(57)【要約】  １．５μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有する処理済みＤＲＩ材料が開示される。処理済みＤＲＩを形成するための方法及びシステムも開示される。方法及びシステムの１つの実施形態は、ＤＲＩを回転中に支持できる内部スクリーンを有する回転可能なチャンバであって、回転中に微粉がチャンバから抜け出ることができるようにする少なくとも１つの開口を伴うチャンバを組み付けるステップと、ＤＲＩをチャンバ内へ供給してスクリーン上でＤＲＩを回転させることにより微粉をＤＲＩから除去するステップを含んでもよい。方法及びシステムの他の実施形態は、供給端部と出口端部とを有する回転可能なチャンバであって、ＤＲＩがチャンバを通じて移動する際にＤＲＩを支持できるスクリーンを内部に有するチャンバを組み付けるステップと、ＤＲＩをチャンバへ供給して、チャンバを回転させることにより、ＤＲＩを回転させ、微粉を除去するステップを含んでもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．回転可能なチャンバを組み付けるステップであって、前記チャンバが、ＤＲＩを前記チャンバ内での回転中に支持できる内部スクリーンを有し、前記チャンバの少なくとも１つの開口が、回転中に微粉の前記チャンバからの排出を可能にするようになっている、ステップと、
ｂ．ＤＲＩを前記回転可能なチャンバ内へ供給すると共に、前記チャンバ内の前記スクリーン上でＤＲＩを転がしてＤＲＩから微粉を除去するために前記チャンバを回転させるステップと
を備える処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項２】
前記スクリーンが１／８〜１／４メッシュのメッシュサイズを有する請求項１に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項３】
ｃ．前記チャンバの回転中に前記回転可能なチャンバの前記少なくとも１つの開口を通じてＤＲＩから除去される微粉を排出するステップ
を更に備える請求項１に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項４】
ＤＲＩは、少なくとも１０分の前記チャンバ内での滞留時間にわたって、毎分２０〜４０回転で、前記回転可能なチャンバ内で転がされる、請求項１に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項５】
ｃ．ＤＲＩを回転させるようになっている回転可能なローラを前記回転可能なチャンバの下流側に組み付け、前記ローラ上で回転する処理済みＤＲＩに対してオイルを塗布するステップ
を更に備える請求項１に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項６】
ｄ．前記ローラ上で回転する処理済みＤＲＩに対してオイルを供給するようになっているスプレーノズルを前記ロールの上側に位置させるステップ
を更に備える請求項５に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項７】
前記オイルが鉱油を含む請求項５に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項８】
前記オイルがオレイン酸を含む請求項５に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項９】
前記オイルが処理済みＤＲＩへの供給前に加熱される請求項５に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項１０】
ｅ．ＤＲＩの圧縮強度を高めるようになっている材料をオイルが塗布された処理済みのＤＲＩに対して塗布するステップ
を更に備える請求項５に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項１１】
前記材料が石灰石を備える請求項１０に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項１２】
ａ．供給端部と出口端部とを有する回転可能なチャンバを組み付けるステップであって、前記チャンバが、回転中にＤＲＩが前記供給端部から前記回転チャンバを通じて前記出口端部へと移動する際にＤＲＩを支持できる内部スクリーンを有するとともに、回転中にＤＲＩから除去される微粉が前記チャンバから抜け出ることができるようにするために前記チャンバに沿って少なくとも１つの開口を有する、ステップと、
ｂ．ＤＲＩを前記供給端部を通じて前記回転可能なチャンバへ供給すると共に、ＤＲＩが前記供給端部から前記チャンバを通じて前記出口端部へと移動する間に前記チャンバ内の前記スクリーン上でＤＲＩを転がせるように前記チャンバを回転させ、ＤＲＩから微粉を除去するステップと、
ｃ．前記回転可能なチャンバの前記排出端部から処理済みＤＲＩを除去するステップと
を備える処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項１３】
前記スクリーンが１／８〜１／４メッシュのメッシュサイズを有する請求項１２に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項１４】
前記チャンバは、ＤＲＩを前記チャンバの長さに沿って前記排出端部へと推し進めるようになっている螺旋状のフリットを更に備える請求項１２に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項１５】
ｄ．前記チャンバの回転中に前記回転可能なチャンバの前記開口を通じてＤＲＩから除去される微粉を排出するステップ
を更に備える請求項１２に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項１６】
ＤＲＩは、少なくとも１０分の前記チャンバ内での滞留時間にわたって、毎分２０〜４０回転で、前記回転可能なチャンバ内で転がされる、請求項１２に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項１７】
ｄ．ＤＲＩを回転させるようになっている回転可能なローラを前記回転可能なチャンバの下流側に組み付け、前記ローラ上で回転する処理済みＤＲＩに対してオイルを塗布するステップ
を更に備える請求項１２に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項１８】
ｅ．前記ローラ上で回転する処理済みＤＲＩに対してオイルを供給するようになっているスプレーノズルを前記ロールの上側に位置させるステップ
を更に備える請求項１７に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項１９】
前記オイルが鉱油を含む請求項１７に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項２０】
前記オイルがオレイン酸を含む請求項１７に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項２１】
前記オイルが処理済みＤＲＩへの供給前に加熱される請求項１７に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項２２】
ｅ．ＤＲＩの圧縮強度を高めるようになっている材料をオイルが塗布された処理済みのＤＲＩに対して塗布するステップ
