JP5073873B2 - 鉄鉱石原料の造粒物の製造方法及び鉄鉱石原料の造粒物 - Google Patents

Description

本発明は、鉄鉱石原料の造粒物の製造方法及び鉄鉱石原料の造粒物に関する。本願は、２０１０年１０月８日に、日本に出願された特願２０１０−２２８９０８号と、２０１１年８月１８日に、日本に出願された特願２０１１−１７８９５６号とに基づき優先権を主張し、これらの内容をここに援用する。

一般に製鉄工程における高炉装入用原料として、粉鉄鉱石に水や造粒剤を添加し混練して疑似造粒物とし、これを焼結機で焼成した焼結鉱が用いられる。この焼結鉱の焼成工程では、疑似造粒物が焼結原料充填層において目詰まりを起こ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り、焼結鉱の生産効率が低下するという問題がある。そのため、疑似造粒物を構成する疑似粒子が簡単に破壊しない良好な圧壊強度を有し、かつ、造粒性が良好な造粒物を得ることが重要な課題である。造粒性が良好であるとは、疑似造粒物を構成する疑似粒子のうちその粒径の小さいものが占める割合が少ないことである。例えば、０．２５ｍｍ未満の粒径を有する疑似粒子の占める割合が３質量％以下である。

近年、鉄鉱石原料として良質なものは枯渇する方向にある。そのため、微粉を多く含む劣質の粉鉄鉱石やペレットフィードの使用が課題となっている。ペレットフィードとは、鉄分の少ない鉄鉱石を粉砕、水洗して、鉄分の含有量を高めた、平均粒径が数１０〜１００μｍ程度の安価な鉄鉱石である。このペレットフィードは、ＡｌやＳｉの脈石成分が少ないため、多量使用のメリットは大きい。しかし、鉱石表面が平滑であり、１０μｍ以下の超微粉を殆ど含んでいないことから、難造粒性鉱石であり、使用すると焼結層内の通気性を阻害してしまう。
造粒性が良好な造粒物を得るために、現在は、生石灰がバインダー機能を有する粘結剤として広く使用されている。これは、生石灰を用いると、造粒性が良好な造粒物を得られ易いことと、得られた疑似粒子の圧壊強度が高く崩壊し難いことによる。
しかし、生石灰を用いる場合、その使用量を多くしないと十分な効果が得られない。さらに、生石灰を２質量％以上添加しても造粒性の向上効果は頭打ちとなる傾向があることからコストパフォーマンスが良くない。

特許文献１ないし特許文献２では、バインダーとしての機能のみならず水を取り込んでいる凝集体を破壊して分散させる機能を有する造粒剤が開示されている。また、粉鉄鉱石を十分に分散させることで、水が効率よく粉鉄鉱石を造粒する作用を発揮する方法が開示されている。さらに、バインダーとしての機能のみならず水を取り込んでいる凝集体を破壊して分散させる機能を有する造粒剤として、カルボキシル基を有する高分子化合物が開示されている。

日本国特開２００４−０７６１３２号公報 日本国特開２００４−０７６１３３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示される方法では、０．２５ｍｍ未満の粒径を有する疑似粒子の占める割合が３％以下とする要求を十分満足することができない。

本発明は、微粉を多く含む劣質の粉鉄鉱石や、ペレットフィードなど、難造粒性の原料を用いた場合でも、優れた造粒性を示す粉鉄鉱石の造粒物の製造方法並びにその造粒物を提供する。具体的には、疑似造粒物を構成する疑似粒子のうちその粒径の小さいものが占める割合が少ないことであり、例えば、０．２５ｍｍ未満の粒径を有する疑似粒子の占める割合が３質量％以下である。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。

（１）すなわち、本発明の一態様に係る鉄鉱石原料の造粒物の製造方法は、粉鉄鉱石からなる鉄鉱石原料の総量１００質量部に対し、疎水性基及び酸性官能基を有すると共に分子量が１００００〜３００００である高分子界面活性剤０．０１〜１０質量部と、ＣａＯとＣａ(ＯＨ)_２の１種または２種をＣａ(ＯＨ)_２換算で合計０．５質量部以上と、水３〜２５質量部とを、加える工程を含む。

