JP2010184823A

JP2010184823A - 還元スラグの固化装置

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Publication number: JP2010184823A
Application number: JP2009028868A
Authority: JP
Inventors: Shuji Matsubuchi; 周司松淵; Toru Tateishi; 亨立石
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2029-02-10
Also published as: JP5326622B2

Abstract

【課題】還元スラグを効率よく固化および乾燥する。
【解決手段】固化装置１０は、ブリケットＳが充填される処理室１４を有する縦筒型の処理槽１２と、処理槽１２の下部に設けられ、二酸化炭素を含む少なくとも１００℃以上のガスを処理室１４に導入するガス導入部２８と、処理槽１２の上部に設けられ、ガス導入部２８から流入して処理室１４を上方へ流通したガスを処理室１４の上部から排出するガス排出部３２とを備えている。また固化装置は、ガスとの接触により固化および乾燥した処理済みのブリケットＳを処理槽１２の搬出部２４から順次搬出する一方、未処理のブリケットＳを処理槽１２の搬入部２２から処理室１４の上部に順次投入するよう構成される。
【選択図】図１

Description

この発明は、製鋼過程で排出される還元スラグを固化および乾燥する固化装置に関するものである。

電気炉による製鋼の過程において、酸化精錬で生成される酸化スラグや、酸化精練後に新たに還元剤や生石灰等の造滓材を装入して、溶鋼中の硫黄を除去する還元精錬時に生成する還元スラグ等の副産物が生じる。これらの副産物は、石灰分(ＣａＯ)を含んでいることから、路面敷設用や建築用などの土木・建築材料、藻礁用や魚礁用などの水中沈設用材料をはじめとする様々な用途への利用が進められている。

製鋼過程で排出される副産物には、前述の如く石灰分が含まれていることから、副産物を炭酸ガス(ＣＯ_２)と接触させて、炭酸化反応によって生成した炭酸カルシウム(ＣａＣＯ_３)を主たるバインダーとして互いに固結させることにより副産物を固化する方法が提案されている(例えば、特許文献１参照)。特許文献１に開示の方法は、土木・建築材料や水中沈設材料として固化した副産物を利用する際にコンクリート材料と比較して強度が不足していることから、粒径１０ｍｍ以下の細粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料に対して、粒径１００μｍ以下の特に成分が限定されない微粉原料を混合し、この混合原料を炭酸化反応により固結させることで、未炭酸化Ｃａ含有原料間の間隙部に存在する微粉原料によって結合強度を向上している。また、特許文献１に開示の固化装置は、容器状の本体とこの本体の上部を閉塞する蓋体とから構成され、未炭酸化Ｃａ含有原料および微粉原料が充填される型枠を有し、本体の底部に設けられたガス給気部にガス供給管を通じて炭酸ガスが供給され、本体の底部に形成されたガス通孔を介してガス給気部から炭酸ガスが本体内に導入されるようになっている。これにより、固化装置では、本体に充填された未炭酸化Ｃａ含有原料が下方から順番に固化し、上部まで固化したら型枠を取り外して固化した炭酸固化体を取り出している。

特開２００５−１５４１７８号公報

特許文献１に開示の固化装置では、細粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料間の間隙部に存在する微粉原料によって間隙部が塞がれてしまうことがあり、型枠の本体内に炭酸ガスが充分に行き渡らないおそれがある。すなわち、特許文献１の固化装置では、固化処理を効率よく行うのは難しい。また、粒径の小さい原料の比率が多すぎると、固化して得られる炭酸固化体の強度が不足する問題がある。更に、特許文献１に開示の固化装置では、本体の下部に位置する未炭酸化Ｃａ含有原料に合わせて型枠の取り外しのタイミングを設定すると、本体の上部に位置する未炭酸化Ｃａ含有原料が充分に固化していないことになる。これに対して、固化装置では、本体の上部に位置する未炭酸化Ｃａ含有原料に合わせて型枠の取り外しのタイミングを設定すると、本体の下部に位置する未炭酸化Ｃａ含有原料が既に固化しているのにかかわらず本体の上部の未炭酸化Ｃａ含有原料が固化するまで型枠の取り外しを待たなければならず、処理効率が悪くなってしまう。

