CN101977866A - 熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种熔渣冷却处理装置，不会因熔渣的落下载荷而使冷却滚筒磨损，能够大量处理熔渣，并且冷却处理后的炉渣的处理、后处理等容易。上述冷却处理装置具备：可旋转的一个横式冷却滚筒(1)，其使熔渣附着在外周的滚筒面(100)上；导管(2)，其向该横式冷却滚筒(1)供给熔渣，附着在滚筒面(100)上且被冷却的炉渣随着横式冷却滚筒(1)的旋转从滚筒面(100)剥离并向一个方向被排出。由于通过导管(2)浇注熔渣，因此熔渣的落下载荷不会施加到冷却滚筒(1)上，另外，由于冷却处理后的炉渣向一个方向排出，因此冷却处理后的炉渣的处理、后处理等变得容易。

Description

熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法
技术领域
本发明涉及冷却滚筒式的熔渣冷却处理装置、和使用该装置的熔渣的冷却处理方法以及炉渣制品的制造方法。
背景技术
在钢铁制造过程中产生的熔渣(例如制钢炉渣)大多在冷却场中放置冷却之后，通过洒水将其冷却。此外，也有一部分是采用被称为盘冷却方式的流入铁制容器中进行洒水冷却的方法。
另一方面，作为用于对高炉炉渣和垃圾焚烧灰熔渣等熔渣进行冷却处理用的装置，公知有双滚筒式的炉渣冷却处理装置(例如，日本专利第3613106号公报等)。该炉渣冷却处理装置具备一对冷却滚筒，该一对冷却滚筒在水平方向上并列、且具有相对置的外周部分向上旋转的旋转方向，并从上方向这一对冷却滚筒的上部外周面间供给熔渣而形成炉渣液存积。由于熔渣附着、凝固在旋转的冷却滚筒的表面上而从该炉渣液存积中被带出，该熔渣在附着于冷却滚筒面的状态下被冷却到适度的凝固状态之后，在规定的滚筒旋转位置上因自重而从冷却滚筒面剥离并被回收单元回收。
通过用这样的冷却处理装置来冷却处理熔渣，具有如下的优点：(i)无需以往那样的宽敞的冷却场；(ii)由于能够得到厚度小的炉渣凝固体，因此容易加工成所希望的粒度的土木材料和粗骨料等，并且由于经粉碎处理制造粒状炉渣时的粉和细颗粒的产生量较少，因此提高产品成品率；(iii)由于无需用于冷却的洒水或者可以减少洒水量即能完成，所以可以获得不含水分或者水分含量少的炉渣，在供给到水泥原料等中的情况下无需进行干燥处理等。
但是，由于上述那样的双滚筒式的炉渣冷却处理装置，是将处理后的炉渣从一对冷却滚筒分别向相反方向排出，因此冷却处理后炉渣的排出、处理必须有两个路径，且需要有宽敞的占地面积。因此冷却处理后炉渣的处理、后处理、热回收复杂且效率低，且增大设备成本。
用冷却滚筒式的冷却处理装置冷却处理的炉渣还具有相当的显热，因此从有效利用能量的观点来看，如果要尽可能多的回收炉渣显热，则从该被冷却处理过的炉渣进一步进行热回收就非常重要。但是，如现有的双滚筒式的炉渣冷却处理装置那样，当将向正反双方向排出的冷却处理后的炉渣用一个热回收设备进行处理时，则在用于将两条路径合并为一条路径的输送过程中炉渣的温度会降低，因此无法进行高效率的热回收。这种情况，特别是在大量处理熔渣的情况下会成为很大的问题。
另外，在使用大型的双滚筒式的炉渣冷却处理装置来大量处理熔渣的情况下(例如，炉渣处理量为：1t/min以上)，在从渣罐向冷却滚筒浇注熔渣时，有可能在落下的熔渣的载荷的作用下磨损冷却滚筒。为了防止这种情况，在冷却滚筒的上方设有中间包，一旦渣罐的熔渣向中间包移动，则必须从该中间包向冷却滚筒进行浇注。但是，在熔渣的浇注使用了中间包的情况下，与熔融金属不同，炉渣会凝固附着到浇注口而无法适宜地进行浇注等因此容易给操作带来障碍。另外，在中间包内残留、附着的炉渣量变多就容易产生浇注口的堵塞和残留炉渣的粉化等问题。另一方面，为了不产生这样的残留、附着炉渣就必须设置中间包加热器，这会产生降低能量效率、提高处理成本等问题。
在用高炉炉渣等制造用于骨料的炉渣制品的情况下，会根据制造条件而变成非晶质(玻璃质)，但是非晶质炉渣存在吸湿性低，容易出现尖锐棱角部分的问题。此外，在产生纤维状炉渣的情况下，其形状不适合作为用于骨料的炉渣制品。此外，如果变成细微纤维状时，则存在必须采取包括防止其飞散等在内的环境对策的问题。
进而，本发明人们进行研究的结果发现，在现有的双滚筒式的炉渣冷却处理装置中还存在如下的问题。
(a)如转炉脱碳精炼炉渣等那样，碱度(质量比％CaO/％SiO2)(以下简称为“碱度”)较高的熔渣的粘性高，在用现有的双滚筒式的炉渣冷却处理装置对这样的粘性高的熔渣进行冷却处理的情况下，由于高粘性而使熔渣难以均匀地附着到冷却滚筒面上，因此无法进行有效地使用滚筒面整体的冷却处理。因此熔渣的冷却效率低，无法获得较高的生产率。另外，碱度高的炉渣(特别是碱度≥3)易粉化，通过将这样的炉渣从熔融状态骤冷可以使其难以粉化，但是在用现有的炉渣冷却处理装置进行了冷却处理的情况下，由于高粘性而无法使厚度变薄，无法获得足够的冷却速度，因此无法适宜地抑制冷却后的粉化。
(b)在用现有的双滚筒式的炉渣冷却装置来冷却处理高炉炉渣等那样的粘度比较小的熔渣的情况下，只能得到厚度为2～3mm左右的较薄的炉渣凝固体，并且即使将他们粉碎处理成粒状也无法满足粗骨料或路基材料等所需的粒度。另外，为了使较薄的炉渣凝固体成为玻璃质则会降低保水性，从这方面看也可以说是不适合路基材料等。因此本发明的目的在于解决这样的现有技术的问题，提供一种炉渣制品制造装置，能够容易地进行冷却处理后炉渣的处理、后处理等，且能够将设备成本抑制得较低，并且提供一种即使是大型装置也无需使用中间包，且不会使冷却滚筒因所供给的熔渣的落下载荷而磨损，能够大量处理熔渣的冷却滚筒式的熔渣冷却处理装置。
此外，本发明的另一目的在于提供熔渣冷却处理装置，能够有效地冷却处理碱度较高、具有粘性的熔渣，并且即使是碱度特别高的炉渣也能够获得难以粉化的炉渣凝固体。
此外，本发明的又一目的在于提供熔渣冷却处理装置，能够在将粘度比较小的熔渣作为处理对象的情况下，也可以制造出适于获得粗骨料等炉渣制品的较厚的炉渣凝固体。
此外，本发明的再一目的在于提供使用了以上那样的冷却处理装置的熔渣冷却处理方法。
进而，本发明的其他目的在于提供使用了上述冷却处理方法的炉渣制品的制造方法。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的要旨如下：
1.一种熔渣冷却处理装置，其特征在于，具备：可旋转的一个横式冷却滚筒(1)，其使熔渣附着在外周的滚筒面(100)上；导管(2)，其向该横式冷却滚筒(1)供给熔渣，附着在滚筒面(100)上且被冷却的炉渣，随着横式冷却滚筒(1)的旋转从滚筒面(100)剥离并向一个方向排出。
2.根据上述1所述熔渣冷却处理装置，其特征在于，将导管(2)设置为其前端部与横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)接触或者接近，熔渣从导管(2)的前端部被直接供给到滚筒面(100)，并附着到滚筒面(100)上。
3.根据上述1所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，将导管(2)设置为其前端部与横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)接触或者接近，并且利用导管(2)和滚筒面(100)形成炉渣液积存部(A)，随着横式冷却滚筒(1)的旋转，炉渣液积存部(A)内的熔渣附着于滚筒面(100)而被带出。
4.根据上述1至3中任一项所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，具有延展辊(3)，其用于对附着到横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)上的熔渣进行按压延展使其沿滚筒宽度方向延展。
5.根据上述1所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，将导管(2)设置为其前端部与横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)接触或者接近，并且在横式冷却滚筒(1)的上方设置闸口(4)，利用该闸口(4)、滚筒面(100)以及导管(2)形成炉渣液积存部(A)，在闸口(4)与横式冷却滚筒(1)之间具有供炉渣液积存部(A)内的熔渣被推出的开口(5)。
