(57)【要約】【課題】金属酸化物を主体とするスケール及び廃プラスチックの有効利用と、金属材料の溶解における熱源コストの削減とを同時に図ることができ、保管、搬送及び取扱いに便利で、使用に安全な金属材料の溶解用原料を提供する。【解決手段】金属酸化物を主体とするスケールと廃プラスチックとを含む混合物を一体化した。【選択図】　　　　　図１
2004091880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物を主体とするスケールと廃プラスチックとを含む混合物を一体化して成る金属材料の溶解用原料。
【請求項２】
金属酸化物が磁性金属の酸化物である請求項１記載の金属材料の溶解用原料。
【請求項３】
混合物がスケールと廃プラスチックとの混合物であり、スケール／廃プラスチック＝２０／１００〜２５０／１００（重量比）の割合で含むものである請求項２記載の金属材料の溶解用原料。
【請求項４】
混合物が更に金属屑を含むものである請求項１記載の金属材料の溶解用原料。
【請求項５】
金属酸化物が磁性金属の酸化物であり、また金属屑が磁性金属の屑である請求項４記載の金属材料の溶解用原料。
【請求項６】
混合物がスケールと金属屑と廃プラスチックとの混合物であり、（スケール＋金属屑）／廃プラスチック＝２０／１００〜２５０／１００（重量比）の割合で含むものである請求項５記載の金属材料の溶解用原料。
【請求項７】
スケールが圧延スケール、分塊スケール、ホットスカーフ及びホットソーから選ばれる少なくとも一つを含むものである請求項１〜６のいずれか一つの項記載の金属材料の溶解用原料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属材料の溶解用原料に関し、更に詳しくは金属酸化物を主体とするスケール及び廃プラスチックの有効利用と、金属材料の溶解における熱源コストの削減とを同時に図ることができる、保管、搬送及び取扱いに便利で、使用に安全な金属材料の溶解用原料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属製品の製造や加工に伴い、これらの工程からは金属酸化物を主体とするスケールが大量に発生する。例えば鉄鋼製品の製造や加工工程からは、圧延スケール、分塊スケール、ホットスカーフ、ホットソー等、ＦｅＯを主体とするスケールが大量に発生する。一方、プラスチック製品の製造、加工、使用、流通に伴い、工場、家庭、流通過程からは廃プラスチックが大量に発生する。かかるスケールや廃プラスチックは、環境汚染の防止及び資源化の観点から、これらを有効利用することが望まれるのはいうまでもない。
【０００３】
従来、前記のようなスケールを有効利用する手段として、金属材料、例えば金属スクラップを電気炉やバーナ炉等の溶解炉で溶解するときの原料とすることが試みられている。しかし、金属酸化物を主体とするスケールを単にそのまま金属材料の溶解用原料とすると、溶解炉へ装入したスケールの還元時に吸熱を伴うため、例えばＦｅＯがＦｅになるときに吸熱を伴うため、熱源コストが増加してしまうという問題がある。一方、前記のような廃プラスチックを有効利用する手段として、同様に金属材料を溶解するときの熱源とすることが試みられている。しかし、廃プラスチックを単にそのまま金属材料を溶解するときの熱源とすると、溶解炉へ装入した廃プラスチックが爆発的に燃焼するため、溶解炉や関連設備、例えば溶解炉に接続した排ガス処理設備及びそれらの操業に支障をきたすというだけでなく、溶解炉への装入それ自体が真に危険でもあるという問題がある。また前記のようなスケールや廃プラスチックは、その性質上、保管、搬送及び取扱いが厄介であり、これらがそれらを有効利用するときの大きな障害になっているという問題もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、金属酸化物を主体とするスケール及び廃プラスチックの有効利用と、金属材料の溶解における熱源コストの削減とを同時に図ることができる、保管、搬送及び取扱いに便利で、使用に安全な金属材料の溶解用原料を提供する処にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明は、金属酸化物を主体とするスケールと廃プラスチックとを含む混合物を一体化して成る金属材料の溶解用原料に係る。
【０００６】
