特開 2025-25142 焼結用炭材及び焼結鉱の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025025142

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】焼結用炭材及び焼結鉱の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 1/16 20060101AFI20250214BHJP

   C22B 1/20 20060101ALI20250214BHJP

【ＦＩ】

C22B1/16 E

C22B1/20 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023129642

(22)【出願日】2023-08-08

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(72)【発明者】

【氏名】矢部 英昭

【テーマコード（参考）】

4K001

【Ｆターム（参考）】

4K001AA10

4K001BA02

4K001CA36

4K001CA40

4K001GA10

(57)【要約】

【課題】 焼結鉱を製造するときに発生する微細ダストの排出量を低減する。
【解決手段】 焼結鉱の製造で用いられる焼結用炭材であって、所定炭材及び石灰系原料を有する。所定炭材は、炭素原子に対する水素原子の原子数比（Ｈ／Ｃ）が０．１９以上であって、揮発分が１５質量％以下である。石灰系原料は、所定炭材に付着する。焼結用炭材中のＣａＯ濃度は５質量％以上である。ＣａＯ濃度は、５質量％以上２０質量％以下とすることができる。焼結用炭材は、単独で用いたり、他の炭材と共に用いて焼結鉱を製造することができる。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

焼結鉱の製造で用いられる焼結用炭材であって、
炭素原子に対する水素原子の原子数比（Ｈ／Ｃ）が０．１９以上であって、揮発分が１５質量％以下である所定炭材と、
前記所定炭材に付着する石灰系原料と、を有し、
前記焼結用炭材中のＣａＯ濃度が５質量％以上であることを特徴とする焼結用炭材。

【請求項2】

前記ＣａＯ濃度が５質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の焼結用炭材。

【請求項3】

前記石灰系原料が生石灰であることを特徴とする請求項１に記載の焼結用炭材。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１つに記載の焼結用炭材を単独で用いて焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか１つに記載の焼結用炭材を他の炭材と共に用いて焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。

【請求項6】

前記他の炭材は、前記石灰系原料が付着していなく、Ｈ／Ｃが０．１９未満であることを特徴とする請求項５に記載の焼結鉱の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼結鉱の製造に用いられる焼結用炭材と、この焼結用炭材を用いた焼結鉱の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、焼結鉱の製造において、表面被覆炭材を焼結燃料として配合炭中に含めている。ここで、表面被覆炭材は、石灰系原料由来のＣａを３６質量％以上含有する被覆物を炭材に対して２質量％超かつ５０質量％未満の割合で炭材表面に被覆したものである。この表面被覆炭材を用いることにより、焼結鉱製造時のＮＯｘの発生を抑制するようにしている。

【0003】

特許文献２では、造粒した原料を表面被覆炭材を用いて焼成する焼結鉱の製造方法において、表面被覆炭材の被覆物の組成として、ＣａＯ/（ＣａＯ＋ＦｅＯ）を０．１以上０．６以下としている。この表面被覆炭材を用いることにより、低温領域でのＮＯｘの発生を抑制するようにしている。

【0004】

特許文献３では、ロガ指数が１０以下である石炭を乾留して製造されたチャーに石灰系原料を付着させることにより、ＣａＯ濃度が４～３０質量％である焼結用炭材を製造している。この焼結用炭材を用いることにより、焼結鉱を製造するときに発生するＮＯｘの排出量を低減するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１１／１２９３８８号

【特許文献2】特開２０１５－０８６４１９号公報

【特許文献3】特開２０２１－１６１５２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

焼結鉱を製造するときには焼結機から微細ダストが排出されるが、本願発明者は、石灰系原料を付着させる炭材について、揮発分と炭素原子に対する水素原子の原子数比（Ｈ／Ｃ）に着目したところ、微細ダストの排出量を低減できることが分かり、本発明を完成するに至った。