6.根据上述5所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，闸口(4)由冷却滚筒(4x)构成，该冷却滚筒(4x)具有下部外周面向与炉渣液积存部(A)相反方向旋转的旋转方向。
7.根据上述3至6中任一项所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，具有用于向炉渣液积存部(A)内喷入流体的流体供给单元(6)。
8.根据上述1至7中任一项所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，具有用于对从横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)剥离的炉渣进行冷却的冷却单元(7)。
9.一种熔渣冷却处理方法，其特征在于，使用上述1至8中任一项所述的熔渣冷却处理装置对熔渣进行冷却处理。
10.根据上述9所述的熔渣冷却处理方法，其特征在于，使用具有延展辊(3)的冷却处理装置，将炉渣碱度即质量比％CaO/％SiO2为2以上的熔渣作为处理对象，利用延展辊(3)对附着在滚筒面(100)上的熔渣进行按压延展，使其向滚筒宽度方向延展。
11.根据上述9所述的熔渣冷却处理方法，其特征在于，使用具有闸口(4)的冷却处理装置，将炉渣从开口(5)推出。
12.根据上述11所述的熔渣冷却处理方法，其特征在于，从开口(5)推出厚度为5mm以上的板状的炉渣。
13.根据上述9至12中任一项所述的熔渣冷却处理方法，其特征在于，使用具有炉渣液积存部(A)的冷却处理装置向炉渣液积存部(A)内的熔渣中添加粉状体。
14.根据上述9至13中任一项所述的熔渣冷却处理方法，其特征在于，
使用具有炉渣液积存部(A)的冷却处理装置向炉渣液积存部(A)内的熔渣中喷入流体。
15.根据上述9至14中任一项所述的熔渣冷却处理方法，其特征在于，进行下述(i)～(iv)中的至少一个热回收，
(i)从经过横式冷却滚筒(1)内部的制冷剂进行热回收；
(ii)在使用具有闸口(4)的冷却处理装置的熔渣冷却处理中，从经过闸口(4)内部的制冷剂进行热回收；
(iii)使在横式冷却滚筒(1)被冷却过的熔渣进一步与制冷剂接触进行冷却，并从该制冷剂进行热回收；
(iv)在使用具有炉渣液积存部(A)的冷却处理装置的熔渣冷却处理中，在向炉渣液积存部(A)内的熔渣中喷入流体的情况下，回收所喷入的流体，并从该流体进行热回收。
16.一种炉渣制品的制造方法，其特征在于，对利用上述9至15中任一项所述的熔渣冷却处理方法所冷却、凝固的炉渣进行粉碎处理和/或磨碎处理，来获得粒状的炉渣制品。
另外，在本发明中，存在闸口(4)与横式冷却滚筒(1)之间的开口(5)，根据闸口(4)和横式冷却滚筒(1)的外表面形状等而断续地形成(即，在闸口(4)与横式冷却滚筒(1)之间断续地开口)的情况，此时，炉渣液积存部(A)内的熔渣以不连续状从开口(5)被推出。
附图说明
图1是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的一个实施方式的主视图。
图2是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。
图3是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。
图4是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。
图5是图4所示的实施方式的俯视图。
图6是表示图4所示的实施方式的附设于冷却滚筒的延展辊的作用的说明图。
图7是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的俯视图。
图8是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。
图9是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。
图10是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的其他实施方式的主视图。
图11是示意地表示图10所示的实施方式的局部的侧视图。
图12是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的局部的主视图。
图13是示意地表示图12所示的实施方式的局部的侧视图。
图14是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的局部的主视图。
图15是示意地表示图14所示的实施方式的局部的侧视图。
图16是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的局部的主视图。
图17是示意地表示图16所示的实施方式的局部的侧视图。
图18是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的局部的主视图。
图19是示意地表示图18所示的实施方式的局部的侧视图。
图20是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。
图21是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的其他实施方式的主视图。
图22是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的其他实施方式的主视图。
图23是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的其他实施方式的主视图。
图24是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的其他实施方式的主视图。
图25是表示适用于图4～图6等所示的延展辊的内部冷却机构的一个实施方式的示意剖视图。
图26是表示本发明装置的冷却滚筒的转速与炉渣处理量的关系的图表。
图中符号说明：
1...横式冷却滚筒；2...导管；3、3x、3y、3z...延展辊；4...闸口；4a...闸体；4x...冷却滚筒；5...开口；6...流体供给单元；7...冷却单元；8...输送带；9...渣斗；10...气体喷射单元；11...支承臂；13...粉碎装置；14、14a、14b、14c...冷却用容器；15...螺旋进料机；16、16a...制冷剂供给单元；17...罩；18...排气管；19...热交换器；29...气体温度计；21...控制装置；22...供给装置；30...制冷剂流路；31a、31b...辊轴；40a、40b...制冷剂通路；100...滚筒面；101、102...环状槽；102...凹部；110...轴承孔；200...侧壁；300...外周面；301...辊轴；400...滚筒面；401、402、403...环状槽；404...凹部。
具体实施方式
在本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法中，不限制作为冷却处理对象的炉渣的种类，例如可以将高炉炉渣、制钢炉渣(例如转炉脱碳炉渣、脱磷炉渣、脱硅炉渣、脱硫炉渣、电炉炉渣、铸造炉渣等)、熔融还原炉渣(例如由铁矿石、Cr矿石、Ni矿石、Mn矿石等熔融还原而产生的炉渣)、其他的从冶炼炉或精炼炉产生的炉渣、垃圾焚烧熔渣、废弃物气体化熔渣等各种炉渣为对象。
图1是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的一个实施方式的主视图。
