JP4878044B2

JP4878044B2 - 鉱石粉の熱間強度増進固化材、それを用いた鉱石粉のペレット及びその製造方法

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Publication number: JP4878044B2
Application number: JP2008211666A
Authority: JP
Inventors: 泰一郎森; 亮悦吉野; 積石田; 和人串橋; 哲也安藤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2028-08-20
Also published as: JP2010047793A

Description

本発明は、製鉄所、製鋼工場、及び非鉄精錬所等で発生する鉱石粉のペレタイジングに使用する鉱石粉の熱間強度増進固化材、それを用いた鉱石粉のペレット及びその製造方法に関する。

従来、製鉄所、製鋼工場、及び非鉄精錬所等の工場内で発生するダストなどの鉱石粉の有効利用や、良質な鉱物資源の枯渇を背景として、鉱石粉のペレタイジングが行なわれている。

鉱石粉のペレタイジング法として、ドラム型やパン型のペレタイザーを使用してペレタイジング後に焼成する焼成ペレット法や、省エネルギー化を目的として焼成工程を省略したコールドペレット法が知られている。

これら鉱石粉のペレタイジング法で使用する鉱石粉の固化材としては、普通ポルトランドセメントからなる固化材、生石灰と高炉スラグからなる固化材、フライアッシュと塩化カルシウムからなる固化材が知られている（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３参照）。

鉱石粉とその熱間強度増進固化材を用いたペレットを高炉へ投入後、６００〜１０００℃で焼成後の圧縮強度（熱間強度）は、従来の普通ポルトランドセメントを使用した固化材では約３〜５Ｎ／ｍｍ^２である。また、屋外で養生した後、高炉へ投入する直前の圧縮強度（冷間強度）は、通常、約３〜１０Ｎ／ｍｍ^２が必要とされている。

また、カルシウムアルミネートを使用した熱間強度増進固化材として、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミネートと微粉末無機質材料からなる固化材、普通ポルトランドセメントとカルシウムアルミネートからなる固化材が知られている（非特許文献４、特許文献１、特許文献２参照）。これら固化材は、ペレットのペレタイジング直後において初期強度の向上を目的としたものであり、本発明が解決しようとする熱間強度の向上に関する課題とは異なる。

天野繁、阿部幸弘、山口一成、松岡裕直、高野正市、相田実生、守田和之、セメントレスコールドペレットの開発、鉄と鋼、第７７年（１９９１）第６号、ｐｐ．４５〜５２ＭａｓａｎｏｒｉＮａｋａｎｏ，ＭａｓａａｋｉＮａｉｔｏ，ＫｅｎｉｃｈｉＨｉｇｕｃｈｉａｎｄＫｏｊｉＭｏｒｉｍｏｔｏ，Ｎｏｎ−ｓｐｈｅｒｉｃａｌＣａｒｂｏｎＣｏｍｐｏｓｉｔｅＡｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｓ：Ｌａｂ−ｓｃａｌｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅａｎｄＱｕａｌｉｔｙＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ＩＳＩＪＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．１２，ｐｐ．２０７９〜２０８５（２００４）Ｔ．Ｃ．ＥＩＳＥＬＥａｎｄＳ．Ｋ．ＫＡＷＡＴＲＡ，ＡＲＥＶＩＥＷＯＦＢＩＮＤＥＲＳＩＮＩＲＯＮＯＲＥＰＥＬＬＥＴＩＺＡＴＩＯＮ，ＭｉｎｅｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＆ＥｘｔｒａｃｔｉｖｅＭｅｔａｌｌ．Ｒｅｖ．，Ｖｏｌ．２４，ｐｐ．１〜９０（２００３）ＡＲＭＩＮＰＥＴＺＯＬＤａｎｄＭＡＮＦＲＥＤＲO(・・)ＨＲＳ，ＣｏｎｃｒｅｔｅｆｏｒＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ＭＡＣＬＡＲＥＮＡＮＤＳＯＮＳＬＴＤ，ｐ．１６０（１９７０）特開平０５−１７１３０３号公報特公平０５−０７３７０７号公報

本発明は、従来の固化材と同等以上のペレットの冷間強度を発現するのみならず、良好なペレットの熱間強度の発現性やスラグの低粘度化を図ることができる、鉱石粉の熱間強度増進固化材、それを用いたペレット及びその製造方法を提供する。

