JPH11106965A - Ｓｎ系メッキ層の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｓｎ系メッキが施された鉄鋼廃材から上記Ｓ
ｎ系メッキをＳｎ含有酸化物として除去するにあたり、
上記Ｓｎ含有酸化物の分離を高めてＳｎ除去率を向上さ
せることのできるＳｎメッキ層の除去方法を提供する。 【解決手段】 Ｓｎ系メッキ層を有する鉄鋼廃材から該
Ｓｎ系メッキ層を加熱酸化しながら機械的に剥離し、上
記Ｓｎ系メッキ層を除去する方法において、上記鉄鋼廃
材の加熱酸化にロータリーキルン型予熱炉を用い、該予
熱炉におけるメッキ層剥離後の鉄鋼廃材排出口側の炉壁
に複数の粉体分離孔を形成しておき、該予熱炉を傾斜さ
せつつＳｎ酸化物含有粉状剥離物を上記粉体分離孔から
排出して鉄鋼廃材を回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＳｎ系メッキ層の除
去方法に関し、詳細にはＳｎを主体とするＳｎ系メッキ
層が形成された鉄鋼廃材を溶解して精錬することにより
再生鉄鋼材を製造するにあたり、上記Ｓｎ系メッキ層を
上記鉄鋼廃材から除去する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｓｎ系メッキが施された鋼材は、表面に
安定な酸化皮膜が形成されることにより美しい光沢を有
することから、食品類の容器や飲料缶として汎用されて
いる。特に飲料缶に関しては、資源の有効利用という観
点からリサイクルが進んでおり、再利用が図られてい
る。鉄鋼廃材を再利用するにあたっては、まず溶解炉に
投入して溶解し、フラックスを添加することにより不純
物元素をスラグとして捕捉し除去する方法が一般的であ
る。しかしながら、Ｓｎは製鋼の現状操業では除去しに
くい元素であり、溶鋼中に残り易い。Ｓｎが鋼中に存在
すると、鋼品質を劣化させるのみならず、鉄鋼製造時に
おいて、圧延の加熱時にＳｎが結晶粒界へ偏析して鋼の
熱間加工性を著しく阻害し、量によっては製造ができな
くなってしまう。従ってＳｎが許容範囲を超えて溶鋼中
に存在する場合には、Ｓｎ含有量の少ない溶鋼を用いて
Ｓｎの許容含有量まで希釈する方法が採用されている。

【０００３】尚、Ｓｎ系メッキ層を鋼材から除去する方
法として、これまでにも種々の方法が提案されており、
溶融状態で脱Ｓｎ処理を行う方法としては、上記の様な
フラックスを用いる方法以外にも、溶解炉内を真空状態
とし沸点の低いＳｎをガス成分として蒸発させることに
より溶鋼からＳｎを分離する方法があるが、溶鋼を真空
下におくことは生産効率が悪く実操業には適していな
い。

【０００４】また鉄鋼廃材を溶融する前にＳｎ系メッキ
層を除去する方法が検討され、鉄鋼廃材をアルカリ水
溶液中に浸漬し電位を与えてＦｅの不働態化とＳｎの溶
解促進を行なうアルカリ電解法や、硫黄存在下でＳｎ
メッキ鋼板を硫化することによりＳｎをＳｎＳとして分
離する硫化法などが提案されているが、前者のアルカ
リ電解法は効率が悪く、その上コストがかかるという問
題があり、後者の硫化法は硫黄の廃ガス処理の問題等
があり、現状では実用化に至っていない。

【０００５】そこで本発明者らは、廃ガス処理の問題が
なく、効率良く且つコストをあまりかけずにＳｎ系メッ
キ層を固体状態で除去する方法の提供を目的として、Ｓ
ｎ系メッキの施された鉄鋼廃材を、酸化性雰囲気下、５
００〜１０００℃に加熱することにより、Ｓｎ系メッキ
層を酸化物とし、これを機械的に剥離し除去する方法を
先に提案した（特開平７−１４５４３１号）。但し、こ
の方法により除去されるＳｎの除去率は、約４０〜５０
％であり、Ｓｎ除去率の向上が要望されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、Ｓｎ系メッキが施された
鉄鋼廃材から上記Ｓｎ系メッキをＳｎ含有酸化物として
除去するにあたり、上記Ｓｎ含有酸化物の分離を高めて
Ｓｎ除去率を向上させることのできるＳｎメッキ層の除
去方法を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明とは、Ｓｎ系メッキ層を有する鉄鋼廃材から該Ｓｎ系
メッキ層を加熱酸化しながら機械的に剥離し、上記Ｓｎ
系メッキ層を除去する方法であって、上記鉄鋼廃材の加
熱酸化にロータリーキルン型予熱炉を用い、該予熱炉に
おけるメッキ層剥離後の鉄鋼廃材排出口側の炉壁に複数
の粉体分離孔を形成しておき、該予熱炉を傾斜させつつ
Ｓｎ酸化物含有粉状剥離物を上記粉体分離孔から排出し
て鉄鋼廃材を回収することを要旨とするものである。

