JP7150271B2

JP7150271B2 - 固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法

Info

Publication number: JP7150271B2
Application number: JP2018119940A
Authority: JP
Inventors: 邦弘深江; 文清太田
Original assignee: Katayama Chemical Works Co Ltd; Nalco Japan GK
Current assignee: Katayama Chemical Works Co Ltd; Nalco Japan GK
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2038-06-25
Also published as: JP2019137909A

Description

本発明は、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法に関する。

通常、発電所、製鉄所、鉱山等では、大量の石炭が石炭置き場（石炭ヤード）に山積みされ、堆積、貯蔵されることが多い。また、石炭を１，２００℃の高温で乾留することにより生産される炭素を主成分とした多孔質の個体であるコークスは、製鉄用、鋳物用、燃料用等の用途に用いられるが、このコークスについても、コークス置き場（コークスヤード）に山積みされ、堆積、貯蔵されることが多い。
また、製鉄所等では、上記に加え原料となる塊状の鉄鉱石、あるいは粉状の鉄鉱石や粉状の石灰石を高炉装入に適した粒度及び強度とするべく処理された焼結鉱、高炉、転炉、電気炉などから排出される製鉄所ダストなども山積みされ、堆積、貯蔵されている。また、バイオマス発電所などでは、燃料となる木質チップ、木質ペレット、ＲＤＦ（ＲｅｆｕｓｅＤｅｒｉｖｅｄＦｕｅｌ）、ＲＰＦ（ＲｅｆｕｓｅＰａｐｅｒ＆ＰｌａｓｔｉｃＦｕｅｌ）も山積みされ、堆積、貯蔵されることがある。
上記のような石炭、コークス、石灰石、鉄鉱石、焼結鉱、製鉄所ダスト、木質チップ、木質ペレット、ＲＤＦ及びＲＰＦ等（以下、固体燃料及び／又は鉄鋼原料という。）の置き場（ヤード）は、屋外に設置されているケースも多く、貯蔵後の固体燃料及び／又は鉄鋼原料の水分含有量が降雨や粉塵防止用の散水等により高くなり、その結果、固体燃料及び／又は鉄鋼原料における表面の吸着性が増大し、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の搬送経路におけるベルトコンベアのベルトや異物除去のための櫛（格子、網目は問わない）、あるいは搬送対象物を貯蔵若しくは仮置きするためのホッパー等において詰まり等の不具合が発生していた。

従来においては、上記のような搬送経路における不具合は、人力によってたたいたり、削ったりするような方法を用いて解消していたが、このような方法は手間と時間がかかり効率が悪く、災害の危険も含むため安全性の点においても問題があった。

なお、従来はスラリー化した製鉄原料の取り扱いを改善する製鉄原料の搬送方法（特許文献１参照）等のように、貯蔵時の降雨や散水により、製鉄原料がスラリー化し、搬出自体が困難となった場合には、製鉄原料スラリーの取り扱いを改善するため、製鉄原料スラリーに対し、高分子吸水剤を接触させることが知られている。
しかしながら、石炭、コークス、鉄鉱石、石灰石、焼結鉱、製鉄所ダスト、木質チップ、木質ペレット、ＲＤＦ及びＲＰＦ等の固体燃料及び／又は鉄鋼原料に関しては、スラリー化している状態で搬送されるケースは稀であり、スラリー化はしていないが水分含有量が高い固体燃料及び／又は鉄鋼原料が搬送されるケースが多い。

