特許 7445122 塊成化物の製造方法、及び還元鉄の製造方法

(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】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】塊成化物の製造方法、及び還元鉄の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 1/244 20060101AFI20240229BHJP

   C21B 13/00 20060101ALI20240229BHJP

   C22B 5/10 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

C22B1/244

C21B13/00

C22B5/10

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020047806

(22)【出願日】2020-03-18

(65)【公開番号】P2021147655

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-11-04

(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】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】畑 友輝

(72)【発明者】

【氏名】高橋 貴文

(72)【発明者】

【氏名】知北 大輝

(72)【発明者】

【氏名】藤原 圭介

(72)【発明者】

【氏名】眞壁 亮司

【審査官】藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６０４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３７３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８２４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２１１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０８５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０９０２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０５２１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１００４２１１２（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０９１６４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｂ １／００－６１／００

Ｃ２１Ｂ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リグニン及び／または糖蜜を含む有機バインダーの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定を行い、全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比、及び^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比を求め、前記有機バインダーを塊成化物製造用バインダーとして使用するか否かを判定する塊成化物製造用バインダー準備工程と、
酸化鉄原料を含む塊成化物原料に前記塊成化物製造用バインダーを添加し、混合する工程と、
前記塊成化物原料と前記塊成化物製造用バインダーとの混合物を用いて塊成化物を作製する工程と、を含み、
前記塊成化物製造用バインダー準備工程において、前記有機バインダーが、 ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全 ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する１８５～１６５ｐｐｍの ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が５％以上であるという特性、及び ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全 ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する２４０～１８５ｐｐｍの ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が２％以上であるという特性を満たした場合、前記有機バインダーを前記塊成化物製造用バインダーとして使用すると判定することを特徴とする、塊成化物の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の塊成化物の製造方法で製造された塊成化物を用いて、還元鉄を製造する還元鉄の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塊成化物製造用バインダーを用いた塊成化物の製造方法、及び還元鉄の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

還元鉄の製造方法として、例えば特許文献１～４に開示されるように、酸化鉄原料とバインダーとの混合物を塊成化することで塊成鉱を作製し、この塊成鉱を還元する方法が知られている。このような還元鉄の製造方法では、酸化鉄原料として製銑あるいは製鋼過程等において生じたダスト、スケール等の他、焼結用の鉄鉱石（粉鉱石、微粉鉱石等）等を使用することができる。微粉鉱石は、選鉱処理により鉄含有量を高めた鉄鉱石である。近年、リサイクルの観点からダスト、スケール等の使用が推奨されている。また、近年、鉄鉱石が低品質化しているため、選鉱処理が行われることが多くなっている（すなわち、微粉鉱石の供給量が多くなっている）。このため、微粉鉱石の使用も推奨されている。これらの観点等も含めて、塊成鉱を還元する還元鉄の製造方法は非常に着目されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１２／０４９９７４号

【文献】特開２０１６－１０８５８０号公報

【文献】特開２０１６－１６０４５１号公報

【文献】特開２００３－１２９１４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述した還元鉄の製造方法においては、還元鉄の品位向上、生産量増加、あるいは燃料削減のために塊成鉱を還元する際の還元効率（すなわち塊成鉱の還元効率）を高めることが強く望まれている。特許文献１～４には、上述した通り塊成鉱を還元する方法が記載されているものの、還元効率に関してはいまだ改善の余地がある。

【0005】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、還元効率の高い塊成化物を作製することが可能な、新規かつ改良された塊成化物製造用バインダー、それを用いた塊成化物の製造方法、及び還元鉄の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のある観点によれば、リグニン及び／または糖蜜を含む有機バインダーの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定を行い、全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比、及び^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比を求め、有機バインダーを塊成化物製造用バインダーとして使用するか否かを判定する塊成化物製造用バインダー準備工程と、酸化鉄原料を含む塊成化物原料に塊成化物製造用バインダーを添加し、混合する工程と、塊成化物原料と塊成化物製造用バインダーとの混合物を用いて塊成化物を作製する工程と、を含み、塊成化物製造用バインダー準備工程において、有機バインダーが、 ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全 ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する１８５～１６５ｐｐｍの ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が５％以上であるという特性、及び ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全 ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する２４０～１８５ｐｐｍの ^１３ Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が２％以上であるという特性を満たした場合、有機バインダーを塊成化物製造用バインダーとして使用すると判定することを特徴とする、塊成化物の製造方法が提供される。

