合物也可使用以往公知的密胺磺酸盐甲醛缩合物,例如市售的密胺磺酸盐甲醛缩合物,其制造条件等无特别限定。
上述(d)的高分子化合物的芳香族氨基磺酸聚合物是一种使用甲醛将苯胺磺化的氨基苯磺酸与苯酚缩合的水溶性高分子化合物,具有如下列通式(5)表示的结构单元。
(式中,M表示碱金属离子、碱土类金属离子或氮含有碱,r、s别独立地表示1-10000的正数。)
上述芳香族氨基磺酸聚合物也可使用以往公知的芳香族氨基磺酸聚合物,例如市售的芳香族氨基磺酸聚合物,其制造条件等无特别限定。
再有,上述(e)的高分子化合物的木质磺酸改性物是一种使浓硫酸作用于纸浆废液得到的木质磺酸改性、并与β-萘磺酸复合的聚合物,具有如下列通式(6)表示的结构单元。
(式中,R9表示来源于β-萘磺酸盐甲醛缩合物的基团或-COOH基,M表示碱金属离子、碱土类金属离子或氮含有碱,t表示1-10000的正数。)
上述木质磺酸改性物也可使用以往公知的木质磺酸改性物,例如市售的木质磺酸改性物,其制造条件等无特别限定。该木质磺酸改性物具有比单纯的木质磺酸优良的分散性。
在上述通式(3)-(6)中,在由M表示的置换基中,作为碱金属离子,具体可以列举出:例如钾、钠等碱金属离子。又,作为碱土类金属离子,具体的可以列举出:例如钙等的碱土类金属离子。又,作为含氮碱可以列举出:例如氨、1级-4级胺等。
这些(b)-(e)的高分子化合物的重均分子量最好是1000以上、50万以下。其下限值(重均分子量)最好是2000,其上限值(重均分子量)最好是10万。如上述重均分子量不足1000时,存在着模拟粒化性降低的倾向。若超过50万,则粘度太高,上述(b)-(e)的高分子化合物不能充分进入铁矿石,有可能降低模拟粒化性能。
这些(b)-(e)的高分子化合物的特点是都具有磺酸基,依靠该磺酸基的作用,成为不易受多价金属影响的分散剂。这些(b)-(e)的高分子化合物的分散稳定化结构与(a)的高分子化合物分散稳定化结构有点不同,由磺酸离子的电气性排斥而分散稳定化。
另一方面,(a)的高分子化合物,即,具有酸基和聚(亚烷基)二醇链的高分子化合物因聚(亚烷基)二醇链的立体效果而稳定化。通过本发明申请人等的研究,从该分散稳定化结构不同出发,判明了上述(a)的高分子化合物的模拟粒化性比上述(b)-(e)的高分子化合物的模拟粒化性高,由此,上述(a)的高分子化合物适用于铁矿石造粒用的粘结剂。
本实施形态的制铁用造粒处理剂中含有的上述(a)高分子化合物~(e)高分子化合物含量的(比例),可根据烧结原料的矿石(铁矿石)的造粒性(种类)和上述(a)~(e)的高分子化合物的种类、使用的造粒机等适当设定,无特别限定。但在烧结矿制造时,对于烧结原料(铁矿石、副原料、燃料等)的上述制铁用造粒处理剂中的上述(a)~(e)的高分子化合物的合计添加比例(上述(a)~(e)的高分子化合物既可只用一种,也可并用二种以上)的下限值以0.001重量%为宜,最好是0.005重量%。上限值以2重量%为宜,最好是1重量%。对烧结原料的上述(a)~(e)的高分子化合物的合计添加比例如超过2重量%,则对烧结原料的上述制铁用造粒处理剂的添加量过多,会产生烧结原料大的结块,有时产生该烧结原料的结块内部不能烧结等问题。
另一方面,对烧结原料的上述(a)~(e)的高分子化合物的合计添加比例不足0.001重量%时,可能无法充分发挥上述(a)~(e)的高分子化合物具有的性能。特别是在将这些高分子化合物用于含有微粉铁矿石的制铁用原料造粒时,不能充分发挥模拟粒化性提高的效果。
又,颗粒制造时,本实施形态的制铁用造粒处理剂中含有的上述(a)~(e)的高分子化合物的比例无特别限定。但对颗粒原料(铁矿石、粉尘、碳材等)的上述制铁用造粒处理剂中的上述(a)~(e)的高分子化合物的合计添加比例(上述(a)~(e)的高分子化合物既可只用任一种,也可并用二种以上)的下限值以0.005重量%为宜,最好是0.01重量%;上限值以5重量%为宜,最好是1重量%。对烧结原料的上述(a)~(e)的高分子化合物的合计添加比例一旦超过5重量%,则对烧结原料的上述制铁用造粒处理剂的添加量过多,造粒过多而使颗粒原料结成大块,有可能产生该颗粒原料的粒径偏差变大等不良影响。
又,上述制铁用造粒处理剂对烧结原料(铁矿石、副原料、燃料等)的添加量无特别限定,但下限值以0.001重量%为宣,最好是0.005重量96;上限值以10.0重量%为宜,最好是8.0重量%。
另一方面,上述制铁用造粒处理剂对颗粒原料(铁矿石、粉尘、碳材等)的添加量无特别限定,但其下限值以0.01重量%为宜,最好是0.05重量%,上限值以50重量%为宜,最好是30重量%。若添加处理剂超过50重量%,则造粒过多,烧结原料结成大块,加大该颗粒原料粒径的不均匀性等,造成成不良影响。又,上述制铁用造粒处理剂的添加量的下限值受颗粒原料的矿石造粒性、水分添加量、使用的造粒机等影响,希望设计成尽可能少量。
也就是说,上述制铁用造粒处理剂可以根据所用高分子化合物的粘度,即、使用的高分子化合物种类,实现抑止上述制铁用造粒处理剂的粘度,确保分散安定性等的目的,根据需要可进一步含有水等的稀释剂。通过另外向上述烧结原料或颗粒原料等的制铁用原料添加水等,也可将由水溶液聚合法得到的含有(a)的高分子化合物的聚合物水溶液或上述(a)~(e)的高分子化合物用作本实施形态的制铁用造粒处理剂。
因此,本实施形态的制铁用造粒处理剂中含有的上述(a)~(e)的高分子化合物的含量(比例)可根据烧结原料的矿石(铁矿石)的造粒性(种类)和上述(a)~(e)的高分子化合物的种类、使用的造粒机等作适当设定,无特别限定。但向制铁用原料另外添加水等时,以50重量%以上为宜,以80重量%以上为较好,最好是100重量%,即,上述制铁用造粒处理剂最好由选自上述(a)~(e)的高分子化合物的至少一种构成。
又,上述制铁用造粒处理剂含水时,该制铁用造粒处理剂中含有的上述(a)~(e)的高分子化合物的含量(比例)只要满足上述的条件即可,无特别限定。但以0.1重量%以上、80重量%以下为宣;以0.2重量%以上、70重量%以下为更好;最好是1重量%以上、60重量%以下。
另外,从由上述(a)~(e)的高分子化合物组成的群体中选择的至少二种以上的高分子化合物并用时,各高分子化合物的配合比例无特别限定。
并且,上述制铁用造粒处理剂在不损害上述(a)~(e)的高分子化合物所具有的性能、特别是不损害在将这些高分子化合物用于含有微粉铁矿石的制铁用原料造粒时提高模拟粒化性的效果的范围内,或者为进一步提高模拟粒化性,根据需要也可并用其他成分,例如,并用石灰石等以往已知的的其他造粒添加剂等。
上述(a)~(e)的高分子化合物因不易受多价金属离子的影响,故难以引起造粒效果降低,即使并用也可充分减少烧结原料中有的微粉量。但从生石灰成本高以及使用时需要注意的角度出发,在使用本实施形态的制铁用造粒处理剂进行制铁用原料造粒处理时,最好是在生石灰不存在的条件下进行造粒处理。较好的是,完全不用添加生石灰,或者即使添加,其添加量最好是对于铁矿石的0.1重量%以下。又,以往铁矿石造粒的方法一般是使用生石灰,即使使用生石灰以外的粘合剂时,也有人认为应并用生石灰。但上述制铁用造粒处理剂在不含生石灰或不并用生石灰,对提高上述制铁用原料造粒中的模拟粒化性更有效。因此,上述制铁用造粒处理剂在含有生石灰时,该制铁用造粒处理剂中的生石灰比例最好是,设定为在将该制铁用造粒处理剂向铁矿石添加时的生石灰相对于铁矿石的比例应为0.1重量%以下。另外,除了生石灰以外的已知的的粘合剂,尚不知道有与生石灰并用时也具有可降低烧结原料中含有的微粉量效果高的材料。
本实施形态的上述(a)~(e)的高分子化合物即使其使用量相当少,在制铁用原料造粒时,也具有优异的提高模拟颗粒性能的效果,可提高烧结机的生产效率。即,该处理剂可用作制铁用原料造粒(模拟粒化性或颗粒性)的粘合剂。由此可低成本地提供一种可获得烧结矿的适用于制铁用原料造粒处理的上述制铁用造粒处理剂。
特别是,上述制铁用造粒处理剂相对铁矿石的使用量,即使在0.1重量%以下,造粒后的铁矿石GI指数也在55%以上。
向制铁用原料添加处理剂的方法无特别限定,但最好是将处理剂作成水溶液状态后与造粒机添加水混合的方法、或者向搅拌制铁用原料喷雾的方法更好。采用这些方法,可简便且均一地添加处理剂,并且,因无瑕疵地模拟粒化性,故可进一步减少微粉。
又,对应于含有副原料和燃料等的制铁用原料的各品种的粒度分布、造粒性、组成等,在将制铁用原料的一部分混合、混练、造粒后,与残留的制铁用原料混合进行造粒的处理方法中,通过将本实施形态的制铁用造粒处理剂向上述制铁用原料添加,可模拟粒化。例如,在制铁用原料一部分显示难造粒性质时,籍由向该显示难造粒性质的制铁用原料添加处理剂,可模拟粒化。由此,可用少量的处理剂高效地进行制铁用原料的造粒。
这样,本实施形态的制铁用造粒处理剂可自由选择制铁用原料、造粒机、添加的定时和场所等的组合。该组合无特别限定,即,即使在具有多个处理工序、将制铁用造粒处理剂和各处理方法组合的造粒处理方法中,通过将本实施形态的处理剂向制铁用原料添加,可模拟粒化。当然,对于已知的模拟粒化性方法(装置),也可使用本实施形态的制铁用造粒处理剂。
本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法如前所述,是一种将本实施形态的上述制铁用造粒处理剂即、制铁用造粒处理剂向制铁用原料添加的结构,由此,可低成本地提供可获得烧结矿的适用于含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)造粒处理(模拟粒化或颗粒化)的造粒处理方法。
又,本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法如前所述,是一种将上述制铁用造粒处理剂作成水溶液的状态添加的结构,由此,在进行含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时,可提供微粉量减少的效果优良、可进一步提高烧结机生产效率的造粒处理方法。
并且,本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法如前所述,较好的是,上述制铁用造粒处理剂相对于制铁用原料的添加量,最好是在0.001重量%~50重量%的范围内。由此,在对含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时,可提供微粉量减少的效果优良、可进一步提高烧结机生产效率的的造粒处理方法。
再有,本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法如前所述,最好是采用具有多个处理工序、上述制铁用造粒处理剂与各处理方法组合的结构。由此,在对含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时,可提供微粉量减少的效果优良、可进一步提高烧结机生产效率的的造粒处理方法。
[实施形态4]
本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法是这样一种方法,所述方法将制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)混合、调湿等进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)。在该方法中,在含有上述制铁用原料即、造粒处理的微粉铁矿石的制铁用原料中,再添加微粉进行造粒处理。在本实施形态中,向上述制铁用原料中,添加特别是采用电泳光散射法进行了下述ζ电位测定实验测定的ζ电位为-55mv以下的微粉。
又,本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法是这样一种方法,所述方法将制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)混合、调湿等进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)。在该方法中,有选择地向上述制铁用原料添加微粉和调节该微粉的ζ电位的微粉辅助剂,使其形成采用电泳光散射法进行了下述ζ电位测定实验测定的ζ电位为-55mv以下。
本实施形态的制铁用原料的造粒处理中使用的上述微粉即、向上述制铁用原料添加的微粉是一种平均粒径为200μm以下的微粒。
在上述制铁用原料造粒处理中的上述微粒的作用并不太明确,但首先在于提高分散有该微粒的水的凝聚力。通过将所述微粒向造粒时存在的水,如造粒使用的添加水和添有原料的水分中分散,可提高分散有该微粒的水的凝聚力,在提高模拟粒化性的同时,可减轻造粒后的模拟颗粒强度和烧结时的烧结基层内的模拟颗粒崩坏,可提高烧结后的成品合格率等。
通常,在制铁用原料中含有附着、混入在原先制铁用原料中的微粒。例如,作为制铁用原料配合的铁矿石附有铁矿石的微粒和陶土等的粘土。又,石灰石含有石灰石(碳酸钙)的微粒等。并且,在所述的制铁用原料造粒时,作为配合原料,有时可使用制铁工厂内产生的粉尘,例如由高炉、烧结、转炉等产生的粉尘。
然而,这些微粒通常对水的自已分散能力低,直接使用不能明显地提高模拟粒化性。
虽然铁矿石的造粒也存在某种程度的水,但这是因为附在铁矿石表面上的200μm以下的微粒及如石灰石、蛇纹石、硅石等的副原料、粉尘等中含有的200μm以下的微粒少量分散在水中,由微粒分散水的凝聚力将比200μm大的铁矿石粘合成为模拟颗粒的缘故。然而,由于原先制铁用原料所含有的微粉或是附着于大颗粒,或是微粉相互间凝聚,因此,这些微粉中可分散于水的微粉量少,模拟颗粒自体大多也形成凝聚体。故水被该凝聚体所捕集,结果是该微粒分散水的量减少,不能单用水的造粒来实现充分的模拟粒化。
对此,采用电泳光散射法由下述ζ电位测定实验所测定的ζ电位绝对值大的微粉,具有优异的水的分散安定性,可增加分散在水中的颗粒量。
在本实施形态中,微粉的ζ电位是指固体与液体的界面上的电位差中可有效作用于界面导电现象的部分。该电位例如可作为从电泳、电气浸透、流导电位、沉降电位等的界面导电现象中所求出的电位来测定。即,液体与固体之间产生相对运动时,支配该界面导电现象的固接层与液体内部的电位差就是ζ电位(界面导电位)。
在本实施形态中,是按照下述实施例详细说明的方法,对上述微粉的ζ电位进行测定的。
可以认为,在本实施形态中,若采用电泳光散射法进行了下述ζ电位测定实验测定的ζ电位的绝对值高,则使用上述制铁用造粒处理剂进行实际造粒时的微粉的ζ电位绝对值也高。
本实施形态中所用的微粉造粒的ζ电位存在这样的倾向:其绝对值越高,造粒性越良好。当上述ζ电位为0V时,电气排斥力为0,故分散安定性最低,该绝对值越大,就越能提高分散安定性。
即,ζ电位的绝对值越高,颗粒间的电气反斥力越大。因此,ζ电位的绝对值高的微粉凝聚性差,可作为分散体稳定地存在。然而,根据发明人的研究,可以明白:即使使用表面带有正电荷的微粉,也可得到充分的提高模拟颗粒的效果。因此,本实施形态用的上述微粉最好是表面带有正电荷,上述微粉的电位负侧数值越大,电位就越大。
