JP2004076133A - 製鉄用造粒処理剤 - Google Patents

Abstract

【課題】製鉄用原料となる焼結鉱等の製造において粉鉄鉱石等の造粒に有効であり、しかも生石灰が混入しても充分に造粒することができる製鉄用造粒処理剤を提供する。
【解決手段】高分子化合物を必須成分とする製鉄用造粒処理剤であって、該高分子化合物は、カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体３５〜９９ｍｏｌ％と、カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体１〜４９ｍｏｌ％とを含む単量体成分を共重合してなる製鉄用造粒処理剤。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄用造粒処理剤に関する。より詳しくは、製鉄用原料となる焼結鉱の製造において粉鉄鉱石等を造粒するために用いられる製鉄用造粒処理剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄工程は、一般に鉄鉱石を主成分とする製鉄用原料を高炉に装入することにより行われている。製鉄用原料となる鉄鉱石には、塊鉄鉱石と粉鉄鉱石とがあり、このうち５ｍｍ以下の粉鉄鉱石が世界で産出される鉄鉱石の約６０％を占めているが、このような粉鉄鉱石をそのまま製鉄の高炉に装入すると、通気性の不良や不均一、ガス灰発生量の増加を生じる等、高炉操業に影響を及ぼすこととなる。これらのことから、一般に製鉄工程における高炉装入用原料としては、粉鉄鉱石を塊成化した焼結鉱が用いられている。すなわち現在では、製鉄工程における高炉装入用原料としては焼結鉱が主体である。
【０００３】
このような焼結鉱の製造工程においては、鉄鉱石、副原料、燃料等を含む焼結原料を焼結機に特定の高さに充填し、焼結ベッドを形成した後に、表層に点火して焼結工程が行われることとなる。焼結機としては、通常では下方吸引式が採用されている。下方吸引式の焼結機においては、焼結原料の下側から吸引することによって焼結に必要な空気を流通させると共に、焼結原料の上側から下側へ向かって燃料を燃焼させることにより、焼結原料を焼結するようになっている。このため、焼結原料が微粉を多く含んでいると、目詰まりを起こす等して通気性が低下し、燃料であるコークスの燃焼速度が遅くなるので、焼結鉱の生産効率が低下することとなる。
【０００４】
そこで焼結原料を焼結させる際の焼結機における通気性を改善するために、焼結原料を造粒して擬似粒子化する等の事前処理が行われている。例えば、焼結原料となる鉄鉱石、副原料、燃料等を混合し、少量の水を添加して造粒機で攪拌する等の造粒操作が行われている。擬似粒子とは、一般的に、０．５ｍｍ以下の微粒子が１〜３ｍｍの核粒子に付着している粒子である。このような造粒に際して求められる作用は、微粉粒子が核粒子の周りに付着する擬似粒化性を向上すること、擬似粒子が焼結工程における湿潤帯、乾燥帯等で崩壊しにくくなるようにすること等である。焼結原料をこのように擬似粒子とすることで、焼結機上での焼結原料充填層（焼結ベッド）中の通気性を向上し、焼結工程における生産性向上を図ることができる。
【０００５】
このような焼結原料の事前処理において、水だけを用いる造粒操作では、擬似粒化性を向上させる効果が乏しいため、焼結原料に含まれる微粉の量をあまり低減することができない。このために、擬似粒化性を向上させる対策として、焼結原料中に粘結剤としての作用を有する造粒添加剤を添加する方法が提案されている。造粒添加剤としては、例えば、ベントナイト、リグニン亜硫酸塩（パルプ廃液）、澱粉、砂糖、糖蜜、水ガラス、セメント、ゼラチン、コーンスターチ等が検討されているが、現在では、生石灰が広く用いられている。生石灰は、造粒機内での擬似粒子化の促進を図ることができるうえに、焼結工程において、乾燥、加熱する過程で擬似粒子が崩壊することを防止し、焼結層中の均一な風の流れを保つことができるとされている。
【０００６】
しかしながら、生石灰や糖蜜等のバインダーは、一般に比較的高価なものであり、また、生石灰は吸湿しやすく、このとき発熱するため、取り扱いやすいものが求められている。更に、現在使用されている生石灰は、使用量を比較的多くしないと充分な効果が得られないため、この点でもコストが上昇することとなる。生石灰を用いる場合には、その使用量を極力減少させて操業しているのが現状である。そして、生石灰を２質量％以上添加しても、その擬似粒化性の向上効果は頭打ちとなる傾向にある。
【０００７】
焼結原料の事前処理について、特開昭５９−５０１２９号公報には、特定濃度の分散剤及び／又は特定濃度の界面活性剤を含有する水を用いる焼結原料の前処理方法に関し、分散剤としては、平均分子量２０００〜２００００のアクリル酸系重合体、マレイン酸系重合体、スチレンスルホン酸系重合体等が開示されている。また、特開昭６１−６１６３０号公報には、平均分子量が５００〜３０００００のマレイン酸重合体等の水溶性高分子化合物を含む焼結鉱製造用粘結剤が開示されている。
【０００８】
