JP2019147108A - チタンコブルの製造方法及び製造装置 - Google Patents

チタンコブルの製造方法及び製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】安全性を確保しつつ、チタンスクラップ材を粉砕し、均一な粒径のチタンコブルを歩留まりよく大量に製造する方法、及び装置を提供する。【解決手段】チタンコブルの製造方法は、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材１１を準備する準備工程Ｓ１と、前記スクラップ材１１を第１破砕機２１で粗破砕する第１破砕工程Ｓ２と、前記第１破砕工程Ｓ２で粗破砕された前記スクラップ材１１を第２破砕機２３で粉砕する第２破砕工程Ｓ３と、前記第２破砕工程Ｓ３において生じた前記スクラップ材１１の微粉塵４１０を集塵する集塵工程Ｓ４と、前記第２破砕工程Ｓ３において生じた前記スクラップ材１１の粉砕生成物を、所定の粒径範囲内の粒径を有する中粒子４１２と、該粒径範囲を超える粒径を有する大粒子４１１と、該粒径範囲よりも小さい粒径を有する小粒子４１３とに分級する第１分級工程Ｓ５とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、チタンコブルの製造方法及び製造装置に関するものである。
従来より、複合材料や鉄系廃棄物原料等の廃棄物を粉砕して分級することによりリサイクルする方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
特許第３３６９２３４号公報 特許第４９０７２８４号公報
ところで、チタンは、軽量且つ高強度であり、また高い耐腐食性等の特性から、種々の一般用途や産業用途で利用されている。このようなチタンは生産量に限りがあり、リサイクルを行うことが重要である。
しかしながら、例えばチタンを含有するスクラップ材のリサイクル方法の一つとして、スクラップ材を粉砕してチタン含有粒子であるチタンコブルを製造する場合、スクラップ材の粉砕時における発火を抑えるために粉砕量が限られ、均一な粒径のチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することは困難であるという問題があった。そして、特許文献１，２には、チタンを含有するスクラップ材からチタンコブルを製造する方法については、開示されていない。
そこで本発明では、安全性を確保しつつ、チタンスクラップ材を粉砕し、均一な粒径のチタンコブルを歩留まりよく大量に製造する方法、及び装置を提供することを課題とする。
上記の目的を達成するために、ここに開示する第１の技術に係るチタンコブルの製造方法は、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を準備する準備工程と、前記スクラップ材を第１破砕機で粗破砕する第１破砕工程と、前記第１破砕工程で粗破砕された前記スクラップ材を第２破砕機で粉砕する第２破砕工程と、前記第２破砕工程において生じた前記スクラップ材の微粉塵を集塵する集塵工程と、前記第２破砕工程において生じた前記スクラップ材の粉砕生成物を、所定の粒径範囲内の粒径を有する中粒子と、該粒径範囲を超える粒径を有する大粒子と、該粒径範囲よりも小さい粒径を有する小粒子とに分級する第１分級工程とを備えたことを特徴とする。
第１の技術によれば、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を２段階に分けて粉砕することにより、金属同士の接触による過度な摩擦熱の発生を抑えて、粉砕時の発火を抑制することができる。また、引火しやすく発火の主原因となり得る微粉塵を集塵工程により集めることで、微粉塵への引火を抑制するとともに、火花が生じた場合であっても微粉塵の温度を低下させて他の粉砕生成物等に引火することを抑制することができる。そして、２段階の破砕工程により得られた粉砕生成物を第１分級工程で３種類に分級することにより、均一な粒径のチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。
第２の技術は、第１の技術において、前記スクラップ材は、板材、チューブ材、サイドトリミング材、及び打ち抜き材の群から選ばれる少なくとも１種であり、前記スクラップ材は、厚さ３ｍｍ以下、長さ１ｍ以下の廃材であることを特徴とする。
第２の技術によれば、粒径の均一なチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。
第３の技術は、第１又は第２の技術において、前記第１破砕機は二軸破砕機であり、前記第２破砕機はハンマーミルであることを特徴とする。
第３の技術によれば、二軸破砕機とハンマーミルとの組合せによる２段階の粉砕により、粒径の均一なチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。
第４の技術は、第１〜３の技術のいずれか１項において、前記中粒子の中から磁性を帯びたものを取り除く第１磁選工程と、前記大粒子を前記第２破砕工程にリターンするためのリターン工程とを備えたことを特徴とする。
第４の技術によれば、第１磁選工程において磁性を帯びた粒子を取り除くことにより、高品質のチタンコブルを歩留まりよく製造することができる。また、リターン工程において、第１分級工程で得られた大粒子を再度第２破砕工程にリターンすることで、チタンコブルの十分な製造量を確保することができる。
