JP4502708B2 - 製鉄用炭材内装塊成化物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、製鉄用炭材内装塊成化物の製造方法に関するものであり、殊に、軟化流動性の低い炭材を用いた場合でも、高強度の製鉄用炭材内装塊成化物を製造することのできる方法に関するものである。

製鉄用の還元炉では、取扱い性や操業性等の観点から、粉状の製鉄用原料を予め粒状やペレット状に塊成されたものが用いられている。また鉄鉱石を直接還元して還元鉄を製造すべく、鉄鉱石などの酸化鉄原料を主原料とし、これに還元剤として炭材等を配合したものが特許文献１等で提案されている。

上記特許文献１には、鉄鉱石粉末に還元剤として炭材を５〜２０ｗｔ％、バインダーとして原油の蒸留残渣油を２〜１０ｗｔ％配合し、該バインダーの軟化点よりも１００〜１５０℃高い温度で混合してからペレットに成形し、更にこれを鉄鉱石粉末５〜１５ｗｔ％、炭材粉末８５〜９５ｗｔ％からなる混合粉末で被覆したものが示されている。しかし、バインダーとして石油系のものを使用した場合には、鉄鉱石粉末と混合させたときに継粉になり易く均一に分散されないので、バインダーとしての効果が十分に発揮されないと考えられる。

その他のバインダーとして、特許文献２には熱硬化性高分子体が示されており、該熱硬化性高分子体を用いれば、焼結鉱製造時の焼結速度を向上できる旨記載されている。しかし熱硬化性高分子体をバインダーに用いた場合、加熱成形時に硬化するため熱硬化性高分子体が酸化鉄原料全体に十分行き渡らず、塊成化物の強度を確実に高めることができないと考えられる。また該技術では、上記熱硬化性高分子体をエマルジョンの状態で使用しているため、前記石油系バインダーと同様に、粉状の酸化物原料と混合する場合に継粉になり易く均一に分散させることができないといった問題がある。

特許文献３や特許文献４には、製鉄用ペレットを製造するに際し、バインダーとして石炭抽出物やアスファルト、石炭系改質ピッチや溶剤抽出炭を添加すれば、優れたバインダー効果を発揮する旨示されている。しかしこれらの技術では、塊成化物の還元力を高めるべく炭材を多量に混合する場合まで考慮されておらず、上記バインダーは、あくまでも酸化鉄原料同士の接着のみに使用されている。

特許文献５には、塊成化物中の粉鉱石の還元時間を短縮し、さらに還元後の還元鉄の溶融時間を短縮することのできる還元鉄用の塊成化物として、粉鉄石と炭材との混合物からなるものであって嵩密度が一定値以上のものが示されている。しかしこの様に嵩密度が高い塊成化物は、高炉等の様に高強度が必要とされる場合には適用し難いと考えられる。

また特許文献６には、粉状鉄鉱石と炭材を混合・加圧成形して高強度の塊成鉱を製造する上で、炭材の熱可塑性を利用すれば、高密度で被還元性の大きく改善された炭材内装塊成化物が得られることが示されている。しかしこの技術では、上記炭材が軟化流動性の高い粘結炭に限られており、使用する炭材の種類が制限される。
特公昭５９−２０７２４号公報 特開平５−７０８５１号公報 特開昭５８−９９３５号公報 特公平３−６４５７１号公報 特開平１１−９２８３３号公報 特開２００１−２９４９４４号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、軟化流動性の低い炭材を用いた場合でも、高強度でかつ製鉄時に還元反応の促進される製鉄用炭材内装塊成化物を製造する方法を提供することにある。

本発明に係る製鉄用炭材内装塊成化物の製造方法は、酸化鉄原料および炭材を含む塊成用組成物を、炭材の温度が軟化開始温度以下である温度で混合し、その後、炭材の温度が（最高流動度温度−３０℃）〜（最高流動度温度＋３０℃）である温度で成形するに際し、該酸化鉄原料および炭材と共に、軟化流動性促進剤として、前記混合時には固体状態または半固体状態であり、前記成形時には液体状態であるものを使用することとし、
該酸化鉄原料、炭材および軟化流動性促進剤の比率（質量比）を下記式（１）の範囲に調節するところに特徴がある。
(炭材＋軟化流動性促進剤)：酸化鉄原料＝１５〜２５：８５〜７５ …(１）

