JP2011246302A - Method for treating air-cooled blast furnace slag, treatment device therefor, and method for producing roadbed material, aggregate, material for earthwork and ground improving material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高炉で銑鉄を生成する際、副生成物として分離回収される高炉徐冷スラグの処理方法およびその処理装置に関する。加えて、その処理方法にて処理をした高炉徐冷スラグを原料とした、路盤材、骨材、土工用材および地盤改良材の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for treating blast furnace slow-cooled slag separated and recovered as a by-product when producing pig iron in a blast furnace and a treatment apparatus therefor. In addition, the present invention relates to a method for manufacturing a roadbed material, an aggregate, an earthwork material, and a ground improvement material using blast furnace slow-cooled slag treated by the treatment method as a raw material.
従来、高炉徐冷スラグは、路盤材、骨材、土工用材および地盤改良材として利用されているが、高炉から取り出し、冷却しただけの高炉徐冷スラグをそのままこれら路盤材等に使用すると、スラグ中に含まれる硫黄が雨水等によって溶解し、黄濁水(以下「黄水」という)となって周囲に流出し、環境に悪影響を及ぼすおそれがある。このため、粒状化したスラグを屋外に山積みにして数ヶ月エージングを施した後に出荷しているが、エージングのためには広大な用地を確保するとともに、出荷するまでの管理が必要となっていた。 Conventionally, blast furnace slow-cooled slag has been used as roadbed materials, aggregates, earthwork materials, and ground improvement materials, but if blast furnace slow-cooled slag that has just been taken out of the blast furnace and cooled is used as it is for slag, etc. Sulfur contained therein is dissolved by rain water and the like, and becomes cloudy water (hereinafter referred to as “yellow water”) and flows out to the surroundings, which may adversely affect the environment. For this reason, granulated slag is piled up outdoors and then shipped after aging for several months, but for aging, it was necessary to secure a vast site and manage it before shipping. .
これに対して、スラグからの黄水の発生を防止して処理する技術として、硫黄含有スラグに対して硫黄を固定化する酸化処理の後、スラグ中の未炭酸化カルシウムを炭酸化処理してスラグを固化処理する成形体製造方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, as a technique for preventing and treating yellow water from the slag, after the oxidation treatment to fix sulfur to the sulfur-containing slag, the uncarbonated calcium in the slag is carbonized. A method for producing a molded body in which slag is solidified is disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、脱硫スラグを二酸化炭素ガス雰囲気下で900℃以上に加熱することにより、製鋼プロセスで脱硫材として再利用可能にする使用済みスラグの硫黄除去方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a method for removing sulfur from used slag that can be reused as a desulfurization material in a steelmaking process by heating the desulfurization slag to 900 ° C. or higher in a carbon dioxide gas atmosphere is disclosed (for example, see Patent Document 2). ).
さらに、還元スラグに熱水または水蒸気を接触させて、還元スラグ中の硫黄分を加水分解することにより硫黄分を低減する還元スラグの処理方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。 Furthermore, the processing method of the reduced slag which reduces a sulfur content by making hot water or water vapor | steam contact a reduced slag and hydrolyzing the sulfur content in reduced slag is disclosed (for example, refer patent document 3).
また、水蒸気を15〜50体積%含む70℃以上の気体を流速0.03m/min〜30m/minで吹き付ける低硫黄濃度の高炉徐冷スラグの製造方法が開示されている(例えば、特許文献4参照)。 Further, a method for producing a low-sulfur concentration blast furnace slow-cooled slag in which a gas of 70 ° C. or more containing 15 to 50% by volume of water vapor is blown at a flow rate of 0.03 m / min to 30 m / min is disclosed (for example, Patent Document 4). reference).
さらにまた、製鋼スラグを装入した圧力容器に加圧水蒸気を供給し、凝縮した熱水および空気混じり蒸気を排出した後、前記製鋼スラグを2〜10kg/cm2Gの飽和水蒸気雰囲気化で水和反応させる、製鋼スラグのエージング方法が開示されている(例えば、特許文献5および6参照)。 Furthermore, after supplying pressurized steam to a pressure vessel charged with steelmaking slag and discharging condensed hot water and steam mixed with air, the steelmaking slag is hydrated in a saturated steam atmosphere of 2 to 10 kg / cm 2 G. An aging method of steelmaking slag to be reacted is disclosed (for example, see Patent Documents 5 and 6).
また、溶融スラグに酸素を含む気体を吹き付けることにより、溶融スラグ中の硫黄を酸化し、除去する方法が開示されている(例えば、特許文献7〜9参照)。 Moreover, the method of oxidizing and removing the sulfur in molten slag by spraying the gas containing oxygen to molten slag is disclosed (for example, refer patent documents 7-9).
しかしながら、特許文献1に記載の方法は、硫黄含有スラグ中の硫黄分の酸化に少なくとも十数時間〜数日程度の期間を要し、さらに炭酸処理に1日程度の時間を要する。 However, the method described in Patent Document 1 requires a period of at least about several tens of hours to several days for the oxidation of the sulfur content in the sulfur-containing slag, and further requires a time of about one day for the carbonic acid treatment.
また、特許文献2に記載の方法は、900〜1000℃程度にスラグを加熱する必要があり、エネルギーコストが高くなる。
Moreover, the method of
特許文献3および4に記載の方法は、スラグ中の硫黄分の加水分解および酸化処理に数日程度の時間を要するとともに、生成した有害な硫化水素やSOxを大気放出することになり好ましくない。
The methods described in
特許文献5および6に記載の方法は、製鋼スラグ中の遊離酸化カルシウム(フリーライム)の水和を目的としたエージング方法であって、該方法による製鋼スラグ中の硫黄除去の可能性については何ら記載されておらず、該方法により黄水の発生を防止できるか否かは明らかではない。
The methods described in
また、特許文献7〜9に記載の方法は、溶融したスラグ中に含まれる硫黄についての脱硫方法であり、すでに冷却したスラグには適用できないという問題があった。 Moreover, the method of patent documents 7-9 is a desulfurization method about the sulfur contained in the molten slag, and there existed a problem that it was not applicable to the already cooled slag.
