CN101874121A - 高温炉渣的处理方法和处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在处理工序中不会生成强碱水且处理不需要长时间，进行冷却将炉渣作为有价值物高效地回收，并且高效率地回收炉渣中所含有的生铁的方法及其装置，在对含有CaO的高温炉渣进行了一次性冷却之后，一边使其在冷却装置的内部移动一边对其进行二次冷却。将一次冷却和二次冷却都设为在不产生游离水的范围中的水冷却。另外，使冷却装置为在壳体的内面具备突起的回转式冷却器，并且以500℃以上的高温状态装入炉渣进行冷却，通过由壳体的旋转所导致的炉渣的落下冲击而产生的破碎和由炉渣的急速冷却所导致的破坏使炉渣和生铁分离。

Description

高温炉渣的处理方法和处理装置
技术领域
本发明涉及从铁液预处理工序、炼钢工序中的铁液预处理炉、转炉、电炉等以1200℃以上的高温排出的高温的炉渣的处理方法及其处理装置。具体来说，涉及如下处理方法和处理装置：有效地冷却从铁液预处理炉、转炉、电炉等以高温排出的含有CaO的铁液预处理炉渣、转炉炉渣、电炉炉渣等，并且，低成本且高效率地分离回收在这些炉渣中所含有的生铁，使得可以将炉渣有效地用于路基材料和海洋用材料等。
背景技术
从铁液预处理工序、炼钢工序(铁液预处理炉、转炉、电炉等)大量产生并排出1200～1600℃的含有CaO的高温炉渣。在这些高温炉渣中含有大量的生铁。对炉渣进行冷却并且从炉渣中回收了生铁之后，可将炉渣用作为路基材料和/或海洋用材料，将生铁用作为炼钢原料等。因此，自以往，就一直在进行如图6和图7所示的炉渣处理。
首先，将含有CaO的熔融了的炉渣收容在搭载于货车的渣盘1，运送到屋外的炉渣处理场。在炉渣处理场排列了多个具备喷水装置4的冷却坑或冷却场2，如图6(A)所示，将高温炉渣3排出到这些冷却坑或冷却场中的一个冷却坑(冷却场)2。在该排出上需要20分钟～1小时。其后，为了防止水蒸汽爆炸，进行2～4小时左右的自然冷却(空冷)。
在消除水蒸汽爆炸的危险之后，为了对自然冷却了的炉渣6进行冷却，如图6(B)所示，从喷水装置4喷出大量的冷却水5进行一次冷却。该喷水最短也要3小时以上，在水渗透困难的炉渣的情况下，该喷水需要进行2～3天。因此，设置有多个冷却坑2，依次使用。
以这种方式冷却了的炉渣7如图6(C)所示由建筑或土木机械8掘起，如图6(D)所示由翻斗车9运到破碎工厂。
在破碎工厂，首先，将冷却了的炉渣7如图7所示投入到料斗11，由一次输送器33使其通过一次磁选机34，分离大块生铁35。接着，由一次破碎机36进行破碎，落到二次输送器39上。在二次输送器39上设置有二次磁选机38，分离中块生铁37。在此，使炉渣通过一次振动筛40分选之后，由三次输送器41输送，并由二次破碎机42进行破碎。破碎了的炉渣在由四次输送器44输送的期间，由三次磁选机43分离小块生铁45，由二次振动筛46分级为中块分级炉渣47和小块分级炉渣48。
在这样地对高温炉渣进行冷却并从炉渣分离回收了生铁之后，炉渣可被有效地利用为路基材料或海洋用材料等的土木工程用材料。
但是，在坑或场中进行大量的喷水来冷却存在如下的问题：由于冷却效率低，因此在冷却上需要长时间，而且，为了防止从凝固了的炉渣的表面产生的粉尘的飞散，集尘成本增大。另外，若喷水变得不均匀，则在炉渣中残存CaO成分，有可能成为将炉渣用作为路基材料的情况下的障碍。
而且，分散在炉渣中的微粉部分中的未反应的CaO成分在水中作为Ca(OH)2分散，而且，在与该水接触了的炉渣整体上附着Ca(OH)2，整体成为强碱性，在将炉渣用于路基材料或海洋用途的情况下，由于在与水接触了的情况下所产生的强碱水而产生白浊，因此需要中和处理。
另外，如上述，通过使炉渣多次通过破碎机和磁选机，分离为生铁和炉渣，但固化了的炉渣具有相当高的硬度，因此若不使用强力的破碎机，则不能充分破碎。另外还存在如下问题：以这种方式得到的生铁由于没有充分分离炉渣，因此铁分含有率低，即使通过2级的破碎机，也只得到70～80％的铁分含有率，即使通过3级的破碎机，也只得到80～90％的铁分含有率。
另外，在日本特公平5-42380号公报中公开了如下炼钢炉渣的稳定化处理方法：将熔融状态的炼钢炉渣注入浅底的广口盘上，通过喷水进行一次冷却，接着，在排渣台车内通过喷水进行二次冷却，进而浸渍在蓄水坑中。但是，该方法由于将炉渣浸渍在水中，因此存在上述的产生强碱水的问题。
