JPS591602A - 転炉ｏｇダストを用いた工業用鉄粉の製造法 - 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】 属鉄粉の製造法に係り、転炉による酸素製鋼時に発生す
る一酸化炭素を回収するためのＯＧガス回収装置（湿式
ダスト回収装置）でガスと共に得られる鉄ダストを処理
して工業的に有用な金属鉄粉を製造する方法を提供しよ
うとするものである。

金属鉄粉の利用については従来から種々に開発されてお
り、これらの中で代表的な工業的原料としては、粉末冶
金用、溶接棒用、化学カイロ（酸素との反応熱を利用）
用、食品保存などのための脱酸剤用の如きであり、これ
らは夫々次の第１懺に示すような必要成分、グレード並
びに粒度条件を満すことを必要としている。

第１表　金属鉄粉の用途別規格 ところで現在上記のような工業的に用いられる金属鉄粉
の９９％は噴霧法と還元法によって製造されているが夫
々に不利、欠点がある。

即ち噴霧法は溶融した鋼に高圧の水又は不活性ガスを噴
霧して造るものであるが、生成するアトマイズ鉄粉は形
状が球形で、噴霧されるとき急冷されるため焼入れの状
態となり、脱炭素をかねた還元雰囲気中での焼きなまし
工程を必要とするので製造工程が複雑で必然的にコスト
アップとなる。又還元法は高品位鉄鉱石又はミルスケー
ルをトンネルキルン中で還元して製造するものであるが
、この方法は特に高品質の原料を必要とすると共に還元
中に混入するコークスや石炭の灰分および石灰石等を除
去するため粉砕、磁選な繰返し、て行う必要があり、爽
に脱炭素するためアトマイズ鉄粉同様に水素雰囲気中で
の仕上げ還元工程が必要となる。なおこの還元法による
粗製金属鉄粉（水素ガスによる仕上げ還元をしないもの
）は、化学カイロ或いは食品保存用などのための脱酸剤
用金属鉄粉および溶接棒用フラックスの一部としても用
いられるが、何れにしても製造工程が複雑であることは
噴霧性以上であり、特に還元法においては高品位原料を
必要とするなどの問題点を有している。

本発明は上記したような実情に鑑み検討と推考を重ねて
創案されたものであって、容易且つ低摩に入手される原
料を用い、しかも高品位の製品を簡易な製造工程で得る
ことに成功した。即ち本発明者等は上記したような目的
において各種の原料について仔細に検討をなした結果、
製鉄所における転炉製鋼に当って湿式集塵処理時に得ら
れるダスト（本発明ではＯＧダストという）はその組成
において次の第２衣に示すようにＴ、Ｆａが７８〜８８
％、Ｍ　、　Ｆａが６０〜７０％と夫々高く、特に金属
鉄の成分が高いもので、又酸化第２鉄が非常に少いので
精製によるグレードアップの可能性を示している。

第２六　ＯＧダストの成分分析 しかもこのＯＧダストの発生量は、例えば２５０　Ｔ／
１炉規模の条件で毎日約６００Ｔと非常に多いものであ
って、その有効利用ないし好ましい精製法は工業的メリ
ットの大きいものである。又このＯＧダストは酸素製鋼
法における吹錬の過程で蒸発又は飛散した溶鋼が還元性
雰囲気ガス中で冷却され凝固した後、第１図のフｄ−シ
ートに示す通り集塵して得らｒＬ、るものであって、転
炉排ガス１に散水２して集塵する湿式集塵するスクラバ
ー３で固形分を回収ダスト４として分離回収するもので
あり、スクラバー３からはＯＧガス５が分離され、回収
ダスト４は適宜にダストビット６、り２シフアイヤー７
を経てＯＧダスト８とオーバフロー分９に分離されるが
、このようなＯＧダスト中には金属鉄含有量が高いこと
自体は従来から知られている。然し前記第２六に見られ
るようにＣａＯ，５Ｌ０２などのスラグ成分も多量に貧
有しているものであることから従来においてはこれを有
効に活用する方法が存せず、せいぜい焼結原料として使
・用されているに止まるものである。然してこのＯＧダ
ストの成因については転炉の酸素製鋼時における溶鋼の
滅しい沸騰状態の中で溶融鉄から鉄蒸気が発生し、同時
に７ラツシングの状態で揮散したスラグ分をも介在した
状態で凝縮し、或いは溶融金属鉄が液滴としてスラグ粉
末と共に飛沫として同伴し凝縮するものと考えられて来
たが本発明者等がとのＯＧダストの性状を詳細に検討し
た結果はとのＯＧダストが第５図に示す顕微鏡写真のよ
うに、純度の高い金属粒鉄を核とし、フリーライムを捲
き込んだカルシウムシリケート系のスラグが２次的に固
く次面に耐着し、鉄の化合物は殆んど存在しないことが
確認された。又この金属粒鉄の径は４０〜２５０ｐｍ（
約４００−６０メツシユ）であり、史にとのＯＧダスト
中の微粉部分は溶鉄の蒸気が凝縮した部分と推定され、
同じくＯＧダスト中の微粉部分は溶鉄が蒸気が凝縮した
部分と推定され、同じく微細なスラグと混合状態にある
。

