用於還原性鋼精煉的鋼精煉材料及其造粒的方法
2023-06-03 08:58:01 1
專利名稱：用於還原性鋼精煉的鋼精煉材料及其造粒的方法
背景技術：
發明領域本發明涉及一種處理煉鋼粉塵用的顆粒材料及其製造方法，所述材料用於收集有價值的金屬，該金屬來自由煉鋼裝置如電爐和轉爐的和高溫排出氣體一起所產生的金屬和金屬氧化物組成的混合粉末型粉塵，以及從鋼軋制或酸洗工藝前後的退火工藝中收集的廢物如氧化鐵皮(所謂的煉鋼粉塵)，另外，上述材料是用粘合劑成型和固化的鋁灰製成的，該粘合劑是一種樹脂材料如電子照相顯影劑，或者來自製造工藝過程的標準以下的調色劑，或者從市場回收而收集的，這樣所述材料具有高顆粒強度和高還原效率。
現有技術的說明對於再次使用調色劑有各種方法。在日本專利申請待批(JP-A)2001-003063中，討論了下列課題a)根據調色劑的組成和性質判斷，決定目的是能利用超細顆粒，且易於分散的調色劑並提供一種易於處理廢調色劑的處理方法，b)發現市場上70-80％的調色劑含有40％重量-50％重量的鐵粉，其調色劑的粒徑為數微米，最高為20微米，c)可以得出的結論是，利用煉鐵廠的廢調色劑，更具體的說，通過混合裝置混合廢調色劑與燒結用的材料，然後通過燒結裝置燒結該混合物，廢調色劑中所含的鐵粉可以作為鐵源使用，並且含於廢調色劑中的部分樹脂燃燒以加熱作為粉狀焦碳的代用品，而廢調色劑不分散，原因是通過與其它適於燒結的原料混合以易於處理，而進行燒結。
另外，在JP-A號2003-138320中，陳述了常規粘合劑具有一些缺點，如需要水以進行造粒，難於保持形狀以及產生大量的黑煙以破壞環境，因此提出一種粘合劑以改進上述缺點，這種粘合劑包含一種具有合適軟化溫度的樹脂如調色劑用的粘合樹脂，優選100℃或以下，如多元醇型樹脂、苯乙烯-丙烯酸的共聚物或聚酯樹脂。另外，還描述了廢調色劑能用於上述的粘合劑，其有利於製造一種熔劑，用於基於鋁廢物如鋁熔渣以及鋁灰的煉鋼，因為不需要水並且這些是防水性的。
在JP-A 2003-251323中，提出了一種回收系統，用於提供一種對多種回收作業具有有效的同時處理能力的裝置。該系統包括能接受有關循環對象的輸入信息的傳遞單元，並且具有CPU、RAM和ROM以輸送第一分類條件，通過粉碎條件以分類用於回收的對象材料，藉助於原材料的第二分類條件和藉助於以後的必要下列步驟的第三分類條件，以便把對象材料分類至各相應的步驟，以達到本發明的目的。
然而，上述JP-A 2001-003063中所說明的技術限定了回收工藝是通過反向的繁重對比而提供(調色劑供給者給予的)。基於上述方案，因為作為調色劑的主要成分的樹脂(粘合劑樹脂)無法提供足夠的附加值。儘管含於調色劑中的樹脂能被用於代替焦碳，然而這僅僅是一部分，大部分仍然作為廢氣被排放並在煉鋼工藝過程中通過廢氣處理設備而進行處理。另外，在燒結工藝中所添加的調色劑的濃度限制在0.5％或以下，因為調色劑的組成隨著調色劑的種類變化，而且變化可影響燒結礦物的還原狀態。因此認為調色劑對於燒結材料有低功能效率(經濟價值)。
儘管上述JP-A 2003-138320中所描述的技術實施了有價值材料的回收，但是限制在不含鐵的調色劑(非磁性調色劑)作為回收的對象材料。因此，上述JP-A 2001-003063中所示的工藝必須用於磁性調色劑。
另一方面，從歷史上可知金屬鋁和碳質還原劑(有機碳質材料)可以用於還原煉鋼粉塵以收集有價值的金屬材料。
過去，曾以各種方式回收煉鋼粉塵進行實驗。例如，提出過一種乾燥和粉碎煉鋼粉塵，然後在電爐中用電弧處理的方法，還有一種將粉塵與還原劑如焦碳一起在爐內進行還原，並收集金屬氧化物的方法(日本專利申請公開(JP-B)64-005233，JP-A 8-337827)。然而，這些常規的方法需要另外的還原劑，因此回收煉鋼粉塵的成本超過回收的價值。制定另外一種方案(JP-B3146066，JP-A 11-302749)，以有效地收集煉鋼粉塵中的有價值金屬，該方案有一個問題，因為它需要立式熔融還原爐，一種相當獨特的形式，用戶必須有這種爐子。
