CN117677593A - 粒状凝固炉渣的制造方法及其制造设备列 - Google Patents

粒状凝固炉渣的制造方法及其制造设备列 Download PDF

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田惠太
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Abstract

本发明提供可以有效地进行对凝固炉渣的热回收处理、蒸汽老化处理、碳酸化处理等炉渣处理的粒状凝固炉渣的制造方法和粒状凝固炉渣的制造设备列。其特征在于，包括：混合凝固物制作工序，向铸模1内供给熔融炉渣S2和固体物S1、M，在铸模1内在固体物S1、M相互间的间隙被熔融炉渣S2填满的状态下进行熔融炉渣S2的凝固而制作固液混合凝固物S；炉渣粉碎工序，将混合凝固物S粉碎成粒状而制作混合粉碎物Sg；以及分离工序，将混合粉碎物Sg根据粒度或材质分离成多个混合粉碎物组而得到粒状凝固炉渣。

Description

粒状凝固炉渣的制造方法及其制造设备列
技术领域
本发明涉及粒状凝固炉渣的制造方法和适合于该制造的制造设备列。
背景技术
例如，在利用高炉法进行炼铁工艺中产生作为钢铁产品的副产物的大量炉渣。一般而言，该炉渣通过水淬处理、蒸汽老化处理等进行品质控制后进行商品化。即，高炉炉渣的大部分经过水淬处理成为高炉水淬炉渣而用作适于水泥的原料。另外，对于炼钢炉渣，预先通过蒸汽老化处理来促进游离氧化钙(f－CaO)的水合膨胀后，用于适于路基材料等用途。
另一方面，从近年来的二氧化碳(CO2)减排的观点考虑，着眼于炉渣的新价值。例如，熔融炉渣保有约1.8GJ/t－slag的热，通过从炉渣进行热回收，期待通过节能化来削减CO2。另外，炉渣中的f－CaO的碳酸化也作为CO2的固定化技术之一而备受期待。然而，这些炉渣处理方法大多与用于将上述炉渣商品化的工艺不兼容，在实用化方面存在许多问题。
作为回收熔融炉渣所保有的热的工艺，例如在专利文献1中记载了如下方法：使用铸模使高炉炉渣凝固成板状，接着对板状的凝固炉渣进行热粉碎，然后将粉碎后的凝固炉渣填充到炉渣的热回收设备而回收炉渣所保有的热。根据该方法，可以得到炉渣的热回收所带来的节能效果，并且可以制造低吸水率且耐磨性优异的致密骨料作为炉渣商品。
另一方面，作为使炉渣中的f－CaO碳酸化的工艺，例如在专利文献2中记载了如下方法：通过使用酸液的湿式处理来萃取炉渣中的Ca后，使其与CO2反应而进行碳酸化，将CO2固定化。另外，在专利文献3和专利文献4中记载了如下方法：对已凝固的高温炼钢炉渣洒水而对炼钢炉渣实施蒸汽老化处理时，供给CO2而使炼钢炉渣中包含的f－CaO碳酸化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014－85064号公报
专利文献2：日本特开2005－97072号公报
专利文献3：日本特开平6－158124号公报
专利文献4：日本特开平8－259282号公报
发明内容
在专利文献1记载的方法中，使用铸模制作的凝固炉渣致密且强度高，因此难以对凝固炉渣进行热粉碎。在不能充分进行凝固炉渣的热粉碎的情况下，粉碎后的凝固炉渣粗粒化而炉渣的总表面积变小，因此不能有效地从炉渣进行热回收。
在专利文献2记载的方法中，产生大量的包含SiO2、Al2O3等的Ca萃取残渣。使用酸液的湿式处理后的萃取残渣通常不会成为粒状，因此不能用作路基材料等产品。
关于专利文献3和专利文献4记载的方法，专利文献3和专利文献4中没有详细公开为了有效地进行蒸汽老化处理和碳酸化处理的热状态下的炉渣粒子的尺寸的调整方法。因此，例如在炉渣为较大的块状且炉渣的总表面积相对于炉渣的质量小的情况下，蒸汽老化处理和碳酸化处理需要时间，不能有效地进行蒸汽老化处理和碳酸化处理。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提出可以有效地进行对凝固炉渣的热回收处理、蒸汽老化处理、碳酸化处理等炉渣处理的粒状凝固炉渣的制造方法和粒状凝固炉渣的制造设备列。
解决上述问题的本发明如下。
[1]一种粒状凝固炉渣的制造方法，其特征在于，包括：
混合凝固物制作工序，向铸模内供给熔融炉渣和固体物，在上述铸模内在上述固体物相互间的间隙被上述熔融炉渣填满的状态下进行上述熔融炉渣的凝固而制作混合凝固物；
粉碎工序，将上述混合凝固物粉碎成粒状而制作混合粉碎物；以及
分离工序，将上述混合粉碎物根据粒度或材质分离成多个混合粉碎物组而得到粒状凝固炉渣。
[2]根据上述[1]所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，上述混合凝固物制作工序进一步包括在供给上述熔融炉渣和上述固体物后，将上述固体物向上述铸模的底部压入的压入工序。
[3]根据上述[1]或[2]所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，进一步包括第一炉渣热回收处理工序，对上述多个混合粉碎物组中的包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的上述混合粉碎物实施热回收处理。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，进一步包括蒸汽老化处理工序，对上述多个混合粉碎物组中的包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的上述混合粉碎物供给水蒸汽而实施蒸汽老化处理。
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，进一步包括碳酸化处理工序，对上述多个混合粉碎物组中的包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的上述混合粉碎物供给二氧化碳而实施碳酸化处理。
[6]根据上述[5]所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，在上述碳酸化处理工序中，供给上述二氧化碳与水蒸汽的混合气体。
[7]根据上述[1]～[6]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，进一步包括第二炉渣热回收处理工序，对上述多个混合粉碎物组中的包含粒度较高的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的上述混合粉碎物实施热回收处理。
