JP2013117058A - 鉄系材料及び再生砂の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内部に鉄・鉄酸化物の粒子等が存在し、又は表面に鉄・鉄酸化物の層等が付着している石、岩、砂、土等から、鉄又は鉄酸化物の粒子を低コストで生成することができる簡素な手段を提供する。
【解決手段】鉄系材料の製造装置１は、乾式のロッドミルブレーカ４と、磁力選別装置５と、篩分装置７とを備えている。ロッドミルブレーカ４は、鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料に破砕処理を施し、礫が破砕されて形成された砕石粒子と、礫の破砕時に礫から離脱した鉄又は鉄酸化物の粒子とを生成する。磁力選別装置５は、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とを含む鉱物性材料から鉄又は鉄酸化物の粒子を磁力により吸引することにより、鉱物性材料を、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とに分離する。篩分装置７は、砕石粒子から再生砂を分級する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料から鉄又は鉄酸化物の粒子を生成する鉄系材料の製造装置及び製造方法に関するものであり、とくには再生砂と鉄又は鉄酸化物の粒子とを生成する装置及び方法に関するものである。

近年、中国の鉄鉱石の輸入量の激増により鉄鉱石の国際価格が高騰しているので、鉄鉱石の需要のほぼ１００％を輸入に依存する本邦においては、鉄系材料の価格は上昇傾向にある。このため、種々の鉄製品の材料となる鋼材等はもとより、鉄粉法による廃水の重金属処理に用いられる鉄粉等も高騰している。

他方、一般に、石、岩、砂、土等は、その内部に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは小塊が存在し、又はその表面に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは層が付着している。また、砂、土等の集合体中には砂鉄が混在している。なお、石、岩、砂、土等（以下「土石類」と総称する。）に含まれるこのような鉄又は鉄酸化物は、２〜３質量％であるものと推定される。そこで、国内にほぼ無尽蔵に存在する土石類から鉄を生成するといったことが考えられる。しかしながら、土石類の鉄含有率は、鉄鉱石の鉄含有率（おおむね４０〜６０質量％）に比べて非常に低いので、高炉法等の普通の製鉄手法により土石類から鉄を生成することは事実上不可能である。

ところで一方、例えば特許文献１には、道床から取り出されたバラスト材表面に付着している鉄分（酸化鉄）を分離するようにしたバラスト材の処理方法が開示されている。具体的には、このバラスト材の処理方法によれば、バラスト材に加水下で磨砕処理を施してスラリーを生成した後、このスラリーを、第１、第２の振動ふるいと、フィードサンプと、液体サイクロンと、アクアスクリーンと、シックナータンクと、脱水機とを用いて、再生バラスト材ないしは再生骨材と、バラスト材から離脱した鉄分等とに分離するようにしている。

特開２００２−１６７７０２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたバラスト材の処理方法は、バラスト材の表面に付着している鉄分を、再生バラストないしは再生骨材に有害な成分として分離ないしは除去するものであり、この鉄分を鉄系材料又は製鉄原料として利用することは何ら意図していない。また、このバラスト材の処理方法では、処理対象は道床から取り出されたバラスト材のみであり、普通の土石類（石、岩、砂、土等）に対して用いるのには適していない。さらに、このバラスト材の処理方法は、バラスト材から鉄分を分離するために、第１、第２の振動ふるい、フィードサンプ、液体サイクロン、アクアスクリーン、シックナータンク及び脱水機を備えた複雑な処理施設を必要とする。したがって、特許文献１に開示されたバラスト材の処理方法では、普通の土石類から鉄又は鉄酸化物を効率的に生成することはできない。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、その内部に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは小塊が存在し、又はその表面に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは層が付着している石、岩、砂、土等から、鉄又は鉄酸化物の粒子を低コストで生成することができる簡素な手段を提供することを解決すべき課題とする。また、本発明は、このような石、岩、砂、土等から、再生砂と鉄又は鉄酸化物の粒子とを低コストで生成することができる簡素な手段を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る鉄系材料の製造装置は、乾式の破砕装置と磁力選別装置とを備えている。そして、破砕装置は、鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料に破砕処理を施し、礫が破砕されて形成された砕石粒子と、礫の破砕時に礫から離脱した鉄又は鉄酸化物の粒子とを生成する。磁力選別装置は、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とを含む鉱物性材料から鉄又は鉄酸化物の粒子を磁力により吸引することにより、鉱物性材料を、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とに分離する。なお、鉱物性材料は砂及び砂鉄を含んでいてもよい。