（２）上記（１）に記載の鉄鉱石原料の造粒物の製造方法では、前記鉄鉱石原料が、前記粉鉄鉱石とペレットフィードから形成されていてもよい。

（３）上記（２）に記載の鉄鉱石原料の造粒物の製造方法では、前記粉鉄鉱石と前記ペレットフィードの質量比を（１００−ｘ）：ｘとした場合に、前記ｘが２以上９０未満であってもよい。

（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の鉄鉱石原料の造粒物の製造方法では、前記疎水性基がアルキル基、アルキルエステル基、アリール基の少なくとも一種以上であり、Ｍをアルカリ金属、アルカリ土類金属あるいはＮＨ_４とした場合に、前記酸性官能基が、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、硫酸エステル基、−ＣＯＯＭ、−ＳＯ_３Ｍ、−ＨＭＰＯ_４、−Ｍ_２ＰＯ_４、−ＯＳＯ_３Ｍで表される塩の少なくとも一種以上であってもよい。

（５）上記（４）に記載の鉄鉱石原料の造粒物の製造方法では、前記粉鉄鉱石が０．２５ｍｍ以下の微粒子を含み、前記微粒子における１０μｍ以下の超微粒子の割合が、２０質量％以上７０質量％以下であってもよい。

（６）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の鉄鉱石原料の造粒物の製造方法では、前記粉鉄鉱石が０．２５ｍｍ以下の微粒子を含み、前記微粒子における１０μｍ以下の超微粒子の割合が、２０質量％以上７０質量％以下であってもよい。

（７）本発明の一態様に係る鉄鉱石原料の造粒物は、粉鉄鉱石からなり、疎水性基及び酸性官能基を有すると共に分子量が１００００〜３００００である高分子界面活性剤０．００９６〜９．０５質量％と、消石灰０．４５質量％以上とを含有してもよい。

（８）本発明の一態様に係る鉄鉱石原料の造粒物は、粉鉄鉱石及びペレットフィードからなり、疎水性基及び酸性官能基を有すると共に分子量が１００００〜３００００である高分子界面活性剤０．００９６〜９．０５質量％と、消石灰０．４５質量％以上とを含有してもよい。

（９）上記（８）に記載の鉄鉱石原料の造粒物では、粉鉄鉱石とペレットフィードの質量比を（１００−ｘ）：ｘとした場合に、ｘが２以上９０未満であってもよい。

（１０）上記（７）〜（９）のいずれか一項に記載の鉄鉱石原料の造粒物では、前記疎水性基がアルキル基、アルキルエステル基、アリール基の少なくとも一種以上であり、Ｍをアルカリ金属、アルカリ土類金属あるいはＮＨ_４とした場合に、前記酸性官能基が、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、硫酸エステル基、−ＣＯＯＭ、−ＳＯ_３Ｍ、−ＨＭＰＯ_４、−Ｍ_２ＰＯ_４、−ＯＳＯ_３Ｍで表される塩の少なくとも一種以上であってもよい。

本発明の上記態様によれば、造粒物を構成する粒子のうちその粒径の小さいものが占める割合が少ない、例えば、０．２５ｍｍ未満の粒径を有する疑似粒子の占める割合が３質量％以下の造粒物を得ることができる。その結果、例えば１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の強度を有する造粒物を得ることができる。従来行われてきた生石灰をバインダーとして造粒した造粒物の一部を、本発明の造粒物に置き換えるだけでも、十分な焼結生産性の向上を図る事が出来る。

本発明の実施形態に係るポリアクリル酸アンモニウムとポリアクリル酸メチル等の共重合体を示す図である。 本発明の実施形態に係るスルホン酸系三次元高分子の基本構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るポリスルホン酸ナトリウムとポリアクリル酸エチルの共重合体を示す図である。 本発明の実施形態に係るポリカルボン酸ナトリウムとポリスチレン等の共重合体を示す図である。 本発明の実施形態に係るポリアクリル酸ナトリウムを示す図である。 本発明の実施形態に係るポリマレイン酸ナトリウムとポリエチレンの共重合体を示す図である。 本発明の実施形態に係る鉄鉱石原料の造粒物の圧潰強度とＣａ（ＯＨ）_２の添加量の関係を示す図である。

