特許 7196758 焼結煤塵管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】焼結煤塵管理方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 1/20 20060101AFI20221220BHJP

【ＦＩ】

C22B1/20 U

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019089378

(22)【出願日】2019-05-09

(65)【公開番号】P2020186416

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2022-01-11

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】辻 典宏

【審査官】祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３１１２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１５８９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－３１３８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０５０１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１５７６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｂ １／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

焼結鉱の製造に使用されている使用炭材を含む焼結原料について、焼結試験によって焼結排ガスに含まれる直径が２．５μｍ以下である微粒子の濃度を測定し、
焼結鉱の製造に使用予定である評価炭材を含む焼結原料について、焼結試験によって焼結排ガスに含まれる直径が２．５μｍ以下である微粒子の濃度を測定し、
前記評価炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度が、前記使用炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度よりも低いとき、前記使用炭材から前記評価炭材への変更によって、実機の焼結機から排出される焼結排ガスの煤塵濃度が減少することを予測することを特徴とする焼結煤塵管理方法。

【請求項2】

前記評価炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度が、前記使用炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度よりも高いとき、前記使用炭材から前記評価炭材への変更によって、前記煤塵濃度が増加することを予測することを特徴とする請求項１に記載の焼結煤塵管理方法。

【請求項3】

前記評価炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度が、前記使用炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度よりも低いとき、前記使用炭材を前記評価炭材に変更可能であることを判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結煤塵管理方法。

【請求項4】

前記評価炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度が、前記使用炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度以上であるとき、前記使用炭材を前記評価炭材に変更しないことを判断することを特徴とする請求項２に記載の焼結煤塵管理方法。

【請求項5】

前記使用炭材及び複数種類の前記評価炭材の微粒子濃度に基づいて、前記煤塵濃度の高低に関する順位をつけ、
前記順位に基づいて、前記使用炭材から前記評価炭材への変更の可否を判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結煤塵管理方法。

【請求項6】

前記煤塵濃度が低いほど、前記順位が高くなるときにおいて、
前記評価炭材の前記順位が前記使用炭材の前記順位よりも高いとき、前記使用炭材を前記評価炭材に変更可能であることを判断することを特徴とする請求項５に記載の焼結煤塵管理方法。

【請求項7】

前記煤塵濃度が低いほど、前記順位が高くなるときにおいて、
前記評価炭材の前記順位が前記使用炭材の前記順位よりも低いとき、前記使用炭材を前記評価炭材に変更しないことを判断することを特徴とする請求項５に記載の焼結煤塵管理方法。

【請求項8】

前記焼結機の操業中に測定した前記煤塵濃度が管理値よりも高いとき、前記使用炭材から前記評価炭材の変更の可否を判断することを特徴とする請求項３から７のいずれか１つに記載の焼結煤塵管理方法。

【請求項9】

前記微粒子濃度は、焼結試験を開始してから終了するまでの間に測定された微粒子濃度の平均値であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の焼結煤塵管理方法。

【請求項10】

前記微粒子の直径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の焼結煤塵管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼結機から排出される焼結排ガスの煤塵の管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高炉操業における主な鉄源として、焼結鉱が用いられる。焼結鉱は、鉄鉱石及び石灰石に粉コークス等の炭材を配合し、焼結機において焼成することで製造される。焼結反応には、炭材と吸引された大気との燃焼による熱を利用するため、排ガス（焼結排ガス）が発生する。焼結排ガスは、ダスト濃度、硫黄酸化物（ＳＯ_x）濃度、窒素酸化物（ＮＯ_x）濃度、ダイオキシン濃度などの汚染成分濃度が法令や協定によって定められた規制値又は遵守値を満たす処理を行った後に、煙突等から排出される。

【0003】

焼結における環境問題の一つに、焼結排ガス中の煤塵がある。煤塵の排出量を抑制すべく、種々の煤塵低減方法が提案されている。

【0004】

特許文献１には、下方吸引式焼結機の焼結機下部に設けたウインドボックスにおける排ガス温度が所定値以下となるように、焼結燃焼終了点位置を調節することにより、焼結排ガス中の煤塵量を低減する煤塵量低減方法が開示されている。特許文献２には、排ガスのダスト濃度及び硫黄酸化物濃度を所定値以下に調整することによって可視煙の発生を抑制する排ガス処理方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－５０１６１号公報

【文献】特開２０１２－１１５７６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した煤塵低減方法に先立って、焼結排ガスの煤塵濃度の増減を確認する方法を確立する必要がある。焼結排ガスの煤塵濃度の増減を確認するためには、実機の焼結機から排出された焼結排ガスの煤塵濃度を測定しなければならない。

