(57)【要約】【課題】  押出成形初期から強固にすることが可能な含鉄粉体の押出成形方法を提供する。【解決手段】  含鉄粉体に水溶性有機系バインダーを混ぜて混練機で混練し、この混練物１１を押出成形機１２により押出成形する方法において、混練機としてパドル式混練機１０を用い、混練物１１の空気含有量が２０体積％以上４０体積％以下になるように脱気しながら混練し、押出成形機１２で押出成形する。また、パドル式混練機１０で、混練物１１の含有水分が１０質量％以上２０質量％以下になるように、含鉄粉体に水分を添加する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含鉄粉体に水溶性有機系バインダーを混ぜて混練機で混練し、この混練物を押出成形機により押出成形する方法において、
前記混練機としてパドル式混練機を用い、前記混練物の空気含有量が２０体積％以上４０体積％以下になるように脱気しながら混練し、前記押出成形機で押出成形することを特徴とする含鉄粉体の押出成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の含鉄粉体の押出成形方法において、前記パドル式混練機で、前記混練物の含有水分が１０質量％以上２０質量％以下になるように、前記含鉄粉体に水分を添加することを特徴とする含鉄粉体の押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、製鉄所で発生する含鉄粉体の押出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、製鉄所で発生する含鉄粉体（例えば、ダスト）の造粒方法としては、強固な造粒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、この方法は、造粒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有効な手段ではなく、近年においては、バインダーとしてセメント又は水溶性有機系バインダーを用いた非焼成造粒法による造粒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、造粒物であるペレット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、そのための期間を必要とし、更にペレットを養生するために広大な敷地を要するという問題がある。また、セメント中には硫黄成分が含まれているため、このペレットを脱硫後の溶鋼に供給することは好ましくない。
【０００３】
そこで、造粒物を製造するバインダーに、主として水溶性有機系バインダーが使用されている。
このように、含鉄粉体を水溶性有機系バインダーを使用して造粒する方法としては、例えば、含鉄粉体と水溶性有機系バインダーをドラムミキサーで混合した後、パンペレタイザー又はブリケットマシーンを用いて圧縮しながら成形する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１４２２２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、原料と水溶性有機系バインダーとを、パンペレタイザー又はブリケットマシーンを用いて混練しても、混練物の脱気を十分に行うことができず、混練物の強度が低下する。このため、例えば、混練物のハンドリング（搬送）過程において、ベルトの乗り継ぎで混練物が崩壊し、その形状を維持できずに破壊して歩留りを向上できない。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、押出成形初期から強固にすることが可能な含鉄粉体の押出成形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】
前記目的に沿う本発明に係る含鉄粉体の押出成形方法は、含鉄粉体に水溶性有機系バインダーを混ぜて混練機で混練し、この混練物を押出成形機により押出成形する方法において、
前記混練機としてパドル式混練機を用い、前記混練物の空気含有量が２０体積％以上４０体積％以下になるように脱気しながら混練し、前記押出成形機で押出成形する。
ここで、空気含有量とは、混練物の見掛密度を混練物の粒子（含鉄粉体）１個の真密度で除した値、即ち（混練物の見掛密度）／（混練物の粒子１個の真密度）×１００（％）である。
【０００８】
本発明に係る含鉄粉体の押出成形方法において、前記パドル式混練機で、前記混練物の含有水分が１０質量％以上２０質量％以下になるように、前記含鉄粉体に水分を添加することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の含鉄粉体の押出成形方法は、含鉄粉体と水溶性有機系バインダーをパドル式混練機で処理し、他の混練機を使用した場合よりも混練物中の空気含有量を低減することで、含鉄粉体の粒子間の空隙を減少でき、押出成形初期から混練物の弾力性を高めることができる。