本発明の実施形態に係る粉鉄鉱石からなる鉄鉱石原料は、粉鉄鉱石を篩分けした際、０．２５ｍｍ以下の粒径の微粒子を１０〜５０質量％を含むことが望ましい。１０〜５０質量％とすることで、造粒性が良好となり粒径の大きな造粒物が得られやすい。より望ましくは、粉鉄鉱石中に占める０．２５ｍｍ以下の微粒子の割合は、２０質量％以上、４５質量％以下である。
さらに、０．２５ｍｍ以下の微粒子のうち、１０μｍ以下の超微粒子が５質量％以上を占めることが望ましい。より望ましくは、２０質量％以上７０質量％以下である。０．２５ｍｍ以下の微粒子の中に１０μｍ以下の超微粒子が２０質量％以上含有されていると、この超微粒子がバインダーとして十分に機能するからである。一方、０．２５ｍｍ以下の微粒子の中に１０μｍ以下の超微粒子が７０質量％超含有されていると、これらを分散させることが難しくなる。

粉鉄鉱石からなる鉄鉱石原料の造粒物を製造するにあたって、鉄鉱石原料の総量を１００質量部とした場合に、疎水性基及び酸性官能基を有すると共に分子量が１００００〜３００００である高分子界面活性剤０．０１〜１０質量部と、ＣａＯとＣａ(ＯＨ)_２の１種以上を合計でＣａ(ＯＨ)_２換算で０．５質量部以上と、水３〜２５質量部を、鉄鉱石原料に加える。疎水性基とは水との親和性の低い非イオン性の官能基である。酸性官能基とは水中で解離して負のイオンとなる基である。従来の疎水性基を含まないカルボキシル基のみを有する高分子化合物では、ＣａＯとＣａ(ＯＨ)_２の存在下で超微粒子を分散させる効果が小さかった。そのため、このような鉄鉱石原料に対しては造粒性が不十分で、強度も低く、崩壊しやすかった。なお、ＣａＯ量のＣａ（ＯＨ）_２量への換算は、ＣａＯの式量（５６）とＣａ（ＯＨ）_２の式量（７４）から、Ｃａ（ＯＨ）_２の換算質量部 = ＣａＯの質量部×７４／５６とすることで行った。

（高分子界面活性剤）
発明者らは、粉鉄鉱石１００質量部に対して、疎水性基及び酸性官能基を有すると共に分子量が１００００〜３００００である高分子界面活性剤０．０１〜１０質量部を造粒剤として添加すれば、良好な造粒性を有する造粒物を得られることを見出した。
鉄鉱石からなる鉄鉱石原料を造粒する場合、０．５ｍｍ以下の粒子が直径１〜３ｍｍの核粒子に付着して疑似粒子が作られる。その際、直径が１０μｍ以下の超微粒子がバインダーとして機能するが、超微粒子は核粒子に付着する。
発明者らは、疎水性基及び酸性官能基を有する高分子界面活性剤を添加することで、分散効果を低減させると言われていたＣａＯやＣａ（ＯＨ）_２の存在下でも、核粒子から超微粒子を積極的に分散させうる効果（以下、「超微粒子の分散効果」という。）が得られることを見出した。

従来から原料の造粒に使用されているポリアクリル酸ナトリウムなどカルボキシル基等の酸性官能基のみを含む造粒剤は、α−ＦｅＯＯＨやα−Ｆｅ_２Ｏ_３の超微粉を分散させる能力がある。しかしながら、原料中の超微粒子にはα−ＦｅＯＯＨやα−Ｆｅ_２Ｏ_３以外に、カオリンなどのクレーが含まれており、場合によっては粉コークスなども含まれる。酸性官能基のみを含む造粒剤はクレーや粉コークスに対する分散性が乏しかった。本発明では、酸性官能基に加えて分子構造中に疎水性基を導入した高分子界面活性剤を造粒剤として用いる。疎水性基の存在により、α−ＦｅＯＯＨやα−Ｆｅ_２Ｏ_３のみならず、クレーや粉コークスにも高分子界面活性剤が吸着しやすくなり、超微粒子の分散効果が高くなるものと推定している。