第５の技術は、第１〜４の技術のいずれか１項において、前記集塵工程で集塵した前記微粉塵と前記小粒子とを集める収集工程と、前記微粉塵と前記小粒子の集合物の中から磁性を帯びたものを取り除く第２磁選工程と、前記集合物を少なくとも２種以上に分級する第２分級工程とを備えたことを特徴とする。
第５の技術によれば、微細な粒子を収集してさらに分級することで、さらに粒径の小さなチタンコブルを複製造物として得ることができ、スクラップ材を効果的にリサイクルすることができる。
第６の技術は、第１〜５の技術のいずれか１項において、前記所定の粒径範囲は３ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることを特徴とする。
第６の技術によれば、粒径の均一なチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。
第７の技術に係るチタンコブルの製造装置は、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を粗破砕する第１破砕機と、前記第１破砕機で粗破砕された前記スクラップ材を粉砕する第２破砕機と、前記第２破砕機による前記スクラップ材の粉砕時に生じる微粉塵を集塵する集塵機と、前記第２破砕機による前記スクラップ材の粉砕により生じた粉砕生成物を、所定の粒径範囲内の粒径を有する中粒子と、該粒径範囲を超える粒径を有する大粒子と、該粒径範囲よりも小さい粒径を有する小粒子とに分級するふるい機とを備えたことを特徴とする。
第７の技術によれば、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を、第１破砕機及び第２破砕機の２段階に分けて粉砕することにより、過度な摩擦熱の発生を抑えて、粉砕時の発火を抑制することができる。また、引火しやすく発火の主原因となり得る微粉塵を集塵機により集めることで、微粉塵への引火を抑制するとともに、火花が生じた場合であっても微粉塵の温度を低下させて他の粉砕生成物等に引火することを抑制することができる。さらに、２段階の粉砕により得られた粉砕生成物をふるい機で３種類に分級することにより、均一な粒径のチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。
第８の技術は、第７の技術において、前記中粒子の中から磁性を帯びたものを取り除く第１磁選機と、前記大粒子を前記第２破砕機にリターンするためのコンベア装置とを備えたことを特徴とする。
第８の技術によれば、ふるい機で得られた大粒子を再度第２破砕機にリターンさせることで、チタンコブルの十分な製造量を確保することができる。そして、第１磁選機において磁性を帯びた粒子を取り除くことにより、高品質のチタンコブルを歩留まりよく製造することができる。
第９の技術は、第７又は第８の技術において、前記ふるい機は、異なる孔径の２種類のメッシュ材を上下２段に備えた振動ふるい機であり、上側のメッシュ材の孔径は５０ｍｍであり、下側のメッシュ材の孔径は３ｍｍであり、前記粉砕生成物は前記上側のメッシュ材上に配置されるものであることを特徴とする。
第９の技術によれば、上下２段のメッシュ材により効果的に粒子の分級を行うことができるから、粒径の均一なチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。
以上述べたように、本発明によると、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を２段階に分けて粉砕することにより、金属同士の接触による過度な摩擦熱の発生を抑えて、粉砕時の発火を抑制することができる。また、引火しやすく発火の主原因となり得る微粉塵を集塵工程により集めることで、微粉塵への引火を抑制するとともに、火花が生じた場合であっても微粉塵の温度を低下させて他の粉砕生成物等に引火することを抑制することができる。そして、２段階の破砕工程により得られた粉砕生成物を第１分級工程で３種類に分級することにより、均一な粒径のチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。
本発明の一実施形態に係るチタンコブルの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示すチタンコブルの製造方法によりチタンコブルを製造するための製造装置の一例を示す図である。 図２の製造装置におけるふるい機のふるい部を概略的に示す部分断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
（実施形態１）
＜定義＞
本明細書において、「チタンコブル」とは、金属チタンを５０質量％以上含有する最長径５０ｍｍ以下、最長径を最短径で除して得られるアスペクト比５以下のチタン含有粒子のことをいう。
なお、本明細書において、「最長径」とは、粒子の外形における最大の幅のことをいい、「最短径」とは、粒子の外形の最小の幅のことをいう。
また、本明細書において、チタンコブル等の粒子の「粒径」とは、粒子の最長径のことをいう。
＜チタンコブルの製造方法及び製造装置＞
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るチタンコブルの製造方法は、準備工程Ｓ１と、第１破砕工程Ｓ２と、第２破砕工程Ｓ３と、集塵工程Ｓ４と、第１分級工程Ｓ５と、第１磁選工程Ｓ６と、リターン工程Ｓ７と、収集工程Ｓ８と、第２磁選工程Ｓ９と、第２分級工程Ｓ１０とを備えている。
なお、図２は、図１に示すチタンコブルの製造方法によりチタンコブルを製造するための製造装置１の一例を示している。