儘管已經知道作為資源的煉鋼粉塵與還原劑如焦碳一起在電爐中回收，但是還原的效率低，而且材料的粉末狀態在收集、運輸以及送入爐內時，不可避免地引起工作環境的惡化。為避免上述這些問題，提出了添加作為粘合劑的水、澱粉或PVA的方案以進行粒化。但是，這樣的一種方法在模製後只能提供具有低顆粒強度的顆粒，並且在運輸至爐內和倒入爐內時肯定要產生粉塵，造成收集效率低，工作環境不可避免的變壞。儘管還提出其它具有高顆粒強度的煉鋼粉塵的一些造粒方法(JP-A 2001-214222，JP-A 2001-294947)，這些方法都必須有限地選擇粘合劑，從而提高了成本，並在利用廢塑料材料作粘合劑時，還產生了一些問題，即塑料含量可以更高，而它影響最終產品的變化，還限制造粒機械和顆粒的構型。另外，來自電子照相顯影劑製造工廠的低標準的部分(如調色劑)，以及為了回收的目的，主要從市場收集複印機和印刷機的電子照相顯影劑，作為碳源用於鼓風爐，但是這也有因逆向的麻煩對比而處理的問題。
本發明者早已提出了一種調色劑的回收系統，該系統由調色劑的收集方法和造粒方法組成，其中調色劑收集方法適用於工廠生產的用過的調色劑和低於標準的調色劑直至預定範圍的調色劑，而在粒化方法中，如上收集的調色劑用作原料並與煉鋁工藝產生的鋁灰一起加入(JP-A 2002-196487)。
目的和優點本發明旨在解決上面討論的問題。
本發明的目的在於，改善有價值的金屬的收集效率，以提高收集價值，通過使用包括從煉鋼設備如電爐或轉爐與高溫廢氣一起收集的金屬和金屬氧化物的複合的粉塵，從銑削鋼工藝前後的退火和酸洗工藝中收集的包括如氧化鐵皮的含Fe的廢物(下文，將這些粉塵和廢物稱作「煉鋼粉塵」)和與鋁灰一起。這種煉鋼粉塵與鋁灰混合以便調節鹼性從而提高了使用鋁灰中的金屬鋁的還原反應性。
本發明的另一目的在於，進一步提高還原能力並能回收磁性調色劑中的金屬鐵作為鐵的資源，方法是把用於電子照相術的顯影劑與煉鋼粉塵和鋁灰混合，其中混合物通過造粒時的加熱而軟化或液化，然後再把顯影劑用作粘合劑以粘合混合物的粉末材料。
本發明還有一個目的在於，製成具有高模壓強度而不破壞工作環境的顆粒狀的精煉材料，以有效地從煉鋼粉塵和電子照相術用的顯影劑中回收有價值的金屬，並提高廢顯影劑的資源回收效率。
發明概述為了解決上述問題，本發明的發明者們為了實現本發明通過發現而進行了嚴格的研究a)煉鋼粉塵中的金屬成分能通過煉鋼粉塵與鋁灰的混合以調節鹼度和組成而得到有效地收集，b)金屬氧化物能通過鋁灰中的具有高還原能力的金屬鋁而有效地還原，c)當添加包含添加劑或包含調色劑粘合劑樹脂的電子照相顯影劑時，粘合作用提高，因為這些材料的優良流動性甚至有助於分散作用和混合，此外，含於電子照相顯影劑中的樹脂，通過在模壓時加熱軟化或熔化，因此可以看到在粉末成分上的粘合作用，d)樹脂和炭能提供還原作用，和e)所有包括樹脂型以及磁性型的電子照相顯影劑都可以使用。此外，本發明的「添加劑」意指石蠟成分，具有高脂肪酸的金屬鹽，如硬脂酸鋅，具有高脂肪酸的醯胺，如硬脂酸醯胺，以及細粒的金屬氧化物，如加到電子照相調色劑和顯影劑中的氧化鋁、氧化鈦和二氧化矽，以控制調色劑和照相顯影劑顆粒的團聚性質，還有提高這些材料的潤滑性能和流動性。這些添加物按類型進行分類，一種是混合有在調色劑製造工藝過程中用於調色劑的粘合劑樹脂，然後(內置添加劑)在成象或定影時滲出到調色劑顆粒的表面上，而另外一種是添加到調色劑或後來的顯影溶液中的外置添加劑(細粒的氧化鋁和細粒的氧化鈦經常被分到這種類型中)。石蠟類能在同一調色劑或顯影溶液中作為內置添加劑和外置添加劑。這些添加劑相對於100份重量的粘合劑樹脂的比例優選為0.01份重量-40份重量，而0.1份重量-30份重量更為理想。
