JP5711978B2

JP5711978B2 - 金属鉄含有ダストの塊成化方法

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Publication number: JP5711978B2
Application number: JP2011004935A
Authority: JP
Inventors: 武居　博道; 博道武居; 佐藤　三郎; 三郎佐藤
Original assignee: Astec Irie Co Ltd
Current assignee: Astec Irie Co Ltd
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2031-01-13
Also published as: JP2012144784A

Description

本発明は、製鉄所の製鋼工程で発生する金属鉄含有ダストの塊成化方法に関する。

従来、製鉄所の製鋼工程で発生する金属鉄含有ダスト、例えば、転炉操業時に発生する転炉ダストのリサイクル方法として、転炉ダストを湿式集塵機にて湿潤状態で回収し、土間に広げて自然乾燥（天日乾燥）した後に塊成化して炉上バンカーに貯留しておき、吹錬中に炉上バンカーから転炉内に装入することが行なわれている。
また、特許文献１には、湿式集塵機で回収した湿潤状態の転炉ダストを脱水処理して転炉に前装入し、不活性雰囲気中で転炉の残熱により乾燥することが提案されている。
更に、特許文献２には、湿潤状態の転炉ダストにセメント等のバインダーを加えて混錬して作製した混練物をブリケットに成形し、ブリケットを乾燥した後に転炉に前装入することが提案されている。

特開昭６１−１６３２０４号公報特開平７−３１６６２２号公報

しかしながら、湿潤状態の転炉ダストを自然乾燥した後に塊成化して、吹錬中に転炉内に装入する方法では、回収される転炉ダスト量に応じて土間と炉上バンカーを確保しなければならないという問題がある。
また、特許文献１に記載する湿潤状態の転炉ダストを転炉内に前装入して乾燥する方法では、溶銑装入前の作業が煩雑になると共に転炉内を不活性雰囲気に調整するために処理コストが上昇することに加えて、湿潤状態の転炉ダストの乾燥時間を確保する必要があるため、転炉の回転効率が低下し、生産性が低下するという問題がある。
一方、特許文献２に記載する転炉ダストをブリケットにして転炉内に前装入する方法では、混練物の水分量をブリケットの成形が可能な範囲に調整する必要があること、転炉内に投入したブリケットが急加熱された際に爆裂しないように、ブリケットの水分量を調整するために専用の乾燥装置と乾燥時間を要し、転炉ダストの処理コストが上昇するという問題がある。ここで、転炉内に前装入したブリケットが爆裂すると、転炉内の高温雰囲気中で粉化した転炉ダストと転炉内の空気中の酸素とが反応して、転炉ダスト中の金属鉄が酸化鉄に変化する。このため、転炉に投入した転炉ダスト中の金属鉄の含有量が低下し、転炉から発生した転炉ダストを転炉にリサイクルすることで鉄分を回収して、出鋼歩留りを向上させることで製造原価の低減を図ることが困難になる。したがって、転炉ダストの処理コストの上昇分に対して鉄分回収による製造原価の低減分が勝る必要がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、製鉄所の製鋼工程で発生し金属鉄の含有量の高い金属鉄含有ダストを簡単、安価、短時間で塊成化できる金属鉄含有ダストの塊成化方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法は、製鉄所の製鋼工程で発生する金属鉄含有ダストを湿式集塵機で回収し、粒径が６０μｍ以上のダストを８０質量％以上有する粗粒ダスト（Ａ）と、該粗粒ダスト（Ａ）以外の粒径が６０μｍ未満のダストを主体とする細粒ダストに分級する第１工程と、
前記粗粒ダスト（Ａ）に、該粗粒ダスト（Ａ）の２〜５質量％の範囲の水を加えて、該水を加えた粗粒ダスト（Ｂ）の含水率を１０〜１５質量％にすると共に、前記粗粒ダスト（Ａ）の８質量％以上２０質量％未満のセメントを加えて混練機で混練して混練物を製造する第２工程と、
前記混練物を雌金型内に所定量入れて雄金型で圧縮成形して一部の水を除去して、前記セメントの質量に対する水の質量の比が０．６以上１以下の状態の固形物を形成する第３工程と、
前記固形物を養生して製鋼工程用の塊成原料とする第４工程とを有する。

