JPS6059287B2 - 製鉄工場排出ダストの塊状化法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塊状化法（ａｍｇｌｏｍｅｒａｔｌｏｎ）、よ
り詳しくは製鉄工場排出物の塊状化法に関する。

銑鉄及ひ鋼の製造中には鉄分に富む微細粒子状の固体副
生物がいくつか生成する。

これらの副生物を再生利用することは、その中に有用な
鉄分が含まれており、また廃棄の問題がなくなる点から
経済的に望ましいことである。このような製鉄工場排出
物には、塩基性酸素炉、平炉及び高炉法の煙霧から回収
された粉塵、ミル・スケール微粒子、チャンバー、ダス
ト （ｃｈａｍｂｅｒｄｕｓｔ）、並びにスラッジもし
くはフィルター・ケーキがある。主としてこのような排
出物のダスト化傾向のために、この微細粒子を比較的大
きなペレットに塊状化して、その取り扱いと搬送を便利
にすることが望ましいか、場合によつては絶対に必要で
あることが見出されている。特に、これを製鉄処理に装
入原料の１つとして再循環させようとする場合に上記の
ことがいえる。このような副生物の塊状化に対しては種
々の方法が提案されている。しかし、これらの方法の多
くはコストが高くつくか、或いは生成した塊状物の構造
特性が貧弱であるために大きな成功を得ていない。たと
えば、提案された方法の１例は、微細含鉄粒子を成形し
た多数の塊状物または小球体を高温（例、２０００゜Ｆ
＝１１００′Ｃ）で粒子の初期溶融を得るのに充分な長
時間のあいだ焼結して、もろい１個の塊りにすることに
よつて一体化した塊りに凝結し、その後これを砕いてふ
るい分けするものである。

別の例ては、微細粒子をベントナイト並びに石灰か粉砕
石灰石のどちらかと混合し、塊状物に成形し、これをそ
の後２４００−２５００′Ｆ（１３２０〜１３７０℃）
の温度に加熱して硬化ペレットを生成させる。さらに別
の方法では、微細粒子をケイ酸ナトリウム、コールター
ル、ビチユーメン、使用済み亜硫酸液、等の結合剤と混
合し、次いて塊状物に成形し、これを高温下で長時間加
熱して一体的に結合した塊りを生成させる。これらの方
法で製造された塊状物の多くは、製鉄処理に再循環させ
ると、使用した結合剤が不純物とスラグの生成量を増大
させ、これに相応して効率を低下させるので、再循環は
望ましくない。

また、これらの方法の殆んど使用される高温度と長時間
の加熱は、大きな装置と高エネルギーを必要とするので
非常にコストがかかる。恐らくさらに重要なことである
が、得られた硬化塊状物は、取り扱い、搬送及ひ貯蔵中
の破壊に耐えるのに充分な構造強度を有しないことが多
い。本発明の第一の目的は、鉄分の多い製鉄工場副生物
ダストから破砕に耐える高強度塊状物を製造するための
費用のかからない低温法を提供することてある。

本発明の別の目的は、上記のような方法であつて、それ
により製造された塊状物が製鉄処理への装入原料として
好適であるような方法を提供することである。

本発明の方法は、概括すると、１または２種以上の製鉄
工場排出ダスト、２ないし２哩量％の結合剤及び０．５
ないし５重量％のケイ酸質物質（％はいずれも混合物の
総乾燥重量に基すく）を含有する湿らせた混合物を同時
粉砕することなく調製し、この湿つた混合物を高温下て
製鉄工場排出ダスト中に含有されている過焼（０ｖｅｒ
ｂｕｒｎｅｄ）石灰及び／またはスラグを水和するのに
充分な時間のあいだ熟成し、熟成した混合物を多数の塊
状物に成形し、塊状物の水分を５重量％以下に調整し、
塊状物を比較的低い温度て破砕に耐える硬化形態に熱水
硬化させるという工程を含む。

また、本発明によれば、硬化塊状物の破砕または圧縮強
度は、これを熱水硬化工程のすぐ後に乾燥工程に付する
ことによりさらに増大させることができる。本明細書で
使用する゜゜製鉄工場排出ダストとは、好ましくは約３
０ないし８唾量％の鉄を含有する鉄分に富んだ微細固体
粒子及び微粉を意味し、これは製鉄処理から副生物とし
て回収されるものてあつて、これには塩基性酸素炉（Ｂ
ＯＦ）、平炉、高炉及び電気炉処理の煙霧から捕集され
たダスト、ミル・スケール微粒子、グリッド室ダスト、
ペレット化鉄鉱石から分離してきたくず、並びにこれら
の混合物が含まれる。

ＢＯＦダストは極めて微細な粒子からなり、その大部分
は通常球形であり、約８０％が０．５ミクロン以下であ
り、約２０％は０．１ないし０．３ミクロンであり、若
干は０．０５ミクロン程度の微粒である。

