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(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】2024-10-01
(45)【発行日】2024-10-09
(54)【発明の名称】焼結用炭材の評価方法および焼結鉱の製造方法
(51)【国際特許分類】
C22B 1/16 20060101AFI20241002BHJP
F27B 21/14 20060101ALI20241002BHJP
【ＦＩ】
C22B1/16 Q
C22B1/16 R
F27B21/14 B
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2021025943
(22)【出願日】2021-02-22
(65)【公開番号】P2022127771
(43)【公開日】2022-09-01
【審査請求日】2023-10-19
(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】110000637
【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】矢部 英昭
【審査官】隅川 佳星
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－２５４９２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２１３２６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１６８２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１６－４３６０６（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｂ １／００ － ６１／００
Ｆ２７Ｂ ２１／００ － ２１／１４
Ｇ０１Ｎ １５／０８
３３／００ － ３３／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
焼結鉱の製造方法において用いられる炭材の評価方法であって、前記炭材として使用されるチャーについて、吸着ガスとしてＣＯ２を使用して比表面積を測定し、前記比表面積に基づいて固体燃料としての適性を評価する焼結用炭材の評価方法。
【請求項2】
前記適性の評価において、前記チャーの比表面積が２００～４５０ｍ２/ｇの範囲内である場合に、固体燃料としての適性を有すると評価することを特徴とする請求項１に記載の焼結用炭材の評価方法。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の焼結用炭材の評価方法により、前記炭材として使用されるチャーの適正を評価し、前記比表面積が所定の範囲であるチャーを固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、焼結用炭材の評価方法および焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
焼結鉱製造プロセスにおいて、鉄鉱石（粉鉄鉱石）と、焼結工場系内及び焼結工場系外で発生する篩下粉、ダスト、ミルスケール等の鉄分を含む含鉄雑原料と、石灰石等の造滓材（副原料）とを、焼結用の新原料とする。上記新原料に、焼結鉱を焼結（凝結）させる燃料（固体燃料）である焼結用炭材（凝結材）、および返鉱を加えて配合原料とする。返鉱は、成品粒度を満足しなかった焼結鉱であり、再度焼結処理を行うために、焼結鉱製造プロセスにおいて循環しているものである。
【0003】
現在、一般に行われているドワイトロイド（ＤＬ）式焼結機の焼結鉱製造プロセスでは、上記配合原料からなる充填層の下方を負圧とし、上方から下方に空気を吸引して配合原料中の凝結材を燃焼させる。凝結材の燃焼により発生した燃焼熱を利用して配合原料を焼結して、塊成化した焼結鉱を製造する。この焼結鉱を、高炉では主要な原料として使用する。
