JP3645843B2 - 耐火物の再利用方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄工場で発生する使用済の廃棄耐火物を回収して、不純物を取り除いて耐火物として使用する耐火物の再利用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製鉄工場等では、転炉や電気炉等の精錬炉及び取鍋、樋等の搬送や付帯設備に、耐火煉瓦あるいは不定形耐火物等の耐火物を内張りしており、これ等の耐火物は、溶鋼やスラグ等による溶損によって損耗し、残存厚みが薄くなった時点で、新しい耐火物に張り替えることが行われている。
この張り替えによって発生する廃棄耐火物（耐火物）には、耐火物の表面に地金が付着したり、耐火物内に地金や酸化鉄、スラグ等が浸潤し、変質層（浸潤層）が形成されている。
この変質層を含む耐火物は、新しい耐火物と比較して、耐溶損、強度等が低く、再使用時の障害となるため、その殆どが廃棄処理されている。
しかし、これ等廃棄耐火物は、廃棄場所に制約を受けたり、廃棄するための回収や運搬費等の廃棄処理コストが高くなる等の問題がある。
この対策として、特開平８−１８８４７５号公報に記載されているように、製鋼工場で使用したポーラスプラグや取鍋の内張りに使用した耐火物のうち、比較的状態が良好なものを回収し、この耐火物が地金やスラグ等と接触した部分である変質層を除去し、良質な部分のみを破砕して粒度を調整したものに、新しい粉末の耐火成分を配合して再使用する方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−１８８４７５号公報に記載された方法では、使用済の耐火物の中から変質層の少ない物を選択して回収する必要があり、回収作業や分別管理に手間を要し、しかも、回収の対象となる耐火物がポーラスプラグや取鍋、タンディッシュ等の特殊な内張り耐火物に制限される。
また、変質層を、廃棄耐火物一個毎に境界を見極めながら除去する必要があり、変質層の除去に手間を要し、製鉄工場で大量に発生する耐火物を処理することが困難である。
更に、耐火物の変質層を取除くため、再利用できる部分が少なくなると共に、耐火物の廃棄量を少なくすることができない。
このように、従来行われている廃棄耐火物の再使用の方法では、処理コストが高く、且つ大量処理が不可能であり、しかも、廃棄物となる耐火物を最小にすることが困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、耐火物が溶鋼やスラグと反応した変質層や付着物を効率良く除去し、再生された耐火物材料の品質を高めて使用済の耐火物の大量の処理を可能にすることができる耐火物の再利用方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る耐火物の再利用方法は、製鉄工場で使用された後の耐火物を回収して種類毎に分別する分別工程と、分別された耐火物を粗破砕しながら粗地金を回収する一次破砕工程と、一次破砕された耐火物を再度破砕する二次破砕工程と、二次破砕された耐火物を磁性のものと非磁性のものに磁力選別する一次磁力選別工程と、一次磁力選別により選別された前記非磁性の耐火物を粒子径毎に篩分けする分級工程と、該分級工程を通した耐火物を再度磁力選別して非磁性のものを回収する二次磁力選別工程を有する。
この方法により、使用済の耐火物に含まれる地金、スラグや溶鋼と反応した変質層を磁力選別して取り除き、良質の耐火物を回収して耐火材料として再使用することができ、非磁性の耐火物の回収率を高くして耐火物の捨てる量を最小限にすることができる。
更に、使用済の耐火物の大量処理を行うことが可能となる。
【０００６】
ここで、前記分別工程は、炭素含有耐火物と炭素を含まない耐火物に分別して回収すると良い。
これにより、炭素含有耐火物と炭素を含まない耐火物が混合するのを防止でき、耐火物の材料として再使用する際、炭素含有耐火物に含まれる炭素による材料の汚染を防止することができる。
【０００７】
更に、前記分級工程で篩分けした耐火物を乾燥する乾燥工程を有することが好ましい。
これにより、回収した使用済の耐火物に含まれる水分を低減することができ、搬送過程や貯蔵中に耐火物の粒子が凝結するのを防止することができ、磁力選別での吸着と分離が容易になり、磁選効率を向上することができる。
この乾燥工程では、使用済の耐火物に含まれる水分を０．５質量％以下にすることにより、耐火物の粒子の凝結が抑制でき、良好な結果が得られる。
【０００８】
また、前記分級工程で分級された耐火物から色彩によって変質層を含む耐火物を除去する色彩選別工程を有してもよい。
これにより、磁力選別で分離できない変質層を色彩で判別して分離するので、耐火物の品質をより高めることができる。
【０００９】
更に、前記分級工程で分級された５ｍｍ以上の粒子からなる耐火物を不定形耐火物の粗骨材に使用することができる。
これにより、十分な熱履歴を受け、安定した鉱物相を形成した後の耐火物から回収された粒子径の大きいものを粗骨材に使用するので、粗骨材の膨張や収縮特性等の物性が安定しており、不定形耐火物の耐溶損、耐磨耗等を向上することができる。
【００１０】
また、前記分級工程で分級された５ｍｍ未満の粒子を成形する成形処理工程、又は該粒子を吹き付け材にする吹き付け材処理工程を有してもよい。
これにより、使用済の耐火物の破砕した粒子を成形することによって粗骨材として利用することができ、更に、５ｍｍ未満の粒子をそのまま吹き付け材に活用できるので、再破砕等の二次加工を要せず、破砕処理コストを低減できる。
【００１１】
更に、前記分級された５ｍｍ未満の粒子を前記乾燥工程で処理することが好ましい。
これにより、搬送過程や貯蔵中に粒子が凝結するのを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係る耐火物の再利用方法を適用した処理フローの説明図、図２は同耐火物の再利用方法に適用される色彩選別装置の説明図である。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る耐火物の再利用方法は、使用された後の耐火物（廃棄耐火物ともいう）を種類別、例えばＡｌ2 Ｏ3 やＭｇＯ等の主成分毎に分類したり、炭素含有の耐火物と炭素を含有しない耐火物とに分類して貯蔵する廃棄耐火物の分別工程１と、分別された廃棄耐火物を粗破砕して粗地金を回収し、廃棄耐火物から粗地金を取り除く一次破砕工程２と、一次破砕された廃棄耐火物を粒子径が４０ｍｍ未満の大きさに破砕する二次破砕工程３と、この二次破砕した廃棄耐火物を粒子を磁力によって磁性の廃棄耐火物を取り除く一次磁力選別工程４と、一次磁力選別工程４によって選別された非磁性の廃棄耐火物を５ｍｍ未満と、５ｍｍ以上〜４０ｍｍ未満に篩分ける分級工程５と、分級工程５で分級された５ｍｍ未満の廃棄耐火物を乾燥する乾燥工程６と、乾燥された５ｍｍ未満の廃棄耐火物、又は、分級工程５で分級された５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物を磁力選別して非磁性の廃棄耐火物を回収する二次磁力選別工程７を有している。
