発電輸送とミルスケールの使用

生成トランスポートとミルスケールの使用

ミルスケールは、熱間加工鋼の薄片状の表面であり、再加熱、コンディショニング、熱間圧延、および熱間成形操作中に鋼の表面が酸化することによって形成されます。これは製鉄所で発生する廃棄物の1つであり、生産される鉄鋼の約2％を占めています。これは、鋼の加工中に形成され、主に酸化鉄で構成される酸化鉄のいくつかの異なる層の硬くもろいコーティングであり、さまざまな量の他の酸化物やスピネル、元素、微量化合物を含む場合があります。鋼から簡単に剥がれ落ちます。

ミルスケールの特徴

ミルスケールは通常、圧延鋼に存在し、青色のプライマーと間違われることがよくあります。非常に高い表面温度と高い圧延圧力が組み合わさると、滑らかで青みがかった灰色の表面になります。

目視検査では、ミルスケールは小さな粒子とチップで構成された黒い金属粉末として表示されます。その物理的状態は固体で粉末状です。ミルスケールの比重は5.7から6.2の範囲です。ミルスケールの融点は約1370℃、沸点は約2760℃です。安定した状態で、水やアルカリには溶けませんが、ほとんどの強酸には溶けます。通常、危険性のない廃棄物として分類されます。図1は、ミルスケールの小さな山を示しています。

図1ミルスケールの小さな山

ミルスケールのサイズは通常、ミクロン単位のダストサイズから通常6mmまで変化します。鋼の熱間加工中に得られる平均的なミルスケールは、68％から72％の範囲の鉄含有量を持っています。ミルスケールの鉄は、以下に示すようにさまざまな化学形態で存在します。

• 特徴的な青灰色の「しっかりとした」色のマグネタイト、Fe3O4。
• ヘマタイトFe2O3の非常に薄い外膜。
• マグネタイトの内部には、細かい金属粒子が含まれており、場合によっては、FeOとして残留する酸化鉄が含まれています。通常は黒色です。

ミルスケールには、C、Si、Ca、Na、Al、Mnおよびその他の金属酸化物が含まれている場合があります。ミルスケールでのオイル含有量の許容限度は、バッテリーと最大3％が許容される溶融チャージを除くすべての用途で1％未満です。ミルスケールサンプルの典型的な化学分析を表1に示します。

要素 0.06最大 最大0.10 最大1.0 最大1.5 トルエン可溶物 最大0.5 0.05最大 0.05最大 共同 0.05最大 0.05最大 月 0.05最大

タブ1ミルスケールの典型的な基本的な化学組成
値（％）
Fe	71.0
P
S
Al2O3
SiO2 + CaO
Ti
V
Cr	0.0072
Mn	0.0059
Ni	0.0034
Cu	0.0011
Nb
0.0008
Sn

ミルスケールの取り外しと収集

ミルスケールは通常、スケール除去、ロールおよび材料の冷却、およびその他の目的に使用されるプロセス水によって除去されます。クーラントと潤滑油で回収され、通常は回収/沈殿タンクに保管されます。その後、重力分離技術によって回収されます

ミルスケールの分析

ミルスケールのバルク化学組成分析は、通常、蛍光X線[XRF]分光法を使用して、溶融ビーズ技術または元の物質を使用して実行されます。溶融ビーズ法の場合、通常、0.5〜1 gmの細かく粉砕され、点火されたミルスケールがアルカリホウ酸塩と混合されます[例：メタホウ酸リチウム]を1:10（サンプル：ホウ酸塩）​​の比率で混合し、混合物を溶融して円形のガラスビーズにキャストします。元の物質を使用する場合は、細かく粉砕して結合剤と混合します。得られた試​​験サンプルは、その後、十分に確立されたキャリブレーションを使用したXRF分光法による多元素分析にかけられます。

FeO含有量は、細かく粉砕されたミルスケールの一部が非酸化条件で塩酸に溶解され、溶液中の得られた鉄（II）がレドックス滴定によって決定される湿式化学手順によって個別に決定されます。二クロム酸カリウムで。金属鉄含有量は、金属鉄を臭素メタノールに溶解することによって決定され、溶媒混合物の蒸発後、残留物は硫酸に溶解され、鉄は、鉄（ＩＩＩ）を鉄（ＩＩ）に還元した後、レドックス滴定法によって決定される。 XRF分光法によるミルスケールの多元素分析またはレドックス滴定法によるFeOの測定のための既存のEN標準はありません。ただし、ミルスケールに適用できる直接還元鉄中の金属鉄の測定には、関連するISO規格[ISO 5416：2006]があります。