”ＢＯＦダストは普通若干のスラグ、過焼石灰及び黒鉛
を含有しており、製鋼の原料の一部として使用したクズ
鉄の種類によつては若干の亜鉛、鉛及びその他の金属元
素を含有していることもある。スパークボックス微粒子
はＢＯＦダストと同じ製造工程中に発生する。この微粒
子の化学組成はＢＯＦダストと類似しているが、粒度は
一般により大きく、主として不規則な形状の溶融スラグ
及び酸化鉄からなる。平炉ダストはＢＯＦダストと化学
的にも物理的Ｉにもよく似ているが、スラグと過焼石灰
の含有量がより小さい。

高炉ダストは煙道ガスから捕集される。

大きな粒子がまずダスト・コレクターで除去され、その
後微粒子は通常ウェット・スクラバーで捕集された後、
スラッジから真空フィルターケーキとして回収される。
約６メッシュより粗大な高炉ダストは大部分が石灰石、
コークス及び鉄くずからなる。より微細な煙道ダスト及
びフィルターケーキの化学組成は、多くの工場の分級器
があらゆる種類の固体排出物を処理する場所であると考
えられるので一定ではない。ミル・スケールは主として
金属鉄、若干の酸化鉄及び熱いトップ耐火物に由来する
不純物からなる。

大きな粒子はふるい分けられ、高炉に直接戻すこともて
きる。本発明の方法て使用する微細粒子は、これを該処
理に戻す前に塊状化を必要とする。グリッド室ダストは
、塗装またはガルバナイジングのような各種の仕上げ操
作を行う前に外面の酸化皮膜を除去するために鋼インゴ
ット等の表面を研磨するときに生成する。

このダストには、砂、酸化アルミニウム、合成研磨材等
の種々の研磨材料並びに鋳鉄微粒子が混ざつている。代
表的な製鉄工場排出ダストの化学組成と粒度分析はそれ
ぞれ次の第１表と第２表に挙けてある。

本発明によると、１または２種以上の製鉄工場排出ダス
トを微細結合剤及ひ微細ケイ酸質物質と混合して出発混
合物をまず調製する。

出発混合物の各成分は乾燥状態でいつしよに混合しても
よいし、或いは水にいつしよに加えてから混合して、均
質分散液を形成してもよい。許容しうる結合剤には、カ
ルシウム及びマグネシウムの酸化物、水酸化物及ひ炭酸
塩並びにこれらの混合物があり、石灰と消石灰が好まし
い。

結合剤の使用量は、乾燥固体分の合計重量に基ずいて２
ないし２鍾量％の範囲内である。結合剤の濃度が２重量
％より低いと、一般に取り扱いや搬送に対して強度か不
充分な硬化塊状物しか生成しない。出発混合物中の結合
剤濃度の上限は主として使用した製鉄工場排出ダスト中
に含まれているケイ酸塩及びその他のスラグ形成不純物
の量によつて決まる。２鍾量％を越える量は塊状物の強
度を認めうる程増大させないし、鉄分の濃度をそれだけ
希釈する。

好ましくは、出発混合物中の結合剤の使用量は乾燥固体
分の合計重量に基ずいて約５ないしｗ重量％の範囲内で
ある。本発明の方法て使用するケイ酸質物質は熱水硬化
工程の条件下で結合剤と反応してこれとのシリケート結
合を形成することのできるシリカを含有する任意の天然
または合成ケイ酸質物質でよい。

許容しうるケイ酸質物質の代表例には、微粉砕石英、ケ
イ砂、ベントナイト、ケイソウ土、フラー土、ケイ酸ナ
トリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケ
イ酸アルミニウム、火成シリカ（ＰｙｒＯ？Ｎｉｃｓｉ
ｌｌｃａ）、各種の水和シリカ、及びこれらの混合物が
ある。微粉砕石英とケイ砂が好ましい。出発混合物にお
けるケイ酸質物質の使用量は、乾燥固体分の全重量に基
ずいて約０．５ないし５重量％の範囲内であつて、３重
量％であるのが好ましい。製鉄工場排出ダスト、結合剤
及びケイ酸質物質に加えて、他の強化添加剤を出発混合
物に混入して生成する硬化塊状物の強度をさらに増大さ
せることもできる。