特に、副産物のなかでも還元スラグは、石灰分を多量に含んでいるから、製鋼過程において造滓材として再利用することも検討されている。ここで、炭酸ガスによる固化方法では、スラグの表面に付着した水分中に石灰分が遊離して、この遊離した石灰分と炭酸ガスとが反応するものであるから、スラグにある程度の水分を含んでいる必要がある。しかし、固化したスラグが水分を含んでいるとそのまま溶鋼に投入することができず、固化したスラグを電気炉等に投入するためには水分量の調節が必須である。また、還元スラグは、粒径１ｍｍ以下の微粉状であるため、そのままの状態で固化すると、十分な強度を保てずにすぐにばらばらになったり、固化して得られる固化体の大きさがまちまちになったり、取り扱い易い大きさで固化しない等の問題が多い。現状では、スラグを造滓材として再利用するのを考慮した装置は特に提案されておらず、例えば特許文献１に開示の固化装置の如く単に固化するだけでは、乾燥装置を別途設けなればならない。

すなわち本発明は、従来の技術に係る還元スラグの固化装置に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、還元スラグを効率よく固化および乾燥できる還元スラグの固化装置を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明の還元スラグの固化装置は、
製鋼過程で排出される還元スラグを固化すると共に乾燥する装置であって、
粒状の還元スラグが充填される処理室を有する縦筒型の処理槽と、
前記処理槽の上部に設けられ、未処理の粒状の還元スラグを受け入れる搬入部と、
前記処理槽の下部に設けられ、処理済みの還元スラグを前記処理室の下部から払い出す搬出部と、
前記処理槽の下部に設けられ、二酸化炭素を含む少なくとも１００℃以上のガスを前記処理室に導入するガス導入部と、
前記処理槽の上部に設けられ、前記ガス導入部から流入して前記処理室を上方へ流通した前記ガスを該処理室の上部から排出するガス排出部とを備え、
前記ガスとの接触により固化および乾燥した処理済みの還元スラグを前記搬出部から順次搬出する一方、未処理の還元スラグを前記搬入部から前記処理室の上部に順次投入するよう構成したことを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、１つの処理室で還元スラグの固化および乾燥を連続的に行うことができ、また処理済みの還元スラグの払い出しおよび未処理の還元スラグの投入のサイクルも連続的に行うことができる。また固化装置は、処理室の下部から流入したガスを処理室に充填した還元スラグに接触させつつ下から上に流通させる構成として、各領域で行われる固化処理および乾燥処理の特性に合わせた温度のガスを流通させることができる。すなわち、固化装置は、還元スラグの固化処理および乾燥処理を効率よく行うことができる。

請求項２に係る発明では、前記搬出部は、前記処理室の下部に連通する搬出路を開閉可能な払い出し手段を備えていることを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、払い出し手段によって搬出部から払い出す還元スラグの量を簡単に調節できる。

本発明に係る還元スラグの固化装置によれば、還元スラグを効率よく固化および乾燥することができる。

本発明の好適な実施例に係る固化装置を一部破断して示す概略図である。

次に、本発明に係る還元スラグの固化装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。

図１に示すように、実施例の固化装置１０は、還元スラグの固化乾燥処理を行う処理槽１２を本体として構成されている。実施例では、固化装置１０と、この固化装置１０の処理槽１２に二酸化炭素を含むガス(以下、単にガスという。)を供給するガス発生設備４０と、処理槽１２からガスを回収する排気設備５０と、処理槽１２に固化乾燥処理前の粒状の還元スラグ(以下、未処理のブリケットＳという。)を前工程から搬入する搬入設備６０と、処理槽１２から払い出された固化乾燥処理済みの粒状の還元スラグ(以下、処理済みのブリケットＳという。)を次工程に搬出する搬出設備７０とから還元スラグの固化システムが構成されている。

前記処理槽１２は、上下の端面が開口した縦筒型の容器であって、ブリケットＳが充填される処理室１４が内部画成されている。また処理槽１２には、上部に未処理のブリケットＳを処理室１４に投入するための搬入部２２が設けられると共に、下部に処理済みのブリケットＳを処理室１４から払い出すための搬出部２４が設けられている。更に処理槽１２は、処理室１４の搬出部２４側が搬入部２２側に比べて狭くなるよう形成されている。実施例の処理槽１２では、処理室１４の下部領域を構成する直筒状の下筒部１６と、この下筒部１６の上端に連設されて、上から下に向かうにつれて縮小するホッパー形状の中筒部１８と、処理室１４の上部領域を構成し、中筒部１８の上端に連設される直筒状の上筒部２０とが同軸的に上下の関係で接続されている。すなわち、処理槽１２は、下筒部１６が上筒部２０と比べて平断面積が小さくなるよう形成され、後述する固化帯となる上筒部２０に内部画成される上部領域の容積を大きく確保している。これにより、乾燥帯となる下筒部１６では、ブリケットＳの乾燥効率を上げることができ、固化帯となる上筒部２０では、ガスをブリケットＳに十分に接触させることができる。