[8]根据上述[7]所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，进一步包括固体物再利用工序，将在上述第二炉渣热回收工序中实施了热回收处理的、包含粒度较高的上述粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的上述混合粉碎物的一部分或全部在上述混合凝固物制作工序中作为上述固体物再利用。
[9]根据上述[1]～[8]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，使在上述混合凝固物制作工序中制作的上述混合凝固物的凝固厚度为100mm以下。
[10]根据上述[1]～[9]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，在上述混合凝固物制作工序中，使上述固体物为固体炉渣。
[11]根据上述[1]～[9]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，在上述混合凝固物制作工序中，使上述固体物为具有上述熔融炉渣的熔点以上的熔点的金属粒子。
[12]根据上述[1]～[9]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，在上述混合凝固物制作工序中，向上述铸模内供给粒度或材质不同的两种以上的上述固体物。
[13]根据上述[1]～[12]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，在上述混合凝固物制作工序与上述粉碎工序之间进一步具有按粒度或材质分离上述混合凝固物的热分离工序。
[14]一种粒状凝固炉渣的制造设备列，其特征在于，具备如下设备：
混合凝固物制作设备，具有向铸模内供给熔融炉渣的熔融炉渣供给装置和向上述铸模内供给固体物的固体物供给装置；
粉碎设备，将利用上述混合凝固物制作设备制作的混合凝固物粉碎而制作混合粉碎物；以及
分离设备，将上述混合凝固物根据粒度或材质分离成多个混合粉碎物组而得到粒状凝固炉渣。
[15]根据上述[14]所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，上述混合凝固物制作设备具有压下装置，该压下装置对供给了上述熔融炉渣和固体物的上述铸模进行上述固体物的压入。
[16]根据上述[14]或[15]所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，上述铸模在底部具有隆起部。
[17]根据上述[14]～[16]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，上述粉碎设备具有用于粉碎上述混合凝固物的旋转体。
[18]根据上述[14]～[17]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，在上述分离设备的下游侧具有第一炉渣处理设备，该第一炉渣处理设备将包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的上述混合粉碎物的热进行回收。
[19]根据上述[14]～[18]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，在上述分离设备的下游侧具有水蒸汽供给装置，该水蒸汽供给装置对包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的上述混合粉碎物供给水蒸汽而进行蒸汽老化。
[20]根据上述[14]～[19]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，在上述分离设备的下游侧具有二氧化碳供给装置，该二氧化碳供给装置对包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的上述混合粉碎物供给二氧化碳而进行碳酸化处理。
[21]根据上述[14]～[20]中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，在上述分离设备的下游侧具有第二炉渣处理设备，该第二炉渣处理设备将包含粒度较高的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的上述混合粉碎物的热进行回收。
[22]根据上述[21]所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，在上述第二炉渣处理设备与上述固体物供给装置之间具有输送路径，该输送路径用于将进行了上述热回收处理的混合粉碎物的一部分或全部输送至上述固体物供给装置。
根据本发明，可以有效地进行对凝固炉渣的热回收处理、蒸汽老化处理、碳酸化处理等炉渣处理。
附图说明
图1是表示粒状凝固炉渣的粒径与热回收率的关系的图。
图2是表示粒状凝固炉渣的粒径与二氧化碳的固定量的关系的图。
图3是表示本发明的粒状凝固炉渣的制造设备列的适宜的一个例子的图。
图4是表示具有与图3不同的构成的固液炉渣混合凝固设备的图。
图5是表示具有压下装置的固液炉渣混合凝固设备的图。
图6是表示铸模的底部形状的图。
图7是表示本发明的粒状凝固炉渣的制造设备列的适宜的另一例的图。
图8是表示本发明的粒状凝固炉渣的制造设备列的适宜的又一例的图。
图9是表示本发明的粒状凝固炉渣的制造设备列的适宜的又一例的图。
图10是表示在本发明的混合凝固物制作设备中将两种固体物供给至铸模的例子的图。
图11是表示在本发明的混合凝固物制作设备中将两种固体物供给至铸模的另一例的图。
图12是表示在本发明的混合凝固物制作设备中将两种固体物供给至铸模时的铸模的底部形状的例子的图。
图13是表示本发明的将两种固体物供给至铸模的粒状凝固炉渣的制造设备列的适宜的例子的图。