特許第６０４１６２７号公報特許第５１４１２１４号公報特許第５１６３０６２号公報

従って、水分含有量が高い固体燃料及び／又は鉄鋼原料について、搬送における取り扱い性が、効率及び安全性の点から問題となっており、水分含有量が高い固体燃料及び／又は鉄鋼原料の搬送における取り扱い性を向上させるべく、石炭、コークス、鉄鉱石、石灰石、焼結鉱、製鉄所ダスト、木質チップ、木質ペレット、ＲＤＦ及びＲＰＦ等の流動性を向上させる改質方法が望まれていた。
なお、上記特許文献２及び３のように、湿潤状態の高炉原料に、水分吸収剤を添加して混合し、混合した状態で篩分けを行い、湿潤高炉原料と微粉除去後の高炉行き原料とを篩い分ける技術が知られているが、これは製鉄所の高炉で用いられる高炉原料についての付着粉除去に関する技術であり、水分含有量が高い固体燃料及び／又は鉄鋼原料の流動性を向上させるための技術は知られていなかった。

本発明は、上記現状に鑑み、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の流動性を向上させるための固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、固体燃料及び／又は鉄鋼原料に対し、単に保水量の高い高分子吸水剤を接触させるのではなく、特定の高分子吸水剤を接触させることにより、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の流動性が向上し取り扱いを容易にできるという顕著な効果があることを見出し、本発明を完成させるに至った。
なお、本明細書において「固体燃料及び／又は鉄鋼原料」とは、固体燃料及び／又は鉄鋼原料自体、及び、固体燃料及び／又は鉄鋼原料に対して用途に応じて粉砕、粒度調整、塊成、凝集及び造粒などの前処理を施したものも含む。例えば、「固体燃料及び／又は鉄鋼原料」が「石炭」の場合、石炭自体、及び石炭に対して用途に応じて粉砕、粒度調整、塊成、凝集及び造粒等の前処理を施したものも含む。

すなわち、本発明は、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法であって、上記固体燃料及び／又は鉄鋼原料に対し、高分子吸水剤を接触させる工程を含み、上記高分子吸水剤の保水量が３２０ｇ／ｇ以下であり、上記固体燃料及び／又は鉄鋼原料は、石炭、コークス、鉄鉱石、石灰石、焼結鉱、製鉄所ダスト、木質チップ、木質ペレット、ＲＤＦ及びＲＰＦからなる群より選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法である。
また、高分子吸水剤を接触させる前における固体燃料及び／又は鉄鋼原料の水分含有量は、上記固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、５質量部以上３０質量部以下であることが好ましい。
また、高分子吸水剤の吸収倍率と保水量との比（吸収倍率／保水量）が、１．２以上２．２以下であることが好ましい。
また、高分子吸水剤が、固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、０．０１質量部以上２．００質量部以下で添加されることが好ましい。
また、高分子吸水剤は、ポリアクリル酸ナトリウム塩であることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法は、上記固体燃料及び／又は鉄鋼原料に対し、高分子吸水剤を接触させる工程を含み、上記高分子吸水剤の保水量が３２０ｇ／ｇ以下であることを特徴とする。本発明により固体燃料及び／又は鉄鋼原料の流動性が向上するメカニズムの詳細は明らかではないが、次のように推測される。固体燃料及び／又は鉄鋼原料が水と接触し、その表面が濡れて湿った状態となると、固体燃料及び／又は鉄鋼原料において水架橋等による凝集、また、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の粒子間の間隙水が生じることで毛管力に基づく吸引力が高まり、団粒が生じ、流動性が悪化しているものと推測される。このような状態の固体燃料及び／又は鉄鋼原料に、所定の高分子吸水剤、すなわち、保水量が３２０ｇ／ｇ以下である高分子吸水剤を接触させると、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の表面に付着している水分、及び／又は、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の粒子間に存在する間隙水、が高分子吸水剤により吸水され、上記表面に付着している水分及び前記間隙水に起因する粒子間での相互作用が低下する。さらに、吸水後の上記高分子吸水剤が有する表面の滑性により、上記高分子吸水剤が滑剤として機能することで、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の流動性が向上するものと考えられる。
ただし、本発明は上記メカニズムに限定されなくてもよい。