すなわち、本発明は、
（１）ポルトランドセメント３０〜７８部とカルシウムアルミネート２２〜７０部とを配合してなり、化学組成がＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２の合計中、ＣａＯが４９〜６５％、Ａｌ_２Ｏ_３が１７〜４１％、及びＳｉＯ_２が１０〜１８％である鉱石粉の熱間強度増進固化材、
（２）カルシウムアルミネートに結晶性化合物が含まれる（１）の熱間強度増進固化材、
（３）カルシウムアルミネートの結晶性化合物の含有量が７０％以上である（１）又は（２）の熱間強度増進固化材、
（４）カルシウムアルミネートの比表面積が２５００ｃｍ^２／ｇ以上である（１）〜（３）のいずれかの熱間強度増進固化材、
（５）減水剤を含有してなる（１）〜（４）のいずれかの鉱石粉の熱間強度増進固化材、
（６）減水剤が固形分で固化材１００部に対して０．５〜８部である（５）の鉱石粉の熱間強度増進固化材、
（７）減水剤がＲ１Ｏ（Ａ１Ｏ）ｍＲ２［ただし、Ａ１Ｏは炭素数２〜３のオキシアルキレン基の１種又は２種以上の混合物であり、２種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、Ｒ１は炭素数２〜５のアルケニル基、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基、ｍはオキシアルキレン基の平均付加モル数で２０〜１５０である］で示されるアルケニルエーテル、及びＺ［Ｏ（Ａ２Ｏ）ｎＲ３］ａ［ただし、Ｚは２〜８の水酸基で含有する化合物の残基であり、Ａ２Ｏは、炭素数２〜３のオキシアルキレン基の１種又は２種以上の混合物で、２種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、Ｒ３は炭素数２〜５のアルケニル基、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数で０または１以上の数であり、ａは２〜８である］で示されるポリアルケニルエーテルと、無水マレイン酸との共重合体からなる（５）又は（６）の鉱石粉の熱間強度増進固化材、
（８）鉱石粉、（１）〜（７）のうちいずれかの鉱石粉の熱間強度増進固化材、及び水を含有してなることを特徴とするペレット、
（９）固化材が鉱石粉１００部に対して、３〜２０部である（８）のペレット、（１０）水／（鉱石粉＋熱間強度増進固化材）比（質量）が０．０３〜０．３である（８）又は（９）のペレット、
（１１）鉱石粉、（１）〜（７）のうちいずれかの鉱石粉の熱間強度増進固化材、及び水を混合したものをペレタイジングし、養生することを特徴とするペレットの製造方法、
（１２）固化材を鉱石粉１００部に対して３〜２０部混合する（１１）のペレットの製造方法、
（１３）水／（鉱石粉＋固化材）比（質量）が０．０３〜０．３である（１１）又は（１２）のペレットの製造方法、
である。

本発明の鉱石粉の熱間強度増進固化材、それを用いたペレット及びその製造方法によれば、従来の固化材と同等以上のペレットの冷間強度を発現するのみならず、良好なペレットの熱間強度の発現性やスラグの低粘度化を図ることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。

本発明は、ポルトランドセメントとカルシウムアルミネートを特定量配合した鉱石粉の熱間強度増進固化材（以下、本固化材という）に関する。

本発明でいう鉱石粉とは、例えば、金鉱、銀鉱、銅鉱、鉛鉱、そう鉛鉱、すず鉱、亜鉛鉱、鉄鉱、硫化鉄鉱、クローム鉄鉱、マンガン鉱、タングステン鉱、モリブデン鉱、ニッケル鉱、及びコバルト鉱などを発生源とするダストを指し、これらのうちの１種又は２種以上が使用可能である。

本発明で使用するポルトランドセメントとは、普通、早強、超早強、中庸熱、及び低熱などの各種ポルトランドセメント、これらのポルトランドセメントに、高炉水砕スラグやフライアッシュなどを混合した混合セメント、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が併用可能である。