本発明は、上記実情に鑑みて考案されたものであり、高炉での銑鉄製造プロセスで発生する高炉徐冷スラグについて、硫化水素やSOxなどの有害物質の大気中への放出を低減しながら、短い時間で利用可能な材料とすることが出来る処理方法およびその処理装置を提供することを目的とする。さらに、この処理方法および処理装置を用いて処理した高炉徐冷スラグを原料とした、黄水の発生を防止する路盤材、骨材、土工用材および地盤改良材の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of the above circumstances, and while reducing the release of harmful substances such as hydrogen sulfide and SOx into the atmosphere with respect to the blast furnace slow cooling slag generated in the pig iron manufacturing process in the blast furnace, It is an object of the present invention to provide a processing method and a processing apparatus capable of making a material usable in a short time. Furthermore, an object of the present invention is to provide a method for producing a roadbed material, an aggregate, an earthwork material, and a ground improvement material that prevent the generation of yellow water using the blast furnace slow-cooled slag treated using the treatment method and the treatment apparatus as a raw material. And
上記目的を達成するため、本発明の高炉徐冷スラグの処理方法は、高炉徐冷スラグと水とを耐圧容器に収容後、前記耐圧容器を加温することにより収容された水を150〜300℃の高温高圧水にし、生成した前記高温高圧水と前記高炉徐冷スラグとの接触により前記高炉徐冷スラグ中の硫黄分を前記高温高圧水中に抽出する抽出工程と、前記抽出工程終了後、前記耐圧容器内の高温高圧水を排出する排出工程と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for treating blast furnace slow cooling slag according to the present invention is such that after the blast furnace slow cooling slag and water are contained in a pressure vessel, the water contained by heating the pressure vessel is 150 to 300. The extraction step of extracting the sulfur content in the blast furnace slow cooling slag into the high temperature high pressure water by contact with the generated high temperature high pressure water and the blast furnace slow cooling slag after completion of the extraction step, A discharge step of discharging the high-temperature and high-pressure water in the pressure vessel.
また、本発明の高炉徐冷スラグの処理方法は、上記発明において、前記排出工程は、高温高圧状態を保持しながら前記耐圧容器内の水を排出することを特徴とする。 The blast furnace slow cooling slag treatment method of the present invention is characterized in that, in the above invention, the discharge step discharges water in the pressure vessel while maintaining a high temperature and high pressure state.
また、本発明の高炉徐冷スラグの処理方法は、上記発明において、前記抽出工程で使用する高炉徐冷スラグと水との質量比を1:5以上とすることを特徴とする。 Moreover, the processing method of the blast furnace slow cooling slag of this invention WHEREIN: The mass ratio of the blast furnace slow cooling slag used in the said extraction process and water shall be 1: 5 or more.
また、本発明の高炉徐冷スラグの処理方法は、上記発明において、前記抽出工程は、高炉徐冷スラグを収容する前記耐圧容器に所定温度に調整した高温高圧水を所定量供給した後、前記耐圧容器内の高温高圧状態を保持しながら、前記高温高圧水を前記耐圧容器内に連続的に供給し、かつ排出させて前記高炉徐冷スラグ中の硫黄分を前記高温高圧水中に抽出することを特徴とする。 In the blast furnace chilled slag treatment method of the present invention, in the above invention, the extraction step is performed by supplying a predetermined amount of high-temperature and high-pressure water adjusted to a predetermined temperature to the pressure vessel containing the blast furnace chilled slag. While maintaining the high-temperature and high-pressure state in the pressure-resistant vessel, the high-temperature and high-pressure water is continuously supplied into the pressure-resistant vessel and discharged to extract the sulfur content in the blast furnace slow cooling slag into the high-temperature and high-pressure water. It is characterized by.
また、本発明の高炉徐冷スラグの処理方法は、上記発明において、前記排出工程後、前記耐圧容器内に水を供給して前記高炉スラグ表面に残存する高温高圧処理された硫黄分を抽出する再抽出工程を含むことを特徴とする。 Moreover, the processing method of the blast furnace slow cooling slag of this invention is the said invention. WHEREIN: After the said discharge | emission process, it supplies water in the said pressure | voltage resistant container, and the high-temperature / high pressure-treated sulfur content which remains on the said blast furnace slag surface is extracted. A re-extraction step is included.
また、本発明の路盤材、骨材、土工用材および地盤改良材の製造方法は、上記に記載の処理方法にて処理された高炉徐冷スラグを原料として、路盤材、骨材、土工用材および地盤改良材の内少なくとも1種を製造することを特徴とする。 In addition, the method for producing the roadbed material, aggregate, earthwork material and ground improvement material of the present invention uses the blast furnace annealed slag treated by the treatment method described above as a raw material, and the roadbed material, aggregate, earthwork material, and At least one of the ground improvement materials is manufactured.
また、本発明の高炉徐冷スラグの処理装置は、高炉徐冷スラグを収容する耐圧容器と、前記耐圧容器に水を供給する供給手段と、前記耐圧容器を収容するための蓋部を有し、前記耐圧容器を加温して前記耐圧容器内の水を150〜300℃の高温高圧水とする加熱手段と、前記耐圧容器内の高温高圧水を排出する排出手段と、前記高温高圧水と前記高炉徐冷スラグとを所定時間接触させることにより前記高炉徐冷スラグ中の硫黄分を前記高温高圧水中に抽出後、前記耐圧容器内の高温高圧状態を保持しながら高温高圧水を前記排水手段から排出するよう制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 Further, the blast furnace slow cooling slag processing apparatus of the present invention has a pressure vessel containing the blast furnace slow cooling slag, supply means for supplying water to the pressure vessel, and a lid for containing the pressure vessel. Heating means for heating the pressure vessel to make the water in the pressure vessel 150 to 300 ° C. high-temperature high-pressure water, discharging means for discharging the high-temperature high-pressure water in the pressure vessel, and the high-temperature high-pressure water After the sulfur content in the blast furnace slow cooling slag is extracted into the high temperature and high pressure water by contacting with the blast furnace slow cooling slag for a predetermined time, the high temperature and high pressure water is drained while maintaining the high temperature and high pressure state in the pressure vessel. And a control means for controlling the discharge from the discharge.