上記固体燃料及び／又は鉄鋼原料は、石炭、コークス、鉄鉱石、石灰石、焼結鉱、製鉄所ダスト、木質チップ、木質ペレット、ＲＤＦ及びＲＰＦからなる群より選択される少なくとも１種を含む。また、上記固体燃料及び／又は鉄鋼原料は、石炭、コークス、鉄鉱石、石灰石、焼結鉱及び製鉄所ダストからなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、さらに、石炭、コークス、鉄鉱石及び焼結鉱からなる群より選択される少なくとも１種を含むことがより好ましい。これらの固体燃料及び／又は鉄鋼原料は、製鉄所や発電所等の各工場において使用量が多く、その貯蔵方法としてヤードに山積みされ、堆積、貯蔵される場合が多いためである。

なお、本願明細書において記載される用語「水分含有量の高い固体燃料及び／又は鉄鋼原料」には、加水量が多く固体燃料及び／又は鉄鋼原料がスラリー化しているものは含まれない。
従って、本発明の改質方法が用いられる固体燃料及び／又は鉄鋼原料は、高分子吸水剤を接触させる前の水分含有量が、固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、５質量部以上３０質量部以下であることが好ましく、１０質量部以上２０質量部以下であることがより好ましい。一般的に、固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、水分含有量が３０質量部より大きい固体燃料及び／又は鉄鋼原料は、スラリー化し、用いられる頻度が極端に減少すること、及び、スラリー化した固体燃料及び／又は鉄鋼原料は流動性を有するため、凝集に起因する取扱性の問題点が生じにくいためである。
また、固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、水分含有量が５質量部より少ない場合は、水架橋等による凝集や、粒子間の間隙水による毛管力に起因する団粒といった現象が生じておらず、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の流動性の悪化に起因する取扱性の問題点が生じないためである。

（固体燃料及び／又は鉄鋼原料における水分含有量の測定方法）
本発明における固体燃料及び／又は鉄鋼原料の水分の測定方法は、特に限定されず、一般的に用いられる方法を使用することができる。例えば、石炭、コークスの水分含有量は、ＪＩＳＭ８８１２に準拠して測定することができる。また、鉄鉱石、石灰石、焼結鉱の水分含有量は、ＪＩＳＭ８７０５に準拠して測定することができる。

本発明により、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の流動性が向上するメカニズムの詳細は明らかではないが、例えば、石炭及びコークスについては以下のように推測される。
石炭及びコークスは、その表面が極性官能基等に覆われており、石炭等と水とを接触させると、石炭等の表面極性官能基等での水の吸着が起こり、吸着された水分の表面にさらに水分が付着し、石炭等の表面が濡れて湿った状態となる。そのため、石炭等において水架橋等による凝集、また、石炭等の粒子間に間隙水が生じることで毛管力に基づく吸引力が高まることで団粒が生じ、流動性が悪化しているものと推測される。このような状態の石炭等に、所定の高分子吸水剤、すなわち、保水量が３２０ｇ／ｇ以下である高分子吸水剤を接触させると、石炭等の表面に付着している水分及び／又は石炭等の粒子間に存在する間隙水が高分子吸水剤により吸水され、石炭等の表面水及び／又は石炭等の粒子間に存在する間隙水に起因する粒子間での相互作用が低下する。さらに、吸水後の上記高分子吸水剤が有する表面の滑性により、上記高分子吸水剤が滑剤として機能することで、石炭等の流動性が向上するものと考えられる。
ただし、本発明は上記メカニズムに限定されなくてもよい。

