JPH10506152A - 結合中間物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 熱衝撃に対して安定な結合固形物を成形する方法が開示されている。この結合固形物は、水系媒体内で固状の鉱物性若しくは無機物質をリグノスルホン酸と混合し、該リグノスルホン酸類及び前記鉱物性若しくは無機物質との均質混合物を得るために、このリグノスルフォネートを流体状態に保津に充分な温度条件のもとに、金属イオンベースのキレート剤（生石灰のような）で前記水系媒体を処理し、飽和消和石灰の均質混合物を得、そして、この均等混合物を凝集塊とすべく、前記均等混合物を実質的に乾燥した尿素（若しくは尿素誘導体）ととともに充分に混合することによって得られるものであり、ついで、好適には型枠若しくはこれに類するものを用いて前記凝集塊をたどん形状等の形状に成形する。

Description

【発明の詳細な説明】 結合中間物 本発明は結合中間物（ボンデドメディア：bonded media）に関する。 無機材料の中にはその取り扱い及び利用が困難な形態で存在するものがある。 例えば塩基性酸素製鋼スラッジ（basic oxygen steelmaking sludge）（塩基性 酸素製鋼法の廃棄物）は３０％以下の水分と固形物を含んでおり、該固形物は、 亜鉛のような他の金属類と同様、例えば硫化鉄、酸化鉄、及びさまざまな鋳造添 加剤を含んでいる。 塩基性酸素製鋼スラッジは一般的には廃棄物と考えられており、その廃棄処理 は極めてコスト高で、しかも困難性を伴う。その理由の一部として、スラッジ中 に亜鉛が含まれていることがある。本発明者らは、”廃棄物”である塩基性酸素 製鋼スラッジや、他の含有鉱物と無機物を利用し得る方法を創案した。 したがって、本発明によれば、熱衝撃（thermally shock）に対して安定した 結合固形物（bonded solid materials）の成形法が提供される。この成形法は、 水系媒体（aqueous medium）内で固状の鉱物性あるいは無機物質をリグノスルホ ン酸類（lignosulfonate）と混合する工程と、前記キレート剤とリグノスルホン 酸及び鉱物性若しくは無機物質とを均質な混合状態を創出すべく前記リグノスル ホン酸を液状に保持できる加熱条件下で、前記水系媒体を、リグノスルホン酸に 対する多価または多座配位（子）陽イオン型キレート剤（polyvalent or polyde ntate cationic complexing agent）によって処理する工程と、得られた実質的 に乾燥（dry）した物質と、尿素若しくは尿素誘導体を含む実質的に乾燥した追 加添加剤（further reagent）とを混合して凝集塊とすべく、十分に混合する工 程とを含んでいる。 得られた凝集塊を成形加工して、例えば、たどん形状（適当な型枠若しくはこ れに類するものを使用）に、若しくは、ペレット形状に成形加工できる。あるい は、押出成形、パン凝集成形若しくはこれに類するもの等によって、これらに類 する形状に成形加工することができる。 本発明に従う方法において、前記リグノスルホン酸は、溶液の状態（例えば水 溶液）で使用が可能である。あるいは、鉱物性若しくは有機物質そのものが液状 である時には、リグノスルホン酸を粉末状で使用することかできる。前記リグノ スルホン酸はどんな適当な陽イオンをも含むことができ、かかる適当な陽イオン としては、例えば、アンモニウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオ ン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等がある。これらのうち、カルシウムイ オンが最も好ましい。 前記陽イオン型キレート剤は、遷移金属若しくはアルカリ土金属を含むことが できる。この金属は、好適には元素周期律表の第４周期のものであり、例えばカ ルシウム、鉄若しくはこれに類するものがある。