JP2000178662A - 粉末金属原料用造粒剤及び湿式造粒法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製鉄所等で集塵されるダストを造粒し、原料
として再使用する際の造粒時に使用する粉末金属原料用
造粒剤を提供する。 【解決手段】 カルボキシメチルセルロース塩、ヒドロ
キシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセル
ロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ポリビニ
ルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸
塩、グアーガム、タマリンドガム及びデンプンから選ば
れる１種以上のバインダー成分を含有する粉末金属原料
用造粒剤。これらの粉末金属原料用造粒剤は、比較的低
粘度であるため、粉末金属原料とともに水の存在下で混
合して、造粒する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄所等におい
て、通常の操業過程で生じる鉄鉱石粉末等を含む粉末金
属原料を、造粒して再使用するためのバインダーとして
用いる粉末金属原料用造粒剤及びそれを用いた湿式造粒
法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】製鉄所
においては、高炉、焼結炉、転炉等から原料に起因する
ダストが発生する。このダストは、環境保全のために集
塵されているが、その量は一つの製鉄所単位で数十トン
／時間にも上る量にもなることが知られている。従来
は、集塵したダストは埋め立て処分されていたが、資源
の有効利用を図るため、現在では一部を造粒して再利用
することもなされている。

【０００３】この造粒法としては、例えば、焼結鉱の製
造においては、主原料である粉鉄鉱石、ミルスケール、
高炉ダスト等の鉄を含む原料と、副原料である粉石灰
石、焼結用助燃材である粉コークス等とともに、バイン
ダーとしての生石灰を混合し、造粒する方法が知られて
いる（特開平４−３２８号公報等参照）。このようなバ
インダーを用いた造粒法は、資源の有効利用という目的
のほかに、造粒することにより焼結時における通気性が
改善されるため、焼結効率が向上して生産性が向上する
といった積極的な理由からも採用されるようになってい
る。

【０００４】そこで本発明は、製鉄業のみならず、広く
金属材料製造業全般において適用することができる、粉
末金属原料用造粒剤及びそれを用いた粉末金属原料の湿
式造粒法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、カルボキシメ
チルセルロース塩、ヒドロキシエチルセルロース、ヒド
ロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメ
チルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル
アミド、ポリアクリル酸塩、グアーガム、タマリンドガ
ム及びデンプンから選ばれる１種以上のバインダー成分
を含有することを特徴とする粉末金属原料用造粒剤を提
供する。また、本発明は、粉末金属原料と粉末金属原料
用造粒剤とを、水の存在下で混合し、造粒することを特
徴とする粉末金属原料の湿式造粒法を提供する。

【０００６】なお、本発明における「粉末金属原料」と
は、少なくとも金属を含む粉末を意味するものである。
従って、鉄鉱石等の粉末金属原料とともに他成分の粉末
を含むものでもよく、例えば、粉鉄鉱石、ミルスケー
ル、高炉ダスト等の鉄を含む原料と、副原料である粉石
灰石、焼結用助燃材である粉コークス等を含むような製
鉄用原料粉末も、本発明における「粉末金属原料」に含
まれるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の粉末金属原料用造粒剤
は、カルボキシメチルセルロース塩（ＣＭＣ）、ヒドロ
キシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピル
メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリ
アクリル酸塩、グアーガム、タマリンドガム及びデンプ
ンから選ばれる１種以上のバインダー成分を含有するも
のである。塩型としては、アルカリ金属塩、アルカリ土
類金属塩等を挙げることができる。これらのバインダー
成分は、それぞれが粘度等が異なる場合には単独で用い
ることが好ましいがこれに限定されるものではなく、同
程度の粘度を有するもの又は異なる粘度を有するもの２
種以上を適宜組み合わせて用いることもできる。

【０００８】カルボキシメチルセルロース塩としては、
製造コストを適正に保つため、カルボキシメチル基によ
る置換度（ＤＳ）が、好ましくは０．５〜２．０、より
好ましくは０．７〜１．５のものを用いる。また、造粒
性を好適に保つため、１重量％水溶液の粘度が、好まし
くは２〜２０，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは１０
〜２０,０００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは５０〜２
０，０００ｍＰａ・ｓのものを用いる。ヒドロキシエチ
ルセルロースとしては、２重量％水溶液の粘度が、好ま
しくは５０〜１０,０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは
８０〜１０，０００ｍＰａ・ｓのものを用いる。ヒドロ
キシプロピルメチルセルロース又はヒドロキシエチルメ
チルセルロースとしては、１重量％水溶液の粘度が、好
ましくは５０〜２０，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましく
は１００〜２０，０００ｍＰａ・ｓのものを用いる。

