專(zhuān)利名稱(chēng)：用于還原性鋼精煉的鋼精煉材料及其造粒的方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種處理煉鋼粉塵用的顆粒材料及其制造方法，所述材料用于收集有價(jià)值的金屬，該金屬來(lái)自由煉鋼裝置如電爐和轉(zhuǎn)爐的和高溫排出氣體一起所產(chǎn)生的金屬和金屬氧化物組成的混合粉末型粉塵，以及從鋼軋制或酸洗工藝前后的退火工藝中收集的廢物如氧化鐵皮(所謂的煉鋼粉塵)，另外，上述材料是用粘合劑成型和固化的鋁灰制成的，該粘合劑是一種樹(shù)脂材料如電子照相顯影劑，或者來(lái)自制造工藝過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)以下的調(diào)色劑，或者從市場(chǎng)回收而收集的，這樣所述材料具有高顆粒強(qiáng)度和高還原效率。
現(xiàn)有技術(shù)的說(shuō)明對(duì)于再次使用調(diào)色劑有各種方法。在日本專(zhuān)利申請(qǐng)待批(JP-A)2001-003063中，討論了下列課題a)根據(jù)調(diào)色劑的組成和性質(zhì)判斷，決定目的是能利用超細(xì)顆粒，且易于分散的調(diào)色劑并提供一種易于處理廢調(diào)色劑的處理方法，b)發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上70-80％的調(diào)色劑含有40％重量-50％重量的鐵粉，其調(diào)色劑的粒徑為數(shù)微米，最高為20微米，c)可以得出的結(jié)論是，利用煉鐵廠的廢調(diào)色劑，更具體的說(shuō)，通過(guò)混合裝置混合廢調(diào)色劑與燒結(jié)用的材料，然后通過(guò)燒結(jié)裝置燒結(jié)該混合物，廢調(diào)色劑中所含的鐵粉可以作為鐵源使用，并且含于廢調(diào)色劑中的部分樹(shù)脂燃燒以加熱作為粉狀焦碳的代用品，而廢調(diào)色劑不分散，原因是通過(guò)與其它適于燒結(jié)的原料混合以易于處理，而進(jìn)行燒結(jié)。
另外，在JP-A號(hào)2003-138320中，陳述了常規(guī)粘合劑具有一些缺點(diǎn)，如需要水以進(jìn)行造粒，難于保持形狀以及產(chǎn)生大量的黑煙以破壞環(huán)境，因此提出一種粘合劑以改進(jìn)上述缺點(diǎn)，這種粘合劑包含一種具有合適軟化溫度的樹(shù)脂如調(diào)色劑用的粘合樹(shù)脂，優(yōu)選100℃或以下，如多元醇型樹(shù)脂、苯乙烯-丙烯酸的共聚物或聚酯樹(shù)脂。另外，還描述了廢調(diào)色劑能用于上述的粘合劑，其有利于制造一種熔劑，用于基于鋁廢物如鋁熔渣以及鋁灰的煉鋼，因?yàn)椴恍枰⑶疫@些是防水性的。
在JP-A 2003-251323中，提出了一種回收系統(tǒng)，用于提供一種對(duì)多種回收作業(yè)具有有效的同時(shí)處理能力的裝置。該系統(tǒng)包括能接受有關(guān)循環(huán)對(duì)象的輸入信息的傳遞單元，并且具有CPU、RAM和ROM以輸送第一分類(lèi)條件，通過(guò)粉碎條件以分類(lèi)用于回收的對(duì)象材料，借助于原材料的第二分類(lèi)條件和借助于以后的必要下列步驟的第三分類(lèi)條件，以便把對(duì)象材料分類(lèi)至各相應(yīng)的步驟，以達(dá)到本發(fā)明的目的。
然而，上述JP-A 2001-003063中所說(shuō)明的技術(shù)限定了回收工藝是通過(guò)反向的繁重對(duì)比而提供(調(diào)色劑供給者給予的)。基于上述方案，因?yàn)樽鳛檎{(diào)色劑的主要成分的樹(shù)脂(粘合劑樹(shù)脂)無(wú)法提供足夠的附加值。盡管含于調(diào)色劑中的樹(shù)脂能被用于代替焦碳，然而這僅僅是一部分，大部分仍然作為廢氣被排放并在煉鋼工藝過(guò)程中通過(guò)廢氣處理設(shè)備而進(jìn)行處理。另外，在燒結(jié)工藝中所添加的調(diào)色劑的濃度限制在0.5％或以下，因?yàn)檎{(diào)色劑的組成隨著調(diào)色劑的種類(lèi)變化，而且變化可影響燒結(jié)礦物的還原狀態(tài)。因此認(rèn)為調(diào)色劑對(duì)于燒結(jié)材料有低功能效率(經(jīng)濟(jì)價(jià)值)。
盡管上述JP-A 2003-138320中所描述的技術(shù)實(shí)施了有價(jià)值材料的回收，但是限制在不含鐵的調(diào)色劑(非磁性調(diào)色劑)作為回收的對(duì)象材料。因此，上述JP-A 2001-003063中所示的工藝必須用于磁性調(diào)色劑。
另一方面，從歷史上可知金屬鋁和碳質(zhì)還原劑(有機(jī)碳質(zhì)材料)可以用于還原煉鋼粉塵以收集有價(jià)值的金屬材料。