【0007】

本発明は、実機の焼結機から排出された焼結排ガスの煤塵濃度を測定することなく、焼結試験によって焼結排ガスの煤塵濃度の変化を予測することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明である焼結煤塵管理方法では、焼結鉱の製造に使用されている使用炭材を含む焼結原料について、焼結試験によって焼結排ガスに含まれる直径が２．５μｍ以下である微粒子の濃度を測定する。また、焼結鉱の製造に使用予定である評価炭材を含む焼結原料について、焼結試験によって焼結排ガスに含まれる直径が２．５μｍ以下である微粒子の濃度を測定する。そして、評価炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度が、使用炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度よりも低いとき、使用炭材から評価炭材への変更によって、実機の焼結機から排出される焼結排ガスの煤塵濃度が減少することを予測する。

【0009】

一方、評価炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度が、使用炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度よりも高いとき、使用炭材から評価炭材への変更によって、煤塵濃度が増加することを予測することができる。

【0010】

評価炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度が、使用炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度よりも低いとき、使用炭材を評価炭材に変更可能であることを判断することができる。また、評価炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度が、使用炭材を用いた焼結試験での微粒子濃度以上であるとき、使用炭材を評価炭材に変更しないことを判断することができる。

【0011】

使用炭材及び複数種類の評価炭材の微粒子濃度に基づいて、煤塵濃度の高低に関する順位をつけることができる。この順位に基づいて、使用炭材から評価炭材への変更の可否を判断することができる。具体的には、煤塵濃度が低いほど、順位が高くなるときにおいて、評価炭材の順位が使用炭材の順位よりも高いとき、使用炭材を評価炭材に変更可能であることを判断することができる。また、煤塵濃度が低いほど、順位が高くなるときにおいて、評価炭材の順位が使用炭材の順位よりも低いとき、使用炭材を評価炭材に変更しないことを判断することができる。

【0012】

焼結機の操業中に測定した煤塵濃度が管理値よりも高いとき、使用炭材から評価炭材の変更の可否を判断することができる。微粒子濃度としては、焼結試験を開始してから終了するまでの間に測定された微粒子濃度の平均値を用いることができる。焼結排ガスに含まれる微粒子は、１μｍ以下の粒径を有する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、実機で実機焼結原料を使用したときの焼結排ガス中の煤塵濃度と、実機焼結原料に含まれる第１炭材を第２炭材に変更した焼結原料（代替焼結原料）を実機に使用するときの焼結排ガス中の煤塵濃度と、の高低関係を、試験装置によって容易に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係る焼結煤塵管理方法を示すフローチャートである。

【図2】焼結試験装置の概略図である。

【図3】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4】第２実施形態において、炭材の順位表を作成する方法を示すフローチャートである。

【図5】炭材Ａ，Ｉをそれぞれ含有する焼結原料の焼結試験において、焼成の経過時間と微粒子濃度との関係を示す図である。

【図6】炭材Ａ，Ｉをそれぞれ含有する焼結原料の焼結試験において、焼結排ガス中の微粒子の粒度分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（微粒子の定義）
本実施形態で説明する微粒子とは、後述するエアロゾル測定部で測定される焼結排ガス中の微粒子であって、ＰＭ２．５と称される２．５μｍ以下の直径を有する粒子とする。本発明が対象とする炭材由来の微粒子は、後述するように、実体として１μｍ以下であったため、直径が１μｍ以下の粒子としてもよい。

【0016】

（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態に係る焼結煤塵管理方法について説明する。図１は、第１実施形態に係る焼結煤塵管理方法を示すフローチャートである。なお、以下に説明する炭材は、焼結に用いられる炭材（焼結用炭材）である。

【0017】

＜Ｓ１：測定工程＞
測定工程Ｓ１では、実機（焼結機）において焼結鉱の製造に使用されている炭材（以下、使用炭材と称す）を含有する焼結原料（以下、使用焼結原料と称す）を用いて焼結試験を行い（Ｓ１１）、焼結排ガスに含まれる微粒子の濃度（以下、微粒子濃度と称す）Ａ１を測定する（Ｓ１２）。また、実機において焼結鉱の製造で使用予定である炭材（以下、評価炭材と称す）を含有する焼結原料（以下、評価焼結原料と称す）を用いて焼結試験を行い（Ｓ１３）、焼結排ガスの微粒子濃度Ａ２を測定する（Ｓ１４）。焼結試験（Ｓ１１，Ｓ１３）では、同一の試験条件において後述する焼結試験装置が用いられる。

【0018】

ここで、使用炭材及び評価炭材については、基準となる炭材の配合量に対して、固定炭素量が等しくなるように他の炭材の配合量を調整することが好ましく、また、粒度分布も統一させることが好ましい。一方、微粒子濃度Ａ１，Ａ２は、空気などで希釈されていない焼結排ガスの微粒子濃度であってもよいし、空気などで希釈された焼結排ガスの微粒子濃度であってもよい。また、焼結排ガスを空気などで希釈する場合において、希釈倍率は適宜決めることができる。ただし、微粒子濃度Ａ１，Ａ２を測定するときには、焼結排ガスの希釈の条件を同一とする。