さらに、本発明の実施形態に係る高分子界面活性剤はＣａＯあるいはＣａ（ＯＨ）_２の粒子を分散させる機能を有している。これは、高分子界面活性剤の疎水性基が優先的にＣａＯあるいはＣａ（ＯＨ）_２の粒子の粒子表面に吸着しやすくなるためと推定している。超微粒子と均一に混合されたＣａＯが水分と反応して生じた、または最初から添加したＣａ（ＯＨ）_２は、バインダーとして機能し、超微粉や核粒子間を結合する。超微粒子のみによるバインダー効果に比べ、さらに著しく強力なバインダー効果を発現する事が出来る。本発明の実施形態に係る高分子界面活性剤を用いると、Ｃａ（ＯＨ）_２が均一に超微粉や核粒子間に分散させることができる。そのため、少量のＣａＯあるいはＣａ（ＯＨ）_２でバインダー効果を有効に引き出すことができる。造粒に際し、粉鉄鉱石１００質量部に対して、疎水性基及び酸性官能基を有すると共に分子量が１００００〜３００００である高分子界面活性剤の０．０１〜１０質量部を添加する理由は、以下の通りである。

高分子界面活性剤の含有量が０．０１質量部未満の場合は超微粒子の分散が不十分で造粒性が向上せず、良好な造粒性を有する造粒物を得られない。そのため、下限値を０．０１質量部とする。高分子面活性剤の含有量が１０質量部超とした場合には原料がスラリー化して造粒物が得られなかったり、コスト高を招いたりする。そのため、上限値を１０．０質量部とする。
疎水性基及び酸性官能基を有する高分子界面活性剤の分子量が３００００を超えると、水に溶解しにくくなる。そのため、分子量の上限を３００００とした。
疎水性基及び酸性官能基を有する高分子界面活性剤の分子量が１００００以下であると界面活性剤としての機能が不十分になる。これは、疎水性基が構成する疎水部分の大きさが不十分になるためと推定している。
疎水性基をアルキル基、アルキルエステル基、アリール基とし、酸性官能基をカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、硫酸エステル基、−ＣＯＯＭ、−ＳＯ_３Ｍ、−ＨＭＰＯ_４、−Ｍ₂ＰＯ_４、−ＯＳＯ₃Ｍで表される塩等とした場合には、非常に造粒性の優れた造粒物を得る事が出来る。なお、Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属あるいはＮＨ_４を示す。

（生石灰、消石灰）
一般に、生石灰及び消石灰が凝集体を破壊して分散させる機能を有する造粒剤に混入すると分散効果が低下すると考えられてきた。しかしながら、発明者らは、粉鉄鉱石１００質量部に対して、上述の高分子界面活性剤０．０１〜１０質量部と共に、生石灰（ＣａＯ）および／または消石灰（Ｃａ(ＯＨ)_２）を合計でＣａ(ＯＨ)_２換算で０．５質量部以上を用いることで、良好な造粒性を有し、図７の例で示されるように圧壊強度が高い造粒物を得られることを見出した。
本発明の実施形態において、ＣａＯを添加した場合、造粒物中の水分と反応し、Ｃａ(ＯＨ)_２に変化する。高分子界面活性剤により均一に分散された直径が１０μｍ以下の超微粒子とＣａ(ＯＨ)_２が、バインダーとして機能し、互いに補完しあって核粒子間の結合を強化することで、造粒物の圧壊強度を高めているためと考えられる。

生石灰および／または消石灰の添加量が合計でＣａ(ＯＨ)_２換算で０．５質量部未満だと疑似粒子の圧壊強度の向上が不十分となる。そのため、Ｃａ(ＯＨ)_２換算の合計含有量の下限を０．５質量部とした。Ｃａ(ＯＨ)_２換算の合計含有量が４．０質量部超であると造粒物の圧壊強度の向上効果が頭打ちになりコストが嵩む。そのため、Ｃａ(ＯＨ)_２換算の合計含有量の上限を４．０質量部とすることが好ましい。

（水の添加量）
造粒に際し粉鉄鉱石１００質量部に対して、水の添加量が３質量部未満の場合には、良好な造粒性を有する造粒物を得られない。そのため、水の添加量の下限を３質量部とする。これは、高分子界面活性剤による超微粒子の分散効果が十分に得られないためと考えられる。
水の添加量が２５質量部を超える場合には全体がスラリー化し、造粒物を得ることができなくなったり、造粒機の容器壁面への付着が激しく生産性の低下を招いたりする。そのため、水の添加量の上限を２５質量部とする。