以下、図１及び図２を参照して、本実施形態に係るチタンコブルの製造工程の概略を説明する。
＜チタンコブルの製造工程の概略＞
図２中矢印Ａ１で示すように、図１の準備工程Ｓ１で準備されたスクラップ材１１は、第１破砕機２１に投入され、粗破砕される（第１破砕工程Ｓ２）。
第１破砕機２１で粗破砕されたスクラップ材１１は矢印Ａ２，Ａ３で示すように、第１コンベア装置２２で運ばれ、第２破砕機２３に投入されて粉砕される（第２破砕工程Ｓ３）。
第２破砕機２３の上部には、集塵機２７に接続されたダクト２７ａが配設されている。第２破砕機２３によるスクラップ材１１の粉砕時に生じる微粉塵４１０は、矢印Ａ９１，Ａ９２で示すように、集塵機２７により吸引され、ダクト２７ａを通じて集塵される（集塵工程Ｓ４）。そして、微粉塵４１０は、矢印Ａ９３に示すように、集塵機２７の下部に配置された収集部２７ｂに送られる。
第２破砕機２３で粉砕されたスクラップ材１１は、矢印Ａ４で示すように、第１ふるい機２４（ふるい機）の投入口２４５に投入される。そして、矢印Ａ５で示すように、第１ふるい機２４のふるい部２４４に送られる。ふるい部２４４は、第１メッシュ２４１（上側のメッシュ材）と、第２メッシュ２４２（下側のメッシュ材）と、底部２４３とを備えている。そして、投入口２４５に投入されたスクラップ材１１は、図１及び図２中矢印Ａ５１，Ａ５２，Ａ５３で示すように、第１メッシュ２４１及び第２メッシュ２４２により、大粒子４１１、中粒子４１２、及び小粒子４１３の３種類に分級される（第１分級工程Ｓ５）。
中粒子４１２は、矢印Ａ６２で示すように、第１ふるい機２４の第２排出口２４ｂから排出されるとともに、第１磁選機２５に投入される。そうして、第１磁選機２５により、中粒子４１２の中から磁性を帯びた磁性中粒子５１が取り除かれ、矢印Ａ７で示すように、製品としてのチタンコブル４１が得られる（第１磁選工程Ｓ６）。
大粒子４１１は、矢印Ａ６３で示すように、第１ふるい機２４の第１排出口２４ａから排出されて、第２コンベア装置３０（コンベア装置）により第１コンベア装置２２の中腹に投入され、再度第２破砕機２３に投入、すなわち第２破砕工程Ｓ３にリターンされるようになっている（リターン工程Ｓ７）。
小粒子４１３は、矢印Ａ６１，Ａ１０１で示すように、第１ふるい機２４の第３排出口２４ｃから排出されて、第３コンベア装置２６により集塵機２７の下部に設けられた収集部２７ｂに送られ、集塵機２７で集塵された微粉塵４１０と纏められる（収集工程Ｓ８）。
微粉塵４１０及び小粒子４１３の集合物は、矢印Ａ１０２に示すように、収集部２７ｂから第２磁選機２８に送られる。そうして、矢印Ａ１０３に示すように、第２磁選機２８により、上記集合物の中から磁性を帯びた磁性集合物５２が取り除かれる（第２磁選工程Ｓ９）。
磁性集合物５２が除去された集合物は、矢印Ａ１０４に示すように、第２ふるい機２９に送られ、矢印Ａ１０５，Ａ１０６で示すように、粒径に応じて微小チタンコブル４２と小チタンコブル４３とに分級される（第２分級工程Ｓ１０）。
＜各工程について＞
以下、図１〜図３を参照して、チタンコブルの製造工程の各構成について説明する。
≪準備工程≫
準備工程Ｓ１は、スクラップ材１１を準備する工程である。
スクラップ材１１は、金属チタンを５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、特に好ましくは８０質量％以上含有する、使用済み屑や製造メーカの加工工場等で発生する加工屑等の廃材である。スクラップ材１１の種類は特に限定されるものではないが、具体的には例えば板材、チューブ材、サイドトリミング材、打ち抜き材、穴抜き材、コイル材等が挙げられ、好ましくは板材、チューブ材、サイドトリミング材、及び打ち抜き材の群から選ばれる少なくとも１種である。具体的に、板材は、例えば、製品製造時に加工歩留まりとして残る短冊状の残部等の廃材が挙げられる。チューブ材は、例えば、熱交換器用、海水淡水化プラント用の部品製造時に発生する廃材等が挙げられる。サイドトリミング材は、例えば、チタンコイルの端部を切り落として板材等を製造する際に生じる廃材である。打ち抜き材は、例えば、原料板材等について全周閉じた製品形状を打ち抜き加工した際に生じる打ち抜かれた後の残部である。穴抜き材は、例えば、原料板材等について全周閉じた形状を打ち抜き加工した際に生じる打ち抜き部分である。コイル材は、例えば、原料板材等の冷延加工時に発生する加工不良品や傷、凹み等が存在する不良品等の廃材である。
スクラップ材１１は、安全性を確保しつつ、粒径の均一なチタンコブル４１を歩留まりよく大量に製造する観点から、厚さが３ｍｍ以下、好ましくは０．４ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、長さが１ｍ以下、好ましくは０．８ｍ（８００ｍｍ）以下とすることができる。なお、スクラップ材１１のうち、チューブ材の場合は、チューブ外径が２０ｍｍ以下であることが好ましい。廃材のサイズが上記範囲を超えて大きい場合は、上記サイズの範囲に入るように、予め廃材をシャー等で裁断してスクラップ材１１を準備すればよい。
≪第１破砕工程≫
第１破砕工程Ｓ２は、スクラップ材１１を第１破砕機２１で粗破砕する工程である。
第１破砕工程Ｓ２において、第１破砕機２１はスクラップ材１１を最長径５００ｍｍ以下、好ましくは３００ｍｍ以下、より好ましくは２００ｍｍ以下になるように粗破砕する。
第１破砕機２１としては、スクラップ材１１の粗破砕に適した破砕機であれば公知の破砕機を利用することができ、具体的には例えば、一軸破砕機、二軸破砕機、四軸破砕機、アリゲーターシャー等が挙げられる。次工程の第２破砕機２３によるスクラップ材１１の粉砕の負担を軽減し、短時間で均一な粒径の粉砕生成物、延いてはチタンコブル４１を得る観点から、特に第１破砕機２１として二軸破砕機を用いることが好ましい。
