JP2005082454A - 溶融スラグの粒状化方法および溶融スラグの粒状化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて簡易な操作でハンドリング性の良い粒状化スラグを直接得ることができる技術を提供する。また、装置の小型化を容易にする。
【解決手段】落下させた溶融スラグを回転しながら受けて液滴状に分散させる回転分散面１ａと、回転分散面１ａの径方向外側に設けられて回転分散面１ａとは別に回転し、回転分散面１ａから飛ばされた液滴状スラグを受けて移動させながら除冷して粒状化させるスラグ冷却面２ａを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融スラグの粒状化方法および溶融スラグの粒状化装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、廃棄物を溶融処理した時などに生成される溶融スラグを骨材等として再資源化するのに適した溶融スラグの粒状化方法および溶融スラグの粒状化装置に関するものである。

一般廃棄物および産業廃棄物の発生量は年々増加する一方で、これらの廃棄物を受け入れる最終処分場の残余年数は年々減少し、逼迫した状況下にある。政府は、これらの問題に対処するため、廃棄物の排出抑制、適正な処理、リサイクルに関する法体系の整備・強化を行い、循環型社会への転換に勤めている。これらの法規制に伴い、廃棄物の処理方法は、埋め立てから溶融スラグ化、再利用への流れに急速に転換しつつある。

一方、スラグの利用方法としては、現時点で年間８億トン程度の市場規模を有し、海砂の採取禁止による供給量の減少の点から、路盤材やコンクリート用骨材等としての需要が見込まれる、砂利の代替骨材としての利用が有望である。このため、スラグの骨材化技術の開発やスラグ骨材を用いた製品開発が盛んに行われている。

溶融スラグの冷却方法として、一般には水により直接冷却する方法（水冷法）がある。この方法は、水を張った受け容器内で溶融スラグを冷却固化するものであり、冷却構造が簡単で、排出されるスラグが細かく粒化されている。しかしながら、冷却固化されたスラグは水で急冷されているため非晶質のガラス質となり脆く、強度が要求される骨材としては利用できない。また、冷却固化したスラグの形状が鋭利なものとなり、取り扱いが困難である。これらのため、冷却固化したスラグを骨材として利用するためには、再加熱による結晶化などにより強度を増す工程が必要であるとともに、角取りするための粉砕・粒度調整をする必要があり、多くの手間と費用を要する。

また、結晶質で硬いスラグを得る方法として、溶融スラグを鋳型内で空冷固化する方法がある。この方法は、スラグを冷却固化するための複雑な制御をする必要がなく、簡易に強固なスラグが得られる。しかしながら、骨材として利用するためには、粉砕・粒度調整をする必要があり、しかもスラグが硬い分、粉砕に要するエネルギーが増大する。さらに、粉砕により角張った形状のスラグとなり、骨材として利用するためには角取り、粒状化などの調整工程が必要であり、上述の水冷法と同様、多くの手間と費用を要する。

一方、ハンドリングに優れた粒状スラグを得る方法として、溶融スラグを冷却金属板上で冷却しながら滑らせる方法（特開２０００−８８２３５号公報）、また、その冷却金属板（水冷回転円盤）を回転させる方法（特開２０００−２９１９３８号公報）が提案されている。これらの方法は、溶融スラグの自重もしくは水冷回転円盤の遠心力によって溶融スラグを液滴状に分散させて粒状に冷却固化させるもので、大きさの揃った均質な粒状スラグを得ることができるとされている。しかしながら、溶融スラグを冷却金属板上・水冷回転円盤上で完全に冷却し固化するためには、冷却金属板、水冷回転円盤を大きくする必要があり、装置が大型化する。また、水冷回転円盤を回転させる方法では、水冷回転円盤を小さくするためにその回転速度を遅くすると、水冷回転円盤における溶融スラグの滞留時間は長くすることができるが、溶融スラグを粒状化するための分散が難しくなる。このため、運転操作上の制約が多くなるとともに、スラグの処理量の割に装置が大きくなる。

また、水冷回転円盤によるスラグ粒状化装置が大きくなるという欠点を補う目的で、水冷回転円盤を傾斜させたり、堰または突起物を設けて滞留時間を確保する改良を加えることも提案されている（上記特開２０００−２９１９３８号公報）。水冷回転円盤を傾斜させることで、水冷回転円盤の回転速度を遅くしてもスラグの移動速度が稼げ、分散と徐冷を同時に達成しようとするものである。しかしながら、水冷回転円盤上において、冷却途中の滞留しているスラグの上に次の新たなスラグが落下して融合する可能性が高まり、粒状化の運転操作上の制約が大きいことには変わりがない。