たとえば、アルカリ金属（例、ナトリウム及びカリウム
）の酸化物、水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、硫酸塩、重
硫酸塩及びホウ酸塩並びにこれらの混合物を３重量％ま
での範囲の量て添加することができる。中ても、水酸化
ナトリウム、炭酸ナトリウム及び重炭酸ナトリウムが好
ましい。この物質が約３重量％を越える濃度だとさらに
強化が得られるが、塊状物を製鋼処理に再循環させたと
きに、このような高濃度だと製鋼処”理の操作が困難に
なることがあるかもしれない。約０．０５重量％程度の
低濃度でも塊状物の強度をかなり増大させるが、一般に
この強化剤は約０．１５ないし１重量％の量で混入する
のが好ましい。この強化剤は水溶液の状態て出発混合物
に添加するのが好ましい。水溶液の強度及び濃度は約１
０ないし７５重量％の範囲内でよく、約５０％溶液が好
ましい。この強化剤は乾燥形態で微細粒子として添加す
ることもできるが、その吸湿性、毒性、及び腐食性のた
めに、水溶液を使用する方が好ましい。水溶液は、取り
扱いが容易で出発混合物全体に均一に分散するという別
の利点も与える。強化剤水溶液の使用濃度は、最初の出
発混合物の含水量、生の塊状物の成形に使用する技法に
望ましい最適含水量等の因子の観点に応じて決定する。
有機塩基及びその塩、たとえば第四級アンモニウムヒド
ロキシドやクロリド及びアミンは、熱水硬化工程の条件
下てアルカリ金属酸化物、水酸化物、炭酸塩及び重炭酸
塩と同様に反応して、結合強度が向上した塊状物を与え
ることが判明した。このような化合物の代表例には、テ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルア
ンモニウムヒドロキシド、テトラエタノールアンモニウ
ムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシエチルアンモニ
ウムヒドロキシド、フエニルトリメチルアンモニウムヒ
ドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキ
シド、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジ
エチレントリアミン及びトリエチルアンモニウムクロリ
ドがある。所望により、微細炭素質物質のような固体還
元剤を出発混合物に添加してもよい。硬化させた塊状物
を金属化させる場合やＢＯＦダストのような使用した製
鉄工場排出ダストがかなりの量の亜鉛及び／または鉛（
これらは塊状物を製鋼炉に装入する前に塊状物から除去
されねばならない）を含有している場合には、固体還元
剤の添加は特に有利てある。本発明の熱水硬化工程は比
較的低い温度て行われるのて、固体還元剤は硬化した塊
状物中に実質的に完全な形で残つている。したがつて、
酸化鉄から金属鉄への転化及ひ塊状物に存在しているこ
とのある亜鉛及び／または鉛酸化物の還元にこれが利用
されうる。硬化塊状物は、これを追加の還元剤を添加せ
ずに約１９００ないし２４００′Ｆ（１０４０゜Ｃない
し１３２０′Ｃ）の範囲の高温度に単に加熱するだけて
金属化、すなわち酸化鉄から金属鉄への転化並びに亜鉛
及び／または鉛の除去（すなわち、その酸化物の還元）
を行うことができる。使用する固体還元剤は、コークス
、コークブリーズ、無煙炭、歴青炭、亜炭等の炭素含有
物質である。固体還元剤は遊離炭素を含有し、使用した
製鉄工場排出ダスト中に存在する遊離炭素と合せて後続
の加熱工程中に全部の酸化鉄を金属鉄に転化し亜鉛及び
／または鉛酸化物を還元するのに充分な炭素を供給しな
ければならない。熱水硬化工程の温度は炭素質物質の燃
焼温度より実質的に低く維持し、塊状物の遊離炭素の実
質的に全部がなお還元に利用できるようにしておく。し
たがつて、所望の還元を得るのに必要な固体還元剤の量
を決めるのは簡単てある。すなわち、出発混合物の各成
分中に存在する鉄、亜鉛及ひ鉛酸化物を還元するのに化
学量論的に必要な有効炭素に相当する量である。固体還
元剤の使用量は化学量論的に必要な量より若干過剰であ
るのが好ましい。

しかし、塊状物の圧縮強度の不必要な低下や塊状物の鉄
分含有量の希釈を防ぐためにこの過剰分は最小限に保つ
べきである。一般に、出発混合物中に使用する固体還元
剤の量は、出発混合物の合計当量固定炭素を乾燥固体分
の合計重量に対して約５ないし２５重量％、好ましくは
約１０ないし１５重量％の範囲内とするのに充分な炭素
を含有している量である。出発混合物に添加する水の量
、並びに出発混合物に含まれている製鉄工場排出ダスト
、結合剤、ケイ酸質物質及ひその他の固体添加剤の平均
粒度分布は、使用する製鉄工場排出ダストの物理的及び
化学的性質並びに採用する塊状化技法に応じて変つてい
る。たとえば、ドラムまたはディスクを使用するペレッ
ト化法を利用して球形ペレットを・形成する楊合、湿つ
た出発混合物の水分の合計量は一般に約４ないし１４重
量％、好ましくは約６ないし９重量％の範囲内とすべき
である。一方、プリケツト化ブレスを利用する場合、湿
つた出発混合物中の水分の合計量は一般に約２ないし７
重量・％、好ましくは約３ないし５重量％とすべきであ
る。出発混合物中に含まれる種々の固体物質の粒子寸法
は一般に約１０ないし４００メッシュの範囲内でよいが
、全部が約２０メッシュより小さいのが好まノしい。