第１破砕機２１として、二軸破砕機を採用する場合、特に限定されるものではないが、例えば３０ｋＷ以上２００ｋＷ以下のモータを備えるとともに、破砕室の水平方向の断面積（例えば、破砕室が直方体であれば、幅×奥行き）が例えば０．２ｍ２以上６ｍ２以下のものを採用することができる。これにより、スクラップ材１１の効果的な破砕を行うことができる。
≪第２破砕工程≫
第２破砕工程Ｓ３は、第１破砕機２１で粗破砕されたスクラップ材１１を粉砕する工程であり、第２破砕機２３により行われる。
第２破砕機２３は、第１破砕機２１で粗破砕されたスクラップ材１１を最長径が好ましくは１５０ｍｍ以下、より好ましくは１００ｍｍ以下、特に好ましくは８０ｍｍ以下になるように粉砕する。
第２破砕機２３としては、スクラップ材１１の粉砕に適した破砕機であればいずれの公知の破砕機も利用することができ、具体的には例えば、ハンマーミル、ディスクミル、ジェットミル、一軸破砕機、二軸破砕機、四軸破砕機等が挙げられる。短時間で粒径の均一なチタンコブル４１を得る観点から、第２破砕機２３として特にハンマーミルを用いることが好ましい。
第２破砕機２３として、ハンマーミルを採用する場合、特に限定されるものではないが、例えば５０ｋＷ以上１５０ｋＷ以下のモータを有するとともに、破砕室の水平方向の断面積（例えば、破砕室が直方体であれば、幅×奥行き）が例えば０．２ｍ２以上３ｍ２以下のものを採用することができる。また、ハンマーミルは粉砕生成物の排出部にメッシュ状のスクリーンを備えており、当該スクリーンのメッシュサイズは、上述のごとく、粉砕生成物の所望サイズに併せてスクリーンを交換することにより適宜調整することができ、その上限値は、好ましくは１５０ｍｍ以下、より好ましくは１００ｍｍ以下、特に好ましくは８０ｍｍ以下である。スクリーンのメッシュサイズの下限値は、特に限定されるものではないが、ハンマーミルでの粉砕時間を短縮化して製造装置１の安全性を高める観点から、好ましくは１０ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上、特に好ましくは３０ｍｍ以上である。また、ハンマーミルへのスクラップ材１１の投入速度は、ハンマーミルの刃のサイズ、状態、破砕室の容量、モータの出力等の処理能力に応じて変更され得るが、粉砕時に発生する摩擦熱の発生量を抑えて製造装置１の安全性を高める観点から、破砕室の水平方向の断面積１ｍ２当たり、好ましくは５ｋｇ／分以下、より好ましくは３ｋｇ／分以下、特に好ましくは２ｋｇ／分以下である。
ここに、スクラップ材１１を第１破砕工程Ｓ２及び第２破砕工程Ｓ３により、２段階に分けて粉砕することで、スクラップ材１１同士や第１破砕機２１及び第２破砕機２３の内壁とスクラップ材１１との接触に起因して生じる摩擦熱の発生量を抑えて、粉砕時の安全性を確保することができる。
特に、第１破砕機２１として二軸破砕機を用い、第２破砕機２３としてハンマーミルを用いる場合、短時間で粒径の均一なチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。
なお、第１破砕機２１での粗破砕後、第２破砕機２３に投入されるまでの時間は、第２破砕機２３における粉砕時に発生する摩擦熱の発生量を抑えて製造装置１の安全性を高める観点から、好ましくは２分以上、より好ましくは３分以上、特に好ましくは４分以上である。
≪集塵工程≫
集塵工程Ｓ４は、第２破砕機２３によるスクラップ材１１の粉砕時に生じる微粉塵を集塵する工程であり、集塵機２７により行われる。
集塵機２７は、例えば旋回気流・遠心力で微粉塵を分離・捕集するサイクロン型の集塵機や、パルスジェット型、バックフィルタ型の集塵機であり、好ましくはサイクロン型の集塵機である。第２破砕機２３で発生した微粉塵は、ダクト２７ａを通じて集塵機２７に集塵される。摩擦熱により引火しやすい微粉塵を集塵することにより、微粉塵への引火を抑制するとともに、火花が生じた場合であっても微粉塵の温度を低下させて他の粉砕生成物等に引火することを抑制して、製造装置１の安全性を高めることができる。なお、集塵機２７としてサイクロン型の集塵機を採用する場合、ダクト２７ａを通じて集塵された微粉塵４１０のうち、比重が大きいものは収集部２７ｂへ送られる一方、それ以外の比重の小さい微粉塵は図外の集塵袋に貯留され得る。
≪第１分級工程≫
第１分級工程Ｓ５は、第２破砕工程Ｓ３において生じたスクラップ材１１の粉砕生成物を、所定の粒径範囲内の粒径を有する中粒子４１２と、該粒径範囲を超える粒径を有する大粒子４１１と、該粒径範囲よりも小さい粒径を有する小粒子４１３とに分級する工程である。
所定の粒径範囲は、所望のチタンコブル４１の粒径に対応して適宜設定することができるが、粒径の均一なチタンコブルを歩留まりよく大量に製造する観点から、その上限値は５０ｍｍ以下、好ましくは３０ｍｍ以下、より好ましくは２５ｍｍ以下、その下限値は好ましくは３ｍｍ以上、より好ましくは３．５ｍｍ以上、特に好ましくは４ｍｍ以上とすることができる。そして、この場合、大粒子４１１の粒径は、５０ｍｍ超、好ましくは３０ｍｍ超、より好ましくは２５ｍｍ超である。また、小粒子４１３の粒径は、好ましくは３ｍｍ未満、より好ましくは３．５ｍｍ未満、特に好ましくは４ｍｍ未満である。
以下、所定の粒径範囲を例えば３ｍｍ以上５０ｍｍ以下と設定した場合を想定して、説明する。