本發明的第一方面是用於還原性鋼精煉的鋼精煉材料的造粒方法，包括的步驟有至少混合煉鋼粉塵、鋁灰和調色劑粘合劑的樹脂成分，以便形成一種混合物；對混合物進行壓制和造粒，以便獲得顆粒狀的鋼精煉材料，其中樹脂成分包括用於提高潤滑性和流動性的添加劑，並且在混合步驟和壓制和造粒步驟中不從外部加熱。
本發明的第二方面是按照第一方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中把鋼精煉材料裝入電爐或鋼包爐，以便收集煉鋼粉塵中的金屬和金屬氧化物。
本發明的第三方面是按第一和第二方面中的任一方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中混合步驟包括煉鋼粉塵、鋁灰和樹脂成分的捏合步驟。
本發明的第四方面是按照第三方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中捏合步驟和壓制和造粒步驟產生熱量，在任一步驟產生的熱量都使樹脂成分粘合混合物。
本發明的第五方面是按照第一到第四方面中任一方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中樹脂成分是從電子照相術的顯影劑中獲得的，並且混合步驟是混合煉鋼粉塵、鋁灰和含有樹脂成分的顯影劑的步驟。
本發明的第六方面是按照第五方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中顯影劑是在顯影劑製造工藝過程中獲得的偏離規格的產物，或回收的顯影劑。
本發明的第七方面是按照第一到第六方面中的任一方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中在壓制和造粒的隨後步驟中施加50℃-200℃的加熱，以便對粒狀的鋼精煉材料具有高的抗碎強度和低的粉末含量。
本發明的第八方面是按照第一到第七方面中的任一方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中壓制是通過在加壓和造粒步驟中使用高壓造型機完成的。
本發明的第九方面是用於鋼的還原性精煉的精煉材料，該材料包括煉鋼粉塵、鋁灰和調色劑粘合劑中的樹脂成分，其中樹脂成分包含用於提高潤滑性和流動性的添加劑。
本發明的第十方面是按照第九方面的所述精煉材料，其中樹脂成分是從電子照相術用的顯影劑獲得的，而精煉材料包含煉鋼粉塵、鋁灰和含樹脂成分的顯影劑。
本發明的第十一方面是按照第十方面的所述精煉材料，其中顯影劑是在顯影劑製造工藝中得到的不合規格的產物，或回收的顯影劑。
本發明第十二方面是按照第九或第十方面中的任一方面的所述精煉材料，其中煉鋼粉塵含量為30％重量-80％重量，鋁灰的含量為10％重量-50％重量，而顯影劑的含量為2％重量-20％重量。
本發明的第十三方面是按照第九到第十二方面中的任一方面的所述精煉材料，其中添加劑的含量相對於100份重量的樹脂成分為0.01％份重量-40％份重量。
本發明的第十四方面是按照第九方面到第十三方面中的任一方面的所述精煉材料，其中添加劑至少是金屬氧化物、高脂肪酸鹽、高脂肪酸醯胺和石蠟中的一種。
本發明的第十五方面是按照第十四方面的所述精煉材料，其中添加劑包括硬脂酸鋅。
本發明的第十六方面是按照第九到第十五方面的所述精煉材料，其中煉鋼粉塵含有金屬和金屬氧化物，該金屬和金屬氧化物是通過使所述精煉材料裝入電爐或鋼包爐而收集的。
本發明的第十七方面是按照第九到第十六方面中的任一方面的所述精煉材料，其中所述精煉材料是從包含下列步驟的過程獲得的至少混合煉鋼粉塵、鋁灰和樹脂成分，以便形成混合物；和對該混合物進行壓制和造粒處理，以便獲得粒狀的鋼精煉材料，其中在混合步驟和壓制以及造粒步驟不從外部加熱。
