JP2012046799A - 炭材内装酸化金属塊成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バインダとして澱粉含有物質を用いるに際し、有機質物質を併用することなく、かつ、事前処理を行うことなく、乾燥後の塊成物の強度を確保しつつ、さらなる低コスト化を実現し得る炭材内装酸化金属塊成物の製造方法を提供する。
【解決手段】主成分たる酸化金属Ａと、この酸化金属Ａを還元するのに十分な量の炭素質物質Ｂとを含む粉状原料Ｃに、酸化金属Ａと炭素質物質Ｂとを粘結するのに十分な量のバインダＤと水とを添加して混合器１により混合原料Ｆとなし、この混合原料Ｆを塊成化手段２で塊成化して得た生塊成物Ｇを、乾燥機３で乾燥することによって炭材内装酸化金属塊成物Ｈを製造するに当たり、バインダＤとして、蛋白質を２〜１３質量％含有する澱粉含有物質を用いるとともに、乾燥機３内における生塊成物Ｇの温度が前記澱粉含有物質の糊化温度に到達したときに、その生塊成物Ｇ中に水分が６質量％以上残留するように乾燥する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転炉床炉等で還元される炭材内装酸化金属塊成物の製造方法に関するものである。

ＭＩＤＲＥＸ法やＨｙＬ法に代表されるシャフト還元炉を用いる還元鉄製造法は、天然ガスを使用して鉄鉱石や酸化鉄ペレットから還元鉄を製造する。しかし、本法はコストの高い天然ガスを改質して還元ガスとするために、プラントの立地条件が天然ガスを産出する地域に限られるという問題があった。

そこで近年では、天然ガスに代わる還元剤として石炭等の炭材を使用して還元鉄を製造する方法が注目されており、例えば、粉状鉄鉱石と石炭との混合原料を生ペレットまたは生ブリケット（生塊成物と総称）に塊成化し、この生塊成物を乾燥して炭材内装酸化鉄塊成物とした後、この炭材内装酸化鉄塊成物を回転炉床上に載置して炉内を移動させつつ加熱還元して還元鉄を製造する方法が開発されている（例えば特許文献１）。

また、乾燥した炭材内装酸化鉄塊成物を回転炉床上に載置して炉内を移動させつつ加熱してこの炭材内装酸化鉄塊成物中の酸化鉄を固体還元した後、生成する金属鉄をさらに加熱して溶融させるとともに、スラグ成分と分離させながら凝集させることにより、高純度の粒状金属鉄を製造する方法も開発されている（例えば、特許文献２、３参照）。

これらの方法は、石炭を還元剤として用いることができる他、粉状の鉄鉱石を直接使用できること、還元が高速であること、製品中の炭素含有量を調整できること等の利点を有している。特に、上記粒状金属鉄を製造する方法は、上記還元鉄を製造する方法に比較して、製品からスラグ成分をあらかじめ除去できるとともに、製品中の炭素含有量をさらに高くできる利点をも有している。

しかし、石炭などの炭材は、表面が撥水性であるため塊成物の粒間を互いに結合する作用がほとんどないことから、炭材を内装した酸化鉄塊成物（炭材内装酸化鉄塊成物）の強度は、炭材を含まない塊成物に比較して低くなる。特に、乾燥後の酸化鉄塊成物の強度が低いと、還元炉に装入する際に破壊されて粉化し、還元鉄の歩留りの低下や品質低下につながることに加え、粉が炉床に付着し操業トラブルを招くことにもなる。

そこで本願出願人は、炭材内装酸化鉄塊成物の一種である炭材内装酸化鉄ペレットの乾燥後の強度を改善する手段について鋭意研究開発を進め、特許文献４に開示した発明を完成させた（先行技術１）。この先行技術１は、バインダとして澱粉等の有機質粘結剤と、ベントナイト等の無機質凝集剤とを併用することを特徴とするものである。このようなバインダを用いて造粒された炭材内装酸化鉄ペレットは乾燥後の強度に優れ、かつ還元後に不純物として残留する無機質の量が少ないという利点を有する。

また、本願出願人は、アルカリ金属元素を高濃度に含有する金属精錬ダストを原料として酸化金属塊成物を製造する手段についても検討を進め、特許文献５に、バインダとしてリグニン等の酸性物質と小麦粉等の澱粉含有物質とを併用することで、乾燥後の強度に優れた酸化金属塊成物が製造できることも開示した（先行技術２）。