上記固体燃料及び／又は鉄鋼原料における水分含有量は、例えば、上記測定方法にて測定することもできるが、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の状態から推測することもできる。例えば石炭及びコークスでは、高分子吸水剤が添加される前の石炭等をミル粉砕し、目開き２ｍｍのステンレス製標準試験ふるい（ＤＩ製）を通過した石炭等の状態が下記のいずれに該当するかを確認することにより推測することができる。
石炭等における水分含有量が５質量部より低い場合：粉砕後の石炭等の触感がサラサラしており、粉砕後の石炭等を５０ｇ手に取って握りしめた後に手を開くと石炭等が手の平にばらけた状態で観察される。
石炭等における水分含有量が５質量部以上１０質量部以下の場合：粉砕後の石炭等の触感がしっとりしており、石炭等を５０ｇ手に取って握りしめた後に手を開くと石炭等が手の平に塊状態で観察されるが、僅かな振動でバラけてしまう。
石炭等における水分含有量が１０質量部より大きく３０質量部以下の場合：粉砕後の石炭等の触感が湿っており、石炭等を５０ｇ手に取って握りしめた後に手を開くと石炭等が手の平にまとまった塊状態で観察される。
石炭等における水分含有量が３０質量部より大きい場合：粉砕後の石炭等を手に取ると水滴が落ちる。

なお、本願明細書において「固体燃料及び／又は鉄鋼原料の水分含有量」とは、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の表面に付着している付着水分を意味するものとする。なお、上記付着水分には、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の表面に物理的に付着している水に加え、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の粒子間に存在している間隙水も含まれる。
固体燃料及び／又は鉄鋼原料の水分には、上記付着水分の他に、一定条件下において固体燃料及び／又は鉄鋼原料に吸着されている水分（以下、吸着水分という。）、及び、固体燃料及び／又は鉄鋼原料自体に化学的に結合している水分（以下、結合水分という。）が存在することがある。
例えば、石炭及びコークスでは、吸着水分（固有水分とも言い換えることができる。）は、石炭等が周囲環境の湿度に起因する水分を吸着したものであり、石炭の品質の指標の一つであり、酸素含有量と同じく石炭化度を示すものである。これに対して、雨水又は散水のように、物理的に石炭等に水をかけることによって石炭等を濡らした結果、石炭等に付着した水分を付着水分という。これらは、太陽や高温ガス流等の熱源に、又は遠心分離機のような物理的乾燥装置に石炭等をさらすことで、水分を除去することができる。一方、結合水分は、主として石炭の形成時期から石炭粒子内部に閉じ込められている水、又は長い期間と高い圧力とを要する過程で石炭粒子に浸透し結合した水である。結合水分は、典型的には、毛細管現象により石炭等の内部に閉じ込められているか、または化学的に石炭等の内部に結合しており、さらに極端な力を高温及び／又は高圧の形態で使用しない限り、付着水分及び吸着水分を乾燥させるために使用されるプロセスによって取り除くことはできない。
一般的に、石炭等の品質において、付着水分と吸着水分とを合わせたせた全水分が、取扱性を示す指標として用いられており、吸着水分は、石炭等の石炭化度を示す指標の一つとして用いられている。
固体燃料及び／又は鉄鋼原料の取り扱い性については、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の表面に付着した水分が大きく影響し、付着水分が多い場合には、固体燃料及び／又は鉄鋼原料同士の凝集や設備壁面への付着が起こりやすくなる。なお、付着水分と吸着水分とでは、固体燃料及び／又は鉄鋼原料から分離する際の温度領域が異なるため、上記のように、一般的に用いられている固体燃料及び／又は鉄鋼原料の水分含有量の測定方法を使用することで、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の付着水分量を測定することができる。

本発明の固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法に用いられる高分子吸水剤は、保水量が３２０ｇ／ｇ以下であり、より好ましくは１００ｇ／ｇ以上３００ｇ／ｇ以下である。保水量が１００ｇ／ｇより小さいと吸水能力が劣るため、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の流動性の改善効果が弱い又は効果を発揮するまで時間を要するためである。また、保水量が３２０ｇ／ｇより大きいと吸水性樹脂が軟化し、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の流動性に悪影響を与えるためである。
また、高分子吸水剤の吸収倍率と保水量との比（吸収倍率／保水量）が、１．２以上２．２以下であることが好ましい。上記比率が１．２より小さいと高分子吸水剤の吸水性能が低下し、上記比率が２．２より大きいと吸水後の高分子吸水剤が軟化する傾向があるためである。