本発明に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法において、前記第４工程で、前記塊成原料は、前記固形物を前記雌金型から吸引パッドにより取出し、少なくとも２４時間養生して製造されることが好ましい。

本発明に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法において、前記塊成原料は、厚みが１５〜３０ｍｍの範囲にある板状物とすることができる。

本発明に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法において、前記金属鉄含有ダストは転炉操業時に発生するダストとすることができる。

本発明に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法においては、粗粒ダスト（Ａ）に、粗粒ダスト（Ａ）の８質量％以上２０質量％未満のセメントと、粗粒ダスト（Ａ）の２〜５質量％の範囲の水を加えて、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率が１０〜１５質量％となるようにするので、得られた粗粒ダストの微妙な水分調整を行わずに（例えば、脱水処理を行わずに）そのまま使用することができ、処理が容易になる。そして、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率を１０〜１５質量％とすることで、粗粒ダストの流動性が高まり、粗粒ダストとセメントの均一な混練物を得ることができ、得られる固形物の強度を安定化することができ、塊成原料の強度も安定化する。また、混練物を圧縮成形して一部の水を除去し、固形物におけるセメントの質量に対する水の質量の比を０．６以上１以下とするので、得られた固形物を直ちに脱枠してハンドリングすることができると共に、固形物の固化を早めることができ、養生（乾燥）時間の短縮化を図ることができる。これにより、製鉄所の製鋼工程で発生する金属鉄含有ダストの処理コストの低減を図ることができる。
更に、粗粒ダストを用いて形成した固形物を養生して製鋼工程用の塊成原料とするので、塊成原料の内部に形成されている気孔は断面積が大きく、かつ表面と連通し易く、塊成原料を急加熱しても、内部に発生した水蒸気は容易に塊成原料の表面から抜け出ることができ、塊成原料を製鋼工程にリサイクルした際に急加熱されても爆裂を防止でき、塊成原料の酸化を抑えることができる。これにより、製鉄所の製鋼工程で発生する金属鉄含有ダスト中の粗粒ダストを金属鉄分の多い状態で製鋼工程に低コストでリサイクルすることができる。その結果、製鋼工程における出鋼歩留りが向上し、製造原価を低減することができる。
なお、金属鉄含有ダストを粗粒ダストと細粒ダストに分級する装置、混練に使用する装置、圧縮成形に使用する装置、及び固形物の養生（乾燥）を行う装置は、いずれも簡単な構成なので、設備コストが安価となる。

本発明に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法において、固形物を雌金型から吸引パッドにより取出す場合、自動化が可能になる。これにより、製鉄所の製鋼工程で発生する金属鉄含有ダストの処理コストの低減を図ることができる。
なお、固形物を雌金型内から吸着して取出す吸引パッドを備えた取出しに使用する装置は、簡単な構成なので、設備コストが安価となる。

本発明に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法において、塊成原料が、厚みが１５〜３０ｍｍの範囲にある板状物である場合、例えば、板状物の重量を５〜２０ｋｇの範囲にすると、ハンドリングが容易になると共に、転炉内に直接投入することができる。

本発明に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法において、金属鉄含有ダストが転炉操業時に発生するダストである場合、転炉で発生するダストの塊成化を簡単、安価、かつ短時間で行うことができる。そして、転炉に塊成原料を前装入して急加熱しても、爆裂が抑制されるため、塊成原料を形成している粗粒ダストの酸化が抑制され、粗粒ダスト中の金属鉄の含有量を高位に維持することが可能になる。その結果、転炉の出鋼歩留りを向上することができる。