本発明に係る鉄系材料の製造装置においては、破砕装置は、礫を、砂と近似する粒度の砕石粒子に破砕するように構成されているのが好ましい。この場合、破砕装置としてロッドミルブレーカを用いるのがとくに好ましい。

本発明に係る鉄系材料の製造装置は、磁力選別装置から排出された砕石粒子を含む鉱物性材料を分級し、所望の粒度の再生砂を抽出する篩分装置を備えているのが好ましい。また、本発明に係る鉄系材料の製造装置は、磁力選別装置によって分離された鉄酸化物の粒子を、炭素粉末と混合して加熱することにより非溶融状態又は半溶融状態で還元して鉄の粒子又は塊を生成する還元装置を備えていてもよい。

本発明に係る鉄系材料の製造方法は、破砕工程と磁力選別工程とを有している。そして、破砕工程では、鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料に乾式の破砕処理を施し、礫が破砕されて形成された砕石粒子と、礫の破砕時に礫から離脱した鉄又は鉄酸化物の粒子とを生成する。磁力選別工程では、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とを含む鉱物性材料から鉄又は鉄酸化物の粒子を磁力により吸引することにより、鉱物性材料を、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とに分離する。なお、鉱物性材料は砂及び砂鉄を含んでいてもよい。

本発明に係る鉄系材料の製造方法においては、破砕工程では、例えばロッドミルブレーカを用いて、礫を、砂と近似する粒度の砕石粒子に破砕するのが好ましい。本発明に係る鉄系材料の製造方法は、磁力選別工程で分離された砕石粒子を含む鉱物性材料を分級し、所望の粒度の再生砂を抽出する篩分工程を有しているのが好ましい。また、本発明に係る鉄系材料の製造方法は、磁力選別工程で分離された鉄酸化物の粒子を、炭素粉末と混合して加熱することにより非溶融状態又は半溶融状態で還元して鉄の粒子又は塊を生成する還元工程を有していてもよい。

本発明に係る鉄系材料の製造装置によれば、実質的に乾式の破砕装置と磁力選別装置とからなる簡素な施設でもって、鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料から、鉄又は鉄酸化物の粒子を低コストで製造することができる。また、本発明に係る鉄系材料の製造方法によれば、破砕工程と磁力選別工程とからなる簡素な製造プロセスでもって、鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料から、鉄又は鉄酸化物の粒子を低コストで製造することができる。

そして、このように製造された鉄又は鉄酸化物の粒子は、粒子状又は粉体状であるので、例えば、鉄粉法による廃水中の重金属もしくは重金属化合物又はこれらのイオン等（以下「重金属等」と総称する。）の除去に必須の材料である「鉄粉」として、そのままの状態で用いることができる。ここで、「鉄粉」は、重金属等を吸着ないしは除去することができる鉄又は鉄酸化物の粒子又は粉体を意味する。なお、鉱物性材料が砂鉄を含む場合、この砂鉄は、磁力選別装置又は磁力選別工程により砕石粒子と分離され、鉄子又は鉄酸化物の粒子中に混在する。

本発明に係る鉄系材料の製造装置又は製造方法において、礫を砂と近似する粒度の砕石粒子に破砕する場合は、砕石粒子は再生砂として使用又は販売することができる一方、鉄又は鉄酸化物の粒子を鉄系材料として使用又は販売することができる。したがって、鉱物性材料から単に再生砂を製造する場合、又は鉱物性材料から単に鉄又は鉄酸化物の粒子を生成する場合に比べて、再生砂及び鉄系材料の製造コストを低減することができる。なお、ロッドミルブレーカを用いて礫を破砕する場合は、再生砂（砕石粒子）の粒度を均一化することができ、かつ再生砂の粒形を揃えることができ、再生砂の製品価値を高めることができる。

本発明に係る鉄系材料の製造装置又は製造方法において、磁力選別工程で分離された砕石粒子を含む鉱物性材料を分級し、所望の粒度の再生砂を抽出する場合は、再生砂の粒度をより均一化することができ、再生砂の製品価値を一層高めることができる。

