含金属副産物の造粒物整粒設備
【課題】スケールやグラインダ粉等の含金属副産物の造粒物への転化率を向上する。
【解決手段】整粒設備７０は、軸線を横方向に延在させた姿勢で設置された中空の円筒体７４と、円筒体７４を周方向に変速可能に回転する回転機構８２と、円筒体７４を傾動する傾動機構８８とを備えている。円筒体７４に装入された未造粒物は、回転機構８２による円筒体７４の回転および傾動機構８８による円筒体７４の傾斜によって、円筒体７４の内周面を転動することで、他の未造粒物と吸着・接合して造粒物に成長する。
【解決手段】整粒設備７０は、軸線を横方向に延在させた姿勢で設置された中空の円筒体７４と、円筒体７４を周方向に変速可能に回転する回転機構８２と、円筒体７４を傾動する傾動機構８８とを備えている。円筒体７４に装入された未造粒物は、回転機構８２による円筒体７４の回転および傾動機構８８による円筒体７４の傾斜によって、円筒体７４の内周面を転動することで、他の未造粒物と吸着・接合して造粒物に成長する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼材製造工程で発生する含金属副産物から造粒物を造粒する造粒設備より排出された未造粒物を、造粒物に転化させる整粒処理を行なう造粒物整粒設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鋼所では、溶解、鋳造、圧延、精整等の各工程を経てステンレス鋼等の金属材を製造する鋼材製造工程において、溶解炉や精錬装置等の原料溶解時に集塵コレクタで吸引除去されるダストや、圧延時に除去した表面酸化物や分塊圧延時の切断屑等のスケールや、グラインダ等の切削工具により鋼片を削った際に生じるグラインダ粉等の様々な副産物が排出される。ダスト、スケールおよびグラインダ粉等の副産物は、鉄分やニッケル分等の有価金属を含んでいるので、これらの副産物(以下、これらを含金属副産物という。)を溶解炉に装入して再利用する試みがなされている。しかし、含金属副産物は細かいので、取扱い性が悪く、また溶解炉にそのまま装入しても集塵コレクタに吸引されて再び外部に排出されてしまうため、有効に再利用するのが難しい問題があった。
【０００３】
そこで、含金属副産物を、圧縮造粒(特許文献１参照)や転動造粒(特許文献２参照)して造粒物にすることで、取扱いの容易化を図ることが考えられる。
【特許文献１】特開２００２−９７５２５号公報
【特許文献２】特開２００２−９７５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、鉄の酸化スケールやダスト等の鉄分含有廃棄物に廃プラスチックをバインダーとして混合し、廃プラスチックを加熱することで、鉄分含有廃棄物を圧縮造粒してブリケットを形成する方法が提案されている。しかし、圧縮造粒方法では、鉄分含有廃棄物と廃プラスチックとの混合物を加熱して圧縮する必要があるので、多くのエネルギーを要すると共に設備が過大となる難点がある。
【０００５】
特許文献２には、フライアッシュに対して、スケール等の鉄分含有廃棄物、廃砂、廃プラスチック、製紙スラッジ、廃トナーのうちの少なくとも一種を混合したうえで転動造粒してペレットを形成する方法が開示されている。転動造粒は、圧縮造粒と比較して必要とされるエネルギーが小さい利点はある。しかし、スケールやグラインダ粉は、取扱いに難がある程度に細かいものの、転動造粒するのに適していない大きい粒径のものを含んでいる。このため、含金属副産物の配合条件によっては、造粒設備における転動造粒処理で全ての含金属副産物をペレットに転化できない場合がある。すなわち、含金属副産物を溶解炉で有価金属源として再利用できる割合(回収率)が低くなってしまうことがある。
【０００６】
すなわち本発明は、従来の技術に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、スケールやグラインダ粉等の含金属副産物の造粒物への転化率を向上できる含金属副産物の造粒物整粒設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明の含金属副産物の造粒物整粒設備は、
軸線を横方向に延在させた姿勢で設置され、鋼材製造工程で発生する含金属副産物から造粒物を造粒する造粒設備より排出された未造粒物が、一方の側部から装入されると共に、他方の側部から造粒物が取出される中空の円筒体と、
前記円筒体を周方向に変速可能に回転する回転機構と、
整粒処理の進行中に、前記円筒体を、水平姿勢と前記他方の側部を傾斜下端とした傾斜姿勢との間で造粒物の形成状態に応じて上下方向に傾動させる傾動機構とを備えていることを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、造粒設備から取出された取扱いし易い大きさまで成長していない粒状物や未造粒の混合物からなる未造粒物を、円筒体に装入して円筒体の内周面を転動させることで、未造粒物同士または未造粒物と造粒物とを吸着・接合させることができる。すなわち、鋼材製造工程で再利用するためには取扱い性が悪い未造粒物を、造粒物整粒設備により造粒物に転化できるから、含金属副産物の再利用効率を向上し得ると共に、取扱い性を向上し得る。しかも、造粒物整粒設備の整粒処理によって、得られる造粒物の一層の圧密化を図ることができ、造粒物の強度を上げて取扱い性をより向上し得る。
【０００８】
請求項２に係る発明では、前記円筒体の内周面に、半径方向内側に突出した堰部材が配設されることを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、堰部材により造粒物の移動を阻むことで、円筒体の内周面を未造粒物が転動する時間を稼ぐことができ、造粒物への転化率をより向上できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る含金属副産物の造粒物整粒設備によれば、従来造粒の困難であった比較的粒径の大きいスケールやグラインダ粉等の含金属副産物の造粒物への転化率を向上することができ、含金属副産物に含まれる有価金属を有効に再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係る含金属副産物の造粒物整粒設備につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、実施例に係る含金属副産物の造粒物整粒設備(以下、単に整粒設備という)７０を備える再資源化プラント１０を示す概略平面図である。再資源化プラント１０は、含金属副産物のうちスケールやグラインダ粉等の粒径が大きいもの(粒径の細かいダストと区別して総称する場合は、スケール類という。)を受入れる第１ホッパー１２と、炭化珪素(ＳｉＣ)等の還元材を受入れる第２ホッパー１４と、ダストを貯蔵するダストサイロ２４と、スケール類、還元材、ダストおよび水の混合物から造粒物を形成する造粒・整粒設備とを備えている。造粒・整粒設備は、混合物を転動造粒することで造粒物を形成する造粒設備３０を備え、この造粒設備３０の造粒処理によって混合物のほとんどが取扱いし易い大きさまで成長した造粒物とされるが、取扱いし易い大きさまで成長していない粒状物や未造粒の混合物(これらの粒状物と混合物とを総称して未造粒物という)が生じる場合がある。そこで、実施例の造粒・整粒設備には、造粒設備３０から取出された造粒物および未造粒物を受入れ、未造粒物から造粒物を形成する整粒処理を行なう整粒設備７０が設けられている。なお、還元材は、造粒物を溶解炉に装入して再利用した際に、溶鋼から不純物を除去する目的で配合されるものであり、転動造粒による造粒物の形成に関して還元材を配合することは必須要件ではない。
【００１２】
前記第１ホッパー１２には、目幅が６０ｍｍ程度に設定された振動スクリーン(図示せず)が設けられ、スケール類のうち転動造粒に適していない大きい粒径のものを振動スクリーンにより排除している。また、第１ホッパー１２と造粒設備３０との間には、第１ホッパー１２から造粒設備３０にスケール類を移送する第１コンベヤ１６が設置され、第２ホッパー１４と造粒設備３０との間には、第２ホッパー１４から造粒設備３０に還元材を移送する第２コンベヤ１７が設置されている。
【００１３】
前記再資源化プラント１０では、ダストの排出元毎およびダストの成分毎にダストサイロ２４が夫々設けられ、実施例では４基のダストサイロ２４を備えている。実施例では、取鍋精錬装置(ＬＦ)から回収されたダストと、アルゴン酸素脱炭装置(ＡＯＤ)から回収されたダストと、溶解炉におけるニッケル系のダストと、溶解炉におけるクロム系のダストとが夫々のダストサイロ２４に分けて貯蔵されている。各ダストサイロ２４は、貯蔵したダストを空気圧送により造粒設備３０に移送する移送管２５を夫々備えている。各移送管２５は、移送終端が造粒設備３０の上部に設けられた計量器２６に夫々接続され、ダストサイロ２４から移送管２５を介して移送したダストを計量器２６で受けて、計量器２６で計量した所要量のダストを造粒設備３０に装入するようになっている。なお計量器２６は、各ダストサイロ２４に対応して１つずつ設けられ、ダストサイロ２４毎に切分けて造粒設備３０にダストが装入される。