本発明の一実施の形態に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法が適用される塊成化設備のブロック図である。雌金型内の説明図である。固形物中のセメントの質量に対する水の質量の比、養生日数、及び塊成原料の圧縮強度の関係を示すグラフである。固形物の養生日数と強度の関係を示すグラフである。

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。
先ず、本発明の一実施の形態に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法が適用される塊成化設備１０について説明する。図１に示すように、塊成化設備１０は、製鉄所の製鋼工程で発生し、湿式集塵機（図示せず）で回収された金属鉄含有ダスト（例えば、転炉又は電気炉の操業時に発生するダスト）を、粒径６０μｍ以上のダストを８０質量％以上有する粗粒ダスト（Ａ）と、粒径が６０μｍ未満のダストを主体とする細粒ダストに分級する際に使用する分級装置１１と、分級して得られた粗粒ダスト（Ａ）に、粗粒ダスト（Ａ）の２〜５質量％の範囲の水を加えて、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率を１０〜１５質量％にすると共に、粗粒ダスト（Ａ）の８質量％以上２０質量％未満のセメントを加えて混練して混練物を製造する混練機１２及び混練機１２で製造された混練物を外部に排出する混練物取出し機１３を備えた混練装置１４とを有している。

また、塊成化設備１０は、混練物取出し機１３から送出された混練物を貯留する混練物容器１５と、対となる雌金型１６及び雄金型１７（図２参照）を備えた成形機１８と、混練物容器１５から所定量の混練物を雌金型１６内に供給する混練物供給機１９とを備え、雌金型１６内に投入された混練物を雄金型１７で圧縮成形して固形物を形成する成形装置２０を有している。更に、塊成化設備１０は、雌金型１６内の固形物を吸引して取出す吸引パッド２１を備え、取出した固形物を搬送する取出し装置２２と、固形物の搬送に合わせてパレット（図示せず）を順次供給しながら固形物を受入れるパレット供給装置２３と、固形物が載置されたパレットを移動可能な養生ラック２４内に多段に積載するパレット分配機２５と、入口側にラック装入機２６、出口側にラック引出機２７を備え、パレットが積載された養生ラック２４を入口側から順次受入れ、養生ラック２４を移動させながら固形物の乾燥を行って出口側から順次取出す養生室２８とを備えた養生装置２９とを有している。

なお、養生室２８より取出された養生ラック２４からは、乾燥後の固形物が載置されたパレットが引出され、空になった養生ラック２４は、ラック回送装置３０によりパレット分配機２５に戻される。一方、乾燥後の固形物が載置されたパレットからは、乾燥後の固形物が取出され、固形物の貯蔵容器に収納される。また、空になったパレットは、パレット回送装置３１によりパレット供給装置２３に戻される。

分級装置１１は、湿式集塵機で回収した金属鉄含有ダストを貯めておく図示しない貯蔵槽からポンプ（図示せず）で汲み出したスラッジから、６０μｍ未満の粒径の金属鉄含有ダスト（細粒ダスト）を通過させて６０μｍ以上の粒径の金属鉄含有ダスト（粗粒ダスト）を回収する、例えば振動篩いを備えた粗粒分離機３２と、細粒ダストの脱水を行う脱水機３３と、回収された粗粒ダストを、例えばベルトコンベア（図示せず）で搬送して貯める粗粒ダスト受入槽３４と、脱水された細粒ダストを貯める細粒ダスト受入槽３５とを有している。また、混練装置１４に設けられた混練機１２には、従来から窯業製品の製造に使用している混練機を使用することができ、混練物取出し機１３には、従来からあるスクリューコンベア等の混練物搬送機を使用することができる。なお、混練装置１４には、粗粒ダスト受入槽３４から所定量の粗粒ダストを取出すダスト切り出し機３６と、セメント貯留槽３７から所定量のセメントを取出すセメント切り出し機３８と、水タンク３９から所定量の水を取出す注水手段４０が設けられているが、ダスト切り出し機３６、セメント切り出し機３８には、従来からある粉体用の定量切り出し機を、注水手段４０には、従来からある液体用の定量切り出し機をそれぞれ使用することができる。