本发明人深入研究的结果,可以看出,采用电泳光散射法进行了下述ζ电位测定实验所测定的ζ电位的绝对值在-55mV以下的微粉,其分散稳定性优良,具有有效作为制铁用原料造粒时的粘合剂的功能。即,在本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法中,作为制铁用原料造粒时的粘合剂,可以使用由下述ζ电位测定实验所测定的ζ电位为-55mv以下的微粉。
然而,在自然界存在的颗粒中,存在有ζ电位绝对值高的不多。因此,在本实施形态中,通过添加预先调整到采用下述ζ电位测定实验测定的ζ电位为-55mv以下的微粉,或者将微粉与用于调节该微粉的ζ电位的微粉辅助剂并用,调整制铁用原料造粒用的作为粘合剂的微粉的ζ电位,进行造粒处理。
例如,在本实施形态中,通过将微粉和微粉辅助剂选择性的合成,向制铁用原料添加,以形成由下述ζ电位测定实验测定的ζ电位为-55mv以下的组合状态,可明显提高制铁用原料的模拟粒化性。
由此,作为本实施形态用的制铁用造粒处理剂,既可以使用籍由电泳光散射法的、下述ζ电位测定实验所测定的ζ电位为-55mv以下的微粉,也可以组合使用粉和具有籍由电泳光散射法的、下述ζ电位测定实验所测定的ζ电位降低至-55mv以下的微粉辅助剂。又,在上述微粉与微粉辅助剂并用进行造粒时,既可将上述微粉与微粉辅助剂分别添加,也可籍由将上述微粉与微粉辅助剂混合于水中等,由微粉辅助剂预先对上述微粉作表面处理,在将所述处理过的物质向制铁用原料中添加。
上述微粉辅助剂籍由吸附于上述微粉上,改善微粉的表面电位(ζ电位)。由此,上述微粉辅助剂可调整上述微粉造粒时的表面电位。
作为上述微粉即、作为向上述制铁用原料另外添加的微粉(微粒),既可以是铁矿石的微粒和陶土、石灰石(碳酸钙)的微粒、铁粉、颗粒等的铁矿石的微粉、各种粉尘等与制铁用原料中含有的微粒同种的微粒,也可采用硅胶、飞灰、硅烟尘、无水石膏等与制铁用原料中含有的微粒不同的微粒。
即,本实施形态中所使用的上述微粉,只要是平均粒径200μm以下的微粒,则无特别限定。例如,可列举出:铁矿石、钢铁用副原料、石灰石(碳酸钙)、铁粉、颗粒等的铁矿石的微粉、陶土、膨润土、制铁工厂内产生的粉尘(上述制铁用原料的粉尘)、硅粉尘、飞灰、无水石膏、硅胶等无机物的微粒,其中,碳酸钙、铁粉、膨润土的模拟粒化性优良,可提高烧结机的生产效率,故特别使用。
又,所述微粒的平均粒径以200μm以下范围为宜,但从提高造粒性和上述附着力的提高效果上看,以0.01μm以上、150μm以下范围内为宜,最好是0.02μmm以上、100μm以下的范围内。所述平均粒径若不足0.01μm,则存在着容易凝聚微粒的倾向。所述平均粒径即使超过200μm,也不能获得高模拟粒化性。故不好。因不同的制铁用原料适合于分散安定化的粒径不一样,故所述微粒的平均粒径最好是根据制铁用原料的种类,在所述范围内适当进行设定。
上述微粉的ζ电位可通过添加含有酸基或碱性基团的高分子化合物进行调整。例如在将具有酸基及/或其盐的高分子化合物的微粉辅助剂向微粉添加时,高分子化合物吸附在微粉表面上,由此,微粉表面的ζ电位下降。例如,若将聚丙烯酸钠向微粉添加,则聚丙烯酸钠吸附在微粉表面上,表面吸附该聚丙烯酸钠的微粉的ζ电位下降,其绝对值增高。
因此,在本实施形态中,通过将微粉,和可将下述ζ电位测定实验测定的ζ电位降至-55mv以下的微粉辅助剂组合并用,调整实际造粒时的微粉表面电位。
作为上述微粉辅助剂,只要是可使由下述ζ电位测定实验测定的ζ电位下降,即、使微粉表面的ζ电位在负侧调整变大的辅助剂即可,无特别限定。但从增大上述效果的角度来看,最好是含有具有酸基及/或其盐的高分子化合物作为必须成分的辅助剂。并且,具有酸基及/或其盐的高分子化合物不仅可以解开其后向制铁用原料添加的微粒凝聚体,而且可以解开配合原料原具有的200μm以下微粒的凝聚体开,使微粒分散于水中,由此,释放被凝聚体捕集的水。又可增加分散于水的颗粒量,故具有促进模拟颗粒化,增加制铁用原料造粒用的粘合剂的作用。
为此,上述微粉辅助剂最好是由高分子化合物,特别是含有具有酸基及/或其盐的高分子化合物作为必须成分的组成。本实施形态的高分子化合物是一种重均分子量为1000以上的有机或无机高分子化合物,其重均分子量的下限值以4000为宜,以7000为较好,最好是10000。重均分子量不足1000时,有时会降低得到的模拟颗粒的强度,带式传送的运搬时等会崩坏,结果是有时不能得到充分造粒效果。另一方面,上述重均分子量的上限值无特别限定,但重均分子量太大时,粘度太高,上述高分子化合物不能与微粉均-混合,有可能降低模拟粒化性。因此,上述高分子化合物的重均分子量的上限值以1000000为宜,以500000为较好,以300000为更好,最好是100000。
作为上述高分子化合物,只要是由可降低下述ζ电位测定实验测定的ζ电位,即,使上述ζ电位负侧增加的高分子化合物即可,并无特别限定。具体的讲,例如可使选自前述实施形态1例示的含酸基单体和其盐的至少一种单体作为聚合成分(单体成分)的一种进行聚合(共聚),使用导入酸基或其盐的高分子化合物。
另外,将含酸基单体的盐使用作为上述单体时,作为其中和碱(基),可以列举出例如上述实施形态1例示的中和碱,但无特别限定。
来源于上述单体的酸基既可使用1种,也可并用2种以上。在这些来源于单体的酸基中,最好是羧酸及/或其盐,较好的是,通过将选自(甲基)丙烯酸、马来酸及其其盐的至少一种单体作为聚合成分进行聚合(共聚)而导入。
又,作为上述含酸基单体和可共聚的单体(共聚性单体)可以列举出:例如上述实施形态1例示的含有聚(亚烷基)二醇链的单体,但无特别限定。这些含有聚(亚烷基)二醇链的单体既可使用1种,也可并用2种以上。
在上述含有聚(亚烷基)二醇链单体中,以聚氧乙烷换算为5mol以上、100mol以下,尤以含有10mol以上、100mol以下链长的聚(亚烷基)二醇链的单体容易购得,且从提高模拟粒化性的角度来说适用,又,其聚合性良好。
作为上述含酸基单体与可共聚的单体(共聚性单体),还可以列举出:例如上述实施形态度例示的(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸环烷基酯;含有羟基的(甲基)丙烯酸酯;苯乙烯及其衍生物;(甲基)丙烯酰胺及其衍生物;醋酸乙烯;(甲基)丙烯腈;N-乙烯2-吡咯烷铜;含有碱(基)单体;具有交联性的(甲基)丙烯酰胺系单体;具有水解性的基团直结连接于硅原子上的硅烷系单体;含有环氧基单体;含有氮丙啶基单体;含卤基单体;分子内具有多个非饱和基的多官能(甲基)丙烯酸酯;分子内具有多个非饱和基的多官能(甲基)丙烯酰胺;分子内具有多个非饱和基的多官能烯丙基化合物;(甲基)丙烯酸烯丙基酯、二乙烯基苯等,无特别限定。这些单体根据需要既可使用1种,也可并用2种以上。
并且,除了这些单体之外,以分子量的调节为目的,也可使用例如上述实施形态度例示的链转移剂。这些链转移剂根据需要,既可使用1种,也可并用2种以上。这些链转移剂的使用量无特别限定,但相对于上述单体,即与含酸基单体及可与含酸基单体共聚单体的1mol,以0.005~0.15mol范围为宣。
在聚合具有上述酸基及/或其盐的高分子化合物时,占原料所有单体的酸基及/或含有其盐的单体的比例(组成比),其下限值以5摩尔%为宜,较好的是60摩尔%以上,以80摩尔%为更好,最好是90摩尔%。
具有酸基或其盐的高分子化合物的制造方法,即,上述单体成分的聚合方法无特别限定,可采用以往已知的的各种聚合法,如上述实施形态度例示的以往已知的的各种聚合法。其中,从聚合成本(生产成本)的降低和安全性等观点出发,最好是水溶液聚合法。
上述聚合法用的聚合引发剂,只要是通过热或氧化还原反应进行分解,产生游离分子的化合物即可。又,采用水溶液聚合法时,最好是具有水溶性的聚合引发剂。作为该聚合引发剂,具体可以列举出:如上述实施形态度例示的聚合引发剂,但无特别限定。这些聚合引发剂既可使用1种,也可并用2种以上。另外,聚合引发剂的使用量可以根据单体成分的组成和聚合条件等作适当设定。
反应温度和反应时间等的聚合条件可以根据单体成分、即单体组成物的组成和聚合引发剂的种类等作适当设定。但反应温度以0~150℃范围内为宜,最好是40~120℃范围内。又,反应时间以1~15小时左右为适当。
作为采用水溶性聚合法时的向反应系统供给单体成分的供给方法,可进行如总体添加法、分割添加法、成分滴下法、动力送料法、多段滴下法等,无特别限定。
又,采用水溶液聚合法时得到的聚合物中含有的、并包含上述高分子化合物的非挥发性成分的浓度,无特别限定,但最好是70重量%以下。非挥发性成分的浓度超过70%的聚合物溶液,其粘度过高,同时不能确保分散稳定性,有可能产生凝聚。
上述高分子化合物,既可使用1种,也可适当混合2种以上使用。在上述高分子化合物中,可降低由下述ζ电位测定实验所测定的微粉的ζ电位,提高微粉的分散安定性的效果,即使少量使用也可提高模拟颗粒性,因此,最好是使用具有羧酸及/或其盐的高分子化合物。
并且,在上述高分子化合物中,特别好的是使用具有羧酸及/或其盐、重均分子量为1000以上、1000000以下的范围内的高分子化合物(以下为便于说明,称为高分子化合物(P))。
该高分子化合物(P)例如可通过单独将该含羧基单体、或者将该含羧基单体与可聚合的其他单体按照上述方法进行(共)聚合来得到,但作为别的方法,也可通过在已知的的高分子化合物的存在下,将含羧基单体单独、或者将可与该含羧基单体聚合的其他单体进行加聚反应来得到。作为上述已知的高分子化合物,可列举出:如重均分子量1000以上、1000000以下范围内的聚乙二醇和聚乙烯基吡咯烷酮。
又,该高分子化合物(P)例如可通过对已知的的高分子化合物进行水解、氧化、还原反应中的任一项处理来得到。作为此时所用的上述已知高分子化合物,可列举出:如重均分子量1000以上、1000000以下范围内的聚丙烯酰胺和聚丙烯酸甲酯。
在上述高分子化合物(P)中,聚丙烯酸钠或聚丙烯酸氨对提高由下述ζ电位测定实验所测定的微粉的ζ电位的降低具有特别高的效果,又因成本低,故最适合使用。
如上所述,采用本实施形态,通过向制铁用原料组合添加由下述ζ电位测定实验测定的微粉的ζ电位-55mV以下微粉、或者添加微粉和微粉辅助剂,使在由下述ζ电位测定实验所测定的、使用上述微粉辅助剂时的微粉的ζ电位在-55mV以下,藉此,不用增加添加水,也可确保成为粘合剂的微粒(微粉)分散水的充分量,同时可增加微粒分散水中的微粒量。由此,采用本实施形态,因为可提高模拟颗粒性,尽管添加微粉,也能大大减少造粒后的微粉量。
在本实施形态中,作为制铁用原料的造粒粘合剂而添加的微粉的ζ电位,即,由下述ζ电位测定实验所测定的微粉的ζ电位以-55mV为宜,更好的是在60mV以下,最好是-65mV以下。
又,在上述制铁用原料中组合使用微粉和具有使该微粉的ζ电位降低的作用的微粉辅助剂时,上述微粉和微粉辅助剂可组合选用,使由下述ζ电位测定实验所测定的微粉的ζ电位在-55mV以下。此时,上述微粉的ζ电位以-60mV为宣,最好是-65mV以下。
在本实施形态中,向上述制铁用原料添加的上述微粉(微粒)的添加量(比率)可根据制铁用原料的种类和组合作适当设定,无特别限定。但相对于上述制铁用原料,以0.01重量%以上、30重量%范围内为宜;最好是0.1重量%以上、20重量%范围内。如所述添加量不足0.01重量%,则模拟颗粒化的促进效果大大减小,微粉减少不多,且难以获得烧结基层中的模拟颗粒崩坏的防止效果。又,如多于30重量%,则会增加多个的矿渣等废弃物,反而增加微粒成分,降低通气性,有可能降低烧结机的生产效率。
又,本实施形态中所使用的上述高分子化合物的使用量,可根据所用的向分子化合物及其微粉的种类进行适当设定,无特别限定。但以对于制铁用原料为2重量%以下范围为宜,最好是在0.5重量%以下的范围内使用。
若上述高分子化合物相对制铁用原料的使用量超过2重量%,则全体形成泥浆状或结块,结果是使制成的颗粒(固体)内的通气性恶化,不宜使用。
又,上述高分子化合物使用量的下限值,较好的是相对于制铁用原料为0.001重量%。如上述高分子化合物使用量不足0.001重量%时,则难以看到模拟粒化性的提高。另外,上述高分子化合物的使用量受所使用的制铁用原料的造粒性、水分添加量、使用的造粒机等而左右,但最好设计所述使用量为尽量的少。
又,在上述制铁用原料中,也可在其用于含有铁矿石微粒的制铁用原料造粒时,模拟粒化性的提高效果不受影响的范围内,或者为进一步提高模拟粒化性,根据需要,将其他成分,例如,石灰石等以往已知的的其他造粒添加剂等与上述高分子化合物并用。
上述微粉辅助剂中的上述高分子化合物的比例(含量)无特别限定。但其对制铁用原料的使用量最好是设计在上述范围内。
另外,对制铁用原料添加水的比例,是将造粒时添加的水与原料中所含带入的水分的合计量,相对于烧结原料最终地处于4重量%以上、15重量%以下的范围内;较好的是在5重量%以上、12重量%以下的范围。对于颗粒原料,以5重量%以上、50重量%以下为宣;最好的是7重量%以上、30重量%的范围内。
为此,上述微粉辅助剂中的上述高分子化合物含量的下限值以0.01重量%为宣,最好是0.08重量%。另一方面,上述高分子化合物含量的上限值以70重量%为宜,最好是60重量%。又,上述微粉辅助剂中水含量的上限值以30重量%为宜,最好是40重量%。另一方面,水的含量的上限值以99.99重量%为宜,更好的是99.92重量%。
又,添加微粉辅助剂时,上述高分子化合物相对于微粉的使用量,以0.003重量%以上、1000重量%以下的范围内为宜,最好是0.1重量%以上、100重量%以下的范围内。
在本实施形态中,将上述微粉和微粉辅助剂(高分子化合物及根据需要使用的其他微粉辅助剂)向制铁用原料添加的方法无特别限定。作为微粉的添加方法,可列举出:如、预先将微粉掺合于制铁用原料的挥发;在用混合器等对原料混合时添加的方法;散布添加水,在造粒时添加的方法;使分散于添加水中进行散布的方法等。
又,包括高分子化合物的微粉辅助剂添加方法,可列举出:如在原料混合前或原流域混合后进行散布的方法;造粒时以不同于添加水的其他途径进行散布的方法;混合于添加水进行散布的方法等。另外,在将微粉与微粉辅助剂并用时,也可使用微粉辅助剂,使微粉(微粒)分散于添加水中再进行造粒的方法等。上述微粉和微粉辅助剂既可同时添加,又可分别添加。
本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法如上所述,作为制铁用原料的造粒粘合剂是一种添加由下述ζ电位测定实验所测定的微粉的ζ电位在-55mV以下微粉进行造粒处理、或者在制铁用原料中将微粉与具有将该微粉的ζ电位下降至-55mV以下的作用的微粉辅助剂组合,同时,或者,分别添加进行造粒处理的方法。
采用上述方法调节制铁用原料的水分进行造粒处理,在模拟粒化或颗粒化时,可在造粒用的水中,例如添加水中稳定地分散所添加的微粉(微粒),明显地提高模拟颗粒性。
由此,采用本实施形态,可提供适用于在对含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时的造粒处理方法。