凝結材としては、従来、主に、粉コークスが使用されている。粉コークスは、コークス炉で製造され破砕されたコークスのうち、篩下となる所定の粒度（例えば、粒径０．５～３ｍｍなど）のものである。高炉で使用する篩上の整粒コークスに対し、篩下の粉コークスの量は少なく、焼結鉱製造用のコークス量は不足する。そのため、炭材として、揮発分の少ない無煙炭も使用されてきたが、無煙炭の埋蔵量は枯渇してきている。
凝結材としては、従来、主に、粉コークスが使用されている。粉コークスは、コークス炉で製造され破砕されたコークスのうち、篩下となる所定の粒度（例えば、粒径０．５～３ｍｍなど）のものである。高炉で使用する篩上の整粒コークスに対し、篩下の粉コークスの量は少なく、焼結鉱製造用のコークス量は不足する。そのため、炭材として、揮発分の少ない無煙炭も使用されてきたが、無煙炭の埋蔵量は枯渇してきている。
【0004】
粉コークスや無煙炭の代替燃料として、褐炭、亜瀝青炭、高揮発性瀝青炭などの石炭（低品位炭）を焼結用炭材として用いることが考えられる。しかしながら、これらの石炭は、揮発分の含有量が２０～５０％と多い。そのまま使用した場合には、石炭中の揮発分が揮発し、揮発性有機化合物（タールなど）を含むガスが発生する。揮発性有機化合物が焼結ベッド内で燃焼しきれずに排ガス中に含まれた状態で移動し、排出される。そのため、揮発性有機化合物の付着による排ガスブロアーの不具合が起きたり、煙突から焼結用設備外に排出される排ガスが大気を汚染する（排出基準を満たさない）虞がある。したがって、これらの石炭を、焼結用炭材として用いるためには、予め加熱処理（乾留処理）を行いチャー化をして、揮発分の含有量を減少させる必要がある。
【0005】
ここで、チャーは、一般に燃焼速度が速いため、焼結鉱製造工程において、焼結進行速度を速め、生産性を上昇させる効果が期待できる。一方、焼結速度が早まることによる焼結歩留への影響についても考慮する必要がある。
【0006】
また、製鉄所の焼結鉱製造工程においては、燃料として使用する炭材の燃焼により窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生し、排ガスとして排出される。このＮＯｘ排出量の低減は、大気汚染の改善において、重要な課題である。チャーは、一般に、単位重量当たりの比表面積が大きいことから、ＮＯｘ発生量の低減の効果も期待できる。
【0007】
以上のように、チャーは、焼結鉱製造工程で、粉コークスや無煙炭を代替燃料とし期待されるが、生産性への影響および、排ガス中に窒素酸化物（ＮＯｘ）への影響を考慮した評価が必要である。
【0008】
ここで、焼結鉱製造工程において、炭材の気孔率や比表面積は、炭材自体の燃焼性および充填層の通気性に関連のある重要な要因である。気孔率の測定にはいろいろな手法があり、例えば、水銀ポロシメーターを使用して測定する方法や、吸着したガスの量で測定するガス吸着法などがある。測定方法により、測定でされる細孔の大きさの範囲が異なる。
【0009】
特許文献１には、鉄鉱石焼結用の燃料として使用する適切な炭材の指標の一つとして、所定の気孔率をパラメーターによりチャーを限定する記載がある。ここでは、０．１ミクロン以下の細孔は燃焼性を決める因子にはならないとして、気孔率の測定に水銀ポロシメーターを使用して、気孔率の範囲を特定している。
【0010】
非特許文献１、２には、ガス吸着法での活性炭等ミクロポアを有す物質の比表面積の測定において、Ｎ２では過小評価となることがあり、ＣＯ２の方が吸着ガスとして適しているとの報告がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【文献】国際公開２０１０/０８７４６８号公報
【非特許文献】
【0012】
【文献】Om P.Mahajan, Carbon,29(6),pp735-742,1991.
【文献】D.Cazorla-Amoros, Langmuir,1996, 12, 2820-2824, 1996.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
