JPH0629472B2 - 粒子状材料の冷間結合方法 - Google Patents
粒子状材料の冷間結合方法Info
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- JPH0629472B2 JPH0629472B2 JP61015940A JP1594086A JPH0629472B2 JP H0629472 B2 JPH0629472 B2 JP H0629472B2 JP 61015940 A JP61015940 A JP 61015940A JP 1594086 A JP1594086 A JP 1594086A JP H0629472 B2 JPH0629472 B2 JP H0629472B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鉱石、石炭、コークス、ダスト等の冷間結合方
法に関するものである。
法に関するものである。
（従来の技術） 従来状材料を固めて固体の塊とすることが必要とされる
分野は、数多く存在し、たとえば製鉄業においては、高
炉原料である粒子状鉄鉱席及び粒子状コークス、またコ
ークス炉原料である粒子状石炭、また有価金属及び燃料
の有効利用を考慮した発生ダスト等である。
分野は、数多く存在し、たとえば製鉄業においては、高
炉原料である粒子状鉄鉱席及び粒子状コークス、またコ
ークス炉原料である粒子状石炭、また有価金属及び燃料
の有効利用を考慮した発生ダスト等である。
近年このような粒子状材料の処理方法として、処理所要
エネルギーの低減及び無公害化の見地から、冷間結合方
法が急速に開発されており、通常造粒または加圧手段を
用いて、所望形状に成形し、かつ使用過程において耐え
うるような強度を付加し、粉化率が少なく利用価値を充
分に高めるため、結合剤を粒子状材料に添加するととも
に、強度発現を充分に行なわせるため、養生処理等を行
なつているが、強度発現までに、長時間（通常７〜１０
日間）を要し、大規模な養生設備を必要とするととも
に、養成時間が長くなることによる生産性の低下などの
欠点を有している。
エネルギーの低減及び無公害化の見地から、冷間結合方
法が急速に開発されており、通常造粒または加圧手段を
用いて、所望形状に成形し、かつ使用過程において耐え
うるような強度を付加し、粉化率が少なく利用価値を充
分に高めるため、結合剤を粒子状材料に添加するととも
に、強度発現を充分に行なわせるため、養生処理等を行
なつているが、強度発現までに、長時間（通常７〜１０
日間）を要し、大規模な養生設備を必要とするととも
に、養成時間が長くなることによる生産性の低下などの
欠点を有している。
これらの欠点を解決するために、例えば特開昭４８−２
３６１３０号公報にあるように、製鉄原料ペレツト製造
方法において、造粒ペレツトの強度を向上させるため
に、炭酸ガス含有気流中に数日間暴露し、１ペレツト当
り２０kg以上の圧潰強度を確保する方法がある。
３６１３０号公報にあるように、製鉄原料ペレツト製造
方法において、造粒ペレツトの強度を向上させるため
に、炭酸ガス含有気流中に数日間暴露し、１ペレツト当
り２０kg以上の圧潰強度を確保する方法がある。
（発明が解決しようとする問題点） 従来粒子状材料の冷間結合方法で、成形された成形物の
強度向上及び強度発現性の短時間化のため、炭酸化養生
法を採用し、結合剤の種類、結合剤の添加量、結合剤添
加法及び養生方法（養生時間、炭酸ガス濃度、炭酸ガス
量、養成時成形物水分量）を種々検討されてきたが、成
形物の材料特性、例えば、原料種や粒径物及びその分布
あるいは結合剤種類、養成時成形物の水分量が変化した
場合に、その養成効果が大きく変化し、実操業時の所望
の強度を得ることができぬ場合があり、微粉の発生や、
必要以上の結合剤の使用及び養成時間の延長をまねき、
製造コストの上昇、生産量の低下、生産量変動という大
きな問題となつていた。
強度向上及び強度発現性の短時間化のため、炭酸化養生
法を採用し、結合剤の種類、結合剤の添加量、結合剤添
加法及び養生方法（養生時間、炭酸ガス濃度、炭酸ガス
量、養成時成形物水分量）を種々検討されてきたが、成
形物の材料特性、例えば、原料種や粒径物及びその分布
あるいは結合剤種類、養成時成形物の水分量が変化した
場合に、その養成効果が大きく変化し、実操業時の所望
の強度を得ることができぬ場合があり、微粉の発生や、
必要以上の結合剤の使用及び養成時間の延長をまねき、
製造コストの上昇、生産量の低下、生産量変動という大
きな問題となつていた。
本発明は前述の難点を有利に解決するためになされたも
のであり、結合剤として炭酸塩を形成する結合剤、たと
えばセメント、セメントクリンカー、ダイカルシウムシ
リケート（２CaO・SiO2）、ウオラストナイト（CaO・Si
O2）、高炉スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ、消石灰