本発明者等は上記したような新しい発見ないし確認に基
いて純度の高い金属粒鉄（４０μｍ以上）を物理的な摩
耗手段で取出し得るならばその精製は可能であると推定
された。即ちこのＯＧダストの岸鉱方法としては粒鉄の
表面を衝撃圧縮型のボールミルやロッドミル或いは振動
ミル等の粉砕機を用いて湿式で粉砕原鉱した後、８００
ガウＺ以下の低磁力磁選機で湿式によりスラグ分を分離
する方法を採用した。蓋しこの摩鉱方法による実験結果
については第２図に示すが、粉砕粒度と磁力選鉱された
精鉱の鉄品位（ｈ％）および着磁歩留り（収量％）の関
係についてみると、鉄品位については２００メツシュ通
過２５〜４０ｃＩｂのものは略りが９５チの高い状態を
示し、一方着磁歩留り、即ち収量チはこの２００メツシ
ュ通過の割合が増大するに従って低下するが、この通過
量が４０％の附近から極端に低下することを知った。即
ち粉砕摩鉱が不充分で粒度の粗い場合にはスラグ分の分
離が、不充分であるため粉砕物の着磁歩留りは高いが鉄
の純度は低い。これに対し粉砕が進み２００メツシュ通
過分が４０％を超すと着磁歩留り及び鉄の純度が低下し
て来る。これはスラグ分の一部が過粉砕されて着磁行程
における分離が充分に行われないこと及び金属粒鉄の表
面が一部粉砕されスラグ分に混入して非着磁外に入るた
めと認められた。

以上のような検討結果から衝撃圧縮型粉砕機を用いた湿
式法によるＯＧダストにおける摩鉱の程度を２００メツ
シュ通過が２５〜４゜チの範囲となるよ５に処理するこ
とが、得られる金属鉄粉（粒鉄）の純度と収量の上から
工業化上有利であるとの結論に達した。

即ちこのような処理条件による具体的な処理についプは
後述する実施例１に示すが、得られる金属鉄粉の分析値
や精製の程度に見られるように、不純物濃度はＴ、Ｆａ
ベースで原鉱の不純物ｍ度（１００）に対してそれぞれ
ＣａＯで１８％、Ａ４０　テ２０　％　５ｓｔｏｎで２
６饅、Ｍｒ＋Ｑで４６ｑ６、Ｓで８０％の水準に低下し
、その精製率は極めて良好であった。又このような磁選
処理によって得られた鉄粉は還元又は不活性の雰囲気中
で乾燥するが、この鉄粉の化学的組成はＴ、ＦＪが９５
〜９６％−、Ｍ−Ｆａで８８〜９０％、５ｔ０２　’、
　Ｑ　２〜（１３％５ＣａＯ：　Ｑ５６〜０６５チ、馳
０：０２５〜０３５％であり、溶接棒ならびに脱酸剤や
化学カイロ用の金属鉄粉として適切に使用し得ると共に
、既知の技術を用いて適当な形状として団鉱すると製鋼
用高級冷却材（通称ポンチ屑）としても使用することが
できることを確認した。又前記した第１表を対照して明
かなよ５に粉末冶金用としてはなお不純物含量がそれな
りに多く不適当であるから本発明者等は更に粉末冶金用
の金属鉄粉を得るととを目的としてそのＨ製度を高める
ことについて検討を重ねた。

即ち檀々の検討結果として摩鉱という物理的手段のみに
よっては後述する第３衣に示す程度の精製度を超すこと
はできない゛との結論に達した。つまりこのことは鉄粒
子の微細な凹み部分に耐着しているカルシウム分（フリ
ーライム）又はカルシウムシリケート分などを含有する
スラグ分を摩鉱（研磨）のような物理的手段だけでは除
き難いことによるものである。そこで本発明者等は稀薄
な鉱酸による処理を併用することＫよってａ製度な向上
することについて更に検討を重ね、即ち上記のような摩
鉱処理稜湿式による磁選で得られた鉄粉を脱水し、２５
チ塩酸水溶液中で、更にＩＩ撃正圧縮型粉砕機摩鉱して
から脱スクイム処理を行ったところ、前記したような不
純物を大幅に除去することができ、鉄粉の純度を著しく
向上させることができた。つまりこのような酸処理を併
用することで粒子の凹み部分に耐着しているスラグ分を
適切に除去し得ることが確認された。

