(57)【要約】【課題】  粉体の塊状体の粉砕やミキシングが簡素な構成で良好に行え、かつ粉砕，ミキシングされた粉体を簡素な構成で供給することができる粉体ミキシング装置を提供する。また、この粉体ミキシング装置を用いた製鋼ダスト固形化物製造装置を提供する。【解決手段】  この粉体ミキシング装置２０は、被ミキシング材料となる粉体を収容した粉体容器４１と、この粉体容器４１の底部から傾斜して上方に延びるスクリューコンベヤ２４とを備える。スクリューコンベヤ２４は、搬送された粉体を粉体容器４１内に戻す粉体戻し口２５と、搬送された粉体を粉体容器４１外に排出する粉体排出路２６とを備える。粉体容器４１内には、粉体戻し口２５から排出された塊状となった粉体を落下衝撃で粉砕する粉砕板３１を設ける。製鋼ダスト固形化物製造装置は、粉体ミキシング装置２０から分配器６を介して供給される粉体であるダスト１０を、成形型８内でプランジャ１１の加圧によりブリケット状に加圧形成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被ミキシング材料となる粉体を収容した粉体容器と、この粉体容器の底部から傾斜して上方に延びるスクリューコンベヤと、このスクリューコンベヤの上部に設けられ搬送された粉体を前記粉体容器内に戻す粉体戻し口と、前記スクリューコンベヤに設けられ搬送された粉体を前記粉体容器外に排出する粉体排出路とを備えた粉体ミキシング装置。
【請求項２】
請求項１において、粉体容器内の前記粉体戻し口から排出された粉体の落下経路に、塊状となって落下する粉体を落下衝撃で粉砕する粉砕板を傾斜姿勢に設けた粉体ミキシング装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、互いに異種の粉体を収容する複数のホッパと、これら複数のホッパ内の粉体を前記粉体容器内に設定比率で供給する複数の原料粉体供給路とを設けた粉体ミキシング装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、被ミキシング材料となる粉体が、鉄鋼生成過程で生じる鉄を主成分とするダストの単独、またはこのダストとバインダとなる粉体とである粉体ミキシング装置。
【請求項５】
鉄鋼生成過程で生じる鉄を主成分とするダストを加圧成形して固形化物とする装置であって、前記ダストが被ミキシング材料となる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の粉体ミキシング装置と、前記ダストを内部で成形する成形型およびこの成形型内に進入して成形型内のダストを加圧するプランジャを有する複数の固形化機構部と、前記ミキシング装置の前記粉体排出路から排出された粉体であるダストを前記複数の固形化機構部の各成形型内に分配する分配器とを備えた製鋼ダスト固形化物製造装置。
【請求項６】
請求項５において、前記粉体ミキシング装置が請求項３記載の粉体ミキシング装置であって、互いに異種の粉体を収容する２個のホッパを有し、一方のホッパに前記ダストが、他方のホッパにバインダとなる炭素の粉体が収容される製鋼ダスト固形化物製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉体一般の攪拌、ミキシング、供給、特に溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じるダストを製鋼原料として再利用するための固形化物に製造する過程に使用される粉体ミキシング装置、およびそれを備えた製鋼ダスト固形化物製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼生成過程、例えば溶解炉では、発生蒸気が凝集して生じるドライ状のダストが発生し、集塵機で回収される。このダストは鉄を主成分とするため、再利用することが好ましい。しかし鉄鋼ダストは、そのまま溶解炉に投入すると、飛散しながら舞い上がり、集塵機で再び回収されてしまうため、再利用が難しい。そのため、従来は埋め立て処分されることが多かったが、国内の鉄鋼ダストの発生量は、電気炉ダストだけでも年間に数十万トンに達しており、埋め立て処理分は、埋め立て地の環境悪化や、資源の有効利用の観点から好ましくない。
【０００３】