图14是表示本发明的将两种固体物供给至铸模的粒状凝固炉渣的制造设备列的适宜的另一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明的粒状凝固炉渣的制造方法的特征在于，包括：混合凝固物制作工序，向铸模内供给熔融炉渣和固体物，在铸模内在固体物相互间的间隙被熔融炉渣填满的状态下进行熔融炉渣的凝固而制作混合凝固物；粉碎工序，将混合凝固物粉碎成粒状而制作混合粉碎物；分离工序，将混合粉碎物根据粒度或材质分离成多个混合粉碎物组而得到粒状凝固炉渣。
本发明人等对可以有效地进行热回收处理、蒸汽老化处理、碳酸化处理等炉渣处理的粒状凝固炉渣的制造方法进行了深入研究。其结果，本发明人等发现，在制作凝固炉渣时，向铸模内供给熔融炉渣和固体炉渣(固体物)而制作固液混合凝固炉渣(混合凝固物)，由此在熔融炉渣已凝固的凝固区域和/或固体炉渣(固体物)产生裂纹，这对于简便地进行随后的热粉碎是极其有效的。
然而，在如上所述制作的固液混合凝固炉渣(混合凝固物)中，裂纹的产生和发展部位不均匀，因此难以以单一粒度进行造粒。因此，如果对粒度分布大的粒状凝固炉渣直接实施炉渣处理，则处理粒度较高的粗粒的炉渣所需的时间成为工序上的限制，无法对炉渣有效地实施炉渣处理，导致处理设备大型化。
即，例如当将高温的粒状凝固炉渣填充于炉渣填充槽而进行热回收时，由图1所示的粒状凝固炉渣的粒径与热回收率的关系可知，粒状凝固炉渣的粒径越大(即越是粗粒)，炉渣的总表面积(即传热面积)越减少，热回收气体的温度越降低，热回收率越低。应予说明，图1是使用ISIJ International,Vol.55(2015),No.10,pp.2258-2265记载的炉渣填充槽的非稳态传热模型并在如下条件下进行炉渣的热回收模拟而得到的：将炉渣填充槽的内径设为3.5m，将炉渣填充量设为90t，将炉渣初始温度设为1100℃，将热回收气体的流通量设为50kNm3/h，将处理时间设为4h。此时，热回收率是将热回收气体的总热量中的100℃以上的热量作为可以利用的回收热来算出的。
另外，与上述炉渣的热回收同样，对于蒸汽老化处理、碳酸化处理等炉渣稳定化处理，也是粒状凝固炉渣的粒径越大(即越是粗粒)，使f－CaO的水合反应和碳酸化反应进行到粒状凝固炉渣的内部需要更长时间。因此，在粒状凝固炉渣的粒径大的粗粒炉渣和粒径小的细粒炉渣混合存在的情况下，处理时间不一致。
图2表示粒状凝固炉渣的粒径与CO2的固定量、即炉渣的碳酸化量的关系。应予说明，图2表示将粒径为0～60mm的炼钢炉渣300g加热至120℃后使CO2浓度25％的CO2－水蒸汽混合气体流通24小时时的CO2固定量。另外，CO2固定量由通过CO2－水蒸汽混合气体流通后的炉渣的热重分析(TG)而得到的重量变化曲线算出。由图2可知，随着粒状凝固炉渣的粒径变大，CO2固定量变少，越是粗粒炉渣，越难以进行碳酸化处理。因此，从品质保证的观点考虑，在细粒炉渣和粗粒炉渣混合的混合炉渣的情况下，炉渣整体的处理时间由对粗粒炉渣的处理时间决定，因此成为低效的处理。
因此，本发明人等对可以对将固液混合凝固炉渣(混合凝固物)热粉碎而制作的粒状凝固炉渣有效地实施炉渣处理的方法进行了深入研究。其结果发现，成为如下状态是极其有效的，即，可以将如上所述制作的粒状凝固炉渣根据粒度或材质分离成多个混合粉碎物组，对于每个混合粉碎物组独立地对粒状凝固炉渣实施炉渣处理，从而完成了本发明。
图3表示本发明的粒状凝固炉渣的制造方法中使用的制造设备列的适宜的一个例子。图3所示的粒状凝固炉渣的制造设备列具备：固液炉渣混合凝固设备4，具有向铸模1内供给固体炉渣S1的固体炉渣供给装置2和向铸模1内供给熔融炉渣S2的熔融炉渣供给装置3；炉渣粉碎设备5，将利用该固液炉渣混合凝固设备4制作的固液混合凝固炉渣S粉碎而制作粒状凝固炉渣Sg；炉渣分级设备7，将粒状凝固炉渣Sg根据粒度分级成多个粒状炉渣组；炉渣热回收设备8(第一炉渣热回收设备8A)，在炉渣分级设备7的下游侧对粒度较低的粒状炉渣组的粒状凝固炉渣Ss的热进行回收；以及炉渣热回收设备8(第二炉渣热回收设备8B)，对粒度较高的粒状炉渣组的粒状凝固炉渣Si的热进行回收。应予说明，在本实施方式中，“分级”是指根据粒度分离粒状凝固炉渣Sg，是分离的一种形式。
在该制造设备列中，铸模1具有收纳固体炉渣S1和熔融炉渣S2的凹部，在未图示的生产线上水平移动。首先，从固体炉渣供给装置2向铸模1供给固体炉渣S1后，从熔融炉渣供给装置3向铸模1供给熔融炉渣S2，在铸模1内进行熔融炉渣S2的凝固而制作固液混合凝固炉渣S(凝固炉渣制作工序)。
作为固体炉渣S1，可以根据目标炉渣品质适当选择：如后所述再利用将固体炉渣S1和熔融炉渣S2供给至铸模并进行凝固而得的固液混合凝固炉渣S的一部分的炉渣、通过其他制造方法制造的凝固炉渣等。
也可以代替上述步骤，使用具备图4所示的固液炉渣混合凝固设备4的另一制造设备列，从熔融炉渣供给装置3向铸模1供给熔融炉渣S2后，从固体炉渣供给装置2供给固体炉渣S1，在铸模1内进行熔融炉渣S2的凝固。
应予说明，在图3和图4中，固体炉渣供给装置2具备：料斗2a，其收纳固体炉渣S1并切出规定量；和流渣槽2b，其用于将由料斗2a切出的固体炉渣S1引导到铸模1内。同样地，熔融炉渣供给装置3具备：倾斜锅3a，通过收纳熔融炉渣S2并倾卸而供给熔融炉渣S2；和流渣槽3b，其用于将从倾斜锅3a供给的熔融炉渣S2注入铸模1。任一装置都不限于图示例，只要能够以规定量供给固体炉渣S1和熔融炉渣S2，就可以是任意构成。
顺便说一下，使用上述图3所示的固液炉渣混合凝固设备4的方法在使用的铸模1较小的情况下特别有效。另一方面，也假定如下的情况：在铸模1较大的情况下，如果熔融炉渣S2供给时的炉渣流量变大，则预先装入的固体炉渣S1被熔融炉渣S2的流动而冲走，无法均匀地分散配置于铸模1内。因此，在使用大型的铸模1的情况下，适宜先向铸模1内供给熔融炉渣S2后装入固体炉渣S1的使用图4所示的固液炉渣混合凝固设备4的方法。应予说明，虽然未图示，但也可以将固体炉渣供给装置2和熔融炉渣供给装置3配置为能够将固体炉渣S1和熔融炉渣S2同时供给至铸模1内，将固体炉渣S1和熔融炉渣S2同时供给至铸模1内。
在上述任一方法中，关键的是向铸模1内供给固体炉渣S1和熔融炉渣S2后，在该铸模1内在固体炉渣S1相互间的间隙被熔融炉渣S2填满的状态下进行该熔融炉渣S2的凝固而在该凝固区域导入裂纹。