この場合、大粒子４１１は粒径５０ｍｍ超、中粒子４１２は粒径３ｍｍ以上５０ｍｍ以下、小粒子４１３は粒径３ｍｍ未満である。
第１ふるい機２４は、振動ふるい機であり、図３は、第１ふるい機２４のふるい部２４４の一部を拡大して示す概略断面図である。図３に示すように、ふるい部２４４は、第１メッシュ２４１と、第２メッシュ２４２と、底部２４３とを備えている。ふるい部２４４は、粒子の進行方向（図２中矢印Ａ５１等の方向）に対して垂直な方向の断面が略コの字状であり且つ前記進行方向に延びる例えばステンレス製等金属製の外壁部（不図示）を有しており、底部２４３はその外壁部の底側を形成している。第１メッシュ２４１及び第２メッシュ２４２は、スクラップ材１１の粉砕生成物を粒径に応じて分別するためのものであり、ステンレス製等の金属板に所望の孔径の穴をパンチングで形成したものである。なお、第１メッシュ２４１及び第２メッシュ２４２は、このような構成に限られるものではなく、金属製の網等であってもよい。第１メッシュ２４１及び第２メッシュ２４２は、前記外壁部の側壁に上下２段に設けられた取付部に着脱可能に取り付けられる。第１メッシュ２４１及び第２メッシュ２４２は、異なる孔径の２種類の板状のメッシュ材であり、ふるい部２４４は、当該第１メッシュ２４１及び第２メッシュ２４２を上下２段に備えている。第１メッシュ２４１の孔径は５０ｍｍであり、第２メッシュ２４２の孔径は３ｍｍである。
図２に示すように、第１ふるい機２４の投入口２４５に投入された粉砕生成物は、第１ふるい機２４の振動に伴って第１メッシュ２４１の上に送られる。そして、図２及び図３に示すように、最長径５０ｎｍを超える大粒子４１１は第１メッシュ２４１上に残されたまま第１排出口２４ａに向かって送り出される。最長径３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の中粒子４１２及び最長径３ｍｍ未満の小粒子４１３は、第１ふるい機２４の振動に伴って、第１メッシュ２４１の穴を通じて下側に配置され、第２メッシュ２４２上に配置される。そして、中粒子４１２は第２メッシュ２４２上に残されたまま第２排出口２４ｂに向かって送り出される。一方、小粒子４１３は、第１ふるい機２４の振動に伴って、第２メッシュ２４２の穴を通じてさらに下側に配置された底部２４３上に配置され、第３排出口２４ｃに向かって送り出される。
このように、第１ふるい機２４では、上下２段の第１メッシュ２４１及び第２メッシュ２４２により、効果的に粉砕生成物の分級を行うことができる。そうして、最終的に、粒径の均一なチタンコブル４１を歩留まりよく大量に製造することができる。
なお、図２に示すように、第１メッシュ２４１の終端側の第１排出口２４ａは第２コンベア装置３０に向かって延びている。第１排出口２４ａは第２コンベア装置３０に接続されていてもよい。第２メッシュ２４２の終端側の第２排出口２４ｂは第１磁選機２５に向かって延びている。第２排出口２４ｂは第１磁選機２５に接続されていてもよい。
また、所定の粒径範囲を変更する場合は、第１メッシュ２４１及び第２メッシュ２４２の孔径を所望の孔径のものに変更すればよい。具体的には、所定の粒径範囲を例えば５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とする場合は、第１メッシュ２４１及び第２メッシュ２４２を、それぞれ、孔径５０ｍｍ及び３ｍｍのものから、３０ｍｍ及び５ｍｍのものに変更すればよい。このように第１メッシュ２４１及び第２メッシュ２４２を異なる孔径のものに変更することにより、チタンコブル４１の粒径を調整することができる。
≪第１磁選工程≫
第１磁選工程Ｓ６は、中粒子４１２の中から磁性を帯びたものを取り除く工程であり、第１磁選機２５により行われる。中粒子４１２は、本工程により、結果として、製品であるチタンコブル４１と、副生成物として磁性を帯びた磁性中粒子５１とに分けられる。第１磁選機２５は、特に限定されるものではなく、例えばドラム型、対極式ドラム型等一般的な磁選機を採用することができる。
本工程によれば、磁性中粒子５１を取り除くことにより、チタンコブル４１の品質を向上させることができる。
なお、第１磁選工程Ｓ６は、チタンコブル４１の品質向上の観点から、設けることが望ましいものの、任意の工程であり、例えばスクラップ材１１に磁性を帯びたものが確実に含まれない場合には省略することができる。この場合、中粒子４１２が、製品としてのチタンコブル４１として得られる。
≪リターン工程≫
リターン工程Ｓ７は、大粒子４１１を第２破砕機２３にリターンする工程であり、第２コンベア装置３０により行われる。これにより、大粒子を再度第２破砕工程Ｓ３にリターンすることで、チタンコブル４１の十分な製造量を確保することができる。
なお、リターン工程Ｓ７は、任意の工程であり、設けなくてもよいが、スクラップ材１１の十分なリサイクルを行い、チタンコブル４１の十分な製造量を確保する観点から、設けることが望ましい。
また、リターン工程Ｓ７を設ける場合は、例えば手動等の他の方法で、大粒子４１１を第２破砕機２３に投入するようにしてもよい。また、第２コンベア装置３０の終端部は、第１コンベア装置２２の中腹に搬送物を投入するように配置されているが、当該配置に限定されるものではなく、直接第２破砕機２３に投入されるように配置されていてもよいし、第１コンベア装置２２の始端部に搬送物を投入するように配置されていてもよい。
≪収集工程≫
収集工程Ｓ８は、集塵工程Ｓ４で集塵した微粉塵４１０と第１分級工程Ｓ５で得られた小粒子とを集める工程である。収集工程Ｓ８は任意の工程であり設けなくてもよい。微粉塵４１０及び小粒子４１３を第２分級工程Ｓ１０により分級してリサイクル製品とする場合は、収集工程Ｓ８を行うことが望ましい。なお、収集工程Ｓ８を設ける場合は、収集部２７ｂにおいて、微粉塵４１０及び小粒子４１３を混合し、均一化しておく構成としてもよい。