過(guò)去，曾以各種方式回收煉鋼粉塵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如，提出過(guò)一種干燥和粉碎煉鋼粉塵，然后在電爐中用電弧處理的方法，還有一種將粉塵與還原劑如焦碳一起在爐內(nèi)進(jìn)行還原，并收集金屬氧化物的方法(日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(JP-B)64-005233，JP-A 8-337827)。然而，這些常規(guī)的方法需要另外的還原劑，因此回收煉鋼粉塵的成本超過(guò)回收的價(jià)值。制定另外一種方案(JP-B3146066，JP-A 11-302749)，以有效地收集煉鋼粉塵中的有價(jià)值金屬，該方案有一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗枰⑹饺廴谶€原爐，一種相當(dāng)獨(dú)特的形式，用戶必須有這種爐子。
盡管已經(jīng)知道作為資源的煉鋼粉塵與還原劑如焦碳一起在電爐中回收，但是還原的效率低，而且材料的粉末狀態(tài)在收集、運(yùn)輸以及送入爐內(nèi)時(shí)，不可避免地引起工作環(huán)境的惡化。為避免上述這些問(wèn)題，提出了添加作為粘合劑的水、淀粉或PVA的方案以進(jìn)行?；?。但是，這樣的一種方法在模制后只能提供具有低顆粒強(qiáng)度的顆粒，并且在運(yùn)輸至爐內(nèi)和倒入爐內(nèi)時(shí)肯定要產(chǎn)生粉塵，造成收集效率低，工作環(huán)境不可避免的變壞。盡管還提出其它具有高顆粒強(qiáng)度的煉鋼粉塵的一些造粒方法(JP-A 2001-214222，JP-A 2001-294947)，這些方法都必須有限地選擇粘合劑，從而提高了成本，并在利用廢塑料材料作粘合劑時(shí)，還產(chǎn)生了一些問(wèn)題，即塑料含量可以更高，而它影響最終產(chǎn)品的變化，還限制造粒機(jī)械和顆粒的構(gòu)型。另外，來(lái)自電子照相顯影劑制造工廠的低標(biāo)準(zhǔn)的部分(如調(diào)色劑)，以及為了回收的目的，主要從市場(chǎng)收集復(fù)印機(jī)和印刷機(jī)的電子照相顯影劑，作為碳源用于鼓風(fēng)爐，但是這也有因逆向的麻煩對(duì)比而處理的問(wèn)題。
本發(fā)明者早已提出了一種調(diào)色劑的回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)由調(diào)色劑的收集方法和造粒方法組成，其中調(diào)色劑收集方法適用于工廠生產(chǎn)的用過(guò)的調(diào)色劑和低于標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)色劑直至預(yù)定范圍的調(diào)色劑，而在粒化方法中，如上收集的調(diào)色劑用作原料并與煉鋁工藝產(chǎn)生的鋁灰一起加入(JP-A 2002-196487)。
目的和優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明旨在解決上面討論的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于，改善有價(jià)值的金屬的收集效率，以提高收集價(jià)值，通過(guò)使用包括從煉鋼設(shè)備如電爐或轉(zhuǎn)爐與高溫廢氣一起收集的金屬和金屬氧化物的復(fù)合的粉塵，從銑削鋼工藝前后的退火和酸洗工藝中收集的包括如氧化鐵皮的含F(xiàn)e的廢物(下文，將這些粉塵和廢物稱(chēng)作“煉鋼粉塵”)和與鋁灰一起。這種煉鋼粉塵與鋁灰混合以便調(diào)節(jié)堿性從而提高了使用鋁灰中的金屬鋁的還原反應(yīng)性。
本發(fā)明的另一目的在于，進(jìn)一步提高還原能力并能回收磁性調(diào)色劑中的金屬鐵作為鐵的資源，方法是把用于電子照相術(shù)的顯影劑與煉鋼粉塵和鋁灰混合，其中混合物通過(guò)造粒時(shí)的加熱而軟化或液化，然后再把顯影劑用作粘合劑以粘合混合物的粉末材料。
本發(fā)明還有一個(gè)目的在于，制成具有高模壓強(qiáng)度而不破壞工作環(huán)境的顆粒狀的精煉材料，以有效地從煉鋼粉塵和電子照相術(shù)用的顯影劑中回收有價(jià)值的金屬，并提高廢顯影劑的資源回收效率。
發(fā)明概述為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明者們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)本發(fā)明通過(guò)發(fā)現(xiàn)而進(jìn)行了嚴(yán)格的研究a)煉鋼粉塵中的金屬成分能通過(guò)煉鋼粉塵與鋁灰的混合以調(diào)節(jié)堿度和組成而得到有效地收集，b)金屬氧化物能通過(guò)鋁灰中的具有高還原能力的金屬鋁而有效地還原，c)當(dāng)添加包含添加劑或包含調(diào)色劑粘合劑樹(shù)脂的電子照相顯影劑時(shí)，粘合作用提高，因?yàn)檫@些材料的優(yōu)良流動(dòng)性甚至有助于分散作用和混合，此外，含于電子照相顯影劑中的樹(shù)脂，通過(guò)在模壓時(shí)加熱軟化或熔化，因此可以看到在粉末成分上的粘合作用，d)樹(shù)脂和炭能提供還原作用，和e)所有包括樹(shù)脂型以及磁性型的電子照相顯影劑都可以使用。