特開２０００−８８２３５号 特開２０００−２９１９３８号

しかしながら、上述の水冷法や、溶融スラグを鋳型内で空冷固化する方法では、固形化したスラグをそのままでは骨材として使用できず、粉砕、粒度調整、加熱、焼成などの行程が新たに必要になるため手間とエネルギーを要し、コスト高となっており十分な普及に至っていない。

また、上述の冷却金属板を用いて溶融スラグから直接粒状化スラグを得る方法（特開２０００−８８２３５号公報）では、溶融スラグを冷却金属板上で完全に冷却し固化するためには、冷却金属板を大きくする必要があり、装置が大型化してしまう。

さらに、上述の水冷回転円盤を用いて溶融スラグから直接粒状化スラグを得る方法（特開２０００−２９１９３８号公報）では、溶融スラグを液滴状に分散させる機構と分散した液滴状スラグを冷却固化するための徐冷機構の両方を、同じ水冷回転円盤によっている。良好に分散させるためには水冷回転円盤の回転数を増加させる必要がある。一方、徐冷のための滞留時間を長くするために水冷回転円盤を大きくする必要があり、溶融スラグの処理量の割には装置が大きくなる。これを改良するために、水冷回転円盤を傾けたり、堰や突起物を設ける方法も提案されているが、冷却途中の滞留しているスラグの上に新たなスラグが落下して融合する可能性が高まるなど、溶融スラグの分散と徐冷を共に満たす条件設定が困難となる。また、溶融スラグの粘性などの性状が変化した場合に対する運転操作上の制約も多い。

本発明は、極めて簡易な操作でハンドリング性の良い粒状化スラグを直接得ることができる溶融スラグの粒状化方法およびその装置を提供することを目的とする。また、装置の小型化が容易な溶融スラグの粒状化方法および小型化が容易な溶融スラグの粒状化装置を提供することを目的とする。

溶融スラグの分散と、分散させて液滴状となったスラグの徐冷・粒状化とを別々の冷却面で行うことで、溶融スラグの分散に必要な回転速度と、徐冷のために必要な滞留時間の確保を簡単にかつ同時に達成することができる。

一般的に、溶融スラグを液滴状に分散させるためには冷却面の回転速度を速くする必要があり、一方、分散した液滴状スラグを十分な滞留時間をもって冷却固化するためには、冷却面の回転速度を遅くする必要がある。このように、溶融スラグの分散と冷却固化とに要求される冷却面の回転速度の条件は相反するものである。本発明では、分散用の冷却面と徐冷・粒状化用の冷却面を別々に設け、それらの回転速度を別々に制御することで、分散させるための回転速度の上昇と徐冷のための滞留時間の確保を簡単にかつ同時に達成できる。この結果、溶融スラグの性状に応じて粒状化スラグを得るための条件を簡易に設定することができる。さらに、液滴状スラグの徐冷・粒状化を行う冷却面をいわゆる漏斗の内周面形状にすることで、粒状化装置を極めてコンパクトにすることができる。

即ち、請求項１記載の溶融スラグの粒状化方法は、回転分散面に溶融スラグを落下させて液滴状に分散させると共に、回転分散面から飛ばされた液滴状スラグを、回転分散面の径方向外側に設けられて回転分散面とは別に回転するスラグ冷却面で受けて当該スラグ冷却面上を移動させながら除冷して粒状化するものである。

例えば溶融炉などの溶融プロセスから排出された溶融スラグを回転している回転分散面に落下させると、溶融スラグは回転分散面に衝突した際の衝撃力、回転分散面との間の摩擦力、回転による遠心力等によって液滴状に分散しながら回転分散面上を径方向外側に向けて螺旋状に移動する。そして、液滴状スラグは回転分散面の外周縁からスラグ冷却面に振り飛ばされる。スラグ冷却面も回転しており、液滴状スラグはスラグ冷却面上を移動しながら徐々に冷却され、粒状化される。

また、請求項２記載の溶融スラグの粒状化方法は、スラグ冷却面を、回転分散面を囲み且つ上から下に向けて縮径する内向きの面にし、回転分散面から飛ばされた液滴状スラグを螺旋状に移動させながら落下させて回収するものである。