（ペレットフィードの配合）
本実施形態では微粉を多く含む粉鉄鉱石の一部を、ペレットフィードで置き換えても、良好な造粒物を得る事が出来る。ペレットフィードとは、鉄分の少ない鉄鉱石を粉砕、水洗して、鉄分の含有量を約６５質量％以上に高め、脈石成分、例えばＡｌ_２Ｏ_３含有量を約１．５質量％以下に減らした、平均粒径が数１０〜１００μｍ程度の安価な鉄鉱石である。鉱石表面が平滑であって、１０μｍ以下の超微粉を殆ど含んでいないことから、難造粒性である。本実施形態では、ペレットフィードの粒径として、０．２５ｍｍ以下の微粒子が９０質量％以上、１０μｍ以下の超微粉の割合が５質量％以下のものを使用した。発明者らは、粉鉄鉱石にペレットフィードを配合した鉄鉱石原料であっても、鉄鉱石原料１００質量部に生石灰（ＣａＯ）および／または消石灰（Ｃａ(ＯＨ)_２）を加え、高分子界面活性剤０．０１〜１０質量部を添加することにより、疑似粒子の圧壊強度が高く、水分が存在しても高い強度を保持し、粉化や崩壊が起こらない造粒物が得られることを見出した。鉄鉱石原料中のペレットフィードの配合量は、粉鉄鉱石とペレットフィードの質量比を（１００―ｘ）：ｘとした場合に、ｘが２以上かつ９０未満であることが望ましい。ｘが９０以上になると、造粒物の強度が低下し、０．２５ｍｍ以下の造粒物の量が多くなる場合がある。一方、ｘが２未満になると、ペレットフィードを使用することによる、Ａｌ_２Ｏ_３等の脈石成分の低減効果が小さくなる。

（造粒物の組成）
本発明の実施形態に係る粉鉄鉱石からなる鉄鉱石原料、あるいは粉鉄鉱石とペレットフィードからなる鉄鉱石原料の造粒物は、上記本発明の実施形態に係る造粒物の製造方法によって製造される。鉄鉱石の造粒物の組成は、主成分たる粉鉄鉱石または、粉鉄鉱石とペレットフィードの混合物に加え、疎水性基及び酸性官能基を有すると共に分子量が１００００〜３００００である高分子界面活性剤０．００９６（＝０．０１／１０４．０１×１００）〜９．０５（＝１０／１１０．５×１００）質量％、消石灰０．４５（０．５／１１０．５×１００）質量％以上である。水分は組成に含めていない。造粒物に含まれる元素の成分割合は、蛍光Ｘ線分析、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）発光分析により同定することができる。造粒物中の結晶相は、粉末Ｘ線回折により同定することができる。

鉄鉱石原料の造粒物を製造する原料として、粉鉄鉱石Ｉ、IIを用いた。表１には、粉鉄鉱石Ｉ、IIに含まれる成分と粒径分布を示した。

粉鉄鉱石Ｉ、IIは、５ｍｍ超、２〜５ｍｍ、１〜２ｍｍ、０．５〜０．２５ｍｍ、０，２５ｍｍ未満と篩分けした場合に、０．２５ｍｍ以下の微粒子の内に１０μｍ以下の微粒子を含有する割合が２０質量％以上のものである。１０μｍ以下の超微粒子の量は、０．２５ｍｍ以下の試料に対して、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定した。
表２にはＡ〜Ｆの造粒剤の名称を示す。また、造粒剤Ａ〜Ｆの分子構造を各々、図１〜図６に示す。造粒剤Ｂは図２の構造を基本とした、複雑な三次元構造を有する高分子である。分子量はクロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）法で、重量平均分子量（Ｍｗ）を測定した。Ａ〜Ｄは本発明の実施形態に係る疎水性基及び酸性官能基を有する高分子界面活性剤であって、その分子量が１００００〜３００００である。ＥとＦはポリアクリル酸ナトリウム等の疎水性基を含まない高分子界面活性剤である。

粉鉄鉱石Ｉ、IIに対してＡ〜Ｆの造粒剤を用いて造粒を実施した結果を表３、表４に示す。表３に実施例の結果を、表４に比較例の結果を示す。本実施形態における好ましい範囲から外れる項目にアンダーラインを付している。
粉鉄鉱石Ｉ、IIにペレットフィードとして、リオドセ−ＰＦあるいはＭＢＲ−ＰＦを混合した鉄鉱石原料に対し、Ａ〜Ｆの造粒剤を用いて造粒を実施した結果を表５、表６に示す。表５に実施例の結果を、表６に比較例の結果を示す。本実施形態における好ましい範囲から外れる項目にアンダーラインを付している。

