JP5811066B2 - 焼結原料の事前処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、焼結原料を造粒する際の焼結原料の事前処理方法に関する。
焼結原料は鉄鉱石からなる粉鉱石であり、必要に応じて成分調整する副原料や凝結材を配合し、焼成前に、この粉鉱石に水とバインダーを混合し造粒処理することで、焼結機へ装入する微粉量を低減している。この造粒は、焼結生産性の維持改善に重要な操作であり、従来から各種の造粒技術が提案されてきた。
例えば、特許文献１には、焼結鉱の製造において、二系列の造粒ラインを用い、この両ラインで使用する生石灰の合計量を変えることなく、各造粒ラインで使用する生石灰の配合比を変えることで、焼結原料の造粒性を改善する方法が開示されている。これにより、微粉で高結晶水である焼結性の悪い原料（マラマンバ鉱石）を、焼結原料として使用できるようにしている。
例えば、特許文献１には、焼結鉱の製造において、二系列の造粒ラインを用い、この両ラインで使用する生石灰の合計量を変えることなく、各造粒ラインで使用する生石灰の配合比を変えることで、焼結原料の造粒性を改善する方法が開示されている。これにより、微粉で高結晶水である焼結性の悪い原料（マラマンバ鉱石）を、焼結原料として使用できるようにしている。
しかしながら、近年、劣質な鉄鉱石を粉砕処理し浮遊選鉱処理して得られる難造粒性の粉鉱石（即ち、微粉原料）が増加してきており、この微粉原料を従来の方法で造粒処理しようとすると、高価なバインダーの添加量を大幅に増加させる必要があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、バインダーの使用量増加を抑制し、焼結原料の造粒性を改善して、難造粒性を有する微粉原料の造粒を可能とし、更には、造粒物の崩壊を抑制して、焼結鉱の製造に使用できるようにする焼結原料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原料の事前処理方法は、鉄鉱石として５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度の粉鉱石である微粉原料を用いる焼結原料Ａ群と、１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上の粒度を有する生石灰及び消石灰のいずれか１又は２からなるバインダーＸＡを、撹拌機に装入し、該撹拌機の撹拌羽根の周速を２ｍ／秒以上にして撹拌するラインＡと、
鉄鉱石として前記粉鉱石と同一粒度又は異なる粒度の粉鉱石を用いる焼結原料Ｂ群と、１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上の粒度を有する生石灰及び消石灰のいずれか１又は２からなるバインダーＸＢが供給されるラインＢとを有し、
前記ラインＡで得られた撹拌物と、前記ラインＢの供給物とを合流させた後、更に造粒して造粒物とする焼結原料の事前処理方法であって、
前記焼結原料Ａ群の量αＡと前記バインダーＸＡの生石灰換算量βＡとの合計量ＴＡに対する前記生石灰換算量βＡの割合であるバインダー濃度ＣＡを、前記焼結原料Ｂ群の量αＢと前記バインダーＸＢの生石灰換算量βＢとの合計量ＴＢに対する前記生石灰換算量βＢの割合であるバインダー濃度ＣＢで除した値を１超とし、かつ前記バインダー濃度ＣＢを０．２質量％超とする。
鉄鉱石として前記粉鉱石と同一粒度又は異なる粒度の粉鉱石を用いる焼結原料Ｂ群と、１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上の粒度を有する生石灰及び消石灰のいずれか１又は２からなるバインダーＸＢが供給されるラインＢとを有し、
前記ラインＡで得られた撹拌物と、前記ラインＢの供給物とを合流させた後、更に造粒して造粒物とする焼結原料の事前処理方法であって、
前記焼結原料Ａ群の量αＡと前記バインダーＸＡの生石灰換算量βＡとの合計量ＴＡに対する前記生石灰換算量βＡの割合であるバインダー濃度ＣＡを、前記焼結原料Ｂ群の量αＢと前記バインダーＸＢの生石灰換算量βＢとの合計量ＴＢに対する前記生石灰換算量βＢの割合であるバインダー濃度ＣＢで除した値を１超とし、かつ前記バインダー濃度ＣＢを０．２質量％超とする。
本発明に係る焼結原料の事前処理方法において、少なくとも前記ラインＢに凝結材が配合されていることが好ましい。
本発明に係る焼結原料の事前処理方法は、鉄鉱石として微粉原料を使用する焼結原料Ａ群と、１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上の粒度を有する生石灰（バインダーＸＡ）を、撹拌機に装入し、その撹拌羽根の周速を２ｍ／秒以上にして撹拌するため、添加した生石灰の消化（消石灰化）が促進され、微粒化し、水と共に微粉原料に均一に混ざり易くなる。ここで、生成した消石灰の一部については、水に溶解することでも、微粉原料に均一に混ざり易くなる。
また、上記した微粉原料に、生石灰の代わりに、又は生石灰と共に、消石灰（バインダーＸＡ）を添加する場合も同様であり、一部の消石灰が水に溶解して、微粉原料中に均一に混ざり易くなる。
このラインＡの撹拌物（焼結原料Ａ群とバインダーＸＡ）を、ラインＢの供給物（焼結原料Ｂ群と１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上の粒度を有するバインダーＸＢ）と合流させた後に造粒するに際し、ラインＡのバインダー濃度ＣＡをラインＢのバインダー濃度ＣＢで除した値を１超とし、かつバインダー濃度ＣＢを０．２質量％超とするので、バインダー（生石灰や消石灰）の使用量を顕著に増加させることなく、造粒性を改善して、焼結原料Ａ群を造粒でき、更には、造粒物の崩壊を抑制して、焼結鉱を製造できる。
これは、粒度構成が、１０μｍオーバー５００μｍアンダー程度に揃った焼結原料Ａ群のみを造粒した際には、造粒物内部に空間が形成されるため、撹拌機の撹拌羽根の周速を上記した周速にし、かつ上記した粒度を有する生石灰や消石灰を用いることで、これらが造粒物内部（撹拌物内部）の空間に充填されることによる。
なお、前記した特許文献１に記載のマラマンバ鉱石は、１０μｍアンダーの微粒子が多い焼結原料であり、上記した焼結原料Ａ群程度の難造粒性は呈さない。
また、上記した微粉原料に、生石灰の代わりに、又は生石灰と共に、消石灰（バインダーＸＡ）を添加する場合も同様であり、一部の消石灰が水に溶解して、微粉原料中に均一に混ざり易くなる。
このラインＡの撹拌物（焼結原料Ａ群とバインダーＸＡ）を、ラインＢの供給物（焼結原料Ｂ群と１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上の粒度を有するバインダーＸＢ）と合流させた後に造粒するに際し、ラインＡのバインダー濃度ＣＡをラインＢのバインダー濃度ＣＢで除した値を１超とし、かつバインダー濃度ＣＢを０．２質量％超とするので、バインダー（生石灰や消石灰）の使用量を顕著に増加させることなく、造粒性を改善して、焼結原料Ａ群を造粒でき、更には、造粒物の崩壊を抑制して、焼結鉱を製造できる。
これは、粒度構成が、１０μｍオーバー５００μｍアンダー程度に揃った焼結原料Ａ群のみを造粒した際には、造粒物内部に空間が形成されるため、撹拌機の撹拌羽根の周速を上記した周速にし、かつ上記した粒度を有する生石灰や消石灰を用いることで、これらが造粒物内部（撹拌物内部）の空間に充填されることによる。
なお、前記した特許文献１に記載のマラマンバ鉱石は、１０μｍアンダーの微粒子が多い焼結原料であり、上記した焼結原料Ａ群程度の難造粒性は呈さない。
また、少なくともラインＢに凝結材が配合されている場合、焼結現象（酸化発熱現象）を促進することができるため、凝結材の添加量を抑制することが可能となる。また、凝結材の添加量を変えない場合は、焼結鉱の生産性を向上できる。
