煉鋼原料用壓塊及其製造方法
2023-10-17 01:12:59 1
專利名稱：煉鋼原料用壓塊及其製造方法
技術領域：
本發明涉及煉鋼原料用壓塊及其製造方法，特別是涉及有效地利用對鐵類金屬進行噴丸處理時產生的噴丸廢渣的技術。
背景技術：
在對鐵類金屬進行噴丸處理時所產生的噴丸廢渣中，一般含有75～95重量％左右的鐵類金屬粉末和使用過的噴丸珠(鋼球)。因此，前述噴丸廢渣可以作為煉鋼原料成為有效的資源。但是，該噴丸廢渣易發生起火或者飛濺。再有，由於含有大量的噴丸珠，所以很難通過壓縮成形等進行固化。因此，不便於搬運、儲存等操作，且無論是在技術上還是成本上都不利於對其進行再利用。所以，實際情況是噴丸廢渣作為工業廢棄物而被掩埋處理。
然而，這樣的噴丸廢渣掩埋處理從資源的有效利用的觀點來看不是優選的。再有，存在引起環境惡化且廢棄成本較高的問題。
發明內容
本發明是鑑於前述問題點而成的，其目的是提供可有效地再利用噴丸廢渣的煉鋼原料用壓塊及其製造方法。
為了達成前述目的，本發明的煉鋼原料用壓塊是一種含有鐵類金屬且乾燥了的壓塊，其是用固化輔助劑對含有鐵類金屬粉末和大量的噴丸珠的噴丸廢渣進行固化而成的。
由於如此構成的煉鋼原料用壓塊是採用固化輔助劑將噴丸廢渣進行固化的，所以可以發揮出適當的機械強度，易於進行搬運、儲存等操作。而且，由於其是乾燥了的固態物質，所以即使是原封不動地投入到高爐，也不會產生爆沸或飛舞排出的危險。而且，由於含有大量的由大於等於90重量％的純鐵形成的噴丸廢渣，所以可以減少煉鋼時的還原劑的使用量。因此，將噴丸廢渣可以作為高品質的煉鋼原料進行再利用，不僅有益於環境保護，而且可以降低噴丸廢渣的廢棄成本。
前述噴丸廢渣最好是通過浸滲了前述固化輔助劑的鐵類金屬粉末來相互結合。由此，以往難於結合的噴丸珠彼此可以容易且牢固地結合。
前述煉鋼用的壓塊最好含有0.5～5重量％的前述固化輔助劑。由此，可以確保作為煉鋼原料的品質的同時，可以通過前述壓縮成形，容易且牢固地固化噴丸廢渣。
前述煉鋼原料用壓塊還可以含有鐵類金屬的磨削切屑以及油份。在該場合下，可以通過前述油份來防止壓塊中的純鐵的氧化。所以，可以將磨削切屑以及噴丸廢渣作為高品質的煉鋼原料進行再利用。
含有前述油份的煉鋼原料用壓塊最好含有5～25重量％的噴丸廢渣。由此，可以確保適度的容積密度和機械強度。即，如果噴丸廢渣不足5重量％，則由於容積密度變小，所以根據高爐的形式的不同，有可能出現向該高爐投入時壓塊不能順利落下的危險。再有，如果噴丸廢渣超過25重量％，則當噴丸廢渣發生集中時，壓塊易於從該集中的噴丸廢渣部分開始破裂。
在含有前述油份的煉鋼原料用壓塊中，作為前述噴丸廢渣最好是鋼製噴丸珠。由於在此情況下氧化鐵的含量較少，所以作為煉鋼用的原料更合適。即，噴丸廢渣一般含有鋼製的噴丸珠和粉狀體，前述噴丸珠含有大於等於90重量％的純鐵，粉狀體含有60～65重量％的氧化了的鐵粉。所以，壓塊中的前述粉狀體的含量越多，氧化鐵的含量就越多。因此，在煉鋼時需要增加還原劑的使用量，故不利於降低成本，但是，如果採用除去了前述粉狀體的噴丸珠作為噴丸廢渣，則壓塊中的氧化鐵的含量減少，可以相應減少還原劑的使用量。