本發明的第十八方面是按照第十七方面的所述精煉材料，其中混合步驟包括煉鋼粉塵、鋁灰和樹脂成分的捏合步驟。
本發明的第十九方面是按照第十八方面的所述精煉材料，其中捏合步驟和壓制與造粒步驟產生熱量，在任一步驟中產生的熱量都可使樹脂成分粘合混合物。
本發明的第二十方面是按照十七方面的所述精煉材料，其中在壓制和造粒的隨後步驟中在50℃～200℃下加熱。
本發明是將由煉鋼工藝和切削鋼工藝中收集的煉鋼粉塵，與鋁灰和電子照相術用的顯影劑混合，調節該混合物的鹼度或組分，壓製成型時施加熱量或加熱，再造粒。通過把顆粒裝入電爐或鋼包爐，由於粘合作用、炭含量以及電子照相術用的顯影劑的樹脂成分的結果，還原能力得以提高並可使其鐵含量作為鐵資源回收。
在本發明中，從粘合作用的觀點考慮，優選使用含有大量粘合劑樹脂的電子照相術用的顯影劑，如含樹脂的調色劑。從回收的煉鋼粉塵中收集有價值的金屬的觀點考慮，還優選使用含磁性鐵素體的電子照相術用的顯影劑。在現時的情況下，從環境保護和回收的觀點考慮，大部分含磁性鐵素體的顯影劑不用作資源，所以這種顯影劑的利用是優選的。
有關本發明的顯影劑是粉末狀的，並且通常含有外置添加劑的石蠟，致使在常溫下具有高的流動性，並且易於與其它的組分混合。另外，包含氧化鋁以調節其鹼度，並且抑制熔點的升高。CaO，一種典型的用於消除硫組分的試劑，具有高達2750℃的高熔點，雖然僅僅是用於有效脫硫而維持高鹼度是沒有必要的，但大量使用CaO，對於維持相當於SiO2含量多達CaO/SiO2＝2.5摩爾-3.0摩爾的泥渣流動性是必要的。因此，在大部分的硫和氧被去除的還原步驟，鋼出渣步驟以及斷爐精煉步驟(一個在脫除Si(包括熔融鋼中用於脫氧的殘餘金屬Si)、P和C的氧化步驟之後的步驟，其熔融鋼中的大部分S和O已脫出)時，要防止脫硫。另外，反映近來調色劑樹脂的低熔點和快速沉降的性質，符合節能以及對電子照相裝置快速作用的要求，它能與鋁灰和煉鋼粉塵均勻混合，並且攪拌和混合或加壓成型時通過機械力進行混合，使得造粒(團塊製造)容易，還有，冷卻和固化後具有高機械強度，從而可以提供適於精煉的高強度的顆粒。另外，煉鋼粉塵的精煉工藝通常委託給付操作費報酬的鋅收集承包者。由於本發明的鋅含量高於煉鋼粉塵，所以期待的操作費用接收集鋅的數量比例被折扣。估計煉鋼粉塵中的鋅含量一般達15％-20％，但是本發明的鋅含量可通過從顯影劑中的硬脂酸鋅可獲得鋅而提高。
由於使用流動性以外置添加劑作粘合劑得以提高的樹脂，所以能提供具有高還原效率的高成型強度的顆粒，這意味著由煉鋼粉塵製成顆粒，其特徵在於以改進煉鋼粉塵中的金屬和金屬氧化物的還原，有效回收有價值的金屬。由於這種方法能使用製造工藝的低標準部分的材料和從市場上回收的材料，所以它對於環境和經濟來說是非常有利的。
因為鋁灰主要由金屬鋁和氧化鋁組成，所以使用鋁熔融步驟如鋁精煉工藝和鋁成型工藝的廢鋁，或使用因為構型或表面積不能作熔融鋁而有效回收的廢物，所以就環境和經濟而言，它是非常有利的。
可以獲得高還原能力和高造粒成型強度的顆粒，其特徵在於使用煉鋼粉塵與已調節含量的鋁灰作為主要原料，以及出於粘合目的作為添加劑的電子照相顯影劑的混合物，用於收集煉鋼粉塵中所含的金屬和金屬氧化物。
優選實施方案的說明在本發明中用作煉鋼粉塵的金屬和金屬氧化物的混合顆粒，可以在電爐工藝和其它煉鋼工藝中產生和收集，而使用的氧化鐵皮(Fe和少量的Fe低價氧化物)是從銑削工藝前後的酸清洗和退火步驟中收集的。在使用由溼式洗滌器回收的粉塵，或清洗工藝產生和收集的氧化鐵皮，都可含有大量的水，因此優選去除水到某種程度。
用於本發明中的煉鋼粉塵能從普通鋼中回收有價值的金屬，然而不鏽鋼的煉鋼粉塵在經濟上更有效，因為該工藝能夠回收更高價值的金屬如Ni和Cr。