しかしながら、これらの技術においても焼結原料の擬似粒化性を向上するための工夫の余地があった。すなわち焼結原料を擬似粒子化するためには、造粒添加剤に焼結原料のバインダーとしての作用が要求されることになる。このような要求性能としては、製鉄のコストを抑制するために少量の添加で造粒できて廉価なものであること、輸送時や焼結ベッドの水分凝縮帯で崩壊しないように乾燥後も微粒粉に戻りにくくて焼結強度が落ちにくいこと、焼結鉱の歩留まりをよくして生産効率が向上すること等が挙げられるが、これらの性能をより向上することが求められている。通常、焼結原料や副原料には生石灰や消石灰を含有する成分が含まれるが、この場合に造粒添加剤による擬似粒化性が低下することとなり、この点についての工夫の余地があった。更に、最近では、優良塊鉱の枯渇化と共に、粉鉱石の劣質化も激しく、焼結原料の造粒性が以前よりも悪化している傾向にあることから、焼結原料に含まれる微粉の量を低減させる効果が充分に高く、焼結鉱の生産効率を向上させることができる製鉄用造粒処理剤が切望されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、製鉄用原料となる焼結鉱の製造において粉鉄鉱石等の造粒に有効であり、しかも生石灰が混入しても充分に造粒することができる製鉄用造粒処理剤を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、種々の製鉄用造粒処理剤を検討するうち、カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体とカルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体とを含む単量体成分を共重合してなる高分子化合物が製鉄用造粒処理剤を構成する造粒用バインダーとしての作用を有することに着目した。造粒用バインダーとは、通常では水が粉鉄鉱石を造粒する作用を有するため水を加え造粒しているが、水だけでは焼結の際、乾燥すると粉に戻るのでこれを防止して焼結鉱の製造における歩留まり、生産効率の低下を抑制するためのものである。通常では粉鉄鉱石の微粉の凝集体が水を吸収して造粒する作用を充分に発揮することができないこととなるが、造粒用バインダーとして該高分子化合物を用いると、水を取り込んでいる凝集体を破壊して分散させる作用を発揮し、これにより粉鉄鉱石を造粒する作用を発揮できる水の量が充分となって擬似粒化性が向上し、また、粉鉄鉱石を充分に分散させることにより、水が効率よく粉鉄鉱石を造粒する作用を発揮することができることとなる。すなわち通常では造粒用バインダーは、粘結剤としての作用を有するものがよいと考えられていたが、該高分子化合物においては、分散剤としての作用を有することにより造粒用バインダーとしての作用を有することになると考えられる。更に、このような高分子化合物においては、生石灰が混入しても粉鉄鉱石等を充分に造粒することができることを見いだした。すなわち高分子化合物がカルボキシル基及び／又はその塩を有すると、その親水性に起因して粉鉄鉱石等を水中に分散する作用を発揮するが、生石灰が混入するとそのような作用が低減することとなる。該高分子化合物がカルボキシル基やその塩と共にカルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有すると、これらの親水性基による作用が相乗的に発揮されて生石灰が混入しても、高分子化合物が粉鉄鉱石を分散する作用を充分に発揮して擬似粒子化させることが可能となり、該高分子化合物を形成するこれらの親水性基を有する単量体の割合を特定するとこれらの作用効果を充分に発揮して焼結原料の造粒用バインダーに要求される性能を充分に満たすことを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到した。更に、高分子化合物を形成するカルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体が特定の単量体により構成されてなると、本発明の作用効果を充分に発揮することができることを見いだし、本発明に到達したものである。
【００１１】
すなわち本発明は、高分子化合物を必須成分とする製鉄用造粒処理剤であって、上記高分子化合物は、カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体３５〜９９ｍｏｌ％と、カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体１〜４９ｍｏｌ％とを含む単量体成分を共重合してなる製鉄用造粒処理剤である。
以下に、本発明を詳述する。
【００１２】
本発明の製鉄用造粒処理剤は、カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体３５〜９９ｍｏｌ％と、カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体１〜４９ｍｏｌ％とを含む単量体成分を共重合してなる高分子化合物を必須成分とする。本発明においては、このような高分子化合物を１種用いてもよく、２種以上用いてもよい。また、高分子化合物を形成することになるカルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体とカルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体とは、それぞれ１種用いてもよく、２種以上用いてもよい。
【００１３】