该熔渣冷却处理装置具备：可旋转的一个横式冷却滚筒1(以下简称为“冷却滚筒1”。对于其他实施方式也同样)，其使熔渣附着在外周的滚筒面100上进行冷却；和向该冷却滚筒1供给熔渣的导管2。在此，横式冷却滚筒的“横式”是表示滚筒的旋转轴是大致水平的。
上述导管2配置在冷却滚筒的径向的一侧，从适当的高度向冷却滚筒1的上部滚筒面供给熔渣S。在该导管2的上游侧从渣罐等供给熔渣S。
导管2的形态是任意的，但是通过使用在冷却滚筒宽度方向(滚筒轴向)上具有充足的宽度的装置，由此可以使熔渣在滚筒宽度方向上扩散，从而能够在滚筒面100均匀地冷却熔渣。
冷却滚筒1被驱动装置(未图示)旋转驱动，以使其上部滚筒面向与导管相反的方向旋转。从导管2供给的熔渣S附着在滚筒面100上被冷却后，随着冷却滚筒1的旋转而从滚筒面100剥离，并向冷却滚筒径向的另一侧排出。
另外，冷却滚筒1优选为，能够根据操作条件控制转速。
在上述冷却滚筒1的内部设置有具有供制冷剂流通用的流路的内部冷却机构(未图示)，在滚筒轴的各端部分别设置有对该内部冷却机构进行供给排出的制冷剂供给部和制冷剂排出部。另外，制冷剂一般使用水(冷却水)，但也可以使用其他流体(液体或气体)。
在冷却滚筒径向的另一侧配置有输送带8，该输送带8用于接受并输送被冷却而从滚筒面100剥离下来的炉渣Sx。附着在冷却滚筒1的表面而被冷却的炉渣在滚筒面100开始转动到滚筒下方侧的旋转位置时，因自重而从滚筒面100剥离，因此本实施方式的输送带8配置在能够接受这样剥离的炉渣Sx的高度的位置。另外，也可以设置将从滚筒面100剥离的炉渣Sx向输送带8引导的引导部件。
在输送带8的输送目的地设置有渣斗9，用于接受炉渣Sx并通过用制冷剂冷却该炉渣Sx来进行热回收。
另外，也可以不设置输送带8而在冷却滚筒1与渣斗9之间设置滑槽，从而使从冷却滚筒1剥离下来的炉渣Sx经由该滑槽装入渣斗9。
此外，本实施方式的冷却滚筒1是表面平滑的圆筒体，但不一定限定于此，也可以具有槽等凹凸。
在使用了以上那样的冷却处理装置的熔渣的冷却处理中，从导管2流下的熔渣S被供给到冷却滚筒1的滚筒面100上，该熔渣S以呈板状附着到滚筒面100上的状态被冷却到适度的凝固状态(例如，半凝固状态或者仅一面或两面的表层凝固的状态)之后，在规定的滚筒转动位置因自重而从冷却滚筒面自然剥离，该剥离下来的炉渣Sx保持原状地被输送带8接受，并由该输送带8输送并被装入渣斗9。另外，输送带8的输送速度与冷却滚筒1的圆周速度大致一致。
在如上所述的熔渣S的冷却处理中，从一个冷却滚筒1的滚筒面100剥离下来的冷却处理后的炉渣Sx向一个方向排出，因此使冷却处理后炉渣的处理、后处理等能够容易地进行。因此在从冷却处理后的炉渣Sx进行显热回收时，能够用一个热回收设备有效地进行热回收。此外，由于熔渣S产生的巨大的落下载荷不会施加于冷却滚筒1，因此不会磨损冷却滚筒1并能够大量处理熔渣S。
制冷剂被供给到渣斗9内进行炉渣Sx的冷却。另外，从冷却滚筒1剥离下来的炉渣Sx的冷却也可以在其他单元或场所进行。经冷却的炉渣Sx被送到用于制作炉渣制品的粉碎处理和/或磨碎处理的工序，进一步根据需要实施筛除等筛选。
通常，刚通过冷却滚筒1完成了冷却后的炉渣Sx为上述那样的适度的凝固状态但还不具有可塑性，因此从冷却滚筒面剥离并被输送带8接受的炉渣Sx是板状的连续体。但是，有时会因炉渣Sx的厚度和凝固的程度不同，使得板状炉渣的连续体在从冷却滚筒面剥离而被输送带8接受的期间破碎，但也没有特别的问题。
另外，在将炉渣Sx从输送带8交付给渣斗等时，也可以根据需要用适当的单元对炉渣Sx进行粗粉碎。
图2是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。
在该实施方式中，将导管2设置为使其前端部与冷却滚筒1的滚筒面100接触或者接近，熔渣S从导管2的前端部被直接供给到滚筒面100，并附着到滚筒面100上。
导管2的前端部也可以与滚筒面100接触，还可以形成较小的间隙地与滚筒面100接近。在后者的情况下，考虑热膨胀等而优选具有不使熔渣S泄漏的程度的间隙来接近滚筒面100，但为了可靠地防止熔渣S的泄漏，优选为，从设置在导管2下方的气体喷射单元10对该间隙部分喷射清洁气体。
对于该导管前端部与滚筒面100的间隙，虽与熔渣的粘性也有关，但在高温下实施炉渣处理时优选最宽是5mm以下，更优选为3mm以下，进一步优选为1mm以下。间隙越窄越可以降低清洁气体的量。没有清洁气体而能够抑制熔渣泄漏的间隙的界限，很大程度上依存于熔渣的性状(粘性)，但是只要是间隙为1mm至其以下的几乎接触的状态，则大部分的情况下即使没有清洁气体也能够抑制熔渣的泄漏。间隙越窄则由导管前端部的接触导致的滚筒面的磨耗和磨损也愈加严重，因此对于与滚筒面接触的可能性高的导管前端部，优选由滑动性能优良的碳质或氮化硼等其他材料构成。在此，间隙的值是实际操作时(高温状态)的值，在常温下设置装置时，如上所述必须考虑冷却滚筒的热膨胀。以下，表示热膨胀的一个例子。在钢性的直径1.6mφ的冷却滚筒的情况下，钢的热膨胀率是15×10-6，在滚筒材料平均温度是200℃的情况下，因热膨胀而沿径向延伸的长度为半径800mm×200℃×15×10-6＝2.4mm。
另外，本实施方式的其他构成与图1的实施方式相同，因此省略详细的说明。
在使用以上那样的冷却处理装置的熔渣冷却处理中，由于熔渣S的落下载荷几乎不会施加到冷却滚筒1上，因此能够进一步减少冷却滚筒1的磨损。
图3是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。
在该实施方式中，将导管2设置成其前端部与冷却滚筒1的滚筒面100接触或接近，并且由导管2的前端部分和滚筒面100形成炉渣液存积部A，随着冷却滚筒1的旋转，炉渣液存积部A内的熔渣S附着在滚筒面100上而被带出。为了形成炉渣液存积部A，导管2的前端部分具有向上侧(水平状)折弯乃至弯曲的承接盘状，并且导管2的前端部与下部滚筒面接触或接近。
另外，形成炉渣液存积部A的导管的前端部分的侧壁200具有规定的高度来保持熔渣S。
此外，本实施方式的另一构成与图1的实施方式相同，因此省略详细的说明。
在使用以上那样的冷却处理装置的熔渣冷却处理中，被供给到导管2的熔渣S流入炉渣液存积部A，并在此停留适当的时间而冷却后，附着在冷却滚筒1的滚筒面100上被带出，然后与图1以及图2的实施方式同样，在附着于滚筒面100的状态下冷却到适度的凝固状态(例如半凝固状态或者仅一面或两面的表层凝固的状态)之后，在规定的滚筒旋转位置因自重而从冷却滚筒面自然剥离。在该实施方式中，通过使熔渣S在炉渣液存积部A停留足够的时间来促进冷却，因此易于获得较厚的炉渣Sx。
图4～图6是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的图，图4是主视图、图5是俯视图、图6是表示附设于滚筒的延展辊的作用的说明图。
该实施方式的冷却处理装置具有延展辊3，该延展辊3用于对附着于冷却滚筒1的滚筒面100上的熔渣S进行按压延伸使其沿滚筒宽度方向延展，特别适于粘度高的炉渣碱度即质量比％CaO/％SiO2(以下简称“碱度”)为2以上的熔渣的冷却处理。作为碱度≥2的炉渣，可以列举出例如：普通钢和不锈钢的转炉脱碳精炼炉渣、脱磷炉渣、电炉炉渣等制钢炉渣、废弃物气化熔渣、垃圾焚烧灰熔渣等。
在冷却滚筒1的上部，与冷却滚筒1平行地设置有作为炉渣延展单元的延展辊3。该延展辊3对附着于冷却滚筒1的滚筒面100(上部外周面)上的熔渣S进行按压延伸使其沿滚筒宽度方向延展，因此在其外周面300与冷却滚筒1的滚筒面100之间形成规定的间隔t，该延展辊3可自由旋转地被支承臂11支承。在本实施方式中，在支承臂11的前端(下端)形成有上下方向较长的长圆形的轴承孔110，延展辊3的辊轴301可上下滑动地支承在该轴承孔110中。因此，本实施方式的延展辊3是非驱动的部件，在其自重的作用下将附着在冷却滚筒1的上部滚筒面上的熔渣S按压延伸成间隔t的厚度。
如本实施方式那样，使延展辊3以可上下滑动地方式支承于支承臂11，由此即使在附着于冷却滚筒面的熔渣中包含块状物，也可以因延展辊3能够向上方避让而使块状物通过。
