含金属副産物の造粒物製造方法および造粒設備
【課題】金属材の製造工程で発生するスケール等の含金属副産物およびダストを原料とする造粒物を、低コストで製造する。
【解決手段】金属材の製造工程で発生した含金属副産物に、同じく製造工程で発生したダストを２０重量％以上の割合となるように造粒設備に装入し、水分を加えて転動造粒する。造粒設備で転動造粒された全ての造粒物の内、取扱い性が良好な粒径５ｍｍ以上の造粒物が得られる。また得られた造粒物は、運搬等に際して崩壊することのない強度を有する。しかも、転動造粒する造粒設備は構成が簡単でコストは低廉であるから、造粒物の製造コストも低廉に抑えることができる。
【解決手段】金属材の製造工程で発生した含金属副産物に、同じく製造工程で発生したダストを２０重量％以上の割合となるように造粒設備に装入し、水分を加えて転動造粒する。造粒設備で転動造粒された全ての造粒物の内、取扱い性が良好な粒径５ｍｍ以上の造粒物が得られる。また得られた造粒物は、運搬等に際して崩壊することのない強度を有する。しかも、転動造粒する造粒設備は構成が簡単でコストは低廉であるから、造粒物の製造コストも低廉に抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材製造工程で発生したスケールやグラインダー粉等の含金属副産物を用いた造粒物の製造方法およびこの製造方法に用いられる造粒設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶解、鋳造、圧延、精整等の各工程を経て金属鋼材を製造する鋼材製造工程においては、各工程でＦｅ,Ｎｉ,Ｃｒ等の有価金属を含む含金属副産物が発生する。例えば、鋳片や鋼片の表面欠陥を除去することでスカーフィング屑が発生し、圧延工程においては材料表面に生じた酸化物が剥離して酸化スケールが生じ、分塊圧延の切断時には切断屑が発生し、鋼片や製品の表面疵を除去する際にはグラインダー粉等が発生する。そして、有価金属を含む含金属副産物は、資源回収の観点から金属原料として溶解炉に装入して再利用することが望まれている。
【０００３】
しかし、前記含金属副産物は溶解原料としては細かく、そのままの状態では取扱いが不便であるので、含金属副産物の再利用をためらわせる原因となっていた。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２００４−３５９５１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】
例えば特許文献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。しかしながら、スケール、ダストおよびバインダーの混合物をブリケットに造粒するブリケットマシンは、使用する原料の粒径、水分を造粒前に厳密に調整する必要があり、それによって造粒物の製造コストが高くなる傾向があるという難点が指摘される。しかも、バインダーとしてプラスチックを用いる場合は、該プラスチックを加熱して軟化することでバインダーとして機能させるため、加熱装置も必要となって装置コストが更に嵩む問題がある。
【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造粒物を形成する方法が開示されている。前述したスケールおよびグラインダ粉等の含金属副産物は、粒径が１ｍｍ以下のものから１５ｍｍ程度のものまであり、粒度分布の範囲も広く、形状も不均一である。すなわち、含金属副産物は、取扱い性に難がある程度に細かいものの、転動造粒により造粒物を形成するためには粒径が大きいので、単にフライアッシュに混合して混練するだけでは造粒物を効率よく形成することができない。また、造粒物を形成したとしても造粒物の圧潰強度が小さく、搬送の途中で造粒物が崩れることがあり、含金属副産物を電気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。
【０００６】
すなわち本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、鋼材製造工程で発生するスケールやグラインダ粉等の含金属副産物を低廉なコストで取扱い性に優れた造粒物にできる含金属副産物の造粒物製造方法および造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】
前述した課題を解決し、所期の目的を達成するため、請求項１の発明に係る含金属副産物の造粒物製造方法は、
鋼材製造工程で発生した含金属副産物と、ダストとを混合し、ダストを２０重量％以上包含すると共に、水分率が４重量％〜１５重量％の範囲にある混合物を転動造粒することで、造粒物を製造することを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、ダストを２０重量％以上の割合で含金属副産物に混合すると共に、混合物の水分率を４重量％〜１５重量％の範囲にすることで、バインダーとしてプラスチックを用いることなく含金属副産物を転動造粒で造粒することができ、製造コストを低廉に抑えることができる。
【０００８】
また前述した課題を解決し、所期の目的を達成するため、請求項２の発明に係る含金属副産物の造粒物製造方法は、
鋼材製造工程で発生した含金属副産物と、ダストと、凝集材とを混合し、水分率が４重量％〜１５重量％の範囲にある混合物を転動造粒することで、造粒物を製造することを特徴とする。
請求項２に係る発明によれば、含金属副産物にダストと凝集材を混合すると共に、混合物の水分率を４重量％〜１５重量％の範囲にすることで、バインダーとしてプラスチックを用いることなく含金属副産物を転動造粒で造粒することができ、製造コストを低廉に抑えることができる。しかも、凝集材の凝集効果によって、粒径が大きく取扱い性が良好な造粒物を製造することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記含金属副産物が、１ｍｍ以上の粒径の割合が７０重量％以上の範囲にあることを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、粒径が大きな含金属副産物を多く含んでいても造粒物を形成し得る。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記ダストが、０.５ｍｍ以下の粒径の割合が９５重量％以上の範囲にあることを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、細かなダストを用いることにより、造粒性が向上する。
【００１１】
前記課題を解決し、所期の目的を達成するため、本願の請求項５に係る発明の含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造粒設備は、
請求項１〜４の何れか一項に記載の含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造粒設備であって、
鋼材製造工程で発生する含金属副産物、ダストおよび添加材や水が装入される円筒形状の処理槽と、
前記処理槽の半径方向に延在する一側部から該一側部に対向する他側部へ向けて処理槽の底面から離間する傾斜姿勢で該処理槽の内部に設置され、処理槽の中心を軸として前記一側部を回転方向前側とした正方向と前記他側部を回転方向前側とした逆方向とに回転するブレードと、
前記ブレードと共に前記処理槽の中心を軸として該処理槽の内部を正逆方向に回転しつつ、該ブレードの正方向と同一方向に自転するロータと、
前記ロータの自転速度、前記ブレードの回転方向および回転速度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
造粒初期段階で、前記ブレードを第１回転速度で逆方向に回転すると共に、前記ロータを第１自転速度で回転し、
造粒中期段階で、前記ブレードを前記第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、前記ロータを前記第１自転速度より低速に設定した第２自転速度で回転し、
造粒終期段階で、前記ブレードを前記第２回転速度で正方向に回転すると共に、前記ロータを前記第２自転速度より低速に設定した第３自転速度で回転するように制御することを特徴とする。
請求項５に係る発明によれば、造粒物の形成段階に合わせて、ブレードの回転方向および回転速度、ロータの自転速度を調節することで、粒径が大きい含金属副産物を含んでいても、転動造粒により造粒物を形成することができる。特に、造粒初期段階で処理槽底面とブレードとの間で含金属副産物を破砕して、造粒物の核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、粒径が大きい含金属副産物から造粒物を形成することができる。しかも、含金属副産物の破砕、混合、混練および造粒を１つの設備で行なうことが可能であって設備を軽減できるから、含金属副産物から造粒物を形成するために要するコストを低減し得る。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。
【００１２】
請求項６に係る発明は、前記処理槽の前記含金属副産物が接触する部分、前記ブレードおよび前記ロータを耐摩耗性金属材料で構成したことを要旨とする。