另外，在日本特开2003-247786号公报中，公开了一种包括第1工序和第2工序的炼钢炉渣的处理方法，该第1工序是：使炼钢炉渣在容器中慢慢冷却，形成为大量含有α’-Ca2SiO4的高温的大块炉渣，破碎该大块，制造小块炉渣；该第2工序是：将该小块炉渣放入回转式冷却器，进行急速冷却，利用炉渣中的α’-Ca2SiO4相变为γ-Ca2SiO4的相变，使其粉化。
但是，该方法是仅对可大量析出γ-Ca2SiO4的不锈钢炉渣有效的方法，不能适用于由一般的炼钢工序产生的炉渣。
而且，如在日本特开2003-247786号公报的实施例中记载的那样，为了慢慢冷却，需要历经24小时的冷却时间，因此也存在生产率低的问题。
另外，在该过程中，可以由筛网回收粒径大的金属部分，但回转式冷却器不是压力容器，没有粉化功能和机械破碎工序，因此，难以产生由相变所导致的粉化现象。因此，得到的生铁品位比后述的日本特开平6-346161号公报的方法还低，不能在炼钢炉中使用。另外，通过限定碱度，也限定了适用炉渣的范围，难以说是一般的方法。
另外，在日本特开平6-346161号公报中公开了一种炼钢炉渣内的生铁的回收方法：在水中对炼钢炉渣进行了粉化处理之后，用筛网等根据粒径进行分类，将分类了的炉渣投入到送风机流，分选为高重量炉渣和低重量炉渣，向炉输送高重量炉渣，提取生铁。但是，该方法是在粉化上需要巨大的设备和费用，并且不能避免水蒸汽爆炸事故的方法。另外，得到的炉渣块的粒径偏差大，而且机械破碎需要风力分选。而且，得到的生铁也是铁分为50～90％，品位低，而且偏差大，难以在炼钢炉中使用的生铁。
另外，在日本特开平6-281363号公报中公开了如下方法：在渣盘上使炼钢炉渣固化，在密封压力容器内放入将其机械性破碎了的高温粗破碎炉渣，从上方喷洒冷却水，利用产生的水蒸汽使压力容器内部成为规定的压力条件，利用由急冷和水合所导致的炉渣膨胀进行破碎。将得到的细粒炉渣原样作为炼钢原料，并且，将粗粒部分进行机械破碎，磁力选矿之后，作为炼钢原料。但是，该方法是在高温的压力容器方面需要巨大的设备和费用，并且不能避免水蒸汽爆炸事故。另外，存在如下与日本特开平6-346161号公报的情况相同的问题：得到的炉渣块的粒径偏差大，而且机械破碎需要风力分选，生铁其铁分为50～90％，品位低，而且偏差大，难以在炼钢炉中使用等。
这样，虽然提出了与高温的炉渣的处理方法相关的各种方法，但由于上述理由未被实用化，实际情况是：在世界中正采用如图6、图7所示的非高效且成本高的方法，对含有CaO的炼钢炉渣等的高温炉渣进行处理。该以往的方法残留如下很多的问题：从渣盘排出后的粉尘发生和/或火的粉、火焰的发生多，设备老化也早，另外，炉渣中的CaO的残存成为有效地用作为路基材料等时的妨碍等。
另外，在日本特开平10-139502号公报中公开了如下从炉渣回收热的方法：通过输送单元从壳体的入口向出口移动炉渣，在该移动中的炉渣的表面附近或内部配置空气管的端头部，从该端头部吹出的冷却用空气，均匀冷却炉渣，回收通过炉渣的粒子的间隙升温了的空气，从壳体作为加热用空气排出。但是，该技术为从炉渣回收热的技术，没有给出高效地冷却炉渣或者进而回收炉渣中的生铁的启示。
发明内容
本发明的目的是解决上述以往的问题，提供如下的高温炉渣的处理方法和处理装置：没有如以往的采用炉渣场的水冷方式的粉尘的发生和/或在处理工序中的生成强碱水这样的问题，在处理上不需要长时间，可以将炉渣作为能更加适当地利用的有价值物高效地回收，并且，可以不会使水蒸汽爆炸和火灾发生而高效率回收炉渣中所含有的生铁，可以得到铁分含有率高的生铁。另外，本发明的目的是不需要过大的设备和成本就可实现这些目的。
本发明是为达到上述目的而完成的，其要旨如下。
(1)一种高温炉渣的处理方法，是在对含有CaO的高温炉渣进行一次冷却之后，将该一次冷却了的炉渣装入冷却装置，一边使其在冷却装置的内部移动一边进行二次冷却的高温炉渣处理方法，其特征在于，将一次冷却和二次冷却都设为在不产生游离水的范围中的水冷却。
(2)根据(1)所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，使用在内部具备冷却风喷吹单元和冷却水供给单元的回转式冷却器作为进行二次冷却的冷却装置，且同时采用在不产生游离水的范围中的水冷却和空冷。
(3)根据(1)所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，使用在壳体的内部具备冷却风喷吹单元、冷却水供给单元和具有振动板的振动输送器的装置作为进行二次冷却的冷却装置，且同时采用在不产生游离水的范围中的水冷却和空冷。