又,采用本实施形态,通过在上述条件下进行造粒处理,作为造粒后的铁矿石(模拟颗粒)的GI指数,可得到85%以上尤其是88%以上的非常高的GI指数。另外,造粒后的模拟颗粒的GI指数是指附在核粒周围的微粉颗粒的比例值,该值越大,造粒性越好,可提高烧结时的通气性,提高烧结矿的通气性,并提高烧结机的生产效率。
又,采用本实施形态,对应于副原料和燃料等的制铁用原料的各品种的粒度分布、造粒性、组成等,在将制铁用原料的一部分混合、混练、造粒后,在将这些与残留的制铁用原料混合进行造粒的处理方法中,籍由使用本实施形态的制铁用造粒方法,向上述制铁用原料添加微粉或者微粉与微粉辅助剂,可进行模拟粒化。例如,在制铁用原料一部分显示难造粒性质时,通过向该显示难造粒性质的制铁用原料添加处理剂,可进行模拟粒化。
采用本实施形态,可自由组合选择制铁用原料及造粒机和上述的微粉和微粉辅助剂等各成分的定时和场所。该组合无特别限定,即,即使在具有多个处理工序、将各处理方法与上述的微粉和微粉辅助剂组合的造粒处理方法中,通过向制铁用原料添加上述适用于本实施形态的造粒的处理方法的微粉和微粉辅助剂,可进行模拟粒化。当然,对于已知的模拟粒化性方法(装置)也有效果。
[实施形态5]
本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法是一种对制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行混合、调湿等进行造粒的处理方法,在该造粒处理方法中,作为制铁用造粒剂,将由使用铁矿石的、由下述附着力实验求出的附着力评价值为1.2以上的制铁用造粒剂,向上述制铁用原料添加、进行造粒处理的方法。本实施形态用的上述制铁用造粒处理剂含有作为必要成分的高分子化合物。上述制铁用原料的造粒处理剂最好是含有平均粒径为200μm以下的微粉。
又,本实施形态的制铁用原料的造粒处理方法是一种对制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行混合、调湿等进行造粒的处理方法,在该造粒处理方法中,选用高分子化合物和平均粒径为200μm以下的微粉,向上述制铁用原料添加进行造粒处理,使其达到由使用铁矿石的、下述附着力实验求出的附着力评价值为1.2以上。
本实施形态中必需用的高分子化合物是一种重均分子量为1000以上的高分子化合物。作为上述高分子化合物并无特别限定,但具体可以列举出:如羟乙基纤维素、甲基纤维素、聚乙二醇及其改性物、(甲基)丙烯酸羟乙酯系水溶性高分子、(甲基)丙烯酸羟丙酯系水溶性高分子、聚乙烯吡咯烷铜等的水溶性非离子系高分子化合物;羧乙基纤维素、木质磺酸钠等具有酸基或其盐的半合成高分子化合物;β-萘磺酸盐甲醛缩合物、密胺磺酸盐甲醛缩合物、芳香族氨基磺酸聚合物等具有酸基或其盐的缩合(聚)类高分子化合物等。
又,作为上述高分子化合物,可以列举出例含有其他酸基或其盐的高分子化合物。具体可以列举出:如使上述实施形态1例示的选自含酸基单体和其盐的至少一种的单体作为聚合成分(单体成分)之一进行聚合(共聚),由此导入酸基或其盐的高分子化合物。
又,在将含酸基单体的盐用作上述单体时,作为其中的中和碱,可以列举出上述实施形态1例示的中和碱,无特别限定。
上述例示的来源于单体的酸基,既可含有一种,也可含有二种以上。在来源于这些单体的酸基中,以羧酸及/或其盐为宜,最好是将选自(甲基)丙烯酸、马来酸及其盐中的至少一种单体作为聚合成分之一进行聚合(共聚)后导入。
又,上述含酸基单体中,也可将可与上述含酸基单体共聚的单体作为一种聚合成分进行共聚。作为上述可与含酸基单体共聚的单体,可以列举出:如上述实施形态1例示的含有聚(亚烷基)二醇链的单体。上述含有聚(亚烷基)二醇链单体既可使用1种或2种以上。
在上述含有聚(亚烷基)二醇链的单体中,以聚氧乙烷换算为5mol以上、100mol以下,尤以含有10mol以上、100mol以下链长的聚(亚烷基)二醇链的单体容易购得,从提高模拟粒化性的角度为适用,又,其聚合性良好。
又,作为可与上述酸基单体共聚的其他单体,也可包含来源于以下的单体(共聚性单体)的结构单元。作为该共聚单体,具体可以列举出:如上述实施形态1例示的(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸环烷基酯;含羟基(甲基)丙烯酸酯;苯乙烯及其衍生物;(甲基)丙烯酰胺及其衍生物;醋酸乙烯;(甲基)丙烯腈;N-乙烯-2-吡咯烷酮;含碱单体;具有交联性的(甲基)丙烯酰胺系单体;具有水解性的基团直结连接于硅原子上的硅烷系单体;含有环氧基单体;含有恶唑啉基单体;含氮丙啶基单体;含卤基单体;分子内具有多个非饱和基团的多官能(甲基)丙烯酸酯;分子内具有多个非饱和基团的多官能(甲基)丙烯酰胺;分子内具有多个非饱和基的多官能烯丙基化合物;(甲基)丙烯酸烯丙基酯;二乙烯苯等,无特别限定。这些单体根据需要既可使用1种,也可使用2种以上
除了这些单体之外,以分子量的调节为目的,也可使用例如上述实施形态1例示的链转移剂。作为该链转移剂也可根据需要使用1种、或使用2种以上。这些链转移剂的使用量无特别限定,但相对于上述单体,即与含酸基单体及可与含酸基单体共聚的单体1mol,,其使用量以0.005~0.15mol范围内为宜。
具有上述酸基或其盐的高分子化合物中酸基的比例无特别限定,但其下限值以5摩尔%以上为宣,最好是10摩尔%以上。
具有酸基或其盐的高分子化合物的制造方法,即、上述单体成分的聚合方法无特别限定,可采用例如上述实施形态1例示的以往已知的的各种聚合法,其中,从聚合成本(生产成本)的降低和安全性等观点出发,最好是水溶液聚合法。
上述聚合法用的聚合引发剂,只要是通过热或氧化还原反应进行分解产生游离分子的化合物即可。又,采用水溶液聚合法时,最好是具有水溶性的聚合引发剂。作为该聚合引发剂,具体可以列举出:如上述实施形态1例示的聚合引发剂,但无特别限定。上述聚合引发剂既可使用1种,也可并用2种以上。另外,聚合引发剂的使用量,只要根据单体成分的组成和聚合条件等可适当设定即可。
反应温度和反应时间等的聚合条件只要根据单体成分、即单体组成物的组成和聚合引发剂的种类等适当设定即可,但反应温度以0~150℃范围内为宜,最好是40~120℃范围内。又,反应时间以1~15小时左右为适当,作为采用水溶性聚合法时的向单体成分的反应系统的供给方法,例如可进行总体添加法、分割添加法、成分滴下法、动力送料法、多段滴下法等,但无特别限定。
上述高分子化合物既可使用1种,也可并用2种以上适当混合。在上述高分子化合物中,适合使用具有酸基及/或其盐的高分子化合物。具有酸基或其盐的上述高分子化合物的重均分子量以1000以上、100万以下为宜。其上限值(重均分子量)最好是20万,上述重均分子量不足1000时,存在着模拟粒化性降低的倾向。若超过100万,则粘度太高,高分子化合物不能与铁矿石均匀混合,有可能降低模拟粒化性。在上述高分子化合物中,最适用于具有羧酸及/或其盐的高分子化合物,重均分子量为1000以上、20万以下的聚丙烯酸钠或聚丙烯酸氨的微粒分散性高,又因成本低,故适合使用。
通常,在制铁用原料中,含有附着、混入在原先制铁用原料中的微粉(微粒)。例如,作为制铁用原料配合的铁矿石附有铁矿石的微粒和陶土等的粘土。又,石灰石含有石灰石(碳酸钙)的微粒等。并且,在所述的制铁用原料造粒时,作为配合原料,有时可使用制铁工厂内产生的粉尘,例如由高炉,烧结,转炉等产生的粉尘。
然而,这些微粒通常对水的自我分散能力低,在直结使用的状态下,不能明显地提高模拟粒化性。铁矿石的造粒虽然也有某种程度的水,这是因为在附在铁矿石表面上的200μm以下的微粒、石灰石、蛇纹石、硅石等的副原料、粉尘等中含有的200μm以下的微粒分散在水中,利用微粒分散水的凝聚力,将比200μm大的铁矿石粘合成为模拟颗粒。然而,由于分散在原有制铁用原料中含有的水中得到的微粒量少,微粒自体也往往形成凝聚体。因此,通过在该凝聚体中捕集水等,结果是减少了该微粒分散水的量。故在仅用水造粒时,就不能充分实现模拟粒化。又,由只用水的造粒得到的模拟粒化物(模拟颗粒)附在核粒周围的微粉颗粒附着力小,烧结原料中含有的微粉量降低的效果不充分,提高烧结基层的通气性以缩短烧结时间的效果差。再有,附在核粒周围的微粉颗粒的附着力小的模拟颗粒,在传送中或在插入烧结股线(ストラソド)上时会崩坏而发生微粉,故成为烧结基层的通气性阻害的原因,减少烧结矿的烧结矿强度,在烧结后的破碎时发生微粉。从而,使返矿率增多,降低成品合格率和其生产率。
上述高分子化合物通过将微粒分散水中的微粒凝聚体解开,使微粒分散在水中,藉此,释放被凝聚体捕集的水的同时,可增加分散在水中的颗粒量。由此,所述分散剂的作用是:增加促使模拟颗粒化的粘合剂,提高粘合剂自体的凝聚力,增加附在核粒周围的微粉颗粒的附着力。因此,上述高分子化合物具有提高模拟粒化性的效果,造粒后的模拟颗粒强度增大,减轻烧结时烧结基层内的模拟颗粒崩坏。结果是提高烧结基层的通气性和烧结机的生产性。又可提高烧结后的烧结矿强度和成品合格率,可大大提高烧结机的生产率。
本发明人进行深入研究的结果,发现:在上述制铁用原料的造粒处理时,作为附着力实验,使用含有上述高分子化合物的制铁用造粒剂,或者并用微粉和上述高分子化合物,在某种特定条件下,将测定后的铁矿石的附着力(g/cm2)除以用水取代制铁用造粒剂而同样测定的铁矿石的附着力(g/cm2),由此求出附着力评价值为1.2以上。使用这样的制铁用造粒剂,在实际造粒时可得到良好的模拟粒化性,并可减少烧结原料中含有的微粉量。并且,所得到的烧烧结矿的强度增大,可提高烧结机的生产效率。上述附着力评价值以1.3以上为宜,最好是1.4以上。
在本实施形态中,上述附着力实验中的上述铁矿石的附着力(g/cm2)是指在附着力实验中,在存在上述制铁用造粒剂,或仅存在水的情况下,铁矿石相互直结的附着力的大小。以相互附着的铁矿石相互间分离所需要的每单位面积的力来表示。
在本实施形态中,一般认为若由上述附着力实验求出的附着力评价值高,则使用上述制铁用造粒剂在实际造粒时,铁矿石微粉对于作为核粒铁矿石的附着力,即、从上述铁矿石的核粒分离微粒所需的单位面积的力增大。
如上所述,上述附着力评价值通过将使用上述制铁用造粒剂时的铁矿石的附着力(g/cm2),除以仅用水作同样测定的铁矿石的附着力(g/cm2)来求出。上述铁矿石的附着力例如可通过下述实施例中记载的方法进行测定。在本发明中,上述铁矿石的附着力采用了岛津制作所制的附着力测定装置EB-3300CH或三协パイオテク株式会社制的パウダ-べッド测试仪PTHN-BBA进行测定。
又,本发明人深入研究的结果,发现:特别是通过在补充平均粒径为200μm以下微粉(微粒)的同时,使用上述高分子化合物,可以防止微粒分散水中的微粒的凝聚,不用增加添加水,也可确保成为粘合剂的微粒分散水的充分量,结果与不同时使用微粒,即作为制铁用造粒剂的固体形部分(有效成分),仅使用高分子化合物的场合比较,可进一步提高上述附着力。
这样,在并用高分子化合物和平均粒径为200μm以下的微粒时,上述高分子化合物将附在原先的配合原料(制铁用原料)中,可将原先附着、混入于配合原料(制铁用原料)中的200μm以下的微粒凝聚体及/或其后向配合原料添加的平均粒径为200μm以下范围内的微粒凝聚体解开,使微粒分散于水中,由此可将凝聚体捕集的水释放,同时具有增加分散于水中的颗粒量的作用,增加有助于模拟颗粒化的粘合剂,也具有提高粘合剂自体的凝聚力的作用。
因此,通过将高分子化合物与平均粒径200μm以下的微粒并用进行造粒处理,可增加分散在水中的颗粒量,进一步增大造粒后的模拟颗粒强度,减轻烧结时烧结基层内的模拟颗粒崩坏。结果是提高烧结基层的通气性和提高烧结机的生产性。又可提高烧结后的烧结矿强度和成品合格率,可大大提高烧结机的生产率。并且,采用上述方法,因可提高模拟粒化性,故无论是否添加微粒,都可大大减少造粒后的微粉量。
作为上述微粉即、作为向上述制铁用原料另外添加的微粉(微粒),既可是铁矿石的微粒和陶土、石灰石(碳酸钙)的微粒、铁粉、颗粒等的铁矿石的微粉、各种粉尘等与制铁用原料中含有的微粒同种的微粒,也可采用硅胶、飞灰、硅石烟尘、无水石膏等与制铁用原料中含有的微粒不同的微粒。
即,本实施形态另添加的上述微粉,只要是具有平均粒径以下的微粒,则无特别限定。可列举出:如可从由铁矿石、钢铁用副原料、石灰石(碳酸钙)、铁粉、颗粒等的铁矿石的微粉、陶土、皂土、制铁工厂内产生的粉尘、硅石粉尘、飞灰、无水石膏、硅胶组成的群体中选择的至少一种,其中,铁矿石、钢铁用副原料、石灰石(碳酸钙)、陶土、皂土、铁粉、颗粒等的铁矿石的微粉、制铁工厂内产生的粉尘、硅石粉尘、飞灰、无水石膏等的无机物的币颗粒有利于烧结时或烧结后的强度提高,碳酸钙、陶土可大大提高烧结机的生产性,故特别优选使用。
又,所述微粒的平均粒径以200μm以下范围为宜,但从提高造粒性和上述附着力的提高效果上看,以0.01μm以上、100μm以下范围内为宜,最好是21μm以上、75μm以下的范围内。所述平均粒径若不足0.01μm,则存在着容易凝聚微粒的倾向。另一方面,如所述平均粒径即使超过200μm,则存在着降低作为粘合剂能力的倾向,不能获得高模拟粒化性。然而,因不同的制铁用原料适合于分散安定化的粒径不一样,故所述微粒的平均粒径最好是根据制铁用原料的种类,在所述范围内适当设定。
在本实施形态中,上述高分子化合物的添加量可根据所用的高分子化合物的种类以及所用的制铁用原料的种类和组合适当设定,无特别限定,但相对于制铁用原料,以0.001重量%以上、2重量%以下范围内为宜;最好是0.005重量%以上、0.5重量%以下的范围内。上述高分子化合物的使用量不足0.001重量%时,得不到上述高分子化合物的添加效果,难以获得上述的附着力,不能提高模拟粒化性。又,若使用高分子化合物超过2重量%,则全体形成泥浆状或结块,结果是使制成的颗粒(固体)内的通气性恶化,故不宜使用。
另外,上述高分子化合物的使用量虽然是由所用的制铁用原料的造粒性、水分添加量以及使用的造粒机等左右,但设计尽可能少量。
又,制铁用原料中另外添加的上述微粒的添加量(比率)可根据所用的高分子化合物的种类以及所用的制铁用原料的种类和组合适当设定,无特别限定,但相对于铁矿石,以0.01重量%以上、30重量%以下范围内为宜;最好是0.1重量%以上、20重量%以下的范围内。上述添加量不足0.01重量%时,不易得到防止烧结基层中的模拟颗粒崩坏的效果,附着力的提高效果以及模拟粒化性的促进效果小,减少微粉不多。又,大于30重量%时,会增加多个的矿渣等的废弃物,微粒部分反而增加,通气性降低,故有可能降低烧结机的生产效率。
另外,对制铁用原料添加的水的比例,是将造粒时添加的水与原料中所含有的带入水分的合计量,相对于烧结原料最终为4重量%以上、15重量%以下的范围内;最好是5重量%以上、12重量%以下的范围内。对于颗粒原料,以5重量%以上、50重量%以下为宜;最好是7重量%以上、30重量%以下的范围内。
由此,在上述高分子化合物以聚合物水熔液的状态下获得时,上述制铁用造粒剂中的上述高分子化合物含量的下限值以0.01重量%为宜,最好是0.08重量%。另一方面,上述高分子化合物含量的上限值以70重量%为宜,最好是60重量%。又,上述制铁用造粒剂中的水的含量的下限值以30重量%为宜,最好是40重量%。水的含量的上限值以99.99重量%为宜,最好是99.92重量%。