請求項６に係る発明によれば、含金属副産物が接触する部分を耐摩耗性材料で構成してあるから、含金属副産物を使用する際の摩耗や損傷を抑制でき、設備の寿命を向上できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る含金属副産物の造粒物製造方法および造粒設備によれば、取扱いが容易な造粒物を低廉に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明に係る含金属副産物の造粒物製造方法およびこの製造方法に用いられる造粒設備につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。
【実施例１】
【００１５】
先ず、本発明に係る含金属副産物の造粒物製造方法に好適に用いられる造粒設備について説明する。図１は、造粒設備３０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、含金属含有物、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、本例の造粒・整粒設備では、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、造粒物を電気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。
【００１６】
ここで、鋼材製造工程で発生する含金属副産物とは、鋳片や鋼片の表面欠陥を除去することで発生するスカーフィング屑、圧延工程において材料表面に生じて剥離した酸化スケール、分塊圧延の切断時に発生する切断屑、あるいは鋼片や製品の表面疵を除去する際に発生するグラインダー粉等を云い、これらの単体あるいは複数を組合わせたものを使用する。またダストとは、金属原料を電気炉等で溶解した際に集塵されたダストや製鋼および鋼材加工工程で集塵されるダストである。また明細書中において「ダスト」とは、粉塵発生施設から集塵機で集塵した粉塵を総称し、また「スケール」とは、金属材の加工工程において発生した表面酸化物を総称し、更に、「グラインダー粉」とは、金属材の加工工程において素材を切断したり切削した際に発生した金属屑を総称して用いている。
【００１７】
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、含金属副産物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に含金属副産物を移送する第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。
【００１８】
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、４基のダストサイロ２４を備える例を挙げている。本例では、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、電気炉におけるニッケル系のダストと、電気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。
【００１９】
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。
【００２０】
図２〜図５を参照して、造粒設備３０について具体的に説明する。造粒設備３０は、含金属副産物、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(本例では２基)配設されている(図２参照)。
【００２１】
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から含金属副産物を受取って処理槽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。
【００２２】
前記処理槽３２は、処理空間３３に装入された含金属副産物および還元材の重量を計測することで、含金属副産物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による含金属副産物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に所要量の含金属副産物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により計量された含金属副産物および還元材と、給水手段２８により計量された水とが装入される。
【００２３】
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)。
【００２４】
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設定される(図２参照)。
【００２５】
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、含金属副産物の粒径との関係で設定される。
【００２６】
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。本例では、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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(本例では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。
【００２９】
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。本例では、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。
【００３０】
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(本例では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。
【００３１】
前記造粒設備３０では、含金属副産物、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。本例では、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。
【００３２】
次に、前記整粒設備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。
【００３３】
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。
【００３４】
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(本例では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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
次に、前記造粒設備３０を用いた図１０に示す実施例１に係る含金属副産物の造粒物製造方法について、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、含金属副産物、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含金属副産物を第１ホッパー１２に装入して、過大な含金属副産物を振動スクリーンにより除去した後、含金属副産物は第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に含金属副産物が装入され、計量手段３８による処理槽３２に受入れた含金属副産物の計量に基づいて、第１コンベヤ１６を停止することで、予め設定した量の含金属副産物が処理槽３２に入る。
【００３８】
前記含金属副産物は、粒径が大きなものであって単独での転動造粒により造粒物を形成できない、１ｍｍ以上の粒径の割合が、処理槽３２への装入量全体のうち７０重量％以上の範囲にあるものが用いられる。ここで、本願発明で粒径とは、粒の最も長い部分の寸法をいう。
【００３９】
一方、ストックヤードに含金属副産物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、含金属副産物と還元材とは、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。
【００４０】
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、ダストとしては、金属原料を電気炉等で溶解した際に集塵されたダストや製鋼および鋼材加工工程で集塵されたダストを用いる。このダストとしては、粒径が小さく単独での造粒が可能な、０.５ｍｍ以下の粒径の割合が、処理槽３２への装入量全体において９５重量％以上の範囲にあるものが用いられる。またダストは、混合物全体において２０重量％以上の割合となるように含金属副産物と混合される。なお、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。ダストの混合割合が、２０重量％より少ないと、造粒自体ができなくなったり、造粒できたとしても造粒物の強度が足りず、運搬等に際して簡単に崩壊してしまうおそれがある。すなわち、ダストの混合割合を２０重量％以上とすることにより、運搬等に支障のない圧潰強度が０.５ＭＰａ以上の造粒物を製造可能である。但し、ダストの混合割合を多くすると、含金属副産物の割合が減るため、該副産物の再利用率を勘案すると、ダストの混合割合の上限は、５０重量％とするのが好ましい。