を更に備える請求項１７に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項２３】
前記材料が石灰石を備える請求項２２に記載の処理済みＤＲＩを形成する方法。
【請求項２４】
１．５μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有する処理済みＤＲＩ材料。
【請求項２５】
ＤＲＩ材料が１．２５μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有する請求項２４に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項２６】
ＤＲＩ材料が１．０μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有する請求項２４に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項２７】
ＤＲＩ材料が０．７５μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有する請求項２４に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項２８】
ＤＲＩ材料がペレットを備える請求項２４に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項２９】
ＤＲＩ材料は、２００回転後に９８．５％＋１／４よりも大きいタンブル指数を有する請求項２４に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項３０】
ＤＲＩ材料がオイルでコーティングされる請求項２４に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項３１】
前記オイルが鉱油とオレイン酸とを備える請求項３０に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項３２】
ＤＲＩ材料は、ＤＲＩ材料の圧縮強度を高めるために結合剤を備える請求項２４に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項３３】
前記結合剤が石灰石を備える請求項３２に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項３４】
ａ．供給端部と出口端部とを有する回転可能なチャンバを組み付けるステップであって、前記チャンバが、回転中にＤＲＩが前記供給端部から前記回転チャンバを通じて前記出口端部へと移動する際にＤＲＩを支持できる内部スクリーンを有するとともに、回転中にＤＲＩから除去される微粉が前記チャンバから抜け出ることができるようにするために前記チャンバに沿って少なくとも１つの開口を有する、ステップと、
ｂ．ＤＲＩを前記供給端部を通じて前記回転可能なチャンバへ供給すると共に、ＤＲＩが前記供給端部から前記チャンバを通じて前記出口端部へと移動する間に前記チャンバ内の前記スクリーン上でＤＲＩを転がせるように前記チャンバを回転させ、ＤＲＩから微粉を除去するステップと、
ｃ．前記回転可能なチャンバの前記排出端部から処理済みＤＲＩを除去するステップと、
によって形成される、１．５μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有する処理済みＤＲＩ材料。
【請求項３５】
ＤＲＩ材料は、２００回転後に９８．５％＋１／４よりも大きいタンブル指数を有する請求項３４に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項３６】
ｄ．ＤＲＩ材料にオイルを塗布するステップ
によって更に形成される請求項３４に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項３７】
前記オイルが鉱油とオレイン酸とを備える請求項３６に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項３８】
ｅ．ＤＲＩ材料の圧縮強度を高めるためにＤＲＩ材料に対して結合剤を塗布するステップ
によって更に形成される請求項３４に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項３９】
前記結合剤が石灰石を備える請求項３８に記載の処理済みＤＲＩ材料。
【請求項４０】
チャンバを組み付けるステップであって、前記チャンバが、ＤＲＩを前記チャンバ内での回転中に支持できる内部スクリーンを有し、ビンが、前記スクリーン上でのＤＲＩの回転中に発生される微粉を受けるようになっている、ステップと、
ＤＲＩを前記チャンバ内へ供給すると共に、前記チャンバ内の前記スクリーン上でＤＲＩを転がしてＤＲＩの表面を擦り減らすために前記チャンバを動作させるステップと
を備える処理済みＤＲＩを形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、直接還元鉄を形成するためのシステムおよび方法に関する。時として海綿鉄と呼ばれる直接還元鉄（ＤＲＩ）は、スチールを形成するための原材料として幅広く使用される市販の製品である。スチールを形成するための従来の技術は、アーク炉（ＥＡＦ）または酸素転炉（ＢＯＦ）の使用を伴う。ＤＲＩは、一般に、タコナイトペレットおよび他の鉄源よりも鉄単位（ｉｒｏｎ  ｕｎｉｔｓ）が高く、ＥＡＦによるスチールの生成においてくず鉄の部分的な代用品として使用できる。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＩは、タコナイトペレットなどの選別された鉄鉱石から形成される。例えば、タコナイトが採掘されて破砕され、また、採掘されたタコナイトよりも鉄含有量が高い選別生成物を形成するために、鉄含有部分が非鉄含有部分から磁気的に分離される。選別された鉄鉱石部分は、ペレット化によってペレット状に形成されるとともに、鉄鉱石の金属鉄への還元を促すために、天然ガスまたは石炭を使用して鉄の融点を下回る温度まで直線炉床炉内において還元剤（例えば、炭素質材料）の存在下で加熱されてもよい。ＤＲＩは、一般に、残余脈石を伴う９０％を超える金属鉄である。
【０００３】
ＤＲＩを形成するためのプロセスにおいて、選別されたペレット状の酸化鉄含有材料は、炉内を通じて移動されて、石炭、コークス、または、他の形態の炭素質材料などの還元剤と混合される。石灰石または白雲石などの脱硫剤も一般に加えられる。還元剤の炭素と酸化鉄材料の酸素とが炉の還元領域内で化学的に反応し、それにより、酸化鉄が部分的に還元されて、金属鉄が形成される。この還元プロセスおよび他の従来の還元プロセスがＤＲＩを形成するために使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＤＲＩは、ＤＲＩおよびＤＲＩ微粉が空気中の酸素および水分と非常に反応しやすいため、輸送が困難である。水分は、特に、鉄と反応してＦｅＯおよびＨ２を形成する。海綿鉄であるＤＲＩは、ＤＲＩを性質的に多孔質にする多くの空隙を有する。また、ＤＲＩの多孔質性は、ＤＲＩが低い圧縮強度を有することも意味し、そのため、ＤＲＩの取り扱いによって表面微粉が発生する。また、ＤＲＩが輸送中に例えば船倉内に保管されると、ペレットの一部がそれらの上側にあるペレットの重量によって崩壊し、それにより、微粉および小粒子が更に発生する傾向がある。ＤＲＩ微粉および小粒子は、その周囲の水分および酸素と反応できる能力を高める。更に、ＤＲＩペレットの粗面特性は、高い表面積を有する微粒子物質および他の微粉を生み出し、これにより、ＤＲＩが酸素と反応する可能性も促される。そのような微粒子物質および微粉は、一般に、ＤＲＩの保管および輸送の全体にわたって生み出され、それにより、ＤＲＩを長距離にわたって輸送すること、および、ＤＲＩを長期間にわたって保管することが困難になる。