此外，本發(fā)明的“添加劑”意指石蠟成分，具有高脂肪酸的金屬鹽，如硬脂酸鋅，具有高脂肪酸的酰胺，如硬脂酸酰胺，以及細(xì)粒的金屬氧化物，如加到電子照相調(diào)色劑和顯影劑中的氧化鋁、氧化鈦和二氧化硅，以控制調(diào)色劑和照相顯影劑顆粒的團(tuán)聚性質(zhì)，還有提高這些材料的潤(rùn)滑性能和流動(dòng)性。這些添加物按類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，一種是混合有在調(diào)色劑制造工藝過(guò)程中用于調(diào)色劑的粘合劑樹(shù)脂，然后(內(nèi)置添加劑)在成象或定影時(shí)滲出到調(diào)色劑顆粒的表面上，而另外一種是添加到調(diào)色劑或后來(lái)的顯影溶液中的外置添加劑(細(xì)粒的氧化鋁和細(xì)粒的氧化鈦經(jīng)常被分到這種類(lèi)型中)。石蠟類(lèi)能在同一調(diào)色劑或顯影溶液中作為內(nèi)置添加劑和外置添加劑。這些添加劑相對(duì)于100份重量的粘合劑樹(shù)脂的比例優(yōu)選為0.01份重量-40份重量，而0.1份重量-30份重量更為理想。
本發(fā)明的第一方面是用于還原性鋼精煉的鋼精煉材料的造粒方法，包括的步驟有至少混合煉鋼粉塵、鋁灰和調(diào)色劑粘合劑的樹(shù)脂成分，以便形成一種混合物；對(duì)混合物進(jìn)行壓制和造粒，以便獲得顆粒狀的鋼精煉材料，其中樹(shù)脂成分包括用于提高潤(rùn)滑性和流動(dòng)性的添加劑，并且在混合步驟和壓制和造粒步驟中不從外部加熱。
本發(fā)明的第二方面是按照第一方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中把鋼精煉材料裝入電爐或鋼包爐，以便收集煉鋼粉塵中的金屬和金屬氧化物。
本發(fā)明的第三方面是按第一和第二方面中的任一方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中混合步驟包括煉鋼粉塵、鋁灰和樹(shù)脂成分的捏合步驟。
本發(fā)明的第四方面是按照第三方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中捏合步驟和壓制和造粒步驟產(chǎn)生熱量，在任一步驟產(chǎn)生的熱量都使樹(shù)脂成分粘合混合物。
本發(fā)明的第五方面是按照第一到第四方面中任一方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中樹(shù)脂成分是從電子照相術(shù)的顯影劑中獲得的，并且混合步驟是混合煉鋼粉塵、鋁灰和含有樹(shù)脂成分的顯影劑的步驟。
本發(fā)明的第六方面是按照第五方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中顯影劑是在顯影劑制造工藝過(guò)程中獲得的偏離規(guī)格的產(chǎn)物，或回收的顯影劑。
本發(fā)明的第七方面是按照第一到第六方面中的任一方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中在壓制和造粒的隨后步驟中施加50℃-200℃的加熱，以便對(duì)粒狀的鋼精煉材料具有高的抗碎強(qiáng)度和低的粉末含量。
本發(fā)明的第八方面是按照第一到第七方面中的任一方面的鋼精煉材料的造粒方法，其中壓制是通過(guò)在加壓和造粒步驟中使用高壓造型機(jī)完成的。
本發(fā)明的第九方面是用于鋼的還原性精煉的精煉材料，該材料包括煉鋼粉塵、鋁灰和調(diào)色劑粘合劑中的樹(shù)脂成分，其中樹(shù)脂成分包含用于提高潤(rùn)滑性和流動(dòng)性的添加劑。
本發(fā)明的第十方面是按照第九方面的所述精煉材料，其中樹(shù)脂成分是從電子照相術(shù)用的顯影劑獲得的，而精煉材料包含煉鋼粉塵、鋁灰和含樹(shù)脂成分的顯影劑。
本發(fā)明的第十一方面是按照第十方面的所述精煉材料，其中顯影劑是在顯影劑制造工藝中得到的不合規(guī)格的產(chǎn)物，或回收的顯影劑。
本發(fā)明第十二方面是按照第九或第十方面中的任一方面的所述精煉材料，其中煉鋼粉塵含量為30％重量-80％重量，鋁灰的含量為10％重量-50％重量，而顯影劑的含量為2％重量-20％重量。
本發(fā)明的第十三方面是按照第九到第十二方面中的任一方面的所述精煉材料，其中添加劑的含量相對(duì)于100份重量的樹(shù)脂成分為0.01％份重量-40％份重量。
本發(fā)明的第十四方面是按照第九方面到第十三方面中的任一方面的所述精煉材料，其中添加劑至少是金屬氧化物、高脂肪酸鹽、高脂肪酸酰胺和石蠟中的一種。
本發(fā)明的第十五方面是按照第十四方面的所述精煉材料，其中添加劑包括硬脂酸鋅。
本發(fā)明的第十六方面是按照第九到第十五方面的所述精煉材料，其中煉鋼粉塵含有金屬和金屬氧化物，該金屬和金屬氧化物是通過(guò)使所述精煉材料裝入電爐或鋼包爐而收集的。
本發(fā)明的第十七方面是按照第九到第十六方面中的任一方面的所述精煉材料，其中所述精煉材料是從包含下列步驟的過(guò)程獲得的至少混合煉鋼粉塵、鋁灰和樹(shù)脂成分，以便形成混合物；和對(duì)該混合物進(jìn)行壓制和造粒處理，以便獲得粒狀的鋼精煉材料，其中在混合步驟和壓制以及造粒步驟不從外部加熱。