(4)根据(2)所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，在作为上述冷却装置的回转式冷却器的壳体的内面设置突起，以500℃以上的高温状态向该回转式冷却器装入一次冷却后的炉渣，一边通过使壳体旋转对上述炉渣施加由落下冲击所产生的破碎作用10分钟以上一边进行冷却，分离在炉渣中所含有的生铁。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，在上述冷却装置的炉渣装入口侧设置格筛(滚筒筛；grizzly)，将结束了一次冷却的炉渣中的大块生铁分离回收之后，装入冷却装置。
(6)根据(4)或(5)所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，将上述回转式冷却器的内部的炉渣的滞留时间设为10～20分钟从而分离在炉渣中所含有的生铁。
(7)根据(4)～(6)中任一项所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，在上述回转式冷却器的炉渣排出口侧设置振动筛和磁选机，分离回收在回转式冷却器的内部被破碎了的炉渣和生铁。
(8)根据(1)～(7)中任一项所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，在一次冷却后，装入上述冷却装置的炉渣的温度为700～1250℃。
(9)根据(1)～(8)中任一项所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，将上述冷却装置的炉渣排出口的炉渣温度维持在100℃以上。
(10)根据(1)～(9)中任一项所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，上述炉渣为炼钢炉渣或铁液预处理炉渣。
(11)一种高温炉渣的处理装置，是一边使一次冷却后的含有CaO的高温炉渣在内部移动一边对其进行冷却的高温炉渣处理装置，其特征在于，该处理装置是具有圆筒状的壳体、支撑辊和旋转驱动装置的回转式冷却器，所述圆筒状的壳体绕倾斜的轴旋转，在一端具有炉渣装入口且在另一端具有炉渣排出口，所述支撑辊在外面旋转自如地支撑该壳体，所述旋转驱动装置使圆筒状的壳体绕轴旋转，在壳体的内部具有用于向炉渣喷吹冷却风的冷却风喷吹单元和用于向炉渣供给冷却水的冷却水供给单元。
(12)一种高温炉渣的处理装置，是一边使一次冷却后的含有CaO的高温炉渣在内部移动一边对其进行冷却的高温炉渣处理装置，其特征在于，该处理装置具备在一端具有炉渣装入口且在另一端具有炉渣排出口的筒状的壳体，在该壳体内具有一边赋予振动一边沿该壳体的轴向输送炉渣的具有振动板的振动输送器、用于向炉渣喷吹冷却风的冷却风喷吹单元和用于向炉渣供给冷却水的冷却水供给单元。
(13)根据(11)所述的高温炉渣的处理装置，其特征在于，在上述回转式冷却器的壳体的内面设置有突起。
(14)根据(13)所述的高温炉渣的处理装置，其特征在于，在上述处理装置的炉渣排出口侧具备用于分离回收炉渣和生铁的振动筛和磁选机。
(15)根据(11)～(14)中任一项所述的高温炉渣的处理装置，其特征在于，上述处理装置具备用于水冷却上述壳体的外面的冷却水供给单元。
(16)根据(11)～(15)中任一项所述的高温炉渣的处理装置，其特征在于，在上述冷却装置的炉渣装入口侧设置有格筛。
根据本发明，在从高温状态冷却从炉排出的含有CaO的高温炉渣时，一次冷却和二次冷却都采用在不产生游离水的范围中的水冷却来进行，因此，不会如以往那样炉渣中的CaO溶出到冷却水中，不会产生强碱水。因此，炉渣整体不会变成强碱性，另外，也不会由于强碱水而使装置腐蚀。
而且，在冷却的过程中，由高温的炉渣与水分子接触，进行炉渣中的碳和水的水性气化反应，并且，还进行由该反应产生了的CO变为CO2的变换反应，生成的CO2使炉渣中的CaO变为CaCO3。其结果，可以使冷却了的炉渣中的CaO的含有率降低。
另外，为了使在二次冷却中不产生游离水，也可考虑仅用冷却气体进行冷却，但如本申请发明那样通过由水冷却进行冷却，冷却能力提高，在冷却装置的输出侧的炉渣温度稳定。另外，在炼钢工序中，作为脱硫剂和/或脱磷剂添加到铁液或钢液中的CaO的粒径一般为75μm左右，因此，残留在炉渣中的未反应的CaO的粒径为该粒径以下。因此，若将冷却了的炉渣分级为粗大粒和微小粒，则未反应的CaO集中于微小粒侧，粗大粒中的未反应的CaO的含有率进一步变低。因此，通过进行分级，可以分离为未反应CaO含有率低的炉渣和未反应CaO含有率比较高的炉渣，对各炉渣的有效利用变得容易。
另外，通过将冷却装置的炉渣排出口的炉渣温度维持在100℃以上，可以更加可靠地抑制炉渣的游离水，可防止强碱水的发生。