一般に凝結材は、焼結鉱の強度等を確保する目的で焼結原料に添加するが、凝結材の使用はコストの上昇を招くため、その添加量は必要最小限であることが求められている。一方、凝結材が微粉（粒度構成：１０μｍオーバー５００μｍアンダー程度）の付着により造粒物内部に埋没すると、酸化発熱現象に寄与し難くなるため、凝結材の添加量を抑制することが困難となる。
このため、凝結材を微粉の少ないラインＢに配合することで、凝結材の埋没を抑制することができる。
一般に凝結材は、焼結鉱の強度等を確保する目的で焼結原料に添加するが、凝結材の使用はコストの上昇を招くため、その添加量は必要最小限であることが求められている。一方、凝結材が微粉（粒度構成：１０μｍオーバー５００μｍアンダー程度）の付着により造粒物内部に埋没すると、酸化発熱現象に寄与し難くなるため、凝結材の添加量を抑制することが困難となる。
このため、凝結材を微粉の少ないラインＢに配合することで、凝結材の埋没を抑制することができる。
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、本発明に想到した経緯について説明する。
はじめに、粉鉱石（鉄鉱石）のうち、難造粒性を示す微粉原料の造粒性について説明する。
篩目１０μｍアンダーの粒子（微粒子）が５質量％以下と極めて少なく、５００μｍアンダーの粒子が５０質量％以上と非常に多い微粉原料（鉄鉱石）が、通常の鉄鉱石と異なる点は、１０μｍアンダーの微粒子が極めて少ない点であり、例えば、鉄鉱石の粉砕処理と水による比重選鉱処理を繰り返すことで、この特徴が得られることがわかった。なお、５００μｍアンダーの粒子の質量％の測定に際しては、微粉原料（２ｋｇ）を、１５０℃で１時間乾燥した後、０．５ｍｍの篩目（ＪＩＳ Ｚ８８０１−１「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」に拠る）で分級し、篩下の質量％を求めた。また、１０μｍアンダーの微粒子の質量％の測定に際しては、上記乾燥後の微粉原料を対象に、レーザー回折散乱法の測定機器（日機装株式会社製 ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（登録商標） ＭＴ３３００型、測定範囲：０．０２〜１４００μｍ）を用いた。
まず、本発明に想到した経緯について説明する。
はじめに、粉鉱石（鉄鉱石）のうち、難造粒性を示す微粉原料の造粒性について説明する。
篩目１０μｍアンダーの粒子（微粒子）が５質量％以下と極めて少なく、５００μｍアンダーの粒子が５０質量％以上と非常に多い微粉原料（鉄鉱石）が、通常の鉄鉱石と異なる点は、１０μｍアンダーの微粒子が極めて少ない点であり、例えば、鉄鉱石の粉砕処理と水による比重選鉱処理を繰り返すことで、この特徴が得られることがわかった。なお、５００μｍアンダーの粒子の質量％の測定に際しては、微粉原料（２ｋｇ）を、１５０℃で１時間乾燥した後、０．５ｍｍの篩目（ＪＩＳ Ｚ８８０１−１「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」に拠る）で分級し、篩下の質量％を求めた。また、１０μｍアンダーの微粒子の質量％の測定に際しては、上記乾燥後の微粉原料を対象に、レーザー回折散乱法の測定機器（日機装株式会社製 ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（登録商標） ＭＴ３３００型、測定範囲：０．０２〜１４００μｍ）を用いた。
ここで、鉄鉱石として少なくとも１種又は複数種の粉鉱石（微粉原料の場合を含む）を含むものが焼結原料であり、この焼結原料に、副原料（成分調整用原料）や凝結材（例えば、コークス粉や石炭粉等）が含まれるか否かは任意であり、本実施の形態での焼結原料とは、生石灰や消石灰（バインダー）を含まないものをさす。なお、焼結原料に副原料や凝結材が含まれる場合、焼結原料中の副原料と凝結材の合計量が質量比で３０質量％以下程度（焼結原料中の鉄鉱石量：例えば、焼結原料の７０〜１００質量％程度）となるように、鉄鉱石に副原料と凝結材を添加する場合があるが、焼結原料の造粒性や造粒物の強度は、これらの添加量では改善しにくい。
上記した粒度構成、即ち１０μｍオーバーかつ５００μｍアンダー程度に概ね揃った微粉原料を造粒すると、隣接する原料粒子の間に空間が形成される。
しかし、上記したように、微粉原料中には、この空間を充填する１０μｍアンダーの微粒子が極めて少ないため、微粉原料は空間を内包したまま造粒され、造粒物の強度が極めて低くなる。このため、たとえセルロース等の粘着質のバインダーを用いて微粉原料を造粒し、隣接する微粉原料の粒子同士を粘着できたとしても、造粒物内部には空間が残留するため、造粒物の強度を向上しにくい。
更に一般に、粉鉱石は水を用いて造粒するが、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を、微粉原料に３０質量％以上６０質量％以下含める場合、高結晶水鉱石の気孔に水が吸収され、造粒物強度が経時劣化（低下）する問題もある。
上記状況において、上記した微粉原料の造粒に用いるバインダーには、１０μｍアンダーの微粒子を供給でき、上記した空間を充填できるものが好ましいことに想到した。
しかし、上記したように、微粉原料中には、この空間を充填する１０μｍアンダーの微粒子が極めて少ないため、微粉原料は空間を内包したまま造粒され、造粒物の強度が極めて低くなる。このため、たとえセルロース等の粘着質のバインダーを用いて微粉原料を造粒し、隣接する微粉原料の粒子同士を粘着できたとしても、造粒物内部には空間が残留するため、造粒物の強度を向上しにくい。
更に一般に、粉鉱石は水を用いて造粒するが、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を、微粉原料に３０質量％以上６０質量％以下含める場合、高結晶水鉱石の気孔に水が吸収され、造粒物強度が経時劣化（低下）する問題もある。
上記状況において、上記した微粉原料の造粒に用いるバインダーには、１０μｍアンダーの微粒子を供給でき、上記した空間を充填できるものが好ましいことに想到した。
なお、固形バインダーには、ベントナイトや炭酸カルシウム等があるが、通常の撹拌（混練）処理程度では、上記した微粉原料へ固形バインダーを均一分散させるのが難しいことが判明した。
これは、上記したように、微粉原料の粒径が１０μｍオーバーかつ５００μｍアンダー程度の大きさに概ね揃っており、一般には広範囲な粒度分布を持つことで撹拌による原料の混合が進むため、粒子が微粒化せず溶解もしないベントナイトや炭酸カルシウム等を添加しても分散が進まないものと考えられ、この観点からも、別の手段で１０μｍアンダーの微粒子を添加することが好ましいと考えられた。
以上のことから、本発明者らは、鉄鉱石として、５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度である微粉原料を用いた焼結原料Ａ群を造粒するに際し、撹拌や造粒を容易化するバインダーとして、生石灰と消石灰に想到した。なお、焼結パレットに入れる焼結原料は撹拌を行わない場合もある。
これは、上記したように、微粉原料の粒径が１０μｍオーバーかつ５００μｍアンダー程度の大きさに概ね揃っており、一般には広範囲な粒度分布を持つことで撹拌による原料の混合が進むため、粒子が微粒化せず溶解もしないベントナイトや炭酸カルシウム等を添加しても分散が進まないものと考えられ、この観点からも、別の手段で１０μｍアンダーの微粒子を添加することが好ましいと考えられた。
以上のことから、本発明者らは、鉄鉱石として、５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度である微粉原料を用いた焼結原料Ａ群を造粒するに際し、撹拌や造粒を容易化するバインダーとして、生石灰と消石灰に想到した。なお、焼結パレットに入れる焼結原料は撹拌を行わない場合もある。
次に、生石灰と消石灰による造粒メカニズムについて説明する。