上記単量体成分中におけるカルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体が３５ｍｏｌ％未満であったり、カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体が４９ｍｏｌ％を超えたりすると、造粒効果が不充分となる。カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体が９９ｍｏｌ％を超えたり、カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体が１ｍｏｌ％未満であったりすると、生石灰と併用した場合に造粒効果が不充分となる。好ましくは、単量体成分におけるこれらの割合が、カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体５１〜９８ｍｏｌ％、カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体２〜３０ｍｏｌ％であり、より好ましくは、カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体７０〜９７ｍｏｌ％、カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体５〜２０ｍｏｌ％である。なお、上記モル分率は、単量体成分を構成する全単量体を１００モル％としたときの値である。また、単量体成分におけるカルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体の好ましい質量の割合は、３０〜９９質量％であり、カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体の好ましい質量の割合は、１〜７０質量％である。なお、上記質量分率は、単量体成分を構成する全単量体を１００質量％としたときの値である。
【００１４】
上記単量体成分中におけるカルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体とカルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体との合計量としては、単量体成分を構成する全単量体１００質量％に対して、これらの合計が４５質量％以上であることが好ましい。４５質量％未満であると、造粒効果が不充分となるおそれがある。より好ましくは、７０質量％以上である。
【００１５】
しかしながら、得られる高分子化合物の組成が上記のようであれば、その製造方法は公知のあらゆる方法を用いることが可能である。公知の方法としては、酸化、還元、加水分解、エステル化等が挙げられる。すなわち、例えば、カルボン酸エステル基を有する単量体と、カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体とを共重合した場合、アルカリ性物質等でエステル基の一部を加水分解して、カルボキシル基にする方法等を用いてもよい。
【００１６】
本発明におけるカルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体としては、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、アクリルアミドグリコール酸等のカルボキシル基を有する単量体やその塩が好適である。これらの中でも、（メタ）アクリル酸及び／又はその塩が好ましく、より好ましくは、アクリル酸及び／又はその塩である。また、塩としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩；カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属塩；アンモニウム塩；モノエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミシ塩が好適である。これらの中でも、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩が好ましく、ナトリウム塩がより好ましい。
【００１７】
上記カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体とは、重合性不飽和結合を有する化合物であって、カルボキシル基やその塩以外のヒドロキシル基、アミノ基、ピロリドン環、ポリオキシエチレン基等の酸素原子や窒素原子を有する基等の親水性基を有するものである。このような単量体としては、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アミノエチル等の炭素数１〜１８の（メタ）アクリル酸アルキルエステル；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等の（メタ）アクリルアミド及びその誘導体；（メタ）アクリロニトリル；Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の塩基含有単量体；Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等の架橋性を有する（メタ）アクリルアミド系単量体；２−イソプロペニル−２−オキサゾリン、２−ビニル−２−オキサゾリン等のオキサゾリン基を有する単量体；２−アジリジニルエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルアジリジン等のアジリジン基を有する単量体；（メタ）アクリル酸と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価アルコールとのエステル化物等の分子内に不飽和基を複数有する多官能（メタ）アクリル酸エステル；メチレンビス（メタ）アクリルアミド等の分子内に不飽和基を複数有する多官能（メタ）アクリルアミド等；ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート等のスルホ基を有する単量体；２−（メタ）アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシ−３−クロロプロピルアシッドホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシエチルフェニルホスフェート等の酸性リン酸エステル基を有する単量体が挙げられる。