また、本発明の高炉徐冷スラグの処理装置は、上記発明において、前記供給手段は、150〜300℃の高温高圧水を生成する加熱手段を備え、前記制御手段は、前記耐圧容器内に前記供給手段から前記高温高圧水を所定量供給した後、前記耐圧容器内の高温高圧状態を保持しながら、前記供給手段と前記排水手段とにより前記高温高圧水を前記耐圧容器内に連続的に供給し、かつ排出させる制御を行なうことを特徴とする。 In the blast furnace slow cooling slag treatment apparatus according to the present invention, in the above invention, the supply means includes heating means for generating high-temperature high-pressure water at 150 to 300 ° C., and the control means is provided in the pressure-resistant vessel. After supplying a predetermined amount of the high-temperature and high-pressure water from the supply means, the high-temperature and high-pressure water is continuously supplied into the pressure-resistant container by the supply means and the drainage means while maintaining the high-temperature and high-pressure state in the pressure-resistant container. And discharging control is performed.
本発明によれば、硫化水素やSOxなどの有害物質の大気中への排出を低減しながら、短い時間で高炉徐冷スラグを処理し利用可能な材料とすることができる。さらに、本発明により黄水の発生を防止しうる路盤材、骨材、土工用材および地盤改良材を短い時間で製造可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can be set as the material which can process and use a blast furnace slow cooling slag in a short time, reducing the discharge | release to the atmosphere of harmful substances, such as hydrogen sulfide and SOx. Furthermore, according to the present invention, a roadbed material, an aggregate, an earthwork material and a ground improvement material that can prevent the generation of yellow water can be produced in a short time.
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る高炉徐冷スラグの処理方法およびその処理装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a method for treating blast furnace slow cooling slag and a treatment apparatus thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
水を液体状態のまま高温高圧状態、いわゆる亜臨界状態にすると、イオン積が増大し、大きな加水分解作用を持つことはよく知られている。一方、高炉での銑鉄プロセスで発生した高炉徐冷スラグ中には、硫黄、硫化物(硫化カルシウムなど)、亜硫酸塩及びピロ硫酸塩等の硫黄分が含まれる。そして、これら硫黄分は、上記高温高圧水に接触することで加水分解され、主として硫酸塩や亜硫酸塩として高温高圧水中に抽出できることが期待できる。 It is well known that when water is in a liquid state at a high temperature and a high pressure, that is, a so-called subcritical state, the ionic product increases and has a large hydrolysis action. On the other hand, the blast furnace slow-cooled slag generated in the pig iron process in the blast furnace contains sulfur, such as sulfur, sulfide (calcium sulfide, etc.), sulfite and pyrosulfate. And it can be expected that these sulfur components are hydrolyzed by contact with the high-temperature and high-pressure water, and can be extracted into the high-temperature and high-pressure water mainly as sulfate or sulfite.
本発明は、高炉での銑鉄プロセスで発生した高炉徐冷スラグを高温高圧水で処理することにより、黄水発生の原因となる硫化物を高温高圧状態の水で抽出し、析出させることなく排出して、高炉徐冷スラグを短い時間で利用可能な材料とすることができると考え本発明を考案するに至った。なお、これ以降の本願明細書において、JIS A 5015「道路用鉄鋼スラグ」に代表される路盤材、JIS A 5011−1「コンクリート用スラグ骨材」に代表される骨材、土工用材および地盤改良材をまとめて、「路盤材等」と呼ぶこともある。 The present invention treats blast furnace slow-cooled slag generated in a pig iron process in a blast furnace with high-temperature and high-pressure water, thereby extracting sulfides that cause yellow water generation with high-temperature and high-pressure water and discharging them without precipitation. Thus, the present invention was devised on the assumption that the blast furnace slow cooling slag can be used in a short time. In the following description of the present application, a roadbed material represented by JIS A 5015 “steel slag for road”, an aggregate material represented by JIS A 501-1 “slag aggregate for concrete”, an earthwork material, and ground improvement The materials are sometimes collectively referred to as “roadbed materials”.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る高炉徐冷スラグ処理装置100の断面図である。処理装置100は、高炉徐冷スラグを収容し、高温高圧水と接触させる反応槽としての役割を果たす耐圧密閉容器3と、耐圧密閉容器3に温水を供給する温水供給ライン系5と、耐圧密閉容器3を加熱し、内部の水を高温高圧水とする加熱用ヒーター4と、高温高圧処理後、耐圧密閉容器3内の高温高圧水を排出する処理水排出ライン系6と、各部を制御する制御部12と、を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a blast furnace slow cooling
耐圧密閉容器3は、高炉徐冷スラグを容器内に収容するための開閉自在の蓋15を有する。耐圧密閉容器3は、本実施の形態1にかかる高温高圧水処理を行うために、0.5〜30Mpa程度の圧力に耐える構造を有するものとする。さらに、収容された高温高圧水に加えられた圧力を逃さない程度に密閉される構造を有する。耐圧密閉容器3は容器移動用レール1上を自在に移動可能な容器移動用台車2上に載置される。容器移動用レール1は、高炉徐冷スラグの載置・放冷場所と耐熱密閉容器3の加熱用ヒーター4とを結ぶように敷設され、高炉徐冷スラグの載置・放冷場所で高炉徐冷スラグを耐熱密閉容器3に収容後、容器移動用台車2で容器移動用レール1上を移動することにより、加熱用ヒーター4内に耐熱密閉容器3を搬送する。
The pressure-