生石灰は、撹拌や造粒中に水と接触することで一部が吸湿し消化（消石灰化）して微粒化し、水と共に微粉原料に均一に混ざり易くなると考えられる。なお、生石灰としては、ＣａＯが例えば８４質量％以上のものが多用されている。
ここで、生成した消石灰の一部については、水に溶解することでも、微粉原料に均一に混ざり易くなる。
なお、微粉原料に、生石灰の代わりに、又は生石灰と共に、消石灰を添加する場合も同様であり、一部の消石灰が水に溶解して、微粉原料中に均一に混ざり易くなる。
生石灰は、撹拌や造粒中に水と接触することで一部が吸湿し消化（消石灰化）して微粒化し、水と共に微粉原料に均一に混ざり易くなると考えられる。なお、生石灰としては、ＣａＯが例えば８４質量％以上のものが多用されている。
ここで、生成した消石灰の一部については、水に溶解することでも、微粉原料に均一に混ざり易くなる。
なお、微粉原料に、生石灰の代わりに、又は生石灰と共に、消石灰を添加する場合も同様であり、一部の消石灰が水に溶解して、微粉原料中に均一に混ざり易くなる。
生石灰の消化で生成する消石灰や、水の蒸発等によって再晶出する消石灰は、粒径が１０μｍアンダーの微粒子であり、更にはサブミクロンオーダーの微粒子も多く含まれており、固体架橋によって上記微粉原料の造粒性向上や造粒物の強度向上に大きく寄与する。
従って、極力多くの生石灰を消化させることが重要となる。
上記したことから、難造粒性の微粉原料と、その他の原料（例えば、造粒が容易な易造粒性原料）を混合する場合は、難造粒性の微粉原料に対して、粒径を小さくする処理を施した生石灰や消石灰の添加や、その添加量を多くすること等も重要となる。
従って、極力多くの生石灰を消化させることが重要となる。
上記したことから、難造粒性の微粉原料と、その他の原料（例えば、造粒が容易な易造粒性原料）を混合する場合は、難造粒性の微粉原料に対して、粒径を小さくする処理を施した生石灰や消石灰の添加や、その添加量を多くすること等も重要となる。
なお、炭酸カルシウム（分子式：ＣａＣＯ３）は、生石灰と同様にＣａＯを含み、そのＣａＯ含有率が５６質量％程度のものであり、石灰石あるいは単に石灰と称される場合がある。しかし、炭酸カルシウムは、化学的に安定な物質であって、吸湿による消化や水への溶解は起こりにくい。
従って、上記した生石灰に、炭酸カルシウムは含まれない。
ここで、添加するバインダーの種類が造粒物の造粒性に及ぼす影響について、図１を参照しながら説明する。
従って、上記した生石灰に、炭酸カルシウムは含まれない。
ここで、添加するバインダーの種類が造粒物の造粒性に及ぼす影響について、図１を参照しながら説明する。
なお、試験は、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を０又は０を超え１０質量％以下配合した５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度である微粉原料（焼結原料Ａ群）に、バインダー（炭酸カルシウム、生石灰、消石灰）を外掛けで２質量％添加し、これを万能ミキサー（自転する撹拌羽根の軸を公転させる竪型ミキサー）で撹拌した後、ドラムミキサーで造粒処理した。ここでは、バインダー添加の評価基準として、バインダーを添加していない難造粒性の微粉原料（原料）のみのものについても、万能ミキサーで撹拌した後、ドラムミキサーで造粒処理した。
詳細条件は、水分：９〜１２質量％の範囲で一定、撹拌（混練）：周速２．０ｍ／秒、処理時間９０秒、造粒：周速１．０ｍ／秒、処理時間６０秒、である。なお、周速は、万能ミキサー（撹拌機）とドラムミキサー（造粒機）において、回転するもの（羽根、ドラム等）で、一番速い部分の速度を意味する。
詳細条件は、水分：９〜１２質量％の範囲で一定、撹拌（混練）：周速２．０ｍ／秒、処理時間９０秒、造粒：周速１．０ｍ／秒、処理時間６０秒、である。なお、周速は、万能ミキサー（撹拌機）とドラムミキサー（造粒機）において、回転するもの（羽根、ドラム等）で、一番速い部分の速度を意味する。
また、評価は、以下の手順で行った。
まず、上記した造粒処理した微粉原料（２ｋｇ）を、１５０℃で１時間乾燥した後、０．５ｍｍの篩目（ＪＩＳ Ｚ８８０１−１「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」に拠る）で分級し、０．５ｍｍアンダーの割合を粉率と定義した。なお、粉率は、バインダーを添加していない微粉原料のみの粉率を「１．０」として、それぞれ算出した。
図１から、微粉原料に対して炭酸カルシウムを添加した場合、造粒性の改善が小さい（粉率：０．７５）のに対し、微粉原料に対して生石灰や消石灰を添加した場合は、造粒性が著しく改善（生石灰：０．４５、消石灰：０．４８）することを、本発明者らは初めて発見した。
これは、生石灰が水と接触することにより微粒化し、更に生成した消石灰（添加した消石灰）の一部が水に溶解することで、微粉原料に均一に混ざり易くなり、固体架橋によって微粉原料の造粒性向上や造粒物の強度向上に大きく寄与したためと考えられる。
まず、上記した造粒処理した微粉原料（２ｋｇ）を、１５０℃で１時間乾燥した後、０．５ｍｍの篩目（ＪＩＳ Ｚ８８０１−１「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」に拠る）で分級し、０．５ｍｍアンダーの割合を粉率と定義した。なお、粉率は、バインダーを添加していない微粉原料のみの粉率を「１．０」として、それぞれ算出した。
図１から、微粉原料に対して炭酸カルシウムを添加した場合、造粒性の改善が小さい（粉率：０．７５）のに対し、微粉原料に対して生石灰や消石灰を添加した場合は、造粒性が著しく改善（生石灰：０．４５、消石灰：０．４８）することを、本発明者らは初めて発見した。
これは、生石灰が水と接触することにより微粒化し、更に生成した消石灰（添加した消石灰）の一部が水に溶解することで、微粉原料に均一に混ざり易くなり、固体架橋によって微粉原料の造粒性向上や造粒物の強度向上に大きく寄与したためと考えられる。
上記粉率は平均値であり、いずれのバインダーを用いた場合も、粉率値は５％程度のばらつきをもった。
一方、上記試験に用いた微粉原料として、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を３０〜６０質量％配合したものを用いた場合、粉率が全体的に悪化（増加）し、特に、バインダーとして炭酸カルシウムを用いた場合は、概ね２〜３割程度のばらつきを示すのに対し、バインダーとして生石灰や消石灰を用いた場合は、炭酸カルシウムの粉率値のばらつきよりも小さな１割程度であった。これは、造粒時や造粒後に気孔に水が吸収され得る高結晶水鉱石を用いたとしても、バインダーとして炭酸カルシウムを用いると上記した固体架橋が安定せず、一方、生石灰や消石灰を用いると上記した固体架橋が安定するものと推定され、吸湿による消化や水への溶解が起きると、気孔への吸水が起こっても固体架橋が比較的安定しているものと推定された。
一方、上記試験に用いた微粉原料として、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を３０〜６０質量％配合したものを用いた場合、粉率が全体的に悪化（増加）し、特に、バインダーとして炭酸カルシウムを用いた場合は、概ね２〜３割程度のばらつきを示すのに対し、バインダーとして生石灰や消石灰を用いた場合は、炭酸カルシウムの粉率値のばらつきよりも小さな１割程度であった。これは、造粒時や造粒後に気孔に水が吸収され得る高結晶水鉱石を用いたとしても、バインダーとして炭酸カルシウムを用いると上記した固体架橋が安定せず、一方、生石灰や消石灰を用いると上記した固体架橋が安定するものと推定され、吸湿による消化や水への溶解が起きると、気孔への吸水が起こっても固体架橋が比較的安定しているものと推定された。