実施例の処理槽１２では、上筒部２０の上端面に開設された開口が搬入部２２として用いられている。処理槽１２には、バケットクレーンやコンベア(実施例)等の搬入設備６０によって、未処理のブリケットＳが搬入部２２から処理室１４に投入されて、処理室１４にブリケットＳが堆積充填されるようになっている。ここで、未処理のブリケットＳは、製鋼過程で得られた還元スラグを圧縮等により例えば２０〜４０ｍｍ程度の粒状に簡易成形したものである。搬出部２４は、下筒部１６の底に連設されており、処理室１４の底に連通する搬出路を開閉可能なロータリーバルブ等の払い出し手段２６を備えている。払い出し手段２６は、設定時間毎等の適宜設定条件に基づいて駆動制御されて、処理済みのブリケットＳを処理室１４から所定量ずつ払い出すようになっている。そして、搬出部２４の下方には、コンベア等の搬出設備７０が設置され、処理槽１２から払い出された処理済みのブリケットＳが搬出設備７０に受け渡されて、該搬出設備７０によって保管場所や製鋼工程に搬送される。なお、実施例の固化システムでは、払い出し手段２６と搬入設備６０とが連動するよう構成され、払い出し手段２６の駆動により処理室１４から払い出された処理済みのブリケットＳに応じた量の未処理のブリケットＳを搬入設備６０によって処理室１４に投入するよう構成される。ここで、搬入設備６０によって投入する未処理のブリケットＳは、固化乾燥処理による体積変化を見込む等の諸条件を勘案して、処理済みのブリケットＳの払い出し量とバランスをとって設定される。

前記固化装置１０には、処理室１４の下部に連通すると共にガス発生設備４０に配管４２を介して接続するガス導入部２８が処理槽１２の下部に設けられ、ガス発生設備４０からブロワーＢを介して供給されるガスをガス導入部２８から処理室１４の下部に導入するよう構成される。ガス導入部２８は、下筒部１６の外周を囲繞するジャケット２８ａを有し、ジャケット２８ａと下筒部１６との間に供給されたガスが、下筒部１６に複数開設された通孔１６ａを介して処理室１４の下部領域に流入するようになっている。ガス導入部２８は、配管４２を開閉可能なダンパー、電動弁や電磁弁等の流路開閉手段３０を備え、流路開閉手段３０を開閉調節することで、処理室１４に流入させるガスの量を調節可能になっている。なお、ブロワーＢをインバーター制御することでガスの量を調節してもよい。固化装置１０は、図示しない温度測定手段によってガスの温度を監視しており、ガスの温度に応じて流路開閉手段３０を制御して処理室１４へのガスの流入量を調節することで、処理室１４の乾燥帯において１００℃以上とし、処理室１４の固化帯において１００℃以下となるように調節している。ガス発生設備４０としては、ボイラー等の製鋼所内に設置された化石燃料を燃焼させる設備であればよく、当該設備から排出される２５０℃〜４００℃程度の二酸化炭素を含む排ガスが、固化装置１０において固化のための二酸化炭素源および乾燥のための熱源として有効利用される。特に、都市ガス、プロパンガス、重油、天然ガスまたは灯油を燃焼した際に発生する排ガスは、水分を多く含んでいるので、固化装置１０に用いるガスとして好適である。なお、固化装置１０には、少なくとも１００℃以上のガスが供給される。

前記固化装置１０には、処理室１４の上部に連通すると共に排気設備５０に配管５２を介して接続するガス排出部３２が処理槽１２の上部に設けられ、処理室１４を流通したガスをガス排出部３２から排出するよう構成される。すなわち、固化装置１０では、処理室１４の下部にガス導入部２８から吹き込まれたガスがブリケットＳ間の隙間を介して下から上に流通し、処理室１４の上部からガス排出部３２を介してガスが排気設備５０に回収されるようになっている。

