JP2017114710A

JP2017114710A - 鉄鋼スラグの処理方法及び鉄鋼スラグの処理装置

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Publication number: JP2017114710A
Application number: JP2015249806A
Authority: JP
Inventors: 聰鈴木; Satoshi Suzuki; 福山　博之; Hiroyuki Fukuyama; 博之福山; 高橋　茂樹; Shigeki Takahashi; 茂樹高橋; 浜崎　拓司; Takuji Hamazaki; 拓司浜崎; 神保　正人; Masato Jinbo; 正人神保; 泰和岡田; Yasukazu Okada; 英俊小川; Hidetoshi Ogawa
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp; Nippon Steel and Sumitomo Metal Slag Products Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Slag Products Co Ltd
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: JP6551906B2

Abstract

【課題】圧力容器を用いて鉄鋼スラグを加圧状態で処理する上で、余計なガスの使用や処理に要する無駄な時間を省いて、効率良く鉄鋼スラグを処理することができる鉄鋼スラグの処理方法、及びこれに用いる鉄鋼スラグの処理装置を提供する。【解決手段】圧力容器３にスラグ容器１を収容し、所定のガスを供給しながら加圧状態でスラグ容器１に投入された鉄鋼スラグを処理する方法であって、圧力容器３に移載台車を介してスラグ容器を収容して、移載台車を外部に移動させた後、移載台車が取り除かれた圧力容器の空間に減容体２６を装入して、鉄鋼スラグの処理を行う鉄鋼スラグの処理方法であり、また、上記のようにして圧力容器に減容体を装入した鉄鋼スラグの処理装置である。【選択図】図７

Description

この発明は、鉄鋼スラグの処理方法及び鉄鋼スラグの処理装置に係るものであり、詳しくは、鉄鋼スラグを天然砕石、骨材等の土木材料、建築材料等の代替品としたり、海域環境を修復する資材等として利用する際に、スラグの膨張を防ぐエージング処理や、高アルカリ水や白濁水が溶出するのを抑制する炭酸化処理を、加圧状態で効率良く行うことができる鉄鋼スラグの処理方法、及びそれに用いる処理装置に関するものである。

製鉄所での製鉄過程や精錬過程において発生する高炉スラグや製鋼スラグ等の鉄鋼スラグ（以下、単にスラグと称する場合がある）は、道路の路盤材を始めとして、土木材料、建築材料、海域環境修復資材等として広く利用されているが、スラグに含まれた遊離ＣａＯが水と接触してＣａ(ＯＨ)_２となると体積が約２倍に膨張することから、例えば、路盤材として利用した際に、亀裂や隆起を発生させてしまうおそれがある。また、遊離ＣａＯやＣａ(ＯＨ)_２等のような水可溶性カルシウム成分（水可溶性Ca成分）は、雨水等の水と接触するとｐＨ値の高いスラグ溶出水（pHが約12.5の高アルカリ水）を溶出し、更には、このスラグ溶出水中のカルシウム成分が大気中の二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムを生成すると、スラグ溶出水中の水分が蒸発した後に白色沈殿物として残存し、白色痕として周辺の美観を損ねる等の環境保全の面で問題となるおそれがある。

そこで、スラグを土木材料、建築材料等として利用するにあたり、通常は、スラグ中の遊離ＣａＯの膨張を事前に進行させて割れ等の発生を防止するエージング処理が行われる。また、高アルカリ水等の溶出を防ぐには、スラグ中に含まれる水可溶性カルシウム成分を事前に二酸化炭素（CO₂）と反応させて不溶化させる炭酸化処理が行われる。