【0010】

本発明の他の観点によれば、上記の塊成化物の製造方法で製造された塊成化物を用いて、還元鉄を製造する還元鉄の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0011】

本発明の上記観点によれば、還元効率の高い塊成化物を作製することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】有機バインダーＡ～Ｄの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比を示すグラフである。

【図2】塊成化物（タブレット）の種類と塊成化物が７２０℃に加熱された際のＣＯ分圧との関係を示すグラフである。

【図3】塊成化物（タブレット）Ａの金属化率を基準とした各塊成化物の金属化率の差分△を示すグラフである。

【図4】有機バインダーａ～ｉのＤＯ値とタブレットｇの金属化率を基準としたタブレットａ～ｉの金属化率の差分との関係を示すグラフである。

【図5】有機バインダーａ～ｉのＳＯ－１値とタブレットｇの金属化率を基準としたタブレットａ～ｉの金属化率の差分との関係を示すグラフである。

【図6】有機バインダーａ～ｉのＳＯ－２値とタブレットｇの金属化率を基準としたタブレットａ～ｉの金属化率の差分との関係を示すグラフである。

【図7】有機バインダーａ～ｉのＤＯ値及びＳＯ－１値の和とタブレットｇの金属化率を基準としたタブレットａ～ｉの金属化率の差分との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。

【0014】

＜１．塊成化物製造用バインダーの特性＞
まず、本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーの特性について説明する。本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーは、塊成化物を作製する際のバインダーとなるものであり、酸化鉄原料を含む塊成化物原料に添加される。その後、塊成化物原料と塊成化物製造用バインダーとの混合物は、適宜の方法で塊成化物とされる。なお、塊成化物は、例えば塊成鉱である。

【0015】

本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーは、有機バインダーの一種であり、^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が５％以上であるという特性（以下、「第１特性」とも称する）、及び^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が２％以上であるという特性（以下、「第２特性」とも称する）を満たす。尚、本明細書で単位「ｐｐｍ」で表される数値は、ＮＭＲスペクトルのケミカルシフトである。

【0016】

本発明者は、塊成化物の還元効率を高めるためには、高温での還元ガス発生が重要であると考えた。そこで、本発明者は、様々な有機バインダーを用いて塊成化物を作製した。ついで、塊成化物を加熱することで、塊成化物内で酸化鉄の還元反応を進行させた。さらに、塊成化物を７２０℃に加熱した際のＣＯ分圧（＝ＣＯガス圧／（ＣＯガス圧＋ＣＯ_２ガス圧））を測定した。この結果、７２０℃におけるＣＯ分圧が低いほど還元鉄の金属化率が高い（すなわち、還元がより進行している）ことがわかった。ここで、金属化率は、還元鉄中の全鉄の質量に対する金属鉄の質量比である。詳細は実施例にて説明する。

【0017】

ところで、塊成化物中の有機バインダーは、加熱によって熱分解し、ＣＯ_２ガスを発生する。したがって、７２０℃の温度域において有機バインダーが多く熱分解すれば、７２０℃におけるＣＯ分圧が下がり、酸化鉄の還元反応がより進行しやすくなると考えられる。このため、本発明者は、少なくとも５００℃程度までは熱分解をほとんど起こさない有機バインダーであれば、７２０℃の温度域において多く熱分解し、ＣＯ分圧を低下させることができるのではないかと考えた。ここで、有機バインダー内には様々な態様の共有結合（カルボン酸、エーテル、アルデヒド等）が存在する。これらのうち、カルボン酸及びアルデヒドは、５００℃以上の温度域で熱分解されてＣＯ_２ガスを発生する。したがって、塊成化物製造用バインダーがこれらの官能基をなるべく多く有していることが好ましいと言える。ここで、カルボン酸の^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルは１８５～１６５ｐｐｍで観測され、アルデヒドの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルは２４０～１８５ｐｐｍで観測される。したがって、これらのスペクトルの面積が大きいことが好ましいことになる。したがって、このような共有結合をなるべく多く有する有機バインダーであれば、７２０℃の温度域において多く熱分解し、ＣＯ分圧を低下させることができると考えられる。本発明者は、このような知見の下、「^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が５％以上であるという特性、及び^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が２％以上であるという特性を満たす（つまり第１及び第２特性を満たす）」という条件で有機バインダーを整理した。この結果、当該条件を満たす有機バインダーを使用することで、７２０℃におけるＣＯ分圧を下げることができ、ひいては極めて高い金属化率の還元鉄を作製できることがわかった。

