JP2016060937A - 焼結用凝結材の事前処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微粉の凝結材を余剰とすることなく、従来に比べてＮＯｘの発生を抑制することが可能な焼結用凝結材の事前処理方法を提供する。
【解決手段】焼結工程で使用する焼結用凝結材を生石灰で造粒する焼結用凝結材の事前処理方法において、焼結用凝結材中の粒径２ｍｍ以上の粒子を１０質量％以下とし、生石灰中の粒径１ｍｍ以下の粒子を８０質量％以上とし、焼結用凝結材に対する生石灰の配合量を外掛けで１０質量％以上２７質量％以下とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、鉄鋼製造に用いる焼結鉱の製造において、窒素酸化物の発生を抑制する焼結用凝結材の事前処理方法に関する。

鉄鋼製造に用いる焼結鉱は、原料となる鉄鉱石に焼結用凝結材（以下、単に凝結材ともいう）及び石灰等を混合し造粒した擬似粒子を、焼結機で焼成することにより製造される。このとき、凝結材に含まれる窒素分の一部が、窒素酸化物（以下、ＮＯｘともいう）となって排ガス中に混入する。
ＮＯｘは大気汚染物質であることから、大気へのＮＯｘの排出についてその濃度及び量に規制が設けられており、操業条件の調整などの制約が発生する。また、ＮＯｘを除去する排ガス処理装置の設置なども行われているが、多大な設備投資が必要となる。

そのため、操業制約や設備投資の軽減を目的として、凝結材の事前処理によりＮＯｘの発生を抑制する方法が従来より検討されてきた。
なお、凝結材は、主として炭素を含むもので、ＮＯｘ源になるものを含み、酸化によって発熱する材料である。例えば、石炭やコークス等を指す。

凝結材の事前処理によってＮＯｘの発生を抑制する方法の一つとして、生成したＮＯｘを還元する物質で、凝結材の表面を被覆する方法がある。
例えば、特許文献１には、カルシウムフェライトを含有する微粉末触媒と凝結材（燃料コークス）を並存させ、生成したＮＯｘを還元して抑制する技術が開示されている。

しかし、特許文献１記載の発明は、カルシウムフェライトを使用するため、造粒性が悪く、凝結材へのカルシウムフェライトの被覆効果が十分に高められない。このため、凝結材の表面が露出し、凝結材中の窒素分がＮＯｘに転換した割合を示すＮＯｘ転換率は３０％以上となり、更に低減したいというニーズがある。なお、ＮＯｘ転換率とは、凝結材に含まれる窒素分の総量（１００％）に対するＮＯｘに転換した窒素分の割合である。

そこで、凝結材の事前処理によりＮＯｘの発生を抑える他の方法として、生石灰や消石灰を凝結材に被覆し、ＮＯｘ転換率の低い高温域で凝結材を燃焼させる方法が開示されている。
例えば、特許文献２記載の発明は、生石灰を用いた技術であり、これにより、ＮＯｘ転換率を２０％台まで低減できることが示されている。
また、特許文献３記載の発明は、焼結鉱製造用の凝結材（炭材）を分級し、１ｍｍ以下の凝結材に石灰源を混合し造粒して製造した造粒物と、焼結工程で使用する他の原料との接触を抑制することで、高い生産性とＮＯｘ低減効果を発現させる技術である。

特開平８−６０２５７号公報 特開２０１２−１７２０６７号公報 特開２０１３−２１６９３８号公報

しかしながら、前記従来の技術には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献２の段落［０００５］には、微粉の凝結材が低温で酸化し、ＮＯｘを発生し易いことが記載されている。このため、特許文献２では、凝結材の粒度に応じてＣａの付着量を制御することを記載し（例えば、請求項１）、０．２５ｍｍ以上の凝結材を主として用い、ＮＯｘ生成を抑制することを記載している（例えば、段落［００２３］）。