ミルスケールの多元素分析は、製品の主成分の全体的な濃度を提供しますが、存在する個々の化合物または化学相の同一性、つまりミルスケールの鉱物学を示すものではありません。ミルスケールに存在するすべての主要な化学相の定量的相分析は、リートフェルトデータ分析と組み合わせたX線回折[XRD]分析によってのみ達成できます。ミルスケールに存在する同定された鉱物学的相は、赤鉄鉱（Fe2O3）、磁鉄鉱（Fe3O4）、およびウスタイト（FeO）です。ミルスケールの鉱物学の主な変化は、赤鉄鉱、磁鉄鉱、ウスタイトの酸化鉄相の相対的な比率にあります。その相対濃度は、鋼基板の熱履歴（保持時間、加熱速度、最終温度、酸素ポテンシャルなど）に応じて変化する可能性があります。ミルスケールでの他の元素の濃度は、合金元素に関する鋼基板の組成に依存します。

ミルスケールと腐食

圧延機から出てくる圧延製品では、ミルスケールは通常1 mm未満の厚さであり、最初は鋼の表面に付着し、このコーティングに破損が発生しない限り、大気腐食から鋼を保護します。ミルスケールが鋼部分に均一によく接着されたカバーである場合、それは理想的な保護バリアになります。残念ながら、ミルスケールは均一ではなく、しっかりと接着されていません。

ミルスケールは、下にある鋼よりも反応性が低く（より高貴）、接触したときの2つの異なる金属の挙動と一致して、反応性の高い金属（この場合は鋼）は反応性の低い金属を犠牲にして酸化（錆）します（ミルスケール）。

それは鋼に対して電気化学的に陰極であるため、ミルスケールコーティングの破損は、破損時に露出した鋼の腐食を加速させます。したがって、ミルスケールは、鉄鋼製品の取り扱いまたはその他の機械的理由によりコーティングが破損するまで、しばらくの間は恩恵を受けます。ミルスケールが基板の表面から飛び出すと、鋼がコーティングにひびを入れ、湿気が浸透します。これにより、ガルバニック反応が発生し、母材に孔食（錆）が発生します。これにより、スケールの下で腐食が成長し、コーティングにさらに亀裂が生じ、より広い領域が露出し、したがってより多くの腐食が発生します。ミルスケールによる腐食のメカニズムを図2に示します。

図2ミルスケールによる腐食のメカニズム

ミルスケールは、鋼を処理するときに厄介です。その上に塗布されたコーティングは、湿気を含んだ空気がその下に入るとスケールとともに剥がれるため、無駄になります。鋼にコーティングを施すために、基板鋼の均一できれいな表面を提供するために、すべてのミルスケールを除去する必要があります。

ミルスケールの除去は、手作業では事実上不可能です。動力工具の洗浄方法を使用すると、非常に面倒で時間がかかります。これらの2つの方法はどちらも、開始するのに適した基盤にはなりません。熱間圧延機からの鋼には表面プロファイルがありません。これは、コーティングシステムの全体的な接着強度と完全性にとって最も重要です。ミルスケールは通常、火炎洗浄、酸洗い、または研磨ブラストによって鋼の表面から除去されます。これらの方法は、ミルスケールを取り除き、コーティングシステムにその設計要件を与える表面プロファイルを提供します。鋼の表面にミルスケールが存在すると、下にある鋼の腐食が加速するため、ミルスケールでのコーティングは、魅力的ではありますが、無駄な作業です。

ミルスケールの使用とリサイクル

ミルスケールとは、通常、鋼の成形のさまざまなプロセスで使用される冷却剤である水と混合される副産物の形態を指します。この材料は68％〜72％の高レベルの鉄含有量を保持していますが、リサイクルプロセスで収集されるのではなく、酸化鉄の形で産業廃棄物として非常に安価に販売されています。製鋼工場の工場規模のほとんどは、製鉄炉の還元または製鋼炉の冷却剤として使用される鉄鉱石焼結体または鉄鉱石ペレットの製造にリサイクルされます。ミルスケールのリサイクルも、バインダーと混合した後に練炭で行うことによって行われています。これらに加えて、ミルスケールの他のいくつかの用途が開発されています。ミルスケールの主な用途を以下に列挙します。