【0018】

このような知見から、本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーは、第１及び第２特性を満たす塊成化物製造用バインダーを用いて塊成化物を作製することで、塊成化物の還元効率を高めることができる。すなわち、このような塊成化物を還元することで、より金属化率の高い還元鉄を作製することができる。

【0019】

ここで、全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積は、０～２４０ｐｐｍの範囲で測定された全ての^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの総面積である。この総面積は、０～２４０ｐｐｍのベースラインと測定されたスペクトル曲線及び０ｐｐｍと２４０ｐｐｍにおけるベースラインに対する垂線とで囲まれた領域の面積である。１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比は、１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積を全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積で除算することで得られる。１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積は、１８５～１６５ｐｐｍのベースラインと測定されたスペクトル曲線及び１８５ｐｐｍと２４０ｐｐｍにおけるベースラインに対する垂線とで囲まれた領域の面積である。２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比は、２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積を全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積で除算することで得られる。２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積は、２４０～１８５ｐｐｍのベースラインと測定されたスペクトル曲線及び２４０ｐｐｍと１８５ｐｐｍにおけるベースラインに対する垂線とで囲まれた領域の面積である。面積は、例えば専用のソフトウエアであるＤｅｌｔａによって求めることができる。後述する実施例では、この方法により各面積比を求めた。なお、１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比の上限値、２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比の上限値は特に制限されないが、例えば３０％を上限値としてもよい。

【0020】

ところで、^１３Ｃ－ＮＭＲにおいて、９０～５０ｐｐｍでスペクトルが観測される共有結合（例えばエーテル）は、５００℃未満の温度域で熱分解することが多い。したがって、このような共有結合をなるべく有さない有機バインダーであれば、７２０℃の温度域において多く熱分解し、ＣＯ分圧を低下させることができると考えられる。したがって、９０～５０ｐｐｍで観測されるスペクトルの面積はなるべく小さいことが好ましいと言える。より具体的には、塊成化物製造用バインダーは、^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル測定によって得られた全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する９０～５０ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が６０％以下であるという特性（以下、「第３特性」とも称する）をさらに満たすことが好ましい。９０～５０ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比の下限値は特に制限されず、理論上は０を含みうるが、実際上も０を下限値としてもよい。

【0021】

第１及び第２特性を満たし、さらに第３特性を満たす塊成化物製造用バインダーを用いて塊成化物を作製することで、より還元効率の高い塊成化物を作製することができる。

【0022】

塊成化物製造用バインダーとして使用可能な有機バインダーの種類は特に制限されず、上述した特性を有する有機バインダーであればどのようなものであっても使用可能である。塊成化物製造用バインダーは、単一種の有機バインダーで構成されていてもよく、複数種の有機バインダーの混合物であってもよい。ただし、塊成化物製造用バインダー全体として少なくとも第１及び第２特性を満たす必要がある。

【0023】

本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーとして使用可能な有機バインダーの代表的な例として、リグニン及び糖蜜が挙げられる。ただし、リグニン及び糖蜜であればどのようなものであってもよいわけではなく、リグニン及び糖蜜の製造過程、精製過程等の違いによってリグニン及び糖蜜の特性が大きく変動しうる。つまり、リグニン及び糖蜜の中には、本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーとして使用可能なものと、そうでないものとが混在している。他の有機バインダーについても同様である。

【0024】

したがって、入手できた有機バインダーの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルが不明であれば、まず、有機バインダーの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルを測定し、有機バインダーが上述した特性を有するか否かを評価すればよい。そして、有機バインダーが少なくとも第１及び第２特性を満たす場合に、その有機バインダーを本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーとして使用することができる。有機バインダーは、さらに第３特性を満たすことが好ましい。