以上のことから、本発明者らは、難造粒性を有する微粉原料の造粒性を向上できる焼結原料の事前処理方法に想到した。即ち、鉄鉱石として５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度の粉鉱石である微粉原料を用いる焼結原料Ａ群（難造粒性微粉原料）と、１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上の粒度を有する生石灰及び消石灰のいずれか１又は２からなるバインダーＸＡを、撹拌機に装入し、撹拌機の撹拌羽根の周速を２ｍ／秒以上にして撹拌するラインＡと、鉄鉱石として前記粉鉱石と同一粒度又は異なる粒度の粉鉱石を用いる焼結原料Ｂ群（難造粒性微粉原料又は易造粒性原料）と、１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上の粒度を有する生石灰及び消石灰のいずれか１又は２からなるバインダーＸＢが供給されるラインＢとを有し、ラインＡで得られた撹拌物（焼結原料Ａ群とバインダーＸＡ）と、ラインＢの供給物（焼結原料Ｂ群とバインダーＸＢ）とを合流させた後、更に造粒して造粒物とする焼結原料の事前処理方法であり、焼結原料Ａ群の量αＡとバインダーＸＡの生石灰換算量βＡとの合計量ＴＡに対する生石灰換算量βＡの割合であるバインダー濃度ＣＡを、焼結原料Ｂ群の量αＢとバインダーＸＢの生石灰換算量βＢとの合計量ＴＢに対する生石灰換算量βＢの割合であるバインダー濃度ＣＢで除した値を１超とし、かつバインダー濃度ＣＢを０．２質量％超とする方法である。
上記した生石灰は、石灰石などの主成分である炭酸カルシウムを１１００℃程度に加熱し、二酸化炭素を放出させる熱分解により製造し、その後、破砕による細粒化処理を行って、所定の粒度としている。
しかし、生石灰の粒度を小さくするに際しては、上記したように、細粒化処理を行う必要があり、製造コストの上昇を招くことから、粉率を抑制できる範囲内で、生石灰の粒度を比較的粗粒の状態、例えば、２５０μｍアンダーを０質量％又は０質量％を超え５０質量％未満（更には、４０質量％以下）とするのがよい。これにより、生石灰の細粒化処理を省略できるため、製造コストの低減が図れて経済的である。
しかし、生石灰の粒度を小さくするに際しては、上記したように、細粒化処理を行う必要があり、製造コストの上昇を招くことから、粉率を抑制できる範囲内で、生石灰の粒度を比較的粗粒の状態、例えば、２５０μｍアンダーを０質量％又は０質量％を超え５０質量％未満（更には、４０質量％以下）とするのがよい。これにより、生石灰の細粒化処理を省略できるため、製造コストの低減が図れて経済的である。
また、上記した生石灰と焼結原料を、撹拌機を用いて撹拌するに際しては、撹拌羽根の周速を２ｍ／秒（更に好ましくは、３ｍ／秒）以上にすることで、水と生石灰との単位時間あたりの接触割合を増加させることができ、生石灰の消石灰化による微粒化促進、及び生成する消石灰を焼結原料全体（マクロ）に分散させ、各焼結原料の粒子表面に極力付着（ミクロに分散）させることができる。また、消石灰と焼結原料を、撹拌機を用いて撹拌するに際しても、撹拌羽根の周速を２ｍ／秒（更に好ましくは、３ｍ／秒）以上にすることで、消石灰を焼結原料全体（マクロ）に分散させ、各焼結原料の粒子表面に極力付着（ミクロに分散）させることができる。
従って、撹拌機は、撹拌羽根の周速を２ｍ／秒以上にできるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、前記した万能ミキサー等を使用できる。なお、撹拌羽根の周速の上限値は、上記した記載から特に限定していないが、世の中で一般的に使用されている撹拌機を考慮すれば、例えば、３５ｍ／秒程度である。また、撹拌羽根の直径は、実験室で使用するものも含めて、０．１〜１．５ｍ程度である。なお、撹拌羽根の直径とは、回転時の撹拌羽根の外径を意味し、例えば、回転軸の周囲周方向に複数の羽根が設けられている場合は、回転軸を挟んでその両側に設けられた羽根の先端間の距離を意味する。
ここで、難造粒性微粉原料と易造粒性原料の粒度の関係を、表１に示す。
従って、撹拌機は、撹拌羽根の周速を２ｍ／秒以上にできるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、前記した万能ミキサー等を使用できる。なお、撹拌羽根の周速の上限値は、上記した記載から特に限定していないが、世の中で一般的に使用されている撹拌機を考慮すれば、例えば、３５ｍ／秒程度である。また、撹拌羽根の直径は、実験室で使用するものも含めて、０．１〜１．５ｍ程度である。なお、撹拌羽根の直径とは、回転時の撹拌羽根の外径を意味し、例えば、回転軸の周囲周方向に複数の羽根が設けられている場合は、回転軸を挟んでその両側に設けられた羽根の先端間の距離を意味する。
ここで、難造粒性微粉原料と易造粒性原料の粒度の関係を、表１に示す。
上記した難造粒性微粉原料、即ち５００μｍアンダー（−５００μｍ）が５０質量％以上かつ１０μｍアンダー（−１０μｍ）が５質量％以下の粒度を有する原料は、表１中の「Ａ」に該当する。
一方、粉鉱石（鉄鉱石）から、上記した難造粒性微粉原料を除いた焼結原料である易造粒性原料は、表１中の「Ｂ１」、「Ｂ２」、及び「Ｂ３」に該当する。即ち、５００μｍアンダーが５０質量％未満かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度を有する原料は、表１中の「Ｂ１」に、５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％超の粒度を有する原料は、表１中の「Ｂ２」に、５００μｍアンダーが５０質量％未満かつ１０μｍアンダーが５質量％超の粒度を有する原料は、表１中の「Ｂ３」に、それぞれ該当する。
以上のように、造粒処理する焼結原料は、表１のように分類できる。
一方、粉鉱石（鉄鉱石）から、上記した難造粒性微粉原料を除いた焼結原料である易造粒性原料は、表１中の「Ｂ１」、「Ｂ２」、及び「Ｂ３」に該当する。即ち、５００μｍアンダーが５０質量％未満かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度を有する原料は、表１中の「Ｂ１」に、５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％超の粒度を有する原料は、表１中の「Ｂ２」に、５００μｍアンダーが５０質量％未満かつ１０μｍアンダーが５質量％超の粒度を有する原料は、表１中の「Ｂ３」に、それぞれ該当する。
以上のように、造粒処理する焼結原料は、表１のように分類できる。
なお、上記した「Ｂ１」、「Ｂ２」、「Ｂ３」の分類は、粒度分布を調べた鉄鉱石銘柄で決定でき、これらの配合後でも、粒度分布に基づいて決定できる。更に、篩処理や粉砕処理によっても粒度が調整できるため、上記した「Ａ」、「Ｂ１」、「Ｂ２」、「Ｂ３」の分類に決定できる。この篩処理と粉砕処理のいずれか一方（単独）又は双方の処理方法は、粒度が安定するため、造粒状況が安定して好ましい。
次に、難造粒性微粉原料の粒度構成を、上記した範囲に規定した理由について、図２（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら説明する。
試験は、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を３０〜６０質量％配合した原料に生石灰（粒度：１．０ｍｍアンダーが５０質量％未満）を、外掛けで２質量％添加し、これを前記した万能ミキサーで撹拌した後、ドラムミキサーで造粒して行った。この原料には、図２（Ａ）の場合、原料中の１０μｍアンダーの質量割合を５質量％に固定し、５００μｍアンダーの質量割合を、２０質量％、５０質量％、７５質量％に変更した原料を、図２（Ｂ）の場合、原料中の５００μｍアンダーの質量割合を５０質量％に固定し、１０μｍアンダーの質量割合を、２．５質量％、５質量％、８質量％に変更した原料を、それぞれ使用した。
なお、水分、撹拌、及び造粒の各条件は、前記した詳細条件と同一である。