本發(fā)明的第十八方面是按照第十七方面的所述精煉材料，其中混合步驟包括煉鋼粉塵、鋁灰和樹(shù)脂成分的捏合步驟。
本發(fā)明的第十九方面是按照第十八方面的所述精煉材料，其中捏合步驟和壓制與造粒步驟產(chǎn)生熱量，在任一步驟中產(chǎn)生的熱量都可使樹(shù)脂成分粘合混合物。
本發(fā)明的第二十方面是按照十七方面的所述精煉材料，其中在壓制和造粒的隨后步驟中在50℃～200℃下加熱。
本發(fā)明是將由煉鋼工藝和切削鋼工藝中收集的煉鋼粉塵，與鋁灰和電子照相術(shù)用的顯影劑混合，調(diào)節(jié)該混合物的堿度或組分，壓制成型時(shí)施加熱量或加熱，再造粒。通過(guò)把顆粒裝入電爐或鋼包爐，由于粘合作用、炭含量以及電子照相術(shù)用的顯影劑的樹(shù)脂成分的結(jié)果，還原能力得以提高并可使其鐵含量作為鐵資源回收。
在本發(fā)明中，從粘合作用的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用含有大量粘合劑樹(shù)脂的電子照相術(shù)用的顯影劑，如含樹(shù)脂的調(diào)色劑。從回收的煉鋼粉塵中收集有價(jià)值的金屬的觀點(diǎn)考慮，還優(yōu)選使用含磁性鐵素體的電子照相術(shù)用的顯影劑。在現(xiàn)時(shí)的情況下，從環(huán)境保護(hù)和回收的觀點(diǎn)考慮，大部分含磁性鐵素體的顯影劑不用作資源，所以這種顯影劑的利用是優(yōu)選的。
有關(guān)本發(fā)明的顯影劑是粉末狀的，并且通常含有外置添加劑的石蠟，致使在常溫下具有高的流動(dòng)性，并且易于與其它的組分混合。另外，包含氧化鋁以調(diào)節(jié)其堿度，并且抑制熔點(diǎn)的升高。CaO，一種典型的用于消除硫組分的試劑，具有高達(dá)2750℃的高熔點(diǎn)，雖然僅僅是用于有效脫硫而維持高堿度是沒(méi)有必要的，但大量使用CaO，對(duì)于維持相當(dāng)于SiO2含量多達(dá)CaO/SiO2＝2.5摩爾-3.0摩爾的泥渣流動(dòng)性是必要的。因此，在大部分的硫和氧被去除的還原步驟，鋼出渣步驟以及斷爐精煉步驟(一個(gè)在脫除Si(包括熔融鋼中用于脫氧的殘余金屬Si)、P和C的氧化步驟之后的步驟，其熔融鋼中的大部分S和O已脫出)時(shí)，要防止脫硫。另外，反映近來(lái)調(diào)色劑樹(shù)脂的低熔點(diǎn)和快速沉降的性質(zhì)，符合節(jié)能以及對(duì)電子照相裝置快速作用的要求，它能與鋁灰和煉鋼粉塵均勻混合，并且攪拌和混合或加壓成型時(shí)通過(guò)機(jī)械力進(jìn)行混合，使得造粒(團(tuán)塊制造)容易，還有，冷卻和固化后具有高機(jī)械強(qiáng)度，從而可以提供適于精煉的高強(qiáng)度的顆粒。另外，煉鋼粉塵的精煉工藝通常委托給付操作費(fèi)報(bào)酬的鋅收集承包者。由于本發(fā)明的鋅含量高于煉鋼粉塵，所以期待的操作費(fèi)用接收集鋅的數(shù)量比例被折扣。估計(jì)煉鋼粉塵中的鋅含量一般達(dá)15％-20％，但是本發(fā)明的鋅含量可通過(guò)從顯影劑中的硬脂酸鋅可獲得鋅而提高。
由于使用流動(dòng)性以外置添加劑作粘合劑得以提高的樹(shù)脂，所以能提供具有高還原效率的高成型強(qiáng)度的顆粒，這意味著由煉鋼粉塵制成顆粒，其特征在于以改進(jìn)煉鋼粉塵中的金屬和金屬氧化物的還原，有效回收有價(jià)值的金屬。由于這種方法能使用制造工藝的低標(biāo)準(zhǔn)部分的材料和從市場(chǎng)上回收的材料，所以它對(duì)于環(huán)境和經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)是非常有利的。
因?yàn)殇X灰主要由金屬鋁和氧化鋁組成，所以使用鋁熔融步驟如鋁精煉工藝和鋁成型工藝的廢鋁，或使用因?yàn)闃?gòu)型或表面積不能作熔融鋁而有效回收的廢物，所以就環(huán)境和經(jīng)濟(jì)而言，它是非常有利的。
可以獲得高還原能力和高造粒成型強(qiáng)度的顆粒，其特征在于使用煉鋼粉塵與已調(diào)節(jié)含量的鋁灰作為主要原料，以及出于粘合目的作為添加劑的電子照相顯影劑的混合物，用于收集煉鋼粉塵中所含的金屬和金屬氧化物。
優(yōu)選實(shí)施方案的說(shuō)明在本發(fā)明中用作煉鋼粉塵的金屬和金屬氧化物的混合顆粒，可以在電爐工藝和其它煉鋼工藝中產(chǎn)生和收集，而使用的氧化鐵皮(Fe和少量的Fe低價(jià)氧化物)是從銑削工藝前后的酸清洗和退火步驟中收集的。在使用由濕式洗滌器回收的粉塵，或清洗工藝產(chǎn)生和收集的氧化鐵皮，都可含有大量的水，因此優(yōu)選去除水到某種程度。
用于本發(fā)明中的煉鋼粉塵能從普通鋼中回收有價(jià)值的金屬，然而不銹鋼的煉鋼粉塵在經(jīng)濟(jì)上更有效，因?yàn)樵摴に嚹軌蚧厥崭邇r(jià)值的金屬如Ni和Cr。