凝結材は一般に、石炭やコークスを粉砕して製造されるため、微粉の凝結材は定常的に生産される。このため、上記したように、０．２５ｍｍ以上の凝結材を主として用いると、微粉の凝結材が余剰になるという問題がある。
更に、凝結材の微粉量を１７質量％以下と記載（例えば、段落［００２３］）しているが、粉砕して製造する凝結材は一般に、微粉の量がこの量よりも多くなり、ＮＯｘの低減効果は限定的となる。

特許文献３記載の発明は、１ｍｍ以下の含有量が７３．０質量％以上の凝結材に、１ｍｍ以下の含有量が７０質量％以上である石灰源を混合し造粒するに際し、石灰源の配合量を、凝結材と石灰源の合計量に対してＣａで５〜５０％としている。この石灰源の配合量は、生石灰量で換算すると７〜７０質量％であり、また、凝結材に対する外掛けの量で換算すると７〜２３０質量％であるため、範囲が広過ぎる。
本願発明者らの知見では、例えば、石灰源の配合量が多過ぎると、水和した石灰源が凝集し、この凝集した石灰源の周囲に凝結材が付着するという、ＮＯｘの低減に不適切な造粒物が発生する場合があり、ＮＯｘの低減効果は限定的なものとなる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、微粉の凝結材を余剰とすることなく、従来に比べてＮＯｘの発生を抑制することが可能な焼結用凝結材の事前処理方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る焼結用凝結材の事前処理方法は、焼結工程で使用する焼結用凝結材を生石灰で造粒する焼結用凝結材の事前処理方法において、
前記焼結用凝結材中の粒径２ｍｍ以上の粒子を１０質量％以下とし、前記生石灰中の粒径１ｍｍ以下の粒子を８０質量％以上とし、前記焼結用凝結材に対する前記生石灰の配合量を外掛けで１０質量％以上２７質量％以下とする。
なお、上記した粒径の数値は、篩い目の大きさであり、この篩い目を備えた篩いを用いて篩い分け（篩選別）を行った際の篩い上を「以上」と記載し、篩い下を「以下」と記載している（以下、同様）。

本発明に係る焼結用凝結材の事前処理方法において、前記焼結用凝結材と前記生石灰の造粒に、複数の圧密媒体を水平円筒容器に収納した振動造粒機を用いることが好ましい。

本発明に係る焼結用凝結材の事前処理方法は、粒径２ｍｍ以上の粒子を１０質量％以下に低減した焼結用凝結材と、粒径１ｍｍ以下の粒子を８０質量％以上とした生石灰とを使用し、更に、焼結用凝結材に対する生石灰の配合量を外掛けで１０質量％以上２７質量％以下とするので、焼結用凝結材が微粉の生石灰に覆われ、微粉の剥離が生じにくい造粒物（即ち、Ｐ型造粒物）を選択的に製造でき、緻密な造粒物が得られる。
これにより、造粒物の搬送に際し、微粉の発生を抑制しながら、その形状を維持した状態で焼結機へ装入できるので、微粉の焼結用凝結材の利用も図れ、従来に比べてＮＯｘの発生を抑制できる。

また、焼結用凝結材と生石灰の造粒に振動造粒機を用いる場合、造粒物はより緻密な構造となるので、ＮＯｘの低減効果を更に向上できる。

本発明の一実施の形態に係る焼結用凝結材の事前処理方法に使用する振動造粒機の断面図である。 コークスの粒度がＮＯｘの低減率に及ぼす影響を示すグラフである。 生石灰の粒度がＮＯｘの低減率に及ぼす影響を示すグラフである。 生石灰の配合量がＮＯｘの低減率に及ぼす影響を示すグラフである。 造粒方法がＮＯｘの低減率に及ぼす影響を示すグラフである。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明の焼結用凝結材の事前処理方法に想到した経緯について説明する。