チャーの性状は、原料、原料の配合割合、製造方法（製造設備）、および製造条件（温度、滞留時間、雰囲気ガスなど）などの違いにより、大きく異なる。その結果、焼結鉱の製造時に、従来使用している焼結用炭材（粉コークス、無煙炭）の一部または全量を、粒径、発熱量、炭材中固定炭素量などを同一条件としてチャーに置き換えた場合であっても、使用するチャーの性状に応じて、焼結工程における燃焼性が、大きく変化する。
【0014】
焼結工程において、チャーの性状を示す指標として、上述したように気孔率や単位重量当たりの比表面積が重要である。特許文献１においては、０．１ミクロン以下の細孔は燃焼性を決める因子にはならないとして、水銀ポロシメーターで測定される細孔範囲により気孔率を特定しているが、０．１ミクロン以下の細孔を考慮していない点で、焼結鉱製造工程に用いるチャーの評価としては、まだ、課題が残る。また、非特許文献１、２には、焼結用炭材の比表面積を、吸着ガスにＣＯ２を用いて評価したものではなく、ましてや比表面積と焼結鉱生産性、ＮＯｘ転換率との関係について言及してもいない。
【0015】
本発明者は、従来、Ｎ２ガス吸着法により比表面積を測定し、その測定値に基づいてチャーを評価してきた。しかし、Ｎ２ガス吸着法による測定では、極めて微細な細孔（ミクロポア）を測定するのは困難であり、比表面積が過小に評価されているという点が問題であった。
【0016】
今回、本発明者は、褐炭、亜瀝青炭と高揮発瀝青炭の各石炭から製造したチャーの比表面積を新たにＣＯ２ガス吸着法により測定すると共に、製造したチャーを用いた焼結実験を行った。その結果、ＣＯ２ガス吸着法により測定したチャーの比表面積の値に基づいて、『焼結鉱の増産』と『低ＮＯｘ排出量』を両立させることができる炭材（チャー）を特定することができるという知見を得た。ここで、ＣＯ２ガス吸着法とは、吸着ガスとしてＣＯ２を使用して比表面積を測定する方法である。
【0017】
本発明の目的は、焼結用原料に使用する新たな焼結用炭材について、『焼結鉱の増産』かつ『低ＮＯｘ排出量』を可能とする焼結用炭材の評価方法および焼結鉱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】
【0018】
本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）焼結鉱の製造方法において用いられる炭材の評価方法であって、前記炭材として使用されるチャーについて、吸着ガスとしてＣＯ２を使用して比表面積を測定し、前記比表面積に基づいて固体燃料としての適性を評価する焼結用炭材の評価方法。
（２）前記適性の評価において、前記チャーの比表面積が２００～４５０ｍ２/ｇの範囲内である場合に、固体燃料としての適性を有すると評価することを特徴とする（１）に記載の焼結用炭材の評価方法。
（３）（１）又は（２）に記載の焼結用炭材の評価方法により、前記炭材として使用されるチャーの適正を評価し、前記比表面積が所定の範囲であるチャーを固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
（１）焼結鉱の製造方法において用いられる炭材の評価方法であって、前記炭材として使用されるチャーについて、吸着ガスとしてＣＯ２を使用して比表面積を測定し、前記比表面積に基づいて固体燃料としての適性を評価する焼結用炭材の評価方法。
（２）前記適性の評価において、前記チャーの比表面積が２００～４５０ｍ２/ｇの範囲内である場合に、固体燃料としての適性を有すると評価することを特徴とする（１）に記載の焼結用炭材の評価方法。
（３）（１）又は（２）に記載の焼結用炭材の評価方法により、前記炭材として使用されるチャーの適正を評価し、前記比表面積が所定の範囲であるチャーを固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【発明の効果】
【0019】
簡便かつ新たな焼結用炭材の評価手法により評価し、適正と評価された炭材を焼結用原料（固体燃料）に使用することにより、焼結製造工程において『焼結鉱の増産』かつ『低ＮＯｘ排出量』を達成することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