【０００５】
ＤＲＩの多孔質で、内部強度が低い、フレーク状の性質は、全て、酸化雰囲気および／または水分に晒される小塊の表面積を増大させ、それにより、かなりの急速な酸化および錆がもたらされる。ＤＲＩ酸化中に生じる反応は熱と水素とを生成し、それにより、ＤＲＩが過熱および燃焼を起こしやすくなる。内部で空気が自由に循環できてＤＲＩを蓄える容器の温度の増大は、１２００°Ｆに達する可能性がある。そのような燃焼は、ＤＲＩの輸送中に船倉で火災を引き起こすとともに、ＤＲＩを取り出す際にクレーンのクラムバケット内で火災を引き起こす。これらのリスクは、輸送中および保管中の損失に起因して、製鉄所へ供給されるＤＲＩのコストをかなり増大させてきた。ＤＲＩの輸送に関連する困難性およびリスクに起因して、ＤＲＩの製造は、若干の例外はあるものの、一般に、より経済的な場所や時間においてではなく、製鋼設備付近や製鋼での使用時間付近でなされてきた。
【０００６】
その結果、ＤＲＩを不動態化して、ＤＲＩの自然発火特性と関連するリスクを減らすとともに、ＤＲＩの圧縮強度を高めるために、これまで様々な技術が使用されてきた。しかしながら、様々な試みにもかかわらず、ＤＲＩを長距離にわたって大量に安全に輸送して保管できるようにＤＲＩを不動態化する経済的で効率的な方法の必要性が依然として存在したままである。強力で、安定した、自然発火性生成物は、ＤＲＩの安全な輸送および保管を可能にし、それにより、製鋼におけるその実用性および有効性が劇的に高められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここに開示されているのは、処理済みＤＲＩを形成するための方法おおよびシステムである。この方法は、回転可能なチャンバを組み付けるステップであって、ＤＲＩをチャンバ内での回転（回転研磨，ｔｕｍｂｌｉｎｇ）中に支持できる内部スクリーンをチャンバが有し、チャンバの少なくとも１つの開口が回転（回転研磨）中に微粉のチャンバからの排出を可能にするようになっているステップと、ＤＲＩを回転可能なチャンバ内へ供給してチャンバを回転させることによりチャンバ内のスクリーン上でＤＲＩを転がして（回転研磨して）微粉をＤＲＩから除去するステップとを備える。スクリーンは１／８〜１／４メッシュのメッシュサイズを有してもよい。方法は、チャンバの回転中に回転可能なチャンバの１つあるいは複数の開口を通じてＤＲＩから除去される微粉を排出するステップを含んでもよく、また、回転研磨中にＤＲＩから除去される微粉を排出するステップを含んでもよい。ＤＲＩは、磨き上げられた外観を有するＤＲＩによって明らかになる所望の除去をもたらすために、少なくとも１０分のチャンバ内での滞留時間にわたって、毎分２０〜５０回転または２０〜４０回転で、回転可能なチャンバ内で転がされても（回転研磨されても）よい。
【０００８】
処理済みＤＲＩを形成するための方法およびシステムは、ＤＲＩを回転させるようになっている回転可能なローラを回転可能なチャンバの下流側に組み付け、処理済みＤＲＩに対してオイルを塗布するステップを含んでもよい。スプレーノズルが、ローラ上で回転する処理済みＤＲＩに対してオイルを供給するように位置されて適合されてもよい。オイルは、鉱油であってもよく、オレイン酸を含んでもよい。オイルは、処理済みＤＲＩへのオイルの供給前に加熱されてもよい。
【０００９】
処理済みＤＲＩを形成するための方法およびシステムは、ＤＲＩの圧縮強度を高めるようになっている材料をオイルが塗布された処理済みのＤＲＩに対して塗布するステップを更に備えてもよい。材料は、石灰石系の結合剤（バインダ，ｂｉｎｄｅｒ）など、石灰石を含んでもよい。
【００１０】
また、供給端部と出口端部とを有する回転可能なチャンバであって、回転（回転研磨）中にＤＲＩが供給端部から回転チャンバを通じて出口端部へと移動する際にＤＲＩを支持できる内部スクリーンを有するとともに、回転（回転研磨）中にＤＲＩから除去される微粉がチャンバから抜け出ることができるようにするためにチャンバに沿って少なくとも１つの開口を有する回転可能なチャンバを組み付けるステップと、ＤＲＩを供給端部を通じて回転可能なチャンバへ供給し、ＤＲＩが供給端部からチャンバを通じて出口端部へと移動する間にチャンバ内のスクリーン上でＤＲＩを転がせるようにチャンバを回転させ、その間に、ＤＲＩから微粉を除去するステップと、回転可能なチャンバの排出端部から処理済みＤＲＩを除去するステップとを備える処理済みＤＲＩを形成するための方法およびシステムも開示される。
【００１１】
また、１．５μｍ未満の表面粗さ（Ｒａ）を有する処理済みＤＲＩ材料も開示される。あるいは、処理済みＤＲＩ材料は、１．０μｍ未満または０．７５μｍ未満の表面粗さ（Ｒａ）を有してもよい。処理済みＤＲＩ材料は、ペレットを備えてもよく、また、２００回転後に９８．５％＋１／４よりも大きいタンブル指数（ｔｕｍｂｌｅ  ｉｎｄｅｘ）を有してもよい。他の例では、処理済みＤＲＩ材料がオイルでコーティングされてもよく、また、オイルが鉱油とオレイン酸とを備えてもよい。処理済みＤＲＩ材料は、ＤＲＩ材料の圧縮強度を高めるために石灰石などの結合剤を備えてもよい。
【００１２】
また、供給端部と出口端部とを有する回転可能なチャンバであって、回転（回転研磨）中にＤＲＩが供給端部から回転チャンバを通じて出口端部へと移動する際にＤＲＩを支持できる内部スクリーンを有するとともに、回転（回転研磨）中にＤＲＩから除去される微粉がチャンバから抜け出ることができるようにするためにチャンバに沿って少なくとも１つの開口を有する回転可能なチャンバを組み付けるステップと、ＤＲＩを供給端部を通じて回転可能なチャンバへ供給し、ＤＲＩが供給端部からチャンバを通じて出口端部へと移動する間にチャンバ内のスクリーン上でＤＲＩを転がせるようにチャンバを回転させ、その間に、ＤＲＩから微粉を除去するステップと、回転可能なチャンバの排出端部から処理済みＤＲＩを除去するステップとによって形成される１．５μｍ未満の表面粗さ（Ｒａ）を有する処理済みＤＲＩ材料も開示される。
【００１３】
以下の説明で更に詳しく述べられる本発明の特定の実施形態および更なる利点が示される添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】処理済みＤＲＩを形成するためのシステムの一実施形態の正面図である。
【図２Ａ】処理済みＤＲＩを形成するためのシステムの他の実施形態の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂのシステムの断面図である。
【図３】処理済みＤＲＩを形成するためのシステムの更なる他の実施形態である。
【図４Ａ】処理済みＤＲＩの形成において用いるためのスクリーンの平面図である。
【図４Ｂ】処理済みＤＲＩの形成において用いるための他のスクリーンの平面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂのスクリーンの断面図である。
【図５】ギルソン（Ｇｉｌｓｏｎ）スクリーンの斜視図である。
【図６】処理済みＤＲＩを形成するためのシステムの更なる他の実施形態の斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａ−図７Ｂは、図６のシステムにおいて用いるためのチャンバの断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａ−図７Ｂは、図６のシステムにおいて用いるためのチャンバの断面図である。