另外，延展辊3也可以构成为：以与冷却滚筒面之间具有规定的间隔t的方式，可自由旋转地固定地支承于支承臂11。此时，优选延展辊3在上下方向上可进行位置调整，并能够调整间隔t。另外，也可以通过弹簧将可自由旋转地保持延展辊3的辊轴承支承在支承臂11等上，通过该弹簧获得适度的下压力，并且在夹入异物时延展辊3能够退避。此外，延展辊3也可以作为驱动辊。
由于延展辊3是将附着在冷却滚筒面上的熔渣S按压延伸而使其延展用的部件，因此其外径比冷却滚筒1的外径足够小即可，但是当辊的长度变长时会由于炉渣的热和自重而变形，使得与冷却滚筒面之间的间隔t在滚筒宽度方向上变得不均匀，因此优选根据辊的长度和辊的刚性来选择外径。
此外，对于延展辊3，从熔渣的冷却效率以及延展辊的耐久性的观点来看，优选具有与上述冷却滚筒1同样的内部冷却机构。
此外，延展辊3设在冷却滚筒周向的多个位置，通过这些多个延展辊3能够将附着于滚筒面的炉渣按压延伸成多阶。
另外，本实施方式的另一构成与图3的实施方式相同，因此省略详细的说明。此外，本实施方式那样的延展辊3也可以附设于图1和图2所示的冷却处理装置。
在用上述的冷却处理装置对粘性高的熔渣进行冷却处理时，从炉渣液存积部A被冷却滚筒1带出并附着在该滚筒面100上的粘性高的熔渣S，不易向滚筒宽度方向(滚筒轴向)扩展，因此会成为在滚筒宽度方向上不均匀地附着于滚筒面100的状态(在冷却滚筒面上局部附着的状态)。在这样的状态下，熔渣S的冷却效率(＝单位时间的炉渣散热量/炉渣单位体积)非常差，并且炉渣从冷却滚筒1剥离时凝固状态会变得不均匀从而使品质不稳定。在本实施方式中，由于这样不均匀地附着在滚筒面100上的熔渣S被延展辊3按压延伸，因而沿滚筒宽度方向延展。由此，能够提高熔渣S的冷却效率并且提高熔渣S的冷却速度。与图1～图3的实施方式同样，熔渣S在附着于冷却滚筒面上的状态下被冷却到适度的凝固状态(例如半凝固状态或者仅表层凝固的状态)之后，在规定的滚筒旋转位置因自重而从冷却滚筒面上自然剥离。
这样，熔渣S沿滚筒宽度方向被延展辊3延展的结果，使得熔渣S的厚度变薄从而提高炉渣的冷却效率、提高生产率，并且也提高了熔渣S的冷却速度因此能够获得难以粉化的炉渣凝固体。此外，能够使炉渣的凝固状态均匀化，从而获得均匀的品质的炉渣凝固体。
图7是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的俯视图。该实施方式的冷却处理装置也具有作为炉渣延展单元的延展辊3。
在该实施方式中，对冷却滚筒1配置多个延展辊3x～3z。具体而言，在冷却滚筒旋转方向的上游侧位置的滚筒宽度方向中央部配置有延展辊3x，并且在冷却滚筒旋转方向的下游侧位置的滚筒宽度方向两侧部分配置有延展辊3y、3z。延展辊3y、3z在滚筒宽度方向上的按压延伸范围与延展辊3x的滚筒宽度方向的按压延伸范围部分重叠。通过这样在冷却滚筒旋转方向的上游侧和下游侧配置延展辊3x～3z，能够使冷却滚筒面上的熔渣S台阶状地依次延展。如本实施方式那样，较短的延展辊3x～3z在长度方向上的变形较小，因此有利于使冷却滚筒宽度方向上的按压延伸厚度均匀。
另外，本实施方式的另一构成与图4～图6的实施方式同样，因此省略详细的说明。
图8是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。
该实施方式将导管2设置成其前端部与冷却滚筒1的滚筒面100接触或接近，并且在冷却滚筒1的上方设置闸口4，由该闸口4、滚筒面100以及导管2的前端部分形成炉渣液存积部A，在闸口4与冷却滚筒1之间形成推出炉渣液存积部A内的熔渣的开口5。
本实施方式的目的在于获得厚度为5mm以上、优选为20mm以上的炉渣凝固体，因此期望开口5的宽度(厚度)为5mm以上、优选为20mm以上。此外优选为，能够调整闸口4的上下方向位置，由此能够改变开口5的宽度(厚度)。
上述闸口4在本实施方式中由固定式的闸体4a(壁体)构成，并利用适当的支承部件支承于装置主体(基体)。也可以在闸体4a的内部设置具有使制冷剂流通用的流路的内部冷却机构(未图示)，此时，对内部冷却机构分别设置制冷剂供给部和制冷剂排出部。另外，制冷剂一般使用水(冷却水)，但是也可以使用其他的流体(液体或气体)。
另外，本实施方式的另一构成与图3的实施方式同样，因此省略详细的说明。
在使用以上的冷却处理装置的熔渣冷却处理中，被供给到导管2的熔渣S流入炉渣液存积部A，并在此停留适当的时间而冷却后，从冷却滚筒1与闸口4(闸体4a)之间的开口5边冷却边被推出。被推出的熔渣S在附着于冷却滚筒面上的状态下被冷却到适度的凝固状态(例如，半凝固状态或者仅一面或两面的表层凝固的状态)之后，与图1～图3的实施方式同样，在规定的滚筒旋转位置因自重而从冷却滚筒面自然剥离。
在这样的熔渣冷却处理中，通过使熔渣S在炉渣液存积部A停留足够的时间来促进冷却，并在从开口5推出时被冷却滚筒1进一步冷却，因此即使开口5的宽度(厚度)足够大并推出较厚的炉渣Sx，也能够适当地冷却熔渣S。因此能够从开口5推出被适当地冷却过的厚度为5mm以上的较厚的板状的炉渣Sx。根据本实施方式，能够容易地制造厚度为20～30mm左右的较厚的炉渣凝固体。
另外，在图8的实施方式中，在闸体4a不具有特别的内部冷却机构的情况下，从开口5被推出的炉渣Sx，通常与冷却滚筒1接触的一侧的下表面以及两侧端面凝固，而上表面侧是熔融或者半熔融状态，但是只要被推出的炉渣Sx是这种程度的凝固状态就没有问题。
图9是示意地表示本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。该实施方式的冷却处理装置在冷却滚筒1的上部也具有闸口4。
在该实施方式中，设置在冷却滚筒1上部的闸口4由冷却滚筒4x构成，该冷却滚筒4x具有使下部滚筒面向与炉渣液存积部A相反方向旋转的旋转方向。
与冷却滚筒1同样，在上述冷却滚筒4x的内部设置有具有使制冷剂流通用的流路的内部冷却机构(未图示)，在滚筒轴的各端部分别设置对该内部冷却机构供给、排出制冷剂的制冷剂供给部和制冷剂排出部。另外，制冷剂一般使用水(冷却水)，但也可以使用其他的流体(液体或气体)。
与图8的实施方式同样，开口5的宽度(厚度)为5mm以上，优选为20mm以上。此外优选为，能够调整冷却滚筒4x的上下方向位置，由此可改变开口5的宽度(厚度)。
另外，与冷却滚筒1同样，冷却滚筒4x也通过驱动装置(未图示)向上述的旋转方向旋转驱动。另外，优选为，冷却滚筒1、冷却滚筒4x都可以根据操作条件来控制转速。另外，冷却滚筒4x也不必位于冷却滚筒1的正上方而是可以如本实施方式那样在水平方向上错开位置。
另外，本实施方式的另一构成与图3的实施方式同样，因此省略详细的说明。
在使用以上的冷却处理装置的熔渣冷却处理中，熔渣S在炉渣液存积部A内滞留适当的时间而冷却后，以在冷却滚筒1与冷却滚筒4x之间被按压延伸的方式从开口5边冷却边被推出。此时由于熔渣受到以下的冷却作用，即(i)通过在炉渣液存积部A内滞留足够的时间而冷却、进而(ii)在开口5的入侧部与冷却滚筒1和冷却滚筒4x接触较长时间后，以在开口5内被冷却滚筒1和冷却滚筒4x从两侧按压延伸的方式被冷却，从而能够更有效地促进熔渣S的冷却，能够更稳定地获得较厚的炉渣凝固体。
另外，对于本实施方式的冷却滚筒1和冷却滚筒4x，图8的实施方式的冷却滚筒1是表面平滑的圆筒体，但并不限定于此，还可以具有槽等凹凸。当在滚筒面100上具有凹凸时，则与熔渣的接触面积增大，从而能够促进炉渣的冷却。此外，还具有使凝固了的炉渣的粉碎、磨碎变得容易的优点。进而，对于通过制冷剂的热回收，由于比表面积大因此能够提高热交换效率。
另外，也可以利用形成于冷却滚筒1的滚筒面100上的环状槽等的凹凸，在冷却滚筒1与冷却滚筒4x的滚筒面间形成孔形状的开口5，并利用该孔形状将炉渣推出。因此，从冷却滚筒1与冷却滚筒4x之间的开口5被推出的炉渣Sx的形状，除了板状之外也可以是线状和柱状等。另外，根据冷却滚筒1和冷却滚筒4x的滚筒面的凹凸形状，有时会断续地形成开口5而使得炉渣Sx的推出变得不连续，在这种情况下则炉渣Sx实质上呈块形状从开口5被推出。
在图8和图9的实施方式中，从开口5推出的炉渣Sx的厚度被定义为在图8所示的冷却滚筒径向上炉渣的最大厚度t。并且在所推出的炉渣Sx的形状为板状以外的形状时，期望上述定义的炉渣Sx的厚度为5mm以上，优选为20mm以上。