本発明に係る金属材料の溶解用原料は、金属酸化物を主体とするスケールと廃プラスチックとを含む混合物を一体化して成るものである。スケールの主体である金属酸化物としては磁性金属の酸化物が好ましく、なかでもＦｅＯがより好ましい。後述するように、得られる金属材料の溶解用原料の搬送に伴う荷役や溶解炉への投入をリフティングマグネットで行なうことができるようになるからであり、また鉄鋼製品の製造や加工工程からは、圧延時に発生する圧延スケール、分塊時に発生する分塊スケール、表面仕上げ時に発生するホットスカーフ、切断時に発生するホットソー等、これらに代表される各種のスケールが発生するが、かかるスケールはいずれもＦｅＯを主体とするものであるからである。一方の廃プラスチックは、それが一般的に熱可塑性プラスチックを主体とするものであれば、特に制限されない。
【０００７】
金属酸化物を主体とするスケールと廃プラスチックとを含む混合物としては、金属酸化物を主体とするスケールと廃プラスチックとの混合物、金属酸化物を主体とするスケールと金属屑と廃プラスチックとの混合物、これらの他に更に他の廃棄物や助剤を含む混合物が挙げられるが、相対的に金属酸化物を主体とするスケールの含有割合を高くできるため、金属酸化物を主体とするスケールと金属屑と廃プラスチックとの混合物が好ましく、金属酸化物を主体とするスケールと廃プラスチックとの混合物がより好ましい。本発明に係る金属材料の溶解用原料において、金属屑は金属部材の切削、研削、研磨等、機械加工時に発生する金属粉、金属粒、金属片等を意味する。かかる金属屑としては、金属酸化物を主体とするスケールについて前記したことと同様、磁性金属の屑が好ましく、鉄屑がより好ましい。
【０００８】
混合物が磁性金属の酸化物を主体とするスケールと廃プラスチックとの混合物である場合、磁性金属の酸化物を主体とするスケール／廃プラスチック＝２０／１００〜２５０／１００（重量比）の割合で含むものとするのが好ましく、また混合物が磁性金属の酸化物を主体とするスケールと磁性金属の屑と廃プラスチックとの混合物である場合、（磁性金属の酸化物を主体とするスケール＋磁性金属の屑）／廃プラスチック＝２０／１００〜２５０／１００（重量比）の割合で含むものとするのが好ましい。廃プラスチック１００重量部当たり、磁性金属の酸化物を主体とするスケールの量又は磁性金属の酸化物を主体とするスケール及び磁性金属の屑の合計量を２０重量部未満にすると、単にそれだけスケールの含有割合が少なくなるだけでなく、そのような混合物を一体化した金属材料の溶解用原料をリフティングマグネットで安全且つ確実に吊下げ得るものとするのが難しくなり、逆に２５０重量部超にすると、そのような混合物を一体化した金属材料の溶解用原料を保管、搬送及び取扱いに充分耐え得る堅牢なものとするのが難しくなるからである。同様の意味で、廃プラスチック１００重量部当たり、磁性金属の酸化物を主体とするスケールの量又は磁性金属の酸化物を主体とするスケール及び磁性金属の屑の合計量は５０〜２００重量部とするのがより好ましく、この場合でも磁性金属の屑の量は可及的に少量とするのが特に好ましい。
【０００９】
以上説明したような混合物を一体化する方法としては、ロータリーキルンを用いる方法、造粒機を用いる方法、エクストルーダを用いる方法、圧縮成形機を用いる方法等が挙げられる。いずれの方法でも、廃プラスチックを少なくとも部分的に溶融又は半溶融状態とすることにより、これがバインダーとしての役目を担い、一体化物が得られる。例えば圧縮成形機を用いる方法では、混合物を型枠内へ充填し、高圧を加えて圧縮すると、圧縮時の摩擦熱により廃プラスチックが部分溶融し、これがバインダーとしての役目を担い、一体化物が得られる。
【００１０】
本発明に係る金属材料の溶解用原料は、金属酸化物のスケールと廃プラスチックとを含む混合物を一体化したもので、これを例えば溶解炉へ投入した場合、一体化したスケール等が廃プラスチックの急激な燃焼を抑えるためと推察されるが、徐々に燃焼するので、保管、搬送及び取扱いに便利で、使用に安全である。そしてとりわけ、本発明に係る金属材料の溶解用原料は、前記したように徐々に燃焼し、しかもこの際に発生するＣＯが、その近傍に存在する金属酸化物を主体とするスケールが金属になるときの、例えばＦｅＯがＦｅになるときの還元剤として作用するためと推察されるが、熱源コストの削減を充分に図ることができる。
【００１１】