尚、前記軟化開始温度および最高流動度温度とは、ＪＩＳ Ｍ ８８０１の通りギーセラープラストメータで測定した炭材の軟化開始温度および最高流動度温度をいう。

前記軟化流動性促進剤としては、炭化水素系高分子材料が挙げられ、その中でも、石炭ピッチ、石炭の溶媒抽出物または熱可塑性樹脂が好ましく使用される。

軟化流動性促進剤（炭化水素系高分子材料）として前記石炭ピッチを使用する場合には、炭材に対して３〜１２質量％添加し、前記石炭の溶媒抽出物を使用する場合には、炭材に対して３質量％以上添加するのがよく、また前記熱可塑性樹脂を使用する場合には、炭材に対して３〜１０質量％添加すれば、より高強度の塊成化物が得られるので好ましい。

前記炭材として、石炭を溶媒抽出したときに生じる溶媒抽出残渣を併用してもよく、この様に石炭の溶媒抽出残渣を使用する場合には、前記酸化鉄原料、炭材（石炭の溶媒抽出残渣を除く）、軟化流動性促進剤（特に石炭の溶媒抽出物）および石炭の溶媒抽出残渣の比率（質量比）を下記式（２）に示す範囲に調節するのがよい。
(炭材＋軟化流動性促進剤):(酸化鉄原料＋石炭の溶媒抽出残渣)
＝１５〜２５：８５〜７５ …（２）
前記石炭の溶媒抽出残渣は、前記酸化鉄原料および炭材の加熱用原料として用いてもよい。本発明法では、石炭の溶媒抽出で生じる溶媒抽出残渣の一部を前記炭材として使用し、残りの残渣を前記酸化鉄原料や炭材の加熱に使用すれば、石炭を無駄なく使用できるのでよい。

本発明法は、前記炭材および／または溶媒抽出用石炭として最高流動度が２．５以下の石炭を用いて、高強度の製鉄用炭材内装塊成化物を製造することのできる方法でもある。

本発明によれば、炭材として軟化流動性の高い粘結炭だけでなく、軟化流動性の低いものを用いた場合でも、高強度でかつ製鉄時に還元剤を別途添加せずとも還元反応の促進される製鉄用炭材内装塊成化物を製造することができ、究極的には、原炭として軟化流動性を示さない石炭のみを使用して高強度の塊成化物を製造することが可能である。

本発明者らは、軟化流動性の高い粘結炭の使用を前提とした従来の炭材内装塊成化物の製造において、該粘結炭の代わりに軟化流動性の低い炭材を使用した場合でも、酸化鉄原料と炭材の密着性が高く高強度を示し、かつ製鉄時に還元剤を別途添加せずとも還元反応の促進される製鉄用炭材内装塊成化物が得られる方法について鋭意研究を行った。

その結果、酸化鉄原料および炭材を含む塊成用組成物を、炭材の温度が軟化開始温度以下である温度で混合し、その後、炭材の温度が（最高流動度温度−３０℃）〜（最高流動度温度＋３０℃）である温度で成形するに際し、該酸化鉄原料および炭材と共に、軟化流動性促進剤として、前記混合時には固体状態または半固体状態であり、前記成形時には液体状態であるものを使用すればよいことを見出し、本発明に想到した。

この様に軟化流動性促進剤の特性を規定したのは、密着性の高い塊成化物を得るべく、塊成化組成物を固体状態または半固体状態で十分に混合するには、軟化流動性促進剤も混合時に固体状態または半固体状態であることが必要だからである。軟化流動性促進剤は、少なくとも常温から２００℃で固体状態のものがよい。

そして本発明法では、混合物を成形機に装入し、該混合物中の炭材温度が軟化温度に到達する加圧成形時に、前記軟化流動性促進剤が液体状態で存在することによって、酸化鉄原料と炭材の密着性のより高いものが得られるのである。

上記特性を満たす軟化流動性促進剤としては、炭化水素系高分子材料が挙げられ、具体的には石炭ピッチ、石炭の溶媒抽出物、熱可塑性樹脂、重質油ピッチ等が挙げられるが、その中でも石炭ピッチ、石炭の溶媒抽出物または熱可塑性樹脂を用いれば、製鉄時の還元反応を阻害せず、炭材と共に還元反応を促進させることができるので好ましい。