【００１４】
前記造粒設備３０の下部には、造粒設備３０から取出された造粒物および未造粒物を受取って整粒設備７０に移送する第３コンベヤ１８が設置されている。そして、整粒設備７０の取出側には、整粒設備７０で形成された造粒物を受取って、造粒物を集積する製品ヤード１００まで移送する第４コンベヤ１９が設置されている。なお、第１コンベヤ１６、第２コンベヤ１７、第３コンベヤ１８および第４コンベヤ１９には、カバーが設けられ、粉塵が外部に漏出したり、雨水が移送物に混入しないようになっている。
【００１５】
図２〜図５を参照して、実施例に係る造粒設備３０について具体的に説明する。造粒設備３０は、スケール類、還元材、ダストおよび水を受入れる円筒形状の処理槽３２と、この処理槽３２の内部に設けられたブレード５２と、同じく処理槽３２の内部に設けられたロータ５６と、造粒設備３０の各機器を制御する制御手段６８とを備えている。処理槽３２は、縦方向に軸線を延在させた有底の処理槽本体と、この処理槽本体と同心で内部に立設された円筒形状の内壁３４とからなる二重円筒形状であって、内壁３４と処理槽本体の外壁３２ａとの間が造粒処理を行なう処理空間３３になっている。内壁３４は、処理槽本体に対して回転可能に配設される。また、内壁３４の外面には、平面視において断面三角形状で処理空間３３に突出する突部３６が、処理槽３２の中心を挟んで対称な関係で複数(実施例では２基)配設されている(図２参照)。
【００１６】
前記処理槽３２は、上方に開放すると共に、底部に取出口３２ｂが開設されており、取出口３２ｂはシリンダ等の作動機構３７ｂ(図４参照)によりスライド移動可能な遮蔽板３７ａで常には塞がれている(図２参照)。造粒設備３０は、造粒処理の適宜タイミングで遮蔽板３７ａを作動機構３７ｂにより取出口３２ｂを開放する方向に移動して、取出口３２ｂを介して処理槽３２の処理空間３３から造粒物および未造粒物を第３コンベヤ１８に受渡すようになっている。また、処理槽３２の上方には、第１コンベヤ１６からスケール類を受取って処理槽３２に受渡す第１受容部２０、第２コンベヤ１７から還元材を受取って処理槽３２に受渡す第２受容部２２、計量した水を供給する給水手段２８、前記複数の計量器２６および集塵機(図示せず)が配設されている(図１参照)。なお、処理槽３２の上部は、カバー(図示せず)で覆われている。
【００１７】
前記処理槽３２は、処理空間３３に装入されたスケール類および還元材の重量を計測することで、スケール類および還元材の装入量を計量する計量手段３８を備え(図４参照)、この計量手段３８は、制御手段６８に電気的に接続されている。制御手段６８は、計量手段３８によるスケール類または還元材の計量に基づいて、第１コンベヤ１６または第２コンベヤ１７を停止して、処理空間３３に所要量のスケール類または還元材を装入するようになっている。このように、造粒設備３０の処理空間３３には、各計量器２６により計量されたダストと、計量手段３８により計量されたスケール類および還元材と、給水手段２８により計量された水とが装入される。
【００１８】
前記処理槽３２における内壁３４の内部には、中心に第１回転軸４０が回転自在に立設され、第１回転軸４０の下部は処理槽３２の外底部に設けられた第１変速機構４２を介して、処理槽３２の外側に設けられた第１モータ４４に接続されている(図３参照)。なお、第１モータ４４および第１変速機構４２は、制御手段６８に電気的に夫々接続されている(図４参照)。第１回転軸４０の上部には、該第１回転軸４０を挟んで対称な関係で処理槽３２の半径方向に延在するアーム４６が設けられ、アーム４６は第１回転軸４０の回転と共に回転するよう構成される。またアーム４６には、該アーム４６の延在方向と異なる方向で処理槽３２の半径方向に延在させて、一対の第１支持腕４８,４８が第１回転軸４０を挟んで対称に配設されている(図２参照)。各第１支持腕４８には、第１回転軸４０の回転につれて処理槽３２の中心を軸として回転するブレード５２と、このブレード５２における処理槽３２の内底面３２ｃに対する離間間隔を調節する隙間調節機構５４とからなる攪拌体５０が下垂した状態で設けられている(図３または図５参照)。
【００１９】
前記ブレード５２は、攪拌体５０における隙間調節機構５４の下部に、処理槽３２の半径方向に延在させて配設された板状の部材である。ブレード５２は、該ブレード５２における処理槽３２の半径方向に沿う一側部５２ａからこの一側部５２ａに対向する他側部５２ｂへ向けて処理槽３２の内底面３２ｃから離間する傾斜姿勢で設置されている(図５参照)。またブレード５２は、処理槽３２の内壁３４近傍から該内壁３４と外壁３２ａとの略中間部までの間に延在するように配置される(図２参照)。
【００２０】
図５に示すように、前記隙間調節機構５４は、第１支持腕側に接続した第１ブラケット５４ａと、この第１ブラケット５４ａに対して軸部５４ｂを介して処理槽３２の周方向へ揺動可能に接続されて、下部にブレード５２を備える第２ブラケット５４ｃと、第１ブラケット５４ａに対して第２ブラケット５４ｃを位置決めするストッパ５４ｄとから構成される。そして、隙間調節機構５４は、ストッパ５４ｄの取付位置を変更して、第１ブラケット５４ａに対する第２ブラケット５４ｃの下垂角度を調節することで、処理槽３２の内底面３２ｃに対するブレード５２の傾斜角度および離間間隔が変更可能になっている。なお、ブレード５２と処理槽３２の内底面３２ｃとの離間間隔は、スケール類の粒径との関係で設定される。
【００２１】
前記ブレード５２は、制御手段６８の制御に基づいて第１変速機構４２により任意の方向および回転速度で、処理槽３２の中心を軸として回転可能に構成される。ここで、ブレード５２における傾斜下端の一側部５２ａを回転方向前側とした回転方向が正方向であって、傾斜上端の他側部５２ｂを回転方向前側とした回転方向が逆方向である。またブレード５２は、造粒設備３０における造粒初期段階で第１回転速度で逆方向に回転し、造粒中期段階で第１回転速度より高速に設定した第２回転速度で正方向に回転し、造粒終期段階で第２回転速度で正方向に回転するようになっている。実施例では、第１回転速度が７ｒｐｍで、第２回転速度が１１ｒｐｍに設定されている。
【００２２】
前記アーム４６には、第１回転軸４０を挟んで処理槽３２の半径方向に延出した両端部に夫々下垂した状態で配設されたロータ５６と、第２モータ５８と、この第２モータ５８の回転をロータ５６に伝達する第２変速機構６０とが設けられている(図３参照)。第２モータ５８および第２変速機構６０は、制御手段６８に電気的に夫々接続されている(図４参照)。ロータ５６は、アーム４６の回転によりブレード５２と共に、処理槽３２の中心を軸としてブレード５２と同一方向に同一速度で回転すると共に、アーム４６に対してブレード５２における正方向の回転と同一方向に自転するよう構成される。またアーム４６の下面には、内壁３４が取付けられ、アーム４６の回転につれて内壁３４および内壁３４の突部３６が回転するようになっている。
【００２３】
前記ロータ５６は、上部が第２変速機構６０に接続された第２回転軸５６ａと、この第２回転軸５６ａの下部に設けられて、第２回転軸５６ａの半径方向外側へ延出した複数の羽根５６ｂとから構成される(図２参照)。ロータ５６には、第２回転軸５６ａにおける同一高さで放射状に延出する複数の羽根５６ｂからなる羽根組が、上下の関係で多段(実施例では４段)に配設されている(図３参照)。最下段の羽根組を構成する各羽根５６ｂの下面には、処理槽３２の内底面３２ｃ側へ突出する複数の突起部５６ｃが設けられている。またロータ５６は、回転時に処理空間３３における半径方向の略全域に亘って羽根５６ｂが通過するようになっている。そして、図６に示すように、各羽根５６ｂの自転方向に沿う断面形状は、自転方向に沿う方向に長辺を延在した矩形を基本として、回転方向前側の上角部には、回転方向後側から前側につれて下方傾斜するテーパが形成されている。
【００２４】
前記ロータ５６は、制御手段６８の制御に基づく第２変速機構６０によって、任意の自転速度で自転するよう構成される。またロータ５６は、造粒設備３０における造粒初期段階で第１自転速度で自転し、造粒中期段階で第１自転速度より低速に設定した第２自転速度で自転し、造粒終期段階で第２自転速度より低速に設定した第３自転速度で自転するようなっている。実施例では、第１自転速度が２４１ｒｐｍで、第２自転速度が１６２ｒｐｍで、第３自転速度が１１０ｒｐｍに設定されている。
【００２５】
前記アーム４６には、該アーム４６および第１支持腕４８の延在方向と異なる方向で処理槽３２の半径方向に沿って延在する複数(実施例では２基)の第２支持腕６２が、第１回転軸４０を挟んで対称な関係で配設されている。各第２支持腕６２の先端には、処理槽３２における外壁３２ａの内面に沿って延在するスクレーパ６４が設けられている。スクレーパ６４は、平面視において処理槽３２の中心側に突出する断面三角形状の部材であって、アーム４６の回転につれて外壁３２ａの内面に沿って回転して、外壁３２ａの内面に付着する混合物を除去するようになっている。
【００２６】