このため、再利用の各種の方法が試みられている。例を挙げると、直径５〜３０mm程度にペレット化する方法（例えば特許文献１）や、容器に入れて炉内に投入する方法（例えば特許文献２）、有機質バインダーを添加してブリケット化する方法（例えば特許文献３）等が提案されている。
なお、研削スラッジの再利用については、濃縮化した後に金型内で加圧成形してブリケット化する方法が提案されている（例えば特許文献４）。
【特許文献１】特開平１１−１５２５１１号公報
【特許文献２】特開２０００−１５５２６号公報
【特許文献３】特開２００３−２４７０２６号公報
【特許文献４】特開２００３−１８１６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のペレット化する方法は、生成されるペレットが直径５〜３０mm程度の粒体であるため、生成されたペレットを炉内に運搬する過程が、今一つ効率的でない。容器に入れて炉内に投入する方法は、ダストと共に投入する容器を準備する必要があるため、コスト高になる。上記のブリケット化する方法は、ブリケットの寸法についの明記がないが、ある程度大きなものであると、ペレットに比べて取扱性に優れる。しかし、従来は、鉄鋼ダストをそのままブリケット化して運搬可能な強度のものとすることは不可能と考えられており、上記特許文献３等のように、有機質バインダー等を混入して強度確保を図っている。そのため、製鋼上で不要な有機質バインダーを含むうえに、その添加のためにコスト高になる。
【０００５】
このような課題に対して、製鋼ダストのみ、または製鋼ダストにカーボンまたはアルミニウムの粉体をバインダとして混入したものを、成形型に入れて加圧することで、ブリケット状に成形できることが、試験、試作により確認できた。成形された製鋼ダスト固形化物は、落下しても割れない程度に、取扱上で必要な強度が得られた。
【０００６】
しかし、その製鋼ダスト固形化物の製造装置を実用化するに際して、集塵装置等から得られる粉体からなるダストが、粒子間で付着して塊状となっていることがあり、そのままでは成形型に均等に充填することが難しい。そのため、粉砕を行う必要がある。また、製鋼ダストに炭素等の粉体のバインダを混入する場合は、製鋼ダストとバインダとをミキシングする必要がある。製鋼ダスト固形化物製造装置において、効率良く固形化を行うためには、大量に発生するダストを効率良く粉砕、ミキシングし、成形型へ供給することが必要であるが、このような粉砕、ミキシング、供給が良好に行える簡素な構成の装置がなかった。
【０００７】
この発明の目的は、粉体の塊状体の粉砕やミキシングが簡素な構成で良好に行え、かつ粉砕，ミキシングされた粉体を簡素な構成で供給することができる粉体ミキシング装置を提供することである。
この発明の他の目的は、固形化の原料となるダストとバインダの粉砕やミキシングが簡素な構成で良好に行えて、高品質の製鋼ダスト固形化物を量産性良く製造することができる製鋼ダスト固形化物製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の粉体ミキシング装置は、被ミキシング材料となる粉体を収容した粉体容器と、この粉体容器の底部から傾斜して上方に延びるスクリューコンベヤと、このスクリューコンベヤの上部に設けられ搬送された粉体を前記粉体容器内に戻す粉体戻し口と、前記スクリューコンベヤに設けられ搬送された粉体を前記粉体容器外に排出する粉体排出路とを備える。
この構成によると、粉体容器内の粉体が、スクリューコンベヤで上方へ搬送され、その上部に設けられた粉体戻し口から粉体容器に落下して戻される。このような搬送，落下を繰り返すことで、粉体が塊状になっていても、粉状に粉砕され、また複数種類の粉体が混合されている場合は、それら複数の粉体のミキシングが行われる。これにより、良好な粉砕，ミキシングが行える。粉砕，ミキシングの完了した粉体は、粉体戻し口を閉じることなどで、前記スクリューコンベヤを用い、粉体排出路から粉体容器外に排出することができる。このように、スクリューコンベヤを、粉体の粉砕，ミキシングのための粉体容器内での繰り返し循環用の搬送と、粉砕，ミキシング済みの粉体の排出のための搬送とに兼用することができる。そのため、粉体の塊状体の粉砕やミキシングが簡素な構成で良好に行え、かつ粉砕，ミキシングされた粉体を簡素な構成で供給することができる。
