JPH036334A - 粉粒状金属の塊成化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄鉱石の粉粒状体や各種スラグから回収され
る微細な金属粉粒等を製銑、製鋼の原料その他に有効利
用するために耐水性を付与した取扱い易い形態となす方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

繊維状、線状の材料はそれを単に圧縮成型すれば塊成化
できるために取扱いが容易であるが、もっと細かい粉粒
状金属はそのまま単に圧縮しても塊成化はできない。

このような微細な粉粒状金属を塊成化する方法として一
般に次のような方法が用いられている。

即ち、 ■セメントやベントナイト等の無機バインダーを用いる
方法。

■ポリビニルアルコールやカルボキシメチルセルローズ
を用いる方法。

■デンプンを用いる方法。

■糖密、タール、エチレンボトムを用いる方法。

■ポリウレタン系の熱硬化性樹脂を用いる方法。

■フェノール系樹脂を用いる方法。

等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記■〜■の方法は種々の問題点を持っていて、その改
善が強く望まれていた。

即ち、 ■の方法はバインダー量を約１０重量％（以下、単に％
と略記する）と多量に用い、且つ水を加えて混練後加圧
成型する方法でバインダー量が人なるために金属の品位
が低下すると共にバイングー中に含まれる硫黄（Ｓ）に
より３分が増加する等難点がある上に、油が付着してい
る粉粒状金属の場合にはバインダーの付着が悪く常態固
結強度が上がらないために、予めキルン等を用い油脂骨
の燃焼除去その他の除去作業が必要となる。また、この
■の方法は水和反応で硬化しているためにその落下強度
は小さく、割れたり、粉化し易く取扱いが不便であると
共に、溶湯中に投入すれば瞬間的に粉化し塊成化物とし
た効果が十分発揮されない。

次に■の方法は約０．５％のバインダー及び水を添加し
混合成型する方法であるが、油脂骨が付着している場合
には硬化しないので、やはりキルン等を用いた燃焼除去
あるいはその他の手段による油脂骨の除去が必要となる
。

そして■の方法はβ型デンプンを用いた場合は■の方法
と同じ問題を生ずるが、α型デンプンを用いた場合には
比較的塊成化は出来易く常態固結強度もあるが、耐水性
に乏しいために塊化物の屋外貯蔵が出来ないという難点
がある。

さらに■の方法は■と同様の問題を抱えている上に、臭
気の点で作業環境を著しく損なう。

また■の方法は原料を１８０〜２００°Ｃに加熱しバイ
ンダーを１〜５％添加し混合成型するものであり、バイ
ンダーが高価な事及び油が付着している原料では加熱時
に油が気化するので、キルン等の特別の装置を用いる必
要がある等の難点がある。

また、■の方法は加熱処理後の耐水圧壊強度は著しく良
好なるものの、常態強度が弱いために塊成化し難く、塊
成化物のハリ取り機中にて破損し取扱い難い難点がある
。

（課題を解決するための手段〕 本発明では上述の諸問題を解消し、油脂骨が付着した原
料であっても安価でかつ容易に塊成化可能で、しかも耐
水性をイ」与する方法について鋭意検討を重ねた結果、
有機系天然物と熱硬化型樹脂を添加、混合、加圧成型し
た後加熱処理すれば、より以上の好効果が得られる事が
判り本発明を完成するに至った。

即ち、本発明者等は粉粒状金属に対して有機系天然物０
．１〜１０％もしくは、熱硬化性樹脂０．１〜５％を併
用して、添加、混合、加圧成型した後、加熱処理するこ
とを特徴とする粉粒状金属の塊成化方法に関する。

〔発明の詳細な開示〕

本発明を更に具体的に説明する。

本発明で使用する粉粒状金属とは鉄鉱石の粉粒状体や各
種スラグから回収される微細な粉粒状金属をいう。

有機天然物とは成分中に少なくともデンプン質を含有す
るもので該デンプン質の含有量には特に制限されない。

このような有機天然物としては小麦粉、大麦粉、ライ麦
粉、飛粉、デンプンの一種あるいはこれ等の混合物でも
差し支えない。

該有機天然物の添加量は粉粒体金属に対して０．１〜１
０％が適当で、好ましくは０．５〜５％である。０．１
％未満では成型性が悪く、成型物の常態強度が弱いため
にもろく、壊れ易い。逆に１０％を越えると耐水性が著
しく低下し、屋外貯蔵中に溶出損失が大きく得策でない
。