【0019】

評価炭材は、使用炭材とは異なる。評価焼結原料は、使用焼結原料に含まれる使用炭材を評価炭材に変更したものである。すなわち、評価焼結原料に含まれる評価炭材以外の原料（鉄鉱石、副原料や返鉱）としては、使用焼結原料に含まれる使用炭材以外の原料（鉄鉱石、副原料や返鉱）を用いる。ここで、使用焼結原料及び評価焼結原料について、炭材以外の原料の種類及び配合量（質量％）は変更していない。

【0020】

＜Ｓ２：予測工程＞
予測工程Ｓ２では、測定工程Ｓ１において測定された微粒子濃度Ａ１，Ａ２に基づいて、使用焼結原料を実機で使用した場合における焼結排ガスの煤塵濃度Ｔ１と、使用炭材を評価炭材に変更した評価焼結原料を実機で使用する場合における焼結排ガスの煤塵濃度Ｔ２との高低関係を予測する。焼結排ガスには、炭材に由来する微粒子が含まれており、この微粒子濃度は、焼結排ガスの煤塵濃度に影響を与える。したがって、後述するように微粒子濃度Ａ１，Ａ２を比較することにより、煤塵濃度Ｔ１，Ｔ２の高低関係を把握することができる。

【0021】

具体的には、微粒子濃度Ａ２が微粒子濃度Ａ１よりも低ければ（Ｓ２１でＹｅｓ）、使用炭材を評価炭材に変更することにより、評価焼結原料を実機で使用する場合における煤塵濃度Ｔ２が、使用焼結原料を実機で使用した場合における煤塵濃度Ｔ１よりも低くなると予測する（Ｓ２２）。一方、微粒子濃度Ａ２が微粒子濃度Ａ１以上であれば（Ｓ２１でＮｏ）、使用炭材を評価炭材に変更することにより、評価焼結原料を実機で使用する場合における煤塵濃度Ｔ２が、使用焼結原料を実機で使用した場合における煤塵濃度Ｔ１以上になると予測する（Ｓ２３）。

【0022】

＜Ｓ３：炭材判断工程＞
炭材判断工程Ｓ３では、予測工程Ｓ２における予測結果に基づいて、使用炭材を評価炭材に変更可能であるか否かを判断する。

【0023】

具体的には、予測工程Ｓ２において、煤塵濃度Ｔ２が煤塵濃度Ｔ１よりも低くなると予測した場合、すなわち、微粒子濃度Ａ２が微粒子濃度Ａ１よりも低い場合には、使用炭材から評価炭材に変更可能であると判断する（Ｓ３１）。一方、煤塵濃度Ｔ２が煤塵濃度Ｔ１以上であると予測した場合、すなわち、微粒子濃度Ａ２が微粒子濃度Ａ１以上である場合には、使用炭材から評価炭材に変更しないことを判断する（Ｓ３２）。この場合には、使用炭材を引き続き使用することになる。

【0024】

なお、焼結原料に含まれる炭材としては、１種類の炭材を用いたり、複数種類の炭材を混合して用いたりすることがある。一般的には、焼結原料の炭材として、粉コークスだけを用いたり、粉コークスと他の炭材（無煙炭、チャー）との混合物を用いたりする。

【0025】

粉コークスだけの使用から、粉コークス及び他の炭材の混合物の使用に変更しようとするときには、粉コークスの微粒子濃度Ａ１と評価炭材（他の炭材）の微粒子濃度Ａ２とを比較し、微粒子濃度Ａ１よりも低い微粒子濃度Ａ２を示す評価炭材を、粉コークスの代替物として使用可能であることを判断できる。一方、粉コークス及び他の炭材（無煙炭、チャー）の混合物において、他の炭材を変更しようとするときには、使用炭材の微粒子濃度Ａ１と評価炭材の微粒子濃度Ａ２とを比較し、微粒子濃度Ａ１よりも低い微粒子濃度Ａ２を示す評価炭材を、使用炭材の代替物として使用可能であることを判断できる。ここで、微粒子濃度Ａ１よりも低い微粒子濃度Ａ２を示す評価炭材が複数あるとき、これらの評価炭材のうち、任意の１つの評価炭材を、使用炭材の代替物として決定することができる。

【0026】

本実施形態によれば、焼結試験装置によって測定した微粒子濃度Ａ１，Ａ２の高低関係を把握するだけで、実機における煤塵濃度Ｔ１，Ｔ２の高低関係を予測することができる。このため、評価焼結原料を実機で使用して煤塵濃度Ｔ２を測定する必要が無くなり、煤塵濃度Ｔ１，Ｔ２の高低関係を容易に予測することができる。そして、煤塵濃度Ｔ１，Ｔ２の高低関係（すなわち、微粒子濃度Ａ１，Ａ２の高低関係）に基づいて、使用炭材を評価炭材に変更するか否かの判断を行うことができる。

【0027】

＜測定工程Ｓ１で用いられる焼結試験装置＞
図２及び図３を参照して、測定工程Ｓ１において使用される焼結試験装置について説明する。図２は、焼結試験装置の概略図である。図３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。