試験は、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を３０〜６０質量％配合した原料に生石灰（粒度：１．０ｍｍアンダーが５０質量％未満）を、外掛けで２質量％添加し、これを前記した万能ミキサーで撹拌した後、ドラムミキサーで造粒して行った。この原料には、図２（Ａ）の場合、原料中の１０μｍアンダーの質量割合を５質量％に固定し、５００μｍアンダーの質量割合を、２０質量％、５０質量％、７５質量％に変更した原料を、図２（Ｂ）の場合、原料中の５００μｍアンダーの質量割合を５０質量％に固定し、１０μｍアンダーの質量割合を、２．５質量％、５質量％、８質量％に変更した原料を、それぞれ使用した。
なお、水分、撹拌、及び造粒の各条件は、前記した詳細条件と同一である。
また、評価についても、前記した０．５ｍｍアンダーの割合を粉率と定義して行った。なお、粉率は、図２（Ａ）の場合、原料中の１０μｍアンダーの質量割合を５質量％に固定し、５００μｍアンダーの質量割合を５０質量％にした造粒物の粉率を、また図２（Ｂ）の場合、原料中の５００μｍアンダーの質量割合を５０質量％に固定し、１０μｍアンダーの質量割合を５質量％にした造粒物の粉率を、それぞれ「１」として算出した。
図２（Ａ）に示すように、原料中の１０μｍアンダーの質量割合を５質量％に固定した場合、５００μｍアンダーの質量割合が５０質量％以上になることで、造粒物の粉率が急激に上昇する傾向が得られた。
また、図２（Ｂ）に示すように、原料中の５００μｍアンダーの質量割合を５０質量％に固定した場合、１０μｍアンダーの質量割合が５質量％以下になることで、造粒物の粉率が急激に上昇する傾向が得られた。
図２（Ａ）に示すように、原料中の１０μｍアンダーの質量割合を５質量％に固定した場合、５００μｍアンダーの質量割合が５０質量％以上になることで、造粒物の粉率が急激に上昇する傾向が得られた。
また、図２（Ｂ）に示すように、原料中の５００μｍアンダーの質量割合を５０質量％に固定した場合、１０μｍアンダーの質量割合が５質量％以下になることで、造粒物の粉率が急激に上昇する傾向が得られた。
以上のことから、本発明は、造粒物の粉率が高くなる難造粒性を示す微粉原料の粒度として、５００μｍアンダーが５０質量％（更には６０質量％）以上かつ１０μｍアンダーが５質量％（更には４質量％）以下を規定した。なお、５００μｍアンダーの上限値を規定していないのは１００質量％でもよく、また１０μｍアンダーの下限値を規定していないのは０質量％でもよいためである。
以上から、５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度の微粉原料であれば、造粒物の粉率が極めて上昇（悪化）することがわかる。また、これに対し、５００μｍアンダーが５０質量％未満又は１０μｍアンダーが５質量％超の粒度の粉鉱石であれば、粉率が一定レベル下がる（改善する）ことがわかる。
以上から、５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度の微粉原料であれば、造粒物の粉率が極めて上昇（悪化）することがわかる。また、これに対し、５００μｍアンダーが５０質量％未満又は１０μｍアンダーが５質量％超の粒度の粉鉱石であれば、粉率が一定レベル下がる（改善する）ことがわかる。
続いて、微粉原料に添加する生石灰の粒度構成について、図３を参照しながら説明する。
試験は、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を３０〜６０質量％配合した５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度である難造粒性微粉原料と、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を３０〜６０質量％配合した５００μｍアンダーが５０質量％未満又は１０μｍアンダーが５質量％超の粒度である易造粒性原料に、それぞれ１．０ｍｍアンダーの質量割合が異なる生石灰（２５０μｍアンダーは０質量％で一定）を、外掛けで２質量％添加し、これを前記した万能ミキサーで撹拌した後（撹拌速度が１．０ｍ／秒と２．０ｍ／秒）、又は撹拌することなく（撹拌機無）、ドラムミキサーで造粒して行った。なお、水分と造粒の各条件は、前記した詳細条件と同一である。
また、評価についても、前記した０．５ｍｍアンダーの質量割合を粉率と定義して行った。なお、粉率は、易造粒性原料の造粒に際し、粉率の低下が顕著でなくなる場合、即ち撹拌機無しで生石灰中の１．０ｍｍアンダーの質量割合を１０質量％にした場合を「１」として算出し、この粉率（図３中の点線）以下を合格とした。
試験は、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を３０〜６０質量％配合した５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度である難造粒性微粉原料と、結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を３０〜６０質量％配合した５００μｍアンダーが５０質量％未満又は１０μｍアンダーが５質量％超の粒度である易造粒性原料に、それぞれ１．０ｍｍアンダーの質量割合が異なる生石灰（２５０μｍアンダーは０質量％で一定）を、外掛けで２質量％添加し、これを前記した万能ミキサーで撹拌した後（撹拌速度が１．０ｍ／秒と２．０ｍ／秒）、又は撹拌することなく（撹拌機無）、ドラムミキサーで造粒して行った。なお、水分と造粒の各条件は、前記した詳細条件と同一である。
また、評価についても、前記した０．５ｍｍアンダーの質量割合を粉率と定義して行った。なお、粉率は、易造粒性原料の造粒に際し、粉率の低下が顕著でなくなる場合、即ち撹拌機無しで生石灰中の１．０ｍｍアンダーの質量割合を１０質量％にした場合を「１」として算出し、この粉率（図３中の点線）以下を合格とした。
図３に示すように、難造粒性微粉原料の造粒に際しては、撹拌速度を２．０ｍ／秒以上にし、生石灰中の１．０ｍｍアンダーの質量割合を５０質量％以上にすることで、造粒物の粉率が急激に低下して、粉率が合格の基準を満たした（図３中の太線）。
また、易造粒性原料を造粒する場合、難造粒性微粉原料と比較して造粒性が良好であるため、生石灰中の１．０ｍｍアンダーの質量割合を１０質量％以上にすることで、造粒物の粉率が低下して、粉率が合格の基準を満たした（図３中の細線）。
以上のことから、ラインＡで難造粒性微粉原料を撹拌するに際しては、撹拌速度を２．０ｍ／秒以上にし、１．０ｍｍアンダーが５０質量％（更には６０質量％）以上の粒度を有する生石灰を用いることとした。なお、ここで、１．０ｍｍアンダーの上限値を規定していないのは、１００質量％でもよいためである。
上記した結果は、生石灰の代わりに消石灰を使用した場合も、同様の傾向が得られた。
また、易造粒性原料を造粒する場合、難造粒性微粉原料と比較して造粒性が良好であるため、生石灰中の１．０ｍｍアンダーの質量割合を１０質量％以上にすることで、造粒物の粉率が低下して、粉率が合格の基準を満たした（図３中の細線）。
以上のことから、ラインＡで難造粒性微粉原料を撹拌するに際しては、撹拌速度を２．０ｍ／秒以上にし、１．０ｍｍアンダーが５０質量％（更には６０質量％）以上の粒度を有する生石灰を用いることとした。なお、ここで、１．０ｍｍアンダーの上限値を規定していないのは、１００質量％でもよいためである。
上記した結果は、生石灰の代わりに消石灰を使用した場合も、同様の傾向が得られた。
上記したように、ラインＡで撹拌処理する焼結原料には、難造粒性微粉原料を用いているが、ラインＢへ供給する焼結原料は限定していない。これは、難造粒性微粉原料（表１のＡ）と易造粒性原料（表１中のＢ１〜Ｂ３）のいずれでもよいためである。
なお、ラインＡでは、上記したように、撹拌機の撹拌羽根の周速を２．０ｍ／秒以上とするため、添加した生石灰の消化（消石灰化）が促進され、微粒化し、水と共に微粉原料に均一に混ざり易くなる。ここで、生成した消石灰の一部については、水に溶解することでも、微粉原料に均一に混ざり易くなる。また、微粉原料に、生石灰の代わりに、又は生石灰と共に、消石灰を添加する場合も同様であり、一部の消石灰が水に溶解して、微粉原料中に均一に混ざり易くなる。