このうち、エージング処理としては、スラグを野外で山積みし、半年からそれ以上の期間放置して、雨水等による水和反応を進行させて遊離ＣａＯを安定化させる自然エージング（大気エージング）のほか、例えば、側壁三方をコンクリート擁壁で囲ったピット等にスラグを堆積させて、その上面に保温シートを被せて下方から蒸気を供給して水和反応させる蒸気エージングや（例えば特許文献１参照）、オートクレーブのような圧力容器内にスラグを収容し、加圧した水蒸気を供給して０．１〜２．０ＭＰａ程度の圧力の水蒸気雰囲気下でスラグをエージング処理する加圧式蒸気エージングが知られている（例えば特許文献２、３参照）。

一方で、炭酸化処理については、積み上げられたスラグの左右側面と上面の三方をビニールシートや鉄板等の囲繞材で囲むと共に前後の面を開閉可能な囲繞材で囲み、その底部のガス配管からＣＯ_２含有ガスを供給してスラグの炭酸化処理を行う固定床式の炭酸化処理装置を用いる方法や（例えば特許文献４参照）、内部に攪拌羽等を備えた回転ドラムにスラグを入れてＣＯ_２含有ガスを供給し、スラグに機械攪拌を加えるロータリー式の処理装置を用いる方法等が知られている（例えば特許文献５参照）。

ちなみに、この炭酸化処理は、スラグ中の水可溶性Ｃａ成分（CaOやCa(OH)₂）が水に溶解して生成するＣａ^２＋イオンと、ＣＯ_２が水に溶解して生成するＣＯ_３ ^２−イオンとが反応し、水に不溶性のＣａＣＯ_３を生成するという水可溶性Ｃａ成分の炭酸化反応を利用するものであり、その際、水は、反応を進行させる媒体として働く。

ところで、上記で説明したスラグのエージング処理について、例えば、スラグを路盤材に使用する場合にJIS A5015の“道路用鉄鋼スラグ”で定められている水浸膨張比１．５％以下にするには、スラグを野外で山積みして行う自然エージングでは、およそ２年を要するのに対して、特許文献２や特許文献３等に記載されるように、圧力容器内にスラグを収容し、蒸気を供給して加圧状態で行う加圧式蒸気エージングでは２時間程度で完了させることができ、スラグ中の遊離ＣａＯの水和反応速度を劇的に向上させることができる。

この圧力容器を用いた加圧式蒸気エージングによれば、自然エージング等に比べてエージング時間を大幅に短縮することができると共に、設備規模の縮小や自動化が可能になるが、処理の性質上、いくつか設備面での対策（対応）が必要になる。すなわち、エージングによりスラグが膨張すると容器内で拘束されているスラグが圧密して、容器からの排出時に強固なブリッジを形成し、排出が困難になることから、スラグ容器に投入したスラグをスラグ容器ごと圧力容器内に収容して、エージングする必要がある（いわゆるバスケット方式の採用）。

また、このスラグ容器を圧力容器に収容する上では、円筒型の圧力容器を横向きに据え置き、その一端に開閉蓋を設けて、スラグ容器の搬入と搬出を行うようにするが、作業性等を考慮して、一般には、自走式の移載台車にスラグ容器を積載し、圧力容器内に敷設された内部レール上を移載台車ごと移動させて、この移載台車を介してスラグ容器の収容を行う。その際、駆動モータ等を備えた自走式の移載台車をそのまま圧力容器内に残した状態でエージングを行うと、電気部品が水分によって極度に劣化してしまうことから、通常、移載台車は圧力容器の外に払い出した上で、エージング処理が行われる。

ところが、この移載台車が収容されるスペース（空間）だけを見ても、圧力容器の容積のおよそ３０％を占める場合がある。つまり、スラグ容器に投入されたスラグをエージング処理する際には、移載台車は取り除かれていることから、圧力容器内を加圧状態にする上で、この空きスペース分を充填する蒸気が余計に必要となってしまう。また、エージング処理が終了したところで圧力容器内を大気圧に開放するため、この余計な蒸気は排出されることになり、コストや作業性の面で一部に無駄が生じているのが現状である。