【０００９】
この発明において、粉体容器内の前記粉体戻し口から排出された粉体の落下経路に、塊状となって落下する粉体を落下衝撃で粉砕する粉砕板を傾斜姿勢に設けても良い。
この構成の場合、粉体戻し口から落下した塊状となった粉体が、落下経路中の粉砕板に当たって粉砕されるため、より一層効率的に粉砕が行われる。粉砕された粉体は、傾斜した粉砕板上を粉体容器内の底部側へ滑り落ちる。
【００１０】
また、この発明において、互いに異種の粉体を収容する複数のホッパと、これら複数のホッパ内の粉体を前記粉体容器内に設定比率で供給する複数の原料粉体供給路とを設けても良い。
このように、粉体容器の上流側に上記のように複数のホッパと設定比率で供給する複数の原料粉体供給路とを設けた場合、設定比率で良好に複数種類が混じり合った粉体を得ることができる。
【００１１】
この発明の粉体ミキシング装置において、被ミキシング材料となる粉体は、鉄鋼生成過程で生じる鉄を主成分とするダストの単独、またはこのダストとバインダとなる粉体とであっても良い。
鉄鋼生成過程で生じる鉄を主成分とするダストは、塊状となり易く、これを加圧成形により固形化するためには、粉砕が必要である。この発明の粉体ミキシング装置によると、このような粉体を良好に粉砕することができる。また、上記バインダとダストとのミキシングも良好に行える。そのため、崩れ難い高品質の製鋼ダスト固形化物を容易に製造することができる。
【００１２】
この発明の製鋼ダスト固形化物製造装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄を主成分とするダストを加圧成形して固形化物とする装置であって、この発明の前記いずれかの構成の粉体ミキシング装置を用いるものである。この場合、前記ダストが、被ミキシング材料の粉体となる。製鋼ダスト固形化物製造装置は、前記ダストを内部で成形する成形型およびこの成形型内に進入して成形型内のダストを加圧するプランジャを有する複数の固形化機構部と、前記ミキシング装置の前記粉体排出路から排出された粉体であるダストを前記複数の固形化機構部の各成形型内に分配する分配器とを備える。
【００１３】
上記のように粉砕されたダストを、加圧成形することで、製鋼ダスト固形化物の成形が行える。この場合に、成形型およびプランジャを用いることで高圧に加圧することができて、固形化し難いダストの固形化が可能になる。また、成形型に供給されるダストは上記粉体ミキシング装置で粉砕されて塊状化が生じていないため、成形型内で均等に加圧できて、崩れ難い製鋼ダスト固形化物が得られる。また、ミキシング装置から排出されたダストを複数の固形化機構部の各成形型内に分配する分配器を設けたため、容量の小さいブリケット状の製鋼ダスト固形化物を１個ずつ加圧成形する固形化機構部を複数並設しておいて、それら複数の固形化機構部に分配装置で分配することにより、１台の粉体ミキシング装置で複数台の固形化機構部に供給できる。そのため、粉体ミキシング装置を含む製鋼ダスト固形化物製造装置の全体構成が簡素化できる。
【００１４】
この製鋼ダスト固形化物製造装置は、前記粉体ミキシング装置が複数のホッパおよび複数の原料粉体供給路を備えるものである場合に、前記ホッパとして、互いに異種の粉体を収容する２個のホッパを有し、一方のホッパに前記ダストが、他方のホッパにバインダとなる炭素の粉体が収容されるものとしても良い。
製鋼ダストは、それ単独では固形化が難しいが、同じく製鋼過程で得られる炭素の粉体をバインダとして用いることで、固形化が容易になる。この場合に、この発明の粉体ミキシング装置が用いられ、２つのポッパから設定比率で製鋼ダストとバインダとが供給されることで、設定比率の製鋼ダストとバインダとが良好に混合した粉体を成形型に充填することができて、崩れにくい高品質の製鋼ダスト固形化物を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の粉体ミキシング装置は、被ミキシング材料となる粉体を収容した粉体容器と、この粉体容器の底部から傾斜して上方に延びるスクリューコンベヤと、このスクリューコンベヤの上部に設けられ搬送された粉体を前記粉体容器内に戻す粉体戻し口と、前記スクリューコンベヤに設けられ搬送された粉体を前記粉体容器外に排出する粉体排出路とを備えたものであるため、粉体の塊状体の粉砕やミキシングが簡素な構成で良好に行え、かつ粉砕，ミキシングされた粉体を簡素な構成で供給することができる。