温水供給ライン系5は、耐圧密閉容器3に供給する温水を貯留する温水槽9と、温水槽9内の温水を加熱する加熱用ヒーター7と、温水槽9内の温水の温度を検出する温度センサー8と、耐圧密閉容器3に温水槽9内の温水を送液する送液ポンプ10と、温水供給ライン系5の開閉および供給量を調整する圧力調整弁11と、を備える。本実施の形態では、加熱用ヒーター4の昇温負荷を少なくするため温水供給ライン系5としているが、加熱用ヒーター7を設けず、水を耐熱密閉容器3に供給してもよい。
The hot water supply line system 5 includes a hot water tank 9 for storing hot water to be supplied to the pressure-resistant sealed
耐圧密閉容器3に供給される高炉徐冷スラグと水と量比は、高炉徐冷スラグを高温高圧水で処理することにより高温高圧水に溶出した化合物が、処理後、たとえば処理水排出中に配管中に析出して配管詰まりの原因とならないよう、水と高炉徐冷スラグの供給量は、質量比で1:5以上とすることが好ましい。また、高炉徐冷スラグを高温高圧水中に確実に浸漬させて、高温高圧処理するために、トータルの仕込み量(高炉徐冷スラグと水との合計量)を、耐圧密閉容器3の容積の5%以上とすることが好ましく、1回当たりの処理量増大のためには、50%以上とすることが好ましい。
The quantity ratio between the blast furnace slow cooling slag and water supplied to the pressure-resistant
加熱用ヒーター4は、耐圧密閉容器3を収容するための開閉自在な蓋16と、加熱用ヒーター4内の温度を検出する温度センサー13と、を備える。加熱用ヒーター4は、耐圧密閉容器3内に温水供給ライン系5から供給される温水を高温高圧水とするために、耐圧密閉容器3を所定温度、たとえば、150〜300℃に加熱する。実施の形態1に係る加熱用ヒーター4は、耐熱密閉容器3を収容する構造としているが、耐熱密閉容器3内の水を150〜300℃の高温高圧水とすることが可能であれば、耐熱密閉容器3自体に加熱手段を付加したものとしてもよい。
The heating heater 4 includes an openable / closable lid 16 for housing the pressure-resistant sealed
処理水排出ライン系6は、処理水排出ライン系6の開閉および耐圧密閉容器3内の高温高圧水の排出量を調整する圧力調整弁14を備える。
The treated water
制御部12は、上記各部と電気的に接続され、各部の処理および動作を制御する。制御部12は、加熱用ヒーター4を制御して高温高圧水を精製し、耐圧密閉容器3内の高炉徐冷スラグと高温高圧水とを所定時間接触させた後、耐圧密閉容器3内の高温高圧状態を保持しながら耐圧密閉容器3内の高温高圧水を排出するよう制御する。高温高圧水の排出は、圧力調整弁14により排出量を調整しながら、高温高圧水排出により耐圧密閉容器3内の圧力および温度が低下しないよう加熱用ヒーター4で加熱しながら行う。
The control unit 12 is electrically connected to the above-described units and controls processing and operations of the units. The control unit 12 controls the heating heater 4 to purify the high-temperature and high-pressure water, and after bringing the blast furnace slow cooling slag and the high-temperature and high-pressure water in the pressure-resistant sealed
なお、上述したように、高温高圧水の排出は、耐熱密閉容器3内の高温高圧状態を保持したまま行うことが好ましいが、原料とする高炉徐冷スラグ中に含まれる硫黄の割合が低い場合や、耐圧密閉容器3内への水の供給量が高炉徐冷スラグに対し5倍量以上の場合は、高温高圧処理され高温高圧水に抽出された硫黄分の再析出が少ないため、そのまま耐熱密閉容器3から高温高圧水を排出してもよい。
As described above, it is preferable to discharge the high-temperature and high-pressure water while maintaining the high-temperature and high-pressure state in the heat-resistant
次に、図2を参照して、高炉徐冷スラグの処理フローについて説明する。図2は、本実施の形態1に係る高炉徐冷スラグ処理のフローチャートである。 Next, with reference to FIG. 2, the process flow of blast furnace slow cooling slag is demonstrated. FIG. 2 is a flowchart of the blast furnace slow cooling slag process according to the first embodiment.
まず、耐圧密閉容器3に高炉徐冷スラグを装入する(ステップS101)。装入する高炉徐冷スラグは、未エージングで、呈色以外はJISA5015の粒度調整鉄鋼スラグ(MS−25)相当とする。あるいは、用途に応じて要求される粒度の最小径に近い粒度に事前に破砕したものを用意する。 First, a blast furnace slow cooling slag is charged into the pressure-resistant airtight container 3 (step S101). The blast furnace slow cooling slag to be charged is unaged and is equivalent to the grain size-adjusted steel slag (MS-25) of JIS A5015 except for coloration. Alternatively, a material that has been crushed in advance to a particle size close to the minimum particle size required according to the application is prepared.
高炉徐冷スラグを装入した耐圧密閉容器3は、容器移動台車2により容器移動用レール1上を移動して、加熱用ヒーター4内に収容された後、温水供給ライン系5および処理水排出ライン系6と接続される。接続の後、制御部12は、圧力調整弁11を開とし、耐圧密閉容器3内に温水槽9に貯留された温水を送液ポンプ10により所定量供給する(ステップS102)。
The pressure-resistant
供給水量は、装入するスラグ量の5倍量以上とすることが望ましい。本発明では、高炉徐冷スラグが含有する硫黄や硫化カルシウム等の硫黄分を高温高圧水処理して処理水側に抽出除去している。スラグ中に含まれる硫化カルシウム等の硫黄分は、高温高圧水処理により加水分解ならびに酸化されて硫酸カルシウムに変換されると推定される。高温高圧水処理により生成した硫酸カルシウムを析出させずに、できるだけ多く処理水側に溶出させることができるように供給水量をスラグ量の5倍量以上とする。ただし、高炉徐冷スラグが含有する硫黄分量が低い場合はこの限りではない。 It is desirable that the amount of supplied water be at least five times the amount of slag to be charged. In the present invention, sulfur such as sulfur and calcium sulfide contained in the blast furnace chilled slag is extracted and removed to the treated water side by high-temperature high-pressure water treatment. It is estimated that the sulfur content such as calcium sulfide contained in the slag is converted to calcium sulfate by hydrolysis and oxidation by high-temperature and high-pressure water treatment. The amount of supplied water is set to 5 times or more of the amount of slag so that calcium sulfate produced by the high-temperature and high-pressure water treatment can be eluted to the treated water side as much as possible without precipitating. However, this is not the case when the amount of sulfur contained in the blast furnace annealed slag is low.