を添加し、非焼成塊成法で成形した成形物を炭酸化養生
処理する際に、該成形物の水分を、成形物の減率乾燥期
間の水分に相当する値に保持し、炭酸化養生することに
より、常に最適な炭酸化養生を行なわせようとするもの
である。
のであり、結合剤として炭酸塩を形成する結合剤、たと
えばセメント、セメントクリンカー、ダイカルシウムシ
リケート（２CaO・SiO2）、ウオラストナイト（CaO・Si
O2）、高炉スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ、消石灰
を添加し、非焼成塊成法で成形した成形物を炭酸化養生
処理する際に、該成形物の水分を、成形物の減率乾燥期
間の水分に相当する値に保持し、炭酸化養生することに
より、常に最適な炭酸化養生を行なわせようとするもの
である。
（問題点を解決するための手段と作用） 本発明の第１の発明は、粒子状材料に炭酸塩の形成によ
り効果する結合剤と水を添加して混練し、成形加工した
成形物を炭酸ガス含有ガスと接触させて炭酸化養生処理
するに際して、上記成形物の水分を、該成形物の材料特
性で決まる減率乾燥期間の水分に相当する値に保持しな
がら、炭酸ガスを５vol ％以上含有するガスと接触さ
せ、硬化させることを特徴とする粒子状材料の冷間結合
方法である。
り効果する結合剤と水を添加して混練し、成形加工した
成形物を炭酸ガス含有ガスと接触させて炭酸化養生処理
するに際して、上記成形物の水分を、該成形物の材料特
性で決まる減率乾燥期間の水分に相当する値に保持しな
がら、炭酸ガスを５vol ％以上含有するガスと接触さ
せ、硬化させることを特徴とする粒子状材料の冷間結合
方法である。
また、第２の発明は、上記成形物の減率乾燥期間を、乾
燥用排ガスの露点もしくは水分量の変化より検知するこ
とを特徴とする第１項記載の粒子状材料の冷間結合方法
である。
燥用排ガスの露点もしくは水分量の変化より検知するこ
とを特徴とする第１項記載の粒子状材料の冷間結合方法
である。
上記したように、成形物の材料特性、例えば、原料種や
粒径及びその分布、あるいは結合剤種類、養生時成形物
の水分が変化した場合においても、常に高強度の養生後
強度を有する成形物を、短時間に製造することが可能と
なる粒子状材料の冷間結合方法である。
粒径及びその分布、あるいは結合剤種類、養生時成形物
の水分が変化した場合においても、常に高強度の養生後
強度を有する成形物を、短時間に製造することが可能と
なる粒子状材料の冷間結合方法である。
本発明の粒子状材料としては、鉄鉱石等の鉱石、石炭、
コークス、ダスト等がある。また、炭酸塩の形成により
硬化する結合剤としては、セメント、セメントクリンカ
ー、ダイカルシウムシリケート（２ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ２）、ウオラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ２）、高炉
スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ、消石灰等が適用で
きる。また、上記混練物の成形加工手段としては、ペレ
タイザー、ブリケットマシーン、ロール成形機等公知の
成形手段を任意に適用できる。尚、成形加工手段として
加圧成形機能を備えた成形手段であると添加水分量を相
対的に低減して成形加工できる。以下本発明について詳
述する。
コークス、ダスト等がある。また、炭酸塩の形成により
硬化する結合剤としては、セメント、セメントクリンカ
ー、ダイカルシウムシリケート（２ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ２）、ウオラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ２）、高炉
スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ、消石灰等が適用で
きる。また、上記混練物の成形加工手段としては、ペレ
タイザー、ブリケットマシーン、ロール成形機等公知の
成形手段を任意に適用できる。尚、成形加工手段として
加圧成形機能を備えた成形手段であると添加水分量を相
対的に低減して成形加工できる。以下本発明について詳
述する。
第１図は、バインダーとしてポルトランドセメントを添
加し、鉄鉱石をペレタイジングして成形したペレツト
を、炭酸化養生する場合に、養生時の成形物水分と、養
生時間が養生後強度にあたえる影響を示したものであ
る。
加し、鉄鉱石をペレタイジングして成形したペレツト
を、炭酸化養生する場合に、養生時の成形物水分と、養
生時間が養生後強度にあたえる影響を示したものであ
る。
これより炭酸化養生時には、養生される成形物の水分に
適切範囲が存在し、この適切水分範囲は、養生される成