そこでこの酸処理を併用するための条件を確立するため
、前記塩酸水溶液の酸濃度を変え、その酸渓度とａ製度
の指標であるＣａＯとＳｔＯ，の含有量および金属鉄粒
子の化学化率（Ｍ　、ＦＪＴ、Ｆａ　）との関係を求め
た結果な賛約して示しているのが第３図である。即ちこ
の第３図によって明かなように鉄粉中の主たる不純物で
あるＣａＯおよび５ｔＯ２は酸ａ度の上昇と共に確実に
低下し、１％以上でその効果が顕著である。一方金属化
率は酸濃度が３％を越すと急激に低下するもので、これ
は酸濃度の上昇と共にフリーライムを含むスラグ分の溶
解だけでなく、金属鉄自体も溶解して失われること、お
よび活性化された金属面が酸化され易くなるためと認め
られる。なおこの鉱酸による処理を併用した場合、遊離
のカルシウム分（フリーライム）が最初に溶解し、次い
で珪酸カルシウムが溶解する。又この鉱酸の種類では、
カルシウム分を対象とした場合に硫酸は本来硫酸カルシ
ウムを形成するから塩酸の方が好ましいが、実際には事
前の処理でカルシウム分の絶対量が減少しており、はぼ
硫酸カルシウムの溶解度（０２％）内に入ること、及び
仮りに硫酸カルシウムが析出しても後工程の脱スライム
処理で除去できるので硫酸を問題なく使用できる。

上記した鉱酸の濃度については上記第３図に示したよう
に塩酸濃度（％）に和尚する規定度（ト）に他の鉱酸濃
度も対応する。即ち３チ塩酸溶液の０８４４　Ｎ　Ｃ中
（１８６Ｎ）が基準となり、硫酸溶液の場合は、４チ（
キＱ８４Ｎ　）溶液となる。

以上のような結果からこの処理に用いる鉱酸濃度はＱ３
Ｎ〜Ｑ９Ｎが適当であると認められる。なお塩酸溶液に
ピッ、クリングのインヒビ−ター−とじて市販されてい
る、例えば松材化学社製のヒビトンＡ−５を添加したと
ころ第３図にふ；ける金属化率（Ｍ、Ｆａ／Ｔ、　Ｆａ
　）の曲線は７　％　Ｈｃ／　（２Ｎ　）の位置で急降
下した。即ち通常の作業では鉱酸の濃度は０３〜（１９
Ｎであるが、このようなインヒビ−ターを添加すること
によって約２Ｎの濃度まで安定して寿命を長く使用する
ことができる。

上記したような稀薄酸の処理を併用した場合にンいて、
後述する実施例２で示すような処理で、その第４衣およ
び第４図に示す如くである。即ち第４図において「元」
は元鉱、ｒＧＪは犀鉱磁選梢鉱、「Ｇ＋Ｐ」はこの摩鉱
磁選と酸洗摩鉱精鉱とを併用した場合を示すが、不純物
濃度は、Ｔ、Ｆａベースで元−鉱の不純物濃度（１００
）に対してＣａＯで３％、ＭＪＯで５％、ＳｔＯ，で１
０％、ＭｎＯで２２％、Ｓでは６０チの水準まで夫々低
下し、精製率は極めて良好であり、摩鉱磁選と酸洗摩鉱
脱スライムの組合わせ処理は極めて有効であり、粉末冶
金用グレードの鉄粉が適切に得られることが確認される
。

本発明方法によるものの具体的な実施例について説明す
ると、以下の通りである。

実施例ｔ ＯＧダスト・ｉｏｏ　Ｋｆ（乾燥ペース）と水５５ｔを
パッチ式ロッドミルに入れ（パルプ濃度：約６５％）、
約３０分間、粉砕摩鉱した後８００ガウス　ドラム型磁
選機で湿式磁選な行い、フィルターで脱水し、乾燥量に
換算し一’（７９Ｋｆ（収率７９％）の鉄粉を回収した
。得られた鉄粉の粒度は２００メツシュ通過３２チであ
った。またこの鉄粉のグレードは次の＠３Ｎの磁選精鉱
の欄に示す′とおりであり溶接棒、化学カイロ、食品保
存用などの脱酸剤の原料に適した品位のものであった。