粒度が約１０メッシュより粗大てあると、各成分の均質
混合物を得ることか困難となりがちで、場合によつては
得られた硬化塊状物中に必要な高強度結合を形成するの
には不充分な表面積しか与えないこともある。したがつ
て、出発混合物の各物質の粒度は１０メッシュ以下の範
囲内に調整され、全固体物質の少なくとも半分以上が２
００メッシュより小さい粒度であるのが好ましい。第■
表に示した代表的な製鉄工場排出ダストの粒径分析によ
り明らかな如く、これらのダストのうちいくつかの実質
的部分の粒子は４００メッシュより小さい。例えば、代
表的なり０Ｆダストの６３．３鍾量％が４００メッシュ
未満の粒子寸法を有するが、それらは４００メッシュお
よび５００メッシュのスクリーンと共に通過してしまう
。同様に、代表的な平炉ダストの９鍾量％（表に示した
数値の合計）および代表的なスパーク箱微粒子の１３．
２５重量％が４００メッシュのスクリーンを通過する。
湿つた混合物を塊状化の前に或る条件下で熟成しないと
、塊状物の膨潤やひび割れが熱水硬化工程中に起つて、
硬化した塊状物を実質的に脆弱にすることが判明した。
現時点では完全にわかつているわけではないが、膨潤や
ひび割れは多くの製鉄工場排出ダスト中に普通相当の量
で存在している過焼石灰及び／または水和可能なスラグ
物質の水和によつて生じる体積膨張に原因があると考え
られる。本発明によつて熟成工程を使用すると、明らか
に過焼石灰及び／または水和可能なスラグの少なくとも
実質的な量が熱水硬化工程の前に水和され、膨潤やひび
割れが最小限となる。この熟成は、湿つた出発混合物を
密閉容器の中に入れて水蒸気を含有する湿つた雰囲気の
存在下て高温度に招時間まての時間加熱することはによ
つて行うのが有利てある。

所望の熟成は、最初は大気圧である密閉容器の中に湿つ
た出発混合物を入れ、飽和または実質的に飽和の水蒸気
の存在下でこの混合物を約８０ないし９０℃の温度に約
２ないし梠時間、好ましくは約１２ないし２橢間加熱保
持することによつて得られる。より低い加熱温度とより
短い加熱時間も使用で．きるが、硬化した塊状物の強度
が低くなることが判明した。

所望により、加圧容器を使用して、より高温で加圧して
熟成を促進させることもできる。この方法を使用する場
合、約１０．５ないし２８．１ｋ９１ｄの範囲内、好ま
しくは約１４．１ｋ９１ｃ！ｉの圧カーと、約１８６な
いし２３７Ｃの温度と、約１紛ないし３時間、好ましく
は約３０ないし６紛の加熱時間が使用できる。このよう
な高温高圧の使用は、操業コストが高くなるので一般に
はあまり好ましくない。所望の熟成、すなわち過焼石灰
及び／またはスラグの水和を達成するのに必要な温度と
時間は、これらの物質の濃度及び出発混合物に使用した
製鉄工場排出ダストの粒度に大いに依存し、これらの物
質の濃度が高い程、また製鉄工場排出ダストの粒度が大
きい程、一般により長時間の熟成が必要となる。熟成後
、この混合物を、モールディング、ベプリケツト化、ペ
レット化、押出成形その他の慣用・の塊状化技法によつ
て、その使用目的に望ましい寸法と形状の生の塊状物に
成形する。

生の塊状物は円筒形、球、卵型、まくら型等の比較的簡
潔な形状に成形して、取り扱い中に割れたり壊れたりし
やすい薄い部分とか鋭くとがつた角が実質的にないよう
にするのが好ましい。塊状物の形状は、これを積重ねた
ときにすき間がなくぎつしりつまつて、次の熱水硬化工
程中に水分含有加熱流体がその間を通過するのが妨げら
れることのないように考えられる。球形ペレットの形状
の場合、生の塊状物の直径は一般に約５ないし３５ｗ１
ｔ１好ましくは約１０ないし２５Ｔｎである。プリケツ
ト化法を使用する場合には、塊状物はまくら型または卵
型が好ましく、その長径は５ｈまでの範囲である。しか
し、これより大きい塊状物も本発明の方法によつて形成
できる。硬化させて得られる塊状物が許容Ｌうる圧縮強
度を有するようにするには、生の塊状物の含水量を熱水
硬化工程の前に５重量％以下に調節しなければならない
ことが判明した。

この水分調節は、約４００℃まての好都合の乾燥温度て
乾燥器のような慣用の乾燥手段によつて行うことができ
る。もちろん、含水量を５重量％以下に低下させるのに
必要な時間は、使用する乾燥温度、生の塊状物の含水量
、含水量の低下目的値、生の塊状物の大きさと形状、等
に応じて変つてくる。乾燥速度は生の塊状物の破裂が起
る速度より低くしなければならない。所望により、生の
塊状物を実質的に乾ききつた状態まて乾燥し、その後含
水量を所望の程度に上昇させるのに充分な水を噴霧する
という方法をとつてもよい。生塊状体の水分含量を５重
量％もしくはそれ以下に調整してから、オートクレーブ
のような反応室あるいは圧力容器中に入れ、湿潤状態で
高温に加熱し、各粒子の硬化・結合を行ない一体化した
高強度塊とする。

硬化塊状体はこうして熱水硬化工程により得られるが、
その強度は温度・時間および雰囲気含水量によつて定ま
る。生塊状体または未硬化塊状体へ熱を加えることは、
多くの方法のうちのいずれかによつて行ない５得る。