この発明の製鋼ダスト固形化物製造装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄を主成分とするダストを加圧成形して固形化物とする装置であって、この発明の粉体ミキシング装置を備え、その粉砕，ミキシングされた粉体を各成形型内に分配する分配器を備えたものであるため、固形化の原料となるダストとバインダの粉砕やミキシングが簡素な構成で良好に行えて、高品質の製鋼ダスト固形化物を量産性良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図１２と共に説明する。図１は、製鋼ダスト１０の生成から、ミキシング、加圧成形過程を経て製鋼ダスト固形化物Ｂを製造する工程、および製造された製鋼ダスト固形化物Ｂの再利用の概念を示す説明図である。
溶解炉１で生じたダストは、排気ガスと共に排気ダクト２から集塵機３に導入され、排気ガス中のダストが集塵機３で集塵されて粉体となって排出される。この粉体のダスト１０は、鉄を主成分とし、他の金属元素を少量含むものである。集塵機３から排出されたダスト１０は、製鋼ダスト固形化物製造装置４のホッパ５に投入される。上記搬送手段による搬送過程では、ダストの適宜の前処理、例えば水切りや造粒等の処理を施しても良い。ホッパ５のダストは、粉体ミキシング装置２０で炭素粉等のバインダとミキシングされ、分配器６を経て複数の固形化機構部７に投入される。図１において、固形化機構部７は１台のみを図示している。
【００１７】
固形化機構部７で固形化された製鋼ダスト固形化物Ｂは、箱または籠状等の回収容器１７に集められ、溶解炉１の原料投入時に、他の原料と共に溶解炉１に投入され、製鋼原料として再利用される。溶解炉１に投入される原料は、例えば主原料が高炉より得られた溶銑であり、この他に鉄くず、生石灰などが副原料として用いられる。
【００１８】
粉体ミキシング装置２０につき、図２〜図６と共に説明する。図２は概念図であり、図３〜図６にその具体例を示す。また、図７〜図９に固形化機構部７の具体的構成を示す。  図４に正面図を、図５に背面図をそれぞれ示すように、２つのホッパ５，５Ａが並設され、片方のホッバ５には図１の集塵機３から粉体の製鋼ダスト１０が供給され、収容される。他方のホッパ５Ａには、バインダとなる炭素またはアルミニウム等の粉体が供給され、収容される。これら炭素またはアルミニウム等の粉体は、図１の溶解炉１またはこの溶解炉１と同じ製鋼所内の別の炉で得られたものが供給される。
【００１９】
２つのホッパ５，５Ａに収容された各粉体は、混合状態の粉体を収容する粉体容器４１に、それぞれ原料粉体供給路２２，２３によって、設定比率で供給される。例えば、重量比でダスト：バインダが４：１となる比で供給される。粉体容器４１は、２つのホッパ５，５Ａの並びの間に配置されている。原料粉体供給路２２，２３は、スクリューコンベヤからなり、スクリューの回転駆動用のモータ（図示せず）を有していて、それぞれの出口２２ｂ，２３ｂが粉体容器４１上に開口する。
【００２０】
この粉体容器４１内に、図２の概念図、および図３の具体例でように、その底部から傾斜して上方に延びるスクリューコンベヤ２４が設けられている。スクリューコンベヤ２４は、コンベヤダクト２４ａ内に設けたスクリュー２４ｂをモータ２４ｃで回転させるものである。スクリューコンベヤ２４は、そのコンベヤダクト２４ａの上部に、スクリュー２４ｂで搬送された粉体を粉体容器４１内に戻す粉体戻し口２５を有しており、かつこの粉体戻し口２５よりも上方に、スクリュー２４ｂで搬送された粉体を粉体容器４１外に排出する粉体排出路２６が設けられている。なお、スクリューコンベヤ２４に沿って、粉体戻し口２５から排出された粉体を粉体容器４１内に戻すガイド板２７が設けられている。粉体排出路２６は、コンベヤダクト２４ａに設けられた開口からなり、排出した粉体が分配器６の容器部６ｂの上面開口から容器部６ｂ内に落下可能な位置に設けられている。粉体排出路２６は、開閉自在なシャッタ２９が設けられ、シャッタ２９はシリンダ装置等の開閉駆動装置３０により開閉させられる。なお、粉体排出路２６は、上記構成とする代わりに、粉体戻し口２５から粉体流出経路を切り換えて分配器６の容器部６ｂに導くものとしても良い。