また、本発明では、冷間強度と熱間強度を良好にするため、カルシウムアルミネートを使用する。
本発明で使用するカルシウムアルミネート（以下、ＣＡという）とは、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする化合物の総称を指し、その具体的な例としては、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、５ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、３ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＦ_２、３ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＳＯ_４、及び１１ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＸ_２（但し、Ｘはハロゲン化物イオンを指す）などと表わされる結晶性カルシウムアルミネートや、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする非晶質性カルシウムアルミネートが挙げられる。

ＣＡを得る方法としては、ＣａＯ原料とＡｌ_２Ｏ_３原料などをロータリーキルンや電気炉などを用いて熱処理のうえ得る方法が挙げられる。ＣＡを製造する際のＣａＯ原料としては、例えば、石灰石や貝殻などの炭酸カルシウム、消石灰などの水酸化カルシウム、あるいは、生石灰などの酸化カルシウムを挙げることができる。また、Ａｌ_２Ｏ_３原料としては、例えば、ボーキサイト、アルミ残灰、アルミスラッジと呼ばれる産業副産物の他、アルミニウム粉などが挙げられる。

ＣＡを工業的に製造する場合、不純物が含まれることがある。その具体例としては、例えば、ＳｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｓ、Ｐ_２Ｏ_５、及びＦなどが挙げられる。これらの不純物の存在は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。具体的には、これらの不純物の合計が１０％以下の範囲では特に問題とはならない。

ＣＡには不純物として、４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３、６ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３、６ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２Ｆｅ_２Ｏ_３などのカルシウムアルミノフェライト、２ＣａＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３やＣａＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３などのカルシウムフェライト、ゲーレナイト２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２、アノーサイトＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２などのカルシウムアルミノシリケート、メルビナイト３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ_２、アケルマナイト２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ_２、モンチセライトＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ_２などのカルシウムマグネシウムシリケート、トライカルシウムシリケート３ＣａＯ・ＳｉＯ_２、ダイカルシウムシリケート２ＣａＯ・ＳｉＯ_２、ランキナイト３ＣａＯ・２ＳｉＯ_２、ワラストナイトＣａＯ・ＳｉＯ_２などのカルシウムシリケート、カルシウムチタネートＣａＯ・ＴｉＯ_２、遊離石灰、リューサイト（Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ）・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２などを含む場合がある。本発明ではこれらの結晶質又は非晶質が混在していても良い。

本発明では、ＣＡに含まれる結晶性化合物の量は、７０％以上が好ましく、７５％以上がより好ましく、８０％以上が最も好ましい。結晶性化合物の量が７０％未満では十分な熱間強度が得られない場合がある。
結晶性化合物の量の測定方法は、下記に示すＸ線回折リートベルト法により行なった。粉砕した試料に酸化アルミニウムや酸化マグネシウム等の内部標準物質を所定量添加し、メノウ乳鉢で十分混合したのち、粉末Ｘ線回折測定を実施する。測定結果を定量ソフトで解析してガラス含有量を求め、全体の質量とガラス含有量の差分を結晶性化合物の量とする。定量ソフトには、Ｓｉｅｔｒｏｎｉｃｓ社製の「ＳＩＲＯＱＵＡＮＴ」などを用いることができる。

これら使用材料を混合する方法は、カルシウムアルミネートクリンカーのみの粉砕方法、もしくはポルトランドセメント、混合セメント、エコセメントから選ばれるいずれか一種又は二種セメントとカルシウムアルミネートクリンカーの同時粉砕・混合方法などが挙げられる。これら混合方法に使用する混合装置は、特に限定されないが、例えば、ローラーミル、ジェットミル、チューブミル、ボールミル、振動ミルなどの粉砕機が挙げられる。

これらの粉砕機により、カルシウムアルミネートクリンカーのみを粉砕して得られるカルシウムアルミネート、もしくはポルトランドセメント、混合セメント、エコセメントから選ばれるいずれか１種又は２種のセメントとカルシウムアルミネートクリンカーを粉砕・混合して得られるＣＡの粒度は、ブレーン比表面積（以下、ブレーン値という）で２５００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、３０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。２５００ｃｍ^２／ｇ未満では、水和活性が不十分で強度が不足したり、熱間強度が不足したりする場合がある。