本發明陳述的「電子照相術用顯影劑」包括的材料有石松子顆粒、含有著色樹脂粉末和玻璃珠的兩組分顯影劑、單組分非磁性絕緣霧化顆粒、單組分非磁性絕緣調色劑、含有驗電粉末(調色劑)和磁性載體(直徑50微米-700微米)兩組分顯影劑、導電調色劑、部分導電磁性調色劑、含有調色劑和粘合劑載體的兩組分顯影劑、絕緣磁性調色劑、含有絕緣磁性調色劑和導電磁性粉末(磁性載體)的兩組顯影劑、由兩種粒徑和摩擦電阻不同的調色劑組成的磁性調色劑，並且為了提高潤滑性和流動性與添加劑一起加入。添加劑包括金屬氧化物，如氧化鋁、氧化鈦和二氧化矽，高脂肪酸的金屬鹽，如硬脂酸鋅，更高脂肪酸醯胺，如硬脂酸醯胺，石蠟等。
如上所述，用於本發明中的顯影劑是粉末狀材料，它在常溫下具有高流動性，並易於與其它的材料混合，並且其鹼度可以調節，精煉材料的熔點要保持，以使其熔點不升高。此外，要防止在大部分的S和O被除去的還原步驟，鋼輸出步驟和卸爐精煉步驟(一種從熔融鋼去除主要S和O的步驟)進行脫硫。另外，顯影劑易於熔化且在熔融狀態下粘度很低，這反映近代調色劑的特徵如低溫和快速定影，因此顯影劑要均勻地與鋁灰和煉鋼粉塵混合，通過攪拌，加壓成型等施加機械力而捏合熔融物，由此易於造粒(形成團塊)。如此獲得的顆粒狀精煉材料具有高強度。希望煉鋼粉塵顯示較低的處理成本，因為其鋅含量從硬脂酸鋅得到提高。有可能通過觀察粘合劑樹脂的性能，外置添加劑的性能以及著色顆粒的尺寸，來判斷精煉材料是否是基於本發明，還是不基於本發明。從作為在高質量紙上的調色劑成象記錄介質的定影和熱阻容量的觀點考慮，用於調色劑粘合劑的樹脂的正常MP(熔點)，是180℃或以下，優選為140℃或以下。如上所述，所使用的添加劑是金屬氧化物，如氧化鋁、氧化鈦和二氧化矽，高級脂肪酸的金屬鹽，如硬脂酸鋅，高級脂肪酸醯胺，如硬脂酸醯胺，以及石蠟。由於調色劑的平均粒徑一般為4微米-10微米，調色劑中所含有的著色劑的粒逕自然低於調色劑的，比普通著色劑的粒徑小得多。
由於使用通過作為粘合劑的添加劑而提高流動性的樹脂，所以可以獲得具有高還原效率和高成型強度的顆粒狀材料。由煉鋼粉塵製成的顆粒狀精煉材料，對於含於所述粉塵中的金屬和金屬氧化物的有效回收能起作用。作為顯影劑，還可以利用顯影劑製造工藝過程中所獲得的偏離規格的產物，或者從市場上收集的回收顯影劑，這對於環境和經濟是有利的。
作為主要由金屬鋁和氧化鋁組成的鋁灰，它是由鋁精煉和鑄造工藝收集的廢物，或者由於構型或表面積難以回收的熔融鋁的廢棄部分製成的，因此對於環境和經濟非常有利。
由煉鋼粉塵精煉成的顆粒狀材料，其特徵在於，回收有價值金屬的金屬和金屬氧化物，是通過使用作為主成分的煉鋼粉塵與鋁灰與另外加入作為粘合劑的電子照相術用的顯影劑一起的混合物獲得的，具有高的還原效率，和高的成型強度。
在下文中，將更具體地描述本發明。
在原材料製備時，煉鋼粉塵的水含量藉助於風乾，或者乾燥器，如迴轉窯、隧道爐或電爐調節到10％重量或以下。
使用混合器或合適的裝置，將30％重量-80％重量的煉鋼粉塵，10％重量-50％重量的鋁灰，和2％重量-20％重量的電子照相術用的顯影劑徹底地混合。使用的煉鋼粉塵和鋁灰在需要調節其性能時，可以添加鋁基添加劑，而其添加量要依據煉鋼粉塵、鋁灰和顯影劑的組成或粒徑適當地進行調節。顯影劑可以單獨使用，也可以將兩種或多種組合起來使用。
之後，對上述的混合物進行加壓造粒，以形成顆粒狀的精煉材料。能產生足夠熱量的高壓造型機對於該成型步驟是理想的，產生低熱量的機械如低壓造型機或造粒機可同樣進行。在加壓和造粒之後，於50℃-200℃下向材料施加熱量時，顆粒狀的精煉材料能達到較高的抗碎強度和較低的粉化速度，由此，顆粒狀的精煉材料作為電爐的原料而能重複使用。
由於由煉鋼粉塵製成的顆粒狀精煉材料使用電子照相術用的顯影劑作粘合劑，它是具有流動性高的細顆粒，即使加入量少時，也能均勻地分散在整個原料中。這樣使得顆粒狀的精煉材料具有高硬度和低粉化速度，還能使它成為安全的粘合劑，沒有潛在的著火危險，這與使用因熱而著火的HARTALL相反。