制御部12は、温水供給ライン系5の圧力調整弁11を閉処理した後、加熱用ヒーター4を昇温して、耐熱密閉容器3内の水を150〜300℃までの所定温度の高温高圧水とし、一定時間保持して、高炉徐冷スラグを高温高圧水処理する(ステップS103)。処理時間は、高炉徐冷スラグの粒径や硫黄含有量によって最適な処理時間は変動するが、150〜300℃の高温高圧水処理では、2〜3時間程度で十分処理可能である。また、高温高圧水の水圧は、高温高圧水の上記所定温度における水の飽和蒸気圧以上とする。なお、所定温度における水の飽和蒸気圧の算出方法は、公知の方法や値を用いればよい。図3は、下記式(1)および(2)で示すWagner式により算出した、水温と水蒸気圧との関係を示す図である。図3によれば、水の飽和水蒸気圧はたとえば150℃では0.48MPa、300℃では8.6MPaとなる。これより上記所定温度における水の飽和蒸気圧以上とは、たとえば150℃では0.48MPa以上、300℃では8.6MPa以上となる。
The controller 12 closes the
ln(p×[kPa]Pc)=(Aτ+Bτ1.5+Cτ3+Dτ6)/(T/Tc) ・・・
(1)
τ=1−T[K]/Tc ・・・ (2)
上記式(1)および(2)において、A=−7.76451、B=1.45838、C=−2.7758、D=−1.23303、Tc=647.3K、Pc=22120kPA(使用範囲275K〜647.3K)である。
ln (p × [kPa] Pc) = (Aτ + Bτ 1.5 + Cτ 3 + Dτ 6 ) / (T / Tc)
(1)
τ = 1−T [K] / Tc (2)
In the above formulas (1) and (2), A = −7.76451, B = 1.45838, C = −2.7758, D = −1.23303, Tc = 647.3K, Pc = 22120 kPA (use range) 275K to 647.3K).
高温高圧水処理により、高炉徐冷スラグ中の硫黄分、主として硫化カルシウムは、下記式(3)に示すように、高温高圧水で加水分解および酸化処理されて硫酸カルシウムに変換されるものと推定される。硫酸カルシウムの溶解度は硫化カルシウムの10倍以上であり、高温高圧処理により硫酸カルシウムに変換されることで、水に溶出し易くなり、高炉徐冷スラグからの除去も容易となる。
2CaS+10H2O→H2SO4+CaSO4+Ca(OH)2+3H2 ・・・ (3)
It is estimated that the sulfur content in blast furnace chilled slag, mainly calcium sulfide, is converted to calcium sulfate by hydrolysis and oxidation treatment with high-temperature and high-pressure water as shown in the following formula (3) by high-temperature and high-pressure water treatment. Is done. The solubility of calcium sulfate is at least 10 times that of calcium sulfide, and it is easily dissolved in water by being converted to calcium sulfate by high-temperature and high-pressure treatment, and can be easily removed from the blast furnace slag.
2CaS + 10H 2 O → H 2 SO 4 + CaSO 4 + Ca (OH) 2 + 3H 2 (3)
高温高圧水処理の後、耐圧密閉容器3から処理水を排出する(ステップS104)。制御部12は、圧力調整弁14を調整して高温高圧水の排出量を制御しながら、耐圧密閉容器3内の圧力および温度が低下しないよう加熱用ヒーター4の加熱を制御する。なお、高炉徐冷スラグ中の硫黄分の割合が低い場合や、耐圧密閉容器3内への水の供給量が高炉徐冷スラグに対し5倍量を越える場合は、高温高圧処理され高温高圧水に抽出された硫黄分の再析出が少ないため、加熱用ヒーター4による加熱を行わずに耐熱密閉容器3から高温高圧水を排出してもよい。
After the high-temperature and high-pressure water treatment, the treated water is discharged from the pressure-resistant sealed container 3 (step S104). The controller 12 controls the heating of the heater 4 so as not to decrease the pressure and temperature in the pressure-resistant sealed
高温高圧水排出の後、耐熱密閉容器3内で高炉スラグを乾燥させる(ステップS105)。高温高圧水の排出を高温高圧状態を保持したまま行なうことにより、耐熱密閉容器3内に残存する水量は低く、また温度も高いため乾燥時間が短縮される。
After discharging the high-temperature and high-pressure water, the blast furnace slag is dried in the heat-resistant sealed container 3 (step S105). By discharging the high-temperature and high-pressure water while maintaining the high-temperature and high-pressure state, the amount of water remaining in the heat-resistant sealed
上記のフローにより処理された高炉徐冷スラグは、呈色を示さないのに加え、粒度分布や膨張特性も処理前の特性と変化がなく、JISA5015の粒度調整鉄鋼スラグ(MS−25)として、好適に使用される。 The blast furnace slow-cooled slag treated by the above flow does not show coloration, and the particle size distribution and expansion property are not changed from the properties before treatment, and as a grain size-adjusted steel slag (MS-25) of JIS A5015, Preferably used.