【００４１】
前記水は、含金属副産物およびダストからなる混合物が４重量％〜１５重量％の水分率となるように調整して供給される。すなわち、含金属副産物が水分を含んでいる場合には、処理槽３２で水が供給されないこともある。ここで、水分率が４重量％より少ない場合は、粒径の小さな造粒物しかできなくなったり、造粒自体が難しくなる。なお、含金属副産物、ダストおよび水の供給順については、含金属副産物とダストとを充分に混合した後、水を供給する。
【００４２】
このように、造粒設備３０の処理槽３２には、含金属副産物、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。
【００４３】
前記造粒前処理で、含金属副産物、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。
【００４４】
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含金属副産物を破砕して細かくし得ると共に、含金属副産物、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、含金属副産物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。すなわち、造粒設備３０において、装入された全ての含金属副産物における粒径が１ｍｍ以上のものの割合を７０重量％から５０重量％まで減少することができる。鋼材製造工程の各工程で回収された含金属副産物の粒径には大きなバラツキがあり、大きな粒径のものは転動造粒に際して核となり得ない場合があるが、造粒設備３０によれば、造粒初期段階で含金属副産物を適切な粒径まで破砕し得るので、粒径が１ｍｍ以上のものを選別除去したり、大きな粒を破砕する前処理を行なう必要がなく、設備を簡略化できる。
【００４５】
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調節して供給される。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含金属副産物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。
【００４６】
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。
【００４７】
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造粒物は、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。
【００４８】
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未造粒物と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未造粒物と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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
以上に説明した含金属副産物の造粒物製造方法では、造粒設備３０で転動造粒された全ての造粒物の内、取扱い性が良好な粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合が５０％以上となる。また得られた造粒物は、運搬等に際して崩壊することのない０.５ＭＰａ以上の圧潰強度を有する。しかも、転動造粒する造粒設備３０は、従来例で説明したブリケットマシンに比べてコストは低廉であるから、造粒物の製造コストも低廉に抑えることができる。
【００５２】
前記造粒設備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、粒径が大きい含金属副産物を含んでいても、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により含金属副産物を破砕して、粒状物の核となる粒を形成しているので、他にプラスチック等のバインダーや凝固剤や吸着剤等を添加しなくても、粒径が大きい含金属副産物を含んでいても造粒物を形成することができる。しかも、含金属副産物の破砕、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。このように、造粒設備３０によれば、低廉なコストで含金属副産物から造粒物を形成することができる。
【００５３】
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。
【００５４】
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含金属副産物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。
【００５５】
ここで、条件によっては造粒設備３０の造粒処理により、混合物の全体を造粒物とすることができない場合がある。前記整粒設備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、製鋼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。
【００５６】
〔実験例１〕
実施例１の含金属副産物の造粒物製造方法について、含金属副産物として、一般特殊鋼系の製造工程で発生した、Ｆｅ：６７重量％を主成分とするスカーフスケールおよびＦｅ：６９重量％を主成分とする酸化スケールを用いると共に、ダストとして同じく一般特殊鋼系の製造工程で発生した、Ｆｅ：２５重量％を主成分とする精錬炉ダストを用い、還元材としてＳｉＣを７重量％、水分を１０重量％で混合する前提で、図１１に示す混合割合で含金属副産物およびダストを混合した第１発明例１〜５の原料およびダストの混合割合を２０重量％より少なくした比較例１,２の原料を転動造粒して得た造粒物につき、製造された造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合を、図１２に示す。前述した造粒設備３０を用い、処理槽３２に含金属副産物、ダストおよび還元材を装入し、９０秒間の造粒初期段階を行なった後、水を加えて造粒中期段階を６０秒間、造粒終期段階を１８０秒間行なうことで造粒物を転動造粒した。ここで、第１回転速度が７ｒｐｍで、第２回転速度が１１ｒｐｍに設定され、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に設定される。また製造された造粒物の圧潰強度を図１３に示すと共に、造粒物の落下強度を図１４に示す。なお、圧潰強度は、一軸の圧縮測定器を用いて造粒物が破壊する時の最大圧縮荷重で示し、落下強度は、２ｍの高さからコンクリート床に造粒物を自由落下させた時の未破壊率で示す。
【００５７】
また、含金属副産物として、ＳＵＳ系の製造工程で発生した、Ｆｅ：６０重量％,Ｎｉ：２.８重量％,Ｃｒ：５.２重量％を主成分とするＳＵＳスケールを用いると共に、ダストとして同じくＳＵＳ系の製造工程で発生した、Ｆｅ：３０重量％,Ｎｉ：１.５重量％,Ｃｒ：７重量％を主成分とする電炉ダストを用い、含金属副産物を４５重量％、ダストを４５重量％、ＳｉＣを１０重量％で混合した第１発明例６の造粒物についても、造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合、圧潰強度および落下強度を、図１２〜図１４に示す。なお、図１２〜図１４において、第１発明例６については、図１１に示す各例と区別するために、黒丸で示す。
【００５８】
実験例１から、含金属副産物およびダストの材質が一般鋼系またはＳＵＳ系の何れの場合も、ダストの混合割合を２０重量％より多くした第１発明例１〜５および６の何れも、粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合が５０％以上となることが確認された。また、第１発明例１〜５および６の圧潰強度は、０.５ＭＰａ以上で、落下強度は、８０％以上であり、何れも運搬等に際して崩壊しない実用上問題のない高い値が得られた。しかるに、ダストの混合割合が２０重量％より少ない比較例１および２では、造粒自体ができなかった。
【実施例２】
【００５９】
実施例２に係る含金属副産物の造粒物製造方法では、図１５に示すように、前述した含金属副産物およびダストに加えて、凝集材を造粒設備３０に装入し、水分を加えて転動造粒することで造粒物を製造する。凝集材としては、ＰＡＣ(ポリ塩化アルミニウム),固化材(ベントナイト,セメント,生石灰,でん粉等)等、凝集効果を有するものが用いられる。また凝集材の添加割合は、０.５〜５重量％の範囲で設定される。凝集材の添加割合が０.５重量％より少ないと、凝集効果が得られず、また５重量％より多くても凝集効果が飽和する。なお、造粒した造粒物の水分は、４重量％〜１５重量％の範囲であった。また、造粒設備３０の運転方法は、実施例１と同様である。
