JP2001180988A - 溶融スラグの冷却固化設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理能力が大きく、冷却されたスラグが剥離
されやすく、かつ高所に配置することを要しない溶融ス
ラグの冷却固化設備を提供すること。 【解決手段】 冷却可能に構成され、互いに外周面を接
して水平に配置され、何れも外周面を接した箇所が上方
に向かう方向に回転するように構成され、その回転数が
調節可能に構成され、その外周面上に溶融スラグを供給
して付着させるための一対の水冷ドラム１０ａ，１０ｂ
と、この一対の水冷ドラム１０ａ，１０ｂの下方にそれ
ぞれ配置され、水冷ドラム１０ａ，１０ｂから剥離した
スラグ３２を横方向に搬送するためのスラグコンベア１
４ａ，１４ｂと、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの回転速度
の変化に応じてスラグコンベア１４ａ，１４ｂの搬送速
度を制御する搬送速度制御機構を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は都市ごみなどの廃棄
物焼却残渣を溶融処理した際に排出される溶融スラグや
製鉄所で発生する高炉スラグなどの溶融スラグを冷却・
固化する設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所においては、発生する溶融スラグ
の多くがスラグ置き場へ搬送されて徐冷され、固化され
ているが、一部の溶融スラグについては、水中に投入し
て直接冷却する急冷処理がなされている。又、廃棄物の
溶融処理施設においても、製鉄所の場合と同様に、溶融
スラグを自然冷却する徐冷又は水中に投入して直接冷却
する急冷処理が行われている。

【０００３】溶融スラグの急冷処理においては、上記の
ような直接冷却の他に、間接冷却による試みがなされて
いる。この間接冷却による急冷法については、冷却され
た金属体の上に溶融スラグを供給して冷却する技術の提
案がなされており、その利点として、水分を含まないス
ラグが得られるため、セメント原料などに供する場合に
乾燥処理を必要としないことなどが挙げられている。

【０００４】上記の間接冷却による急冷処理について
は、種々の技術が提案されているが、そのうち、冷却さ
れた回転体の上に溶融スラグを供給して冷却する方式の
技術がある。この技術においては、冷却されたロールや
ドラムなどの円筒状回転体の外周面上に溶融スラグを供
給して付着させ、冷却・固化されたスラグを剥離して排
出する操作が行われる。このような技術としては、例え
ば、特開平１０−２８７４５３号公報、特開昭６０−２
６４３４９号公報、特公昭６１−８９１２号公報に開示
された装置が示されている。

【０００５】特開平１０−２８７４５３号公報に記載さ
れている装置は、複数の水冷ロールが外周面を接して配
置されたものであって、廃棄物などの溶融炉から発生す
る溶融スラグを上記の水冷ロールの上に落下させ、複数
の水冷ロール上を順次転送しながら冷却・造粒する構成
になっている。

【０００６】特開昭６０−２６４３４９号公報に記載さ
れている装置は、冷却された２基のロールが水平方向に
間隔をあけて配置されており、２基のロールの間に溶融
スラグを供給するようになっている。この装置によれ
ば、２基のロールが互いに下側に向かって噛み合う状態
になるように反対方向に回転し、スラグが圧延され板状
になって下方へ押し出される。次いで、押し出されたス
ラグは冷却パネルの間を通過して再度冷却された後、破
砕される。

【０００７】又、特公昭６１−８９１２号公報に記載さ
れている装置は、冷却された２基のドラムが外周面を接
して水平に配置されており、２基のドラムの間に溶融ス
ラグを供給するようになっている。この装置によれば、
２基のドラムが互いに付着した溶融スラグを上側へ持ち
上げるように反対方向に回転し、付着したスラグはドラ
ムの下端部に設けられたピンチロールで押圧され、さら
にカッターにより掻き取られて排出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術においては、次のような問題点がある。特開平１０−
２８７４５３号公報に記載されている装置においては、
溶融スラグを冷却する際に、同時に粒状化する構成にな
っているので、溶融スラグを滴下するように供給しなけ
ればならない。このため、水冷ロールの外周面が冷却面
として活用される度合いが非常に小さく、装置の処理能
力が小さい。

