JP2004306023A - 脱水物の成形方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ダスト、スラッジ、または、スラリーの形態である複数の種類の粉体を混合する処理において、混合槽内で、当該粉体の水分を所定の範囲にコントロールすることにより調合して得たスラリーを濃縮槽に送り、ここでスラリーに凝集剤を添加することにより、濃縮スラリーを製造して、これを脱水機にかけて、脱水物を製造して、当該脱水物を貫通ノズルから押し出す方法で成形する。
【選択図】 図1
Description
湿式混合処理は、乾式で行うよりも均一混合性が良いため、スラリーを混合することが行われている。製造業で発生するスラリーの混合に使用されている例でいえば、微粉体の酸化鉄や酸化クロムの粉体と粉コークスをスラリー混合して、資源リサイクルのため、これらの混合処理によって製造した混合スラリーを脱水して、水分を調整し、その後に、ロータリーキルンで焼成還元して、金属鉄や金属クロムを製造する方法が行われている。また、この脱水物を押し出し式の成形装置で成形して、これを回転炉床式還元炉で還元する処理なども行われている。
このように、従来からも粉体を水中で攪拌混合して、均一なスラリーを製造することは、これを脱水することが行われてきた。この技術は、金属産業だけでなく、化学工業、窯業、各種鉱業などで実施されており、これらの製造工程やダスト処理工程で重要な処理方法である。
(1)製造業の集塵機、反応槽、沈殿槽や、水処理設備の沈殿槽などからの発生物などである、乾燥粉体、スラッジ、または、スラリーの形態である複数の種類の粉体を混合槽4内で、混合する際に、当該粉体の水分を所定の範囲にコントロールして、攪拌混合する。更に、この方法で製造して得たスラリーを濃縮槽5に送り、ここで当該スラリーに凝集剤を添加することにより、スラリー中粉体を沈殿処理して所定の粉体濃度の濃縮スラリーを製造して、これを脱水機6にかけて、脱水物を製造して、これを押し出し型成形機7で成形することを特徴とする脱水物の成形方法。
(2)製造業の集塵機、反応槽、沈殿槽や、水処理設備の沈殿槽などからの発生物などである、乾燥粉体、スラッジ、または、スラリーの形態である複数の種類の粉体を混合槽4内で、当該粉体の化学成分、粒度分布、および、水分を所定の範囲にコントロールすることにより混合してスラリーを製造する。更に、このスラリーを濃縮槽5に送り、ここで当該スラリーに凝集剤を添加することにより、スラリー中粉体を沈殿処理して所定の粉体濃度の濃縮スラリーを製造して、これを脱水機6にかけて、脱水物を製造して、これを押し出し型成形機7で成形することを特徴とする(1)に記載の脱水物の成形方法。
(3)脱水機6として、濾過布にスラリーの水を通過させて脱水する型式の脱水機を用いることを特徴とする(1)または(2)のいずれかに記載の脱水物の成形方法。
(4)脱水機6として、循環移動する濾布10上にスラリー11を流し、スラリー11と濾布10を上圧搾ロール12と下圧搾ロール13で搾ることによって、スラリー11の水を濾布10から下方に濾過して脱水する型式の脱水機を用いることを特徴とする(3)に記載の脱水物の成形方法。
(5)脱水機6に供給するスラリー中の粉体容積比率を、平均粒子径(D)で求められる目標値(A)の0.6〜1倍の範囲とすることを特徴とする(3)または(4)に記載の脱水物の成形方法。なお、目標濃度値は、A=93/(3.5+logR)であり、Aの単位は容積%、Dの単位はミクロン、Rの単位はキログラム/リットルである。
(6)脱水機6に供給するスラリーの液比重を、平均粒子径(D)と平均粉体比重(R)で求められる目標比重値(B)の0.85〜1倍の範囲とすることを特徴とする(3)または(4)に記載の脱水物の成形方法。ここに、目標比重値は、B=[0.93/(3.5+logR)]*(D−1)+1であり、Bの単位はキログラム/リットル、Dの単位はミクロン、Rの単位はキログラム/リットルである。
(7)混合槽4での粉体の容積比率を5〜15%の範囲とすることを特徴とする(1)乃至(6)のいずれかに記載の脱水物の成形方法。
上記に説明した混合槽4内部でのスラリーの粉体比率では、脱水機6での脱水効率が低いため、このスラリーを濃縮槽5に供給して、ここで、凝集剤を添加して濃縮する。一般的な凝集剤は、ノニルフェノール系高分子やポリアクリル酸系高分子である。濃縮槽5の下部から濃縮されたスラリーを抜き、上部からは希薄溶液を抜く。
この際の適正な濃縮スラリー濃度は、脱水機6へのスラリー液送が安定して行われるスラリー粘性を実現できる濃度であり、かつ、脱水機6での脱水処理が効率的に行われる条件である。本発明者らは、この適正な濃縮スラリー濃度は平均粒子径に影響されるものであることを解明した。つまり、粒子径が小さい場合は、水の抜けが悪いため、より粒子比率が高いスラリーが必要であり、また、粒子径が大きければ、スラリーの粒子濃度が低くとも良い。