ポルトランドセメント（以下、ＰＣという）とＣＡの配合割合は、ＰＣ３０〜７８部とＣＡ２２〜７０部である。さらに、ＰＣ３５〜７５部とＣＡ２５〜６５部を混合することがより好ましい。
ＣＡの配合割合が２２部未満では、十分な冷間強度が得られないので好ましくない。逆に、ＣＡの配合割合が７０部を超えると、高炉投入後にスラグの粘度が上昇して操業へ支障を来したり、不経済となったりするため好ましくない。

本発明では、熱間強度をさらに向上するために減水剤をさらに使用することが好ましい。
減水剤の種類としては、アルキルアリルスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリカルボン酸系高分子化合物等が挙げられ、これらの1種又は２種以上の減水剤を使用するものであり、液状、粉状のいずれも使用できる。
なかでも、Ｒ1Ｏ（Ａ１Ｏ）ｍＲ２［ただし、Ａ１Ｏは炭素数２〜３のオキシアルキレン基の１種又は２種以上の混合物であり、２種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、Ｒ１は炭素数２〜５のアルケニル基、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基、ｍはオキシアルキレン基の平均付加モル数で２０〜１５０である］で示されるアルケニルエーテル、及びＺ［Ｏ（Ａ２Ｏ）ｎＲ３］ａ［ただし、Ｚは２〜８の水酸基で含有する化合物の残基であり、Ａ２Ｏは、炭素数２〜３のオキシアルキレン基の１種または２種以上の混合物で、２種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、Ｒ３は炭素数２〜５のアルケニル基、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数で０または１以上の数であり、ａは２〜８である］で示されるポリアルケニルエーテルと、無水マレイン酸との共重合体からなる減水剤の使用が好ましい。

減水剤の使用量は、固形分で固化材１００部に対して０.５〜８部が好ましく、１〜６部がより好ましい。０．５部未満では効果がなく、８部を超えると熱間強度の向上が認められなかったり、不経済となったりする場合がある。

本固化材の化学組成は、ＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２の合計中、ＣａＯが４９〜６５％、Ａｌ_２Ｏ_３が１７〜４１％、及びＳｉＯ_２が１０〜１８％である。この範囲を外れると、冷間強度や熱間強度が充分に得られなかったり、高炉投入後にスラグの粘度が上昇して操業へ支障を来したりするため好ましくない。

本固化材の使用量は、鉱石粉１００部に対して３〜２０部が好ましく、５〜１５部がより好ましい。この範囲未満では冷間強度と熱間強度の発現性が不良となる場合があり、この範囲より多くなると不経済である。

水／（鉱石粉＋本固化材）比は、特に限定されるものではないが、質量比で０．０３〜０．３が好ましく、０．０５〜０．２がより好ましい。この範囲未満ではペレット製造に瞬結や冷間強度が不良となる場合があり、高炉投入後の還元反応が不良となる場合がある。この範囲を超えると、焼成後に熱収縮によるひび割れが生じて熱間強度が低下する場合がある。

本固化材を用いたペレットの製造には、高炉へ投入後にペレットの還元性を向上するために、コークス粉を加えることが可能である。
また、急結剤、増粘剤、収縮低減剤、及び凝結調整剤などのうちの１種又は２種以上を、本発明の目的を阻害しない範囲で使用することができる。

本固化材を用いたペレットの製造方法は、ペレタイジング工程と養生工程に大別される。ペタイジング方法は特に限定されるものではなく、例えば、ドラム型やパン型のペレタイザーを使用したペレタイジングの他、加圧成形法、湿式加圧成形法、及び押出成形法などが挙げられる。

また、ペレタイジングしたペレットの養生方法は、特に限定されるものではなく、常温常圧養生のほか、オートクレーブ養生、蒸気養生、湿空養生、又は加熱養生などが挙げられる。

以下、実験例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

「実験例１」
表１に示すＰＣとＣＡを配合してなる固化材を調製した。鉱石粉１００部に対して、調製した固化材１３部を混合し、鉱石粉と調製した固化材の合計１００部に対して、水を１５部配合して混練物を調製した。調製した混練物の５０ｇをφ４０ｍｍの金型成形ダイスに詰め、島津製作所社製、ＳＳＰ−１０Ａ型、ＦＴ−ＩＲ用プレス機を用い、成形圧力７．８ＭＰａの荷重をかけて３０秒間保持し、保持後、脱型してφ４０×１６ｍｍのペレットを作製した。
作製したペレットを常温常圧養生で養生し、ペレットの冷間強度と熱間強度を測定した。また、固化材についてスラグ粘度を測定した。結果を表１に併記する。