【０００９】特開昭６０−２６４３４９号公報に記載さ
れている装置においては、２基のロールの間隙からスラ
グが圧延されて下方へ押し出されるので、水冷ロールの
冷却面が最大でも外周面の１／４周分（９０°分）であ
り、ロールの外周面が冷却面として活用される度合いが
小さい。

【００１０】又、２基のロールの間隙からほぼ一定量の
スラグが押し出されるので、押し出される溶融スラグ量
に相当する量の溶融スラグが供給されるように、溶融ス
ラグの供給量を精度よく制御しなければならない。しか
し、温度が極めて高く、或いはスラグの種類によっては
粘性が非常に高い、溶融スラグの流量を精度よく制御す
ることは困難である。

【００１１】又、特公昭６１−８９１２号公報に記載さ
れている装置においては、ドラムに付着して冷却・固化
したスラグをピンチロールやカッターなどを使用して剥
離しなければならないので、ドラムの外周面に疵が発生
しやすい。そして、外周面に疵があるドラムを使用する
と、ドラムに付着したスラグが更に剥離しにくくなる。

【００１２】さらに、特開昭６０−２６４３４９号公報
に記載されている装置においては、スラグが板状になっ
てロールの下方へ押し出され、縦方向に移動しながら、
順次、冷却、破砕などの処理が行われるので、溶融スラ
グを冷却して板状にする冷却ロールを高い位置に配置し
なければならない。このため、スラグが排出される溶融
炉自体をさらに高所に配置しなければならない。この結
果、非常に高い設備の建家を建設しなければならず、建
設コストが大幅に高くなる。

【００１３】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、処理能力が大きく、冷却されたスラグが剥離されや
すく、かつ高所に配置することを要しない溶融スラグの
冷却固化設備を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は次の発明に
より解決される。第１の発明は、冷却可能に構成され、
互いに外周面を接して水平に配置され、何れも外周面を
接した箇所が上方に向かう方向に回転するように構成さ
れ、その回転数が調節可能に構成され、その外周面上に
溶融スラグを供給して付着させるための一対の円筒状回
転体と、この一対の円筒状回転体の下方にそれぞれ配置
され、円筒状回転体から剥離したスラグを横方向に搬送
するためのスラグコンベアを備えたことを特徴としてい
る。

【００１５】第２の発明は、第１の発明において、一対
の円筒状回転体の下方にそれぞれ配置する２基のスラグ
コンベアを同一の横方向に向けて配置したことを特徴と
している。

【００１６】第３の発明は、第１又は第２の発明におい
て、円筒状回転体の回転速度の変化に応じてスラグコン
ベアの搬送速度を制御する搬送速度制御機構を備えたこ
とを特徴としている。

【００１７】円筒状回転体を用いる溶融スラグの冷却・
固化処理において、円筒状回転体からのスラグの剥離が
容易であることが、安定操業を行うための条件の一つで
ある。そこで、本発明者らが、円筒状回転体に付着した
スラグを容易に剥離させる条件を見出すために種々の試
験を行った結果、次のような知見を得た。すなわち、ス
ラグが十分に冷却されておらず、未だ可塑性を有する状
態においては、冷却された金属体とスラグとの付着度合
いは非常に小さい。このため、スラグが可塑性を有する
状態で付着している円筒状回転体を回転させ、スラグを
離脱点に到達させると、付着していたスラグは自然に剥
離する。

【００１８】円筒状回転体に付着したスラグを可塑性を
有する状態に保持するためには、付着したスラグの外面
の温度をそのスラグの溶流点未満でかつガラス転移点を
超える範囲に保持し、スラグを冷却不十分の状態にす
る。スラグの温度がガラス転移点を超える範囲であれ
ば、スラグは可塑性を有する状態に保たれ、又、スラグ
の温度が溶流点未満であれば、スラグが帯状に成形され
た状態に保たれる。なお、溶融スラグは発生源や被処理
物の種類によって組成が異なるので、溶流点及びガラス
転移点については、その組成における値を用いる必要が
ある。