更に、二次磁力選別工程７を通した５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の非磁性の廃棄耐火物を、変質層の有無を色彩によって選別して変質層を含む廃棄耐火物を除去する色彩選別工程８と、この色彩選別工程８を終えた良質の廃棄耐火物を不定形耐火物の粗骨材に用いる不定形耐火物の製造工程９を備えている。
【００１３】
また、乾燥工程６を通した５ｍｍ未満の廃棄耐火物、又は、乾燥工程６と二次磁力選別工程７を通した５ｍｍ未満の廃棄耐火物に、炭素含有耐火物、あるいはバインダーや新しい耐火材料等を添加して混練する混練工程１０と、この混練工程１０で混練された廃棄耐火物を吹き付け材や補修材として使用する吹き付け材処理工程（吹き付け・補修材工程ともいう）１１と、前記した混練工程１０で混練した廃棄耐火物を成形する成形処理工程１２を備えている。
更に、図２に示すように、色彩選別工程８に用いる色彩選別装置２０は、二次磁力選別された廃棄耐火物を搬送するベルトコンベア２１と、ベルトコンベア２１によって搬送され、ベルトコンベア２１上から落下する非磁性の廃棄耐火物の落下点近傍を照らす二つのランプ２２と、ランプ２２に照らされた非磁性の廃棄耐火物を撮像するカメラ２３と、カメラ２３で撮像された非磁性の廃棄耐火物の表面の色を図示しないコンピュータで判別処理し、変質層が存在する廃棄耐火物を打ち落とすエアーガン２４と、エアーガン２４の下方に配置され、ベルトコンベア２１からの落下物を変質層が無い良質な廃棄耐火物として回収する良品用シュート２５、及び変質層が存在する廃棄耐火物を回収する不良品用シュート２６を備えている。
【００１４】
次に、本発明の一実施の形態に係る耐火物の再利用方法について処理フローを参照しながら詳細に説明する。
製鉄工場の転炉や電気炉等の精錬炉及び取鍋、樋等の内張りに使用された後の耐火煉瓦あるいは不定形耐火物等の耐火物（廃棄耐火物）は、分別工程１で回収され、その主成分あるいは炭素含有の有無や炭素含有量等に応じて、例えば、アルミナ系、マグネシア系、ジルコニア系、アルミナ−炭素（Ｃ）系、マグネシア−炭素（Ｃ）系等に分別される。
なお、回収される廃棄耐火物の総量は、１０〜３００トンになり、それぞれ指定された貯蔵場に借り置きされる。
この分別工程１で回収された廃棄耐火物は、その含有された主成分が同じ系統のものを集めて、一般に用いられているジョウクラッシャーを用いた一次破砕工程２によって、５０〜１００ｍｍの大きさに粗破砕され、同時に磁石や手選別等によって粗地金が除去される。
５０〜１００ｍｍの大きさに粗破砕された廃棄耐火物は、ジョウクラッシャーを用いた二次破砕工程３によって、目標粒子径が４０ｍｍ未満になるように破砕される。
ここで、二次破砕後の粒子径が４０ｍｍ以上になると、破砕物中に含まれるスラグや溶鋼等と反応した変質層（浸潤層ともいう）が混入したものが多くなったり、酸化鉄やスラグが混入し易くなり、後述する一次磁力選別工程４で変質層の無い良質な破砕物の回収効率が悪くなる。
なお、二次破砕工程３で、目標粒子径を４０ｍｍ未満となるように破砕を行っても、破砕し損ねた４０ｍｍ以上の大きさの廃棄耐火物が一部混入するので、この４０ｍｍ以上の廃棄耐火物は、再度二次破砕工程３に戻し、４０ｍｍ未満の粒子径になるように再破砕を行う。
【００１５】
二次破砕された廃棄耐火物は、４０００〜７０００ガウスの磁力を用いた一次磁力選別工程４にかけ、変質層や地金を含む不良品の廃棄耐火物を除去し、磁性の廃棄耐火物を取り出した後、非磁性の廃棄耐火物をベルトコンベア等の搬送手段を用いて分級工程５に通し、５ｍｍ未満の粒子径と、５ｍｍ以上で４０ｍｍ未満の粒子径とに分級（篩分け）する。
廃棄耐火物の粒子径を５ｍｍ未満に分級するのは、粒子径を５ｍｍ未満にすることにより、磁力選別で、変質層や不純物が混入した廃棄耐火物が分離し易くなり、良品質の廃棄耐火物を回収することができ、しかも、良品質の廃棄耐火物をそのまま吹き付けや補修用の耐火物の材料として使用することができるからである。
一方、５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の粒子径に分級することにより、十分な熱履歴を受け、安定した鉱物相が形成され、膨張や収縮等の特性が安定した廃棄耐火物からなる粗骨材を得ることができ、この粗骨材を用いた流し込みの不定形耐火物の耐磨耗性、耐用損性等の特性を大幅に向上することができる。
そして、分級工程５に通して分級された粒子径が５ｍｍ未満の廃棄耐火物は、乾燥工程６で、１００〜３００℃の温度で乾燥を行ない、付着した水分を０．５質量％以下にし、二次磁力選別工程７に通す。この二次磁力選別工程７により、５ｍｍ未満の廃棄耐火物のうち、地金や変質層等の不純物を含む磁性を有するものを磁石に吸着させて除去する。
【００１６】
特に、この二次磁力選別工程７では、１００００〜２４０００ガウスの磁力を用いるので、磁力によって、廃棄耐火物中に含まれるＦｅ2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ4 等の酸化鉄を含むものを吸着して除去することができ、酸化鉄を含む変質層が存在する廃棄耐火物を確実に分離することができ、回収される廃棄耐火物の品質を向上することができる。
二次磁力選別工程７に用いる磁力が１００００ガウス未満になると、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ4 等の酸化鉄を含む廃棄耐火物を除去することができず、磁力選別した後の廃棄耐火物の品質が低下する。一方、磁力が２４０００ガウスを超えると、磁選機の構造が複雑になり、設備費の増加や消費電力費の増加等から処理コストが高くなる。
【００１７】
更に、分級工程５で、５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の粒子径に分級された廃棄耐火物も前記した二次磁力選別工程７にかけられ、磁性の廃棄耐火物が除去され、非磁性の廃棄耐火物が回収され、非磁性の廃棄耐火物は、色彩選別工程８に通される。色彩選別工程８では、非磁性の廃棄耐火物を色彩選別装置２０のベルトコンベア２１に載せて搬送させ、ベルトコンベア２１からの落下点近傍の非磁性の廃棄耐火物の粒子をランプ２２で照らすと共に、カメラ２３で撮像し、廃棄耐火物の表面の色をコンピュータで処理し、変質層の有無を判別処理する。
同時に、エアーガン２４の作動を指令して、エアーガン２４からの圧縮空気を噴射することで、変質層の存在する廃棄耐火物を打ち落として不良品用シュート２６に回収する。変質層が存在しない廃棄耐火物は、落下点近傍でエアーガン２４により打ち落とされることなく、良品用シュート２５に良質の廃棄耐火物として回収される。
【００１８】
そして、色彩選別工程８で選別された良質の廃棄耐火物は、不定形耐火物の製造工程９に搬送され、不定形耐火物の粗骨材として再利用される。
この粗骨材は、前記したように、十分な熱履歴を受けており、膨張や収縮等の特性が安定しているので、不定形耐火物の耐磨耗性、耐用損性等の特性が改善され、この不定形耐火物を内張りした精錬炉や取鍋等の容器の寿命を大幅に向上することができる。