〔実施例の作用〕
次に、実施例に係る還元スラグの固化装置１０の作用について説明する。固化装置１０には、搬入設備６０によって搬送された未処理のブリケットＳが搬入部２２から処理室１４に充填されている。未処理のブリケットＳは、単に圧縮しているだけなので軟らかく、また保管や取り扱いのためまたは水分量調節のために水が付与されており、所謂濡れた状態になっている。処理槽１２には、ガス発生設備４０によってガス導入部２８を介して処理室１４の下部にガスが供給されて、このガスは、ブリケットＳ間の隙間を介して下から上に流通して処理室１４の上部からガス排出部３２を介して排気設備５０に回収される。ここで、処理室１４の下部領域では、処理室１４に導入された直後の１００℃以上の比較的温度が高いガスにブリケットＳが接触するので、固化反応より乾燥が優勢になり、当該下部領域がブリケットＳを乾燥させる乾燥帯として機能する。これに対して、処理室１４の中間部および上部領域では、処理室１４の下部領域でガスから熱が奪われてガスの温度が１００℃以下に温度低下しており、温度低下したガスと水分に接触するブリケットＳでは乾燥より固化反応が優勢になり、当該中間部および上部領域が未処理のブリケットＳを固化させる固化帯として機能する。また、処理室１４の中間部および上部領域では、温度低下による飽和水蒸気量の低下によって水分が排出される。

そして、固化装置１０は、下部領域のブリケットＳが固化すると共に乾燥したタイミングで払い出し手段２６が駆動制御されて、処理済みのブリケットＳを搬出部２４から所定量だけ払い出して搬出設備７０に受け渡す。なお、ブリケットＳの払い出し量は、払い出し手段２６によって簡単に調節することができる。これにより、処理室１４の底側にある固化および乾燥した処理済みのブリケットＳだけが、処理槽１２から排出されて、これに伴い排出されたブリケットＳの分だけブリケットＳ全体が自重により下がり、処理室１４の中間部にあったブリケットＳが下部領域に落ちると共に、処理室１４の上部領域にあったブリケットＳが中間部に落ちる。また固化装置１０には、排出された処理済みのブリケットＳに応じた量の未処理のブリケットＳが搬入設備６０によって処理室１４の上部から投入され、先のバッチで投入されたブリケットＳの上に堆積する。処理済みのブリケットＳは、化学的に固化しており、取り扱い性に優れると共に、また乾燥しているのでそのまま溶鋼に投入することが可能となる。

次のバッチでは、処理室１４の下部領域にあるブリケットＳが先のバッチにおいて、既に固化しており、高温のガスとの接触により乾燥が進められる。同様に、処理室１４の中間部にあるブリケットＳや新たに投入されたブリケットＳ以外の上部領域にあるブリケットＳは、先のバッチにおいて固化がある程度進行しており、ガスとの接触により更に固化が進められる。また、処理室１４の最上部に堆積している未処理のブリケットＳについても、ガスとの接触により固化が進行する。そして、固化装置１０は、下部領域のブリケットＳが乾燥したタイミングで払い出し手段２６が駆動制御されて、処理済みのブリケットＳを搬出部２４から所定量だけ払い出して搬出設備７０に受け渡す。これに伴い、排出されたブリケットＳの分だけブリケットＳ全体が下がり、処理室１４の中間部にあったブリケットＳが下部領域に落ちると共に、処理室１４の上部領域にあったブリケットＳが中間部に落ちる。また固化装置１０には、排出された処理済みのブリケットＳに応じた量の未処理のブリケットＳが搬入設備６０によって処理室１４の上部から投入される。このように、固化装置１０では、ガスとの接触により固化および乾燥した処理済みのブリケットＳを搬出部２４を介して処理室１４の下部から順次搬出する一方、未処理のブリケットＳを搬入部２２から処理室１４の上部に順次投入する連続した処理サイクルが構成され、ブリケットＳが１つの処理室１４を搬入部２２から搬出部２４に向けて自重により移動する過程で固化および乾燥が行われる。