特に石炭ピッチは、コークス製造において強固なコークス組織を形成するのに有効なものであり、また石炭との親和性も良好であるので、塊成化物内の炭素質部分の強度を高めるのに非常に有効である。この様な効果を十分に発揮させるには、石炭ピッチを炭材に対して３質量％以上、好ましくは５質量％以上となるように添加するのがよい。

ところで、石炭ピッチの軟化溶融温度は約１５０〜３００℃であり、加熱しながら混合する場合、混合中に液状化し易い。よって石炭ピッチを過剰に添加すると、却って炭材等が分散し難くなり強度が低下する傾向にあるので、炭材に対して１２質量％以下とすることが望ましい。より好ましくは炭材に対して１０質量％以下である。

石炭を溶媒抽出処理して溶媒抽出物として得られる改質炭（ハイパーコール）は、その軟化溶融温度が３００〜４５０℃と前記石炭ピッチよりも高く、加熱しながら混合する場合にも液状化し難い。また石炭との親和性も良好であるので、該改質炭を使用すれば炭材の種類に関係なく軟化流動性を著しく改善でき、これまで必要とされてきた軟化流動性の高い粘結炭を低減もしくは使用せずに高強度の塊成化物を製造することができる。この様な効果を確実に発揮させるには、使用する炭材の軟化流動性にもよるが、炭材に対して少なくとも３質量％添加するのがよく、使用する炭材の軟化流動性が小さい場合には、炭材に対して９質量％以上添加することが好ましく、より好ましくは１５質量％以上である。

一方、石炭の溶媒抽出物を過剰に添加すると、軟化流動性促進剤そのものの強度が塊成化物の強度に影響し、強度が低下する原因となるので、炭材に対して２０質量％以下の範囲内で添加することが望ましい。

前記石炭の溶媒抽出物としては、溶媒として例えばヘキサン、テトラリン、ジメチルナフタレン等を用いて約１００〜３００℃で抽出した後、溶媒を除去して得られる改質炭（ハイパーコール）を使用することができる。

前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、塩素原子含有樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなど）、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなど）、ポリアミド系樹脂（ナイロン６、ナイロン６６など）などが挙げられる。形態は、上述の通り混合時には固体状態または半固体状態であり、成形時には液体状態であれば特に制限されず、一般に市販されている樹脂成形品の他、半成形品（プレポリマー）または使用済みの廃棄物（廃プラスチック）を使用できる。廃プラスチックを使用すれば、有効にリサイクルできるので好ましい。上記軟化流動性促進剤として、サイズが０．０１〜０．５０ｍｍのものが、混合し易くかつ高強度であるので好ましく用いられる。

高強度の塊成化物を得るには、該熱可塑性樹脂を炭材に対して３質量％以上添加するのが好ましく、より好ましくは５質量％以上である。尚、この熱可塑性樹脂を使用する場合も、前記石炭ピッチと同様に比較的低温域で液状化し易いので、炭材に対して１０質量％以下の範囲内で添加することが好ましく、より好ましくは炭材に対して９質量％以下である。

本発明では、前記炭材として、石炭を溶媒抽出したときに生じる溶媒抽出残渣を併用してもよく、この様に石炭の溶媒抽出残渣を使用する場合には、前記酸化鉄原料、炭材（石炭の溶媒抽出残渣を除く）、軟化流動性促進剤（特に石炭の溶媒抽出物）および石炭の溶媒抽出残渣の比率（質量比）を下記式（２）に示す範囲に調節するのがよい。炭材（石炭の溶媒抽出残渣を除く）と石炭の溶媒抽出物との合計量に対して、酸化鉄原料と石炭の溶媒抽出残渣との合計量が多過ぎると成形加工し難いからである。

一方、酸化鉄原料と石炭の溶媒抽出残渣との合計量に対して、炭材（石炭の溶媒抽出残渣を除く）と石炭の溶媒抽出物との合計量が多過ぎても成形性には問題ないが、後述する通り本発明の塊成化物は酸化鉄原料を主成分とする観点から、炭材（石炭の溶媒抽出残渣を除く）と石炭の溶媒抽出物との合計量の上限を適宜決定するのがよい。
(炭材＋軟化流動性促進剤):(酸化鉄原料＋石炭の溶媒抽出残渣)
＝１５〜２５：８５〜７５ …（２）