これにより、例えば、混練物のハンドリング過程において、ベルトの乗り継ぎで混練物が崩壊することを抑制できるので、この混練物の歩留りを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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含鉄粉体の押出成形方法に使用する混練機及び押出成形機の部分側断面図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る含鉄粉体の押出成形方法は、含鉄粉体に水溶性有機系バインダーを混ぜてパドル式混練機１０で混練しながら、この混練物中の空気を抜き、脱気した混練物１１を押出成形機１２により押出成形する方法である。このパドル式混練機１０を適用するのは、混練力が強く、短時間に、かつ確実に混練物の脱気が可能となるためである。
以下、まず本発明の一実施の形態に係る含鉄粉体の押出成形方法に使用するパドル式混練機１０及び押出成形機１２について説明した後、含鉄粉体の押出成形方法について説明する。
【００１２】
パドル式混練機１０としては、例えば、特開平９−１０５７１号公報、特開平９−１８７６３５号公報に開示された混練機を使用できる。
図１に示すように、パドル式混練機１０は、正断面視して２つの円の一部が重なり合った複胴型のバレル１３を有するものであり、このバレル１３には、その上流側上部に原料の投入口１４が、下流側下部に混練物１１の排出口１５がそれぞれ設けられている。
バレル１３内には、実質的に平行に配置された２本の回転軸１６が、モータ（図示しない）によって同一方向に回転可能に配置されている。なお、各回転軸１６には、原料を投入口１４から排出口１５へ送り出す方向に傾斜したパドル１７が周設され、各回転軸１６に設けられたパドル１７の間で、水供給口１８から供給される水と共に原料が混練されながら排出口１５側へ送られている。
【００１３】
パドル式混練機１０の下流側には、押出成形機１２が設けられている。
この押出成形機１２のバレル１９も、前記したパドル式混練機１０のバレル１３と実質的に同一の構成となっており、このバレル１９の上流側上部に設けられた混練物１１の投入口２０が、パドル式混練機１０の排出口１５に接続されている。
バレル１９内には、実質的に平行に配置された２本の回転軸２１が、モータ（図示しない）によって反対方向に回転可能に配置されている。なお、各回転軸２１には、原料を投入口２０から排出口２２へ送り出す方向に傾斜した送り出し用のスクリュー羽根２３が周設されている。
【００１４】
２本の回転軸２１の基側上部には、この回転軸２１に混練物１１を押し込むための一対のローラ２４が配置されている。なお、各ローラ２４は、その下方に配置される回転軸２１と、その周速を同調させながら逆方向に回転駆動する。
これにより、ローラ２４によって回転軸２１に押し込まれた混練物１１は、回転軸２１に設けられたスクリュー羽根２３の間で混練されながら、バレル１９の下流側端部に設けられた排出口２２へ送られ、排出口２２に設けられた金型２５を介して外部へ押し出される。
【００１５】
パドル式混練機１０の排出口１５と押出成形機１２の投入口２０との間の連接部分は密閉されており、この密閉状態の連接部に接続されたホース２６により、真空ポンプ（図示しない）を使用して、連接部内の空気を排気可能な構成となっている。
これにより、パドル式混練機１０による混練時においては、混練による脱気と真空ポンプによる脱気により、従来よりも空気含有量を低減させた混練物１１を製造できる。
【００１６】
次に、本発明の一実施の形態に係る含鉄粉体の押出成形方法について、図１を参照しながら説明する。
まず、含鉄粉体と水溶性有機系バインダーからなる原料をホッパー（図示しない）から切り出し、パドル式混練機１０の投入口１４へ供給する。
ここで、含鉄粉体とは、例えば、製鉄所で発生する鉄分を５０質量％以上含む、平均粒径１００μｍ以下のダストである。
また、水溶性有機系バインダーとは、α化した澱粉又は穀粉であり、例えば、コーンスターチ、小麦澱粉、又は米澱粉である。
【００１７】
パドル式混練機１０の投入口１４からバレル１３内に投入される原料は、水供給口１８から供給される水分と共に、回転軸１６に周設されたパドル１７で混練されながら脱気され、排出口１５へ送られる。
この混練は、混練物の空気含有量が、２０体積％以上４０体積％以下になるように脱気しながら行う。
ここで、混練物の空気含有量が４０体積％を超える場合、押出成形物中に空気が多く含まれ、押出成形物の強度（例えば、圧潰強度）が低下して、押出成形物の搬送の際に加わる衝撃に耐えられず、崩壊する恐れがある。一方、混練物の空気含有量が２０体積％未満の場合、押出成形物の強度の顕著な向上がみられず、しかも押出成形機での押圧を高くする必要がある。