また、特許文献６には、製鋼ダストを塊成化して転炉原料として再利用するために、塊成化のバインダとして、アルファ化した澱粉を用いることも開示されている（先行技術３）。

上記先行技術１〜３は、いずれも、澱粉含有物質をバインダとして用いるものであるが、他の物質と併用するか、事前に澱粉をアルファ化処理をする必要があり、バインダのコストが高くなる問題が残っている。さらに、先行技術１では、添加量が少ないといえどもベントナイト等の無機質物質を併用するため、回転炉床炉で還元鉄を製造する場合は、得られた還元鉄中に無機質物質がスラグ成分として残存し、還元鉄を原料として溶銑や溶鋼を製造するプロセスでの溶解エネルギが増加し、回転炉床炉で粒状金属鉄を製造する場合は、粒状金属鉄から分離されたスラグの量が増加し、回転炉床炉のエネルギ原単位が増加する問題もある。

以上のように、バインダとして澱粉含有物質を用いるに際し、有機質物質等を併用することなく、かつ、事前処理を行うことなく、乾燥後の塊成物の強度を確保しつつ、さらなる低コスト化を実現し得る炭材内装酸化金属塊成物の製造方法の開発が要請されていた。

米国特許第３，４４３，９３１号公報 特開２００２−３３９００９号公報 特開２００３−７３７２２号公報 特許第３０４０９７８号公報 特許第３９４４３７８号公報 特開２００１−２１４２２２号公報

そこで、本発明は、バインダとして澱粉含有物質を用いるに際し、有機質物質を併用することなく、かつ、事前処理を行うことなく、乾燥後の塊成物の強度を確保しつつ、さらなる低コスト化を実現し得る炭材内装酸化金属塊成物の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、まず、種々の澱粉含有物質のみをバインダとして炭材を内装した生ペレットを造粒し、それらの生ペレットの乾燥条件を種々変更して炭材内装酸化鉄ペレットを製造する試験を実施し、乾燥後の炭材内装酸化鉄ペレットの強度に及ぼす澱粉含有物質の性状および乾燥条件の影響を調査した。

その結果、澱粉含有物質のタンパク質含有量および糊化温度と、乾燥条件とが、乾燥後の炭材内装酸化鉄ペレットの強度発現に密接に関係することを見出し、この知見に基づき、以下の発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、主成分たる酸化金属と、この酸化金属を還元するのに十分な量の炭素質物質とを含む粉状原料に、前記酸化金属と前記炭素質物質とを粘結するのに十分な量のバインダと水とを添加して混合原料となし、この混合原料を塊成化して得た生塊成物を、乾燥機で乾燥することによって炭材内装酸化金属塊成物を製造するに当たり、前記バインダとして、蛋白質を２〜１３質量％含有する澱粉含有物質を用いるとともに、前記乾燥機内における生塊成物の温度が前記澱粉含有物質の糊化温度に到達したときに、その生塊成物中に水分が６質量％以上残留するように乾燥することを特徴とする炭材内装酸化金属塊成物の製造方法である。

請求項２に記載の発明は、前記澱粉含有物質の糊化温度に合わせて、前記乾燥機内のヒートパターンを設定する請求項１に記載の炭材内装酸化金属塊成物の製造方法である。

請求項３に記載の発明は、前記澱粉含有物質として、前記乾燥機内のヒートパターンに適合する糊化温度を有するものを選択する請求項１に記載の炭材内装酸化金属塊成物の製造方法である。

請求項４に記載の発明は、前記澱粉含有物質中の灰分含有量０．１質量％増加当たり、その澱粉含有物質の添加量を０．１質量％増加させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭材内装酸化金属塊成物の製造方法である。

本発明によれば、バインダとして、蛋白質を２〜１３質量％含有する澱粉含有物質を用いるとともに、乾燥機内における生塊成物の温度が前記澱粉含有物質の糊化温度に到達したときに、その生塊成物中に水分が６質量％以上残留するようにしたことで、バインダのコストを上昇させることなく、乾燥後の塊成物の強度を確保することが実現できるようになった。

本発明の実施に係る炭材内装酸化金属塊成物の製造方法の概要を説明するフロー図である。 各種澱粉の加熱糊化曲線（アミログラム）を示すグラフ図である。 ポットグレート炉による生ペレットの乾燥試験における、ペレット温度とペレット内残留水分との関係を示すグラフ図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながらさらに詳細に説明する。

