JP2005163187A - 製鋼原料用のブリケット - Google Patents

Abstract

【課題】 研削切粉を有効に再利用することができる製鋼原料用のブリケットを提供する。
【解決手段】 粉状の純鉄と油分とを含むものであって、鉄系金属の研削切粉を含む綿状凝集体Ｂを微細にせん断して得られる粉体Ｄを、固形化補助剤Ｅを用いて固形化し、乾燥したものである。また、前記綿状凝集体Ｂを圧縮成形して得られる脆性成形体Ｃを、無機質の固形化補助剤Ｄを含浸させて固形化したものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、製鋼原料用のブリケットに関し、特に、鉄系金属の研削切粉を有効利用する技術に関する。

軸受鋼や浸炭鋼等の鉄系金属を研削（以下、研磨、超仕上げ研磨及びラッピング等も含む概念として使用する）した際に生じる切粉は、水分及び油分を含有する研削液や砥粒等を含む綿状（繊維状）凝集体として回収されている。この綿状凝集体は、多量の純鉄を含むことからこれを製鋼原料として再利用することが試みられている。しかし、この綿状凝集体は多量の水分を含有していることから、これを溶鉱炉にそのまま投入すると、当該水分によって突沸（水蒸気爆発）が生じるという問題を引き起こす。そこで、綿状凝集体中の水分を遠心分離等によって除去することが考えられるが、この場合には、綿状凝集体に含まれる油分も水分とともに除去されて、綿状凝集体の自然発熱により研削切粉の成分である純鉄が酸化鉄に変質する。このため、これを製鋼原料として再利用するには還元する必要があり、還元剤の使用等によりコスト高になる。

また、前記油分の付着した研削切粉は相互に密着し難いことから、綿状凝集体を圧縮成形しても所望の強度に固形化するのが困難である。さらに、炭素の含有量が０．２重量％以上の鉄系金属の研削切粉を多量に含む綿状凝集体については、圧縮時のスプリングバックが大きいので、これを圧縮成形しても所望の強度に固形化するのが困難である。したがって、圧縮成形した綿状凝集体を溶鉱炉に投入しても、飛散しながら舞い上がって、集塵機によって大半が回収されてしまうという問題を生じる。
さらに、前記綿状凝集体に含まれる繊維状の研削切粉は、ハンマーミル等で粉砕することが困難であるので、綿状凝集体を細かくせん断することができない。このため、綿状凝集体をブリケット等に加工することも困難である。
したがって、前記綿状凝集体は再利用することなく廃棄物処理業者に委託して埋め立て処分されているのが実状である。

しかし、このような綿状凝集体の埋め立て処分は、資源の有効利用という観点から好ましくない。また、環境悪化を引き起こすとともに、廃棄コストが高くつくという問題もある。
この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、研削切粉を有効に再利用することができる製鋼原料用のブリケットを提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明のブリケットは、粉状の純鉄と油分とを含む乾燥したブリケットであって、鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を粗せん断するとともに余剰の水分及び油分を除去した後微細に粉砕して得られる粉体を、固形化補助剤を用いて固形化してなることを特徴としている（請求項１）。
また、この発明の他のブリケットは、粉状の純鉄と油分とを含む乾燥したブリケットであって、鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を圧縮成形して余剰の水分及び油分を除去した後微細にせん断して得られる粉体を、固形化補助剤を用いて固形化してなることを特徴としている（請求項２）。
このように構成された製鋼原料用のブリケットは、乾燥した固形物であるので、そのまま溶鉱炉に投入しても、突沸を生じたり舞い上がったりするおそれがないとともに、運搬、貯蔵等の取り扱いが容易なものになる。また、油分を含有するので、粉状の純鉄が酸化するのが防止される。

前記固形化補助剤としては、米糠、廃糖蜜、澱粉類、生石灰、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、酢酸ビニル汚泥、アスファルト乳剤、ベントナイトから選択される少なくとも１種であるのが好ましく（請求項３）、これにより、油分を含有しているにもかかわらず強固に固形化されたものになる。