特開平８−２５９２８４号公報特開平９−１１８５４９号公報特開２０１２−４１２３４号公報特開２０１１−８４４２４号公報特開２００５−２００２３４号公報

上述したように、鉄鋼スラグの加圧式蒸気エージングでは、移載台車を外部に移動させた上で、圧力容器内を加圧状態にする必要があることから、少なくとも移載台車が取り除かれた空間の分だけ余計に蒸気が必要となる。これは、例えば加圧状態でスラグの炭酸化処理を行おうとする場合でも同様であり、余計なＣＯ_２含有ガスを使用することになる。これらのように、加圧状態でスラグを処理する場合には、専ら、耐圧性を確保するためにオートクレーブのような円筒型をした圧力容器が使われるが、その形状からして、移載台車に対応する空間以外にも、圧力容器内には多くの空きスペース（空間）が形成され、余計なガスや処理時間の無駄を発生させている。

そこで、本発明者らは、このような問題を解決するために鋭意検討した結果、少なくとも、移載台車が取り除かれた圧力容器内の空間に対して、それを埋める減容体を装入した上でスラグの処理を行うことで、余計なガスの使用や処理時間の無駄を省くことができ、しかも、スラグの処理装置を繰り返して使用しても耐用性に劣ることがないことを見出し、本発明を完成させた。

したがって、本発明の目的は、圧力容器を用いて鉄鋼スラグを加圧状態で処理する上で、余計なガスの使用や処理に要する無駄な時間を省いて、効率良く鉄鋼スラグを処理することができる鉄鋼スラグの処理方法を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、余計なガスの使用や処理に要する無駄な時間を省いて、効率良く鉄鋼スラグを処理することができ、しかも耐用性に優れた鉄鋼スラグの処理装置を提供することにある。

すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）開閉蓋を一端に備えて横向きに据え置かれた円筒型の圧力容器にスラグ容器を収容し、開閉蓋を閉じて圧力容器内に所定のガスを供給しながら加圧状態でスラグ容器に投入された鉄鋼スラグを処理する方法であって、昇降装置を備えた自走式の移載台車にスラグ容器を積載し、昇降装置を伸張してスラグ容器を持ち上げた状態で、圧力容器内の長さ方向に敷設された内部レールに沿って該移載台車を移動させて、昇降装置を縮めて圧力容器の内壁に突出した支持部にスラグ容器を載置し、移載台車を内部レールに沿って圧力容器の外部に移動させて圧力容器内にスラグ容器を収容した後、前記支持部によって区画された圧力容器内のスラグ容器収容部と移載台車収容部のうち、移載台車が取り除かれた移載台車収容部に対して、該空間を埋める減容体を装入し、圧力容器内で鉄鋼スラグの処理を行うことを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
（２）スラグ容器収容部におけるスラグ容器の側面と圧力容器の内壁との間、スラグ容器収容部におけるスラグ容器の上面と圧力容器の内壁との間、又は、圧力容器の開閉蓋における内側の窪み部のうちのいずれか１以上に対して、該空間を埋める減容体を圧力容器に配設しておき、鉄鋼スラグの処理を行う（１）に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
（３）移載台車収容部に装入される減容体が、圧力容器内の内部レールを走行可能な非自走式の車輪を備えると共に、少なくとも前記移載台車と略同じ容積を有した装入専用台車である（１）に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
（４）加圧した水蒸気を供給して圧力容器内を０．１ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下の水蒸気雰囲気にして鉄鋼スラグのエージング処理を行うか、加圧したＣＯ_２含有ガスを供給して圧力容器内を０．１ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下のＣＯ_２含有ガス雰囲気にして鉄鋼スラグの炭酸化処理を行うか、又は、これらエージング処理と炭酸化処理との両方を行う（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。