【0025】

塊成化物製造用バインダーは、好ましくは第１及び第２特性を満たすリグニンである。当該リグニンは、好ましくは、第３特性をさらに満たす。塊成化物製造用バインダーは、当該リグニン以外の有機バインダーを含んでいてもよいが、塊成化物製造用バインダー全体として少なくとも第１及び第２特性を満たす必要がある。

【0026】

＜３．塊成化物の製造方法＞
つぎに、上述した塊成化物製造用バインダーを用いた塊成化物の製造方法について説明する。本製造方法は、上述した塊成化物製造用バインダーを準備する工程（第１工程）と、酸化鉄原料を含む塊成化物原料に塊成化物製造用バインダーを添加し、混合する工程（第２工程）と、塊成化物原料と塊成化物製造用バインダーとの混合物を用いて塊成化物を作製する工程（第３工程）と、を含む。

【0027】

（３－１．第１工程）
第１工程では、塊成化物製造用バインダーを準備する。例えば、市販されている有機バインダーを入手する。あるいは、公知の製造方法により有機バインダーを作製する。ついで、入手した有機バインダーの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルを測定する。有機バインダーの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルが既知であれば必ずしも測定を行う必要がない。ついで、有機バインダーが上述した第１及び第２特性を満たすか否かを判定し、第１及び第２特性を満たすのであれば、その有機バインダーを塊成化物製造用バインダーとして使用することができる。有機バインダーは、第１及び第２特性のみならず、第３特性をさらに満たすことが好ましい。

【0028】

（３－２．第２工程）
第２工程では、酸化鉄原料を含む塊成化物原料に塊成化物製造用バインダーを添加し、混合する。酸化鉄原料の種類は特に制限されず、塊成化物の原料として使用可能なものであれば本実施形態でも特に制限なく使用することができる。酸化鉄原料としては、例えば、製銑あるいは製鋼過程等において生じたダスト、スケール等の他、焼結用の鉄鉱石等が挙げられる。焼結用の鉄鉱石は、例えば、粉鉱石、微粉鉱石である。微粉鉱石は、選鉱処理により鉄含有量を高めたものである。なお、塊成化物は例えば塊成鉱である。

【0029】

塊成化物原料は、酸化鉄原料のみで構成されていてもよいし、酸化鉄原料に他の原料が混合されたものであってもよい。他の原料としては、例えばコークス粉、無煙炭、コークスダスト、高炉一次灰、石炭等の還元材等が挙げられる。他の原料は、予め酸化鉄原料に添加されていてもよいし、塊成化物製造用バインダーと共に酸化鉄原料に添加してもよい。塊成化物製造用バインダーの添加量は特に制限されず、塊成化物に要求される特性等に応じて適宜調整されればよい。一例として、添加量は、塊成化物原料の総質量に対して０．５～１０質量％程度であってもよい。

【0030】

なお、塊成化物原料には、塊成化物製造用バインダー以外のバインダー、例えば無機バインダーを添加してもよい。塊成化物原料には、塊成化物製造用バインダー以外の有機バインダーを添加してもよいが、本実施形態の効果をより効果的に得るためには、塊成化物原料に添加される有機バインダーは本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーのみであることが好ましい。

【0031】

（３－３．第３工程）
第３工程では、塊成化物原料と塊成化物製造用バインダーとの混合物を用いて塊成化物を作製する。塊成化物を作製するための具体的な方法は特に制限されない。例えば、ドラムミキサー、パンペレタイザ―等の造粒機を用いて混合物を造粒することで、塊成化物を作製してもよい。また、ダブルロール圧縮機、押出成型機、ブリケットマシン等を用いて混合物を成型することで塊成化物を作製してもよい。以上の工程により、塊成化物を作製することができる。なお、第２工程あるいは第３工程において、適宜原料に水分を添加してもよい。

【0032】

＜４．塊成化物を用いた還元鉄の製造方法＞
塊成化物を用いた還元鉄の製造方法も特に制限されない。例えば、塊成化物を高炉、シャフト炉、回転炉床炉、ロータリーキルン等の還元炉に装入し、これらの還元炉内で塊成化物を還元してもよい。本実施形態では、塊成化物に上述した塊成化物製造用バインダーが含まれるので、還元効率が非常に高い。このため、高い金属化率の還元鉄を作製することができる。