前記石炭の溶媒抽出残渣は、上述の様に炭材として使用するだけでなく、前記酸化鉄原料や炭材の加熱用原料として用いることもできる。本発明法では、石炭の溶媒抽出で残る石炭の溶媒抽出残渣の一部を前記炭材として使用し、該残渣の残りを前記酸化鉄原料や炭材の加熱に使用すれば、石炭を無駄なく使用できるのでよい。

本発明法は、前記炭材および／または溶媒抽出用石炭として、最高流動度が２．５以下の石炭を用いて、製鉄用炭材内装塊成化物を製造する場合にその効果をより発揮するものであり、最高流動度が１．５以下、更には流動性を示さず最高流動度の測定が不可能な石炭を用いた場合により効果を発揮する。この様に本発明法では、流動性を有さない石炭を前記炭材として使用するか、流動性を有さない石炭を溶媒抽出して得られる溶媒抽出物および／または溶媒抽出残渣を使用することができるので、使用可能な炭材種類の範囲が広がる。

究極的には、流動性を有さない石炭を炭材として使用するとともに、該石炭を溶媒抽出して得られる溶媒抽出物を軟化流動性促進剤として使用し、溶媒抽出残渣を前記石炭とともに炭材として使用すれば、原炭として流動性を有さない石炭のみを用いて高強度の塊成化物を製造することが可能である。

前記炭材としては、常温〜約２００℃で固体状態のものを使用するが、上述の通り流動性の有無は問わず様々な種類のものを使用でき、またサイズが約０．０５〜０．５ｍｍの粉状のものを好ましく使用することができる。

酸化鉄原料としては、製鉄用原料として一般的に汎用されている鉄鉱石の他、酸化鉄原料を主成分として含む高炉ダストや転炉ダスト、ミルスケール等を使用することができる。鉄鉱石としては、様々な銘柄のものを用いることができ、例えば赤鉄鉱（ヘマタイト：Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）や磁鉄鉱（マグネタイト：Ｆｅ₃ Ｏ₄ ）、ゲーサイト（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ・Ｈ₂ Ｏ）を多く含有する褐鉄鉱系鉱石、ＭｇＯ含有物質としてドロマイト鉱石を使用してもよい。また焼結性の低いマラマンバ鉱石等を使用することもできる。これらの酸化鉄原料としては、サイズが約０．０１〜０．５０ｍｍの粉状のものが強度確保や混合容易性の観点から好ましく使用される。

尚、本発明では、塊成用組成物に含まれる炭材、軟化流動性促進剤および酸化鉄原料の割合が下記式（１）の範囲を満たすことを前提とする。酸化鉄原料の割合が少なすぎると、塊成化物中の鉄分含量が少なくなり、高炉の生産性を低下させる原因になる他、塊成化物が強度不足になる等の不具合が生じるからである。一方、酸化鉄原料が過剰となり、炭材と軟化流動性促進剤の合計量が少なすぎると、軟化流動性促進剤の上記効果が十分に発揮されないばかりか、製鉄時の還元反応が促進され難くなるので好ましくない。
(炭材＋軟化流動性促進剤)：酸化鉄原料＝１５〜２５：８５〜７５ …(１）

塊成化物の製造では、上記の通り、炭材、軟化流動性促進剤および酸化鉄原料を含む塊成用組成物を炭材の温度が軟化開始温度以下である温度で混合し、その後、炭材の温度が（最高流動度温度−３０℃）〜（最高流動度温度＋３０℃）である温度で加圧成形する。尚、この場合の「加圧」とは、気体圧の増加ではなく、粉体の成形面の機械的面圧（応力）の増加を意味する。

前記混合は、一般的に使用されている方法で行えばよく、ミキサーやニーダー、二軸式または単軸式の混合機を使用することができる。この様にして得られた混合物を加圧成形に用いる。

加圧成形には、後述する実施例で使用するローラータイプの押出成形機の他、スクリュータイプの二軸式押出成形機や一軸式押出成形機、タブレット成形機を使用することができる。

成形方法として、下記実施例では、押し出された連続成形物をカッティングして卵状の塊成化物を得ているが、塊成化物の形状はこれに限定されず、上記連続成形物をカッティング後、更にプレス成形するなどして、球状、砂利状等の様々な形状に成形することができる。塊成化物は、代表粒径が約１０〜４０ｍｍで体積が２〜１０ｃｍ³程度である。塊成化物を製造するに際し、その他の添加物として、石灰石粉、ドロマイト粉、蛇紋岩粉等のスラグ塩基度調整剤を必要に応じて添加することもできる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