本発明に係る鉄系材料の製造装置又は製造方法において、鉄酸化物の粒子を炭素粉末と混合して加熱することにより非溶融状態又は半溶融状態で還元して鉄の粒子又は塊を生成する場合（直接製鉄法）は、高炉あるいは転炉などといった、鉄を溶融状態で取り出す複雑な構造の製鉄装置（間接製鉄法）を用いることなく、簡素な構造ないしは工程でもって、鉄酸化物の粒子から、炭素の含有率の低い良質な鉄系材料を生成することができる。

本発明に係る再生砂及び鉄系材料の製造装置の構成を示す模式図である。 図１に示す製造装置を構成する磁力選別装置の模式的な立面図である。

以下、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。図１に示すように、本発明に係る再生砂及び鉄系材料の製造装置１（以下、単に「製造装置１」という。）は、ホッパー２と、第１コンベア３と、ロッドミルブレーカ４と、磁力選別装置５と、第２コンベア６と、篩分装置７と、第３コンベア８とを備えている。この製造装置１においては、その内部に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは小塊（小片）が存在し、及び／又は、その表面に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは層が付着している礫を含む鉱物性材料が、ホッパー２に投入されて蓄えられる。なお、鉱物性材料は、例えばダンプトラック等を用いて、その生産場所からホッパー２に運搬される。

ここで、「礫を含む鉱物性材料」は、礫のみで構成されるものであってもよく、また礫の他に砂、土、砂鉄等を含むものであってもよい。なお、本明細書において、礫は、砂（粒径２〜１／１６ｍｍ）よりも粒径が大きい石、岩の破片、コンクリート片等の鉱物性の物体を意味する。また、土は、砂よりも概して粒径が小さい鉱物性の物体の混成物を意味する。そして、一般に礫は合計で２〜３質量％程度の鉄及び／又は鉄酸化物（主として酸化第２鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、四酸化三鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）など）を含んでいる。また、一般に砂又は土の集合体中には０．５〜３質量％程度の、主として四酸化三鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）からなる砂鉄が混在している。

ホッパー２に蓄えられた鉱物性材料は、第１コンベア３によって、一定の供給速度で乾式のロッドミルブレーカ４（破砕装置）に供給される。なお、第１コンベア３は、礫を含む鉱物性材料を連続的又は間欠的に輸送することができるものであれば、どのようなものでもよく、例えばバケットコンベアやベルトコンベアなどを用いることができる。

ロッドミルブレーカ４は、詳しくは図示していないが、ドラムの中に破砕具として複数のスチールロッド（例えば、１０本の７５ｍｍφ×２ｍのスチールロッド）を配置した破砕装置であり、ドラムの回転によってスチールロッドが互いに平行に転動して線接触し、その衝撃によりロッド間に存在する礫を細かく破砕して砕石粒子を生成する。ロッドミルブレーカ４は、例えば２〜１／１６ｍｍの範囲で、砕石粒子、ひいては後記の再生砂の粒度を調整することができる。なお、粒度の調整は、例えばスチールロッドの種類、スチールロッドの配設位置、スチールロッドの回転数等を適宜に調節することにより容易に行うことができる。

そして、ロッドミルブレーカ４により礫が破砕される際に、礫の内部に存在する鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは小塊、又は礫の表面に付着している鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは層の大部分は、礫から離脱して鉄又は鉄酸化物の粒子となる。ここで、鉄又は鉄酸化物の粒子の大部分は、その粒径が０．１〜１ｍｍの範囲内のものである。したがって、ロッドミルブレーカ４から排出される鉱物性材料は、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とを含む。なお、ホッパー２に投入された鉱物性材料が礫以外の粒状物、例えば砂、土、砂鉄等を含む場合は、ロッドミルブレーカ４から排出される鉱物性材料がこれらの粒状物も含むのはもちろんである。そして、ロッドミルブレーカ４から排出された粒状の鉱物性材料は、重力により磁力選別装置５に供給される。

図２に示すように、磁力選別装置５のハウジング１０内には、稼働時には矢印Ａで示す方向に一定の回転速度で回転する、肉厚の薄いドラム状のロータ１１が配置されている。そして、このロータ１１の中空部には、複数の固定式の磁石１２が、ロータ内周面に近接して、ロータ周方向に関して領域Ｒ１内に、ロータ周方向に並んで配設されている。各磁石１２は、Ｓ極又はＮ極の磁極面がロータ内周面に対向するようにして、ロータ周方向に互いに隣接して配置されている。なお、磁石１２は、永久磁石又は電磁石のいずれであってもよい。また、ロータ１１の材質は、磁場がかけられたときに永久的に磁化される材料でなければ、とくには限定されない。

