JPH0794681B2 - 転炉ダストからの鉄粉の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は製鋼用転炉のダストから簡易な処理工程によっ
て高品位の鉄粉を製造する方法に関する。

［従来の技術］ 製鉄所における製鋼用転炉では多量のダストが発生す
る。例えば、湿式集塵処理において、そのダスト発生量
は180トン転炉１基当り約1000トン／月にも及ぶことも
ある。このダストは金属鉄を60〜70％程度含有してお
り、鉄品位が高いがグラファイトやCaO、SiO₂などのス
ラグ成分も多量に含まれている。

従来、かのような転炉ダストはその鉄源回収の見地から
高炉用焼結鉱あるいはペレットの原料の一部として使用
されるのが通常であった。最近では、この転炉ダストか
らより付加価値の高い鉄粉を製造しようとする試みがな
されている。

金属鉄粉は粉末冶金用、溶接棒用、切断用などの種々の
用途があり、種々の特性が要求されるが、現在のところ
これら工業的に使用される鉄粉のほとんどは噴霧法また
は還元法によって製造されている。

しかし、製造工程が複雑であったり、高価な原料、多量
のエネルギー、その他噴霧ガス等高価な副資材を必要と
する等から、安価に高品位鉄粉を製造するには限界があ
る。

このようなことから、製鋼副産物である転炉ダストから
高品位の鉄粉を製造することができれば有利である。

転炉ダストから鉄粉を回収する方法が従来より幾つか提
唱されている。例えば、特公昭57-44724号公報には転炉
ダストを湿式微粉砕した後、磁力選別他により選鉱する
ことからなる鉄粉の回収方法が開示されている。

また、特開昭59-1602号公報には転炉ダストを粉砕した
後、磁力選別し、得られた鉄粉の表面不純物層を0.3〜
0.9規定の鉱酸で処理し、衝撃圧縮粉砕することからな
る鉄粉の製造方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記公報に提唱された方法は鉄粉を製造するためにそれ
ぞれ有利な方法であると考えれるが、転炉ダストに随伴
するグラファイトやスラグ成分等の不純物を完全に分離
するには限界がある。特に、いずれの方法でも磁力選別
を行なっているが、ダスト中に混在する微粒の不純物が
鉄粉にからみついて鉄粉もろとも着磁してしまい、鉄粉
の品位を低下させることになる。

更に、特公昭57-44724号公報では湿式微粉砕が行なわれ
ているが、この湿式微粉砕時に金属鉄粉表面が著しく酸
化して酸化スケール層を形成し、還元処理工程あるいは
酸化処理工程を必要とするので製造工程が複雑となり且
つ鉄粉の収量が低下し、必然的にコストアップとなる。

本発明は磁力選別工程及び湿式微粉砕工程を行なうこと
なく、グラファイト、スラグ成分等の不純物を完全に分
離する転炉ダストから高品位高価値の鉄粉を安価に製造
することを意図したものである。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は（ａ）捕集された転炉ダストを分級
して粒径が20〜500μｍの粒体を分別する第１工程と、
（ｂ）分別後の粒体を乾式粉砕機により粉砕摩鉱し、前
記粒体表層のグラファイト、スラグ等の付着物を剥離す
る第２工程と、（ｃ）粉砕摩鉱後の粒体を傾斜角が５〜
40°の斜面に分散落下させ、落鉱側に鉄粉を採取し、残
鉱側にグラファイト、スラグ分を分離、除去する第３工
程とからなることを特徴とする転炉ダストからの鉄粉の
製造方法に係る。