【００１８】
上記カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体としては、上記以外にも、ポリエチレングリコールモノメタアクリル酸エステル、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、メトキシポリエチレングリコールモノアクリル酸エステル等のポリアルキレングリコール（メタ）アクリル酸エステル；３−メチル−３−ブテン−１−オールにエチレンオキサイドを付加してなるポリアルキレングリコールモノアルケニルエーテル単量体；アリルアルコールにエチレンオキサイドを付加してなるポリエチレングリコールモノエテニルエーテル単量体；無水マレイン酸にポリエチレングリコールを付加させたマレイン酸ポリエチレングリコールハーフエステル等のポリアルキレングリコール鎖を有する単量体が挙げられる。これらのポリアルキレングリコール鎖を有する単量体の中でも、エチレンオキサイド換算で５ｍｏｌ以上、１００ｍｏｌ以下の鎖長のポリアルキレングリコール鎖を有する単量体が、入手が容易であり、また、擬似粒化性の向上、重合性の点から好ましい。より好ましくは、エチレンオキサイド換算で１０ｍｏｌ以上、また、１００ｍｏｌ以下の鎖長のポリアルキレングリコール鎖を有する単量体である。
【００１９】
これらの中でも、本発明におけるカルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体としては、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、ジメチルアミノエチルアクリレート及び／又はその塩、ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその塩、Ｎ−ビニルピロリドン及びアクリルアミド、並びに、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸及び／又はその塩からなる群より選択される少なくとも一種の単量体であることが好ましい。すなわち上記カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体の好ましい形態としては、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、ジメチルアミノエチルアクリレート及び／又はその塩、ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその塩、Ｎ−ビニルピロリドン及びアクリルアミド、並びに、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸及び／又はその塩からなる群より選択される少なくとも一種の単量体により構成されてなることである。
【００２０】
上記単量体成分は、必要に応じてカルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体及びカルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体と共重合可能な他の共重合性単量体１種又は２種以上を含んでいてもよい。
他の共重合性単量体としては、ビニルフェノール等の石炭酸系単量体等の酸基を有する単量体及びその塩；Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド等の架橋性を有する（メタ）アクリルアミド系単量体；ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、アリルトリエトキシシラン等の加水分解性を有する基がケイ素原子に直結しているシラン系単量体；グリシジル（メタ）アクリレート、グリシジルエーテル（メタ）アクリレート等のエポキシ基を有する単量体；フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン基を有する単量体；ジアリルフタレート、ジアリルマレエート、ジアリルフマレート等の分子内に不飽和基を複数有する多官能アリル化合物が挙げられる。
【００２１】
上記他の共重合性単量体としてはまた、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル等の炭素数２〜１８のアルキル基又はシクロアルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステル；スチレン；酢酸ビニル；アリル（メタ）アクリレート；ジビニルベンゼン等が挙げられる。
【００２２】
上記単量体成分を重合する際には、分子量の調節を目的として、連鎖移動剤を用いることもできる。連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸、ｔ−ドデシルメルカプタン等のメルカプト基を有する化合物；四塩化炭素；イソプロピルアルコール；トルエン；次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の連鎖移動係数の高い化合物が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。連鎖移動剤の使用量としては、全単量体成分１ｍｏｌに対し、０．００５〜０．１５ｍｏｌとすることが好ましい。
【００２３】