かくして、稼働時には、ロータ１１は、領域Ｒ１ではその内周面を磁石１２の磁極面に近接又は摺接させつつ矢印Ａ方向に回転する。なお、領域Ｒ１は、図１中に示す位置関係において、ロータ１１の右半部よりやや広い領域である。具体的には、例えば、ロータ周方向に関して、ロータ最上部から反時計回り方向に中心角で１０〜２０°回り込んだ位置から、ロータ最下部から時計回り方向に中心角で１０〜２０°回り込んだ位置にわたって、複数の磁石１２が隣接して配置される。

他方、ロータ周方向に関して領域Ｒ１以外の領域、すなわち領域Ｒ２には磁石１２は配設されていない。そして、ロータ１１には、領域Ｒ２において所定の位置、例えばロータ周方向に関して領域Ｒ２の中央位置、又は中央位置から反時計回り方向又は時計回り方向に中心角で２０〜３０°回り込んだ位置と中央位置との間の位置に、ロータ外周面に付着している鉄又は鉄酸化物の粒子を掻き取るスクレパ１３が付設されている。また、ハウジング１０の下部には砕石粒子を排出するための第１排出部１４と、鉄又は鉄酸化物の粒子を排出するための第２排出部１５とが設けられている。

かくして、ロッドミルブレーカ４から排出された粒状の鉱物性材料が磁力選別装置５に供給されると、この鉱物性材料は、領域Ｒ１内においてロータ１１の上部表面に落下する。その際、鉄又は鉄酸化物の粒子は磁石１２の磁力によりロータ外周面に吸着される。なお、鉱物性材料に砂鉄が含まれている場合は、この砂鉄もロータ１１の外周面に吸着される。このようにロータ外周面に吸着された鉄又は鉄酸化物の粒子は、ロータ１１の矢印Ａ方向の回転に伴って、磁石１２が存在しない領域Ｒ２に移動したときに、重力によりロータ外周面から離脱して自然落下し、第２排出部１５から排出される。なお、自然落下せずにロータ外周面に残留している鉄又は鉄酸化物の粒子は、スクレパ１３によって掻き取られ、重力により自然落下して第２排出部１５から排出される。

他方、鉱物性材料中の鉄又は鉄酸化物の粒子以外の粒状物、すなわち砕石粒子ないしは砕石粒子、砂、土等の混合物（以下「砕石粒子等」という。）は非磁性体であるので、ロータ１１の外周面に吸着されず、重力により自然落下して第１排出部１４から排出される。すなわち、磁力選別装置５では、鉱物性材料が、砕石粒子等と鉄又は鉄酸化物の粒子とに分離される。

再び図１に示すように、磁力選別装置５から排出された砕石粒子等は、第２コンベア６によって篩分装置７に搬入される。第２コンベア６は、粒状の砕石粒子等を搬送することができるものであれば、どのようなものでもよく、例えば、スクリューフィーダー、バケットコンベア、ベルトコンベアなどを用いることができる。篩分装置７は、目の大きさないしは粗さが互いに異なる複数のスクリーンを備えていて、砕石粒子等を、予め設定された粒度範囲の再生砂と、再生砂よりも粒度が大きい（粗い）粗粒子と、再生砂よりも粒度が小さい（細かい）微粒子とに篩い分ける。すなわち、砕石粒子等を分級して該砕石粒子等から粒度が調整された再生砂を選別・抽出する。

篩分装置７で分離された粗粒子、すなわち再生砂より粒度が大きい鉱物性の粒子は、第３コンベア８によってロッドミルブレーカ４に戻され、再び破砕される。第３コンベア８としては、例えばスクリューフィーダー、バケットコンベア、ベルトコンベアなどを用いることができる。なお、粗粒子をロッドミルブレーカ４に戻さず、建設材料（生コンクリート等）の骨材として用いてもよい。また、篩分装置７で分離された微粒子、すなわち再生砂より粒度が小さい鉱物性の粒子ないしは粉体は、建設材料や埋め立て材料などとして利用され、あるいは廃棄される。