＜使用材料＞
ＰＣ（Ａ）：普通ポルトランドセメント、電気化学工業社製、商品名「デンカ普通ポルトランドセメント」、ブレーン値３１５０ｃｍ^２／ｇ、比重３．１３、ＣａＯ７２％、Ａｌ_２Ｏ_３６％、ＳｉＯ_２２２％
ＣＡ（イ）：アルミナセメント１号、電気化学工業社製、商品名「デンカアルミナセメント１号」、ブレーン値４７５０ｃｍ^２／ｇ、比重、３．００、ＣａＯ３９％、Ａｌ_２Ｏ_３５６％、ＳｉＯ_２５％、結晶性化合物の含有量８１％
高炉水砕スラグ：新日鐵高炉セメント社製、商品名「エスメントスーパー６０Ｐ」、ブレーン値６０００ｃｍ^２／ｇ、比重２．９１、ＣａＯ４９％、Ａｌ_２Ｏ_３１６％、ＳｉＯ_２３５％
鉱石粉：鉄鉱石粉、ヘマタイト鉱、比重４．９５、篩下３ｍｍ品
水：水道水

＜養生方法＞
常温常圧養生：ペレットを作製後、ビニール袋に入れて口を輪ゴムで縛って封緘し、２０℃の大気圧環境下で１４日間養生した。

＜測定方法＞
冷間強度：作製したペレットを２０℃室温環境下で封かん養生し、材齢１４日の圧縮強度を測定した。
熱間強度：作製したペレットを２０℃室温環境下で封かん養生し、材齢１４日に、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分、最高温度９００℃で焼成し、最高温度に到達後、炉内温度が２０℃になったことを確認した後に炉外へ取り出し、２０℃室温環境下で３時間放冷した後に圧縮強度を測定した。
スラグ粘度：固化材の２０００℃での粘度を、超高温球引上げ式粘度測定装置（日本サイバネーション社製、ＢＶＭ−１３ＬＨＡ型）を用いて測定した。

表１の結果から、本固化材は、熱間強度の向上に優れ、スラグ粘度を低減できることが分かる。すなわち、本固化材は、ＰＣとＣＡを適切に配合することにより、ペレットの冷間強度や熱間強度の発現性に優れ、スラグ粘度が低いことが分かる。

「実験例２」
表２に示すＰＣとＣＡ（イ）を使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。

＜使用材料＞
ＰＣ（Ｂ）：早強ポルトランドセメント、電気化学工業社製、商品名「デンカ早強ポルトランドセメント」、ブレーン値４５００ｃｍ^２／ｇ、比重３．１２、ＣａＯ７２％、Ａｌ_２Ｏ_３５％、ＳｉＯ_２２３％
ＰＣ（Ｃ）：中庸熱ポルトランドセメント、電気化学工業社製、商品名「デンカ中庸熱ポルトランドセメント」、ブレーン値３０５０ｃｍ^２／ｇ、比重３．２０、ＣａＯ７０％、Ａｌ_２Ｏ_３４％、ＳｉＯ_２２６％
ＰＣ（Ｄ）：低熱ポルトランドセメント、太平洋セメント社製、商品名「低熱ポルトランドセメント」、ブレーン値３４７０ｃｍ^２／ｇ、比重３．２１、ＣａＯ６９％、Ａｌ_２Ｏ_３３％、ＳｉＯ_２２８％
ＰＣ（Ｅ）：エコセメント、太平洋セメント社製、商品名「エコセメント」、ブレーン値４１００ｃｍ^２／ｇ、比重３．１８、ＣａＯ７１％、Ａｌ_２Ｏ_３９％、ＳｉＯ_２２０％
ＰＣ（Ｆ）：フライアッシュセメント、電気化学工業社製、商品名「デンカフライアッシュセメント（Ｂ種）」、ブレーン値３５００ｃｍ^２／ｇ、比重２．９６、ＣａＯ７１％、Ａｌ_２Ｏ_３５％、ＳｉＯ_２２４％

