JP4710242B2 - 金属原料用のブリケットの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、金属原料用のブリケットの製造方法に関し、特に、研削切粉等の金属粉末を含む再資源化可能な材料からブリケットを得る方法に関する。

軸受鋼や浸炭鋼等の鉄系金属を研削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技術が提案されている。例えば特許文献１には、水分及び油分の含有量を調整した綿状凝集体を、プレスにより圧縮成形して多孔質体（脆性成形体）を得、この多孔質体を固形化補助剤の水溶液に浸して、当該多孔質体に固形化補助剤を含浸させた後、自然乾燥（養生）させることにより、製鋼原料用のブリケットを得る技術が開示されている。
特開２００１−２４１０２６号公報（図１）

前記した製鋼原料用のブリケットの製造においては、自然乾燥によって多孔質体を乾燥しているので、その乾燥に非常に長時間を要する。そこで、乾燥炉を用いて短時間で乾燥させることが試みられている。ところが、圧縮成形により得られる多孔質体は、嵩密度が大きくばらつくことから、これを固形化補助剤の水溶液に浸すと、多孔質体に含浸される水分の量も大きくばらつくことになる。例えば多孔質体の嵩密度が１．５〜３．５の範囲でばらつくと、固形化補助剤を含浸させた後の多孔質体の含水量は２０〜２００ｃｃの範囲でばらつくことになる。このため、乾燥炉を用いて多孔質体を乾燥させようとしても、その乾燥時間を、含水量の最も多い多孔質体の乾燥に要する時間に設定する必要がある。

また、圧縮成形直後の多孔質体は、当該圧縮成形に伴って３０〜５０℃程度昇温するが、これを直ちに固形化補助剤に浸しても、当該固形化補助剤が常温又は常温よりも若干低温であるため、多孔質体の温度が２０〜３０℃程度低下する。このため、後工程の乾燥工程において多孔質体を元の温度まで戻すのに多くの時間とエネルギーを必要とする。
したがって、乾燥炉を用いて多孔質体の乾燥時間を短縮しようとしても、当該乾燥時間を効果的に短縮することができないとともに、乾燥のために多大なエネルギーを消費するという問題があった。

この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、多孔質体の乾燥時間を効果的に短縮することができ、乾燥のためのエネルギーを削減することができる金属原料用のブリケットの製造方法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金属原料用のブリケットの製造方法は、 金属粉末を含む再資源化用の材料を圧縮成形して昇温した多孔質体を得る成形工程と、圧縮成形した直後の前記多孔質体を、それよりも高温の固形化補助剤に浸漬させて、当該多孔質体に固形化補助剤を含浸させながら当該多孔質体の温度をさらに高める含浸工程と、固形化補助剤を含浸させた直後の多孔質体を、乾燥炉で加熱して乾燥させる乾燥工程とを含むことを特徴としている。

このような構成のブリケットの製造方法によれば、圧縮成形直後の多孔質体を、それよりも高温の固形化補助剤に浸漬するので、固形化補助剤を含浸させながら多孔質体の温度を高めることができる。このため、後工程の乾燥工程において、多孔質体を所望の乾燥温度まで迅速に昇温させることができる。

前記含浸工程においては、前記多孔質体を固形化補助剤に１５〜１８０秒間浸漬させるのが好ましい。この場合には、浸漬時間が短いので多孔質体の含水量を少なくすることができ、その分、当該多孔質体の乾燥時間をさらに短くすることができる。

前記ブリケットの製造方法においては、前記乾燥炉で発生する廃熱を含む熱を、成形工程から乾燥工程に至る搬送路上の多孔質体に供給するのが好ましい。この場合には、前記搬送路上の多孔質体を、前記廃熱を含む熱によって保温したり加熱したりすることができる。
前記固形化補助剤は、８０〜１００℃に加熱するのが好ましく、これにより、多孔質体をより高温に加熱することができ、これをより迅速に乾燥させることができる。

