JP3745657B2

JP3745657B2 - 製鋼原料用ブリケットの製造方法

Info

Publication number: JP3745657B2
Application number: JP2001241025A
Authority: JP
Inventors: 正孝石原; 昭雄前本; 光馬松田; 良弘清尾; 彰一樫野
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2021-08-08
Also published as: JP2002146445A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、製鋼原料用ブリケットの製造方法に関し、特に、鉄系金属の研削切粉を有効利用する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸受鋼や浸炭鋼等の鉄系金属を研削（以下、研磨、超仕上げ研磨及びラッピング等も含む概念として使用する）した際に生じる切粉は、水分及び油分を含有する研削液や砥粒等を含む綿状（繊維状）凝集体として回収されている。この綿状凝集体は、多量の純鉄を含むことからこれを製鋼原料として再利用することが試みられている。しかし、この綿状凝集体は多量の水分を含有していることから、これを溶鉱炉にそのまま投入すると、当該水分によって突沸（水蒸気爆発）が生じるという問題を引き起こす。そこで、綿状凝集体中の水分を遠心分離等によって除去することが考えられるが、この場合には、綿状凝集体に含まれる油分も水分とともに除去されて、綿状凝集体の自然発熱により研削切粉の成分である純鉄が酸化鉄に変質する。このため、これを製鋼原料として再利用するには還元する必要があり、還元剤の使用等によりコスト高になる。
【０００３】
また、前記油分の付着した研削切粉は相互に密着し難いことから、綿状凝集体を圧縮成形しても所望の強度に固形化するのが困難である。さらに、炭素の含有量が０．２重量％以上の鉄系金属の研削切粉を多量に含む綿状凝集体については、圧縮時のスプリングバックが大きいので、これを圧縮成形しても所望の強度に固形化するのが困難である。したがって、圧縮成形した綿状凝集体を溶鉱炉に投入しても、飛散しながら舞い上がって、集塵機によって大半が回収されてしまうという問題を生じる。
さらに、前記綿状凝集体に含まれる繊維状の研削切粉は、ハンマーミル等で粉砕することが困難であるので、綿状凝集体を細かくせん断して粉体にすることができない。このため、綿状凝集体をブリケット等に加工することも困難である。したがって、前記綿状凝集体は再利用することなく廃棄物処理業者に委託して埋め立て処分されているのが実状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような綿状凝集体の埋め立て処分は、資源の有効利用という観点から好ましくない。また、環境悪化を引き起こすとともに、廃棄コストが高くつくという問題もある。
この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、研削切粉を有効に再利用することができる製鋼原料用ブリケットの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためのこの発明の製鋼原料用ブリケットの製造方法は、鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を圧縮成形して、繊維状の研削切粉が粗せん断され且つ余剰の水分及び油分が除去され、含水率が２〜１２重量％、含油率が１〜５重量％に調整されて前記研削切粉の成分である純鉄の酸化を防止するための油分を保持する脆性成形体を得る工程と、前記脆性成形体を粉砕して研削切粉をさらに細かくせん断し、これと固形化補助剤とを混合して当該固形化補助剤を含む粉体を得る工程と、所定量の前記粉体を圧縮成形により固形化してブリケットを得る工程と、このブリケットを乾燥させる工程とをこの順に含むことを特徴としている（請求項１）。
【０００６】
このように構成された製鋼原料用ブリケットの製造方法によれば、前記綿状凝集体の圧縮成形によって、従来せん断が困難であった繊維状の研削切粉を容易に粗せん断することができる。また、脆性成形体を粉砕する工程においては、脆性成形体中の繊維状の研削切粉が前記圧縮成形によって予め粗せん断されているので、当該研削切粉を容易且つ効果的にせん断することができる。このため、微細な粉体を容易且つ確実に得ることができる。しかも、前記粉体中の固形化補助剤によって、粉体を圧縮成形するだけで所望の強度に固形化することができる。さらに、前記した各工程は研削液に含まれている油分を保持した状態で行うので、研削切粉の成分である純鉄が酸化するのを防止することができる。
