(57)【要約】【課題】  有機質バインダーが添加された含鉄粉体の押出成形物を、爆裂させることなく乾燥させ、乾燥後の成形物の強度を発現させることが可能な押出成形物の乾燥方法を提供する。【解決手段】  含鉄粉体に有機質バインダーを添加して混練した後、この混練物を押出成形機によって押出成形し、成形された押出成形物を乾燥させる方法において、押出成形物を、相対湿度が８０〜１００％で温度が常温から６０℃の範囲内の雰囲気内で低温予備乾燥した後、相対湿度が６０％以下で温度が低温予備乾燥を行った温度から１５０℃の範囲内の雰囲気内で本乾燥し、本乾燥後の押出成形物を冷却する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含鉄粉体に有機質バインダーを添加して混練した後、この混練物を押出成形機によって押出成形し、成形された押出成形物を乾燥させる方法において、
前記押出成形物を、相対湿度が８０〜１００％で温度が常温から６０℃の範囲内の雰囲気内で低温予備乾燥した後、相対湿度が６０％以下で温度が前記低温予備乾燥を行った温度から１５０℃の範囲内の雰囲気内で本乾燥し、該本乾燥後の押出成形物を冷却することを特徴とする押出成形物の乾燥方法。
【請求項２】
請求項１記載の押出成形物の乾燥方法において、前記有機質バインダーは澱粉であって、前記低温予備乾燥を前記常温から６０℃の範囲内の予め設定した温度を保持しつつ１０分以上行うことを特徴とする押出成形物の乾燥方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の押出成形物の乾燥方法において、前記本乾燥は、温度を予め設定した昇温パターンで順次昇温して行うことを特徴とする押出成形物の乾燥方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の押出成形物の乾燥方法において、前記本乾燥後に冷却された前記押出成形物の水分は１質量％以下であることを特徴とする押出成形物の乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所内等で発生する含鉄粉体を押出成形した押出成形物を乾燥させ、製銑及び製鋼工程に使用可能な高強度の押出成形物を製造するための押出成形物の乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製鉄所等で発生するダスト等の成形方法としては、強固な成形物を得るための有効な手段である焼成ペレット法が用いられている。しかし、この方法では、成形物の強度発現のために熱エネルギーを要するため、特に省エネルギーの観点から、近年においては、バインダーとしてセメントや水溶性有機系バインダーを用いた非焼成成形法による成形物の製造方法が実用化されている。ここで、バインダーとしてセメントを使用する場合、成形物を使用できるまでには、大気中で数日間養生しなければならず、成形物を養生するために広大な敷地を必要とし、更に敷地までハンドリング（搬送）するための輸送費が膨大となる問題がある。
そこで、セメントを使用する場合のような広大な敷地を不要とし、成形物のハンドリングも無くすため、バインダーとして有機質バインダーを用いて成形物を強制乾燥している。
【０００３】
しかし、成形物を成形した直後では、成形物に強度がないため崩壊し易く、特に成形直後に乾燥を行う場合、成形物が爆裂してしまうため、製造直後での乾燥が困難であった。
そこで、特許文献１には、軽量耐火物の乾燥において、焼成により膨張する発泡成分であるカーボンや揮発残渣が、酸化や揮発により消耗しないように、１５０℃未満での乾燥を実施する方法が提案されている。このように、乾燥温度を１５０℃未満にした乾燥方法を、成形物の乾燥に適用することにより、成形物の乾燥時における爆裂を防止しようとした。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１０３０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、有機質バインダーを用いた含鉄粉体の成形物については、１５０℃未満の乾燥を行った場合においても、成形物が爆裂してしまうため、目的とする強度を備えた成形物を製造できなかった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、有機質バインダーが添加された含鉄粉体の押出成形物を、爆裂させることなく乾燥させ、乾燥後の成形物の強度を発現させることが可能な押出成形物の乾燥方法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】