【0028】

図２を参照して、焼結試験装置１００は、焼結鍋１、吸引管３、ブロア５、排出管７、煙突９及びエアロゾル測定部１１を備える。焼結鍋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３は、焼結時に焼結鍋１から焼結排ガスを吸引する管である。吸引管３の一端は、焼結鍋１の下端に接続される。ブロア５は、吸引管３の他端に接続され、吸引管３に負圧を与える。排出管７は、焼結排ガスをブロア５から煙突９に導く管であり、排出管７の下端がブロア５に接続される。煙突９は、排ガスを排出する筒であり、排出管７の上端に接続される。

【0029】

エアロゾル測定部１１は、焼結排ガス中の微粒子濃度を測定する。図３に示すように、エアロゾル測定部１１は、導入管１３、希釈器１５、センサー１７、エアロゾルスペクトロメーター１９、ドライヤー２１、フィルター２３、流量計２５、吸引ポンプ２７を備える。

【0030】

導入管１３は、焼結排ガスをエアロゾル測定部１１に吸引する配管であり、排出管７内における焼結排ガスの流路に配置される。導入管１３は、ブロア５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。図３では、導入管１３が、排出管７内に設けられている。ブロア５よりも焼結排ガス流路の上流に位置する吸引管３に導入管１３を設けると、焼結で生じた水分により、導入管１３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５による負圧の影響を受け、エアロゾル測定部１１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１３は、ブロア５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。

【0031】

希釈器１５は、導入管１３から一定量導かれた焼結排ガスを空気で希釈して微粒子濃度を下げる。焼結排ガスの微粒子濃度が、エアロゾルスペクトロメーター１９の測定限界濃度を超える場合には、希釈器１５を用いることが好ましい。希釈器１５に供給される空気は、コンプレッサー１５Ａから供給される。空気がコンプレッサー１５Ａから希釈器１５に移動する間、結露防止のためにドライヤー１５Ｂによって空気中の水分が除去され、レギュレーター１５Ｃによって空気の圧力が調整され、ヒーター１５Ｄ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１５の周囲をヒーターで加熱しても良い。

【0032】

センサー１７は、焼結排ガスに含まれる微粒子を検出する。センサー１７は、微粒子を含む焼結排ガスが流れる流路内であって、かつ微粒子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ー１９は、微粒子濃度を測定する。具体的には、エアロゾルスペクトロメーター１９は、焼結排ガスの流路に光を照射し、照射した光が微粒子によって散乱される現象を利用して微粒子濃度を測定する。ドライヤー２１は、センサー１７を通過した焼結排ガスから水分を除去する。フィルター２３は、ドライヤー２１を通過した焼結排ガスに含まれる微粒子を捕捉する。流量計２５は、フィルター２３を通過した焼結排ガスの流量を測定する。吸引ポンプ２７は、焼結排ガスを排出管７からエアロゾル測定部１１に導入するための吸引力を発生させる。

【0033】

なお、エアロゾル測定部１１は、焼結排ガスの微粒子濃度を測定可能な構成であればよく、図３に示す構成に限定されない。

【0034】

焼結試験装置を用いた焼結試験は、例えば以下の手順で行う。

【0035】

使用焼結原料及び評価焼結原料のそれぞれを用いて、焼結試験を行う。焼結試験は、公知の鍋焼結試験と同様の試験方法で行う。焼結試験時に発生した焼結排ガス中の微粒子濃度をエアロゾル測定部１１で測定する。

【0036】

微粒子濃度は、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、焼結排ガス中の微粒子をフィルター等で捕捉した後に微粒子濃度を測定する処理と比べて、微粒子の捕捉率が高く、微粒子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粒子濃度の経時変化も測定することができる。

【0037】

微粒子濃度は、例えば、焼結排ガスの単位体積当たりの微粒子の個数（個／ｍｌ）で表すことができる。微粒子濃度は、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粒子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粒子濃度に着目したり、焼成中で最も高い微粒子濃度に着目したりすることもできる。

【0038】

焼結排ガスには、鉄鉱石に由来する微粒子や、炭材に由来する微粒子が含まれるが、炭材に由来する微粒子の粒径（直径）は、鉄鉱石に由来する微粒子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。

【0039】

（第２実施形態）
第２実施形態に係る焼結煤塵管理方法について説明する。本実施形態では、使用炭材及び複数種類の評価炭材について、焼結排ガスの煤塵濃度の高低に関する順位をつけるようにしている。図４は、評価炭材の順位表を作成する方法を示すフローチャートである。

【0040】

まず、使用焼結原料を用いて焼結試験を行い（Ｓ１１）、焼結排ガスの微粒子濃度Ａ１を測定する（Ｓ１２）。また、互いに異なる評価炭材を含む複数種類の評価焼結原料を用いて焼結試験を行い（Ｓ１５）、各評価焼結原料について、焼結排ガスの微粒子濃度Ａ２を測定する（Ｓ１６）。ここで、焼結試験は、上述した焼結試験装置を用いて行う。また、複数の評価焼結原料において、評価炭材以外の原料（焼結鉱、副原料や返鉱）の種類や配合量は変更しない。

