JP2017015354A - 鉄鋼スラグの処理装置及びこれを用いた鉄鋼スラグの処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スラグ容器とこれを収容して密閉できる圧力容器とを備えて、圧力容器内に加圧したCO2含有ガスを供給するCO2配管のCO2供給口が、排気配管の排気口よりも鉛直方向の下側に位置し、圧力容器内に加圧した水蒸気を供給する水蒸気配管の水蒸気供給口が、排気配管の排気口よりも鉛直方向の上側に位置した鉄鋼スラグの処理装置であり、また、これを用いて鉄鋼スラグの蒸気エージングと、鉄鋼スラグの炭酸化処理とを行う鉄鋼スラグの処理方法である。
【選択図】図1
Description
そして、この改良した装置でスラグのエージング処理と炭酸化処理とを共用することで、スラグの膨張を防ぐ水和反応と高アルカリ水等の溶出を抑制する炭酸化反応とを共に効率よく行うことができ、ヤード等の仮置きから重機による搬送といったこれまでの処理で掛かる手間やコストを大幅に削減することができるようになることから、本発明を完成させた。
(1)鉄鋼スラグが投入されるスラグ容器と、該スラグ容器を収容して密閉することができる圧力容器と、圧力容器内に加圧したCO2含有ガスを供給するCO2配管と、圧力容器内の雰囲気ガスを外部に排気する排気配管とを備えて、前記CO2配管と圧力容器との接続口であるCO2供給口が、前記排気配管と圧力容器との接続口である排気口よりも鉛直方向の下側に位置しており、前記圧力容器内をCO2含有ガス雰囲気に置換する際には、前記CO2供給口から吹き込まれたCO2含有ガスにより、圧力容器内の雰囲気ガスが前記排気口から排出されるようにしたことを特徴とする鉄鋼スラグの処理装置。
(2)鉄鋼スラグが投入されるスラグ容器と、該スラグ容器を収容して密閉することができる圧力容器と、圧力容器内に加圧した水蒸気を供給する水蒸気配管と、圧力容器内に加圧したCO2含有ガスを供給するCO2配管と、圧力容器内の雰囲気ガスを外部に排出する排気配管とを備えて、前記水蒸気配管と圧力容器との接続口である水蒸気供給口が、前記排気配管と圧力容器との接続口である排気口よりも鉛直方向の上側に位置すると共に、前記CO2配管と圧力容器との接続口であるCO2供給口が、前記排気配管と圧力容器との接続口である排気口よりも鉛直方向の下側に位置しており、圧力容器内を水蒸気雰囲気に置換する際には、前記水蒸気供給口から吹き込まれた水蒸気により、圧力容器内の雰囲気ガスが前記排気口から排出され、また、圧力容器内をCO2含有ガス雰囲気に置換する際には、前記CO2供給口から吹き込まれたCO2含有ガスにより、圧力容器内の雰囲気ガスが前記排気口から排出されるようにした接続口位置関係を有することを特徴とする鉄鋼スラグの処理装置。
(3)前記圧力容器内を水蒸気雰囲気に置換する際に雰囲気ガスを排出する水蒸気排気配管と、前記圧力容器内をCO2含有ガス雰囲気に置換する際に雰囲気ガスを排出するCO2排気配管とを個別に備えて、これらの排気配管と圧力容器との接続口が、それぞれ前記接続口位置関係を満たす(2)に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
(4)前記圧力容器内を水蒸気雰囲気に置換する際に雰囲気ガスを排出する排気配管と、前記圧力容器内をCO2含有ガス雰囲気に置換する際に雰囲気ガスを排出する排気配管とが共用され、この排気配管と圧力容器との接続口が、前記接続口位置関係を満たす(2)に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
(5)前記CO2供給口から吹き込まれるCO2含有ガスの流れを減速させる又は鉛直方向の下側に向けるガス速度調整手段を備える(1)に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
(6)前記水蒸気供給口から吹き込まれる水蒸気の流れを減速させる又は鉛直方向の上側に向けるガス速度調整手段を備えると共に、前記CO2供給口から吹き込まれるCO2含有ガスの流れを減速させる又は鉛直方向の下側に向けるガス速度調整手段を備える(2)に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
(7)圧力容器から外部に漏れ出すCO2濃度を計測するCO2濃度計を備える(1)又は(2)に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
鉄鋼スラグが投入されたスラグ容器を収容した圧力容器内に水蒸気配管から加圧した水蒸気を供給すると共に排気配管から圧力容器内の雰囲気ガスを外部に排出して水蒸気雰囲気に置換した上で、圧力容器内を0.1MPa以上2.0MPa以下の水蒸気雰囲気にして鉄鋼スラグの蒸気エージングを行うエージング工程と、