【００６０】
実施例２のように凝集材を添加することで、造粒設備で造粒された全ての造粒物の内、取扱い性が良好な粒径５ｍｍ以上の造粒物ができる。特に、ＰＡＣおよびベントナイトを用いた場合は、造粒物全体における粒径５ｍｍ以上となる造粒物の割合が増加(５０％以上)し、取扱い性が更に良好となる。また得られた造粒物は、運搬等に際して崩壊することのない、圧潰強度が０.５ＭＰａ以上の値を有する。しかも、転動造粒する造粒設備は、ブリケットマシンに比べてコストは低廉であるから、造粒物の製造コストも低廉に抑えることができる。なお、凝集材を添加した場合は、ダストの混合割合を２０重量％より少なくしても造粒は可能であり、含金属副産物の再利用率を高めることができる。また、造粒設備における転動造粒に際し、凝集材として水ガラスを添加すると、造粒物の強度が更に向上する。特に、ＣａＯ等の発熱性を有する成分を有する含金属副産物およびダストを原料とする場合は、水ガラスの添加による強度向上の効果が高い。
【００６１】
〔実験例２〕
実施例２の含金属副産物の造粒物製造方法について、実験例１で用いたと同じ組成の一般特殊鋼系の含金属副産物およびダストを用い、還元材としてＳｉＣ、凝集材としてＰＡＣを用いると共に、水分を１０重量％で混合する前提で、図１６に示す混合割合とした第２発明例１および第２発明例２の原料を転動造粒した造粒物につき、製造された造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合および圧潰強度を測定した結果を、図１７に示す。また凝集材として、ベントナイトを用いた第２発明例３、セメントを用いた第２発明例４、生石灰を用いた第２発明例５およびでん粉を用いた第２発明例６の各実験結果を、図１７に示す。但し、第２発明例３〜６の各素材の混合割合は、図１６に示す。なお、図１７に示す各例の実験結果において、棒グラフで示す粒径が５ｍｍ以上のもののうち、１０ｍｍより大きい粒径の割合部分にハッチングを付した。また、圧潰強度は、実験例１と同じ方法で測定した。
【００６２】
更に、実験例１で用いたと同じ組成のＳＵＳ系の含金属副産物およびダストを用い、含金属副産物を４５重量％、ダストを４５重量％、ＳｉＣを１０重量％、凝集材としてＰＡＣを０.５重量％で配合した第２発明例７の造粒物について、製造された造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合および圧潰強度を測定した結果を、図１７に示す。更にまた、第２発明例と同じ一般鋼系の含金属副産物、ダストおよび還元材(配合割合は図１６参照)を用い、凝集材を添加しない比較例３および４の造粒物を製造し、製造された造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合および圧潰強度を測定した結果を、図１７に示す。
【００６３】
実験例２から、含金属副産物およびダストの材質が一般鋼系またはＳＵＳ系の何れの場合も、凝集材を添加することで、粒径５ｍｍ以上の造粒物が得られ、また圧潰強度も、運搬等に際して崩壊することのない０.５ＭＰａ以上の高い値が得られた。また、含金属副産物、ダストおよびＳｉＣの配合割合を同じとして、凝集材(ＰＡＣ)を添加した第２発明例２と、添加しない比較例４との比較から、凝集材を添加することで、粒径５ｍｍ以上の造粒物全体における粒径１０ｍｍ以上の造粒物の割合が多くなることが確認された。なお、凝集材については、ダストの混合割合を２０重量％より多くした場合では、ＰＡＣやベントナイトを用いることで、粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合を５０％以上とし得ることが確認され、またベントナイトに比べてＰＡＣの方が少ない使用量で充分な効果が得られ、材料費コストを低減し得る効果が期待できる。
【００６４】
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)実施例では、造粒設備で形成した造粒物および造粒物に至っていない未造粒物を整粒設備で成長させたが、整粒設備を省くこともできる。
(２)実施例の整粒設備は、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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の好適な実施例１および２に係る含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造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】図１で示す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】図２で示す造粒設備の制御ブロック図である。
【図５】図３で示す造粒設備において、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】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】図１で示す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】図７で示す整粒設備の制御ブロック図である。
【図１０】実施例１に係る含金属副産物の造粒物製造方法を説明する概略図である。
【図１１】実験例１における各例の混合割合を示す図である。
【図１２】実験例１におけるダストの混合割合と、造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合との関係を示すグラフ図である。
【図１３】実験例１におけるダストの混合割合と圧潰強度との関係を示すグラフ図である。
【図１４】実験例１におけるダストの混合割合と落下強度との関係を示すグラフ図である。
【図１５】実施例２に係る含金属副産物の造粒物製造方法を説明する概略図である。
【図１６】実験例２における各例の混合割合を示す図である。
【図１７】実験例２における各例の実験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００６６】
３２ 処理槽，３２ｃ 内底面(底面)，３８ 計量手段，５２ ブレード，
５２ａ 一側部，５２ｂ 他側部，５６ ロータ，６８ 制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材製造工程で発生したスケールやグラインダー粉等の含金属副産物を用いた造粒物の製造方法およびこの製造方法に用いられる造粒設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶解、鋳造、圧延、精整等の各工程を経て金属鋼材を製造する鋼材製造工程においては、各工程でＦｅ,Ｎｉ,Ｃｒ等の有価金属を含む含金属副産物が発生する。例えば、鋳片や鋼片の表面欠陥を除去することでスカーフィング屑が発生し、圧延工程においては材料表面に生じた酸化物が剥離して酸化スケールが生じ、分塊圧延の切断時には切断屑が発生し、鋼片や製品の表面疵を除去する際にはグラインダー粉等が発生する。そして、有価金属を含む含金属副産物は、資源回収の観点から金属原料として溶解炉に装入して再利用することが望まれている。
【０００３】
しかし、前記含金属副産物は溶解原料としては細かく、そのままの状態では取扱いが不便であるので、含金属副産物の再利用をためらわせる原因となっていた。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２００４−３５９５１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】
例えば特許文献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。しかしながら、スケール、ダストおよびバインダーの混合物をブリケットに造粒するブリケットマシンは、使用する原料の粒径、水分を造粒前に厳密に調整する必要があり、それによって造粒物の製造コストが高くなる傾向があるという難点が指摘される。しかも、バインダーとしてプラスチックを用いる場合は、該プラスチックを加熱して軟化することでバインダーとして機能させるため、加熱装置も必要となって装置コストが更に嵩む問題がある。
【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造粒物を形成する方法が開示されている。前述したスケールおよびグラインダ粉等の含金属副産物は、粒径が１ｍｍ以下のものから１５ｍｍ程度のものまであり、粒度分布の範囲も広く、形状も不均一である。すなわち、含金属副産物は、取扱い性に難がある程度に細かいものの、転動造粒により造粒物を形成するためには粒径が大きいので、単にフライアッシュに混合して混練するだけでは造粒物を効率よく形成することができない。また、造粒物を形成したとしても造粒物の圧潰強度が小さく、搬送の途中で造粒物が崩れることがあり、含金属副産物を電気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。