【0007】

特許文献１～３では、炭材に石灰系原料を付着させた焼結用炭材において、炭材の揮発分及びＨ／Ｃが微細ダストの排出量に影響を与えることについては、何ら認識していない。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願第１の発明は、焼結鉱の製造で用いられる焼結用炭材であって、所定炭材及び石灰系原料を有する。所定炭材は、炭素原子に対する水素原子の原子数比（Ｈ／Ｃ）が０．１９以上であって、揮発分が１５質量％以下である。石灰系原料は、所定炭材に付着している。焼結用炭材中のＣａＯ濃度は５質量％以上である。

【0009】

焼結用炭材中のＣａＯ濃度は、５質量％以上２０質量％以下とすることができる。石灰系原料としては、生石灰を用いることができる。

【0010】

本願第２の発明である焼結鉱の製造方法は、本願第１の発明である焼結用炭材を単独で用いて焼結鉱を製造したり、本願第１の発明である焼結用炭材を他の炭材と共に用いて焼結鉱を製造したりする。他の炭材としては、石灰系原料が付着していなく、Ｈ／Ｃが０．１９未満である炭材を用いることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明である焼結用炭材を用いることにより、焼結鉱を製造するときに発生する微細ダストの排出量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】焼結試験装置の概略図である。

【図2】焼結試験装置におけるエアロゾル測定部の概略図である。

【図3】石灰系原料が付着する炭材のＨ／Ｃと、焼結鉱の製造時に排出される微細ダストの濃度との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本実施形態では、後述する焼結用炭材を用いて焼結鉱を製造することにより、焼結鉱の製造時（焼結工程）における微細ダストの排出量（言い換えれば、後述する微細ダスト濃度）を低減することができる。以下、具体的に説明する。

【0014】

（焼結用炭材）
焼結用炭材は、所定炭材と、所定炭材に付着する石灰系原料とで構成される。所定炭材は、炭素原子に対する水素原子の原子数比（Ｈ／Ｃ）が０．１９以上であって、揮発分が１５質量％以下である。焼結用炭材中のＣａＯ濃度は５質量％以上である。

【0015】

焼結用炭材としては、焼結用炭材の表面が石灰系原料によって被覆された被覆型の焼結用炭材や、所定炭材及び石灰系原料が混合された混合型の焼結用炭材が挙げられる。被覆型及び混合型のいずれにおいても、石灰系原料は所定炭材に付着していることになる。

【0016】

被覆型の焼結用炭材では、この焼結用炭材を形成する粒子の内部が所定炭材によって構成されているとともに、焼結用炭材を形成する粒子の表層部が石灰系原料によって構成されている。ここで、石灰系原料は、焼結用炭材の表面全体を被覆している必要はなく、焼結用炭材の表面の一部だけを被覆しているものであってもよい。混合型の焼結用炭材では、この焼結用炭材を形成する粒子の全体において、所定炭材及び石灰系原料が混在している。

【0017】

被覆型の焼結用炭材は、所定炭材を石灰系原料と共に造粒することによって、この炭材粒子の表面に石灰系原料を付着させることにより製造することができる。混合型の焼結用炭材は、被覆型の焼結用炭材で用いられる所定炭材よりも粒径の小さな所定炭材及び石灰系原料を混合して造粒することにより製造することができる。焼結用炭材の製造においては、ドラムミキサやパンペレタイザなどの造粒機を用いることができる。ここで、１種類の造粒機を用いることもできるし、複数種類の造粒機を併用することもできる。また、所定炭材に石灰系原料を付着させやすくするために、焼結用炭材の製造時に水分を添加することが好ましい。

【0018】

焼結用炭材を製造するときにおいて、所定炭材及び石灰系原料の配合比率は適宜決めることができる。焼結用炭材中のＣａＯ濃度が５質量％以上となるように所定炭材と石灰系原料の配合比率を決めれば良いが、焼結用炭材の造粒時に造粒機へ付着してロスとなる石灰系原料が発生することを見越して石灰系原料の配合比率を目標値よりも多めとしても構わない。被覆型及び混合型に応じて、所定炭材及び石灰系原料の配合比率を変更することができる。