本發(fā)明陳述的“電子照相術(shù)用顯影劑”包括的材料有石松子顆粒、含有著色樹(shù)脂粉末和玻璃珠的兩組分顯影劑、單組分非磁性絕緣霧化顆粒、單組分非磁性絕緣調(diào)色劑、含有驗(yàn)電粉末(調(diào)色劑)和磁性載體(直徑50微米-700微米)兩組分顯影劑、導(dǎo)電調(diào)色劑、部分導(dǎo)電磁性調(diào)色劑、含有調(diào)色劑和粘合劑載體的兩組分顯影劑、絕緣磁性調(diào)色劑、含有絕緣磁性調(diào)色劑和導(dǎo)電磁性粉末(磁性載體)的兩組顯影劑、由兩種粒徑和摩擦電阻不同的調(diào)色劑組成的磁性調(diào)色劑，并且為了提高潤(rùn)滑性和流動(dòng)性與添加劑一起加入。添加劑包括金屬氧化物，如氧化鋁、氧化鈦和二氧化硅，高脂肪酸的金屬鹽，如硬脂酸鋅，更高脂肪酸酰胺，如硬脂酸酰胺，石蠟等。
如上所述，用于本發(fā)明中的顯影劑是粉末狀材料，它在常溫下具有高流動(dòng)性，并易于與其它的材料混合，并且其堿度可以調(diào)節(jié)，精煉材料的熔點(diǎn)要保持，以使其熔點(diǎn)不升高。此外，要防止在大部分的S和O被除去的還原步驟，鋼輸出步驟和卸爐精煉步驟(一種從熔融鋼去除主要S和O的步驟)進(jìn)行脫硫。另外，顯影劑易于熔化且在熔融狀態(tài)下粘度很低，這反映近代調(diào)色劑的特征如低溫和快速定影，因此顯影劑要均勻地與鋁灰和煉鋼粉塵混合，通過(guò)攪拌，加壓成型等施加機(jī)械力而捏合熔融物，由此易于造粒(形成團(tuán)塊)。如此獲得的顆粒狀精煉材料具有高強(qiáng)度。希望煉鋼粉塵顯示較低的處理成本，因?yàn)槠滗\含量從硬脂酸鋅得到提高。有可能通過(guò)觀察粘合劑樹(shù)脂的性能，外置添加劑的性能以及著色顆粒的尺寸，來(lái)判斷精煉材料是否是基于本發(fā)明，還是不基于本發(fā)明。從作為在高質(zhì)量紙上的調(diào)色劑成象記錄介質(zhì)的定影和熱阻容量的觀點(diǎn)考慮，用于調(diào)色劑粘合劑的樹(shù)脂的正常MP(熔點(diǎn))，是180℃或以下，優(yōu)選為140℃或以下。如上所述，所使用的添加劑是金屬氧化物，如氧化鋁、氧化鈦和二氧化硅，高級(jí)脂肪酸的金屬鹽，如硬脂酸鋅，高級(jí)脂肪酸酰胺，如硬脂酸酰胺，以及石蠟。由于調(diào)色劑的平均粒徑一般為4微米-10微米，調(diào)色劑中所含有的著色劑的粒徑自然低于調(diào)色劑的，比普通著色劑的粒徑小得多。
由于使用通過(guò)作為粘合劑的添加劑而提高流動(dòng)性的樹(shù)脂，所以可以獲得具有高還原效率和高成型強(qiáng)度的顆粒狀材料。由煉鋼粉塵制成的顆粒狀精煉材料，對(duì)于含于所述粉塵中的金屬和金屬氧化物的有效回收能起作用。作為顯影劑，還可以利用顯影劑制造工藝過(guò)程中所獲得的偏離規(guī)格的產(chǎn)物，或者從市場(chǎng)上收集的回收顯影劑，這對(duì)于環(huán)境和經(jīng)濟(jì)是有利的。
作為主要由金屬鋁和氧化鋁組成的鋁灰，它是由鋁精煉和鑄造工藝收集的廢物，或者由于構(gòu)型或表面積難以回收的熔融鋁的廢棄部分制成的，因此對(duì)于環(huán)境和經(jīng)濟(jì)非常有利。
由煉鋼粉塵精煉成的顆粒狀材料，其特征在于，回收有價(jià)值金屬的金屬和金屬氧化物，是通過(guò)使用作為主成分的煉鋼粉塵與鋁灰與另外加入作為粘合劑的電子照相術(shù)用的顯影劑一起的混合物獲得的，具有高的還原效率，和高的成型強(qiáng)度。
在下文中，將更具體地描述本發(fā)明。
在原材料制備時(shí)，煉鋼粉塵的水含量借助于風(fēng)干，或者干燥器，如回轉(zhuǎn)窯、隧道爐或電爐調(diào)節(jié)到10％重量或以下。
使用混合器或合適的裝置，將30％重量-80％重量的煉鋼粉塵，10％重量-50％重量的鋁灰，和2％重量-20％重量的電子照相術(shù)用的顯影劑徹底地混合。使用的煉鋼粉塵和鋁灰在需要調(diào)節(jié)其性能時(shí)，可以添加鋁基添加劑，而其添加量要依據(jù)煉鋼粉塵、鋁灰和顯影劑的組成或粒徑適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)節(jié)。顯影劑可以單獨(dú)使用，也可以將兩種或多種組合起來(lái)使用。
之后，對(duì)上述的混合物進(jìn)行加壓造粒，以形成顆粒狀的精煉材料。能產(chǎn)生足夠熱量的高壓造型機(jī)對(duì)于該成型步驟是理想的，產(chǎn)生低熱量的機(jī)械如低壓造型機(jī)或造粒機(jī)可同樣進(jìn)行。在加壓和造粒之后，于50℃-200℃下向材料施加熱量時(shí)，顆粒狀的精煉材料能達(dá)到較高的抗碎強(qiáng)度和較低的粉化速度，由此，顆粒狀的精煉材料作為電爐的原料而能重復(fù)使用。
由于由煉鋼粉塵制成的顆粒狀精煉材料使用電子照相術(shù)用的顯影劑作粘合劑，它是具有流動(dòng)性高的細(xì)顆粒，即使加入量少時(shí)，也能均勻地分散在整個(gè)原料中。這樣使得顆粒狀的精煉材料具有高硬度和低粉化速度，還能使它成為安全的粘合劑，沒(méi)有潛在的著火危險(xiǎn)，這與使用因熱而著火的HARTALL相反。