特に、濾布にスラリーの水を通過させることにより脱水する形式の脱水機6では、Aの濃度値に近い粒子濃度のスラリーを用いることにより、スラリー脱水を効率的に行うことができる。本発明者らの研究では、A値の60%の容積%までの粒子濃度のスラリーであれば、脱水機6での生産性と脱水物の水分が良好な範囲に留まることを見出した。したがって、濃縮スラリーの粒子濃度は、93/(3.5+logR)の0.6〜1倍の範囲であることが良い。
また、第二の方法としては、スラリー中の粉体比率の測定が困難である場合などは、濃縮後のスラリー比重を測定して、これを目標範囲の調整することも有効な方法もある。スラリー濃度計8の換わりに、スラリー比重計を用いて、スラリー比重を測定して、これを目的の範囲内に入れるように、濃縮槽5での凝集剤の添加比率を決定する。この際の目標範囲(B)は、[0.93/(3.5+logR)]*(D−1)+1の0.85〜1倍である。ただし、Dは粒子の平均の真比重(キログラム/リットル)である。この範囲であれば、前出の濃縮スラリー粒子濃度の目標範囲と一致する。なお、脱水物をリサイクル原料として、鉄や非鉄金属などの生産の原料として使用する場合は、脱水機6は、図2に示す型式の脱水機が望ましい。この脱水機では、スラリーノズル9から、循環移動する濾布10上にスラリー11を流し、スラリー11と濾布10を上圧搾ロール12と下圧搾ロール13で搾ることによって、スラリー11の水を濾布10から下方に濾過して脱水する型式の脱水機を用いることが望ましい。なお、濾布は複数のガイドロール14に保持されながら、循環しており、洗浄ノズル15からの噴出水によって、洗浄される。この型式の脱水機では、スラリーの粒子濃度が低くなると、生産性が悪化すると同時に脱水物の水分が上昇する問題が顕著であることから本発明の方法は、特に、有効である。この方法で脱水した脱水物の水分は低位で安定しいるとともに、脱水物がフレーク状であることから、搬送しやすい利点もあり、脱水物を押し出し式成形機7に搬送することが容易となる。
上記に示した脱水条件であれば、押し出し成形機7にとって適正な脱水物となる。押し出し成形機7では、安定したノズル内の湿潤粒子の通過が容易に行える条件を満たす脱水物の水分値が得られる。また、図2に示される型式の脱水機やフィルタープレス式脱水機を使用して、かつ、本発明の方法を用いれば、脱水物の水分が35〜50容積%となる。この脱水物を使用して、押し出し式成形装置7で製造した成形体は、1メートル程度の落下においても割れることがなく、また、搬送中のコンベア表面への付着も無い。以上の理由から、本発明で製造した成形体は種々の用途に使用できる。例えば、これをガス加熱式の焼結炉や回転炉床式還元炉の原料として使用することができる。
この処理では、平均粒径から計算される目標スラリー粒子濃度(A)は20容積%であり、本発明の適正なスラリーの粒子濃度範囲は13〜21容積%であった。そこで、レーザー式スラリー濃度計を用いて、濃縮後のスラリー中粒子濃度を測定して、この値をもとに凝集剤の添加率を決定して、スラリー中の粒子濃度を16〜19容積%となるように制御した。また、この時のスラリー比重の目標値(B)は1.52キログラム/リットルであり、その適正範囲は1.29〜1.52キログラム/リットルであった。この時の液比重計で測定したスラリー比重は1.35〜1.45キログラム/リットルであった。
この濃縮操作の結果、脱水機6での生産性は3.5トン/時と極めて高く、脱水物の水分は20〜22質量%と安定していた。また、この脱水物を押し出し式成形装置7で成形したところ、ベルトコンベア表面に付着しない良好な硬さのものであった。この成形体を回転炉床式還元炉で1300℃の高温還元したところ、成形体の形状と化学成分が適正であったことから、金属化率が77%であり、また、高強度の還元鉄の粒状物が製造できた。<実施例2>
この処理では、平均粒径から計算される目標スラリー粒子濃度(A)は21容積%であり、本発明の適正なスラリーの粒子濃度範囲は13〜21容積%であった。また、この時のスラリー比重の目標値(B)は1.70キログラム/リットルであり、その適正範囲は1.44〜1.70キログラム/リットルであった。濃縮前のスラリー比重を液比重計で測定して、これをもとに、濃縮槽5での凝集剤の添加量を求めて、濃縮後のスラリー比重を1.55〜1.70キログラム/リットルに制御した。
この濃縮操作の結果、脱水機6での生産性は3.6トン/時と高く、脱水物の水分は22〜24質量%と安定していた。また、この脱水物を押し出し式成形装置7で成形したところ、ベルトコンベア表面に付着しない良好な硬さのものであった。この成形体をトンネル焼結炉で1000℃の高温還元したところ、高強度の酸化鉄と炭素を含むの粒状の焼結体を製造できた。