• シンターチャージミックスでの使用
• 飼料ストックのペレット化に使用
• 電気アーク炉製鋼で練炭の形で使用
• アルカリ蓄電池用の負極
• 触媒の調製と使用
• セメントクリンカーの製造中
• 重いコンクリートと重い骨材の準備
• 洗濯機用の複合カウンターウェイト
• フェロリンとフェロモリブデンの製造において
• 鉄鋼鋳造および鋳物の熱処理
• 溶接電極コーティング用のフラックスの製造
• 混合肥料用の相乗剤とリン酸肥料用の材料
• 粉末冶金用の鉄粉の製造
• 摩擦材の製造において
• 着色ガラスの製造において
• 酸化鉄顔料の製造において
• ミネラルウールの製造方法
• 酸化鉄塗料顔料前駆体中
• 電磁放射シールド材として
• 道路建設用材料の構成要素として
• いくつかの耐火混合物の準備中
• 水と土壌の処理
• 発熱性粉末の製造において

ミルスケールの出荷に関連する問題

ミルスケールはばら積み貨物としてますます取引されています。ただし、ミルスケールを海上輸送に適合させるために、備蓄は通常、さまざまなソースからの港に蓄積され、材料が以前に処理された方法によって異なる粒子サイズを持ち、その結果、個々の備蓄は均一ではなくなります。これは、2つの貨物が同じ港または荷送人からのものであっても、同じ特性を共有していないことを示しています。また、排水しやすい貨物であり、備蓄の底に溜まって「ウェットベース」を形成します。

ミルスケールの物理的性質は一次採掘された鉄鉱石に類似しているため、ミルスケールは一次採掘された鉄鉱石微粉と同じ方法で効果的に取引されます。ただし、ミルスケールは、IMSBC（International Maritime Solid Bulk Cargoes）Codeでは適切な「バルク貨物輸送名」（BCSN）ではないことに注意してください。 IMSBCコードに記載されていない貨物です。 2010年10月12日のIMO（国際海事機関）Circular DSC.1 / Circ.63は、鉄鉱石の微粉は液化する可能性のある貨物であり、したがって「グループA」の貨物であると述べています。 IMSBCコードに基づく「グループA」の貨物は、輸送可能な水分制限（TML）を超える水分含有量で出荷された場合に液化する可能性のある貨物です。このサーキュラーの用語は、ミルスケールが通常、TML未満の水分含有量の乾燥状態で運ばれる場合でも、ミルスケールにも適用されます。

ミルスケール貨物はIMSBCコードに記載されていませんが、IMSBCコードのセクション1.3では、ミルスケールなどの非上場貨物は、国の管轄当局によって発行された証明書が添付されている場合にのみ、積み込みを受け入れる必要があると規定されています。積込港の国の海上輸送に適した商品。

また、IMSBCコードは、コードで「グループA」貨物として明確に識別されているかどうかに関係なく、固有の含水率で出荷されるすべての細粒鉱物貨物の潜在的な液状化の危険性について警告しています。コードの付録3、パラ2.1は述べています。 「十分に高い含水率を持っている場合、多くの微粒子貨物は流れやすいです。したがって、一定の割合の微粒子を含む湿ったまたは湿った貨物は、積み込む前に流動特性をテストする必要があります。」

ミルスケールは、かなりの固有の水分含有量を持つ微粒子サイズを持っているため、この規定の範囲に含まれます。したがって、ミルスケールの貨物は、テストで別段の指示がない限り、液化する可能性のある貨物として扱われます。 「グループA」の貨物の場合、SOLAS（海上での人命の安全）とIMSBCコードでは、荷送人が荷積み前に水分含有量とTMLの証明書を船長に提供する必要があります。

ミルスケールはしばしば「ウェットベース」を示します。これは、材料がよく排水され、備蓄の底に水が溜まるときに発生します。この排水のために、上部はかなり「乾燥」しているように見えることがあります。ミルスケールのウェットベースの性質により、ロード前の水分サンプリングは備蓄の表面積だけに焦点を合わせるのではなく、完全に代表的なサンプルを採取することが重要になります。代表的なサンプリングの必要性は、特に材料の性質が変動するため、TMLの決定にも不可欠です。備蓄をサンプリングするには、手動で杭を掘ることができないため、機械式掘削機が必要です。
最後に、この貨物は高密度であるため、コードに詳述されているトリミング要件は、タンクトップ全体に重量を均等に分散するための航海。ウェットベースの貨物は、下部が液化し、高密度ストウの上部がウェットベース上を自由に滑るようになるため、貨物が移動する傾向があります。そのための唯一の救済策は、適切にトリミングすることです。