JP2006225728A - 製鋼ダスト固形化物の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを加圧成形して固形化した製鋼ダスト固形化物を、低コストで製造できる製鋼ダスト固形化物の製造装置を提供する。
【解決手段】鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダスト１１を、成形型７に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物Ｂを製造する装置である。成形型７に入れる原料として、前記ダスト１１と炭素を主成分とする粉体とを混ぜ合わせて造粒した混合造粒体１１ｐを生成する造粒装置１９を設ける。前記成形型７と、この成形型７内の混合造粒体を加圧するプランジャと、このプランジャを駆動する加圧手段とを設ける。また、前記成形型７に入れる混合造粒体の含水率を調整する含水率調整手段３６を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じるダストを製鋼原料として再利用する製鋼ダスト固形化物を製造する製造装置に関する。

鉄鋼生成過程、例えば溶解炉では、吹き上げられた微細粒子状の鉄および酸化鉄がダストとして集塵機で回収されている。このダスト( 以下「製鋼ダスト」と称す) は、鉄および酸化鉄を主成分とするため、再利用することが望ましい。しかしこの製鋼ダストは微細粉体であるため、そのまま溶解炉に投入すると、飛散しながら舞い上がり、その大半は集塵機に再び回収されてしまい、再利用効率が著しく低い。そのため、従来は埋め立て処分されることが多かったが、国内の製鋼ダストの発生量は年間数十万トンにも達しており、埋め立て処分では資源の有効利用の観点のみならず、不足する埋め立て地の問題や環境悪化の観点から見ても好ましくない。

このため、製鋼ダストの再利用について様々な方法が試みられている。例を挙げると、特許文献１には、直径２〜１５ｍｍ程度のダストペレツトを作り、電炉に装入することで酸化鉄を溶銑中に回収する方法が例示されている。
特許文献２には、製鋼ダストをブリケットに成形するため熱可塑性プラスチックを添加する方法が、特許文献３には研削スラツジや製鋼ダストをブリケットに成形するために固形化補助剤を添加する方法がそれぞれ例示されている。
特開平１１−１５２５１１号公報 特開平０９−３１６５１２号公報 特開２００２−１９４４４９号公報

特許文献１のペレットを作る方法は、ペレット化する分、回収粉体より電炉へ装入する処理などのハンドリングは容易ではあるが、寸法的に比較的小さなベレットであるため、電炉への装入効率には問題がある。
特許文献２、特許文献３の添加物を入れる方法は、いずれも強固なブリケットを製造するために有効な手段であるが、プラスチックやバインダーとなる添加物を加えることからその工程は複雑となり、コストが高くなる欠点がある。また、添加物が環境負荷原因となることから好ましくない。

この発明の目的は、溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを加圧成形して製鋼ダスト固形化物を製造する装置であって、供される原料ダストにできるだけ添加物を加えることなく、実用上十分な強度を持ち、かつ炉への再装入の際の炉の熱効率を改善することができる製鋼ダスト固形化物を低コストで製造することのできる製鋼ダスト固形化物の製造装置を提供することである。

この発明の製鋼ダスト固形化物の製造装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する装置であって、
前記成形型に入れる原料として、前記ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせて造粒した混合造粒体を生成する造粒装置と、前記成形型と、この成形型内の混合造粒体を加圧するプランジャと、このプランジャを駆動する加圧装置と、前記成形型に入れる混合造粒体の含水率を調整する含水率調整手段とを備えることを特徴とする。
この構成の製造装置によると、成形型に入れる原料として、前記ダストと炭素を主成分とする粉体を混ぜ合わせて造粒した混合造粒体を生成する造粒装置を備えるため、供される原料ダストにできるだけ添加物を加えることなく、実用上十分な強度を持ち、かつ炉への再装入の際の炉の熱効率を改善することができる製鋼ダスト固形化物を安価に製造することができる。

製鋼ダスト固形化物の成形においては、成形圧力を高めても、内部摩擦等により、必ずしも強度向上につながらない。バインダーを使用することは、製鋼ダスト固形化物の強度を強化するうえで効果的であるが、プラスチック等のバインダーを添加すると、上記のようなコスト面や環境負荷原因面から好ましくない。