【０００６】
すなわち本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、鋼材製造工程で発生するスケールやグラインダ粉等の含金属副産物を低廉なコストで取扱い性に優れた造粒物にできる含金属副産物の造粒物製造方法および造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】
前述した課題を解決し、所期の目的を達成するため、請求項１の発明に係る含金属副産物の造粒物製造方法は、
鋼材製造工程で発生した含金属副産物と、ダストとを混合し、ダストを２０重量％以上包含すると共に、水分率が４重量％〜１５重量％の範囲にある混合物を転動造粒することで、造粒物を製造することを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、ダストを２０重量％以上の割合で含金属副産物に混合すると共に、混合物の水分率を４重量％〜１５重量％の範囲にすることで、バインダーとしてプラスチックを用いることなく含金属副産物を転動造粒で造粒することができ、製造コストを低廉に抑えることができる。
【０００８】
また前述した課題を解決し、所期の目的を達成するため、請求項２の発明に係る含金属副産物の造粒物製造方法は、
鋼材製造工程で発生した含金属副産物と、ダストと、凝集材とを混合し、水分率が４重量％〜１５重量％の範囲にある混合物を転動造粒することで、造粒物を製造することを特徴とする。
請求項２に係る発明によれば、含金属副産物にダストと凝集材を混合すると共に、混合物の水分率を４重量％〜１５重量％の範囲にすることで、バインダーとしてプラスチックを用いることなく含金属副産物を転動造粒で造粒することができ、製造コストを低廉に抑えることができる。しかも、凝集材の凝集効果によって、粒径が大きく取扱い性が良好な造粒物を製造することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記含金属副産物が、１ｍｍ以上の粒径の割合が７０重量％以上の範囲にあることを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、粒径が大きな含金属副産物を多く含んでいても造粒物を形成し得る。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記ダストが、０.５ｍｍ以下の粒径の割合が９５重量％以上の範囲にあることを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、細かなダストを用いることにより、造粒性が向上する。
【００１１】
前記課題を解決し、所期の目的を達成するため、本願の請求項５に係る発明の含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造粒設備は、
請求項１〜４の何れか一項に記載の含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造粒設備であって、
鋼材製造工程で発生する含金属副産物、ダストおよび添加材や水が装入される円筒形状の処理槽と、
前記処理槽の半径方向に延在する一側部から該一側部に対向する他側部へ向けて処理槽の底面から離間する傾斜姿勢で該処理槽の内部に設置され、処理槽の中心を軸として前記一側部を回転方向前側とした正方向と前記他側部を回転方向前側とした逆方向とに回転するブレードと、
前記ブレードと共に前記処理槽の中心を軸として該処理槽の内部を正逆方向に回転しつつ、該ブレードの正方向と同一方向に自転するロータと、
前記ロータの自転速度、前記ブレードの回転方向および回転速度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
造粒初期段階で、前記ブレードを第１回転速度で逆方向に回転すると共に、前記ロータを第１自転速度で回転し、
造粒中期段階で、前記ブレードを前記第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、前記ロータを前記第１自転速度より低速に設定した第２自転速度で回転し、
造粒終期段階で、前記ブレードを前記第２回転速度で正方向に回転すると共に、前記ロータを前記第２自転速度より低速に設定した第３自転速度で回転するように制御することを特徴とする。
請求項５に係る発明によれば、造粒物の形成段階に合わせて、ブレードの回転方向および回転速度、ロータの自転速度を調節することで、粒径が大きい含金属副産物を含んでいても、転動造粒により造粒物を形成することができる。特に、造粒初期段階で処理槽底面とブレードとの間で含金属副産物を破砕して、造粒物の核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、粒径が大きい含金属副産物から造粒物を形成することができる。しかも、含金属副産物の破砕、混合、混練および造粒を１つの設備で行なうことが可能であって設備を軽減できるから、含金属副産物から造粒物を形成するために要するコストを低減し得る。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。
【００１２】
請求項６に係る発明は、前記処理槽の前記含金属副産物が接触する部分、前記ブレードおよび前記ロータを耐摩耗性金属材料で構成したことを要旨とする。
請求項６に係る発明によれば、含金属副産物が接触する部分を耐摩耗性材料で構成してあるから、含金属副産物を使用する際の摩耗や損傷を抑制でき、設備の寿命を向上できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る含金属副産物の造粒物製造方法および造粒設備によれば、取扱いが容易な造粒物を低廉に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明に係る含金属副産物の造粒物製造方法およびこの製造方法に用いられる造粒設備につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。
【実施例１】
【００１５】
先ず、本発明に係る含金属副産物の造粒物製造方法に好適に用いられる造粒設備について説明する。図１は、造粒設備３０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、含金属含有物、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、本例の造粒・整粒設備では、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、造粒物を電気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。
【００１６】
ここで、鋼材製造工程で発生する含金属副産物とは、鋳片や鋼片の表面欠陥を除去することで発生するスカーフィング屑、圧延工程において材料表面に生じて剥離した酸化スケール、分塊圧延の切断時に発生する切断屑、あるいは鋼片や製品の表面疵を除去する際に発生するグラインダー粉等を云い、これらの単体あるいは複数を組合わせたものを使用する。またダストとは、金属原料を電気炉等で溶解した際に集塵されたダストや製鋼および鋼材加工工程で集塵されるダストである。また明細書中において「ダスト」とは、粉塵発生施設から集塵機で集塵した粉塵を総称し、また「スケール」とは、金属材の加工工程において発生した表面酸化物を総称し、更に、「グラインダー粉」とは、金属材の加工工程において素材を切断したり切削した際に発生した金属屑を総称して用いている。
【００１７】
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、含金属副産物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に含金属副産物を移送する第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。
【００１８】
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、４基のダストサイロ２４を備える例を挙げている。本例では、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、電気炉におけるニッケル系のダストと、電気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。
【００１９】
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。
【００２０】
図２〜図５を参照して、造粒設備３０について具体的に説明する。造粒設備３０は、含金属副産物、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(本例では２基)配設されている(図２参照)。
【００２１】
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から含金属副産物を受取って処理槽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。
【００２２】