即，接近常温的固体炉渣S1与约1600℃的熔融炉渣S2的温度差极大。因此，当将熔融炉渣S2与固体炉渣S1混合合并进行凝固时，在熔融炉渣S2已凝固的凝固炉渣的内部产生大的热应力，促进裂纹的产生。另外，凝固炉渣因冷却而热收缩，而固体炉渣S1因加热而热膨胀。因此，也促进了伴随体积变化的裂纹的产生。进而，在熔融炉渣已凝固的凝固炉渣与固体炉渣S1的边界部产生结晶界面的不匹配。因此，与仅使熔融炉渣S2凝固而得的凝固炉渣相比，在凝固炉渣与固体炉渣S1的边界部裂纹更容易发展。通过以上的协同效应，与仅使熔融炉渣S2凝固而得的凝固炉渣相比，将固体炉渣S1与熔融炉渣S2混合并进行凝固而制作的固液混合凝固炉渣S更容易热粉碎，因此通过简易的粉碎处理可以实现粒状化。
为了可靠地发挥上述协同效应，例如如图3和图4所示，在铸模1内限制固体炉渣S1的层叠数(图示例为单层)，在该固体炉渣S1的层内配置熔融炉渣S2并进行凝固，由此可靠地呈现出上述协同效应，在该凝固中导入裂纹，如此是有利的。
在此，为了能够容易地粉碎固液混合凝固炉渣S，供给至铸模1内的固体炉渣S1优选供给至凝固厚度的3/4以上的层厚。这是因为在本发明中，将在固体炉渣S1与凝固炉渣的界面附近产生的裂纹作为炉渣粉碎处理中的破坏起点，因此，如果固体炉渣S1的层厚比固液混合凝固炉渣S的层厚薄，则在凝固炉渣内部不产生成为破坏起点的裂纹的区域变多，对炉渣的粉碎处理变得困难。
另外，关于固体炉渣S1的粒径，最优选仅供给一层具有凝固厚度的3/4以上的粒径的固体炉渣S1的方法，但也可以使用凝固厚度的3/4以下的粒径的固体炉渣S1进行多层化而供给。但是，如果固体炉渣S1的粒径变得过小，则熔融炉渣S2难以渗透到固体炉渣S1的间隙，进而，在凝固炉渣与固体炉渣S1的边界部产生的裂纹也难以向固液混合凝固炉渣S的厚度方向发展。因此，在将固体炉渣S1进行多层化而供给的情况下，以铸模1内的固体炉渣S1成为三层以下左右的方式调整固体炉渣S1的粒径。关于固体炉渣S1与凝固炉渣的固液比，只要固液混合凝固炉渣S能够容易地粉碎，就没有特别限制。但是，例如在如高炉炉渣那样SiO2多的炉渣的情况下，如果固体炉渣S1相对于熔融炉渣S2多过，则有凝固炉渣因固体炉渣S1和铸模1的骤冷作用而一部分玻璃化的可能性。因此，可以抑制固体炉渣S1的供给量来调整凝固炉渣的冷却速度和凝固完成后的炉渣温度。
在上述专利文献1记载的方法中，如果凝固厚度变大，则对铸模的热负荷变大，但如果使用本发明的设备，则对铸模1的热负荷减少了传递至固体炉渣S1的热量，因此从降低铸模1的热负荷的观点考虑也适宜。
应予说明，在本发明中，“裂纹”是指在渗透到固体炉渣S1相互的间隙的熔融炉渣S2凝固时，由于固体炉渣S1的骤冷效果、固体炉渣S1与熔融炉渣S2的热收缩和/或热膨胀之差，在熔融炉渣S2的凝固区域与固体炉渣S1的界面附近产生热应力，由此产生的局部裂纹。该裂纹以缓和凝固炉渣内部的热应力的形式发展，主要在固体炉渣S1相互的间隙的凝固区域，以在固体炉渣S1间架桥的形式以5～20mm左右的长度产生，但由于该热应力也作用于固体炉渣S1侧，所以也有时在固体炉渣S1侧产生裂纹。无论如何，关键的是通过在凝固区域和/或固体炉渣S1导入裂纹而形成破裂的起点。
如果如上所述在熔融炉渣S2的凝固区域导入裂纹，则能够将固体炉渣S1和熔融炉渣S2混合后凝固而成的固液混合凝固炉渣S在随后的炉渣粉碎设备5中简便地粉碎成粒状。即，与仅供给熔融炉渣并进行凝固而得的以前的凝固炉渣相比，根据上述内容使固液炉渣混合凝固而得的固液混合凝固炉渣S更容易破裂，因此通过简易的粉碎可以实现粒状化。
应予说明，如图5所示，特别是在使用上述图4的固液炉渣混合凝固设备4的步骤中，在分别供给固体炉渣S1和熔融炉渣S2后，使用压下装置6将固体炉渣S1向铸模1的底部压入(压入工序)在以下方面有利。即，在使熔融炉渣S2在铸模1中凝固时，由于熔融炉渣S2的温度非常高，所以熔融炉渣S2的表面被大气骤冷而形成凝固层。只要在供给至铸模1的熔融炉渣S2的表面形成凝固层之前完成固体炉渣S1的供给就没有问题，但如果在固体炉渣S1的供给之前形成凝固层，则仅通过固体炉渣S1的自重难以将固体炉渣S1装入铸模1内。因此，如图5所示，在固体炉渣供给装置2的下游侧设置压下装置6，向铸模1内供给熔融炉渣S2后向铸模1内供给固体炉渣S1。然后，通过利用压下装置6将固体炉渣S1向铸模1的底部方向压下，将固体炉渣S1可靠地装入铸模1内的熔融炉渣S2层内。应予说明，随着熔融炉渣S2表面的凝固层生长，固体炉渣S1的压入变得困难。因此，压下装置6优选接近固体炉渣供给装置2而配置，以便能够在凝固层生长前的较早的阶段实施利用压下装置6的固体炉渣S1的压下。
作为上述压下装置6，可以应用仅以单轴进行上下升降的压下装置、一边配合铸模1的水平移动进行移动或摆动一边进行升降的多轴型压下装置，但不限于此。
进而，如图6所示铸模1在底部具有多个隆起部1a在以下方面有利。即，通过利用铸模1的底部的多个隆起部1a支撑固体炉渣S1，可以防止固体炉渣S1被熔融炉渣S2供给时的炉渣流冲走。另外，由于隆起部1a本身也具有使铸模1深度方向的凝固厚度t局部减小的效果，因此在固液混合凝固炉渣S的粉碎时有效地发挥作用。应予说明，隆起部1a即使从铸模1的底部隆起的部分微小，也发挥上述作用，但如果隆起部1a的形状尖锐，则有热应力变高而损伤铸模1的担心。因此，隆起部1a优选为具有能够支撑固体炉渣S1的高度且较平缓的隆起部形状，为等间隔地分配固体炉渣S1的形状。
接下来，使铸模1反转而将固液混合凝固炉渣S从铸模1剥离后，利用炉渣粉碎设备5，将如上所述制作的固液混合凝固炉渣S粉碎而制作粒状凝固炉渣Sg(炉渣粉碎工序)。如上所述，与仅使熔融炉渣S2凝固而得的凝固炉渣相比，固液混合凝固炉渣S更容易粉碎，因此通过简易的粉碎可以实现固液混合凝固炉渣S的粒状化。作为用于将固液混合凝固炉渣S从铸模1取出后粉碎成粒状的炉渣粉碎设备5，可以使用对如图3所示的固液混合凝固炉渣S施加碰撞的冲击力而将固液混合凝固炉渣S粉碎的旋转体5a，但不限于此。
接着，利用炉渣分级设备7，将如上所述制作的粒状凝固炉渣Sg根据粒度分级成多个粒状炉渣组(炉渣分级工序)。如上所述，固液混合凝固炉渣S由于裂纹的产生和发展部位不均匀，所以难以以单一粒度进行造粒。因此，如果对粒度分布大的粒状凝固炉渣直接实施炉渣处理，则处理粒度较高的粗粒的炉渣所需的时间成为工序上的限制，无法对炉渣有效地实施炉渣处理，得到的产品炉渣的品质不稳定。另外，也存在设备大型化的问题。
因此，在本发明的方法中，将通过固液混合凝固炉渣S的粉碎而制作的粒状凝固炉渣Sg根据粒度分级成多个粒状炉渣组。由此，可以对粒度在一定程度上一致的粒状凝固炉渣Sg实施炉渣处理，可以制造能够有效地实施热回收处理、蒸汽老化处理、碳酸化处理等炉渣处理的粒状凝固炉渣Sg。