形物の水分が該成形物の減率乾燥期間の水分に相当する
値であることが判明した。
適切範囲が存在し、この適切水分範囲は、養生される成
形物の水分が該成形物の減率乾燥期間の水分に相当する
値であることが判明した。
従来セメントバインダーの成形物強度は、セメントの水
和反応の進行にて強度発現すると考えられており、その
強度発現速度はきわめて遅く、所定強度に達するために
は、７〜１０日間の長時間を要する。一方炭酸化養成時
においては、その水和反応が促進され、硬化に有効な珪
酸カルシウム水和物とCaCO3 を生成し、次のような反応
により進行すると考えられる。
和反応の進行にて強度発現すると考えられており、その
強度発現速度はきわめて遅く、所定強度に達するために
は、７〜１０日間の長時間を要する。一方炭酸化養成時
においては、その水和反応が促進され、硬化に有効な珪
酸カルシウム水和物とCaCO3 を生成し、次のような反応
により進行すると考えられる。
3CaO・SiO2+H2O→Ca(OH)2+CaO・SiO2・H2O …(1) 2CaO・SiO2+H2O→Ca(OH)2+CaO・SiO2・H2O …(2) すなわち上記(1)，(2)の反応式は通常のセメントの水和
反応であり、その反応速度は遅い。一方上記(3)の反応
は上記(1)，(2)の反応で生成されたCa(OH)2 が、水中に
溶けこんだ炭酸ガスにより、CaCO3 となる反応である
が、Ca(OH)2 がCaCO3 として系外に排出されるため、上
記(1)，(2)の反応が促進されるとともに、強度発現に必
要なCaCO3 の生成も促進するという複合反応となる。
反応であり、その反応速度は遅い。一方上記(3)の反応
は上記(1)，(2)の反応で生成されたCa(OH)2 が、水中に
溶けこんだ炭酸ガスにより、CaCO3 となる反応である
が、Ca(OH)2 がCaCO3 として系外に排出されるため、上
記(1)，(2)の反応が促進されるとともに、強度発現に必
要なCaCO3 の生成も促進するという複合反応となる。
以上セメントにおける反応を示したが、セメントクリン
カー、高炉スラグ、消石灰においても同様な反応とな
る。よつて炭酸化による強度発現を有効に、かつ迅速に
行なわせしめるためには、以下の点が重要である。即ち
(a)水分を介しての反応であるため水分が必要不可欠で
あるが、もつとも強度が必要な粉粒体粒子の接触点に水
分及び結合剤が存在すること。(b)また成形物内部まで
炭酸化をおこすためには炭酸ガスの成形物内への浸透を
有利に行なわせる必要があり、このための炭酸ガス経路
としての気孔の確保である。
カー、高炉スラグ、消石灰においても同様な反応とな
る。よつて炭酸化による強度発現を有効に、かつ迅速に
行なわせしめるためには、以下の点が重要である。即ち
(a)水分を介しての反応であるため水分が必要不可欠で
あるが、もつとも強度が必要な粉粒体粒子の接触点に水
分及び結合剤が存在すること。(b)また成形物内部まで
炭酸化をおこすためには炭酸ガスの成形物内への浸透を
有利に行なわせる必要があり、このための炭酸ガス経路
としての気孔の確保である。
従って、炭酸化養生時の成形物水分を、該成形物の材料
特性、具体的には、原料種や粒径及びその分布で決まる
減率乾燥期間の水分に相当する低水分にすることは、毛
細管現象により粉流体粒子の接触点に、優先的に水分及
び結合剤を存在させる作用と、炭酸ガスの経路を確保す
る作用を発揮させることになる。
特性、具体的には、原料種や粒径及びその分布で決まる
減率乾燥期間の水分に相当する低水分にすることは、毛
細管現象により粉流体粒子の接触点に、優先的に水分及
び結合剤を存在させる作用と、炭酸ガスの経路を確保す
る作用を発揮させることになる。
減率乾燥期間とは、化学工学等の乾燥理論において、一
般に使用される技術用語であり、第２図の乾燥物水分
と、乾燥速度と関係曲線でIIIの領域で示される。減率
乾燥期間内の水分は、粒子状材料の場合、各粒子の接触
点に存在していると考えられているが、減率乾燥期間は
各物質によつて千差万別である。
般に使用される技術用語であり、第２図の乾燥物水分
と、乾燥速度と関係曲線でIIIの領域で示される。減率
乾燥期間内の水分は、粒子状材料の場合、各粒子の接触
点に存在していると考えられているが、減率乾燥期間は
各物質によつて千差万別である。
したがつて成形物原料種や粒径が変化した場合、当然減
率乾燥期間も変化するため、本発明者らは、排気された
乾燥用排ガスの露点もしくは水分量変化より、減率乾燥
期間を検知することを考えた。
率乾燥期間も変化するため、本発明者らは、排気された
乾燥用排ガスの露点もしくは水分量変化より、減率乾燥
期間を検知することを考えた。
すなわち第２図で示したように、恒率乾燥期間中（IIの
領域）は、乾燥速度は一定であるため、乾燥用排ガスの
露点もしくは水分量は一定値となるが、減率乾燥期間
（IIIの領域）に入ると、乾燥速度は低下するため、乾