次に本発明に使用する熱硬化性樹脂としては、尿素樹脂
、メラミン樹脂、フェノール樹脂とまたはこれ等の共縮
合樹脂を挙げる事が出来る。

使用される尿素樹脂はホルムアルデヒド（Ｆ）と尿素（
Ｕ）のモル比がＦ／ｌｌとして１．０〜３．０の比率で
縮合されたものが、またメラミン樹脂はホルムアルデヒ
ド（Ｆ）　とメラミン（Ｍ）のモル比がＦ／Ｍとして２
．０〜３．５の比率で縮合されたものが、またフェノー
ル樹脂はホルムアルデヒド（Ｆ）とフェノル（Ｐ）のモ
ル比がＦ／Ｐとして１．０〜３．０の比率で縮合された
ものが使用される。また、これらの樹脂を共縮合させる
か、ただ単に混合して使用しても構わない。

またこれ等のアミノ系樹脂はポリビニルアルコル、カル
ボキシメチルセルローズ、ヒドロキシエチルセルローズ
等の変性剤を用いて変性させたものが好ましい。その理
由は、変性させる事により適度の粘度と粘着性のあるア
ミノ系樹脂が得られるので、変性させたアミノ系樹脂に
より粉粒体金属間に強い常態固結強度を付与する事が出
来るからである。

これ等の樹脂の添加量は樹脂固形分として、粉粒体金属
に対し０．１〜５％が適当で好ましくは０．５〜３％で
ある。０．１％未満では著しい耐水性の低下を招き逆に
　５％を越えると成型直後の成型物強度が弱く破損しや
すくなると共にコスト面で上昇を招き経済的に不利にな
る。なお、樹脂の添加量は固形分換算で行なっている。

これ等のアミノ系樹脂は単独又は併用する事が出来、該
アミノ系樹脂は通常４０〜８０％の固形分があるので適
量の市水で希釈しても差支えない。該アミノ系樹脂は樹
脂の保存性から物性中のｐＨ値がｐｌ＋メーターで７以
上に保たれており、アルカリ領域にあるために先の有機
天然物と粉粒体金属と共に混練される中で、有機天然物
中のデンプン質がアミノ系樹脂中のアルカリ物性により
糊化される事で更に粘結力を増す事が出来るために成型
性が良く取扱いを容易にすることが可能になる。

本発明では有機天然物と熱硬化性樹脂を併用することが
必須要件であり、この要件を満たすことにより成型性の
みならず成型直後の常態固結強度も著しく向上し、その
後の工程での取扱いロスを小さくする事が出来、経済的
にも大きな効果が期待出来る。

かくして得られたこれ等の混練物は加圧成型された後加
熱処理する事で、更に強固な固着強度を得ることができ
る。

加圧成型の圧力は圧縮試験機にて０．１〜５ｔ／ｃ＋ｆ
ｌの圧力をかけて行なうが、１〜３ｔ／ｃ＋（の圧力で
行うのが好ましい。加圧成型の圧力が０．１　ｔ／ａｆ
１未満では、強固な固着強度が得られず、密度も十分で
はない。また５ｔ／ｃＪを越えると粘着力、密度共に十
分であるが、圧縮試験機の保守上好ましいとは言えず、
経済的にもロスである。

加圧時間は使用する有機天然物と熱硬化性樹脂の種類、
量及び成型圧力等により左右されるが、通常、１秒〜３
０秒で実施される。

加熱処理温度は通常５０〜２００°Ｃが適当であるが、
好ましくは１００〜１５０°Ｃで熱処理される。加圧温
度が５０°Ｃ未満ではアミノ系樹脂の硬化が不十分とな
り十分な耐水強度、固着強度等が得られず、また逆に２
００°Ｃを越えるとアミノ系樹脂の分解を促進し粘結剤
としての効力を発揮することが出来ない。

加熱処理時間は加熱処理温度及び加圧成型の圧力によっ
ても左右されるが通常１０〜４０分で実施される。

〔実施例及び比較例〕

以下、実施例及び比較例によって本発明を具体的に説明
する。

実施例１ １でのステンレス製容器３個を用意して、第１表に示す
様な、粉粒状鉄を各々５００重量部（以下、単に部と略
記す）入れ、該粉粒状鉄に対し、小麦粉（日清製粉　赤
花）を各々２．５部、１０部及び１７．５部を加え良く
混合した後、尿素樹脂（三井東圧化学■製ニーロイドＵ
−７０１固形分５０％）を各々に７．５部をゆっくりと
加え、約１０分量子分に混合して混合物を得た。該混合
物を、直径３０闘、高さ６０開の鋳型に１３０ｇ入れ、
圧縮試験機で加圧成型の圧力が１．Ｏｔ／ｃ＋ｆｌとな
るように、上部より２０秒間加圧し、該混合物の成型体
を得た。その結果、直径３０ｍｍ、高さ３５ｍｍ及び密
度５．２ｇ／−の円柱状供試体を得た　以上の操作を各
々３回繰り返し行ない、同一試験条件で円柱状供試体を
３個、計９個の供試体を得た。該供試体９個を１１０°
Ｃの乾燥機中に入れ２０分間放置し、加熱処理を行った
後、該乾燥機より取り出し成型物とした。該成型物の諸
物性の評価を行なった結果、第２表に示す通りであった
。