【０００９】ポリビニルアルコールとしては、２重量％
水溶液の粘度が、好ましくは１０〜５,０００ｍＰａ・
ｓ、より好ましくは１０〜１，０００ｍＰａ・ｓのもの
を用いる。ポリアクリルアミドとしては、１重量％水溶
液の粘度が、好ましくは１０〜５,０００ｍＰａ・ｓ、
より好ましくは５０〜５，０００ｍＰａ・ｓのものを用
いる。ポリアクリル酸塩としては、造粒性を好適に保つ
ため、数平均分子量が、好ましくは２０万以上、より好
ましくは５０万以上のものを用いる。

【００１０】グアーガム又はタマリンドガムとしては、
１重量％水溶液の粘度が、好ましくは１０〜１０，００
０ｍＰａ・ｓ、より好ましくは１０〜５，０００ｍＰａ
・ｓのものを用いる。

【００１１】デンプンとしては、２重量％水溶液の粘度
が、好ましくは５〜５，０００ｍＰａ・ｓ、より好まし
くは５〜３，０００ｍＰａ・ｓのものを用いる。

【００１２】これらのバインダー成分は、造粒性を好適
に保つため、粉末金属原料用造粒剤中において３〜１０
０重量％含有されていることが好ましく、１０〜１００
重量％含有されていることがより好ましい。

【００１３】本発明の粉末金属原料用造粒剤には、上記
成分のほかにも、本発明の目的を損なわない範囲内で他
のバインダー成分を配合することができる。この他のバ
インダー成分としては、アラビアガム、トラガカントガ
ム、キサンタンガム、アルギン酸及びその塩等の天然水
溶性高分子、生石灰、ショ糖、グラニュー糖等を挙げる
ことができる。

【００１４】また、本発明の粉末金属原料用造粒剤に
は、上記バインダー成分に加えて、さらに水を含有さ
せ、スラリー状、水分散状又は水溶液状にすることもで
きる。水の含有量は、保管性、造粒時における造粒作業
性等を考慮して適宜決定することができる。例えば、カ
ルボキシメチルセルロース塩を水溶液にする場合には、
０．１〜５重量％水溶液にすることが好ましい。

【００１５】次に、本発明の粉末金属原料用造粒剤を用
いた粉末金属原料の湿式造粒法について説明する。この
湿式造粒法においては、粉末金属原料と上記した粉末金
属原料用造粒剤とを、水の存在下で混合し、造粒する。
本発明でいう「水の存在下で混合する」とは、造粒のた
めに製造原料、即ち粉末金属原料及び／又は粉末金属原
料用造粒剤に水を添加する意味であるが、それに限定さ
れるものではない。従って、製造原料中に当初から水が
含まれている場合及び粉末金属原料用造粒剤を含水形態
にした場合において、その水分により円滑な造粒を行う
ことができるときには、あえて水を添加する必要はな
い。また、製造原料中に過度の水分が含まれているよう
な場合には、水分調整のために前処理として乾燥処理を
することもできる。さらに、上記したように、粉末金属
原料用造粒剤をスラリー、水分散液又は水溶液として添
加混合する場合も含まれる。

【００１６】混合方法は特に限定されず、粉末金属原料
と粉末金属原料用造粒剤を混合したのち、水を添加する
方法；粉末金属原料に水を添加したのち、粉末金属原料
用造粒剤を混合する方法；粉末金属原料用造粒剤に水を
添加したのち、金属粉末を混合する方法；粉末金属原料
と粉末金属原料用造粒剤の両方に水を添加したのち、混
合する方法を適用することができる。

【００１７】粉末金属原料用造粒剤の水溶液を添加混合
する場合、その液滴の粒径が、好ましくは０．１〜２
０，０００μｍ、より好ましくは０．１〜１０，０００
μｍ、さらに好ましくは０．５〜１０，０００μｍとな
る状態で添加混合することが望ましい。従ってこの場合
には、粉末金属原料に対して、粉末金属原料用造粒剤の
水溶液を、その液滴が前記粒径範囲になるように設定し
た吐出口（噴射口）を有する噴霧器、散水器等により添
加する方法を適用できる。