作為前述固化輔助劑最好是從矽酸鈉、膠態二氧化矽、磷酸鋁、瀝青乳劑中選擇的至少一種。由此，可以容易且牢固地固化噴丸廢渣和磨削切屑等。
本發明涉及的第一煉鋼原料用壓塊的製造方法包括在含有鐵類金屬粉末和噴丸珠的噴丸廢渣中添加固化輔助劑的工序；對添加了前述固化輔助劑的噴丸廢渣進行壓縮成形的工序；對壓縮成形了的噴丸廢渣進行乾燥的工序。
根據前述第一煉鋼原料用壓塊的製造方法，通過對前述噴丸廢渣進行壓縮成形，可以使該噴丸廢渣中添加的固化輔助劑浸透到幾乎全部的噴丸廢渣中。因此，無論是否含有大量的噴丸珠，都可以通過該壓縮成形，將噴丸廢渣固化到所需強度。所以，可以容易且廉價地製造煉鋼原料用壓塊。
前述第一壓塊的製造方法，在對噴丸廢渣進行壓縮成形的工序和對壓縮成形了的噴丸廢渣進行乾燥的工序之間，還可以包括在該噴丸廢渣中浸滲固化輔助劑的工序。在該場合下，可以得到機械強度更強的壓塊。
本發明涉及的第二煉鋼原料用壓塊的製造方法依次包括將噴丸廢渣混合到含有鐵類金屬的磨削切屑、以及具有油份和水份的磨削液的磨削泥中，而得到綿狀凝集體的工序；對前述綿狀凝集體進行壓縮成形，而得到纖維狀的磨削切屑被剪斷且剩餘的水份以及油份被除去了的規定形狀的脆性成形體的工序；在前述脆性成形體中浸滲固化輔助劑的工序；對浸滲了固化輔助劑的前述脆性成形體進行乾燥的工序。
根據前述第二煉鋼原料用壓塊的製造方法，通過對前述綿狀凝集體進行壓縮成形，對以往難於剪斷的纖維狀的磨削切屑進行初步剪斷，並可以容易將其與噴丸廢渣一起進行固化。再有，通過在脆性成形體中浸滲的固化輔助劑，僅對該脆性凝集體進行壓縮成形就能夠固化成所需強度，因此不必為了固化綿狀凝集體而將其進行粉碎。從而，可以容易且廉價地製造煉鋼原料用壓塊。
在前述第二壓塊的製造方法中，最好混合10～30重量％的前述噴丸廢渣。如果綿狀凝集體中的噴丸廢渣不足10重量％，則難以得到容積密度大的壓塊。再有，如果綿狀凝集體中的噴丸廢渣超過30重量％，則難以將其固化，而且在噴丸廢渣發生集中的場合下，壓塊容易從該集中的噴丸廢渣部分開始破裂。
在前述第二壓塊的製造方法中，作為噴丸廢渣最好採用鋼製的噴丸珠。在該場合下，氧化鐵的含量減小，所以可以得到更適合作為煉鋼用原料的壓塊。
在前述第一以及第二壓塊的製造方法中，作為固化輔助劑，最好採用從矽酸鈉、膠態二氧化矽、磷酸鋁、瀝青乳劑中選擇的至少一種。由此，可以對噴丸廢渣更容易且牢固地進行固化。特別是，在第二壓塊的製造方法中，可以容易且牢固地固化含有油份的脆性成形體。
圖1是表示本發明第一實施方式涉及的煉鋼原料用壓塊的製造方法的工序圖。
圖2是表示本發明第二實施方式涉及的煉鋼原料用壓塊的製造方法的工序圖。
圖3是壓塊的局部切開的立體圖。
圖4是表示本發明第三實施方式涉及的煉鋼原料用壓塊的製造方法的工序圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行詳細敘述。