燥用排ガスの露点もしくは、水分量は一定値とならず、
乾燥速度の低下に応じて、その値が低下してくるため、
容易に減率乾燥期間を検知できるものである。
領域）は、乾燥速度は一定であるため、乾燥用排ガスの
露点もしくは水分量は一定値となるが、減率乾燥期間
（IIIの領域）に入ると、乾燥速度は低下するため、乾
燥用排ガスの露点もしくは、水分量は一定値とならず、
乾燥速度の低下に応じて、その値が低下してくるため、
容易に減率乾燥期間を検知できるものである。
第３図は結合剤として早強セメントを添加し、鉄鉱石を
ロール成形機にて成形した成形物を炭酸化養生し、その
強度発現状況を図示したものであるが、非焼成塊成形法
が変化しても、成形物の粉を減率乾燥期間の水分に相当
する値に保持して、炭酸化養生することにより、養生後
強度の向上を図ることが可能である。
ロール成形機にて成形した成形物を炭酸化養生し、その
強度発現状況を図示したものであるが、非焼成塊成形法
が変化しても、成形物の粉を減率乾燥期間の水分に相当
する値に保持して、炭酸化養生することにより、養生後
強度の向上を図ることが可能である。
また第４図は結合剤としてダイカルシウムシリケートを
添加し、石炭をロール成形機にて成形した成形物を、炭
酸化養生し、その強度発現状況を図示したものである。
添加し、石炭をロール成形機にて成形した成形物を、炭
酸化養生し、その強度発現状況を図示したものである。
結合剤としてダイカルシウムシリケートを使用した場
合、その炭酸化反応はセメントの場合と若干異なり、次
のような反応により進行すると考えられる。
合、その炭酸化反応はセメントの場合と若干異なり、次
のような反応により進行すると考えられる。
CO2+H2O→H2CO3 …(4) H2CO3+2CaO・SiO2→CaCO3+CaO-SiO2-H2O …(5) しかしながらダイカルシウムシリケートの場合において
も、セメントの場合と同様に炭酸化反応を充分に行なわ
せるためには、水分を介しての反応であることと、成形
物内への炭酸ガスの浸透を考慮する必要があり、やはり
減率乾燥期間における炭酸化養生が、一番効果を発揮さ
せることになる。同様なことがウオラストナイト、転炉
スラグ、電気炉スラグにもいえる。
も、セメントの場合と同様に炭酸化反応を充分に行なわ
せるためには、水分を介しての反応であることと、成形
物内への炭酸ガスの浸透を考慮する必要があり、やはり
減率乾燥期間における炭酸化養生が、一番効果を発揮さ
せることになる。同様なことがウオラストナイト、転炉
スラグ、電気炉スラグにもいえる。
また、炭酸ガス濃度は、炭酸化反応から５Vol ％以上と
する必要があり、ＣＯ２ガスとしては、ＣＯ２を大量に
含む熱風炉、或はコークス炉等の排ガスを用いても、充
分効果は発揮できるものである。
する必要があり、ＣＯ２ガスとしては、ＣＯ２を大量に
含む熱風炉、或はコークス炉等の排ガスを用いても、充
分効果は発揮できるものである。
よつて水分を介して炭酸化反応により炭酸塩を形成し、
強度発現する結合剤においては、成形物原料種や、粒径
及び結合剤種類及び非焼成塊成法が変化した場合におい
ても、炭酸化養生時の成形物水分を、水分ゼロをのぞく
成形物の減率乾燥期間の水分に相当する値に保持し、炭
酸化養生することにより、常に最適な炭酸化養生を行な
うことが可能であり、迅速かつ高強度を有する成形物を
製造できる。
強度発現する結合剤においては、成形物原料種や、粒径
及び結合剤種類及び非焼成塊成法が変化した場合におい
ても、炭酸化養生時の成形物水分を、水分ゼロをのぞく
成形物の減率乾燥期間の水分に相当する値に保持し、炭
酸化養生することにより、常に最適な炭酸化養生を行な
うことが可能であり、迅速かつ高強度を有する成形物を
製造できる。
（実施例） 次に本発明を非焼成塊成法にて各種塊成化した成形物に
適用し、炭酸化養生を行ない、その操業結果を従来の操
業結果と共に第１表に示す。
適用し、炭酸化養生を行ない、その操業結果を従来の操
業結果と共に第１表に示す。
この表の結果より明らかなごとく、結合剤として炭酸塩
の形成により、硬化する結合剤を使用し、かつ炭酸化養
成時の成形物の水分を、該成形物の水分ゼロをのぞく減
率乾燥期間の水分に相当する値に保持し、炭酸化養生処
理を行なうことにより、成形物原料種や、粒径及び結合
剤種類及び非焼成塊成法が変化した場合においても、そ
の影響をうけず、常に最適な炭酸化養生を行なうことが
可能であり、養生時間の大巾な短縮と養生後の成形物強
度の大巾な改善が可能となり、迅速かつ高速度を有する
成形物を製造できる。
の形成により、硬化する結合剤を使用し、かつ炭酸化養
成時の成形物の水分を、該成形物の水分ゼロをのぞく減
率乾燥期間の水分に相当する値に保持し、炭酸化養生処
理を行なうことにより、成形物原料種や、粒径及び結合
剤種類及び非焼成塊成法が変化した場合においても、そ
の影響をうけず、常に最適な炭酸化養生を行なうことが
