JP2000212653A

JP2000212653A - 水溶性バインダ―を用いたアルミ粉を含む粉体の造粒方法

Info

Publication number: JP2000212653A
Application number: JP11009971A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Sasamoto; 博彦笹本; Seiji Yasui; 政治安井; Masami Fujiura; 正巳藤浦; Michiaki Sakakibara; 路晤榊原
Original assignee: KYOZAI KOGYO KK; Aichi Steel Corp
Current assignee: KYOZAI KOGYO KK; Aichi Steel Corp
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミ再生、精錬時に発生するアルミ粉を含む
粉体を水溶性バインダーを使用して造粒化すると、混練
及び成形中に発生する生成ガスと、発熱反応による昇温
により造粒化が不安定になるとともに、造粒品の強度が
低下する。【解決手段】他の粉末と混合する前のアルミ粉に予め１
次添加液の水を添加し、攪拌、混合した後、次いで他の
粉末と２次添加液の水溶性バインダーを添加して、造粒
化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】アルミを溶解・精錬時に副生
されるアルミ粉を含む粉体の造粒方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミを溶解精錬する際に、各工程から
窒化アルミ、炭化アルミ、金属アルミを含むアルミ粉が
副生される。この各種副生アルミ粉は、含有する金属ア
ルミを有効に利用すべく適宜、配合されて主として製鋼
用の造滓材、脱酸材、脱硫材等に使用されており、ター
ルや松脂等、非含水性のバインダーを加えて混練し、加
圧成形機にて造粒している。

【０００３】水溶性バインダーを使用して造粒している
方法として、特公昭６３―４５８５７号公報では、バイ
ンダーに水ガラスを含有する水溶性を用いて、この水溶
液とアルミニウムドロスとを混練し、圧縮成形機にてペ
レット状に造粒する迄の工程を、ペレットが反応熱によ
り自己固化現象を完了する以前に終了させる方法及び製
造装置が開示されている。この場合の所要時間として、
水溶液とアルミニウムドロスが混練機内で結合してから
ペレット状に造粒化され、高温乾燥室に導入される迄の
時間が２０分以内、望ましくは５分以内としている。

【０００４】また、無水で造粒する方法として、特開平
５−２４５３５９号公報では、アルミ再生溶解時に生成
せる粉状のアルミニウムドロスに結合剤として消石灰、
生石灰を混練して圧縮成形機にて造粒中間品とした後
に、水を散布して造粒中間品の水和反応により硬化させ
るとともに、その時に発生する排出ガスを焼却処理して
造粒品を得る方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、アルミの
溶解、精錬時に副生されるアルミニウムドロスを始めと
するアルミ粉を水と接触させると激しく反応し、炭化水
素ガスやアンモニアガス等の刺激臭のあるガスを発生す
るとともに、発熱する。そのため、ガス発生を回避しつ
つ造粒品を製造するために、古くから一般的に接着材と
して非含水性バインダーであるタールや松脂が使用され
ている。このタールや松脂は、常温では固化しており、
使用時には溶融状にして造粒対象となる粉末と混練す
る。したがって、溶融状態を確保、保持のための加熱エ
ネルギーが必要であり、コストアップの要因となってい
る。

【０００６】一方、水溶性バインダーを使用する場合
は、加熱、溶融状態を保持する必要性がないが、反面、
上述したように水溶性バインダーの水と接することによ
り、常温においても該アルミ粉中の窒化アルミ、炭化ア
ルミ等が水と激しく反応を起こし、アンモニアガス及び
炭化水素ガス等の刺激臭を発生するとともに、発熱によ
り粉体温度が急上昇する。その結果、水溶性バインダー
における未反応の含有水分も蒸発してしまうために、せ
っかく造粒に適正に調合した水分比を損ない、安定した
造粒が困難であるばかりでなく、造粒された造粒品も内
部で発生したガスの放出と急速昇温のため、バインダー
が強度を発露する前に粉化、崩壊してしまう。

【０００７】しかしながら、水溶性バインダーは豊富な
種類と比較的安価で取扱いやすいことなど、多々利点を
有している。また、例えば尿素樹脂のように、生産活動
上における副産物として水溶液の状態で排出し、機能的
には充分なバインダー効力を有しながら、活用の場が見
い出せず、単なる廃液として処理されているものもあ
り、その処理コストをも考えると、莫大な資源ロスとな
っている。