蒸気の使用は、蒸気が熱源であると同時に熱水反応に必
要な水分源であるために、好ましい。飽和蒸気または実
質上飽和した蒸気のいずれを使つてもよい。高温の過熱
蒸気を使用すると乾燥状態となるため弱い塊状体がもた
らされる。し−たがつて、飽和蒸気の温度・圧力を示す
（あるいはそれに近似した）蒸気を使用することが好ま
しい。一般に約１００〜２４４℃、好ましくは約２０８
〜２２５℃の範囲の温度を使用することによつて適当す
る時間で生塊状体の硬化を十分行なうことができる。熱
水反応は大気圧下で行なうことができるが、大気圧以上
の圧力、すなわち、慣用の圧力容器の能カー杯の圧力て
行なつて、硬化時間を短縮すると共に生成した硬化塊状
体の強度を改善することが好ましい。

一般に、経済的観点から、使用する圧力の上限は３５．
２ｋ９′ｄとすべきてある。好ましくは、この圧力は約
１０．５〜２４．６ｋｇＩｃ！ｉの範囲に在る。反応室
での塊状体の滞留時間は、反応室の圧力、温度、雰囲気
、さらにはその塊状体の組成等のいくつかのプロセス変
数によつて決まることは理解される。

いずれの場合にあつても、上記滞留時間は、塊状体を構
成する各粒子の硬化および結合によつて硬化した高強度
のものが得られるのに十分なものでなければならない。
高温・高圧を使用する場合、熱水硬化■程の所要時間は
一般に約５分ないし約８時間、好ましくは約３０〜６紛
の範囲である。硬化した塊状体は反応室から取り出して
、冷却後そのまま使用される。

反応室から取り出したとき、その高温の硬化塊状体は一
般にほぼ０．５〜１．５重量％の遊離水分を含有してい
る。冷却したばかりの塊状体はすぐれた強度を示すが、
反応室から取り出してから直ちに、しかも認め得る程の
冷却がなされる以前に、それらを急速に乾燥して塊状体
に残留する水分の少なくとも実質的部分を除去すると、
硬化塊状体の圧縮強度が著しく改善されることが分かつ
た。このような乾燥はオープン中であるいは塊状体に温
風を吹きつけるなどして、いずれかの慣用方法で行なう
ことができる。一般に、この乾燥工程には約１００〜３
５０℃、好ましくは約１５０〜２５０℃の温度を利用で
きる。本発明の方法により示される結合機構の特別の性
質を規定する試みがなされた。

熱水硬化■程の加熱、圧力および湿分の各条件によつて
塊状体粒子の接触点においてゲル物質の生成がみられる
こと、およびこれらのゲル物質が塊状体の乾燥に際して
硬化し各粒子の間を結合することが分かつた。さらにま
た、シリカ含有物質、具体的にはケイ素、および結合剤
、具体的には石灰が上記のゲル物質の生成にとつて重要
な成分であること、そして強化剤がゲル生成を促進する
傾向にあることも分かつた。一般的には、アルカリ金属
化合物の使用によつて、アルカリ土の酸化物、水酸化物
および炭酸塩の場合よりも、より強力な結合が得られる
ことが分かつた。つまり、アルカリ金属化合物の存在下
で生成したゲル物質は、アルカリ土化合物の存在下て生
成したものと比較して、化学組成および／または物理的
構成が異なつているようである。以下の実施例は本発明
を説明するために示すものであつて、それを制限するた
めのものてはない。

実施例１ 結合機構の本質をよりよく理解するために、本発明の方
法により製造した塊状体のマトリックスの特性を同定す
べく研究を行なつた。

本明細書にｌ云う用語１マトリツクスョは塊状体（例え
ば、金属鉄、石灰、シリカ、スラグおよびコークス）の
うちの非鉄酸化物部分を指称するものてあり、塊状体を
共に結合するよう作用する。試験した塊状体は約２００
℃の温度、ほぼ１４．１ｋ９′ｄの圧力下て熱７水的に
硬化させたものであつた。結合剤として水酸化カルシウ
ム、ケイ素含有物質としてけいそう土（ＤｉａｔＯｍａ
ｃｅＯｕｓｅａｒｔｈ）を使つた。塊状体のマトリック
スは電子マイクロプローブを使つて調べた。観察結果に
よれば、いずれの塊状体のマトリックスも２相以上から
成るものであつた。マトリックスのうちの１相は、出発
混合物に加えた製鉄工場の排出ダストに含まれていたケ
イ酸塩およびその他の未反応添加物から成る残留物であ
ると考えられる。その他の相は明らかに熱水的硬化工程
期間中に形成されたものであつた。定量的には、Ｃａ，
Ｓｉ，ＦｅおよびＭｇが塊状体マトリックス中の主要成
分であることが分かつた。確実という訳ではないが、マ
トリックスの残りの部分は酸素および水から成るもので
あると思われる。次に、本発明によつて作つたペレット
の分析例を示す。