（高分子吸水剤）
高分子吸水剤は、吸水速度が早く、また吸水後に分子構造内に水分を捕獲し放水しない又は放水しにくい材料である。本発明において、高分子吸水剤は単独で用いられてもよいが、シリカゲル、ゼオライト、活性炭等他の吸水材や他の物質と併用されてもよい。

高分子吸水剤は、特に制限されないが、例えば、ポリアクリル酸（塩）、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸（塩）、ポリメタクリル酸エステル、ポリアルキレンイミン、ポリオキシアルキレン、ポリマレイン酸、これらの単量体同士の重合体又はこれらの単量体と他の単量体との共重合体等である。

ポリアクリル酸（塩）の単量体は、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、アクリル酸アンモニウム等；ポリアクリル酸エステルの単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ－プロピル、アクリル酸ｎ－ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸－２－エチルヘキシル等；ポリメタクリル酸（塩）の単量体としては、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウム等；ポリメタクリル酸エステルの単量体としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ－ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸－２－エチルヘキシル等；ポリアルキレンイミンの単量体としては、エチレンイミン、メチルエチレンイミン等；ポリオキシアルキレンの単量体としては、エチレンオキシド等；他の単量体としては、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミド、メタアクリルアミド、Ｎ－エチル（メタ）アクリルアミド、ビニルピリジン等である。

高分子吸水剤は、ポリアクリル酸又はポリアクリル酸ナトリウム塩が好ましく、ポリアクリル酸ナトリウム塩がより好ましい。

また、添加される高分子吸水剤の量は、特に限定されないが、例えば、固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、０．０１質量部以上２．００質量部以下であることが好ましい。高分子吸水剤の量が、固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、０．０１質量部より少ない場合は、固体燃料及び／又は鉄鋼原料に吸着・付着している水分が適度に吸水されず、濡れに起因する凝集及び／又は団粒化を防止することができない場合がある。また、高分子吸水剤の量が、固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、２．００質量部より多い場合は、過剰に高分子吸水剤が存在することとなり、費用対効果の面から好ましくない。
添加される高分子吸水剤の量は、固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、下限が０．０１質量部であることが好ましく、下限が０．０３質量部であることがより好ましい。
また、添加される高分子吸水剤の量は、固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、上限が２．００質量部であることが好ましく、上限が１．００質量部であることがより好ましく、上限が０．５０質量部であることがさらに好ましい。
なお、高分子吸水剤の使用量は、用いられる固体燃料及び／又は鉄鋼原料の採掘地（又は生産地）及び貯蔵環境等から、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の水分含有量を推測し、決定することとしてもよい。例えば、降水や散水後からの日数や、貯蔵環境の湿度に応じて固体燃料及び／又は鉄鋼原料の水分含有量を推測し、高分子吸水剤の使用量を決定することとしてもよい。
また、高分子吸水剤の使用量は、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の水分含有量を測定し、測定値に基づき決定することとしてもよい。

本発明によれば、一又は複数の実施形態において、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の流動性を向上でき、固体燃料及び／又は鉄鋼原料の搬送時の取扱性を向上できる。また、本開示によれば、その他の一又は複数の実施形態において、取扱性が向上した固体燃料及び／又は鉄鋼原料を製造できる。

図１は、実施例で行った改質確認実験を説明する概略図である。

以下に本発明の実施例を示し、更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

下記表１に示す種々の高分子吸水剤について、下記固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質試験を行い、試験用固体燃料及び／又は鉄鋼原料の落下速度を測定した。