【0019】

（所定炭材）
所定炭材は、上述したように、Ｈ／Ｃが０．１９以上であって、揮発分が１５質量％以下である炭材である。無煙炭やチャーについては、揮発分が１５質量％以下となりやすい。所定炭材の原料となる石炭としては、１種類の石炭を用いたり、２種類以上の石炭を混合した混炭を用いたり、同一種類であるが石炭性状（工業分析値や元素分析値）が互いに異なる複数の石炭を混合した混炭を用いたりすることができる。

【0020】

Ｈ／Ｃは、下記式（１）に基づいて算出される。

【数1】

【0021】

上記式（１）において、Ｈ／Ｃは炭素原子に対する水素原子の原子数比［－］であり、Ｈ＿ｅａは水素の元素分析値［質量％］であり、Ｃ＿ｅａは炭素の元素分析値［質量％］である。ここで、元素分析値Ｈ＿ｅａ，Ｃ＿ｅａは、ＪＩＳ Ｍ８８１９の規定に準じて測定することができる。一方、揮発分は、ＪＩＳ Ｍ８８１２の規定に準じて測定することができる。

【0022】

所定炭材の粒径は、適宜決めることができ、例えば、通常の焼結鉱の製造で用いられる炭材の粒径（１０ｍｍ以下）とすることができる。

【0023】

（石灰系原料）
石灰系原料としては、石灰石（ＣａＣＯ_３）、石灰石を焼成した生石灰（ＣａＯ）、生石灰を水和した消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）が挙げられる。これらの石灰系原料は、一種類だけを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。ここで、一種類の石灰系原料を用いる場合には、生石灰を用いることができ、複数種類の石灰系原料を用いる場合には、生石灰を主成分として用いることができる。

【0024】

焼結用炭材中のＣａＯ濃度が５質量％以上となるように石灰系原料の配合量を調整すればよい。石灰系原料として生石灰を用いた場合には、焼結用炭材における生石灰の含有量がＣａＯ濃度となる。一方、石灰系原料として、石灰石又は消石灰を用いた場合には、石灰系原料の配合量からＣａＯ濃度に換算した値が５質量％以上であればよい。焼結用炭材中のＣａＯ濃度は、５質量％以上、２０質量％以下であることが好ましい。

【0025】

被覆型の焼結用炭材を製造する場合には、石灰系原料の粒径を所定炭材の粒径よりも小さくすることが好ましい。これにより、石灰系原料を所定炭材の表面に効率的に付着させて、所定炭材の表面を石灰系原料で被覆しやすくなる。上述したように所定炭材の粒径を１０ｍｍ以下とする場合には、石灰系原料の粒径を０．２５ｍｍ以下とすることが好ましい。

【0026】

混合型の焼結用炭材を製造する場合には、所定炭材及び石灰系原料が混合しやすくなるように、所定炭材の粒径及び石灰系原料の粒径を等しくすることが好ましい。例えば、所定炭材の粒径及び石灰系原料の粒径を共に０．２５ｍｍ以下とすることができる。

【0027】

（他の炭材）
焼結鉱の製造に用いられる炭材としては、本実施形態である焼結用炭材だけを単独で用いることもできるが、この焼結用炭材に加えて、他の種類の炭材を用いることもできる。他の炭材は、適宜選択することができるが、例えば、石灰系原料が付着していない炭材を用いたり、Ｈ／Ｃが０．１９未満である炭材を用いたり、揮発分が１５質量％よりも高い炭材を用いたりすることができる。他の炭材は、１種類であってもよいし、複数種類であってもよい。他の炭材としては、例えば、粉コークスを用いることができる。

【0028】

所定炭材及び他の炭材を併用する場合では、すべての炭材に石灰系原料を付着させるのではなく、Ｈ／Ｃが０．１９以上かつ揮発分が１５質量％以下である所定炭材のみに石灰系原料を付着させることにより、効果的に微細ダストの排出量を低減させつつ、石灰系原料の使用に伴うコスト上昇を抑制することができる。