【０００８】水溶性バインダーを活用している特公昭６
３−４５８５７号公報では、水とアルミニウムドロスが
接触してから水和反応が始まり、終了する前に少なくと
も造粒を終え、造粒品を高温乾燥室に送り込むように
し、その時間を２０分以内、望ましくは５分以内として
いる。しかしながら、実際のプラントで粉体の反応と造
粒という異なった現象を連続的に均質に行うには、非常
に高度な操業技術を要求される。すなわち、粉体性状が
反応によって刻々変化している条件下で、その反応中の
粉体を造粒しなければならず、ほんのわずかな狂いが生
じることにより、安定した品質の造粒品を製造すること
が困難になってしまう。しかも、この製造方法の場合、
造粒後も反応が進行しており、造粒内部においてもガス
の発生があるので、造粒品にガスの抜け道ができたり、
或いは造粒内部で発生したガスが滞留することによりガ
ス圧が生じて強度的に弱くなるという問題が生じること
があった。

【０００９】前述した特開平５−２４５３５９号公報の
場合は、上記のような問題を避けるために無水状態にて
混練された乾粉を高圧縮成形するものである。したがっ
て、特公昭６３−４５８５７号公報にあるようなバイン
ダーの混合、成形工程から乾燥工程に入るまでの水和反
応の進展回避のための面倒な調整の必要もなく、またタ
ールや松脂使用時のような加熱、溶融エネルギーも省略
できる反面、乾燥した粉末（以下、乾粉という）を圧縮
するための動力エネルギーが多大に必要となってしま
う。

【００１０】前記乾粉の圧縮成形は、わずかな圧縮条件
の変化への対応が困難であり、造粒歩留りが低下する。
さらに、高圧縮成形法では成形機本体の摩耗が激しく、
造粒歩留り低下の原因になるのはもとより、保全コスト
が高くなるという問題があった。

【００１１】アルミニウムドロスに含まれる金属アルミ
は、該アルミニウムドロスの生成時に大気中の酸素と接
して酸化し、金属アルミの表面は極薄で固いアルミの酸
化皮膜で覆われていて安定している。しかしながら、高
圧縮成形機のような装置で高圧縮すると、粒子同士の摩
擦により金属アルミ表面の酸化皮膜が破れ、金属アルミ
が露出する。そして、この露出した部分の金属アルミ
は、直ちに空気中の酸素あるいは水分によって酸化さ
れ、金属アルミの含有率が低下する原因となる。これに
ついては、特開平５−２４５３５９号公報に例示されて
いる生成ガス組成にて、水素が７２％余りもあることか
ら、この露出した金属アルミが水と反応していることが
容易に推測され、製鋼等での使用目的である金属アルミ
の含有率が減少していることを裏付けるものであるとい
える。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点を回避すべくなされたものである。その骨子とする
ところは、アルミ再生、精錬時に副生される窒化アル
ミ、炭化アルミ及び金属アルミを含むアルミ粉に他の粉
末を加えて成形する方法において、該アルミ粉に１次添
加液として重量比１０〜２０％の水を添加して、アルミ
粉中に含有される反応物質と反応させて、発生熱の放散
及び発生ガスの放出を行う１次工程と、該１次工程後に
前記アルミ粉に他の粉末と２次添加液として総重量比１
０〜２０％の水溶性バインダー溶液を添加して、混練し
て成形機にて造粒とする２次工程を施すことを特徴とす
る水溶性バインダーを用いたアルミ粉を含む粉体の造粒
方法である。前記反応物質は、アルミ粉中の窒化アル
ミ、炭化アルミであり、これらは１次添加液の水と反応
しやすい性質を有している。

【００１３】また前記１次工程では、前記１次添加液の
水を添加した後、１０〜１５分間、前記アルミ粉をソフ
ト攪拌することにより、金属アルミと１次添加液との反
応を回避するとともに、他の窒化アルミ及び炭化アルミ
と１次添加液との反応を促進するようにして、金属アル
ミを残留させることが好ましい。前記ソフト攪拌は、前
記アルミ粉中の金属アルミ表面の安定した酸化皮膜を傷
つけないように攪拌することをいう。