<実施例3>
この目標に対して、ダスト2を15質量、スラッジ2を40質量%また、スラリー2を45質量%(ドライベース)の比率で混合した。この結果、混合槽4内部での混合スラリーは、平均粒径13.9ミクロン、粒子真比重3.7キログラム/リットル、水分8質量%(粒子4容積%)、酸化鉄59質量%、炭素14質量%であった。水分は目標範囲内よりも高かったが、そのままで調合した。
この処理では、平均粒径から計算される目標スラリー粒子濃度(A)は20容積%であり、本発明の適正なスラリーの粒子濃度範囲は12〜20容積%であった。また、この時のスラリー比重の目標値(B)は1.55キログラム/リットルであり、その適正範囲は1.32〜1.55キログラム/リットルであった。濃縮前のスラリー比重を液比重計で測定して、これをもとに、濃縮槽5での凝集剤の添加量を求めて、濃縮後のスラリー比重を1.45〜1.55キログラム/リットルに制御した。
この濃縮操作の結果、粒子が粗く、実施例1または2よりも脱水が容易なスラリーであったため、脱水機6での生産性は4.5トン/時と高く、脱水物の水分は18〜21質量%と低位に安定していた。また、この脱水物を押し出し式成形装置7で成形したところ、ベルトコンベア表面に付着しない良好な硬さのものであった。この成形体を乾燥して、電気式還元炉のトンネル焼結炉で、溶融還元して、溶融鉄を製造した。
<比較例1>
<比較例2>
実施例1と同じ配合で混合スラリーを製造して、これを濃縮槽5で、スラリーの粒子濃度を目標値(A:21容積%)よりも高い、24容積%として、脱水機6に送ったところ、配管内の流動性が悪く、脱水機6へのスラリー供給が脈動して、安定した脱水処理が継続できなかった。
2 スラッジピット
3 スラリーピット
4 混合槽
5 濃縮槽
6 脱水機
7 押し出し成形装置
8 スラリー濃度計
9 スラリーノズル
10 濾布
11 スラリー
12 上圧搾ロール
13 下圧搾ロール
14 ガイドロール
15 洗浄ノズル
16 供給口
17 ケーシング
18 スクリュー軸
19 スクリューブレード
20 貫通ノズル
Claims (7)
- 乾燥粉、スラッジ、または、スラリーの形態である複数の種類の粉体を混合して脱水し、更に成形する処理において、混合槽内で水分を所定範囲にコントロールすることにより調合して得た粉体のスラリーを濃縮槽に送り、ここで当該スラリーに凝集剤を添加して粉体を沈殿処理して濃縮スラリーを製造し、これを脱水機にかけて脱水物を製造して、当該脱水物を貫通ノズルから押し出す方法で成形することを特徴とする脱水物の成形方法。
- 乾燥粉、スラッジ、または、スラリーの形態である複数の種類の粉体を混合して脱水し、更に成形する処理において、混合槽内で、当該粉体の化学成分、粒度分布、および、水分を所定の範囲にコントロールすることにより調合して得たスラリーを濃縮槽に送り、ここで当該スラリーに凝集剤を添加して当該スラリー中粉体を沈殿処理して所定の粉体濃度の濃縮スラリーを製造して、これを脱水機にかけて、脱水物を製造して、当該脱水物を貫通ノズルから押し出す方法で成形することを特徴とする請求項1に記載の脱水物の成形方法。
- 脱水機として、濾布にスラリーの水を通過させて、粉体の脱水を行う方式の脱水機を使用することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の脱水物の成形方法。
- 脱水機として、循環移動する濾布上にスラリーを流し、当該スラリーと当該濾布を1対の圧搾ロールで搾ることによって、当該スラリーの水を濾布から下方に濾過して脱水する型式の脱水機を用いることを特徴とする請求項3に記載の脱水物の成形方法。
- 脱水機に供給するスラリー中の粉体容積比率を、平均粒子径(D)で求められる目標濃度値(A)の0.6〜1倍の範囲とすることを特徴とする請求項3または請求項4のいずれかに記載の脱水物の成形方法。なお、目標濃度値は、A=93/(3.5+logR)であり、Aの単位は容積%、また、Dの単位はミクロンである。
- 脱水機に供給するスラリーの液比重を、平均粒子径(D)と平均粉体比重(R)で求められる目標比重値(B)の0.85〜1倍の範囲とすることを特徴とする請求項3または請求項4のいずれかに記載の脱水物の成形方法。ここに、目標比重値は、B=[0.93/(3.5+logR)]*(D−1)+1であり、Bの単位はキログラム/リットル、Dの単位はミクロン、Rの単位はキログラム/リットルである。
- 混合槽での粉体の容積比率を4〜10%の範囲とすることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の脱水物の成形方法。
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