評価は、造粒性、造粒物の圧壊強度ともに合格している場合を合格（ＧＯＯＤ）とし、それ以外は不合格（ＰＯＯＲ）とした。
実施例において、粉鉄鉱石の造粒物に含まれる元素の成分割合を蛍光Ｘ線分析により同定した。また、造粒物中の結晶相を粉末Ｘ線回折により同定した。造粒物中の造粒剤含有量とＣａ(ＯＨ)_２含有量を表３に示している。
造粒性については、造粒物中に占める０．２５ｍｍ未満の疑似粒子の割合が３質量％以内のものを合格、３質量％超のものを不合格とした。
造粒物の圧壊強度については、粒径が４ｍｍ〜６ｍｍの乾燥した造粒物を１０個選び、圧縮試験機で荷重を加えて造粒物が圧壊する荷重Ｆ（ｋｇｆ）（以下、「圧壊荷重」という。）を測定してその断面積Ｓ（ｃｍ^２）で除した値の平均値が１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上を合格、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２未満を不合格とした。
ここで、断面積は、造粒物を球とみなして当該球をその中心を含む面で切断した面の断面積Ｓ（ｃｍ^２）とした。すなわち、球の直径がｄ（ｃｍ）であれば、Ｓ＝π×（ｄ／２）×（ｄ／２）であるから、圧壊強度ＰはＰ＝Ｆ／Ｓ＝４Ｆ／πｄ^２と算出される。造粒物の直径ｄは、例えば、造粒物の径を計測してその最大値ｄ_ｍａｘと最小値ｄ_ｍｉｎを計測してその平均値ｄ_ａを造粒物の直径ｄとする。
１０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧壊強度は、５ｍｍの直径を有する球の中心を含む平面で切断した断面の面積が０．２ｃｍ^２（≒０．２５ｃｍ×０．２５ｃｍ×π）であるから、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２×０．２ｃｍ^２＝２ｋｇｆ程度の荷重Ｆが直径５ｍｍの造粒物にかかって崩壊することに相当する。

以下、各実施例について具体的に述べる。
（粉鉄鉱石を造粒する場合）
表１に記載する鉄鉱石Ｉ、IIを１００質量部とした場合に、造粒剤Ａ〜Ｆと水を表３、４に示す配合で溶解して、ＣａＯあるいはＣａ(ＯＨ)_２とともに用意した鉄鉱石Ｉ、IIの１００質量部に加えて造粒処理を行った。造粒にあたって、回転速度２０ｍｉｎ^-1で５分間パン型ミキサーを回転させた。造粒した結果については表３の実施例１〜４４、表４の比較例１〜２５に記載した。比較例１〜６はＣａＯあるいはＣａ(ＯＨ)_２を含まない。
実施例１〜４４は０．２５ｍｍ未満の疑似粒子の占める割合が３質量％以下で、圧壊強度試験結果も１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であり合格している。一方、比較例１〜２５のように、ＣａＯあるいはＣａ(ＯＨ)_２を含まない場合、好ましい範囲外の造粒剤を用いた場合、あるいは造粒剤の添加量が好ましい範囲外である場合は、０．２５ｍｍ未満の疑似粒子の占める割合は３質量％超であり、圧壊強度試験結果も１０ｋｇｆ／ｃｍ^２未満であり、不合格であった。実施例１〜４４の造粒物は、水中に浸漬しても、造粒物は崩壊せず、耐水性に非常に優れていた。

（粉鉄鉱石にペレットフィードを配合した場合）
表１に記載する粉鉄鉱石IあるいはIIにペレットフィードとしてリオドセ−ＰＦあるいはＭＢＲ−ＰＦを混合し、これらの総量を１００質量部とした場合に、ＣａＯおよび／またはＣａ（ＯＨ）_２を加え、さらに造粒剤Ａ〜Ｆ０．０１〜１０質量部を、水３〜２５質量部に溶解して、用意した鉄鉱石原料１００質量部に加えて造粒処理を行った。造粒にあたって、回転速度２０ｍｉｎ^-1で５分間パン型ミキサーを回転させた。
結果については、表５に実施例４５〜７３、表６に比較例２６〜３５を示す。