本発明に係る金属材料の溶解用原料は、金属材料、例えば金属スクラップを電気炉やバーナ炉等の溶解炉で溶解するときの原料として用いるのが好適である。具体的な使用方法としては、溶解炉へ金属スクラップを初装するときに、溶解炉底部へ装入した金属スクラップと溶解炉上部へ装入する金属スクラップとの間で所謂サンドイッチ状態となるよう本発明に係る金属材料の溶解用原料を装入するのが好ましい。この場合に、本発明に係る金属材料の溶解用原料の効果、なかでも熱源コストの削減という効果が最も発揮されるからである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る金属材料の溶解用原料の実施形態としては、下記の１）及び２）が挙げられる。
１）金属酸化物を主体とするスケールとして、鉄鋼製品の製造工程で発生した圧延スケールと分塊スケールとの等量混合物１５０重量部と、廃プラスチックとして、ポリエチレン、ポリエステル、発泡ポリスチレン及び若干量のポリ塩化ビニルからなる家庭分別ごみの破砕物１００重量部とを混合し、その混合物をエクストルーダーに供して、１５０℃で混練しつつ押出し、出口でブリケット状に切断した一体化物。
【００１３】
図１は、前記のようにして得た一体化物を模擬的に略示する縦断面図である。図１中、１１は金属酸化物を主体とするスケール、２１は廃プラスチックを示している。
【００１４】
２）金属酸化物を主体とするスケールとして、鉄鋼製品の製造工程で発生した圧延スケールと分塊スケールとホットスカーフとの等量混合物７５重量部と、金属屑として、鉄鋼部材の切削屑７５重量部と、廃プラスチックとして、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる産業廃棄物の破砕物１００重量部とを混合し、その混合物を型枠内へ充填して、油圧プレスにより２０ＭＰａの高圧を加えて圧縮した一体化物。
【００１５】
図２は、前記のようにして得た一体化物を模擬的に略示する縦断面図である。図２中、１２は金属酸化物を主体とするスケール、１３は金属屑、２２は廃プラスチックを示している。
【００１６】
【実施例】
以下の各例ではいずれも、金属酸化物を主体とするスケールとして鉄鋼製品の製造工程で発生した圧延スケールと分塊スケールとの等量混合物を、また金属屑として鉄鋼部材の切削屑を、更に廃プラスチックとしてポリエチレンとポリプロピレンとからなる産業廃棄物の破砕物を用いた。
【００１７】
実施例１
金属酸化物を主体とするスケール１５０重量部と廃プラスチック１００重量部との混合物をエクストルーダに供し、１５０℃で混練しつつ押出して、出口でブリケット状に切断した一体化物。
実施例２
金属酸化物を主体とするスケール７５重量部と金属屑７５重量部と廃プラスチック１００重量部との混合物をエクストルーダに供し、１５０℃で混練しつつ押出して、出口でブリケット状に切断した一体化物。
【００１８】
比較例１
金属酸化物を主体とするスケールのみ
比較例２
金属酸化物を主体とするスケール１５０重量部と廃プラスチック１００重量部との単なる併用物（未混合）。
【００１９】
アーク炉に、金属スクラップ２０ｔ、前記した各例の一体化物等を金属酸化物を主体とするスケールとして２ｔ及び金属スクラップ２０ｔの順で、前記した各例の一体化物等がサンドイッチ状態となるよう初装し、通電して溶解した。実施例１及び２の一体化物の場合には廃プラスチックが徐々に燃焼したが、比較例２の併用物の場合には廃プラスチックが急激に燃焼した。かかる溶解における電力原単位を表１に示した。
【００２０】
【表１】
2004091880.tif 000003
【００２１】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、金属酸化物を主体とするスケール及び廃プラスチックの有効利用と、金属材料の溶解における熱源コストの削減とを同時に図ることができ、保管、搬送及び取扱いに便利で、使用に安全という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属材料の溶解用原料の実施形態を模擬的に略示する縦断面図。
【図２】本発明に係る金属材料の溶解用原料の他の実施形態を模擬的に略示する縦断面図。
【符号の説明】
１１，１２・・金属酸化物を主体とするスケール、１３・・金属屑、２１，２２・・廃プラスチック
【図１】
2004091880.tif 000004
【図２】
2004091880.tif 000005