TWI686280B - 用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，其依序包含有準備、拌合、造粒等步驟；其中，該準備步驟集收有該廢鐵砂係經過篩後粒度小於5mm，且含水量為3~9 wt%，而後該拌合步驟具備有一預糊化澱粉，並額外加入有佔該廢鐵砂總量1~3wt%之預糊化澱粉，並拌合成一具高膨潤度之混拌物，最後將該混拌物予以壓球造粒，除能快速造粒以及提高成球率外，更能確保造粒後具有一定之強度與品質，避免運輸過程因外在震動而崩裂分離之功效。

Description

用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法

本發明係有關於一種材料壓球造粒製造方法，特別是一種用於廢鐵砂造粒之製造方法。

廢鐵、廢鋼經長年堆存於露天儲存區時，容易因長時間的堆存與日曬雨淋氧化生鏽後，形成生鏽粉化成粉屑(也可稱為廢鐵砂、廢鋼屑等)，該粉屑由於顆粒小，且該廢鐵砂來源複雜有許多非鐵雜質(如塑膠、樹根、雜土等)無法直接於電爐或轉爐煉鋼製程中加入，因此通常需要層層篩分後才能再進行使用，加上其狀態為粉屑，其儲放、運送、使用過程會有粉塵飄散、汙染之缺失外，造成運送、使用上，一定之難度與污染之風險，因此，如果要加入電爐或轉爐中當作含鐵質副原料添加煉製時，通常必須先將該粉屑予以塑形造粒，以形成一具有一定強度之球體，方能進行儲放、運送與投入，方便後續進行使用；因此，如何挑選原料、使用何種粘結劑及如何進行造粒，且該粘結劑添加後不致會影響鋼液成分，為眾所努力之目標。

因此，本發明之目的，是在提供一種用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，其能有效增加造粒成球率外，更能確保造粒後具有一定之強度，避免運輸過程因外在震動而崩裂分離之功效。

於是，本發明用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，其包含有準備、拌合、造粒等步驟；其中，該準備步驟集收有該廢鐵砂為顆粒粒度小於5mm，且含水量為3~9%重量百分比，而後該拌合步驟具備有一預糊化澱粉，額外加入佔該廢鐵砂總量1~3%重量百分比之預糊化澱粉，並拌合成一混拌物，最後將該混拌物予以造粒，除能增加造粒成球率外，更能確保造粒後具有一定之強度與品質，避免運輸過程因外在震動而崩裂分離之功效；另外，更可適時於該拌合步驟中將該預糊化澱粉替換成有2~4%重量百分比之澱粉，以及2~8%重量百分比之液鹼進行混拌，其仍具有容易成球造粒之功效，並且能兼顧該廢鐵砂造球後之品質。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的明白。

參閱圖1，本發明第一較佳實施例，本實施例中用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法包含有一準備步驟、拌合步驟、造粒步驟等；其中，該準備步驟備有一廢鐵砂，該廢鐵砂係經一過篩後粒度小於5mm，且含水量為3~9%重量百分比，而該含水率水分太低會導致預糊化澱粉無法有效發揮黏度，水分太高導致拌合後之混拌物會太濕黏，造粒過程不容易成型且軟爛無強度，還會導致壓球模具沾黏堵料，因此必須將含水率控制於3~9%重量百分比中，不足可以加濕，而水分過高則拌合乾料調整，而將該含水量控制於5~7%重量百分比為最佳。

仍續前述，該廢鐵砂可為廢鋼屑或噴濺細鐵砂等，其中，該廢鋼屑係經日曬雨淋氧化生鏽成粉，而過篩至粒度小於5mm後所得，而該廢鋼屑成分範圍可為包括有10~20%重量百分比之氧化矽，10~20%重量百分比之氧化鈣，以及50~70%重量百分比之氧化鐵，以及其他雜質所組成；或者，該廢鐵砂可為噴濺細鐵砂，該噴濺細鐵砂係由煉鋼吹煉過程所產生且經水洗沉澱後回收所得，亦過篩至粒度小於5mm後所得，因此存在較高之金屬鐵，故該廢鐵砂包括有10~30%重量百分比之氧化鐵，以及60~80%重量百分比金屬鐵，其廢鋼屑與噴濺細鐵砂其主要包含成份如下表：