【００１９】本発明においては、一対の円筒状回転体が
何れも外周面を接した箇所が、朝顔の外形を描くよう
に、上方に向かって回転するので、円筒状回転体に付着
したスラグは上昇して外側へ移動し、次いで、下降して
上記の外周面を接した箇所と同じ高さの位置（以下、離
脱点と言う）に達する。この位置において、スラグが可
塑性を有する温度に保持されていれば、円筒状回転体上
に形成されている帯状のスラグは自重によって円筒状回
転体から自然剥離し、垂れ下がって下降する。もしも、
スラグの温度が可塑性を有する温度を下回っている場合
には、帯状のスラグが円筒状回転体の曲率に合わせた形
状に固化して付着し、上記のような自然剥離が行われな
くなる。

【００２０】又、本発明においては、上記のように、外
周面を接して配置された一対の円筒状回転体を上方に向
かって回転させ、円筒状回転体に付着したスラグを順次
排出させるので、排出されるスラグの厚さが変動しても
よい。このため、溶融スラグの供給量の変動が許容され
る。

【００２１】さらに、本発明においては、円筒状回転体
から剥離したスラグを搬送するスラグコンベアが横方向
に向けて設けられているので、冷却、破砕などの処理が
横方向に移動しながら行われる。このため、溶融スラグ
を冷却する円筒状回転体を高所に配置する必要がない。

【００２２】又、円筒状回転体の回転速度の変化に応じ
てスラグコンベアの搬送速度を制御するので、円筒状回
転体から剥離した帯状のスラグが円筒状回転体の周速度
と同じ速度になるように調節されながら搬送される。こ
のため、円筒状回転体から剥離した帯状スラグが冷却不
十分の状態であっても、千切れたり、折り重なって付着
してしまったりすることはなく、帯状のまま搬送され
る。この結果、固化させたスラグが板状で得られるの
で、破砕して粒状スラグを製造する際に、過度の破砕処
理をする必要がなく、粉や細粒品の発生量が少ない。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る実施の形態の
一例を示す図である。この実施の形態においては、冷却
可能に構成された円筒状回転体の一つとして水冷ドラム
が使用される。図１において、１０ａ，１０ｂは溶融ス
ラグを付着させて冷却するための金属製の水冷ドラムで
ある。又、２０は溶融炉の出湯口に接続されたスラグ
樋、３０はスラグ樋から供給された溶融スラグ、３１は
水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着したスラグを示す。

【００２４】水冷ドラム１０ａ，１０ｂの内部には冷却
水の配管が組み込まれており、内壁を冷却するためのス
プレーノズルが多数設けられている。又、内部の下半分
の部分にはスプレーノズルから噴射された水が滞留する
ようになっており、下部においても冷却される構造にな
っている。回転軸１１ａ，１１ｂには冷却水の供給、排
水のための流路がそれぞれ設けられている。この２基の
水冷ドラム１０ａ，１０ｂは互いに外周面を接して水平
に配置されおり、図中に矢印で示すように、互いに反対
方向に回転し、何れも外周面を接した箇所が上方に向か
って上昇する方向に回転する。又、水冷ドラム１０ａ，
１０ｂには回転計が備えられており、その回転に伴って
発生する回転信号か制御器１６へ送られるようになって
いる。

【００２５】１２は２基の水冷ドラム１０ａ，１０ｂの
間に溶融スラグを貯えるための堰板であり、水冷ドラム
１０ａ，１０ｂの両端部の外周面に接して設けられてい
る。

【００２６】１３は水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着し
たスラグの表面温度を測定するための赤外線温度計であ
る。この温度計１３は離脱点Ｆの付近におけるスラグの
温度測定が可能な位置に配置されている。温度計１３で
測定された温度の信号が制御器１６へ送られ、この温度
信号に基づいて、水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着した
スラグ３１の温度が所定の範囲に収まるように、水冷ド
ラム１０ａ，１０ｂの駆動部（図示せず）へ信号を送
り、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの回転数を増減させるよ
うになっている。

【００２７】なお、温度計１３は一方の水冷ドラム１０
ａ側にしか配置されていないが、２基の水冷ドラム１０
ａ，１０ｂに付着するスラグの量はほぼ同じであり、
又、冷却量もほぼ同じであるので、２基の水冷ドラム１
０ａ，１０ｂに付着するスラグの温度はほぼ同じである
ものと見なすことができる。