【図８】図６のシステムにおいて用いるためのチャンバの底面図である。
【図９】図６のシステムにおいて用いるためのスクリーンの断面図である。
【図１０】処理済みＤＲＩをコーティングするためのシステムの一実施形態である。
【図１１】処理済みＤＲＩをコーティングするためのシステムの他の実施形態である。
【図１２Ａ】図１２Ａ−図１２Ｂは、処理前のＤＲＩペレットの表面の顕微鏡写真である。
【図１２Ｂ】図１２Ａ−図１２Ｂは、処理前のＤＲＩペレットの表面の顕微鏡写真である。
【図１３Ａ】図１３Ａ−図１３Ｂは、処理後のＤＲＩペレットの表面の顕微鏡写真である。
【図１３Ｂ】図１３Ａ−図１３Ｂは、処理後のＤＲＩペレットの表面の顕微鏡写真である。
【図１４】１／４メッシュよりも大きい材料における回転研磨比較結果のグラフである。
【図１５】−１／４”＋２８Ｍの範囲内の微粉における比較結果のグラフである。
【図１６】２８Ｍ未満の微粉における比較結果のグラフである。
【図１７】処理前のＤＲＩペレットの表面形状である。
【図１８】処理後のＤＲＩペレットの表面形状である。
【図１９Ａ】図１９Ａ−図１９Ｃは、ＤＲＩペレットの表面特性を示すグラフである。
【図１９Ｂ】図１９Ａ−図１９Ｃは、ＤＲＩペレットの表面特性を示すグラフである。
【図１９Ｃ】図１９Ａ−図１９Ｃは、ＤＲＩペレットの表面特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここに開示されているのは、改質された表面を有する処理済みＤＲＩ材料である。処理済みＤＲＩは、ＤＲＩをスクリーン上で転がして（回転研磨して）、塵埃や他の微粒子を含む微粉、破砕ＤＲＩ、および、ＤＲＩの自然発火性に寄与する他の小片を除去することによって形成されてもよい。ＤＲＩ材料は、小塊またはペレットの状態で最大約１／２インチ以上のサイズに形成される。ＤＲＩを形成するための方法およびシステムは、回転可能なチャンバを組み付けるステップであって、ＤＲＩをチャンバ内での回転研磨中に支持できる内部スクリーンをチャンバが有し、チャンバの少なくとも１つの開口が回転研磨中に微粉のチャンバからの排出を可能にするようになっているステップと、ＤＲＩを回転可能なチャンバ内へ供給してチャンバを回転させることによりチャンバ内のスクリーン上でＤＲＩを回転研磨して微粉をＤＲＩから除去するステップとを備えてもよい。回転研磨は、一般に、ＤＲＩ材料を撹拌してＤＲＩペレットまたは小塊を互いにおよびスクリーンと相互作用させることによりＤＲＩ材料の表面を擦り減らすことと見なされてもよい。ＤＲＩ材料の回転研磨は、以下で更に詳しく説明するように、ＤＲＩ材料を転がせる、回転させる、または、振動させるなど、ＤＲＩ材料を撹拌させるための様々な技術を使用して達成されてもよい。
【００１６】
図１〜図９を広く参照すると、処理済みＤＲＩを形成するためのバッチシステムおよび連続システムが示されている。図１に示されるように、ＤＲＩペレット１４は、回転研磨中にＤＲＩペレット１４を支持できるスクリーン１２を有する回転可能なチャンバ１０へ供給されてもよい。スクリーン１２は、回転可能なチャンバ１０内に位置されており、チャンバ１０が回転される間にＤＲＩペレット１４を支持するようになっている。一例において、スクリーン１２は、スクリーン支持体１６によって回転可能なチャンバ１０に固定されてもよい。スクリーン支持体１６は、スクリーン１２をチャンバ１０内の所望の位置に保持するためにスクリーンに対して横方向および縦方向の支持を与えてもよい。図示のように、チャンバ１０は、ＤＲＩ材料のバッチ処理用に構成されてもよく、また、ＤＲＩ材料を挿入して除去するための開口を有してもよい。適切なドアまたはカバー（図示せず）を使用して、作業中にチャンバを閉じて、ＤＲＩ材料をチャンバ内に保持するとともに、微粉および他の微粒子の意図しない排出を抑制してもよい。以下で更に詳しく説明するように、ＤＲＩ材料のほぼ連続する処理のためのチャンバであって、入口開口および出口開口の両方を伴って構成されるチャンバを含む他のチャンバ形態が、本開示の方法およびシステムの他の実施形態と共に使用されてもよい。
【００１７】
チャンバ１０が回転されると、ＤＲＩペレット１４がチャンバ１０内のスクリーン１２上で転がされる。ＤＲＩペレット１４が転がるにつれて、ＤＲＩペレット１４は、互いに接触するとともに、スクリーン１２と接触する。ＤＲＩペレット１４の転がりは、ペレット１４の表面を擦り減らす。また、回転研磨処理により、不十分な圧縮強度を有するＤＲＩペレットが破砕しあるいは崩壊する場合がある。このように、回転研磨処理は、ＤＲＩ材料の表面を擦り減らすことができるだけでなく、その後の処理または輸送中に破壊される場合がある脆弱なＤＲＩペレットの数を減らすこともできる。したがって、ＤＲＩペレットからの塵埃や更に大きな微粒子を含む微粉の発生を回転研磨システム内に集約させることができる。その後の処理におけるＤＲＩペレットからの微粉の発生も減らすことができる。
【００１８】
図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、ＤＲＩを形成するためのシステムおよび方法の他の実施形態が示されている。回転可能なチャンバ１０は、該チャンバの内面を横切って解放されるスクリーン１２を有してもよい。チャンバ１０が内壁２０を有してもよい。図２Ａに示されるように、チャンバ１０が開口２４を有してもよく、ＤＲＩがチャンバ内で転がっている間、ＤＲＩペレット１４の転がり中に発生される塵埃および微粒子物質が開口２４を通じて除去されてもよい。例えば、スクリーン支持体１６がチャンバ１０とスクリーン１２との間に空間または隙間を形成してもよい。回転研磨処理中に生成される塵埃および微粒子は、スクリーン１２の開口を通過して、チャンバ１０とスクリーン１２との間の空間または隙間を通じてチャネル１０の開口２４へと移動できる。チャンバ１０が回転すると、開口２４により、塵埃および微粒子はチャンバ１０から抜け出ることができる。陽圧システムまたは他の収集システムを使用して、チャンバから抜け出る塵埃および微粒子を隣接するプレナム内に収集してもよい。チャンバ１０がモータ（図示せず）により回転されてもよく、また、回転速度が制御システム１８によって制御されてもよい。制御システム１８は、陽圧システムまたは他の収集システムを制御してもよく、また、ＤＲＩからの塵埃および他の微粒子の発生を監視できてもよい。
【００１９】
図３を参照すると、チャンバ１０は、逃げた塵埃および微粒子を閉じ込めるようになっているハウジング内に位置されてもよい。ハウジングは、塵埃および微粒子がその上に収集されてもよいハウジング床２２と、回転研磨処理中に塵埃および微粒子をハウジングから除去できるように構成される出口２５とを含んでもよい。１つの実施形態において、ハウジング床２２は、出口２５への塵埃および微粒子の移送を促すように傾斜されてもよい。
【００２０】
前述した方法およびシステムの実施形態において、ＤＲＩペレットは、システムへ供給されてスクリーン上に支持されてもよい。作業中、システムがスクリーンを回転させ、それにより、ＤＲＩペレットを互いに対しておよびスクリーン１２に対して転がせてもよい。ＤＲＩペレット同士の相互作用とＤＲＩペレットとスクリーンとの相互作用がＤＲＩペレットの表面を擦り減らす。図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、本開示の方法およびシステムにおいて使用するためのスクリーンが示されている。略正方形の開口２８を有する長方形スクリーン２６が図４Ａに示されている。スクリーンは、０．２５インチ以上の直径を有するＤＲＩ材料を保持するために１／４メッシュであってもよい。１／８メッシュなどの他のサイズのスクリーンが使用されてもよい。略ダイヤモンド形状の開口３２を有する他のスクリーン３０が図４Ｂに示されている。
