(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状の純鉄と油分とを含む粉体であって、鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を圧縮成形して得られる、余剰の水分及び油分を除去し純鉄の酸化防止用の油分を１〜５重量％保持した脆性成形体を、粉砕してなることを特徴とする固形物原料用粉体。
【請求項２】
前記綿状凝集体が軸受鋼ＳＵＪ−２の研削切粉を含む請求項１記載の固形物原料用粉体。
【請求項３】
鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を圧縮成形して、繊維状の研削切粉が粗せん断され且つ余剰の水分及び油分が除去され、含水率が２〜１２重量％、含油率が１〜５重量％に調整されて前記研削切粉の成分である純鉄の酸化を防止するための油分を保持する脆性成形体を得る工程と、
前記脆性成形体を粉砕して研削切粉をさらに細かくせん断する工程と、
をこの順に含むことを特徴とする固形物原料用粉体の製造方法。 
【請求項４】
前記綿状凝集体として、含水率が５０重量％を超えない範囲に、含油率が１０重量％を超えない範囲にそれぞれ調整したものを用いる請求項３記載の固形物原料用粉体の製造方法。
【請求項５】
前記研削切粉として、炭素を０．２重量％以上含むものを用いる請求項３記載の固形物原料用粉体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固形物原料用粉体及びその製造方法に関し、特に、鉄系金属の研削切粉を有効利用する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸受鋼や浸炭鋼等の鉄系金属を研削（以下研磨、超仕上げ研磨及びラッピング等も含む概念として使用する）した際に生じる切粉は、水分及び油分を含有する研削液や砥粒等を含む綿状（繊維状）凝集体として回収されている。この綿状凝集体は多量の純鉄を含むことから、例えば製鋼原料として再利用することが試みられている。しかし、この綿状凝集体は多量の水分を含有していることから、これを溶鉱炉にそのまま投入すると、当該水分によって突沸（水蒸気爆発）が生じるという問題を引き起こす。そこで、綿状凝集体中の水分を遠心分離等によって除去することが考えられるが、この場合には、綿状凝集体に含まれる油分も水分とともに除去されて、綿状凝集体の自然発熱により研削切粉の成分である純鉄が酸化鉄に変質する。このため、これを製鋼原料として再利用するには還元する必要があり、還元剤の使用等によりコスト高になる。
【０００３】
また、前記油分の付着した研削切粉は相互に密着し難いことから、綿状凝集体を圧縮成形しても所望の強度に固形化するのが困難である。さらに、炭素の含有量が０．２重量％以上の鉄系金属の研削切粉を多量に含む綿状凝集体については、圧縮時のスプリングバックが大きいので、これを圧縮成形しても所望の強度に固形化するのが困難である。したがって、圧縮成形した綿状凝集体を溶鉱炉に投入しても、飛散しながら舞い上がって、集塵機によって大半が回収されてしまうという問題を生じる。
さらに、前記綿状凝集体に含まれる繊維状の研削切粉は、ハンマーミル等で粉砕することが困難であるので、綿状凝集体を細かくせん断して粉体にすることができない。このため、綿状凝集体を卵形等のブリケット等に加工することも困難である。
したがって、前記綿状凝集体は再利用することなく廃棄物処理業者に委託して埋め立て処分されているのが実状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような綿状凝集体の埋め立て処分は、資源の有効利用という観点から好ましくない。また、環境悪化を引き起こすとともに、廃棄コストが高くつくという問題もある。