表２の結果から、本固化材は、ＰＣの種類に拘わらず、ペレットの熱間強度の向上と、スラグの低粘度化に優れていることが分かる。

「実験例３」
表３に示すＰＣ（Ａ）とＣＡを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。

＜使用材料＞
ＣＡ（ロ）：ＣＡ（イ）１７部とＣＡ（ブレーン値４７５０ｃｍ^２／ｇ、比重、３．００、ＣａＯ３４％、Ａｌ_２Ｏ_３６３％、ＳｉＯ_２３％、結晶性化合物の含有量９８％）８３部を混合したもの。
ＣＡ（ハ）：ＣＡ（イ）６５部とＣＡ（ブレーン値４７５０ｃｍ^２／ｇ、比重、３．００、ＣａＯ３４％、Ａｌ_２Ｏ_３６３％、ＳｉＯ_２３％、結晶性化合物の含有量９８％）３５部を混合したもの。
ＣＡ（ニ）：ＣＡ（イ）９９部とＣＡ（ブレーン値４７５０ｃｍ^２／ｇ、比重、３．００、ＣａＯ４８％、Ａｌ_２Ｏ_３４７％、ＳｉＯ_２５％、結晶性化合物の含有量０％）１部を混合したもの。
ＣＡ（ホ）：ＣＡ（イ）９３部とＣＡ（ブレーン値４７５０ｃｍ^２／ｇ、比重、３．００、ＣａＯ４８％、Ａｌ_２Ｏ_３４７％、ＳｉＯ_２５％、結晶性化合物の含有量０％）７部を混合したもの。
ＣＡ（ヘ）：ＣＡ（イ）８６部とＣＡ（ブレーン値４７５０ｃｍ^２／ｇ、比重、３．００、ＣａＯ４８％、Ａｌ_２Ｏ_３４７％、ＳｉＯ_２５％、結晶性化合物の含有量０％）１４部を混合したもの。
ＣＡ（ト）：ＣＡ（イ）８５部とＣＡ（ブレーン値４７５０ｃｍ^２／ｇ、比重、３．００、ＣａＯ４８％、Ａｌ_２Ｏ_３４７％、ＳｉＯ_２５％、結晶性化合物の含有量０％）１５部を混合したもの。

表３の結果から、本固化材は、ＣＡの種類に関わらず、ペレットの熱間強度の向上と、スラグの低粘度化に優れていることがわかる。また、本固化材は、ＣＡに含まれる結晶性化合物の量を調整することで、ペレットの熱間強度が向上することが分かる。

「実験例４」
表４に示すＰＣ（Ａ）と比表面積が異なるＣＡ（イ）を使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。

表４の結果から、本固化材は、ＣＡの比表面積を調整することで、ペレットの冷間強度や熱間強度の向上と、スラグの低粘度化に優れることが分かる。

「実験例５」
ＰＣ（Ａ）５０部とＣＡ（イ）５０部使用して固化材を調整し、減水剤の添加量（水溶液と固形分換算）を表５に示すように変えたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に併記する。

＜使用材料＞
減水剤：市販品（ポリアルケニルエーテルと無水マレイン酸との共重合体）、６０％水溶液

表５の結果から、本固化材は、減水剤を添加すると、添加率に比例してペレットの冷間強度、熱間強度ともに向上することが分かる。すなわち、本固化材は、減水剤を適切に配合することによって、ペレットの冷間強度と熱間強度の発現性に優れていることが分かる。

「実験例６」
ＰＣ（Ａ）５０部とＣＡ（イ）５０部使用して固化材を調製し、鉄鉱石粉１００部に対して、表６に示す量を混合したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表６に併記する。

表６の結果から、本固化材は、鉱石粉に対する量を調整することで、ペレットの冷間強度や熱間強度の向上が図れることが分かる。

「実験例７」
ＰＣ（Ａ）５０部とＣＡ（イ）５０部使用して固化材を調製し、鉄鉱石粉１００部に対して、調製した固化材１３部を混合し、鉄鉱石粉と固化材の合計に対する質量比で、表７に示す水を配合したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表７に併記する。