スラグ冷却面に飛び散った液滴状スラグは、スラグ冷却面との間の摩擦力、回転による遠心力、重力等を受けてスラグ冷却面上を螺旋状に落下する。この過程で液滴状スラグは除冷され粒状になる。液滴状スラグは螺旋状に落下するので、滞留時間（冷却時間）を十分に確保することができる。スラグ冷却面は下に向けて縮径しているので、落下によってスラグは１箇所に集められ、回収される。

さらに、請求項３記載の溶融スラグの粒状化方法は、回転分散面の回転とスラグ冷却面の回転とを互いに独立して制御するものである。したがって、回転分散面の回転とスラグ冷却面の回転とを、溶融スラグの成分や粒状化するサイズ等に応じて別々に制御することができる。

また、請求項４記載の溶融スラグの粒状化装置は、落下させた溶融スラグを回転しながら受けて液滴状に分散させる回転分散面と、回転分散面の径方向外側に設けられて回転分散面とは別に回転し、回転分散面から飛ばされた液滴状スラグを受けて移動させながら除冷して粒状化させるスラグ冷却面を備えている。

例えば溶融炉などの溶融プロセスから排出された溶融スラグを回転する回転分散面に落下させると、溶融スラグは回転分散面に衝突した際の衝撃力、回転分散面との間の摩擦力、回転による遠心力等によって液滴状に分散しながら回転分散面上を径方向外側に向けて螺旋状に移動する。そして、液滴状スラグは回転分散面の外周縁からスラグ冷却面に振り飛ばされる。スラグ冷却面も回転しており、液滴状スラグはスラグ冷却面上を移動しながら徐々に冷却され、粒状化される。即ち、請求項１記載の溶融スラグの粒状化方法の実施に適した装置が提供される。

また、請求項５記載の溶融スラグの粒状化装置は、スラグ冷却面が、回転分散面を囲み且つ上から下に向けて縮径する内向きの面であり、回転分散面から飛ばされた液滴状スラグを螺旋状に移動させながら落下させて回収するものである。

スラグ冷却面に飛び散った液滴状スラグは、スラグ冷却面との間の摩擦力、回転による遠心力、重力等を受けてスラグ冷却面上を螺旋状に落下する。この過程で液滴状スラグは除冷され粒状になる。液滴状スラグは螺旋状に落下するので、滞留時間を十分に確保することができる。スラグ冷却面は下に向けて縮径しているので、落下によってスラグは１箇所に集められ、回収される。即ち、請求項２記載の溶融スラグの粒状化方法の実施に適した装置が提供される。

また、請求項６記載の溶融スラグの粒状化装置は、回転分散面とスラグ冷却面は互いに独立して回転制御可能である。したがって、回転分散面の回転とスラグ冷却面の回転とを、溶融スラグの成分や粒状化するサイズ等に応じて別々に制御することができる。即ち、請求項３記載の溶融スラグの粒状化方法の実施に適した装置が提供される。

各自治体から排出されるゴミ焼却灰および汚泥残さ物は溶融スラグ化され、利用を図ることが「循環型社会の構築」に向けて重要な課題となっている。しかしながら、依然、溶融スラグの骨材化（粒状化）コストは高く、十分な普及に至っていない。本発明は、溶融状態にあるスラグから直接骨材（粒状化したスラグ）を簡易にかつ低コストで製造することを可能にするものであり、溶融スラグのリサイクルを促進できる。また、骨材化プロセスを廃水処理のいらない完全なドライプロセスで行うことができると同時に、骨材化設備が極めてコンパクトなものになる。このため、移動式の溶融処理設備等と組み合わせることで、廃棄物の排出サイトでの溶融・骨材化が可能となり、廃棄物の輸送コストの低減、溶融・骨材化設備の稼働率の向上による設備償却費の低減が可能となり、廃棄物溶融・骨材化処理費用の一層の低減が可能になる。