さらに、以上説明した処理方法にて処理した高炉徐冷スラグは、JIS A 5015の「道路用鉄鋼スラグ」に代表される「路盤材」、JIS A 5011−1の「コンクリート用スラグ骨材」に代表される骨材、土工用材および地盤改良材といった用途に用いることができる。これら路盤材等とする場合は、本実施の形態にて処理済の高炉徐冷スラグを原料とし、その後公知の方法にて製造すればよい。本発明により製造された路盤材等は、黄水の発生を効果的に防止することができる。 Furthermore, the blast furnace slow-cooled slag treated by the treatment method described above is classified into “roadbed material” represented by “steel slag for road” in JIS A 5015 and “slag aggregate for concrete” in JIS A 5011-1. It can be used for applications such as representative aggregates, earthwork materials, and ground improvement materials. When these roadbed materials and the like are used, the blast furnace slow-cooled slag processed in the present embodiment is used as a raw material, and then manufactured by a known method. The roadbed material produced according to the present invention can effectively prevent the generation of yellow water.
本実施の形態では、JIS A 5015の粒度調整鉄鋼スラグ(MS−25)として使用するために事前に粒度調整を行ったが、高温高圧水は、非常に高い流動性と浸透性を有するため、原料となる高炉徐冷スラグを粉状に粉砕することなくスラグ塊内部にまで浸透して反応することが可能である。通常入手可能な0〜40mmスラグに対して本発明を適用した場合でも、JIS A 5015の呈色判定試験において、呈色なしであることが確認された。 In this embodiment, particle size adjustment was performed in advance for use as a particle size-adjusted steel slag (MS-25) of JIS A 5015, but high-temperature high-pressure water has very high fluidity and permeability, The blast furnace slow-cooled slag as a raw material can penetrate into the slag lump and react without being pulverized into powder. Even when the present invention was applied to 0 to 40 mm slag that is usually available, it was confirmed in the JIS A 5015 color determination test that there was no coloration.
(実施の形態2)
本実施の形態2にかかる高炉徐冷スラグの処理方法および処理装置は、高炉徐冷スラグと高温高圧水との接触処理を、高温高圧水を直接耐圧容器に連続的に供給しながら、排出するフロー処理とする。本実施の形態2は、高温高圧水の高炉徐冷スラグに対する供給比を大きくすることが出来るので、路盤材等の原料とした場合に黄水の発生をより確実に防止する高炉徐冷スラグ処理を可能とする。
(Embodiment 2)
The method and apparatus for treating blast furnace slow cooling slag according to the second embodiment discharges the contact treatment between the blast furnace slow cooling slag and the high-temperature and high-pressure water while continuously supplying the high-temperature and high-pressure water directly to the pressure vessel. Let it be a flow process. The second embodiment can increase the supply ratio of the high-temperature high-pressure water to the blast furnace slow-cooled slag, so that when it is used as a raw material for roadbed materials or the like, the blast furnace slow-cooled slag treatment that more reliably prevents the generation of yellow water. Is possible.
図4は、本発明の実施の形態2に係る高炉徐冷スラグ処理装置200の断面図である。以下、実施の形態1にかかる処理装置100と異なる点のみ説明する。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a blast furnace slow cooling
処理装置200は、温水供給ライン系5のかわりに、高温高圧水供給ライン系20を備える。高温高圧水供給ライン系20は、水を貯水する貯水槽21と、供給される水を高温高圧水に変換するコイル23と、コイル23を加熱して高温高圧水を生成させる加熱用ヒーター4と、コイル23を介して密閉耐圧容器3に高温高圧水を送液する送液ポンプ22と、を備える。
The
コイル23は、耐圧密閉容器3を加熱する加熱用ヒーター4内に収容され、送液ポンプ22により送液された水は、コイル23を循環している間に加熱され、高温高圧水に変換される。送液ポンプ22は、所望の高温高圧水を、コイル23を介して耐圧密閉容器3内に供給するために、所望する圧力以上の最大使用圧力を有するものを使用する。なお、本実施の形態2では、1の加熱用ヒーター4でコイル23と耐圧密閉容器3とを加熱しているが、別の加熱源を備えていてもよい。
The
制御部24は、各部の処理および動作を制御するとともに、高温高圧水供給ライン系20により耐圧密閉容器3内に高温高圧水を所定量供給した後、耐圧密閉容器3内の高温高圧状態を保持しながら、高温高圧水供給ライン系20と処理水排水ライン系6とにより高温高圧水を耐圧密閉容器3内に連続的に供給し、排出するよう制御する。
The control unit 24 controls the processing and operation of each unit, and after supplying a predetermined amount of high-temperature and high-pressure water into the pressure-resistant sealed
次に、図5を参照して、実施の形態2に係る高炉徐冷スラグの処理について説明する。図5は、本実施の形態2に係る高炉徐冷スラグ処理のフローチャートである。
Next, with reference to FIG. 5, the process of the blast furnace slow cooling slag which concerns on
まず、耐圧密閉容器3に高炉徐冷スラグを装入する(ステップS201)。装入する高炉徐冷スラグは、実施の形態1と同様に、未エージングで、呈色以外はJISA5015の粒度調整鉄鋼スラグ(MS−25)相当とする。あるいは、用途に応じて要求される粒度の最小径に近い粒度に事前に破砕したものを用意する。 First, a blast furnace slow cooling slag is charged into the pressure-resistant airtight container 3 (step S201). As with the first embodiment, the blast furnace slow-cooled slag to be charged is not aged and is equivalent to the grain size-adjusted steel slag (MS-25) of JIS A5015 except for coloration. Alternatively, a material that has been crushed in advance to a particle size close to the minimum particle size required according to the application is prepared.