在图8和图9的实施方式中，从开口5推出的较厚的炉渣Sx，通常仅一面或两面的表层凝固，而内部处于熔融或半熔融状态。并且，由于刚从开口5推出的凝固表层部被冷却滚筒急速冷却，因而变为玻璃质或接近玻璃质的组织，但是此后会因内部未凝固炉渣的热而再次变热从而改变成结晶质。因此，在上述实施方式中，能够获得玻璃质少的较厚的炉渣凝固体。
图10和图11、图12和图13、图14和图15、图16和图17、图18和图19所示的各实施方式，是将炉渣Sx从冷却滚筒1与冷却滚筒4x之间的开口5以板状以外的形状推出。具体而言，在冷却滚筒1和/或冷却滚筒4x的滚筒面(外周面)上形成下述(1)和/或(2)的形状：
(1)滚筒周向的环状槽；
(2)在滚筒周向上间隔设置的凹部。
通过使冷却滚筒4x的滚筒面400与冷却滚筒1的滚筒面100抵接，从而利用上述(1)和/或(2)形成孔形状的开口5，并从该孔形状的开口5推出炉渣Sx。
在图10和图11的实施方式中，图10是示意地表示冷却处理装置以及冷却处理方法的局部的主视图、图11是侧视图。在该实施方式中，在冷却滚筒4x的滚筒面400(外周面)上沿滚筒长度方向间隔地形成多个环状槽401，通过使冷却滚筒4x的滚筒面400与冷却滚筒1的滚筒面100抵接，从而由上述环状槽401形成孔形状的开口5。
本实施方式的另一构成与图3、图9的实施方式同样，因此省略详细的说明。
在本实施方式中，从由环状槽401形成的多个孔形状的开口5推出柱状的炉渣Sx。
另外，也可以不在冷却滚筒4x的滚筒面400上，而是在冷却滚筒1的滚筒面100上沿滚筒长度方向间隔地形成多个环状槽，并由该环状槽形成孔形状的开口5。
在图12和图13的实施方式中，图12是示意地表示冷却处理装置以及冷却处理方法的局部的主视图、图13是侧视图。在该实施方式中，在冷却滚筒1的滚筒面100和冷却滚筒4x的滚筒面400上分别沿滚筒长度方向间隔地形成多个环状槽101和环状槽401，通过使冷却滚筒4x的滚筒面400与冷却滚筒1的滚筒面100抵接，使对置的上述环状槽101和环状槽401接合起来而形成孔形状的开口5。另外，导管2的前端部构成为与冷却滚筒1的轴向的凹凸形状(多个环状槽101形成的凹凸形状)相互咬合的形状，以使导管2的前端部与冷却滚筒1之间不产生间隙、或者尽量减小间隙。
在本实施方式中是从环状槽101和环状槽401接合起来所形成的多个孔形状的开口5推出柱状的炉渣Sx。
本实施方式的另一构成与图3、图9的实施方式同样，因此省略详细的说明。
在图14和图15的实施方式中，图14是示意地表示冷却处理装置以及冷却处理方法的局部的主视图、图15是侧视图。在该实施方式中是在冷却滚筒4x的滚筒面400上沿滚筒长度方向间隔地形成多个环状槽402，并且将上述环状槽402的底面构成为在滚筒周向上为凹凸状(齿轮状)，通过使冷却滚筒4x的滚筒面400与冷却滚筒1的滚筒面100抵接，从而利用环状槽402形成孔形状的开口5。在该实施方式中是利用环状槽402底面的凹部使开口5断续地变大。
在本实施方式中是将炉渣Sx从由环状槽402所形成的多个孔形状的开口5推出。通过环状槽402底面的凹部使开口5断续地变大，因此该炉渣Sx以块状部b呈多个珠状相连的形状被推出。这种形状的炉渣Sx从冷却滚筒1剥离后，因自重而分离为块状、或者借助较小的外力就能够简单地分离成块状。
本实施方式的另一构造与图3、图9的实施方式同样，因此省略详细的说明。
另外，在图15中省略了形成于环状槽402底面的凹凸，但是用虚线表示出底面的凸部位置。
此外，也可以代替图14和图15的实施方式的环状槽402，而在滚筒周向上间隔地形成槽状或者孔状的凹部，在这种情况下，由该凹部断续地形成开口5，并从该开口5推出块状的炉渣Sx。
进而，也可以不在冷却滚筒4x的滚筒面400上，而是在冷却滚筒1的滚筒面100上沿滚筒长度方向间隔地形成多个环状槽(或如上述那样的在滚筒周向上间隔地形成的槽状或者孔状的凹部)，并由该环状槽等形成孔形状的开口5。
在图16和图17的实施方式中，图16是示意地表示冷却处理装置以及冷却处理方法的局部的主视图、图17是侧视图。在该实施方式中，在冷却滚筒1的滚筒面100与冷却滚筒4x的滚筒面400上分别沿滚筒长度方向间隔地形成多个环状槽102和环状槽403，并且将这些环状槽102和环状槽403的底面在滚筒周向上构成为凹凸状(齿轮状)，通过使冷却滚筒4x的滚筒面400与冷却滚筒1的滚筒面100抵接，由此使对置的上述环状槽102与环状槽403接合起来形成孔形状的开口5。在该实施方式中是通过使环状槽102与环状槽403各底面的凹部彼此接合起来，从而使开口5断续地变大。
另外，导管2的前端部构成为与冷却滚筒1轴向的凹凸形状(由多个环状槽102形成的凹凸形状)相互咬合的形状，以便与冷却滚筒1之间不产生间隙、或者尽量减小间隙。
本实施方式的另一构成与图3、图9的实施方式同样，因此省略详细的说明。
在本实施方式中是将炉渣Sx从环状槽102与环状槽403接合起来所形成的多个孔形状的开口5推出。通过使环状槽102与环状槽403各底面的凹部彼此接合起来使开口5断续地变大，因此该炉渣Sx以块状部b呈多个珠状相连的形状被推出。这种形状的炉渣Sx从冷却滚筒1剥离后，因自重而分离成块状、或者借助较小的外力就能够简单地分离成块状。
另外，在图16和图17中省略了形成于环状槽102和环状槽403底面的凹凸，但用虚线表示出底面的凸部位置。
此外，也可以代替本实施方式的环状槽102和环状槽403，而在滚筒周向上间隔地形成槽状或者孔状的凹部，在这种情况下，由该凹部断续地形成开口5，并从该开口5推出块状的炉渣Sx。
在图18和图19的实施方式中，图18是示意地表示冷却处理装置以及冷却处理方法的局部的主视图、图19是侧视图。在该实施方式中是在冷却滚筒1的滚筒面100与冷却滚筒4x的滚筒面400上分别形成多个截面为弧状(半球状)的凹部103和凹部404，通过使冷却滚筒4x的滚筒面400与冷却滚筒1的滚筒面100抵接，由此使对置的上述凹部103和凹部404接合起来断续地形成孔形状的开口5。
本实施方式的另一构成与图3、图9的实施方式同样，因此省略详细的说明。
在本实施方式中，经过凹部103与凹部404接合起来断续地形成的多个开口5而推出块状的炉渣Sx。
另外，也可以将冷却滚筒1和冷却滚筒4x中的任一个冷却滚筒的滚筒面平滑地构成，而仅在另一冷却滚筒的滚筒面上形成凹部(凹部103或凹部404)。
通过以上所述的图10～图19的各实施方式获得的炉渣Sx是下述(a)、(b)、(c)中的任意一种，即：(a)通过简单的粉碎单元等能够容易地将刚从开口5推出的炉渣Sx加工成块状炉渣；(b)从开口5被推出后，因自重而分离成块状、或者借助较小的外力就能够简单地分离成块状；(c)从开口5以块状推出，由此极易使炉渣块状化。因此，在利用制冷剂进行热回收的过程中，由于炉渣的比表面积大因此能够提高热交换效率从而有效地进行热回收。此外，还具有无需或者减少在后续工序中进行炉渣粉碎、磨碎处理的麻烦的优点。
作为将刚从开口5推出后的炉渣Sx加工成块状炉渣的方法，也可以用压碎机等粉碎装置进行粉碎，还可以用剪切装置进行剪切。
在本发明的冷却处理装置中，熔渣S呈层状附着在旋转的冷却滚筒1的滚筒面100上，在该状态下优选在冷却滚筒1旋转适当的旋转角度期间进行必要的冷却。
此外，为了使熔渣S接触冷却滚筒1并冷却到至少在表面形成凝固层的程度，因此冷却滚筒1的转速优选为2～20rpm左右，更优选为2～10rpm左右。在这种情况下，冷却滚筒1的滚筒面的圆周速度因冷却滚筒1的直径而不同，例如优选为0.1～2m/sec，更优选为0.1～1m/sec左右。当冷却滚筒1的转速超过上述范围时，则熔渣难以接触、附着于滚筒面100。但是，当滚筒面100的圆周速度超过5m/sec时，则在从滚筒受到的力的作用下，在为高炉炉渣等熔渣的情况下，会被弄碎而细颗粒化或成为纤维状，因此对于炉渣制品品质而言不是优选的。另一方面，在冷却滚筒1的转速不到上述范围时，则处理量变少，因此不适于炉渣的大量处理。特别是在如高炉炉渣等那样的在骤冷操作下易于非晶质化的炉渣的情况下，在凝固层厚度增厚而半凝固部分消失乃至几乎不存在的状态下结束辊冷却处理，因此辊经过后几乎不产生回热。因此，无法消除在与辊接触的表层上出现的非晶质层，从而降低吸湿性或成为表层的非晶质相的特征的尖锐棱角的状态，因此对于炉渣制品品质而言不是优选的。进而，在要用延展辊等对半凝固层的非凝固状态的炉渣进行按压延伸处理的情况下，由于存在炉渣进入到辊的凹凸中的情况，因此不是优选的。对于回收炉渣显热的情况，由于向辊散热的比例变大，因此从热回收效率降低这点来看不是优选的(在通常的利用冷却水的辊冷却处理中，由于冷却水温度大概上升5℃～10℃左右，因此很难从冷却水回收热)。