【００２１】
粉体容器４１内において、粉体戻し口２５から排出された粉体が落下する経路には、粉砕板３１が傾斜姿勢に設けられている。粉砕板３１の傾斜角度は、例えば水平面に対して３０°以上とされる。粉砕板３１は、粉体戻し口２５から落下した塊状となった粉体を落下衝撃で粉砕するための手段である。
【００２２】
分配器６は、その容器部６ｂの前方に容器部６ｂに沿って配列された複数の固形化機構部７における成形型８へ粉体を供給するダクト状の供給路６ａを有している（図３，図６）。これら複数の供給路６は、容器部６ｂの前後左右に傾斜した底面６ｃの前方端に沿って左右に配列されており、傾斜角度や孔径または入口径等を適宜設計することで、各供給路６ａに等量のダストが流入するようになされている。各供給路６ａの入口には、流入側が広がる流入案内部６ａｃが設けられている。上記供給路６ａが、図１０等に示す成形型８に対向させられるダクト状の供給路である。
【００２３】
なお、図８は、固形化機構部７の並設状態を示す正面図である。共通の基台３２上に支柱３３を介して個別のシリンダ設置板３４が設けられ、各シリンダ設置板３４に上記加圧装置１２となる油圧シリンダが設置されている。基台３２上に、各成形型８のガイド２１が設けられ、このガイド２１によって上記のように成形型８および蓋部材９が進退自在に案内される。
【００２４】
上記構成の粉体ミキシング装置２０の動作を説明する。粉体容器４１内には、２つのホッパ５，５Ａから供給された鉄鋼ダストおよびバインダが原料粉体供給路２２，２３から設定割合で供給される。この粉体容器４１内の混合粉体であるダスト１０は、ミキシング用のスクリューコンベヤ２４でコンベヤダクト２４ｂ内を上方へ搬送される。このとき、粉体排出路２６のシャッタ２９が閉じられていると、搬送されたダストは、粉体戻し口２５から排出される。排出されたダストは、粉砕板３１に当たり、塊状となっていても落下衝撃で粉砕される。粉砕されたダストは、粉砕板３１を滑って粉体容器４１内のダスト１０上に戻る。この状態でスクリューコンベヤ２４の運転を続けると、粉体容器４１内のダストはスクリューコンベヤ２４による搬送およびその粉体戻し口２５からの落下が繰り返され、ダスト１０中の鉄鋼ダストとバインダとが均等にミキシングされ、またダスト１０に塊状のものが生じていても粉状に粉砕状態とされる。
【００２５】
スクリューコンベヤ２４の運転を所定時間行った後、粉体排出路２６を開くことで、分配器６の容器部６ｂ内へ排出される。このため、分配器６には粉砕，およびミキシングが行われた状態のダスト１０か収容されることになる。この粉砕，ミキシングが行われたダスト１０が、分配器６から自重で共通ダクト６ｃ上を滑り下り、ダクト状の供給路６ａから成形型８内に流入する。
【００２６】
この粉体ミキシング装置２０によると、このようにスクリューコンベヤ２４による上方への搬送と落下を繰り返されるため、良好な粉砕，ミキシングが行える。このため、固形化機構部７の成形型８で固形化される製鋼ダスト固形化物Ｂが、均質で崩れ難く、綺麗な形状で強固なものとできる。また、この粉体ミキシング装置２０は、スクリューコンベヤ２４を、粉体の粉砕，ミキシングのための粉体容器４１内での繰り返し循環のための搬送と、粉体容器４１からの粉体の排出のための搬送とに兼用されるため、粉体の塊状体の粉砕，ミキシングが簡素な構成で良好に行え、かつ粉砕，ミキシングされた粉体を簡素な構成で供給することができる。
【００２７】
図７，図１０に示すように、固形化機構部７は、立て向きの成形型８と、この成形型８の下面の成形物出口８ｄを閉じる蓋部材９と、成形型８内に上方から進入して成形型８内のダスト１０を加圧する昇降自在なプランジャ１１とを有する。プランジャ１１は、加圧装置１２により、その進退および加圧力の付与が行われる。加圧装置１２は、例えば油圧シリンダからなる。加圧装置１２は、油圧シリンダの他に、モータとその回転を直線運動に変換するボールねじ等の回転・直線運動変換機構（いずれも図示せず）等であっても良い。
【００２８】