【００２８】１４ａ，１４ｂは水冷ドラム１０ａ，１０
ｂの下方にそれぞれ配置され、水冷ドラム１０ａ，１０
ｂから剥離したスラグ３２を横方向に搬送するためのス
ラグコンベアである。スラグコンベア１４ａ，１４ｂに
は水冷ドラム１０ａ，１０ｂの回転速度の変化に応じて
搬送速度を制御する機構が組み込まれており、制御器１
６からの指示信号に基づいて、その搬送速度が水冷ドラ
ム１０ａ，１０ｂの周速度と同じ速度になるように調節
される。さらに、スラグコンベア１４ａ，１４ｂの搬送
速度は水冷ドラム１０ａ，１０ｂの回転速度（周速度）
に応じて調節されているが、その間に速度差が生ずるこ
とがあるので、その速度差の微調整をするために、それ
ぞれのスラグコンベアの上方に超音波距離計１５が配置
されている。上記した水冷ドラムとスラグコンベアの速
度差については、図２に示す方法により検知され、これ
に基づく制御器１６からの指示信号がスラグコンベア１
４ａ，１４ｂの駆動部へ送られてその搬送速度の微調整
が行われる。

【００２９】図２は水冷ドラムの周速度とスラグコンベ
アの搬送速度との差を微調整する方法を示した説明図で
ある。図２において、１４はスラグコンベア、１５は距
離計、３２は水冷ドラムから剥離したスラグを示す。ス
ラグコンベアの搬送速度が水冷ドラムの周速度より遅く
なると、スラグコンベア上に送り出された帯状のスラグ
が波形になって盛り上がり部ができる。又、スラグコン
ベアの搬送速度が水冷ドラムの周速度より速くなると、
帯状のスラグが緊張コンベアから引き上げられた状態に
なる。このような状態が起こる箇所の上方に距離計１５
を備えておくと、正常時にはＡ点までの距離、スラグコ
ンベアの搬送速度が遅いときにはＢ点までの距離、スラ
グコンベアの搬送速度が速いときにはＣ点までの距離が
それぞれ測定され、速度差の有無によって異なる値が求
められる。そして、この測定値の信号が制御器１６へ送
られてスラグの搬送状態が判定され、その結果に基づい
てスラグコンベアの搬送速度の調整が行われる。

【００３０】再び、図１について説明する。上記のよう
にして、水冷ドラム１０ａ，１０ｂから剥離してスラグ
コンベア１４ａ，１４ｂ上へ送り出された帯状のスラグ
３２は水冷ドラム１０ａ，１０ｂの周速度と同じ速度に
なるように調節されながら、板状のまま搬送される。

【００３１】１７は水冷ドラム１０ａ，１０ｂから剥離
した可塑性を有する状態のスラグ３２を急冷するため
に、水や空気などの冷却流体を吹き付けるノズルであ
る。この図においては、冷却流体として水を噴霧する例
が示されている。この冷却流体の噴霧は必要に応じて行
うものであるが、この際、冷却流体の噴霧量を温度計１
３の測定値に基づいて制御すれば、冷却後のスラグの温
度を所望の範囲に調整することができる。

【００３２】スラグコンベア１４ａ，１４ｂで搬送され
たスラグは、破砕工程へ送られて破砕され、次いで篩い
分け工程へ送られて所定粒度に整粒され、粒状スラグと
なる。

【００３３】なお、図１に示す実施の形態においては、
円筒状回転体から剥離したスラグを横方向に搬送するた
めの２基のスラグコンベア１４ａ，１４ｂが水冷ドラム
１０ａ，１０ｂの両側に設けられているが、このスラグ
コンベアの配置は一例を示すものである。例えば、２基
のスラグコンベア１４ａ，１４ｂを同一の横方向に向け
て２段に配置してもよい。

【００３４】又、図１に示す実施の形態においては、水
冷ドラム１０ａ，１０ｂの回転数が温度計１３により計
測された温度に基づいて制御される構成になっている
が、本発明においては、必ずしも、水冷ドラムの回転数
を自動調節するための制御機構を備えなければならない
訳ではない。