本発明者等は、上記目的を達成するため、各種試験の結果、押出成形物の乾燥初期に、湿度を８０〜１００％の範囲内にし、温度を常温から６０℃以下の範囲内にした雰囲気内で乾燥を行うことで、成形物の亀裂の発生を抑制し、短時間に強度を発現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
その手段１は、含鉄粉体に有機質バインダーを添加して混練した後、この混練物を押出成形機によって押出成形し、成形された押出成形物を乾燥させる方法において、
前記押出成形物を、相対湿度が８０〜１００％で温度が常温から６０℃の範囲内の雰囲気内で低温予備乾燥した後、相対湿度が６０％以下で温度が前記低温予備乾燥を行った温度から１５０℃の範囲内の雰囲気内で本乾燥し、該本乾燥後の押出成形物を冷却する。
手段１記載の押出成形物の乾燥方法において、有機質バインダーとしては、例えば、澱粉バインダー、リグニン、及びポリビニルアルコール等のいずれか１又は２以上がある。
また、押出成形機としては、例えば、混練物を上流側から下流側へかけて混練しながら搬送するスクリューが内部に設けられた搬送管と、この搬送管の下流側端部に設けられた金型とを有する従来公知のものなどを使用でき、混練物を金型を介して搬送管から押し出すことで、所定の形状に成形できるものである。
そして、低温予備乾燥により、押出成形物の中央部から水分が抜けることを抑制しつつ、表層部を硬化させ、本乾燥により、押出成形物の中央部の水分を抜けさせて、押出成形物全体を乾燥させる。
【０００９】
ここで、低温予備乾燥において、押出成形物を乾燥させる雰囲気の相対湿度が８０％未満の場合、押出成形物の中央部の水分が、急速にかつ多量に抜けて、押出成形物の表面に亀裂が発生する恐れがある。一方、相対湿度が１００％を超える場合、押出成形物の表面に水滴が生じ、この水分を押出成形物が吸収して、押出成形物の表層部を硬化させることができない。
従って、押出成形物の表層部に亀裂を発生させることなく硬化させるためには、相対湿度の下限を８５％、上限を９５％にすることが好ましい。
また、低温予備乾燥において、押出成形物を加熱し硬化させる雰囲気の温度を、常温（例えば、１５〜２０℃）から６０℃の範囲内にすることで、押出成形物の亀裂の発生を抑制、更には防止できる。
従って、短時間に生産性よく押出成形物を乾燥させ、亀裂の発生を抑制、更には防止するには、雰囲気の温度の下限を３０℃、更には４０℃、上限を５５℃にすることが好ましい。
【００１０】
そして、本乾燥において、押出成形物を乾燥させる雰囲気の相対湿度が６０％を超える場合、押出成形物中に含まれる水分を、目標とする水分量まで低減できず、押出成形物の強度が生じない。また、仮に強度が出せるとしても、乾燥に要する時間が長くなり、生産性が悪くなる。なお、本乾燥においては、押出成形物を乾燥させることが目的であるため、相対湿度の下限値については設定していない。
しかし、極端に湿度を低くするには、除湿設備が必要となるため、これらが不要である湿度、即ち３０％程度以上とすることが好ましい。また、本乾燥後の押出成形物の強度を生じさせ、生産性を高めるためには、本乾燥の雰囲気の相対湿度を、５０％以下、更には４０％以下に設定することが好ましい。
また、本乾燥において、押出成形物を乾燥させる雰囲気の温度を、低温予備乾燥を行った温度から１５０℃の範囲内にすることで、押出成形物の乾燥を行いながら、温度上昇による押出成形物中の鉄成分の酸化発熱も防止できる。
従って、短時間に生産性よく押出成形物を乾燥させ、乾燥後の成形物の強度を発現させるためには、雰囲気の温度の下限を１００℃、上限を１５０℃、更には１４０℃にすることが好ましい。
【００１１】
手段２は、手段１記載の押出成形物の乾燥方法において、前記有機質バインダーは澱粉であって、前記低温予備乾燥を前記常温から６０℃の温度範囲内の予め設定した温度を保持しつつ１０分以上行う。
この澱粉バインダーは、製造方法によってその変質温度に違いがあるが、α澱粉でも、β澱粉を９０℃程度に加熱してα化したものでもよい。
また、低温予備乾燥で温度を保持しつつ、押出成形物の乾燥を行うので、押出成形物の表層部全体を均一に加熱し硬化させることができる。