圖1是表示本發明第一實施方式涉及的煉鋼原料用壓塊的製造方法的工序圖。在該壓塊A的製造中，首先，通過帶式輸送機1搬運對鐵類金屬實施噴丸處理時產生的噴丸廢渣S(參照圖1(a))的同時，對該噴丸廢渣S滴下液狀的固化輔助劑D(參照圖1(b))。
前述噴丸廢渣S是由通過噴丸處理而變成小於規定粒徑的許多使用過的噴丸珠B、和鐵類的金屬粉末C等組成的廢渣，在前述金屬粉末中含有60～65重量％的氧化鐵粉末。作為前述固化輔助劑D，採用矽酸鈉的100％溶液。
接下來，使用成形模具3通過擠壓將添加有前述固化輔助劑D的噴丸廢渣S壓縮成形(圖1(c)、(d))。通過該壓縮成形，添加到噴丸廢渣S中的固化輔助劑D浸透到幾乎全部的該噴丸廢渣S中。由此，可以使固化輔助劑D均勻地浸漬到金屬粉末C中，而且使其均勻地附著在噴丸珠B的表面上。
接下來，通過對浸滲有前述固化輔助劑D的噴丸廢渣S進行例如兩天左右的養護(乾燥)(參照圖1(e))，使該固化輔助劑D固化，而得到煉鋼原料用壓塊A(參照圖1(f))。另外，在前述養護時，也可以吹入常溫或被冷卻的空氣來將其快速冷卻。
由此，可以得到乾燥了的多孔質的壓塊A。該壓塊A最好含有95～99.5重量％的噴丸廢渣S、以及0.5～5.0重量％的固化輔助劑D，由此，可以確保作為煉鋼原料的品質，且容易且牢固地固化噴丸廢渣S。即，如果固化輔助劑D不足0.5重量％，則壓塊機械強度較弱，進行搬運以及其他操作時變得易於破損，如果超過5.0重量％，則相應地鐵類金屬的含量減少，作為煉鋼原料的品質將有所降低。
由此得到的壓塊A是將噴丸廢渣S固化了的多孔質的物質，所以通過養護可以容易且可靠地除去含有的水份。因此，即使是原封不動地投入到高爐也不會產生爆沸或飛舞排出的危險。再有，由於是採用固化輔助劑D將噴丸廢渣S固化了的物質，所以可以發揮出適當的機械強度，在搬運、儲存等中易於操作。特別是，通過前述壓縮成形使固化輔助劑D浸透幾乎全部的該噴丸廢渣S中，所以可以通過含有前述固化輔助劑D的金屬粉末C使噴丸廢渣S中的大量噴丸珠B相互結合。因此，可以將噴丸廢渣S牢固地固化。而且，由於具有大量含有大於等於90重量％的純鐵的噴丸珠B，所以可以減少煉鋼時還原劑的使用量。從而，可以將噴丸廢渣S作為高品質的煉鋼原料進行再利用。
圖2是表示本發明第二實施方式涉及的煉鋼原料用壓塊的製造方法的工序圖。該實施方式與圖1所示的實施方式不同點是在對噴丸廢渣S進行壓縮成形的工序和對壓縮成形的噴丸廢渣S進行乾燥的工序之間，追加了在該噴丸廢渣S中再次浸滲固化輔助劑D的工序。
該固化輔助劑D的浸滲是通過例如一邊由帶式輸送機7搬運被壓縮成形的噴丸廢渣S，一邊使其浸漬在注入到槽8中的前述固化輔助劑D中來進行的(參照圖2(d))。作為注入到前述槽8中的固化輔助劑D採用了由水稀釋矽酸鈉的物質，由此，可以較好地確保固化輔助劑D對於被壓縮成形的噴丸廢渣S的浸透性。根據該實施方式，可以進一步提高壓塊A的機械強度。