前記造粒設備３０では、スケール類、ダストおよび水との混合物が接触する部分が、耐摩耗性金属材料で構成されている。耐摩耗性金属材料としては、例えばハイクロム系やタングステン系等の高張力鋼が採用される。実施例では、処理槽３２の底板と、攪拌体５０、ロータ５６の羽根５６ｂ、内壁３４の突部３６およびスクレーパ６４が耐摩耗性金属材料で構成されている。
【００２７】
次に、実施例に係る整粒設備７０について、図７〜図９を参照して具体的に説明する。整粒設備７０は、軸線を横方向に延在させた姿勢で架台７２に設置された中空の円筒体７４と、この円筒体７４を周方向に回転する回転機構８２と、円筒体７４を傾動する傾動機構８８とを備えている。また整粒設備７０は、回転機構８２および傾動機構８８が電気的に接続する制御部９４を備え(図９参照)、この制御部９４の制御下に円筒体７４の回転速度および傾動角度を調節できるようになっている。
【００２８】
前記円筒体７４は、一方の側端面(一方の側部)７４ａに開設された第１開口部７６と、他方の側端面(他方の側部)７４ｂに開設された第２開口部７８とを有し、整粒処理を行なう内部空間７７を介して第１開口部７６と第２開口部７８とが連通している。円筒体７４の第１開口部７６には、造粒設備３０から取出された造粒物および未造粒物を移送する第３コンベヤ１８の移送終端部が臨み、第１開口部７６を介して第３コンベヤ１８から造粒物および未造粒物が内部空間７７に装入されるようになっている(図７参照)。また、第２開口部７８には、該第２開口部７８から放出される造粒物を受けるシュート７９が臨み、このシュート７９の下方に、整粒設備７０と製品ヤード１００との間に設置された第４コンベヤ１９の移送始端部が配置される。
【００２９】
前記円筒体７４の内部空間７７には、円筒体７４の内周面７４ｃから半径方向内側に突出する複数(実施例では３基)の堰部材８０が配設されている(図８参照)。複数の堰部材８０は、円筒体７４の内周面７４ｃにおける同一円周上に、周方向に離間して隙間をあけた状態で配設されている。円筒体７４では、堰部材８０により造粒物等の第１開口部７６側から第２開口部７８側への移動が阻まれる一方、隙間を介して造粒物等の第１開口部７６側から第２開口部７８側への移動が許容されるようになっている。なお、堰部材８０には、水を含んだ混合物の付着を防止する板(図示せず)が装着されている。
【００３０】
前記回転機構８２は、第３モータ８４の回転を制御部９４の制御に基づいて第３変速機構８６で変速して円筒体７４に伝達し、例えば２ｒｐｍ〜２０ｒｐｍ(好適には１０ｒｐｍ)の範囲の回転速度で円筒体７４を回転するよう構成される。制御部９４は、整粒処理において、回転速度を次第に減速するまたは回転速度を段階的に減速するように第３変速機構８６を制御している。
【００３１】
前記傾動機構８８は、円筒体７４における他方の側端面７４ｂ側に設けられ、架台７２に対して円筒体７４を傾動可能に支持する軸支部９０と、円筒体７４における一方の側端面７４ａ側に設けられ、一方の側端面７４ａ側を架台７２に対して昇降するシリンダ等を備える昇降部９２とから構成される。そして、制御部９４により昇降部９２を制御することによって、円筒体７４は、軸線を水平方向に延在させた水平姿勢と、一方の側端面７４ａ側が他方の側端面７４ｂ側より上方に位置した傾斜姿勢との間で傾動される。これにより円筒体７４は、傾斜角度(水平面と円筒体７４の軸線とがなす角度)が、０°〜２°の範囲で、整粒処理の進行中に造粒物の形成状態に応じて適宜に調節される。ここで、整粒設備７０は、整粒処理の初期において、円筒体７４を０°に近い１°の傾斜角度で運転し、整粒処理が進行するにつれて円筒体７４の傾斜角度を次第にまたは段階的に大きくするようになっている。
【００３２】
〔実施例の作用〕
次に、実施例に係る整粒設備７０の作用について、再資源化プラント１０による全体の処理の流れに含めて説明する。最初に、造粒設備３０の処理槽３２に対し、スケール類、還元材およびダストの材料が所定の割合となるように計量して装入される造粒前処理が行なわれる。図示しないストックヤードに貯蔵されているスケール類を第１ホッパー１２に装入して、転動造粒に適しない過大なスケール類を振動スクリーンにより除去した後、スケール類は第１コンベヤ１６により造粒設備３０における処理槽３２の上方に位置する第１受容部２０へ受渡される。そして、第１受容部２０を介して処理槽３２にスケール類が装入され、計量手段３８による処理槽３２に受入れたスケール類の計量に基づいて、第１コンベヤ１６を停止することで、予め設定した量のスケール類が処理槽３２に入る。一方、ストックヤードにスケール類と別に貯蔵されている還元材は、第２ホッパー１４、第２コンベヤ１７および第２受容部２２を介して処理槽３２に装入される。計量手段３８による還元材の計量に基づいて第２コンベヤ１７を停止することで、予め設定した量の還元材が処理槽３２に入る。なお、スケール類と還元材とは、処理槽３２への装入タイミングをずらすことで計量手段３８により夫々独立して計量される。
【００３３】
前記ダストは、ダストサイロ２４から対応の移送管２５を介して空気圧送されて、対応の計量器２６に移送されて、計量器２６で計量することで設定量のダストが処理槽３２に装入される。ここで、処理槽３２に装入するダストとしては、複数のダストサイロ２４から移送した成分の異なるダストを適宜の割合で装入して配合しても、単一のダストを装入してもよい。なお、水は造粒処理の過程で給水手段２８から供給される。
【００３４】
このように、造粒設備３０の処理槽３２には、スケール類、還元材、ダストおよび水の材料が独立した搬入路を経て装入されるので、各材料が搬入過程で混ざることがなく、材料毎に容易に計量することができる。すなわち、混合物における各材料の配合を正確に行なうことができ、後工程の造粒処理で造粒物を効率よく形成することができる。
【００３５】
前記造粒前処理で、スケール類、還元材およびダストを所要の配合割合となるように装入した混合物は、造粒設備３０において転動造粒を行なう造粒処理を経て造粒物とされる。造粒処理は、大きくは３つの段階に分けられ、混合物を解砕すると共に混合する造粒初期段階と、混合物を造粒して造粒物を形成する造粒中期段階と、造粒物を成長させる造粒終期段階とを有している。
【００３６】
前記造粒初期段階では、ブレード５２が低速の第１回転速度で逆方向に回転されると共に、ロータ５６が高速の第１自転速度で回転される。ブレード５２を処理槽３２の中心を軸として逆方向に回転することで、回転方向前側から後側へ向けて下方傾斜するブレード５２によって、混合物に対して処理槽３２の内底面３２ｃへ向けて力が作用する(図５(ｂ)参照)。すなわち混合物は、ブレード５２と処理槽３２の内底面３２ｃとに挟まれて潰されるので、比較的粒径の大きいスケール類を破砕して細かくし得ると共に、スケール類、還元材およびダストを混合・混練することができる。また、ブレード５２を低速な第１回転速度で回転することで、混合物に対して長い時間に亘って力を加えることができ、破砕および混練を効率よく行なうことができる。そして、ロータ５６を高速な第１自転速度で自転させつつ、ブレード５２と共に処理槽３２の中心を軸として逆方向に回転することで、混合物を攪拌しつつほぐして細かくすることができる。このように造粒初期段階では、スケール類を破砕および解砕することで、造粒物の核となる粒を形成することができると共に、混合物の粒度分布の均一化を図ることができる。
【００３７】
前記造粒中期段階では、給水手段２８から処理槽３２に対して、水が混合物全体の４重量％〜１５重量％の範囲となるように供給される。また造粒中期段階では、ブレード５２が第１回転速度より高速に設定した第２回転速度で正方向に回転すると共に、ロータ５６が第１自転速度より低速に設定した第２自転速度で回転される。ブレード５２を処理槽３２の中心を軸として正方向に回転することで、回転方向前側から後側へ向けて上方傾斜するブレード５２によって、混合物が処理槽３２の内底面３２ｃ側から上方へ向けて掻き上げられる(図５(ａ)参照))。すなわち混合物は、ブレード５２によって処理槽３２の内底面３２ｃから剥がされてブレード５２の上面を転動する過程で、粒同士が接触して接合して粒状物として成長し始める。ここで、造粒中期段階の前に造粒初期段階でスケール類を予め破砕して核となる粒を形成してあるから、粒状物の形成が円滑に行なわれる。また粒状物は、更に転動することで圧密化されて、内部に包含していた過剰水分が粒の表面に侵出するので、表面に侵出した過剰水分による表面張力によって、粒または他の小さな粒が粒状物の表面に付着して更に成長する。そして、ブレード５２の一側部５２ａと処理槽３２の内底面３２ｃとの離間間隔より粒状物が大きくなると、一部の粒状物はブレード５２の一側部５２ａに押されて処理槽３２の内底面３２ｃを転動し、他の粒状物は、ブレード５２によって掻き上げられて攪拌される。更に、ロータ５６を高速な第１自転速度より低く設定した中速な第２自転速度で自転させつつ、ブレード５２と共に処理槽３２の中心を軸として正方向に回転することで、羽根５６ｂにより比較的大きい粒状物、小さい粒状物および混合物を攪拌して、両者の接触機会を多くして粒状物の成長が図られる。
【００３８】