［石炭の改質試験］
（１）瀝青炭（購入先：山陽鉱商株式会社、（初期含水率５．５５％））をミル粉砕し、目開き１ｍｍ及び目開き２ｍｍのステンレス製標準試験ふるい（ＩＤ製）を重ねて使用し、粉砕された瀝青炭の篩分けを行った。目開き１ｍｍふるいと目開き２ｍｍふるいとの間に残った１～２ｍｍの石炭と、目開き１ｍｍふるいを通過した１ｍｍ以下の石炭とを、重量比１：１で混合し試験用石炭を作製した。
（２）上記試験用石炭５０ｇに、水道水５ｍＬ加水し３０秒間樹脂製スパチュラを用いて充分に攪拌し、１０％加水試験用石炭を作製した。同様にして、試験用石炭５０ｇに、水道水７．５ｍＬを加水して１５％加水試験用石炭、水道水１０ｍＬを加水して２０％加水試験用石炭を作製した。
（３）上記加水試験用石炭に、高分子吸水剤を添加し、３０秒間樹脂製スパチュラを用いて充分に攪拌し、その後５分間養生時間を確保し、試験用試料（実施例１～５、比較例１及び２）を得た。
なお、参考用に、（２）で得られた加水試験用石炭に高分子吸水剤を添加することなく、更に３０秒間樹脂製スパチュラを用いて充分に攪拌し、その後５分間養生時間を確保し、Ｂｌａｎｋ試験用試料（参考例１及び２）を得た。
（４）３００ｍＬトールビーカー（ＰＹＲＥＸ社製外径６４ｍｍ／高さ１１８ｍｍ）の上にＰＰ製粉末ロート（アズワン社製、型番／Ｎｏ．１６９、口径１２０ｍｍ／足外径３０ｍｍ／足長２７ｍｍ／傾斜角６０°）を設置し、これをモルタルフロー試験機（株式会社関西機器製作所製、ＫＣ－２４）のフローテーブル上に置いた（図１参照）。
（５）上記（３）で得られた試験用試料を、全量ロートへ落とし、フローテーブルのタッピングを開始した。フローテーブルのタッピング開始から、試験用試料が全量、トールビーカーに落ちるまでの時間を計測した。計測結果を下記表２及び表３に示す。

なお、上記高分子吸水剤の詳細は下記の通りである。
ＲＡＭｓｏｒｂＲＡＭ－３社製
サンフレッシュＳＴ－４３０三洋化成工業株式会社製
サンフレッシュＹＳ－３００三洋化成工業株式会社製
サンフレッシュＧＴ－１三洋化成工業株式会社製
サンフレッシュＳＴ－２５０三洋化成工業株式会社製
サンフレッシュＳＴ－５７３三洋化成工業株式会社製

（吸収倍率）
ＪＩＳＫ７２２３「高吸水性樹脂の吸水性試験方法」に準拠し、高分子吸収剤をナイロンメッシュ製ティーパックに０．２ｇ充填し、イオン交換水１０００ｍＬ中に浸漬させた。浸漬開始から３時間後、ティーパックの底が傾斜するようにつるして１０分間水切りを行い、その後重量を測定し、吸収倍率を計算により求めた。

（保水量）
上記吸収倍率試験後のティーパックを遠心分離機（Ｔｈｅｒｍｏ社製ＨＮ－ＳＩＩ）にかけ２５０Ｇで３分間脱水し、脱水後のティーパックの重量を測定し、保水量を求めた。なお、保水量の測定は、ＥＲＴ（ＥＤＡＮＡＲｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄＴｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓ）４４１．２－０２に準拠して行った。

表２に示すとおり、保水量が３２０ｇ／ｇ以下である高分子吸水剤が添加された試験用試料（実施例１及び２）は、対石炭加水率１０％、１５％及び２０％のいずれにおいても、何も添加されていないＢｌａｎｋ試験用試料における測定結果と比較して、落下時間が短く、流動性が向上したことが確認された。一方、保水量が特定の範囲を外れる高分子吸水剤（比較例１及び２）が添加された試験用試料は、対石炭加水率１０％及び１５％における落下時間は、何も添加されていないＢｌａｎｋ試験用試料と比べ短いものであったが、対石炭加水率２０％における落下時間は、Ｂｌａｎｋ試験用試料における落下時間よりも長い結果となった。
このような結果が生じた一つの理由として、石炭の水分含有量が低い場合は、比較例１及び２で用いられた高分子吸水剤が石炭表面の水分を吸収し、石炭の流動性を向上させることができる。しかし、石炭の水分含有量が多くなると、高分子吸収剤による吸水量が増加し、その表面物性が変化し、高分子吸水剤が糊状に変化するため、Ｂｌａｎｋ試験用試料よりも流動性が悪くなってしまったものと考えられる。これは、保水量が所定範囲より大きな高分子吸水剤で生じる現象であると考えられる。
また、上記実施例１及び２の試験用試料は、対石炭加水率１５％から２０％に増加させた場合も、落下速度に略変化がなかった。これは、実施例１及び２で用いられた高分子吸水剤が、吸水後も滑剤として機能するため、対石炭加水量が変化した場合であっても、試験用試料の流動性が維持されたものと考えられる。