【００１４】また前記２次工程に使用する水溶性バイン
ダー溶液は、接着性を有する樹脂の重量比１０〜３０％
水溶液とすることが望ましい。このように、本発明によ
れば、特公昭６３−４５８５７号公報のような造粒後の
ガス発生によるガス道ができたり、内部ガス圧による強
度低下がないとともに、特開平５−２４５３５９号公報
のような金属アルミの含有率を低下させる恐れもなく、
ほぼ配合時に近い金属アルミ含有率を保持したまま、安
定した造粒品を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を以下に実施例
を示して詳説する。（実施例）図１は本発明のプロセスフローを示す説明図
である。当該アルミ粉は図１に示すホッパー１よりフィ
ーダー２、秤量器３を経てガス抜き装置４に供給され、
ここで１次添加液５として水を重量比１０〜２０％の割
合でノズルより散布し、ゆっくりとソフト攪拌し、混合
する。前記ガス抜き装置４でのソフト攪拌による攪拌、
混合は１次添加液の水とアルミ粉が適度に均一混合され
る程度に行ない、例えばロータリードラム等で充分であ
る。その結果、アルミ粉に含有する窒化アルミ及び炭化
アルミ等と前記１次添加液の水とが水和反応し、それぞ
れアンモニアガス及び炭化水素ガスを発生するとともに
発熱をおこす。一方、アルミ粉に含まれている金属アル
ミは、その表面を固い酸化皮膜で覆われているので、添
加された水に対して反応をおこしにくく極めて安定した
状態を維持できる。したがって、本装置（ガス抜き装置
４）内では選択的にアルミ粉中の窒化アルミ及び炭化ア
ルミが水と反応し、一方では金属アルミが水と未反応の
まま残されることになる。

【００１６】次に前記ガス抜き装置４において発生した
生成ガスは、燃焼塔６に導入され、灯油等の助燃材７と
ともに燃焼され、その結果、生成ガスは分解してＣＯ
２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２ガスとなる。ガス抜き装置４内では反
応により発生した熱がアルミ粉の昇温をもたらすが、攪
拌されることにより均一化され、局所高温が防止される
とともに、一部放熱されるので、ガス抜き装置４に支障
をもたらすものではない。また、この段階で１次添加液
である水の大部分は、反応と蒸発によって消失される。

【００１７】上述した１次工程において、生成ガスの放
散を終えた該アルミ粉は、次工程の混練装置８に導入さ
れる。該混練装置８にはホッパー９により切り出された
製鉄ダスト、炭材、コークス等の他の粉末がフィーダー
１０、秤量器１１を経て加えられる。さらに、２次添加
液としてバインダー溶液が液タンク１２からポンプ１３
により、総重量に対し、重量比１０〜２０％の割合で注
入され、均一になるように混練される。この時、前記窒
化アルミ及び炭化アルミ等の反応物質は、前述した１次
工程にてほとんど除去されているので、本工程である２
次工程では水和反応は極小規模でしか起こらない。した
がって、生成ガスの発生も極めて少量で、造粒時にも影
響を及ぼすことはない。

【００１８】前記水溶性バインダーには、有機系、無機
系を含め、多くの種類があるが、例えば、代表的な無機
系バインダーでは水ガラス、有機系バインダーでは糖密
やパルプ廃液がある。本発明における実施例では、バイ
ンダー自身が充分な接着機能を有し、しかも製鋼用の副
材料として使用することができるようにとの目的を達成
するために、熱源或いは還元材としても機能する、例え
ば尿素系樹脂を用いた。なお、バインダーとして使用さ
れる樹脂は、変質して接着機能を消失していない限り、
廃液化したものであってもいっこうに差し支えない。む
しろ、資源の有効利用といった面から積極的に利用され
るべきである。

【００１９】次に押出成形装置１４は、混練装置８にて
混練された湿り混合粉を多孔板から押し出してペレット
状に造粒化するもので、例えばデイスクペレッター等が
考えられるが、特定されるものではなく、ごく一般的な
押出成形装置で何ら差し支えない。

【００２０】前記造粒装置１４による押出造粒では、被
造粒材の水分とバインダーの添加量が重要である。特に
バインダーは高価なものであるので、造粒品の強度が確
保できる可能な範囲で少量が好ましい。また、添加時の
濃度によって、均一混合の良、不良が発生し、製品強度
にバラツキが出る。本発明では、このような点に配慮
し、水溶液中の樹脂濃度を１０〜３０％、粉体と水溶液
との重量比は１０〜２０％、好ましくは１４％前後が良
好であることを見出した。前記被造粒材はバインダーを
含む含有率の安定した湿り混合粉となっているので、造
粒孔を通過する際の抵抗が比較的小さく、したがって、
加圧力はブリケットマシーンのように高圧縮を必要とせ
ず、したがって成形エネルギーも小さい。