成形装置２０を構成する混練物供給機１９及び成形機１８には、従来から窯業製品の製造に使用している混練物供給機及び成形機をそれぞれ使用することができる。また、図２に示すように、雌金型１６は、多数の貫通孔４１が形成され、例えば、平面視して正方形の底板部材４２と、底板部材４２の周囲に立設された側壁部材４３と、底板部材４２の上面に貫通孔４１を覆うように配置された濾布４４と、側壁部材４３の外側に配置され、底板部材４２と側壁部材４３を一体的に保持する枠体４５とを有している。このような構成とすることで、上方の開口から所定量の混練物を雌金型１６内に投入し、雄金型１７を開口から雌金型１６内に挿入して下方に押圧することにより、混練物から正方形の板状の固形物を得ることができる。そして、雌金型１６内で混練物を雄金型１７で押圧して固形物が形成される際、混練物に含有されている水分の一部は押し出され、濾布４４を通過して貫通孔４１から底板部材４２の下面側に到達し、雌金型１６外に排出される。

吸引パッド２１を備えた取出し装置２２、パレット供給装置２３、及びパレット分配機２５には、従来から窯業製品の製造に使用している吸引パッドを備えた取出し装置、パレット供給装置、及びパレット分配機をそれぞれ使用することができる。また、養生装置２９を構成するラック装入機２６、ラック引出機２７、及び養生室２８には、従来から窯業製品の製造に使用しているラック装入機、ラック引出機、及び養生室をそれぞれ使用することができ、ラック回送装置３０及びパレット回送装置３１にも、従来からある搬送装置を使用することができる。これにより、成形機１８で成形された固形物の取出しから固形物の養生までを自動化することができ、処理コストを安価にできる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る金属鉄含有ダストの塊成化方法について説明する。
金属鉄含有ダストの塊成化方法は、製鉄所の製鋼工程で発生する金属鉄含有ダストを湿式集塵機で回収し、分級装置１１を用いて粒径が６０μｍ以上のダストを８０質量％以上有する粗粒ダスト（Ａ）と粒径が６０μｍ未満のダストを主体とする細粒ダストに分級する第１工程と、粗粒ダスト（Ａ）に粗粒ダスト（Ａ）の２〜５質量％の範囲での一律の水を加えて、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率を１０〜１５質量％にすると共に、粗粒ダスト（Ａ）の８質量％以上２０質量％未満のセメントを加えて混練機１２で混練して混練物を製造する第２工程と、混練物を雌金型１６内に所定量入れて雄金型１７で圧縮成形して一部の水を除去して、セメントの質量に対する水の質量の比が０．６以上１以下の状態の板状の固形物を形成する第３工程と、固形物を雌金型１６から吸引パッド２１により取出し、養生装置２９を用いて少なくとも２４時間養生して製鋼工程用の塊成原料とする第４工程とを有している。以下、詳細に説明する。

製鉄所の製鋼工程で発生した金属鉄含有ダストは、湿式集塵機で回収しスラッジとして貯蔵槽に貯留する。そして、貯蔵槽からスラッジをポンプで汲み出し、粗粒分離機３２で粗粒ダストを分離して回収し、粗粒ダスト受入槽３４に貯留する。一方、粗粒ダストを回収した残りの細粒ダストは、脱水を行った後、細粒ダスト受入槽３５に貯留する（以上、第１工程）。