炭素を含有する５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の粒子径の廃棄耐火物も、同様に、二次磁力選別工程７で処理され、非磁性の廃棄耐火物が回収される。
しかし、この炭素を含有する廃棄耐火物は、廃棄耐火物そのものが最初から灰色や黒色等の色であるため、色彩選別工程８で選別し難い。
従って、炭素を含有する廃棄耐火物は、色彩選別工程８を通さずに、不定形耐火物の製造工程９に搬送して粗骨材として再利用する。
【００１９】
また、分級工程５を通し、乾燥工程６を通過した粒子径が５ｍｍ未満の廃棄耐火物には、その一部として、例えば、内張りのパーマ耐火物等のように廃棄耐火物そのものに混入する変質層やスラグや酸化鉄等の不純物の少ないものがあり、この廃棄耐火物の場合は、図中点線で示すように、二次磁力選別工程７を通さないで、直に、混練工程１０に送ることもできる。
混練工程１０には、混練機として一般に使用されている混練ミキサー等を用いることができ、廃棄耐火物のその主成分毎、あるいは炭素含有の有無や炭素含有量毎、例えば、アルミナ系、マグネシア系、ジルコニア系、アルミナ−炭素（Ｃ）系、マグネシア−炭素（Ｃ）系等に分類された５ｍｍ未満の廃棄耐火物がそれぞれ供給され、これ等の廃棄耐火物は、次の二つの処理ルートで処理される。
まず、第１の処理ルートでは、分類された廃棄耐火物の種類毎に、混練ミキサーに供給し、更に、例えば、リン酸塩、珪酸塩等のバインダー、新しい耐火材料を添加して、成分を調整し、この混練した廃棄耐火物を吹き付け・補修材工程１１に供給し、精錬炉や取鍋、樋等の吹き付け補修や流し込みによる補修等に使用される。
第２の処理ルートでは、分類された廃棄耐火物の種類毎に、図示しない混練ミキサーに供給し、更に、例えば、アルミナセメント、リン酸塩等のバインダー、新しい耐火材料を添加して、成分を調整し、この混練した廃棄耐火物を成形処理工程１２に供給し、１０〜４０ｍｍ程度の粗骨材を製造することができる。
この成形処理工程１２は、一般で使用する射出成形やブリケット機によって成形される。
【００２０】
更に、成形処理工程１２では、射出成形やブリケット機による成形の他に、以下のような成形処理を行うことができる。まず、混練工程１０に、５ｍｍ未満の廃棄耐火物と二次磁力選別工程７を通した炭素を含有する廃棄耐火物とを供給して混練を行ない、この混練物を図示しない溶解炉に装入して、３０００〜４０００℃の電気アークを発生させ、混練物を溶融する。
耐火物に含まれる炭素によって、混練物中の酸化鉄や他の金属を還元して溶鉄等を溶融層の下層に沈降させ、更に、混練物に含まれる不純物であるＳｉＯ2 やＮａ2 Ｏ、Ｋ（カリウム）等は、前記したアーク加熱によって気化し、上層に廃棄耐火物の高純度の層を形成することができる。
溶融した混練物は、インゴットに加工され、前記した分別工程１にその種類毎に仮置きされ、廃棄耐火物と同様の処理工程を通して処理されて粗骨材や吹き付け材、補修材等に使用される。
なお、混練物を溶融する燃料や還元剤となる炭素を含有する廃棄耐火物の具体的なものとしては、黒鉛や炭素（Ｃ）を５〜３０重量％含むＭｇＯ−Ｃ、ＳｉＣ−Ｃ−Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃ、ＺｒＯ2 −Ｃ等の炭素を含む浸漬ノズル、あるいは転炉の内張り煉瓦等を使用することができる。
同時に、浸漬ノズルや煉瓦に含まれるＭｇＯやＡｌ2 Ｏ3 等の有効成分は、インゴットを構成する組成の一部として回収することができ、埋め立て等に廃棄する量を最小限にすることができる。
【００２１】
このように廃棄耐火物を再利用することで、廃棄耐火物の大量処理と処理費用の低減が可能になり、しかも、アルミナ、マグネシア、ジルコニア等を主成分とする有効な高純度の廃棄耐火物を回収できる。
しかも、これ等の回収した廃棄耐火物は、熱負荷を繰返し受けて鉱物組成が安定化するため、骨材、あるいは吹き付け材等に用いた際、添加した他の耐火材料との反応が抑制され、施工体の膨張や収縮を防止でき、同時に、捨てる廃棄耐火物の量を最小限にして埋め立て等の環境上の問題を回避することができる。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明に係る耐火物の再利用方法の実施例について説明する。
分別工程で回収された溶鋼の鋳造に用いる取鍋の内張りに使用され、Ａｌ2 Ｏ3 が５２．３重量％、ＳｉＯ2 が４５．２重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 が２．１重量％、ＣａＯが０．４重量％の組成を有する変質層を含む５０トンの廃棄耐火物を一次破砕工程で、５０〜１００ｍｍに粗破砕して粗地金を除去した。
この廃棄耐火物を二次破砕工程に通し、更に、一次磁力選別工程、分級工程、二次磁力選別工程を通して廃棄耐火物の処理を行った。
【００２３】
実施例１は、一次破砕工程を通した廃棄耐火物を二次破砕工程に通して４０ｍｍにし、５０００ガウスの磁力を有する磁石を備えた一次磁力選別工程に通して、有磁性の不良品の廃棄耐火物を除去し、非磁性の良質の廃棄耐火物を分級工程にかけ、粒子径が５ｍｍ未満の廃棄耐火物を２５トン、粒子径が５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物を２０トンを回収し、全体の回収率を９０％にすることができた。
粒子径が５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物は、不定形耐火物の粗骨材に使用した。更に、５ｍｍ未満の廃棄耐火物２５トンを１５０００ガウスの磁力を有する磁石を備えた二次磁力選別工程に通し、良質の廃棄耐火物の内の酸化鉄を含む変質層の存在する廃棄耐火物を除去した結果、非磁性の良質の廃棄耐火物を２３トンを回収することができ、良質の廃棄耐火物を取鍋の吹き付け材や補修（流し込み）材に使用した。
その結果、取鍋の吹き付けと補修を行った部位の損耗が修復されており、廃棄耐火物の再利用が可能であることが確認できた。
【００２４】
実施例２は、分級工程で分級された粒子径が５ｍｍ未満の廃棄耐火物２５トンを乾燥工程に通し、乾燥工程で１５０〜２００℃の熱空気に接触させて水分が０．５質量％以下の廃棄耐火物にし、この廃棄耐火物を１５０００ガウスの磁力を有する磁石を備えた二次磁力選別工程に通し、更に、粒子径が５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物は、乾燥工程を通さないで二次磁力選別工程に通して酸化鉄を含む変質層の存在する廃棄耐火物を除去した。更に、色彩選別工程に通して変色した変質層を含む廃棄耐火物を除去した。この粒子径５ｍｍ未満の廃棄耐火物は、水分を低減しているので、二次磁力選別工程での有磁性のものを効率良く除去でき、酸化鉄等を含む変質層のない品質に優れた粒子径５ｍｍ未満の廃棄耐火物を２２．３トン回収することができた。
