JP4219131B2

JP4219131B2 - 製鉄用造粒処理剤

Info

Publication number: JP4219131B2
Application number: JP2002240981A
Authority: JP
Inventors: 務岡田; 克之河野; 悟三浦; 真理大谷
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: JP2004076132A

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、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、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。また、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、しかも添加量を低減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アクリル酸メチル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、比較的分子量が高くても分散剤としての作用を充分に発揮することを見いだした。例えば、高分子化合物を形成する際に重合時における連鎖移動剤の使用量を低減して比較的分子量が高いものを造粒用バインダーとして用いることが可能となる。また、製鉄用造粒処理剤の添加量を低減しても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、該高分子化合物の重量平均分子量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や、高分子化合物を形成することになる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及びアクリル酸メチルの割合、すなわち単量体成分の組成を特定すると、このような作用効果をより充分に発揮することができることを見いだし、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、重量平均分子量と、全繰り返し単位に占めるカルボキシル基を有する単量体のアンモニウム塩由来の繰り返し単位量が特定された高分子化合物も、上述した作用効果を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、カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体とアクリル酸メチルとを含む単量体成分を共重合してなり、重量平均分子量が１０００〜２０００００である高分子化合物を必須成分とす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とアクリル酸メチルとを含む単量体成分を共重合してなり、重量平均分子量が１０００〜２０００００である高分子化合物を必須とするが、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。
【００１３】
本発明における高分子化合物の重量平均分子量が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、２０００００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、１５００００以下であり、更に好ましくは、４００００以上であり、また、１０００００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。
【００１４】
（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）
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とする。
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整した。
【００１５】
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。
【００１６】
上記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とアクリル酸メチルとの存在割合（カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体のモル数／アクリル酸メチルのモル数）としては、４５／５５以上であることが好ましく、また、９９．９／０．１以下であることが好ましい。アクリル酸メチルに対するカルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体が４５／５５未満であっても、９９．９／０．１を超えても、造粒効果が不充分となるおそれがある。より好ましくは、６０／４０以上であり、また、９５／５以下である。
【００１７】
上記高分子化合物は、全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とアクリル酸メチルとの合計の組成が７０〜１００ｍｏｌ％である単量体成分を共重合してなるものであることが好ましい。すなわち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アクリル酸メチルとの合計量としては、単量体成分を構成する全単量体１００ｍｏｌ％に対して、これらの合計が７０ｍｏｌ％以上であることが好ましい。７０ｍｏｌ％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、８５ｍｏｌ％以上である。
【００１８】
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。
【００１９】
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アクリル酸メチル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；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、その塩が挙げられる。
【００２０】
上記他の共重合性単量体としてはまた、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。
【００２１】
上記他の共重合性単量体としては、上述したものの他にも、下記の化合物を用いることができる。
（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル）、（メタ）アクリル酸（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル）、（メタ）アクリル酸アミノエチル等炭素数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；酢酸ビニル；（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、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；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；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；（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；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；アリル（メタ）アクリレート；ジビニルベンゼン等。
【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、０．００５ｍｏｌ以上とすることが好ましく、また、０．１５ｍｏｌ以下とすることが好ましい。より好ましくは、０．０１ｍｏｌ以上であり、また、０．１ｍｏｌ以下である。
【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。
しかしながら、得られた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：アクリル酸メチルを重合又は共重合した後、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や、アクリル酸を重合又は共重合した後、メタノールによりエステル化することにより、疎水性基を導入する方法等を用いてもよい。
【００２７】
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。
【００２８】
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アクリル酸メチル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重量部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。
【００２９】
本発明はまた、重量平均分子量が１０００〜２０００００であり、かつ全繰り返し単位に占めるカルボキシル基を有する単量体のアンモニウム塩由来の繰り返し単位が５０〜１００ｍｏｌ％である高分子化合物を必須成分とする製鉄用造粒処理剤でもある。このような製鉄用造粒処理剤の好ましい形態は、上述したのと同様である。なお、カルボキシル基を有する単量体のアンモニウム塩由来の繰り返し単位とは、カルボキシル基を有する単量体のアンモニウム塩により形成される構造を有する繰り返し単位を意味するが、このような単量体のアンモニウム塩により形成される繰り返し単位に特に限定されるものではない。
【００３０】
上記高分子化合物を製造する方法としては、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。例えば、カルボキシル基を有する単量体を含む単量体成分を重合してカルボキシル基を有する重合体を得た後、該重合体をアンモニア水により中和する方法、カルボキシル基を有する単量体のアンモニウム塩を含む単量体成分を重合する方法、これらを組み合わせる方法等が挙げられる。また、単量体成分に含まれるカルボキシル基を有する単量体と共重合可能な他の共重合性単量体としては、上述したのと同様であり、１種又は２種以上を用いることができるが、好ましくは、アクリル酸メチルである。単量体成分の重合方法としては、上述したのと同様である。
【００３１】
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。
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疎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。
【００３２】
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。
【００３３】
【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。
【００３４】