前記固形化補助剤としては、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、アスファルト乳剤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、機械的強度が強く、運搬、保管等の取り扱いが容易なブリケットを得ることができる。
前記再資源化用の材料としては、鉄系金属の研削切粉と研削液とを含む綿状凝集体、鉄系金属粉末と多数のショット玉とを含むショット粕、及び粉塵ダストから選択される少なくとも１種を用いてもよい。この場合には、従来産業廃棄物として埋め立て処分されていたものを、有効に再利用することができる。

この発明の金属原料用のブリケットの製造方法によれば、多孔質体の乾燥時間を効果的に短縮することができ、その乾燥に要するエネルギーを削減することができる。

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金属原料用のブリケット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１(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１(b)参照）。

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６により圧縮成形して、嵩密度が１．５〜３．５の多孔質体（脆性成形体）Ｃを得る（成形工程：図１(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とともに、余剰の水分及び油分が除去される。また、前記圧縮成形に伴って、多孔質体Ｃの温度が成形前の綿状凝集体Ｂの温度よりも３０〜５０℃昇温する。
前記多孔質体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。

前記成形工程が完了すると、直ちに前記多孔質体Ｃに固形化補助剤Ｄを含浸させる（含浸工程：図１(d)参照）。この固形化補助剤Ｄの含浸は、例えば搬送機構７ａと固形化補助剤Ｄを溜めたタンク７ｂとを備える浸漬装置７を用いて行う。前記搬送機構７ａは、前記プレス６から搬出される多孔質体Ｃを受け止めて下降させ、タンク７ｂ内の固形化補助剤Ｄに所定時間浸漬させた後、上昇させて、後述の乾燥炉１０に供給するものである。

前記タンク７ｂ内にはヒータ７ｃが配置されており、固形化補助剤Ｄは、当該ヒータ７ｃによって、圧縮成形直後の多孔質体Ｃの温度よりも高い温度に加熱されている。具体的には、８０〜１００℃に加熱されている。また、多孔質体Ｃは、固形化補助剤Ｄ中に１５〜１８０秒間浸漬される。この含浸時間は、従来の浸漬時間（１５分以上）に比べて大幅に短縮されており、これにより、多孔質体Ｃ中に含浸される固形化補助剤Ｄの量を減らして、当該多孔質体Ｃ中の水分の含有量を少なくしている。

前記固形化補助剤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種の水溶液を用いるのが好ましく、これにより、多孔質体Ｃを容易且つ強固に固形化することができる。

次に、前記含浸工程が完了した多孔質体Ｃを、前記搬送機構７ａによって直ちに乾燥炉１０に搬送して乾燥させる（乾燥工程：図１(e)参照）。この乾燥炉１０はガスバーナ１０ａ、メッシュコンベア１０ｂ及びブロアー１０ｃ等を備える連続式の加熱炉である。この乾燥炉１０の内部は、ワーク搬入口側の第１の加熱ゾーンＺ１とワーク搬出側の第２加熱ゾーンＺ２とに区画されており、第１の加熱ゾーンＺ１は例えば１３０〜１７０℃の雰囲気温度に設定され、第２加熱ゾーンＺ２は例えば１００℃〜１２０℃の雰囲気温度に設定されている。

前記乾燥炉１０のワーク搬入口は、開口した状態で前記浸漬装置７に臨ませてあり、これにより、当該乾燥炉１０の廃熱や輻射熱を含む熱を、成形工程から乾燥工程に至る搬送路上の多孔質体Ｃに供給して、当該多孔質体Ｃを保温したり加熱したりできるようになっている。なお、前記搬送路は、断熱材で適宜覆ってもよい。

以上により乾燥された多孔質体Ｃは、前記メッシュコンベア１０ｂによってワーク搬出口を通して、製品回収ボックス１１内に供給される（図１(f)参照）。以上により、製鋼原料用のブリケットＡを得ることができる。