詳しくは図示していないが、粒度が調整された再生砂は、篩分装置７から排出された後、洗浄装置を用いて水で洗浄され、再生砂に混入ないしは付着している微細なダスト等が除去される。この再生砂は、生コンクリート用の砂、コンクリート二次製品用の砂、合材プラント用の砂、管まき用の砂、砂場用の砂などとして、天然砂と同様に幅広く用いることができ、あるいは商品（砂製品）として販売することができる。なお、従来は、川砂、海砂、山砂等の天然砂が土木建築分野で広く用いられていたが、近年環境保全等の観点から天然砂の採取が規制されているので、かかる再生砂は天然砂の代替物として需要が急増するものと推測される。

この製造装置１では、篩分装置７は、砕石粒子等を、１種類の再生砂と、粗粒子と、微粒子とに篩い分けるように構成されている。しかし、より多くのスクリーンを設けて、互いに粒度分布ないしは粒度構成が異なる複数種類（例えば、２種類、３種類……）の再生砂を選別・抽出するようにしてもよい。また、この実施形態では、洗浄装置を用いて再生砂を水で洗浄することによりダストを除去するようにしているが、水を用いずに、エアブロー等でダストを除去するようにしてもよい。なお、再生砂の品質上とくに問題がなければ、ダストの除去を省略してもよい。

ところで一方、磁力選別装置５から排出された鉄又は鉄酸化物の粒子は、洗浄装置を用いて水で洗浄され、鉄又は鉄酸化物の粒子に混入ないしは付着している微細なダスト等が除去される。なお、このような洗浄を行うことなく、エアブロー等でダストを除去するようにしてもよく、またとくに必要がなければダストの除去を省略してもよい。

製造装置１によって生成された鉄又は鉄酸化物の粒子は、そのままの状態で、鉄粉法による廃水中の重金属等（重金属、重金属化合物又はこれらのイオン等）の除去に用いることができる。本願発明者らの実験によれば、このようにして生成された鉄の粒子及び鉄酸化物（主として、酸化第二鉄、四酸化三鉄）の粒子は、いずれも、重金属等を吸着する能力を有することが確認された。したがって、製造装置１で生成された鉄又は鉄酸化物の粒子を、鉄粉法による廃水中の重金属等の除去に用いる場合は、その粒子が鉄であるか鉄酸化物であるかを区別する必要はなく、そのままの状態で「鉄粉」として用いることができる。

ただし、本願発明者らの実験によれば、重金属等を含む地面ないしは土壌（重金属汚染土壌）から採取された鉱物性材料から鉄又は鉄酸化物の粒子を生成した場合、この鉄又は鉄酸化物の粒子の重金属等の吸着能力はかなり低いことが判明した。その原因は、地面ないしは土壌中に存在する鉄又は鉄酸化物の粒子は、すでに重金属等をほぼその飽和状態まで吸着しているからであるものと推測される。

製造装置１によって生成された鉄又は鉄酸化物の粒子を、鉄粉法による廃水中の重金属等の除去に用いない場合は、これらの鉄又は鉄酸化物の粒子を、製鉄原料として用いることができる。したがって、鉄又は鉄酸化物の粒子を、例えば屑鉄等と同様に、廃品回収業者ないしは製鉄業者に販売することができる。

また、製造装置１によって生成された鉄酸化物の粒子を用いて独自に製鉄を行ってもよい。なお、製造装置１によって鉄酸化物の粒子は生成されず鉄の粒子のみが生成されることは事実上あり得ないので、製造装置１によって生成されるのは、鉄酸化物の粒子のみか、鉄の粒子と鉄酸化物の粒子の混合物である。そして、このような混合物に対しては、鉄の粒子と鉄酸化物の粒子とが混在した状態で製鉄を行うことになる。

このような鉄酸化物の粒子を用いて独自に製鉄を行う場合、その処理量が比較的少ないので、一般の製鉄業者が採用している間接製鉄法（溶融銑鉄法）、すなわち高炉、転炉等により製鉄原料（鉄鉱石）を比較的高い温度（例えば、１５００℃程度）で溶融しながら還元して鉄を生成する製鉄手法を用いることは極めて困難である。したがって、製鉄原料を溶融させず、製鉄原料と炭素粉末とを混合して比較的低い温度（例えば、５００〜１０００℃）で加熱し、非溶融状態又は半溶融状態で還元して海綿状又は塊状の鉄（塊錬鉄）を生成する直接製鉄法、例えばたたら製鉄法により、製鉄を行うのが実用的である。なお、このようにして生成された鉄は、炭素含有料が低く良質であるので、例えば刃物（包丁、刀剣等）の原料として用いることができる。なお、直接製鉄法ないしはたたら製鉄法自体は当業者によく知られているので、その説明を省略する。