【0029】

焼結用炭材及び他の炭材を併用するときにおいて、焼結用炭材の配合比率Ｍ１［質量％］と、他の炭材の配合比率Ｍ２［質量％］は適宜決めることができる。ここで、配合比率Ｍ１は、すべての炭材（焼結用炭材及び他の炭材を含む）の総質量に対する焼結用炭材の配合量の割合であり、配合比率Ｍ２は、すべての炭材（焼結用炭材及び他の炭材を含む）の総質量に対する他の炭材の配合量の割合である。焼結用炭材の配合比率Ｍ１が低すぎると、本実施形態の効果（微細ダストの排出量の低減）が得られにくくなることがあるため、配合比率Ｍ１を１０質量％以上とすることが好ましい。

【0030】

（焼結鉱の製造方法）
本実施形態である焼結用炭材を鉄鉱石及び副原料と混合して加熱することにより、焼結鉱を製造することができる。焼結鉱の原料となる鉄鉱石としては、１種類の鉄鉱石を用いることもできるし、複数種類の鉄鉱石を用いることもできる。副原料としては、例えば、石灰石、生石灰、カンラン岩、蛇紋岩が挙げられる。焼結鉱の原料には、鉄鉱石、副原料及び焼結用炭材に加えて、返鉱を含めることができる。

【0031】

焼結鉱の配合原料は、造粒された後に、ホッパーを介して焼結機に装入される。これにより、焼結機内では原料充填層が形成され、原料充填層の上部に点火することにより、原料充填層が燃焼して焼結ケーキが生成される。焼結ケーキを解砕及び整粒することにより、所定粒径の焼結鉱が得られる。

【0032】

焼結鉱の配合原料を造粒する工程においては、一般的に、配合原料に水分を添加して造粒を行う。配合原料に水分を添加して造粒を行うことにより、水がバインダーとなって比較的粗い粒子の周囲に比較的細かい粒子が付着する。これにより見掛けの配合原料粒径が増大し、配合原料が焼結機に装入された際に原料充填層の空隙率および空隙径が増加して通気性が向上する。通気性が向上すれば焼結の進行が速くなり、焼結鉱の生産率も向上する。

【0033】

本実施形態である焼結用炭材とその他の配合原料とを同時に混合・造粒すると、本実施形態である焼結用炭材に含まれる石灰系原料が混合・造粒時に焼結用炭材から離脱してしまうおそれがある。この場合には、本実施形態の効果（微細ダストの排出量の低減）が得られにくくなる。

【0034】

上述した問題を解消するために、焼結用炭材を後添加することができる。後添加とは、焼結鉱の配合原料を混合・造粒する工程において、焼結用炭材を最初に添加するのではなく、上述した工程を完了する途中で焼結用炭材を添加することである。例えば、上述した工程を開始してから焼結用炭材を添加するまでの時間を全工程時間に対して８０％以上９５％以下とすることが好ましい。後添加には、焼結用炭材の全量を後添加する場合と、焼結用炭材の全量の一部を後添加する場合とが含まれる。一部の焼結用炭材を後添加する場合には、残りの焼結用炭材は、焼結用炭材を除いた原料と同時に混合することができる。

【実施例0035】

以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。

【0036】

（炭材の種類）
炭材として、下記表１に示す無煙炭Ａ～Ｊ及びチャーＡ～Ｆを用意した。下記表１には、各炭材と、比較対象としての粉コークスについて、分析値（工業分析値及び元素分析値）及びＨ／Ｃを示す。下記表１に示すように、無煙炭Ａ～Ｊ及びチャーＡ～Ｆについては、揮発分が１５質量％以下であり、無煙炭Ａ～Ｅ及びチャーＡ～Ｅについては、Ｈ／Ｃが０．１９以上であった。