前記固化装置１０は、処理室１４の下部領域にガスが先ず導入されるので、処理室１４の下部領域にある払い出し直前のブリケットＳに対して高温のガスを接触させて、ブリケットＳから水分を除く乾燥処理を迅速に行うことができる。ここで、処理室１４の下部領域にあるブリケットＳは、下部領域に下がってくる前に既に固化しているので、下部領域において水分を取り除いても下部領域で固化処理を積極的に行うわけではないので影響はない。また固化装置１０では、処理室１４の下部領域での乾燥によってガスの温度が低下するので、ガスの温度を特に調節することなく、固化に適した温度のガスを処理室１４の中間部および上部領域に対して流通することができる。前述した如く、ブリケットＳの固化処理は、ブリケットＳの表面に付着した水に遊離した石灰分とガス中の二酸化炭素とを反応させて固化するものであるので、ブリケットＳに適度の水分が必要とされる。処理室１４の中間部および上部領域には、温度低下した乾燥帯で水を含んだガスが流通して、ブリケットＳの水分が適度に調整されるので、固化反応が円滑に行われて、固化処理を迅速に行うことができる。このように、固化装置１０によれば、処理室１４の下部から流入したガスを処理室１４に充填したブリケットＳに接触させつつ下から上に流通させる構成として、ガスの温度に応じて処理室１４へのガスの流入量を調節する簡単な操作で、各領域で行われる固化処理および乾燥処理の特性に合わせた温度のガスを流通させることができる。すなわち、ガスの温度は、ブリケットＳとの熱交換によって上側の領域に向かうにつれて低下し、飽和水蒸気量が低下する。それによって、ガスの水分量が変化するため、ブリケットＳの水分が調節されて、中間領域から上の領域のどこかでブリケットＳの水分が固化反応に適した量に調節される。従って、固化装置１０では、特に水分量を制御することなく、固化帯の何れかの領域において固化反応に適した水分量に調節することができ、水分量が適切になった領域で固化反応が促進される。また固化装置１０では、ガスの流入量や温度を上げることで処理室１４の乾燥帯を広げて固化帯を狭くすることができ、反対にガスの流入量や温度を下げることで、処理室１４の乾燥帯を狭めて固化帯を広くすることができ、ブリケットＳの処理状況に合わせて簡単に調節できる。

前記固化装置１０は、処理室１４の下部領域にある処理済みのブリケットＳを順次払い出す一方、未処理のブリケットＳを順次投入する構成として、固化および乾燥の処理サイクルを連続して行うことができるので、容器に投入したブリケットＳの全量を入れ替える従来の装置と比較して処理効率がよい。しかも、固化装置１０は、ブリケットＳの固化と乾燥とを１つの処理室１４で行うことができ、処理室１４でのブリケットＳの移動および処理済みのブリケットＳの払い出しを、ブリケットＳの自重によって行っているので、装置を簡易にできると共にコンパクトにできる。

(変更例)
前述した実施例は、以下の如く変更を行なうことも可能である。
(１)実施例では、処理槽の上部に搬入部と別にガス排出部を設けたが、搬入部の開口をガス排出部として兼用する構成も採用し得る。
(２)処理槽の形状は、実施例に限定されず、全体が直筒形状やホッパー形状であってもよい。

１２処理槽，１４処理室，２２搬入部，２４搬出部，２６払い出し手段，
２８ガス導入部，３２ガス排出部，Ｓ還元スラグ(ブリケット)

Claims

製鋼過程で排出される還元スラグ(S)を固化すると共に乾燥する装置であって、
粒状の還元スラグ(S)が充填される処理室(14)を有する縦筒型の処理槽(12)と、
前記処理槽(12)の上部に設けられ、未処理の粒状の還元スラグ(S)を受け入れる搬入部(22)と、
前記処理槽(12)の下部に設けられ、処理済みの還元スラグ(S)を前記処理室(14)の下部から払い出す搬出部(24)と、
前記処理槽(12)の下部に設けられ、二酸化炭素を含む少なくとも１００℃以上のガスを前記処理室(14)に導入するガス導入部(28)と、
前記処理槽(12)の上部に設けられ、前記ガス導入部(28)から流入して前記処理室(14)を上方へ流通した前記ガスを該処理室(14)の上部から排出するガス排出部(32)とを備え、
前記ガスとの接触により固化および乾燥した処理済みの還元スラグ(S)を前記搬出部(24)から順次搬出する一方、未処理の還元スラグ(S)を前記搬入部(22)から前記処理室(14)の上部に順次投入するよう構成した
ことを特徴とする還元スラグの固化装置。
前記搬出部(24)は、前記処理室(14)の下部に連通する搬出路を開閉可能な払い出し手段(26)を備えている請求項１記載の還元スラグの固化装置。