【００２１】
スクリーン３０の断面が図４Ｃに示されている。断面に示されるように、スクリーンは、少なくとも上端部３４と側部３６とから形成される形状を有してもよい。ＤＲＩペレットがスクリーン上で転がるにつれて、ペレットがスクリーン３０の上端部３４および側部３６に衝突し得る。スクリーン形状は、回転研磨中のＤＲＩペレットの摩耗を望み通りに増大または減少させてＤＲＩペレットの表面の所望の改質を達成するように選択されてもよい。
【００２２】
また、回転研磨の時間の長さまたは継続時間および回転速度も、十分な圧縮強度を伴うＤＲＩペレットの所望の度合いの表面改質を達成して、ＤＲＩの輸送能力を大幅に向上させるように選択されてもよい。異なる回転速度（ＲＰＭ）および滞留時間（分）を使用して実験が行われた。ＤＲＩペレットは、１／４メッシュスクリーン上で回転研磨された。１／４メッシュスクリーンを通過した発生された塵埃および微粒子（総称して発生微粉という）が収集されて計量された。これらの実験で発生微粉の重量のパーセントが以下の表に与えられる。
【００２３】
【表１】
2013539819.tif 000003
【００２４】
先の表に示されるように発生微粉は、回転速度および回転研磨時間の両方と共に増大する傾向がある。回転研磨は、方法の特定の実施形態に応じて、２０〜５０ｒｐｍまたは２０〜４０ｒｐｍの回転速度で１５分または２０分間にわたって続けられてもよい。ピーナッツの殻などの研削媒体が使用されてもよいが、そのような媒体は必要ではなくあるいは望ましくない。
【００２５】
ここで、図５を参照すると、振動テーブル４０に装着される容器４２内に収容される１／４メッシュスクリーンなどのスクリーン４４を備えるギルソン（Ｇｉｌｓｏｎ）スクリーン３８が示されている。ＤＲＩ材料がスクリーン４４上に配置されてもよく、また、振動テーブル４０がＤＲＩ材料を振動させるように動作されて、それにより、ＤＲＩ材料がスクリーン上で転がってもよい。ＤＲＩ材料がスクリーン４４上で転がるにつれて、前述したようにＤＲＩ材料の表面を擦り減らすことができ、脆弱なＤＲＩペレットを破壊することができる。スクリーン４４上でＤＲＩ材料を回転研磨するために必要とされる時間は、処理済みＤＲＩの表面にとって所望の改質を得るように選択されてもよい。図示のように、容器４２は、微粉および他の微粒子を捕捉するためにスクリーン４４よりも下側へ延在する。他の実施形態では、容器がスクリーン４４を取り囲んでもよく、また、システムを囲繞して、回転研磨作業中に発生される塵埃および他の微粒子物質を閉じ込めるために、別個のカバーが設けられてもよい。処理済みＤＲＩを形成する方法は、チャンバを組み付けるステップであって、ＤＲＩをチャンバ内での回転研磨中に支持できる内部スクリーンをチャンバが有し、チャンバの一部がスクリーン上でのＤＲＩの回転研磨中に発生される微粉を受けるようになっているステップと、ＤＲＩをチャンバ内へ供給し、チャンバ内のスクリーン上でＤＲＩを転がせるようにチャンバを動作させて、ＤＲＩの表面を擦り減らすステップとを備えてもよい。
【００２６】
処理済みＤＲＩから発生される微粉は、図５に示されるようなギルソンスクリーンを使用して寸法が取られてもよい。ＤＲＩ材料がスクリーン４４上に配置されて、振動テーブルがＤＲＩ材料をふるいにかけるように動作されることにより、スクリーン４４によって保持されるＤＲＩペレットが、スクリーン４４を通過する微粉から分離されてもよい。スクリーン４４のサイズは、寸法が取られている微粉のサイズに応じて選択されてもよい。例えば、１／４メッシュのスクリーンサイズを使用して、更に大きい微粉の寸法を取ってもよく、一方、２８メッシュスクリーンを使用して、更に小さい微粉の寸法を取ってもよい。
【００２７】
ＤＲＩを形成する方法およびシステムは、チャンバが回転している間にＤＲＩから除去される微粉を排出することを含んでもよい。前述したように、真空システムまたは他の収集システムは、ＤＲＩから除去される微粉を捕捉して排出するためにチャンバ１０および開口２４を通じて陽圧を与えるようになっていてもよい。微粉は、チャンバの外側で収集されて、その後の処理のために蓄えられてもよい。１つの実施形態では、微粉が、米国特許第４，０７６，５２０号明細書に記載されるようにブリケット中へと凝集されてもよい。他の実施形態において、システムは、回転研磨処理中に発生される微粉の量を測定してもよい。回転研磨が進行するにつれて、発生される微粉の量が減少すると予期され得る。これは、ＤＲＩペレットの表面が平滑化されて、脆弱なＤＲＩペレットが破壊されるからである。したがって、ＤＲＩを形成するための方法およびシステムは、所定時間にわたって排出される微粉の量が所定の閾値を下回るまでチャンバを回転させることを含んでもよい。他の別の実施形態において、方法およびシステムは、少なくとも１０分または少なくとも１５分などの所定の時間にわたってチャンバを動作させることを含んでもよい。チャンバは一定の速度で回転されてもよく、あるいは、回転研磨処理中に回転速度が望み通りに変えられてもよい。同様に、図５に示されるシステムの実施形態において、振動テーブルは、一定の周波数および振幅であるいは周波数および振幅を望み通りに変えてスクリーンを振動させるように動作されてもよい。方法およびシステムの特定の実施形態に関しては、滞留時間および動作パラメータを変えて、有用で経済的な結果を与えてもよい。
【００２８】
図６〜図９を広く参照すると、処理済みＤＲＩを形成するためのシステムの他の実施形態は、ほぼ連続した動作でＤＲＩ材料を処理できるように示されている。ＤＲＩを形成するための方法およびシステムは、供給端部と出口端部とを有する回転可能なチャンバであって、回転研磨中にＤＲＩが供給端部から回転チャンバを通じて出口端部へと移動する際にＤＲＩを支持できる内部スクリーンを有するとともに、回転研磨中にＤＲＩから除去される微粉がチャンバから抜け出ることができるようにするためにチャンバに沿って少なくとも１つの開口を有する回転可能なチャンバを組み付けることを含んでもよい。また、方法は、ＤＲＩを供給端部を通じて回転可能なチャンバへ供給し、ＤＲＩが供給端部からチャンバを通じて出口端部へと移動する間にチャンバ内のスクリーン上でＤＲＩを転がせるようにチャンバを回転させ、その間に、ＤＲＩから微粉を除去すること、および、回転可能なチャンバの出口端部から処理済みＤＲＩを除去することも含む。
【００２９】
図６を参照すると、供給端部５６と出口端部または排出端部５８とを有するチャンバ５０が示される。チャンバ５０は、略円筒状であり、チャンバ５０の長さに沿って位置される１つ以上のローラ６２上に支持されてもよい。チャンバ５０がモータ６４によって回転されてもよく、また、１つの実施形態では、モータ６４がローラ６２のうちの１つと関連して動作する。チャンバ５０は、該チャンバの内面を横切って解放されるスクリーン５４を有する。前述したように、スクリーン５４は、チャンバ５０が回転される際にＤＲＩペレット５２を支持するようになっている。ＤＲＩペレット５２は供給端部５６でチャンバ５０へ供給される。ＤＲＩペレット５２は、ＤＲＩペレット５２をチャンバ５０の供給端部５６へと移送するのに適したコンベア、トレイ、または、他の装置によって供給されてもよい。
【００３０】