２００℃に予熱した下記表１に示す特性の粉状石炭（粒径約０．５ｍｍ以下に粉砕したもの）、７５０℃に加熱した粉状鉄鉱石（粒径約０．５ｍｍ以下に粉砕したもの）および下記表２に示す軟化流動性促進剤（石炭ピッチ、熱可塑性樹脂または石炭の溶媒抽出物）を、質量比で（石炭＋軟化流動性促進剤)：鉄鉱石＝２０：８０の割合で含む塊成用組成物を、２５０℃に保温した高速ミキサーに投入して攪拌・混合し、混合物を双ロール型成形機（ブリケッタ）に送入して、成形温度（計器温度）：４５０℃、成形圧力（線圧）：２．０〜２．９ｔ／ｃｍの条件で熱間成形して塊成化物を得た。前記成形温度４５０℃は、表１に示す通り、粘結炭Ａおよび粘結炭Ｂの軟化開始温度と固化温度の間の最高流動度温度（最高流動度を示す温度）に近い温度であり、成形し易く高強度の塊成化物が得られる条件である。塊成化物は、縦３０ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚み１７ｍｍ（体積約６ｃｍ³）の卵型形状に成形した。

そして表２に示す通り、石炭の種類、軟化流動性促進剤の種類、および石炭に対する軟化流動性促進剤の添加率（質量％）を変えて塊成化物を製造し、得られた塊成化物の強度を測定した。

塊成化物の強度は、ＩＳＯ ４７００に準じて測定した圧潰強度で評価した。具体的には、双ロールに接していた成形面の中央部に荷重を加えて圧潰強度を測定した。測定値を表２に示す［表２中の数値は、塊成化物の圧潰強度（Ｎ）を示す］。

尚、表１には、各石炭の軟化流動性の指標として、ＪＩＳ Ｍ ８８０１の通りギーセラープラストメータで測定した最高流動度、軟化開始温度、最高流動度温度および固化温度を示す。最高流動度の高いものほど高い軟化流動性を示し、粘結炭Ａは、従来より使用されてきた軟化流動性の高い石炭である。本実施例では、該粘結炭Ａを強度の基準値を測定するのに使用している（後述する図１〜３）。粘結炭Ｂは、表１に示す通り、前記粘結炭Ａよりも軟化流動性が小さく、一般炭Ｃは、前記粘結炭Ａや粘結炭Ｂと異なり、高温下でも軟化流動性を示さず粉状のままであり、塊成化物を製造するには好ましくない石炭と位置付けられるものである。下記表２に示す「Ａ＋Ｃ」は、前記粘結炭Ａと一般炭Ｃを６０：４０（質量比）で混合したものである。

前記熱可塑性樹脂としては、経済性と環境負荷の面から廃プラスチックの利用を想定して、ポリエチレンとポリプロピレンを５０：５０（質量比）で混合したものを用いた。該樹脂は−１ｍｍの粒度に調整したものを用いた。

前記石炭の溶媒抽出物としては、表１に示す一般炭Ｃを１５０〜１８０℃のテトラリン（溶媒）で抽出処理した後、減圧下で溶媒を除去したものを用いた。

図１〜３は、前記表２に示す石炭の種類、軟化流動性促進剤の種類、および石炭に対する軟化流動性促進剤の添加率（質量％）と塊成化物の強度との関係を示したものであり、各塊成化物の強度は、粘結炭Ａと鉄鉱石を、粘結炭Ａ：鉄鉱石＝２０：８０（質量比）の割合で混合して得られた塊成化物の強度（図１〜３に示す○）を基準とした相対値で示している。

表２および図１〜３より次の様に考察できる。図１は、軟化流動性促進剤として石炭ピッチを使用した場合について、石炭の種類と石炭ピッチの添加率が塊成化物の強度に及ぼす影響を示したグラフである。

この図１から、粘結炭Ａに比べて軟化流動性の劣る粘結炭Ｂを使用した場合でも、石炭ピッチの添加率を制御すれば、粘結炭Ａを使用した場合と同等強度レベルの塊成化物が得られることがわかる。また、軟化流動性をほとんど示さない一般炭Ｃも、石炭ピッチを添加すれば、石炭ピッチを全く添加しない場合と比較して塊成化物の強度を高めることができる。