以上、本発明の実施形態によれば、鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料から、粒度が比較的均一で形状の揃った再生砂と、鉄又は鉄酸化物の粒子とを低コストで製造することができる。

以上のように、本発明に係る鉄系材料の製造装置又は製造方法は、とくに土木建築分野において有用であり、再生砂及び／又は鉄もしくは鉄酸化物の粒子の製造に適している。

１ 製造装置、２ ホッパー、３ 第１コンベア、４ ロッドミルブレーカ、５ 磁力選別装置、６ 第２コンベア、７ 篩分装置、８ 第３コンベア、１０ ハウジング、１１ ロータ、１２ 磁石、１３ スクレパ、１４ 第１排出部、１５ 第２排出部。

本発明は、鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料から鉄又は鉄酸化物の粒子を生成する鉄系材料の製造装置に関するものであり、とくには再生砂と鉄又は鉄酸化物の粒子とを生成する装置に関するものである。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る鉄系材料の製造装置は、乾式のロッドミルブレーカと磁力選別装置とを備えている。そして、ロッドミルブレーカは、鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料に破砕処理を施し、礫が破砕されて形成された粒径が２〜１／１６ｍｍの砕石粒子と、礫の破砕時に礫から離脱した鉄又は鉄酸化物の粒子とを生成する。磁力選別装置は、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とを含む鉱物性材料から鉄又は鉄酸化物の粒子を磁力により吸引することにより、鉱物性材料を、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とに分離する。なお、鉱物性材料は砂及び砂鉄を含んでいてもよい。
ここで、磁力選別装置は、水平方向に伸びる回転軸のまわりに回転するドラム状のロータと、ロータ回転方向にみてロータ最上部から中心角で１０〜２０°後側の位置からロータ最下部から中心角で１０〜２０°前側の位置までの磁化領域においてロータの中空部に配置された磁石と、磁化領域の下方に配置され砕石粒子を排出する第１排出部と、磁化領域以外の領域の下方に配置され鉄又は鉄酸化物の粒子を排出する第２排出部とを備えている。磁化領域内においてロータの外表面に砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子との混合物が供給され、砕石粒子が重力により第１排出部に落下する一方、鉄又は鉄酸化物の粒子が重力により第２排出部に落下する。
磁力選別装置は、磁化領域以外の領域においてロータに付設された、ロータ外周面に付着している鉄又は鉄酸化物の粒子を掻き取るスクレパを備えているのが好ましい。

本発明に係る鉄系材料の製造装置によれば、実質的に乾式のロッドミルブレーカと磁力選別装置とからなる簡素な施設でもって、鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料から、鉄又は鉄酸化物の粒子を低コストで製造することができる。

本発明に係る鉄系材料の製造装置においては、礫を粒径が２〜１／１６ｍｍの砕石粒子に破砕するので、砕石粒子は再生砂として使用又は販売することができる一方、鉄又は鉄酸化物の粒子を鉄系材料として使用又は販売することができる。したがって、鉱物性材料から単に再生砂を製造する場合、又は鉱物性材料から単に鉄又は鉄酸化物の粒子を生成する場合に比べて、再生砂及び鉄系材料の製造コストを低減することができる。また、ロッドミルブレーカを用いて礫を破砕するので、再生砂（砕石粒子）の粒度を均一化することができ、かつ再生砂の粒形を揃えることができ、再生砂の製品価値を高めることができる。

本発明に係る鉄系材料の製造装置において、磁力選別装置で分離された砕石粒子を含む鉱物性材料を分級し、所望の粒度の再生砂を抽出する場合は、再生砂の粒度をより均一化することができ、再生砂の製品価値を一層高めることができる。

本発明に係る鉄系材料の製造装置において、鉄酸化物の粒子を炭素粉末と混合して加熱することにより非溶融状態又は半溶融状態で還元して鉄の粒子又は塊を生成する場合（直接製鉄法）は、高炉あるいは転炉などといった、鉄を溶融状態で取り出す複雑な構造の製鉄装置（間接製鉄法）を用いることなく、簡素な構造ないしは工程でもって、鉄酸化物の粒子から、炭素の含有率の低い良質な鉄系材料を生成することができる。