【0041】

次に、測定された微粒子濃度Ａ１，Ａ２に基づいて、使用炭材及び複数の評価炭材の順位表を作成する（Ｓ４）。ここでいう順位とは、焼結排ガスの煤塵濃度に関する順位である。上述したように、炭材に由来する微粒子濃度は、焼結排ガスの煤塵濃度に影響を与え、微粒子濃度が高いほど、煤塵濃度が高くなる。したがって、微粒子濃度Ａ１，Ａ２が低い順に順位を付けたり、微粒子濃度Ａ１，Ａ２が高い順に順位をつけたりすることにより、順位表を作成することができる。以下、評価炭材の順位の付け方について、具体的に説明する。

【0042】

２つの焼結原料ＳＭ１，ＳＭ２について微粒子濃度を測定した結果、焼結原料ＳＭ１の微粒子濃度がＡａであり、焼結原料ＳＭ２の微粒子濃度がＡｂであったとする。ここで、焼結原料ＳＭ１，ＳＭ２には、使用焼結原料及び評価焼結原料の組み合わせや、２つの評価焼結原料の組み合わせが含まれる。

【0043】

微粒子濃度Ａａが微粒子濃度Ａｂよりも低い場合には、焼結原料ＳＭ１を実機で使用するときの焼結排ガスの煤塵濃度Ｔａが、焼結原料ＳＭ２を実機で使用するときの焼結排ガスの煤塵濃度Ｔｂよりも低くなることを予測できる。この場合には、例えば、焼結原料ＳＭ１に含まれる炭材の順位を、焼結原料ＳＭ２に含まれる炭材の順位よりも高くする。言い換えれば、焼結原料ＳＭ２に含まれる炭材の順位を、焼結原料ＳＭ１に含まれる炭材の順位よりも低くする。ここでは、順位が高いほど、焼結排ガスの煤塵濃度が低くなることを意味する。なお、焼結排ガスの煤塵濃度が高いほど、順位を高くするようにしてもよい。

【0044】

上述したように順位をつけることにより、使用炭材及び複数種類の評価炭材に対して、煤塵濃度に応じた順位表を作成することができる。下記表１には、炭材の順位表の一例を示す。

【0045】

【表1】

【0046】

上記表１に示す順位表では、順位が高いほど、順位を示す数字が小さくなり、順位が高いほど、焼結排ガスの煤塵濃度が低いことを意味する。上記表１に示す炭材Ａ～Ｊ及び粉コークスについては、いずれか１つの炭材が使用炭材となり、他の炭材が評価炭材となる。上記表１示す微粒子濃度は、後述する実施例で測定された値である。上記表１において、例えば、炭材Ｄの微粒子濃度（５７５[個／ｍｌ]）は、炭材Ｂの微粒子濃度（３７６０３[個／ｍｌ]）よりも低いため、炭材Ｂの順位は炭材Ｄの順位よりも高くなる。

【0047】

なお、炭材の順位のつけ方は、上述した方法に限るものではない。上述した例（上記表１）では、１１種類の炭材について、微粒子濃度が低い順に１～１１の順位を付けており、順位の数は炭材の数と同じである。一方、微粒子濃度について、複数の濃度範囲を予め決めておき、濃度範囲毎に順位をつけることができる。以下、具体的に説明する。

【0048】

下記表２には、炭材Ａ～Ｊ及び粉コークスについて、微粒子濃度の濃度範囲に応じた順位表（一例）を示す。炭材Ａ～Ｊ及び粉コークスは、上記表１に示す炭材Ａ～Ｊ及び粉コークスと同じである。

【0049】

【表2】

【0050】

上記表２において、順位「Ｒ１」は、微粒子濃度が１００００［個／ｍｌ］未満であるときの順位であり、順位「Ｒ２」は、微粒子濃度が１００００［個／ｍｌ］以上、２００００［個／ｍｌ］未満であるときの順位である。順位「Ｒ３」は、微粒子濃度が２００００［個／ｍｌ］以上、３００００［個／ｍｌ］未満であるときの順位であり、順位「Ｒ４」は、微粒子濃度が３００００［個／ｍｌ］以上、４００００［個／ｍｌ］未満であるときの順位である。順位「Ｒ５」は、微粒子濃度が４００００［個／ｍｌ］以上であるときの順位である。ここでは、順位Ｒ５から順位Ｒ１の順で順位が高くなり、順位が高いほど、焼結排ガスの煤塵濃度が低くなることを意味する。

【0051】

上述したように順位Ｒ１～Ｒ５を決めたとき、微粒子濃度によっては、互いに異なる複数の炭材が同一の順位となることがある。なお、順位Ｒ１～Ｒ５のそれぞれを規定する微粒子濃度の濃度範囲は、上記表２で説明した濃度範囲に限るものではなく、適宜決めることができる。また、微粒子濃度の濃度範囲が上限値及び下限値によって規定されているとき、上限値及び下限値の差分は、すべての順位において同一であってもよいし、異なっていてもよい。さらに、順位の数も適宜決めることができる。