出発混合物は、ＢＯＦダストとミルスケール（重量比１
２）、Ｃａ（０Ｈ）２５重量％、ＳｉＯ２鍾量％および
水から成るものであつた。この混合物から成形したペレ
ットを約２１６℃の温度および１４．１ｋ９１ｃ７１ｆ
の圧力の蒸気の存在下で約３０分間熱水的に硬化させた
。電子マイクロプローブ分析によれば、Ｃａ，Ｓｉ，Ｆ
ｅおよびＭｇがペレットのマトリックス中の主要陽イオ
ンであることが分かつた。さらに別の分析を行なつたの
ではないが、これらの元素は酸化物および水和物の化合
物として存在すると考えるのが合理的である。それぞれ
の元素の濃度は均一でなく、そのため組成の異なる多く
の相が存在するのが観察された。しかし、マトリックス
の平均的組成はＣａＯ８．６重量％、ＳｌＯ２７．４重
量％、ＭｇＯ３．鍾量％、ＣａＯ／ＳｉＯ２の比約１：
２であつた。この分析から得たデータからは、カルシウ
ム、ケイ素、鉄およびマグネシウムの認め得る程の量の
単一水和物が生成したものとは思われなかつた。塊状体
の反応保持時間が比較的短かかつたため、化学平均が得
られなかつたと考えるのが妥当である。

含有化合物の反応の研究からは、マトリックスの大部分
は結晶程度が低いと考えるのが合．理的である。このこ
とは、Ｘ線回折分析によつても、結晶状態を示す特徴的
ピーク図形を示さないことによつて確認された。実施例
２ 第１表および第■表に示した各種の製鉄工場のこ排出ダ
ストから成形した塊状体の破砕強度または圧縮強度を評
価するために、一連の試験を行なつた。

ミルスケール、火花屑、ペレット屑、グリツトチヤンバ
ーダストおよび高炉ダスト等の粗いダストの一部を、出
発混合物に加えるに先立つて、ク１００メッシュスクリ
ーンを通るまでに粉砕した。ＢＯＦダストおよびフィル
ターケーキ等のより微細なダストは何ら処理をすること
なくそのまま加えた。別々のバッチへの出発混合物の成
分はパンミキサーで共にブレンドされた。

一種もしくはそれ以上の製鉄工場排出ダストの他に、こ
の出発混合物には、Ｃａ（０Ｈ）２５重量％またはＣａ
Ｏ３．７５重量％、ならびに強化剤１〜３重量％が含ま
れていた。最初のブレンデングの後で、混合物全重量を
基準に、５〜１５重量％の水を加え、さらに１紛間混合
を続けた。この水分を添加した出発混合物の各バッチを
閉じた容器内に置くことによつて、水分のフ存在下、約
８０〜９０℃の温度で２麟間以下の時間それらを熟成し
た。５０〜６０ｒ′Ｐｍで回転する航空機用タイヤ（直
径１６インチ、深さ６インチ）を使つて、上記熟成出発
混合物からペレットを成形した。

少量の前記湿分・添加出発混合物を最初上記タイヤに入
れ、小さな種子核が生成してから、追加量の出発混合物
を加えて直径約１５ＴＳＲの球形ペレットに成形する。
各バッチからランダムに選んだ托個の生ペレットの破砕
強度または圧縮強度をカテロン（ＣａｔｌｌｌＯｎ）バ
”ネ試験機を使いポーリング化後直ちに測定した。別の
１５個のペレットを各バッチから任意に選んで、３８ａ
ｒ１の高さから１２．７Ｗ１！ｔの鋼板上にそれぞれ落
下させることによつて衝撃強度を測定した。衝撃値は破
壊した平均個数によつて決定した。これらの試験結果は
第■表および第■表に掲ける。生ペレットの残６のもの
は約１１０℃の温度て乾燥した。３柵の乾燥生ペレット
を各バッチからランダムに選んで、そのうちｂ個のペレ
ットについて破砕強度または圧縮強度を、別のｂ個のペ
レットについて衝撃強度を前述のようにして測定した。

これらの試験結果は第■表および第■表に掲げる。各バ
ッチからのペレットを沸騰水１．５ｅを入れた５リット
ル容量のセンコーメンゼル（ＣｅｎｃＯＭｅｎｚｅｌ）
型高圧オートクレーブ内に置いた。

次に、オートクレーブを加熱、２１６℃の温度、２１．
１ｋ９１ｃＩｔの圧力に維持した。予め選んだ５分、１
５分あるいは３紛の保持時間経過後、蒸気を解放してオ
ートクレーブからペレットを取り出した。この硬化ペレ
ットは次いて約１１０℃の温度で１５〜６０分間オープ
ンにより乾燥することによつて、残留水分の少なくとも
１部を除く。各バッチからランダムに選んだ托個の硬化
ペレットの破砕強度または圧縮強度をデリオン（Ｄｉｌ
ｌｌＯｎ）試験機を使つて測定した。結果は第■表およ
び第■表に示す。いくつかのバッチからの硬化ペレット
を電気炉中で酸化性雰囲気の存在下、約９８０℃（１８
００゜Ｆ）の温度に加熱した。上記ペレットおよび同じ
バッチからの他のペレットについて、慣用の方法で、リ
ングー（Ｌｉｎｄａ）還元試験および転ろがし試験を行
なつた。結果は第Ｖ表に掲げる。これらの試験結果から
、比較的低い温度および短かい反応保持時間を使用した
にもかかわらす、本発明の方法により、各種製鉄工場排
出ダストおよびそれらのダストの混合物から強度の大き
い塊状体を製造し得ることが分かる。