好ましくは一般炭Ｃと粘結炭Ａを混合したものに、軟化流動性促進剤（石炭ピッチ）を添加すれば、前記粘結炭Ａや粘結炭Ｂと同等強度レベルの塊成化物を得ることができる。この塊成化物の強度上昇は、軟化流動性促進剤の添加よりも粘結炭Ａの配合率に因るところが大きいが、軟化流動性を示さずこれまで使用の敬遠されてきた一般炭Ｃを用いて、粘結炭Ａレベルの強度を発揮する塊成化物が得られる点で有用であると思われる。

尚、軟化流動性促進剤として石炭ピッチを使用する場合、強度改善効果は、図１から明らかな様に石炭の種類が粘結炭Ｂ、一般炭Ｃ、（一般炭Ｃ＋粘結炭Ａ）のいずれの場合にも、石炭に対する添加率が３〜１２質量％程度でピークを迎え、更に石炭ピッチの添加率を高めても強度が低下する。石炭ピッチを多量に添加して得た塊成化物の組織を観察したところ、炭素質の集中する部位が局所的に認められていることから、混合中に液状化した石炭ピッチによって炭材（石炭）の分散が阻害され、その結果、石炭と酸化鉄原料との密着性を高めることができず、塊成化物の強度が低下したものと考えられる。

図２は、軟化流動性促進剤として石炭の溶媒抽出物を使用した場合について、石炭の種類と石炭の溶媒抽出物の添加率が塊成化物の強度に及ぼす影響を示したグラフである。この図２では、軟化流動性促進剤の添加率を高めても、前記図１の様な強度の低下は見られず、軟化流動性促進剤の添加量に比例して強度が向上している。この様な傾向が表れるのは、溶媒抽出物の軟化流動挙動がほぼ石炭と同じであり、混合時にも軟化流動性促進剤（石炭の溶媒抽出物）が液状とならず、石炭の分散が阻害されないためと推定される。

図３は、軟化流動性促進剤として熱可塑性樹脂を使用した場合の、石炭の種類と熱可塑性樹脂の添加率が塊成化物の強度に及ぼす影響を示したグラフである。この図３から明らかなように、粘結炭Ａに比べて軟化流動性の劣る粘結炭Ｂを使用した場合でも、熱可塑性樹脂の添加率を制御すれば、粘結炭Ａを使用した場合と同等強度レベルの塊成化物が得られることがわかる。また、軟化流動性をほとんど示さない一般炭Ｃも、石炭ピッチを添加すれば、石炭ピッチを全く添加しない場合と比較して塊成化物の強度を高めることができる。更に、一般炭Ｃと粘結炭Ａを混合したものに熱可塑性樹脂を添加した場合にも、前記粘結炭Ａや粘結炭Ｂと同等強度レベルの塊成化物が得られることもわかる。

尚、軟化流動性促進剤として熱可塑性樹脂を使用する場合も、前記石炭ピッチを使用した場合と同様に、石炭の種類に関係なく添加率（石炭に対する）が３〜１０質量％程度で強度がピークを迎え、更に熱可塑性樹脂の添加率を高めても強度が低下する。熱可塑性樹脂を過剰に添加した場合も、混合中に液状となった熱可塑性樹脂により炭材（石炭）の分散が阻害され、その結果、石炭と酸化鉄原料との密着性を高めることができず、塊成化物の強度が低下したものと考えられる。

次に、一般炭Ｃのみを用いて炭材および軟化流動性促進剤を調製する製造方法の一例を説明する。

一般炭Ｃを１５０〜１８０℃のテトラリン（溶媒）で抽出処理すると、図４に「溶媒抽出後」として示す通り、原炭（一般炭Ｃ）に対して抽出物が４０質量％、抽出残渣が６０質量％の割合で得られる。一般炭Ｃは軟化流動性を有さないが、前記図２に示すとおり前記溶媒抽出物を一般炭Ｃに対して１５質量％以上添加すれば、粘結炭Ａレベルの強度を確保できる。この場合、理論的には図４の「配合炭Ｃ１」として示す通り、下記式（３）の割合（質量比）で配合すれば、原炭として一般炭Ｃのみを用いて強度の高い塊成化物を得ることができる。
溶媒抽出物：溶媒抽出残渣：原炭(一般炭Ｃ)＝15.0：22.5：62.5 …（３）