鉄鋼スラグが投入されたスラグ容器を収容した圧力容器内にCO2配管から加圧したCO2含有ガスを供給すると共に排気配管から圧力容器内の雰囲気ガスを外部に排出してCO2含有ガス雰囲気に置換した上で、圧力容器内を0.1MPa以上2.0MPa以下のCO2含有ガス雰囲気にして鉄鋼スラグの炭酸化処理を行う炭酸化工程とを備えたことを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
(9)前記エージング工程後にスラグ容器を圧力容器から一旦外部に取り出して、スラグ容器内の鉄鋼スラグを90℃以下の温度に冷却した上で、再びスラグ容器を圧力容器に収容して炭酸化工程を行う(8)に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
本発明に係るスラグの処理装置について、先ず、第1の処理装置としては、スラグの炭酸化処理を行うものであって、鉄鋼スラグが投入されるスラグ容器と、該スラグ容器を収容して密閉することができる圧力容器とを備えて、スラグの炭酸化処理の際には、CO2配管から圧力容器内に加圧したCO2含有ガスが供給されて、スラグ中のCa(OH)2やエージング処理で残った遊離のCaO(これらをまとめて水可溶性Ca成分と言う)を加圧状態で炭酸化反応させることができる。
第1及び第2の処理装置を用いてスラグを炭酸化処理するにあたり、圧力容器内をCO2含有ガス雰囲気に置換する上での置換効率を確認するCO2置換試験を行った。この試験では、図5に示したような、直径80cm×長さ120cmの円筒状の試験用圧力容器(容量530L)を用意し、長さ方向の一端面の中心(地面に横向きに据え置いた圧力容器の底面側から高さ約40cmの位置)に、加圧したCO2含有ガスを供給するためのCO2配管(内径25mm)が接続したCO2供給口を設けた。また、この一端面から約75cm離れた位置であって圧力容器の頂上部には、排気配管(内径25mm)が接続した排気口Aを設けると共に、底面部にも同じく排気配管(内径25mm)が接続した排気口Bを設けて、試験用圧力容器とした。
すなわち、CO2供給口から試験用圧力容器内にCO2含有ガスを吹き込むと共に、試験用圧力容器内の雰囲気ガスを排気口Aから排出する場合(試験条件1)、CO2供給口から試験用圧力容器内にCO2含有ガスを吹き込むと共に、試験用圧力容器内の雰囲気ガスを排気口Bから排出する場合(試験条件2)のほか、ガス速度調整手段として、図6(a)に示したように、CO2供給口にハニカム構造を有した多孔体を取り付けて、CO2配管内での流速に比べて減速したCO2含有ガスが吹き込まれるようにした以外は試験条件1と同様とした場合(試験条件3)、図6(b)に示したように、CO2含有ガスの吹き出し方向に傾斜板(調整板)を取り付けて、圧力容器内の鉛直方向下側に向けてCO2含有ガスが流れるようにした以外は試験条件1と同様とした場合(試験条件4)、及び、図6(c)に示したように、CO2供給口の吹き出し口をCO2配管の径より大きくして、CO2配管内での流速に比べて減速したCO2含有ガスが吹き込まれるようにした以外は試験条件1と同様とした場合(試験条件5)である。なお、試験条件1〜5の内容を表1にまとめて示した。
試験用のスラグ処理装置を用いて、下記表4に示した組成を有するスラグAのエージング処理と炭酸化処理とを行った。ここで、スラグAは、銑鉄を脱リン処理と脱炭処理とに分けて精錬する精錬工程において脱リン処理で排出されたスラグであり、粒度範囲0−35mmに粒度調整されたものである。また、この試験用スラグ処理装置は、図2に示したような第2の処理装置を構成しており、縦40cm×横80cm×高さ25cmであってスラグAが投入されるスラグ容器1と、このスラグ容器1を収容して密閉することができる直径80cm×長さ120cmの円筒状の圧力容器2(容量530L)とを備えると共に、地面に横向きに据え置いた圧力容器2の頂上部側には水蒸気配管4とCO2排気配管8とが接続され、圧力容器2の底面部側にはCO2配管5と水蒸気排気配管7とが接続されて、これらの接続口は本発明に係る接続口位置関係を有している。
実施例1と同様にしてエージング処理したスラグAについて、炭酸化処理での圧力容器内の圧力を0.50MPaGにし、炭酸化反応時間を30分にした以外は実施例1と同様にして炭酸化処理を行った。このとき、炭酸化処理のためにスラグAが投入されたスラグ容器1を圧力容器2に入れて蓋をするまでに要した時間は5分であり、また、圧力容器内をCO2ガスで置換するのに20分、圧力容器内の圧力を0.50MPaGに昇圧するのに3分、炭酸化反応に30分、及びスラグ容器1を外部に排出するのに5分を要し、炭酸化処理に要した合計時間は63分であった。
実施例1と同様にしてエージング処理したスラグAについて、炭酸化処理での圧力容器内の圧力を0.95MPaGにし、炭酸化反応時間を15分にした以外は実施例1と同様にして炭酸化処理を行った。このとき、炭酸化処理のためにスラグAが投入されたスラグ容器1を圧力容器2に入れて蓋をするまでに要した時間は5分であり、また、圧力容器内をCO2ガスで置換するのに20分、圧力容器内の圧力を0.95MPaGに昇圧するのに3分、炭酸化反応に30分、及びスラグ容器1を外部に排出するのに7分を要し、炭酸化処理に要した合計時間は52分であった。