ここで、低温予備乾燥での温度保持時間を１０分以上、好ましくは１５分以上、更に好ましくは２０分以上に設定することで、本乾燥においても、押出成形物の表層部に亀裂を発生させることなく押出成形物を乾燥できる。なお、低温予備乾燥においては、押出成形物の表層部を加熱し硬化できればよいため、温度保持時間の上限値については設定していないが、例えば、生産性等を考慮すれば、３０分以下に設定することが好ましい。
【００１２】
手段３は、手段１及び２記載の押出成形物の乾燥方法において、前記本乾燥は、温度を予め設定した昇温パターンで順次昇温して行う。
手段３記載の押出成形物の乾燥方法において、例えば、以下の昇温パターンがある。
（１）本乾燥の初期に、低温予備乾燥の温度から１５０℃近傍まで急激に温度を上昇させた後、その温度を保持する。
（２）本乾燥の初期から終期にかけて、低温予備乾燥の温度から１５０℃近傍まで、温度を連続的又は断続的に徐々に上昇させる。
（３）本乾燥の初期から中期にかけて、低温予備乾燥の温度を保持し、本乾燥の中期から終期にかけて、１５０℃近傍まで急激に温度を上昇させる。
【００１３】
手段４は、手段１〜３記載の押出成形物の乾燥方法において、前記本乾燥後に冷却された前記押出成形物の水分は１質量％以下である。
手段４記載の押出成形物の乾燥方法において、成形物の水分が１質量％を超える場合、製造した成形物が、目的とする強度を得ることができない恐れがある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、低温予備乾燥で押出成形物からの水分の抜けを抑制しつつ、表層部を加熱し硬化させた後、本乾燥で押出成形物の内部を乾燥させるので、有機質バインダーが添加された含鉄粉体の押出成形物を、爆裂させることなく乾燥させ、本乾燥後の成形物の強度を発現させることができる。
【００１５】
特に、請求項２記載の押出成形物の乾燥方法は、有機質バインダーとして澱粉を使用するので、結合力を高めた成形物を安価に製造できる。また、低温予備乾燥を、所定の温度を保持しつつ１０分以上行うので、本乾燥において、押出成形物の表層部に亀裂を発生させることなく、押出成形物を乾燥できる。
【００１６】
請求項３記載の押出成形物の乾燥方法は、本乾燥を、予め設定した昇温パターンで順次昇温して行うので、徐々に水分の蒸発量を増加させて除去でき、亀裂等の発生のない乾燥を実施できる。
【００１７】
請求項４記載の押出成形物の乾燥方法は、本乾燥後に冷却された押出成形物の水分が１質量％以下であるので、使用時に崩壊することのない成形物とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る押出成形物の乾燥方法の説明図、図２は製造された成形物に対する低温予備乾燥時の相対湿度及び温度の影響を示す説明図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る押出成形物の乾燥方法は、含鉄粉体に澱粉バインダー（有機質バインダーの一例）を添加して混練した後、この混練物を押出成形機（図示しない）によって押出成形し、成形された押出成形物を乾燥させる方法である。以下、詳しく説明する。
【００２０】
まず、製鉄所内で発生する転炉ダスト（ＯＧダスト）と集塵ダスト（乾ダスト）を有する含鉄粉体に、澱粉バインダー（α澱粉）と水を添加し混練して混練物を製造する。なお、使用する含鉄粉体の粒径は、例えば０．５ｍｍ以下程度のものであり、添加する水量は、押出成形機によって成形される押出成形物の水分量が、例えば１０〜２０質量％（本実施の形態においては、１５〜１６質量％）程度になるように調整する。
この混練物を、押出成形機に所定量ずつ供給し、例えば、直径が１０〜２０ｍｍ（本実施の形態においては、１６〜１７ｍｍ）程度、長さが３０〜４０ｍｍ程度となった棒状の押出成形物を製造する。
【００２１】
この押出成形物を、図１に示す乾燥機１０を用いて乾燥する。
この乾燥機１０の内部には、上流側から下流側へかけて搬送路１１が設けられ、この搬送路１１内に、ネットコンベヤ１２の無端状のネット１３が移動可能に配置されている。また、乾燥機１０は、上流側から下流側へかけて、Ａ〜Ｋの１１のブロックに分割され、各ブロック毎に温度及び湿度設定を行うことができる。なお、ネットコンベヤ１２のネット１３による押出成形物の搬送速度は、各ブロックの通過時間が、例えば、５〜１０分（本実施の形態では６分）程度になるように設定されている。
【００２２】
このＡ〜Ｋの各ブロックは、上部に蒸気の熱を使用する熱交換機１４が設けられ、温度及び湿度を調整するダンパー（図示しない）を介して下方へ吹き付けられる熱が、ネット１３の下方に位置するウィンドウボックス１５により回収されている。