【００３５】すなわち、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの回
転数の変更は、付着したスラグの冷却量を変えて、スラ
グを可塑性を有する温度範囲に保つために行うものであ
るが、前述のように、付着したスラグの温度管理幅はス
ラグの溶流点〜ガラス転移点の範囲であって、その温度
範囲は非常に広い。このため、供給される溶融スラグの
温度変動があまり大きくない場合には、状況に応じて水
冷ドラム１０ａ，１０ｂの回転数を手動で調節する操作
を行うことによっても、付着したスラグの温度を上記範
囲に保つことができる。又、水冷ドラムから剥離したス
ラグの温度が上記範囲内であれば、その間の温度変動は
冷却流体を吹き付けるノズル１７から水や空気などの冷
却流体を吹き付けるによる冷却により調整することがで
きる。

【００３６】

【発明の効果】本発明においては、外周面を接した箇所
が上方に向かう方向に回転するように構成された一対の
円筒状回転体に溶融スラグを付着させて冷却し、この付
着したスラグを上方に引き上げて順次排出させるので、
排出されるスラグの厚さを適宜変えることができる。こ
のため、必要に応じて多量の溶融スラグを供給して処理
することができる。

【００３７】又、円筒状回転体の回転数が調節可能に構
成されているので、その回転数を調節することによって
付着したスラグの冷却状態を適宜か変えることができ
る。このため、円筒状回転体に付着したスラグを可塑性
を有する状態に保つことができ、そのスラグを帯状のま
ま容易に剥離させることができる。

【００３８】又、円筒状回転体から剥離したスラグを横
方向に搬送するためのスラグコンベアが設けられてお
り、冷却、破砕などの処理が横方向に移動しながら行わ
れるので、溶融スラグを冷却する円筒状回転体を高所に
配置しなくてもよい。このため、設備の建家を高くする
必要がなく、設備建設コストが低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施の形態の一例を示す図であ
る。

【図２】水冷ドラムの周速度とスラグコンベアの搬送速
度との差を微調整する方法を示した説明図である。

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ 水冷ドラム １１ａ，１１ｂ 水冷ドラムの回転軸 １２ 溶融スラグを貯えるための堰板 １３ 温度計 １４ａ，１４ｂ スラグコンベア １５ 距離計 １６ 制御器 １７ 冷却流体の吹き付けノズル ２０ スラグ樋 ３０ 溶融スラグ ３１ 付着したスラグ ３２ 剥離したスラグ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｃ 1/08 1/08 Ｆ２７Ｄ 15/02 Ｆ２７Ｄ 15/02 Ａ (72)発明者 平岡 英伸 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3K061 AA24 AB03 AC03 DA13 DA14 NB14 NB18 NB21 NB30 4G012 JB01 JB03 JC02 JC06 4K012 AB08 4K063 AA04 BA13 CA04 CA06 HA23 HA57 HA67

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却されている円筒状回転体の外周面上
   に溶融スラグを供給して付着させ、冷却されたスラグを
   剥離して排出する溶融スラグの冷却固化設備において、
   冷却可能に構成され、互いに外周面を接して水平に配置
   され、何れも外周面を接した箇所が上方に向かう方向に
   回転するように構成され、その回転数が調節可能に構成
   され、その外周面上に溶融スラグを供給して付着させる
   ための一対の円筒状回転体と、この一対の円筒状回転体
   の下方にそれぞれ配置され、円筒状回転体から剥離した
   スラグを横方向に搬送するためのスラグコンベアを備え
   たことを特徴とする溶融スラグの冷却固化設備。
2. 【請求項２】 一対の円筒状回転体の下方にそれぞれ配
   置する２基のスラグコンベアを同一の横方向に向けて配
   置したことを特徴とする請求項１に記載の溶融スラグの
   冷却固化設備。
3. 【請求項３】 円筒状回転体の回転速度の変化に応じて
   スラグコンベアの搬送速度を制御する搬送速度制御機構
   を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
   の溶融スラグの冷却固化設備。