このように、微粉原料に均一に混ざり易くなったバインダーＸＡを、微粉原料と共に（撹拌物として）ラインＢに供給するため、ラインＢでは撹拌機（混練機）を必須にしていない。
なお、ラインＡでは、上記したように、撹拌機の撹拌羽根の周速を２．０ｍ／秒以上とするため、添加した生石灰の消化（消石灰化）が促進され、微粒化し、水と共に微粉原料に均一に混ざり易くなる。ここで、生成した消石灰の一部については、水に溶解することでも、微粉原料に均一に混ざり易くなる。また、微粉原料に、生石灰の代わりに、又は生石灰と共に、消石灰を添加する場合も同様であり、一部の消石灰が水に溶解して、微粉原料中に均一に混ざり易くなる。
このように、微粉原料に均一に混ざり易くなったバインダーＸＡを、微粉原料と共に（撹拌物として）ラインＢに供給するため、ラインＢでは撹拌機（混練機）を必須にしていない。
上記したラインＡで得られた撹拌物（難造粒性微粉原料とバインダーＸＡ）と、ラインＢの供給物（難造粒性微粉原料又は易造粒性原料とバインダーＸＢ）とを合流させた後、更に造粒して造粒物とする。なお、撹拌物と供給物の合流後の造粒処理には、ドラムミキサーや皿型造粒機のような転動型造粒機（造粒機）を用いることができるが、アイリッヒミキサーやレディゲミキサーのような撹拌機（混練機）を用いてもよい。
上記した造粒物の製造にあっては、バインダーの使用量増加を抑制する必要があることから、バインダーの能力をより効果的に発揮させるため、ラインＡとラインＢで使用する全バインダー量を一定にし、ラインＡとラインＢで使用するバインダー量を変更する。このため、ラインＢで使用するバインダーの粒度構成も、上記したラインＡで使用するバインダーの粒度構成と同一とした。なお、ラインＡ、Ｂで使用するバインダーは、前記した粒度範囲を満足すれば、同じでもよく、また異なってもよい。
ここで、ラインＡの生石灰濃度ＣＡをラインＢの生石灰濃度ＣＢで除した値、即ち比（ＣＡ／ＣＢ）が、造粒後の粉率に及ぼす影響について、図４を参照しながら説明する。
上記した造粒物の製造にあっては、バインダーの使用量増加を抑制する必要があることから、バインダーの能力をより効果的に発揮させるため、ラインＡとラインＢで使用する全バインダー量を一定にし、ラインＡとラインＢで使用するバインダー量を変更する。このため、ラインＢで使用するバインダーの粒度構成も、上記したラインＡで使用するバインダーの粒度構成と同一とした。なお、ラインＡ、Ｂで使用するバインダーは、前記した粒度範囲を満足すれば、同じでもよく、また異なってもよい。
ここで、ラインＡの生石灰濃度ＣＡをラインＢの生石灰濃度ＣＢで除した値、即ち比（ＣＡ／ＣＢ）が、造粒後の粉率に及ぼす影響について、図４を参照しながら説明する。
この試験は、ラインＡとラインＢの処理量を１対１（同量）にし、生石灰濃度をラインＡ、Ｂの処理量全体で２質量％（一定）にして生石灰をラインＡ、Ｂへ振り分け、ラインＡ、Ｂの生石灰濃度を種々変更し、ラインＡで撹拌物を製造した後、ラインＢで造粒物を製造した。なお、ラインＡ、Ｂでそれぞれ使用する焼結原料Ａ群と焼結原料Ｂ群には、共に結晶水を４質量％以上含む高結晶水鉱石を３０〜６０質量％配合した難造粒性微粉原料（粒度：５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下）を使用し、バインダーには、生石灰（粒度：１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上）を使用した。このため、ここでは、バインダー濃度ＣＡ、ＣＢを生石灰濃度ＣＡ、ＣＢとも記載している。
また、造粒物の製造条件は、水分：９〜１２質量％の範囲で一定、ラインＡの撹拌：周速２．０ｍ／秒、処理時間９０秒、ラインＢの造粒：周速１．０ｍ／秒、処理時間６０秒、とした。
ここで、ラインＡの処理量とは、ラインＡで使用した焼結原料Ａ群の量αＡとバインダーＸＡの生石灰換算量βＡとの合計量ＴＡを意味する（ラインＢの処理量も同様）。
また、造粒物の製造条件は、水分：９〜１２質量％の範囲で一定、ラインＡの撹拌：周速２．０ｍ／秒、処理時間９０秒、ラインＢの造粒：周速１．０ｍ／秒、処理時間６０秒、とした。
ここで、ラインＡの処理量とは、ラインＡで使用した焼結原料Ａ群の量αＡとバインダーＸＡの生石灰換算量βＡとの合計量ＴＡを意味する（ラインＢの処理量も同様）。
また、ラインＡのバインダー濃度ＣＡは、ラインＡの処理量に対する生石灰換算量βＡの割合であり、以下の式で表される（ラインＢのバインダー濃度ＣＢも同様）。
（バインダー濃度ＣＡ）
＝（バインダーＸＡの生石灰換算量βＡ）／（ラインＡの処理量）×１００ ・・・(1)
上記した生石灰換算量βＡについて、バインダーＸＡとして生石灰（ＣａＯ）を使用する場合は、ＣａＯの質量が生石灰換算量βＡとなるが、バインダーＸＡとして消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を使用する場合は、Ｃａ（ＯＨ）２中のＣａＯの質量が生石灰換算量βＡとなる。なお、バインダーＸＡの質量は、水分が０質量％の状態で測定した質量である（バインダーＸＢも同様）。
ここで、得られた造粒物中のバインダー濃度（造粒物の質量に対するバインダーＸＡ、ＸＢの合計質量の割合）は、例えば、０．５〜６質量％、である。
（バインダー濃度ＣＡ）
＝（バインダーＸＡの生石灰換算量βＡ）／（ラインＡの処理量）×１００ ・・・(1)
上記した生石灰換算量βＡについて、バインダーＸＡとして生石灰（ＣａＯ）を使用する場合は、ＣａＯの質量が生石灰換算量βＡとなるが、バインダーＸＡとして消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を使用する場合は、Ｃａ（ＯＨ）２中のＣａＯの質量が生石灰換算量βＡとなる。なお、バインダーＸＡの質量は、水分が０質量％の状態で測定した質量である（バインダーＸＢも同様）。
ここで、得られた造粒物中のバインダー濃度（造粒物の質量に対するバインダーＸＡ、ＸＢの合計質量の割合）は、例えば、０．５〜６質量％、である。
上記したように、ラインＡ、Ｂの全処理量での生石灰濃度を２質量％に固定して生石灰をラインＡ、Ｂへ振り分けるにあたり、ラインＢの生石灰濃度ＣＢを、４．０質量％、３．０質量％、２．０質量％、１．０質量％、０．６質量％、０．４質量％、０．２質量％、０．１質量％、にすると、これに対応して、ラインＡの生石灰濃度ＣＡが、０質量％、１．０質量％、２．０質量％、３．０質量％、３．４質量％、３．６質量％、３．８質量％、３．９質量％、となる。
このように、生石灰をラインＡ、Ｂへ振り分けることで、ラインＡ、Ｂの生石灰濃度ＣＡ、ＣＢが２．０質量％を超えるのは、ラインＡ、Ｂ全体の生石灰濃度が、以下の式で表されることによる。
（ラインＡ、Ｂ全体のバインダー濃度）
＝｛（バインダーＸＡの生石灰換算量βＡ）＋（バインダーＸＢの生石灰換算量βＢ）｝
／｛（ラインＡの処理量）＋（ラインＢの処理量）｝×１００ ・・・(2)
このように、生石灰をラインＡ、Ｂへ振り分けることで、ラインＡ、Ｂの生石灰濃度ＣＡ、ＣＢが２．０質量％を超えるのは、ラインＡ、Ｂ全体の生石灰濃度が、以下の式で表されることによる。
（ラインＡ、Ｂ全体のバインダー濃度）
＝｛（バインダーＸＡの生石灰換算量βＡ）＋（バインダーＸＢの生石灰換算量βＢ）｝
／｛（ラインＡの処理量）＋（ラインＢの処理量）｝×１００ ・・・(2)
上記した試験条件により得られた図４の試験結果について説明する。
図４に示すように、ラインＡの生石灰濃度ＣＡを増加させるに従い（ＣＡ／ＣＢを上昇させるに従い）、粉率が低下した。これは、以下の理由による。
ラインＡでは、周速２．０ｍ／秒で撹拌するため、添加した生石灰の消化（消石灰化）が促進され、微粒化し、水と共に微粉原料に均一に混ざり易くなる。ここで、生成した消石灰の一部については、水に溶解することでも、微粉原料に均一に混ざり易くなる。なお、微粉原料に、生石灰の代わりに、又は生石灰と共に、消石灰を添加する場合も同様であり、一部の消石灰が水に溶解して、微粉原料中に均一に混ざり易くなる。