実施例２ 実施例１におけると同じＯＧダスト元鉱について前記し
た実施例１と同じに処理して得た水分約５５％を含む鉄
粉７４Ｋｇと３％塩酸溶液４０１を前記のパッチ式ロッ
ドミルに入れ（バルブ濃度約６５％）約１５分間摩鉱し
た　湿式サイクロンを用いて脱スライムを行い、さらに
約２００ｔの水で水洗しフィルターで脱水して不活性雰
囲気中で乾燥し精製鉄粉を得た。得られた鉄粉のグレー
ドは次の第４六に示すが粉末冶金用の原料に適した品位
のものであった。

第　　４　　次 なおこの第４衣と前記した第３表の結果にについて要約
して示しているのが第４図であり、好ましい結果である
ことは前述した通りである。

以上説明したような本発明によるときは、転炉による酸
素製鋼時に発生するＯＧダストを用い、各種工業用の有
効が金属鉄粉を適切に製造し得るものであり、しかもそ
の製造行程は比較的簡易で、上記したようにダストを原
料とすることと相俟って、比較的低コストに目的の金属
鉄粉を得しめるなどの作用効果を有しており、工業的に
その効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は転炉排ガスからのＯＧダスト１！１７０−シートの説
明図、第２図はその粉砕粒度と砿選鞘鉱品位の関係を示
した図表、第３図は塩酸濃度と不純物濃度および金属化
率の関係な示した図り、第４図はＯＧダストについて実
施例により得られた結果を要約して示した図表、第５図
はＯＧダストの断面を示す倍率２００倍の顕微鏡写真で
ある。 然してこれらの図面において、１は転炉排ガス、２は散
水、３はスクラバー、８はＯＧダストを示すものである
。 特許出願人　日本鋼管株式会社 同　　　　　鋼管鉱業株式会社 発　　明　　者　　山　　　口　　　征　　　夫同　　
　　　　　　　渡　　　辺　　　　　　　　潔同　　　
　　　　　　熊　　　井　　　辰　　　巳同　　　　　
　　　　　山　　　下　　　　　　　　中間　　　　　
　　　　斉　　　藤　　　　　　　　陽ヘ　ミーＪ 第　　／　ｌ ／ 第　、２　閤 第　Ｊ　圓 碕ｆｉｌｌ 第　５　圓 手続補正書（＠鉋ｐ 昭和　タフ。８．キ５　　ｔｌ 特許庁技能　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和ｒ？ｉ７ｗ　　　　許ｕ第ｔＯＦＥ３６ら号３、補
正をする者 事件との関係特許出願人 名称（氏幻Ｕ本＃Ｉ菅株式会社　イ色１６４、代理人 昭和　　　年　　　月　　　日　発λＸ６６　　補正の
対象 ＃Ｎｆｆ１ ７、補正の内容 別紙の通り 補　　正　　の　　内　　谷 Ｘ本ＩＪＡ明綱曹中第５貢下から７何目「毎日約６００
Ｖと」とあるのを１毎月約６００Ｉ’と」と訂正する。 認、同７貞１］何目から１２行目Ｃ？：、かａて「同じ
くＯＧダスト中の微粉部分ｄ浴鉄が蒸気が縦紬した部分
と推雉さｎ、Ｊとある記載を削除する。 メ同ＩＩ廁３行目ｆ２６★塩酸水浴液中でＪとめるのを
ｉ２．５貴塩酸水Ｍ欣中で」とＦｉＴ正する。 乞同】５廁「第３衆」を伏角のようぜこ訂正する。 弐同１６廁［第４表Ｊを以下のように訂正する。　　・
乙、同Ｉ７責７何ａ　ｒ４ｑ効カ５省稠鉄扮をＪとΦる
のを１”儒゛幼ｌ蛍−鉄粉を」と訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　転炉ＯＧダストを衝撃圧縮粉砕し２００メツシュ通
   過２５〜４０チに粉砕摩鉱した後湿式法で磁力選別する
   ことを特徴とする転炉ＯＧダストを用いた工業用鉄粉の
   製造法。 ２　転炉ＯＧダストを衝撃圧縮粉砕し２００メツシュ通
   過２５〜４０％に粉砕摩鉱した後湿式法で磁力選別して
   得られる金属鉄粉に０３〜（１９Ｎの鉱酸溶液を加えて
   衝撃圧縮粉砕し、次いで洗滌処理してから脱スライム処
   理する転炉ＯＧダストを用いた工業用鉄粉の製造法。 ３　鉱酸中にインヒビターを添加する特許請求の範囲第
   ２項に記載の転炉ＯＧダストを用いた工業用鉄粉の製造
   法。