【０００７】
前記固形化補助剤としては、米糠、廃糖蜜、澱粉類、生石灰、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、酢酸ビニル汚泥、アスファルト乳剤、ベントナイトから選択される少なくとも１種を用いるのが好ましく（請求項２）、これにより、油分を含む粉体を容易且つ強固に固形化することができる。
前記製鋼原料用ブリケットの製造方法においては、固形化補助剤を２〜３０重量％混合するのが好ましく（請求項３）、これにより、粉体をより一層強固に固形化することができる。
【０００８】
前記綿状凝集体としては、含水率が５０重量％を超えない範囲に、含油率が１０重量％を超えない範囲にそれぞれ調整したものを用いるのが好ましい（請求項４）。これにより、前記綿状凝集体の運搬等の取り扱いが容易となるとともに、圧縮成形のみによって脆性成形体の余剰の水分及び油分を容易かつ適正に除去することができる。
【０００９】
本発明の製鋼原料用ブリケットの製造方法においては、前記脆性成形体の含水率を２〜１２重量％、含油率を１〜５重量％に調整するので、脆性成形体を適度の硬さに固形化することができるとともに、最小限の残留油分によって研削切粉が酸化するのを効果的に防止することができる。
前記製鋼原料用ブリケットの製造方法においては、前記圧縮成形した直後のブリケットを急速冷却するのが好ましい（請求項５）。これにより、当該ブリケットを容易且つ安定的に固形化することができる。
【００１０】
前記ブリケットとしては、ほぼピロー形状のものを得るのが好ましく（請求項６）、この場合には、圧縮強度が強いとともに部分的な破損が生じ難い製鋼原料用ブリケットを得ることができる。
また、前記研削切粉としては、炭素を０．２重量％以上含むものを用いてもよく（請求項７）、このようなスプリングバックの大きい研削切粉を含む綿状凝集体についても、当該スプリングバックの影響を排除して強固に固形化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１はこの発明の一実施形態に係る製鋼原料用ブリケットの製造方法を示す工程図である。このブリケットＡの製造においては、まず鉄系金属を研削加工する際に発生する研削切粉の綿状凝集体Ｂ（図１(a)参照）を加圧圧縮して、当該綿状凝集体Ｂに含まれる研削液の成分である水分及び油分の含有量を予備的に調整する。この綿状凝集体Ｂの加圧圧縮は、例えばベルトコンベア１にて搬送しながら一対のロール２間に挟み込むことにより行う（図１(b)参照）。この際、綿状凝集体Ｂは、含水率が５０重量％を超えない範囲に、含油率が１０重量％を超えない範囲にそれぞれ調整するのが好ましく、これにより、綿状凝集体Ｂの搬送、貯蔵等の取り扱いが容易となる。
【００１２】
次に、水分及び油分の含有量が調整された前記綿状凝集体Ｂを、成形型３を用いてプレスにより圧縮成形して脆性成形体Ｃを得る（図１(c)参照）。この圧縮成形によって、綿状凝集体Ｂに含まれるスパイラル繊維状の研削切粉が粗せん断される。また、余剰の水分及び油分が除去されて、前記脆性成形体Ｃの含水率が２〜１２重量％に、含油率が１〜５重量％に調整される。これにより、最小限の残留油分によって研削切粉が酸化するのを効果的に防止することができる。また、前工程において綿状凝集体Ｂの含水率が５０重量％、含油率が１０重量％をそれぞれ超えない範囲に予め調整されているので、前記脆性成形体Ｃの水分及び油分の含有割合を圧縮成形のみによって容易かつ適正に調整することができる。
前記脆性成形体Ｃは、円柱形、球形、角柱形等の取り扱いの容易な形状に形成されているとともに、次工程への搬送時等に崩壊しない程度の強度に固められている。
【００１３】
次いで、前記脆性成形体Ｃを固形化補助剤Ｄとともに回転刃４を備えるチョッパーミル付きミキサー（又はヘンシェル型ミキサー）５に投入して粉砕する（図１(d)参照）。これにより脆性成形体Ｃの研削切粉をさらに細かくせん断（仕上げせん断）して、純鉄の粉と固形化補助剤Ｄとを含む粉体Ｅを得ることができる（図１(e)参照）。前記純鉄の粉の長径は３〜１０００μｍ程度のものである。この脆性成形体Ｃの粉砕に際しては、当該脆性成形体Ｃ中の繊維状の研削切粉が予め粗せん断されているので、これを支障なく仕上げせん断することができる。この脆性成形体Ｃ中の繊維状の研削切粉が粗せん断がされていない場合には、これを前記ミキサー５によって粉砕することが非常に困難であり、微細な粉体Ｅを得ることは不可能である。
【００１４】