また、この発明の他のブリケットは、粉状の純鉄と油分とを含む乾燥したブリケットであって、鉄系金属の研削切粉を含む綿状凝集体を圧縮成形して得られる脆性成形体を、無機質の固形化補助剤を含浸させて固形化してなることを特徴としている（請求項４）。
このブリケットについても、乾燥した固形物であるので、そのまま溶鉱炉に投入しても、突沸を生じたり舞い上がったりするおそれがないとともに、運搬、貯蔵等の取り扱いが容易なものになる。また、油分を含有するので、粉状の純鉄が酸化するのが防止される。

前記製鋼原料用のブリケットにおいて（請求項４）、無機質の固形化補助剤はコロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウムから選択される少なくとも１種であるのが好ましく（請求項５）、これにより、油分を含有しているにもかかわらず強固に固形化されたものになる。

前記した各製鋼原料用のブリケットは、固形化補助剤を２〜３０重量％含むのが好ましく（請求項６）、これにより、より一層強固に固形化されたものになる。
前記した各ブリケットは、ほぼピロー形状のものであるのが好ましく（請求項７）、これにより、圧縮強度を高めることができるとともに、部分的な破損が生じ難いものになる。

以上のように、請求項１及び２記載の製鋼原料用のブリケットは、水分が除去された固形のものであるので、そのまま溶鉱炉に投入しても、突沸を生じたり舞い上がったりするおそれがないとともに、運搬、貯蔵等の取り扱いが容易なものになる。また、油分を含有するので粉状の純鉄が酸化するのが防止される。したがって、高品質の製鋼原料として再利用が可能であり、環境保全に役立つとともに、研削切粉の廃棄コストを削減することができる。

請求項３記載のブリケットによれば、前記固形化補助剤が、米糠、廃糖蜜、澱粉類、生石灰、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、酢酸ビニル汚泥、アスファルト乳剤、ベントナイトから選択される少なくとも１種であるので、油分を含むにもかかわらず強固に固形化されたものになる。このため、運搬、貯蔵等の取り扱いがさらに容易になる。
請求項４記載のブリケットについても、水分が除去された固形のものであるので、そのまま溶鉱炉に投入しても、突沸を生じたり舞い上がったりするおそれがないとともに、運搬、貯蔵等の取り扱いが容易なものになる。また、含有する油分によって粉状の純鉄が酸化するのが防止される。したがって、高品質の製鋼原料として再利用が可能であり、環境保全に役立つとともに、研削切粉の廃棄コストを削減することができる。

請求項５記載の製鋼原料用のブリケットによれば、前記無機質の固形化補助剤がコロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウムから選択される少なくとも１種であるので、油分を含むにもかかわらず強固に固形化されたものになる。このため、運搬、貯蔵等の取り扱いがさらに容易になる。
請求項６記載の製鋼原料用のブリケットによれば、固形化補助剤を２〜３０重量％混合するので、粉体をさらに強固に固形化することができる。このため、運搬、貯蔵等の取り扱いがさらに容易になる。
請求項７記載の製鋼原料用のブリケットによれば、ほぼピロー形状のものであるので、圧縮強度を高めることができるとともに、部分的な破損が生じ難いものになる。このため、運搬、貯蔵等の取り扱いがさらに容易になる。

以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１はこの発明の一実施形態に係る製鋼原料用のブリケットを示す一部欠截斜視図である。このブリケットＡは、粉状の純鉄と油分とを含むものであり、鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を微細にせん断して得られる粉体を、固形化補助剤を用いて固形化し、これを乾燥させて前記水分を除去したものである。このブリケットＡの形状はほぼピロー形状に形成されている。

図２は前記ブリケットＡの製造方法を示す工程図である。このブリケットＡの製造においては、まず鉄系金属を研削加工する際に発生する研削切粉の綿状凝集体Ｂ（図２(a)参照）を加圧圧縮して、当該綿状凝集体Ｂに含まれる研削液の成分である水分及び油分の含有量を予備的に調整する。この綿状凝集体Ｂの加圧圧縮は、例えばベルトコンベア１にて搬送しながら一対のロール２間に挟み込むことにより行う（図２(b)参照）。この際、綿状凝集体Ｂは、含水率が５０重量％を超えない範囲に、含油率が１０重量％を超えない範囲にそれぞれ調整するのが好ましく、これにより、綿状凝集体Ｂの搬送、貯蔵等の取り扱いが容易となる。