Claims (9)
- 鉄鋼スラグが投入されるスラグ容器と、該スラグ容器を収容して密閉することができる圧力容器と、圧力容器内に加圧したCO2含有ガスを供給するCO2配管と、圧力容器内の雰囲気ガスを外部に排気する排気配管とを備えて、前記CO2配管と圧力容器との接続口であるCO2供給口が、前記排気配管と圧力容器との接続口である排気口よりも鉛直方向の下側に位置しており、前記圧力容器内をCO2含有ガス雰囲気に置換する際には、前記CO2供給口から吹き込まれたCO2含有ガスにより、圧力容器内の雰囲気ガスが前記排気口から排出されるようにしたことを特徴とする鉄鋼スラグの処理装置。
- 鉄鋼スラグが投入されるスラグ容器と、該スラグ容器を収容して密閉することができる圧力容器と、圧力容器内に加圧した水蒸気を供給する水蒸気配管と、圧力容器内に加圧したCO2含有ガスを供給するCO2配管と、圧力容器内の雰囲気ガスを外部に排出する排気配管とを備えて、前記水蒸気配管と圧力容器との接続口である水蒸気供給口が、前記排気配管と圧力容器との接続口である排気口よりも鉛直方向の上側に位置すると共に、前記CO2配管と圧力容器との接続口であるCO2供給口が、前記排気配管と圧力容器との接続口である排気口よりも鉛直方向の下側に位置しており、圧力容器内を水蒸気雰囲気に置換する際には、前記水蒸気供給口から吹き込まれた水蒸気により、圧力容器内の雰囲気ガスが前記排気口から排出され、また、圧力容器内をCO2含有ガス雰囲気に置換する際には、前記CO2供給口から吹き込まれたCO2含有ガスにより、圧力容器内の雰囲気ガスが前記排気口から排出されるようにした接続口位置関係を有することを特徴とする鉄鋼スラグの処理装置。
- 前記圧力容器内を水蒸気雰囲気に置換する際に雰囲気ガスを排出する水蒸気排気配管と、前記圧力容器内をCO2含有ガス雰囲気に置換する際に雰囲気ガスを排出するCO2排気配管とを個別に備えて、これらの排気配管と圧力容器との接続口が、それぞれ前記接続口位置関係を満たす請求項2に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
- 前記圧力容器内を水蒸気雰囲気に置換する際に雰囲気ガスを排出する排気配管と、前記圧力容器内をCO2含有ガス雰囲気に置換する際に雰囲気ガスを排出する排気配管とが共用され、この排気配管と圧力容器との接続口が、前記接続口位置関係を満たす請求項2に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
- 前記CO2供給口から吹き込まれるCO2含有ガスの流れを減速させる又は鉛直方向の下側に向けるガス速度調整手段を備える請求項1に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
- 前記水蒸気供給口から吹き込まれる水蒸気の流れを減速させる又は鉛直方向の上側に向けるガス速度調整手段を備えると共に、前記CO2供給口から吹き込まれるCO2含有ガスの流れを減速させる又は鉛直方向の下側に向けるガス速度調整手段を備える請求項2に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
- 圧力容器から外部に漏れ出すCO2濃度を計測するCO2濃度計を備える請求項1又は2に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
- 請求項2に記載の処理装置を用いて鉄鋼スラグを処理する方法であって、
鉄鋼スラグが投入されたスラグ容器を収容した圧力容器内に水蒸気配管から加圧した水蒸気を供給すると共に排気配管から圧力容器内の雰囲気ガスを外部に排出して水蒸気雰囲気に置換した上で、圧力容器内を0.1MPa以上2.0MPa以下の水蒸気雰囲気にして鉄鋼スラグの蒸気エージングを行うエージング工程と、
鉄鋼スラグが投入されたスラグ容器を収容した圧力容器内にCO2配管から加圧したCO2含有ガスを供給すると共に排気配管から圧力容器内の雰囲気ガスを外部に排出してCO2含有ガス雰囲気に置換した上で、圧力容器内を0.1MPa以上2.0MPa以下のCO2含有ガス雰囲気にして鉄鋼スラグの炭酸化処理を行う炭酸化工程とを備えたことを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。 - 前記エージング工程後にスラグ容器を圧力容器から一旦外部に取り出して、スラグ容器内の鉄鋼スラグを90℃以下の温度に冷却した上で、再びスラグ容器を圧力容器に収容して炭酸化工程を行う請求項8に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
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