チャンバ内に入るＤＲＩペレット５２は、チャンバ５０が回転する際にスクリーン５４上で転がされる。チャンバ５０が回転すると、ＤＲＩペレット５２は、チャンバ５０の長さに沿ってスクリーン５４上で供給端部５６から排出端部５８へと移動する。図６に示されるように、チャンバ５０は、チャンバが回転する際に重力がＤＲＩペレット５２を供給端部５６から排出端部５８へと推し進めるように傾斜面上に位置されてもよい。チャンバ５０の長さおよび角度θは、所望の滞留時間およびチャンバ５０の回転速度が与えられた際にチャンバ５０を通じたＤＲＩペレット５２の所望の流量を得るように選択されてもよい。
【００３１】
ここで図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、処理済みＤＲＩを形成するためのシステムおよび方法の他の実施形態において、チャンバ５０は、ＤＲＩペレット５０をチャンバ５０の長さに沿って排出端部５８へと推し進めるようになっている稜部またはフリット（ｆｌｉｔｅｓ）５５を備えてもよい。図示のように、フリット５５は、チャンバ５０が回転する際にＤＲＩペレットが排出端部へと推し進められるようにチャンバ５０の内壁の長さに沿って螺旋パターンを形成してもよい。チャンバの内面を横切って解放されるスクリーン５４はフリット５５間で延びてもよい。スクリーン５４はフリット５５を横切って解放されてもよい。フリット５５は、図７Ａに示されるようにチャンバ５０の壁に取り付けられてもよい。１つの実施形態において、チャンバ５０は、直径が約８フィートであってもよく、また、約５０フィートの長さを有してもよい。フリット５５はチャンバ５０の内壁に溶接されてもよく、また、システムは、１時間当たり少なくとも２５０トンのＤＲＩ材料を処理できてもよい。他の実施形態において、システムは、１時間当たり少なくとも３５０トンのＤＲＩ材料を処理できてもよい
【００３２】
他の別の実施形態において、フリット５５は、図７Ｂに示されるように、チャンバ５０内に配置されるシャフト５７に取り付けられてもよい。図７Ｂに示されるように、チャンバ５０およびシャフト５７は互いに独立に回転されてもよい。他の別の実施形態において、稜部またはフリットは、ＤＲＩペレット５２の流れを遅らせるあるいは妨げるように構成されてもよい。ＤＲＩペレット５２の流れを遅らせるあるいは妨げることにより、チャンバ５０内のＤＲＩペレット５２の滞留時間を増大させることができる。このようにすると、チャンバ５０を長くすることなく、滞留時間を増やすことができる。
【００３３】
チャンバ５０はチャンバ壁６６を有してもよい。チャンバ壁６６は、回転研磨中にＤＲＩから除去される微粉がチャンバから抜け出ることができるように、図８に示されるようにチャンバ５０の長さに沿って離間される複数の開口６８を有してもよい。チャンバの開口６８は、チャンバの全長にわたってあるいはチャンバの長さの一部に沿って延びてもよく、あるいは、チャンバの外周にわたって延びてもよい。図８に示されるように、開口６８は、チャンバ５０の長さに沿う幾つかの位置で外周の一部分にわたって延びる。チャンバは、塵埃および他の微粒子が開口６８を通過してチャンバから抜け出る前にスクリーンを通過してチャンバ壁６６の内面上に集まることができるように構成されてもよい。前述したように、陽圧システムまたは他の収集システムが、開口６８を通じてチャンバから塵埃および微粒子を引き出してもよく、また、熱間練炭成形などの更なる処理のために微粒子を収集してもよい。
【００３４】
チャンバ５０内に配置されるスクリーン５４は、１／４メッシュであってもよく、あるいは、所望の他のサイズのものであってもよい。スクリーンが１つ以上のメッシュサイズを備えてもよい。スクリーン７０の断面図が図９に示されている。図９に示されるように、スクリーン７０は、スクリーンサイズが異なる３つの別個の部分を備え、この場合、第１の部分７２は１／４メッシュスクリーンであり、第２の部分は３／１６メッシュスクリーンであり、また、第３の部分は１／８メッシュスクリーンである。スクリーン７０は、スクリーンのメッシュサイズがチャンバの長さに沿って供給端部から排出端部へと減少するように、図６に示されるチャンバ５０などのチャンバ内に位置されてもよい。言うまでもなく、スクリーンは、１つ以上の別個の部分を有してもよく、望み通りにスクリーンの長さに沿って変化し得るメッシュサイズを有してもよい。チャンバの長さに沿ってメッシュサイズを変えることにより、ＤＲＩペレットの表面の効果的な摩耗を変更して制御できる。例えば、供給端部付近で、ＤＲＩ材料が脆弱なペレットまたは不十分な圧縮強度を有するペレットを含んでもよい。ＤＲＩ材料がスクリーン上で転がり始めると、これらの脆弱なペレットが破壊されてもよい。供給端部付近において、スクリーンは、これらの破壊されたペレットを受け入れるために更に大きくてもよく、例えば１／４メッシュであってもよい。ＤＲＩ材料がチャンバ５０を通じて進行するにつれて、脆弱なペレットの数を効果的に減らすことができる。残存するＤＲＩペレットの表面を所望の平滑度合まで擦り減らすには、更に小さいメッシュサイズを有する１つ以上のスクリーンが有効である。更に小さいメッシュサイズは、スクリーンと接触してＤＲＩペレットの表面を擦り減らす更に多くの機会をＤＲＩペレットに与えることができる。ＤＲＩペレットが排出端部付近にあるときに、更に小さいメッシュサイズが、ペレットの更に微細な改質を行って、ペレットの排出前に残存する塵埃および他の微粒子を除去できてもよい。言うまでもなく、スクリーンの形状をチャンバ５０の長さに沿って変更して、ペレットがチャンバを通じて供給端部から排出端部へ移動する際にＤＲＩペレットの処理の効果を向上させてもよい。
【００３５】
処理済みＤＲＩ材料を形成する方法およびシステムでは、非酸化雰囲気が与えられてもよいが、必要ではない。ＤＲＩペレットの酸化を減らすために、ＤＲＩが処理されている間、酸素を実質的に欠いた雰囲気がチャンバ内に形成されてもよい。
【００３６】
ＤＲＩを形成するための方法およびシステムは、処理後に処理済みＤＲＩに対してオイルを塗布して塵埃および他の微粒子を除去することを含んでもよい。オイルは、図１０に示されるローラの上側に位置されてローラにより回転される処理済みＤＲＩに対してオイルを供給するようになっているスプレーノズルによって塗布されてもよい。１つの実施形態において、処理済みＤＲＩに対して塗布されるオイルは、オイルの粘性を減少させてＤＲＩ小塊の孔内へのオイルの侵入を高めるとともにＤＲＩ材料のコーティング効果を向上させるために加熱される。また、ＤＲＩを形成する方法およびシステムは、チャンバの下流側のローラであって、前記ローラの回転によってチャンバから除去される処理済みＤＲＩを回転させるようになっているローラを組み付けること、および、処理済みＤＲＩに対してローラ上での回転中にオイルを供給するようになっているスプレーノズルをローラの上方に位置させることを含んでもよい。
【００３７】