中でもカルシウムが好ましく、 その酸化物であるとさらに好ましい（好適には生石灰であり、生石灰は、混合物 内で遊離水と反応するという利点がある）。 生石灰を使用する時は、ｐＨ値が１０を越える飽和消和混合物（saturated sl aked mix）を形成させるに必要な量を、水系媒体に加えることが好ましい。 前記追加添加剤は、前記飽和消和混合物に粉末状で添加すること、そして、逆 回転羽根混合（contra-rotating blade mixing）若しくはタンブリング（tumbli ng）によってその混合物が塑性（plastic）になるまで混合することが好ましい 。この混合工程は、室温から約８０℃までの温度範囲で実施される。かかる追加 添加剤は、尿素または尿素誘導体類（アルキル尿素のような）であると好適であ る。 本発明の方法で処理される鉱物性若しくは無機物質が、塩基性酸素製鋼スラッ ジであるとき、得られた成形済み凝集塊は、ついで、製鋼工程中の溶融した鋼鉄 若しくは溶融した鉄に加えられることによって、直接還元（direct reduction） を受け、金属鉄源に還元することができる。還元剤としての炭素による直接的な 還元は、一般的には約９００−１０００℃の温度範囲で実施されるものであり、 前記凝集塊には非常に強力な熱衝撃抵抗力（thermal shock resistance）がある ため、この凝集塊を崩壊（disintegrate）させないという有利性がある。さらに 加えて、成形済み凝集塊から如何なる亜鉛をもこの直接還元工程において揮散除 去し得る。 熱衝撃抵抗力の非常に大きい凝集塊を成形できることは、本発明の方法を塩基 性酸素製鋼スラッジ又は他の無機性若しくは鉱物物質から凝集塊を成形する工程 に適用する時、極めて大きな利点である。叙上の凝集塊は実質的には乾燥状態に あり、そして、有害な水を全く放出（evolution）することなく（但し、本質的 には爆発の危険性を具有する（devastating，explosive consequenses））、高 温の直接還元工程若しくはこれに類する工程に加えることができる。この熱衝撃 抵抗性は、重合した（リグニン−ベース骨格）の骨格間に形成されるスルフォニ ル及び硫黄架橋が有益に関与していると考えられている。消和工程（slaking st ep）で形成する硫酸カルシウムもまた、この熱衝撃抵抗性に関係すると考えられ ている。得られた凝集塊内に存在する硫黄は、かかる形態に化学量論的に結合さ れており、硫黄酸化物若しくは他の有害な硫黄化合物が放出されるという不都合 を実質的に阻止している。 以下、本発明の方法を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、これらは単 なる例示にすぎない。実施例１： ３０重量％の水を含有する１００ｇの塩基性酸素製鋼スラッジを部分的に乾燥 し、約１２重量％の水を含む固形物を得た。 １０ｇのカルシウムリグノスルホン酸を乾燥粉末として撹拌しながら加えた。 ついで、生石灰（酸化カルシウム）約５ｇを徐々に加えると、この混合物内に存 在する水分によって消和され、その結果、乾燥粉末が得られた。 ついで、粉末化した尿素３ｇを加え、得られた混合物を約６０℃で回転混和す ると、その結果、凝集塊が得られた。この凝集塊（ｐＨ１０を越える）を、型枠 を用いて、たどん形状に成形した。 このように形成したたどん形状のものは、熱衝撃に対して極めて安定であり、 そして、上述したように、直接還元する工程に崩壊することなく添加できた。実施例２： 硫化鉄２００ｇをベキン式逆回転羽根混合機（Bekin double-blade con tra-rotating mixer）に供給し、さらに５０重量％の水を含有するカルシウムリ グノスルホン酸溶液２０ｇを加え、かなり湿った混合物を得た。 ついで、１０ｇの生石灰（酸化カルシウム）を徐々に加えた。その結果、混合 物内の水分によって消和され、塑性混合物は自由流動粉末（free-flowjng powde r）となった。 ついで、粉末化した尿素５ｇを加え、得られる混合物を混合した。