另外，若使在回转式冷却器等冷却装置的前段回收炉渣中的大块生铁，则生铁的回收效率提高，并且，可以防止由大块生铁损伤冷却装置。
另外，根据本发明，对处于高温状态且硬度低的炉渣，在回转式冷却器的内部施加落下冲击10分钟以上，并加以冷却。由此，炉渣容易变得零散，与如以往那样采用数秒钟通过破碎机的方法相比，可更加可靠地进行破碎。其结果，生铁和炉渣的分离效率变高。
另外，由于在回转式冷却器内，对炉渣同时采用冷却水和冷却空气，因此，产生由喷吹它们进行急冷所致的相变和收缩率的差所导致的破坏，可以进一步提高破碎效率。
由于该破碎在回转式冷却器的内部进行，因此安全，不用担心发生火灾和粉尘飞散，也不需要高压容器，因此设备成本也变得廉价，还可以缩小必要面积。而且不需要如以往那样的大面积，还可以削减炉渣的运输费用。
另外，若将装入回转式冷却器的内部的炉渣的温度设为700～1250℃，则可以利用在冷却过程中由含有CaO的炉渣和铁特有的相变所导致的体积变化来引起破碎。因此，通过由落下冲击所导致的破碎作用和由相变所导致的破碎作用，可以更加高效地进行破碎。
另外，若将在回转式冷却器的内部的炉渣的滞留时间设为10～20分钟，则可实现品位高的生铁回收。虽然只要延长滞留时间，就可提高破碎效果，但设备大型化，并且设备的损伤也变大，维修费等运行成本也上升，因此，优选不超过20分钟。
另外，通过在回转式冷却器的输出侧设置振动筛和磁选机，可以从破碎了的炉渣中分离回收铁生铁，可以得到铁分含有率高的生铁，并且可以得到分离了生铁的炉渣，从而对面向路基材料等的应用有利。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的说明图。
图2是表示本发明的另一实施方式的说明图。
图3是表示本发明的工序的一例子的流程图。
图4是表示本发明的另一实施方式的说明图。
图5是用于本发明的实施例的回转式冷却器的剖面图。
图6(A)～(D)是以往的炉渣处理法的说明图。
图7是以往的炉渣处理法的说明图(图6的续)。
具体实施方式
以下示出本发明的优选实施方式。
<1>首先，对含有CaO的高温炉渣进行冷却的情况下的例子进行说明。
图1是表示本发明的实施方式的一例子的说明图。使含有CaO的高温的熔融炉渣3从渣盘1流下到坑(场)2，首先进行一次冷却。在本发明中作为处理对象的高温的炉渣为从炉或锅排出了的炼钢炉渣和/或铁液预处理炉渣，炼钢炉渣中包含转炉吹炼炉渣、铁液预处理炉渣中包含铁液脱磷炉渣、铁液脱硫炉渣等。
在这些炼钢炉渣或铁液预处理炉渣中，含有吹入到铁液中了的CaO的微粉末(如上述那样为75μm左右)的一部分作为未反应的游离CaO。另外，从炉或锅排出的炉渣的温度根据炉渣的种类的不同而不同，但一般来说，炼钢炉渣为1400～1600℃，铁液预处理炉渣为1200～1400℃。
进行一次冷却的坑(场)2的结构没有特别限定，但在此，采用在碎石层上铺设了厚度0.25m的钢炉渣的结构。此外，也可以使用冷却箱进行一次冷却。将高温的炉渣在坑(场)2上搅匀成为均匀的厚度，除去大的块和生铁。而且，在不产生游离水的范围从喷水装置4的喷水喷嘴将冷却水喷雾。此时，必须使得喷雾了的冷却水瞬时蒸发，从炉渣吸收气化热，避免以游离水的状态残留，若产生游离水，则会产生从炉渣全体溶出碱的问题，因此不优选。通过该一次冷却，使炉渣温度降低到700～1250℃左右。另外，如后述，在考虑从炉渣高效地分离生铁的情况下，优选该炉渣温度为700～1000℃。
在此，所谓不产生游离水是指不存在附着于炉渣的表面和/或凹部的水，使得在冷却时避免喷雾了的水分不蒸发而残留在炉渣的表面和/或凹部或流落到场或坑的底部。因此，根据炉渣的量和温度设定喷水量，并且，根据伴随着冷却的炉渣的温度变化，调整喷水量等等，由此，一边确认喷出的水顺利蒸发，一边喷水。
接着，从坑(场)2用动力挖掘机等适当的建筑或土木工程机器8取出一次冷却后的炉渣，装入高温炉渣处理装置的冷却装置10，进行二次冷却。
在冷却装置10的前段设置有料斗11，在其上面以倾斜状态设置有被称为格筛12的筛分用的格栅。结束了一次冷却的炉渣中的大块生铁由作为该筛分用的格栅的格筛12分离，只有通过格筛12了的小直径的炉渣7’由采料运出装置(振动送料器)13投入到冷却装置10。
作为用于二次冷却的冷却装置10，可以使用各种形式的冷却装置，但在图1的实施方式中，使用了回转式冷却器10b。