【００１８】粉末金属原料用造粒剤の添加量は、造粒を
円滑になすと同時に、造粒剤の添加量を最小限にして焼
結効率を高めるため、粉末金属原料重量に対して、好ま
しくは０．００１〜５重量％であり、より好ましくは
０．０１〜５重量％、さらに好ましくは０．０１〜２重
量％である。

【００１９】混合時における水の添加量は特に限定され
ず、粉末金属原料及び粉末金属原料用造粒剤の種類等に
応じて適宜決定することができる。通常は、粉末金属原
料重量に対して、約１〜１０重量％の水を添加する。

【００２０】混合後の造粒には、一般的な造粒機を用い
ることができ、造粒後には、必要に応じて乾燥処理をす
ることができる。

【００２１】本発明の粉末金属原料用造粒剤及びそれを
用いた湿式造粒法は、各種分野における金属粉末を含む
原料の造粒剤及び造粒法として有用であるが、特に製鉄
業における鉄原料を含む粉末用の造粒剤及び造粒法とし
て好適である。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。以下において、％は重量％を示すものとする。

【００２３】実施例１〜１３ 粉末金属原料として、一般的な製鉄原料粉末（粉鉄鉱
石、ミルスケール、高炉ダストの鉄を含む原料と、副原
料である粉石灰石、焼結用助燃材である粉コークスを含
む粉末混合物）８００ｇを用意した。この製鉄原料粉末
に対して、表１に示す各粉末金属原料用造粒剤の０．７
７％水溶液（製鉄原料粉末に対して０．０５％）５２
ｇ、０．４６％水溶液（製鉄原料粉末に対して０．０３
％）５２ｇ、１．５４％水溶液（製鉄原料粉末に対して
０．１０％）５２ｇ又は０．１５％水溶液（製鉄原料粉
末に対して０．０１％）５２ｇを、所定径に設定された
噴射口を有する噴霧器を使用して噴霧し（液滴の粒径２
μｍ）、混合した。この混合物を、外形約２１０mmの円
筒磁性容器に入れ、５０rpmで回転させながら、約７分
間造粒した。得られた造粒物を水分が２〜３重量％にな
るまで１００℃で乾燥した。乾燥後の造粒物を篩い分け
し、平均粒径、造粒指数を求めた。造粒指数は下記式か
ら求めた。造粒指数は１００に近い値ほど造粒性が優れ
ていることを示す。結果を表１に示す。 造粒指数＝[（Ａ１−Ｂ１）／Ａ１]×１００ Ａ１：原料中の０．５mm以下の粒度の含有量（％） Ｂ１：造粒物中の０．５mm以下の粒度の含有量（％） なお、造粒剤の粘度（２５℃）は、所定濃度の水溶液を
調整し、Ｂ型粘度計により測定した。

【００２４】実施例１４、１５、比較例１、２ 粉末金属原料として、一般的な製鉄原料粉末（粉鉄鉱
石、ミルスケール、高炉ダストの鉄を含む原料と、副原
料である粉石灰石、焼結用助燃材である粉コークスを含
む粉末混合物）８００ｇを用い、これに対して表１に示
す各粉末金属原料用造粒剤を所定量添加し、混合した。
なお、比較例１は造粒剤を添加しなかった例である。こ
の混合物を、外形約２１０mmの円筒磁性容器に入れ、５
０rpmで回転させながら、粉末金属原料重量に対して水
６．５重量％を添加し、７分間造粒した。ただし、比較
例１、２は、水を添加しなかった。得られた造粒物を水
分が２〜３重量％になるまで１００℃で乾燥した。乾燥
後の造粒物を篩い分けし、実施例１、２と同様にして平
均粒径、造粒指数を求めた。なお、造粒剤の粘度（２５
℃）は、所定濃度の水溶液を調整し、Ｂ型粘度計により
測定した。結果を表１に示す。