上記単量体成分を重合する方法としては、従来公知の種々の重合法、例えば、水中油型乳化重合法、油中水型乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法、沈澱重合法、溶液重合法、水溶液重合法、塊状重合法等を採用することができる。これらの中でも、重合コスト（生産コスト）の低減及び安全性等の観点から、水溶液重合法が好ましい。
【００２４】
上記重合に用いられる重合開始剤としては、熱又は酸化還元反応によって分解し、ラジカル分子を発生させる化合物であればよい。また、水溶液重合法により重合を行う場合には、水溶性を備えた重合開始剤を用いることが好ましい。重合開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩類；２，２′−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、４，４′−アゾビス−（４−シアノペンタン酸）等の水溶性アゾ化合物；過酸化水素等の熱分解性開始剤；過酸化水素及びアスコルビン酸、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド及びロンガリット、過硫酸カリウム及び金属塩、過硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素ナトリウム等の組み合わせからなるレドックス系重合開始剤が好適である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。重合開始剤の使用量としては、単量体成分の組成や重合条件等に応じて適宜設定すればよい。
【００２５】
上記重合における反応温度や反応時間等の重合条件としては、単量体成分の組成や、重合開始剤の種類等に応じて適宜設定すればよいが、反応温度としては、０〜１５０℃とすることが好ましく、４０〜１０５℃とすることがより好ましい。また、反応時間としては、３〜１５時間程度が好適である。水溶液重合法により重合を行う場合における単量体成分の反応系への供給方法としては、一括添加法、分割添加法、成分滴下法、パワーフィード法、多段滴下法により行うことができる。また、重合は常圧下、減圧下、加圧下の何れで行ってもよい。
【００２６】
上記高分子化合物の製造において、水溶液重合法を採用した場合に得られる重合体水溶液中に含まれる、高分子化合物を含む不揮発分の濃度としては、７０質量％以下であることが好ましい。７０質量％を超えると、粘度が高くなり過ぎるおそれがある。
【００２７】
本発明における高分子化合物の重量平均分子量としては、１０００以上であることが好ましく、また、１００００００以下であることが好ましい。１０００未満であると、分散剤としての作用が低下するおそれがあり、１００００００を超えると、高分子化合物の粘度が高くなり過ぎて製鉄用造粒処理剤が分散剤としての作用が充分に発揮されるように添加しにくいものとなる。より好ましくは、３０００以上であり、また、２０００００以下である。なお、本明細書中、重量平均分子量は、以下の測定条件で測定される値である。
【００２８】
（重量平均分子量測定条件）
カラム：水系ＧＰＣカラム「ＧＦ−７ＭＨＱ」（商品名、昭和電工社製）１本
キャリア液：リン酸水素二ナトリウム十二水和物３４．５ｇ及びリン酸二水素ナトリウム二水和物４６．２ｇに超純水を加えて全量を５０００ｇとした。
水溶液流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
ポンプ：「Ｌ−７１１０」（商品名、日立製作所社製）
検出器：紫外線（ＵＶ）検出器「Ｌ−７４００」（商品名、日立製作所社製）、波長２１４ｎｍ
分子量標準サンプル：ポリアクリル酸ナトリウム（創和科学社より入手可能な重量平均分子量１３００〜１３６００００のポリアクリル酸ナトリウム）
分析サンプルは、高分子化合物が固形分で０．１質量％となるように上記キャリア液で希釈することにより調製した。
【００２９】
上記高分子化合物としてはまた、分散度が１２以下であることが好ましい。分散度が１２を超えると、粉鉄鉱石を分散する作用が充分でなくなることに起因して、充分に擬似粒子化させる作用が発揮できないこととなる。より好ましくは、８以下である。なお、分散度とは、重量平均分子量／数平均分子量で算出される値であり、分子量分布を表すものである。数平均分子量は、重量平均分子量と同様の方法で測定される。
【００３０】
上記製造方法により得られる高分子化合物を含む生成物は、そのまま本発明の製鉄用造粒処理剤として用いることができるものであるが、必要に応じて水や生石灰等の従来公知の造粒添加剤等の他の成分１種又は２種以上を添加してもよい。
【００３１】
本発明の製鉄用造粒処理剤におけるカルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体とカルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体とを含む単量体成分を共重合してなる高分子化合物の含有量としては、高分子化合物の種類や製鉄用造粒処理剤に所望される性能等により適宜設定すればよいが、製鉄用造粒処理剤中が水を含む場合には、水１００重量部に対して、０．１重量部以上であることが好ましく、また、３００以下であることが好ましい。より好ましくは、０．５重量部以上であり、また、２５０重量部以下である。
【００３２】
本発明の製鉄用造粒処理剤は、製鉄用原料となる焼結鉱の製造において粉鉄鉱石等の造粒に有効なものである。また、製鉄用原料となるペレットを製造する場合においても、粉鉄鉱石等のペレット化に有効なものである。
【００３３】