【0037】

【表1】

【0038】

（焼結用炭材の製造）
炭材（各無煙炭Ａ～J又は各チャーＡ～Ｆ）と、炭材質量の２０質量％に相当する生石灰（石灰系原料）を混練機に投入し、水を添加しながら３分間混錬した。ここで、水の添加量は、炭材及び生石灰の合計質量に対して２４質量％とした。混錬後、パンペレタイザーを用いて５分間造粒することにより、各炭材（各無煙炭Ａ～J又は各チャーＡ～Ｆ）に生石灰が付着した炭材（以下、「付着炭材」という）を製造した。なお、後述する焼結試験で用いられる炭材として、上述した付着炭材の他に、生石灰が付着していない炭材（各無煙炭Ａ～J又は各チャーＡ～Ｆ、以下、「非付着炭材」という）も用意した。

【0039】

（焼結試験）
焼結機を小型サイズにした実験設備（以下、「鍋」という）を用いて、焼成処理を行うことにより、微細ダストの濃度を測定した。鍋の直径は３００ｍｍであり、鍋の厚みは６００ｍｍである。また、焼成処理における燃焼ガスの吸引圧を１５．０ｋＰａとした。

【0040】

焼結試験で用いられた原料を下記表２に示す。

【0041】

【表2】

【0042】

鉄鉱石として、銘柄Ａ～Ｆの鉄鉱石を用意した。これらの鉄鉱石の配合比率［質量％］は上記表２に示す通りである。副原料として、石灰石、生石灰及びカンラン岩を用意した。これらの副原料の配合比率［質量％］は上記表２に示す通りである。一方、鉄鉱石及び副原料に対して、返鉱及び炭材を配合した。ここで、炭材としては、上述したように製造された付着炭材と、生石灰が付着していない非付着炭材（各無煙炭Ａ～J又は各チャーＡ～Ｆ）とをそれぞれ用いた。

【0043】

返鉱の配合比率は、鉄鉱石及び副原料の総質量に対して１５質量％とした。炭材の配合比率については、鉄鉱石及び副原料の総質量に対して４．５質量％の粉コークスと固定炭素の量が等しくなるように、焼結用炭材の配合比率を調整した。炭材の粒度分布は、下記表３に示す通りである。

【0044】

【表3】

【0045】

炭材以外の他の焼結用原料（鉄鉱石、副原料及び返鉱）をドラムミキサ（直径１ｍ、回転数２３ｒｐｍ）に投入し、１分間混合した。次に、ドラムミキサに目標水分が７．５質量％（外数）となるように水を添加した後に、ドラムミキサ内の混合物を一定時間造粒した。次に、ドラムミキサ内の混合物を更に４分間の間混合（造粒）した。ここで、４分間が経過する３０秒前に炭材を添加した。炭材を添加するときには、ドラムミキサを一時的に停止させた。

【0046】

以下、微細ダスト濃度の測定方法について、図１及び図２を用いて説明する。図１は焼結試験装置の概略図であり、図２は焼結試験装置におけるエアロゾル測定部の概略図である。

【0047】

焼結試験装置１００は、鍋１、吸引管２、ブロア３、排出管４、煙突５及びエアロゾル測定部１０を備える。鍋１は、焼結原料を焼結する円筒状の容器であり、上端が開放され、下端は図示しない火格子を備える。吸引管２は、焼結時に鍋１から焼結排ガスを吸引する管である。吸引管２の一端は、鍋１の下端に接続される。ブロア３は、吸引管２の他端に接続され、吸引管２に負圧を与える。排出管４は、焼結排ガスをブロア３から煙突５に導く管であり、排出管４の下端がブロア３に接続される。煙突５は、排出管４の上端に接続されており、焼結排ガスを大気中に排出する。