本発明者らは、焼結用凝結材と生石灰を混合し造粒することで得られた造粒物を使用するに際し、焼結機への造粒物の搬送時に、以下の事象が起こることを初めて発見した。
粒径２ｍｍ以上の粗粒の凝結材を核とした造粒物（以下、Ｃ型造粒物ともいう）は、その表層部に存在する微粉の凝結材が剥離するため、ＮＯｘの低減効果が限定的になる。一方、粒径２ｍｍ以下の凝結材で構成される造粒物（以下、Ｐ型造粒物ともいう）は、焼結機に装入されるまで、その状態が保持される。
これは、上記した粗粒の凝結材は、その表層部が複雑な形状となって、多数の凹凸が存在するため、粗粒と、その表面に付着した微粉との間に空孔が生じ、この空孔が起点となって、粗粒表面から微粉が剥離すると考えられることによる。

また、生石灰については、粒度が粗くなると、又は、多量となると水和した生石灰がダマとなるため、その周囲にコークスが付着することで、適切にＮＯｘを低減できないことを発見した。

そこで、本発明者らは、微粉を含む凝結材において、粒径２ｍｍ以上の粗粒を低減し、この凝結材と共に造粒する生石灰を適切な粒度及び配合量とすることで、剥離の生じないＰ型造粒物を選択的に製造し、緻密な造粒物にして、搬送中の微粉の発生を防ぐ事前処理方法に想到した。
即ち、本発明の一実施の形態に係る焼結用凝結材の事前処理方法は、焼結工程で使用する凝結材を生石灰で造粒するに際し、凝結材中の粒径２ｍｍ以上（篩い目２ｍｍの篩いの篩い上、以下同様）の粒子を１０質量％以下とし、生石灰中の粒径１ｍｍ以下（篩い目１ｍｍの篩いの篩い下、以下同様）の粒子を８０質量％以上とし、凝結材に対する生石灰の配合量を外掛けで１０質量％以上２７質量％以下としている。

［凝結材の構成について］
粗粒を含む凝結材を造粒する場合、粗粒の凝結材を核としてその周りに生石灰と微粉の凝結材の混合物が付着した形態の造粒物（即ち、Ｃ型造粒物）となる。しかし、このような造粒物は、前記したように、粗粒コークス表面が複雑形状（凹凸）であることに起因して、内部に空孔が生じ易いため、この空孔が起点となって、粗粒表面の微粉が剥離し、低温燃焼によってＮＯｘ発生量が増加すると考えられる。
一方、粗粒を含まない又はその比率が低い凝結材の造粒物（即ち、Ｐ型造粒物）は、上記した空孔が生じにくく、造粒物の剥離を抑制しながら焼結機へ装入できるため、ＮＯｘ発生量を効率的に低減でき、前記した特許文献２に記載のように、微粉の凝結材が余剰になることもない。

以上のことから、凝結材中の粒径２ｍｍ以上の粒子を１０質量％以下としたが、上記したＰ型造粒物を製造するためには、粒径２ｍｍ以上の粒子の量が少ない方がよいため、好ましくは５質量％以下、更に好ましくは２質量％以下がよく、０質量％でもよい。
なお、凝結材の粒径調整は、凝結材（例えば、粉炭や粉コークス）を粉砕することで、粒径２ｍｍ以上の粗粒量を調整できるが、これに限定されるものではなく、例えば、分級等により、粗粒を除いて調整することもできる。この除去した粗粒は、更に粉砕することで使用できる。