又,添加微粉(微粒)时,相对于上述高分子化合物的微粉比例是,相对于上述高分子化合物1重量份,以0.01重量份以上、30000重量份以下的范围内为宣,最好是0.2重量份以上、4000重量份以下的范围内。
本发明人深入研究的结果,发现:如向含有铁矿石的制铁用配合原料添加作为微粒的平均粒径为200μm以下的陶土或碳酸钙,并且,添加重均分子量为1000以上、20万以下的聚丙烯酸钠作为制铁用造粒剂,该方法可提高造粒效果以及附着力的效果,增加造粒后的模拟颗粒强度,可减轻烧结时的烧结基层内的模拟颗粒崩坏,结果是可大大提高烧结机的生产率和成品合格率。
在本实施形态中,将上述微粒和高分子化合物向制铁用原料添加的方法无特别限定。但作为微粒的添加方法;例如可列举出:向制铁用原料中预先掺合的方法;在用混合器等对原料混合时添加的添加方法;在散布添加水进行造粒时添加的方法;分散于添加水中进行散布的方法等。
又,作为高分子化合物的添加方法,例如可列举出:在原料混合前或原料混合后散步的方法,原料混合时散布的方法,造粒由添加水和别的系列进行散布的方法,混合于添加水中的散布方法等。又,另外还可列举出:在并用微粒和上述高分子化合物时,使用高分子化合物向添加水分散微粒进行散布、造粒的方法等。上述高分子化合物和微粒既可同时添加,也可分别添加。
并且,上述制铁用原料也可在使用含有铁矿石微粒的制铁用原料造粒时,在不妨碍模拟粒化性提高效果的范围内、或者,为了进一步提高模拟粒化性,可根据需要向上述制铁用原料添加其他成分,例如生石灰、增粘剂等以往已知的的其他造粒添加剂。作为与上述高分子化合物并用的制铁用造粒剂。
本实施形态的制铁用造粒剂的造粒处理方法如上所述,是一种通过将高分子化合物作为必须成分组成的制铁用造粒剂向制铁用原料添加、进行造粒,由此提高上述制铁用原料的模拟粒化性及提高造粒后的模拟颗粒强度的方法。在以下所示的附着力实验中,按照附着力评价值为1.2以上的要求,对所用的制铁用造粒剂的组成进行设定、选择。具体地讲,在本实施形态的造粒处理方法中,向制铁用原料添加高分子化合物,较好的是,添加高分子化合物和微粒,这些高分子化合物和微粒可设定为按以下所示的附着力实验、按照附着力评价值为1.2以上的高分子化合物和微粒的种类和其组合。
采用上述方法调节制铁用原料的水分进行造粒处理,在模拟粒化或颗粒化时,可在造粒用的水中,例如可在添加水中稳定地分散一定量以上的微粒,明显地提高模拟颗粒性。由此提高模拟颗粒的强度和烧结时的通气性,提高烧结机的生产性(生产效率)。
由此,采用本实施形态,可提供适用于在对含有微粉铁矿石的制铁用原料(烧结原料或颗粒原料)进行造粒处理(模拟粒化或颗粒化)时的造粒处理方法。
又,采用本实施形态,通过在上述条件下进行造粒处理,作为造粒后的铁矿石(模拟颗粒)的GI指数,可得到75%以上、尤其是80以上的非常高的GI指数。另外,造粒后的模拟颗粒的GI指数是指附在核粒周围的微粉颗粒的比例值,该值越大,造粒性越好,可提高烧结层的通气性,提高烧结机的生产效率。
又,采用本实施形态,对应于含有副原料和燃料等的制铁用原料的各品种的粒度分布、造粒性、组成等,在将制铁用原料的一部分混合、混练、造粒后,在将这些与残留的制铁用原料混合进行造粒的处理方法中,通过使用本实施形态的制铁用造粒方法,通过向上述制铁用原料添加高分子化合物或高分子化合物和微粒,可实现模拟粒化。例如,在制铁用原料一部分显示难造粒性质时,通过向该显示难造粒性质的制铁用原料添加高分子化合物或高分子化合物和微粒,可提高附着力评价值及其模拟粒化性。
采用本实施形态,可自由组合选择制铁用原料和造粒机、各成分即、上述的高分子化合物和具有上述平均粒径的微粒添加的定时和场所等,该组合无特别限定。即、即使在具有多个处理工序、将各处理方法与上述的高分子化合物和微粒的各添加方法组合的造粒处理中,通过向制铁用原料添加上述适用于本实施形态的造粒的处理方法的上述的高分子化合物和微粒,可实现模拟粒化。当然,对于已知的模拟粒化性方法(装置)也有效果。
本发明其他目的、特点及其优点,可以从以下所示记载中可以知道。又,本发明的利益在以下说明中可以显见。
实施发明的最佳方式
以下通过实施例和比较例进一步详细说明本发明,但本发明并不此受到任何限定。实施例和比较例中的模拟颗粒的平均粒径及其GI指数、对制铁用原料的分散微粒量、烧结矿强度、生产率、成品合格率、粘土分散能、微粒的平均粒径、ζ电位、以及高分子化合物的数均分子量、重均分子量、多分散度、酸值由以下方法测定。又,附着力评价值通过以下所示的附着力实验求出。另外,实施例和比较例中记载的「份」表示「重量份」,「%」表示「重量%」。
(模拟颗粒的平均粒径、GI指数)
将由造粒操作得到的模拟颗粒在80℃下干燥1小时后,使用筛子进行分级,求出该粒度(模拟粒度)和平均粒径。造粒后的模拟颗粒的GI指数是指一种制铁研究第288号(1976)第9页中所述的评价方法之一,表示附在核粒周围的微粉颗粒的比例。另外,GI指数的测定以制铁研究第288号(1976)第9页中所述的方法为准。
在以下各实施例和比较例的测定中,不作特别的限定,求出造粒后的粒径0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。
又,0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数(模拟粒化指数)由以下公式计算。
0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数=(造粒前的不足0.25mm的原料的比率-造粒后不足0.25mm的原料的比率)/(造粒前的不足0.25mm的原料的比率)×100
但是,在实施例26~29以及比较例9~11中,求出造粒后的粒径0.5mm以下的模拟颗粒的GI指数。即:
0.5mm以下的模拟颗粒的GI指数=(造粒前的不足0.5mm的原料的比率-造粒后的不足0.5mm的原料的比率)/(造粒前的不足0.5mm的原料的比率)×100
又,以下记载的实施例和比较例中的烧结原料以及颗粒原料全部使用绝对干燥状态下的原料。
(成品合格率、烧结矿强度、生产率)
成品合格率是在烧结锅实验中,通过将烧结后的烧结矿(sinter cake)50Kg从2m的高处向铁板下落5次时、具有粒径5mm以上的粒度的颗粒比例测定来进行评价。
烧结矿强度由以下的强度测定方法(SI:sinter index)进行测定。烧结矿强度是通过将上述成品合格评价后的烧结矿(粒径5mm以上的颗粒)在不改变粒度分布的状态下提取10Kg,从2m的高处再向铁板下落4次时的、具有粒径5~10mm粒度的颗粒比例测定来进行评价。
生产率由以下公式算出:
生产率(t/day/m2)=具有成品合格评价后的粒径5mm以上的粒度的颗粒总重量(t)/烧结时间(day)/烧结机(锅)的表面积(m2)
(数均分子量、重均分子量、多分散度)
在对实施形态1、3和比较例1~19、26~29、比较例1~4、9~11中的聚合物水溶液中的聚合物进行重均分子量测定时,采用的是由GPC(凝胶渗透色谱法)的聚乙二醇换算。
又,在实施形态2、4、5和实施例20~25、30~39、比较例5~8、12~17中的高分子化合物的数均分子量和重均分子量由GPC(グルパ-ミエ-ショソクロマトグラフ凝胶渗透色谱法)测定。测定条件如下。
泵:「L-7110」(株式会社日立制作所制)
载体溶液:磷酸氢二钠十二水合物34.5g和磷酸氢二钠二水合物46.2g中添加超纯水、作成全量5000g的水溶液
流速:0.5ml/分钟
柱:水系GPC柱「GF-7MHQ」(昭和电工株式会社制)、1个
检测器:紫外线(UV)检测器「L-7400」(株式会社日立制作所制)、波长214nm
分子量标准试样:聚丙烯酸钠(创和科学株式会社制)
分析试样籍由使用上述载体溶液稀释,调节高分子化合物的固体成分为0.1重量。
又,高分子化合物的多分散度系根椐由上述测定条件测定的重均分子量和数均分子量,由以下计算式算出。
(多分散度)=(重均分子量)/(数均分子量)
但是,当高分子化合物不溶解于(1)上述载体溶液中时,只要是通过由(2)上述载体中分解而有明显的分子量的时效变化大的场合,则由以下条件进行测定。
载体溶液:向酢酸钠三水合物27.22g添加纯水,作成2000g。将酢酸钠三水和物溶解于纯水后,添加乙腈670g,使其均匀。
柱:「TOSOH TSK-GEL α-2500、α-3000」(东曹株式会社制)
另外,其它条件与上述测定条件一样。
(粘土分散能)
粘土分散能由以下方法测定。首先,(1)向甘氨酸67.56g、氯化钠52.6g以及1mol/L的氢氧化钠水溶液60ml添加离子交换水,作成600g的甘氨酸缓冲溶液。
其次,(2)向氯化钙二水合物0.0817g和由上述(1)调整的甘氨酸缓冲溶液60g添加纯水,作成1000g,调整分散液。又,以固形成分计算调整0.1%的聚合物水溶液。
(3)向约30ml的一般性玻璃制的试管,添加「JIS实验用粉体I 11种」(商品名:关东ロ-ム粉、超微粉、日本粉体工业技术协会销售)0.3g,向其中添加(2)的分散液27g及其作了上述的调整的、作为制铁用造粒处理剂的0.1%聚合物水溶液3g。此时,试管的钙浓度以碳酸钙换算为50ppm。
(4)在用一般性的橡胶制的试管盖子将上述试管密封后,激烈摇晃20秒,以使上述粘土分解,再进行上下交替翻转20次,使粘土分散在添加有上述聚合物水溶液的分散液中。将该试管静置在不受阳光直射的地方20小时,然后用吸移管提取上述试管内的分散液的上清液5ml。
(5)向1cm的石英晶粒添入该液(上清液),用UV分光器测定波长380nm的吸光度(ABS),将该值作为粘土分散能。
(酸值)
酸值由胶态滴定法求出。首先,在50ml的试管中秤量测定试样0.1g(换算为固体成分),用离子交换水秤量20g进行稀释。另外,稀释时,以固体成分换计算加入由预先形成pH6~9范围内的氢氧化钠进行了前处理的试样0.1g。
其次,提取该稀释液0.5g,用约100ml离子交换水进行稀释,用0.1N氢氧化钠水溶液调结pH11。
然后,向调整了pH的上述稀释液添加过量的N/200丙二醇壳聚糖溶液5ml,充分进行搅拌,再加进甲苯胺蓝色指示药6滴,一边充分搅拌一边在N/400聚乙烯硫酸钾(PVSK)溶液中进行胶体逆滴定,将从蓝色变为紫色作为终点。又,作为空实验,对离子交换水100ml进行同样的操作,由下列公式求出酸值。另外,固体成分从反应时的加入中算出。
酸值(mmol/g)=(f×N×(a-b)/(试样量(g)×固体成分(%)/100)
f:PVSK因数
N:PVSK的规定度(N/400)
a:空实验的PVSK的滴定量(ml)
b:测定试样的PVSK的滴定量(m1)
(ζ电位)
微粉的ζ电位由以下所示的ζ电位测定实验进行测定。
使用微粉辅助剂时,用固体成分将微粉辅助剂的蒸镏水溶液12份和微粉12份混合12小时,将得到的混合液添加到以固体成分0.3%的微粉辅助剂的蒸镏水溶液中,混合成适正的测定浓度,作成ζ电位测定用的试样。另外,当微粉辅助剂的固体成分浓度小于2%时,一旦浓缩后,就用蒸镏水再次稀释成所定浓度,用于测定。
在不使用微粉辅助剂时,通过向硼酸盐pH标准液第2种(pH=9.18)添加微粉,混合成适正的测定浓度,作成ζ电位测定用试样。
又,当不添加微粉时即、在对烧结原料中原含有的微粉进行ζ电位测定时,将烧结原料1g投入硼酸盐pH标准液第2种(pH=9.18)100g中,激烈搅拌之后,在10分钟后提取上清液,向硼酸盐pH标准液第2种(pH=9.18)添加该上清液,混合成适正的测定浓度,作成ζ电位测定用的试样。
另外,ζ电位的测定值不会因试样的测定浓度而变化,但因不同的ζ电位测定装置,会根椐该ζ电位测定装置的灵敏度自动性作出测定误差小的浓度的判断,决定出各试样的浓度即、各试样中的添加成分的添加量。
在上述测定中,ζ电位测定装置使用电泳光散射光度计ELS-800(大冢电子株式会社)。又,cell使用EL-8201(大冢电子株式会社),测定温度为25℃,散射角为20度,泳动电压为90V。又,如上所述,当实验溶剂使用微粉辅助剂时,使用的是用固体成分将微粉辅助剂形成0.3%形态的溶解于蒸镏水的材料,在不使用微粉辅助剂时,使用硼酸盐pH标准液第2种(pH=9.18)。由此,上述实验溶液(试样)的pH处于8~9.5范围内。
(微粉的平均粒径)
将离子交换水用作溶剂,由散射式粒度分布测定装置LA-10W(堀场制作所制)测定。
(附着力实验)
使用筛子,将ロ-ブリ-バ矿石分成以下几种等级:(1)0.063mm以下、(2)0.063mm以上、0.125mm以下、(3)0.125mm以上、0.25mm以下、(4)0.25mm以上、0.5mm以下、(1)0.5mm以上、1mm以下。分级后的铁矿石(ロ-ブリ-パ)分别配合成20份,相对于这些配合物,只添加5%的水,将均匀混合的材料作成试样使用,由市售的附着力测定装置(岛津制作所制、附着力测定装置EB-3300CH)测定附着力(g/cm2)。
接着,同样地将(1)~(5)分级后的铁矿石分别配合成20份,相对于这些配合物,添加高分子化合物(固体成分)0.05%,在添加微粒(微粉)时,向配合物添加微粒2%,以使水的全量成为5%,均匀混合后,同样进行测定附着力(g/cm2)。
本发明的附着力评价值由以下公式算出。
附着力评价值=添加制铁用造粒剂后测定的附着力(g/cm2)/只添加水测定的附着力(g/cm2)
实施例1
配制具有表1所示的组成的烧结原料(制铁用原料)。
[表1]
烧结原料组成 |
配合比例(%) |
ニュ一マソ粉矿 |
20.5 |
ロ一ブリバ一粉矿 |
16.5 |
カラジメス粉矿 |
13.0 |
ハマスレ一粉矿 |
11.5 |
グドレムク粉矿 |
10.0 |
リオドセ粉矿 |
3.5 |
烧结矿粉 |
5.0 |
蛇纹岩 |
2.0 |
硅石 |
1.0 |
石灰石 |
17.0 |
烧结新原料的合计 |
100.0 |
返回矿 |
15.0(外添加) |
粉焦炭 |
4.0(外添加) |
向上述的烧结原料70000份添加作为微粒的平均粒径2μm的重质碳酸钙1400份,投入滚筒式拌和机中,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟,得到含有上述烧结原料的造粒处理用的组成物。然后,一边以同样的速度搅拌该组成物,一边使用喷雾器,向该组成物(烧结原料)喷雾(添加)作为分散剂的预先调制成非挥发性成分0.4%的重均分子量6000的聚丙烯酸钠水溶液5250份约1.5分钟。相对于烧结原料的聚丙烯酸钠的比例为0.03%。喷雾后,通过将添加有分散剂的上述组成物(造粒处理用最终组成物)再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒处理(模拟粒化)。上述微粒和分散剂的配合条件详见表2。
又,在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒放置在80℃下干燥1小时,然后,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例2