图26是表示本发明的冷却处理装置的冷却滚筒1的转速与炉渣处理量的关系的图表。
接下来，对在以上所述的各实施方式中可共通适用的各种实施方式进行说明。
可以代替为了对冷却滚筒1进行冷却而在冷却滚筒内设置先前所述的内部冷却机构，或者除了该内部冷却机构外还可以在冷却滚筒1的下部滚筒面上设置喷射冷却用流体的滚筒冷却单元。该冷却单元，例如可以由向冷却滚筒1的下部滚筒面喷射水和空气等冷却用流体的喷嘴等构成。
此外，在具有冷却滚筒4x的冷却处理装置中，可以代替在冷却滚筒4x内设置先前所述的内部冷却机构，或者除了该内部冷却机构以外，还可以在冷却滚筒4x的滚筒面上设置喷射冷却用流体的滚筒冷却单元。该冷却单元，例如可以由向冷却滚筒4x的滚筒面喷射水或空气等冷却用流体的喷嘴等构成。
此外，也可以如图1所示，例如在冷却滚筒1与输送带8之间或者在输送带8上方设置冷却单元7，以便对从冷却滚筒1剥离下来的炉渣Sx进行冷却。该冷却单元7可以由例如对炉渣Sx喷射水或空气等冷却用流体的喷嘴等构成。
在具有炉渣液存积部A的冷却处理装置中设置用于向炉渣液存积部A内喷射流体的流体供给单元，例如也可以以下述(a)～(c)中的一个以上为目的，从流体供给单元向炉渣液存积部A内供给气体等流体，即：(a)调整炉渣液存积部A内的熔渣的温度、(b)炉渣的改性、(c)熔渣的显热回收。另外，与上述(a)～(c)的目的无关，只要向炉渣液存积部A喷入气体等流体来搅拌渣池，就能够促进炉渣的冷却。
图20是示意地表示在这种情况下的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法的另一实施方式的主视图。在该实施方式中，在构成炉渣液存积部A的导管2的前端部分的底部设置流体喷入单元6，从该流体喷入单元6向炉渣液存积部A喷入流体。该流体喷入单元6例如由气体喷入喷嘴等构成。
本实施方式的另一构成与图3、图9的实施方式同样，因此省略详细的说明。
作为向炉渣液存积部A供给流体的方法，除上述实施方式以外，例如还可以采用以下方法：在导管2的侧壁200上设置流体供给单元6，从该流体供给单元6向炉渣液存积部A内供给流体的方法；从炉渣液存积部A的上方利用流体喷入单元6向炉渣液存积部A中喷入流体的方法等。
作为向炉渣液存积部A内供给的流体，可以举出例如：空气、富氧空气、氧气、氮气、碳酸气体、水蒸气、天燃气、市政煤气、液化石油气、焦炉煤气、其他工艺气体等，可以使用上述一种以上的气体。
在上述(a)的调整熔渣温度中，通常，通过供给流体使熔渣的温度下降。作为流体可以使用例如空气、氮气、水蒸气等。
对于上述(b)的炉渣改性，例如，在以降低炉渣中的f-CaO量为目的的情况下，可以使用空气、富氧空气、氧气等氧或含氧的气体。当向熔渣供给这样的气体时，则炉渣中的FeO被氧化，且它与f-CaO结合而形成2CaO·Fe2O3，因此能够降低炉渣中的f-CaO量，能够抑制将所获得的炉渣凝固体用于路基材等时的吸湿膨胀。
另一方面，在要获得内部气孔比例较多的炉渣的情况下，则向炉渣液存积部A内供给空气和氮气，并且调整操作条件(例如，提高冷却滚筒1与冷却滚筒4x的转速)，由此将熔渣S在含有气体的状态下从开口5推出。由此，将供给的气体封入炉渣中从而能够获得内部气孔比例较多的炉渣凝固体。由于这样的炉渣吸水性较高，特别适于路基材料等。
在上述(c)的熔渣显热回收中，回收如后述那样供给的流体并从该流体中回收热。作为流体，可以使用例如空气、氮气气体、水蒸气等。
此外，通过将含有水蒸气(水)和天然气体或焦炉煤气等含烃类成分的气体同时向炉渣液存积部A内供给，由此发生水蒸气改性反应，对该改性反应的吸热供给炉渣的显热，从而能够促进熔渣的冷却，并且能够将反应生成的气体(富含氢的气体)作为可燃性气体回收并且可以进行热回收。作为含有烃类成分的气体，例如在使用了甲烷气体的情况下，则发生CH4+H2O→CO+3H2的反应。
另外，向炉渣液存积部A内供给的流体也适用于不具有闸口4的图3那样的实施方式。
此外，在具有炉渣液存积部A的冷却处理装置中，以下述(a)～(c)中的一个以上为目的时可以向炉渣液存积部A内的熔渣中添加粉状体，即：(a)调整炉渣液存积部A内的熔渣的温度、(b)炉渣的改性、(c)在炉渣的粉碎或磨碎处理中产生的炉渣粉的再利用带来的产品成品率提高。作为该粉状体可以列举出例如：炉渣粉、硅砂、粉煤灰(煤灰)、砖屑、氧化铁粉、灰尘、淤渣、铁矿石粉等，可以使用上述一种以上的粉状体。
在上述(a)的调整熔渣温度中，通过添加粉状体使熔渣的温度下降。通过添加这样的粉状体、特别是添加粉粒状炉渣(炉渣粉)进行的的温度调整，可以期待以下效果。
通过对熔渣添加例如质量比为1％～50％左右的粉粒状炉渣，能够使炉渣温度急速下降而促进凝固。特别是，想要将炉渣厚度较大的成品炉渣在内部急速冷却而获得高品质的炉渣制品时，能够有效地促进炉渣内部的冷却、凝固。当添加量超过50％时则炉渣温度会过渡下降，易结块，因此不仅冷却速度而且调整形状和厚度也很困难。另一方面，在添加量不足1％的少量的情况下，调整炉渣温度实质上是困难的。此外，在从用本发明的冷却处理装置进行处理后的固体状态的炉渣中回收显热的情况下，会增加炉渣量并可缩小固体炉渣的表面温度与内部温度之差，因此热回收效果显著。此外，由于促进熔渣的冷却、凝固，因此能够减轻冷却滚筒1和延展辊3等的热负荷、热疲劳。
在上述(b)的炉渣的改性中，例如通过向熔渣中添加硅砂和粉煤灰等SiO2源、矾土砖屑等Al2O3源、氧化铁粉和铁矿石粉等氧化铁源，由此能够降低炉渣中的f-CaO量，抑制将获得的炉渣凝固体用于路基材等时的吸湿膨胀。
在上述(c)中，如果添加对用本发明方法冷却的炉渣进行粉碎处理和/或磨碎处理时产生的炉渣粉，就能够提高产品成品率。
另外，向炉渣液存积部A内的熔渣中添加粉状体，也可以适用于不具有闸口4的图3所示的实施方式。
在实施本发明的过程中能够有效地对熔渣的显热进行热回收，因此从节能和减排CO2的观点来说是特别优选的。作为该熔渣显热的回收，期望进行下述(i)～(iv)中的至少一个、优选进行两个以上，特别优选进行全部的热回收：
(i)从通过冷却滚筒1内部的制冷剂进行热回收；
(ii)在使用具有闸口4(包括冷却滚筒4x的情况)的冷却处理装置的熔渣冷却处理中，从通过闸口4内部的制冷剂进行热回收；
(iii)使被冷却滚筒1冷却的熔渣进一步与制冷剂(例如蒸气、水、空气等)接触进行冷却，且通过回收该制冷剂来进行热回收。在该方法中，基本上是在封闭空间使制冷剂与炉渣接触后，回收与炉渣进行了热交换的制冷剂。例如，可以采用以下各种方法：(a)一边用输送单元输送被冷却滚筒1冷却的炉渣，一边使其与制冷剂接触，并从该制冷剂进行热回收的方法；(b)利用被供给有制冷剂的冷却用容器或者冷却装置对被冷却滚筒1冷却的炉渣进行冷却，并从上述制冷剂进行热回收的方法；等。
(iv)在使用具有炉渣液积存部A的冷却处理装置的熔渣冷却处理中，在向炉渣液积存部A内的熔渣中喷入流体的情况下，对所喷入的流体进行回收，并从该流体进行热回收。
在上述(i)、(ii)的方式中，从通过冷却滚筒1和闸口4(优选为冷却滚筒4x)的内部冷却机构的制冷剂进行热回收。
在上述(iii)的(a)的方式中，例如，用通道覆盖先前列举的各实施方式的输送带8，使制冷剂在该通道内部流动来冷却炉渣，并从该制冷剂进行热回收。
在上述(iii)的(b)的方式中，例如，将炉渣容纳于供给有制冷剂的冷却用容器内进行冷却，并从上述制冷剂进行热回收。作为冷却用容器，例如可以使用先前列举的各实施方式的渣斗9，并从通过这样的冷却用容器的制冷剂进行热回收。此外，将炉渣装入螺旋进料器、回转窑(rotary kiln)等冷却装置，并向上述装置的内部供给空气等制冷剂来冷却炉渣，然后从该制冷剂进行热回收。