高炉徐冷スラグを装入した耐圧密閉容器3を加熱用ヒーター4内に収容した後、高温高圧水供給ライン系20および処理水排出ライン系6と接続する。接続の後、制御部24は、加熱用ヒーター4により耐圧密閉容器3およびコイル23の温度を150〜300℃の所定温度に調整する(ステップS202)。
After the pressure-resistant
耐圧密閉容器3およびコイル23の温度を調整後、高温高圧水供給ライン系20により耐圧密閉容器3内に高温高圧水を所定量供給する(ステップS203)。貯留槽21に貯留された水は、送液ポンプ22によりコイル23に送液され、所定温度に調整されたコイル23内を循環することにより高温高圧水に変換された後、耐圧密閉容器3内に供給される。
After adjusting the temperature of the pressure-resistant
制御部24は、高温高圧水供給ライン系20により耐圧密閉容器3内に高温高圧水を所定量供給した後、高温高圧水供給ライン系20により耐圧密閉容器3内に高温高圧水を続けて供給しつつ、処理水排水ライン系6の圧力調整弁14を調整して耐圧密閉容器3から排出するよう制御する。制御部24は、送液ポンプ22と圧力調整弁14とを調整制御することにより、耐圧密閉容器3内の圧力と温度を保持して、収容する高炉徐冷スラグを高温高圧水処理する(ステップS204)。処理時間は、高炉徐冷スラグの粒径や硫黄含有量、ならびに供給する高温高圧水量によっても変動するが、150〜300℃の高温高圧水処理では、2〜3時間程度で十分処理可能である。
The controller 24 supplies a predetermined amount of high-temperature and high-pressure water into the pressure-resistant sealed
高温高圧水処理の後、耐圧密閉容器3から処理水を排出する(ステップS205)。制御部24は、送液ポンプ22を停止の後、耐圧密閉容器3内の圧力および温度が低下しないよう加熱用ヒーター4の加熱を制御しながら、耐圧密閉容器3内の高温高圧水を処理水排出ライン系6から排出する。実施の形態2では、高温高圧水を耐圧密閉容器3に連続的に供給・排出するフロー処理としているため、高温高圧水中に抽出された硫黄分が高温高圧水とともに処理水排出ライン系6から連続的に排出されている。このため、排出する高温高圧水中の硫黄分濃度は実施の形態1に比較して非常に小さい値となる。したがって、高温高圧水で処理後、処理水を排出する前に常圧まで圧力が低下しても硫黄分の再析出が少なく、常圧とした後処理水を排出することとしてもよい。
After the high-temperature and high-pressure water treatment, the treated water is discharged from the pressure-resistant sealed container 3 (step S205). After stopping the
高温高圧水排出の後、耐熱密閉容器3内で高炉スラグを乾燥させる(ステップS206)。高温高圧水の排出を、高温高圧状態を保持したまま行なうことにより、耐熱密閉容器3内に残存する水量は低く、また温度も高いため乾燥時間が短縮される。
After discharging the high-temperature and high-pressure water, the blast furnace slag is dried in the heat-resistant sealed container 3 (step S206). By discharging the high-temperature and high-pressure water while maintaining the high-temperature and high-pressure state, the amount of water remaining in the heat-resistant
実施の形態2では、高温高圧水の供給と排出を同時に行なうことでフロー処理とすることにより高温高圧水の供給量を大きく設定することができるため、耐圧密閉容器3内への高炉徐冷スラグの初期装入量を実施の形態1に比して大きく設定することが可能となり、時間当たりの処理量を大きくすることができる。また、高炉徐冷スラグに対する高温高圧水量比を大きくすることが容易であるため、硫黄分の除去を確実に行うことが可能となる。
In the second embodiment, since the supply amount of the high-temperature high-pressure water can be set large by performing the flow process by simultaneously supplying and discharging the high-temperature high-pressure water, the blast furnace gradual cooling slag into the pressure-resistant sealed
さらに、以上説明した処理方法にて処理した高炉徐冷スラグは、JIS A 5015の「道路用鉄鋼スラグ」に代表される「路盤材」、JIS A 5011−1の「コンクリート用スラグ骨材」に代表される骨材、土工用材および地盤改良材といった用途に用いることができる。これら路盤材等とする場合は、本実施の形態にて処理済の高炉徐冷スラグを原料とし、その後公知の方法にて製造すればよい。本発明により製造された路盤材等は、黄水の発生をより効果的に防止することができる。 Furthermore, the blast furnace slow-cooled slag treated by the treatment method described above is classified into “roadbed material” represented by “steel slag for road” in JIS A 5015 and “slag aggregate for concrete” in JIS A 5011-1. It can be used for applications such as representative aggregates, earthwork materials, and ground improvement materials. When these roadbed materials and the like are used, the blast furnace slow-cooled slag processed in the present embodiment is used as a raw material, and then manufactured by a known method. The roadbed material and the like manufactured according to the present invention can more effectively prevent the generation of yellow water.
耐圧容器内に粒径を2mm以下に調整した高炉徐冷スラグ(硫黄含有率0.50%)と、高炉徐冷スラグの5倍量の水を収容し、耐圧容器を密閉した後、75〜300℃に調整したエアオーブン内で6時間保持した。所定時間後、耐圧容器をエアオーブンから取り出し、放冷し、耐圧容器内の水を5Bのろ紙にてろ過し、スラグは常温で静置させて乾燥した。高温高圧処理後のスラグについて、JIS A 5015−1992道路用鉄鋼スラグ、附属書1の鉄鋼スラグの呈色判定試験方法に従って呈色試験を実施し、呈色の有無を判定した。結果を表1に示す。 After containing the blast furnace slow-cooled slag (sulfur content 0.50%) adjusted to a particle size of 2 mm or less in the pressure vessel and water five times as much as the blast furnace slow-cooled slag, It hold | maintained for 6 hours in the air oven adjusted to 300 degreeC. After a predetermined time, the pressure vessel was taken out from the air oven and allowed to cool, and the water in the pressure vessel was filtered with 5B filter paper, and the slag was allowed to stand at room temperature and dried. About the slag after a high temperature / high pressure process, the coloration test was implemented in accordance with the coloration determination test method of the steel slag for JIS A 5015-1992 and the steel slag of Annex 1, and the presence or absence of coloration was determined. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、処理温度100℃までは呈色ありと判定され、黄水発生の原因である硫黄の除去が不十分であることが伺えるが、150℃を超える高温高圧水で高炉徐冷スラグを処理することにより、呈色がなくなることが認められた。 As shown in Table 1, it is determined that there is coloration up to a treatment temperature of 100 ° C., and it can be inferred that the sulfur that is the cause of yellow water generation is insufficiently removed. It was observed that by treating the cold slag, there was no coloration.