＜炭材の比表面積の測定＞
褐炭、亜瀝青炭および瀝青炭は、高揮発分を含有する。これらの石炭を加熱処理（乾留処理）して製造するチャーは、高揮発分の揮発により微細な気孔を有する。特にロガ指数が１０以下である石炭から製造したチャーに関してはその傾向が顕著となる。ロガ指数１０以下の低流動性石炭を原料炭とすることにより、微細な気孔を有するチャーを製造することができる。なお、石炭の流動性とは、加熱時の低分子化の度合に起因する特性であり、低流動性石炭は加熱時の低分子化が生じにくい特性を有する石炭である。
褐炭、亜瀝青炭および瀝青炭は、高揮発分を含有する。これらの石炭を加熱処理（乾留処理）して製造するチャーは、高揮発分の揮発により微細な気孔を有する。特にロガ指数が１０以下である石炭から製造したチャーに関してはその傾向が顕著となる。ロガ指数１０以下の低流動性石炭を原料炭とすることにより、微細な気孔を有するチャーを製造することができる。なお、石炭の流動性とは、加熱時の低分子化の度合に起因する特性であり、低流動性石炭は加熱時の低分子化が生じにくい特性を有する石炭である。
【0021】
比表面積測定法は、気体吸着法により試料の比表面積（単位質量当たりの粉体の全表面積）を算出する方法である。試料の比表面積は、固体表面での気体の物理吸着により測定され、表面上の単分子層に相当する吸着気体の量を求めることにより算出される。通例、測定は液体窒素の沸点で行われ、吸着した気体量は、動的流動法又は容量法により測定される。
ガス吸着量と相対圧の関係に基づき、下記のＢＥＴ式（１）及び（２）から比表面積（ＢＥＴ比表面積）が算出される。
ガス吸着量と相対圧の関係に基づき、下記のＢＥＴ式（１）及び（２）から比表面積（ＢＥＴ比表面積）が算出される。
【0022】
【数1】
【0023】
【数2】
【0024】
ここで、上記式における各要素は以下を示す。
P：測定圧力 [Pa]
P0：吸着ガスの飽和蒸気圧 [Pa]
P/P0：吸着ガスの相対圧力 [-]
Q：吸着量 [mol/g]
Qm：単分子層吸着量 [mol/g]
C：BETパラメータ [-]
S：比表面積 [m2/g]
ｓ：分子占有断面積 [nm2]
（Ｎ２：０．１６２ｎｍ２，ＣＯ２：０．２１０ｎｍ２）
KA：アボガドロ定数 [mol-1]
P：測定圧力 [Pa]
P0：吸着ガスの飽和蒸気圧 [Pa]
P/P0：吸着ガスの相対圧力 [-]
Q：吸着量 [mol/g]
Qm：単分子層吸着量 [mol/g]
C：BETパラメータ [-]
S：比表面積 [m2/g]
ｓ：分子占有断面積 [nm2]
（Ｎ２：０．１６２ｎｍ２，ＣＯ２：０．２１０ｎｍ２）
KA：アボガドロ定数 [mol-1]
【0025】
（Ｎ２吸着法－従来技術）
炭材の比表面積測定に当たり、本発明者は、従来、Ｎ２吸着法を用いてきた。市販の流動法比表面積測定装置を用い、事前に前処理（真空排気しながら１５０℃にて４時間加熱）を行った炭材サンプル（０．２５－０．５ｍｍ）へ吸着ガスとしてＮ２を－１９６℃にて吸着させることにより、相対圧０．３におけるＮ２の吸着量を測定した。ここで、相対圧とは、上記の式（１）におけるＰ/Ｐ0である。
炭材の比表面積測定に当たり、本発明者は、従来、Ｎ２吸着法を用いてきた。市販の流動法比表面積測定装置を用い、事前に前処理（真空排気しながら１５０℃にて４時間加熱）を行った炭材サンプル（０．２５－０．５ｍｍ）へ吸着ガスとしてＮ２を－１９６℃にて吸着させることにより、相対圧０．３におけるＮ２の吸着量を測定した。ここで、相対圧とは、上記の式（１）におけるＰ/Ｐ0である。
【0026】
（ＣＯ２吸着法―本発明）
本発明者は、ミクロポアを有する石炭チャーの比表面積測定においては、使用する吸着ガスがＮ２では比表面積量が過小評価となり、ＣＯ２の使用が適していると考えた。
本発明は、焼結用炭材を、ＣＯ２吸着法による測定値に基づいて算出したＢＥＴ比表面積の値に基づいて評価する。また、ＣＯ２吸着法で測定し、算出した焼結用炭材のＢＥＴ比表面積の値が所定の範囲にある炭材を固体燃料として用いる。