粗粒ダスト受入槽３４から所定量の粗粒ダスト（Ａ）を切り出し、混練機１２に供給する。また、粗粒ダスト（Ａ）の８質量％以上２０質量％未満のセメントをセメント貯留槽３７から切り出し、混練機１２に供給する。更に、粗粒ダスト（Ａ）の２〜５質量％の範囲の水を加えて、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率を１０〜１５質量％にした状態で混練機１２を稼動させて混練物を製造する。このように、得られた粗粒ダストを微妙な水分調整を行わずにそのまま使用することができるので、処理が容易になり、処理コストが低下する。ここで、セメントの量が、粗粒ダスト（Ａ）の８質量％未満では、混練物中の粗粒ダスト同士を連結するセメント水和物の形成量が低下するため十分な強度の固形物が得られず好ましくない。一方、セメントの量が、粗粒ダスト（Ａ）の２０質量％以上になると、セメント水和物の形成量が過多になり、セメントコストが上昇して処理コストが高くなるので好ましくない。

なお、セメント中には、硫黄が含有されているので、粗粒ダストを製鋼工程にリサイクルすると、製鋼工程で硫黄の混入という問題が生じる。ここで、使用量範囲（粗粒ダスト（Ａ）の８質量％以上２０質量％未満）を超えてセメントを使用した場合、例えば、セメントの使用量が粗粒ダスト（Ａ）の２０質量％である場合、セメント中の硫黄の含有量は１．５質量％程度のため、粗粒ダストの製鋼工程へのリサイクル率を、製鋼工程でのダストの発生量と同一とすると、セメントの使用による硫黄分の上昇率は鉄１トン当たり１５ｐｐｍとなる。一方、硫黄が溶鋼中に取り込まれる歩留りは、試験から１０〜２０％であることが判明しているので、１６００℃以上の実炉内では、硫黄の気化やスラグ中への混入も考えられ、例えば、歩留りが２０％であっても、硫黄分の上昇は約４ｐｐｍ程度と推定される。このため、粗粒ダスト（Ａ）の８質量％以上２０質量％未満のセメントを使用する場合、溶鋼品質上問題は生じないと解される。

また、粗粒ダスト受入槽３４内の粗粒ダストは、粗粒ダスト同士の間に形成される空隙が大きいため、粗粒ダスト間に水が保持され難くなり、粗粒ダスト受入槽３４内の上部側に堆積している粗粒ダストの含水率が８質量％程度であるのに対して、粗粒ダスト受入槽３４内の下部側に堆積している粗粒ダストの含水率は１２質量％程度となっている。このため、粗粒ダスト受入槽３４に供給する粗粒ダストの含水率を予め求めておき、粗粒ダスト受入槽３４内の粗粒ダスト（Ａ）の含水率に応じて２〜５質量％の範囲の水を加えることで、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率を１０質量％以上、好ましくは１２質量％以上とする。これによって、混練時の粗粒ダストとセメントの流動性を高めることができ、粗粒ダストとセメントの均一な混練物を得ることができる（以上、第２工程）。

混練物容器１５に貯留している混練物を、混練物供給機１９を用いて雌金型１６内に供給し、混練物を雄金型１７で５〜２０MＰａの加圧力で圧縮成形して板状の固形物を形成する。ここで、雌金型１６の内寸法は、例えば、縦が３００ｍｍ、横が３００ｍｍであり、これによって正方形状の板状の固形物が得られる。なお、雌金型１６内に供給する混練物の重量を変えることで、固形物の厚みを調整する。また、固形物が形成される際に、混練物に含有されている水分の一部は外部に押し出され、押し出された水は雌金型１６の底板部材４２の上面側に敷かれた濾布４４を通過して貫通孔４１から底板部材４２の下面側に到達し、雌金型１６外に排出される。これによって、雌金型１６内に供給された混練物の含水率が多少高くても、圧縮成形することで固形物の含水率を低下することができる。