前記造粒中期段階では、ブレード５２およびロータ５６が第１回転速度より高速に設定された中速の第２回転速度で回転されているので、処理槽３２の混合物および粒状物の接触機会を多く設けることができる。これに対してロータ５６は、混合物の解砕を図る第１自転速度より速度を落とした中速の第２自転速度で自転するように設定してあるから、造粒中期段階で形成された粒状物の破壊を抑制しつつ羽根５６ｂにより攪拌することができる。
【００３９】
前記造粒終期段階では、ブレード５２が第２回転速度で正方向に回転されると共に、ロータ５６が第２自転速度より低速に設定した第３自転速度で回転される。造粒終期段階では、ブレード５２およびロータ５６を処理槽３２の中心を軸として正方向に回転することで、造粒中期段階と同様に、ロータ５６により混合物および粒状物を攪拌すると共に、ブレード５２により混合物および粒状物を処理槽３２の内底面３２ｃ側から掻き上げつつ、粒状物を転動させて成長を図っている。そして、造粒終期段階では、粒状物がある程度大きくなっているので、ロータ５６の自転速度を造粒中期段階の第２自転速度より更に減速した低速の第３自転速度とすることで、羽根５６ｂによる粒状物の破壊を抑制している。但し、造粒終期段階である程度大きくなり過ぎた大型の粒状物は、ロータ５６の自転によって羽根５６ｂにより小型の粒状物に分断されて、再び粒状物同士を吸着して成長させる。
【００４０】
前記造粒設備３０での造粒終期段階を終えて形成された造粒物および造粒物まで至っていない未造粒物は、第３コンベヤ１８によって移送されて、整粒設備７０の円筒体７４に第１開口部７６を介して装入される。円筒体７４に装入された造粒物および未造粒物は、回転機構８２により円筒体７４が周方向に回転されることで、円筒体７４の内周面７４ｃを転動するから、未造粒物同士または造粒物と未造粒物とが接触して互いに接合する。また、円筒体７４は、傾動機構８８により他方の側端面７４ｂを傾斜下端として傾いているので、造粒物および未造粒物は、装入側の第１開口部７６側から取出側の第２開口部７８へ向けて周方向に転動しつつ移動する。ここで、整粒設備７０は、整粒処理の初期において、円筒体７４の回転速度が高速に設定されているので、未造粒物同士または造粒物と未造粒物との接触機会を多くすることができ、造粒物への円滑な成長を図り得る。そして、整粒設備７０は、整粒処理が進行するにつれて、次第にまたは段階的に円筒体７４の回転速度を低下させるので、造粒物同士の衝突等に起因する造粒物の分解を抑制することができる。
【００４１】
前記整粒設備７０は、整粒処理の初期において、円筒体７４の傾動角度が小さくなるように傾動機構８８を制御しているので、造粒物および未造粒物の円筒体７４での滞留時間を長くすることができる。すなわち、未造粒物が第２開口部７８から放出されることを抑制できる。そして、整粒設備７０は、整粒処理が進行するにつれて、次第にまたは段階的に円筒体７４の傾動角度を大きくすることで、成長した造粒物を第２開口部７８から適宜に放出することができる。しかも、円筒体７４の内周面７４ｃには、複数の堰部材８０が立設されているから、これらの堰部材８０で造粒物および未造粒物の移動を阻んで、造粒物および未造粒物の滞留時間を稼ぐことができる。
【００４２】
このように、整粒設備７０による整粒処理で未造粒物は造粒物まで成長し、得られた造粒物は第２開口部７８およびシュート７９を介して第４コンベヤ１９に受渡され、第４コンベヤ１９により移送されて製品ヤード１００で貯蔵される。
【００４３】
実施例の造粒設備３０によれば、粒状物の形成段階に合わせて、ブレード５２の回転方向および回転速度、ロータ５６の自転速度を前述の如く変更することで、粒径の大きいスケール類を含んでいても、造粒物を形成することができる。すなわち、造粒初期段階でブレード５２によりスケール類を破砕して、粒状物の核となる粒を形成しているので、他に凝固剤や吸着剤等を添加しなくても、粒径の大きいスケール類を含んでいても造粒物を形成することができる。しかも、スケール類の破砕、混合、混練および造粒を１つの造粒設備３０で行なうことができるので、設備および破砕処理の手間を軽減できる。更に、得られた造粒物は、凝固剤や吸着剤等の作用により表面的に固められたものではなく、転動造粒における粒同士の吸着および圧密化の繰返しによって形成されるので、強度に優れている。従って、得られた造粒物は、分解しにくく、優れた取扱い性を有しており、搬送途中での崩壊を抑制できるから、含金属副産物の再利用効率を向上し得る。
【００４４】
前記造粒処理では、ブレード５２およびロータ５６の回転と共に、処理槽３２の内壁３４が処理槽３２の中心を軸として回転するので、内壁３４に設置された突部３６によって、内壁３４側の混合物または粒状物が外壁３２ａ側に押出される。また、ブレード５２およびロータ５６の回転と共に、スクレーパ６４が処理槽３２の中心を軸として外壁３２ａに沿って回転することで、外壁３２ａ側の混合物または粒状物が内壁３４側に押出される。これにより、処理槽３２の処理空間３３に装入した混合物および粒状物の全体を、ロータ５６の羽根５６ｂによりまんべんなく解砕および攪拌することができ、よってブレード５２による破砕、混合、混練および転動をむらなく行なうことができる。すなわち、造粒処理の時間を短縮できると共に、処理槽３２に装入した含金属副産物の造粒物への転化率を上げることができるから、含金属副産物の再利用効率をより向上できる。
【００４５】
前記造粒設備３０は、混合物および粒状物が接触する部分が耐摩耗性金属材料で構成されているから、鉄等の金属を多く含むスケール類の如く硬いものであっても、ブレード５２、ロータ５６、処理槽３２の外壁３２ａおよび内壁３４、内壁３４の突部３６またはスクレーパ６４等の摩耗や損傷を抑制することができる。すなわち、造粒設備３０の寿命を向上し、メンテナンスの手間を軽減することができる。
【００４６】
実施例の整粒設備７０によれば、造粒設備３０から取出された取扱いし易い大きさまで成長していない粒状物や未造粒の混合物からなる未造粒物を、造粒物と共に円筒体７４に装入して円筒体７４の内周面を転動させることで、未造粒物同士または未造粒物と造粒物とを吸着・接合させることができる。すなわち、鋼材製造工程で再利用するためには取扱い性が悪い未造粒物を、整粒設備７０により成長させて造粒物にできるから、含金属副産物の再利用効率を向上し得ると共に、取扱い性を向上し得る。しかも、整粒設備７０の整粒処理によって、造粒物の一層の圧密化を図ることができ、造粒物の強度を上げて取扱い性をより向上し得る。
【００４７】
前述した実施例は、更に以下の如く変更を行なうことも可能である。
(１)造粒設備としては実施例の構成が本発明に係る整粒設備に前置するのに適しているが、公知の造粒装置で代用することもできる。
(２)実施例の造粒物整粒設備では、造粒設備から円筒体に造粒物および未造粒物を装入したが、未造粒物のみを円筒体に装入して整粒処理を施してもよい。
(３)実施例の造粒物整粒設備は、両端面に開口部を夫々設けたが、造粒物の取出し側の開口部は、他方の側端面側に偏倚した位置の周面(側部)に設けてもよい。
(４)堰部材は、円筒体の軸方向に離間して複数設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の好適な実施例に係る含金属副産物の造粒物整粒設備を備えた再資源化プラントを示す概略平面図である。
【図２】実施例の造粒設備を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】実施例の造粒設備の制御ブロック図である。
【図５】実施例の造粒設備において、ブレードを拡大して示す側面図であって、(ａ)は正方向に回転した場合であり、(ｂ)は逆方向に回転した場合を示す。
【図６】実施例の造粒設備において、ロータの羽根を拡大して示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】実施例に係る含金属副産物の造粒物整粒設備を一部破断して示す側面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】実施例に係る含金属副産物の造粒物整粒設備の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
３０ 造粒設備，７４ａ 一方の側端面(一方の側部)，７０ 整粒設備，
７４ｂ 他方の側端面(他方の側部)，７４ 円筒体，８０ 堰部材，８２ 回転機構，
８８ 傾動機構
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼材製造工程で発生する含金属副産物から造粒物を造粒する造粒設備より排出された未造粒物を、造粒物に転化させる整粒処理を行なう造粒物整粒設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鋼所では、溶解、鋳造、圧延、精整等の各工程を経てステンレス鋼等の金属材を製造する鋼材製造工程において、溶解炉や精錬装置等の原料溶解時に集塵コレクタで吸引除去されるダストや、圧延時に除去した表面酸化物や分塊圧延時の切断屑等のスケールや、グラインダ等の切削工具により鋼片を削った際に生じるグラインダ粉等の様々な副産物が排出される。ダスト、スケールおよびグラインダ粉等の副産物は、鉄分やニッケル分等の有価金属を含んでいるので、これらの副産物(以下、これらを含金属副産物という。)を溶解炉に装入して再利用する試みがなされている。しかし、含金属副産物は細かいので、取扱い性が悪く、また溶解炉にそのまま装入しても集塵コレクタに吸引されて再び外部に排出されてしまうため、有効に再利用するのが難しい問題があった。