図１は、本発明の実施に係る炭材内装酸化金属塊成物の製造方法の概要を説明するフロー図である。ここに、符号１は主成分たる酸化金属Ａと、この酸化金属Ａを還元するのに十分な量の炭素質物質Ｂとを含む粉状原料Ｃに、酸化金属Ａと炭素質物質Ｂとを粘結するのに十分な量のバインダＤと水Ｅとを添加して混合する混合器、符号２は混合器１で混合された混合原料Ｆを塊成化する塊成化手段で、塊成化手段２の例示として、符号２１は混合原料物Ｆを造粒して生ペレットＧ₁を製造するペレタイザ、２２は混合原料Ｆを加圧成形して生ブリケットＧ₂を製造するブリケットマシン、符号３は生ペレットＧ₁または生ブリケットＧ₂（生塊成物Ｇと総称）を乾燥して乾燥ペレットＨ₁または乾燥ブリケットＨ₂（乾燥塊成物Ｈと総称）を製造する乾燥機である。

酸化金属Ａとしては、酸化鉄はもとより、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎなどの非鉄金属の酸化物も用いることできる。具体的には、酸化鉄源として、粉状鉄鉱石、ミルスケール、製鉄ダスト（高炉ダスト、転炉ダスト、焼結ダスト、電気炉ダスト、ミルスラッジ、酸洗スラッジ等）を、非鉄金属の酸化物源として、粉状非鉄金属鉱石、合金鉄製造や非鉄金属精錬などで発生するＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎなどの非鉄金属の酸化物を含有するダストを、それぞれ用いることができ、これらを単独であるいは２種類以上混合して用いることもできる。

また、炭素質物質Ｂとしては、例えば、石炭、コークス粉、石油コークス、チャー、木炭、ピッチ等などを用いることができ、これらを単独であるいは２種類以上混合して用いることもできる。

酸化金属Ａへの炭素質還元材Ｂの配合割合は、酸化金属Ａが炭素質還元材Ｂで還元されて金属化するのに十分な量であればよい。実際の配合割合は、酸化金属Ａの品位、炭素質還元材Ｂ中の固定炭素量、還元後の金属化率や残留炭素量など、目標とする還元金属あるいは粒状金属の品質によって変化する。

そして、酸化金属Ａと炭素質還元材Ｂとを配合した粉状原料Ｃに、酸化金属Ａと炭素質物質Ｂとを粘結するのに十分な量のバインダＤと水Ｅとを添加し、混合器１で混合して混合原料Ｆとする。

バインダＤとしては、蛋白質を２〜１３質量％含有する澱粉含有物質を用いる。

ここで、澱粉含有物質の蛋白質含有量を２〜１３質量％の範囲としたのは、以下の理由による。すなわち、蛋白質含有量が２質量％未満では、乾燥機２内で生塊成物Ｇが加熱されてバインダとしての澱粉含有物質が糊化しても冷却後に骨材となる蛋白質の量が不足し、乾燥塊成化物Ｈの強度が十分に得られないためである。一方、蛋白質含有量が１３質量％を超えると、混合器１内で水と混合する際や、ペレタイザ２１で混合原料Ｆを造粒する際に、澱粉含有物質が粘くなりすぎて、均一に混合できなくなったり、造粒が困難になったりするためである。蛋白質含有量のより好ましい範囲は、３〜１２質量％である。

蛋白質を２〜１３質量％（より好ましくは３〜１２質量％）含有する澱粉含有物質として、小麦粉、ライ麦粉などを用いることができるが、タピオカやコーンスターチ（トウモロコシ粉）は、蛋白質含有量が２質量％に満たないため、本発明の用には供し得ない（後記実施例１参照）。

バインダＤの添加量は、酸化金属Ａと炭素質物質Ｂとを粘結するのに十分な量であればよく、経済性を考慮すれば粉状原料Ｃに対して通常１〜２質量％が好適範囲である。また、水Ｅの添加量は、生塊成化物Ｇの塊成化の容易さと偏平化防止の観点から生塊成化物Ｇの水分含有量が１１〜１４質量％になるように調整するのが好ましい。