〔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１５２０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３２部を投入した。その後、上記反応容器中に、カルボキシル基を有する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アクリル酸メチル２５８．３部、イオン交換水１５０．０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１２．３部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸５９．４部、イオン交換水１７８．３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２８％アンモニア水溶液で中和して、重量平均分子量が７４００、不揮発分の濃度が３７．１％であるポリマー水溶液（ａ）を得た。
【００３５】
〔実施例２〕
連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸５９．４部の代わりにメルカプトプロピオン酸１４．８部を用いた他は実施例１と同様にして、重量平均分子量が４７０００、不揮発分の濃度が３８．５％であるポリマー水溶液（ｂ）を得た。
【００３６】
〔実施例３〕
重合開始剤としてのＬ−アスコルビン酸１２．３部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸５９．４部、イオン交換水１７８．３部の代わりに、Ｌ−アスコルビン酸９．９部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸７．４部、イオン交換水２３２．７部を用い、２８％アンモニア水溶液で中和する代わりに３０％水酸化ナトリウム水溶液で、中和した他は実施例１と同様にして、重量平均分子量が６３０００、不揮発分の濃度が３０．７％であるポリマー水溶液（ｃ）を得た。
【００３７】
〔実施例４〕
カルボキシル基を有する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アクリル酸メチル２５８．３部、イオン交換水１５０．０部を予め混合してなる混合物の代わりに、アクリル酸７３１．７部、共重合単量体としてのアクリル酸メチル３１８．３部、イオン交換水１５０．０部を予め混合してなる混合物を使用し、Ｌ−アスコルビン酸９．９部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸７．４部、イオン交換水１７８．３部を予め混合してなる混合物の代わりに、Ｌ−アスコルビン酸１２．２部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸７．４部、イオン交換水２３０．４部を予め混合してなる混合物を使用した他は実施例３と同様にして重量平均分子量が６２０００、不揮発分の濃度が３１．３％であるポリマー水溶液（ｄ）を得た。
【００３８】
〔実施例５〕
カルボキシル基を有する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アクリル酸メチル２５８．３部、イオン交換水１５０．０部を予め混合してなる混合物の代わりに、アクリル酸６７３．４部、共重合性単量体としてのアクリル酸メチル３７６．６部、イオン交換水１５０．０部を予め混合してなる混合物を使用した他は実施例３と同様にして重量平均分子量が６１０００、不揮発分の濃度が３１．３％であるポリマー水溶液（ｅ）を得た。
【００３９】
〔実施例６〕
イオン交換水１５２０部を仕込む代わりに、イオン交換水１０２０．３部、３０％過酸化水素水溶液３２部の代わりに３０％過酸化水素水溶液２．７部、アクリル酸７９１．７部、共重合性単量体としてのアクリル酸メチル２５８．３部、イオン交換水１５０．０部を予め混合してなる混合物の代わりに、アクリル酸７６４．２部、共重合性単量体としてアクリル酸メチル１１０．８部、イオン交換水３２５．０部を予め混合してなる混合物、Ｌ−アスコルビン酸１２．３部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸５９．４部、イオン交換水１７８．３部を予め混合してなる混合物の代わりにＬ−アスコルビン酸１０．５部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸６．３部、イオン交換水２３３．２部を予め混合してなる混合物を使用した他は実施例１と同様にして、重量平均分子量が６６０００、不揮発分の濃度が３８．９％であるポリマー水溶液（ｆ）を得た。
【００４０】
〔実施例７〕
イオン交換水１５２０部を仕込む代わりに、イオン交換水１４８．１部、３０％過酸化水素水溶液３２部の代わりに３０％過酸化水素水溶液１８．９部、アクリル酸７９１．７部、共重合性単量体としてのアクリル酸メチル２５８．３部、イオン交換水１５０．０部を予め混合してなる混合物の代わりに、アクリル酸４７１．２部、共重合性単量体としてアクリル酸メチル１５３．８部、イオン交換水１２５．０部を予め混合してなる混合物、Ｌ−アスコルビン酸１２．３部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸５９．４部、イオン交換水１７８．３部を予め混合してなる混合物の代わりにＬ−アスコルビン酸７．３部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸０．９部、イオン交換水２４１．８部を予め混合してなる混合物を使用し、２８％アンモニア水溶液で中和する代わりに３０％水酸化ナトリウム水溶液で、中和した他は実施例１と同様にして、重量平均分子量が９９０００、不揮発分の濃度が２３．８％であるポリマー水溶液（ｇ）を得た。
【００４１】
〔実施例８〕
Ｌ−アスコルビン酸７．３部、連鎖移動剤としてのメルカプトプロピオン酸０．９部、イオン交換水２４１．８部を予め混合してなる混合物の代わりにＬ−アスコルビン酸７．３部、イオン交換水２４２．７部を予め混合してなる混合物を使用した他は実施例７と同様にして、重量平均分子量が１６８０００、不揮発分の濃度が２７．７％であるポリマー水溶液（ｈ）を得た。
【００４２】
〔実施例９〕
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５１２．５部及びイソプロピルアルコール５１２．５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２５．０部を投入した。その後、上記反応容器中に、カルボキシル基を有する単量体としてのアクリル酸３７９．６部、アクリル酸メチル４９５．４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５．９部、イオン交換水２３４．４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、この反応溶液の溶媒を留去した後、イオン交換水にて希釈すると共に、３０％水酸化ナトリウム水溶液で中和して、不揮発分の濃度が３０．０％であるポリマー水溶液（ｉ）を得た。
【００４３】
〔実施例１０〕
また、ポリマー水溶液（ａ）を固形分換算で２１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。
一方、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１１〕
重合体水溶液（ｂ）を固形分換算で２１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１０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１２〕
重合体水溶液（ｃ）を固形分換算で２１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１０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１３〕
重合体水溶液（ｄ）を固形分換算で２１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１０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１４〕
重合体水溶液（ｅ）を固形分換算で２１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１０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１５〕
重合体水溶液（ｆ）を固形分換算で２１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１０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】
〔実施例１６〕
重合体水溶液（ｇ）を固形分換算で２１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（７）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（７）５２５０部を用いた他は実施例１０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】
〔参考例２〕
重合体水溶液（ｈ）を固形分換算で２１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（８）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（８）５２５０部を用いた他は実施例１０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】
〔参考例３〕
重合体水溶液（ｉ）を固形分換算で２１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（９）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（９）５２５０部を用いた他は実施例１０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。
【００５５】
〔比較例１〕
焼結原料７００００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部の代わりに蒸留水５６００部を用いた他は実施例１０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。
【００５６】
〔比較例２〕
アクリル酸ナトリウム・メタクリル酸ヒドロキシエチル・アクリル酸メチル共重合体（モル比４３：４５：１２、重量平均分子量５９０００）２１部を５２５０部にすることにより比較製鉄用造粒処理剤（１）を得た。製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部の代わりに比較製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部を用いた他は実施例１０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。
【００５７】
〔参考例１〕
重量平均分子量６００００のポリアクリル酸ナトリウム２１部を５２５０部にすることにより参考製鉄用造粒処理剤（１）を得た。製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部のかわりに参考製鉄用造粒処理剤（１）５２５０部を用いた他は実施例１０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。
【００５８】
【表２】