【0048】

エアロゾル測定部１０は、焼結排ガスに含まれる微細ダストの濃度を測定する。図２に示すように、エアロゾル測定部１０は、導入管１１、希釈器（Ｄｅｋａｔｉ社製、ＤＩ－１０００）１２、センサ（ＰＡＬＡＳ社製、２０７０Ｈ）１３、エアロゾルスペクトロメータ（ＰＡＬＡＳ社製、Ｐｒоｍо２０００）１４、ドライヤ１５、フィルタ１６、流量計１７、吸引ポンプ１８を備える。

【0049】

導入管１１は、焼結排ガスをエアロゾル測定部１０に吸引する配管であり、排出管４内における焼結排ガスの流路に配置される。導入管１１は、ブロア３（図１参照）よりも焼結排ガスの流路の下流に設けられることが好ましい。ブロア３よりも焼結排ガス流路の上流に位置する吸引管２に導入管１１を設けると、焼結で生じた水分により、導入管１１から導入した焼結排ガスが結露しやすくなってしまう。また、ブロア３による負圧の影響を受け、エアロゾル測定部１０に導入する焼結排ガスの流量を調整することが難しくなる。したがって、導入管１１は、ブロア３よりも焼結排ガスの流路の下流に設けられることが好ましい。

【0050】

希釈器１２は、導入管１１から一定量導かれた焼結排ガスを空気で希釈して微細ダスト濃度を下げる。本実施例では、焼結排ガスを８倍に希釈した。焼結排ガス中の微細ダスト濃度が、エアロゾルスペクトロメータ１４の測定限界濃度を超える場合には、希釈器１２を用いることが好ましい。希釈器１２に供給される空気は、コンプレッサ２１から供給される。空気がコンプレッサ２１から希釈器１２に移動する間、結露防止のためにドライヤ２２によって空気中の水分が除去され、レギュレータ２３によって空気の圧力が調整され、ヒータ２４によって空気の温度が調整される。また、焼結排ガス中の水分が多い場合には、更なる結露防止のために希釈器１２の周囲をヒータ（不図示）で加熱してもよい。

【0051】

センサ１３は、焼結排ガスに含まれる微細ダストを検出する。センサ１３は、微細ダストを含む焼結排ガスが流れる流路内であって、かつ微細ダストを検出するための光が通過する光路内に配置されている。エアロゾルスペクトロメータ１４は、微細ダストの濃度を測定する。具体的には、エアロゾルスペクトロメータ１４は、焼結排ガスの流路に光を照射し、照射した光が微細ダストによって散乱される現象を利用して微細ダスト濃度を測定する。ドライヤ１５は、センサ１３を通過した焼結排ガスから水分を除去する。フィルタ１６は、ドライヤ１５を通過した焼結排ガスに含まれる微細ダストを捕捉する。流量計１７は、フィルタ１６を通過した焼結排ガスの流量を測定する。吸引ポンプ１８は、焼結排ガスを排出管４からエアロゾル測定部１０に導入するための吸引力を発生させる。

【0052】

なお、エアロゾル測定部１０は、焼結排ガスに含まれる微細ダストの濃度を測定可能な構成であればよく、図２に示す構成に限定されない。

【0053】

焼結試験装置１００を用いた焼結試験では、焼結用原料を用いて焼結試験を行う。焼結試験は、公知の鍋焼結試験（例えば、「鉄と鋼 Ｖоｌ．８８（２００２）１号、第１６～２２頁」参照）と同様の試験方法で行った。焼結試験時に発生した焼結排ガス中の微細ダスト濃度をエアロゾル測定部１０で測定した。ここで、炭材として付着炭材（炭材に生石灰が付着したもの）を用いた場合と、炭材として非付着炭材（すなわち、生石灰が付着していないもの）を用いた場合とに分けて、焼結試験を行った。

【0054】

微細ダスト濃度は、連続して測定することが好ましい。これにより、バッチ処理のように、焼結排ガス中の微細ダストをフィルタ等で捕捉した後に微細ダスト濃度を測定する処理と比べて、微細ダストの捕捉率が高く、微細ダスト濃度の測定精度を高めることができる。また、焼結の開始から終了までの間における微細ダスト濃度の経時変化も測定することができる。