［凝結材と造粒する原料を生石灰に規定した理由ついて］
凝結材と生石灰を造粒し、生石灰で凝結材を被覆することにより、焼結機パレット内で１０００〜１２００℃程度までは凝結材の酸化が進行しにくくなる。一方、１０００〜１２００℃を超えると、造粒物表面の生石灰と造粒物周囲の鉄鉱石が低融点化合物を形成し、造粒物表面から生石灰が溶融して順次流出する。これを受けて、凝結材が高温雰囲気に露出し、凝結材の酸化が顕著に進行する。なお、生石灰の融点は２０００℃を超えており、造粒物周囲の鉄鉱石との反応で生成する低融点化合物（生石灰と鉄鉱石の複合酸化物）として、生石灰が消費され流出するまでは、凝結材の被覆効果が有効であるため、高温になって初めて凝結材の酸化が進行する。このため、生石灰による凝結材の被覆は、生石灰と酸化鉄の複合酸化物（組成にもよるが、融点は８００〜１０００℃）による凝結材の被覆よりも、好適な効果を奏する。
このように、例えば１０００〜１２００℃を超える高温雰囲気において、凝結材の酸化を進行させることが可能となるため、凝結材と生石灰を造粒するのがよい。
加えて、生石灰はその一部が消化して微細な水酸化カルシウム微粒子（生石灰粒子よりも粒径が大幅に減少し、主として粒径が１μｍ以下）となって分散が促進され、また、消石灰も一部溶解して水酸化カルシウム微粒子として凝結材粒子間に再析出するため分散が良好となる。また、消化時に発熱し、水分の蒸発を促す。その結果、凝結材粒子、生石灰粒子、及び、これらを結び付ける水酸化カルシウム微粒子の存在で、主として生石灰粒子による凝結材被覆効果を活かしながら、強固で緻密な造粒物となることから、生石灰を造粒時のバインダーとして用いることが好ましい。
以上のことから、凝結材と造粒する原料を生石灰とした。

［生石灰の粒度と配合量を規定した理由について］
被造粒対象である凝結材の表面は疎水性であるため、水との親和性が悪い。一方、生石灰を添加した凝結材の造粒は、バインダーである生石灰が、水と親和した状態で凝結材の周囲に配列され、凝結材の粒子同士を結びつける。
そのため、凝結材は、水溶性バインダーを用いた造粒には適さず、凝結材の造粒機能を高めるには、凝集材の周囲に配列する生石灰の濃度を高める必要がある。
生石灰はその一部が消化して水酸化カルシウムとなり、当該水酸化カルシウムの微粒子（主として粒径が１μｍ以下）が緻密な造粒物の生成に寄与するが、水酸化カルシウムの生成促進の観点でも、１ｍｍ以下の生石灰を多く用いることが好ましい。この作用は生石灰特有のものであり、石灰石や、生石灰と酸化鉄の複合酸化物には、上記した作用は期待できない。
一方、粒径１ｍｍ超の生石灰は、造粒時の水との反応性が低く、造粒中に一部がバインダーとして使用されず、微粉の凝結材が未反応の生石灰表面に配列することで、ＮＯｘ低減効果を発揮しない場合がある。
そのため、使用する生石灰は、微粉量の高いものを使用する必要がある。

また、凝結材に対する生石灰の配合量が低位である場合、微粉の凝結材同士を結びつける力が弱くなり、造粒物の崩壊が生じる。更に、高融点の生石灰粒子による凝結材の被覆効果も得られない。
なお、生石灰量換算で同量の石灰石を用いた場合、８００℃超で分解して生成する生石灰によって凝結材の被覆効果は得られるが、石灰石は消化せず、凝結材の粒子同士を結び付ける効果が低いため、ＮＯｘ低減効果が劣る。また、生石灰量換算で同量の複合酸化物（生石灰と酸化鉄の複合酸化物）を用いた場合、複合酸化物は８００℃程度で溶融を開始するため、凝結材の被覆効果が得られず、また、消化の効果（水酸化カルシウム微粒子を活用した緻密な造粒物）も期待できないため、ＮＯｘ低減効果が大きく劣る。
一方、生石灰の配合量が過剰である場合、水和した生石灰が凝集してダマとなることで、上記のような微粉の凝結材が生石灰の凝集体周囲に配列するため、ＮＯｘの低減効果を発揮しない。
そのため、凝結材に対する生石灰の配合量を、適切に設定する必要がある。

以上のことから、生石灰中の粒径１ｍｍ以下の粒子を８０質量％以上としたが、上記した理由から、粒径１ｍｍ以下の粒子の量は、多い方がＮＯｘ発生量を低減できるため、好ましくは９０質量％以上、更に好ましくは９５質量％以上がよく、１００質量％でもよい。
また、凝結材に対する生石灰の配合量を、凝結材の量を１００質量％として外掛けで１０質量％以上２７質量％以下としたが、上記した理由から、生石灰の添加効果をより顕著に得るには、下限を１２質量％、更には１５質量％とすることが好ましく、上限を２６質量％、更には２５質量％とすることが好ましい。