因?yàn)轱@影劑的大部分成分是有機(jī)物質(zhì)，所以在電爐、鋼包爐或轉(zhuǎn)爐中會(huì)燒掉，因此對(duì)增加煉鋼粉塵是沒(méi)有問(wèn)題的，而且它作為還原劑和熱量發(fā)生劑是有效的添加劑。
如上所述，本發(fā)明使用煉鋼粉塵、鋁灰和電子照相術(shù)用的顯影劑制造顆粒狀精煉材料，以使粉塵中可回收的組分如Fe、Ni或Cr源的資源，這樣可以降低煉鋼的費(fèi)用，在經(jīng)濟(jì)上是非常有利的。
盡管有許多的廢塑料可以作粘合劑使用，但是必須把它們制成細(xì)粒，以便在用量很小時(shí)也能顯示粘合作用。因此，普通塑料，必須復(fù)雜的工藝使其制成細(xì)粒，因?yàn)樗a(chǎn)生的熱量會(huì)影響粘度的提高，花費(fèi)很大且從成本評(píng)價(jià)觀點(diǎn)考慮，不適合煉鋼粉塵造粒。
盡管參照下文的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)進(jìn)行更具體地說(shuō)明，但不限于這些實(shí)施方案。
(實(shí)施方案1)通過(guò)使用電子照相術(shù)用的顯影劑，即兩組份的含樹(shù)脂調(diào)色劑和單組份的磁性調(diào)色劑以及也可用于燃料或還原劑的作為粘合劑使用的塑料材料，制成顆粒狀精煉材料，而觀察粘合劑的性能和粘合作用。
普通的廢塑料物是，例如塑料瓶、袋、包裝材料、膜、盤(pán)、杯、磁卡、磁帶、flecon袋、板、涂敷的線、家用電器、辦公用品和汽車(chē)零件。將其中的一些通過(guò)雙螺桿低速切割機(jī)(由FUJI SEIKI有限公司制造，型號(hào)FC-22/100)切碎和混合，制成材料的中間批料，然后通過(guò)高速切割機(jī)(SUPER ALLOYCUTTING，由Tai Chong Enterprise有限公司制造，型號(hào)K.G/CY001)細(xì)碎加工處理，(然而，在微碎試驗(yàn)的情況下，使用用于微碎的搗磨機(jī)(由CMT有限公司制造，VIBR ATING SAMPLE MILL，型號(hào)Ti-100))，制成能在煉鋼粉塵中混合的塑料物的破碎混合物，再通過(guò)圓形振動(dòng)篩機(jī)(由KOWA KOGYO有限公司制造，型號(hào)KGO-1000)分類(lèi)，使得全部粒子的尺寸都能通過(guò)100目(150微米或以下)。
按表1所示含量混合煉鋼粉塵、鋁灰和兩組份的含樹(shù)脂調(diào)色劑、單組份磁性調(diào)色劑和塑料粉中的每一種進(jìn)行混合。將100Kg的混合物通過(guò)V-型混合器(由SANEI KK有限公司制造，型號(hào)OV-II-130)、灰漿攪拌器(由YOKAI機(jī)械有限公司制造，型號(hào)Mini3)和一種混合器(由SHINKO FLEX KK有限公司制造，一種在其轉(zhuǎn)鼓中裝有葉片且其轉(zhuǎn)鼓本身旋轉(zhuǎn)的改進(jìn)混合器/試驗(yàn)機(jī))中混合15分鐘，再將混合物通過(guò)SHITOKOGYO團(tuán)塊機(jī)(由SHITOKOGYO有限公司制造，型號(hào)BCS-25)進(jìn)行造粒，并且通過(guò)破碎試驗(yàn)機(jī)(由STRICTOBSERVANCE IMADA制造，型號(hào)DPSHII-R)測(cè)量預(yù)定溫度下顆粒狀材料的成型強(qiáng)度(抗碎強(qiáng)度)。
抗碎強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果示于表2中。在顯影劑的情況下，抗碎強(qiáng)度隨著添加劑量和加熱的溫度而成比例地提高，塑料粉的抗碎強(qiáng)度低于顯影劑的，且其抗碎強(qiáng)度與添加量不成比例。表2所列的數(shù)據(jù)是平均值，并且每份顯影劑樣品10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的范圍在20％，在塑料粉的情況下變化超過(guò)某些樣品的50％，因此明顯地其分散性差。這是因?yàn)閷?duì)顯影劑使用外置添加劑以改進(jìn)流動(dòng)性，它有助于顆粒狀材料提高分散性，即使少量添加也能分布到整個(gè)的材料中，以顯示粘合劑的必要性能，鑒于塑料粉的分散性差，大量的添加才能提供更好調(diào)整的粘合作用且總強(qiáng)度峰小，然而產(chǎn)品的組成不能另人滿意。
表1
表2
根據(jù)表2所示結(jié)果判斷，可以理解作為粘合劑的顯影劑對(duì)于粉狀原料無(wú)須預(yù)處理，但它必需具有粘合劑的性能。
另外，可以證實(shí)，通過(guò)利用加壓和造粒時(shí)所產(chǎn)生的熱量，或者在加壓和造粒后施加200℃或以下的加熱，這種材料的抗碎強(qiáng)度可以進(jìn)一步提高，粘合作用也能提高。