【0055】

微細ダスト濃度は、例えば、焼結排ガスの単位体積当たりの微細ダストの個数（個／ｍｌ）で表すことができる。微細ダスト濃度は、焼結中に変動（経時変化）するため、焼結の開始から終了までの間で測定された複数の微細ダスト濃度を平均した平均値を用いることが好ましい。なお、平均値に限るものではなく、例えば、焼成中の所定のタイミングで測定された微細ダスト濃度に着目したり、焼成中で最も高い微細ダスト濃度に着目したりすることもできる。

【0056】

焼結排ガスには、鉄鉱石に由来するダストや、炭材に由来するダストが含まれるが、炭材に由来するダストの粒径（直径）は、鉄鉱石に由来するダストの粒径よりも小さくなる傾向があり、この最大粒径は１μｍ以下となる。本実施例では、炭材に由来するダスト（微細ダスト）を測定対象とした。

【0057】

微細ダスト濃度の測定結果を図３に示す。図３において、縦軸は微細ダスト濃度［×１０^３個／ｍｌ］であり、横軸はＨ／Ｃ［－］である。図３には、炭材として付着炭材（炭材に生石灰が付着したもの）を用いて焼結試験を行ったときの微細ダスト濃度（ＣａＯ＝２０［質量％］）と、炭材として非付着炭材（すなわち、生石灰が付着していないもの）を用いて焼結試験を行ったときの微細ダスト濃度（ＣａＯ＝０［質量％］）とを示す。

【0058】

上述したように希釈器１２（図２参照）によって焼結排ガスを８倍に希釈しているため、図３に示す微細ダスト濃度は、焼結排ガスを８倍に希釈したときの微細ダスト濃度である。また、図３に示す微細ダスト濃度としては、焼結の開始から終了までの間で測定された複数の微細ダスト濃度を平均した平均値を算出した。

【0059】

図３から分かるように、Ｈ／Ｃが０．１９未満であるときには、炭材（各無煙炭Ｆ～Ｊ又はチャーＦ）に生石灰（石灰系原料）が付着しているか否かにかかわらず、微細ダスト濃度は同等であった。一方、Ｈ／Ｃが０．１９以上であるときには、炭材（各無煙炭Ａ～Ｅ又は各チャーＡ～Ｅ）に生石灰が付着した付着炭材（本発明における焼結用炭材）を用いたときの微細ダスト濃度（ＣａＯ＝２０［質量％］）は、生石灰が付着していない炭材（各無煙炭Ａ～Ｅ又は各チャーＡ～Ｅ）を用いたときの微細ダスト濃度（ＣａＯ＝０［質量％］）よりも大幅に低下した。

【0060】

これにより、Ｈ／Ｃが０．１９以上であり、揮発分が１５質量％以下である所定炭材（具体的には、無煙炭Ａ～ＥやチャーＡ～Ｅ）については、石灰系原料を付着させることにより、微細ダストの排出量を低減できる。

【0061】

次に、上記表１に示す無煙炭Ｂを用いて、添加する石灰系原料の配合割合の影響を確認した。焼結用炭材中のＣａＯ濃度が２，５，２０，３０質量％となるように配合量を調整した石灰系原料（生石灰）をそれぞれ用意し、各石灰系原料を無煙炭Ｂに付着させた焼結用炭材を製造した。そして、焼結試験において、上述した測定方法によって微細ダスト濃度を測定した。この測定結果を下記表４に示す。なお、下記表４には、焼結用炭材中のＣａＯ濃度が０質量％である無煙炭Ｂ（すなわち、石灰系原料が付着していない無煙炭Ｂ）を用いて焼結試験を行ったときの微細ダスト濃度も示す。