因為顯影劑的大部分成分是有機物質，所以在電爐、鋼包爐或轉爐中會燒掉，因此對增加煉鋼粉塵是沒有問題的，而且它作為還原劑和熱量發生劑是有效的添加劑。
如上所述，本發明使用煉鋼粉塵、鋁灰和電子照相術用的顯影劑製造顆粒狀精煉材料，以使粉塵中可回收的組分如Fe、Ni或Cr源的資源，這樣可以降低煉鋼的費用，在經濟上是非常有利的。
儘管有許多的廢塑料可以作粘合劑使用，但是必須把它們製成細粒，以便在用量很小時也能顯示粘合作用。因此，普通塑料，必須複雜的工藝使其製成細粒，因為所產生的熱量會影響粘度的提高，花費很大且從成本評價觀點考慮，不適合煉鋼粉塵造粒。
儘管參照下文的實施方案對本發進行更具體地說明，但不限於這些實施方案。
(實施方案1)通過使用電子照相術用的顯影劑，即兩組份的含樹脂調色劑和單組份的磁性調色劑以及也可用於燃料或還原劑的作為粘合劑使用的塑料材料，製成顆粒狀精煉材料，而觀察粘合劑的性能和粘合作用。
普通的廢塑料物是，例如塑料瓶、袋、包裝材料、膜、盤、杯、磁卡、磁帶、flecon袋、板、塗敷的線、家用電器、辦公用品和汽車零件。將其中的一些通過雙螺杆低速切割機(由FUJI SEIKI有限公司製造，型號FC-22/100)切碎和混合，製成材料的中間批料，然後通過高速切割機(SUPER ALLOYCUTTING，由Tai Chong Enterprise有限公司製造，型號K.G/CY001)細碎加工處理，(然而，在微碎試驗的情況下，使用用於微碎的搗磨機(由CMT有限公司製造，VIBR ATING SAMPLE MILL，型號Ti-100))，製成能在煉鋼粉塵中混合的塑料物的破碎混合物，再通過圓形振動篩機(由KOWA KOGYO有限公司製造，型號KGO-1000)分類，使得全部粒子的尺寸都能通過100目(150微米或以下)。
按表1所示含量混合煉鋼粉塵、鋁灰和兩組份的含樹脂調色劑、單組份磁性調色劑和塑料粉中的每一種進行混合。將100Kg的混合物通過V-型混合器(由SANEI KK有限公司製造，型號OV-II-130)、灰漿攪拌器(由YOKAI機械有限公司製造，型號Mini3)和一種混合器(由SHINKO FLEX KK有限公司製造，一種在其轉鼓中裝有葉片且其轉鼓本身旋轉的改進混合器/試驗機)中混合15分鐘，再將混合物通過SHITOKOGYO團塊機(由SHITOKOGYO有限公司製造，型號BCS-25)進行造粒，並且通過破碎試驗機(由STRICTOBSERVANCE IMADA製造，型號DPSHII-R)測量預定溫度下顆粒狀材料的成型強度(抗碎強度)。
抗碎強度試驗的結果示於表2中。在顯影劑的情況下，抗碎強度隨著添加劑量和加熱的溫度而成比例地提高，塑料粉的抗碎強度低於顯影劑的，且其抗碎強度與添加量不成比例。表2所列的數據是平均值，並且每份顯影劑樣品10個數據點的範圍在20％，在塑料粉的情況下變化超過某些樣品的50％，因此明顯地其分散性差。這是因為對顯影劑使用外置添加劑以改進流動性，它有助於顆粒狀材料提高分散性，即使少量添加也能分布到整個的材料中，以顯示粘合劑的必要性能，鑑於塑料粉的分散性差，大量的添加才能提供更好調整的粘合作用且總強度峰小，然而產品的組成不能另人滿意。
表1
表2
根據表2所示結果判斷，可以理解作為粘合劑的顯影劑對於粉狀原料無須預處理，但它必需具有粘合劑的性能。
另外，可以證實，通過利用加壓和造粒時所產生的熱量，或者在加壓和造粒後施加200℃或以下的加熱，這種材料的抗碎強度可以進一步提高，粘合作用也能提高。