また、電炉等のリサイクルに使用する製鋼ダストの固形化物に炭素粉体等の炭素材料を添加することは、電炉の熱効率を向上させるために極めて重要である。これは添加された炭素粉体が製鋼ダストの還元を行いつつ自己燃焼して発熱するため、外部からのエネルギー投入を削減でき、炉の熱効率が大きく改善されるためである。したがって、炭素粉体を添加した製鋼ダスト固形化物は、製鋼ダストのリサイクルに有効な手段となり得る。炭素を主成分とする粉体は、製鋼ダストと同じく鉄鋼生成過程、あるいはその周辺で容易に得られるため、添加してもコストの増大が抑えられる。しかしながら、炭素材料の添加は固形化物の強度を損なう可能性がある。

そこで、本発明者は、様々な調査、実験検証を進めた結果、同一成形条件において、前記ダストは造粒した状態で成形型に入れて加圧成形する方が、前記ダストを粉体の状態で成形型に入れて加圧するよりも、高い成形密度が得られることを見出した。この造粒したダストを用いて加圧成形することで、特にバインダー等の強化剤を使用しなくても、実用上、十分な製鋼ダスト固形化物の強度が得られる。
特に、この発明の製造装置は、前記ダストと炭素を主成分とする粉体とを混ぜ合わせて造粒した混合造粒体を原料として用いるため、炭素を主成分とする粉体の添加による利点と、造粒した状態で成形型に入れて加圧成形することの利点とが共に得られる。そのためできるだけ添加物を加えることなく、実用上十分な強度を持つことがより効果的に行え、また炉への再装入の際の炉の熱効率を改善することができるものとなる。

前記含水率調整手段としては散水装置を用いても良く、また乾燥装置を用いても良い。原料となるダストの含水率が低い場合は、散水装置を用いて含水率を上げる。原料となるダストの含水率が高い場合は、乾燥装置を用いて含水率を下げる。

こ発明の製鋼ダスト固形化物の製造装置において、成形型およびプランジャにおける、少なくとも成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面に、耐錆性材料を使用しても良い。これら成形型およびプランジャは、全体が耐錆性材料であっても良いが、複数の部材を組み合わせた形成型などの場合は、成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面を構成する部材のみを耐錆性材料のものとしても良い。
水を含んだダストは、成形型を含む装置の金属部分の発錆を助長する効果があるため、装置の防錆対策が必要である。特に、成形型やプランジャにおける製鋼ダストと接触する面は、防錆油等の使用が好ましくなく、耐錆性材料を使用することが好ましい。

前記耐錆性材料は、超硬、サーメット、セラミックス、およびステンレス鋼から選ばれる１種類以上の材料であっても良い。

また、前記成形型およびプランジャにおける、少なくとも成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面に、耐錆性の皮膜を施しても良い。耐錆性の皮膜としては、クロムメッキまたはニッケルメッキであっても良く、またクロムの窒化物、クロムの炭化物、チタンの窒化物、チタンの炭化物、またはダイヤモンドライクカーボンのコーティング層であっても良く、これらを２種類以上組み合わせたものとしても良い。

この発明の製鋼ダスト固形化物の製造装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する装置であって、前記成形型に入れる原料として、前記ダストと炭素を主成分とする粉体とを混ぜ合わせて造粒した混合造粒体を生成する造粒装置と、前記成形型と、この成形型内の混合造粒体を加圧するプランジャと、このプランジャを駆動する加圧装置と、前記成形型に入れる混合造粒体の含水率を調整する含水率調整手段とを備えるため、供される原料ダストにできるだけ添加物を加えることなく、実用上十分な強度を持ち、かつ炉への再装入の際の炉の熱効率を改善することができる製鋼ダスト固形化物を低コストで製造することができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１において、溶解炉１で生じた製鋼ダストは、排気ガスと共に排気ダクト２から集塵機３に導入され、排気ガス中の製鋼ダスト１１が集塵機３で集塵されて粉体となって排出される。この製鋼ダスト１１は、鉄およびその酸化物を主成分とするものである。集塵機３から排出された製鋼ダスト１１は、図示しない搬送手段により製鋼ダスト固形化物製造装置４における第１のホッパ５Ａに投入される。