【0062】

【表4】

【0063】

ＣａＯ濃度が２質量％であるときの微細ダスト濃度は、ＣａＯ濃度が０質量％であるときの微細ダスト濃度と同程度であった。一方、ＣａＯ濃度が５質量％以上であるときには、ＣａＯ濃度が０又は２質量％であるときと比べて、微細ダスト濃度が低減した。このため、微細ダスト濃度を低減する効果を得る上では、ＣａＯ濃度を５質量％以上にすればよい。

【0064】

一方、上記表４によれば、微細ダスト濃度の減少量は、ＣａＯ濃度の増加量に比例していなく、ＣａＯ濃度を２０質量％から３０質量％に増加させたときの微細ダスト濃度の減少量（０．２＝１１．０－１０．８）は、ＣａＯ濃度を５質量％から２０質量％に増加させたときの微細ダスト濃度の減少量（１０．９＝２１．９－１１．０）よりも少ない。上述したように、ＣａＯ濃度は５質量％以上であればよいが、ＣａＯ濃度が高いほど、微細ダスト濃度を低減させる効果は収束しやすくなると考えられる。石灰系原料のコストも考慮すると、ＣａＯ濃度の上限値を２０質量％とすることができる。

【0065】

次に、２種類の炭材を併用して焼結鉱を製造するときにおいて、２種類の炭材のそれぞれに対して石灰系原料を付着させたときの影響を確認した。２種類の炭材としては、上記表１に示す粉コークス及び無煙炭Ｂを用い、各炭材の配合比率を同等（５０質量％、ここでの配合比率は、各炭材へ石灰系原料を付着させる前の質量を基準とした）とした。また、焼結用炭材中のＣａＯ濃度が２０質量％となるように生石灰を無煙炭Ｂに付着させた焼結用炭材を用いた。

【0066】

粉コークスのＨ／Ｃは０．０２［－］であり、無煙炭ＢのＨ／Ｃは０．４３［－］であった（上記表１参照）。実施例１では、粉コークスに石灰系原料を付着させずにこのまま用いるとともに、無煙炭Ｂに石灰系原料を付着させた焼結用炭材を用い、実施例２では、粉コークス及び無煙炭Ｂのそれぞれに石灰系原料を付着させたものを用いた。比較例では、粉コークス及び無煙炭Ｂのいずれにも石灰系原料を付着させずにこのまま用いた。

【0067】

実施例１，２及び比較例の炭材を用いて焼結試験を行い、上述した測定方法によって微細ダスト濃度を測定した。この測定結果を下記表５に示す。

【0068】

【表5】

【0069】

無煙炭Ｂだけに石灰系原料を付着させた場合（実施例１）や、粉コークス及び無煙炭Ｂの両方に石灰系原料を付着させた場合（実施例２）では、粉コークス及び無煙炭Ｂのいずれにも石灰系原料を付着させない場合（比較例）と比べて、微細ダスト濃度を大幅に低減することができた。また、無煙炭Ｂだけに石灰系原料を付着させた場合（実施例１）では、粉コークス及び無煙炭Ｂの両方に石灰系原料を付着させた場合（実施例２）と比べて、微細ダスト濃度を同程度に低減することができた。

【0070】

これにより、炭材として、粉コークス及び無煙炭Ｂを併用する場合において、Ｈ／Ｃが０．１９以上である無煙炭Ｂだけに石灰系原料を付着させるだけで微細ダスト濃度を低減できることが分かる。言い換えれば、微細ダスト濃度を低減する上では、Ｈ／Ｃが０．１９未満である粉コークスに石灰系原料を付着させる必要は無く、粉コークスをそのまま用いるだけでよい。

【符号の説明】

【0071】

１００：焼結試験装置、１：鍋、２：吸引管、３：ブロア、４：排出管、５：煙突、
１０：エアロゾル測定部、１１：導入管、１２：希釈器、１３：センサ、
１４：エアロゾルスペクトロメータ、１５：ドライヤ、１６：フィルタ、１７：流量計、
１８：吸引ポンプ、２１：コンプレッサ、２２：ドライヤ、２３：レギュレータ、
２４：ヒータ

【図1】

【図2】

【図3】