因此，無論是金屬鐵或氧化鐵，其最佳方式是選用含鐵量總僅需為50%重量百分比以上且經過篩至粒度小於5mm後，含水率控制於3~9%重量百分比，即可進行造球使用，使該造球後之廢鐵砂球能夠進行使用，而該廢鐵砂使用含鐵量越高則越佳，而當含鐵量過低時將因經濟效益不佳與造球後使用範圍受限，因此需在經過額外篩選處理成含鐵量50%重量百分比以上後，方能在進行後續造球使用，故該廢鐵砂中的含鐵量至少需50%重量百分比以上為最佳。

仍續前述，該拌合步驟具備有一預糊化澱粉，且該拌合步驟中以該當該廢鐵砂拌合量為100%重量百分比，需額外加入佔該廢鐵砂總量1~3%重量百分比之預糊化澱粉，亦即該廢鐵砂與該預糊化澱粉之總量為101~103%重量百分比，亦即當欲處理100公斤之廢鐵砂時，則需加入有1~3公斤之預糊化澱粉進行拌合，至於該預糊化澱粉也稱α-澱粉為現成產品，預糊化澱粉其於市場上皆可輕易取得，而生產預糊化澱粉原料例如馬鈴薯澱粉、甘薯澱粉、綠豆澱粉、小麥澱粉、木薯澱粉、玉米澱粉、蠟質玉米澱粉、燕麥澱粉等，及種子作物萃取蔬菜澱粉和化學變性澱粉，如交聯澱粉、變性糯玉米澱粉皆可處理成預糊化澱粉，但由於該預糊化澱粉是市面上常見的現成商品，可直接購入使用即可，至於怎麼處理成預糊化澱粉則不在本發明重點內，而一般預糊化澱粉成品可挑選下列條件為最佳：

仍續前述，而本實施例中實施時，該混拌步驟中可透過一雙軸混練機進行攪拌，以分別加入該預糊化澱粉與廢鐵砂後，進行拌合約15~60秒即可得到一混拌物；另外，於本實施例中，於該造粒步驟前可適時增設有一輾壓步驟，其具備有一輪輾機，以將該混拌物經一輪輾機進行輾壓，利用輾壓作用排除該混拌物內之空氣，使該廢鐵砂與該預糊化澱粉更均勻混合，由於該混拌物具有高膨潤性，因此該輾壓步驟於實際製作時，並非必要之步驟，當然如果設置有該輾壓步驟時效果將會更佳，而本實施例中係設有該輾壓步驟為例說明。

仍續前述，該造粒步驟則具備有一壓球機，以該混拌物經該壓球機快速壓製成複數球狀物，進而形成廢鐵砂球，以供後續儲放、運輸，或投入於煉鋼製程中使用，而壓球機選用時，可分成有具預壓器之壓球機或無預壓器之壓球機，具有預壓器之壓球機其將該混拌物擠入壓球機之模具內，使得該緻密性更佳。

值得一提的事，本實施例中，因該混拌物具有高膨潤性所以可直接選用無配置預壓器之壓球機，其能有效增加壓球處理量與處理速度，但該壓球機少了預壓器後其成品球緻密度會較低，拌合後之混拌物需要具有膨潤性及黏性佳，才能發揮壓球功效，因此混拌物中並不能採用一般澱粉，必須採用該預糊化澱粉，其能使混拌後之混拌物具有膨潤性、黏性佳之特性，才能順利進行壓球，而本實施例以下皆以不具預壓器之壓球機進行試驗，因此無論在造粒速度，以及壓球之一次成球率皆能提升，以確保造粒後具有一定之強度與品質，避免運輸過程因外在震動而崩裂分離之功效。

仍續前述，本實施例進行測試其採用該廢鐵砂係以噴濺細鐵砂為實驗例，本實施例該噴濺細鐵砂含鐵量為75%重量百分比，其餘為雜質，含水量7%，並且於該混拌步驟中額外添加有2%重量百分比之預糊化澱粉（即預糊化澱粉加廢鐵砂為102%），以及額外添加7%重量百分比一般澱粉（即澱粉加廢鐵砂為107%）做進行混拌後所得之結果如下表：