この廃棄耐火物を取鍋の吹き付け材や補修（流し込み）材に使用した結果、取鍋の吹き付けと補修を行った部位の損耗量が極めて少なく、良品質の吹き付け材、及び補修材を得ることができた。
更に、色彩選別工程に通した粒子径５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物からは、不純物の極めて少ない良品質の粗骨材が得られ、この粗骨材を配合した不定形耐火物の耐磨耗性や耐溶損性を良好にすることができた。
【００２５】
これに対し、比較例は、二次破砕工程で廃棄耐火物を４０ｍｍ以下に破砕し、５０００ガウスの磁力を有する磁石を備えた一次磁力選別工程に通して、有磁性の不良品の廃棄耐火物を除去し、非磁性の良質の廃棄耐火物を分級工程にかけ、粒子径が１０ｍｍ未満の廃棄耐火物を３５トン、粒子径が１０ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物を１０トンを回収し、全体の回収率を９０％にすることができた。しかし、１０ｍｍ未満の廃棄耐火物は、吹き付け材に使用したが吹き付け装置のノズル詰まりが頻発しため、流し込み用の補修材のみにしか使用できず、使用上の制約が生じた。更に、廃棄耐火物には、酸化鉄やスラグが浸潤した変質層が混入しており、回収した廃棄耐火物の純度も低下した。
また、分級工程で回収された粒子径１０ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物は、粗骨材として不定形耐火物に配合したが、酸化鉄やスラグが浸潤した変質層が混入しているため、不定形耐火物の耐磨耗性や耐溶損性が低下した。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、分級工程で回収された粒子径５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物についても、乾燥工程６を通してから二次磁力選別工程にかけることもできる。
更に、成形処理工程１２で廃棄耐火物の混合物を溶融する場合、浸漬ノズル、あるいは転炉の内張り煉瓦等の炭素を含有するものの他に、石炭やコークス等の炭材を使用することができる。
また、一次磁力選別工程、あるいは二次磁力選別工程で回収された磁性の廃棄耐火物は、炭素を含有する廃棄耐火物と混練して溶解炉に装入して、電気アークで溶解し、酸化鉄や他の金属を還元して溶鉄等にして溶融層の下層に沈降させて分離して除去し、残部の品質を改善して再使用することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１〜７記載の耐火物の再利用方法においては、製鉄工場で使用された後の耐火物を回収して種類毎に分別する分別工程と、分別された耐火物を粗破砕しながら粗地金を回収する一次破砕工程と、一次破砕された耐火物を再度破砕する二次破砕工程と、二次破砕された耐火物を磁性のものと非磁性のものに磁力選別する一次磁力選別工程と、一次磁力選別により選別された非磁性の耐火物を粒子径毎に篩分けする分級工程と、分級工程を通した耐火物を再度磁力選別して非磁性のものを回収する二次磁力選別工程を有するので、溶鋼やスラグと反応した酸化鉄等の弱磁性の変質層や付着物を含む廃棄耐火物を効率良く除去し、再生された廃棄耐火物の品質を高めることができる。
しかも、廃棄耐火物の大量処理が可能となり、廃棄耐火物の処理コストを低減することができる。
【００２８】
特に、請求項２記載の耐火物の再利用方法においては、分別工程は、炭素含有耐火物と炭素を含まない耐火物に分別して回収するので、炭素含有耐火物と炭素を含まない耐火物が混合するのを防止して回収される廃棄耐火物の品質を維持でき、廃棄耐火物をその用途に適用させて再使用することができる。
更に、廃棄耐火物を溶融する際、炭素含有耐火物を燃料や還元剤として活用することができる。
【００２９】
請求項３記載の耐火物の再利用方法においては、分級工程で篩分けした耐火物を乾燥する乾燥工程を有するので、回収した廃棄耐火物の搬送過程や貯蔵中に耐火物の粒子が凝結するのを防止することができ、二次磁力選別工程での磁選効率を高めることができる。
【００３０】
請求項４記載の耐火物の再利用方法においては、分級工程で分級された耐火物から色彩によって変質層を含む耐火物を除去する色彩選別工程を有するので、磁力選別で分離できない変質層を含む廃棄耐火物を色彩で判別して分離することがき、回収された廃棄耐火物の品質をより高めることができる。
【００３１】
請求項５記載の耐火物の再利用方法においては、分級工程で分級された５ｍｍ以上の粒子からなる耐火物を不定形耐火物の粗骨材に使用するので、十分な熱履歴を受けて膨張や収縮特性等の物性が安定した廃棄耐火物を粗骨材に使用することができ、不定形耐火物の耐溶損、耐磨耗等を安定して向上することができる。
【００３２】
請求項６記載の耐火物の再利用方法においては、分級工程で分級された５ｍｍ未満の粒子を成形する成形処理工程、又は吹き付けする吹き付け材処理工程を有するので、吹き付け材や補修材の膨張や収縮特性等の物性が安定し、施工体の耐溶損性や耐磨耗性を安定して向上することができる。
【００３３】
請求項７記載の耐火物の再利用方法においては、分級工程で分級された５ｍｍ未満の粒子を乾燥工程で処理するので、回収された廃棄耐火物が搬送過程や貯蔵中に凝結するのを防止でき、しかも、磁選効率を高めることができ、吹き付け材や補修材の品質をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る耐火物の再利用方法を適用した処理フローの説明図である。
【図２】同耐火物の再利用方法に適用される色彩選別装置の説明図である。
【符号の説明】
１：分別工程、２：一次破砕工程、３：二次破砕工程、４：一次磁力選別工程、５：分級工程、６：乾燥工程、７：二次磁力選別工程、８：色彩選別工程、９：不定形耐火物の製造工程、１０：混練工程、１１：吹き付け材処理工程（吹き付け・補修材工程）、１２：成形処理工程、２０：色彩選別装置、２１：ベルトコンベア、２２：ランプ、２３：カメラ、２４：エアーガン、２５：良品用シュート、２６：不良品用シュート
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄工場で発生する使用済の廃棄耐火物を回収して、不純物を取り除いて耐火物として使用する耐火物の再利用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製鉄工場等では、転炉や電気炉等の精錬炉及び取鍋、樋等の搬送や付帯設備に、耐火煉瓦あるいは不定形耐火物等の耐火物を内張りしており、これ等の耐火物は、溶鋼やスラグ等による溶損によって損耗し、残存厚みが薄くなった時点で、新しい耐火物に張り替えることが行われている。
この張り替えによって発生する廃棄耐火物（耐火物）には、耐火物の表面に地金が付着したり、耐火物内に地金や酸化鉄、スラグ等が浸潤し、変質層（浸潤層）が形成されている。
この変質層を含む耐火物は、新しい耐火物と比較して、耐溶損、強度等が低く、再使用時の障害となるため、その殆どが廃棄処理されている。