【０００８】上記Ｓｎ系メッキ層を有する鉄鋼廃材から
該Ｓｎ系メッキ層を加熱酸化しながら機械的に剥離する
にあたっては、上記鉄鋼廃材に衝撃材を混合して行うこ
とが推奨される。

【０００９】

【発明の実施の形態】特開平７−１４５４３１号に開示
した方法では、Ｓｎ系メッキ層を有する鉄鋼廃材を加熱
酸化した後、或いは加熱酸化しながら、Ｓｎ含有酸化物
を機械的に剥離除去するものであるが、Ｓｎ含有酸化物
が粉状に剥離して除去された鋼材とＳｎ含有酸化物の粉
状剥離物の分離は、その後工程で振動ふるい等を用いて
行われていた。従って、鋼材とＳｎ酸化物含有粉状剥離
物（以下、単にＳｎ酸化物という）を分離する過程で鋼
材温度は低下するものであり、溶解炉に投入するにあた
っては鋼材の再加熱が行われていた。

【００１０】そこで本発明者らは、以下の様な予備実験
を行うことによりＳｎ酸化物をロータリーキルン型予熱
炉を改良すれば十分に除去可能であることを突き止め、
本発明に想到した。即ち、ロータリーキルン型予熱炉の
出口側の炉壁に複数の粉体分離孔を形成して、Ｓｎメッ
キ鋼材を加熱酸化させて生じたＳｎ酸化物を、上記粉体
分離孔から分離する方法である。

【００１１】図１は、上記粉体分離孔を形成することに
よるＳｎ酸化物の分離効果を調べることを目的として行
った予備実験の装置構成を示す概略説明図である。図１
において、１は原料供給装置、２は回転レトルト炉（２
ａは粉体分離部，２ｂは駆動モータ，２ｃは傾動用パワ
ーシリンダー，２ｄは管内風速測定器）、３はフードシ
ュート（３ａはＳｎ酸化物排出口，３ｂは鋼板排出
口）、４はＳｎ酸化物捕集用バッグ、５は鋼板捕集装置
（５ａは鋼板捕集バッグ，５ｂはリフター，５ｃは台
車）、６は送風機（６ａは換気ダクト，６ｂは流量測定
器）、７は集塵機（７ａは集塵ダクト，７ｂは集塵ファ
ン）は夫々示す。上記回転レトルト炉２としては、直胴
部の直径が４０ｃｍ、長さ１００ｃｍのステンレス製反
応管（処理能力１００ｋｇ／バッチ）を有し、最大１０
００℃まで加熱可能な電気炉を備えているものを用い
た。尚、反応管の回転数は可変式で最大２０ｒｐｍであ
り、上記反応管の出口側には、図２に示す種々の形状の
分離孔が形成された粉体分離部を延設して実験を行っ
た。

【００１２】実験には、一辺が約５０ｍｍのＳｎメッキ
鋼板と、上記Ｓｎメッキ鋼板との重量比が６．７の比率
で厚板切断片を衝撃材として加えた鋼材を原料として用
い、原料供給装置１の電磁フィーダーにより、１００ｋ
ｇの原料を大気下９５０℃に加熱された回転レトルト炉
２内に供給した。上記回転レトルト炉２において２０ｒ
ｐｍの回転数で１５分間酸化処理した後、炉を傾斜さ
せ、鋼材及びＳｎ酸化物を排出させた。

【００１３】このときＳｎ酸化物は、鋼板及び衝撃材と
共に粉体分離部２ａに移動して粉体分離孔から落下し、
Ｓｎ酸化物排出口３ａからＳｎ酸化物捕集用バッグ４に
集めた。鋼板及び衝撃材は、鋼板排出口３ｂから落下
し、鋼板捕集装置５に集められ、その後振動ふるいによ
り鋼板とＳｎ酸化物を分離した。

【００１４】排出中に粉体分離孔から分離されＳｎ酸化
物捕集用バッグ４に集められたＳｎ含有酸化物と、鋼材
と共に排出される酸化物の重量割合を粉体分離孔の形状
ごとに求めた。図３は、夫々のタイプの粉体分離孔ごと
の分離率（Ｓｎ酸化物捕集用バッグ４内の酸化物重量／
全酸化物重量）である。タイプａの形状を有する粉体分
離孔（孔の長手方向と鋼材の排出方向が垂直の場合）を
用いた場合には、鋼板の一部が粉体分離孔に引っかかる
等して、Ｓｎ酸化物の分離率が他のタイプの孔形状に比
べて低くなった。但し、いずれの形状の粉体分離孔であ
っても粉体分離孔のない場合（分離率４０％程度）より
も高い分離率が得られ，特にタイプｃの形状を有する粉
体分離孔の場合には高い分離率が得られた。

【００１５】なお送風機６から送られる風力により、鋼
板から剥離して分離しているＳｎ酸化物を、シュートボ
ックス３の上方に配設された集塵機７に送給して捕集す
れば、Ｓｎ酸化物の分離率は一層高まり望ましい。