该回转式冷却器10a，使圆筒状的壳体14绕相对于水平面稍稍倾斜的轴线旋转，在其内部设置有冷却风喷吹单元18和后述的冷却水供给单元19。即，壳体14通常为钢制的圆筒，一端具有炉渣装入口15，另一端具有炉渣排出口16，由支撑辊17可旋转地支撑着，可由旋转驱动装置(未图示)使其绕轴线旋转。
冷却风喷吹单元18为如下结构的冷却器：设置成沿壳体14的中心的轴线贯通，从该冷却风喷吹单元18喷出冷却风，冷却装入到内部的炉渣。另外，在图1的例子中，作为优选的方式，在壳体14的外周也配置有冷却水供给单元(外部喷水管)20，从该冷却水供给单元20喷射冷却水，进行壳体的外部冷却。
另外，该冷却水供给单元20可以做成与后述的冷却水供给单元19同样的构成。
在该冷却装置10(10a)的炉渣装入口15的前段如上述设置有具备格筛12的料斗11，构成高温炉渣处理装置。
通过一次冷却变为700～1250℃的炉渣从壳体14的上端的料斗11投入，随着壳体14的旋转，慢慢向炉渣排出口16的方向移动。
另外，图2示出了发明的另一实施方式，但作为用于二次冷却的冷却装置10，除了可以使用这样的回转型的冷却装置之外，还可以使用如下输送器型的冷却装置10b：如图2所示，该装置设置有：一端具备炉渣装入口15且另一端具备炉渣排出口16的筒状的壳体14、在该其内部具有振动板24的沿壳体的轴向延伸的振动输送器23、冷却风喷吹单元18和后述的冷却水供给单元19。
在该冷却装置10b的图2中所示的例子中，冷却风喷吹单元18从在壳体14的外部沿壳体14的轴向延伸的冷却风供给管18a通过支管18b向壳体14内供给冷却风，炉渣利用从输送器23的振动板24的下方吹上来的冷却风一边流动一边向炉渣排出口16的方向输送。
在该冷却装置10b(10)的炉渣装入口15的前段，备有如上述那样具备格筛12的料斗11，构成高温炉渣处理装置。
另外，优选：在冷却装置10b的壳体14的上方的外部，与冷却装置10a的情况同样地设置冷却水供给单元20(未图示)。
另外，上述的这些冷却装置10(10a、10b)中的上述冷却风喷吹单元18可以通过如下方式构成：设置冷却用送风管18a，在其与炉渣对向的一侧设置冷却风的喷出孔(未图示)，或者，例如如图5所示，沿冷却用送风管的纵向以适当的间隔设置喷出用支管18b。
另外，冷却装置10(10a、10b)的冷却水供给单元19可以通过如下方式构成：沿壳体的轴向设置冷却用送水管19a，在其与炉渣对向的一侧设置冷却水的喷水孔19c(例如参照图2)，或者，例如如图5所示，沿壳体的轴向以适当的间隔设置喷水用支管19b。
不论哪一种情况下，使用冷却装置10(10a、10b)都是为了有效利用炉渣的保有热量，使水性气化反应和变换反应进行。另外，通过使用冷却装置10，还可以防止通过水性气化反应生成的CO被释放到周围的气氛中的危险。
这样，在本发明中使用冷却装置10进行炉渣的二次冷却，其特征在于，不仅一次冷却而且二次冷却都设为在不产生游离水的范围的水冷却。因此，在冷却装置10的内部，如上述那样配置有冷却水供给单元19，对在冷却装置10的内部移动的炉渣进行喷水。但是，其喷水量设为如下的量：在高温炉渣与喷水接触了的瞬间气化，不产生游离水。
此时，从炉渣吸收大量的气化热，将炉渣冷却到300℃以下，优选冷却到250℃以下。另外，不言而喻，一边考虑炉渣的量、温度等的变化，一边调整来自冷却水供给单元的喷水量。另外，为了可靠地防止游离水的发生，优选将冷却装置10的出口的炉渣温度维持在100℃以上。
这样，在本发明中，在一次冷却和二次冷却工序中，炉渣与游离水不会接触，因此不会如以往那样产生碱水。因此，炉渣整体不会变为碱性，另外，还可防止因强碱水导致装置腐蚀。而且，通过进行水性气化反应和变换反应，可以减少炉渣中的游离CaO。
通过二次冷却降低到300℃以下的炉渣，从冷却装置的炉渣排出口16排出到输送器22。
如上述，残留在炉渣中的CaO基本为大约75μm以下，在不产生游离水而冷却了的炉渣中作为微细粒子分散，因此，若用筛(未图示)等对排出了的炉渣进行分级，则未反应CaO集中于微小粒侧，在粗大粒侧基本不含有。因此，还可以得到CaO含有率低的粗大粒和CaO含有率高的微小粒。
另外，在冷却装置10的内部，由伴随着炉渣的冷却的粉碎和伴随着机械性搅拌的粉碎产生粉尘，因此，在使内部的空气通过旋风集尘器21对其进行了集尘之后，由排风扇29排出到外部。
采用本发明的方法处理过的炉渣，CaO的含有率低，因此，保持原样或通过只稍微进行碳酸化处理，就可用作为例如渔礁等海洋用材料。
另外，以往将炉渣用作为路基材料时，需要时效(ageing)处理，但通过本发明得到的粗大粒的炉渣，其游离CaO的含有率低，因此，可以谋求不时效或缩短时效期间。
<2>接着，对冷却含有CaO的高温炉渣进而回收生铁的情况的例子进行说明。