単独の製鉄工場排出ダストとして高炉煙道ダストおよび
スラジを含む出発混合物から製造した塊状体は他の製鉄
工場排出ダストから製造したものよりも構造上の強度が
小さい。第■表に示すように、これらのダストは各種割
合で他のダストに混合することができ、構造上の強度特
性の実質上大きな硬化塊状体を製造し得る。また、反応
室での保持時間を長くすることによつて破砕強度を増大
し得ることも分かる。多くの実際的用途に使用可能とす
るためには、製鉄工場排出ダストから作つた塊状体は所
要の取扱い、貯蔵および輸送に耐えるに十分なだけ構造
的に健全てなければならない。

製鋼工程に戻して使用する場合には、その処理条件があ
る程度まで塊状体に要求される強度を決める。例えは、
長距離を輸送されねばならないということがないとか、
または／および取扱いが特に乱暴であるということがな
ければ、高炉に装入する塊状体としては一般に約４５．
４〜６８ｋ９の圧縮強度で十分であると考えられる。し
かし、取扱いおよび輸送期間中および製鋼炉に導入する
期間中に、塊状体が確実に完全なものであるようにする
には、より高い破砕強度または圧縮強度が通常望まれる
。第■表ないし第■表に示した試験結果からは、４５．
４〜６８ｋｇよりはるかに大きな圧縮強度をもつた硬化
ペレットが本発明の方法により製造し得ることが分かる
。第■表に示す結果からは、製鉄工場排出ダストから製
造した硬化塊状体の圧縮強度が、続いて高温で加熱する
ことによつてさらに増大させ得ることが分かる。さらに
、本発明の方法により製造した塊状体が一般に良好な被
還元性および耐磨耗性を示すことも分かる。本発明の方
法ては硬化工程期間中、酸化も還元も行なわれないが、
この点、従来の高温塊状化法の多くにあつては酸化が行
なわれる。

したがつて、微細石灰あるいはコークス等の固体還元剤
を塊状体に加えることができ、これにより、還元が促出
され、高炉操業をより効率のよいものとする。所望なら
ば、高炉煙道ダストおよびスラジ中゜め炭素を、強度の
あるペレットを製造するために他のダストと混合するこ
とによつて、経済的にかつ効率よく利用できる。本発明
の方法にあつては結合剤として使用され得る石灰もまた
、高炉操業上いくつかの問題を引き起こすと考えられて
いるファイヤライト（Ｆａｙａｌｌｔｅ）スラグの生成
を防止すべく作用する。

本発明の別の重要な面は塊状体の硬化が低温度で得られ
、したがつて、非常にわずかの熱エネルギーしか必要と
しない点である。このエネルギー必要量は硬化剤として
Ｃａ（０Ｈ）２の代わりに焼成石灰を使用することによ
つて硬化ペレットから熱を回収するとさらに低下させる
ことができる。所望により、生ペレットは、加熱空気ま
たはオープンフレームを使用することにより、反応室で
蒸気によつて乾燥・加熱するよりも経済的に加熱・乾燥
できる。実施例３ 結合剤〔Ｃａ（０Ｈ）２〕、ケイ素含有物質〔−３２５
ノメツシユＳｉＯ２〕および強化剤〔Ｎａ２ｃＯ３〕の
量を変えた出発混合物から調製したペレットの破砕強度
または圧縮強度を評価するために試験を行なつた。

これらの試験にはＢＯＦダスト３唾量％、高炉煙道ダス
ト〔−２００メッシュ〕３０重量％、およ門びミルスケ
ール（−２００メッシュ）４唾量％を含む製鉄工場排出
ダストの混合物を使用した。製鉄工場排出ダストの混合
物は予めオートクレーブで処理して過焼石灰および／ま
たはスラグを水和した。出発混合物の各成分を一緒にブ
レンドしてか）ら、水（乾燥混合物の全重量を基準に１
０重量％）を各バッチに添加し、さらに１紛間混合を続
けた。得られた混合物をペレットに成形し、実施例２に
説明したと同様の方法で乾燥した。

それぞれ異７なつたバッチからの乾燥ペレットを次いで
オ―トクレーブ内に入れ、約２００℃、２１．１ｋ９１
ｃイてそれぞれの時間加熱した。冷却後、ペレットの破
砕強度または圧縮強度を測定した。これらの試験の結果
を次の第■表に掲げる。フ これらの結果から、破砕強度または圧縮強度が、本発明
の方法の範囲内でケイ素含有物質の量および強化剤の量
をそれぞれ増加させることによつて、向上することも分
かる。