本発明は、その内部に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは小塊が存在し又はその表面に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは層が付着している礫を含む鉱物性材料から鉄又は鉄酸化物の粒子と再生砂とを生成する鉄系材料及び再生砂の製造装置に関するものである。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る鉄系材料及び再生砂の製造装置は、乾式のロッドミルブレーカと磁力選別装置と篩分装置とを備えている。そして、ロッドミルブレーカは、その内部に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは小塊が存在し又はその表面に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは層が付着している礫を含む鉱物性材料に破砕処理を施し、礫が破砕されて形成された粒径が２〜１／１６ｍｍの砕石粒子と、礫の破砕時に礫から離脱した鉄又は鉄酸化物の粒子とを生成する。磁力選別装置は、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とを含む鉱物性材料から鉄又は鉄酸化物の粒子を磁力により吸引することにより、鉱物性材料を、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とに分離する。篩分装置は、磁力選別装置から排出された砕石粒子を含む鉱物性材料を分級し、所望の粒度の再生砂を抽出する。なお、鉱物性材料は砂及び砂鉄を含んでいてもよい。
ここで、磁力選別装置は、水平方向に伸びる回転軸のまわりに回転するドラム状のロータと、ロータ回転方向にみてロータ最上部から中心角で１０〜２０°後側の位置からロータ最下部から中心角で１０〜２０°前側の位置までの磁化領域においてロータの中空部に、ロータ内周面に近接するとともにロータ周方向に互いに隣接して配置された複数の磁石と、磁化領域の下方に配置され砕石粒子を排出する第１排出部と、磁化領域以外の領域の下方に配置され鉄又は鉄酸化物の粒子を排出する第２排出部と、磁化領域以外の領域においてロータに付設された、ロータ外周面に付着している鉄又は鉄酸化物の粒子を掻き取るスクレパとを備えている。磁化領域内においてロータの上部表面に砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子との混合物が重力により落下して供給され、砕石粒子が重力により第１排出部に落下する一方、鉄又は鉄酸化物の粒子が重力により第２排出部に落下する。

本発明に係る鉄系材料及び再生砂の製造装置は、磁力選別装置によって分離された鉄酸化物の粒子を、炭素粉末と混合して加熱することにより非溶融状態又は半溶融状態で還元して鉄の粒子又は塊を生成する還元装置を備えていてもよい。

本発明に係る鉄系材料及び再生砂の製造装置によれば、実質的に乾式のロッドミルブレーカと磁力選別装置と篩分装置とからなる簡素な施設でもって、その内部に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは小塊が存在し又はその表面に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは層が付着している礫を含む鉱物性材料から、鉄又は鉄酸化物の粒子と再生砂とを低コストで製造することができる。

本発明に係る鉄系材料及び再生砂の製造装置においては、礫を粒径が２〜１／１６ｍｍの砕石粒子に破砕するので、砕石粒子は再生砂として使用又は販売することができる一方、鉄又は鉄酸化物の粒子を鉄系材料として使用又は販売することができる。したがって、鉱物性材料から単に再生砂を製造する場合、又は鉱物性材料から単に鉄又は鉄酸化物の粒子を生成する場合に比べて、再生砂及び鉄系材料の製造コストを低減することができる。また、ロッドミルブレーカを用いて礫を破砕するので、再生砂（砕石粒子）の粒度を均一化することができ、かつ再生砂の粒形を揃えることができ、再生砂の製品価値を高めることができる。