(實(shí)施方案2)用于說(shuō)明在批量生產(chǎn)裝置上的粘合作用的例子，將3600Kg的煉鋼粉塵，2100Kg的鋁灰(含25％重量-35％重量的金屬鋁)和300Kg兩組份含樹(shù)脂調(diào)色劑，在SHINKO FLEX KK有限公司制造的混合器型的設(shè)備(混合器裝入混合/成型線中)中混合30分鐘，然后通過(guò)由中國(guó)制造的干燥和高壓型團(tuán)塊機(jī)進(jìn)行造粒(模擬批量生產(chǎn)的造粒機(jī)，型號(hào)LYQ3.0，合格證上的生產(chǎn)能力為3000Kg/小時(shí))。從生產(chǎn)開(kāi)始每30分鐘取顆粒狀材料樣品10個(gè)，測(cè)量抗碎強(qiáng)度以觀察其隨時(shí)間的變化。另外，通過(guò)在100℃下加熱樣品來(lái)證實(shí)加熱后的抗碎強(qiáng)度的重復(fù)率。測(cè)量的結(jié)果列于表3中。在表3中，“時(shí)間”表示從生產(chǎn)開(kāi)始經(jīng)過(guò)的取樣時(shí)間，“體積”表示取樣時(shí)已生產(chǎn)的體積，“抗碎強(qiáng)度”表示10個(gè)樣品平均所得到的抗碎強(qiáng)度，以及“加熱后的抗碎強(qiáng)度”表示在100℃下加熱后由10個(gè)樣品平均得到的抗碎強(qiáng)度。
表3
從表3所列的結(jié)果可以證明，作為粘合劑的顯影劑顯示良好的分散性，因?yàn)榧词癸@影劑只加5％重量，抗碎強(qiáng)度隨時(shí)間也沒(méi)有變化。
然后，通過(guò)200Kg的試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行同樣材料的造粒，并測(cè)量其成型強(qiáng)度以觀察成型溫度對(duì)成型強(qiáng)度的影響。結(jié)果列于表4中。在表4中，“抗碎強(qiáng)度”表示剛好在造粒后由10個(gè)樣品平均所獲得的抗碎強(qiáng)度，而“加熱后的抗碎強(qiáng)度”表示在100℃下加熱后通過(guò)10個(gè)樣品平均所獲得的抗碎強(qiáng)度。
批量生產(chǎn)機(jī)的成型溫度為70℃，而剛好在造粒后的顆粒溫度為50℃，剛好造粒后的平均強(qiáng)度為71.7Kg/mm2。
試驗(yàn)機(jī)的成型溫度為50℃而剛好在造粒后的顆粒溫度為35℃，剛好在造粒后的平均強(qiáng)度為45.4Kg/mm2。
由兩批量生產(chǎn)機(jī)和試驗(yàn)機(jī)的熱試驗(yàn)后的樣品的抗碎強(qiáng)度在100℃加熱后是115kg/mm2或更高。
根據(jù)上述結(jié)果，可以得出這樣的結(jié)論，即通過(guò)利用成型過(guò)程所產(chǎn)生的熱量，可以制造較高抗碎強(qiáng)度的顆粒，而通過(guò)在加壓和造粒后增加200℃或以下的加熱步驟，可以制造更高的成型強(qiáng)度的顆粒。
表4
(實(shí)施方案3)在這里，闡述由煉鋼粉塵中收集有價(jià)值金屬的實(shí)施方案。
根據(jù)實(shí)施方案的煉鋼粉塵和鋁灰中的大部分成分示于表5中。
收集率試驗(yàn)的狀況結(jié)果如下所示。[試驗(yàn)操作](1)電爐[裝料方法]向電爐裝廢金屬[評(píng)價(jià)方法]因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)Ni和Cr的裝入率是固定的，所以收率根據(jù)熔融金屬含量計(jì)算。
(2)鋼包爐[裝料方法]使材料振動(dòng)裝入鋼包爐[評(píng)價(jià)方法]收率是根據(jù)從電爐中輸出時(shí)和添加煉鋼粉塵制成的精煉材料后的熔融鋼量對(duì)比計(jì)算的。
試驗(yàn)的混合比是60％重量的煉鋼粉塵，35％重量的鋁灰和5％重量的兩組份含樹(shù)脂調(diào)色劑。煉鋼粉塵是從18-8不銹鋼(Cr17-19％，Ni8-10％)的制造工藝中收集的，而該材料如實(shí)施方案2中所示的按批量生產(chǎn)裝置造粒的。
混合材料的主要成分列于表6中。
表5
表6
當(dāng)把混合的團(tuán)塊裝入鋼包爐時(shí)，熔融鋼中的收集率結(jié)果示于表7中。
作為有價(jià)值的金屬收集標(biāo)準(zhǔn)，也示出當(dāng)添加只有煉鋼粉塵的團(tuán)塊時(shí)的收集率結(jié)果。
這里所示出的試驗(yàn)結(jié)果中，當(dāng)單獨(dú)的煉鋼粉塵樣品與鋁灰混合樣品的有價(jià)值金屬的收集率對(duì)比時(shí)，很明顯，包括鋁灰和起粘合劑和作為還原劑的電子照相的顯影劑的樣品顯示更高的速率。在單一煉鋼粉塵情況下，對(duì)于爐渣來(lái)說(shuō)需要堿度調(diào)節(jié)劑，以有效地收集有價(jià)值的金屬，還有還原性成分如M-al或C，因?yàn)闊掍摲蹓m含有大量的金屬氧化物。通常，當(dāng)還原劑分散在整個(gè)的材料中時(shí)，還原效果得到改善，收集率也得到提高，使用外置添加劑的電子照相的顯影劑以提高流動(dòng)性，可以提高還原效力。
也可以使用其它的粉末加以混合，如由使用作為拋物體的不銹鋼切割金屬線的機(jī)加工的工藝中收集的粉末，以便從煉鋼粉塵中制成適合有價(jià)值的金屬回收用的顆粒狀精煉材料。另外，添加Ni泥渣是有效的。
表權(quán)利要求
1.一種用于還原性鋼精煉的鋼精煉材料的造粒方法，包括的步驟有至少混合煉鋼粉塵、鋁灰和調(diào)色劑粘合劑的樹(shù)脂成分以形成一種混合物；和對(duì)該混合物進(jìn)行加壓和造粒以便獲得一種顆粒狀的鋼精煉材料，其中樹(shù)脂成分包含用于提高潤(rùn)滑性和流動(dòng)性的添加劑，并且在混合步驟以及加壓和造粒步驟中不進(jìn)行外部加熱。