第１のホッパ５Ａは、製鋼ダスト収容部５Ａａと、炭素粉体収容部５Ａｂとを有していて、製鋼ダスト１１は、製鋼ダスト収容部５Ａａに投入される。炭素粉体収容部５Ａｂには、製鋼ダスト１１とは別の経路から、炭素を主成分とする粉体（図示せず）が投入される。前記炭素を主成分とする粉体は、純粋な炭素粉体に限らず、グラファイトであっても良い。
第１のホッパ５Ａは、製鋼ダスト収容部５Ａａの製鋼ダスト１１と炭素粉体収容部５Ａｂの炭素主成分粉体とを設定割合になるように混合する混合手段３５を有している。混合手段３５は、例えば混合攪拌室とスクリューコンベヤまたは攪拌翼等で構成される。

第１のホッパ５Ａから吐出される製鋼ダスト１１と主成分粉体との混合粉体は、造粒装置１９に供給される。造粒装置１９は、粉状の上記混合粉体を造粒体１１ｐとする装置である。この造粒体１１ｐは、前記ダスト１１と炭素を主成分とする粉体との混合造粒体である。造粒装置１９は、例えば、回転するドラム（図示せず）の中で粉体に適度な水分を加えながら凝集させて、球状の粒体とするものである。造粒体１１ｐは、例えば粒径が５〜１５mmで、含水率が０．５〜１５ｗｔ％のものとされる。造粒装置１９で造粒された製鋼ダスト１１の造粒体１１ｐは、第２のホッパ５Ｂに投入される。
なお、第１のホッパ５Ａを省略し、上記搬送手段による搬送過程で、製鋼ダスト１１の造粒を施しても良い。

ホッパ５Ｂは分配供給手段（図示せず）を有していて、製鋼ダスト１１の造粒体１１ｐが、製鋼ダスト固形化物製造装置４の複数並設された固形化機構部６に分配して投入される。固形化機構部６は、製鋼ダスト１１の造粒体１１ｐをブリケット状の製鋼ダスト固形化物（以下「ブリケット」と称す）Ｂに固形化する機構であり、成形型７を備える。
ホッパ５または固形化機構部６には、ホッパ５から供給される製鋼ダスト１１を成形型７内に強制的に充填する強制充填装置３０が設けられている。

固形化機構部６は、図２に拡大して示すように、前記ホッパ５から投入される製鋼ダスト１１を加圧成形する成形型７と、この成形型７に加圧成形のための圧力を付与する加圧手段８と、所定の圧力となるように前記加圧手段８を加圧制御する加圧制御手段（図示せず）とを有する。

成形型７は、縦向きのシリンダ室状であって、製鋼ダスト１１の造粒体１１ｐを横断面形状が円形の柱状体（つまり円柱状体）に成形可能な形状とされている。横断面形状は多角形であっても良く、その場合は多角柱状体のブリケットが製造される。成形型７は、具体的には、円筒状のダイ７ａと、このダイ７ａの下端開口に挿入されたプランジャ状の蓋体１２Ａとで構成される。蓋体１２Ａは、駆動源を有する蓋開閉機構（図示せず）によって開閉させられる。蓋体１２Ａは、成形型７内に入らずに、一端で密封するものであっても良い。またプランジャ状の蓋体１２Ａは、駆動源を有する昇降機構（図示せず）としても良い。

加圧手段８は、成形型７内に上方から進入して成形型７内の製鋼ダスト造粒体１１ｐを加圧する昇降自在なプランジャ１２と、このプランジャ１２を昇降駆動する加圧装置１３とからなる。加圧装置１３は、例えば油圧シリンダからなり、その駆動が加圧装置制御手段（図示せず）によって制御される。加圧装置制御手段は、前記加圧装置１３へ圧油を供給する油圧回路１５の切替え弁１６や、ポンプ１７のモータ１８等を制御する。加圧装置１３は、油圧シリンダの他に、モータとその回転を直線運動に変換するボールねじ等の回転・直線運動変換機構（いずれも図示せず）であっても良い。また、加圧装置１３をプランジャ１２及び蓋体１２Ａの両側に配置し、加圧制御を行っても良い。

成形型７およびプランジャ１２における、少なくとも成形時に製鋼ダスト１１と接する面には、耐錆性材料を使用することが好ましい。耐錆性材料は、超硬、サーメット、セラミックス、およびステンレス鋼のうちから選ばれる１種類以上のものととすることが好ましい。