另外，即使在第一實施方式中，作為固化輔助劑D也可以採用由水稀釋矽酸鈉的物質。此時，在壓縮成形中，可以使該固化輔助劑D更容易且有效地浸透到噴丸廢渣S中。
再有，在前述任意實施方式中，作為固化輔助劑D可以採用從矽酸鈉、膠態二氧化矽、磷酸鋁中選擇的至少一種，其中任意的一種都可以容易且牢固地固化噴丸廢渣S。
作為前述壓塊A的形狀，也可以是如圖1所示的圓柱形狀之外的蛋形、杏仁形、橄欖球形等，即在周圍邊緣部具有圓形，且厚度從周圍邊緣部向中央部逐漸變厚的大致枕頭形狀(參照圖3)。通過形成這樣的形狀，可以得到對壓縮載荷耐受力強不易壓壞，且不易產生角部等的局部破損的壓塊A。
圖4是表示本發明第三實施方式涉及的煉鋼原料用壓塊的製造方法的工序圖。在該壓塊A的製造中，首先，用帶式輸送機1搬運磨削加工鐵類金屬時產生的磨削泥E(參照圖4(a))的同時，將噴丸廢渣S下落到該磨削泥E上，而得到混合有該噴丸廢渣S的綿狀凝集體M(參照圖4(b))。前述磨削泥E是含有磨削切屑和磨削液的綿狀的物質。再有，噴丸廢渣S是對鐵類金屬實施噴丸處理時產生的物質，且是由通過噴丸處理而變成小於規定粒徑的使用過的噴丸珠B、和含有60～65重量％的氧化了的粉狀體構成的物質。該噴丸廢渣S的混合量是10～30重量％。如果綿狀凝集體M中的噴丸廢渣S不足10重量％，則難以得到容積密度大的壓塊A。再有，如果綿狀凝集體M中的噴丸廢渣S超過30重量％，則在後續工序中固化變得困難，而且在噴丸廢渣S發生集中的場合，壓塊A容易從該噴丸廢渣S集中的部分開始破裂。
接下來，加壓壓縮前述綿狀凝集體M，預備性地調整磨削泥E所含有的作為磨削液成分的水份以及油份的含量。該綿狀凝集體M的加壓壓縮是例如通過設置在前述帶式輸送機1的搬運端附近的一對輥子2之間夾持來進行的(參照圖4(b))。此時，最好是將綿狀凝集體M調整成含水率在不超過50重量％的範圍，含油率在不超過10重量％的範圍。由此，綿狀凝集體M的搬運、儲存等操作變得容易。
進一步，使用成形模具3通過擠壓將調整了水份以及油份的含有量的前述綿狀凝集體M壓縮成形而得到脆性成形體F(參照圖4(c))。通過該壓縮成形，磨削泥E所含有的螺旋纖維狀的磨削切屑被初步剪斷。將剩餘的水份以及油份除去，而使得前述脆性成形體F的含水率被調整在2～12重量％，含油率被調整在1～5重量％的範圍。由此，可以通過最小限度的殘留油份來有效地防止磨削切屑氧化。在前述工序中，預先將磨削泥E的含水率調整在不超過50重量％的範圍，且將含油率調整在不超過10重量％的範圍，因此可以僅通過壓縮成形，容易且適當地調整前述脆性成形體F的水份以及油份的含有比例。
前述脆性成形體F形成為圓柱形、球形、角柱形等易於操作的形狀，而且被固化在向下一工序搬運時等情況下不會被損壞的強度。