图3是表示本发明的作业流程的图，图4是表示本发明的实施方式的说明图，图5是表示回转式冷却器的剖面的示意图。
从铁液预处理炉、转炉、电炉等的炼钢工序排出的1200～1600℃的含有CaO的高温炉渣，由渣盘1排出到冷却坑或冷却场2。在此，高温炉渣被静置从熔融状态到变为高温固体的10～30分钟左右的短期间，进行一次冷却。若有大块的生铁则除去。虽然在坑或场2中的一次冷却时的喷水不为必需，但是为了高效地进行冷却和生铁的回收，进行包括采用冷却水喷水的一次冷却。
另外，在本发明中，如上述，在一次冷却和后述的二次冷却中的喷水冷却时，需要以不产生游离水的方式进行冷却。即，虽然在一次冷却中，不一定需要喷水冷却(水冷)，但是，为了处理的效率化并减少粉尘的发生，优选在一次冷却中也进行水冷，此时，必须以不产生游离水的方式进行水冷。
采用建筑或土木工程机械8掘起固化了的炉渣，并通过料斗11将其投入到作为冷却装置的回转式冷却器10a。优选：在料斗11的入口设置有被称为格筛12的格栅状的筛子，在回转式冷却器10a的前段回收炉渣中的大块生铁。通过了格筛12的炉渣由振动输送器或振动送料器等的采料运出装置13以下述状态装入回转式冷却器10a，所述状态为500℃以上、优选700～1250℃、更优选700～1000℃的高温状态。
回转式冷却器10a通常为如下结构：使轴线方向相对于水平面稍稍倾斜地由支撑辊17支撑钢制的圆筒状的壳体(壳)14，使其以1～10rpm左右的速度旋转。即，在钢制的圆筒状的壳体14的一端具有炉渣装入口15，且在另一端具有炉渣排出口16，由支撑辊17可旋转地支撑着，并可利用旋转驱动装置(未图示)使其绕轴线旋转。
如图4所示，在壳体(壳)14的内面设置有多个突起25。从炉渣装入口(入口盖)15的部分装入到壳体(壳)14的内部的炉渣重复进行如下运动：随着壳体(壳)14的旋转带上来再落下；这些突起25具有提高该落下冲击效果的作用。突起25的形状为板状、角状、圆筒状、圆棒状、轨条状、L状、H状等任意形状，而且，还可做成组合了这些形状的形状。
在圆筒形的壳体(壳)14的外部设置有冷却水供给单元(外部喷水管)2019，从外部冷却壳体(壳)14。另外，该冷却水供给单元20可以做成与后述的冷却水供给单元19同样的构成。
另外，在壳体(壳)14的中心部，作为冷却风喷吹单元18，固定有沿壳体的轴向延伸的冷却用送风管18a，从送风扇26供给冷却风。
如图5所示，冷却用送风管19a具备多个支管19b，从其端头向炉渣喷吹冷却风。该风量为例如100～1400m3/分钟。
这样，通过使壳体(壳)14旋转，一边对炉渣施加由落下冲击所导致的破碎作用，一边通过冷却风对炉渣进行冷却。与冷却到常温的炉渣不同，装入壳体(壳)14的500℃以上的炉渣硬度低，因此，破碎进行。而且，通过急冷，可以同时产生由相变和收缩率的差别所导致的破坏。
该急冷即使只采用冷却风供给单元18的冷却用送风管18a、设置在其上了的支管18b也能进行，但在本发明的实施方式中，在作为冷却风喷吹单元18的冷却用送风管18a的下方配置作为冷却水供给单元19的冷却用送水管19a，如图5所示，从冷却用送水管19a的支管19b喷射冷却水，提高急冷效果。
另外，冷却水通过与高温炉渣的接触而瞬时蒸发，不会产生游离水。
这样地操作，通过由落下冲击所导致的破碎作用和通过由空冷和水冷产生的急冷，炉渣通过相变和在冷却中的收缩率的差所导致的破坏效果而被破碎，且从炉渣排出口16的滑槽16a被排出到输送器22上。在本发明中，必须在回转式冷却器10a的内部对炉渣施加由落下冲击所导致的破碎作用至少10分钟。
但是，若要使炉渣的滞留时间超过20分钟，则设备大型化并且设备的损伤也变大，维修费等运行成本也上升，因此，10～20分钟是适当的。
在输送器22的上部设置有磁选机31，从破碎物中分离生铁。
通过了磁选机31的炉渣由振动筛32分离为大粒炉渣和小粒炉渣。在本发明中，由于充分进行炉渣的破碎，并进行炉渣和生铁的分离，因此，由磁选机31回收的生铁为高品位，为85％以上的水平的稳定的铁分含有率。
这样，在本发明中，在回转式冷却器10a的内部进行炉渣的破碎，因此，不会发生水蒸汽爆炸和/或火灾。另外，不需要如压力容器那样过大的设备和成本，并且能够可靠地抑制粉尘飞散。另外，在回转式冷却器10a的内部产生的含尘气体由排风扇29抽吸，通过排气导管28引导到旋风集尘器21被净化。
若以本发明中的冷却和生铁回收的优点为要点，则其要点如下。
(i)在本发明中，与以往的以颚式破碎机为代表的短时间通过型的破碎机不同，采用了历经长时间施加落下冲击的方法，因此，可以使炉渣块变得零散，可以提高生铁的回收效率和回收了的生铁的铁分含有率。