［ＮＯｘの発生を抑制するメカニズム］
本発明者等は、前記した特許文献２に記載されている微粉の凝結材を含む造粒物とＮＯｘ発生の関係について調べた。
具体的には、凝結材の造粒方法、特に造粒物に作用させる加速度及び加圧力（圧密度）の影響を調べるため、比較的加速度及び／又は加圧力の小さな造粒装置であるドラムミキサー及びパンペレタイザーに対し、加圧力の大きな造粒装置である振動造粒機及びブリケット製造機、また、加速度の大きな造粒装置であるマルメライザーを比較検討した。
上記した凝結材を含む造粒物を、鉄鉱石を含む焼結原料を造粒するドラムミキサーに添加して擬似粒子を製造し、鍋試験にて焼結鉱を焼成し、焼成時のＮＯｘを調査した。

その結果、ドラムミキサーやパンペレタイザーで造粒した造粒物は、ＮＯｘ転換率が３０％超と高く、ＮＯｘ発生量の抑制に寄与が少ないことを確認した。また、加速度の大きなマルメライザーも、ＮＯｘ転換率は３０％超と、ＮＯｘ低減効果が小さいことを確認した。
ドラムミキサーやパンペレタイザーで造粒した造粒物は、造粒時の造粒物にかかる加速度が実質的に１Ｇ程度（Ｇは重力加速度、以下同様）であるのに対し、マルメライザーでは２０Ｇに達するが、ＮＯｘ低減効果が同等に低位であることから、必ずしも加速度を大きくすることではＮＯｘを十分に低減できないことが判明した。

これに対し、本発明者等は、加速度が例えば１．５Ｇ以上である振動造粒機や、線圧１トン／ｃｍのブリケット製造機を用いて製造した造粒物を用いて、焼成時のＮＯｘ発生量を調査した。
その結果、ドラムミキサー、パンペレタイザー、マルメライザーで造粒した造粒物に比べて、振動造粒機やブリケット製造機を用いて製造した造粒物を使用した焼成では、ＮＯｘ転換率が２０％台に低下し、ＮＯｘ発生量を極めて低減できることを発見した。

また、ドラムミキサーで造粒した造粒物を数日間、大気で養生し、造粒物の強度を向上させた造粒物を用いた場合についても比較したが、造粒物の強度が高くなったにも関わらず、ＮＯｘ低減効果は十分ではなかった。

以上の結果より、造粒物に強い加圧力を作用させ、緻密な造粒物を形成することが、ＮＯｘの低減に有効であると推定される。特に、養生によって造粒物強度を確保したにも関わらず、十分なＮＯｘ低減が図られなかった一方で、圧密媒体やロールによる強制的な加圧力を造粒物に作用させた場合に、ＮＯｘ低減効果が発現したことから、加圧することによって造粒物が緻密化して、ＮＯｘ転換率が抑えられたと推定される。

上述したＮＯｘ発生量の相違は、造粒物内の微粉の凝結材の酸化において、圧密度が小さな造粒物は構成する粒子同士の間を空気が透過するため、比較的低温段階から造粒物内の微粉凝結材が酸化するのに対し、振動造粒機やブリケット製造機で製造した造粒物は、構成する粒子が圧密されて粒子同士の間の空気の透過性が抑制され、低温段階での微粉の凝結材の酸化が進まなかったためと考えられる。
更に、焼結機内で温度が１０００℃以上となった段階で、造粒物を構成する生石灰や消石灰が溶融流出し、露出した微粉凝結材が１０００℃以上の高温で酸化することで、ＮＯｘ発生が抑制されたと考えられる。