【００５９】
【発明の効果】
本発明の製鉄用造粒処理剤は、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、しかも添加量を低減することができるものである。

Claims

カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体とアクリル酸メチルとを含む単量体成分を共重合してなり、重量平均分子量が１０００〜９９０００である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、全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組成量が、全単量体成分１００モル％に対し、６８モル％以上、８９モル％以下であり、
該カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体とアクリル酸メチルとの存在割合は、６０／４０以上、９５／５以下である
ことを特徴とする製鉄用造粒処理剤。
カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体とアクリル酸メチルとを含む単量体成分を共重合してなり、重量平均分子量が４００００〜９９０００である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、全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組成量が、全単量体成分１００モル％に対し、６８モル％以上、８９モル％以下であり、
該カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体とアクリル酸メチルとの存在割合は、６０／４０以上、９５／５以下である
ことを特徴とする製鉄用造粒処理剤。
重量平均分子量が１０００〜６６０００であり、かつ全繰り返し単位に占めるカルボキシル基を有する単量体のアンモニウム塩由来の繰り返し単位が５０〜１００ｍｏｌ％である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、カルボキシル基を有する単量体のアンモニウム塩とアクリル酸メチルとを含む単量体成分を重合してなるものであり、
該カルボキシル基を有する単量体のアンモニウム塩とアクリル酸メチルとの存在割合は、６０／４０以上、９５／５以下である
ことを特徴とする製鉄用造粒処理剤。
前記単量体成分は、全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とアクリル酸メチルとの合計の組成量が７０〜１００モル％である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の製鉄用造粒処理剤。
前記単量体成分は、全単量体成分におけるカルボキシル基を有する単量体のアンモニウム塩とアクリル酸メチルとの合計の組成量が７０〜１００モル％である
ことを特徴とする請求項３に記載の製鉄用造粒処理剤。
前記高分子化合物は、前記単量体成分を水溶液重合してなるものである
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製鉄用造粒処理剤。
前記高分子化合物は、反応温度４０〜１０５℃で重合してなるものである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の製鉄用造粒処理剤。