(實施方案2)用於說明在批量生產裝置上的粘合作用的例子，將3600Kg的煉鋼粉塵，2100Kg的鋁灰(含25％重量-35％重量的金屬鋁)和300Kg兩組份含樹脂調色劑，在SHINKO FLEX KK有限公司製造的混合器型的設備(混合器裝入混合/成型線中)中混合30分鐘，然後通過由中國製造的乾燥和高壓型團塊機進行造粒(模擬批量生產的造粒機，型號LYQ3.0，合格證上的生產能力為3000Kg/小時)。從生產開始每30分鐘取顆粒狀材料樣品10個，測量抗碎強度以觀察其隨時間的變化。另外，通過在100℃下加熱樣品來證實加熱後的抗碎強度的重複率。測量的結果列於表3中。在表3中，「時間」表示從生產開始經過的取樣時間，「體積」表示取樣時已生產的體積，「抗碎強度」表示10個樣品平均所得到的抗碎強度，以及「加熱後的抗碎強度」表示在100℃下加熱後由10個樣品平均得到的抗碎強度。
表3
從表3所列的結果可以證明，作為粘合劑的顯影劑顯示良好的分散性，因為即使顯影劑只加5％重量，抗碎強度隨時間也沒有變化。
然後，通過200Kg的試驗機進行同樣材料的造粒，並測量其成型強度以觀察成型溫度對成型強度的影響。結果列於表4中。在表4中，「抗碎強度」表示剛好在造粒後由10個樣品平均所獲得的抗碎強度，而「加熱後的抗碎強度」表示在100℃下加熱後通過10個樣品平均所獲得的抗碎強度。
批量生產機的成型溫度為70℃，而剛好在造粒後的顆粒溫度為50℃，剛好造粒後的平均強度為71.7Kg/mm2。
試驗機的成型溫度為50℃而剛好在造粒後的顆粒溫度為35℃，剛好在造粒後的平均強度為45.4Kg/mm2。
由兩批量生產機和試驗機的熱試驗後的樣品的抗碎強度在100℃加熱後是115kg/mm2或更高。
根據上述結果，可以得出這樣的結論，即通過利用成型過程所產生的熱量，可以製造較高抗碎強度的顆粒，而通過在加壓和造粒後增加200℃或以下的加熱步驟，可以製造更高的成型強度的顆粒。
表4
(實施方案3)在這裡，闡述由煉鋼粉塵中收集有價值金屬的實施方案。
根據實施方案的煉鋼粉塵和鋁灰中的大部分成分示於表5中。
收集率試驗的狀況結果如下所示。[試驗操作](1)電爐[裝料方法]向電爐裝廢金屬[評價方法]因為試驗時Ni和Cr的裝入率是固定的，所以收率根據熔融金屬含量計算。
(2)鋼包爐[裝料方法]使材料振動裝入鋼包爐[評價方法]收率是根據從電爐中輸出時和添加煉鋼粉塵製成的精煉材料後的熔融鋼量對比計算的。
試驗的混合比是60％重量的煉鋼粉塵，35％重量的鋁灰和5％重量的兩組份含樹脂調色劑。煉鋼粉塵是從18-8不鏽鋼(Cr17-19％，Ni8-10％)的製造工藝中收集的，而該材料如實施方案2中所示的按批量生產裝置造粒的。
混合材料的主要成分列於表6中。
表5
表6
當把混合的團塊裝入鋼包爐時，熔融鋼中的收集率結果示於表7中。
作為有價值的金屬收集標準，也示出當添加只有煉鋼粉塵的團塊時的收集率結果。
這裡所示出的試驗結果中，當單獨的煉鋼粉塵樣品與鋁灰混合樣品的有價值金屬的收集率對比時，很明顯，包括鋁灰和起粘合劑和作為還原劑的電子照相的顯影劑的樣品顯示更高的速率。在單一煉鋼粉塵情況下，對於爐渣來說需要鹼度調節劑，以有效地收集有價值的金屬，還有還原性成分如M-al或C，因為煉鋼粉塵含有大量的金屬氧化物。通常，當還原劑分散在整個的材料中時，還原效果得到改善，收集率也得到提高，使用外置添加劑的電子照相的顯影劑以提高流動性，可以提高還原效力。
也可以使用其它的粉末加以混合，如由使用作為拋物體的不鏽鋼切割金屬線的機加工的工藝中收集的粉末，以便從煉鋼粉塵中製成適合有價值的金屬回收用的顆粒狀精煉材料。另外，添加Ni泥渣是有效的。
表權利要求
1.一種用於還原性鋼精煉的鋼精煉材料的造粒方法，包括的步驟有至少混合煉鋼粉塵、鋁灰和調色劑粘合劑的樹脂成分以形成一種混合物；和對該混合物進行加壓和造粒以便獲得一種顆粒狀的鋼精煉材料，其中樹脂成分包含用於提高潤滑性和流動性的添加劑，並且在混合步驟以及加壓和造粒步驟中不進行外部加熱。
2.按權利要求1所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中把所述鋼精煉材料裝入電爐或鋼包爐中以便收集煉鋼粉塵中的金屬和金屬氧化物。