本発明に係る鉄系材料及び再生砂の製造装置において、鉄酸化物の粒子を炭素粉末と混合して加熱することにより非溶融状態又は半溶融状態で還元して鉄の粒子又は塊を生成する場合（直接製鉄法）は、高炉あるいは転炉などといった、鉄を溶融状態で取り出す複雑な構造の製鉄装置（間接製鉄法）を用いることなく、簡素な構造ないしは工程でもって、鉄酸化物の粒子から、炭素の含有率の低い良質な鉄系材料を生成することができる。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る鉄系材料及び再生砂の製造装置は、乾式のロッドミルブレーカと磁力選別装置と篩分装置とを備えている。そして、ロッドミルブレーカは、その内部に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは小塊が存在し又はその表面に鉄もしくは鉄酸化物の粒子もしくは層が付着している礫を含む鉱物性材料に破砕処理を施し、礫が破砕されて形成された粒径が２〜１／１６ｍｍの砕石粒子と、礫の破砕時に礫から離脱した鉄又は鉄酸化物の粒子とを生成する。磁力選別装置は、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とを含む鉱物性材料から鉄又は鉄酸化物の粒子を磁力により吸引することにより、鉱物性材料を、砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子とに分離する。篩分装置は、磁力選別装置から排出された砕石粒子を含む鉱物性材料を分級し、所望の粒度の再生砂を抽出する。なお、鉱物性材料は砂及び砂鉄を含んでいてもよい。
ここで、磁力選別装置は、水平方向に伸びる回転軸のまわりに回転するドラム状のロータと、ロータ回転方向にみてロータ最上部から中心角で１０〜２０°後側の位置からロータ最下部から中心角で１０〜２０°前側の位置までの磁化領域においてロータの中空部に、ロータ内周面に対向するとともにロータ周方向に互いに隣接して配置された複数の磁石と、磁化領域の下方に配置され砕石粒子を排出する第１排出部と、磁化領域以外の領域の下方に配置され鉄又は鉄酸化物の粒子を排出する第２排出部と、磁化領域以外の領域においてロータに付設された、ロータ外周面に付着している鉄又は鉄酸化物の粒子を掻き取るスクレパとを備えている。磁化領域内においてロータの上部表面に砕石粒子と鉄又は鉄酸化物の粒子との混合物が重力により落下して供給され、砕石粒子が重力により第１排出部に落下する一方、鉄又は鉄酸化物の粒子が重力により第２排出部に落下する。

Claims (11)

1. 鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料に破砕処理を施し、上記礫が破砕されて形成された砕石粒子と、上記礫の破砕時に上記礫から離脱した鉄又は鉄酸化物の粒子とを生成する乾式の破砕装置と、
   上記砕石粒子と上記鉄又は鉄酸化物の粒子とを含む上記鉱物性材料から上記鉄又は鉄酸化物の粒子を磁力により吸引することにより、上記鉱物性材料を、上記砕石粒子と上記鉄又は鉄酸化物の粒子とに分離する磁力選別装置とを備えていることを特徴とする鉄系材料の製造装置。
2. 上記破砕装置は、上記礫を、砂と近似する粒度の砕石粒子に破砕するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の鉄系材料の製造装置。
3. 上記破砕装置がロッドミルブレーカであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鉄系材料の製造装置。
4. 上記磁力選別装置から排出された上記砕石粒子を含む鉱物性材料を分級し、所望の粒度の再生砂を抽出する篩分装置を備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の鉄系材料の製造装置。
5. 上記磁力選別装置によって分離された鉄酸化物の粒子を、炭素粉末と混合して加熱することにより非溶融状態又は半溶融状態で還元して鉄の粒子又は塊を生成する還元装置を備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の鉄系材料の製造装置。
6. 上記鉱物性材料が砂及び砂鉄を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の鉄系材料の製造装置。
7. 鉄又は鉄酸化物を伴った礫を含む鉱物性材料に乾式の破砕処理を施し、上記礫が破砕されて形成された砕石粒子と、上記礫の破砕時に上記礫から離脱した鉄又は鉄酸化物の粒子とを生成する破砕工程と、
   上記砕石粒子と上記鉄又は鉄酸化物の粒子とを含む上記鉱物性材料から上記鉄又は鉄酸化物の粒子を磁力により吸引することにより、上記鉱物性材料を、上記砕石粒子と上記鉄又は鉄酸化物の粒子とに分離する磁力選別工程とを有することを特徴とする鉄系材料の製造方法。
8. 上記破砕工程で、上記礫を、砂と近似する粒度の砕石粒子に破砕することを特徴とする、請求項７に記載の鉄系材料の製造方法。
9. 上記磁力選別工程で分離された上記砕石粒子を含む鉱物性材料を分級し、所望の粒度の再生砂を抽出する篩分工程を有していることを特徴とする、請求項７又は８に記載の鉄系材料の製造方法。
10. 上記磁力選別工程で分離された鉄酸化物の粒子を、炭素粉末と混合して加熱することにより非溶融状態又は半溶融状態で還元して鉄の粒子又は塊を生成する還元工程を有することを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１つに記載の鉄系材料の製造方法。
11. 上記鉱物性材料が砂及び砂鉄を含むことを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１つに記載の鉄系材料の製造方法。

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