接下來，在前述脆性成形體F中浸滲液體狀的固化輔助劑D。該固化輔助劑D的浸滲是通過例如一邊用帶式輸送機7搬運脆性成形體F，一邊使其浸漬在注入到槽8中的前述固化輔助劑D中(參照圖4(d))。作為該固化輔助劑D，最好採用從矽酸鈉、膠態二氧化矽、磷酸鋁中選擇的至少一種。在該實施方式中，主要採用矽酸鈉。最好是使其浸滲2～30重量％的該固化輔助劑D。由此，可以容易且牢固地固化脆性成形體F。而且，作為前述固化輔助劑D，也可以採用醋酸乙烯等有機粘合劑。
接下來，通過對浸滲有前述固化輔助劑D的脆性成形體F(參照圖4(e))進行養護(乾燥)而除去其含有水份(參照圖4(f))，得到煉鋼原料用壓塊A(參照圖4(g))。該養護最好是進行兩天左右，從而可以確實地除去所含有的水份。在進行前述養護時，可以吹入常溫或被冷卻的空氣來將其快速冷卻。
由此，可以得到含有噴丸廢渣S、鐵類金屬的磨削切屑E、鐵份以及油份且乾燥了的壓塊A。這樣得到的壓塊A含有5～25重量％的噴丸廢渣S。
前述壓塊A是將脆性成形體F固化了的多孔的物質，通過養護可以容易且確實地除去所含有的水份。因此，即使原封不動地投入高爐也不會發生爆沸或飛舞排出的危險。
壓塊A中的噴丸廢渣S的含量是5～25重量％，因此成為具有適當的容積密度和機械強度的物質。即，對於煉鋼原料用壓塊A，要求其在向高爐投入時不發生飛舞且順利地落下。因此，有時根據高爐的種類，要求容積密度大於等於0.2，而如果壓塊A中的噴丸廢渣不足5重量％，則有可能不能滿足該要求。此外，如果壓塊A中的噴丸廢渣超過25重量％，則在壓塊A中的噴丸廢渣產生集中的情況下，該壓塊A容易從噴丸廢渣部分開始破裂。
進一步，在前述壓塊A的製造方法中，常常是在保持部分磨削液的油份的狀態下來進行加工的，所以可有效地防止純鐵的氧化。例如，採用含有軸承鋼(SUJ-2)的磨削切屑的磨削泥E來製造的壓塊A含有60～90重量％的純鐵的情況已被證實。從而，熔解成品率大於等於80％，是非常高的，可以作為高品質的煉鋼原料有償提供給煉鋼廠商。而且，由於其是固體，因此易於搬運及其他操作。
而且，前述製造方法不需要粉碎和微細化綿狀凝集體M的工序，就可以固化該綿狀凝集體M，所以可以高效率地製造壓塊A。
前述壓塊A的製造方法特別適合用於含有大於等於0.2重量％的碳的磨削切屑的再利用。這樣的磨削切屑彈性變形回復很大，固化困難。通過適用本發明的製造方法，可以排除該彈性變形回復的影響，容易得到牢固地固化了的壓塊A。另外，作為含有大於等於0.2重量％的碳的磨削切屑的代表例子，可以舉出軸承鋼的磨削切屑。
在前述實施方式中，雖然作為噴丸廢渣S採用了具有使用過的噴丸珠和含有氧化了的鐵粉的粉狀體，但是也可以使用篩選除去了前述粉狀體而僅有噴丸珠的物質。在該場合下，壓塊A中的氧化鐵的含量減少，所以可以相應地減少煉鋼時還原劑的使用量。因此，更適合作為煉鋼原料用的原料。
在前述第三實施方式中，作為壓塊A的形狀，除前述圓柱形狀之外，也可以是蛋形、杏仁形、橄欖球形等的在周緣部是圓形，厚度從周緣部向中央部逐漸變厚的大致枕頭形狀(參照圖3)。
再有，前述壓塊A也可以是將在噴丸廢渣S中混合有在由電爐和平爐等煉鋼時或在精煉銅、鉛、氧化錫、黃銅等金屬等時產生的細小粉塵(所收集的粉塵)物質，通過固化輔助劑D固化了的物質。