成形型７およびプランジャ１２自体を耐錆性材料とする代わりに、成形型７およびプランジャ１２における少なくとも製鋼ダスト１１と接する面は、図６のように、耐錆性の皮膜３１，３２，３３を施しても良い。前記耐錆性の皮膜３１〜３３としては、クロムメッキ、ニッケルメッキ、クロムの窒化物、クロムの炭化物、チタンの窒化物、チタンの炭化物、ダイヤモンドライクカーボンから選ばれる少なくとも１種類以上のものを使用することができる。

この構成の製鋼ダスト固形化物製造装置４（図１）を用いてブリケット（製鋼ダスト固形化物）Ｂを製造する方法、およびその製造されたブリケットＢの利用方法を説明する。溶解炉１で生じて集塵機３から粉体となって排出された製鋼ダスト１１は、第１のホッパ５Ａに投入される。この粉体の製鋼ダスト１１は鉄およびその酸化物を主成分とするものである。ホッパ５Ａに投入された製鋼ダスト１１は、造粒装置１９で造粒体１１ｐとされて、第２のホッパ５Ｂに投入され、このホッパ５Ｂから固形化機構部６の成形型７内に供給される。

固形化機構部６においては、ホッパ５Ｂから成形型７に、所定量の製鋼ダスト１１の造粒体１１ｐが投入され、その後に加圧装置１３の駆動でプランジャ１２が成形型７内に進入する。この状態で成形型７内の製鋼ダスト１１に所定の圧力が加えられる。この場合に、加圧断面積（つまりプランジャ１２の断面積）ｘ（ｍｍ² ）に対する成形圧力Ｐ（ＭＰａ）は、設定範囲となるように付与される。
このようにして製造されたブリケットＢは、円筒金型の場合、図３に示すように外形が円柱体状となる。また、このブリケットＢは、直径Ｄが３０〜２００ｍｍであり、直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）は３０〜１５０％とするのが好ましい。

図１において、固形化機構部６で固形化されたブリケットＢは回収容器（図示せず）に集められて、溶解炉１の原料投入時に、他の原料と共に溶解炉１に投入され、製鋼原料として再利用される。溶解炉１に投入される原料は、例えば主原料が高炉より得られた溶銑であり、この他に鉄くず、生石灰などが副原料として用いられる。

この実施形態のブリケットＢの製造方法によると、成形型に入れる原料として、前記製鋼ダスト１１と炭素を主成分とする粉体とを混ぜ合わせて造粒した混合造粒体１１ｐを用いるため、供される原料ダスト１１にできるだけ添加物を加えることなく、実用上十分な強度を持ち、かつ炉への再装入の際の炉の熱効率を改善することができるブリケットＢを製造することができる。また、このブリケットＢを低コストで製造することができる。その理由を説明する。

本発明者は、製鋼ダストの成形性を調査するため、図４に示す円筒状のダイ２１Ａおよび蓋体となる下プランジャ２１Ｃからなる金型である成形型２１、および加圧用のプランジャ２１Ｂを用いて、以下のような製鋼ダストの固形化実験を行った。なお、図４におけるダイ２１Ａ、下プランジャ２１Ｃ、および加圧用のプランジャ２１Ｂは、上記固形化機構部６（図２）におけるダイ７ａ、蓋体１２Ａ、およびプランジャ１２と同等な部材である。

電炉等のリサイクルに使用する製鋼ダストのブリケットＢに炭素粉体等の炭素材料を添加することは、電炉の熱効率を向上させるために極めて重要である。これは添加された炭素粉体が製鋼ダストの還元を行いつつ自己燃焼して発熱するため、外部からのエネルギー投入を削減でき炉の熱効率が大きく改善されるためである。従って炭素粉体を添加したブリケットＢは製鋼ダストのリサイクルに有効な手段と成り得る。