図３に示すように、セメントとして早強セメントを使用して固形物を形成すると、固形物中のセメントの質量に対する水の質量の比（ｗ／ｃ）が１以下の場合は、養生日数が１日を超えると塊成原料の圧縮強度が大きく上昇することが、ｗ／ｃが１を超える場合は、養生日数が２日以上にならないと塊成原料の圧縮強度が大きく上昇しないことが、実験から得られている。ここで、固形物中のｗ／ｃが小さくなると、短い養生日数で塊成原料の圧縮強度は大きくなるが、セメント使用量の上昇に伴うセメントコストの上昇や、製造する鉄中の硫黄含有率が上昇という問題が生じる。また、塊成原料の圧縮強度を考慮するのは、塊成原料を製鋼工程で再利用する（具体的には、塊成原料を転炉又は電気炉に投入する）までに生じる塊成原料の破損を防止するためである。したがって、塊成原料の圧縮強度を過度に大きくする必要はないので、固形物中のｗ／ｃの下限を０．６にした。一方、塊成原料の生産性の観点から、養生日数は短い方が好ましいので、養生日数が１日程度でも圧縮強度が大きくなるように、固形物中のｗ／ｃの上限を１とした（以上、第３工程）。

形成された固形物は、取出し装置２２の吸引パッド２１で吸引して雌金型１６内から取出して（脱枠して）搬送し、パレット供給装置２３より供給されたパレット上に載置する。そして、固形物が載置されたパレットは、パレット分配機２５を用いて養生ラック２４内に多段に積載される。成形機１８を用いて圧縮成形した固形物中では、セメントの質量に対する水の質量の比が０．６以上１以下の範囲に調整されて、粗粒ダスト同士は、水を含有したセメントを粗粒ダスト間に生成した空隙内に存在させることにより、互いに噛み込んだ状態を形成し、粗粒ダスト間には摩擦力が発生して一体化している。また、固形物は、雌金型１６と雄金型１７を用いた圧縮成形で形成されるので、固形物は表面が平らな板状物となっている。その結果、固形物中にセメント水和物の生成による強度発現が存在しない状態でも、形成された固形物を直ちに吸引パッド２１で吸引して雌金型１６内から取出して（脱枠して）、搬送し、パレット上に載置することができる。

固形物が載置されたパレットを積載した養生ラック２４は、ラック装入機２６により養生室２８の入口から、温度と湿度が調整されている養生室２８内に装入される。ここで、養生室２８内では、養生ラック２４が新たに養生室２８内に装入される都度、前に装入された養生ラック２４は出口に向けて養生室２８内を移動する。その結果、養生ラック２４が養生室２８内を移動している間に固形物の養生（乾燥）が行われる。そして、養生室２８の出口に達した養生ラック２４は、ラック引出機２７により養生室２８内から外部に引出される。養生室２８より取出された養生ラック２４からパレットを引出し、乾燥後の固形物は、製鋼工程用の塊成原料として貯蔵容器に収納する。なお、塊成原料は、表面が平らな板状物であって、縦寸法及び横寸法がそれぞれ３００ｍｍの場合、厚みを１５〜３０ｍｍの範囲で調整すると、重さは５〜１０ｋｇの範囲となる。また、空になった養生ラック２４及びパレットは、ラック回送装置３０及びパレット回送装置３１によりそれぞれパレット分配機２５とパレット供給装置２３に戻される。ここで、養生室２８内に装入する固形物中のセメントの質量に対する水の質量の比を０．６以上１以下としているので、養生時間の短縮化を図ることができる。なお、養生時間は、養生室２８内の温度と湿度、及び１日当たりの養生ラック２４の装入台数により調整する。