更に、本発明は（ａ）集塵機にて捕集されて転炉ダスト
を分級して粒径が20〜500μｍの粒体を分別する第１工
程と、（ｂ）分別後の粒体を乾式粉砕機により粉砕摩鉱
し、前記粒体表層のグラファイト、スラグ等の付着物を
剥離する第２工程と、（ｃ）粉砕摩鉱後の粒体を傾斜角
が５〜40°の斜面に分散落下させ、落鉱側に鉄粉を採取
し、残鉱側にグラファイト、スラグ分を分離、除去する
第３工程と、（ｄ）落鉱側の鉄粉を１〜10規定の塩酸水
溶液で処理する第４工程とからなることを特徴とする転
炉ダストからの鉄粉の製造方法に係る。

［作用］ 転炉製鋼時に排ガス中に持ち去られ、これを捕集した転
炉ダストはある粒径範囲内の粗粒のものと、それ以外の
微粒または過大粒のものでは成分的にも物理的な形状特
性も異なった状態で分布しており、特定範囲の粒径のも
のを選別するならば、それ以外の粒径のものでは得られ
ないような高鉄品位の二次処理がし易い粗粒鉄粉が得ら
れるが判った。

以下の第１表は転炉ダスト中に存在する鉄粉（粗粒鉄粉
と超微粉状の酸化鉄粉）、グラファイト及び石灰の各成
分の物理的形状を示したものである。

第１表に記載されているように、転炉ダスト中には、そ
の発生形態のままにおいて、粒径20〜500μｍの範囲の
粗粒鉄粉が存在し、これは微細な酸化鉄粉やグラファイ
ト、石灰等とは大きさ及び形状において大きな相違が存
在することから単体分離ができるものである。この粗粒
鉄粉は球形の金属鉄粗粒の表面に酸化スケールやグラフ
ァイトやスラグ成分が付着した状態にある。

これは、転炉製鋼時に溶鋼から飛散した鋼の溶滴がその
表面張力によって球状となった状態で凝固し、飛翔中ま
たは集塵機中においてその表面に酸化皮膜が形成される
と共に排ガス中に随伴する鋼以外の物質例えばスラグ分
やグラファイトが表面に付着するという現象が生ずるか
らであろうと思われる。

この粗粒鉄粉の表面を乾式粉砕機を用いて粉砕摩鉱する
と、表面に付着していたグラファイトやスラグ分は寸法
が44μｍ未満の微粉として球形の金属鉄粗粒の表面から
剥離されることが判った。

この金属鉄粗粒は剥離されたグラファイトやスラグ分と
はその大きさ及び形状において大きな相違があり、この
点において単体分離がし易い形態で存在する。

本発明方法は上記のような転炉ダストの物理的性状の特
質を利用するものである。

本発明の第１工程において、集塵機等において捕集され
た転炉ダストを分級して粒径が20〜500μｍの粒体を分
別する。この分別によって鉄品位が低く、酸化鉄分の多
い20μｍ未満の微粉と、鉄品位が低く、グラファイトや
石灰粒が多い粒径が500μｍを超える粗大粒を分離する
ことができるので高い鉄分回収歩留りのもとで、転炉ダ
ストから鉄分つまり粗大鉄粉を採取することができる。
この分級処理は転炉ダストから粒径が2.0〜500μｍの寸
法の粒体を分級できる方法であればその種類は問わない
が、湿式分級方式が適している。

第２工程において、第１工程で分別した粒径が20〜500
μｍの粒体を乾式粉砕機により粉砕摩鉱し、粗粒鉄粉表
層のグラファイト、スラグ等の付着物を剥離する。使用
する粉砕機としては乾式のボールミルや振動ミル等を用
いることができる。湿式粉砕機を使用すると、その湿式
粉砕時に金属表面が酸化して酸化スケール層を形成し、
鉄粉の収量が低下するため好ましくない。粉砕摩鉱処理
の程度については特に問わないが、粉砕摩鉱が不充分な
場合には、グラファイト、スラグの剥離が不充分とな
り、得られる金属鉄粉の鉄品位が低下し、一方、粉砕摩
鉱が過剰に行なわれた場合は金属鉄粒子の一部まで粉砕
されてしまい、グラファイト、スラグ分に混入されて金
属鉄粉の収量が低下するために好ましくない。すなわ
ち、金属鉄粗粒表面のグラファイト、スラグ分のみを粉
砕し、剥離させて金属鉄粗粒はその本来の球形粗粒のま
まであるように粉砕摩鉱処理することが、得られる金属
鉄粉の純度と収量の上から有利である。