即ち、請求項１記載の溶融スラグの粒状化方法では、上述のようにして溶融スラグを粒状化するので、溶融スラグを分散させるための回転分散面の回転と、分散させた液滴状スラグを除冷固化させるためのスラグ冷却面の回転を別々に制御することができ、溶融スラグの性状等に応じて粒状化スラグを得るための制御を簡単なものにすることができると共に、所望の粒状化スラグを得るのが容易になる。また、粒状化スラグとして比較的丸い形状で、結晶質のものを得ることができるので、扱いやすく、骨材としての使用に適した粒状化スラグを得ることができる。さらに、溶融スラグと直接接触する冷却液を使用しないので、即ち、完全なドライプロセスで除冷できるので、冷却液の汚染がなく廃液処理を行う必要がない。このため、実施に必要な装置が小規模なもので足り、装置の製造コストと溶融スラグの処理のためのコストを安く抑えることができると共に、持ち運んで所望の現場での使用に適したものとなる。

また、請求項２記載の溶融スラグの粒状化方法では、上述のようにして溶融スラグを粒状化しているので、装置を大型化することなくスラグ冷却面の面積を十分に確保することができる。また、粒状化したスラグを１箇所に集めることができ、回収が容易である。

さらに、請求項３記載の溶融スラグの粒状化方法では、上述のようにして溶融スラグを粒状化しているので、装置の制御がより一層単純なものとなり、所望の粒状化スラグをより一層得やすくなる。

また、請求項４記載の溶融スラグの粒状化装置では、上述のように構成しているので、請求項１記載の溶融スラグの粒状化方法の実施に適した装置を提供することができる。

また、請求項５記載の溶融スラグの粒状化装置では、上述のように構成しているので、請求項２記載の溶融スラグの粒状化方法の実施に適した装置を提供することができる。

さらに、請求項６記載の溶融スラグの粒状化装置では、上述のように構成しているので、請求項３記載の溶融スラグの粒状化方法の実施に適した装置を提供することができる。

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２に、本発明の溶融スラグの粒状化方法および溶融スラグの粒状化装置の実施形態の一例を示す。溶融スラグの粒状化装置（以下、単に粒状化装置という）は、落下させた溶融スラグ３を回転しながら受けて液滴状に分散させる回転分散面１ａと、回転分散面１ａの径方向外側に設けられて回転分散面１ａとは別に回転し、回転分散面１ａから飛ばされた液滴状スラグ３Ａを受けて移動させながら除冷して粒状化させるスラグ冷却面２ａを備えるものである。また、溶融スラグ３の粒状化方法は、回転分散面１ａに溶融スラグ３を落下させて液滴状に分散させると共に、回転分散面１ａから飛ばされた液滴状スラグ３Ａを、回転分散面１ａの径方向外側に設けられて回転分散面１ａとは別に回転するスラグ冷却面２ａで受けて当該スラグ冷却面２ａ上を移動させながら除冷して粒状化するものである。

回転分散面１ａは、例えば水平に回転する平滑面であり、例えば金属製の円板１の上面である。円板１は、モータ４によって回転されるシャフト５の下端に連結されている。なお、本実施形態では回転分散面１ａを平滑面としているが、回転分散面１ａに溝や突起を設けて凸凹面にしても良い。回転分散面１ａを凸凹面にすることで、溶融スラグ３をより一層細かく分散し易くなる。

回転分散面１ａの回転速度は、溶融スラグ３の成分と温度（例えば１２００〜１４００℃）に対応して変化する粘度（例えば１０〜１ｋＰａ・ｓ）に応じて、例えば２〜２０ｒｐｓの範囲で調整する。これにより、回転分散面１ａによって溶融スラグ３の粒径を例えば約５ｍｍ以下にすることができる。

スラグ冷却面２ａは、回転分散面１ａを囲み且つ上から下に向けて縮径する内向きの面であり、回転分散面１ａから飛ばされた液滴状スラグ３Ａを螺旋状に移動させながら落下させて回収するものである。本実施形態では、スラグ冷却面２ａを漏斗の内周面形状にしている。スラグ冷却面２ａは、円筒ケース６内の回転除冷体２に設けられている。回転除冷体２は、熱伝導が良好な金属、例えば銅製の中空体であり、図示しないモータや軸受けを有する回転機構７によって回転される。回転除冷体２内には冷媒、例えば冷却水が循環しており、スラグ冷却面２ａを冷却している。この冷媒は液滴状スラグ３Ａに直接触れることがないので、汚染されることはなく、廃液処理する必要はない。