【００２５】実施例１６〜１８ 表１に示す各粉末金属原料用造粒剤の０．７７％水溶液
（実施例１５、１６：製鉄原料粉末に対して０．０５
％）又は０．７７％水溶液（実施例１７：製鉄原料粉末
に対して１．５４％）を使用し、所定径に設定された噴
射口を有する噴霧器を使用して噴霧し（液滴の粒径２μ
ｍ）、混合したほかは実施例１と同様にして、造粒物を
得た。これらの造粒物について実施例１と同様の測定を
行った。結果を表１に示す。

【表１】

【００２６】実施例１〜１８は、いずれの造粒物も造粒
指数が高く、粒度が揃っており、造粒性が優れているこ
とが確認された。

【００２７】

【発明の効果】本発明の粉末金属原料用造粒剤によれ
ば、粉末金属原料を簡便な方法により造粒することがで
き、しかも、粒度の揃った造粒物を得ることができる。
よって、製鉄所等において集塵されるダストを造粒し、
原料として焼結に再使用した場合には、通気性が向上す
るので焼結効率も向上させることができる。従って、生
産性の向上にも大きく寄与することができる。また、本
発明の粉末金属原料用造粒剤は有機バインダーからなる
ものであるため、無機バインダーを用いた場合のよう
に、焼結後にスラッジが発生することがない。よって、
生産管理上も大きな利点を有している。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カルボキシメチルセルロース塩、ヒドロ
   キシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセル
   ロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ポリビニ
   ルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸
   塩、グアーガム、タマリンドガム及びデンプンから選ば
   れる１種以上のバインダー成分を含有することを特徴と
   する粉末金属原料用造粒剤。
2. 【請求項２】 さらに水を含有する請求項１記載の粉末
   金属原料用造粒剤。
3. 【請求項３】 カルボキシメチルセルロース塩が、カル
   ボキシメチル基による置換度が０．５〜２．０で、１重
   量％水溶液の粘度が２〜２０,０００ｍＰａ・ｓのもの
   である請求項１又は２記載の粉末金属原料用造粒剤。
4. 【請求項４】 ヒドロキシエチルセルロースが、２重量
   ％水溶液の粘度が５０〜１０,０００ｍＰａ・ｓのもの
   である請求項１又は２記載の粉末金属原料用造粒剤。
5. 【請求項５】 ヒドロキシプロピルメチルセルロース又
   はヒドロキシエチルメチルセルロースが、１重量％水溶
   液の粘度が５０〜２０，０００ｍＰａ・ｓのものである
   請求項１又は２記載の粉末金属原料用造粒剤。
6. 【請求項６】 ポリビニルアルコールが、２重量％水溶
   液の粘度が１０〜５,０００ｍＰａ・ｓのものである請
   求項１又は２記載の粉末金属原料用造粒剤。
7. 【請求項７】 ポリアクリルアミドが、１重量％水溶液
   の粘度が１０〜１０,０００ｍＰａ・ｓのものである請
   求項１又は２記載の粉末金属原料用造粒剤。
8. 【請求項８】 ポリアクリル酸塩が、数平均分子量が２
   ０万以上のものである請求項１又は２記載の粉末金属原
   料用造粒剤。
9. 【請求項９】 グアーガム又はタマリンドガムが、１重
   量％水溶液の粘度が１０〜１０，０００ｍＰａ・ｓのも
   のである請求項１又は２記載の粉末金属原料用造粒剤。
10. 【請求項１０】 デンプンが、２重量％水溶液の粘度が
    ５〜５，０００ｍＰａ・ｓのものである請求項１又は２
    記載の粉末金属原料用造粒剤。
11. 【請求項１１】 粉末金属原料と請求項１〜１０のいず
    れか１記載の粉末金属原料用造粒剤とを、水の存在下で
    混合し、造粒することを特徴とする粉末金属原料の湿式
    造粒法。
12. 【請求項１２】 粉末金属原料に、請求項１〜１０のい
    ずれか１記載の粉末金属原料用造粒剤の水溶液を添加混
    合し、造粒することを特徴とする粉末金属原料の湿式造
    粒法。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１０のいずれか１記載の粉
    末金属原料用造粒剤の水溶液を、その液滴の粒径が０．
    １〜２０，０００μｍとなる状態で添加混合する請求項
    １２記載の粉末金属原料の湿式造粒方法。
14. 【請求項１４】 粉末金属原料用造粒剤の使用量が、粉
    末金属原料に対して０．００１〜５重量％量である請求
    項１１〜１３のいずれか１記載の粉末金属原料の湿式造
    粒法。