前記固形化補助剤Ｄとしては、米糠（米糠の精）、サトウキビ等の廃糖蜜、芋澱粉やコーンスターチ等の澱粉類、生石灰、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、酢酸ビニル汚泥、アスファルト乳剤、ベントナイトのうちから選択される１種又は２種以上が好適に使用される。このような固形化補助剤Ｄは２〜３０重量％含有するのが好ましい。特に、前記米糠及び廃糖蜜については、粉体Ｅ中に多量に含まれる純鉄の粉が変質するのを効果的に防止できるとともに、その価格も安いことから固形化補助剤Ｄとしてきわめて好適である。また、アスファルト乳剤は混練後、アスファルトと水に分離すると粘結性が生じ、強度が発現する。このアスファルト乳剤としては、アニオン系アスファルトが好適に使用される。
【００１５】
次に、所定量の前記粉体Ｅを、成形型６を用いてプレスにより圧縮成形して（図１(f)参照）、多量の純鉄を含有するほぼピロー形状の含水ブリケットＦを得る。この粉体Ｅの圧縮成形に際しては、前記固形化補助剤Ｄと粉体Ｅ中の水分とによって、油脂が付着した純鉄の粉どうしを強固に結合させて固形化することができる。特に、粉体Ｅとして水分５〜６重量％、米糠４重量％及び廃糖蜜２重量％含むもの、並びに水分７〜１５重量％、酢酸ビニル汚泥２〜１０重量％含むものを用いる場合には、より強固に固形化された含水ブリケットＦを得ることができる。
なお、前記「ほぼピロー形状」とは、周縁部に丸みを有し、周縁部から中央部に向かって肉厚が漸次厚くなる形状であって、卵形、アーモンド形、ラグビーボール形等を含む形状であり、このような形状に成形することにより、圧縮荷重に強く崩壊し難いとともに、角部等における部分的な破損が生じ難いブリケットＡを得ることができる。
【００１６】
そして、圧縮成形直後の含水ブリケットＦに常温又は冷却されたエアーを吹き付けてこれを急速冷却する（図１(g)参照）。これにより、当該含水ブリケットＦを容易且つ安定的に固形化することができる。その後、含水ブリケットＦを養生（乾燥）してその含有水分を除去することにより（図１(h)参照）、製鋼原料用のブリケットＡを得ることができる（図１(i)及び図２参照）。この養生は２日間程度行うのが含有水分を確実に除去することができるので好ましい。
【００１７】
以上により得られたブリケットＡは、粉体Ｅを固形化した多孔質のものであるので、養生によって含有水分を容易且つ確実に除去することができる。このため、そのまま溶鉱炉に投入しても突沸が生じたり舞い上がって排出されたりするおそれがない。また、研削液の油分の一部を常に保持した状態で加工しているので、純鉄の酸化が効果的に防止されている。例えば軸受鋼（ＳＵＪ−２）の研削切粉を含む綿状凝集体Ｂを用いて製造されたブリケットＡについては、８４〜９５重量％の純鉄を含むことが確認されている。したがって、溶解歩留まりが９０％以上と非常に高く、高品質の製鋼原料として製鋼メーカに有償で提供することができる。しかも、固形にて運搬その他の取り扱いが容易である。
【００１８】
前記したブリケットＡの製造方法は、炭素を０．２重量％以上含む研削切粉を再利用するのに特に好適に適用される。このような研削切粉は、スプリングバックが大きく、固形化が困難であるが、この発明の製造方法を適用することにより、当該スプリングバックの影響を排除して強固に固形化されたブリケットＡを容易に得ることができる。なお、炭素を０．２重量％以上含む研削切粉の代表例としては、軸受鋼の研削切粉を挙げることができる。
この発明は前記した実施の形態に限定されるものでなく、例えば前記実施の形態においては、脆性成形体Ｃの粉砕と同時に固形化補助剤Ｄを混合するようにしているが、脆性成形体Ｃの粉砕と固形化補助剤Ｄの混合とを別工程に分けて行ってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法によれば、綿状凝集体中の研削切粉に対して、圧縮成形による粗せん断と粉砕による仕上げせん断の２段階のせん断を施しているので、従来微細化が困難であった綿状凝集体を、容易且つ能率的に微細化することができる。また、粉体中の固形化補助剤によって、当該粉体を圧縮成形するだけで所望の強度に固形化することができるとともに、各工程を研削液に含まれている油分を保持した状態で行うので、研削切粉の成分である純鉄が酸化するのを防止することができる。したがって、綿状凝集体を高品質の製鋼原料として再利用することが可能であり、環境保全に役立つとともに、研削切粉の廃棄コストを削減することができる。
【００２０】
請求項２記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法によれば、前記固形化補助剤として、米糠、廃糖蜜、澱粉類、生石灰、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、酢酸ビニル汚泥、アスファルト乳剤、ベントナイトから選択される少なくとも１種を用いるので、粉体が油分を含むにもかかわらず、これを強固に固形化することができる。このため、運搬、貯蔵等の取り扱いが容易な製鋼原料用ブリケットを得ることができる。