本発明の製鉄用造粒処理剤により微粉の鉄鉱石を含む焼結原料やペレット原料等の製鉄用原料を造粒（擬似粒化又はペレット化）処理する際の使用量としては、焼結原料の鉱石（鉄鉱石）の造粒性（種類）や、カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体とカルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体とを含む単量体成分を共重合してなる高分子化合物の種類、使用する装置の種類等に応じて適宜設定すればよいが、擬似粒化する場合には、焼結原料（鉄鉱石、副原料、燃料等）１００重量部に対して製鉄用造粒処理剤中の高分子化合物が０．００１重量部以上となるようにすることが好ましく、また、２重量部以下となるようにすることが好ましい。０．００１重量部未満であると、本発明の作用効果を充分に発揮することができなくなるおそれがあり、２重量部を超えると、焼結原料に対する製鉄用造粒処理剤の添加量が多くなりすぎ、焼結原料の大きな固まりができ、該焼結原料の固まり内部が焼結されなくなる等の問題が生じるおそれがある。より好ましくは、焼結原料１００重量部に対する高分子化合物が０．００５重量部以上となるようにすることであり、また、１重量部以下となるようにすることである。また、ペレット化する場合には、ペレット原料（鉄鉱石、ダスト、炭材等）１００重量部に対して製鉄用造粒処理剤中の高分子化合物が０．００５重量部以上となるようにすることが好ましく、また、５重量部以下となるようにすることが好ましい。０．００５重量部未満であると、本発明の作用効果を充分に発揮することができなくなるおそれがあり、５重量部を超えると、ペレット原料に対する製鉄用造粒処理剤の添加量が多くなりすぎ、造粒過多となってペレット原料の大きな固まりができてしまい、ペレット原料の粒径のバラツキが大きくなる等の悪影響が生じるおそれがある。より好ましくは、０．０１重量部以上であり、また、１重量部以下である。
【００３４】
本発明の製鉄用造粒処理剤は、生石灰と併用しても充分に造粒することができるものであり、製鉄用原料となる焼結鉱の製造やペレットの製造において、本発明の製鉄用造粒処理剤と生石灰とを併用することは、本発明の好ましい実施形態の１つである。
【００３５】
本発明の製鉄用造粒処理剤は、擬似粒子やペレットの崩れ防止剤として平均粒径０．１〜２００μｍの微粒子と併用することができる。崩れ防止剤は製鉄用原料１００重量部に対し、０．１〜１０重量部添加することが好ましい。崩れ防止剤として、炭酸カルシウム、フライアッシュ、ベントナイト、カオリンクレー、ドロマイト、シリカフューム、無水石膏等が挙げられ、炭酸カルシウム、フライアッシュが特に好ましい。
【００３６】
【実施例】
以下に実施例を揚げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は、「重量部」を、「％」は、「質量％」をそれぞれ意味するものとする。
【００３７】
実施例１
温度計、攪拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製の反応容器に、イオン交換水９５０部を仕込み、６５℃に昇温した。続いて、上記反応容器中に、重合開始剤としての３０％過酸化水素水溶液３０部を投入した。その後、上記反応容器中に、酸基を有する単量体（カルボキシル基含有単量体）としてのアクリル酸７９１．７部、共重合性単量体としてのＮ−ビニルピロリドン（ＶＰ）２５８．３部、イオン交換水７２０．０部を予め混合してなる混合物を３時間かけて攪拌しながら滴下した。また、これと並行して、重合開始剤としてのＬ−アスコルビン酸１１．７部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸３５．３部、イオン交換水２０２．９部を予め混合してなる混合物を３時間３０分かけて滴下した。更に上記反応容器中の反応液を６５℃で、１時間攪拌して重合反応を完結させた。
その後、この反応溶液を３０％水酸化ナトリウム水溶液で中和して、重量平均分子量が３２０００、不揮発分の濃度が２４．８％である重合体水溶液（ａ）を得た。
【００３８】
実施例２
温度計、攪拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製の反応容器に、イオン交換水１０２５．０部を仕込み、６５℃に昇温した。続いて、上記反応容器中に、重合開始剤としての３０％過酸化水素水溶液３０部を投入した。その後、上記反応容器中に、酸基を有する単量体としてのアクリル酸６５９．７部、共重合性単量体としての２−ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）２１５．３部、イオン交換水３２５．０部を予め混合してなる混合物を３時間かけて攪拌しながら滴下した。また、これと並行して、重合開始剤としてのＬ−アスコルビン酸９．７部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸２９．２部、イオン交換水２１１．１部を予め混合してなる混合物を３時間３０分かけて滴下した。更に上記反応容器中の反応液を６５℃で、１時間攪拌して重合反応を完結させた。
その後、この反応溶液を３０％水酸化ナトリウム水溶液で中和して、重量平均分子量が１６４００、不揮発分の濃度が３３．７％である重合体水溶液（ｂ）を得た。
【００３９】
実施例３