この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、研削切粉を有効に再利用することができる固形物原料用粉体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためのこの発明の固形物原料用粉体は、粉状の純鉄と油分とを含む粉体であって、鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を圧縮成形して得られる、余剰の水分及び油分を除去し純鉄の酸化防止用の油分を１〜５重量％保持した脆性成形体を、粉砕してなることを特徴としている（請求項１）。
このように形成された脆性成形体は、綿状凝集体を圧縮成形したものであるので、繊維状の研削切粉がせん断された脆性を有するものになる。また、残留する油分によって研削切粉の成分である純鉄が酸化するのが防止される。
【０００６】
前記綿状凝集体が軸受鋼ＳＵＪ−２の研削切粉を含んでいてもよい（請求項２）。
【０００７】
またこの発明の固形物原料用粉体の製造方法は、鉄系金属の研削切粉と油分及び水分を含有する研削液とを含む綿状凝集体を圧縮成形して、繊維状の研削切粉が粗せん断され且つ余剰の水分及び油分が除去され、含水率が２〜１２重量％、含油率が１〜５重量％に調整されて前記研削切粉の成分である純鉄の酸化を防止するための油分を保持する脆性成形体を得る工程と、
前記脆性成形体を粉砕して研削切粉をさらに細かくせん断する工程と、
をこの順に含むことを特徴としている（請求項３）。
このように構成された固形物原料用粉体の製造方法によれば、前記綿状凝集体の圧縮成形によって、従来せん断が困難であった繊維状の研削切粉を容易にせん断することができる。また、前記圧縮成形を研削液に含まれている油分を保持した状態で行うので、研削切粉の成分である純鉄が酸化するのを防止することができる。
【０００９】
前記固形物原料用粉体の製造方法においては、前記綿状凝集体として含水率が５０重量％を超えない範囲に、含油率が１０重量％を超えない範囲にそれぞれ調整したものを用いるのが好ましい（請求項４）。これにより、前記綿状凝集体の運搬等の取り扱いが容易となるとともに、圧縮成形のみによって脆性成形体の余剰の水分及び油分を容易かつ適正に除去することができる。
【００１０】
また、前記研削切粉としては、炭素を０．２重量％以上含むものを用いてもよく（請求項５）、このようなスプリングバックの大きい研削切粉についても、そのスプリングバックの影響を排除して前記圧縮成形により効果的にせん断することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１はこの発明の一参考例に係る脆性成形体の製造方法を示す工程図である。この脆性成形体Ａの製造においては、まず鉄系金属を研削加工する際に発生する研削切粉の綿状凝集体Ｂ（図１(a)参照）を加圧圧縮して、当該綿状凝集体Ｂに含まれる研削液の成分である水分及び油分の含有量を予備的に調整する。この綿状凝集体Ｂの加圧圧縮は、例えばベルトコンベア１にて搬送しながら一対のロール２間に挟み込むことにより行う（図１(b)参照）。但しこの水分及び油分の調整は、単なるエアー吹き付けやエアー圧縮により行う方法もある。この際、綿状凝集体Ｂは、含水率が５０重量％を超えない範囲に、含油率が１０重量％を超えない範囲にそれぞれ調整するのが好ましく、これにより、綿状凝集体Ｂの搬送、貯蔵等の取り扱いが容易となる。
【００１２】
次に、水分及び油分の含有量が調整された前記綿状凝集体Ｂを、成形型３を用いて例えばプレスにより圧縮成形して脆性成形体Ａを得る（図１(c)参照）。この圧縮成形によって、綿状凝集体Ｂに含まれるスパイラル繊維状の研削切粉がせん断される。また、余剰の水分及び油分が除去されて、前記脆性成形体Ａの含水率が２〜１２重量％に、含油率が１〜５重量％に調整される。これにより、最小限の残留油分によって研削切粉の成分である純鉄が酸化するのを効果的に防止することができる。また、前工程において綿状凝集体Ｂの含水率が５０重量％、含油率が１０重量％をそれぞれ超えない範囲に予め調整されているので、前記脆性成形体Ａの水分及び油分の含有割合を圧縮成形のみによって容易かつ適正に調整することができる。
前記脆性成形体Ａは、円柱形、球形、角柱形等の取り扱いの容易な形状に形成されているとともに、搬送時等に崩壊しない程度の強度に固められている。
【００１３】