在上述(iv)的方式中，例如在冷却滚筒1的上方设置流体回收用的罩等，来回收经过炉渣液存积部A后的熔渣S，并从该流体进行热回收。
在上述(i)～(iv)中任一种的情况下，在热回收设备(未图示)中从制冷剂或者气体进行热回收。所回收的热，可以例如作为原料干燥用热源、燃料干燥用蒸气的热源等各种热源利用。
在上述(iii)的(b)方式中，被冷却用容器或冷却装置冷却的炉渣，从显热回收的效率方面来看优选粒径小到一定程度，从该方面考虑优选先在前列举的图10～图19所示的实施方式中所冷却处理的炉渣。
图21是示意地表示上述(iii)的方式涉及的冷却处理方法的一个实施方式的主视图。在该实施方式中，使用与图14和图15的实施方式大致相同的冷却处理装置，从该装置推出块状的炉渣Sx或者简单地分离成块状的炉渣Sx，进一步用粉碎机等粉碎装置13将该炉渣Sx粉碎处理后用输送带8装入密闭式的冷却用容器14。装入冷却用容器14中的炉渣Sx的温度通常是700～1000℃。加压空气作为制冷剂被喷入冷却用容器14来冷却炉渣Sx。被炉渣Sx的显热加热的空气(热风)被排出到冷却用容器14外，并用适当的热交换单元进行热回收。冷却到适当的温度的炉渣Sx从冷却用容器14内被取出，然后被送到所需的处理工序。
另外，其他的装置构成和冷却处理方式，与图3、图9、图14以及图15的实施方式同样，因此省略详细的说明。
图22是示意地表示上述(iii)的方式涉及的冷却处理方法的另一实施方式的主视图。在使用图21所示的密闭式的冷却用容器14的情况下，需要将炉渣和制冷剂在容器内保持一定时间，如果仅有一台冷却用容器14则会在处理效率方面存在问题。对于这样的问题，在图22的实施方式中，通过设置多个冷却用容器14a～14c，按顺序随意使用上述冷却用容器14a～14c(装入炉渣→热回收→排出炉渣)，从而可以有效地进行处理。
另外，其他的装置构成和冷却处理方式，与图21的实施方式相同，因此省略详细的说明。
图23是示意地表示上述(iii)的方式涉及的冷却处理方法的另一实施方式的主视图。在该实施方式中，一边用作为冷却装置的螺旋进料机15来移动炉渣，一边向其内部供给加压空气作为制冷剂来冷却炉渣。加压空气从螺旋进料机15的出口侧向入口侧供给。在螺旋进料机15内流动来冷却炉渣的空气被抽出到机外，由适当的热交换单元进行热回收。
另外，其他的装置构成和冷却处理方式，与图21的实施方式相同，因此省略详细的说明。
图24是示意地表示上述(iii)的方式涉及的冷却处理方法的另一实施方式的主视图。该实施方式使用与图4～图6的实施方式大致相同的冷却处理装置，并从制冷剂供给单元16对被该装置冷却后排出的炉渣Sx(例如由输送带8输送中的炉渣Sx)，还对在滚筒面100上冷却中的炉渣和延展辊3的辊面供给(喷射)雾(水+压缩空气)等制冷剂，对它们进行冷却。此外，在该实施方式中，在冷却滚筒1的下面，也从制冷剂供给单元16a供给(喷射)雾(水+压缩空气)等制冷剂，来冷却滚筒面100。作为制冷剂，除了雾之外也可以使用喷雾水等。
冷却处理装置和制冷剂供给单元16、16a等装置出口侧的设备被罩17覆盖，并且在该罩17上连接有排气管18。在该排气管18上设置有热交换器19。
另外，对于高炉炉渣那样经骤冷而易于非晶质化的炉渣，经滚筒冷却后，由于在滚筒接触部形成的炉渣表层的非晶质相受到从炉渣内部的半凝固部分所供给的回热，而等到非晶质相消失之后进行雾冷却，由此可以成为没有非晶质相、炉渣整体适宜地被冷却的状态。虽然在附图上进行了省略，但是通过设置放射温度计等来把握炉渣表面温度，调整雾冷却等的冷却速度，从而可以获得抑制了粉化性和膨胀性的高品质的炉渣制品。
在罩17内通过制冷剂与炉渣的接触而产生的水蒸气以及被加热的气体(以下称为“排气气体”)，通过排气管18而被回收，并在热交换器19与热媒进行热交换，从而能够回收炉渣显热。例如，如果使用水作为热媒，则能够通过与排出气体的热交换获得水蒸气。在排气管18上设置有气体温度计20，来测量排出气体温度。在控制装置21中，基于该气体温度计20测量的排出气体温度，来控制从制冷剂供给单元16供给的制冷剂量(例如，在制冷剂是雾的情况下雾量和气水比、在喷水的情况下为水量等)等，以便成为所期望的排出气体温度。
此外，通常，冷却滚筒1通过在其制冷剂流路中流动冷却水而被冷却，经过该冷却滚筒1的冷却水的一部分或者由冷却水的一部分产生的蒸气，可以作为从制冷剂供给单元16供给的制冷剂(蒸气、水)的至少一部分来使用，由此能够更有效地进行炉渣的显热回收。
此外，也可以在排气管18上不设置热交换器19而将排出气体直接作为某种热源利用。冷却到适当的温度的炉渣Sx被送到所需的处理工序而制成成品炉渣。此时，虽然产生炉渣粉(微粉状炉渣)，但是也可以将该炉渣粉如先前所述的那样，添加到炉渣液积存部A的熔渣中进行熔渣的温度调整。图中的22是用于此的炉渣粉供给装置。
另外，其他的装置构成和冷却处理方式，与图3、图4～图6的实施方式同样，因此省略详细的说明。
在以上所述的图20～图24的实施方式中，作为冷却处理装置，可以使用图1～图19中任一实施方式的构成。
在上述(iv)的方式的冷却处理方法中，例如，用气体回收用的罩来覆盖炉渣液积存部A上方的空间，并在该罩上连接气体排出管，利用罩和气体排出管将从炉渣液积存部A上升的气体输送到适当的气体回收系统。另外，该实施方式特别适合如前所述的、将水蒸气(水)和天然气、或焦炉气体等含有烃成分的气体向炉渣液积存部A内同时供给的情况。
另外，在实施具有闸口4的实施方式时，由于在开始操作的时刻尚未形成炉渣液积存部A，因此必须首先供给熔渣S并形成炉渣液积存部A。因此，例如在图8、图9等实施方式中，是在将下部的冷却滚筒1与上述的闸口4(在图9中冷却滚筒4x)的间隔(开口5的宽度)缩窄的状态或者关闭的状态下开始操作。此时，为了使炉渣液积存部A容易生成，也可以进行降低冷却滚筒1的转速的操作。
在形成了规定的炉渣液积存部A时，通过将上述间隔(开口5的宽度)调整为规定的距离，从而能够稳定地获得厚度厚的炉渣Sx。
与此相对，例如在图10～图13那样的实施方式中，无法缩窄开口5或者关闭开口5，因此通过在操作初期调整对冷却处理装置供给熔渣S的供给量(即，供给比从开口5的推出量更多的熔渣S)，从而可以迅速地形成炉渣液积存部A。
此外，如果设置炉渣液积存部A的液面高度检测单元，则在熔渣接受量改变的情况下，通过变更冷却滚筒1的转速以便将炉渣液积存部A的液面高度控制为一定，从而能够稳定地获得一定厚度的炉渣Sx。
通常，在图4～图6等冷却处理装置中设置的延展辊3也具备内部冷却机构。图25是表示其内部冷却机构的一个实施方式的示意剖视图。延展辊3在其内部具有制冷剂流路30，并且沿辊轴31a、31b的轴向具有制冷剂通路40a、40b。
在本实施方式中，将延展辊3的内部作成中空而将该中空部作为制冷剂流路30，在该制冷剂流路30的两端连通上述制冷剂通路31a、31b。作成该构造是基于如下的理由。在炉渣冷却处理装置中，优选通过制冷剂进行炉渣显热的回收，作为该情况下的炉渣冷却、热回收的方式之一，是通过流过制冷剂流路的冷却水的蒸发潜热来冷却炉渣，并从制冷剂流路回收该蒸气。在此，延展辊3仅其下部与熔渣接触且总是被加热，因此如本实施方式那样，在将辊内部作成中空而构成制冷剂流路30的情况下，其内部的冷却水被加热而沸腾，从而产生热水的对流。因此，从制冷剂通路31a导入到制冷剂流路30内的冷却水，不是立即从制冷剂通路31b流出，而通过上述热水的对流，适当地留在制冷剂流路30内而发挥作为制冷剂的功能，并且通过该蒸发潜热能够以较少的冷却水获得较高的冷却效果。另一方面，在从制冷剂流路30流出而在制冷剂循环路的中途，可以容易地分离、回收在制冷剂流路30内产生的蒸气。
在本发明的炉渣制品的制造方法中，对用本发明的冷却处理方法所冷却、凝固的炉渣进行粉碎处理和/或磨碎处理，并根据需要进行筛除等筛选，从而能够获得粒状的炉渣制品。在本发明中能够容易地制造粒径为5mm以上的炉渣制品，特别是能够容易地制造出粒径为20～30mm左右的炉渣制品。对该炉渣制品的种类虽没有限制，但是通常是作为路基材料、粗骨料、细骨料、海洋土木材料等土木材料、建筑材料的炉渣制品，特别是适合作为路基材料、粗骨料。