温度計、攪拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製の反応容器に、イオン交換水１０２５．５部を仕込み、６５℃に昇温した。続いて、上記反応容器中に、重合開始剤としての３０％過酸化水素水溶液２５部を投入した。その後、上記反応容器中に、酸基を有する単量体としてのアクリル酸６５９．７部、共重合性単量体としての２−ヒドロキシエチルメタアクリレート（ＨＥＭＡ）２１５．３部、イオン交換水３２５．０部を予め混合してなる混合物を３時間かけて攪拌しながら滴下した。また、これと並行して、重合開始剤としてのＬ−アスコルビン酸９．５部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸２８．７部、イオン交換水２１１．２部を予め混合してなる混合物を３時間３０分かけて滴下した。更に上記反応容器中の反応液を６５℃で、１時間攪拌して重合反応を完結させた。
その後、この反応溶液を３０％水酸化ナトリウム水溶液で中和して、重量平均分子量が１４１００、不揮発分の濃度が３２．９％である重合体水溶液（ｃ）を得た。
【００４０】
実施例４
温度計、攪拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製の反応容器に、イオン交換水１０２９．５部を仕込み、６５℃に昇温した。続いて、上記反応容器中に、重合開始剤としての３０％過酸化水素水溶液２１部を投入した。その後、上記反応容器中に、酸基を有する単量体としてのアクリル酸５６５．５部、共重合性単量体としてのＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタアクリレート塩酸塩（ＤＡＭ）１８４．５部、イオン交換水４５０．０部を予め混合してなる混合物を３時間かけて攪拌しながら滴下した。また、これと並行して、重合開始剤としてのＬ−アスコルビン酸７．９部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸２３．９部、イオン交換水２１８．１部を予め混合してなる混合物を３時間３０分かけて滴下した。更に上記反応容器中の反応液を６５℃で、１時間攪拌して重合反応を完結させた。
その後、この反応溶液を３０％水酸化ナトリウム水溶液で中和して、重量平均分子量が１８７００、不揮発分の濃度が２９．３％である重合体水溶液（ｄ）を得た。
【００４１】
実施例５
温度計、攪拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えた反応容器に、イオン交換水１１０７．０部、無水マレイン酸１９６０部、４８％水酸化ナトリウム水溶液３３３３部を仕込み、常温下で沸点温度まで昇温した。続いて、上記反応容器中に、重合開始剤としての１０％過硫酸ナトリウム水溶液２０００部を１５０分にわたって、３５％過酸化水素水６６．５部を１２０分にわたって、６０％アクリル酸水溶液２８０４．０部、６０％アクリルアミド（ＡＡｍ）水溶液２８０４．０部を１５０分にわたって連続的に滴下した。
その後、この反応溶液を３０％水酸化ナトリウム水溶液で中和して、重量平均分子量が４８０００である重合体水溶液（ｅ）を得た。
【００４２】
実施例６
温度計、攪拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えた反応容器に、イオン交換水１１０７．０部、無水マレイン酸１９６０部、４８％水酸化ナトリウム水溶液３３３３部を仕込み、常温下で沸点温度まで昇温した。続いて、上記反応容器中に、重合開始剤としての１０％過硫酸ナトリウム水溶液２０００部を１５０分にわたって、３５％過酸化水素水６６．５部を１２０分にわたって、６０％アクリル酸水溶液５６０７．８部、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム（ＡＭＰＳ）４８１．０部とイオン交換水２２４．３部の混合物を１５０分にわたって連続的に滴下した。
その後、この反応溶液を３０％水酸化ナトリウム水溶液で中和して、重量平均分子量が５１０００である重合体水溶液（ｆ）を得た。
【００４３】
実施例７
重合体水溶液（ａ）を固形分換算で３５部となるように採取し、これをイオン交換水で希釈し、５２５０部にすることにより本発明にかかる製鉄用造粒処理剤（１）を得た。
−方、表１に示す組成を有する焼結原料（製鉄用原料）を調製した。
【００４４】
【表１】

【００４５】
上記の焼結原料７００００部、生石灰７０部をドラムミキサーに投入し、回転速度２４ｍｉｎ^−１で１分間、予備攪拌した。その後、同回転速度で攪拌しながら、該焼結原料に、予め調製した本発明にかかる製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部を霧吹きを用いて約１．５分間かけて噴霧した。噴霧後、更に同回転速度で３分間攪拌することにより、造粒操作を行った。得られた擬似粒子を乾燥後、ふるいを用いて分級することにより、造粒後の粒径が０．２５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を表２に示す。
【００４６】
（ＧＩ指数測定方法）
造粒操作を行って得られた擬似粒子を８０℃で１時間乾燥後、ふるいを用いて分級することにより、その粒度（擬似粒度）及び平均粒径を求めた。造粒された擬似粒子のＧＩ指数とは、製鉄研究第２８８号（１９７６）９頁に開示されている評価方法の一つであり、核粒子の周りに付着する微粉粒子の割合を示す。なお、ＧＩ指数の測定は、製鉄研究第２８８号（１９７６）９頁に記載の方法に準じて行った。０．２５ｍｍ以下の擬似粒子のＧＩ指数（擬似粒化指数）は以下の式により計算した。
ＧＩ指数＝〔｛（造粒前の０．２５ｍｍ未満の原料の比率）−（造粒後の０．２５ｍｍ未満の原料の比率）｝／（造粒前の０．２５ｍｍ未満の原料の比率）〕×１００
【００４７】
実施例８