表３に示す通り、保水量が所定の範囲に含まれる高分子吸水剤が添加された試験用試料（実施例３～５）は、対石炭加水率１０％、１５％及び２０％のいずれにおいても、何も添加されていないＢｌａｎｋ試験用試料における測定結果と比較して、落下時間が短く、流動性が向上したことが確認された。

なお、本発明に用いられる高分子吸水剤としては、ＲＡＭｓｏｒｂ、サンフレッシュＳＴ－４３０及びサンフレッシュＧＴ－１のように、石炭等への加水率が上昇した場合にも、落下時間が一定時間に収束するものであることが好ましい。
また、Ｂｌａｎｋ試験用試料の落下時間が最大となる加水率において、高分子吸水剤が添加された試験用試料の落下時間が、Ｂｌａｎｋ試験用試料の落下時間に対して、５０％以下であり、Ｂｌａｎｋ試験用試料の落下時間が最大となる加水率から、加水率を５％上昇させた場合の落下時間が、Ｂｌａｎｋ試験用試料の落下時間が最大となる加水率における落下時間の５０％～１００％となる高分子吸水剤であってもよい。
このような挙動を示す高分子吸水剤は、吸収される水分が増加した場合であっても、吸水後の高分子吸水剤が滑剤として機能しているものと考えられるため、加水率によらず、石炭の流動性を向上させることができるためである。

［鉄鉱石の改質試験］
（１）鉄鉱石（初期含水率８．０％）をミル粉砕し、目開き１ｍｍ及び目開き２ｍｍのステンレス製標準試験ふるい（ＩＤ製）を重ねて使用し、粉砕された鉄鉱石の篩分けを行った。目開き１ｍｍふるいと目開き２ｍｍふるいとの間に残った１～２ｍｍの石炭と、目開き１ｍｍふるいを通過した１ｍｍ以下の鉄鉱石とを、重量比１：１で混合し試験用鉄鉱石を作製した。
（２）上記試験用鉄鉱石５０ｇに、水道水３ｍＬ加水し３０秒間樹脂製スパチュラを用いて充分に攪拌し、６％加水試験用鉄鉱石を作製した。同様にして、試験用鉄鉱石５０ｇに、水道水６ｍＬを加水して１２％加水試験用鉄鉱石を作製した。
（３）上記加水試験用鉄鉱石に、下記表４及び５に示す種類及び配合量にて高分子吸水剤を添加し、３０秒間樹脂製スパチュラを用いて充分に攪拌し、その後５分間養生時間を確保し、試験用試料（実施例６～２９、比較例３～１１）を得た。
なお、参考用に、（２）で得られた加水試験用鉄鉱石に高分子吸水剤を添加することなく、更に３０秒間樹脂製スパチュラを用いて充分に攪拌し、その後５分間養生時間を確保し、Ｂｌａｎｋ試験用試料（参考例３及び４）を得た。
（４）３００ｍＬトールビーカー（ＰＹＲＥＸ社製外径６４ｍｍ／高さ１１８ｍｍ）の上にＰＰ製粉末ロート（アズワン社製、型番／Ｎｏ．１６８、口径１００ｍｍ／足外径２５ｍｍ／足長２４ｍｍ／傾斜角６０°）を設置し、これをモルタルフロー試験機（株式会社関西機器製作所製、ＫＣ－２４）のフローテーブル上に置いた（図１参照）。
（５）上記（３）で得られた試験用試料を、全量ロートへ落とし、フローテーブルのタッピングを開始した。フローテーブルのタッピング開始から、試験用試料が全量、トールビーカーに落ちるまでの時間を計測した。計測結果を下記表４及び表５に示す。