次いで、前記脆性成形体Ａに、液状の固形化補助剤Ｄを含浸させる。この固形化補助剤Ｄの含浸は、例えば脆性成形体Ａをベルトコンベア７にて搬送しながら、タンク８に注入した前記固形化補助剤Ｄに浸漬させることにより行う（図１(d)参照）。この実施の形態に用いる固形化補助剤Ｄとしては、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、アスファルト乳剤から選択される少なくとも１種を用いるのが好ましく、これにより、脆性成形体Ａを容易且つ強固に固形化することができる。また、これら固形化補助剤は２〜３０重量％含浸させるのが好ましく、これにより、より一層強固に固形化された脆性成形体Ａを得ることができる。
【００１４】
以上により得られた脆性成形体Ａは、研削液の油分の一部を加工中を含めて常に保持しているので、研削切粉の成分である純鉄の酸化が効果的に防止されている。このため、特に製鋼原料用のブリケットの材料として好適に再利用することができる。例えば、図２に示すように、前記固形化補助剤Ｄを含浸させた脆性成形体Ａを（図２(a)参照）養生（乾燥）してその含有水分を除去することにより（図２(b)参照）、製鋼原料用のブリケットＧを得ることができる（図２(c)参照）。この養生は２日間程度行うのが含有水分を確実に除去することができるので好ましい。前記養生に際しては、常温乾燥の他、エアーによる吹き付け乾燥を行ってもよい。
【００１５】
以上により得られたブリケットＧは、脆性成形体Ａを乾燥させているものであるので、そのまま溶鉱炉に投入しても突沸が生じたり舞い上がって排出されたりするおそれがない。また、研削液の油分の一部を常に保持した状態で加工しているので、純鉄の酸化が効果的に防止されている。例えば軸受鋼（ＳＵＪ−２）の研削切粉を含む綿状凝集体Ｂを用いて製造されたブリケットＧについては、７０重量％以上の純鉄を含むことが確認されている。したがって、溶解歩留まりが９０％以上と非常に高く、高品質の製鋼原料として製鋼メーカに有償で提供することができる。しかも、固形にて運搬その他の取り扱いが容易である。
また、前記ブリケットＧの製造方法は、綿状凝集体Ｂを粉砕して微細化する工程を要することなく当該綿状凝集体Ｂを固形化することができるので、ブリケットＧを能率よく製造することができる。
【００１６】
前記脆性成形体Ａは固形化補助剤Ｄを含浸させていないものであってもよく、この場合には、例えば以下に示す方法により製鋼原料用のブリケットＧを製造することができる。すなわち、まず図１(c)に示す圧縮成形により得られた脆性成形体Ａを、固形化補助剤Ｄとともに回転刃４を備えるチョッパー付きミキサー（又はヘンシェル型ミキサー）５に投入して粉砕する（図３(a)参照）。これにより脆性成形体Ａの研削切粉をさらに細かくせん断（仕上げせん断）して、純鉄からなる鉄系粉末、油分及び固形化補助剤Ｄを含む粉体Ｅを得ることができる（図３(b)参照）。前記鉄系粉末の長径は３〜１０００μｍ程度のものである。この脆性成形体Ａの粉砕に際しては、当該脆性成形体Ａ中の繊維状の研削切粉が予めせん断されているので、これを支障なく仕上げせん断することができる。この脆性成形体Ａ中の繊維状の研削切粉がせん断がされていない場合には、これをチョッパー付きミキサー（又はヘンシェル型ミキサー）５によって粉砕するのに長時間を要し、経済的にメリットが得られないとともに、微細な鉄系粉末を得ることも難しい。
なお、この場合に用いる固形化補助剤としては、米糠、サトウキビ等の廃糖蜜、芋澱粉やコーンスターチ等の澱粉類、生石灰、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム、酢酸ビニル汚泥、アスファルト乳剤、ベントナイトのうちから選択される１種又は２種以上が好適に使用される。特に、前記米糠及び廃糖蜜については、粉体Ｅの固形化を効果的に促進し、その価格も安いことから固形化補助剤Ｄとしてきわめて好適である。また、アスファルト乳剤は混練後、アスファルトと水に分離すると粘結性が生じ、強度が発現する。このアスファルト乳剤としては、アニオン系アスファルトが好適に使用される。
【００１７】