このように、微粉原料に均一に混ざり易くなったものが、ラインＢの供給物に供給されるため、ラインＢに直接、生石灰や消石灰を添加する場合よりも、造粒性が向上するためと考えられる。
図４に示すように、ラインＡの生石灰濃度ＣＡを増加させるに従い（ＣＡ／ＣＢを上昇させるに従い）、粉率が低下した。これは、以下の理由による。
ラインＡでは、周速２．０ｍ／秒で撹拌するため、添加した生石灰の消化（消石灰化）が促進され、微粒化し、水と共に微粉原料に均一に混ざり易くなる。ここで、生成した消石灰の一部については、水に溶解することでも、微粉原料に均一に混ざり易くなる。なお、微粉原料に、生石灰の代わりに、又は生石灰と共に、消石灰を添加する場合も同様であり、一部の消石灰が水に溶解して、微粉原料中に均一に混ざり易くなる。
このように、微粉原料に均一に混ざり易くなったものが、ラインＢの供給物に供給されるため、ラインＢに直接、生石灰や消石灰を添加する場合よりも、造粒性が向上するためと考えられる。
一方、ラインＢの生石灰濃度ＣＢが０．２質量％以下（ＣＡ／ＣＢが３．８／０．２＝１９．０以上）になると（ラインＡの生石灰濃度ＣＡが高くなると）、造粒性が大きく低下し、粉率が増大した（１．０以上）。これは、ラインＡで消化し微粒化した生石灰や消石灰は、ラインＡの微粉原料との混合物という形で供給されるため、ラインＢの微粉原料と均一に混合されるまでに多くの時間を要するためと考えられる。
なお、上記した試験では、ラインＢの焼結原料に難造粒性微粉原料を用いたが、易造粒性原料を用いた場合も同様の結果となった。
また、上記した試験では、ラインＡ、Ｂの全処理量での生石灰濃度を２質量％に固定した場合について説明したが、前記したように、得られた造粒物中のバインダー濃度を０．５〜６質量％の範囲で変更した場合についても、同様の傾向が得られた。
なお、上記した試験では、ラインＢの焼結原料に難造粒性微粉原料を用いたが、易造粒性原料を用いた場合も同様の結果となった。
また、上記した試験では、ラインＡ、Ｂの全処理量での生石灰濃度を２質量％に固定した場合について説明したが、前記したように、得られた造粒物中のバインダー濃度を０．５〜６質量％の範囲で変更した場合についても、同様の傾向が得られた。
ここで、本発明の試験結果と、前記した特許文献１（特開平５−９６０１号公報）の記載内容との相違について、図５を参照しながら、更に詳しく説明する。
なお、図５には、本発明の試験結果を実線で、特許文献１の記載内容を点線で、それぞれ示している。
また、図５の試験条件は図４と同様である。
そして、図５の縦軸は、ラインＡの生石灰濃度ＣＡを０質量％とした場合の焼結生産性を「１．０」として、改善率（向上率）で表している。なお、焼結生産性は、焼成速度と歩留の積で表され、焼成速度の単位は（ｋｇ／分）、歩留の単位は（質量％）、で表される。
なお、図５には、本発明の試験結果を実線で、特許文献１の記載内容を点線で、それぞれ示している。
また、図５の試験条件は図４と同様である。
そして、図５の縦軸は、ラインＡの生石灰濃度ＣＡを０質量％とした場合の焼結生産性を「１．０」として、改善率（向上率）で表している。なお、焼結生産性は、焼成速度と歩留の積で表され、焼成速度の単位は（ｋｇ／分）、歩留の単位は（質量％）、で表される。
本発明と特許文献１とは、ドラムミキサーで処理する原料の一部を撹拌機で処理する点と、両ラインに生石灰を使用する点が、共通である。
また、特許文献１では、生石灰をトータル２％一定とした状態で、撹拌機を使用するラインＡに生石灰を使用しない場合や、全量入れる場合と比較して、撹拌機を使用するラインＡと、それ以外のラインＢに同量ずつ入れる場合に生産性が改善することを報告している（即ち、図５の点線）。なお、特許文献１には、図４中に両ライン１％と記載してあり、全体で２％ととれる記載になっており、文意は不明瞭ではあるが（前記した式（１）、式（２）参照）、ここでは、明細書中のトータル２％一定という記述から、両ラインに２％配合と推定した。
また、特許文献１では、生石灰をトータル２％一定とした状態で、撹拌機を使用するラインＡに生石灰を使用しない場合や、全量入れる場合と比較して、撹拌機を使用するラインＡと、それ以外のラインＢに同量ずつ入れる場合に生産性が改善することを報告している（即ち、図５の点線）。なお、特許文献１には、図４中に両ライン１％と記載してあり、全体で２％ととれる記載になっており、文意は不明瞭ではあるが（前記した式（１）、式（２）参照）、ここでは、明細書中のトータル２％一定という記述から、両ラインに２％配合と推定した。
しかしながら、本発明のように、独特の粒度分布を持つ原料を使用する場合は、生石灰の使用方法として、特許文献１と同様に、生石灰をトータル２％一定とした状態であっても、ラインＡとラインＢに同量ずつ入れるのではなく、図５に示すように、ラインＡに過剰に入れることで（ＣＡ／ＣＢ＞１）、水に溶けた生石灰や消石灰がラインＢの造粒性を向上させることを、発明者らは初めて発見した。なお、造粒性を同等とする場合には、生石灰の使用量を低減することができる。
以上のことから、粉率を低減させ、焼結生産性の改善率を向上させるため、ラインＡのバインダー濃度ＣＡとラインＢのバイダンー濃度ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）を１超とし、かつバインダー濃度ＣＢを０．２質量％超とした。
なお、バインダー濃度ＣＡ、ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）を、１．１以上、更には１．２以上とすることで、またバインダー濃度ＣＢを０．３質量％以上、更には０．４質量％以上とすることで、更に造粒性を向上させることができるため好ましい。
以上のことから、粉率を低減させ、焼結生産性の改善率を向上させるため、ラインＡのバインダー濃度ＣＡとラインＢのバイダンー濃度ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）を１超とし、かつバインダー濃度ＣＢを０．２質量％超とした。
なお、バインダー濃度ＣＡ、ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）を、１．１以上、更には１．２以上とすることで、またバインダー濃度ＣＢを０．３質量％以上、更には０．４質量％以上とすることで、更に造粒性を向上させることができるため好ましい。
次に、ラインＡとラインＢの全処理量（合計量ＴＡと合計量ＴＢの和）に対するラインＡの処理量（合計量ＴＡ）が焼結生産性に及ぼす影響を、図６を参照しながら説明する。
この試験は、ラインＡとラインＢの処理量を変更したこと、及びラインＡ、Ｂの生石灰濃度ＣＡ、ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）を２種類に固定したこと以外は、図５（図４）と略同様の試験条件で行った。なお、ラインＡ、Ｂの生石灰濃度ＣＡ、ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）は、１（■印）とした場合と、２（◆印）とした場合の２種類について示している。
また、図６の縦軸は、図５に記載した焼結生産性と同様の指標であり、ラインＡ、Ｂの生石灰濃度ＣＡ、ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）を１とした場合を「１．０」として、改善率で表している。
この試験は、ラインＡとラインＢの処理量を変更したこと、及びラインＡ、Ｂの生石灰濃度ＣＡ、ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）を２種類に固定したこと以外は、図５（図４）と略同様の試験条件で行った。なお、ラインＡ、Ｂの生石灰濃度ＣＡ、ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）は、１（■印）とした場合と、２（◆印）とした場合の２種類について示している。