【００１６】本発明を実施するにあたり用いるロータリ
ーキルンの回転速度は０．２ｒｐｍ以上であれば良く、
１ｒｐｍ以上が好ましく、５ｒｐｍ以上がより好まし
い。ロータリーキルン内での滞留時間は長い程Ｓｎの除
去率は高まるが、鉄歩留り及び生産効率は低下するので
２０〜５０分間程度を上限とすることが推奨される。

【００１７】また鉄鋼廃材中に衝撃材を混合すれば、鉄
鋼廃材に衝撃を与える頻度を多くすることができ、上記
鉄鋼廃材からＳｎ含有酸化物を効率的に且つ確実に剥離
させることができる。衝撃材としては、厚板をシュレッ
ダー等により切断した厚板切断片等を用いることがで
き、衝撃材の配合量としては、鉄鋼廃材に対して重量比
で１以上が好ましく、１０以上であればより好ましい。

【００１８】Ｓｎ系メッキ層を加熱・酸化するにあたっ
ては、加熱温度が低過ぎるとメッキ界面まで酸化できな
いので十分な脱Ｓｎができず、一方加熱温度が高過ぎる
と鋼材が軟化融着するので、５００〜１０００℃の温度
域を採用することが望ましい。この温度域であれば、高
温側である程、短時間の加熱で酸化することが可能であ
り、７００℃以上が好ましく、８００℃以上であればよ
り好ましい。またＳｎの除去率を向上させるには、酸化
装置内の雰囲気中の酸素濃度は高い方が望ましく、５％
以上は必要であり、２０％以上であればより好ましい。

【００１９】Ｓｎメッキの酸化に要する時間は、雰囲気
温度及び酸素濃度により異なるが、大気雰囲気の場合に
は、例えば９５０℃で約１０分間、１０００℃の場合に
は約２分間でＳｎメッキ層の酸化が可能である。

【００２０】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００２１】

【実施例】図４は本発明の装置構成を示す概略説明図で
ある。ロータリーキルン型予熱炉としては、反応管の出
口側に粉体分離部２ｃを有し、駆動モータ２ｂで回転し
ながらバーナー８により管内が加熱可能な回転レトルト
炉を用いた。

【００２２】Ｓｎメッキ鋼板の裁断片５００ｋｇと厚板
切断片５００ｋｇを連続的に３０ｋｇ／ｍｉｎの速度で
上記回転レトルト炉２に供給した。回転レトルト炉２の
回転数は１ｒｐｍであり、酸素濃度が１０％の雰囲気で
５分間酸化加熱した後、傾動用パワーシリンダ２ｃによ
り回転レトルト炉２を傾動させて鋼材及びＳｎ酸化物を
排出し鋼材捕集バッグ５ａに集めた鋼材を、電気炉に供
給して溶解した。

【００２３】溶解完了後の溶鋼中のＳｎ濃度を分析した
結果を、粉体分離部のないロータリーキルン炉を用いた
場合の分析結果と共に、図５に示す。ロータリーキルン
炉に粉体分離孔を形成してＳｎ酸化物を分離することに
より、Ｓｎ除去率が大幅に上昇することが分かる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、Ｓｎ系メッキが施された鉄鋼廃材から上記Ｓｎ系メ
ッキをＳｎ酸化物として除去するにあたり、上記Ｓｎ酸
化物の分離を高めてＳｎ除去率を向上させることのでき
るＳｎメッキ層の除去方法の提供が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る予備実験装置を示す概略説明図で
ある。

【図２】予熱炉に形成されたＳｎ酸化物の分離孔の形状
を示す説明図である。

【図３】上記分離孔の形状と分離率の関係を示すグラフ
である。

【図４】本発明の実施例の装置構成を示す概略説明図で
ある。

【図５】分離孔の有無によるＳｎ除去率の違いを示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１ 原料供給装置 ２ 回転レトルト炉 ３ シュートボックス ４ Ｓｎ酸化物捕集用バッグ ５ 鋼板捕集装置 ６ 送風機 ７ 集塵機 ８ バーナー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓｎ系メッキ層を有する鉄鋼廃材から該
   Ｓｎ系メッキ層を加熱酸化しながら機械的に剥離し、上
   記Ｓｎ系メッキ層を除去する方法であって、 上記鉄鋼廃材の加熱酸化にロータリーキルン型予熱炉を
   用い、 該予熱炉におけるメッキ層剥離後の鉄鋼廃材排出口側の
   炉壁に複数の粉体分離孔を形成しておき、該予熱炉を傾
   斜させつつＳｎ酸化物含有粉状剥離物を上記粉体分離孔
   から排出して鉄鋼廃材を回収することを特徴とするＳｎ
   系メッキ層の除去方法。
2. 【請求項２】 Ｓｎ系メッキ層を有する鉄鋼廃材から該
   Ｓｎ系メッキ層を加熱酸化しながら機械的に剥離するに
   あたり、上記鉄鋼廃材に衝撃材を混合して行う請求項１
   に記載の方法。