請求項３記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法によれば、前記した固形化補助剤を２〜３０重量％混合するので、粉体をさらに強固に固形化することができる。このため、運搬、貯蔵等の取り扱いがさらに容易な製鋼原料用ブリケットを得ることができる。
【００２１】
請求項４記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法によれば、前記綿状凝集体として、含水率が５０重量％を超えない範囲に、含油率が１０重量％を超えない範囲にそれぞれ調整したものを用いるので、前記綿状凝集体の運搬等の取り扱いが容易となるとともに、圧縮成形のみによって脆性成形体の余剰の水分及び油分を容易かつ適正に除去することができる。
【００２２】
また、本発明の製鋼原料用ブリケットの製造方法によれば、前記脆性成形体の含水率を２〜１２重量％、含油率を１〜５重量％に調整するので、脆性成形体を適度の硬さに固形化することができるとともに、最小限の残留油分によって研削切粉が酸化するのを効果的に防止することができる。
請求項５記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法によれば、前記圧縮成形した直後のブリケットを急速冷却するので、当該ブリケットを容易且つ安定的に固形化することができる。
【００２３】
請求項６記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法によれば、前記ブリケットとして、ほぼピロー形状のものを得るので、圧縮強度が強く部分的な破損が生じ難いものになり、運搬、貯蔵等の取り扱いがさらに容易な製鋼原料用ブリケットを得ることができる。
請求項７記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法によれば、炭素を０．２重量％以上含むスプリングバックの大きい研削切粉についても、当該スプリングバックの影響を排除して強固に固形化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る製鋼原料用ブリケットの製造方法を示す工程図である。
【図２】ブリケットの一部欠截斜視図である。
【符号の説明】
Ａブリケット
Ｂ綿状凝集体
Ｃ脆性成形体
Ｄ固形化補助剤
Ｅ粉体

Claims

鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を圧縮成形して、繊維状の研削切粉が粗せん断され且つ余剰の水分及び油分が除去され、含水率が２〜１２重量％、含油率が１〜５重量％に調整されて前記研削切粉の成分である純鉄の酸化を防止するための油分を保持する脆性成形体を得る工程と、
前記脆性成形体を粉砕して研削切粉をさらに細かくせん断し、これと固形化補助剤とを混合して当該固形化補助剤を含む粉体を得る工程と、
所定量の前記粉体を圧縮成形により固形化してブリケットを得る工程と、
このブリケットを乾燥させる工程と
をこの順に含むことを特徴とする製鋼原料用ブリケットの製造方法。
前記固形化補助剤として、米糠、廃糖蜜、澱粉類、生石灰、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、酢酸ビニル汚泥、アスファルト乳剤、ベントナイトから選択される少なくとも１種を用いる請求項１記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法。
前記固形化補助剤を２〜３０重量％混合する請求項２記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法。
前記綿状凝集体として、含水率が５０重量％を超えない範囲に、含油率が１０重量％を超えない範囲にそれぞれ調整したものを用いる請求項１記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法。
前記圧縮成形した直後のブリケットを急速冷却する請求項１記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法。
前記ブリケットとして、ほぼピロー形状のものを得る請求項１記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法。
前記研削切粉として、炭素を０．２重量％以上含むものを用いる請求項１記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法。