以上のことから、凝結材と生石灰との造粒処理には、複数の圧密媒体を備えた振動造粒機を使用することが好ましい。これは、造粒時に、圧密媒体によって造粒物が加圧され、圧密な造粒物を製造できることによる。
また、振動造粒機は、凝結材と生石灰を混練する機能もあるため、好ましい。
更に、振動造粒機は、複数の圧密媒体が収納された水平円筒容器を用いたものであることが好ましい。これは、振動造粒機が、凝結材と生石灰の混練機能に優れ、凝結材と生石灰をより均一に分散させた造粒物を製造することが可能となり、ＮＯｘ低減効果の向上が望めることによる。
なお、振動造粒機は、圧密媒体に、造粒物以上の密度のものを用いることが好ましい。

ここで、上記した振動造粒機の一例を、図１に示す。
振動造粒機１０は、水平円筒容器１１と、水平円筒容器１１に収納された複数の圧密媒体１２と、水平円筒容器１１の両側部に配置された一対の重錘回転式振動モータ１３とから概略構成されている。

水平円筒容器１１の上部には、水平円筒容器１１内に原料を投入するための開口部１４と、水平円筒容器１１内に水を注入するための注水口１５が設けられている。
圧密媒体１２には円柱状の鋼製ロッド（鋼球でもよい）が使用され、一対の重錘回転式振動モータ１３は同方向に同期回転する。

一対の重錘回転式振動モータ１３が例えば右回転すると、水平円筒容器１１が鉛直面内でループを描くように円振動する。これにより、水平円筒容器１１に収納された各圧密媒体１２が右回転し、水平円筒容器１１と接触することにより全体として左方向に回転する。即ち、各圧密媒体１２は、水平円筒容器１１内を遊星歯車のように自転しながら回転する。
振動に伴って、圧密媒体１２と圧密媒体１２の間、圧密媒体１２と水平円筒容器１１との間に、凝結材、生石灰、及び水分が侵入し、衝撃、剪断、混合、混練され、フレーク状の造粒物が形成される。

なお、振動造粒機１０の振動が他に伝播しないようにするため、振動造粒機１０はベース１６上に空気バネ１７を介して防振支持されている。

この振動造粒機を使用して造粒物を製造するに際しては、例えば、造粒時の水分が内掛けで１０質量％以上（上限は２０質量％程度）となるように水分調整し、造粒時間を１．５Ｇ以上の加速度で６０秒間以上（造粒物の破壊を抑制する観点から、上限は６００秒程度）とするのがよい。

上記した造粒物を、必要に応じてパンペレタイザー（ドラムミキサーやレディゲミキサーでもよい）に装入し、更に造粒処理した後、貯留槽に貯留する。これにより、造粒物や被覆層の緻密度が向上してＮＯｘ低減効果が拡大する。
そして、上記した造粒物を、他の焼結原料（例えば、鉄鉱石や無煙炭）と共に、ドラムミキサーで造粒処理することで、擬似粒子を製造できる。
このドラムミキサーで製造した擬似粒子を、焼結機に装入して焼成することで、焼結鉱となる。なお、焼結時に発生する排ガスは、ブロワにより焼結機から吸引され、電気集塵機により粉塵等が除去された後、煙突から大気中に排出される。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、凝結材として使用するコークスの粒度、生石灰の粒度、生石灰の配合量（濃度）を種々変化させて製造した造粒物を用い、鍋試験によりＮＯｘ低減効果を確認した。
使用したコークスの粒度、生石灰の粒度、及び、焼結原料の配合条件をそれぞれ、表１〜３に示す。なお、表３に記載の配合条件は、コークスと生石灰の造粒物と他の焼結原料とを、ドラムミキサーで処理した後の擬似粒子の配合条件である。

造粒物は、コークスと生石灰を、ドラムミキサーもしくは振動造粒機を用いて造粒することで得た。なお、コークスへの生石灰の配合量は、コークスに対して外掛けで５〜４０質量％の範囲で調整した。
使用したドラムミキサーは直径１ｍの試験機である。使用にあっては、回転数２０ｒｐｍで５分間造粒処理を行った。
また、振動造粒機は、直径３００ｍｍの水平円筒容器に５０φの鋼製ロッド（圧密媒体）が６本収納されたものである。使用にあっては、６Ｇの振動加速度で５分間造粒処理を行った。
試験条件と試験結果を、表４に示す。