【0052】

上述したように、使用炭材及び複数種類の評価炭材について順位表を作成しておけば、この順位表は、使用炭材から評価炭材に代えようとするときの判断指標として用いることができる。具体的には、使用炭材の順位と評価炭材の順位とを比較することにより、使用炭材に代えて使用することができる評価炭材を決定することができる。

【0053】

例えば、焼結排ガスの煤塵濃度が低いほど、順位が高くなる順位表（上記表１又は上記表２）においては、使用炭材の順位よりも高い順位を示す評価炭材を、使用炭材の代替物として使用可能であることを判断する。一方、焼結排ガスの煤塵濃度が高いほど、順位が高くなる順位表においては、使用炭材の順位よりも低い順位を示す評価炭材を、使用炭材の代替物として使用可能であることを判断する。

【0054】

上記表１に示す順位表において、例えば、使用炭材が炭材Ｃ（微粒子濃度Ａ１が１７９８１［個／ｍｌ］）であるとき、順位が１～５である炭材Ｄ，Ｅ，Ｉ，Ｊ又は粉コークスを、使用炭材の代替物として使用可能であることを判断する。また、上記表２に示す順位表において、例えば、使用炭材が炭材Ｇ（微粒子濃度Ａ１が２７０１０［個／ｍｌ］）であるとき、使用炭材の順位Ｒ３よりも高い順位Ｒ１，Ｒ２を示す評価炭材Ｃ～Ｅ，Ｉ，Ｊ又は粉コークスを、使用炭材の代替物として使用可能であることを判断する。

【0055】

使用炭材を変更するタイミングは、適宜決めることができる。例えば、実機の操業において、焼結排ガスの煤塵濃度を測定し、煤塵濃度（測定値）が管理値よりも高いとき、使用炭材を変更することができる。ここで、管理値は、通常、可視煙の発生を抑制する観点から操業目標とする管理値であって、法律などに基づいて予め決められた煤塵濃度の規制値より低く設定されている。

【0056】

使用炭材の代替となる炭材を決めるときには、例えば、煤塵濃度（測定値）の変化や、煤塵濃度（測定値）及び管理値の差分を考慮することができる。煤塵濃度（測定値）の変化を考慮するときには、煤塵濃度（測定値）が一時的に管理値よりも高くなったことを把握できることがある。この場合には、使用炭材の順位よりも高い順位の炭材を用いることが好ましいが、使用炭材に対して順位が高すぎる炭材を用いなくてもよいと判断できることがある。また、煤塵濃度（測定値）及び管理値の差分を考慮するときには、差分が大きいほど、使用炭材の順位に対して、より高い順位を示す炭材を代替物として使用することを判断できる。

【実施例】

【0057】

以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。

【0058】

（実施例１）
炭材だけが異なる複数の焼結原料のそれぞれについて焼結試験を行い、焼結排ガスの微粒子濃度を測定した。まず、下記表３に示す各炭材Ａ～Ｊを含む焼結原料をそれぞれ用意した。下記表３には、各炭材Ａ～Ｊ及び粉コークスの工業分析値及び元素分析値を示す。

【0059】

【表3】

【0060】

上記表３において、工業分析値は、ＪＩＳ Ｍ８８２０の規定に基づいて分析した結果である。元素分析値のＣ，Ｈ，Ｎは、ＬＥＣＯ社製ＣＨＮ６２８を用い、ＪＩＳ Ｍ８８１９の規定に基づいて分析した結果であり、元素分析値のＴｏｔａｌ－Ｓは、ＪＩＳ Ｍ８８１４の規定に基づいて分析した結果である。

【0061】

下記表４は、焼結原料における各原料成分の配合比率（質量％）を示す。返鉱及び炭材の配合比率（質量％）は、鉄鉱石及び副原料の合計を１００質量％としたときの配合比率（外数）である。なお、下記表４に示す炭材の配合比率（質量％）については、配合比率が４．５質量％である粉コークスに対してドライベースでの固定炭素量が等しくなるように、各炭材Ａ～Ｊの配合量を調整した。

【0062】

【表4】

【0063】

粉コークス及び炭材Ａ～Ｊは、粉砕及び分級によって、下記表５に示す粒度分布に調整した。炭材の粒度分布が異なると、炭材の種類以外の操業条件を変更する必要があるが、炭材の種類以外の操業条件を同一とするために、粉コークス及び炭材Ａ～Ｊの粒度分布を統一させた。