作为炉渣分级设备7，最简便地可以使用筛。另外，在刚粉碎后的高温下进行分级的情况下，需要将筛眼制成水冷格子等耐热结构，因此作为炉渣分级设备7，例如可以使用基于空气喷射方式的干式分级设备等。或者，也可以使用基于切割浇口方式的分级设备等，该切割浇口方式使用仅使比规定尺寸小的炉渣在输送方向上可通过的浇口。这样，作为炉渣分级设备7，可以使用根据处理温度、处理量而适当选择的设备。
关于对粒状凝固炉渣Sg进行分级时的粒度，可以根据目标炉渣产品的粒度任意设定。例如，当将通过本发明的方法制造的粒状凝固炉渣用作路基材料用炉渣时，设定为炉渣分级工序后得到的粒度较低的粒状炉渣组的粒状凝固炉渣(细粒炉渣)Ss的粒度分布落在路基材料用炉渣的粒度规格内。炉渣的粒度在后述的炉渣热回收工序和碳酸化处理工序中也有时变化，因此根据最终的目标炉渣产品的粒度适当调整炉渣分级工序中的粒状凝固炉渣的粒度。
应予说明，粒状凝固炉渣Sg的分级不限于如图3所示分级成两个粒状炉渣组的情况，可以分级成三个以上的粒状炉渣组。
接着，利用炉渣热回收设备8(第一炉渣热回收设备8A)，对如上所述分级的多个粒状炉渣组中的粒度较低的(例如粒径小于10mm)粒状炉渣组的粒状凝固炉渣Ss实施热回收处理(第一炉渣热回收处理工序)。由于在固液炉渣混合凝固设备4中凝固的固液混合凝固炉渣S在热状态下也能够容易地粉碎，所以可以通过热粉碎来制作高温的粒状凝固炉渣Sg。利用炉渣分级设备7将制作的粒状凝固炉渣Sg根据粒度分级成多个粒状炉渣组后，将可用作产品炉渣的粒度较低的粒状炉渣组的粒状凝固炉渣Ss装入第一炉渣热回收设备8A并填充到炉渣填充槽8a内。然后，向该炉渣填充槽8a内供给空气等冷却气体8b而回收粒状凝固炉渣Ss的保有热。得到的热回收气体8c例如被供给至炼铁所的各工序，有效利用熔融炉渣S2的保有热(即粒状凝固炉渣Ss的保有热)。另外，热回收后的粒状凝固炉渣Ss从第一炉渣热回收设备8A排出后，以产品炉渣的形式作为路基材料、骨料出厂。
作为第一炉渣热回收设备8A，可以根据粒状凝固炉渣Ss的输送方法、供给间距等，适当地设计成焦炭干式消火设备(CDQ)那样的立式填充槽方式、烧结冷却器那样的旋转床方式等而使用。
在本发明的方法中，通过分级而使装入到第一炉渣热回收设备8A的粒状凝固炉渣Ss的粒度以较小的粒度保持一致。因此，与炉渣的粒度不一致而包含较大的粒度的炉渣的情况相比，可以在短时间内有效地进行热回收。
另外，在上述专利文献1记载的现有方法中，在使熔融炉渣在铸模中凝固时，熔融炉渣的保有热(和凝固潜热)大多被铸模夺走，或散热到大气中而损失。与此相对，在本发明的方法中，熔融炉渣S2的保有热的一部分移动到固体炉渣S1而被蓄热。因此，利用第一炉渣热回收设备8A的回收热量大于专利文献1记载的现有方法中的回收热量。
另一方面，对于经分级的多个粒状炉渣组中的粒度较高的(例如粒径为10mm以上)粒状炉渣组的粒状凝固炉渣Si，不能用作路基材料、骨料等产品炉渣。但是，粒度较高的粒状凝固炉渣Si也与粒度较低的粒状凝固炉渣Ss同样地为高温。因此，如图3所示，优选与第一炉渣热回收设备8A分开设置第二炉渣热回收设备8B，将高温的粒状凝固炉渣Si装入第二炉渣热回收设备8B并填充到炉渣填充槽8a内，向炉渣填充槽8a内供给冷却气体8b。由此，能够与粒状凝固炉渣Ss同样地回收粒状凝固炉渣Si的热(第二炉渣热回收工序)。关于从粒状凝固炉渣Si的热回收的时间，与粒度较低的粒状凝固炉渣Ss相比需要更多的时间。
优选在上述第二炉渣热回收设备8B与固体炉渣供给装置2之间设置用于将热回收后的粒状凝固炉渣Si输送到固液炉渣混合凝固设备4的固体炉渣供给装置2的输送路径12，将实施了热回收处理的粒状凝固炉渣Si的一部分或全部作为固体炉渣S1再利用(炉渣再利用工序)。如图1和图2所示，粗粒炉渣在热回收和CO2固定化等炉渣稳定化处理中的任一者中效率都差。另一方面，在固液炉渣混合凝固设备4中向铸模1供给的固体炉渣S1，为了改善凝固炉渣的粉碎性，使用粒径较大的炉渣更有效。因此，优选将实施了热回收处理的粒状凝固炉渣Si的一部分或全部作为固体炉渣S1再利用。
当再利用的粒状凝固炉渣Si的粒径相对于在固液炉渣混合凝固设备4中制作的固液混合凝固炉渣S的炉渣凝固厚度过小时，在熔融炉渣S2渗透到固体炉渣S1的粒子间隙之前熔融炉渣S2凝固而难以进行均匀的固液混合凝固。因此，需要将粒子间隙增大到熔融炉渣S2能够渗透到固体炉渣S1间隙的程度。因此，再利用的粒状凝固炉渣Si的粒径优选为10mm以上。另一方面，当粒状凝固炉渣Si的粒径大于在固液炉渣混合凝固设备4中制作的固液混合凝固炉渣S的炉渣凝固厚度时，固体炉渣S1的粒径大于熔融炉渣S2的凝固厚度，但作为处理，同样地对制作的固液混合凝固炉渣S进行热粉碎，未粉碎的粒径较大的粗粒炉渣再利用。粗粒炉渣通过接受反复固液炉渣混合凝固的热历程、反复热粉碎，逐渐细粒化而成为粒径较小的细粒炉渣，因此不会永久地再利用，最终产品化为细粒炉渣。
对于第二炉渣热回收设备8B，也与第一炉渣热回收设备8A同样可以根据粒状凝固炉渣Si的输送方法、供给间距等适当地设计成焦炭干式消火设备(CDQ)那样的立式填充槽方式、烧结冷却器那样的旋转床方式等而使用。
这样，在使用图3所示的制造设备列的粒状凝固炉渣的制造方法中，对于每个经分级的粒状炉渣组设置炉渣热回收设备8，根据由炉渣分级设备7分级的粒状凝固炉渣Sg的粒度在分别不同的炉渣热回收设备8中进行炉渣处理。通过采用这样的构成，可以实施独立的处理，例如对粒度较低的粒状炉渣组的粒状凝固炉渣Ss实施短时间的处理，另一方面，对粒度较高的粒状炉渣组的粒状凝固炉渣Si实施长时间的处理。
如上所述，对于粒度较低的粒状凝固炉渣Ss用的第一炉渣热回收设备8A和粒度较高的粒状凝固炉渣Si用的第二炉渣热回收设备8B，如果使炉渣填充槽8a的高度相同，则每单位体积的炉渣总表面积小的粒状凝固炉渣Si的热回收气体8c的温度较低。因此，例如也可以构成为：对于粒状凝固炉渣Si用的第二炉渣热回收设备8B的炉渣填充槽8a的高度，设计为比粒状凝固炉渣Ss用的第一炉渣热回收设备8A的炉渣填充槽8a高，增加与气体流通时的粒状凝固炉渣Si的接触机会，由此使热回收气体8c的温度高温化。