混合原料Ｆを塊成化手段２の一手段であるペレタイザ２１で造粒して、生ペレットＧ₁とする。ペレタイザ２１としては、公知のディスク型ペレタイザやドラム型ペレタイザを用いることができる。造粒に際し、粉状原料Ｃに添加する水Ｅの一部をここで添加してもよい。生ペレットＧ₁の直径はハンドリングの面と還元炉での還元速度の面を考慮して６〜３０ｍｍの範囲とすることが好ましく、９〜１９ｍｍの範囲とすることがより好ましい。

あるいは、混合原料Ｆを塊成化手段２の別手段であるブリケットマシン２２で加圧成形して、生ブリケットＧ₂としてもよい。ブリケットマシン２２としては、例えば生産性に優れる公知の双ロール型ブリケットマシンを用いることが推奨されるが、エクストルーダーやシリンダーブレスなどを用いてもよい。生ブリケットＧ₂のサイズは、上記生ペレットＧ₁と同等程度の体積のものとするとよい。

このようにして塊成化された生塊成物Ｇ（生ペレットＧ₁または生ブリケットＧ₂）を、例えば公知の移動グレート式ドライヤなどの乾燥機３を用いて、水分含有量が１質量％以下になるまで乾燥することにより乾燥塊成化物Ｈ（乾燥ペレットＨ₁または乾燥ブリケットＨ₂）が得られる。この乾燥塊成化物Ｈが、本発明でいう「炭材内装酸化金属塊成物」に相当する。

ここで、上記乾燥機３内での乾燥に当たり、生塊成化物Ｇの温度がバインダである澱粉含有物質Ｄの糊化温度に到達したときに、生塊成化物Ｇ中に水分が６質量％以上残留するように乾燥することが重要である。

生塊成化物Ｇの温度が澱粉含有物質Ｄの糊化温度に到達したときに、生塊成化物Ｇ中に水分が６質量％以上残留させることとしたのは以下の理由による。

すなわち、澱粉は、水分を添加してある温度以上まで加熱すると糊化が始まり、粘度が上昇する現象が見られる。図２に公表されている各種澱粉の加熱糊化曲線（アミログラム）を示す（日澱化学株式会社ホームページ、［平成２２年７月３０日検索］、インターネット＜URL：http://www.nichidene.com/kkh/b/b-1.htm＞）。ここで、粘度（Viscosity）が上昇し始める温度を糊化温度と呼ぶ。同図に示すように、糊化温度は６０〜９０℃の範囲に分布しており、その温度は澱粉の種類によって異なり、タピオカは６７℃、トウモロコシは８５℃、小麦粉は９０℃である。

上述のとおり、澱粉の糊化は水分の存在下で起こる現象であることから、本発明者らは、乾燥機３内での乾燥に当たり、生塊成化物Ｇの温度が澱粉含有物質Ｄの糊化温度に到達したときに、澱粉含有物質Ｄの糊化が十分に進行するためには塊成化物Ｇ中に所定量の水分が残存している必要があると考えた。

そこで、乾燥機３内での生塊成化物Ｇの乾燥挙動を把握するため、移動グレート式ドライヤによる生ペレットの乾燥挙動を模擬した乾燥試験を実施した。具体的には、酸化金属としてのヘマタイト系鉱石（−４４μｍ、６０質量％以上）と、炭素質物質としての瀝青炭（−８０μｍ、８０質量％以上）とを質量比で８１．７：１８．３の割合で配合し、これにバインダとしての小麦粉（蛋白質含有量３．１質量％）を１質量％添加し、直径：１８ｍｍ、水分含有量：約１３質量％の生ペレットを造粒した。この生ペレット３０ｋｇを内径３００ｍｍのポットグレートに充填し、１３０℃または１８０℃の加熱空気を３００Ｎｍ^３／ｈの流量で生ペレット充填層内を通過させて乾燥試験を実施した。そして、生ペレット充填層内の左右２箇所に熱電対を設置して乾燥試験中の生ペレット温度を測定するとともに、乾燥時間を順次変更して生ペレット中の残留水分量を測定した。

測定結果を図３に生ペレット温度と生ペレット中の水分含有量との関係で示す。なお、図中の例えば「１８０（Ｌ）」は、「１８０℃」の加熱空気での乾燥試験における、生ペレット充填層内の「左」側に設置した熱電対による測温結果を意味し、「１３０（Ｒ）」は、「１３０℃」の加熱空気での乾燥試験における、生ペレット充填層内の「右」側に設置した熱電対による測温結果を意味する。