【0064】

【表5】

【0065】

上記表５において、「０．２５未満」とは、各炭材Ａ～Ｊ又は粉コークスの全量に対して、目開きが０．２５ｍｍの篩を通過した炭材が占める割合（質量％）を意味する。「０．２５以上０．５未満」とは、各炭材Ａ～Ｊ又は粉コークスの全量に対して、目開きが０．２５ｍｍの篩を通過しないが、目開きが０．５ｍｍの篩を通過する炭材が占める割合（質量％）を意味する。「０．５以上１未満」とは、各炭材Ａ～Ｊ又は粉コークスの全量に対して、目開きが０．５ｍｍの篩を通過しないが、目開きが１ｍｍの篩を通過する炭材が占める割合（質量％）を意味する。「１以上３未満」とは、各炭材Ａ～Ｊ又は粉コークスの全量に対して、目開きが１ｍｍの篩を通過しないが、目開きが３ｍｍの篩を通過する炭材が占める割合（質量％）を意味する。「３以上５未満」とは、各炭材Ａ～Ｊ又は粉コークスの全量に対して、目開きが３ｍｍの篩を通過しないが、目開きが５ｍｍの篩を通過する炭材が占める割合（質量％）を意味する。

【0066】

焼結試験を行う前に、焼結原料を以下の通りに作製した。まず、約７０ｋｇの焼結原料を、２３ｒｐｍで回転する直径１０００ｍｍのドラムミキサーに投入し、１分間混合した。混合した焼結原料の総質量に対して７．５質量％の水をドラムミキサー内に添加して、さらに４分間造粒することにより、最終的な焼結原料を作製した。

【0067】

直径が３００ｍｍであり、深さが６００ｍｍである焼結鍋１（図２参照）に１．５ｋｇの床敷鉱を敷設した。６５ｋｇの焼結原料を床敷鉱上に装入して、焼結鍋１内に焼結原料層を形成した。ブロア５を作動させ、焼結鍋１の下方から負圧（１５３０ｋＰａ）で空気を吸引することで、焼結原料層内で上方から下方に向かう空気流を生じさせた。その後、焼結原料層の表面を、点火装置（不図示）のガスバーナーで９０秒間加熱することで焼結原料層を点火し、焼成を進行させた。

【0068】

焼成中に、エアロゾル測定部１１を用いて、排出管７内の微粒子濃度を逐次測定した（図３参照）。エアロゾル測定部１１のエアロゾルスペクトロメーター１９としては、ＰＡＬＡＳ社製のエアロゾルスペクトロメーター（Ｐｒｏｍｏ２０００）を用いた。また、センサー１７としては、ＰＡＬＡＳ社製のセンサー（２０７０Ｈ）を用いた。

【0069】

微粒子濃度の具体的な測定手順は以下の通りである。

【0070】

まず、吸引ポンプ２７で吸引することにより、排出管７内の焼結排ガスをエアロゾル測定部１１に取り込んだ。また、コンプレッサー１５Ａ、ドライヤー１５Ｂ、レギュレーター１５Ｃ及びヒーター１５Ｄを介して１１０℃に加熱、乾燥された希釈用空気を、希釈器１５（ＤＥＫＡＴＩ社製ＤＩ－１０００）に送り込んだ。希釈器１５内において、焼結排ガス及び希釈用空気を混合した後、この混合ガスをセンサー１７に導き、光路上に浮遊する微粒子をセンサー１７で検出し、微粒子の粒径及び微粒子濃度[個／ｍｌ]を測定した。また、希釈器１５の外部に設置したマントルヒーターによって希釈器１５を１２０℃に保温した。

【0071】

焼結排ガス及び希釈用空気の混合比率は、体積比で１：７（焼結排ガス：希釈空気、希釈倍率８倍）とした。以下に示す微粒子濃度（測定値）は、希釈用空気で８倍に希釈された焼結排ガスの微粒子濃度であり、焼結の開始から終了までの間に測定された微粒子濃度の平均値である。センサー１７に導かれる焼結排ガスの流量は、センサー１７の仕様に合わせて５[ｌ／ｍｉｎ]とした。

【0072】

下記表６には、各炭材Ａ～Ｊ及び粉コークスの微粒子濃度（平均値）と、各炭材Ａ～Ｊ及び粉コークスの揮発分と、導入管１３と同じ位置から採取した焼結排ガスについて、排ガス中のダスト濃度の測定方法（ＪＩＳ Ｚ８８０８）に基づいてダスト濃度を測定した結果を示す。

【0073】

【表6】

【0074】

上記表６から分かるように、微粒子濃度（平均値）、揮発分及びダスト濃度の間には、相関が認められなかった。特に、炭材（チャー）Ｆ～Ｊに関しては、いずれもほぼ同様な揮発分を示すが、微粒子濃度には大きな差があった。また、炭材（チャー）Ｆ～Ｊのうち、微粒子濃度が比較的大きい炭材Ｆ，Ｇ，Ｈについては、チャーの製造時に乾留が不十分であったため、いわゆる「生焼け」となり、揮発分の平均値である分析値よりも高い揮発分を有する成分が一部残っていたためと推測される。

【0075】

上記表６によれば、炭材Ａ～Ｊや粉コークスの揮発分又はダスト濃度に着目しても、焼結排ガスの煤塵濃度は把握しにくい。微粒子濃度は、焼結排ガスの煤塵濃度と直接の因果関係が認められるため、微粒子濃度に着目すれば、焼結排ガスの煤塵濃度を把握しやすくなる。