【０００３】
そこで、含金属副産物を、圧縮造粒(特許文献１参照)や転動造粒(特許文献２参照)して造粒物にすることで、取扱いの容易化を図ることが考えられる。
【特許文献１】特開２００２−９７５２５号公報
【特許文献２】特開２００２−９７５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、鉄の酸化スケールやダスト等の鉄分含有廃棄物に廃プラスチックをバインダーとして混合し、廃プラスチックを加熱することで、鉄分含有廃棄物を圧縮造粒してブリケットを形成する方法が提案されている。しかし、圧縮造粒方法では、鉄分含有廃棄物と廃プラスチックとの混合物を加熱して圧縮する必要があるので、多くのエネルギーを要すると共に設備が過大となる難点がある。
【０００５】
特許文献２には、フライアッシュに対して、スケール等の鉄分含有廃棄物、廃砂、廃プラスチック、製紙スラッジ、廃トナーのうちの少なくとも一種を混合したうえで転動造粒してペレットを形成する方法が開示されている。転動造粒は、圧縮造粒と比較して必要とされるエネルギーが小さい利点はある。しかし、スケールやグラインダ粉は、取扱いに難がある程度に細かいものの、転動造粒するのに適していない大きい粒径のものを含んでいる。このため、含金属副産物の配合条件によっては、造粒設備における転動造粒処理で全ての含金属副産物をペレットに転化できない場合がある。すなわち、含金属副産物を溶解炉で有価金属源として再利用できる割合(回収率)が低くなってしまうことがある。
【０００６】
すなわち本発明は、従来の技術に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、スケールやグラインダ粉等の含金属副産物の造粒物への転化率を向上できる含金属副産物の造粒物整粒設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明の含金属副産物の造粒物整粒設備は、
軸線を横方向に延在させた姿勢で設置され、鋼材製造工程で発生する含金属副産物から造粒物を造粒する造粒設備より排出された未造粒物が、一方の側部から装入されると共に、他方の側部から造粒物が取出される中空の円筒体と、
前記円筒体を周方向に変速可能に回転する回転機構と、
整粒処理の進行中に、前記円筒体を、水平姿勢と前記他方の側部を傾斜下端とした傾斜姿勢との間で造粒物の形成状態に応じて上下方向に傾動させる傾動機構とを備えていることを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、造粒設備から取出された取扱いし易い大きさまで成長していない粒状物や未造粒の混合物からなる未造粒物を、円筒体に装入して円筒体の内周面を転動させることで、未造粒物同士または未造粒物と造粒物とを吸着・接合させることができる。すなわち、鋼材製造工程で再利用するためには取扱い性が悪い未造粒物を、造粒物整粒設備により造粒物に転化できるから、含金属副産物の再利用効率を向上し得ると共に、取扱い性を向上し得る。しかも、造粒物整粒設備の整粒処理によって、得られる造粒物の一層の圧密化を図ることができ、造粒物の強度を上げて取扱い性をより向上し得る。
【０００８】
請求項２に係る発明では、前記円筒体の内周面に、半径方向内側に突出した堰部材が配設されることを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、堰部材により造粒物の移動を阻むことで、円筒体の内周面を未造粒物が転動する時間を稼ぐことができ、造粒物への転化率をより向上できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る含金属副産物の造粒物整粒設備によれば、従来造粒の困難であった比較的粒径の大きいスケールやグラインダ粉等の含金属副産物の造粒物への転化率を向上することができ、含金属副産物に含まれる有価金属を有効に再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係る含金属副産物の造粒物整粒設備につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、実施例に係る含金属副産物の造粒物整粒設備(以下、単に整粒設備という)７０を備える再資源化プラント１０を示す概略平面図である。再資源化プラント１０は、含金属副産物のうちスケールやグラインダ粉等の粒径が大きいもの(粒径の細かいダストと区別して総称する場合は、スケール類という。)を受入れる第１ホッパー１２と、炭化珪素(ＳｉＣ)等の還元材を受入れる第２ホッパー１４と、ダストを貯蔵するダストサイロ２４と、スケール類、還元材、ダストおよび水の混合物から造粒物を形成する造粒・整粒設備とを備えている。造粒・整粒設備は、混合物を転動造粒することで造粒物を形成する造粒設備３０を備え、この造粒設備３０の造粒処理によって混合物のほとんどが取扱いし易い大きさまで成長した造粒物とされるが、取扱いし易い大きさまで成長していない粒状物や未造粒の混合物(これらの粒状物と混合物とを総称して未造粒物という)が生じる場合がある。そこで、実施例の造粒・整粒設備には、造粒設備３０から取出された造粒物および未造粒物を受入れ、未造粒物から造粒物を形成する整粒処理を行なう整粒設備７０が設けられている。なお、還元材は、造粒物を溶解炉に装入して再利用した際に、溶鋼から不純物を除去する目的で配合されるものであり、転動造粒による造粒物の形成に関して還元材を配合することは必須要件ではない。
【００１２】
前記第１ホッパー１２には、目幅が６０ｍｍ程度に設定された振動スクリーン(図示せず)が設けられ、スケール類のうち転動造粒に適していない大きい粒径のものを振動スクリーンにより排除している。また、第１ホッパー１２と造粒設備３０との間には、第１ホッパー１２から造粒設備３０にスケール類を移送する第１コンベヤ１６が設置され、第２ホッパー１４と造粒設備３０との間には、第２ホッパー１４から造粒設備３０に還元材を移送する第２コンベヤ１７が設置されている。
【００１３】
前記再資源化プラント１０では、ダストの排出元毎およびダストの成分毎にダストサイロ２４が夫々設けられ、実施例では４基のダストサイロ２４を備えている。実施例では、取鍋精錬装置(ＬＦ)から回収されたダストと、アルゴン酸素脱炭装置(ＡＯＤ)から回収されたダストと、溶解炉におけるニッケル系のダストと、溶解炉におけるクロム系のダストとが夫々のダストサイロ２４に分けて貯蔵されている。各ダストサイロ２４は、貯蔵したダストを空気圧送により造粒設備３０に移送する移送管２５を夫々備えている。各移送管２５は、移送終端が造粒設備３０の上部に設けられた計量器２６に夫々接続され、ダストサイロ２４から移送管２５を介して移送したダストを計量器２６で受けて、計量器２６で計量した所要量のダストを造粒設備３０に装入するようになっている。なお計量器２６は、各ダストサイロ２４に対応して１つずつ設けられ、ダストサイロ２４毎に切分けて造粒設備３０にダストが装入される。
【００１４】
前記造粒設備３０の下部には、造粒設備３０から取出された造粒物および未造粒物を受取って整粒設備７０に移送する第３コンベヤ１８が設置されている。そして、整粒設備７０の取出側には、整粒設備７０で形成された造粒物を受取って、造粒物を集積する製品ヤード１００まで移送する第４コンベヤ１９が設置されている。なお、第１コンベヤ１６、第２コンベヤ１７、第３コンベヤ１８および第４コンベヤ１９には、カバーが設けられ、粉塵が外部に漏出したり、雨水が移送物に混入しないようになっている。
【００１５】
図２〜図５を参照して、実施例に係る造粒設備３０について具体的に説明する。造粒設備３０は、スケール類、還元材、ダストおよび水を受入れる円筒形状の処理槽３２と、この処理槽３２の内部に設けられたブレード５２と、同じく処理槽３２の内部に設けられたロータ５６と、造粒設備３０の各機器を制御する制御手段６８とを備えている。処理槽３２は、縦方向に軸線を延在させた有底の処理槽本体と、この処理槽本体と同心で内部に立設された円筒形状の内壁３４とからなる二重円筒形状であって、内壁３４と処理槽本体の外壁３２ａとの間が造粒処理を行なう処理空間３３になっている。内壁３４は、処理槽本体に対して回転可能に配設される。また、内壁３４の外面には、平面視において断面三角形状で処理空間３３に突出する突部３６が、処理槽３２の中心を挟んで対称な関係で複数(実施例では２基)配設されている(図２参照)。
【００１６】