可能であり、養生時間の大巾な短縮と養生後の成形物強
度の大巾な改善が可能となり、迅速かつ高速度を有する
成形物を製造できる。
また従来法では、養生時間の短縮及び養生後成形物強度
の確保のために使用していた結合剤の削減も可能となつ
た。
の確保のために使用していた結合剤の削減も可能となつ
た。
（発明の効果） 以上のごとく本発明によれば、炭酸化養生時間の大幅な
短縮と、炭酸化養生後強度の大幅な改善が可能となり、
常に迅速かつ高強度を有する成形物を製造できる。ま
た、従来法において、養生時間の短縮及び養生後強度の
確保のために使用していた結合剤の削減も可能となり、
大幅な製造コストの低減が可能となつた。
短縮と、炭酸化養生後強度の大幅な改善が可能となり、
常に迅速かつ高強度を有する成形物を製造できる。ま
た、従来法において、養生時間の短縮及び養生後強度の
確保のために使用していた結合剤の削減も可能となり、
大幅な製造コストの低減が可能となつた。
本発明は、使用原料種や原料粒径及び結合剤種類及び非
焼成塊成法が変化しても、常に最適な炭酸化養生法を掲
示するものであり、炭酸化養生法を飛躍的に向上させる
ものである。
焼成塊成法が変化しても、常に最適な炭酸化養生法を掲
示するものであり、炭酸化養生法を飛躍的に向上させる
ものである。
第１図、第３図および第４図は、実験における本発明の
乾燥状態とペレツト強度の関係図表、第２図は本発明を
説明するための乾燥理論図表である。
乾燥状態とペレツト強度の関係図表、第２図は本発明を
説明するための乾燥理論図表である。
Claims (2)
- 【請求項１】粒子状材料に炭酸塩の形成により硬化する
結合剤と水を添加して混練し、成形加工した成形物を炭
酸ガス含有ガスと接触させて炭酸化養生処理するに際し
て、上記成形物の水分を、該成形物の材料特性で決まる
減率乾燥期間の水分に相当する値に保持しながら、炭酸
ガスを５vol ％以上含有するガスと接触させ、硬化させ
ることを特徴とする粒子状材料の冷間結合方法。 - 【請求項２】成形物の減率乾燥期間を、乾燥用排ガスの
露点もしくは水分量の変化より検知することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の粒子状材料の冷間結合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61015940A JPH0629472B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 粒子状材料の冷間結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61015940A JPH0629472B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 粒子状材料の冷間結合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62177133A JPS62177133A (ja) | 1987-08-04 |
| JPH0629472B2 true JPH0629472B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=11902755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61015940A Expired - Lifetime JPH0629472B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 粒子状材料の冷間結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629472B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0796689B2 (ja) * | 1989-06-20 | 1995-10-18 | 日本鋼管株式会社 | 非焼成ペレットの製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59157229A (ja) * | 1983-02-28 | 1984-09-06 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 非焼成塊成鉱の製造方法および装置 |
-
1986
- 1986-01-29 JP JP61015940A patent/JPH0629472B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62177133A (ja) | 1987-08-04 |
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