本発明者は、ミクロポアを有する石炭チャーの比表面積測定においては、使用する吸着ガスがＮ２では比表面積量が過小評価となり、ＣＯ２の使用が適していると考えた。
本発明は、焼結用炭材を、ＣＯ２吸着法による測定値に基づいて算出したＢＥＴ比表面積の値に基づいて評価する。また、ＣＯ２吸着法で測定し、算出した焼結用炭材のＢＥＴ比表面積の値が所定の範囲にある炭材を固体燃料として用いる。
【0027】
ＣＯ２吸着法を用いることによって、従来のＮ２吸着法では測定することができなかった炭材の極めて微細な細孔（ミクロポア）を比表面積という指標で表現することが可能になる。ＣＯ２吸着法で測定したＢＥＴ比表面積が適切な範囲にあるチャーを焼結用炭材（固定燃料）として用いることによって、焼結工程において適切な燃焼状態を維持することが可能となり、焼結鉱の増産（ＦＦＳ上昇、および歩留維持または微減）および低いＮＯｘ排出量（低いＮＯｘ転換率）を実現することが可能となる。また、ロガ指数が１０以下である石炭を原料として製造したチャーは、特にミクロポアが多く発達している。そのため、ＢＥＴ比表面積の測定には、従来のＮ２吸着法よりもＣＯ２吸着法を用いることが好ましい。なお、ロガ指数は、ＪＩＳ－Ｍ８８０１に規定されているロガ試験方法によって算出される。
【0028】
ＣＯ２吸着法で測定したＢＥＴ比表面積が中位（２００ｍ２/ｇ以下）のチャーを焼結用炭材として用いた場合は、焼結鉱の増産は実現可能であるが、低いＮＯｘ排出量は実現できない。
また、ＣＯ２吸着法で測定したＢＥＴ比表面積が高位（４５０ｍ２/ｇ以上）のチャーを焼結用炭材として用いた場合は、低いＮＯｘ排出量は実現可能であるが、ＦＦＳが過度に上昇して歩留が大幅に減り、焼結鉱の増産は実現できない。
また、ＣＯ２吸着法で測定したＢＥＴ比表面積が高位（４５０ｍ２/ｇ以上）のチャーを焼結用炭材として用いた場合は、低いＮＯｘ排出量は実現可能であるが、ＦＦＳが過度に上昇して歩留が大幅に減り、焼結鉱の増産は実現できない。
【実施例1】
【0029】
本発明者は、褐炭、亜瀝青炭または高揮発瀝青炭の低品位炭を原料として、品質の異なるチャーを複数製造し、本発明に係るＣＯ２吸着法による比表面積を測定した。また、製造した複数のチャーを使用して、鍋試験装置を用いて、焼結試験を実施した。
以下、実施例により、本発明の実施態様の詳細を説明する。
以下、実施例により、本発明の実施態様の詳細を説明する。
【0030】
＜チャーの製造＞
（チャーの原料）
表１は、チャーの製造の原料とした石炭の性状を示す表である。表１に原料とした石炭の工業分析値、元素分析値、およびロガ指数を示す。石炭Ａは褐炭、石炭Ｂ、Ｃは亜瀝青炭、石炭Ｄ～Ｇは瀝青炭である。
（チャーの原料）
表１は、チャーの製造の原料とした石炭の性状を示す表である。表１に原料とした石炭の工業分析値、元素分析値、およびロガ指数を示す。石炭Ａは褐炭、石炭Ｂ、Ｃは亜瀝青炭、石炭Ｄ～Ｇは瀝青炭である。
【0031】
【表1】
【0032】
（チャーの性状）
表２は、表１に示す石炭Ａ～Ｇを原料として製造したチャー（Ａ１～Ａ３、Ｂ～Ｇ）の性状と、参考例としての従来炭材（粉コークス、無煙炭）の性状を示す。なお、左端欄は、後述する実験例（表５参照）との対応を示している。
チャーＡ１～Ａ３、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇに関しては、反応容器内へ各炭材原料を充填した後、窒素ガスを流通しながら反応容器外部の電気炉を所定の熱分解温度にまで昇温させることによってチャーを製造した。実施例（チャーＡ１、Ｂ～Ｅ）は７００℃の熱分解温度であるのに対し、比較例（チャーＦ、Ｇ、Ａ３）は７００℃を超える温度で、熱分解した。チャーＡ２に関しては、反応容器内へ石炭Ａを充填した後、混合ガス（Ｎ２：７０％、ＣＯ２：３０％）を流通させながら反応容器外部の電気炉を所定の熱分解温度にまで昇温させることによってチャーを製造した。製造したチャーの揮発分含有量は、すべて１０％未満となった。なお、製造温度をより低温とし、揮発分含有量が１０％以上のチャーを使用することも可能であるが、従来炭材（粉コークス、無煙炭）と比較して、未燃のまま焼結機排ガス中へ流出する揮発分由来成分（タール成分）が多くなり、排ガスブロアーや排ガス浄化設備（集塵機、脱硫設備等）へ悪影響を及ぼす恐れがあるため好ましくない。