前記処理槽３２は、処理空間３３に装入された含金属副産物および還元材の重量を計測することで、含金属副産物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による含金属副産物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に所要量の含金属副産物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により計量された含金属副産物および還元材と、給水手段２８により計量された水とが装入される。
【００２３】
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)。
【００２４】
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設定される(図２参照)。
【００２５】
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、含金属副産物の粒径との関係で設定される。
【００２６】
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。本例では、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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(本例では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。
【００２９】
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。本例では、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。
【００３０】
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(本例では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。
【００３１】
前記造粒設備３０では、含金属副産物、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。本例では、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。
【００３２】
次に、前記整粒設備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。
【００３３】
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。
【００３４】
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(本例では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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
次に、前記造粒設備３０を用いた図１０に示す実施例１に係る含金属副産物の造粒物製造方法について、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、含金属副産物、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含金属副産物を第１ホッパー１２に装入して、過大な含金属副産物を振動スクリーンにより除去した後、含金属副産物は第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に含金属副産物が装入され、計量手段３８による処理槽３２に受入れた含金属副産物の計量に基づいて、第１コンベヤ１６を停止することで、予め設定した量の含金属副産物が処理槽３２に入る。
【００３８】
前記含金属副産物は、粒径が大きなものであって単独での転動造粒により造粒物を形成できない、１ｍｍ以上の粒径の割合が、処理槽３２への装入量全体のうち７０重量％以上の範囲にあるものが用いられる。ここで、本願発明で粒径とは、粒の最も長い部分の寸法をいう。
【００３９】
一方、ストックヤードに含金属副産物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、含金属副産物と還元材とは、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。
【００４０】
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、ダストとしては、金属原料を電気炉等で溶解した際に集塵されたダストや製鋼および鋼材加工工程で集塵されたダストを用いる。このダストとしては、粒径が小さく単独での造粒が可能な、０.５ｍｍ以下の粒径の割合が、処理槽３２への装入量全体において９５重量％以上の範囲にあるものが用いられる。またダストは、混合物全体において２０重量％以上の割合となるように含金属副産物と混合される。なお、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。ダストの混合割合が、２０重量％より少ないと、造粒自体ができなくなったり、造粒できたとしても造粒物の強度が足りず、運搬等に際して簡単に崩壊してしまうおそれがある。すなわち、ダストの混合割合を２０重量％以上とすることにより、運搬等に支障のない圧潰強度が０.５ＭＰａ以上の造粒物を製造可能である。但し、ダストの混合割合を多くすると、含金属副産物の割合が減るため、該副産物の再利用率を勘案すると、ダストの混合割合の上限は、５０重量％とするのが好ましい。
【００４１】
前記水は、含金属副産物およびダストからなる混合物が４重量％〜１５重量％の水分率となるように調整して供給される。すなわち、含金属副産物が水分を含んでいる場合には、処理槽３２で水が供給されないこともある。ここで、水分率が４重量％より少ない場合は、粒径の小さな造粒物しかできなくなったり、造粒自体が難しくなる。なお、含金属副産物、ダストおよび水の供給順については、含金属副産物とダストとを充分に混合した後、水を供給する。
【００４２】
このように、造粒設備３０の処理槽３２には、含金属副産物、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。
【００４３】
前記造粒前処理で、含金属副産物、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。
【００４４】
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含金属副産物を破砕して細かくし得ると共に、含金属副産物、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、含金属副産物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。すなわち、造粒設備３０において、装入された全ての含金属副産物における粒径が１ｍｍ以上のものの割合を７０重量％から５０重量％まで減少することができる。鋼材製造工程の各工程で回収された含金属副産物の粒径には大きなバラツキがあり、大きな粒径のものは転動造粒に際して核となり得ない場合があるが、造粒設備３０によれば、造粒初期段階で含金属副産物を適切な粒径まで破砕し得るので、粒径が１ｍｍ以上のものを選別除去したり、大きな粒を破砕する前処理を行なう必要がなく、設備を簡略化できる。
【００４５】
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調節して供給される。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含金属副産物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。
【００４６】
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。
【００４７】
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造粒物は、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。
【００４８】
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未造粒物と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未造粒物と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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
以上に説明した含金属副産物の造粒物製造方法では、造粒設備３０で転動造粒された全ての造粒物の内、取扱い性が良好な粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合が５０％以上となる。また得られた造粒物は、運搬等に際して崩壊することのない０.５ＭＰａ以上の圧潰強度を有する。しかも、転動造粒する造粒設備３０は、従来例で説明したブリケットマシンに比べてコストは低廉であるから、造粒物の製造コストも低廉に抑えることができる。