權利要求
1.一種煉鋼原料用壓塊，其是含有鐵類金屬且乾燥了的壓塊，其特徵在於，用固化輔助劑對含有鐵類金屬粉末和大量的噴丸珠的噴丸廢渣進行固化而成。
2.根據權利要求1所述的煉鋼原料用壓塊，其特徵在於，前述噴丸珠通過浸滲了前述固化輔助劑的鐵類金屬粉末而相互結合。
3.根據權利要求1所述的煉鋼原料用壓塊，其特徵在於，含有0.5～5重量％的前述固化輔助劑。
4.根據權利要求1所述的煉鋼原料用壓塊，其特徵在於，還含有鐵類金屬的磨削切屑以及油份。
5.根據權利要求4所述的煉鋼原料用壓塊，其特徵在於，含有5～25重量％的前述噴丸廢渣。
6.根據權利要求4所述的煉鋼原料用壓塊，其特徵在於，前述噴丸廢渣是鋼製的噴丸珠。
7.根據權利要求1或4所述的煉鋼原料用壓塊，其特徵在於，前述固化輔助劑是從矽酸鈉、膠態二氧化矽、磷酸鋁、瀝青乳劑中選擇的至少一種。
8.一種煉鋼原料用壓塊的製造方法，其特徵在於，包括在含有鐵類金屬粉末和噴丸珠的噴丸廢渣中，添加固化輔助劑的工序；對添加了前述固化輔助劑的噴丸廢渣進行壓縮成形的工序；對壓縮成形了的噴丸廢渣進行乾燥的工序。
9.根據權利要求8所述的煉鋼原料用壓塊的製造方法，其特徵在於，在對前述噴丸廢渣進行壓縮成形的工序和對壓縮成形了的噴丸廢渣進行乾燥的工序之間，還包括在該噴丸廢渣中浸滲固化輔助劑的工序。
10.一種煉鋼原料用壓塊的製造方法，其特徵在於，依次包括將噴丸廢渣混合到含有鐵類金屬的磨削切屑、以及具有油份和水份的磨削液的磨削泥中，而得到綿狀凝集體的工序；對前述綿狀凝集體進行壓縮成形，而得到纖維狀的磨削切屑被剪斷且剩餘的水份以及油份被除去了的規定形狀的脆性成形體的工序；在前述脆性成形體中浸滲固化輔助劑的工序；對浸滲了固化輔助劑的前述脆性成形體進行乾燥的工序。
11.根據權利要求10所述的煉鋼原料用壓塊的製造方法，其特徵在於，混合10～30重量％的前述噴丸廢渣。
12.根據權利要求10所述的煉鋼原料用壓塊的製造方法，其特徵在於，前述噴丸廢渣是鋼製的噴丸珠。
13.根據權利要求8或10所述的煉鋼原料用壓塊的製造方法，其特徵在於，作為前述固化輔助劑，採用從矽酸鈉、膠態二氧化矽、磷酸鋁、瀝青乳劑中選擇的至少一種。
全文摘要
本發明提供一種可以有效地再利用噴丸廢渣的煉鋼原料用壓塊及其製造方法。在由含有鐵粉的金屬粉末和噴丸珠構成的噴丸廢渣中，滴下固化輔助劑，然後將該噴丸廢渣壓縮成形。對該壓縮成形了的噴丸廢渣進行乾燥。將噴丸廢渣混合到含有鐵類金屬的磨削切屑、以及具有油份和水份的磨削液的磨削泥中，而得到綿狀凝集體。將該綿狀凝集體壓縮成形，而製作纖維狀的磨削切屑被初步剪斷且剩餘的水份以及油份被除去了的脆性成形體。在該脆性成形體中浸滲固化輔助劑並固化，然後進行乾燥。
文檔編號B01J2/28GK1922335SQ20058000562
公開日2007年2月28日 申請日期2005年2月25日 優先權日2004年2月25日
發明者松田光馬 申請人:株式會社捷太格特