実施例４５〜７３は０．２５ｍｍ未満の疑似粒子の占める割合が３質量％以下で、圧壊強度試験結果も１０ｋｇｆ/ｃｍ^２以上であり合格している。一方、比較例２６〜３５のように好ましい範囲外の分散剤を用いた場合や、粉鉄鉱石を含まないペレットフィードのみを用いて造粒した場合には、０．２５ｍｍ未満の疑似粒子の占める割合は３質量％超であり、圧壊強度試験結果も１０ｋｇｆ/ｃｍ^２未満であるため不合格である。実施例４５〜７３の造粒物は、水中に浸漬しても、造粒物は崩壊せず、耐水性に非常に優れていた。
Ｃａ（ＯＨ）_２の添加量の下限値０．５質量部付近における、Ｃａ（ＯＨ）_２の添加量と造粒性及び強度との関係を明らかにするため、実験を行った。表１に記載する粉鉄鉱石I７０質量部にペレットフィードとしてリオドセ−ＰＦを３０質量部混合し、これらの総量が１００質量部の鉄鉱石原料とした。そして、Ｃａ（ＯＨ）_２０〜０．６５質量部と、造粒剤Ｂ０．３質量部とを、水１０．０質量部に溶解して、上記で用意した鉄鉱石原料１００質量部に加えて造粒処理を行った。造粒にあたって、回転速度２０ｍｉｎ^-1で５分間パン型ミキサーを回転させた。結果を、表７の実施例７４、７５、比較例３６〜３９に示す。これら造粒物の圧潰強度とＣａ（ＯＨ）_２添加量の関係を図７に示す。本発明のＣａ（ＯＨ）_２添加量の下限である０．５質量部以上で、圧潰強度が大きく向上し、１０ｋｇｆ/ｃｍ^２以上の強度を超えている。

（焼結鉱の生産性）
本実施形態において、従来行われてきた生石灰をバインダーとして造粒した造粒物の一部あるいは全部を、本実施形態に係る鉄鉱石原料の造粒物に置き換える事で、十分な焼結生産性の向上を図る事が出来る。
焼結鉱の生産性としては、焼結鉱の成品歩留、焼結時間により計測することが可能である。例えば、成品歩留は、焼結鍋試験において、焼結後の焼結鉱（シンターケーキ）を２ｍの高さから鉄板上に５回落下させたときの、粒径５ｍｍ以上の粒度を有する粒子の割合を測定することにより評価することができる。また、生産率は、以下の式によって算出することができる。
生産率（ｔ／ｄａｙ／ｍ^２）＝成品歩留評価後の粒径５ｍｍ以上の粒度を有する粒子の総質量（ｔ）／焼結時間（ｄａｙ）／焼結機（鍋）の表面積（ｍ^２）

具体的な実施例を示す。表１に記載する粉鉄鉱石I、IIあるいは粉鉄鉱石I、IIにペレットフィードを混合した原料のいずれか１００重量部に生石灰１．０質量部とコークスおよび水を加えて、ドラムミキサーで２０ｍｉｎ^−１の回転速度で５分間造粒した造粒物（以下、従来造粒物とする）を製造した。この従来造粒物に、本実施形態に係る造粒物を加え、ドラムミキサーで２０ｍｉｎ^−１の回転速度で１分間混合した。水分量の測定のため、混合後の原料５００ｇを１５０℃で２時間乾燥し、乾燥前後の重量を測定した。コークスの量は全原料に対し、４．５質量部となるように配合した。これらの原料を用いて、７０ｋｇスケールの鍋試験にて焼結を行い、焼結鉱を得た。該試験の条件は、焼結鍋は直径３００ｍｍ、高さ６５０ｍｍ、層厚５００ｍｍとし、吸引負圧を９．８ｋＰａ（一定）とした。得られた焼結鉱の生産率を測定した。これらの結果をまとめて表８に示す。