【００５２】
前記造粒設備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、粒径が大きい含金属副産物を含んでいても、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により含金属副産物を破砕して、粒状物の核となる粒を形成しているので、他にプラスチック等のバインダーや凝固剤や吸着剤等を添加しなくても、粒径が大きい含金属副産物を含んでいても造粒物を形成することができる。しかも、含金属副産物の破砕、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。このように、造粒設備３０によれば、低廉なコストで含金属副産物から造粒物を形成することができる。
【００５３】
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。
【００５４】
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含金属副産物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。
【００５５】
ここで、条件によっては造粒設備３０の造粒処理により、混合物の全体を造粒物とすることができない場合がある。前記整粒設備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、製鋼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。
【００５６】
〔実験例１〕
実施例１の含金属副産物の造粒物製造方法について、含金属副産物として、一般特殊鋼系の製造工程で発生した、Ｆｅ：６７重量％を主成分とするスカーフスケールおよびＦｅ：６９重量％を主成分とする酸化スケールを用いると共に、ダストとして同じく一般特殊鋼系の製造工程で発生した、Ｆｅ：２５重量％を主成分とする精錬炉ダストを用い、還元材としてＳｉＣを７重量％、水分を１０重量％で混合する前提で、図１１に示す混合割合で含金属副産物およびダストを混合した第１発明例１〜５の原料およびダストの混合割合を２０重量％より少なくした比較例１,２の原料を転動造粒して得た造粒物につき、製造された造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合を、図１２に示す。前述した造粒設備３０を用い、処理槽３２に含金属副産物、ダストおよび還元材を装入し、９０秒間の造粒初期段階を行なった後、水を加えて造粒中期段階を６０秒間、造粒終期段階を１８０秒間行なうことで造粒物を転動造粒した。ここで、第１回転速度が７ｒｐｍで、第２回転速度が１１ｒｐｍに設定され、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に設定される。また製造された造粒物の圧潰強度を図１３に示すと共に、造粒物の落下強度を図１４に示す。なお、圧潰強度は、一軸の圧縮測定器を用いて造粒物が破壊する時の最大圧縮荷重で示し、落下強度は、２ｍの高さからコンクリート床に造粒物を自由落下させた時の未破壊率で示す。
【００５７】
また、含金属副産物として、ＳＵＳ系の製造工程で発生した、Ｆｅ：６０重量％,Ｎｉ：２.８重量％,Ｃｒ：５.２重量％を主成分とするＳＵＳスケールを用いると共に、ダストとして同じくＳＵＳ系の製造工程で発生した、Ｆｅ：３０重量％,Ｎｉ：１.５重量％,Ｃｒ：７重量％を主成分とする電炉ダストを用い、含金属副産物を４５重量％、ダストを４５重量％、ＳｉＣを１０重量％で混合した第１発明例６の造粒物についても、造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合、圧潰強度および落下強度を、図１２〜図１４に示す。なお、図１２〜図１４において、第１発明例６については、図１１に示す各例と区別するために、黒丸で示す。
【００５８】
実験例１から、含金属副産物およびダストの材質が一般鋼系またはＳＵＳ系の何れの場合も、ダストの混合割合を２０重量％より多くした第１発明例１〜５および６の何れも、粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合が５０％以上となることが確認された。また、第１発明例１〜５および６の圧潰強度は、０.５ＭＰａ以上で、落下強度は、８０％以上であり、何れも運搬等に際して崩壊しない実用上問題のない高い値が得られた。しかるに、ダストの混合割合が２０重量％より少ない比較例１および２では、造粒自体ができなかった。
【実施例２】
【００５９】
実施例２に係る含金属副産物の造粒物製造方法では、図１５に示すように、前述した含金属副産物およびダストに加えて、凝集材を造粒設備３０に装入し、水分を加えて転動造粒することで造粒物を製造する。凝集材としては、ＰＡＣ(ポリ塩化アルミニウム),固化材(ベントナイト,セメント,生石灰,でん粉等)等、凝集効果を有するものが用いられる。また凝集材の添加割合は、０.５〜５重量％の範囲で設定される。凝集材の添加割合が０.５重量％より少ないと、凝集効果が得られず、また５重量％より多くても凝集効果が飽和する。なお、造粒した造粒物の水分は、４重量％〜１５重量％の範囲であった。また、造粒設備３０の運転方法は、実施例１と同様である。
【００６０】
実施例２のように凝集材を添加することで、造粒設備で造粒された全ての造粒物の内、取扱い性が良好な粒径５ｍｍ以上の造粒物ができる。特に、ＰＡＣおよびベントナイトを用いた場合は、造粒物全体における粒径５ｍｍ以上となる造粒物の割合が増加(５０％以上)し、取扱い性が更に良好となる。また得られた造粒物は、運搬等に際して崩壊することのない、圧潰強度が０.５ＭＰａ以上の値を有する。しかも、転動造粒する造粒設備は、ブリケットマシンに比べてコストは低廉であるから、造粒物の製造コストも低廉に抑えることができる。なお、凝集材を添加した場合は、ダストの混合割合を２０重量％より少なくしても造粒は可能であり、含金属副産物の再利用率を高めることができる。また、造粒設備における転動造粒に際し、凝集材として水ガラスを添加すると、造粒物の強度が更に向上する。特に、ＣａＯ等の発熱性を有する成分を有する含金属副産物およびダストを原料とする場合は、水ガラスの添加による強度向上の効果が高い。
【００６１】
〔実験例２〕
実施例２の含金属副産物の造粒物製造方法について、実験例１で用いたと同じ組成の一般特殊鋼系の含金属副産物およびダストを用い、還元材としてＳｉＣ、凝集材としてＰＡＣを用いると共に、水分を１０重量％で混合する前提で、図１６に示す混合割合とした第２発明例１および第２発明例２の原料を転動造粒した造粒物につき、製造された造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合および圧潰強度を測定した結果を、図１７に示す。また凝集材として、ベントナイトを用いた第２発明例３、セメントを用いた第２発明例４、生石灰を用いた第２発明例５およびでん粉を用いた第２発明例６の各実験結果を、図１７に示す。但し、第２発明例３〜６の各素材の混合割合は、図１６に示す。なお、図１７に示す各例の実験結果において、棒グラフで示す粒径が５ｍｍ以上のもののうち、１０ｍｍより大きい粒径の割合部分にハッチングを付した。また、圧潰強度は、実験例１と同じ方法で測定した。
【００６２】
更に、実験例１で用いたと同じ組成のＳＵＳ系の含金属副産物およびダストを用い、含金属副産物を４５重量％、ダストを４５重量％、ＳｉＣを１０重量％、凝集材としてＰＡＣを０.５重量％で配合した第２発明例７の造粒物について、製造された造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合および圧潰強度を測定した結果を、図１７に示す。更にまた、第２発明例と同じ一般鋼系の含金属副産物、ダストおよび還元材(配合割合は図１６参照)を用い、凝集材を添加しない比較例３および４の造粒物を製造し、製造された造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合および圧潰強度を測定した結果を、図１７に示す。
【００６３】
実験例２から、含金属副産物およびダストの材質が一般鋼系またはＳＵＳ系の何れの場合も、凝集材を添加することで、粒径５ｍｍ以上の造粒物が得られ、また圧潰強度も、運搬等に際して崩壊することのない０.５ＭＰａ以上の高い値が得られた。また、含金属副産物、ダストおよびＳｉＣの配合割合を同じとして、凝集材(ＰＡＣ)を添加した第２発明例２と、添加しない比較例４との比較から、凝集材を添加することで、粒径５ｍｍ以上の造粒物全体における粒径１０ｍｍ以上の造粒物の割合が多くなることが確認された。なお、凝集材については、ダストの混合割合を２０重量％より多くした場合では、ＰＡＣやベントナイトを用いることで、粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合を５０％以上とし得ることが確認され、またベントナイトに比べてＰＡＣの方が少ない使用量で充分な効果が得られ、材料費コストを低減し得る効果が期待できる。