例えば、粗粒ダスト（Ａ）に、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率が１２質量％となる量の水と粗粒ダスト（Ａ）の１０質量％の早強セメントを加えて混練物１、粗粒ダスト（Ａ）に、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率が１２質量％となる量の水と粗粒ダスト（Ａ）の１０質量％の普通ポルトランドセメントを加えて混練物２をそれぞれ製造した。次いで、混練物１、２をそれぞれ雌金型１６内に所定量入れて、１０MＰａの加圧力で５秒間圧縮成形して板状の固形物１、２を形成した。固形物１、２の含水率はいずれも１０質量％であり、固形物１、２中でのセメントの質量に対する水の質量の比は１となった。
そして、固形物１、２を室温（温度２５〜３０℃、相対湿度７０〜８０％）中で、１日間（２４時間）、２日間（４８時間）、及び３日間（７２時間）それぞれ養生した。図４に、養生後の固形物の圧縮強度と養生日数の関係を示す。養生後の固形物を製鋼工程用の塊成原料とする場合の圧縮強度の目標値を６N／ｍｍ^２とすると、早強セメントを使用すると１日間（２４時間）の養生で使用可能な強度になることが分かる。また、養生期間を３日間（７２時間）以上確保できる場合は、普通ポルトランドセメントの使用が可能であることが分かる（以上、第４工程）。

次に、本発明の一実施の形態に係る塊成原料について説明する。
この製鋼工程用の塊成原料は、製鉄所の製鋼工程で発生し湿式集塵機で回収された金属鉄含有ダストを分級して得られた粒径が６０μｍ以上のダストを８０質量％以上有する粗粒ダスト（Ａ）と、粗粒ダスト（Ａ）の８質量％以上２０質量％未満のセメントと、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率が１０〜１５質量％となるように加えられた水との混練物を、８〜１２MＰａの加圧力で圧縮成形して固形物を養生して得られるものである。

粗粒ダストと、セメントと、水との混練物を圧縮成形することにより、成形中に水が積極的に脱水されて固形物の含水率が、例えば７〜８質量％となり、粗粒ダスト同士は、水を含有したセメントを粗粒ダスト間に生成した空隙内に存在させることにより、互いに噛み込んだ状態を形成する。このため、粗粒ダスト間には摩擦力が発生して、固形物中にセメント水和物の生成による強度発現が存在しない状態でも、形成された固形物を直ちにハンドリングすることができる。また、水が積極的に脱水されるため、セメントが粗粒ダスト（Ａ）の８質量％以上２０質量％未満含有されていると、固形物中のセメントの質量に対する水の質量の比を１以下にすることができ、固形物の固化を早めることができる。その結果、塊成原料の製造工期が短縮化され、製鉄所の製鋼工程で発生する金属鉄含有ダストの処理コストの低減を図ることができる。なお、養生後の固形物中では、粗粒ダスト間にセメント水和物を介した連結が形成されて、塊成原料の強度が更に高くなり、塊成原料のハンドリングがより容易になる。

また、粒径が６０μｍ以上のダストを８０質量％以上含有している粗粒ダスト（Ａ）を用いた固形物を養生して塊成原料としているので、塊成原料の内部に形成される気孔は断面積が大きく、しかも、互いに連通すると共に表面とも連通している。このため、塊成原料を急加熱しても、内部に発生した水蒸気は容易に表面から抜けることができ、塊成原料の爆裂を防止できる。このため、塊成原料を残熱のある転炉や電気炉に前装入しても爆裂が防止でき、塊成原料を形成している粗粒ダストの酸化が抑制される。その結果、粗粒ダストを金属鉄分の多い状態で転炉にリサイクルすることができ、製鋼工程における出鋼歩留りが向上し、製造原価を低減することができる。