これにより、乾燥機１０の供給口１６から装入された押出成形物は、移動するネット１３上に載置された後、乾燥機１０の搬送路１１内を所定の速度で搬送され、Ａ〜Ｋの各ブロック毎に温度及び湿度が設定された雰囲気内を通過しながら乾燥が行われ、乾燥機１０の排出口１７から排出される。
【００２３】
ここで、Ａ〜Ｋの各ブロック毎の温度及び湿度について説明する。
この乾燥機１０のＡ〜Ｃの各ブロックは、押出成形物の低温予備乾燥を行う部分、Ｄ〜Ｊの各ブロックは、低温予備乾燥後の押出成形物の本乾燥を行う部分、またＫのブロックは、本乾燥後の押出成形物の冷却を行う部分となっている。
Ａ〜Ｃの各ブロックで行う低温予備乾燥は、成形物の強度を発現させるために重要であり、以下の結果に基づいて湿度及び温度を設定した。
【００２４】
まず、押出成形物の低温予備乾燥として、相対湿度を６０％（■）、８０％（◆）、及び９５％（▲）、乾燥温度（初期乾燥温度）を４０〜１００℃の範囲で行った後、相対湿度が６０％以下で最高温度が１５０℃の条件で本乾燥して冷却した成形物の粉率について調査した。
図２に示すように、相対湿度が低くなるに伴い、５ｍｍアンダー（−５ｍｍ）の粉率が増加する傾向、即ち得られた成形物が爆裂し易くなる結果が得られた。特に、相対湿度を６０％とした場合、相対湿度が８０％の場合より、粉率が２質量％以上増加する結果が得られた。
また、乾燥温度を４０℃から上昇させるに伴い、粉率も増加する傾向が得られ、特に乾燥温度６０℃を境にして、粉率が急激に増加する結果が得られた。
【００２５】
以上のことから、亀裂の発生を抑制し、高強度の成形物を製造するため、低温予備乾燥を、相対湿度が８０〜１００％の範囲内、温度が常温から６０℃の範囲内の雰囲気内で行うこととした。なお、雰囲気の温度は、例えば、常温から６０℃まで徐々に上昇させることも、また、常温から５０℃程度まで急激に上昇させて所定時間保持した後、更に上昇させることも可能である。
また、この低温予備乾燥は、押出成形物の表層部を加熱し硬化させるものであるため、安定した乾燥を行うためには、前記した範囲内の温度（好ましくは、４０℃〜６０℃の範囲内の所定温度）を保持しつつ１０分以上（本実施の形態では１８分程度）行うことが好ましい。
【００２６】
次に、低温予備乾燥が終了した押出成形物を、乾燥機１０のＤ〜Ｊの各ブロックで略完全に乾燥させる本乾燥を行う。
Ｄ〜Ｊの各ブロックは、相対湿度が６０％以下の範囲内に設定され、しかも温度が低温予備乾燥を行った温度から１５０℃の範囲内の雰囲気となっている。なお、本乾燥の温度は、予め設定した昇温パターン、例えば、本乾燥の初期から終期にかけて、前記した低温予備乾燥温度（例えば６０℃）から１５０℃まで、連続的又は断続的に徐々に順次昇温して行う。
【００２７】
以上のように、乾燥機１０を使用することで、乾燥機１０に装入された押出成形物は、Ａ〜Ｃの各ブロックで、その表層部が加熱され硬化された後、Ｄ〜Ｊの各ブロックで、その全体が加熱され乾燥される。
このようにして乾燥された押出成形物は、Ｋのブロックで常温まで冷却される。なお、冷却された成形物に含まれる水分は、１質量％以下（本実施の形態では０．５質量％以下、更には０．３質量％以下）程度である。
以上の方法により、亀裂の発生を抑制し、従来よりも短時間に強度を発現して、製銑及び製鋼工程に使用可能な高強度を備える成形物を製造できる。
【００２８】
以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の押出成形物の乾燥方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、有機質バインダーとして澱粉バインダーを使用した場合について説明したが、他の有機質バインダー、例えば、リグニン又はポリビニルアルコール等を使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る押出成形物の乾燥方法の説明図である。
【図２】製造された成形物に対する低温予備乾燥時の相対湿度及び温度の影響を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０：乾燥機、１１：搬送路、１２：ネットコンベヤ、１３：ネット、１４：熱交換機、１５：ウィンドウボックス、１６：供給口、１７：排出口
【図１】
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【図２】
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