除了取代实施例1中的平均粒径2μm的重质碳酸钙、改用平均粒径0.15μm的轻质碳酸钙1400份作为微粒之外,与实施例1同样的操作进行了造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例3
取代实施例1中的平均粒径2μm的重质碳酸钙,改用平均粒径20μm的重质碳酸钙1400份作为微粒,除此之外,与实施例1同样的操作进行了造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例4
取代实施例1中的平均粒径2μm的重质碳酸钙,改用平均粒径3μm的轻质碳酸钙350份作为微粒,除此之外,与实施例1同样的操作进行了造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例5
取代实施例1中的平均粒径2μm的重质碳酸钙,改用平均粒径μm的「JIS实验用粉体I11种」(商品名:关东ロ-ム粉、超微粉、日本粉体工业技术协会销售)1400份作为微粒,除此之外,与实施例1同样的操作进行了造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例6
取代实施例1中的平均粒径2μm的重质碳酸钙,改用平均粒径200μm的转炉湿粉尘1400份作为微粒,除此之外,与实施例1同样的操作进行了造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例7
取代实施例1中的平均粒径2μm的重质碳酸钙,改用平均粒径1.5μm的カオリソクレ-(商品名:「KAOFINE」、Thiele Kaolin Company制)1400份作为微粒,除此之外,与实施例1同样的操作进行了造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例8
取代实施例1中的平均粒径2μm的重质碳酸钙,改用平均粒径μm的膨润土(商品名「クニグルV1」、クニミネ工业株式会社制)1400份作为微粒,除此之外,与实施例1同样的操作进行了造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例9
取代实施例1中的平均粒径2μm的重质碳酸钙,改用分级为平均粒径92μm的铁矿石(カラヅメス)1400份作为微粒,除此之外,与实施例1同样的操作进行了造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例10
在具有温度计、搅拌机、下滴器、氮导入管和回流冷却器的玻璃制的反应容器中,装入离子交换水1291份、和以平均50摩尔添加聚氧乙烷至3-甲基-3-丁烯-1-醇组成的聚乙二醇单烷基醚单体1812份(含聚亚烷基二醇链单体)、以及马来酸酐188份(含酸基单体),作成反应溶液。再将该反应溶液升温至60℃。
接着,在该反应溶液中,添加作为聚合引发剂的「NC-32W 」(商品名:日宝化学公司制、2,2’-偶氮-2甲基丙酰胺盐酸盐的87%浓度产品)的15%水溶液50份,搅拌7小时,升温至80℃,然后搅拌1小时,结束聚合反应。
其后,将该反应溶液用30%氢氧化钠水溶液进行中和,得到重均分子量26200、非挥发性成分的浓度55.1%的聚合物水溶液(a)。
然后,向其得到的聚合物水溶液(a)66.5份添加水5433.5份,进行充分搅拌,得到作为分散剂的聚合物水溶液(1)5500份。
向表1的烧结原料70000份添加作为微粒的平均粒径2μm的重质碳酸钙1400份,投入滚筒式拌和机中,在转速24/分钟预先搅拌1分钟,得到含有上述烧结原料的造粒处理用的组成物。然后,一边以同样的速度搅拌该组成物,一边使用喷雾器,向该组成物(烧结原料)喷雾(添加)上述聚合物水溶液(1)5250份约1.5分钟。相对于烧结原料的上述聚合物水溶液(1)的固体成分即、聚合物的比例为0.05%。喷雾后,通过将添加有分散剂的上述组成物(造粒处理用最终组成物)再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例1一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例11
在具有温度计、搅拌机、下滴器、氮导入管和回流冷却器的玻璃制的反应容器中,装入离子交换水1510份,升温至60℃。
接着,在上述反应容器中,投入作为聚合引发剂的30%过氧化氢溶液31.7份。其后,在上述反应容器中,一边对作为含酸基单体的丙烯酸791.7份、作为共聚物单体的丙烯酸甲基258.3份部、离子交换水15份预先混合组成的混合物搅拌3小时,一边进行滴下。又,与其平行地将作为聚合引发剂的L-抗坏血酸12.3份、作为链转移剂的巯基丙酸37.1份、离子交换水200.6份预先混合组成的混合物下滴3小时半,再将上述反应容器中的反应液在65℃下搅拌1小时,结束聚合反应。
其后,将该反应溶液在30%氢氧化钠水溶液中进行中和,得到重均分子量32600、非挥发性成分的浓度31.3%的聚合物水溶液(b)。
然后,向其得到的聚合物水溶液(b)117.1份添加水5460份,进行充分搅拌,得到作为分散剂的聚合物水溶液(2)5500份。
向表1的烧结原料70000份添加作为微粒的平均粒径2m的重质碳酸钙1400份,投入滚筒式拌和机中,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟,得到含有上述烧结原料的造粒处理用的组成物。然后,一边以同样的速度搅拌该组成物,一边使用喷雾器,向该组成物(烧结原料)喷雾(添加)上述聚合物水溶液(2)5250份约1.5分钟。相对于烧结原料的上述聚合物水溶液(2)的固体成分即、聚合物的比例为0.05%。喷雾后,通过将添加有分散剂的上述组成物(造粒处理用最终组成物)再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例1一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例12
向表1的烧结原料70000份添加作为微粒的平均粒径3μm的轻质碳酸钙1400份,投入滚筒式拌和机中,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟,得到含有上述烧结原料的造粒处理用的组成物。然后,一边以同样的速度搅拌该组成物,一边使用喷雾器,向该组成物(烧结原料)喷雾(添加)作为分散剂的木质磺酸钠水溶液5250份约1.5分钟。相对于烧结原料的木质磺酸钠的比例为0.1%。喷雾后,通过将添加有分散剂的上述组成物(造粒处理用最终组成物)再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例1一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例13
取代实施例12中的1.3%木质磺酸钠水溶液5250份,用作为分散剂的1.3%木质磺酸钠5250份作为分散剂,除此之外,与实施例12同样的操作进行了造粒处理。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例14
除了不添加实施例1中的重质碳酸钙之外,与实施例1同样的操作进行了造粒处理。所用的分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例15
取代实施例1中的聚丙烯酸钠水溶液,改用离子交换水5250份,除此之外,与实施例1同样的操作进行了造粒处理。所用的微粒的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,与实施例1一样,使用筛子对该模拟颗粒进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
比较实施例1(传统例)
向滚筒式拌和机投入表1所示的烧结原料70000份,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟,得到含有上述烧结原料的造粒处理用的组成物。然后,一边以同样的速度搅拌该组成物,一边使用喷雾器,向该组成物(烧结原料)喷雾(添加)水5250份约1.5分钟。喷雾后,通过将所述组成物(造粒处理用最终组成物)再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒处理(模拟粒化)。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例1一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
比较实施例2(传统例)
在向滚筒式拌和机投入表1所示的烧结原料70000份的同时,添加作为微粒的平均粒径45μm的生石灰840份,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟,得到含有上述烧结原料的造粒处理用的组成物。然后,一边以同样的速度搅拌该组成物,一边使用喷雾器,向该组成物(烧结原料)喷雾(添加)水5600份约1.5分钟。喷雾后,通过再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒处理(模拟粒化)。生石灰的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例1一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例16
向滚筒式拌和机投入表1所示的烧结原料70000份,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟,得到含有上述烧结原料的造粒处理用的组成物。然后,一边以同样的速度搅拌该组成物,一边使用喷雾器,向该组成物(烧结原料)喷雾(添加)自己分散型的微粒即、硅胶的「スノ-テックスC」(商品名:日产化学制、非挥发性成分20%)6300份约1.5分钟。喷雾后,通过将所述组成物(造粒处理用最终组成物)再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒处理(模拟粒化)。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例1一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
实施例17
向滚筒式拌和机投入表1所示的烧结原料70000份,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟,得到含有上述烧结原料的造粒处理用的组成物。然后,一边以同样的速度搅拌该组成物,一边使用喷雾器,向该组成物(烧结原料)喷雾(添加)自已分散型的微粒即、硅胶的「スノ-テックスC」(商品名:日产化学制、非挥发性成分20%)6300份与作为分散剂的调整为固体成分的实施例1记载的聚丙烯酸钠47份预先混合的材料约1.5分钟。喷雾后,通过将所述组成物(造粒处理用最终组成物)再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒处理(模拟粒化)。所用的微粒和分散剂的配合条件详见表2。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例1一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述的分散性实验求出分散微粒量。将这些结果汇总在表3中。
[表2]
|
微粒 |
微粒平均粒径(μm) |
微粒添加量(%) |
分散剂 |
分散剂添加量(%) |
实施例1 |
重质碳酸钙 |
2 |
2 |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
实施例2 |
轻质碳酸钙 |
0.15 |
2 |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
实施例3 |
重质碳酸钙 |
20 |
2 |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
实施例4 |
轻质碳酸钙 |
2 |
2 |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
实施例5 |
JIS试验用粉体I11种 |
2 |
2 |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
实施例6 |
转炉湿粉尘 |
200 |
2 |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
实施例7 |
陶土 |
1.5 |
2 |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
实施例8 |
膨润土 |
2 |
2 |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
实施例9 |
铁矿石 |
92 |
2 |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
实施例10 |
重质碳酸钙 |
2 |
2 |
聚合物水溶液(1) |
0.05 |
实施例11 |
重质碳酸钙 |
2 |
2 |
聚合物水溶液(2) |
0.05 |
实施例12 |
轻质碳酸钙 |
2 |
2 |
木质磺酸钠 |
0.10 |
实施例13 |
轻质碳酸钙 |
2 |
2 |
三聚磷酸3钠 |
0.10 |
实施例14 |
- |
- |
- |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
实施例15 |
胶体二氧化硅 |
2 |
2 |
- |
- |
实施例16 |
重质碳酸钙 |
0.04 |
1.80 | - | - |
实施例17 |
胶体二氧化硅 |
0.04 |
1.80 |
聚丙烯酸钠 |
0.03 |
比较例1(传统例) |
- |
- |
- |
- |
- |
比较例2(传统例) |
生石灰 |
45 |
1.2 |
- |
- |
[表3]
|
水分量 |
分散微粒量(%) |
模拟颗粒平均粒径量(μm) |
模拟颗粒GI指数 |
实施例1 |
7.0 |
3.9 |
3.82 |
97.5 |
实施例2 |
6.9 |
3.5 |
3.65 |
96.0 |
实施例3 |
7.0 |
3.3 |
3.51 |
95.7 |
实施例4 |
7.1 |
3.6 |
3.74 |
96.2 |
实施例5 |
7.0 |
4.0 |
3.83 |
97.8 |
实施例6 |
6.8 |
3.2 |
3.40 |
95.2 |
实施例7 |
7.0 |
4.0 |
3.88 |
97.6 |
实施例8 |
7.0 |
3.3 |