同図に示すように、生ペレット温度の上昇とともに生ペレット中の水分含有量（残留水分量）は減少していくが、加熱空気の温度が低いほう（１３０℃）が、同じ生ペレット温度で比較すると、残留水分量が少ないことがわかる。

すなわち、加熱空気の温度が低くなると、同じ生ペレット温度に到達するまでにより長い時間を要し、この間に水分の蒸発がより進行したことを意味する。速度論的に考察すれば、より高温で加熱するほど、生ペレット内の伝熱が先行して生ペレット温度は上昇するが、蒸発は遅れ気味になることを意味する。極端な例でいえば、加熱空気の温度を９０℃にすると、小麦粉は糊化せずに乾燥だけが進行することになる。したがって、生ペレットがバースティング（水分の急激な蒸発による爆裂）しない範囲でできるだけ高温の加熱空気で乾燥し、生ペレット内に水分を多く残して小麦粉の糊化を促進し、その後に乾燥を進めるほうが良いことになる。

図３に示すように、生ペレット温度が、バインダとして添加した小麦粉の糊化温度である９０℃に到達したときの生ペレット中の残留水分量は、１８０℃の加熱空気で乾燥した場合は約７．０質量％、１３０℃の加熱空気で乾燥した場合は３．０〜５．５質量％程度となっている。

一方、上記乾燥試験により、残留水分量が１．０質量％以下まで乾燥した乾燥ペレットの落下強度を測定したところ、１８０℃の加熱空気で乾燥した場合は、目標の１５回を確保できたが、１３０℃の加熱空気で乾燥した場合は、目標の１５回を確保できなかった。

これらのことから、１８０℃の加熱空気で乾燥した場合には、生ペレット温度が小麦粉の糊化温度である９０℃に達したときに、生ペレット中に十分な量の水分が残留し、小麦粉の糊化が進行して乾燥後のペレットに十分な強度が発現したのに対し、１３０℃の加熱空気で乾燥した場合には、生ペレット温度が小麦粉の糊化温度である９０℃に達したときに、生ペレット中の残留水分が不足し、小麦粉の糊化が十分に進行せず乾燥後のペレットに十分な強度が発現しなかったものと想定される。

以上の結果および考察に基づき、乾燥後のペレットに十分な強度を発現させるためには、生ペレット温度が小麦粉の糊化温度である９０℃に達したときに、生ペレット中に少なくとも６質量％（より好ましくは７質量％）の水分が残留している必要があるとした。

なお、上記乾燥試験では、バインダとして糊化温度が９０℃の小麦粉を用いた場合のみを例示したが、小麦粉以外の澱粉含有物質を用いた場合でも、生ペレット温度がその澱粉含有物質の糊化温度に達したときに、生ペレット中に６質量％以上（より好ましくは７質量％以上）の水分が残留していれば、当然にその澱粉含有物質が糊化すると想定される。

以上のことから、乾燥機３内での乾燥に当たり、生塊成化物Ｇの温度が澱粉含有物質Ｄの糊化温度に到達したときに、生塊成化物Ｇ中に水分を６質量％以上（より好ましくは７質量％以上）残留させるようにした。

以上のことから明らかなように、バインダとして、蛋白質を２〜１３質量％（より好ましくは３〜１２質量％）含有する澱粉含有物質を用いるとともに、乾燥機３内での乾燥に当たり、生塊成化物Ｇの温度がバインダである澱粉含有物質Ｄの糊化温度に到達したときに、生塊成化物Ｇ中に水分が６質量％以上（より好ましくは７質量％以上）残留するように乾燥することにより、乾燥後の強度に優れた乾燥塊成化物（炭材内装酸化金属塊成物）Ｈを低コストで製造することが実現できる（後記実施例１、２参照）。

上記のような、澱粉含有物質Ｄの糊化温度に見合った乾燥挙動を実現するには、バインダＤとして用いる澱粉含有物質に選択の余地がないような場合には、その澱粉含有物質の糊化温度に合わせて、乾燥機３内のヒートパターンを設定すればよい。乾燥機３内のヒートパターンは、例えば、加熱空気の温度および／または流量、乾燥時間（＝生塊成化物Ｇの乾燥機３内における滞留時間）などを変更することにより、容易に調整することができる。

一方、生産性の制約などにより乾燥機３内のヒートパターンの変更が難しいような場合には、バインダＤとして用いる澱粉含有物質として、その乾燥機３内のヒートパターンに適合する糊化温度を有するものを選択すればよい。