成形型８は、下部が製鋼ダスト固形化物Ｂの外周形状を与える内壁面形状の成形室部８ａとされ、上部が円筒面状内壁面の計量室部８ｂとされている。計量室部８ｂは、この計量室部８ｂから成形室部８ａに渡ってダスト１０が満杯状態となるダスト量が目標量となる容積とされている。成形室部８ａの内壁面形状は、プランジャ１１の進入する成形室部入口８ａａのある端部よりも他端側へ内径が広がる形状とされ、製鋼ダスト固形化物Ｂを横断面形状が円形の柱状体に成形可能な形状とされている。成形室部８ａは、内面が例えば円すい台状とされる。ここで言う円すい台状は、単に成形型８内を円筒面形状に対して抜き勾配を与えたものよりは、大きな勾配を持つ円すい台状を言う。
【００２９】
成形型８は、ガイド部材２１により水平方向に進退自在に支持され、上面入口８ｃが、プランジャ１１の昇降位置と、分配器６の供給ダクトからなる供給路６ａの出口６ａａに整合する位置との間に移動可能である。ガイド部材２１は、一対のものが成形型８の進退方向に沿う両側面を挟むように設けられる。このガイド部材２１は、成形型８の案内部２１ａ（図１０）と、蓋部材９を開閉自在なようにスライド可能に支持する蓋部材案内２１ｂとを有している。
成形型８の進退は、油圧シリンダ等からなる成形型進退装置１４により行われる。成形型８の成形物出口８ｄを閉じる蓋部材９は、成形型８の下面に沿って進退自在に設けられ、成形型８の形成物出口８ｄを閉じる位置と開く位置との間に、蓋開閉装置１５により開閉させられる。蓋開閉装置１５は、油圧シリンダ等からなる。
【００３０】
図１１は、固形化機構部７の動作を説明する。同図（Ａ）に示すように、成形型８の上面入口８ｃが供給機構６の供給ダクト６ａの出口６ａａに整合する位置に成形型８があるときに、供給ダクト６ａから自然落下または強制投入により、ダスト１０が成形型８内に入る。ダスト１０は、成形型８内の成形室部８ａおよび計量室部８ｂに渡って満杯となった状態で、成形型８への流入が止まる。このように所定量のダスト１０が入った状態で、成形型８はその上面入口８ｃがプランジャ１１の昇降位置に整合する位置までスライドする（同図（Ｂ））。このとき、供給ダクト６ａの出口６ａａは、成形型８の非開口部分で閉じ状態とされる。
【００３１】
この状態で、プランジャ１１が成形型８内に進入し、成形型８内のダストを押し込む。プランジャ１１は、成形型８内の成形室部８ａの上端まで進入し、この状態で成形室部８ａ内のダスト１０に所定の圧力が加わり、型内のダスト１０は成形室部８ａの内面形状に沿った外周形状の製鋼ダスト固形化物Ｂに加圧成形される（同図（Ｃ））。
【００３２】
成形された製鋼ダスト固形化物Ｂは、蓋部材９を開くことで、または蓋部材９を開いた後にプランジャ１１で若干押し下げることで、成形型８から脱出する（同図（Ｄ））。脱出した製鋼ダスト固形化物Ｂは、回収容器１７内に落下して集められる。回収容器１７内に所定量の製鋼ダスト固形化物Ｂが溜まると、回収容器１７が空のものに交換される。製鋼ダスト固形化物Ｂの入った回収容器１７は溶解炉１に運搬され、原料投入時を待つ。溶解炉１に投入される原料は、例えば主原料が高炉より得られた溶銑であり、この他に鉄くず、生石灰などが副原料として用いられる。
【００３３】
この構成の製鋼ダスト固形化物製造装置によると、鉄鋼ダスト１０を成形型８に入れてプランジャ１１で加圧するものであるため、容易に高い圧力で加圧が行えて、鉄鋼ダスト１０だけであっても、従来のペレットよりも大きなブリケット状の製鋼ダスト固形化物Ｂに固形化することができる。そのため、固形化の後、炉内に入れるまでの取扱性に優れたものとなる。製鋼ダスト１０がバインダとして炭素またはアルミニウムの粉体が混合されたものである場合は、より強固な製鋼ダスト固形化物Ｂが製造できる。
【００３４】
また、この製鋼ダスト固形化物製造装置は、成形型８の成形室部８ａの内壁面形状を、プランジャ１１の進入する成形室部入口８ａａのある端部よりも他端側へ内径が広がる形状としたため、小さな加圧力で製鋼ダスト固形化物Ｂの成形が行え、省エネルギ化が図れる。
【００３５】