スラグ冷却面２ａの傾斜角度及び回転速度は、例えば以下のようにして決定される。その決定の仕方の概念を図３及び図４に示す。ここで、スラグ冷却面２ａの垂直抗力をＮ、スラグ冷却面２ａと液滴状スラグ３Ａとの間の摩擦力をＦ、液滴状スラグ３Ａの角速度をΩ、スラグ冷却面２ａの見かけの熱伝達係数をｈ、スラグ冷却面２ａと液滴状スラグ３Ａとの接触面積をＳ、溶融スラグ３の比熱をＣ、液滴状スラグ（骨材）３Ａの質量をｍ、液滴状スラグ３Ａの半径をａ、スラグ冷却面２ａの傾斜角度をθ、スラグ冷却面２ａの動摩擦係数をμ’、スラグ冷却面２ａの温度をＴ_∞、図３における原点Ｏから液滴状スラグ３Ａまでの距離をｘ、スラグ冷却面２ａの角速度をωとする。

図３に示すように、スラグ冷却面２ａの回転中心軸から液滴状スラグ３Ａまでの距離は、ｘcosθとなる。また、溶融スラグ３に作用する力は、遠心力：ｍｘω^２cosθ、摩擦力：Ｆ、重力：ｍｇ、垂直抗力：Ｎとなる。

液滴状スラグ３Ａはスラグ冷却面（傾斜面）２ａ上で滑落しながら冷えて粒状化（骨材化）するので、スラグ冷却面２ａを滑落する液滴状スラグ３Ａを、剛体球の等加速度運動とみなすことで、スラグ冷却面２ａ上の運動方程式として数式１、回転の運動方程式として数式２、摩擦力として数式３、接触点のすべり速度として数式４が得られる。

また、温度Ｔの液滴状スラグ３Ａの冷却をスラグ冷却面２ａとの接触による熱伝達で表すと、数式５となる。

これらの数式より、例えば液滴状スラグ３Ａをどの位の時間で冷却固化させるか、即ち、冷却固化に要する時間を粒状化するスラグの物性値（組成、温度、比熱）と見かけの熱伝達係数から求め、この値から冷却固化させるためのスラグ冷却面２ａの傾斜角度θ、角速度ωおよび距離ｘの関係を求める。そして、スラグ冷却面２ａを回転する漏斗に置き換えて、回転ロートの形状（最大径と傾斜角度θ）を与えることで周速（角速度ω）が求まる。そして、角速度ωから回転数（ｒｐｓ）を決める。

なお、スラグ冷却面２ａは平滑面にすることが好ましい。このようにすることで液滴状スラグ３Ａの移動がスムーズになり、次から次へと液滴状スラグ３Ａの処理を行っても、液滴状スラグ３Ａ同士が融合して大きくなるのを防止することができる。ただし、液滴状スラグ３Ａ同士の融合が問題にならない場合や、液滴状スラグ３Ａ同士が融合する虞がない場合等には、スラグ冷却面２ａを平滑面にしなくても良い。

円板１は、回転除冷体２の内側の比較的高い位置に配置されており、回転分散面１ａから振り飛ばされた液滴状スラグ３Ａをスラグ冷却面２ａで確実に受けることができ、且つ液滴状スラグ３Ａがスラグ冷却面２ａを伝わって落下する間に冷却凝固するのに十分な時間を確保することができる。

円板１を回転駆動するモータ４と回転除冷体２を回転駆動する回転機構７のモータは制御装置８に接続され、おのおの独立して回転制御される。即ち、回転分散面１ａとスラグ冷却面２ａは互いに独立して回転制御可能である。各スラグ冷却面を同一方向に回転させても良いし、反対方向に回転させても良い。また、各スラグ冷却面の回転方向や回転速度は、溶融スラグ３の粘度などの性状や、得たい粒状化スラグ３Ｂの粒径等に応じて適宜設定される。

この粒状化装置は、例えば一般廃棄物や産業廃棄物、下水汚泥や固形化ごみ燃料などのガス化溶融処理等の廃棄物処理や、焼却灰や焼却残渣の溶融処理によって生じる高温の溶融スラグ３を処理するもので、図示しない溶融炉の溶融スラグ排出口９の下方に設置されている。

円板１及び回転除冷体２をそれぞれ所定の速度で回転させた後、溶融スラグ３を回転分散面１ａに落下させる。本実施形態では、回転分散面１ａの中央にシャフト５を連結しているので、中央から若干離れた位置に溶融スラグ３を落下させる。溶融スラグ３は回転分散面１ａに衝突した際の衝撃力、回転分散面１ａとの間の摩擦力、回転による遠心力等によって液滴状に分散しながら回転分散面１ａ上を外側に向けて螺旋状に移動する。そして、液滴状スラグ３Ａは回転分散面１ａの外周縁から振り飛ばされ、振り飛ばされた液滴状スラグ３Ａをスラグ冷却面２ａで受ける。