次に、水分及び油分の含有量が調整された前記綿状凝集体Ｂを、成形型３を用いてプレスにより圧縮成形して脆性成形体Ｃを得る（図２(c)参照）。この圧縮成形によって、綿状凝集体Ｂに含まれるスパイラル繊維状の研削切粉が粗せん断される。また、余剰の水分及び油分が除去されて、前記脆性成形体Ｃの含水率が２〜１２重量％に、含油率が１〜５重量％に調整される。これにより、最小限の残留油分によって研削切粉が酸化するのを効果的に防止することができる。また、前工程において綿状凝集体Ｂの含水率が５０重量％、含油率が１０重量％をそれぞれ超えない範囲に予め調整されているので、前記脆性成形体Ｃの水分及び油分の含有割合を圧縮成形のみによって容易かつ適正に調整することができる。

前記脆性成形体Ｃは、円柱形、球形、角柱形等の取り扱いの容易な形状に形成されているとともに、次工程への搬送時等に崩壊しない程度の強度に固められている。
次いで、前記脆性成形体Ｃを固形化補助剤Ｄとともに回転刃４を備えるチョッパーミル付きミキサー（又はヘンシェル型ミキサー）５に投入して粉砕する（図２(d)参照）。これにより脆性成形体Ｃの研削切粉をさらに細かくせん断（仕上げせん断）して、純鉄の粉と固形化補助剤Ｄとを含む粉体Ｅを得ることができる（図２(e)参照）。前記純鉄の粉の長径は３〜１０００μｍ程度のものである。この脆性成形体Ｃの粉砕に際しては、当該脆性成形体Ｃ中の繊維状の研削切粉が予め粗せん断されているので、これを支障なく仕上げせん断することができる。この脆性成形体Ｃ中の繊維状の研削切粉が粗せん断がされていない場合には、これを前記ミキサー５によって粉砕することが非常に困難であり、微細な粉体Ｅを得ることは不可能である。

前記固形化補助剤Ｄとしては、米糠（米糠の精）、サトウキビ等の廃糖蜜、芋澱粉やコーンスターチ等の澱粉類、生石灰、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、酢酸ビニル汚泥、アスファルト乳剤、ベントナイトのうちから選択される１種又は２種以上が好適に使用される。このような固形化補助剤Ｄは２〜３０重量％含有するのが好ましい。特に、前記米糠及び廃糖蜜については、粉体Ｅ中に多量に含まれる純鉄の粉が変質するのを効果的に防止できるとともに、その価格も安いことから固形化補助剤Ｄとしてきわめて好適である。また、アスファルト乳剤は混練後、アスファルトと水に分離すると粘結性が生じ、強度が発現する。このアスファルト乳剤としては、アニオン系アスファルトが好適に使用される。

次に、所定量の前記粉体Ｅを、成形型６を用いてプレスにより圧縮成形して（図２(f)参照）、多量の純鉄を含有するほぼピロー形状の含水ブリケットＦを得る。この粉体Ｅの圧縮成形に際しては、前記固形化補助剤Ｄと粉体Ｅ中の水分とによって、油脂が付着した純鉄の粉どうしを強固に結合して固形化することができる。特に、粉体Ｅとして水分５〜６重量％、米糠４重量％及び廃糖蜜２重量％含むもの、並びに水分７〜１５重量％、酢酸ビニル汚泥２〜１０重量％含むものを用いる場合には、より強固に固形化された含水ブリケットＦを得ることができる。
なお、前記「ほぼピロー形状」とは、周縁部に丸みを有し、周縁部から中央部に向かって肉厚が漸次厚くなる形状であって、卵形、アーモンド形、ラグビーボール形等を含む形状であり、このような形状に成形することにより、圧縮荷重に強く崩壊し難いとともに、角部等における部分的な破損が生じ難いブリケットＡを得ることができる。

そして、圧縮成形直後の含水ブリケットＦに常温又は冷却されたエアーを吹き付けてこれを急速冷却する（図２(g)参照）。これにより、当該含水ブリケットＦを容易且つ安定的に固形化することができる。その後、含水ブリケットＦを養生（乾燥）してその含有水分を除去することにより（図２(h)参照）、製鋼原料用のブリケットＡを得ることができる（図２(i)参照）。この養生は２日間程度行うのが含有水分を確実に除去することができるので好ましい。