3.61 |
95.1 |
实施例9 |
6.9 |
3.1 |
3.56 |
95.0 |
实施例10 |
6.9 |
2.5 |
3.22 |
89.0 |
实施例11 |
7.0 |
4.1 |
4.02 |
97.9 |
实施例12 |
6.8 |
3.0 |
3.37 |
95.7 |
实施例13 |
7.1 |
3.2 |
3.86 |
97.7 |
实施例14 |
6.9 |
3.3 |
3.29 |
92.8 |
实施例15 |
7.1 |
2.3 |
2.80 |
84.5 |
实施例16 |
7.0 |
3.8 |
3.80 |
97.0 |
实施例17 |
7.1 |
4.3 |
4.07 |
98.5 |
比较例1(传统例) |
7.0 |
1.6 |
2.61 |
75.7 |
比较例2(传统例) |
7.0 |
1.7 |
2.43 |
75.7 |
从表3的结果中可以看出,采用本发明,通过添加微粒和分散剂,可大大增加模拟颗粒的平均粒径、GI指数。由此,本发明的制铁用原料的造粒处理方法对于烧结原料的模拟粒化具有优良的效果。
实施例18
籍由50Kg等级的锅实验,对由实施例1得到的模拟颗粒进行烧结,获得烧结矿。该实验的条件规定为烧结锅直径300mm、高度600mm、厚度550mm,吸引负压为9.8kPa(一定)。对得到的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度作了测定。将其结果汇总在表4中。
实施例19
通过50Kg等级的锅实验,对由实施例14得到的模拟颗粒进行烧结,获得烧结矿。该实验的条件规定为烧结锅直径300mm、高度600mm、厚度550mm,吸引负压为9.8kPa(一定)。对得到的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度作了测定。将其结果汇总在表4中。
比较例3(传统例)
通过50Kg等级的锅实验,对由比较例1得到的模拟颗粒进行烧结,获得烧结矿。该实验的条件规定为烧结锅直径300mm、高度600mm、厚度550mm,吸引负压为9.8kPa(一定)。对得到的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度作了测定。将其结果汇总在表4中。
比较例4(传统例)
通过50Kg等级的锅实验,对由比较例2得到的模拟颗粒进行烧结,获得烧结矿。该实验的条件规定为烧结锅直径300mm、高度600mm、厚度550mm,吸引负压为9.8kPa(一定)。对得到的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度作了测定。将其结果汇总在表4中。
[表4]
|
造粒添加剂(微粒/添加剂) |
烧结时间(分) |
生产率(t/day/m2) |
成品合格率(%) |
烧结矿强度(%) |
实施例18 |
重质碳酸钙/聚丙烯酸钠 |
32.7 |
30.2 |
80.0 |
83.0 |
实施例19 |
聚丙烯酸钠 |
31.9 |
28.1 |
74.9 |
81.4 |
比较例3 |
仅仅水 |
35.4 |
24.0 |
72.7 |
81.3 |
比较例4 |
生石灰 |
32.8 |
26.7 |
76.4 |
81.8 |
从表4所示的结果中可以看出,采用本发明,通过添加微粒和分散剂,可提高由得到的模拟颗粒烧结组成的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度。烧结矿强度弱的烧结矿因容易产生微粉,故返矿增多、成品合格率降低、生产率下降。然而,从上述的结果中可以看出,采用本发明,可消除这些问题。
实施例20
向具有搅拌机和混合器的容量5L的分离式烧瓶(SUS316制)装入离子交换水805.5份和作为连链转移剂的45%次亚磷酸钠一水合物水溶液40.1份,搅拌下系统沸点(100℃)。
接着,向上述分离式烧瓶内,下滴作为含羧基单体的80%丙烯酸水溶液2126.1份、作为聚合引发剂的15%的过硫酸钠水溶液112.4份、以及作为链转移剂的45%次亚磷酸钠-水合物水溶液160.2份。上述80%丙烯酸水溶液、15%过硫酸钠水溶液、45%次亚磷酸钠一水合物水溶液分别从各自的滴下口下滴。80%丙烯酸水溶液下滴180分钟。15%过硫酸钠水溶液下滴185分钟。45%次亚磷酸钠一水合物水溶液下滴180分钟。在下滴时间中,反应温度维持在系统沸点。下滴结束后,在同一温度中保持5分钟之后,通过下滴作为中和剂的48%氢氧化钠水溶液1889.0份60分钟,得到聚合物水溶液。在对这样获得的聚合物水溶液中的聚合物(高分子化合物)的数均分子量、多分散度、酸值、粘土分散能进行测定和算出之后,数均分子量为2100,多分散度为2.93,酸值为11.2mmol/g,粘土分散能为1.16。
又,按照以固体成分换算为21份的要求提取得到的聚合物水溶液,用离子交换水对其进行稀释,通过作成5250份获得本发明的制铁用造粒处理剂(A1)。
另一方面,对具有上述表1所示组成的烧结原料(制铁用原料)进行了调制。
向滚筒式拌和机中投入上述的烧结原料7000份,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟,然后,一边以同样的速度搅拌该组成物,一边使用喷雾器,向该烧结原料喷雾预先调制的本发明的上述制铁用造粒处理剂(A1)5250份约1.5分钟。相对于烧结原料的高分子化合物的比例即、本发明的上述制铁用造粒处理剂(A1)中含有的高分子化合物的比例为0.03%。喷雾后,通过再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒处理。
将得到的模拟颗粒在80℃下干燥1小时之后,通过使用筛子进行分级,求出造粒后的粒径为0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。将其结果与所用的高分子化合物的上述物性一起汇总在表5中。
实施例21
向具有搅拌机和凝聚器的容量5L的分离式烧瓶(SUS316制)装入离子交换水805.5份,搅拌下升温至系统沸点(100℃)。
接着,向上述分离式烧瓶内,下滴作为含羧基单体的80%丙烯酸水溶液2126.1份、作为聚合引发剂的15%过硫酸钠水溶液112.4份、以及作为链转移剂的45%次亚磷酸钠一水合物水溶液88.5份。上述80%丙烯酸水溶液、15%过硫酸钠水溶液、45%次亚磷酸钠一水合物水溶液分别从各自的滴下口下滴。80%丙烯酸水溶液下滴180分钟。15%过硫酸钠水溶液下滴185分钟。45%次亚磷酸钠一水合物水溶液下滴180分钟。在下滴时间中,反应温度维持在系的沸点。下滴结束后,在同一温度中保持5分钟之后,通过下滴作为中和剂的48%氢氧化钠水溶液1889.0份60分钟,得到聚合物水溶液。在对这样获得的聚合物水溶液中的聚合物(高分子化合物)的数均分子量、多分散度、酸值、粘土分散能进行测定和算出之后,数均分子量为2900,多分散度为4.21,酸值为11.1mmol/g,粘土分散能为1.30。
又,按照以固体成分换算为21份的要求提取得到的聚合物水溶液,用离子交换水对其进行稀释,通过作成5250份获得了本发明的制铁用造粒处理剂(A2)。
其后,在实施例20中,取代制铁用造粒处理剂(A1),改用该制铁用造粒处理剂(A2),通过与实施例20一样操作进行造粒,与实施例20一样地通过使用筛子,将得到的模拟颗粒进行分级,求出造粒后的粒径为0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。将其结果与所用的高分子化合物的上述物性一起汇总在表5中。
实施例22
向具有搅拌机和凝聚器的容量5L的分离式烧瓶(SUS316制)装入离子交换水805.5份和作为连链转移剂的45%次亚磷酸钠一水合物水溶液40.1份,搅拌下升温至系统沸点(100℃)。
接着,向上述分离式烧瓶内,下滴作为含羧基单体的80%丙烯酸水溶液2126.1份、作为聚合引发剂的15%过硫酸钠水溶液112.4份、以及45%次亚磷酸钠一水合物水溶液160.2份。上述80%丙烯酸水溶液、15%过硫酸钠水溶液、45%次亚磷酸钠一水合物水溶液分别从各自的滴下口下滴。80%丙烯酸水溶液下滴180分钟。15%过硫酸钠水溶液下滴185分钟。45%次亚磷酸钠一水合物水溶液下滴180分钟。在下滴时间中,反应温度维持在系的沸点。下滴结束后,在同一温度中保持10分钟之后,通过下滴作为中和剂的48%氢氧化钠水溶液1595.1份60分钟,得到聚合物水溶液。在对这样获得的聚合物水溶液中的聚合物(高分子化合物)的数均分子量、多分散度、粘土分散能进行测定和算出之后,数均分子量为1900,多分散度为3.31,粘土分散能为1.11。
又,按照以固体成分换算为21份的要求提取得到的聚合物水溶液,用离子交换水对其进行稀释,通过作成5250份获得了本发明的制铁用造粒处理剂(A3)。
其后,在实施例20中,取代制铁用造粒处理剂(A1),改用该制铁用造粒处理剂(A3),通过与实施例20一样操作进行造粒,与实施例20一样地通过使用筛子,将得到的模拟颗粒进行分级,求出造粒后的粒径为0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。将其结果与所用的高分子化合物的上述物性一起汇总在表5中。
实施例23
向具有搅拌机和凝聚器的容量5L的分离式烧瓶(SUS316制)装入离子交换水355份、作为含羧基单体的马来酸酐98份、以及作为中和剂的氢氧化钠80份进行中和,搅拌下升温至系统沸点(100℃)。
接着,向上述分离式烧瓶内,下滴作为含羧基单体的40%丙烯酸水溶液180份、作为聚合引发剂的10%过硫酸钠水溶液100份、以及14%过氧化氢水溶液100份。上述40%丙烯酸水溶液、10%过硫酸钠水溶液100份、14%过氧化氢水溶液分别从各自的滴下口下滴4小时。在下滴时间中,反应温度维持在系统沸点。下滴结束后,在同一温度中保持60分钟之后,通过下滴作为中和剂的49%氢氧化钠水溶液57份60分钟,得到聚合物水溶液。在对这样获得的聚合物水溶液中的聚合物(高分子化合物)的数均分子量、多分散度、粘土分散能进行测定和算出之后,数均分子量为1200,多分散度为4.94,粘土分散能为0.98。
又,按照以固体成分换算为21份的要求提取得到的聚合物水溶液,用离子交换水对其进行稀释,通过作成5250份获得了本发明的制铁用造粒处理剂(A4)。
其后,在实施例20中,取代制铁用造粒处理剂(A1),改用该制铁用造粒处理剂(A4),通过与实施例20一样操作进行造粒,与实施例20一样地通过使用筛子,将得到的模拟颗粒进行分级,求出造粒后的粒径为0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。将其结果与所用的高分子化合物的上述物性一起汇总在表5中。
实施例24
向具有搅拌机和凝聚器的容量5L的分离式烧瓶(SUS316制)装入离子交换水1400份,搅拌下升温至系统的沸点(100℃)。
接着,向上述分离式烧瓶内,分别从各自的滴下口下滴作为含羧基单体的80%丙烯酸水溶液578.5份、以及作为聚合引发剂的15%过硫酸氨水溶液62.5份2小时。在下滴时间中,反应温度维持在系统沸点。下滴结束后,在同一温度中保持120分钟之后,通过下滴作为中和剂的48%氢氧化钠水溶液353份60分钟,得到聚合物水溶液。在对这样获得的聚合物水溶液中的聚合物(高分子化合物)的数均分子量、多分散度、酸值、粘土分散能进行测定和算出之后,数均分子量为4900,多分散度为9.84,酸值为10.7mmol/g粘土分散能为0.65。
又,按照以固体成分换算为21份的要求提取得到的聚合物水溶液,用离子交换水对其进行稀释,通过作成5250份获得了本发明的制铁用造粒处理剂(A5)。
其后,在实施例20中,取代制铁用造粒处理剂(A1),改用该制铁用造粒处理剂(A5),通过与实施例20一样操作进行造粒,与实施例20一样地通过使用筛子,将得到的模拟颗粒进行分级,求出造粒后的粒径为0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。将其结果与所用的高分子化合物的上述物性一起汇总在表5中。
实施例25
向具有搅拌机和凝聚器的容量5L的分离式烧瓶(SUS316制)装入离子交换水300份,搅拌下升温至沸点(100℃)。
接着,分别从各自的滴下口下滴作为含羧基单体的80%丙烯酸水溶液720份、作为聚合引发剂的15%过硫酸钠水溶液106.7份、重亚硫酸钠水溶液182.9份、离子交换水126.5份、以及作为中和剂的48%氢氧化钠水溶液600份120分钟。在下滴时间中,反应温度维持在沸点。下滴结束后,在沸点保持30分钟。在对这样获得的聚合物水溶液中的聚合物(高分子化合物)的数均分子量、多分散度、酸值、粘土分散能进行测定和算出之后,数均分子量为5200,多分散度为11.8,酸值为8.7,粘土分散能为0.51。
又,按照以固体成分换算为21份的要求提取得到的聚合物水溶液,用离子交换水对其进行稀释,通过作成5250份获得了本发明的制铁用造粒处理剂(A6)。
其后,在实施例20中,取代制铁用造粒处理剂(A1),改用该制铁用造粒处理剂(A6),通过与实施例20一样操作进行造粒,与实施例20一样地通过使用筛子,将得到的模拟颗粒进行分级,求出造粒后的粒径为0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。将其结果与所用的高分子化合物的上述物性一起汇总在表5中。
比较实施例5
以固体成分换计算为21份的要求,提取数均分子量21000、多分散度7.57的聚丙烯酸钠,将其用离子交换水进行稀释,将调整为5250份的比较用的制铁用造粒处理剂(I)取代实施例24的制铁用造粒处理剂(A5),除此之外,与实施例24一样进行造粒,通过使用筛子对得到的模拟颗粒进行与实施例20一样的分级,求出造粒后的粒径为0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。GI指数是87.2。又,上述聚丙烯酸钠的粘土分散能为0.32,酸值为10.8mmol/g。将其结果与上述聚丙烯酸钠的上述物性一起,示于表5。
比较例6
以固体成分换计算为21份的要求,提取丙烯酸-马来酸共聚物的钠盐(丙烯酸∶马来酸的组成比50∶50),将其用离子交换水进行稀释,将调整为5250份的比较用的制铁用造粒处理剂(II)取代实施例24的制铁用造粒处理剂(A5)。除此之外,与实施例24一样进行造粒,通过使用筛子对得到的模拟颗粒进行与实施例20一样的分级,求出造粒后的粒径为0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。GI指数是88.1。又,作为上述丙烯酸-马来酸共聚物的钠盐,使用了数均分子量为7400、多分散度为13.5、粘土分散能为0.29的材料。结果详见表5。
比较例7(传统例)