【0076】

一方、揮発分が同じである炭材Ａ，Ｉについて、焼成を開始してから終了するまでの間、焼結排ガス（８倍希釈）の微粒子濃度を測定し続けた。この測定結果を図５に示す。図５において、横軸は焼成の経過時間[ｓｅｃ]を示し、縦軸は微粒子濃度[個／ｍｌ]を示す。

【0077】

図５に示すように、焼結鍋試験の開始（焼成開始）と共に微粒子濃度が検出され、焼成の進行に伴って微粒子濃度が増加した。また、焼成の終了と共に微粒子濃度は検出されなくなった。微粒子濃度の絶対値に差はあるものの、この傾向は、炭材Ａ，Ｉについて同様であった。このため、上述したように２つの炭材の微粒子濃度を比較するときには、この微粒子濃度として、焼成の開始から終了までの間の微粒子濃度の平均値を用いることができる。

【0078】

一方、炭材Ａ，Ｉについては、センサー１７によって測定された微粒子の粒径に基づいて、図６に示す粒度分布が得られた。図６において、横軸は粒径[μｍ]を示し、縦軸は微粒子の粒子数[個]を示す。図６から分かるように、焼結排ガスに含まれるほとんどの微粒子については、粒径（直径）が１μｍ以下であった。

【0079】

（実施例２）
実施例１における炭材Ａ～Ｊ及び粉コークスの微粒子濃度の測定結果（上記表１）に基づいて、使用焼結炭材に含まれる炭材を変更できるか否かを判断した。以下、４つの例について説明する。

【0080】

＜例１＞
使用炭材として粉コークスのみを使用している場合において、この粉コークスの５０質量％を炭材Ｄ（無煙炭）に変更することを計画した。上記表６によれば、炭材Ｄの微粒子濃度（５７５[個／ｍｌ]）は、粉コークスの微粒子濃度（１１３２[個／ｍｌ]）よりも低い。このため、粉コークスの半分を炭材Ｄに変更したときの焼結排ガスの煤塵濃度は、粉コークスのみを使用したときの焼結排ガスの煤塵濃度よりも減少すると予測される。したがって、粉コークスの半分を炭材Ｄに変更できると判断した。

【0081】

＜例２＞
使用炭材として粉コークス及び炭材Ｅ（無煙炭）を各５０質量％ずつ配合して使用している場合において、炭材Ｅを炭材Ｃ（無煙炭）に変更することを計画した。上記表６によれば、炭材Ｃの微粒子濃度（１７９８１[個／ｍｌ]）は、炭材Ｅの微粒子濃度（４６６[個／ｍｌ]）よりも高い。このため、炭材Ｅを炭材Ｃに変更したときの焼結排ガスの煤塵濃度は、炭材Ｅを使用したときの焼結排ガスの煤塵濃度よりも増加すると予測される。したがって、炭材Ｅを炭材Ｃに変更できないと判断した。

【0082】

＜例３＞
使用炭材として粉コークス及び炭材Ｊ（チャー）を各５０質量％ずつ配合して使用している場合において、炭材Ｊを炭材Ｆ（チャー）に変更することを計画した。上記表６によれば、炭材Ｆの微粒子濃度（４１０３７[個／ｍｌ]）は、炭材Ｊの微粒子濃度（１８６７[個／ｍｌ]）よりも高い。このため、炭材Ｊを炭材Ｆに変更したときの焼結排ガスの煤塵濃度は、炭材Ｊを使用したときの焼結排ガスの煤塵濃度よりも増加すると予測される。したがって、炭材Ｊを炭材Ｆに変更できないと判断した。

【0083】

＜例４＞
使用炭材として粉コークス及び炭材Ａ（無煙炭）を各５０質量％ずつ配合して使用している場合において、炭材Ａを炭材Ｇ（チャー）に変更することを計画した。上記表６によれば、炭材Ｇの微粒子濃度（２７０１０[個／ｍｌ]）は、炭材Ａの微粒子濃度（３４８１９[個／ｍｌ]）よりも低い。このため、炭材Ａを炭材Ｇに変更したときの焼結排ガスの煤塵濃度は、炭材Ａを使用したときの焼結排ガスの煤塵濃度よりも減少すると予測される。したがって、炭材Ａを炭材Ｇに変更できると判断した。

【0084】

上述した例１～４では、炭材の微粒子濃度を比較して、炭材を変更できるか否かを判断しているが、これに限るものではない。すなわち、第２実施形態で説明したように、評価炭材の順位表（上記表１又は上記表２）を作成しておき、この順位表に基づいて、炭材を変更できるか否かを判断することができる。

【符号の説明】

【0085】

１：焼結鍋、３：吸引管、５：ブロア５、７：排出管、９：煙突、
１１：エアロゾル測定部、１３：導入管、１５：希釈器、１７：センサー、
１９：エアロゾルスペクトロメーター、２１：ドライヤー、２３：フィルター
２５：流量計、２７：吸引ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】