その理由を説明する。閉容器中に充填された粉体の加圧では、粉体の粒子間の内部摩擦の影響を考慮する必要があるが、基本的には、液体の加圧におけると同様にパスカルの原理が適用でき、加圧面の面積に関係なく、加圧面の圧力が閉容器中の全体の粉体の圧力となる。加圧力は、圧力と加圧面の面積との積であるため、加圧面の面積が小さい程、小さな加圧力で粉体の加圧が行える。この例では、加圧面となるプランジャ先端面Ａ１に与える圧力Ｐと、この先端面Ａ１の面積ＳA1の積Ｐ・ＳA1が加圧力となる。なお、上記のように粉体では内部摩擦の影響を考慮する必要があるため、先端面Ａ１に加圧力Ｐ・ＳA1を加えても、成形型８内のダスト１０の全体に圧力Ｐがそのまま伝わるのではないが、製鋼ダスト固形化物Ｂが円柱形状の場合に比べて、必要な圧力に対して大幅に加圧力が小さくて済む。
例えば加圧面となるプランジャ先端面Ａ１の面積がＳA1、底面Ａ２の面積がＳA2、高さがＨの円すい台の場合、同じ体積，同じ高さＨの円筒形状の製鋼ダスト固形化物を成形する場合に比べて、加圧力は1/3 〜1/5 程度で済む。
【００３６】
加圧により圧縮する場合のエネルギ量は、加圧力と移動距離の積になるが、加圧成形に大きな加圧力が必要となるのは、製鋼ダスト固形化物Ｂが所定の内部圧力に達する間際の僅かな移動距離の間だけである。ダスト１０を未固形化状態まで圧縮する過程では、加圧面の移動距離が長くても、大きな加圧力を必要とせず、消費エネルギは僅かで済む。そのため、成形室部８ａの内壁面形状が、プランジャ入口８ａａのある端部よりも他端側へ内径が広がる形状であると、この小さな面積のプランジャ先端面Ａ１を加圧することで、固形化が行え、省エキルギで必要な強度に圧縮固形化された固形化物が製造できる。また、加圧のための駆動系も小型のもので済む。
【００３７】
また、この実施形態では、成形型８が立て向きであるため、ダスト１０を上側から投入して、下側から製鋼ダスト固形化物Ｂを排出することができ、ダスト１０の投入や製鋼ダスト固形化物Ｂの排出が容易である。
【００３８】
製鋼ダスト固形化物Ｂの大きさは、例えば、最大部分の直径Ｄが５０〜１００mmで、高さＨが３０〜１００mmの範囲のものが好ましい。
直径が５０mmよりも小さいものや、高さが３０mmよりも小さいものは、小さ過ぎて取扱性が悪く、また１個ずつ製造するは生産性が悪い。直径が１００mmよりも大きいものや、高さが１００mmよりも大きなものは、固形化できても自重で落下破壊しない程度の強度が得難く、取扱性の悪いものとなる。
【００３９】
バインダとして混入するカーボンまたはアルミニウムは、鉄鋼生成過程、例えばこの溶解炉１による鉄鋼生成過程の他に、高炉による銑鉄の製造過程や、その他の過程で副産物や残りカス等として生じたものなど、同じ製鋼所内生じたものが好ましい。少量のカーボンまたはアルミニウムであれば、鋼材の材質の低下に影響せず、むしろ鋼材の材質として好ましい場合もある。また、鉄鋼生成過程で生じたカーボンまたはアルミニウムの粉体であれば、同じ製鋼所内が入手できて、コスト増への影響が少ない。
【００４０】
なお、成形室部８ａの内壁面形状の広がりは、必ずしも他端で最大径となるようにしなくて良く、中間部を最大径として良いが、他端側へ次第に広がって他端で最大径となる形状であれば、加圧形成された製鋼ダスト固形化物Ｂを他端側へ押し出すことができて、製鋼ダスト固形化物Ｂの排出が容易である。中間部分を最大径とする場合、つまり樽形のような中膨らみ形状とする場合は、成形型８を分割構造とする必要があるが、他端側へ一方的に拡径する構造であると、分割型とせずに、単に蓋部材９を開閉させる構造で済む。
成形室部８ａが他端側へ次第に広がって他端で最大径となる形状の例としては、この実施形態に示すような円すい台状があり、円すい台形状であれば、成形室部８ａの内面が簡素な形状で済み、成形型８が簡素に製作できる。
【００４１】
成形室部８ａの他端側へ次第に広がって他端で最大径となる形状として、他に、例えば図１４に示すように、外周面の縦断面形状が外向きに凸の曲線となる回転体形状であって良い。この形状の場合、成形室部８ａの内面の加工がやや複雑となるが、加圧面とするプランジャ先端面Ａ１の面積の割合にして、製鋼ダスト固形化物Ｂの体積を大きくし易いという利点が得られる。
また、同図の例では、成形型８が成形室部８ａを有する成形型本体８Ａと、計量室部８ａを形成する計量用部材８Ｂとでなる分割構造とされ、成形型本体８Ａと計量用部材８Ｂとは互いに結合されている。このように成形型８を分割構造とした場合、成形型８の加工が容易である。