表４に記載の種類（粒度）のうち、コークスの欄の記号Ａ〜Ｄはそれぞれ、表１の記号Ａ〜Ｄに対応し、また、生石灰の欄の記号ａ〜ｃはそれぞれ、表２の記号ａ〜ｃに対応している。
また、表４に記載のＮＯｘの濃度は、鍋試験で得られたＮＯｘの濃度であり、本実施例では、１５０ｐｐｍ以下を、ＮＯｘ低減効果が現れたとした。
そして、表４に記載のＮＯｘの低減率は、表４に記載のベース条件のＮＯｘ濃度（１８０ｐｐｍ）に対する低減の割合を示している。ここで、ベースとは、生石灰が添加されていない未造粒の凝結材を使用したものである。
以下に、ＮＯｘの低減率の計算式を示す。
｛（ベース条件のＮＯｘ濃度）−（各条件のＮＯｘ濃度）｝／（ベースのＮＯｘ濃度）×１００（％）

表４に示す実施例１〜４は、コークスの粒度、生石灰の粒度、及び生石灰の配合量を、それぞれ適正範囲（コークスの粒径：２ｍｍ以上を１０質量％以下、生石灰の粒径：１ｍｍ以下を８０質量％以上、生石灰の配合量：１０〜２７質量％、以下同様）とし、しかも、コークスと生石灰として比較的低粒度のものを使用した結果である。この条件では、ＮＯｘ低減効果が大きかった（ＮＯｘ濃度：１５０ｐｐｍ以下）。
また、実施例５〜８は、コークスの粒度、生石灰の粒度、及び生石灰の配合量を、それぞれ適正範囲とし、特に、生石灰の配合量を、適正範囲の下限と上限に調整した結果である。この条件でも、高いＮＯｘ低減効果が得られた。
更に、実施例９は、コークスの粒度、生石灰の粒度、及び生石灰の配合量を、それぞれ適正範囲とし、更に、振動造粒機を使用した結果である。この条件では、最も高いＮＯｘ低減効果が得られた（ＮＯｘ濃度：１３２ｐｐｍ）。

一方、比較例１〜３は、コークスの粒度を適正範囲外（２ｍｍ以上を１０質量％超）とし、コークス中の粗粒を多くした結果である。この条件では、ＮＯｘ低減効果が限定的であった（ＮＯｘ濃度：１５０ｐｐｍ超）。
また、比較例３、４は、生石灰の粒度を適正範囲外（１ｍｍ以下を８０質量％未満）とし、生石灰中の微粉を少なくした結果である。この条件では、生石灰が反応性に乏しいことから、ＮＯｘ低減効果が限定的であった。
そして、比較例５は、生石灰の配合量を適正範囲の下限値未満（１０質量％未満）とし、生石灰の配合量を少なくした結果であるが、この条件では、微粒のコークスを造粒できないため、ＮＯｘ低減効果が限定的であった。一方、比較例６は、生石灰の配合量を適正範囲の上限値超（２７質量％超）とし、生石灰の配合量を多くした結果であるが、生石灰が凝集し、その周囲へ微粒コークスが配列するため、ＮＯｘ低減効果が限定的であった。

以上の結果を用い、コークスの粒度、生石灰の粒度、生石灰の配合量、及び、造粒方法が、ＮＯｘの低減率に及ぼす影響をそれぞれ整理した結果について説明する。
まず、コークスの粒度がＮＯｘの低減率に及ぼす影響について、図２を参照しながら説明する。
図２は、生石灰の種類をａ（粒径１ｍｍ以下を１００質量％）にし、生石灰の配合量を２０質量％にして、コークスの粒径２ｍｍ以上を５〜３０質量％（Ａ〜Ｄ）の範囲で変化させた場合のグラフである。即ち、図２の横軸のＡ〜Ｄはそれぞれ、表４中の実施例１、実施例２、比較例１、比較例２に対応する。なお、造粒機には、ドラムミキサーを使用した。
図２に示すように、コークスの種類をＢからＣへ変更することで、粒径２ｍｍ以上の粗粒が１０質量％超となるため、ＮＯｘ低減率が大きく低下した。
従って、粒径２ｍｍ以上の粗粒が１０質量％以下のコークスを使用することが好ましいと考えられる。