第３工程において、第２工程での粉砕摩鉱後の粒体にお
ける金属鉄粒子と剥離されたグラファイトやスラグ分と
の形状における大きな相違を利用して前記粉砕摩鉱後の
粒体を斜面上に分散落下させ、落鉱側で鉄粉を採取し、
残鉱側でグラファイト、スラグ分を分離、除去する（以
下、この工程を斜面落下選別と記載する）。すなわち、
球形の金属鉄粒子のみが斜面上をころがり落下し、不定
形のグラファイト、スラグ分は斜面上に留まるため、落
鉱側に金属鉄粒子を単体分離することができる。この
際、斜面の傾斜角は５〜40°にする必要がある。傾斜角
が５°未満の場合には、斜面上に留まる金属鉄粒子が著
しく増大するために好ましくなく、また、傾斜角が40°
を超えると不定形のグラファイト、スラグ分まで斜面上
をころがり落下してしまい鉄粉の鉄品位が低下する。斜
面上への粉砕摩鉱後の粒体の供給速度はなるべく遅い方
が望ましい。一度に大量の粉砕摩鉱後の粒体を斜面上へ
供給すると、球形の金属鉄粒子と不定形のグラファイト
やスラグ分とが絡み合った状態で斜面上を落下し、落鉱
側にグラフィトやスラグ分が混入する弊害を生ずるため
に好ましくない。

なお、斜面上に留まるグラファイトやスラグ分は適宜取
り除き、金属鉄粒子の落下の障害とならないようにする
ことが望ましい。

また、斜面の表面材質は特に限定されるものではない
が、比較的微細なグラファイトやスラグ分を斜面上に留
めることが可能な程度の表面粗度を有することが望まし
い。

以上の第１工程すなわち分級工程と、第２工程すなわち
粉砕摩鉱工程と、第３工程すなわち斜面落下選別工程を
経るだけで転炉ダストから金属鉄が94重量％以上の鉄粉
を得ることができる。

得られた鉄粉はこのままでも工業用鉄粉として利用に供
することができるが、更に高品位の鉄粉を得るには、第
４工程として前記落鉱側の鉄粉を１〜10規定の塩酸で塩
酸処理を施すことができる。これによって鉄粉表面に存
在している酸化スケール層を溶出させることができ、金
属鉄が98重量％の高品位鉄粉とすることができる。この
場合、混入するCaO等の塩基性化合物による酸の中和を
考慮すると、酸濃度としては１規定以上の濃度の強酸で
の処理が必要である。酸は塩酸を使用する。硫酸や硝酸
などの酸化力をもつ酸は高濃度では鉄を酸化して不動態
化させるので好ましくない。なお、10規定を超えるよう
な濃塩酸を使用しなくても充分に酸化スケール層を溶出
させることができる。

以上のように本発明は磁力選別工程や湿式微粉砕工程を
行なうことなく、転炉ダスト中に存在する粗粒鉄粉が乾
式での粉砕摩鉱により金属鉄粒子からグラファイト、ス
ラグ分が剥離、分離され、しかも金属鉄粒子が球形を呈
するのに対してグラファイト、スラグ分は比較的微細な
不定形を呈するという形状における大きな相違を利用し
て鉄粉を転炉ダストから分別するものであり、分級と、
粉砕と、斜面落下選別という簡単且つ経済的な工程によ
って高付加価値鉄粉を製造できる点に特徴がある。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明方法を更に説明する。