結果より圧壊、耐水、熱間及び落下強度共申し分なく実
用に十分耐え得るものであった。

第２表における評価結果の値は、いずれも成型物３個の
平均値の結果である。

第１表 実施例２〜４ 実施例１の方法に従って、熱硬化性樹脂及び有機天然物
を第２表に示す量を添加、混合して混合物を得た。該混
合物を第２表に示す加熱処理温度及び時間で加熱処理を
行ない成型物を得た。該成型物の諸物性の評価を行った
結果、第２表に示す通りであった。

結果は実施例１と同様に圧壊、耐水、熱間及び落下速度
共に申し分なく製鋼の原料として実用に十分耐え得るも
のであった。

比較例１ 実施例１と同じ粉粒軟鉄を用い該粉粒軟鉄５００部に対
しデンプン（日本コーンスターチ）７．５部と市水５部
を加え混合し、実施例１と同様の方法で、第２表に示す
加熱処理温度及び時間で加熱処理を行ない成型物を得た
。該成型物の諸物性の評価を行なった結果、第２表に示
す通りであった。

比較例２ 実施例１と同じ粉粒軟鉄を用い該粉粒状銖５００部に対
しフェノール樹脂（ＩＩＰ−３０００１１）　１０部を
加え混合し、実施例１と同様の方法で、第２表に示す加
熱処理温度及び時間で加熱処理を行ない成型物を得た。

該成型物の諸物性の評価を行なった結果、第２表に示す
通りであった。

比較例３ 実施例１と同じ粉粒軟鉄を用い該粉粒軟鉄５００部に対
し尿素樹脂７．５部、小麦粉（界在）６０部を加え混合
し、実施例１と同様の方法で、第２表に示す加熱処理温
度及び時間で加熱処理を行い成型物を得た。該成型物の
諸物性の評価を行った結果、第２表に示す通りであった
。

比較例１〜比較例３の結果、第２表に示す通り圧壊強度
、熱間強度共に実施例１〜４に比べ小さく、耐水強度も
大きく落ちるのは致命傷となって実用的ではない。

１４ 注−１）成型直後のオルセン万能試験機にて測定した強
度を示す。圧縮強度は圧縮速度６　ｍｍ／ｍｉｎで測定
して行なった。以下、同様な測定条件で行なった。

成型物を３日間室温にて養生後車水中（２０’Ｃ）に２
４時間浸漬したのち取り出し、オルセン万能試験機にて
測定した圧縮強度。

成型物を３日間室温にて養生後４００　’Ｃの電気炉内
に１０分間入れ、灼熱したのち取り出し、常温まで冷却
し直ちにオルセン万能試験機にて測定した圧縮強度。

注−４）２ｍの高さから厚さ２０ｍｍの鉄板の上に落下
させ ◎：損傷しないもの ○：鉄板に接した部分が一部損傷 ×：鉄板に接した部分がかなり損傷したり１７３〜１／
２に割れる。

注−２） 注−３） ［発明の効果］ 本発明は以上詳細に述べたように、粉粒状金属の塊成化
方法である。本発明は従来の粘結剤に比べ有機系天然物
と熱硬化性樹脂を併用し、さらに加熱処理することのに
よりより高度な耐水性が得られることから屋外貯蔵が可
能となり、倉庫等の建物が不必要となり、大幅な建設費
の節約となるのである。

粉粒状金属が、成型直後の常態強度をも著しく向上させ
ることができる優れたものが得られるので、あと工程で
の歩留りの向上が大いに期待できる。

また、本発明の方法によって塊成化されたものは強度が
大であると共に、それを直接溶湯中へ投入しても突沸現
象を起こすことなく、かつ表面は樹脂コーティングされ
ているために金属等が錆びる事がないといった効果があ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）粉粒状金属に対して有機系天然物０．１〜１０重量
   ％、もしくは熱硬化性樹脂０．１〜５重量％を併用して
   、添加、混合、加圧成型した後、加熱処理することを特
   徴とする粉粒状金属の塊成化方法。 ２）有機系天然物が小麦粉、大麦粉、ライ麦粉、飛粉、
   デンプン粉からなる群から選ばれる特許請求の範囲第１
   ）項記載の方法。 ３）熱硬化性樹脂が尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノー
   ル樹脂及びこれ等の共縮合樹脂からなる群から選ばれる
   特許請求の範囲第１）項記載の方法。