≪第２磁選工程≫
第２磁選工程Ｓ９は、微粉塵４１０及び小粒子４１３の集合物の中から磁性を帯びたもの、すなわち磁性集合物５２を取り除く工程であり、第２磁選機２８により行われる。第２磁選機２８は、特に限定されるものではないが、第１磁選機２５と同様の磁選機を採用することができる。なお、第１磁選機２５及び第２磁選機２８は同一の構成のものであってもよいし、異なる構成のものであってもよい。第２磁選工程Ｓ９は、任意の工程であり、設けなくてもよいが、微粉塵４１０及び小粒子４１３を第２分級工程Ｓ１０により分級してリサイクル製品とする場合は、第２磁選工程Ｓ９を行うことが望ましい。
≪第２分級工程≫
第２分級工程Ｓ１０は、集合物を少なくとも２種以上に分級する工程であり、第２ふるい機２９により行われる。第２ふるい機２９は、例えば第１ふるい機２４と同様の構成の振動ふるい機であってもよいし、円形振動ふるい機であってもよい。また超音波振動ふるい機であってもよい。
第２分級工程Ｓ１０は、任意の工程であり、設けなくてもよいが、微粉塵４１０及び小粒子４１３を製品としてリサイクルする場合は設けることが望ましい。
第２分級工程Ｓ１０により、微細な粒子を収集してさらに分級することで、さらに粒径の小さなチタンコブルを複製造物として得ることができ、スクラップ材１１を効果的にリサイクルすることができる。
なお、第２分級工程Ｓ１０では、２種類の微小チタンコブル４２と小チタンコブル４３とに分級する構成であるが、３種類以上に分級される構成であってもよい。
＜チタンコブルについて＞
上述のごとく得られたチタンコブル４１は、チタンインゴット原料、スーパアロイ、アルミニウム合金用や鉄鋼用等の添加材等の用途に使用される。
本実施形態に係る製造方法により得られるチタンコブル４１の歩留まりは、スクラップ材１１の質量に対するチタンコブル４１の質量の割合を百分率で表して、７０％以上、好ましくは７５％以上、特に好ましくは８０％以上である。また、チタンコブル４１並びに第２分級工程Ｓ１０の生成物である微小チタンコブル４２及び小チタンコブル４３を合わせた歩留まりは、スクラップ材１１の質量に対するチタンコブル４１，微小チタンコブル４２及び小チタンコブル４３の合計質量の割合を百分率で表して、８０％以上、好ましくは８５％以上、特に好ましくは９０％以上である。
本実施形態に係る製造方法及び製造装置１によれば、スクラップ材１１を第１破砕機２１に投入してから、チタンコブル４１を得るまでの時間は、１時間以内、好ましくは４０分以内、特に好ましくは３０分以内である。
（その他の実施形態）
以下、本発明に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
実施形態１では、第１ふるい機２４は振動ふるい機であったが、第２ふるい機２９と同様に、円形やドラム式の振動ふるい機、超音波振動ふるい機等であってもよい。
また、第１ふるい機２４は、上下２段の第１メッシュ２４１と第２メッシュ２４２とを備え、第２破砕機２３で粉砕されたスクラップ材１１を大粒子４１１、中粒子４１２、及び小粒子４１３に分級する構成であったが、例えばさらに１つ以上のメッシュ材を備え、４種類以上の粒子に分級する構成としてもよい。第１分級工程Ｓ５において、種々のサイズにより細かく分級することで、種々のサイズのチタンコブル製品を製造することができる。
本発明は、安全性を確保しつつ、チタンスクラップ材を粉砕し、均一な粒径のチタンコブルを歩留まりよく大量に製造する方法、及び装置を提供することができるので、極めて有用である。
１ 製造装置（チタンコブルの製造装置）
１１ スクラップ材
２１ 第１破砕機
２３ 第２破砕機
２４ 第１ふるい機（ふるい機）
２５ 第１磁選機
２７ 集塵機
２７ｂ 収集部
２８ 第２磁選機
２９ 第２ふるい機
３０ 第２コンベア装置（コンベア装置）
４１ チタンコブル
４２ 微小チタンコブル
４３ 小チタンコブル
２４１ 第１メッシュ（上側のメッシュ材）
２４２ 第２メッシュ（下側のメッシュ材）
２４３ 底部
４１０ 微粉塵
４１１ 大粒子
４１２ 中粒子
４１３ 小粒子
Ｓ１ 準備工程
Ｓ２ 第１破砕工程
Ｓ３ 第２破砕工程
Ｓ４ 集塵工程
Ｓ５ 第１分級工程
Ｓ６ 第１磁選工程
Ｓ７ リターン工程
Ｓ８ 収集工程
Ｓ９ 第２磁選工程
Ｓ１０ 第２分級工程
上記の目的を達成するために、ここに開示する第１の技術に係るチタンコブルの製造方法は、チタンインゴット原料、スーパアロイ、アルミニウム合金用添加材、及び鉄鋼用添加材の少なくとも１つの用途に使用されるチタンコブルの製造方法であって、前記チタンコブルは、金属チタンを５０質量％以上含有する最長径５０ｍｍ以下、最長径を最短径で除して得られるアスペクト比５以下のチタン含有粒子であり、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を準備する準備工程と、前記スクラップ材を第１破砕機で粗破砕する第１破砕工程と、前記第１破砕工程で粗破砕された前記スクラップ材を第２破砕機で粉砕する第２破砕工程と、前記第２破砕工程において生じた前記スクラップ材の微粉塵を集塵する集塵工程と、前記第２破砕工程において生じた前記スクラップ材の粉砕生成物を、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の粒径を有する中粒子と、５０ｍｍ超の粒径を有する大粒子と、３ｍｍ未満の粒径を有する小粒子とに分級する第１分級工程とを備え、前記スクラップ材が、前記第１破砕機での粗破砕後、前記第２破砕機に投入されるまでの時間は、２分以上であることを特徴とする。