2.按權(quán)利要求1所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中把所述鋼精煉材料裝入電爐或鋼包爐中以便收集煉鋼粉塵中的金屬和金屬氧化物。
3.按權(quán)利要求1所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中混合步驟包括捏合煉鋼粉塵、鋁灰和樹(shù)脂成分的步驟。
4.按權(quán)利要求3所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中捏合步驟和加壓與造粒步驟產(chǎn)生熱量，在任一步驟中產(chǎn)生的熱量都可使樹(shù)脂成分粘合所述混合物。
5.按權(quán)利要求1所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中樹(shù)脂成分可以從電子照相術(shù)用的顯影劑中獲得，而混合步驟是混合煉鋼粉塵、鋁灰和含樹(shù)脂成分的顯影劑的步驟。
6.按權(quán)利要求5所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中顯影劑是在顯影劑制造工藝過(guò)程中的一種偏離規(guī)格的產(chǎn)物，或者是回收的顯影劑。
7.按權(quán)利要求1所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中在加壓和造粒的后續(xù)步驟中于50℃-200℃下進(jìn)行加熱，以便賦予所述顆粒狀鋼精煉材料以高抗碎強(qiáng)度和低粉末含量。
8.按權(quán)利要求1所述的鋼精煉材料的造粒方法，其中加壓是通過(guò)于加壓和造粒步驟中使用高壓成型機(jī)完成的。
9.用于還原性鋼精煉的精煉材料，包含煉鋼粉塵；鋁灰；和調(diào)色劑粘合劑的樹(shù)脂成分，其中樹(shù)脂成分包括用于提高潤(rùn)滑性和流動(dòng)性的添加劑。
10.按權(quán)利要求9所述的精煉材料，其中樹(shù)脂成分是從用于電子照相術(shù)的顯影劑獲得的，而精煉材料包括煉鋼粉塵、鋁灰和含樹(shù)脂成分的顯影劑。
11.按權(quán)利要求10所述的精煉材料，其中所述顯影劑是在顯影劑制造的工藝過(guò)程中獲得的偏離規(guī)格的產(chǎn)物，或是回收的顯影劑。
12.按權(quán)利要求10所述的精煉材料，其中所述煉鋼粉塵的含量為30％重量-80％重量，鋁灰的含量為10％重量-50％重量，而顯影劑的含量為2％重量-20％重量。
13.按權(quán)利要求9所述的精煉材料，其中所述添加劑的含量相對(duì)于100份重量的樹(shù)脂成分為0.01份重量-40份重量。
14.按權(quán)利要求9所述的精煉材料，其中所述添加劑是金屬氧化物、高級(jí)脂肪酸的金屬鹽、高級(jí)脂肪酸酰胺和石蠟中的至少一種。
15.按權(quán)利要求14所述的精煉材料，其中所述添加劑包括硬脂酸鋅。
16.按權(quán)利要求9所述的精煉材料，其中所述煉鋼粉塵含有金屬和金屬氧化物，該金屬和金屬氧化物是通過(guò)把所述精煉材料裝入電爐或鋼包爐中而收集的。
17.按權(quán)利要求9所述的精煉材料，其中所述精煉材料是從包含下列步驟的方法獲得的，所述步驟有至少混合煉鋼粉塵、鋁灰和樹(shù)脂成分以形成一種混合物；和對(duì)所述混合物進(jìn)行加壓和造粒，以便獲得所述顆粒狀的鋼精煉材料，其中混合步驟以及加壓和造粒步驟中不進(jìn)行外部加熱。
18.按權(quán)利要求17所述的精煉材料，其中所述混合步驟包括捏合煉鋼粉塵、鋁灰和樹(shù)脂成分的步驟。
19.按權(quán)利要求18所述的精煉材料，其中捏合步驟以及加壓和造粒步驟產(chǎn)生熱量，任一步驟中產(chǎn)生的熱量都可使樹(shù)脂成分粘合所述混合物。
20.按權(quán)利要求17所述的精煉材料，其中在加壓和造粒后的步驟中于50℃-200℃下進(jìn)行加熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及還原性鋼精煉用的鋼精煉材料的造粒方法，包括的步驟有至少混合煉鋼粉塵、鋁灰和調(diào)色劑粘合劑的樹(shù)脂成分，以形成混合物；對(duì)所述混合物進(jìn)行加壓和造粒，以便獲得一種顆粒狀的鋼精煉材料，其中樹(shù)脂成分包括用于提高潤(rùn)滑性和流動(dòng)性的添加劑，并且在所述混合步驟以及加壓和造粒步驟中不進(jìn)行外部加熱。
文檔編號(hào)C22B21/00GK1654687SQ20041008975
公開(kāi)日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月9日
發(fā)明者森井良浩, 伊藤哲男, 淺比正美, 鳥(niǎo)居數(shù)馬, 松浦博幸, 杉本猛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光, 新興拓昱有限公司