ここで図１０および図１１を参照すると、ＤＲＩ材料に対してオイルを塗布する方法およびシステムの実施形態が示されている。ローラシステム８０は、ＤＲＩペレットまたは小塊を回転させて、ＤＲＩ材料８２に対するオイルの効果的な塗布を促進させるようになっていてもよい。ローラシステム８０は、ＤＲＩ材料８２を複数のローラ８６へ供給する供給トレイ８４を含んでもよく、複数のローラ８６上でＤＲＩ材料を支持できる。ＤＲＩ材料８２は、収集ビン８８へ向けてローラ８６上で回転されあるいは転がされてもよい。別の実施形態において、ＤＲＩ材料は、ＤＲＩがローラにより回転される際にＤＲＩに噴射するためのその後の処理位置または保管位置へとＤＲＩを移送するためにコンベア、トレイ、または、他の適した装置へと供給されてもよい。図１０に示されるように、１つ以上のスプレーノズル９０がローラ８６の上側に位置されてもよい。スプレーノズル９０は、ローラ上で回転する処理済みＤＲＩに対してオイルを供給するようになっていてもよい。ローラ８６間を通過する任意の微粉またはオイルを捕捉するためにオイル・微粉回収トレイ９２がローラ８６の下側に位置されてもよい。オイルおよび微粉を収集して微粉を濾過し、それにより、オイルを再使用してもよい。微粉は、回転研磨処理中に収集された微粉と組み合わされて、熱間練炭成形などのその後の処理のために使用されてもよい。収集されたオイルは、必要に応じて濾過されて、コーティングシステムの効果を向上させるべく再使用のためにリサイクルされてもよい。
【００３８】
ＤＲＩペレットに対して塗布されるオイルは、ＤＲＩ材料を不動態化するように選択されてもよい。オイルは、ＤＲＩ材料を十分にコーティングして、酸素および水分に対するＤＲＩの露出を減らしてもよい。酸素および水分に対する露出を減らすことにより、酸化および水素ガスの発生を減らすことができる。オイルコーティングは、逃げる塵埃を保持して、保管中または輸送中のＤＲＩの燃焼の可能性を減らすように作用し得る。
【００３９】
１つの実施形態では、オイルが鉱油であってもよい。また、鉱油がオレイン酸と混合されてもよい。オレイン酸は、水分に対する露出を減らし、それにより、ＤＲＩペレットの酸化を減らすのに役立つ。オレイン酸分子の有極端（ｐｏｌａｒ  ｅｎｄ）がＤＲＩペレットの表面に付着してもよく、一方、オレイン酸分子の直鎖の残りがＤＲＩペレット表面から離れるように突出する。このタイプの表面コーティングは、疎水性であってもよく、ペレット表面から水分をはじいてもよい。他のオイルおよび混合物を塗布してＤＲＩ材料を不動態化してもよい。１つの実施形態において、鉱油とオレイン酸との混合物でＤＲＩ材料をコーティングすると、ＤＲＩ材料の多孔率が約５７％から約２９．１％へと減少した。
【００４０】
図１１を参照すると、ＤＲＩ材料に対してオイルを塗布するための方法およびシステムの他の実施形態が示されている。図１１に示されるチャンバ１０は、図１に示されるチャンバとほぼ同じであり、スプレーノズル９４の付加を伴う。スプレーノズル９４は、ＤＲＩ材料が転がっている間にスクリーン１２またはＤＲＩペレット１４と干渉しないようにチャンバ１０内の所定位置に位置されてもよい。この実施形態において、システムは、最初に、前述したようにＤＲＩペレットを回転研磨し、その後、ペレットをチャンバ１０から除去することなくＤＲＩペレットに対してオイルを塗布する。また、システムは、オイルを塗布しつつＤＲＩペレットをチャンバ内で回転研磨してもよい。ＤＲＩペレットの回転研磨は、ＤＲＩ材料の表面上におけるオイルの被覆率を高めることができる。チャンバ１０は、コーティング工程の効果を向上させるために任意の過剰なオイルを収集してリサイクルするようになっていてもよい。
【００４１】
ＤＲＩを形成する方法およびシステムは、処理済みのオイルが塗布されたＤＲＩに対して、ＤＲＩの圧縮強度を高めるようになっている材料を塗布することを含んでもよい。塗布される材料は、有機結合剤または無機結合剤であってもよい。ＤＲＩ材料の圧縮強度を高めるために結合剤などのコーティング材料を塗布すると、輸送中のＤＲＩペレットの破損を減らすことができる。一例において、石灰石結合剤が使用されてもよい。石灰石は、しばしば、製鋼作業において使用される。石灰石結合剤をＤＲＩ材料と共に使用することにより、ＤＲＩの圧縮強度を輸送のために高めることができ、また、製鋼作業中に更なる石灰石を加える必要性を減らすことができる。
【００４２】
ここで、図１２および図１３を参照すると、ＤＲＩペレットの表面の顕微鏡写真が示されている。ＤＲＩペレットの処理前の表面が３０×および１６０×の倍率で図１１Ａおよび図１１Ｂに示されている。本開示にしたがった処理後のＤＲＩペレットの表面が同様に３０×および１６０×の倍率で図１２Ａおよび図１２Ｂに示されている。顕微鏡写真の比較から明らかなように、処理済みＤＲＩペレットの表面は、処理されていないＤＲＩペレットの表面よりもかなり均一である。これらの顕微鏡写真に見られるように、当初形成されるようなＤＲＩペレットの表面は、かなり粗くあるいは不均一な場合がある。保管中および輸送中において、粗い表面は、ＤＲＩペレットが互いに接触しおよび保管器具または輸送器具の表面と接触するにつれて腐食され、それにより、塵埃、微粒子、および、他の微粉が発生される場合がある。前述した処理済みＤＲＩを形成するためのシステムおよび方法は、ＤＲＩペレットの粗い表面を擦り減らして、塵埃、微粒子、および、他の微粉を除去することができる。結果として、保管中および輸送中、本開示にしたがって形成される処理済みＤＲＩペレットは、微粉の生成がかなり少なく、燃焼の危険が少ない。
【００４３】
ここで、図１４〜図１６を参照すると、ＤＲＩペレットの様々なサンプルにおける塵埃、微粒子、および、他の微粉の発生が示されている。ＤＲＩの所定のサンプルからの塵埃、微粒子、および、他の微粉の量は、例えば前述した図１に示されるようなドラム内でＤＲＩを回転研磨することにより測定されてもよい。微粉は、微粒子サイズにしたがって仕分けされあるいは分類されてもよい。例示目的で、「微粒子」は、１／４メッシュスクリーンを通過する微粉であってもよく、また、２８メッシュスクリーンにより保持される微粉に分類され、スクリーンに通された材料全体の重量パーセントとして測定されてもよい（％−１／４”＋２８Ｍ）。「塵埃」は、２８メッシュスクリーンを通過する微粉であってもよく、スクリーンに通された材料全体の重量パーセントとして測定されてもよい（％−２８Ｍ）。塵埃、微粒子、および、他の微粉を構成しないＤＲＩ材料、すなわち、１／４メッシュスクリーン上に保持される材料は、スクリーンに通された材料全体の重量パーセントとして測定されてもよい（％＋１／４”）。言うまでもなく、任意のスクリーンサイズが選択されてもよく、また、ここに記載されるサイズは単なる例示目的である。
【００４４】
漸進的な回転研磨結果のグラフ１１０が図１４に描かれている。グラフ１１０は、回転式ドラム内での選択された数の回転後において１／４メッシュスクリーン上に保持されたＤＲＩ材料のパーセントを示しており、例えばＩＳＯタンブル指数（ＩＳＯ  Ｔｕｍｂｌｅ  Ｉｎｄｅｘ）を決定するために使用されてもよい。図示のように、回転数が増大するにつれて、１／４メッシュスクリーン上に保持されるＤＲＩ材料のパーセントが減少され、このことは、塵埃、微粒子、および、他の微粉の発生を示唆している。トリニダード１１１および米国１１２からの未処理ＤＲＩが、回転研磨検査により発生される微粉の量に関する相対ベースラインを決定するために測定された。微粉の発生は、ライン１１３により示されるように、図５に示されるギルソンスクリーン上でＤＲＩ材料が３０分にわたって処理された後に減少されることが分かった。同様に、ＤＲＩ材料を鉱油１１４で処理した場合も、生成される微粉はベースラインサンプルより少なかった。ボールミル１１５内での３０分の処理は、微粉の発生を減らすのに鉱油１１４ほど有効でないことが分かった。本開示にしたがって処理されたＤＲＩの結果がライン１１６およびライン１１７に示されている。ライン１１６は、３６ＲＰＭで３０分にわたってＤＲＩ材料を回転研磨した場合における、１／４メッシュスクリーン上に保持されるＤＲＩ材料の量の約９８．５％までの改善を示している。同様に、ライン１１７は、２７ＲＰＭで３０分にわたってＤＲＩ材料を回転研磨して前述したように鉱油で処理した場合における、１／４メッシュスクリーン上に保持されるＤＲＩ材料の量の約９８．７％までの改善を示している。図示のように、本開示の方法は、ＤＲＩ材料をスクリーン上で転がせて塵埃、微粒子、および、他の微粉をＤＲＩ材料から除去することによって、発生微粉の量を減らすことができる。