【実施例】

【0033】

＜１．実施例１＞
つぎに、本実施形態の実施例について説明する。実施例１では、以下に説明する試験を行うことで、本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーの効果について検証した。

【0034】

まず、有機バインダーＡ～Ｄを準備した。有機バインダーＡは澱粉、有機バインダーＢは糖蜜、有機バインダーＣは製造されたリグニンを半年間放置したもの、有機バインダーＤは有機バインダーＣと同様の製造方法で製造された直後のリグニンである。

【0035】

ついで、有機バインダーＡ～Ｄの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルを測定した。^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの測定はＶＡＲＩＡＮ社製の静磁場強度１１．７５ＴのＩＮＯＶＡ５００装置を用いて行われた。パルスシーケンスは９０°パルスと１８０°パルスを組み合わせたＨａｈｎ－Ｅｃｈｏ法を用い、試料をマジック角に傾けて２２ｋＨｚで回転させながら測定を行った。定量性のあるスペクトルを測定するために、パルス繰り返し時間を１００秒に設定した。積算回数は４０９６回とした。ついで、有機バインダーＡ～Ｄの各化学シフトにおける^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比（全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積に対する面積比）を測定した。ここで、全^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトル面積は、０～２４０ｐｐｍの範囲で測定された全ての^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの総面積である。結果を図１に示す。図１の横軸は化学シフトの範囲を示し、縦軸はその範囲内で検出されたスペクトルの面積比を示す。

【0036】

図１から明らかな通り、有機バインダーＢ～Ｄでは、１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が５％以上となり、２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が２％以上となっている（すなわち第１特性及び第２特性のいずれも満たす）。

【0037】

さらに、有機バインダーＢ～Ｄでは、９０～５０ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が６０％以下となっている（すなわち第３特性を満たす）。有機バインダーＢ～Ｄでは、さらに９０～５０ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が４０％以下となっている。一方、有機バインダーＡでは、１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が５％未満となり、２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が２％未満となっている（すなわち第１特性及び第２特性のいずれも満たさない）。さらに、有機バインダーＡでは、９０～５０ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比が６０％を超えている（すなわち第３特性を満たさない）。したがって、有機バインダーＢ～Ｄが本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーに相当することになる。

【0038】

ついで、有機バインダーＡ～Ｄをそれぞれ酸化鉄原料の一種であるダストに添加して混合し、混合物を水と共に造粒（混錬）することで塊成化物（タブレットＡ～Ｄ）を作製した。

【0039】

ついで、炉内温度を１２５０℃に予熱した加熱炉にタブレットＡ～Ｄを個別に投入し、６分間保持した。この際、炉内温度は１２５０℃に維持した。これにより、タブレットＡ～Ｄ内で酸化鉄の還元反応を進行させた。ここで、タブレットＡ～Ｄは炉内で昇温されるので、タブレットＡ～Ｄの温度を経時で測定し、さらに、タブレットＡ～Ｄの各温度における炉内のＣＯ分圧を測定した。具体的には、炉内雰囲気の一部を採取し、ＦＴ－ＩＲ測定を行うことで炉内のＣＯ分圧を測定した。ここで、ＣＯ分圧は、ＣＯガス圧／（ＣＯガス圧＋ＣＯ_２ガス圧）として求めた。タブレットＡ～Ｄが７２０℃となった際のＣＯ分圧を図２に示す。図２から明らかな通り、タブレットＢ～Ｄの７２０℃におけるＣＯ分圧は、タブレットＡの７２０℃におけるＣＯ分圧よりも低くなっている。

【0040】

その後、加熱炉内でタブレットＡ～Ｄを室温に戻し、タブレットＡ～Ｄを取り出した。ついで、タブレットＡ～Ｄの金属化率を測定するために、タブレットＡ～Ｄ中の全Ｆｅ質量であるＴ－ＦｅをＩＣＰ法により定量し、還元された金属鉄の質量であるＭ－Ｆｅを臭素メタノール法によって定量した。これらの結果と、以下の式（１）に基づいて、タブレットＡ～Ｄの金属化率（％）を算出した。結果を図３に示す。なお、図３は、タブレットＡの金属化率を基準とした金属化率の差分△（タブレットＡ～Ｄの金属化率－タブレットＡの金属化率）を示す。
金属化率（％）＝Ｍ－Ｆｅ／Ｔ－Ｆｅ×１００ （１）