前記処理槽３２は、上方に開放すると共に、底部に取出口３２ｂが開設されており、取出口３２ｂはシリンダ等の作動機構３７ｂ(図４参照)によりスライド移動可能な遮蔽板３７ａで常には塞がれている(図２参照)。造粒設備３０は、造粒処理の適宜タイミングで遮蔽板３７ａを作動機構３７ｂにより取出口３２ｂを開放する方向に移動して、取出口３２ｂを介して処理槽３２の処理空間３３から造粒物および未造粒物を第３コンベヤ１８に受渡すようになっている。また、処理槽３２の上方には、第１コンベヤ１６からスケール類を受取って処理槽３２に受渡す第１受容部２０、第２コンベヤ１７から還元材を受取って処理槽３２に受渡す第２受容部２２、計量した水を供給する給水手段２８、前記複数の計量器２６および集塵機(図示せず)が配設されている(図１参照)。なお、処理槽３２の上部は、カバー(図示せず)で覆われている。
【００１７】
前記処理槽３２は、処理空間３３に装入されたスケール類および還元材の重量を計測することで、スケール類および還元材の装入量を計量する計量手段３８を備え(図４参照)、この計量手段３８は、制御手段６８に電気的に接続されている。制御手段６８は、計量手段３８によるスケール類または還元材の計量に基づいて、第１コンベヤ１６または第２コンベヤ１７を停止して、処理空間３３に所要量のスケール類または還元材を装入するようになっている。このように、造粒設備３０の処理空間３３には、各計量器２６により計量されたダストと、計量手段３８により計量されたスケール類および還元材と、給水手段２８により計量された水とが装入される。
【００１８】
前記処理槽３２における内壁３４の内部には、中心に第１回転軸４０が回転自在に立設され、第１回転軸４０の下部は処理槽３２の外底部に設けられた第１変速機構４２を介して、処理槽３２の外側に設けられた第１モータ４４に接続されている(図３参照)。なお、第１モータ４４および第１変速機構４２は、制御手段６８に電気的に夫々接続されている(図４参照)。第１回転軸４０の上部には、該第１回転軸４０を挟んで対称な関係で処理槽３２の半径方向に延在するアーム４６が設けられ、アーム４６は第１回転軸４０の回転と共に回転するよう構成される。またアーム４６には、該アーム４６の延在方向と異なる方向で処理槽３２の半径方向に延在させて、一対の第１支持腕４８,４８が第１回転軸４０を挟んで対称に配設されている(図２参照)。各第１支持腕４８には、第１回転軸４０の回転につれて処理槽３２の中心を軸として回転するブレード５２と、このブレード５２における処理槽３２の内底面３２ｃに対する離間間隔を調節する隙間調節機構５４とからなる攪拌体５０が下垂した状態で設けられている(図３または図５参照)。
【００１９】
前記ブレード５２は、攪拌体５０における隙間調節機構５４の下部に、処理槽３２の半径方向に延在させて配設された板状の部材である。ブレード５２は、該ブレード５２における処理槽３２の半径方向に沿う一側部５２ａからこの一側部５２ａに対向する他側部５２ｂへ向けて処理槽３２の内底面３２ｃから離間する傾斜姿勢で設置されている(図５参照)。またブレード５２は、処理槽３２の内壁３４近傍から該内壁３４と外壁３２ａとの略中間部までの間に延在するように配置される(図２参照)。
【００２０】
図５に示すように、前記隙間調節機構５４は、第１支持腕側に接続した第１ブラケット５４ａと、この第１ブラケット５４ａに対して軸部５４ｂを介して処理槽３２の周方向へ揺動可能に接続されて、下部にブレード５２を備える第２ブラケット５４ｃと、第１ブラケット５４ａに対して第２ブラケット５４ｃを位置決めするストッパ５４ｄとから構成される。そして、隙間調節機構５４は、ストッパ５４ｄの取付位置を変更して、第１ブラケット５４ａに対する第２ブラケット５４ｃの下垂角度を調節することで、処理槽３２の内底面３２ｃに対するブレード５２の傾斜角度および離間間隔が変更可能になっている。なお、ブレード５２と処理槽３２の内底面３２ｃとの離間間隔は、スケール類の粒径との関係で設定される。
【００２１】
前記ブレード５２は、制御手段６８の制御に基づいて第１変速機構４２により任意の方向および回転速度で、処理槽３２の中心を軸として回転可能に構成される。ここで、ブレード５２における傾斜下端の一側部５２ａを回転方向前側とした回転方向が正方向であって、傾斜上端の他側部５２ｂを回転方向前側とした回転方向が逆方向である。またブレード５２は、造粒設備３０における造粒初期段階で第１回転速度で逆方向に回転し、造粒中期段階で第１回転速度より高速に設定した第２回転速度で正方向に回転し、造粒終期段階で第２回転速度で正方向に回転するようになっている。実施例では、第１回転速度が７ｒｐｍで、第２回転速度が１１ｒｐｍに設定されている。
【００２２】
前記アーム４６には、第１回転軸４０を挟んで処理槽３２の半径方向に延出した両端部に夫々下垂した状態で配設されたロータ５６と、第２モータ５８と、この第２モータ５８の回転をロータ５６に伝達する第２変速機構６０とが設けられている(図３参照)。第２モータ５８および第２変速機構６０は、制御手段６８に電気的に夫々接続されている(図４参照)。ロータ５６は、アーム４６の回転によりブレード５２と共に、処理槽３２の中心を軸としてブレード５２と同一方向に同一速度で回転すると共に、アーム４６に対してブレード５２における正方向の回転と同一方向に自転するよう構成される。またアーム４６の下面には、内壁３４が取付けられ、アーム４６の回転につれて内壁３４および内壁３４の突部３６が回転するようになっている。
【００２３】
前記ロータ５６は、上部が第２変速機構６０に接続された第２回転軸５６ａと、この第２回転軸５６ａの下部に設けられて、第２回転軸５６ａの半径方向外側へ延出した複数の羽根５６ｂとから構成される(図２参照)。ロータ５６には、第２回転軸５６ａにおける同一高さで放射状に延出する複数の羽根５６ｂからなる羽根組が、上下の関係で多段(実施例では４段)に配設されている(図３参照)。最下段の羽根組を構成する各羽根５６ｂの下面には、処理槽３２の内底面３２ｃ側へ突出する複数の突起部５６ｃが設けられている。またロータ５６は、回転時に処理空間３３における半径方向の略全域に亘って羽根５６ｂが通過するようになっている。そして、図６に示すように、各羽根５６ｂの自転方向に沿う断面形状は、自転方向に沿う方向に長辺を延在した矩形を基本として、回転方向前側の上角部には、回転方向後側から前側につれて下方傾斜するテーパが形成されている。
【００２４】
前記ロータ５６は、制御手段６８の制御に基づく第２変速機構６０によって、任意の自転速度で自転するよう構成される。またロータ５６は、造粒設備３０における造粒初期段階で第１自転速度で自転し、造粒中期段階で第１自転速度より低速に設定した第２自転速度で自転し、造粒終期段階で第２自転速度より低速に設定した第３自転速度で自転するようなっている。実施例では、第１自転速度が２４１ｒｐｍで、第２自転速度が１６２ｒｐｍで、第３自転速度が１１０ｒｐｍに設定されている。
【００２５】
前記アーム４６には、該アーム４６および第１支持腕４８の延在方向と異なる方向で処理槽３２の半径方向に沿って延在する複数(実施例では２基)の第２支持腕６２が、第１回転軸４０を挟んで対称な関係で配設されている。各第２支持腕６２の先端には、処理槽３２における外壁３２ａの内面に沿って延在するスクレーパ６４が設けられている。スクレーパ６４は、平面視において処理槽３２の中心側に突出する断面三角形状の部材であって、アーム４６の回転につれて外壁３２ａの内面に沿って回転して、外壁３２ａの内面に付着する混合物を除去するようになっている。
【００２６】
前記造粒設備３０では、スケール類、ダストおよび水との混合物が接触する部分が、耐摩耗性金属材料で構成されている。耐摩耗性金属材料としては、例えばハイクロム系やタングステン系等の高張力鋼が採用される。実施例では、処理槽３２の底板と、攪拌体５０、ロータ５６の羽根５６ｂ、内壁３４の突部３６およびスクレーパ６４が耐摩耗性金属材料で構成されている。
【００２７】
次に、実施例に係る整粒設備７０について、図７〜図９を参照して具体的に説明する。整粒設備７０は、軸線を横方向に延在させた姿勢で架台７２に設置された中空の円筒体７４と、この円筒体７４を周方向に回転する回転機構８２と、円筒体７４を傾動する傾動機構８８とを備えている。また整粒設備７０は、回転機構８２および傾動機構８８が電気的に接続する制御部９４を備え(図９参照)、この制御部９４の制御下に円筒体７４の回転速度および傾動角度を調節できるようになっている。
【００２８】
前記円筒体７４は、一方の側端面(一方の側部)７４ａに開設された第１開口部７６と、他方の側端面(他方の側部)７４ｂに開設された第２開口部７８とを有し、整粒処理を行なう内部空間７７を介して第１開口部７６と第２開口部７８とが連通している。円筒体７４の第１開口部７６には、造粒設備３０から取出された造粒物および未造粒物を移送する第３コンベヤ１８の移送終端部が臨み、第１開口部７６を介して第３コンベヤ１８から造粒物および未造粒物が内部空間７７に装入されるようになっている(図７参照)。また、第２開口部７８には、該第２開口部７８から放出される造粒物を受けるシュート７９が臨み、このシュート７９の下方に、整粒設備７０と製品ヤード１００との間に設置された第４コンベヤ１９の移送始端部が配置される。
【００２９】