しかし、これ等廃棄耐火物は、廃棄場所に制約を受けたり、廃棄するための回収や運搬費等の廃棄処理コストが高くなる等の問題がある。
この対策として、特開平８−１８８４７５号公報に記載されているように、製鋼工場で使用したポーラスプラグや取鍋の内張りに使用した耐火物のうち、比較的状態が良好なものを回収し、この耐火物が地金やスラグ等と接触した部分である変質層を除去し、良質な部分のみを破砕して粒度を調整したものに、新しい粉末の耐火成分を配合して再使用する方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−１８８４７５号公報に記載された方法では、使用済の耐火物の中から変質層の少ない物を選択して回収する必要があり、回収作業や分別管理に手間を要し、しかも、回収の対象となる耐火物がポーラスプラグや取鍋、タンディッシュ等の特殊な内張り耐火物に制限される。
また、変質層を、廃棄耐火物一個毎に境界を見極めながら除去する必要があり、変質層の除去に手間を要し、製鉄工場で大量に発生する耐火物を処理することが困難である。
更に、耐火物の変質層を取除くため、再利用できる部分が少なくなると共に、耐火物の廃棄量を少なくすることができない。
このように、従来行われている廃棄耐火物の再使用の方法では、処理コストが高く、且つ大量処理が不可能であり、しかも、廃棄物となる耐火物を最小にすることが困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、耐火物が溶鋼やスラグと反応した変質層や付着物を効率良く除去し、再生された耐火物材料の品質を高めて使用済の耐火物の大量の処理を可能にすることができる耐火物の再利用方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る耐火物の再利用方法は、製鉄工場で使用された後の耐火物を回収して種類毎に分別する分別工程と、分別された耐火物を粗破砕しながら粗地金を回収する一次破砕工程と、一次破砕された耐火物を再度破砕する二次破砕工程と、二次破砕された耐火物を磁性のものと非磁性のものに磁力選別する一次磁力選別工程と、一次磁力選別により選別された前記非磁性の耐火物を粒子径毎に篩分けする分級工程と、該分級工程を通した耐火物を再度磁力選別して非磁性のものを回収する二次磁力選別工程を有する。
この方法により、使用済の耐火物に含まれる地金、スラグや溶鋼と反応した変質層を磁力選別して取り除き、良質の耐火物を回収して耐火材料として再使用することができ、非磁性の耐火物の回収率を高くして耐火物の捨てる量を最小限にすることができる。
更に、使用済の耐火物の大量処理を行うことが可能となる。
【０００６】
ここで、前記分別工程は、炭素含有耐火物と炭素を含まない耐火物に分別して回収すると良い。
これにより、炭素含有耐火物と炭素を含まない耐火物が混合するのを防止でき、耐火物の材料として再使用する際、炭素含有耐火物に含まれる炭素による材料の汚染を防止することができる。
【０００７】
更に、前記分級工程で篩分けした耐火物を乾燥する乾燥工程を有することが好ましい。
これにより、回収した使用済の耐火物に含まれる水分を低減することができ、搬送過程や貯蔵中に耐火物の粒子が凝結するのを防止することができ、磁力選別での吸着と分離が容易になり、磁選効率を向上することができる。
この乾燥工程では、使用済の耐火物に含まれる水分を０．５質量％以下にすることにより、耐火物の粒子の凝結が抑制でき、良好な結果が得られる。
【０００８】
また、前記分級工程で分級された耐火物から色彩によって変質層を含む耐火物を除去する色彩選別工程を有してもよい。
これにより、磁力選別で分離できない変質層を色彩で判別して分離するので、耐火物の品質をより高めることができる。
【０００９】
更に、前記分級工程で分級された５ｍｍ以上の粒子からなる耐火物を不定形耐火物の粗骨材に使用することができる。
これにより、十分な熱履歴を受け、安定した鉱物相を形成した後の耐火物から回収された粒子径の大きいものを粗骨材に使用するので、粗骨材の膨張や収縮特性等の物性が安定しており、不定形耐火物の耐溶損、耐磨耗等を向上することができる。
【００１０】
また、前記分級工程で分級された５ｍｍ未満の粒子を成形する成形処理工程、又は該粒子を吹き付け材にする吹き付け材処理工程を有してもよい。
これにより、使用済の耐火物の破砕した粒子を成形することによって粗骨材として利用することができ、更に、５ｍｍ未満の粒子をそのまま吹き付け材に活用できるので、再破砕等の二次加工を要せず、破砕処理コストを低減できる。
【００１１】
更に、前記分級された５ｍｍ未満の粒子を前記乾燥工程で処理することが好ましい。
これにより、搬送過程や貯蔵中に粒子が凝結するのを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係る耐火物の再利用方法を適用した処理フローの説明図、図２は同耐火物の再利用方法に適用される色彩選別装置の説明図である。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る耐火物の再利用方法は、使用された後の耐火物（廃棄耐火物ともいう）を種類別、例えばＡｌ2 Ｏ3 やＭｇＯ等の主成分毎に分類したり、炭素含有の耐火物と炭素を含有しない耐火物とに分類して貯蔵する廃棄耐火物の分別工程１と、分別された廃棄耐火物を粗破砕して粗地金を回収し、廃棄耐火物から粗地金を取り除く一次破砕工程２と、一次破砕された廃棄耐火物を粒子径が４０ｍｍ未満の大きさに破砕する二次破砕工程３と、この二次破砕した廃棄耐火物を粒子を磁力によって磁性の廃棄耐火物を取り除く一次磁力選別工程４と、一次磁力選別工程４によって選別された非磁性の廃棄耐火物を５ｍｍ未満と、５ｍｍ以上〜４０ｍｍ未満に篩分ける分級工程５と、分級工程５で分級された５ｍｍ未満の廃棄耐火物を乾燥する乾燥工程６と、乾燥された５ｍｍ未満の廃棄耐火物、又は、分級工程５で分級された５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物を磁力選別して非磁性の廃棄耐火物を回収する二次磁力選別工程７を有している。
更に、二次磁力選別工程７を通した５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の非磁性の廃棄耐火物を、変質層の有無を色彩によって選別して変質層を含む廃棄耐火物を除去する色彩選別工程８と、この色彩選別工程８を終えた良質の廃棄耐火物を不定形耐火物の粗骨材に用いる不定形耐火物の製造工程９を備えている。
【００１３】
また、乾燥工程６を通した５ｍｍ未満の廃棄耐火物、又は、乾燥工程６と二次磁力選別工程７を通した５ｍｍ未満の廃棄耐火物に、炭素含有耐火物、あるいはバインダーや新しい耐火材料等を添加して混練する混練工程１０と、この混練工程１０で混練された廃棄耐火物を吹き付け材や補修材として使用する吹き付け材処理工程（吹き付け・補修材工程ともいう）１１と、前記した混練工程１０で混練した廃棄耐火物を成形する成形処理工程１２を備えている。