次に、所定量の前記粉体Ｅを、例えばロール型成形機やシリンダ型成形機６を用いて圧縮成形して（図３(c)参照）、多量の純鉄を含有するほぼピロー形状のブリケットＦを得る。この粉体Ｅの圧縮成形に際しては、前記固形化補助剤Ｄと粉体Ｅ中の水分とによって、油脂が付着した鉄系粉末どうしを強固に結合させて固形化することができる。特に、粉体Ｅとして水分５〜６重量％、米糠４重量％及び廃糖蜜２重量％含むもの、並びに水分７〜１５重量％、酢酸ビニル汚泥２〜１０重量％含むものを用いる場合には、より強固に固形化されたブリケットＦを得ることができる。
【００１８】
そして、圧縮成形直後のブリケットＦに常温又は冷却されたエアーを吹き付けてこれを急速冷却する（図３(d)参照）。これにより、当該ブリケットＦを容易且つ安定的に固形化することができる。その後、ブリケットＦを養生（乾燥）してその含有水分を除去することにより（図３(e)参照）、製鋼原料用のブリケットＧを得ることができる（図３(f)参照）。この養生は２日間程度行うのが含有水分を確実に除去することができるので好ましい。
【００１９】
前記した脆性成形体Ａの製造方法は、炭素を０．２重量％以上含む研削切粉を再利用するのに特に好適に適用される。このような研削切粉は、スプリングバックが大きく、固形化が困難であるが、この発明の図１(c)で示す圧縮成形を適用することにより、スプリングバックの影響を排除して当該研削切粉を効果的にせん断することができる。なお、炭素を０．２重量％以上含む研削切粉の代表例としては、軸受鋼の研削切粉を挙げることができる。
【００２０】
なお、前記脆性成形体Ａの形状としては、前記円柱形等のほか、卵形、アーモンド形、ラグビーボール形等のような、周縁部に丸みを有し、周縁部から中央部に向かって肉厚が漸次厚くなるほぼピロー形状であってもよい（図４参照）。このような形状に成形することにより、圧縮荷重に強くより崩壊し難いとともに、角部等における部分的な破損が生じ難いものになる。
また、この発明の脆性成形体Ａは、粉砕して粉体にすることにより、前記製鋼原料用のブリケットＧ以外に、焼結金属用の粉末原料や、磁性材料用途としての樹脂等の添加材としても再利用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の固形物原料用粉体によれば、多量の純鉄を含むものであるので、高品質の製鋼原料用ブリケットや焼結金属の材料等として再利用が可能であり、環境保全に役立つとともに研削切粉の廃棄コストを削減することができる。 
【００２３】
請求項３記載の固形物原料用粉体の製造方法によれば、前記綿状凝集体の圧縮成形によって、従来せん断が困難であった繊維状の研削切粉を容易にせん断することができる。また、前記圧縮成形を研削液に含まれている油分を保持した状態で行うので、研削切粉の成分である純鉄が酸化するのを防止することができる。このため、多量の純鉄を含む脆性成形体を容易且つ確実に得ることができる。
【００２５】
請求項４記載の固形物原料用粉体の製造方法によれば、前記綿状凝集体として含水率が５０重量％を超えない範囲に、含油率が１０重量％を超えない範囲にそれぞれ調整したものを用いるので、前記綿状凝集体の運搬等の取り扱いが容易となるとともに、圧縮成形のみによって脆性成形体の余剰の水分及び油分を容易かつ適正に除去することができる。
【００２６】
請求項５記載の固形物原料用粉体の製造方法によれば、スプリングバックの大きい炭素を０．２重量％以上含む研削切粉についても、そのスプリングバックの影響を排除して前記圧縮成形により効果的にせん断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る脆性成形体の製造方法を示す工程図である。
【図２】脆性成形体からブリケットを製造する方法を示す工程図である。
【図３】脆性成形体からブリケットを製造する他の方法を示す工程図である。
【図４】脆性成形体の他の形状を示す一部欠截斜視図である。
【符号の説明】
Ａ    脆性成形体
Ｂ    綿状凝集体
Ｃ    脆性成形体
Ｄ    固形化補助剤
Ｅ    粉体
Ｇ    ブリケット
【図１】
0003774652.tif 000002
【図２】
0003774652.tif 000003
【図３】
0003774652.tif 000004
【図４】
0003774652.tif 000005