应予说明，在图3中，对粒度较低的粒状炉渣组的粒状凝固炉渣Ss实施了热回收处理，但可以如图7所示的炉渣的制造设备列那样设置用于供给水蒸汽进行蒸汽老化处理的水蒸汽供给装置9，对粒状凝固炉渣Ss实施蒸汽老化处理(蒸汽老化处理工序)。即，将分级后的高温的粒状凝固炉渣Ss装入炉渣稳定化处理设备10，从水蒸汽供给装置9向该炉渣稳定化处理设备10内供给水蒸汽。由于粒状凝固炉渣Ss的总表面积较大，所以水蒸汽向炉渣内部的渗透效率高，可以进行有效的蒸汽老化处理。因此，对使用炉渣分级设备7分级出的粒度较低的粒状炉渣组的粒状凝固炉渣Ss供给水蒸汽，进行以下式(1)为主反应的蒸汽老化处理。这样得到的产品炉渣通过蒸汽老化处理而完成膨胀反应，可以作为路基材料、骨料出厂。
CaO+H2O→Ca(OH)2 (1)
另外，可以如图8所示的炉渣的制造设备列那样设置供给二氧化碳而进行碳酸化处理的二氧化碳供给装置11，对粒状凝固炉渣Ss实施碳酸化处理。即，将分级后的高温的粒状凝固炉渣Ss装入炉渣稳定化处理设备10，从二氧化碳供给装置11向该炉渣稳定化处理设备10内供给二氧化碳。由于粒状凝固炉渣Ss的总表面积较大，所以二氧化碳也与水蒸汽的情况同样，二氧化碳向炉渣内部的渗透效率高，可以进行有效的碳酸化处理。因此，对使用炉渣分级设备7分级出的粒度较小的粒状炉渣组的粒状凝固炉渣Ss供给二氧化碳，进行以下式(2)为主反应的碳酸化处理。这样得到的产品炉渣通过碳酸化处理而完成膨胀反应，可以作为路基材料、骨料出厂。
CaO+CO2→CaCO3 (2)
应予说明，可以在图3所示的第一炉渣热回收设备8A组装图7所示的水蒸汽供给装置9和图8所示的二氧化碳供给装置11中的一者或两者。即，高温的粒状凝固炉渣Ss以1000℃左右的高温装入第一炉渣热回收设备8A。这里，关于炉渣的蒸汽老化处理和碳酸化处理，在平衡论上，蒸汽老化处理中的f－CaO的水合膨胀在580℃以下进行，碳酸化处理中的f－CaO的碳酸化在898℃以下进行。因此，有利的是在蒸汽老化处理或碳酸化处理之前进行热回收，在炉渣温度充分降低后切换为蒸汽老化处理和/或碳酸化处理。优选在相同的炉渣填充槽8a(参照图3)内进行这些处理方法的切换，为此，优选在第一炉渣热回收设备8A组装水蒸汽供给装置9和二氧化碳供给装置11中的一者或两者。对于这样的设备没有特别图示，但只要在图3中构成为可以利用切换阀等将冷却气体8b的供给选择为空气、水蒸汽和二氧化碳即可。通过该构成，可以根据炉渣热回收的进展情况，例如从用于热回收的空气供给切换为用于蒸汽老化的水蒸汽供给。
应予说明，炉渣填充槽8a内的炉渣温度可以使用所填充的炉渣的形状和温度、热回收中的热回收气体的温度等并通过如上所述使用ISIJ International,Vol.55(2015),No.10,pp.2258-2265所示的炉渣填充槽8a的非稳态传热模型的计算来预测。或者，也可以是在与炉渣直接接触的炉渣填充槽8a的内壁设置热电对并根据内壁的温度预测粒状凝固炉渣Ss的温度的方法。
另外，可以在图3所示的第一炉渣热回收设备8A的下游侧设置图7所示的水蒸汽供给装置9和图8所示的二氧化碳供给装置11中的一者或两者。即，在图3所示的制造设备列中，第一炉渣热回收设备8A的炉渣填充槽8a内的粒状凝固炉渣Ss在冷却气体8b的流通方向具有温度分布，因此除了耗费充分的时间进行热回收的情况以外，炉渣填充槽8a内的温度不均匀。例如，对于刚装入后的1000℃左右的高温的粒状凝固炉渣Ss和热回收结束后的100℃以下左右的低温的粒状凝固炉渣Ss混合存在的炉渣填充槽8a，在第一炉渣热回收设备8A内进行蒸汽老化处理和碳酸化处理时，有处理效果都不均匀的可能性。因此，在第一炉渣热回收设备8A的下游侧，独立于第一炉渣热回收设备8A地设置水蒸汽供给装置9和二氧化碳供给装置11中的一者或两者。然后，利用第一炉渣热回收设备8A将粒状凝固炉渣Ss冷却至规定温度后，将热回收后的粒状凝固炉渣Ss排出，将该排出炉渣装入图7或图8所示的炉渣稳定化处理设备10。由此，可以使利用水蒸汽供给装置9和二氧化碳供给装置11进行的蒸汽老化处理和/或碳酸化处理的效果均匀。
另外，也可以设置上述第一炉渣热回收设备8A、水蒸汽供给装置9、二氧化碳供给装置11的全部。例如，如图9所示，可以制成在炉渣分级设备7的出口侧依次配置有第一炉渣热回收设备8A、水蒸汽供给装置9和二氧化碳供给装置11的制造设备列。根据该制造设备列，当然可以兼具上述第一炉渣热回收设备8A、水蒸汽供给装置9和二氧化碳供给装置11各自的作用效果。
以上，对本发明进行了说明，但本发明人等进一步进行了研究，结果得到以下见解。即，在上述说明中，将固体炉渣S1和熔融炉渣S2供给到铸模1内而制作固液混合凝固炉渣S，但发现在代替固体炉渣S1而将具有熔融炉渣S2的熔点以上的熔点的金属粒子等供给到铸模1的情况下，也能够在熔融炉渣S2已凝固的凝固区域产生裂纹，能够简便地进行随后的热粉碎。这样，与熔融炉渣S2一起供给到铸模1的材料不限定于固体炉渣S1，可以是包含固体炉渣、具有熔融炉渣S2的熔点以上的熔点的金属粒子等的固体物。可以将熔融炉渣S2与这样的固体物一起供给到铸模1内而制作混合凝固物S(混合凝固物制作工序)。
然后，可以将制作的混合凝固物S粉碎成粒状而制作混合粉碎物Sg(粉碎工序)，将混合粉碎物Sg根据粒度或材质分离成多个混合粉碎物组而得到粒状凝固炉渣Ss、Si(分离工序)。
在将固体物与熔融炉渣S2一起供给到铸模1内的情况下，在图3所示的粒状凝固炉渣的制造设备列中，将固体炉渣供给装置2设为供给固体物的固体物供给装置2，将固液炉渣混合凝固设备4设为具有固体物供给装置2和熔融炉渣供给装置3的混合凝固物制作设备2。另外，将炉渣粉碎设备5设为将混合凝固物S粉碎而制作混合粉碎物Sg的粉碎设备5。进而，将炉渣分级设备7设为将混合粉碎物Sg根据粒度或材质分离成多个混合粉碎物组而得到粒状凝固炉渣的分离设备7。
在使用具有熔融炉渣S2的熔点以上的熔点的金属粒子作为上述固体物的情况下，可以利用金属的高热导率有效地从熔融炉渣S2去除热量。另外，也可以改善与熔融炉渣S2已凝固的凝固炉渣的剥离性，也可以简化混合凝固物的粉碎处理。金属粒子M的熔点优选具有比熔融炉渣S2的熔点高的熔点。当使用金属粒子M作为固体物时，更优选为可以在后续工序中利用磁选进行分离的铁等铁磁性体的粒子。
如果混合凝固物S过厚，则有粉碎工序中的粉碎设备5的负荷变大、另外以未粉碎的状态残留的混合凝固物S增加的风险。另一方面，如果混合凝固物S过薄，则有粉碎后的混合粉碎物Sg的粒度变得过小、因此无法用作道路用钢铁炉渣的风险。因此，混合凝固物S的凝固厚度t优选为30mm～100mm。特别是，在使用容易控制凝固厚度的设备的情况下，混合凝固物S的凝固厚度t更优选为30mm～50mm。