バインダＤとして用いることができる澱粉含有物質としては、食パン製造用、飼料用、工業用と多彩であるが、本発明のように工業的に使用するためにはより安価で多量に入手できることが望まれる。澱粉含有物質は、その精製度（すなわち純度）が低くなるほど、つまり灰分含有量が多くなるほど、一般的に、価格が低下するとともに多量に入手できるようになる。

しかしながら、澱粉含有物質中の灰分含有量が多くなると、澱粉含有物質中の正味の澱粉含有量が減少するので、同じ量だけ添加してもバインダとしての能力が低下する。

したがって、より安価で大量入手が可能ではあるものの、純度の低い澱粉含有物質を使用するような場合には、澱粉含有物質中の灰分含有量０．１質量％増加当たり、その澱粉含有物質の添加量を０．１質量％増加させるとよい（後記実施例３参照）。

本発明の効果を確認するため、以下の造粒・乾燥試験を実施した。

〔実施例１〕澱粉含有物質の蛋白質含有量の影響
まず、生ペレットの造粒性および乾燥ペレットの落下強度に及ぼす澱粉含有物質の蛋白質含有量の影響を調査した。

上述の乾燥挙動把握のための乾燥試験と同じく、酸化金属としてヘマタイト系鉱石（−４４μｍ、６０質量％以上）、炭素質物質として瀝青炭（−８０μｍ、８０質量％以上）を質量比で８１．７：１８．３の割合で配合した。そして、これにバインダとして種々の澱粉含有物質を１．０質量％添加し、直径：１８ｍｍ、水分含有量：約１３質量％の生ペレットを造粒した。そして、この生ペレット３０ｋｇを内径３００ｍｍのポットグレートに充填し、１８０℃の加熱空気を３００Ｎｍ^３／ｈの流量で１時間だけ生ペレット充填層内を通過させて乾燥試験を実施し、乾燥後のペレット（乾燥ペレット）の落下強度を測定した。なお、落下強度は、試料を４５ｃｍの高さから繰り返し落下させた場合における破壊までの落下回数で定義し、本明細書の試験では１５個の乾燥ペレットで測定し、その平均値で表示した。

この造粒・乾燥試験の結果を下記表１に示す。なお、同表に示す糊化温度は、直接の測定は行わず、図２のアミログラムを用いて推定した値である。ここに、小麦粉（表１中の薄力粉、強力粉も小麦粉の一種である）は、その産地や種類によって糊化温度が変化すると考えられるが、図２の小麦のアミログラムから求めた９０℃が澱粉含有物質の糊化温度の最高値と想定されるので、いずれのものも「９０℃以下」とした。また、同表に示す糊化温度到達時の残留水分量は、図２の加熱空気温度１８０℃の乾燥曲線より求めた値である。また、同表に示す造粒性は、容易に造粒できた場合を◎、造粒時に異形小粒子ができたり生ペレットがスリップして転動が不調となったりするものの造粒が可能な場合を○、球形にするのが難しく造粒できない場合を×でそれぞれ表示して分類した。また、乾燥ペレットの落下強度は１５回以上を合格とした。そして、造粒性が◎または○で、かつ、落下強度が合格の場合を発明例とし、それ以外の場合は比較例とした。

同表から明らかなように、発明例である試験番号１、４、５は、バインダとして添加した澱粉含有物質の蛋白質含有量が２〜１３質量％の範囲にあり、かつ、生ペレットの温度が澱粉含有物質の糊化温度に到達したときに、その生ペレット中の残留水分量が６質量％以上となり、本発明の要件を満たしており、造粒性、乾燥ペレットの落下強度とも優れている。

これに対して、比較例である試験番号２、３は、生ペレットの温度が澱粉含有物質の糊化温度に到達したときに、その生ペレット中の残留水分量が６質量％以上となるものの、バインダとして添加した澱粉含有物質の蛋白質含有量が低すぎるため、本発明の要件を満たさず、造粒性には優れているものの、乾燥ペレットの落下強度が劣っている。

また、比較例である試験番号６は、生ペレットの温度が澱粉含有物質の糊化温度に到達したときに、その生ペレット中の残留水分量が６質量％以上となるものの、バインダとして添加した澱粉含有物質の蛋白質含有量が高すぎるため、本発明の要件を満たさず、造粒性、乾燥ペレットの落下強度とも劣っている。