用本发明获得的炉渣制品，抑制了由于骤冷而使所制造的熔渣粉化，因此能够减少微粉部分，从而在作为海洋土木材料利用时海水不会变浑浊。此外，为了使接近目标粒度的层状骤冷凝固，可以简化粉碎工序，可以做成微粒量较少的粗骨料以及细骨料。此外，由于变得致密而使得吸水率降低，因此成为也能够用于沥青混凝土的硬质的材料。此外，通过进行炉渣改性而可以降低游离CaO，因此容易熟化，即使不使用蒸气熟化，也可以利用大气熟化而抑制膨胀，因此也可以作为路基材料利用。
产业上的可利用性
根据本发明的熔渣冷却处理装置以及冷却处理方法，是将从一个横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)剥离的冷却处理后的炉渣向一个一个方向排出，因此冷却处理后的炉渣的处理、后处理等容易进行，还可以降低设备成本。特别是，在对处理后的炉渣进行显热回收时，当如现有的双滚筒式的炉渣冷却处理装置那样将向正反两个方向排出的冷却处理后的炉渣用一个热回收设备处理时，在将相反方向的两个路径合为一个的过程中，由于炉渣温度降低而无法有效地进行热回收，相对于此，在本发明中冷却处理后的炉渣向一个方向排出，因此可以有效地进行热回收。
进而，由于经导管(2)向横式冷却滚筒(1)浇注熔渣，因此不会对横式冷却滚筒(1)施加熔渣的落下载荷，或者可以将落下载荷充分地减小，因此，特别是在大型的处理装置中能够不使用中间包而大量处理熔渣。此外，通过选择导管形状而能够将熔渣沿滚筒宽度方向扩展，从而能够将熔渣在滚筒面(100)上均匀地冷却。
此外，根据通过导管(2)和滚筒面(100)形成炉渣液积存部(A)的冷却处理装置以及使用该装置的熔渣冷却处理方法，能够有效地促进熔渣的冷却，因此即使是粘度比较小的熔渣也可以确保附着到滚筒面(100)上的炉渣的厚度，因此能够获得较厚的炉渣凝固体。
此外，根据具有延展辊(3)的冷却处理装置以及使用该装置的熔渣冷却处理方法，延展辊(3)对附着在滚筒面(100)上的熔渣进行按压延伸使其沿滚筒宽度方向延展，因此能够以较高的冷却效率来冷却碱度较高且具有粘性的熔渣，从而能够以较高的生产率获得炉渣凝固体。此外，由于能够以较高的冷却速度来冷却熔渣，因此对于碱度高的炉渣也可以获得难以粉化的炉渣凝固体。
此外，根据具有闸口(4)的冷却处理装置以及使用该装置的熔渣冷却处理方法，可以通过闸口(4)、滚筒面(100)以及导管(2)形成较大的炉渣液积存部(A)，来延长熔渣在炉渣液积存部(A)中的滞留时间，因此能够特别有效地促进熔渣的冷却，将适当冷却的炉渣从开口(5)推出。因此通过将开口(5)的宽度(被推出的炉渣的厚度)设置得足够大就能够获得较厚的炉渣凝固体。
此外，将闸口(4)用具有下部外周面向与炉渣液积存部(A)相反方向旋转的旋转方向的冷却滚筒(4x)构成，从而可以更有效地促进熔渣的冷却，更稳定地获得较厚的炉渣凝固体。
此外，根据本发明的炉渣制品的制造方法，通过使用上述那样的冷却处理方法，由此可以以低成本稳定地制造具有所期望的粒度的炉渣制品。

Claims (16)

1.一种熔渣冷却处理装置，其特征在于，
具备：
可旋转的一个横式冷却滚筒(1)，其使熔渣附着在外周的滚筒面(100)上；
导管(2)，其向该横式冷却滚筒(1)供给熔渣，
附着在滚筒面(100)上且被冷却的炉渣随着横式冷却滚筒(1)的旋转从滚筒面(100)剥离并向一个方向排出。
2.根据权利要求1所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，
将导管(2)设置为其前端部与横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)接触或者接近，熔渣从导管(2)的前端部被直接供给到滚筒面(100)，并附着到滚筒面(100)上。
3.根据权利要求1所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，
将导管(2)设置为其前端部与横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)接触或者接近，并且，利用导管(2)和滚筒面(100)形成炉渣液积存部(A)，随着横式冷却滚筒(1)的旋转，炉渣液积存部(A)内的熔渣附着于滚筒面(100)而被带出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，
具有延展辊(3)，其用于对附着到横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)上的熔渣进行按压延展使其沿滚筒宽度方向延展。
5.根据权利要求1所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，
将导管(2)设置为其前端部与横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)接触或者接近，并且在横式冷却滚筒(1)的上方设置闸口(4)，利用该闸口(4)、滚筒面(100)以及导管(2)形成炉渣液积存部(A)，在闸口(4)与横式冷却滚筒(1)之间具有供炉渣液积存部(A)内的熔渣被推出的开口(5)。
6.根据权利要求5所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，
闸口(4)由冷却滚筒(4x)构成，该冷却滚筒(4x)具有下部外周面向与炉渣液积存部(A)相反方向旋转的旋转方向。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，
具有用于向炉渣液积存部(A)内喷入流体的流体供给单元(6)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的熔渣冷却处理装置，其特征在于，
具有用于对从横式冷却滚筒(1)的滚筒面(100)剥离的炉渣进行冷却的冷却单元(7)。
9.一种熔渣冷却处理方法，其特征在于，
使用权利要求1至8中任一项所述的熔渣冷却处理装置，对熔渣进行冷却处理。
10.根据权利要求9所述的熔渣冷却处理方法，其特征在于，
使用具有延展辊(3)的冷却处理装置，将炉渣碱度即质量比％CaO/％SiO2为2以上的熔渣作为处理对象，利用延展辊(3)对附着在滚筒面(100)上的熔渣进行按压延展，使其向滚筒宽度方向延展。
11.根据权利要求9所述的熔渣冷却处理方法，其特征在于，
使用具有闸口(4)的冷却处理装置，将炉渣从开口(5)推出。
12.根据权利要求11所述的熔渣冷却处理方法，其特征在于，
从开口(5)推出厚度为5mm以上的板状的炉渣。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的熔渣冷却处理方法，其特征在于，
使用具有炉渣液积存部(A)的冷却处理装置向炉渣液积存部(A)内的熔渣中添加粉状体。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的熔渣的冷却处理方法，其特征在于，
使用具有炉渣液积存部(A)的冷却处理装置向炉渣液积存部(A)内的熔渣中喷入流体。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的熔渣的冷却处理方法，其特征在于，进行下述(i)～(iv)中的至少一个热回收，
(i)从经过横式冷却滚筒(1)内部的制冷剂进行热回收；
(ii)在使用具有闸口(4)的冷却处理装置的熔渣冷却处理中，从经过闸口(4)内部的制冷剂进行热回收；
(iii)使在横式冷却滚筒(1)被冷却过的熔渣进一步与制冷剂接触进行冷却，并从该制冷剂进行热回收；
(iv)在使用具有炉渣液积存部(A)的冷却处理装置的熔渣冷却处理中，在向炉渣液积存部(A)内的熔渣中喷入流体的情况下，回收所喷入的流体，并从该制冷剂进行热回收。
16.一种炉渣制品的制造方法，其特征在于，
对利用权利要求9至15中任一项所述的熔渣冷却处理方法所冷却、凝固的炉渣进行粉碎处理和/或磨碎处理，来获得粒状的炉渣制品。
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