ブリケットＢの固形化において、バインダー等の成形体強度を向上させる添加剤を使用しない場合、ブリケット固形化の作用は、加圧成形時に引き起こされる粉体粒子の再配列や接触による付着力によって発現する。基本的には粉体の付着力は粉体間の接触面積が大きいほど高くなるので、成形圧力を上げることによって粉体間の接触面積を増加させれば、ブリケット強度は向上する。しかしながら粉体粒子は液体のように自由にその位置を変えることが出来ず、また粉体同士や粉体と成形金型面との間で摩擦力が生じるため、圧縮成形時に粉体の再配列による密充填効果が不十分で大きな空隙体積を内包したり、摩擦損失によって成形圧力が不均一となり成形体内部に大きな密度差が生じたりすることで、必ずしも成形圧力が強度向上に繋がらない。さらに成形体内部の空隙中の残留空気や密度差は、成形圧力が開放される脱型時に成形圧力方向に垂直な方向に層状の亀裂が生じるいわゆるラミネーションが、より低い成形圧力領域で発生する大きな原因ともなる。

上記は一般的な粉体の成形における課題であるが、炭素粉体等の炭素を主成分とする材料が混合される場合にはさらに大きな問題が生じる可能性がある。炭素粉体は表面の活性が低く、そのため上記付着力が弱い。また微細化された炭素粉体はかさ密度が小さく、その結果、炭素粉体が混合された製鋼ダスト原料が成形金型に充填された時点で、大きな空隙体積を有することになる。通常、成形作業によって空隙はその体積を小さくし、残留空気もある程度排出されるが、炭素粉体が混合された製鋼ダスト原料の場合は、金型充填時点での空隙体積が大きいばかりでなく、成形開始後比較的早期にその空隙に含まれる残留空気が閉じ込められて排出されにくくなる特性があり、結果として残留空気ごと圧縮されたブリケットＢは特に成形方向に大きなスプリングバックが生じ、低圧成形領域からラミネーションが生じてしまう。

成形圧力によって成形体内部の空隙や成形密度差を小さくするためバインダー添加によって粉体粒子の流動性や金型充填性を改善すること、及びバインダーの接着強度を利用してブリケット強度を強化することは効果的ではあるが、本件ではあくまでバインダーを使用しない簡便かつ安価な方法を追求するものであり、供される原料粉体にできるだけ手を加えることなく実用上十分なブリケット強度を得る必要がある。

そこで、炭素粉体等が添加された製鋼ダストについて、様々な調査で実験検証を進めた結果、炭素粉体等の炭素材料を製鋼ダストを造粒する造粒機に添加して、製鋼ダストとともに造粒した混合造粒体を製造し、その造粒体を用いて成形を行いブリケット化することで、炭素粉体を添加した場合の成形性に与える悪影響を取り除けることを見出した。製鋼メーカでは製鋼ダストを例えば前記特許文献１に示すようなダストベレットとする場合が多く、造粒機によって造粒することが一般的に行われている。
本発明は、この一般的に用いられている造粒工程で炭素粉体等の炭素材料を添加、造粒し、それをブリケット製造原料として使用することで、特にバインダー等の強化剤を使用しなくても、実用上十分なブリケット強度が得られることを明らかにしたものである。

実施例として、図４に示す円筒ダイ部及びパンチから成る円柱形ブリケットＢを製造する金型で固形化実験を行った。

試験金型の材質はＳＫＨ５１及び硬質クロムメッキ処理をしたＳＫＤ１１を使用した。使用した製鋼ダストは電炉から排出されたものであり、４種類のサンプルを用意した。その４種類は、製鋼ダストと炭素粉体( 重量比４：１) を造粒装置中で混合しながら造粒したもの( 造粒径５〜１５ｍｍ) 、製鋼ダストのみで造粒( 造粒径５〜１５ｍｍ) し、その製鋼ダストの造粒体と炭素粉体を重量比４：１で混合したもの、 製鋼ダストおよび炭素粉体を粉体のまま重量比４：１で混合したもの、比較例として製鋼ダストのみの粉体サンプルである。

表１は原料に含水率５％の上記４種類のサンプルを使用して、径サイズがφ７０、径に対する高さの比が８０％の円柱形ブリケットＢを成形圧力を変えて製作し、完全乾燥状態にしたブリケットＢの見掛け密度およびブリケットの落下強度試験の結果を示している。製鋼ダストと炭素粉体の混合造粒サンプルでは、成形圧力５ＭＰａから１５０ＭＰａの間で保形し、５０ｃｍ以上の落下強度を持つ成形圧力範囲は５０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下である。