高温高圧水の加水分解作用が最も大きくなるのは、水のイオン積が最大になる200〜250℃付近であり、250℃を大幅に超える加熱処理は、設備やエネルギーの面で負荷を与えるとともに、加水分解により生成したと考えられる硫酸塩の溶解度を低下させ、スラグへの硫酸塩残存量が大きくなるおそれがある。また、水の臨界点である374℃、22.1Mpaを超えると水の誘電率も大きく低下するため、加水分解により生成したと考えられる、イオン性物質であるチオ硫酸イオンやオルト硫酸イオンなどの硫黄酸化物イオンの溶解が困難となる。さらに圧力及び温度が大きくなるほど装置構成も大掛かりな設備が必要となるため、実用的には300℃以下の高温高圧水での処理とすることが好ましい。 The hydrolyzing action of high-temperature and high-pressure water is greatest at around 200 to 250 ° C. where the ionic product of water is maximized, and heat treatment significantly exceeding 250 ° C. places a burden on facilities and energy. There is a possibility that the solubility of sulfate that is considered to be generated by hydrolysis is lowered, and the amount of sulfate remaining in the slag is increased. In addition, when the water temperature exceeds 374 ° C., which is 22.1 Mpa, the dielectric constant of water is greatly reduced. Therefore, it is considered that ionic substances such as thiosulfate ions and orthosulfate ions, which are thought to be generated by hydrolysis, are used. It becomes difficult to dissolve sulfur oxide ions. Furthermore, as the pressure and temperature increase, equipment with a large apparatus configuration is required. Therefore, it is preferable that the treatment with high-temperature and high-pressure water at 300 ° C. or lower is practical.
以上のように、本発明の高炉徐冷スラグの処理方法および処理装置は、他の製鋼プロセスで発生するスラグにも使用することができる。さらに、本発明に係る処理方法または処理装置にて処理した他の製鋼プロセスで発生するスラグを原料として、路盤材等を製造する際にも使用することができる。 As mentioned above, the processing method and processing apparatus of the blast furnace slow cooling slag of this invention can be used also for the slag generate | occur | produced in another steelmaking process. Furthermore, it can use also when manufacturing a roadbed material etc. by using as a raw material the slag which generate | occur | produces with the other steelmaking process processed with the processing method or processing apparatus which concerns on this invention.
1 容器移動用レール
2 容器移動用台車
3 耐圧密閉容器
4、7 加熱用ヒーター
5 温水供給ライン系
6 処理水排出ライン系
8、13 温度センサー
9 温水槽
10、22 送液ポンプ
11、14 圧力調整弁
12、24 制御部
15、16 蓋
20 高温高圧水供給ライン系
21 貯水槽
23 コイル
100、200 処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記抽出工程終了後、前記耐圧容器内の高温高圧水を排出する排出工程と、
を含むことを特徴とする高炉徐冷スラグの処理方法。 After storing the blast furnace slow cooling slag and water in the pressure vessel, the water stored by heating the pressure vessel is changed to 150 to 300 ° C. high-temperature high-pressure water, and the generated high-temperature high-pressure water and the blast furnace slow-cooling slag An extraction step of extracting the sulfur content in the blast furnace slow cooling slag into the high-temperature high-pressure water by contact with
After the completion of the extraction step, a discharge step of discharging the high-temperature high-pressure water in the pressure vessel
A method for treating blast furnace slow-cooled slag, comprising:
前記耐圧容器に水を供給する供給手段と、
前記耐圧容器を加温して前記耐圧容器内の水を150〜300℃の高温高圧水とする加熱手段と、
前記耐圧容器内の高温高圧水を排出する排出手段と、
前記高温高圧水と前記高炉徐冷スラグとを所定時間接触させることにより前記高炉徐冷スラグ中の硫黄分を前記高温高圧水中に抽出後、前記耐圧容器内の高温高圧状態を保持しながら高温高圧水を排水処理手段から排出するよう制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする高炉徐冷スラグの処理装置。 A pressure vessel containing blast furnace slag, and
Supply means for supplying water to the pressure vessel;
Heating means for heating the pressure vessel to make the water in the pressure vessel 150 to 300 ° C. high-temperature high-pressure water;
Discharging means for discharging high-temperature and high-pressure water in the pressure vessel;
After extracting the sulfur content in the blast furnace slow cooling slag into the high temperature and high pressure water by bringing the high temperature high pressure water and the blast furnace slow cooling slag into contact with each other for a predetermined time, while maintaining the high temperature and high pressure state in the pressure vessel, Control means for controlling to discharge water from the waste water treatment means;
A blast furnace slow cooling slag treatment apparatus comprising:
前記制御手段は、前記耐圧容器内に前記供給手段から前記高温高圧水を所定量供給した後、前記耐圧容器内の高温高圧状態を保持しながら、前記供給手段と前記排水手段とにより前記高温高圧水を前記耐圧容器内に連続的に供給し、かつ排出させる制御を行なうことを特徴とする請求項7に記載の高炉徐冷スラグの処理装置。 The supply means includes a heating means for generating high-temperature high-pressure water at 150 to 300 ° C.,
The control means supplies a predetermined amount of the high-temperature and high-pressure water from the supply means into the pressure-resistant container, and then maintains the high-temperature and high-pressure state in the pressure-resistant container while the high-temperature and high-pressure water is supplied by the supply means and the drainage means. The blast furnace slow-cooling slag treatment apparatus according to claim 7, wherein control is performed to continuously supply and discharge water into the pressure vessel.
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