表２は、表１に示す石炭Ａ～Ｇを原料として製造したチャー（Ａ１～Ａ３、Ｂ～Ｇ）の性状と、参考例としての従来炭材（粉コークス、無煙炭）の性状を示す。なお、左端欄は、後述する実験例（表５参照）との対応を示している。
チャーＡ１～Ａ３、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇに関しては、反応容器内へ各炭材原料を充填した後、窒素ガスを流通しながら反応容器外部の電気炉を所定の熱分解温度にまで昇温させることによってチャーを製造した。実施例（チャーＡ１、Ｂ～Ｅ）は７００℃の熱分解温度であるのに対し、比較例（チャーＦ、Ｇ、Ａ３）は７００℃を超える温度で、熱分解した。チャーＡ２に関しては、反応容器内へ石炭Ａを充填した後、混合ガス（Ｎ２：７０％、ＣＯ２：３０％）を流通させながら反応容器外部の電気炉を所定の熱分解温度にまで昇温させることによってチャーを製造した。製造したチャーの揮発分含有量は、すべて１０％未満となった。なお、製造温度をより低温とし、揮発分含有量が１０％以上のチャーを使用することも可能であるが、従来炭材（粉コークス、無煙炭）と比較して、未燃のまま焼結機排ガス中へ流出する揮発分由来成分（タール成分）が多くなり、排ガスブロアーや排ガス浄化設備（集塵機、脱硫設備等）へ悪影響を及ぼす恐れがあるため好ましくない。
【0033】
【表2】
【0034】
表２に示すＢＥＴ比表面積（ＣＯ２）は、市販の定容法吸着量測定装置（定容法比表面積測定装置）を用い、事前に前処理（真空排気しながら１５０℃にて４時間加熱）を行った炭材サンプル（０．２５－０．５ｍｍ）に、吸着ガスとしてＣＯ２を用い、０℃にて吸着させることにより、相対圧（吸着平衡圧と飽和蒸気圧の比）０．０１２～０．０３（０．００２刻み）の範囲におけるＣＯ２の吸着量を測定した。なお、右端欄には、参考として測定したＮ２吸着法によるＢＥＴ比表面積を示す。
【0035】
＜焼結実験＞
焼結鍋試験により実機での原料充填層の焼成過程をシミュレートし、焼結工程における生産性向上およびＮＯｘ削減の効果を確認した。
（鍋試験の原料）
表３に、鍋試験に用いたベース（表５の参考例１）となる原料配合を示す。
ベースとなる参考例１のケースでは、表３（および表５の参考例１）に示すように、返鉱および炭材を除いた原料を１００質量％として、返鉱と炭材（表２の粉コークス）の配合割合を、それぞれ外数で、１５．０質量％、４．５質量％とした。
参考例２、実施例１～６、および比較例１～３のケースでは、表５の上段（炭材種類および炭材配合量）に示すように、炭材として、表２に示すチャー（Ａ１～Ａ３、Ｂ～Ｇ）および無煙炭のうちの１種類を用いた。これらのケースでは、４．５質量％（外数）の粉コークスを使用したベース（参考例１）と、使用したチャー又は無煙炭の固定炭素投入量が同量となるように、炭材配合量を決定した。
焼結鍋試験により実機での原料充填層の焼成過程をシミュレートし、焼結工程における生産性向上およびＮＯｘ削減の効果を確認した。
（鍋試験の原料）
表３に、鍋試験に用いたベース（表５の参考例１）となる原料配合を示す。
ベースとなる参考例１のケースでは、表３（および表５の参考例１）に示すように、返鉱および炭材を除いた原料を１００質量％として、返鉱と炭材（表２の粉コークス）の配合割合を、それぞれ外数で、１５．０質量％、４．５質量％とした。
参考例２、実施例１～６、および比較例１～３のケースでは、表５の上段（炭材種類および炭材配合量）に示すように、炭材として、表２に示すチャー（Ａ１～Ａ３、Ｂ～Ｇ）および無煙炭のうちの１種類を用いた。これらのケースでは、４．５質量％（外数）の粉コークスを使用したベース（参考例１）と、使用したチャー又は無煙炭の固定炭素投入量が同量となるように、炭材配合量を決定した。
【0036】
【表3】
【0037】