以上のことから、十分な強度を備える押出成形物を安定して歩留りよく製造するため、混練物の空気含有量の上限を４０体積％、好ましくは３５体積％とし、下限を２０体積％、好ましくは３０体積％とする。
【００１８】
また、原料に添加する水分量は、混練物１１の含有水分が１０質量％以上２０質量％以下になるように行うことが好ましい。
押出成形物の圧潰強度は、混練物の含有水分が１６〜１７質量％近傍のときに最大となる。ここで、混練物の水分量が２０質量％を超える場合、押出成形物同士が互いに着き合って団子状になり、これを破壊する必要性が生じ、押出成形物の生産性が低下し、しかも作業性が悪い。一方、混練物の含有水分が１０質量％未満の場合、含鉄粉体と水溶性有機系バインダーの結合が不足してしまうために、混練物のハンドリング過程において、例えば、ベルトの乗り継ぎが多ければ、搬送中に混練物が崩壊する。
【００１９】
パドル式混練機１０により製造された混練物１１は、排出口１５を介して、ローラ２４によって押出成形機１２の投入口２０へ押し込まれる。そして、混練物１１を回転軸２１のスクリュー羽根２３で混練しながら金型２５から押出成形し、棒状の押出成形物２７を製造する。
この押出成形物２７を、コンベア（図示しない）を介して乾燥機まで搬送して乾燥させ、例えば、１６質量％程度の含有水分を、０．３質量％以上０．５質量％以下程度まで低減した後、転炉へ供給する。
【実施例】
【００２０】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、含鉄粉体として、転炉排ガス集塵ダスト（転炉ダスト：平均粒径０．５μｍ以上５μｍ以下）と高炉炉前集塵ダスト（高炉集塵ダスト：平均粒径１０μｍ以上５０μｍ以下）の混合ダストを使用し、水溶性有機系バインダーとしてα澱粉を使用した。なお、この混合ダストは多少の水分も含んでいる。
また、混合ダストとしたのは、各々単独のダストを混練するよりも、良好な混練結果（空気含有量の低減）が得られ易いためである。これは、両ダストを混合することにより、粒度分布が広くなり、単位体積当たりの充填密度が高くなることによると推定される。
この混合ダストにα澱粉を添加した後、更に水分を添加し、前記したパドル式混練機で９０秒混練して、押出成形機で押出成形物を製造した。なお、押出成形機の下流側端部に設けられた金型は、円周方向に直径１６ｍｍの成形孔を６個備えており、これにより、直径１６ｍｍ、長さ４０ｍｍの押出成形物を製造した。この押出成形物を使用し、ＪＩＳ  Ｈ８７１８により圧潰強度を測定した。この試験条件と結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１に示すように、実施例１及び２においては、混練物の空気含有量を３０体積％とし、前記した規定範囲（２０体積％以上４０体積％以下の範囲）内とすることで、空気含有量が規定範囲の下限未満の比較例１（１８体積％）、及び上限を超える比較例２（４５体積％）と比較して、押出成形物の圧潰強度を向上できた。
また、実施例３〜５においては、混練物の空気含有量を前記した規定範囲内とし、更に混練物の含有水分量を１０質量％以上２０質量％以下の範囲内に設定することで、実施例１及び２よりも押出成形物の圧潰強度を更に向上できた。
このように、混練物の空気含有量を規定することで、混練物から得られる押出成形物を乾燥機まで搬送する過程において、ベルトの乗り継ぎで押出成形物が崩壊することを抑制できるので、この押出成形物を転炉に供給することで、鉄分の回収歩留りを従来よりも向上できる。なお、この効果は、混練物の含有水分量を規定することで、更に顕著になる。
【００２３】
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含鉄粉体の押出成形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、成形物の製造に、パドル式混練機と押出成形機とが一体となった装置を使用する場合について説明したが、パドル式混練機と押出成形機とが個別となった装置を使用してもよい。なお、押出成形機としては、例えば、複胴型のバレルでなく単胴型のバレルを備えるものを使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る含鉄粉体の押出成形方法に使用する混練機及び押出成形機の部分側断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０：パドル式混練機、１１：混練物、１２：押出成形機、１３：バレル、１４：投入口、１５：排出口、１６：回転軸、１７：パドル、１８：水供給口、１９：バレル、２０：投入口、２１：回転軸、２２：排出口、２３：スクリュー羽根、２４：ローラ、２５：金型、２６：ホース、２７：押出成形物
【図１】
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