其滾筒強度為97.6%(滾筒強度為透過成品球於滾筒中轉動摔落13圈後，粒料＞6.3mm的比例)，其滾筒強度遠高於煉鋼廠允收規範的88%，而一次成球率也大於80%以上，故實際測試後，在一次成球率皆能提升，以確保造粒後具有一定之強度與品質，避免運輸過程因外在震動而崩裂分離之功效。

再者，測試其膨潤性經廢鐵砂額外加入有7%重量百分比之一般澱粉與2%重量百分比之預糊化澱粉拌合時，其與未加有該預糊化澱粉之廢鐵砂狀況進行比較，其結果如下表：

因此，經上述實驗例可得知，於處理流程相同時，即使加入高達7%澱粉時，其鬆方體積膨脹率為104%，且該澱粉也不具黏性故效果不彰，而僅當加入有2%預糊化澱粉時，其鬆方體積膨脹率高達121.1%，由於預糊化澱粉的吸水膨潤性強，當該預糊化澱粉體積膨脹時可增加沾黏廢鐵砂的效果且又具有黏性，故實際上僅需加入少量之預糊化澱粉，且該預糊化澱粉並不會與該廢鐵砂進行升溫反應，而僅提供粘結蓬鬆之效果，同時又透過拌合步驟、輾壓步驟、壓球步驟等物理性處理方法，能避免化學反應過程造成升溫及水分造成廢鐵砂內物質耗損之情形，不須額外再加入其他藥劑或混合物，也不須如同一般澱粉需額外加熱提高溫度而激發澱粉之黏性，即可使該混拌物具有高鬆方體積膨脹率與黏性，故可採用不須壓球功能之壓球機，就能僅靠自身體積膨脹及黏性就能快速的進行壓球成形，且不需要再添加其他藥劑、黏結物或加熱等，即可快速的壓球成型出複數具一定強度之廢鐵砂球，以方便儲放、運輸。

仍續前述，而當該廢鐵砂球當作為煉鋼過程中電爐或轉爐的副原料添加劑時，由於該預糊化澱粉熱裂解溫度為350~550度(煉鋼中的鋼液溫度約1600度左右)，故該預糊化澱粉將被碳化為CO ²、H ₂O 揮發，因此，該預糊化澱粉製成之廢鐵砂球，該廢鐵砂球內所含之預糊化澱粉成分於後續使用於煉鋼添加時，並不會影響鋼液品質。

參閱圖2，本發明第二較佳實施例，本實施例中用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法包含有一準備步驟、拌合步驟、輾壓步驟及造粒步驟等，且前述步驟動作及功效均與第一實施例相同，恕不詳述，特別是，本實施例中，該拌合步驟中係具備有澱粉與液鹼，以於該廢鐵砂中額外加入有佔該廢鐵砂總量的2~4%重量百分比之澱粉，以及2~8%重量百分比之液鹼，並拌合成一混拌物，亦該廢鐵砂與該預糊化澱粉之總量為104~112% ，而本實施例中該澱粉是採用玉米澱粉，而該液鹼是採用濃度45％（含45%的氫氧化鈉）；是以，使用一般澱粉時，其可透過加入液鹼後，使該液鹼於拌合過程中與澱粉及廢鐵砂中與水接觸反應後提高的工作溫度，且氫氧化鈉可與澱粉產生化學反應降低澱粉的糊化溫度而加速該澱粉的預糊化，使該混拌物形成具膨潤性與黏性，而本實施例中係添加有3%澱粉加上4%液鹼為例說明，即該造粒步驟能快速且順利的將該廢鐵砂造粒成廢鐵砂球，而本實施例中，採用該澱粉及該液鹼佔該廢鐵砂總量為107%重量分比為例說明，其結果如下表：

經實際實驗後，其滾筒強度為95.8%，其滾筒強度遠高於規範的88%，而一次成球率也大於80%以上，故採用澱粉加上液鹼亦可達到相當之效果，無論在一次成球率的提升，以及造粒成型後皆具有一定之強度與品質，避免運輸過程因外在震動而崩裂分離之功效。

再者，本實施例中以該廢鐵砂總量為基準，額外於該廢鐵砂中加入有佔該廢鐵砂總量3%重量百分比之澱粉(玉米澱粉)與4%重量百分比液鹼，於該拌合步驟中混合，亦即該澱粉與液鹼、廢鐵砂等合計為107%重量百分比，所得如下表：