并用生石灰1400份和水5250份,将其作为比较用的制铁用造粒处理剂(III),用于取代实施例24的制铁用造粒处理剂(A5)5250份。除此之外,与实施例24一样进行造粒,通过使用筛子对得到的模拟颗粒进行与实施例20一样的分级,测定了造粒后的粒径为0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。GI指数是76.2。其结果详见表5。
比较例8
以固体成分换计算为21份的要求,提取丙烯酸-马来酸共聚物的钠盐(丙烯酸∶马来酸的组成比70∶30),将其用离子交换水进行稀释,将调整为5250份的比较用的制铁用造粒处理剂(IV)取代实施例24的制铁用造粒处理剂(A5),除此之外,与实施例24一样进行造粒,通过使用筛子对得到的模拟颗粒进行与实施例20一样的分级,求出造粒后的粒径为0.25mm以下的模拟颗粒的GI指数。GI指数是88.4。又,作为上述丙烯酸-马来酸共聚物的钠盐,使用了数均分子量为3000、多分散度为16.5、粘土分散能为0.44的材料。结果详见表5。
[表5]
|
数均分子量 |
多分散度 |
粘土分散能 |
酸值(mmol/g) |
GI指数 |
实施例20 |
2100 |
2.93 |
1.16 |
11.2 |
95.9 |
实施例21 |
2900 |
4.21 |
1.30 |
11.1 |
95.2 |
实施例22 |
1900 |
3.31 |
1.11 |
- |
94.7 |
实施例23 |
1200 |
4.94 |
0.98 |
- |
93.8 |
实施例24 |
4900 |
9.84 |
0.65 |
10.7 |
92.5 |
实施例25 |
5200 |
11.8 |
0.51 |
8.7 |
90.6 |
比较例5 |
21000 |
7.57 |
0.32 |
10.8 |
87.2 |
比较例6 |
7400 |
13.5 |
0.29 |
- |
88.1 |
比较例7 |
- |
- |
- |
- |
76.2 |
比较例8 |
3000 |
16.5 |
0.44 |
- |
88.4 |
从表5所示的结果中可以看出,少量使用了包含本发明的实施形态2中的高分子化合物的制铁用造粒处理剂,即可大大增加GI指数即、铁矿石的造粒性。
又,从该结果中可以推测,由于少量使用了包含本发明的实施形态2中的高分子化合物的制铁用造粒处理剂,可提高由模拟颗粒烧结组成的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度。烧结矿强度弱的烧结矿因容易产生微粉,故返矿增多、成品合格率降低、生产率下降。
实施例26
向具有温度计、搅拌机、下滴器、氮气导入管和回流冷却器的玻璃制的反应容器内装入离子交换水1698份,在搅拌下将反应容器内置换成氮气,在氮气环境下加热至80℃。另一方面,对作为含有聚(亚烷基)二醇链单体的甲氧基聚乙二醇-甲基丙烯酸酯(环氧乙烷的平均加聚摩尔数=25)1668份、作为含酸基单体的甲基丙烯酸332份以及离子交换水500份进行混合,再通过将作为链转移剂的巯基丙酸16.7份与该混合物进行均匀混合,调制成单体混合物。
其次,将该单体混合物水溶液和作为聚合引发剂10%的过硫酸氨水溶液分别放入滴下漏斗中,向上述反应容器内的离子交换水中,下滴该单体混合物水溶液和10%过氧化氢溶液184份4小时。下滴结束后,再向上述反应容器内的反应溶液,下滴10%过硫酸氨水溶液46份1小时。然后,将上述反应容器内的反应溶液持续地在80℃温度下维持1小时,结束聚合反应。
其次,将该反应溶液与30%氢氧化钠水溶液中和,得到实施形态所示的(a)的含有高分子化合物的重均分子量为23800、非挥发性成分的浓度为43.2%的聚合物水溶液(a1)。然后,向得到的聚合物水溶液(a1)85份,添加水5415份充分搅拌,得到作为处理剂的聚合物水溶液(a2)5500份。另一方面,调制成具有上述表1所示的组成的烧结原料(制铁用原料)。
向滚筒式拌和机投入上述的烧结原料70000份,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟。然后,一边以同样的速度搅拌,一边使用喷雾器,向该烧结原料喷雾预先调制的上述聚合物水溶液(a2)5500份约1.5分钟。相对于烧结原料的高分子化合物的比例即、相对于烧结原料的实施形态3所示的(a)的高分子化合物的比例为0.05%。喷雾后,再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒操作。另外,在上述聚合物水溶液(a2)的基础上,再向烧结原料添加生石灰350份(05%)进行同样的操作,进行了生石灰并用系的造粒操作。
在对分别得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将造粒物在80℃的烘箱中干燥1小时,使用筛子进行分级,由此求出平均粒径和GI指数。将这些结果汇总在表6中。
实施例27
向具有温度计、搅拌机、滴下漏斗、氮气导入管和回流冷却器的玻璃制的反应容器内装入离子交换水1291份、作为含有聚(亚烷基)二醇链单体的3-甲基-3-丁烯-1-醇加聚有平均聚氧乙烷50摩尔组成的聚(亚烷基)二醇单链烯基单体1812份、作为含酸基单体的马来酸酐188份,作为反应溶液。将该反应溶液升温至60℃。
接着,向该反应溶液添加入作为聚合引发剂的「NC-32W」(商品名:日宝化学社制、2,2’-偶氮-2甲基丙酰胺(プロピオンァミヅン)盐酸盐的87%浓度品)的15%水溶液50份,搅拌7小时,再将其温度升至80℃,然后搅拌1小时,结束聚合反应。
其次,将该反应溶液与30%氢氧化钠水溶液中和,得到实施形态3所示的(a)的包含有高分子化合物的重均分子量为26200、非挥发性成分的浓度为55.1%的聚合物水溶液(a3)。然后,向得到的聚合物水溶液(a3)66.5份,添加水5433.5份充分搅拌,得到作为处理剂的聚合物水溶液(a4)5500份。
其后,取代实施例26中的聚合物水溶液(a2),改用该聚合物水溶液(a4),通过与实施例26一样的操作进行造粒,对得到的各自模拟颗粒中含有的水分进行测定,求出平均粒径和GI指数,将其结果汇总在表6中。
实施例28
向实施形态3所示的(b)的作为高分子化合物的β-萘磺酸甲醛缩合物的、「マイテイ-150」(商品名:花王株式会社制、非挥发性成分40.1%)91.4份,添加水5408.6份充分搅拌,得到作为处理剂的聚合物水溶液(b1)5500份。
其后,取代实施例1中的聚合物水溶液(a2),改用该聚合物水溶液(b1),通过与实施例26一样的操作进行造粒,对得到的各自模拟颗粒中含有的水分进行测定,求出平均粒径和GI指数,将其结果汇总在表6中。
实施例29
将实施形态3所示的(c)的作为高分子化合物的密胺磺酸盐甲醛,「メルメントF10」(商品名:SKW社制、粉体品)36.7份溶解于水5463.3份中,得到作为处理剂的聚合物水溶液(c1)5500份。
其后,取代实施例1中的聚合物水溶液(a2),改用该聚合物水溶液(c1),通过与实施例26一样的操作进行造粒,对得到的各自模拟颗粒中含有的水分进行测定,求出平均粒径和GI指数,将其结果汇总在表6中。
比较例9(传统例)
取代实施例26中的聚合物水溶液(a2),改用水5250份,除此之外,与实施例26一样的操作进行造粒,即,与实施例26一样,通过向烧结原料70000份添加水5350份进行造粒操作。然后,通过与实施例26一样的操作,对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定,求出平均粒径和GI指数,将其结果汇总在表6中。
比较例10(传统例)
与实施例26一样,向滚筒式拌和机投入上述的烧结原料70000份,同时添加生石灰840份,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟。接着,一边以同样的速度搅拌,一边使用喷雾器,向该烧结原料喷雾水5600份约1.5分钟。喷雾后,再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒操作。然后,通过与实施例26一样的操作,对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定,求出平均粒径和GI指数,将其结果汇总在表6中。
比较例11(传统例)
将羧甲基纤维素(醚化度0.9、分子量22000、粉体品、商品名「CMC-2260」)36.7份溶解于水5463.3份中,得到作为处理剂的聚合物水溶液(x1)5500份。
其后,取代实施例1中的聚合物水溶液(a2),改用该聚合物水溶液(x1)5250份,在烧结原料中使用该聚合物水溶液(x1)和生石灰,通过与实施例26一样的操作,对分别得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定,求出平均粒径和GI指数,将其结果汇总在表6中。
「表6」
|
高分子化合物 |
石灰石 |
水分量(%) |
平均粒径(μm) |
GI指数 |
实施例26 |
聚合物水溶液(a) |
0 |
7.0 |
3.34 |
70.0 |
0.5 |
6.9 |
3.08 |
62.3 |
实施例27 |
聚合物水溶液(b) |
0 |
6.9 |
3.18 |
65.4 |
0.5 |
6.9 |
3.10 |
63.6 |
实施例28 |
マイテイ150 |
0.0 |
7.1 |
3.51 |
81.3 |
0.5 |
6.9 |
3.14 |
61.2 |
实施例29 |
メルメントF10 |
0.0 |
7.1 |
3.60 |
82.1 |
0.5 |
7.0 |
3.22 |
63.3 |
比较例9 |
- |
0.0 |
7.0 |
2.67 |
39.8 |
比较例10 |
- |
1.2 |
6.7 |
2.85 |
57.8 |
比较例11 |
CMC-2260 |
0.5 |
7.0 |
2.60 |
37.1 |
从表6所示的结果中可以看出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又,即使并用生石灰,由生石灰造成的影响也小,显示出稳定的模拟粒化性。由此,可以看出,该制铁用造粒处理剂对烧结原料的模拟粒化具有良好的效果。
又,从该结果中可以推测,由于少量使用了包含本发明的实施形态3中的制铁用造粒处理剂,可提高由模拟颗粒烧结组成的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度。由于烧结矿强度弱的烧结矿容易产生微粉,故返回矿增多、成品合格率降低、生产率下降。
实施例30
向具有搅拌机和凝聚器的分离式烧瓶(SUS316制)装入离子交换水805.5份,搅拌下升温至系的沸点(100℃)。接着,向上述分离式烧瓶内,下滴作为含羧基单体的80%丙烯酸水溶液2126.1份、作为聚合引发剂的15%过硫酸钠水溶液112.4份、以及45%次亚磷酸钠一水合物水溶液88.5份。上述80%丙烯酸水溶液、15%过硫酸钠水溶液、45%次亚磷酸钠一水合物水溶液分别从各自的滴下口下滴。80%丙烯酸水溶液下滴180分钟。15%过硫酸钠水溶液下滴185分钟。45%次亚磷酸钠一水合物水溶液下滴180分钟。在下滴时间中,反应温度维持在系的沸点。下滴结束后,在同一温度中保持5分钟之后,通过下滴作为中和剂的48%氢氧化钠水溶液1889.0份60分钟,得到聚合物水溶液(i)。在对这样获得的聚合物水溶液(i)中的聚合物(高分子化合物(i))的数均分子量、多分散度进行测定和算出之后,数均分子量为2900,重均分子量为12200,多分散度为4.21。
又,按照以固体成分换算为21份的要求提取上述的聚合物水溶液(i),用蒸馏水对其进行稀释作成5250份,由此获得了微粉辅助剂(i)。另一方面,调制了具有上述表1所示的组成的烧结原料(制铁用原料)。
向滚筒式拌和机投入上述的烧结原料70000份主作为微粉的「WHITONP-10」(商品名:白石工业株式会社制重质碳酸钙)1400份,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟。然后,一边以同样的速度搅拌,一边使用喷雾器,向该烧结原料喷雾预先调制的上述微粉辅助剂(i)5250份约1.5分钟。相对于烧结原料的上述高分子化合物(i)的比例为0.03%,相对于烧结原料的上述微粉的比例为2%。喷雾后,再次在同一速度下搅拌2.5分钟,进行造粒操作。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒在80℃下干燥1小时,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉辅助剂(i)时的微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
实施例31
取代在实施例30中的「WHITONP-10」1400份,改用作为微粉的「KAOFINE」(商品名:ThieleKaolin Company制カオリソクレ-)1400份,除此之外,与实施例30一样操作进行造粒,在本实施例中,也是相对于烧结原料的上述高分子化合物(i)的比例为0.03%,相对于烧结原料的上述微粉的比例为2%。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例30一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉辅助剂(i)时的微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
实施例32
取代在实施例30中的「WHITONP-10」1400份,改用作为微粉的ケミライト「铁粉(分析值:氧化铁99.6重量%、氧化锰04重量%),除此之外,与实施例1一样操作进行造粒,在本实施例中,也是相对于烧结原料的上述高分子化合物(i)的比例为0.03%,相对于烧结原料的上述微粉的比例为2%。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例30一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉辅助剂(i)时的微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
实施例33
向具有搅拌机和凝聚器的分离式烧瓶(SUS316制)装入离子交换水1400份,搅拌下升温至系的沸点。接着,向上述分离式烧瓶内,分别将作为含羧基单体的80%丙烯酸水溶液578.5份、作为聚合引发剂的15%过硫酸氨水溶液62.5份从各自的滴下口下滴2小时。在下滴时间中,反应温度维持在系的沸点。下滴结束后,在同一温度中保持120分钟之后,通过下滴作为中和剂的48%氢氧化钠水溶液353份60分钟,得到聚合物水溶液(ii)。在对这样获得的聚合物水溶液(ii)中的聚合物(高分子化合物(ii))的数均分子量、多分散度进行测定和算出之后,数均分子量为4900,重均分子量为48200,多分散度为9.84。