【0041】

図３から明らかな通り、有機バインダーＢ～Ｄ（すなわち本実施形態に係る塊成化物製造用バインダー）を使用したタブレットＢ～Ｄでは、タブレットＡよりも金属化率が上昇した。したがって、本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーを使用することで、高い金属化率の還元鉄を得ることができる。特に、有機バインダーＢ～Ｄは第３特性も満たすので、特に金属化率が高くなっている。さらに、有機バインダーＢ～Ｄの７２０℃におけるＣＯ分圧は有機バインダーＡの７２０℃におけるＣＯ分圧よりも低くなっているので、この温度におけるＣＯ分圧が低いほど還元鉄の金属化率が高い（すなわち、還元がより進行している）ことがわかった。

【0042】

＜２．実施例２＞
実施例２では、原料または製造方法が異なる複数種類の有機バインダーａ～ｉを準備し、それらの特性について検証した。有機バインダーａ～ｇは、それぞれ異なる製法で製造されたリグニンである。有機バインダーｈはでんぷんであり、有機バインダーｉは糖蜜である。

【0043】

ついで、有機バインダーａ～ｉの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルを実施例１と同様の手法で測定した。結果を表１に示す。表１では、２４０～１８５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比をＤＯ（％）、１８５～１６５ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比をＳＯ－１（％）、９０～５０ｐｐｍの^１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルの面積比をＳＯ－２（％）として示す。表１から明らかな通り、有機バインダーａ～ｆ、ｉは、ＤＯが２％以上となり、ＳＯ－１が５％以上となる（すなわち第１及び第２特性を満たす）ので、有機バインダーａ～ｆ、ｉが本実施形態の塊成化物製造用バインダーに相当する。なお、有機バインダーａ～ｆ、ｉは、ＳＯ－２が６０％以下となるので、第３特性も満たす。

【0044】

さらに、実施例１と同様の方法によりタブレットａ～ｉの作製及び金属化率の測定を行った。なお、金属化率に関しては、タブレットｇ（有機バインダーｇを用いて作製されたタブレット）を基準とした金属化率（％）の差分△を求めた。結果を表１及び図４～図７に示す。図４～図６は、横軸をＤＯ、ＳＯ－１、及びＳＯ－２の何れかとし、縦軸を金属化率（％）の差分△としたＸＹ平面に表１の結果をプロットしたものである。図７は、横軸をＤＯ値及びＳＯ－１値の和とし、縦軸を金属化率（％）の差分△としたＸＹ平面に表１の結果をプロットしたものである。

【0045】

【表1】

【0046】

表１及び図４～図７から明らかな通り、有機バインダーａ～ｆ、ｉ（すなわち本実施形態に係る塊成化物製造用バインダー）を使用したタブレットａ～ｆ、ｉでは、タブレットｇ、ｈよりも金属化率が上昇した。タブレットｇ、ｈでは、第１及び第２特性のいずれかまたは両方が満たされない。したがって、本実施形態に係る塊成化物製造用バインダーを使用することで、高い金属化率の還元鉄を得ることができる。特に、有機バインダーａ～ｆ、ｉは第３特性も満たすので、特に金属化率が高くなっている。

【0047】

さらに、図４、５、７によれば、ＤＯ値、ＳＯ－１値、及びこれらの和と金属化率（％）の差分△との間には正の相関があることが分かった（図中のＲ^２は相関係数を示す）。特に、ＤＯ値及びＳＯ－１値の和と金属化率（％）の差分△との相関が最も良好であることも分かった。したがって、第１及び第２特性を満たせば（つまりＤＯが２％以上となり、ＳＯ－１が５％以上となれば）金属化率が高くなると言える。一方で、図６によれば、ＳＯ－２値と金属化率（％）の差分△との間には負の相関があることが分かった（図中のＲ^２は相関係数を示す）。したがって、第１及び第２特性を満たし、さらに第３特性を満たせば（つまりＳＯ－２値が６０％以下になれば）、金属化率がさらに高くなると言える。

【0048】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】