前記円筒体７４の内部空間７７には、円筒体７４の内周面７４ｃから半径方向内側に突出する複数(実施例では３基)の堰部材８０が配設されている(図８参照)。複数の堰部材８０は、円筒体７４の内周面７４ｃにおける同一円周上に、周方向に離間して隙間をあけた状態で配設されている。円筒体７４では、堰部材８０により造粒物等の第１開口部７６側から第２開口部７８側への移動が阻まれる一方、隙間を介して造粒物等の第１開口部７６側から第２開口部７８側への移動が許容されるようになっている。なお、堰部材８０には、水を含んだ混合物の付着を防止する板(図示せず)が装着されている。
【００３０】
前記回転機構８２は、第３モータ８４の回転を制御部９４の制御に基づいて第３変速機構８６で変速して円筒体７４に伝達し、例えば２ｒｐｍ〜２０ｒｐｍ(好適には１０ｒｐｍ)の範囲の回転速度で円筒体７４を回転するよう構成される。制御部９４は、整粒処理において、回転速度を次第に減速するまたは回転速度を段階的に減速するように第３変速機構８６を制御している。
【００３１】
前記傾動機構８８は、円筒体７４における他方の側端面７４ｂ側に設けられ、架台７２に対して円筒体７４を傾動可能に支持する軸支部９０と、円筒体７４における一方の側端面７４ａ側に設けられ、一方の側端面７４ａ側を架台７２に対して昇降するシリンダ等を備える昇降部９２とから構成される。そして、制御部９４により昇降部９２を制御することによって、円筒体７４は、軸線を水平方向に延在させた水平姿勢と、一方の側端面７４ａ側が他方の側端面７４ｂ側より上方に位置した傾斜姿勢との間で傾動される。これにより円筒体７４は、傾斜角度(水平面と円筒体７４の軸線とがなす角度)が、０°〜２°の範囲で、整粒処理の進行中に造粒物の形成状態に応じて適宜に調節される。ここで、整粒設備７０は、整粒処理の初期において、円筒体７４を０°に近い１°の傾斜角度で運転し、整粒処理が進行するにつれて円筒体７４の傾斜角度を次第にまたは段階的に大きくするようになっている。
【００３２】
〔実施例の作用〕
次に、実施例に係る整粒設備７０の作用について、再資源化プラント１０による全体の処理の流れに含めて説明する。最初に、造粒設備３０の処理槽３２に対し、スケール類、還元材およびダストの材料が所定の割合となるように計量して装入される造粒前処理が行なわれる。図示しないストックヤードに貯蔵されているスケール類を第１ホッパー１２に装入して、転動造粒に適しない過大なスケール類を振動スクリーンにより除去した後、スケール類は第１コンベヤ１６により造粒設備３０における処理槽３２の上方に位置する第１受容部２０へ受渡される。そして、第１受容部２０を介して処理槽３２にスケール類が装入され、計量手段３８による処理槽３２に受入れたスケール類の計量に基づいて、第１コンベヤ１６を停止することで、予め設定した量のスケール類が処理槽３２に入る。一方、ストックヤードにスケール類と別に貯蔵されている還元材は、第２ホッパー１４、第２コンベヤ１７および第２受容部２２を介して処理槽３２に装入される。計量手段３８による還元材の計量に基づいて第２コンベヤ１７を停止することで、予め設定した量の還元材が処理槽３２に入る。なお、スケール類と還元材とは、処理槽３２への装入タイミングをずらすことで計量手段３８により夫々独立して計量される。
【００３３】
前記ダストは、ダストサイロ２４から対応の移送管２５を介して空気圧送されて、対応の計量器２６に移送されて、計量器２６で計量することで設定量のダストが処理槽３２に装入される。ここで、処理槽３２に装入するダストとしては、複数のダストサイロ２４から移送した成分の異なるダストを適宜の割合で装入して配合しても、単一のダストを装入してもよい。なお、水は造粒処理の過程で給水手段２８から供給される。
【００３４】
このように、造粒設備３０の処理槽３２には、スケール類、還元材、ダストおよび水の材料が独立した搬入路を経て装入されるので、各材料が搬入過程で混ざることがなく、材料毎に容易に計量することができる。すなわち、混合物における各材料の配合を正確に行なうことができ、後工程の造粒処理で造粒物を効率よく形成することができる。
【００３５】
前記造粒前処理で、スケール類、還元材およびダストを所要の配合割合となるように装入した混合物は、造粒設備３０において転動造粒を行なう造粒処理を経て造粒物とされる。造粒処理は、大きくは３つの段階に分けられ、混合物を解砕すると共に混合する造粒初期段階と、混合物を造粒して造粒物を形成する造粒中期段階と、造粒物を成長させる造粒終期段階とを有している。
【００３６】
前記造粒初期段階では、ブレード５２が低速の第１回転速度で逆方向に回転されると共に、ロータ５６が高速の第１自転速度で回転される。ブレード５２を処理槽３２の中心を軸として逆方向に回転することで、回転方向前側から後側へ向けて下方傾斜するブレード５２によって、混合物に対して処理槽３２の内底面３２ｃへ向けて力が作用する(図５(ｂ)参照)。すなわち混合物は、ブレード５２と処理槽３２の内底面３２ｃとに挟まれて潰されるので、比較的粒径の大きいスケール類を破砕して細かくし得ると共に、スケール類、還元材およびダストを混合・混練することができる。また、ブレード５２を低速な第１回転速度で回転することで、混合物に対して長い時間に亘って力を加えることができ、破砕および混練を効率よく行なうことができる。そして、ロータ５６を高速な第１自転速度で自転させつつ、ブレード５２と共に処理槽３２の中心を軸として逆方向に回転することで、混合物を攪拌しつつほぐして細かくすることができる。このように造粒初期段階では、スケール類を破砕および解砕することで、造粒物の核となる粒を形成することができると共に、混合物の粒度分布の均一化を図ることができる。
【００３７】
前記造粒中期段階では、給水手段２８から処理槽３２に対して、水が混合物全体の４重量％〜１５重量％の範囲となるように供給される。また造粒中期段階では、ブレード５２が第１回転速度より高速に設定した第２回転速度で正方向に回転すると共に、ロータ５６が第１自転速度より低速に設定した第２自転速度で回転される。ブレード５２を処理槽３２の中心を軸として正方向に回転することで、回転方向前側から後側へ向けて上方傾斜するブレード５２によって、混合物が処理槽３２の内底面３２ｃ側から上方へ向けて掻き上げられる(図５(ａ)参照))。すなわち混合物は、ブレード５２によって処理槽３２の内底面３２ｃから剥がされてブレード５２の上面を転動する過程で、粒同士が接触して接合して粒状物として成長し始める。ここで、造粒中期段階の前に造粒初期段階でスケール類を予め破砕して核となる粒を形成してあるから、粒状物の形成が円滑に行なわれる。また粒状物は、更に転動することで圧密化されて、内部に包含していた過剰水分が粒の表面に侵出するので、表面に侵出した過剰水分による表面張力によって、粒または他の小さな粒が粒状物の表面に付着して更に成長する。そして、ブレード５２の一側部５２ａと処理槽３２の内底面３２ｃとの離間間隔より粒状物が大きくなると、一部の粒状物はブレード５２の一側部５２ａに押されて処理槽３２の内底面３２ｃを転動し、他の粒状物は、ブレード５２によって掻き上げられて攪拌される。更に、ロータ５６を高速な第１自転速度より低く設定した中速な第２自転速度で自転させつつ、ブレード５２と共に処理槽３２の中心を軸として正方向に回転することで、羽根５６ｂにより比較的大きい粒状物、小さい粒状物および混合物を攪拌して、両者の接触機会を多くして粒状物の成長が図られる。
【００３８】
前記造粒中期段階では、ブレード５２およびロータ５６が第１回転速度より高速に設定された中速の第２回転速度で回転されているので、処理槽３２の混合物および粒状物の接触機会を多く設けることができる。これに対してロータ５６は、混合物の解砕を図る第１自転速度より速度を落とした中速の第２自転速度で自転するように設定してあるから、造粒中期段階で形成された粒状物の破壊を抑制しつつ羽根５６ｂにより攪拌することができる。
【００３９】
前記造粒終期段階では、ブレード５２が第２回転速度で正方向に回転されると共に、ロータ５６が第２自転速度より低速に設定した第３自転速度で回転される。造粒終期段階では、ブレード５２およびロータ５６を処理槽３２の中心を軸として正方向に回転することで、造粒中期段階と同様に、ロータ５６により混合物および粒状物を攪拌すると共に、ブレード５２により混合物および粒状物を処理槽３２の内底面３２ｃ側から掻き上げつつ、粒状物を転動させて成長を図っている。そして、造粒終期段階では、粒状物がある程度大きくなっているので、ロータ５６の自転速度を造粒中期段階の第２自転速度より更に減速した低速の第３自転速度とすることで、羽根５６ｂによる粒状物の破壊を抑制している。但し、造粒終期段階である程度大きくなり過ぎた大型の粒状物は、ロータ５６の自転によって羽根５６ｂにより小型の粒状物に分断されて、再び粒状物同士を吸着して成長させる。
【００４０】