表４に、使用した炭材の粒度分布を示す。すべての実験例（参考例１～２、実施例１～６、および比較例１～３）について、炭材の粒度分布は同一とした。
これらの配合原料を混合した後、ドラム型造粒機を用いて水分７．５質量％を目標にして、所定時間（５分）造粒して、鍋焼成試験用の配合原料（焼結原料）を製造した。
これらの配合原料を混合した後、ドラム型造粒機を用いて水分７．５質量％を目標にして、所定時間（５分）造粒して、鍋焼成試験用の配合原料（焼結原料）を製造した。
【0038】
【表4】
【0039】
（鍋試験の焼成条件と評価）
直径３００ｍｍの試験鍋に、層厚が６００ｍｍとなるように原料を装入し、圧力１５３０ｋＰａで空気を下方吸引した。
直径３００ｍｍの試験鍋に、層厚が６００ｍｍとなるように原料を装入し、圧力１５３０ｋＰａで空気を下方吸引した。
【0040】
（鍋試験の評価項目）
各ケースについて、燃焼進行速度、成品歩留、生産率、ＮＯｘ排出量、およびＮＯｘ転換率を評価した。ここで、ＮＯｘ排出量とは、点火開始から焼結終了（バーンスルー）までに排ガス中に含有されるＮＯｘ（ＮＯ＋ＮＯ２）量を窒素重量（酸素は含まない）として表した値である。また、ＮＯｘ転換とは、鍋試験原料の炭材中に含まれる窒素量に対し、排ガス中にＮＯｘとして検出された窒素量の割合を百分率で表した値である。
各ケースについて、燃焼進行速度、成品歩留、生産率、ＮＯｘ排出量、およびＮＯｘ転換率を評価した。ここで、ＮＯｘ排出量とは、点火開始から焼結終了（バーンスルー）までに排ガス中に含有されるＮＯｘ（ＮＯ＋ＮＯ２）量を窒素重量（酸素は含まない）として表した値である。また、ＮＯｘ転換とは、鍋試験原料の炭材中に含まれる窒素量に対し、排ガス中にＮＯｘとして検出された窒素量の割合を百分率で表した値である。
【0041】
（鍋試験結果）
表５の下段鍋試験の結果を示す。
鍋試験の結果、ＣＯ２吸着法にて測定したＢＥＴ比表面積が適切な範囲にあるチャー（チャーＡ１、Ａ２、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を炭材（固体燃料）として使用した場合に、参考例（粉コークス、無煙炭）よりも焼結鉱の生産率が向上し、かつＮＯｘ排出量が大幅に減少した。
当該ＢＥＴ比表面積が適切な範囲の下限以下であるチャーを使用した比較例１（チャーＦ）、比較例２（チャーＧ）の場合、参考例よりも焼結鉱の生産率は上昇するが、ＮＯｘ排出量は参考例と同レベルであった。これはチャーＦおよびチャーＧの原料である石炭（石炭Ｆ、石炭Ｇ）はロガ指数が１０よりも大きく、今回使用した他の石炭よりも大きな粘結性（軟化溶融性）を有しているため、チャー製造（乾留）時に形成される細孔が少なくなり、結果としてＢＥＴ比表面積が適切な範囲以下となったことに起因する。
更に、当該ＢＥＴ比表面積が適切な範囲の上限以上であるチャーを使用した比較例３（チャーＡ３）の場合、参考例よりもＮＯｘ排出量は大幅に減少したものの、焼結鉱の生産率は参考例よりも低下した。
表５の下段鍋試験の結果を示す。
鍋試験の結果、ＣＯ２吸着法にて測定したＢＥＴ比表面積が適切な範囲にあるチャー（チャーＡ１、Ａ２、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を炭材（固体燃料）として使用した場合に、参考例（粉コークス、無煙炭）よりも焼結鉱の生産率が向上し、かつＮＯｘ排出量が大幅に減少した。
当該ＢＥＴ比表面積が適切な範囲の下限以下であるチャーを使用した比較例１（チャーＦ）、比較例２（チャーＧ）の場合、参考例よりも焼結鉱の生産率は上昇するが、ＮＯｘ排出量は参考例と同レベルであった。これはチャーＦおよびチャーＧの原料である石炭（石炭Ｆ、石炭Ｇ）はロガ指数が１０よりも大きく、今回使用した他の石炭よりも大きな粘結性（軟化溶融性）を有しているため、チャー製造（乾留）時に形成される細孔が少なくなり、結果としてＢＥＴ比表面積が適切な範囲以下となったことに起因する。
更に、当該ＢＥＴ比表面積が適切な範囲の上限以上であるチャーを使用した比較例３（チャーＡ３）の場合、参考例よりもＮＯｘ排出量は大幅に減少したものの、焼結鉱の生産率は参考例よりも低下した。
【0042】
【表5】