經實際測試後所知，如採用一般澱粉(如玉米澱粉)時，即使加入至7%重量百分比之澱粉時，其鬆方體積膨脹率為104%，且該澱粉也不具黏性故效果不彰，反而僅採用3%重量百分比澱粉混合4%重量百分比之液鹼，其能使混合後之混拌物其能達到膨潤性之效果，使鬆方體積膨脹率提高，促使不須採用有預壓器之壓球機，就可快速地進行壓球成型，有效提升加工之速度。

歸納前述，用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，其依序包含有準備、拌合、造粒等步驟；其中，該準備步驟集收有該廢鐵砂係經過過篩後粒度小於5mm，且含水量為5~7%，另，該拌合步驟具備有一預糊化澱粉，額外加入佔該廢鐵砂總量2~3%重量百分比之預糊化澱粉，或者加入2~4%重量百分比之澱粉，加上有2~8%重量百分比之液鹼，透過液鹼有提高工作溫度的效果(加速澱粉糊化)，皆能使混拌後之混拌物提高膨潤度之需求，使得後續壓球機進行壓球時，該混拌物能因該膨潤性，在不須使用具預壓器之壓球機時，能可達到壓球之成球率，並且使得壓球後之強度更佳，以確保造粒後具有一定之強度與品質，避免後續運用、運輸過程因外在震動而崩裂分離之功效。

惟以上所述者，僅為說明本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

無

圖1為本發明一較佳實施例之流程示意圖。 圖2為本發明二較佳實施例之流程示意圖。

Claims (9)

1. 一種用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，其包含有：一準備步驟，其具備有一廢鐵砂，該廢鐵砂係經一過篩後粒度小於5mm，且含水量為3~9%重量百分比；一拌合步驟，其具備有一預糊化澱粉，額外加入佔該廢鐵砂總量1~3%重量百分比之預糊化澱粉，並拌合成一混拌物；一輾壓步驟，其具備有一輪輾機，以將該混拌物經一輪輾機進行輾壓，利用輾壓作用排除該混拌物內之空氣，使該廢鐵砂、預糊化澱粉更均勻混合；及一造粒步驟，其備置有一壓球機，使該混拌物經該壓球機壓形成複數廢鐵砂球。
2. 根據申請專利範圍第1項所述用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，該壓球機為無預壓器之壓球機。
3. 根據申請專利範圍第1項所述用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，其中，該準備步驟中所準備之廢鐵砂，該廢鐵砂包括有10~20%重量百分比之氧化矽，10~20%重量百分比之氧化鈣，以及50~70%重量百分比之氧化鐵。
4. 根據申請專利範圍第1項所述用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，其中，該準備步驟中所準備之廢鐵砂，該廢鐵砂包括有10~25%重量百分比之氧化鐵，以及65~80%重量百分比之金屬鐵。
5. 一種用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，其包含有：一準備步驟，其具備有一廢鐵砂，該廢鐵砂係經過過篩後粒度小於5mm，且含水量為3~9%； 一拌合步驟，其具備有一澱粉與液鹼，額外加入佔該廢鐵砂總量2~4%重量百分比之澱粉，以及2~8%重量百分比之液鹼，並拌合成一混拌物，而前述該液鹼濃度為45%重量百分比；及一造粒步驟，其備置有一壓球機，使該混拌物經該壓球機壓形成複數廢鐵砂球。
6. 根據申請專利範圍第6項所述用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，該壓球機為無預壓器之壓球機。
7. 根據申請專利範圍第6項所述用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，該拌合步驟與造粒步驟間增設有一輾壓步驟，其具備有一輪輾機，以將該混拌物經一輪輾機進行輾壓，利用輾壓作用排除該混拌物內之空氣，使該廢鐵砂、澱粉、鹼液更均勻混合。
8. 根據申請專利範圍第6項所述用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，其中，該準備步驟中所準備之廢鐵砂，該廢鐵砂包括有10~20%重量百分比之氧化矽，10~20%重量百分比之氧化鈣，以及50~70%重量百分比之氧化鐵。
9. 根據申請專利範圍第6項所述用於廢鐵砂壓球造粒之製造方法，其中，該準備步驟中所準備之廢鐵砂，該廢鐵砂包括有10~25%重量百分比之氧化鐵，以及65~80%重量百分比的金屬鐵。

Images