另外，上述固体物S1也可以是粒度或材质不同的两种以上的固体物。例如，可以使用固体炉渣S1和金属粒子M两者作为固体物。这可以如图10所示通过将固体物供给装置2由供给固体炉渣S1的固体炉渣供给装置2A和供给金属粒子M的金属粒子供给装置2B构成来进行。金属粒子供给装置2B具备收纳金属粒子M并供给规定量的料斗和用于将从料斗供给的金属粒子M引导至铸模1内的槽。
当使用固体炉渣S1和金属粒子M两者作为固体物时，也可以如图11所示在铺满尺寸小的固体炉渣S1的铺面上配置金属粒子M。由此，即使在金属粒子M为容易滚动的铁球的情况下，也能够在铸模1内稳定地分散并保持。另外，通过在铸模1的底面铺满尺寸小的固体炉渣S1，可以复合地得到减轻对铸模1的热负荷、抑制固体炉渣S1的玻璃化、利用金属粒子M改善混合凝固物S的粉碎性等效果。
当使用粒度或材质不同的两种以上的固体物作为供给到铸模1的固体物时，例如也可以如图12所示在铸模1的底部设置如固体物落入铸模1的端部的形状的一个隆起部1a。通过使底部的形状为这样的形状，不仅可以使固体物的分散保持变得容易，而且可以在制作的混合凝固物S中设置凝固厚度小的部分和凝固厚度大的部分。其结果，可以调整最终制作的粒状凝固炉渣的粒度分布。另外，通过在凝固厚度大的铸模1的端部配置热导率大的铁球等金属粒子M，也能够改善熔融炉渣S2的凝固速度的平衡。应予说明，也可以构成为在铸模1的底部设置多个隆起部1a，使多个金属粒子M分散地保持。
图13表示本发明的将两种固体物供给到铸模的粒状凝固炉渣的制造方法中使用的制造设备列的适宜的一个例子。在图13所示的制造设备列中，使用固体炉渣S1和作为金属粒子M的铁球这两种作为固体物，固体物供给装置2由供给固体炉渣S1的固体炉渣供给装置2A和供给金属粒子M的金属粒子供给装置2B构成。
在混合凝固物制作装置4中的混合凝固物制作工序中，例如在熔融炉渣S2的粘度高、无法将混合凝固物S控制在规定的凝固厚度而形成粗大的混合凝固物S的情况下，或在供给熔融炉渣S2时混入了金属坯的情况下，如果将混合凝固物S直接供给到粉碎设备5，则有导致设备破损的风险。因此，如图13所示，更优选在混合凝固物制作设备4与粉碎设备5之间设置热分离装置7(7A)，设置将混合凝固物S在热状态下按粒度或材质分离的热分离工序。作为热分离设备7A，例如可以使用可动滑槽等。
上述热分离工序例如可以通过如下方式进行：利用激光位移计、金属检测器、图像处理等检测粗大的混合凝固物S、金属坯的输送时机，使在使铸模1反转而使混合凝固物S落下的位置的正下方设置的可动滑槽等分离设备7A配合粗大的混合凝固物S、金属坯的落下时机而移动。
另外，在图8所示的炉渣的制造设备列中，将高温的粒状凝固炉渣Ss装入炉渣稳定化处理设备10，从二氧化碳供给装置11向该炉渣稳定化处理设备10内供给二氧化碳而进行碳酸化处理，但也可以将图8中的炉渣热回收设备8A、8B构成为如图13所示不仅能够进行热回收处理而且能够进行蒸汽老化处理、碳酸化处理等的炉渣处理设备8A、8B。另外，当对粒状凝固炉渣Ss实施碳酸化处理时，也可以将粒状凝固炉渣Ss装入第一炉渣热回收设备8A而填充到填充层8a内，利用水蒸汽供给装置9和二氧化碳供给装置11对粒状凝固炉渣Sg供给二氧化碳与水蒸汽的混合气体。
通过在二氧化碳中混合水蒸汽，使粒状凝固炉渣Sg的表面的钙离子化，粒状凝固炉渣Sg与二氧化碳和水蒸汽的反应性提高，另外，通过钙与水蒸汽的反应而生成的水合物成为中间体，碳酸化反应时的活性能减少，可以提高碳酸化的反应速度。当使用二氧化碳与水蒸汽的混合气体时，在将二氧化碳的浓度与水蒸汽的浓度的合计设为100体积％的情况下，水蒸汽的浓度优选为1～80体积％，更优选为1～60体积％。
在图13所示的制造设备列中，混合凝固物制作装置4中制作的混合凝固物S包含铁球。因此，作为粉碎设备5，优选球磨机方式的粉碎设备，作为用于将混合凝固物S粉碎的铁球，可以直接利用混合凝固物S中包含的铁球。当使用球磨机方式的粉碎设备5时，可以将铁球追加装入到粉碎设备5。从粉碎设备5排出的混合粉碎物Sg根据粒度或材质分离成多个混合粉碎物组。在图13中，铁球与粒度较大的凝固炉渣Si一起被分离。分离出的铁球和粒度较大的凝固炉渣Si可以利用炉渣处理设备8B进行热回收后，利用粒度调整设备和冷分离设备进行粒度调整和基于粒度或材质的分离后，作为固体物再利用。
图14表示本发明的将两种固体物供给到铸模的粒状凝固炉渣的制造方法中使用的制造设备列的另一例。在图14所示的制造设备列中，使用尺寸较小的铁球作为金属粒子M，当分离设备7(7B)的筛眼大时，铁球与粒度较小的凝固炉渣Ss一起供给到炉渣处理设备8A。该铁球与粒状凝固炉渣Ss一起进行热回收后，最终通过磁选处理从产品炉渣中分离除去，作为固体物供给装置2供给的固体物再利用。
工业上的可利用性
根据本发明，可以有效地进行对凝固炉渣的热回收处理、蒸汽老化处理、碳酸化处理等炉渣处理，因此在钢铁工业中有用。
符号说明
1铸模
2固体炉渣供给装置(固体物供给装置)
2A固体炉渣供给装置
2B金属粒子供给装置
2a料斗
2b、3b流渣槽
3熔融炉渣供给装置
3a倾斜锅
4固液炉渣混合凝固设备(混合凝固物制作装置)
5炉渣粉碎设备(粉碎设备)
5a旋转体
6压下装置
7炉渣分级设备(分离设备)
8、8A、8B炉渣热回收设备(炉渣处理设备)
8a炉渣填充槽(填充层)
8b冷却气体
8c热回收气体
9水蒸汽供给装置
10炉渣稳定化处理设备
11二氧化碳供给装置
12输送路径
S1固体炉渣
S2熔融炉渣
S固液混合凝固炉渣(混合凝固物)
Sg粒状凝固炉渣
Si粒度较高的粒状凝固炉渣
Ss粒度较低的粒状凝固炉渣
t凝固厚度。

Claims (22)

1.一种粒状凝固炉渣的制造方法，其特征在于，包括如下工序：
混合凝固物制作工序，向铸模内供给熔融炉渣和固体物，在所述铸模内在所述固体物相互间的间隙被所述熔融炉渣填满的状态下进行所述熔融炉渣的凝固而制作混合凝固物；
粉碎工序，将所述混合凝固物粉碎成粒状而制作混合粉碎物；以及
分离工序，将所述混合粉碎物根据粒度或材质分离成多个混合粉碎物组而得到粒状凝固炉渣。
2.根据权利要求1所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，所述混合凝固物制作工序在供给所述熔融炉渣和所述固体物后，进一步包括将所述固体物向所述铸模的底部压入的压入工序。