3.按權利要求1所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中混合步驟包括捏合煉鋼粉塵、鋁灰和樹脂成分的步驟。
4.按權利要求3所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中捏合步驟和加壓與造粒步驟產生熱量，在任一步驟中產生的熱量都可使樹脂成分粘合所述混合物。
5.按權利要求1所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中樹脂成分可以從電子照相術用的顯影劑中獲得，而混合步驟是混合煉鋼粉塵、鋁灰和含樹脂成分的顯影劑的步驟。
6.按權利要求5所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中顯影劑是在顯影劑製造工藝過程中的一種偏離規格的產物，或者是回收的顯影劑。
7.按權利要求1所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中在加壓和造粒的後續步驟中於50℃-200℃下進行加熱，以便賦予所述顆粒狀鋼精煉材料以高抗碎強度和低粉末含量。
8.按權利要求1所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中加壓是通過於加壓和造粒步驟中使用高壓成型機完成的。
9.用於還原性鋼精煉的精煉材料，包含煉鋼粉塵；鋁灰；和調色劑粘合劑的樹脂成分，其中樹脂成分包括用於提高潤滑性和流動性的添加劑。
10.按權利要求9所述的精煉材料，其中樹脂成分是從用於電子照相術的顯影劑獲得的，而精煉材料包括煉鋼粉塵、鋁灰和含樹脂成分的顯影劑。
11.按權利要求10所述的精煉材料，其中所述顯影劑是在顯影劑製造的工藝過程中獲得的偏離規格的產物，或是回收的顯影劑。
12.按權利要求10所述的精煉材料，其中所述煉鋼粉塵的含量為30％重量-80％重量，鋁灰的含量為10％重量-50％重量，而顯影劑的含量為2％重量-20％重量。
13.按權利要求9所述的精煉材料，其中所述添加劑的含量相對於100份重量的樹脂成分為0.01份重量-40份重量。
14.按權利要求9所述的精煉材料，其中所述添加劑是金屬氧化物、高級脂肪酸的金屬鹽、高級脂肪酸醯胺和石蠟中的至少一種。
15.按權利要求14所述的精煉材料，其中所述添加劑包括硬脂酸鋅。
16.按權利要求9所述的精煉材料，其中所述煉鋼粉塵含有金屬和金屬氧化物，該金屬和金屬氧化物是通過把所述精煉材料裝入電爐或鋼包爐中而收集的。
17.按權利要求9所述的精煉材料，其中所述精煉材料是從包含下列步驟的方法獲得的，所述步驟有至少混合煉鋼粉塵、鋁灰和樹脂成分以形成一種混合物；和對所述混合物進行加壓和造粒，以便獲得所述顆粒狀的鋼精煉材料，其中混合步驟以及加壓和造粒步驟中不進行外部加熱。
18.按權利要求17所述的精煉材料，其中所述混合步驟包括捏合煉鋼粉塵、鋁灰和樹脂成分的步驟。
19.按權利要求18所述的精煉材料，其中捏合步驟以及加壓和造粒步驟產生熱量，任一步驟中產生的熱量都可使樹脂成分粘合所述混合物。
20.按權利要求17所述的精煉材料，其中在加壓和造粒後的步驟中於50℃-200℃下進行加熱。
全文摘要
本發明涉及還原性鋼精煉用的鋼精煉材料的造粒方法，包括的步驟有至少混合煉鋼粉塵、鋁灰和調色劑粘合劑的樹脂成分，以形成混合物；對所述混合物進行加壓和造粒，以便獲得一種顆粒狀的鋼精煉材料，其中樹脂成分包括用於提高潤滑性和流動性的添加劑，並且在所述混合步驟以及加壓和造粒步驟中不進行外部加熱。
文檔編號C22B21/00GK1654687SQ20041008975
公開日2005年8月17日 申請日期2004年11月5日 優先權日2004年2月9日
發明者森井良浩, 伊藤哲男, 淺比正美, 鳥居數馬, 松浦博幸, 杉本猛 申請人:株式會社理光, 新興拓昱有限公司