其次,按照以固体成分换算为21份的要求提取上述的聚合物水溶液(ii),用蒸馏水对其进行稀释作成5250份,由此获得了微粉辅助剂(ii)。接着,取代实施例1中的微粉辅助剂(i)5250份,「WHITONP-10」1400份,改用上述微粉辅助剂(ii)5250份,除此之外,与实施例30一样操作进行造粒,在本实施例中,也是相对于烧结原料的上述高分子化合物(ii)的比例为0.03%,相对于烧结原料的上述微粉的比例为2%。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例30一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉辅助剂(ii)时的微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
实施例34
取代在实施例33中的「WHITONP-10」商品名:白石工业株式会社制重质碳酸钙)1400份,除此之外,与实施例33一样操作进行造粒,在本实施例中,也是相对于烧结原料的上述高分子化合物(i)的比例为0.03%,相对于烧结原料的上述微粉的比例为2%。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例30一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉辅助剂(ii)时的微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
实施例35
向具有搅拌机和冷凝器的分离式烧瓶(SUS316制)装入马来酸酐196、离子交换水110.7份、氢氧化钠44%水溶液333.3份,搅拌下升温至系统沸点。接着,向上述分离式烧瓶内,下滴作为含羧基单体的60%丙烯酸水溶液560.78份、作为聚合引发剂的10%过硫酸钠水溶液200份、以及35%过氧化氢水6.65份。上述60%丙烯酸水溶液、10%过硫酸钠水溶液、35%过氧化氢水分别从各自的滴下口下滴。60%丙烯酸水溶液和10%过硫酸钠水溶液下滴150分钟。35%过氧化氢水下滴120分钟。然后,添加氢氧化钠48%水溶液,混合成上述分离式烧瓶内的反应溶液的pH成为8.0,得到聚合物水溶液(3)。在对这样获得的聚合物水溶液(iii)中的聚合物(高分子化合物(iii))的数均分子量、多分散度进行测定和算出之后,数均分子量为4000,重均分子量为46400,多分散度为11.6。
其次,按照以固体成分换算为21份的要求提取上述的聚合物水溶液(iii),用蒸馏水对其进行稀释作成5250份,由此获得了微粉辅助剂(iii)。接着,取代实施例30中的微粉辅助剂(i)5250份,「WHITONP-10」1400份,改用微粉辅助剂(iii)5250份,除此之外,与实施例30一样操作进行造粒,在本实施例中,也是相对于烧结原料的上述高分子化合物(iii)的比例为0.03%,相对于烧结原料的上述微粉的比例为2%。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例30一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉辅助剂(iii)时的微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
实施例36
向具有搅拌机和冷凝器的分离式烧瓶(SUS316制)装入离子交换水920份,搅拌下升温至系统沸点。接着,向上述分离式烧瓶内,分别将作为含羧基单体的80%丙烯酸水溶液630.3份、作为聚合引发剂的15%过硫酸氨水溶液27.3份从各自的滴下口下滴80分钟。在下滴时间中,反应温度维持在系统沸点。下滴结束后,在同一温度保持60分钟之后,通过下滴作为中和剂的48%氢氧化钠水溶液565.5份60分钟,得到聚合物水溶液(iv)。在对这样获得的聚合物水溶液(iv)中的聚合物(高分子化合物(iv))的数均分子量、多分散度进行测定和计算,其数均分子量为11000,重均分子量为179300,多分散度为16.3。
其次,按照以固体成分换算为21份的要求提取上述的聚合物水溶液(iv),用蒸馏水对其进行稀释作成5250份,由此获得了微粉辅助剂(iv)。接着,取代实施例30中的微粉辅助剂(i)5250份,改用上述微粉辅助剂(iv)5250份,除此之外,与实施例30一样进行造粒,在本实施例中,也是相对于烧结原料的上述高分子化合物(iv)的比例为0.03%,相对于烧结原料的上述微粉的比例为2%。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,对该模拟颗粒进行干燥,然后,与实施例30一样使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉辅助剂(iv)时的微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
实施例37
取代在实施例31中的微粉辅助剂(i)5250份,改用蒸馏水5250份,除此之外,与实施例31一样操作进行造粒。即,在本实施例中,取代了实施例中的并用作为制铁用造粒处理剂的微粉(「KAOFINE」)和微粉辅助剂(i),改为只使用微粉(「KAOFINE」)进行造粒。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,对该模拟颗粒进行干燥,然后,将该模拟颗粒与实施例30一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉辅助剂(ii)时的微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
比较例12(传统例)
取代在实施例30中并用的微粉辅助剂(i)5250份和「WHITONP-10」1400份,改为只用蒸馏水5250份,除此之外,与实施例30一样操作进行造粒。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,对该模拟颗粒进行干燥,然后,将该模拟颗粒与实施例30一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉辅助剂(ii)时的微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
比较例13
取代在实施例30中的微粉辅助剂(i)5250份,改用蒸馏水5250份,除此之外,与实施例30一样操作进行造粒,即、在本比较例中,取代了实施例30中的并用作为制铁用造粒处理剂的微粉(「WHITONP-10」)和微粉辅助剂(i),改为只使用微粉(「WHITONP-10」)进行造粒。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,对该模拟颗粒进行干燥,然后,将该模拟颗粒与实施例30一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉辅助剂(ii)时的微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
比较例14
取代在实施例32中的微粉辅助剂(i)5250份,改用蒸馏水5250份,除此之外,与实施例32一样操作进行造粒,即、在本比较例中,取代了实施例32中的并用作为制铁用造粒处理剂的微粉(ケミライト铁粉)和微粉辅助剂(i),改为只使用微粉(ケミライト铁粉)进行造粒。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,对该模拟颗粒进行干燥,然后,将该模拟颗粒与实施例30一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并且上述微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
比较例15
通过用蒸馏水将丙烯酸钠21份稀释,制成5250份,得到比较用微粉辅助剂(i)。
接着,取代在实施例30中的微粉辅助剂(i)5250份,改用上述比较用微粉辅助剂(i)5250份。除此之外,与实施例30一样操作进行造粒,即,在本比较例中,相对于烧结原料的高分子化合物的比例为0%,相对于烧结原料的微粉比例为2%。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例30一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又对并用上述微粉的ζ电位进行了测定。将这些结果汇总在表7中。
[表7]
|
GI指数 |
水分(%) |
微粉辅助剂 |
微粉 |
微粉平均粒径(μm) |
ζ电位(mV) |
试验溶液pH |
实施例30 |
97.5 |
6.8 |
微粉辅助剂(1) |
WHITONp-10 |
3.0 |
-82 |
8.64 |
实施例31 |
97.0 |
6.8 |
微粉辅助剂(1) |
KAOFINE |
2.7 |
-80 |
8.64 |
实施例32 |
97.6 |
6.9 |
微粉辅助剂(1) |
ケミライト铁粉 |
2.5 |
-78 |
8.64 |
实施例33 |
96.3 |
6.8 |
微粉辅助剂(2) |
WHITONp-10 |
3.0 |
-74 |
9.09 |
实施例34 |
95.7 |
6.9 |
微粉辅助剂(2) |
WHITONp-50 |
15 |
-71 |
9.09 |
实施例35 |
95.9 |
6.9 |
微粉辅助剂(3) |
WHITONp-10 |
3.0 |
-73 |
9.29 |
实施例36 |
95.3 |
6.9 |
微粉辅助剂(4) |
WHITONp-10 |
3.0 |
-66 |
9.31 |
实施例37 |
88.1 |
7.0 |
无 |
KAOFINE |
2.7 |
-59 |
9.18 |
比较例12 |
75.7 |
7.0 |
无 |
无添加(仅烧结原料中的微粉) | |
-37 |
9.18 |
比较例13 |
84.5 |
7.1 |
无 |
WHITONp-10 |
3.0 |
-42 |
9.18 |
比较例14 |
80.1 |
6.9 |
无 |
ケミライト铁粉 |
2.7 |
-49 |
9.18 |
比较例15 |
82.2 |
6.9 |
比较用微粉辅助剂(1) |
WHITONp-10 |
3.0 |
-48 |
8.33 |
从表7所示的结果中可以看出,采用本发明,由上述ζ电位测定实验测定的微粉的ζ电位,由于将-55mV以下的微粉用作了粘合剂,因此可大大增大GI指数即、铁矿石的造性(模拟粒化性)。又,采用本发明,通过并用微粉和含有高分子化合物的微粉辅助剂,可容易地将由上述ζ电位测定实验测定的微粉的ζ电位调整至-55mV以下,可大大增加制铁用原料(烧结原料)的造粒性(模拟粒化性)。
又,从结果中可以看出,采用本发明,可提高由模拟颗粒烧结组成的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度。烧结矿强度弱的烧结矿因容易产生微粉,故返矿增多、成品合格率降低、生产率下降。
实施例38
对具有上述表1中所示的组成的烧结原料(制铁用原料)进行了调制。
向上述的烧结原料70000份添加作为本发明的微粒的平均粒径30μm的重质碳酸钙(微粒(1))1400份,投入滚筒式拌和机中,在转速24/分钟中预先搅拌1分钟,得到含有上述烧结原料的造粒处理用的组成物。然后,一边以同样的速度搅拌该组成物,一边使用喷雾器,向该组成物(烧结原料)喷雾(添加)作为本发明的高分子化合物的重均分子量10000的聚丙烯酸钠作为非挥发性成分、预先将非挥发掺合调制成0.4%的聚合物水溶液(I)5250份约1.5分钟。相对于烧结原料的聚丙烯酸钠的比例为0.03%。聚丙烯酸钠水溶液喷雾后,通过将添加有该聚丙烯酸钠水溶液的上述组成物再次在同一速度下搅拌3分钟,进行造粒处理(模拟粒化)。
在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒放置在80℃下干燥1小时,然后,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述附着力实验求出附着力评价值。将这些结果汇总在表8中。
比较例16(传统例)
取代实施例38中的作为微粒的重质碳酸钙1400份,改用平均粒径45μm的生石灰840份,并且,取代预先调整为非挥发性成分0.4%的聚合物水溶液(I)5250份,改为使用水5600份。除此之外,与实施例1一样操作进行造粒处理,在对得到的模拟颗粒中含有的水分进行测定的同时,将该模拟颗粒与实施例38一样,使用筛子进行分级,由此求出模拟颗粒的平均粒径和GI指数。又通过上述附着力实验求出附着力评价值。将这些结果汇总在表8中。
[表8]
|
实施例38 |
比较例16(传统例) |
制铁用造粒处理剂 |
高分子化合物 |
聚合物水溶液(1) |
- |
微粒 |
重质碳酸钙 |
生石灰 |
微粒平均粒径(μm) | |
30 |
45 |
附着力评价值 | |
1.51 |
1.16 |
水分含量(%) | |
6.9 |
7.0 |
GI指数 | |
95.8 |
73.7 |
实施例39
通过50Kg等级的锅实验,对由实施例38得到的模拟颗粒进行烧结,获得烧结矿。该实验的条件规定为烧结锅直径300mm、高度600mm、厚度550mm,吸引负压为9.8kPa(一定)。对得到的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度作了测定。将其结果汇总在表9中。
比较例17(传统例)
通过50Kg等级的锅实验,对由比较例16得到的模拟颗粒进行烧结,获得烧结矿。该实验的条件规定为烧结锅直径300mm、高度600mm、厚度550mm,吸引负压为9.8kPa(一定)。对得到的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度作了测定。将其结果汇总在表9中。
[表9]
|
实施例39 |
比较例17(传统例) |
制铁用造粒处理剂 |
聚合物水溶液(1)/重质碳酸钙 |
生石灰 |
烧结时间(分钟) |
31.5 |
32.8 |
生产率(d/day/m2) |
29.7 |
26.7 |
成品合格率(%) |
80.5 |
76.4 |
烧结矿强度(%) |
84.0 |
81.8 |
从表9所示的结果中可以看出,采用本发明,可提高由得到的模拟颗粒烧结组成的烧结矿的生产率、成品合格率、烧结矿强度。烧结矿强度弱的烧结矿因容易产生微粉,故返回矿增多、成品合格率降低、生产率下降。然而,从上述的结果中可以看出,采用本发明,可消除这些问题。
另外,在实施发明用的最佳形态中的具体实施形态或实施例对本发明的技术内容作了明确阐述,但本发明并不限于这些具体例。不应对上述具体实施方式只作狭义性解释,在本发明的精神和所附记载的特许请求范围内,可作出各种变更实施。