しかし実際のところ、加熱成形下で、一般炭Ｃは塑性変形するが抽出残渣は酸化鉄原料と同様に塑性変形せず、見かけ上、酸化鉄原料の割合が増加して成形し難くなる。よって成形性を確保する観点からは、上記式（２）を満たすように一般炭Ｃを更に添加して調整するのがよく、例えば図４の「配合炭Ｃ２」として示す通り、下記式（４）の割合（質量比）で配合するのがよい。
溶媒抽出物：溶媒抽出残渣：原炭(一般炭Ｃ)＝12.2：18.4：69.4 …（４）

軟化流動性促進剤として石炭ピッチを使用した場合の、石炭の種類と石炭ピッチの添加率が塊成化物の強度に及ぼす影響を示したグラフである。 軟化流動性促進剤として溶媒抽出物を使用した場合の、石炭の種類と溶媒抽出物の添加率が塊成化物の強度に及ぼす影響を示したグラフである。 軟化流動性促進剤として熱可塑性樹脂を使用した場合の、石炭の種類と熱可塑性樹脂の添加率が塊成化物の強度に及ぼす影響を示したグラフである。 実施例で用いた原料の配合率を示す図である。

Claims (9)

1. 鉄鉱石、高炉ダスト、転炉ダストおよびミルスケールよりなる群から選択される１種以上の酸化鉄原料、炭材および軟化流動性促進剤からなる塊成用組成物を、炭材の温度が軟化開始温度以下である温度で混合し、その後、炭材の温度が（最高流動度温度−３０℃）〜（最高流動度温度＋３０℃）である温度で成形するに際し、
   該酸化鉄原料、炭材および軟化流動性促進剤の比率（質量比）を下記式（１）の範囲に調節することとし、
   (炭材＋軟化流動性促進剤)：酸化鉄原料＝１５〜２５：８５〜７５ …(１）
   かつ前記軟化流動性促進剤として、前記混合時には固体状態または半固体状態であり、前記成形時には液体状態である炭化水素系高分子材料を使用することを特徴とする製鉄用炭材内装塊成化物の製造方法。
2. 前記炭化水素系高分子材料として、石炭ピッチ、熱可塑性樹脂、または、ヘキサン、テトラリンおよびジメチルナフタレンよりなる群から選択される１種以上の溶媒を用いて石炭を１００〜３００℃で抽出した後、溶媒を除去して得られる改質炭（ハイパーコール）を使用する請求項１に記載の製造方法。
3. 前記炭化水素系高分子材料として、前記石炭ピッチを使用し、かつ該石炭ピッチの添加量を、前記炭材に対して３〜１２質量％とする請求項２に記載の製造方法。
4. 前記炭化水素系高分子材料として、前記改質炭（ハイパーコール）を使用し、かつ該改質炭（ハイパーコール）の添加量を、前記炭材に対して３質量％以上とする請求項２に記載の製造方法。
5. 前記炭化水素系高分子材料として、前記熱可塑性樹脂を使用し、かつ該熱可塑性樹脂の添加量を、前記炭材に対して３〜１０質量％とする請求項２に記載の製造方法。
6. 前記炭材として、ヘキサン、テトラリンおよびジメチルナフタレンよりなる群から選択される１種以上の溶媒を用いて石炭を１００〜３００℃で抽出したときに生じる石炭の溶媒抽出残渣を併用する請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
7. 前記酸化鉄原料、炭材（前記石炭の溶媒抽出残渣を除く）、軟化流動性促進剤および前記石炭の溶媒抽出残渣の比率（質量比）を下記式（２）の範囲に調節する請求項６に記載の製造方法。
   (炭材＋軟化流動性促進剤):(酸化鉄原料＋前記石炭の溶媒抽出残渣)
   ＝１５〜２５：８５〜７５ …（２）
8. 前記酸化鉄原料および炭材の加熱用原料として、ヘキサン、テトラリンおよびジメチルナフタレンよりなる群から選択される１種以上の溶媒を用いて石炭を１００〜３００℃で抽出したときに生じる石炭の溶媒抽出残渣を用いる請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法。
9. 前記炭材および／または溶媒抽出用石炭として、最高流動度が２．５以下の石炭を用いる請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法。

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