製鋼ダストのみで造粒し、その製鋼ダストの造粒体と炭素粉体を重量比４: １で混合したサンプル、 製鋼ダストおよび炭素粉体をそのまま重量比４: １で混合したサンプルでは、 試験を行ったすべての成形圧力範囲でラミネーシヨンが発生し保形できなかった。製鋼ダストのみの粉体サンプルと製鋼ダストと炭素粉体の混合造粒サンプルは、ほぼ同等のブリケット強度であった。

造粒は回転するドラムの中で粉体に適度な水分を加えながら凝集させて、球状の粒体とするものであるが、こうした方法で製造された造粒体の見掛け密度は、粉体原料を加圧成形して得られる成形体の成形密度より高くなる。これは水分による表面張力によって粉体同士が付着する際に隙間を出来得る限り小さくする作用によるものと考えられる。この作用によって粉体充填体積中に大きな空隙空間をもつ、いわゆるかさ密度の小さい炭素粉体であっても、造粒時には造粒体に徴密化されて取り込まれていると考えられる。

こうした原料を用いて加圧成形を行った場合、成形金型内部では造粒体の塑性変形的挙動によって造粒体がその見掛け密度を大きく損なうことなく成形型中で所定の形状に変形してブリケットＢの形状を成すことで、残留空気が造粒を行わない炭素粉体と比較して極端に少なくなるため、少なくとも残留空気によるラミネーシヨンは発生しない。ブリケット強度は同一条件の製鋼ダスト単体のブリケットＢに対して、炭素粉体が添加されることによって全体的な粉体同士の付着力の減少することから低下する懸念があるが、ブリケットＢ自体の見掛け密度が炭素粉体添加量分小さくなるため、落下強度という観点からは大きく低下することはなく、表１からもわかる
とおり炭素粉体なしの製鋼ダストブリケット強度とほぼ同程度の落下強度が得られた。

図５は、製鋼ダストと炭素粉体( 重量比４：１）を造粒機中で混合しながら造粒したサンプルの含水率を変えた造粒体を使用して、径サイズがφ７０、径に対する高さの比が８０％の円柱形ブリケットを成形圧力５０ＭＰａで製作した場合の完全乾燥状態のブリケット見掛け密度を示している。含水量が０．５ｗｔ％未満では、成形後のブリケットにクラックが生じており、見掛け密度の測定が出来なかった。含水量が０．５ｗｔ以上でブリケットの成形が可能となるが、含水量１５〜１０ｗｔ％でほぼ見掛け密度が一定となる。含水率が１０ｗｔ％を超えるとブリケットＢの見掛け密度がやや低下する。造粒体の含水率が１５ｗｔ％以上になると、造粒体が軟化して泥状になり試験不可であった。

上記実施例の結果から、水分は、造粒体が成形金型内で塑性変形挙動をする際、粉体問の摩擦を低減し変形を容易にする効果があると考えられる。その効果は含水量が０．５ｗｔ％以上で発現するが、含水量が１０ｗｔ％を超える水分量が多い領域になると、水分自体が液体としての挙動が生じるため、ブリケットＢの見掛け密度向上に対して逆効果となる。実用的なブリケット強度を得ることができる製鋼ダストと炭素粉体( 重量比４：１）を造粒装置中で混合しながら造粒したサンプルの含水量の範囲は０．５〜１５ｗｔ％であり、望ましくは１．５〜１０ｗｔ％の範囲である。

試験では電炉から排出された製鋼ダストを用いてブリケットＢの製造を行ったが、この発明で用いるダストは、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストであれば良く、転炉や高炉、その他の製鋼工程で生じるものが使用できる。また、炭素を主成分とした材料は、実施例で示した炭素粉体以外にグラファイトや微粉炭等が使用できる。

製鋼ダスト１１の含水量を調整するため、固形化機構部６または固形化機構部６への製鋼ダスト１１の供給経路には、含水率調整手段３６を装備することが望ましい。含水列調整手段２６は、例えば第１のホッパ５Ａや、第２のホッパ５Ｂに設けても良い。含水率調整手段３６としては、散水装置や乾燥装置を用いることができる。散水装置としては、スプリンクラー、デイスペンサー等が、乾燥装置としては加熱オーブン、温風ヒータ、送風機等を用いることができる。