その結果、 ミキサー内でその容積は増加し、そして、ミキサーへの入電力量が増加した（６ ５ワットから９５ワットへ）。得られた混合物は、塑性であった。この凝集塊は （ｐＨは約１２）、単式浮遊リング型枠（single floating ring dje）内でたど ん形状に成形した。 得られたたどん形状の凝集塊は熱衝撃に対して非常に安定であり、溶融した硫 化鉄に、崩壊することなく、直接添加できた。（実験では３０個のたどん形状物 を溶融した硫化鉄に投入した。砕壊したものはなく、たどん形状物の全てが浮遊 状態で徐々に前記溶融した硫化鉄中に溶融した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．熱衝撃に安定な結合固形物の成形方法であって、 水系媒体内で固状の鉱物性若しくは無機物質をリグノスルホン酸類と混合する ステップと、 該リグノスルホン酸類及び前記鉱物性若しくは無機物質との均質混合物を得る べく、前記リグノスルホン酸に対する多価または多座配位子陽イオン型キレート 剤（polyvalent or polydentate cationic complexing agent）によって、前記 リグノスルホン酸類を液状に保持可能な加熱条件のもとで、前記水性媒体を処理 するステップと、 得られた実質的に乾燥（dry）した物質と、尿素若しくは尿素誘導体を含んで なる実質的に乾燥した追加添加剤（further reagent）との混合物を凝集塊とす べく混合するステップと、 を含んでいることを特徴とする熱衝撃に安定な結合固形物の成形方法。 ２．前記結合固形物の成形方法において、 前記リグノスルホン酸類が水溶液として使用されることを特徴とする請求項１ 記載の成形方法。 ３．前記結合固形物の成形方法において、 前記キレート剤は、そのカルシウム塩であることを特徴とする請求項１または ２記載の成形方法。 ４．前記結合固形物の成形方法において、 前記キレート剤は、遷移金属類又はアルカリ土金属類を含んでいることを特徴 とする請求項１から３のいずれかに記載の成形方法。 ５．前記結合固形物の成形方法において、 前記金属類は、元素周期律表の第４周期に属することを特徴とする請求項３記 載の成形方法。 ６．前記結合固形物の成形方法において、 前記キレート剤は、カルシウム化合物を含んでいることを特徴とする請求項１ 〜５のいずれかに記載の成形方法。 ７．前記結合固形物の成形方法において、 前記カルシウム化合物は、その酸化物であることを特徴とする請求項６記載の 成形方法。 ８．前記結合固形物の成形方法において、 前記追加添加剤は、尿素を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記 載の成形方法。 ９．前記結合固形物の成形方法において、 前記尿素は粉末化された形態で加えられ、そして、塑性を得るまでタンブリン グ手段若しくは逆回転羽根混合手段によって飽和消和混合物と混合されることを 特徴とする請求項８記載の成形方法。 １０．前記結合固形物の成形方法において、 前記混合は、室温から約８０℃までの温度範囲内で行われることを特徴とする 請求項９記載の成形方法。 １１．前記結合固形物の成形方法において、 前記得られた凝集塊を、たどん形状、ペレット形状、又は押出成形体の形状に 成形加工するステップが、さらに含まれていることを特徴とする請求項１〜１０ のいずれかに記載の成形方法。 １２．前記結合固形物の成形方法において、 前記鉱物性若しくは無機物質は、塩基性酸素製鋼スラッジを含んでなることを 特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の成形方法。 １３．前記結合固形物の成形方法において、 前記成形済み凝集塊を、製鋼工程において溶融した鋼鉄若しくは溶融した鉄に 加える工程が、請求項１１記載の成形方法にさらに追加されていることを特徴と する請求項１２に記載の成形方法。 １４．前記結合固形物の成形方法において、 前記鉱物性若しくは無機物質は、硫化鉄を含んでなることを特徴とする請求項 １〜１１のいずれかに記載の成形方法。