スラグ冷却面２ａに飛び散った液滴状スラグ３Ａは、スラグ冷却面２ａとの間の摩擦力、回転による遠心力、重力等を受けてスラグ冷却面２ａ上を螺旋状に落下する。この過程で液滴状スラグ３Ａはスラグ冷却面２ａによって除冷され粒状に固化する。スラグ冷却面２ａの直径は下に行くにつれて減少しており漏斗状になっているので、液滴状スラグ３Ａは落下しながら１箇所に集められ、回収される。

制御装置８は、円板１の回転と回転除冷体２の回転を、溶融スラグ３の成分や粒状化のサイズ等に応じて別々に制御しおり、所望の粒径の粒状化スラグ３Ｂを得ることが容易である。例えば、粒径が５ｍｍ以下の粒状化スラグ３Ｂを得ることができる。

このように、本発明では、溶融スラグ３を適度な速度をもって回転する回転分散面１ａ上に落下させ、液滴状に分散させるとともに、液滴状に分散したスラグをスラグ冷却面２ａ上に受け、これを回転分散面１ａよりもゆっくり回転させることで十分な滞留時間をもって冷却固化することで、溶融スラグ３から粒状化スラグ３Ｂを直接得ることができる。

また、本発明では、溶融スラグ３を回転分散面１ａによって細かく分散させ、スラグ冷却面２ａによって除冷している。一般に、溶融スラグ３を良好に分散するには、スラグ冷却面を高速回転することが好ましく、一方、除冷して粒状化するにはスラグ冷却面を低速回転して冷却時間（スラグ冷却面への滞留時間）を十分に確保することが好ましい。即ち、分散と除冷の条件が相反するものとなっている。本発明では、スラグ冷却面として回転分散面１ａとスラグ冷却面２ａを有しており、各スラグ冷却面１ａ，２ａの回転速度を別々に制御することができるので、相反する条件をともに高レベルで満たすことができる。

また、本発明では、溶融スラグ３をスラグ冷却面に接触させることで熱交換を行い除冷している。即ち、溶融スラグ３を冷却水等の中に落下させて急冷する方式のように、スラグを直接冷却する冷却水等を使用していない。このため、冷却水等の汚染がなく、廃水処理を不要にすることができる。また、溶融スラグ３を急冷するのではなく、除冷するので、固化したスラグが非晶質になりにくく、骨材としての使用に適した強度の粒状化スラグ３Ｂを得ることができる。

さらに、溶融スラグ３を冷却水等の中に落下させて急冷する方式では、固化したスラグの形状が鋭利なものとなり、取り扱いにくいものとなるが、本発明では、回転分散面１ａによって細かく分散させた液滴状スラグ３Ａをスラグ冷却面２ａ上で移動させながら除冷するので、固化したスラグの形状が角のない比較的丸い粒状になり、また、その粒径も比較的小さなものとなるので、取り扱いが容易で、骨材としての利用に適した粒状化スラグ３Ｂを得ることができる。

また、液滴状スラグ３Ａを除冷するスラグ冷却面２ａを回転分散面１ａの周囲を囲む内向きの面としているので、装置を大型化しなくても除冷のための広い冷却面を確保することができる。このため、液滴状スラグ３Ａの冷却面積を十分に確保しつつ装置を小型化することができ、逆に、装置を小型化しても液滴状スラグ３Ａの冷却面積を十分確保することができる。

また、スラグ冷却面２ａを上から下に向けて縮径する形状にしているので、液滴状スラグ３Ａを落下させることで１箇所に集めることができ、その回収が容易である。

また、冷却水等の廃水処理が不要であるため、例えば、溶融スラグ３が発生する場所に粒状化装置を運んでその場での使用に適したものとなる。例えば、古い焼却施設を解体する場合、その現場に溶融炉を運び、解体した古い炉壁などを現場で溶融処理することがある。この場合、解体現場に溶融スラグ３の粒状化装置を運び込むことで、発生した溶融スラグ３をその場で粒状化処理することができる。このため、発生した溶融スラグ３を産業廃棄物として運搬する必要がなくなる。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の説明では、スラグ冷却面２ａ上を移動する液滴状スラグ３Ａを、スラグ冷却面２ａとの接触による熱交換や空気中への放熱によって冷却していたが、必ずしもこれらに限るものではない。例えば、液滴状スラグ３Ａの熱によって完全に蒸発する程度の量の冷却水等を噴霧するようにしても良い。即ち、スラグ冷却面２ａ上を移動する液滴状スラグ３Ａを、スラグ冷却面２ａによる冷却や空気中への放熱に加えて、蒸発する量の冷却水等を使用して冷却しても良い。使用する冷却水等は完全に蒸発するので、この場合にも廃水処理は不要である。