(ii)根据本发明，炉渣块难以粉化，不利于土木工程应用的微粉发生量变少。
(iii)不需要破碎机，因此动力费用少，而且设备劣化少，因此，维修费用也少，生铁回收成本变得便宜。
(iv)不需要粉化器那样的高价值设备。
(v)不会因噪音和粉尘而使周围环境恶化。
(vi)可以在从炉排出后1小时以内回收纯度高的生铁，因此可以快速地再送到炉内来再使用。
实施例
以下通过实施例对本发明进一步具体说明。
(实施例1)
将在吹入CaO粉末进行了铁液的脱磷和脱硫处理时生成的约1300℃的含有CaO的铁液预处理炉渣约20吨移置到如图1所示的铺有钢炉渣的坑，搅匀成为均匀的厚度，其后，对表面喷水，一次冷却到1000℃。炉渣层的厚度为0.25m，其面积为约6m×5m。冷却水瞬时蒸发，不产生游离水。
将以这种方式一次冷却了的炉渣投入料斗，用格筛分离除去生铁大块，其后，供给到直径约2m且长度约8m的图1中所示的回转式冷却器，进行了二次冷却。在回转式冷却器的炉渣装入口的炉渣温度为850℃。向该炉渣喷吹142m3/小时的冷却风，在回转式冷却器内部进行空冷。
另外，对回转式冷却器的外周面供给30吨/小时的冷却水进行水冷却，并且从内部的冷却水供给单元向炉渣喷射1吨/小时的冷却水，在不产生游离水的范围进行炉渣的水冷却。回转式冷却器内的炉渣的平均滞留时间为20分钟。
其结果，从回转式冷却器的炉渣排出口排出冷却到约220℃的炉渣，通过回转式冷却器的内部的期间的炉渣的温度下降量为630℃。炉渣在回转式冷却器内部被输送的期间被粉碎，成为粉碎炉渣。另外，在原来的炉渣中所含有的未反应的CaO的含有率为6～9％，但在回转式冷却器的炉渣排出口降低到2.5～4％。该炉渣即使不进行后处理，也能满足在JIS-5015中对路基材料所要求的膨胀比1.5％以下的特性。
另一方面，在将回转式冷却器的内部冷却设为气体冷却的情况下，通过回转式冷却器的内部的期间的炉渣的温度下降量在450℃，虽然没有产生游离水，但冷却能力的降低明显。
(实施例2)
使用从炼钢工序排出的1000吨的炼钢炉渣，实施本发明。从炉排出的炉渣温度为约1400℃的熔融状态，将其在如图4所示的冷却坑中静置20分钟使其固化，不是如以往那样的冷却喷水，而是以不产生游离水的方式进行了3.0m3/小时、5分钟的喷水冷却。接着，用动力挖掘机掘起该炉渣，投入到回转式冷却器。投入速度为10吨/小时，投入时的炉渣温度为约1000℃。
使回转式冷却器的壳体(壳)以5rpm旋转，在其内部的炉渣的滞留时间为20分钟，向壳体(壳)内部供给了400m3/分钟的冷却空气和5m3/小时的冷却水。在该水冷却中没有产生游离水。在壳体(壳)的内部形成有如图5所示的突起，通过由落下冲击所产生的破碎作用和由急冷所产生的破碎作用，炉渣被破碎，从壳体(壳)以约100℃的温度被排出。排出物通过磁选机，回收了生铁。
其结果，回收了150吨的生铁。即，从1吨的炉渣中回收了150kg的生铁。生铁中的铁分含有率为85％，在整体中回收了127.5吨的铁。
另一方面，采用图5、图6所示的以往方法也进行了1000吨炼钢炉渣的处理。将它们的结果与本发明法进行对比，在表1中示出了每1吨炉渣的磁化的量、每1吨炉渣的微粉炉渣发生量、磁化物中所含有的纯铁分浓度和每1吨炉渣的回收纯铁分量。如在该数据中所示，采用本发明与以往的方法相比，可以大量回收高纯度的铁分。
表1
  本发明方法   以往方法   差异
  每1吨炉渣的磁化的量   180～200kg   150～190kg
  本发明方法   以往方法   差异
  每1吨炉渣的微粉炉渣发生量   20～40kg   60～120kg   -60kg
  磁化物中所含有的纯铁分浓度   80～90％   70～80％
  每1吨炉渣的回收纯铁分量   150kg   110kg   +40kg
产业上的利用可能性
这样，根据本发明的高温炉渣的处理方法，在一次冷却了高温的炉渣之后，使其在冷却装置的内部移动，进行二次冷却，因此，不需要如以往的广大的炉渣场，不需要巨大的集尘器。另外，冷却以不使炉渣与游离水接触的方式进行，因此，在处理工序中不会生成强碱水，不会产生装置的腐蚀。另外，由于采用使用水冷的强制冷却方式，因此在处理上不需要长时间。
另外，根据本发明处理方法，炉渣的破碎充分进行，炉渣和生铁的分离进展，因此，可以使由磁选机回收的生铁为85％以上的水平且稳定的铁分含有率的高品位的物质。
另外，在本发明中，主要是在冷却装置内进行炉渣的冷却、破碎，因此，不会产生水蒸汽爆炸和/或火灾。另外，不需要如压力容器那样的过大的设备和成本，并且可以可靠地抑制粉尘飞散。