以上の構成のブリケットの製造方法によれば、圧縮成形直後の多孔質体Ｃを、８０〜１００℃に加熱した固形化補助剤Ｄに浸漬して、当該多孔質体Ｃを加熱し、この加熱した多孔質体Ｃを迅速に乾燥工程に供給するようにしているので、乾燥工程において、多孔質体Ｃを所望の乾燥温度まで迅速に昇温させることができ、乾燥時間を効果的に短縮することができる。例えば、直径６０〜７０ｍｍ×長さ４０〜５０ｍｍの多孔質体Ｃを、常温の固形化補助剤Ｄに浸漬する場合には、通常８〜１６時間の乾燥時間が必要であるが、本発明の製造方法によれば、１〜４時間の乾燥時間で十分である。したがって、乾燥のためのエネルギーを大幅に削減することができる。

また、前記多孔質体Cを固形化補助剤Dに浸漬させる時間を短くして、当該多孔質体Ｃの含水量を少なくしているとともに、前記乾燥炉１０で発生する廃熱を含む熱で、成形工程から乾燥工程に至る搬送路上の多孔質体Cを保温したり加熱したりしているので、多孔質体Ｃの乾燥時間をより効果的に短くすることができる。

表１は、本発明の製造方法を適用して製鋼原料用のブリケットを製造した場合の、多孔質体の乾燥状態を評価した結果を示している。この評価試験の条件は以下の通りである。
(1)固形化補助剤：珪酸ソーダ水溶液（原液：水＝１：２）、温度９５℃
(2)炉内温度：１２０〜１３０℃
(3)多孔質体：直径６６ｍｍ×長さ４０ｍｍ
(4)固形化補助剤含浸時間：３０秒
なお、製鋼原料用のブリケットに要求される含水率は一般に３重量％以下である。また、含水率はブリケットの中心部で測定した。

表１より、乾燥時間５０分で製鋼原料用のブリケットに要求される含水率を達成できることが明らかである。
また、図２は前記評価試験における多孔質体の温度を経時的に示したグラフ図である。同図より、圧縮成形直後の多孔質体の温度が５０℃であり、含浸工程で約１８℃昇温した状態で乾燥炉に供給できることが分かる。

なお、再資源化用の材料としては、前記綿状凝集体Ｂの他、金属粉末と多数のショット玉とを含むショット粕、製鋼・精錬工程等で発生する金属粉末を含む粉塵ダストや、これらを混合したものを用いてもよく、要するに、当該材料としては、綿状凝集体、ショット粕及び粉塵ダストから選択される少なくとも１種を用いてもよい。

この発明の一実施形態に係る金属原料用のブリケットの製造方法を示す工程図である。 評価試験における多孔質体の温度を経時的に示したグラフ図である。

符号の説明

Ａ ブリケット
Ｂ 綿状凝集体（再資源化用の材料）
Ｃ 多孔質体
Ｄ 固形化補助剤

Claims (6)

1. 金属粉末を含む再資源化用の材料を圧縮成形して昇温した多孔質体を得る成形工程と、
   圧縮成形した直後の前記多孔質体を、それよりも高温の固形化補助剤に浸漬させて、当該多孔質体に固形化補助剤を含浸させながら当該多孔質体の温度をさらに高める含浸工程と、
   固形化補助剤を含浸させた直後の多孔質体を、乾燥炉で加熱して乾燥させる乾燥工程と
   を含むことを特徴とする金属原料用のブリケットの製造方法。
2. 前記含浸工程において、前記多孔質体を固形化補助剤に１５〜１８０秒間浸漬させる請求項１記載の金属原料用のブリケットの製造方法。
3. 前記乾燥炉で発生する廃熱を含む熱を、成形工程から乾燥工程に至る搬送路上の多孔質体に供給する請求項１記載の金属原料用のブリケットの製造方法。
4. 前記固形化補助剤を８０〜１００℃に加熱する請求項１記載の金属原料用のブリケットの製造方法。
5. 前記固形化補助剤として、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、アスファルト乳剤から選択される少なくとも１種を用いる請求項１記載の金属原料用のブリケットの製造方法。
6. 前記再資源化用の材料として、鉄系金属の研削切粉と研削液とを含む綿状凝集体、金属粉末と多数のショット玉とを含むショット粕、及び粉塵ダストから選択される少なくとも１種を用いる請求項１記載の金属原料用のブリケットの製造方法。

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