溶融スラグ３の粒状化装置を試作した。産業廃棄物として保温材を溶融処理することで発生する溶融スラグ３を粒状化する場合について、スラグ冷却面２ａの傾斜角度θと回転数を求めた。保温材溶融スラグ３を分散させ、裏面を水冷した銅板（スラグ冷却面２ａ）に衝突させた時の見かけの熱伝達係数は約５〜６×１０^４Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）であり、また、動摩擦係数は約０．１〜０．２である。この値を用いて、図３及び図４に示す方法でスラグ冷却面２ａの外周（上）から中心（下）に向かう５ｍｍ径程度の溶融スラグ３を２秒の滞留時間で骨材化（粒状化）するためのスラグ冷却面２ａの形状および回転数を算定すると、スラグ冷却面２ａとして、最大径０．３ｍ、傾斜角度４５°のものを用いる場合には、回転数として１．５ｒｐｓが得られる。

次に、この粒状化装置を使用して、特別管理産業廃棄物として指定されているアスベスト（保温材）廃棄物を溶融処理した溶融スラグ３から、粒状化スラグ３Ｂを実際に作製した。溶融スラグ３に冷却水などを噴霧せず、完全なドライプロセスで行った。

その結果、適度な粒度分布をもち、丸みのあるスラグ骨材（粒状化スラグ３Ｂ）が得られた。図５に、得られたスラグ骨材３Ｂを示す。そして、得られたスラグ骨材３Ｂは、絶乾密度（絶対乾燥密度）が２．５ｇ／ｃｍ^３以上、吸水率が３％以下であり、良質な骨材であることを確認した。

本発明を適用した溶融スラグの粒状化装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。 溶融スラグを分散して除冷固化する様子を示す概念図である。 スラグ冷却面上を移動する（転がる）液滴状スラグを示す模式図である。 スラグ冷却面の形状と周速を求める手順を示す説明図である。 図１の粒状化装置を使用して作製した粒状化スラグを示す図である。

符号の説明

１ａ 回転分散面
２ａ スラグ冷却面
３ 溶融スラグ
３Ａ 液滴状スラグ
３Ｂ 粒状化スラグ

Claims (6)

1. 回転分散面に溶融スラグを落下させて液滴状に分散させると共に、前記回転分散面から飛ばされた液滴状スラグを、前記回転分散面の径方向外側に設けられて前記回転分散面とは別に回転するスラグ冷却面で受けて当該スラグ冷却面上を移動させながら除冷して粒状化することを特徴とする溶融スラグの粒状化方法。
2. 前記スラグ冷却面を、前記回転分散面を囲み且つ上から下に向けて縮径する内向きの面にし、前記回転分散面から飛ばされた液滴状スラグを螺旋状に移動させながら落下させて回収することを特徴とする請求項１記載の溶融スラグの粒状化方法。
3. 前記回転分散面の回転と前記スラグ冷却面の回転とを互いに独立して制御することを特徴とする請求項１又は２記載の溶融スラグの粒状化方法。
4. 落下させた溶融スラグを回転しながら受けて液滴状に分散させる回転分散面と、前記回転分散面の径方向外側に設けられて前記回転分散面とは別に回転し、前記回転分散面から飛ばされた液滴状スラグを受けて移動させながら除冷して粒状化させるスラグ冷却面を備えることを特徴とする溶融スラグの粒状化装置。
5. 前記スラグ冷却面は、前記回転分散面を囲み且つ上から下に向けて縮径する内向きの面であり、前記回転分散面から飛ばされた液滴状スラグを螺旋状に移動させながら落下させて回収することを特徴とする請求項４記載の溶融スラグの粒状化装置。
6. 前記回転分散面と前記スラグ冷却面は互いに独立して回転制御可能であることを特徴とする請求項４又は５記載の溶融スラグの粒状化装置。