表７の結果から、本固化材は、水/（鉱石粉+本固化材）比を調整することで、ペレットの冷間強度や熱間強度の向上が図れることが分かる。

「実験例８」
ＰＣ（Ａ）５０部とＣＡ（イ）５０部使用して固化材を調製し、鉄鉱石粉１００部に対して、調製した固化材１３部を混合し、鉄鉱石粉と固化材の合計１００部に対して、水１５部を配合してペレットを作製した。
作製したペレットの養生方法を表８に示すとおり変えたこと以外は、実験例１と同様に行なった。結果を表８に併記する。

＜養生方法＞
蒸気養生：ペレットを作製後、２時間前置きした後、昇温１５℃／分、最高温度７０℃で３時間保持の条件で蒸気養生した。翌日、養生槽から取り出し、２０℃環境下で１３日間養生した。
オートクレーブ養生：ペレットを作製後、気圧窯へ投入し、蒸気圧１０気圧、温度１７０℃の環境下で６時間養生した。養生後、２０℃の室温環境下で１４日まで養生した。
湿空養生：ペレットを作製後、湿度１００％、２０℃の室温環境下で１４日間養生した。
加熱養生：ペレットを作製後、封かんして２０℃室温環境下で１日養生し、その後、４０℃の乾燥機中で１３日間養生した。

表８の結果から、本固化材は、養生方法に拘わらず、ペレットの冷間強度と熱間強度の発現性に優れていることが分かる。

本発明の鉱石粉の熱間強度増進固化材、それを用いたペレット及びその製造方法によれば、従来の固化材と同等以上のペレットの冷間強度を発現するのみならず、良好なペレットの熱間強度の発現性やスラグの低粘度化を図ることができるので、製鉄所、製鋼工場、及び非鉄精錬所などで発生する集じんダストのペレタイジングに好適に使用できる。

Claims

ポルトランドセメント３０〜７８質量部とカルシウムアルミネート２２〜７０質量部とを配合してなり、化学組成がＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２の合計中、ＣａＯが４９〜６５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３が１７〜４１質量％、及びＳｉＯ_２が１０〜１８質量％であることを特徴とする鉱石粉の熱間強度増進固化材。
カルシウムアルミネートに結晶性化合物が含まれる請求項１に記載の熱間強度増進固化材。
カルシウムアルミネートの結晶性化合物の含有量が７０質量％以上である請求項１又は２に記載の熱間強度増進固化材。
カルシウムアルミネートの比表面積が２５００ｃｍ^２／ｇ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱間強度増進固化材。
減水剤を含有してなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉱石粉の熱間強度増進固化材。
減水剤が固形分で固化材１００質量部に対して０．５〜８質量部である請求項５に記載の鉱石粉の熱間強度増進固化材。
減水剤がＲ１Ｏ（Ａ１Ｏ）ｍＲ２［ただし、Ａ１Ｏは炭素数２〜３のオキシアルキレン基の１種又は２種以上の混合物であり、２種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、Ｒ１は炭素数２〜５のアルケニル基、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基、ｍはオキシアルキレン基の平均付加モル数で２０〜１５０である］で示されるアルケニルエーテル、及びＺ［Ｏ（Ａ２Ｏ）ｎＲ３］ａ［ただし、Ｚは２〜８の水酸基で含有する化合物の残基であり、Ａ２Ｏは、炭素数２〜３のオキシアルキレン基の１種又は２種以上の混合物で、２種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、Ｒ３は炭素数２〜５のアルケニル基、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数で０または１以上の数であり、ａは２〜８である］で示されるポリアルケニルエーテルと、無水マレイン酸との共重合体からなる請求項５又は６に記載の鉱石粉の熱間強度増進固化材。
鉱石粉、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の鉱石粉の熱間強度増進固化材、及び水を含有してなることを特徴とするペレット。
固化材が鉱石粉１００質量部に対して３〜２０質量部である請求項８に記載のペレット。
水／（鉱石粉＋熱間強度増進固化材）比（質量）が、０．０３〜０．３である請求項８又は９に記載のペレット。
鉱石粉、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の鉱石粉の熱間強度増進固化材、及び水を混合したものをペレタイジングし、養生することを特徴とするペレットの製造方法。
固化材を鉱石粉１００質量部に対して３〜２０質量部混合する請求項１１に記載のペレットの製造方法。
水／（鉱石粉＋固化材）比（質量）が０．０３〜０．３である請求項１１又は１２に記載のペレットの製造方法。