JP2005256083A - 製鉄スラグの冷却処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】CaO分を含む製鉄スラグ2をスラグ鍋1に排滓後冷却する方法において、前記冷却方法がスラグ鍋上端付近まで注水3する第1段階と、スラグ鍋の上部の少なくとも水浸透部分のスラグ5を排出する第2段階と、再度スラグ鍋上方からスラグ鍋の鉄皮表面温度が100℃以下になるまで注水を行う第3段階とからなる製鉄スラグ冷却方法である。
【選択図】図1
Description
CaO分を含む製鉄スラグをスラグ鍋に排滓後冷却する方法において、前記冷却方法がスラグ鍋上端付近まで注水する第1段階と、スラグ鍋の上部の少なくとも水浸透部分のスラグを排出する第2段階と、再度スラグ鍋上方からスラグ鍋の鉄皮表面温度が100℃以下になるまで注水を行う第3段階とからなることを特徴とする製鉄スラグ冷却方法である。
CaO+H2O → Ca(OH)2 (1)
CaO分は、(1)式の水和反応により体積が約1.95倍に膨張する。従ってスラグ鍋に排滓した製鉄スラグを上方から散水冷却した場合には、当初、空隙率40%程度あった製鉄スラグが、前記CaOの水和反応によってスラグの粒子間の空間(隙間)が無くなり、特に水が浸透したスラグ鍋上部のスラグほど空隙率が減少してしまう。この結果、スラグ鍋下部の製鉄スラグほど水の浸透が遅れ、冷却時間が長くなってしまう。
そこで本発明者らは、スラグ鍋の上部の既に水が浸透した製鉄スラグを冷却途中で除去することで、下部のスラグへの水の浸透速度を向上させ、水冷速度を促進させることを考えた。
u ∝ h / L (2)
従って、水が浸透したスラグ鍋上部の製鉄スラグを除去すれば、その分だけスラグ鍋上部の空間が増加し、スラグ鍋内の有効冷却水高さ(ヘッド)が増加するため、スラグ鍋下部の製鉄スラグに浸透せしめる水圧も上昇させることも可能になると考える。
以上の2つの相乗効果によって、単にCaO分が膨張していないスラグ層を表面に出すのみではなく、水の浸透速度を上げることで冷却時間を短縮させることを知見したのである。
さらに、前記水和反応によってスラグ鍋上部のスラグのCaO分が膨張する為、スラグへの水の浸透時の抵抗が増大し、スラグ鍋下部スラグには水が浸透し難くなり、ついには鍋口から冷却水が流出4しはじめる。なお既に水の浸透したスラグ層は、これ以上冷却水を加えるとヘドロ状になってしまい、後のスラグ処理の際の作業・環境負荷も増加する。よって、この冷却水流出時点を第1段階から第2段階へ移行するタイミングとする。
次に第2段階で少なくともスラグに水が浸透している部分5について、ショベルカー等6を用いて鍋外に除去する。水の浸透部分か否かはスラグ表面温度を測定しながら判断することが確実であるが、簡易的にスラグを徐々に排出しながら目視でスラグ表面に赤熱部分が露出し始めたタイミングで水浸透部分の除去が完了、即ちスラグ未冷却(未浸透)部分が露出したと判断しても構わない。本来なら水冷部分以上を可能な限り除去し、スラグ厚みを薄くすることが望ましいが、赤熱したスラグ未冷却部に上方に残っている冷却水がかかれば、突然の水との接触により一気に水蒸気爆発が発生する恐れがある。そこで、実際はスラグ表面に赤熱部分が認められないことを確認しつつ、水未浸透部分のみを除去することが安全上望ましい。
この後、再度注水3による冷却する第3段階に移行する。ただし、水位が増えてスラグ厚みが薄くなったため、今度は第1段階のスラグの冷却より水の浸透速度が向上している。次に非接触式放射温度計7ないしは接触温度計あるいは熱電対にてスラグ鍋表面温度(鉄皮表面温度)を測定しながら注水し、この温度が100℃以下まで低下しているか否かを確認し、鉄皮温度が100℃以下に低下していれば散水を停止する。但し、鉄皮温度低下に必要以上に時間を要する場合(例えば第3段階の注水開始後、20時間経過後も鉄皮温度100℃に達しない場合)には、注水を停止して再度第2段階に戻り、水浸透したスラグ部分の除去と再冷却を繰り返すことをも作業効率を考える上で好ましい方法である。
なお第2段階のスラグ除去については、ショベルカー等を用いて掬い出したり、天井クレーンを使う、あるいはスラグ鍋をスラグダンプカー8で背負い徐々に傾斜させて水冷部分のみ排出する等の方案が考えられるが、許される処理時間・可能な冷却設備基数、処理専用地の広さ等、処理設備の条件により適宜選択すればよい。
1. 溶銑脱S滓
350t溶銑鍋において、浸漬ランスによるインジェクションにより生石灰85%−Mg15%の脱硫剤を添加した際の処理後スラグである。
主要成分 CaO: 20〜25%
T.Fe: 40〜50%(うちM.Fe:35〜45%)
SiO2: 4〜5%、Al2O3:≦1%
S: 1〜2%、グラファイト:3〜5%
2. 高炉滓
主要成分 CaO: 30〜40%、SiO2: 30〜40%
Al2O3:10〜20%、S: 0.5〜1%
T.Fe:≦1%、グラファイト: 1〜3%
3.転炉滓
主要成分 CaO: 45〜50%、SiO2: 10〜15%
Al2O3: 1〜2%、S: 0.01〜0.02%
T.Fe:15〜20%(うちM.Fe≦5%)
P2O5: 2.5〜3.5%
グラファイト ≒ 0%
なお、本発明例は何れも水冷途中でスラグの水浸透部分を除去後、再度鉄皮表面温度が100℃以下まで水冷した例である。また比較例1〜4はスラグ鍋上部から鉄皮表面温度が100℃以下まで注水のみを行った場合、もしくはスラグ量の1/2相当の容量で注水した場合の比較例である。
一方、表面が水張りするまで大量散水を行い、その後は本発明例のように途中でスラグ排出を行わずに水冷を続けた比較例1〜4は、いずれも冷却完了まで30時間以上を要してしまった。特に途中2回スラグ除去をおこなった本発明例5とスラグパンの大きさが同じで、かつスラグ量がほぼ同じであった比較例2は、大幅に冷却時間が延長されていた。
2…製鉄スラグ
3…注水または散水(冷却水)
4…オーバーフローした冷却水
5…スラグ水冷部分
6…ショベルカー
7…非接触式放射温度計
8…スラグダンプカー
9…溶銑鍋
10…溶銑ないしは溶鋼
11…スラグ除滓機(ドラッガー)
H…スラグ鍋口高さ
L…スラグ層高さ
h…有効冷却水高さ(ヘッド)
Claims (1)
- CaO分を含む製鉄スラグをスラグ鍋に排滓後冷却する方法において、前記冷却方法がスラグが入ったスラグ鍋の上端付近まで注水する第1段階と、スラグ鍋の上部の少なくとも水浸透部分のスラグを排出する第2段階と、再度スラグ鍋上方からスラグ鍋の鉄皮表面温度が100℃以下になるまで注水を行う第3段階とからなることを特徴とする製鉄スラグ冷却方法。
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