粗粒分離機で回収された含水率１０質量％の粗粒ダスト（Ａ）を、ベルトコンベアで粗粒ダスト受入槽に搬入して貯留しておく。
そして、粗粒ダスト受入槽から一定量の粗粒ダスト（Ａ）を切り出し、混練機に投入する。また、投入した粗粒ダスト（Ａ）の含水率に応じて、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率が１２質量％となるように、水を加える。更に、粗粒ダスト（Ａ）の１０質量％の早強セメントを加え、混練機で５分間混練して混練物を製造する。
混練物を雌金型内に６．７ｋｇ入れて、雄金型で１０MＰａの加圧力で５秒間圧縮して、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み２０ｍｍの固形物を成形する。圧縮成形中に混練物に含有されている一部の水が押し出されるため、固形物の含水率は８質量％となった。したがって、固形物中では、セメントの質量に対する水の質量の比は０．８となった。
固形物は、雌金型から吸引パッドに吸着させて取出し、パレットに載置する。そして、固形物を載置したパレットを養生ラックに積載し、養生ラックを養生室（温度４５℃、相対湿度８５％に調整）に装入し、２４時間養生して、製鋼工程用の塊成原料（縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み２０ｍｍ、重さ６．２ｋｇ）を作製した。なお、作製した塊成原料から試験片を作製し、圧縮強度を測定すると、圧縮強度は０．８Ｎ／ｍｍ^２であった。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、粗粒ダスト受入槽に供給する粗粒ダストの含水率を予め求めておき、粗粒ダスト受入槽内の粗粒ダストの含水率に応じて２〜５質量％の範囲の水を加えることで、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率が１０〜１５質量％となるようにして混練を行ったが、混練機に投入する粗粒ダストの含水率を混練を行う都度測定し、粗粒ダスト（Ｂ）の含水率が１０〜１５質量％となるように、測定値に応じて差額の水分を加えるようにしてもよい。

１０：塊成化設備、１１：分級装置、１２：混練機、１３：混練物取出し機、１４：混練装置、１５：混練物容器、１６：雌金型、１７：雄金型、１８：成形機、１９：混練物供給機、２０：成形装置、２１：吸引パッド、２２：取出し装置、２３：パレット供給装置、２４：養生ラック、２５：パレット分配機、２６：ラック装入機、２７：ラック引出機、２８：養生室、２９：養生装置、３０：ラック回送装置、３１：パレット回送装置、３２：粗粒分離機、３３：脱水機、３４：粗粒ダスト受入槽、３５：細粒ダスト受入槽、３６：ダスト切り出し機、３７：セメント貯留槽、３８：セメント切り出し機、３９：水タンク、４０：注水手段、４１：貫通孔、４２：底板部材、４３：側壁部材、４４：濾布、４５：枠体

Claims

製鉄所の製鋼工程で発生する金属鉄含有ダストを湿式集塵機で回収し、粒径が６０μｍ以上のダストを８０質量％以上有する粗粒ダスト（Ａ）と、該粗粒ダスト（Ａ）以外の粒径が６０μｍ未満のダストを主体とする細粒ダストに分級する第１工程と、
前記粗粒ダスト（Ａ）に、該粗粒ダスト（Ａ）の２〜５質量％の範囲の水を加えて、該水を加えた粗粒ダスト（Ｂ）の含水率を１０〜１５質量％にすると共に、前記粗粒ダスト（Ａ）の８質量％以上２０質量％未満のセメントを加えて混練機で混練して混練物を製造する第２工程と、
前記混練物を雌金型内に所定量入れて雄金型で圧縮成形して一部の水を除去して、前記セメントの質量に対する水の質量の比が０．６以上１以下の状態の固形物を形成する第３工程と、
前記固形物を養生して製鋼工程用の塊成原料とする第４工程とを有することを特徴とする金属鉄含有ダストの塊成化方法。
請求項１記載の金属鉄含有ダストの塊成化方法において、前記第４工程で、前記塊成原料は、前記固形物を前記雌金型から吸引パッドにより取出し、少なくとも２４時間養生して製造されることを特徴とする金属鉄含有ダストの塊成化方法。
請求項１又は２記載の金属鉄含有ダストの塊成化方法において、前記塊成原料は、厚みが１５〜３０ｍｍの範囲にある板状物であることを特徴とする金属鉄含有ダストの塊成化方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属鉄含有ダストの塊成化方法において、前記金属鉄含有ダストは転炉操業時に発生するダストであることを特徴とする金属鉄含有ダストの塊成化方法。