更に、図２に示すように、色彩選別工程８に用いる色彩選別装置２０は、二次磁力選別された廃棄耐火物を搬送するベルトコンベア２１と、ベルトコンベア２１によって搬送され、ベルトコンベア２１上から落下する非磁性の廃棄耐火物の落下点近傍を照らす二つのランプ２２と、ランプ２２に照らされた非磁性の廃棄耐火物を撮像するカメラ２３と、カメラ２３で撮像された非磁性の廃棄耐火物の表面の色を図示しないコンピュータで判別処理し、変質層が存在する廃棄耐火物を打ち落とすエアーガン２４と、エアーガン２４の下方に配置され、ベルトコンベア２１からの落下物を変質層が無い良質な廃棄耐火物として回収する良品用シュート２５、及び変質層が存在する廃棄耐火物を回収する不良品用シュート２６を備えている。
【００１４】
次に、本発明の一実施の形態に係る耐火物の再利用方法について処理フローを参照しながら詳細に説明する。
製鉄工場の転炉や電気炉等の精錬炉及び取鍋、樋等の内張りに使用された後の耐火煉瓦あるいは不定形耐火物等の耐火物（廃棄耐火物）は、分別工程１で回収され、その主成分あるいは炭素含有の有無や炭素含有量等に応じて、例えば、アルミナ系、マグネシア系、ジルコニア系、アルミナ−炭素（Ｃ）系、マグネシア−炭素（Ｃ）系等に分別される。
なお、回収される廃棄耐火物の総量は、１０〜３００トンになり、それぞれ指定された貯蔵場に借り置きされる。
この分別工程１で回収された廃棄耐火物は、その含有された主成分が同じ系統のものを集めて、一般に用いられているジョウクラッシャーを用いた一次破砕工程２によって、５０〜１００ｍｍの大きさに粗破砕され、同時に磁石や手選別等によって粗地金が除去される。
５０〜１００ｍｍの大きさに粗破砕された廃棄耐火物は、ジョウクラッシャーを用いた二次破砕工程３によって、目標粒子径が４０ｍｍ未満になるように破砕される。
ここで、二次破砕後の粒子径が４０ｍｍ以上になると、破砕物中に含まれるスラグや溶鋼等と反応した変質層（浸潤層ともいう）が混入したものが多くなったり、酸化鉄やスラグが混入し易くなり、後述する一次磁力選別工程４で変質層の無い良質な破砕物の回収効率が悪くなる。
なお、二次破砕工程３で、目標粒子径を４０ｍｍ未満となるように破砕を行っても、破砕し損ねた４０ｍｍ以上の大きさの廃棄耐火物が一部混入するので、この４０ｍｍ以上の廃棄耐火物は、再度二次破砕工程３に戻し、４０ｍｍ未満の粒子径になるように再破砕を行う。
【００１５】
二次破砕された廃棄耐火物は、４０００〜７０００ガウスの磁力を用いた一次磁力選別工程４にかけ、変質層や地金を含む不良品の廃棄耐火物を除去し、磁性の廃棄耐火物を取り出した後、非磁性の廃棄耐火物をベルトコンベア等の搬送手段を用いて分級工程５に通し、５ｍｍ未満の粒子径と、５ｍｍ以上で４０ｍｍ未満の粒子径とに分級（篩分け）する。
廃棄耐火物の粒子径を５ｍｍ未満に分級するのは、粒子径を５ｍｍ未満にすることにより、磁力選別で、変質層や不純物が混入した廃棄耐火物が分離し易くなり、良品質の廃棄耐火物を回収することができ、しかも、良品質の廃棄耐火物をそのまま吹き付けや補修用の耐火物の材料として使用することができるからである。
一方、５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の粒子径に分級することにより、十分な熱履歴を受け、安定した鉱物相が形成され、膨張や収縮等の特性が安定した廃棄耐火物からなる粗骨材を得ることができ、この粗骨材を用いた流し込みの不定形耐火物の耐磨耗性、耐用損性等の特性を大幅に向上することができる。
そして、分級工程５に通して分級された粒子径が５ｍｍ未満の廃棄耐火物は、乾燥工程６で、１００〜３００℃の温度で乾燥を行ない、付着した水分を０．５質量％以下にし、二次磁力選別工程７に通す。この二次磁力選別工程７により、５ｍｍ未満の廃棄耐火物のうち、地金や変質層等の不純物を含む磁性を有するものを磁石に吸着させて除去する。
【００１６】
特に、この二次磁力選別工程７では、１００００〜２４０００ガウスの磁力を用いるので、磁力によって、廃棄耐火物中に含まれるＦｅ2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ4 等の酸化鉄を含むものを吸着して除去することができ、酸化鉄を含む変質層が存在する廃棄耐火物を確実に分離することができ、回収される廃棄耐火物の品質を向上することができる。
二次磁力選別工程７に用いる磁力が１００００ガウス未満になると、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ4 等の酸化鉄を含む廃棄耐火物を除去することができず、磁力選別した後の廃棄耐火物の品質が低下する。一方、磁力が２４０００ガウスを超えると、磁選機の構造が複雑になり、設備費の増加や消費電力費の増加等から処理コストが高くなる。
【００１７】
更に、分級工程５で、５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の粒子径に分級された廃棄耐火物も前記した二次磁力選別工程７にかけられ、磁性の廃棄耐火物が除去され、非磁性の廃棄耐火物が回収され、非磁性の廃棄耐火物は、色彩選別工程８に通される。色彩選別工程８では、非磁性の廃棄耐火物を色彩選別装置２０のベルトコンベア２１に載せて搬送させ、ベルトコンベア２１からの落下点近傍の非磁性の廃棄耐火物の粒子をランプ２２で照らすと共に、カメラ２３で撮像し、廃棄耐火物の表面の色をコンピュータで処理し、変質層の有無を判別処理する。
同時に、エアーガン２４の作動を指令して、エアーガン２４からの圧縮空気を噴射することで、変質層の存在する廃棄耐火物を打ち落として不良品用シュート２６に回収する。変質層が存在しない廃棄耐火物は、落下点近傍でエアーガン２４により打ち落とされることなく、良品用シュート２５に良質の廃棄耐火物として回収される。
【００１８】
そして、色彩選別工程８で選別された良質の廃棄耐火物は、不定形耐火物の製造工程９に搬送され、不定形耐火物の粗骨材として再利用される。
この粗骨材は、前記したように、十分な熱履歴を受けており、膨張や収縮等の特性が安定しているので、不定形耐火物の耐磨耗性、耐用損性等の特性が改善され、この不定形耐火物を内張りした精錬炉や取鍋等の容器の寿命を大幅に向上することができる。
炭素を含有する５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の粒子径の廃棄耐火物も、同様に、二次磁力選別工程７で処理され、非磁性の廃棄耐火物が回収される。
しかし、この炭素を含有する廃棄耐火物は、廃棄耐火物そのものが最初から灰色や黒色等の色であるため、色彩選別工程８で選別し難い。
従って、炭素を含有する廃棄耐火物は、色彩選別工程８を通さずに、不定形耐火物の製造工程９に搬送して粗骨材として再利用する。
【００１９】
また、分級工程５を通し、乾燥工程６を通過した粒子径が５ｍｍ未満の廃棄耐火物には、その一部として、例えば、内張りのパーマ耐火物等のように廃棄耐火物そのものに混入する変質層やスラグや酸化鉄等の不純物の少ないものがあり、この廃棄耐火物の場合は、図中点線で示すように、二次磁力選別工程７を通さないで、直に、混練工程１０に送ることもできる。