【００６４】
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)実施例では、造粒設備で形成した造粒物および造粒物に至っていない未造粒物を整粒設備で成長させたが、整粒設備を省くこともできる。
(２)実施例の整粒設備は、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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の好適な実施例１および２に係る含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造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】図１で示す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】図２で示す造粒設備の制御ブロック図である。
【図５】図３で示す造粒設備において、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】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】図１で示す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】図７で示す整粒設備の制御ブロック図である。
【図１０】実施例１に係る含金属副産物の造粒物製造方法を説明する概略図である。
【図１１】実験例１における各例の混合割合を示す図である。
【図１２】実験例１におけるダストの混合割合と、造粒物全体に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の割合との関係を示すグラフ図である。
【図１３】実験例１におけるダストの混合割合と圧潰強度との関係を示すグラフ図である。
【図１４】実験例１におけるダストの混合割合と落下強度との関係を示すグラフ図である。
【図１５】実施例２に係る含金属副産物の造粒物製造方法を説明する概略図である。
【図１６】実験例２における各例の混合割合を示す図である。
【図１７】実験例２における各例の実験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００６６】
３２ 処理槽，３２ｃ 内底面(底面)，３８ 計量手段，５２ ブレード，
５２ａ 一側部，５２ｂ 他側部，５６ ロータ，６８ 制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材製造工程で発生した含金属副産物と、ダストとを混合し、ダストを２０重量％以上包含すると共に、水分率が４重量％〜１５重量％の範囲にある混合物を転動造粒することで、造粒物を製造する
ことを特徴とする含金属副産物の造粒物製造方法。
【請求項２】
鋼材製造工程で発生した含金属副産物と、ダストと、凝集材とを混合し、水分率が４重量％〜１５重量％の範囲にある混合物を転動造粒することで、造粒物を製造する
ことを特徴とする含金属副産物の造粒物製造方法。
【請求項３】
前記含金属副産物は、１ｍｍ以上の粒径の割合が７０重量％以上の範囲にある請求項１または２記載の含金属副産物の造粒物製造方法。
【請求項４】
前記ダストは、０.５ｍｍ以下の粒径の割合が９５重量％以上の範囲にある請求項１〜３の何れか一項に記載の含金属副産物の造粒物製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造粒設備であって、
鋼材製造工程で発生する含金属副産物、ダストおよび添加材や水が装入される円筒形状の処理槽(32)と、
前記処理槽(32)の半径方向に延在する一側部(52a)から該一側部(52a)に対向する他側部(52b)へ向けて処理槽(32)の底面(32c)から離間する傾斜姿勢で該処理槽(32)の内部に設置され、処理槽(32)の中心を軸として前記一側部(52a)を回転方向前側とした正方向と前記他側部(52b)を回転方向前側とした逆方向とに回転するブレード(52)と、
前記ブレード(52)と共に前記処理槽(32)の中心を軸として該処理槽(32)の内部を正逆方向に回転しつつ、該ブレード(52)の正方向と同一方向に自転するロータ(56)と、
前記ロータ(56)の自転速度、前記ブレード(52)の回転方向および回転速度を制御する制御手段(68)とを備え、
前記制御手段(68)は、
造粒初期段階で、前記ブレード(52)を第１回転速度で逆方向に回転すると共に、前記ロータ(56)を第１自転速度で回転し、
造粒中期段階で、前記ブレード(52)を前記第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、前記ロータ(56)を前記第１自転速度より低速に設定した第２自転速度で回転し、
造粒終期段階で、前記ブレード(52)を前記第２回転速度で正方向に回転すると共に、前記ロータ(56)を前記第２自転速度より低速に設定した第３自転速度で回転するように制御する
ことを特徴とする含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造粒設備。
【請求項６】
前記処理槽(32)の前記含金属副産物が接触する部分、前記ブレード(52)および前記ロータ(56)を耐摩耗性金属材料で構成した請求項５記載の含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造粒設備。
【請求項１】
鋼材製造工程で発生した含金属副産物と、ダストとを混合し、ダストを２０重量％以上包含すると共に、水分率が４重量％〜１５重量％の範囲にある混合物を転動造粒することで、造粒物を製造する
ことを特徴とする含金属副産物の造粒物製造方法。
【請求項２】
鋼材製造工程で発生した含金属副産物と、ダストと、凝集材とを混合し、水分率が４重量％〜１５重量％の範囲にある混合物を転動造粒することで、造粒物を製造する
ことを特徴とする含金属副産物の造粒物製造方法。
【請求項３】
前記含金属副産物は、１ｍｍ以上の粒径の割合が７０重量％以上の範囲にある請求項１または２記載の含金属副産物の造粒物製造方法。
【請求項４】
前記ダストは、０.５ｍｍ以下の粒径の割合が９５重量％以上の範囲にある請求項１〜３の何れか一項に記載の含金属副産物の造粒物製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造粒設備であって、
鋼材製造工程で発生する含金属副産物、ダストおよび添加材や水が装入される円筒形状の処理槽(32)と、
前記処理槽(32)の半径方向に延在する一側部(52a)から該一側部(52a)に対向する他側部(52b)へ向けて処理槽(32)の底面(32c)から離間する傾斜姿勢で該処理槽(32)の内部に設置され、処理槽(32)の中心を軸として前記一側部(52a)を回転方向前側とした正方向と前記他側部(52b)を回転方向前側とした逆方向とに回転するブレード(52)と、
前記ブレード(52)と共に前記処理槽(32)の中心を軸として該処理槽(32)の内部を正逆方向に回転しつつ、該ブレード(52)の正方向と同一方向に自転するロータ(56)と、
前記ロータ(56)の自転速度、前記ブレード(52)の回転方向および回転速度を制御する制御手段(68)とを備え、
前記制御手段(68)は、
造粒初期段階で、前記ブレード(52)を第１回転速度で逆方向に回転すると共に、前記ロータ(56)を第１自転速度で回転し、
造粒中期段階で、前記ブレード(52)を前記第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、前記ロータ(56)を前記第１自転速度より低速に設定した第２自転速度で回転し、
造粒終期段階で、前記ブレード(52)を前記第２回転速度で正方向に回転すると共に、前記ロータ(56)を前記第２自転速度より低速に設定した第３自転速度で回転するように制御する
ことを特徴とする含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造粒設備。
【請求項６】
前記処理槽(32)の前記含金属副産物が接触する部分、前記ブレード(52)および前記ロータ(56)を耐摩耗性金属材料で構成した請求項５記載の含金属副産物の造粒物製造方法に用いられる造粒設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−７６４５（Ｐ２００９−７６４５Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７０９９２（Ｐ２００７−１７０９９２）
【出願日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【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１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【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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