【００４２】
図１３は、固形化機構部７のさらに他の変形例を示す。この例では、図１４の例と同じく、成形型８が、成形型本体８Ａと計量用部材８Ｂとに分割され、また計量用部材８Ｂはシリンダ状に形成されて、プランジャ１１との整合位置に移動したときに供給路６の出口６ａａを閉じる出口閉じ部８Ｂａが設けられている。成形型８の成形室部８ａは、同図（Ｂ）に示すように、プランジャ進入側の角に面取部８ｅを設けた形状とされている。
このように面取部８ｅを設けた場合、成形された製鋼ダスト固形化物Ｂの角部が脱型時等に崩れ難い。
【００４３】
この製鋼ダスト固形化物Ｂに用いる製鋼ダストおよびバインダの成分例を示すと、例えば次の各種の製鋼ダストａ，ｂや、炭素系粉体ｄを用いることができる。これらの例は、実際に溶解炉から得たダスト等をＸ線スペクトル分析したものである。
(1) 製鋼ダストａの成分元素（％）
Ｆｅ：５３．９１、Ｚｎ：２５．３３、Ｃ：１．２７、Ｍｇ：２．１２、Ｓｉ：２．４３、Ｃｌ：７．９９、Ｋ：１．２７、Ｃａ：２．０１、Ｍｎ：３．６７。
(2) 製鋼ダストｂの成分元素（％）
Ｆｅ：７３．１４、Ｍｇ：２．５４、Ａｌ：１．４９、Ｓｉ：２．６５、Ｃａ：１８．０６、Ｍｎ：２．１２。
(3) 炭素系粉体ｄの成分元素（％）
Ｃ：９２．２２、Ｎａ：０．３５、Ｍｇ：０．９４、Ｓｉ：１．７８、Ｃｌ：３．１９、Ｃａ：１．５３。
【００４４】
なお、上記実施形態では、電気炉からなる溶解炉１で排気ガス中に生じたダストを用いて製鋼ダスト固形化物Ｂを製造するものとしたが、この発明の製鋼ダスト固形化物Ｂ、およびその製造方法や製造装置で用いるダストは、鉄鋼生成過程で生じる鉄を主成分とするダストであれば良く、転炉や、高炉、その他に各種の製鋼過程で生じたものであっても良い。また、排気ガス中に含まれるダストに限らず、その他のダストであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明の粉体ミキシング装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄を主成分とするダストの他に、粉体の粉砕，ミキシング一般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の一実施形態にかかる粉体ミキシング装置および製鋼ダスト固形化物製造装置を用いる製造方法の工程説明図である。
【図２】同粉体ミキシング装置の概念構成の破断側面図である。
【図３】同粉体ミキシング装置の具体的構成の破断側面図である。
【図４】同粉体ミキシング装置の平面図である。
【図５】同粉体ミキシング装置の背面図である。
【図６】同粉体ミキシング装置の分配器の正面図である。
【図７】同固形化物製造装置における固形化機構部の破断側面図である。
【図８】固形化物製造装置における固形化機構部並設状態を示す平面図である。
【図９】同固形化機構部の加圧装置の並設状態を示す破断正面図である。
【図１０】同固形化機構部の概念構成の断面図である。
【図１１】同固形化物製造装置の固形化機構部の動作説明図である。
【図１２】同装置で製造された製鋼ダスト固形化物の斜視図、およびその加圧状態の説明図である。
【図１３】固形化機構部の変形例の破断側面図およびその固形化機構部で製造された製鋼ダスト固形化物の側面図である。
【図１４】固形化機構部のさらに他の変形例の破断側面図およびその固形化機構部で製造された製鋼ダスト固形化物の側面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…溶解炉
３…集塵装置
４…製鋼ダスト固形化物製造装置
５，５Ａ…ホッパ
６…分配器
７…固形化機構部
８…成形型
８ａ…成形室部
８ｂ…計量室部
８ｄ…成形物出口
９…蓋部材
１０…製鋼ダスト
１１…プランジャ
２０…粉体ミキシング装置
２２，２３…原料粉体供給路
２４…スクリューコンベヤ
２５…粉体戻し口
２６…粉体排出路
３１…粉砕板
Ｂ…製鋼ダスト固形化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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