実施例７６〜８７は本発明の実施形態に係る造粒物、あるいは従来造粒物の一部または全部を本発明の実施形態に係る造粒物を置き換えた場合の焼結生産率の結果である。比較例４０〜４６は本発明の実施形態に係る造粒物を含まない、従来造粒物のみを用いた場合、あるいは本実施形態における好ましい範囲外の造粒物を用いた場合の結果である。焼結生産性が２６％未満を不合格、２６％以上を合格とした。本発明の実施形態に係る造粒物を使用した実施例７６〜８７では、何れも高い焼結生産率を達成している。

本発明の実施形態に係る鉄鉱石原料の造粒物の製造方法によれば、造粒物を構成する粒子のうちその粒径の小さいものが占める割合が少ない、例えば、０．２５ｍｍ未満の粒径を有する疑似粒子の占める割合が３質量％以下の造粒物を得ることができる。その結果、例えば１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の強度を有する造粒物を得ることができる。また、従来行われてきた生石灰をバインダーとして造粒した造粒物の一部を、本発明の造粒物に置き換えるだけでも、十分な焼結生産性の向上を図る事が出来る。

Claims (10)

1. 粉鉄鉱石からなる鉄鉱石原料の総量１００質量部に対し、
   疎水性基及び酸性官能基を有すると共に分子量が１００００〜３００００である高分子界面活性剤０．０１〜１０質量部と、
   ＣａＯとＣａ(ＯＨ)_２の１種または２種をＣａ(ＯＨ)_２換算で合計０．５質量部以上と、
   水３〜２５質量部とを、
   加える工程を含む
   ことを特徴とする鉄鉱石原料の造粒物の製造方法。
2. 前記鉄鉱石原料が、前記粉鉄鉱石とペレットフィードからなることを特徴とする請求項１に記載の鉄鉱石原料の造粒物の製造方法。
3. 前記粉鉄鉱石と前記ペレットフィードの質量比を（１００−ｘ）：ｘとした場合に、前記ｘが２以上９０未満であることを特徴とする請求項２に記載の鉄鉱石原料の造粒物の製造方法。
4. 前記疎水性基がアルキル基、アルキルエステル基、アリール基の少なくとも一種以上であり；
   Ｍをアルカリ金属、アルカリ土類金属あるいはＮＨ_４とした場合に、前記酸性官能基が、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、硫酸エステル基、−ＣＯＯＭ、−ＳＯ_３Ｍ、−ＨＭＰＯ_４、−Ｍ_２ＰＯ_４、−ＯＳＯ_３Ｍで表される塩の少なくとも一種以上である；
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の鉄鉱石原料の造粒物の製造方法。
5. 前記粉鉄鉱石が０．２５ｍｍ以下の微粒子を含み、前記微粒子における１０μｍ以下の超微粒子の割合が、２０質量％以上７０質量％以下であることを特徴とする請求項４に記載の鉄鉱石原料の造粒物の製造方法。
6. 前記粉鉄鉱石が０．２５ｍｍ以下の微粒子を含み、前記微粒子における１０μｍ以下の超微粒子の割合が、２０質量％以上７０質量％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の鉄鉱石原料の造粒物の製造方法。
7. 粉鉄鉱石からなり；
   疎水性基及び酸性官能基を有すると共に分子量が１００００〜３００００である高分子界面活性剤０．００９６〜９．０５質量％と、消石灰０．４５質量％以上とを含有する；
   ことを特徴とする鉄鉱石原料の造粒物。
8. 粉鉄鉱石及びペレットフィードからなり；
   疎水性基及び酸性官能基を有すると共に分子量が１００００〜３００００である高分子界面活性剤０．００９６〜９．０５質量％と、消石灰０．４５質量％以上とを含有する；
   ことを特徴とする鉄鉱石原料の造粒物。
9. 粉鉄鉱石とペレットフィードの質量比を（１００−ｘ）：ｘとした場合に、ｘが２以上９０未満であることを特徴とする請求項８に記載の鉄鉱石原料の造粒物。
10. 前記疎水性基がアルキル基、アルキルエステル基、アリール基の少なくとも一種以上であり；
    Ｍをアルカリ金属、アルカリ土類金属あるいはＮＨ_４とした場合に、前記酸性官能基が、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、硫酸エステル基、−ＣＯＯＭ、−ＳＯ_３Ｍ、−ＨＭＰＯ_４、−Ｍ_２ＰＯ_４、−ＯＳＯ_３Ｍで表される塩の少なくとも一種以上である；
    ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の鉄鉱石原料の造粒物。

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