以上により得られたブリケットＡは、粉体Ｅを固形化した多孔質のものであるので、養生によって含有水分を容易且つ確実に除去することができる。このため、そのまま溶鉱炉に投入しても突沸が生じたり舞い上がって排出されたりするおそれがない。また、研削液の油分の一部を常に保持した状態で加工しているので、純鉄の酸化が効果的に防止されている。例えば軸受鋼（ＳＵＪ−２）の研削切粉を含む綿状凝集体Ｂを用いて製造されたブリケットＡについては、８４〜９５重量％の純鉄を含むことが確認されている。したがって、溶解歩留まりが９０％以上と非常に高く、高品質の製鋼原料として製鋼メーカに有償で提供することができる。しかも、固形にて運搬その他の取り扱いが容易である。
図３はこの発明のブリケットＡの他の製造方法を示す工程図である。この製造方法が図１に示す製造方法と主に異なる点は、脆性成形体Ｃの粉砕工程を省略した点である。すなわち、この製造方法においては、図１に示す製造方法と全く同様にして、綿状凝集体Ｂから脆性成形体Ｃを得ている（図３(a)〜(c)参照）。

そして、これらの工程を経て得られた脆性成形体Ｃに、液状の固形化補助剤Ｄを含浸させる。この固形化補助剤Ｄの含浸は、例えば脆性成形体Ｃをベルトコンベア７にて搬送しながら、タンク８に注入した前記固形化補助剤Ｄに浸漬させることにより行う（図３(d)参照）。この製造方法に用いる固形化補助剤Ｄとしては、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウムから選択される少なくとも１種を用いるのが好ましく、これにより、脆性成形体Ｃを容易且つ強固に固形化することができる。

次に、前記固形化補助剤Ｄを含浸させた脆性成形体Ｃを（図３(e)参照）養生（乾燥）して（図３(f)参照）、製鋼原料用のブリケットＡを得る（図３(g)参照）。
以上により得られたブリケットＡは、図１に示す製造方法により得られるブリケットＡと同じ作用を奏することができる。また、図３に示す製造方法は、脆性成形体Ｃを粉砕する工程を省略しているので、ブリケットＡをより能率よく製造することができる。
前記した各ブリケットの製造方法は、炭素を０．２重量％以上含む研削切粉を再利用するのに特に好適に適用される。このような研削切粉は、スプリングバックが大きく、固形化が困難であるが、この発明の製造方法を適用することにより、当該スプリングバックの影響を排除して強固に固形化されたブリケットＡを容易に得ることができる。なお、炭素を０．２重量％以上含む研削切粉の代表例としては、軸受鋼の研削切粉を挙げることができる。

ブリケットの一部欠截斜視図である。 この発明のブリケットの製造方法を示す工程図である。 この発明のブリケットの他の製造方法を示す工程図である。

符号の説明

Ａ ブリケット
Ｂ 綿状凝集体
Ｃ 脆性成形体
Ｄ 固形化補助剤
Ｅ 粉体

Claims (7)

1. 粉状の純鉄と油分とを含む乾燥したブリケットであって、鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を粗せん断するとともに余剰の水分及び油分を除去した後微細に粉砕して得られる粉体を、固形化補助剤を用いて固形化してなることを特徴とする製鋼原料用のブリケット。
2. 粉状の純鉄と油分とを含む乾燥したブリケットであって、鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を圧縮成形して余剰の水分及び油分を除去した後微細にせん断して得られる粉体を、固形化補助剤を用いて固形化してなることを特徴とする製鋼原料用のブリケット。
3. 前記固形化補助剤が、米糠、廃糖蜜、澱粉類、生石灰、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、酢酸ビニル汚泥、アスファルト乳剤、ベントナイトから選択される少なくとも１種である請求項１又は請求項２記載の製鋼原料用のブリケット。
4. 粉状の純鉄と油分とを含む乾燥したブリケットであって、鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を圧縮成形して得られる余剰の水分及び油分を除去した脆性成形体を、無機質の固形化補助剤を含浸させて固形化してなることを特徴とする製鋼原料用のブリケット。
5. 前記無機質の固形化補助剤が、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウムから選択される少なくとも１種である請求項４記載の製鋼原料用のブリケット。
6. 前記固形化補助剤を２〜３０重量％含む請求項２又は請求項４記載の製鋼原料用のブリケット。
7. ほぼピロー形状である請求項１ないし請求項４記載の製鋼原料用のブリケット。

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