3.根据权利要求1或2所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，进一步包括第一炉渣热回收处理工序，对所述多个混合粉碎物组中的包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的所述混合粉碎物实施热回收处理。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，进一步包括蒸汽老化处理工序，向所述多个混合粉碎物组中的包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的所述混合粉碎物供给水蒸汽而实施蒸汽老化处理。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，进一步包括碳酸化处理工序，向所述多个混合粉碎物组中的包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的所述混合粉碎物供给二氧化碳而实施碳酸化处理。
6.根据权利要求5所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，在所述碳酸化处理工序中，供给所述二氧化碳与水蒸汽的混合气体。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，进一步包括第二炉渣热回收处理工序，对所述多个混合粉碎物组中的包含粒度较高的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的所述混合粉碎物实施热回收处理。
8.根据权利要求7所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，进一步包括固体物再利用工序，将在所述第二炉渣热回收工序中实施了热回收处理的、包含粒度较高的所述粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的所述混合粉碎物的一部分或全部在所述混合凝固物制作工序中作为所述固体物再利用。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，使在所述混合凝固物制作工序中制作的所述混合凝固物的凝固厚度为100mm以下。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，在所述混合凝固物制作工序中，使所述固体物为固体炉渣。
11.根据权利要求1～9中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，在所述混合凝固物制作工序中，使所述固体物为具有所述熔融炉渣的熔点以上的熔点的金属粒子。
12.根据权利要求1～9中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，在所述混合凝固物制作工序中，向所述铸模内供给粒度或材质不同的两种以上的所述固体物。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造方法，其中，在所述混合凝固物制作工序与所述粉碎工序之间进一步具有按粒度或材质分离所述混合凝固物的热分离工序。
14.一种粒状凝固炉渣的制造设备列，其特征在于，具备如下设备：
混合凝固物制作设备，具有向铸模内供给熔融炉渣的熔融炉渣供给装置和向所述铸模内供给固体物的固体物供给装置；
粉碎设备，将利用所述混合凝固物制作设备制作的混合凝固物粉碎而制作混合粉碎物；以及
分离设备，将所述混合凝固物根据粒度或材质分离成多个混合粉碎物组而得到粒状凝固炉渣。
15.根据权利要求14所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，所述混合凝固物制作设备具有压下装置，该压下装置对供给了所述熔融炉渣和固体物的所述铸模进行所述固体物的压入。
16.根据权利要求14或15所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，所述铸模在底部具有隆起部。
17.根据权利要求14～16中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，所述粉碎设备具有用于粉碎所述混合凝固物的旋转体。
18.根据权利要求14～17中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，在所述分离设备的下游侧具有第一炉渣处理设备，该第一炉渣处理设备对包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的所述混合粉碎物的热进行回收。
19.根据权利要求14～18中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，在所述分离设备的下游侧具有水蒸汽供给装置，该水蒸汽供给装置对包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的所述混合粉碎物供给水蒸汽而进行蒸汽老化。
20.根据权利要求14～19中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，在所述分离设备的下游侧具有二氧化碳供给装置，该二氧化碳供给装置向包含粒度较低的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的所述混合粉碎物供给二氧化碳而进行碳酸化处理。
21.根据权利要求14～20中任一项所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，在所述分离设备的下游侧具有第二炉渣处理设备，该第二炉渣处理设备对包含粒度较高的粒状凝固炉渣的混合粉碎物组的所述混合粉碎物的热进行回收。
22.根据权利要求21所述的粒状凝固炉渣的制造设备列，其中，在所述第二炉渣处理设备与所述固体物供给装置之间具有输送路径，该输送路径用于将进行了所述热回收处理的混合粉碎物的一部分或全部输送至所述固体物供给装置。
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