重合体水溶液（ｂ）を固形分換算で３５部となるように採取し、これをイオン交換水で希釈し、５２５０部にすることにより本発明にかかる製鉄用造粒処理剤（２）を得た。製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部のかわりに製鉄用造粒処理剤（２）５２５０部を用いた他は実施例７と同様にして擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を表２に示す。
【００４８】
実施例９
重合体水溶液（ｃ）を固形分換算で３５部となるように採取し、これをイオン交換水で希釈し、５２５０部にすることにより本発明にかかる製鉄用造粒処理剤（３）を得た。製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部のかわりに製鉄用造粒処理剤（３）５２５０部を用いた他は実施例７と同様にして擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を表２に示す。
【００４９】
実施例１０
重合体水溶液（ｄ）を固形分換算で３５部となるように採取し、これをイオン交換水で希釈し、５２５０部にすることにより本発明にかかる製鉄用造粒処理剤（４）を得た。製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部のかわりに製鉄用造粒処理剤（４）５２５０部を用いた他は実施例７と同様にして擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を表２に示す。
【００５０】
実施例１１
重合体水溶液（ｅ）を固形分換算で３５部となるように採取し、これをイオン交換水で希釈し、５２５０部にすることにより本発明にかかる製鉄用造粒処理剤（５）を得た。製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部のかわりに製鉄用造粒処理剤（５）５２５０部を用いた他は実施例７と同様にして擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を表２に示す。
【００５１】
実施例１２
重合体水溶液（ｅ）を固形分換算で３５部となるように採取し、これをイオン交換水で希釈し、５２５０部にすることにより本発明にかかる製鉄用造粒処理剤（６）を得た。製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部のかわりに製鉄用造粒処理剤（６）５２５０部を用いた他は実施例７と同様にして擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を表２に示す。
【００５２】
比較例１
焼結原料７００００部と生石灰７０部に加え、生石灰８４０部をドラムミキサーに投入し、製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部のかわりに蒸留水５６００部を用いた他は実施例７と同様にして擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を表２に示す。
【００５３】
比較例２
アクリル酸ナトリウム・マレイン酸ナトリウム共重合体（モル比３０：７０、重量平均分子量５９０００）３５部を５２５０部にすることにより比較用造粒処理剤（１）を得た。製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部のかわりに比較用造粒処理剤（１）５２５０部を用いた他は実施例７と同様にして擬似粒子のＧＩ指数を求めた。この結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】

【００５５】
表２について、説明する。ＶＰとは、Ｎ−ビニルピロリドンであり、ＨＥＡとは、２−ヒドロキシエチルアクリレートであり、ＨＥＭＡとは、２−ヒドロキシエチルメタアクリレートであり、ＤＡＭとは、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタアクリレート塩酸塩であり、ＡＡｍとは、アクリルアミドであり、ＡＭＰＳとは、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムである。
【００５６】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成からなり、製鉄用原料となる焼結鉱の製造において粉鉄鉱石等の造粒に有効であり、しかも生石灰が混入しても充分に造粒することができるものである。

Claims (2)

1. 高分子化合物を必須成分とする製鉄用造粒処理剤であって、
   該高分子化合物は、カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体３５〜９９ｍｏｌ％と、カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体１〜４９ｍｏｌ％とを含む単量体成分を共重合してなる
   ことを特徴とする製鉄用造粒処理剤。
2. 前記カルボキシル基及び／又はその塩以外の親水性基を有する単量体は、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、ジメチルアミノエチルアクリレート及び／又はその塩、ジメチルアミノエチルメタクリレート及び／又はその塩、Ｎ−ビニルピロリドン及びアクリルアミド、並びに、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸及び／又はその塩からなる群より選択される少なくとも一種の単量体により構成されてなる
   ことを特徴とする請求項１記載の製鉄用造粒処理剤。