混練工程１０には、混練機として一般に使用されている混練ミキサー等を用いることができ、廃棄耐火物のその主成分毎、あるいは炭素含有の有無や炭素含有量毎、例えば、アルミナ系、マグネシア系、ジルコニア系、アルミナ−炭素（Ｃ）系、マグネシア−炭素（Ｃ）系等に分類された５ｍｍ未満の廃棄耐火物がそれぞれ供給され、これ等の廃棄耐火物は、次の二つの処理ルートで処理される。
まず、第１の処理ルートでは、分類された廃棄耐火物の種類毎に、混練ミキサーに供給し、更に、例えば、リン酸塩、珪酸塩等のバインダー、新しい耐火材料を添加して、成分を調整し、この混練した廃棄耐火物を吹き付け・補修材工程１１に供給し、精錬炉や取鍋、樋等の吹き付け補修や流し込みによる補修等に使用される。
第２の処理ルートでは、分類された廃棄耐火物の種類毎に、図示しない混練ミキサーに供給し、更に、例えば、アルミナセメント、リン酸塩等のバインダー、新しい耐火材料を添加して、成分を調整し、この混練した廃棄耐火物を成形処理工程１２に供給し、１０〜４０ｍｍ程度の粗骨材を製造することができる。
この成形処理工程１２は、一般で使用する射出成形やブリケット機によって成形される。
【００２０】
更に、成形処理工程１２では、射出成形やブリケット機による成形の他に、以下のような成形処理を行うことができる。まず、混練工程１０に、５ｍｍ未満の廃棄耐火物と二次磁力選別工程７を通した炭素を含有する廃棄耐火物とを供給して混練を行ない、この混練物を図示しない溶解炉に装入して、３０００〜４０００℃の電気アークを発生させ、混練物を溶融する。
耐火物に含まれる炭素によって、混練物中の酸化鉄や他の金属を還元して溶鉄等を溶融層の下層に沈降させ、更に、混練物に含まれる不純物であるＳｉＯ2 やＮａ2 Ｏ、Ｋ（カリウム）等は、前記したアーク加熱によって気化し、上層に廃棄耐火物の高純度の層を形成することができる。
溶融した混練物は、インゴットに加工され、前記した分別工程１にその種類毎に仮置きされ、廃棄耐火物と同様の処理工程を通して処理されて粗骨材や吹き付け材、補修材等に使用される。
なお、混練物を溶融する燃料や還元剤となる炭素を含有する廃棄耐火物の具体的なものとしては、黒鉛や炭素（Ｃ）を５〜３０重量％含むＭｇＯ−Ｃ、ＳｉＣ−Ｃ−Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃ、ＺｒＯ2 −Ｃ等の炭素を含む浸漬ノズル、あるいは転炉の内張り煉瓦等を使用することができる。
同時に、浸漬ノズルや煉瓦に含まれるＭｇＯやＡｌ2 Ｏ3 等の有効成分は、インゴットを構成する組成の一部として回収することができ、埋め立て等に廃棄する量を最小限にすることができる。
【００２１】
このように廃棄耐火物を再利用することで、廃棄耐火物の大量処理と処理費用の低減が可能になり、しかも、アルミナ、マグネシア、ジルコニア等を主成分とする有効な高純度の廃棄耐火物を回収できる。
しかも、これ等の回収した廃棄耐火物は、熱負荷を繰返し受けて鉱物組成が安定化するため、骨材、あるいは吹き付け材等に用いた際、添加した他の耐火材料との反応が抑制され、施工体の膨張や収縮を防止でき、同時に、捨てる廃棄耐火物の量を最小限にして埋め立て等の環境上の問題を回避することができる。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明に係る耐火物の再利用方法の実施例について説明する。
分別工程で回収された溶鋼の鋳造に用いる取鍋の内張りに使用され、Ａｌ2 Ｏ3 が５２．３重量％、ＳｉＯ2 が４５．２重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 が２．１重量％、ＣａＯが０．４重量％の組成を有する変質層を含む５０トンの廃棄耐火物を一次破砕工程で、５０〜１００ｍｍに粗破砕して粗地金を除去した。
この廃棄耐火物を二次破砕工程に通し、更に、一次磁力選別工程、分級工程、二次磁力選別工程を通して廃棄耐火物の処理を行った。
【００２３】
実施例１は、一次破砕工程を通した廃棄耐火物を二次破砕工程に通して４０ｍｍにし、５０００ガウスの磁力を有する磁石を備えた一次磁力選別工程に通して、有磁性の不良品の廃棄耐火物を除去し、非磁性の良質の廃棄耐火物を分級工程にかけ、粒子径が５ｍｍ未満の廃棄耐火物を２５トン、粒子径が５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物を２０トンを回収し、全体の回収率を９０％にすることができた。
粒子径が５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物は、不定形耐火物の粗骨材に使用した。更に、５ｍｍ未満の廃棄耐火物２５トンを１５０００ガウスの磁力を有する磁石を備えた二次磁力選別工程に通し、良質の廃棄耐火物の内の酸化鉄を含む変質層の存在する廃棄耐火物を除去した結果、非磁性の良質の廃棄耐火物を２３トンを回収することができ、良質の廃棄耐火物を取鍋の吹き付け材や補修（流し込み）材に使用した。
その結果、取鍋の吹き付けと補修を行った部位の損耗が修復されており、廃棄耐火物の再利用が可能であることが確認できた。
【００２４】
実施例２は、分級工程で分級された粒子径が５ｍｍ未満の廃棄耐火物２５トンを乾燥工程に通し、乾燥工程で１５０〜２００℃の熱空気に接触させて水分が０．５質量％以下の廃棄耐火物にし、この廃棄耐火物を１５０００ガウスの磁力を有する磁石を備えた二次磁力選別工程に通し、更に、粒子径が５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物は、乾燥工程を通さないで二次磁力選別工程に通して酸化鉄を含む変質層の存在する廃棄耐火物を除去した。更に、色彩選別工程に通して変色した変質層を含む廃棄耐火物を除去した。この粒子径５ｍｍ未満の廃棄耐火物は、水分を低減しているので、二次磁力選別工程での有磁性のものを効率良く除去でき、酸化鉄等を含む変質層のない品質に優れた粒子径５ｍｍ未満の廃棄耐火物を２２．３トン回収することができた。
この廃棄耐火物を取鍋の吹き付け材や補修（流し込み）材に使用した結果、取鍋の吹き付けと補修を行った部位の損耗量が極めて少なく、良品質の吹き付け材、及び補修材を得ることができた。
更に、色彩選別工程に通した粒子径５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物からは、不純物の極めて少ない良品質の粗骨材が得られ、この粗骨材を配合した不定形耐火物の耐磨耗性や耐溶損性を良好にすることができた。
【００２５】
これに対し、比較例は、二次破砕工程で廃棄耐火物を４０ｍｍ以下に破砕し、５０００ガウスの磁力を有する磁石を備えた一次磁力選別工程に通して、有磁性の不良品の廃棄耐火物を除去し、非磁性の良質の廃棄耐火物を分級工程にかけ、粒子径が１０ｍｍ未満の廃棄耐火物を３５トン、粒子径が１０ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物を１０トンを回収し、全体の回収率を９０％にすることができた。しかし、１０ｍｍ未満の廃棄耐火物は、吹き付け材に使用したが吹き付け装置のノズル詰まりが頻発しため、流し込み用の補修材のみにしか使用できず、使用上の制約が生じた。更に、廃棄耐火物には、酸化鉄やスラグが浸潤した変質層が混入しており、回収した廃棄耐火物の純度も低下した。