実施例４ 各種製鉄工場排出ダストの混合物から調製したペレット
を使つて一連の試験を行ない、硬化工程に先立つて生ペ
レットの湿分含量が硬化ペレットの最終破砕強度または
圧縮強度に及ほす影響を決定した。

使用した出発混合物の組成を第■表に掲げる。出発混合
物のそれぞれのバッチに量を変えた水を添加した。

それらの湿分添加混合物を直径１５ｍの生球形ペレット
に成形し、この生ペレットを実施例２に述べたと同様な
方法でオートクレーブ中で熱水的に硬化させた。冷却後
、硬化ペレットの破砕強度または圧縮強度を測定した。
これらの試験結果は第■表に掲げる。これらの結果から
分かるように、５重量％以上の湿分含量の生塊状体から
得た硬化塊状体は破砕強度または圧縮強度が小さく、一
方湿分５重量％あるいはそれ以下の生塊状体から製造し
たものは破砕強度または圧縮強度が非常に大きいことが
分かる。

実施例５ 次の組成の乾燥ブレンド混合物から塊化ペレットを調製
した。

この混合物に水を加えることによつて湿潤化したが、そ
の水の量は水分添加混合物の全重量の約１５重量に等し
い量であつた。

水分添加混合物を２つの別々のバッチに分けた。第１番
目のバッチを湿潤化した閉容器に約８０〜９０゜Ｃ、大
気圧下て約２＠間だけ貯蔵した。

混合物の温度は４吟以内で約９８゜Ｃに達した。このよ
うな温度上昇は明らかに石灰と水との発熱反応によるも
のであつた。２＠間の熟成期間経過後、直径２５．４順
の球形ペレットを慣用のボール化装置によつてこのバッ
チから成形した。

湿分含量が約５重量％である生ペレットを次いでオート
クレーブに入れ、２１．１ｋ９１ｃ７１ｉで１時間熱水
的に硬化させた。オープンで乾燥し、空気中で冷却して
から、ランダムに選んだ１陥のペレットの圧縮強度を測
定したところ、平均圧縮強度は２０８．７ｋｇであつた
。第２番目のバッチを周囲条件下で蓋付容器に貯蔵した
。明らかに前述の発熱反応のために、この第２番目のバ
ッチの温度も、第１番目とほぼ同じ時間で大体同一の最
高温度に達した。この最高温度に達してから直ちに、こ
の第２番目のバッチを容器から取り出し、室温にまで冷
却したが、約３時間要した。約２４時間の全保持時間経
過後、２５．４＝直径の球形ペレットをこの第２番目の
バッチから成形し、第１番目のバッチと実質上同じ方法
でオートクレーブ中で硬化させた。第２番目のバッチか
ら成形した硬化ペレットにはすべてふくれおよび割れが
見られた。これらの結果から、所要特性をもつた製鉄工
場排出ダストから硬化塊状体を製造するためには、生塊
状体を熱水硬化工程に先立つて高温下、湿潤状態の下で
熟成しなければならないことが分かる。

実施例６ 次の組成の乾燥ブレンド混合物から塊化ペレットを成形
した。

この混合物に水を加えることによつて湿濶化したが、そ
の水の量は混合物乾燥重量に対して約１０重量％に等し
い量であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 過焼石灰、水和しうるスラグ物質及びこれらの混合
   物よりなる群から選ばれた水和しうる物質を含有してい
   る製鉄工場排出ダストから硬化した塊状物を製造する方
   法であつて、（ａ）該製鉄工場排出ダスト、２ないし２
   ０重量％のカルシウム及びマグネシウムの酸化物、水酸
   化物及び炭酸塩及びこれらの混合物よりなる群から選ば
   れた結合剤、並びに該結合剤と反応してこれとシリケー
   ト結合を形成することのできるケイ酸質物質０．５ない
   し５重量％を含む湿つた混合物を同時粉砕することなく
   調製し、ここで上記重量％は該湿つた混合物の乾燥固体
   分の合計重量に対するものであり、また該湿つた混合物
   中の固体分の粒度は１０メッシュ以下であり；（ｂ）こ
   の湿つた混合物を、高温度において水蒸気を含有する湿
   つた雰囲気の存在下で混合物中に含まれる該水和しうる
   物質の実質的に全部を水和するのに充分な時間のあいだ
   熟成し；（ｃ）熟成した混合物を不連続の緻密な塊状物
   に成形し；（ｄ）この塊状物の含水量を塊状物の総重量
   に対して５重量％以下に調整するように、該塊状物の破
   壊が起る速度より低い乾燥速度で該塊状物を乾燥し；（
   ｅ）該塊状物を１００ないし２４４℃の温度で、硬化し
   て一体的に結合した塊状物を形成するのに充分な時間の
   あいだ飽和または実質的に飽和の水蒸気と接触させてこ
   れを熱水硬化させ；（ｆ）硬化した塊状物を冷却する； という工程からなる方法。 ２（ｇ）該硬化塊状物を、該熱水硬化工程の直後で実質
   的冷却より前に乾燥して、これに含まれている水分の実
   質的部分を除去するという工程をさらに含む特許請求の
   範囲第１項の方法。