次に、生石灰の粒度がＮＯｘの低減率に及ぼす影響について、図３を参照しながら説明する。
図３は、コークスの種類をＡ（粒径２ｍｍ以上を５質量％）にし、生石灰の配合量を２０質量％にして、生石灰の粒度１ｍｍ以下を１００〜５５．６質量％（ａ〜ｃ）の範囲で変化させた場合のグラフである。即ち、図３の横軸のａ〜ｃはそれぞれ、表４中の実施例１、実施例３、比較例４に対応する。なお、造粒機には、ドラムミキサーを使用した。
図３に示すように、生石灰の粒度をｂからｃへ変更することで、粒径１ｍｍ以下の微粉が８０質量％未満となるため、ＮＯｘ低減率が大きく低下した。
従って、粒径１ｍｍ以下の微粉が８０質量％以上の生石灰を使用することが好ましいと考えられる。

続いて、生石灰の配合量がＮＯｘの低減率に及ぼす影響について、図４を参照しながら説明する。
図４は、コークスの種類をＡ（粒径２ｍｍ以上を５質量％）にし、生石灰の種類をａ（粒径１ｍｍ以下を１００質量％）にして、生石灰の配合量を５〜４０質量％の範囲で変化させた場合のグラフである。即ち、図４中のプロット点は左からそれぞれ、表４中の比較例５、実施例５、実施例１、実施例６、比較例６に対応する。なお、造粒機には、ドラムミキサーを使用した。
図４に示すように、生石灰の配合量が５質量％と４０質量％の場合、１０〜２７質量％の範囲外となるため、ＮＯｘ低減率が低かった。
従って、生石灰の配合量は、１０質量％以上２７質量％以下が適正と考えられる。

最後に、造粒方法がＮＯｘの低減率に及ぼす影響について、図５を参照しながら説明する。
図５は、コークスの種類をＡ（粒径２ｍｍ以上を５質量％）にし、生石灰の種類をａ（粒径１ｍｍ以下を１００質量％）にし、生石灰の配合量を２０質量％にして、造粒機の種類を変更した場合のグラフである。即ち、図５のドラムミキサーは、表４中の実施例１に対応し、図５の振動造粒機は、表４中の実施例９に対応する。
図５に示すように、振動造粒機では、ドラムミキサーに比べ、ＮＯｘを大きく低減できることがわかった。これは、振動造粒機の使用により、微粉を緻密に造粒することで、その後の他の焼結原料との混合による崩壊を抑制できたためと考えられる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の焼結用凝結材の事前処理方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。

１０：振動造粒機、１１：水平円筒容器、１２：圧密媒体、１３：重錘回転式振動モータ、１４：開口部、１５：注水口、１６：ベース、１７：空気バネ

Claims (2)

1. 焼結工程で使用する焼結用凝結材を生石灰で造粒する焼結用凝結材の事前処理方法において、
   前記焼結用凝結材中の粒径２ｍｍ以上の粒子を１０質量％以下とし、前記生石灰中の粒径１ｍｍ以下の粒子を８０質量％以上とし、前記焼結用凝結材に対する前記生石灰の配合量を外掛けで１０質量％以上２７質量％以下とすることを特徴とする焼結用凝結材の事前処理方法。
2. 請求項１記載の焼結用凝結材の事前処理方法において、前記焼結用凝結材と前記生石灰の造粒に、複数の圧密媒体を水平円筒容器に収納した振動造粒機を用いることを特徴とする焼結用凝結材の事前処理方法。

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