（ロート汚れの評価方法）
試験用試料がトールビーカーに落ちた後、上記ＰＰ製粉末ロートに残った汚れの付着状態を下記基準で評価した。
◎：汚れ付着なし。
〇：ほとんど汚れ付着なし。
△：汚れが少し付着している。
×：汚れが多く付着している。

表４に示す通り、保水量が３２０ｇ／ｇ以下である高分子吸水剤が添加された試験用試料（実施例６～２０）は、高分子吸水剤の添加量が増減した場合も、何も添加されていないＢｌａｎｋ試験用試料（参考例３）における測定結果と比較して、落下時間が短く、流動性が向上したことが確認された。また、測定後のロートの汚れ付着状態は、サンプルの添加量により汚れが少し付着していたものがあったが、ほとんどの結果においてロートにほとんど汚れが付着していなかった。一方、保水量が特定の範囲を外れる高分子吸水剤（比較例３～７）が添加された試験用試料は、高分子吸水剤の添加量が増減した場合も、何も添加されていないＢｌａｎｋ試験用試料（参考例３）における測定結果と比較して、落下時間は短いものであったが、サンプルの添加量が０．１以下の場合、測定後のロートに汚れが多く付着していた。

表５に示す通り、保水量が３２０ｇ／ｇ以下である高分子吸水剤が添加された試験用試料（実施例２１～２９）は、高分子吸水剤の添加量が増減した場合も、何も添加されていないＢｌａｎｋ試験用試料（参考例４）における測定結果と比較して、落下時間が短く、流動性が向上したことが確認された。また、測定後のロートの汚れ付着状態は、サンプルの添加量により汚れが少し付着していたものがあったが、ほとんどの結果においてロートにほとんど汚れが付着していなかった。一方、保水量が特定の範囲を外れる高分子吸水剤（比較例８～１１）が添加された試験用試料は、高分子吸水剤の添加量が少ない場合（０．０８％）、何も添加されていないＢｌａｎｋ試験用試料（参考例４）における測定結果と比較して、落下時間が同じであり、サンプル添加が流動性に寄与しないことが確認された。さらに、サンプルの添加量が０．２以下の場合、測定後のロートに汚れが多く付着していた。

１トールビーカー
２漏斗
３モルタルフロー試験器

Claims

固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法であって、
前記固体燃料及び／又は鉄鋼原料に対し、高分子吸水剤を接触させる工程を含み、
前記高分子吸水剤の保水量が３２０ｇ／ｇ以下であり、
前記固体燃料及び／又は鉄鋼原料は、石炭、コークス、鉄鉱石、石灰石、焼結鉱、製鉄所ダスト、木質チップ、木質ペレット、ＲＤＦ及びＲＰＦからなる群より選択される少なくとも１種を含む
ことを特徴とする固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法。
高分子吸水剤を接触させる前における固体燃料及び／又は鉄鋼原料の水分含有量が、前記固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、５質量部以上３０質量部以下である請求項１に記載の固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法。
高分子吸水剤の吸収倍率と保水量との比（吸収倍率／保水量）が、１．２以上２．２以下である請求項１又は２に記載の固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法。
高分子吸水剤が、固体燃料及び／又は鉄鋼原料１００質量部に対し、０．０１質量部以上２．００質量部以下で添加される請求項１、２又は３に記載の固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法。
高分子吸水剤は、ポリアクリル酸ナトリウム塩である請求項１、２、３又は４に記載の固体燃料及び／又は鉄鋼原料の改質方法。