〔実施例２〕加熱空気温度の影響
つぎに、乾燥ペレットの落下強度に及ぼす加熱空気温度の影響を調査するため、上記表１の試験番号４において、炭素質物質を褐炭（−７４μｍ、８０質量％以上）に変更し、バインダの添加量を１．５質量％に増加したうえで、加熱空気温度を１０５℃に変更した試験を追加した（試験番号７）。なお、乾燥時間は上記実施例１と同じ１時間とした。この試験の結果を、上記表１の試験番号４とともに下記表２に示す。

同表に示すように、加熱空気温度を１０５℃に下げた試験番号７では、バインダの添加量を１．５質量％に増加したにも関わらず、乾燥ペレットの落下強度が大幅に低下した。これは、１時間の乾燥時間では生ペレット温度が小麦粉の糊化温度に達せず、十分に強度が発現しなかったためと推察される。なお、乾燥時間を延長したとしても、加熱空気温度が低すぎるので、生ペレット温度が小麦粉の糊化温度に到達したときには、生ペレット中の残留水分量は６質量％より大幅に少なくなると判断され、やはり強度は発現しないと推察される。

〔実施例３〕澱粉含有物質の灰分含有量の影響
さらに、乾燥ペレットの落下強度に及ぼす澱粉含有物質の灰分含有量の影響を調査するため、バインダとして、灰分含有量の高いライ麦粉２種類を用い、それらの添加量を種々変更して造粒・乾燥試験を実施した。なお、バインダの種類および添加量以外は、上記実施例１と同じ試験条件とした。

試験結果を表３に示す。同表に示すように、食品用としては品位が低く、灰分含有量の高いライ麦粉をバインダとして用いた場合、バインダ添加量１．０質量％では目標落下強度の１５回を確保することができなかったが、バインダ添加量を増加させるにつれて落下強度が上昇し、目標の１５回以上を達成できることがわかった。そして、落下強度が目標の１５回以上で、かつ、同程度のレベルにある、試験番号９と試験番号１１とを対比することにより、バインダである澱粉含有物質の灰分含有量が０．４質量％（１．６−１．２＝０．４）高くなると、落下強度を維持するためにはバインダ添加量を０．３質量％（１．５−１．２＝０．３）増加させる必要があることがわかる。

したがって、澱粉含有物質中の灰分含有量０．１質量％増加当たり、その澱粉含有物質の添加量を０．１質量％増加させることで、バインダとして灰分含有量の高い澱粉含有物質を用いても、乾燥ペレットの落下強度を確実に目標の１５回以上確保できることが明らかである。

１…混合器
２…塊成化手段
２１…ペレタイザ
２２…ブリケットマシン
３…乾燥機
Ａ…酸化金属
Ｂ…炭素質還元材
Ｃ…粉状原料
Ｄ…バインダ
Ｅ…水
Ｆ…混合原料
Ｇ…生塊成化物
Ｇ₁…生ペレット
Ｇ₂…生ブリケット
Ｈ…炭材内装酸化金属塊成物（乾燥塊成化物）
Ｈ₁…乾燥ペレット
Ｈ₂…乾燥ブリケット

Claims (4)

1. 主成分たる酸化金属と、この酸化金属を還元するのに十分な量の炭素質物質とを含む粉状原料に、前記酸化金属と前記炭素質物質とを粘結するのに十分な量のバインダと水とを添加して混合原料となし、この混合原料を塊成化して得た生塊成物を、乾燥機で乾燥することによって炭材内装酸化金属塊成物を製造するに当たり、
   前記バインダとして、蛋白質を２〜１３質量％含有する澱粉含有物質を用いるとともに、
   前記乾燥機内における生塊成物の温度が前記澱粉含有物質の糊化温度に到達したときに、その生塊成物中に水分が６質量％以上残留するように乾燥することを特徴とする炭材内装酸化金属塊成物の製造方法。
2. 前記澱粉含有物質の糊化温度に合わせて、前記乾燥機内のヒートパターンを設定する請求項１に記載の炭材内装酸化金属塊成物の製造方法。
3. 前記澱粉含有物質として、前記乾燥機内のヒートパターンに適合する糊化温度を有するものを選択する請求項１に記載の炭材内装酸化金属塊成物の製造方法。
4. 前記澱粉含有物質中の灰分含有量０．１質量％増加当たり、その澱粉含有物質の添加量を０．１質量％増加させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭材内装酸化金属塊成物の製造方法。

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