また、分級工程で回収された粒子径１０ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物は、粗骨材として不定形耐火物に配合したが、酸化鉄やスラグが浸潤した変質層が混入しているため、不定形耐火物の耐磨耗性や耐溶損性が低下した。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、分級工程で回収された粒子径５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満の廃棄耐火物についても、乾燥工程６を通してから二次磁力選別工程にかけることもできる。
更に、成形処理工程１２で廃棄耐火物の混合物を溶融する場合、浸漬ノズル、あるいは転炉の内張り煉瓦等の炭素を含有するものの他に、石炭やコークス等の炭材を使用することができる。
また、一次磁力選別工程、あるいは二次磁力選別工程で回収された磁性の廃棄耐火物は、炭素を含有する廃棄耐火物と混練して溶解炉に装入して、電気アークで溶解し、酸化鉄や他の金属を還元して溶鉄等にして溶融層の下層に沈降させて分離して除去し、残部の品質を改善して再使用することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１〜７記載の耐火物の再利用方法においては、製鉄工場で使用された後の耐火物を回収して種類毎に分別する分別工程と、分別された耐火物を粗破砕しながら粗地金を回収する一次破砕工程と、一次破砕された耐火物を再度破砕する二次破砕工程と、二次破砕された耐火物を磁性のものと非磁性のものに磁力選別する一次磁力選別工程と、一次磁力選別により選別された非磁性の耐火物を粒子径毎に篩分けする分級工程と、分級工程を通した耐火物を再度磁力選別して非磁性のものを回収する二次磁力選別工程を有するので、溶鋼やスラグと反応した酸化鉄等の弱磁性の変質層や付着物を含む廃棄耐火物を効率良く除去し、再生された廃棄耐火物の品質を高めることができる。
しかも、廃棄耐火物の大量処理が可能となり、廃棄耐火物の処理コストを低減することができる。
【００２８】
特に、請求項２記載の耐火物の再利用方法においては、分別工程は、炭素含有耐火物と炭素を含まない耐火物に分別して回収するので、炭素含有耐火物と炭素を含まない耐火物が混合するのを防止して回収される廃棄耐火物の品質を維持でき、廃棄耐火物をその用途に適用させて再使用することができる。
更に、廃棄耐火物を溶融する際、炭素含有耐火物を燃料や還元剤として活用することができる。
【００２９】
請求項３記載の耐火物の再利用方法においては、分級工程で篩分けした耐火物を乾燥する乾燥工程を有するので、回収した廃棄耐火物の搬送過程や貯蔵中に耐火物の粒子が凝結するのを防止することができ、二次磁力選別工程での磁選効率を高めることができる。
【００３０】
請求項４記載の耐火物の再利用方法においては、分級工程で分級された耐火物から色彩によって変質層を含む耐火物を除去する色彩選別工程を有するので、磁力選別で分離できない変質層を含む廃棄耐火物を色彩で判別して分離することがき、回収された廃棄耐火物の品質をより高めることができる。
【００３１】
請求項５記載の耐火物の再利用方法においては、分級工程で分級された５ｍｍ以上の粒子からなる耐火物を不定形耐火物の粗骨材に使用するので、十分な熱履歴を受けて膨張や収縮特性等の物性が安定した廃棄耐火物を粗骨材に使用することができ、不定形耐火物の耐溶損、耐磨耗等を安定して向上することができる。
【００３２】
請求項６記載の耐火物の再利用方法においては、分級工程で分級された５ｍｍ未満の粒子を成形する成形処理工程、又は吹き付けする吹き付け材処理工程を有するので、吹き付け材や補修材の膨張や収縮特性等の物性が安定し、施工体の耐溶損性や耐磨耗性を安定して向上することができる。
【００３３】
請求項７記載の耐火物の再利用方法においては、分級工程で分級された５ｍｍ未満の粒子を乾燥工程で処理するので、回収された廃棄耐火物が搬送過程や貯蔵中に凝結するのを防止でき、しかも、磁選効率を高めることができ、吹き付け材や補修材の品質をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る耐火物の再利用方法を適用した処理フローの説明図である。
【図２】同耐火物の再利用方法に適用される色彩選別装置の説明図である。
【符号の説明】
１：分別工程、２：一次破砕工程、３：二次破砕工程、４：一次磁力選別工程、５：分級工程、６：乾燥工程、７：二次磁力選別工程、８：色彩選別工程、９：不定形耐火物の製造工程、１０：混練工程、１１：吹き付け材処理工程（吹き付け・補修材工程）、１２：成形処理工程、２０：色彩選別装置、２１：ベルトコンベア、２２：ランプ、２３：カメラ、２４：エアーガン、２５：良品用シュート、２６：不良品用シュート
Claims (7)
- 製鉄工場で使用された後の耐火物を回収して種類毎に分別する分別工程と、分別された耐火物を粗破砕しながら粗地金を回収する一次破砕工程と、一次破砕された耐火物を再度破砕する二次破砕工程と、二次破砕された耐火物を磁性のものと非磁性のものに磁力選別する一次磁力選別工程と、一次磁力選別により選別された前記非磁性の耐火物を粒子径毎に篩分けする分級工程と、該分級工程を通した耐火物を再度磁力選別して非磁性のものを回収する二次磁力選別工程を有することを特徴とする耐火物の再利用方法。
- 請求項１記載の耐火物の再利用方法において、前記分別工程は、炭素含有耐火物と炭素を含まない耐火物に分別して回収することを特徴とする耐火物の再利用方法。
- 請求項１又は２記載の耐火物の再利用方法において、前記分級工程で篩分けした耐火物を乾燥する乾燥工程を有することを特徴とする耐火物の再利用方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐火物の再利用方法において、前記分級工程で分級された耐火物から色彩によって変質層を含む耐火物を除去する色彩選別工程を有することを特徴とする耐火物の再利用方法。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐火物の再利用方法において、前記分級工程で分級された５ｍｍ以上の粒子からなる耐火物を不定形耐火物の粗骨材に使用することを特徴とする耐火物の再利用方法。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐火物の再利用方法において、前記分級工程で分級された５ｍｍ未満の粒子を成形する成形処理工程、又は該粒子を吹き付け材にする吹き付け材処理工程を有することを特徴とする耐火物の再利用方法。
- 請求項３記載の耐火物の再利用方法において、前記分級工程で分級された５ｍｍ未満の粒子を前記乾燥工程で処理することを特徴とする耐火物の再利用方法。
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