また、図６の縦軸は、図５に記載した焼結生産性と同様の指標であり、ラインＡ、Ｂの生石灰濃度ＣＡ、ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）を１とした場合を「１．０」として、改善率で表している。
図６から明らかなように、ラインＡ、Ｂの生石灰濃度ＣＡ、ＣＢの比（ＣＡ／ＣＢ）を１超（ここでは２）とした場合、全処理量の一部をラインＡで処理する（ラインＡ、Ｂの全体処理量に対するラインＡの処理量を０質量％超とする）ことにより、焼結生産性を改善（焼結生産性：１．０００超）できることがわかった（図６中の点線参照）。
特に、ラインＡ、Ｂの全体処理量に対するラインＡの処理量を、１０質量％から５０質量％、更に９０質量％へ増加するほど、改善率は大きくなる傾向を示した。なお、ラインＡの処理量が９０質量％を超えると、改善率の上昇傾向は小さくなった。
以上の結果から、ラインＡ、Ｂの全体処理量に対するラインＡの処理量を、１０質量％以上９０質量％以下とすることが好ましい。
特に、ラインＡ、Ｂの全体処理量に対するラインＡの処理量を、１０質量％から５０質量％、更に９０質量％へ増加するほど、改善率は大きくなる傾向を示した。なお、ラインＡの処理量が９０質量％を超えると、改善率の上昇傾向は小さくなった。
以上の結果から、ラインＡ、Ｂの全体処理量に対するラインＡの処理量を、１０質量％以上９０質量％以下とすることが好ましい。
また、上記したラインＡで得られた撹拌物と、ラインＢの供給物とを合流させ、更に造粒して造粒物とした後、焼結機に装入するに際しては、凝結材も焼結機に装入している（例えば、焼結機に装入する全焼結原料に対して、外掛けで３〜６質量％程度）。
上記したように、凝結材は、最終的に焼結機に装入されればよいため、ラインＡ及びラインＢのいずれか一方又は双方に添加（配合）できるが、ラインＢに添加する方が好ましい。これは、撹拌を必須とするラインＡに凝結材を添加した場合、凝結材の周囲に焼結原料が付着して酸化発熱現象を阻害する可能性があるためである。従って、ラインＢに凝結材を添加する方が、凝結材の埋没を抑制でき、焼結現象に寄与できることによって、ラインＢに添加する凝結材の割合を増やすほど、埋没の抑制効果が得られるためである。
上記したように、凝結材は、最終的に焼結機に装入されればよいため、ラインＡ及びラインＢのいずれか一方又は双方に添加（配合）できるが、ラインＢに添加する方が好ましい。これは、撹拌を必須とするラインＡに凝結材を添加した場合、凝結材の周囲に焼結原料が付着して酸化発熱現象を阻害する可能性があるためである。従って、ラインＢに凝結材を添加する方が、凝結材の埋没を抑制でき、焼結現象に寄与できることによって、ラインＢに添加する凝結材の割合を増やすほど、埋没の抑制効果が得られるためである。
ここで、凝結材を添加した造粒物を作製し、焼結生産性を検討した結果について説明する。
試験は、ラインＡで得られた撹拌物（表１に示す難造粒性微粉原料「Ａ」と生石灰を配合して撹拌した撹拌物５０質量％）と、ラインＢの供給物（表１に示す易造粒性原料「Ｂ３」と生石灰を配合した配合物５０質量％）とを合流させ、造粒物とした後、吸引圧１０００ｍｍＡｑ（９．８ｋＰａ）のラボ焼結機（８０ｋｇ焼成）に装入し焼結させることで行った。なお、凝結材は、難造粒性微粉原料「Ａ」と易造粒性原料「Ｂ３」の合計量に、外掛けで４質量％添加することを前提条件にして、ラインＡとラインＢへの添加量を種々変更した。
試験は、ラインＡで得られた撹拌物（表１に示す難造粒性微粉原料「Ａ」と生石灰を配合して撹拌した撹拌物５０質量％）と、ラインＢの供給物（表１に示す易造粒性原料「Ｂ３」と生石灰を配合した配合物５０質量％）とを合流させ、造粒物とした後、吸引圧１０００ｍｍＡｑ（９．８ｋＰａ）のラボ焼結機（８０ｋｇ焼成）に装入し焼結させることで行った。なお、凝結材は、難造粒性微粉原料「Ａ」と易造粒性原料「Ｂ３」の合計量に、外掛けで４質量％添加することを前提条件にして、ラインＡとラインＢへの添加量を種々変更した。
上記した試験結果を、図７に示す。
なお、図７の横軸は、ラインＢへの凝結材の添加量を示しており、横軸「０質量％」は全て（上記した外掛けの４質量％）の凝結材をラインＡに添加して造粒した場合を、また横軸「１００質量％」は全ての凝結材をラインＢに添加して造粒した場合を、それぞれ示している。また、図７の縦軸は、前記した焼結生産性を示しており、全ての凝結材をラインＡに添加して造粒した場合の焼結生産性を「１．００」として、評価している。
なお、図７の横軸は、ラインＢへの凝結材の添加量を示しており、横軸「０質量％」は全て（上記した外掛けの４質量％）の凝結材をラインＡに添加して造粒した場合を、また横軸「１００質量％」は全ての凝結材をラインＢに添加して造粒した場合を、それぞれ示している。また、図７の縦軸は、前記した焼結生産性を示しており、全ての凝結材をラインＡに添加して造粒した場合の焼結生産性を「１．００」として、評価している。
図７に示すように、ラインＢへの凝結材の添加量が、０質量％から増加すると共に、一定の勾配で焼結生産性は増加し、全体の３０質量％を添加すると、焼結生産性は１．０３となった。そして、凝結材の添加量が３０質量％から更に増加すると共に、勾配は少し緩やかに変化するものの焼結生産性は増加し、６０質量％添加すると焼結生産性は１．０５となった。凝結材の添加量を６０質量％から更に増加すると、焼結生産性への効果は概ね飽和するものの徐々に増加し、１００質量％添加すると、焼結生産性は１．０６まで上昇した。
これにより、凝結材の使用量削減や焼結鉱品質の向上に寄与できることがわかる。
これにより、凝結材の使用量削減や焼結鉱品質の向上に寄与できることがわかる。
以上のことから、本発明の焼結原料の事前処理方法を使用することで、バインダーの使用量増加を抑制し、焼結原料の造粒性を改善して、微粉原料の造粒を可能とし、更には、造粒物の崩壊を抑制して、焼結鉱の製造に使用できることを確認できた。
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原料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。
Claims (2)
- 鉄鉱石として５００μｍアンダーが５０質量％以上かつ１０μｍアンダーが５質量％以下の粒度の粉鉱石である微粉原料を用いる焼結原料Ａ群と、１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上の粒度を有する生石灰及び消石灰のいずれか１又は２からなるバインダーＸＡを、撹拌機に装入し、該撹拌機の撹拌羽根の周速を２ｍ／秒以上にして撹拌するラインＡと、
鉄鉱石として前記粉鉱石と同一粒度又は異なる粒度の粉鉱石を用いる焼結原料Ｂ群と、１．０ｍｍアンダーが５０質量％以上の粒度を有する生石灰及び消石灰のいずれか１又は２からなるバインダーＸＢが供給されるラインＢとを有し、
前記ラインＡで得られた撹拌物と、前記ラインＢの供給物とを合流させた後、更に造粒して造粒物とする焼結原料の事前処理方法であって、
前記焼結原料Ａ群の量αＡと前記バインダーＸＡの生石灰換算量βＡとの合計量ＴＡに対する前記生石灰換算量βＡの割合であるバインダー濃度ＣＡを、前記焼結原料Ｂ群の量αＢと前記バインダーＸＢの生石灰換算量βＢとの合計量ＴＢに対する前記生石灰換算量βＢの割合であるバインダー濃度ＣＢで除した値を１超とし、かつ前記バインダー濃度ＣＢを０．２質量％超とすることを特徴とする焼結原料の事前処理方法。 - 請求項１記載の焼結原料の事前処理方法において、少なくとも前記ラインＢに凝結材が配合されていることを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
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