前記造粒設備３０での造粒終期段階を終えて形成された造粒物および造粒物まで至っていない未造粒物は、第３コンベヤ１８によって移送されて、整粒設備７０の円筒体７４に第１開口部７６を介して装入される。円筒体７４に装入された造粒物および未造粒物は、回転機構８２により円筒体７４が周方向に回転されることで、円筒体７４の内周面７４ｃを転動するから、未造粒物同士または造粒物と未造粒物とが接触して互いに接合する。また、円筒体７４は、傾動機構８８により他方の側端面７４ｂを傾斜下端として傾いているので、造粒物および未造粒物は、装入側の第１開口部７６側から取出側の第２開口部７８へ向けて周方向に転動しつつ移動する。ここで、整粒設備７０は、整粒処理の初期において、円筒体７４の回転速度が高速に設定されているので、未造粒物同士または造粒物と未造粒物との接触機会を多くすることができ、造粒物への円滑な成長を図り得る。そして、整粒設備７０は、整粒処理が進行するにつれて、次第にまたは段階的に円筒体７４の回転速度を低下させるので、造粒物同士の衝突等に起因する造粒物の分解を抑制することができる。
【００４１】
前記整粒設備７０は、整粒処理の初期において、円筒体７４の傾動角度が小さくなるように傾動機構８８を制御しているので、造粒物および未造粒物の円筒体７４での滞留時間を長くすることができる。すなわち、未造粒物が第２開口部７８から放出されることを抑制できる。そして、整粒設備７０は、整粒処理が進行するにつれて、次第にまたは段階的に円筒体７４の傾動角度を大きくすることで、成長した造粒物を第２開口部７８から適宜に放出することができる。しかも、円筒体７４の内周面７４ｃには、複数の堰部材８０が立設されているから、これらの堰部材８０で造粒物および未造粒物の移動を阻んで、造粒物および未造粒物の滞留時間を稼ぐことができる。
【００４２】
このように、整粒設備７０による整粒処理で未造粒物は造粒物まで成長し、得られた造粒物は第２開口部７８およびシュート７９を介して第４コンベヤ１９に受渡され、第４コンベヤ１９により移送されて製品ヤード１００で貯蔵される。
【００４３】
実施例の造粒設備３０によれば、粒状物の形成段階に合わせて、ブレード５２の回転方向および回転速度、ロータ５６の自転速度を前述の如く変更することで、粒径の大きいスケール類を含んでいても、造粒物を形成することができる。すなわち、造粒初期段階でブレード５２によりスケール類を破砕して、粒状物の核となる粒を形成しているので、他に凝固剤や吸着剤等を添加しなくても、粒径の大きいスケール類を含んでいても造粒物を形成することができる。しかも、スケール類の破砕、混合、混練および造粒を１つの造粒設備３０で行なうことができるので、設備および破砕処理の手間を軽減できる。更に、得られた造粒物は、凝固剤や吸着剤等の作用により表面的に固められたものではなく、転動造粒における粒同士の吸着および圧密化の繰返しによって形成されるので、強度に優れている。従って、得られた造粒物は、分解しにくく、優れた取扱い性を有しており、搬送途中での崩壊を抑制できるから、含金属副産物の再利用効率を向上し得る。
【００４４】
前記造粒処理では、ブレード５２およびロータ５６の回転と共に、処理槽３２の内壁３４が処理槽３２の中心を軸として回転するので、内壁３４に設置された突部３６によって、内壁３４側の混合物または粒状物が外壁３２ａ側に押出される。また、ブレード５２およびロータ５６の回転と共に、スクレーパ６４が処理槽３２の中心を軸として外壁３２ａに沿って回転することで、外壁３２ａ側の混合物または粒状物が内壁３４側に押出される。これにより、処理槽３２の処理空間３３に装入した混合物および粒状物の全体を、ロータ５６の羽根５６ｂによりまんべんなく解砕および攪拌することができ、よってブレード５２による破砕、混合、混練および転動をむらなく行なうことができる。すなわち、造粒処理の時間を短縮できると共に、処理槽３２に装入した含金属副産物の造粒物への転化率を上げることができるから、含金属副産物の再利用効率をより向上できる。
【００４５】
前記造粒設備３０は、混合物および粒状物が接触する部分が耐摩耗性金属材料で構成されているから、鉄等の金属を多く含むスケール類の如く硬いものであっても、ブレード５２、ロータ５６、処理槽３２の外壁３２ａおよび内壁３４、内壁３４の突部３６またはスクレーパ６４等の摩耗や損傷を抑制することができる。すなわち、造粒設備３０の寿命を向上し、メンテナンスの手間を軽減することができる。
【００４６】
実施例の整粒設備７０によれば、造粒設備３０から取出された取扱いし易い大きさまで成長していない粒状物や未造粒の混合物からなる未造粒物を、造粒物と共に円筒体７４に装入して円筒体７４の内周面を転動させることで、未造粒物同士または未造粒物と造粒物とを吸着・接合させることができる。すなわち、鋼材製造工程で再利用するためには取扱い性が悪い未造粒物を、整粒設備７０により成長させて造粒物にできるから、含金属副産物の再利用効率を向上し得ると共に、取扱い性を向上し得る。しかも、整粒設備７０の整粒処理によって、造粒物の一層の圧密化を図ることができ、造粒物の強度を上げて取扱い性をより向上し得る。
【００４７】
前述した実施例は、更に以下の如く変更を行なうことも可能である。
(１)造粒設備としては実施例の構成が本発明に係る整粒設備に前置するのに適しているが、公知の造粒装置で代用することもできる。
(２)実施例の造粒物整粒設備では、造粒設備から円筒体に造粒物および未造粒物を装入したが、未造粒物のみを円筒体に装入して整粒処理を施してもよい。
(３)実施例の造粒物整粒設備は、両端面に開口部を夫々設けたが、造粒物の取出し側の開口部は、他方の側端面側に偏倚した位置の周面(側部)に設けてもよい。
(４)堰部材は、円筒体の軸方向に離間して複数設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の好適な実施例に係る含金属副産物の造粒物整粒設備を備えた再資源化プラントを示す概略平面図である。
【図２】実施例の造粒設備を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】実施例の造粒設備の制御ブロック図である。
【図５】実施例の造粒設備において、ブレードを拡大して示す側面図であって、(ａ)は正方向に回転した場合であり、(ｂ)は逆方向に回転した場合を示す。
【図６】実施例の造粒設備において、ロータの羽根を拡大して示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】実施例に係る含金属副産物の造粒物整粒設備を一部破断して示す側面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】実施例に係る含金属副産物の造粒物整粒設備の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
３０ 造粒設備，７４ａ 一方の側端面(一方の側部)，７０ 整粒設備，
７４ｂ 他方の側端面(他方の側部)，７４ 円筒体，８０ 堰部材，８２ 回転機構，
８８ 傾動機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を横方向に延在させた姿勢で設置され、鋼材製造工程で発生する含金属副産物から造粒物を造粒する造粒設備(30)より排出された未造粒物が、一方の側部(74a)から装入されると共に、他方の側部(74b)から造粒物が取出される中空の円筒体(74)と、
前記円筒体(74)を周方向に変速可能に回転する回転機構(82)と、
整粒処理の進行中に、前記円筒体(74)を、水平姿勢と前記他方の側部(74b)を傾斜下端とした傾斜姿勢との間で造粒物の形成状態に応じて上下方向に傾動させる傾動機構(88)とを備えている
ことを特徴とする含金属副産物の造粒物整粒設備。
【請求項２】
前記円筒体(74)の内周面(74c)には、半径方向内側に突出した堰部材(80)が配設されている請求項１記載の含金属副産物の造粒物整粒設備。
【請求項１】
軸線を横方向に延在させた姿勢で設置され、鋼材製造工程で発生する含金属副産物から造粒物を造粒する造粒設備(30)より排出された未造粒物が、一方の側部(74a)から装入されると共に、他方の側部(74b)から造粒物が取出される中空の円筒体(74)と、
前記円筒体(74)を周方向に変速可能に回転する回転機構(82)と、
整粒処理の進行中に、前記円筒体(74)を、水平姿勢と前記他方の側部(74b)を傾斜下端とした傾斜姿勢との間で造粒物の形成状態に応じて上下方向に傾動させる傾動機構(88)とを備えている
ことを特徴とする含金属副産物の造粒物整粒設備。
【請求項２】
前記円筒体(74)の内周面(74c)には、半径方向内側に突出した堰部材(80)が配設されている請求項１記載の含金属副産物の造粒物整粒設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１３４９２（Ｐ２００９−１３４９２Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８００８４（Ｐ２００７−１８００８４）
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【出願人】（０００１５４９０１）株式会社北川鉄工所 (63)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【出願人】（０００１５４９０１）株式会社北川鉄工所 (63)
【Ｆターム（参考）】
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