本发明中表示数值范围的“以上”和“以下”均包括本数。

Claims (16)

1.一种高温炉渣的处理方法，是在对含有CaO的高温炉渣进行一次冷却之后，将该一次冷却了的炉渣装入冷却装置，一边使其在冷却装置的内部移动一边进行二次冷却的高温炉渣处理方法，其特征在于，将一次冷却和二次冷却都设为在不产生游离水的范围中的水冷却。
2.根据权利要求1所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，使用在内部具备冷却风喷吹单元和冷却水供给单元的回转式冷却器作为进行二次冷却的冷却装置，且同时采用在不产生游离水的范围中的水冷却和空冷。
3.根据权利要求1所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，使用在壳体的内部具备冷却风喷吹单元、冷却水供给单元和具有振动板的振动输送器的装置作为进行二次冷却的冷却装置，且同时采用在不产生游离水的范围中的水冷却和空冷。
4.根据权利要求2所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，在作为所述冷却装置的回转式冷却器的壳体的内面设置突起，以500℃以上的高温状态向该回转式冷却器装入一次冷却后的炉渣，一边通过使壳体旋转而对所述炉渣施加10分钟以上的由落下冲击所产生的破碎作用一边进行冷却，分离炉渣中所含有的生铁。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，在所述冷却装置的炉渣装入口侧设置格筛，将结束了一次冷却的炉渣中的大块生铁分离回收之后，装入到冷却装置中。
6.根据权利要求4或5所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，将在所述回转式冷却器的内部的炉渣的滞留时间设为10～20分钟从而分离炉渣中所含有的生铁。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，在所述回转式冷却器的炉渣排出口侧设置振动筛和磁选机，分离回收在回转式冷却器的内部被破碎了的炉渣和生铁。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，在一次冷却后，装入所述冷却装置的炉渣的温度为700～1250℃。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，将所述冷却装置的炉渣排出口的炉渣温度维持在100℃以上。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的高温炉渣的处理方法，其特征在于，所述炉渣为炼钢炉渣或铁液预处理炉渣。
11.一种高温炉渣的处理装置，是一边使一次冷却后的含有CaO的高温炉渣在内部移动一边对其进行冷却的高温炉渣处理装置，其特征在于，该处理装置是具有圆筒状的壳体、支撑辊和旋转驱动装置的回转式冷却器，所述圆筒状的壳体绕倾斜的轴旋转，在一端具有炉渣装入口且在另一端具有炉渣排出口，所述支撑辊在外面旋转自如地支撑该壳体，所述旋转驱动装置使圆筒状的壳体绕轴旋转，
在壳体的内部具有用于向炉渣喷吹冷却风的冷却风喷吹单元和用于向炉渣供给冷却水的冷却水供给单元。
12.一种高温炉渣的处理装置，是一边使一次冷却后的含有CaO的高温炉渣在内部移动一边对其进行冷却的高温炉渣处理装置，其特征在于，该处理装置具备在一端具有炉渣装入口且在另一端具有炉渣排出口的筒状的壳体，在该壳体内具有一边赋予振动一边沿该壳体的轴向输送炉渣的具有振动板的振动输送器、用于向炉渣喷吹冷却风的冷却风喷吹单元和用于向炉渣供给冷却水的冷却水供给单元。
13.根据权利要求11所述的高温炉渣的处理装置，其特征在于，在所述回转式冷却器的壳体的内面设置有突起。
14.根据权利要求13所述的高温炉渣的处理装置，其特征在于，在所述处理装置的炉渣排出口侧具备用于分离回收炉渣和生铁的振动筛和磁选机。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的高温炉渣的处理装置，其特征在于，所述处理装置具备用于水冷却所述壳体的外面的冷却水供给单元。
16.根据权利要求11～15中任一项所述的高温炉渣的处理装置，其特征在于，在所述冷却装置的炉渣装入口侧设置有格筛。
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