第６の技術は、第１〜５の技術のいずれか１項において、前記スクラップ材を前記第１破砕機に投入してから、前記チタンコブルを得るまでの時間は、１時間以内であることを特徴とする。
第７の技術に係るチタンコブルの製造装置は、チタンインゴット原料、スーパアロイ、アルミニウム合金用添加材、及び鉄鋼用添加材の少なくとも１つの用途に使用されるチタンコブルの製造装置であって、前記チタンコブルは、金属チタンを５０質量％以上含有する最長径５０ｍｍ以下、最長径を最短径で除して得られるアスペクト比５以下のチタン含有粒子であり、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を粗破砕する第１破砕機と、前記第１破砕機で粗破砕された前記スクラップ材を粉砕する第２破砕機と、前記第２破砕機による前記スクラップ材の粉砕時に生じる微粉塵を集塵する集塵機と、前記第２破砕機による前記スクラップ材の粉砕により生じた粉砕生成物を、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の粒径を有する中粒子と、５０ｍｍ超の粒径を有する大粒子と、３ｍｍ未満の粒径を有する小粒子とに分級するふるい機とを備え、前記ふるい機は、異なる孔径の２種類の金属製のメッシュ材を上下２段に備えた振動ふるい機であり、上側のメッシュ材の孔径は５０ｍｍであり、下側のメッシュ材の孔径は３ｍｍであり、前記粉砕生成物は前記上側のメッシュ材上に配置されるものであることを特徴とする。
第７の技術によれば、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を、第１破砕機及び第２破砕機の２段階に分けて粉砕することにより、過度な摩擦熱の発生を抑えて、粉砕時の発火を抑制することができる。また、引火しやすく発火の主原因となり得る微粉塵を集塵機により集めることで、微粉塵への引火を抑制するとともに、火花が生じた場合であっても微粉塵の温度を低下させて他の粉砕生成物等に引火することを抑制することができる。さらに、２段階の粉砕により得られた粉砕生成物をふるい機で３種類に分級することにより、均一な粒径のチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。また、上下２段のメッシュ材により効果的に粒子の分級を行うことができるから、粒径の均一なチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。
第９の技術は、第７又は第８の技術において、前記メッシュ材はステンレス製であることを特徴とする。
上記の目的を達成するために、ここに開示する第１の技術に係るチタンコブルの製造方法は、チタンインゴット原料、スーパアロイ、アルミニウム合金用添加材、及び鉄鋼用添加材の少なくとも１つの用途に使用されるチタンコブルの製造方法であって、前記チタンコブルは、金属チタンを５０質量％以上含有する最長径５０ｍｍ以下、最長径を最短径で除して得られるアスペクト比５以下のチタン含有粒子であり、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を準備する準備工程と、前記スクラップ材を第１破砕機で粗破砕する第１破砕工程と、前記第１破砕工程で粗破砕された前記スクラップ材を第２破砕機で粉砕する第２破砕工程と、前記第２破砕工程において生じた前記スクラップ材の微粉塵を集塵する集塵工程と、前記第２破砕工程において生じた前記スクラップ材の粉砕生成物を、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の粒径を有する中粒子と、５０ｍｍ超の粒径を有する大粒子と、３ｍｍ未満の粒径を有する小粒子とに分級する第１分級工程とを備え、前記スクラップ材が、前記第１破砕機での粗破砕後、前記第２破砕機に投入されるまでの時間は、２分以上であり、前記スクラップ材を前記第１破砕機に投入してから、前記チタンコブルを得るまでの時間は、４０分以内であることを特徴とする。
第６の技術に係るチタンコブルの製造装置は、チタンインゴット原料、スーパアロイ、アルミニウム合金用添加材、及び鉄鋼用添加材の少なくとも１つの用途に使用されるチタンコブルの製造装置であって、前記チタンコブルは、金属チタンを５０質量％以上含有する最長径５０ｍｍ以下、最長径を最短径で除して得られるアスペクト比５以下のチタン含有粒子であり、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を粗破砕する第１破砕機と、前記第１破砕機で粗破砕された前記スクラップ材を粉砕する第２破砕機と、前記第２破砕機による前記スクラップ材の粉砕時に生じる微粉塵を集塵する集塵機と、前記第２破砕機による前記スクラップ材の粉砕により生じた粉砕生成物を、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の粒径を有する中粒子と、５０ｍｍ超の粒径を有する大粒子と、３ｍｍ未満の粒径を有する小粒子とに分級するふるい機とを備え、前記ふるい機は、異なる孔径の２種類の金属製のメッシュ材を上下２段に備えた振動ふるい機であり、上側のメッシュ材の孔径は５０ｍｍであり、下側のメッシュ材の孔径は３ｍｍであり、前記粉砕生成物は前記上側のメッシュ材上に配置されるものであり、前記スクラップ材が、前記第１破砕機での粗破砕後、前記第２破砕機に投入されるまでの時間は、２分以上となるように構成されており、前記スクラップ材を前記第１破砕機に投入してから、前記チタンコブルを得るまでの時間は、４０分以内となるように構成されていることを特徴とする。