【００４５】
達成される微粉の減少を更に示すために、図１５は、未処理ＤＲＩ材料のサンプル１２１および鉱油で処理されたＤＲＩ材料のサンプル１２２から発生される微粒子、すなわち、１／４メッシュスクリーンを通過するが２８メッシュスクリーンにより保持される微粉の比較を示している。図示のように、回転式ドラム内での２００回転後に発生される微粒子の量は、約１．８％から約１．３％へと減少する。
【００４６】
図１６は、未処理ＤＲＩ材料のサンプル１３１および鉱油で処理されたＤＲＩ材料のサンプル１３２から発生される塵埃、すなわち、２８メッシュスクリーンを通過する微粉の比較を示している。図示のように、回転式ドラム内での２００回転後に発生される塵埃の量は、約０．８％から約０．１５％へと減少される。
【００４７】
ここで、図１７〜図１９を参照すると、表面粗さが減少されたＤＲＩ材料が開示される。ＤＲＩペレットなどのＤＲＩ材料の表面粗さは、Ｔｅｎｃｏｒ  Ｐ１０  Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｅｒなどのスタイラス表面形状測定装置または他の表面プロファイリング機器によって測定されてもよく、また、相加平均表面粗さ、すなわち、「Ｒａ」値によって定量化されてもよい。表面粗さが減少されたＤＲＩ材料は、１．５μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有するＤＲＩ材料を生成するための前述した方法およびシステムを使用して生成されてもよい。他の実施形態において、ＤＲＩ材料は、１．０μｍ未満または０．７５μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有してもよい。ＤＲＩ材料の表面の粗さを減らすことにより、ＤＲＩ材料の輸送中またはその後の処理中に微粉の事後生成が大幅に減少されることが分かった。微粉の発生を減少させると、ＤＲＩ材料の自然発火特性が低下し、それにより、より安定で安全な生成物がもたらされる。
【００４８】
１つの実験では、未処理ＤＲＩペレットのサンプル、および、本開示にしたがった処理後のＤＲＩペレットのサンプルに関して平均表面粗さ（Ｒａ）が測定された。以下の表に示されるように、未処理ＤＲＩペレットの表面粗さ、すなわち、Ｒａ値（μｍ）は、処理済みＤＲＩペレットの表面粗さよりもかなり大きい。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
表面粗さの減少を図１７および図１８を参照して更に示す。未処理ＤＲＩペレットの表面がＴｅｎｃｏｒ  Ｐ１０  Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｅｒを使用して形状測定され、測定された表面形状が図１７にプロットされている。図示のように、未処理ＤＲＩペレットは非常に不規則な表面を有する。この例示では、Ｚ軸が−６０μｍ〜＋２０μｍの範囲を反映し、また、この範囲内でかなりの変動を有するペレット表面が示される。一方、図１８は、本開示にしたがって処理されたＤＲＩペレットにおける相当する画像である。図示のように、表面の不規則性がかなり減少された。図１８におけるＺ軸スケールは小さすぎて、利用されたグラフ化ソフトウェアにより表示できなかった。このことは、得られた表面粗さがかなり減少していることを更に示唆している。
【００５１】
前述したように、ペレットなどのＤＲＩ材料の表面粗さは、スタイラス表面形状測定装置または他の表面プロファイリング機器によって測定されてもよい。そのような機器を使用することにより、ＤＲＩペレットの屈曲を補償して、表面粗さの正確な測定を得る必要があるかもしれない。当該技術分野においては、丸みを帯びたあるいは不規則に形成された物体に関して表面粗さ測定値を得るための様々な技術が知られている。一例において、表面粗さ測定は、ペレットの略平坦部で行われてもよい。あるいは、図１９Ａ〜図１９Ｃを参照して説明したように、ペレットの形状の不規則性を補償しつつ粗さの計算が行われてもよい。図１９Ａにおいて、ラインＡは、未処理ＤＲＩペレットの生の測定値を表し、ラインＢは、ペレットの計算された不規則性を表し、また、ラインＣは、計算された不規則性を補償した後の未処理ペレットにおける調整された測定値を表す。図１９Ｂにおいて、ラインＤは、未処理ＤＲＩペレットの生の測定値を表し、また、ラインＥは、本開示の処理済みＤＲＩペレットの生の測定値を表す。最後に、図１９Ｃにおいて、ラインＦは、未処理ＤＲＩペレットの調整された測定値を表し、また、ラインＧは、処理済みＤＲＩペレットの調整された測定値を表し、それぞれは、検査されているＤＲＩペレットの一般的な形状を補償するように修正された。図１９Ｃから明らかなように、処理済みＤＲＩペレットは、未処理ペレットよりもかなり低い表面粗さを有する。当該技術分野において知られる他の測定技術および処理機器を利用して、ＤＲＩペレットにおける平均表面粗さ（Ｒａ）値を得てもよい。
【００５２】
以上の説明から明らかなように、処理済みＤＲＩ材料は１．５μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有してもよい。別の実施形態において、処理済みＤＲＩ材料は、１．０μｍ未満または０．７５μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有してもよい。処理済みＤＲＩ材料は、ペレットを備えてもよく、２００回転後に９８．５％＋１／４よりも大きいタンブル指数を有してもよい。他の実施形態では、処理済みＤＲＩ材料がオイルでコーティングされてもよく、また、オイルは鉱油とオレイン酸とを備えてもよい。ＤＲＩ材料をオイルで処理すると、輸送中に水に対する露出からＤＲＩ材料を保護することにより酸化を減らすことができる。処理済みＤＲＩ材料は、ＤＲＩ材料の圧縮強度を高めるために石灰石などの結合剤を備えてもよい。
【００５３】
１．５μｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）を有する前述した処理済みＤＲＩ材料は、供給端部と出口端部とを有する回転可能なチャンバであって、回転研磨中にＤＲＩが供給端部から回転チャンバを通じて出口端部へと移動する際にＤＲＩを支持できる内部スクリーンを有するとともに、回転研磨中にＤＲＩから除去される微粉がチャンバから抜け出ることができるようにするためにチャンバに沿って少なくとも１つの開口を有する回転可能なチャンバを組み付けるステップと、ＤＲＩを供給端部を通じて回転可能なチャンバへ供給し、ＤＲＩが供給端部からチャンバを通じて移動する間にチャンバ内のスクリーン上でＤＲＩを転がせるようにチャンバを回転させるステップとによって形成されてもよい。
【００５４】
特定の実施形態について説明してきたが、本開示の思想または範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を開示の教示内容に適合させるように、様々な変更を成すことができ、等価物に置き換えることができ、改良を成すことができることは言うまでもない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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