【００２１】図１に示す１５は篩装置で、篩下の半製品
は、混練装置８にリターンし、新材料と混練されて造粒
装置１４に導入され再造粒される。篩上品は乾燥装置１
６に送られ、乾燥後、造粒品１７として出荷される。乾
燥用の熱源には、前記燃焼塔６にて得られた燃焼排ガス
が利用される。すなわち、該燃焼排ガスの一部１８に調
節弁２０を介して希釈エア１９を入れて温風となし、乾
燥装置１６へ送風して造粒品の乾燥に供する。前記乾燥
装置１６にて使用済みとなった温排風は集塵機２１にて
集塵され、排気ブロア２２にて誘引し、排気塔２３より
大気放散される。

【００２２】本実施例では、アルミ精錬時に水を２０％
添加して混練装置８にて３分間攪拌して、パンに移して
気温３０度のもとで１５分間ガス抜きをした後、製鉄ダ
ストを加え、２次添加液として２０％濃度の尿素樹脂液
を重量比２０％添加して、再び混練装置８にて混練した
後、造粒装置にかけて造粒した。その製造条件を表１に
示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】また、その結果を表２に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】表２に示すように、サンプル１及びサンプ
ル２にて製造結果を評価したところ、いずれの場合も、
混練、造粒中のガス発生、昇熱もほとんどなく、また造
粒後のペレットの崩壊も認められず、造粒歩留り、成品
強度の安定したものが得られた。

【発明の効果】

【００２７】本発明によれば、アルミの溶解、精錬工程
から副生されるアルミ粉を含む粉体を造粒歩留りが良
く、かつ強度的にも安定し、含有金属アルミをほぼ配合
時の含有率にて造粒品として製造できる。また従来廃液
として処分されていた水溶性の樹脂廃液を利用すること
ができるため、樹脂廃液の活用の場を見出し、資源の有
効活用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプロセスフローの説明図であ
る。

【符号の説明】

１：アルミ粉用ホッパー、２：フィーダー、３：秤量
器、４：ガス抜き装置、５：１次添加液、６：燃焼塔、
７：助燃材、８：混練装置、９：ホッパー、１０：フィ
ーダー、１１：秤量器、１２：液タンク、１３：ポン
プ、１４：造粒装置、１５：篩装置、１６：乾燥装置、
１７：造粒品、１８：燃焼排ガス、１９：希釈エア、２
０：調節弁、２１：集塵装置、２２：排気ブロア、２
３：排気塔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤浦正巳愛知県東海市東海町５丁目３番地協材興業株式会社内 (72)発明者榊原路晤愛知県東海市東海町５丁目３番地協材興業株式会社内Ｆターム(参考） 4K001 AA02 AA10 BA02 BA12 BA13 BA14 CA26 CA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミ再生、精錬時に副生される窒化ア
ルミ、炭化アルミ及び金属アルミを含むアルミ粉に他の
粉末を加えて造粒する方法において、該アルミ粉に１次添加液として重量比１０〜２０％の水
を添加して、アルミ粉中に含有される反応物質と反応さ
せて、発生熱の放散及び発生ガスの放出を行う１次工程
と、該１次工程後に前記アルミ粉に他の粉末と２次添加
液として総重量比１０〜２０％の水溶性バインダー溶液
を添加して、混練して成形機にて造粒とする２次工程を
施すことを特徴とする水溶性バインダーを用いたアルミ
粉を含む粉体の造粒方法。
【請求項２】請求項１において、前記１次工程では、
前記１次添加液を添加した後、１０〜１５分間、前記ア
ルミ粉をソフト攪拌することにより、金属アルミと１次
添加液との反応を回避するとともに、他の窒化アルミ及
び炭化アルミとは１次添加液と反応させるようにして、
金属アルミを残留することを特徴とする水溶性バインダ
ーを用いたアルミ粉を含む粉体の造粒方法。
【請求項３】請求項１及び２において、前記２次工程
に使用する水溶性バインダーは、接着性を有する樹脂の
重量比１０〜３０％水溶液とすることを特徴とする水溶
性バインダーを用いたアルミ粉を含む粉体の造粒方法。