第６の技術によれば、金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を、第１破砕機及び第２破砕機の２段階に分けて粉砕することにより、過度な摩擦熱の発生を抑えて、粉砕時の発火を抑制することができる。また、引火しやすく発火の主原因となり得る微粉塵を集塵機により集めることで、微粉塵への引火を抑制するとともに、火花が生じた場合であっても微粉塵の温度を低下させて他の粉砕生成物等に引火することを抑制することができる。さらに、２段階の粉砕により得られた粉砕生成物をふるい機で３種類に分級することにより、均一な粒径のチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。また、上下２段のメッシュ材により効果的に粒子の分級を行うことができるから、粒径の均一なチタンコブルを歩留まりよく大量に製造することができる。
第７の技術は、第６の技術において、前記中粒子の中から磁性を帯びたものを取り除く第１磁選機と、前記大粒子を前記第２破砕機にリターンするためのコンベア装置とを備えたことを特徴とする。
第７の技術によれば、ふるい機で得られた大粒子を再度第２破砕機にリターンさせることで、チタンコブルの十分な製造量を確保することができる。そして、第１磁選機において磁性を帯びた粒子を取り除くことにより、高品質のチタンコブルを歩留まりよく製造することができる。
第８の技術は、第６又は第７の技術において、前記メッシュ材はステンレス製であることを特徴とする。

Claims (9)

  1. 金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を準備する準備工程と、
    前記スクラップ材を第１破砕機で粗破砕する第１破砕工程と、
    前記第１破砕工程で粗破砕された前記スクラップ材を第２破砕機で粉砕する第２破砕工程と、
    前記第２破砕工程において生じた前記スクラップ材の微粉塵を集塵する集塵工程と、
    前記第２破砕工程において生じた前記スクラップ材の粉砕生成物を、所定の粒径範囲内の粒径を有する中粒子と、該粒径範囲を超える粒径を有する大粒子と、該粒径範囲よりも小さい粒径を有する小粒子とに分級する第１分級工程とを備えた
    ことを特徴とするチタンコブルの製造方法。
  2. 請求項１において、
    前記スクラップ材は、板材、チューブ材、サイドトリミング材、及び打ち抜き材の群から選ばれる少なくとも１種であり、
    前記スクラップ材は、厚さ３ｍｍ以下、長さ１ｍ以下の廃材である
    ことを特徴とするチタンコブルの製造方法。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    前記第１破砕機は二軸破砕機であり、
    前記第２破砕機はハンマーミルである
    ことを特徴とするチタンコブルの製造方法。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項において、
    前記中粒子の中から磁性を帯びたものを取り除く第１磁選工程と、
    前記大粒子を前記第２破砕工程にリターンするためのリターン工程とを備えた
    ことを特徴とするチタンコブルの製造方法。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項において、
    前記集塵工程で集塵した前記微粉塵と前記小粒子とを集める収集工程と、
    前記微粉塵と前記小粒子の集合物の中から磁性を帯びたものを取り除く第２磁選工程と、
    前記集合物を少なくとも２種以上に分級する第２分級工程とを備えた
    ことを特徴とするチタンコブルの製造方法。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項において、
    前記所定の粒径範囲は３ｍｍ以上５０ｍｍ以下である
    ことを特徴とするチタンコブルの製造方法。
  7. 金属チタンを５０質量％以上含有するスクラップ材を粗破砕する第１破砕機と、
    前記第１破砕機で粗破砕された前記スクラップ材を粉砕する第２破砕機と、
    前記第２破砕機による前記スクラップ材の粉砕時に生じる微粉塵を集塵する集塵機と、
    前記第２破砕機による前記スクラップ材の粉砕により生じた粉砕生成物を、所定の粒径範囲内の粒径を有する中粒子と、該粒径範囲を超える粒径を有する大粒子と、該粒径範囲よりも小さい粒径を有する小粒子とに分級するふるい機とを備えた
    ことを特徴とするチタンコブルの製造装置。
  8. 請求項７において、
    前記中粒子の中から磁性を帯びたものを取り除く第１磁選機と、
    前記大粒子を前記第２破砕機にリターンするためのコンベア装置とを備えた
    ことを特徴とするチタンコブルの製造装置。
  9. 請求項７又は請求項８において、
    前記ふるい機は、異なる孔径の２種類のメッシュ材を上下２段に備えた振動ふるい機であり、
    上側のメッシュ材の孔径は５０ｍｍであり、
    下側のメッシュ材の孔径は３ｍｍであり、
    前記粉砕生成物は前記上側のメッシュ材上に配置されるものである
    ことを特徴とするチタンコブルの製造装置。
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