水分を含んだ製鋼ダストは、成形型７を含む装置の金属部分の発錆を助長する効果があるため、装置の防錆対策が必要である。特に防錆油等の使用が難しい成形型７の防錆対策は重要であり、その中でもブリケットＢと直接接触するダイ７ａの内径部、およびプランジャ１２，１２Ａの防錆は極めて重要である。成形型７の防錆対策のため、上記のように耐錆性に優れた材料を用い、または図６の例のようにコーティング等による防錆皮膜３１〜３３を成形型７に適用することが望ましい。

今回実施例の成形金型のうち、材質がＳＫＨ５１のものは使用中に錆が発生し使用不能となった。これは水分を含む製鋼ダスト１１が成形型７に付着すると、発錆性を助長する効果があるためである。硬質クロムメツキ処理のＳＫＤ１１は発錆することなく継続使用が可能であった。実施例では硬質クロムメッキを使用したが、使用するものは成形型７としての機能を有し耐錆性に優れた材料やコーティングであれば良い。

図１の製鋼ダスト固形化物の製造装置において、固形化機構部６の給粉部分は、含水量によって製鋼ダスト造粒体１１ｐの充填性（成形型７への流し込み特性）に問題があるため、ある程度強制力のある強制充填装置３０を設けることが望ましい。
特に成形型方向には制約はなく、強制充填装置３０として、成形型７の方向が縦向きの場合には、給粉機やスクリューによる押し込み等の機構が使用でき、成形型方向が横向きの場合にはスクリューによる押し込み等の機構が使用できる。

この発明の一実施形態にかかる製鋼ダスト固形化物の製造装置を用いた工程説明図である。 同製鋼ダスト固形化物の製造装置の一部を示す拡大断面図である。 同製造方法で製造した製鋼ダスト固形化物の例を示す斜視図である。 同製造方法の基礎となる固形化試験に用いられた成形型の断面図である。 含水率とブリケットの見掛け密度の関係を示すグラフである。 この発明の他の実施形態にかかる製鋼ダスト固形化物の製造装置における成形型の断面図である。

符号の説明

４…製鋼ダスト固形化物製造装置
５Ａ…第１のホッパ
５Ａａ…製鋼ダスト収容部
５Ａｂ…炭素粉体収容部
５Ｂ…第２のホッパ
６…固形化機構部
７…成形型
８…加圧手段
１１…製鋼ダスト
１２…プランジャ
１３…加圧装置
１９…造粒装置
３０…強制充填機構
３１〜３３…皮膜
３５…混合手段
３６…含水率調整手段
Ｂ…ブリケット（製鋼ダスト固形化物）

Claims (7)

1. 鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れ加圧成形して固形化することにより、その固形化物である製鋼ダスト固形化物を製造する装置であって、
   前記成形型に入れる原料として、前記ダストと炭素を主成分とする粉体とを混ぜ合わせて造粒した混合造粒体を生成する造粒装置と、前記成形型と、この成形型内の混合造粒体を加圧するプランジャと、このプランジャを駆動する加圧装置と、前記成形型に入れる混合造粒体の含水率を調整する含水率調整手段とを備えることを特徴とする製鋼ダスト固形化物の製造装置。
2. 請求項１において、前記含水率調整手段として散水装置を用いた製鋼ダスト固形化物の製造装置。
3. 請求項１において、前記含水率調整手段として乾燥装置を用いた製鋼ダスト固形化物の製造装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記成形型およびプランジャにおける、少なくとも成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面に、耐錆性材料を使用した製鋼ダスト固形化物の製造装置。
5. 請求項４において、前記耐錆性材料が、超硬、サーメット、セラミックス、およびステンレス鋼から選ばれる１種類以上の材料である製鋼ダスト固形化物の製造装置。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記成形型およびプランジャにおける、少なくとも成形時に製鋼ダスト固形化物と接する面に、耐錆性の皮膜を施した製鋼ダスト固形化物の製造装置。
7. 請求項６において、前記耐錆性の皮膜が、クロムメツキ、ニッケルメッキ、クロムの窒化物、クロムの炭化物、チタンの窒化物、チタンの炭化物、ダイヤモンドライクカーボンから選ばれる１種類以上のものである製鋼ダスト固形化物の製造装置。

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