実施例 集塵機で捕集された転炉ダスト5kgを発生形態のままテ
ーラー標準篩にて湿式分級し、粒径が20〜500μｍの粒
体を分別した。得られた粒体を100〜120℃に３時間保持
して乾燥させた後、振動ミルを用いて約３分間乾式での
粉砕摩鉱を行なった。更に、粉砕摩鉱後の粒体を傾斜角
が20°の斜面上に分散落下させ、落鉱と残鉱とを分離し
た。斜面としては表面粗度が10μｍの低炭素冷延鋼板を
用いた。

供試した転炉ダスト、第１工程の分級により採取した乾
燥分級品、及び第３工程の斜面落下選別で落鉱側に得ら
れた鉄粉をそれぞれ分析し、第２表に示す結果を得た。

第２表の結果に見られるように、転炉ダストは発生形態
のままでも20〜500μｍの粒体を分別しただけで金属鉄
（M.Fe）が81.5重量％のものとなり、斜面落下選別によ
って金属鉄品位は94.6重量％まで向上することが判る。

なお、20°の傾斜角の斜面に代えて５°及び40°の斜面
角の斜面を用いて斜面落下選別を行なったが、同様の結
果が得られた。

更に、斜面落下選別の落鉱側に得られた粒体を５規定の
塩酸1.5l中で３分間機械撹拌しつつ浸出した後、過
し、残渣を乾燥した。この乾燥品粒体の成分も第２表に
併記した。第２表に示される通り、この粒体は金属鉄が
98.3重量％の高品位鉄粉であった。

なお、５規定の塩酸に代えて１規定及び10規定の塩酸を
用いて処理したが結果は同様であった。

５規定の塩酸により処理を行なった鉄粉の顕微鏡写真を
第１図に示す。第１図に見られる通り、この鉄粉は真球
形状を有した粉体であることが判る。

また、第２表には市販の還元鉄粉の代表的な成分を比較
のために示したが、本発明方法により製造された鉄粉は
成分的に全く遜色のないものであることが判る。

［発明の効果］ 上述のように本発明方法によると球形の高品位鉄粉が分
級と、粉砕と、斜面落下選別という簡単且つ少ない工程
で転炉ダストから製造することができ、また、鉄粉の目
的とする用途に応じて第４工程の塩酸処理を施すことに
より更に高品位の鉄粉を得ることができる。

従って、製鋼副産物である転炉ダストを切断用、溶接棒
用、粉末冶金用などに好適な工業用鉄粉として経済的に
高付加価値化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で得られた鉄粉の粒子構造を示す顕微鏡
写真（倍率×100倍）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−14825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−1602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−127804（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ） 捕集された転炉ダストを分級して
   粒径が20〜500μｍの粒体を分別する第１工程と、 （ｂ） 分別後の粒体を乾式粉砕機により粉砕摩鉱し、
   前記粒体表層の付着物を剥離する第２工程と、 （ｃ） 粉砕摩鉱後の粒体を傾斜角が５〜40°の斜面に
   分散落下させ、落鉱側に鉄粉を採取し、残鉱側にグラフ
   ァイト、スラグ分を分離、除去する第３工程とからなる
   ことを特徴とする転炉ダストからの鉄粉の製造方法。
2. 【請求項２】（ａ） 捕集された転炉ダストを分級して
   粒径が20〜500μｍの粒体を分別する第１工程と、 （ｂ） 分別後の粒体を乾式粉砕機により粉砕摩鉱し、
   前記粒体表層の付着物を剥離する第２工程と、 （ｃ） 粉砕摩鉱後の粒体を傾斜角が５〜40°の斜面に
   分散落下させ、落鉱側に鉄粉を採取し、残鉱側にグラフ
   ァイト、スラグ分を分離、除去する第３工程と、 （ｄ） 落鉱側の鉄粉を１〜10規定の塩酸水溶液で処理
   する第４工程とからなることを特徴とする転炉ダストか
   らの鉄粉の製造方法。