（５）開閉蓋を一端に備えて横向きに据え置かれた円筒型の圧力容器に対して、昇降装置を備えた自走式の移載台車を介してスラグ容器が収容されており、圧力容器内に所定のガスが供給された加圧状態でスラグ容器内の鉄鋼スラグを処理することができる鉄鋼スラグの処理装置であって、圧力容器内には、その長さ方向に内部レールが敷設されて、前記移載台車によるスラグ容器の搬入と搬出が可能であり、また、圧力容器の内壁に突出してこの圧力容器内を上方側に位置するスラグ容器収容部と下方側に位置する移載台車収容部とに区画する支持部が設けられており、移載台車が取り除かれた移載台車収容部に装入されて該空間を埋める減容体を備えていることを特徴とする鉄鋼スラグの処理装置。
（６）圧力容器には、スラグ容器収容部におけるスラグ容器の側面と圧力容器の内壁との間、スラグ容器収容部におけるスラグ容器の上面と圧力容器の内壁との間、又は、圧力容器の開閉蓋における内側の窪み部のうちのいずれか１以上において、該空間を埋める減容体が配設されている（５）に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
（７）移載台車収容部に装入される減容体が、圧力容器内の内部レールを走行可能な非自走式の車輪を備えると共に、少なくとも前記移載台車と略同じ容積を有した装入専用台車である（５）に記載の鉄鋼スラグの処理装置。

本発明によれば、圧力容器内で鉄鋼スラグを加圧状態で処理する上で、余計なガスの使用や処理に要する無駄な時間を省いて、効率良く鉄鋼スラグを処理することができる。また、本発明によれば、処理装置の繰り返し使用に対しても耐用性に優れて、工業的に鉄鋼スラグを処理することができる。

図１は、加圧式蒸気エージング設備の一例を示す説明図である。図２は、加圧式蒸気エージング設備における横行台車と移載台車との様子を示す説明図である。図３は、スラグ容器を説明するための断面説明図である。図４は、圧力容器内におけるスラグ容器と移載台車との様子を示す説明図である。図５は、図４において移載台車が取り除かれた状態を示す説明図である。図６は、圧力容器の一例において、スラグ容器を収容した際に形成される空間（スペース）を示した模式説明図である。図７は、鉄鋼スラグの処理装置における圧力容器内の減容体の様子を示す説明図である。図８は、移載台車収容部に装入される装入専用台車（減容体）の一例を示す説明図である。図９は、減容体を使用しない従来の方法で鉄鋼スラグを加圧式炭酸化処理した場合において、圧力容器内のＣＯ_２ガス圧力とＣＯ_２ガスの使用量との関係を示すグラフである。

以下、本発明について詳しく説明する。
本発明における鉄鋼スラグの処理方法では、開閉蓋を一端に備えて横向きに据え置かれた円筒型の圧力容器に対して、移載台車を介してスラグ容器を収容し、移載台車を圧力容器の外部に取り出した後、圧力容器内で移載台車が収容されていた移載台車収容部に減容体を装入した上で、圧力容器の開閉蓋を閉じ、圧力容器内に所定のガスを供給しながら加圧状態でスラグ容器に投入された鉄鋼スラグの処理を行うようにする。

上述したように、移載台車を圧力容器内に入れたままでスラグのエージング処理等を行うと、駆動モータ等を備えた移載台車の各種電気部品が極度に劣化してしまうことから、通常は、移載台車を圧力容器の外部に払い出して処理するが、移載台車収容部が空の状態であると、その分だけ圧力容器内を加圧状態にする上で余計にガスを必要とし、ガスの無駄を生じるばかりか、所定の圧力に達するまでの時間が余計に掛かってしまうことになる。そのため、本発明では、少なくともこの移載台車収容部に減容体を装入してスラグの加圧処理を行い、圧力容器内に供給するガスの節約や処理までに要する時間の短縮を図るようにする。

ここで、図１には、特許文献２や３に記載されるような、スラグ処理の１つである加圧式蒸気エージング設備の一例が示されている。
この一連の設備では、上面に投入開口部を有したスラグ容器１に対してショベルカー等で鉄鋼スラグを投入するためのスラグ投入台２と、開閉蓋3bを一端に備えて横向きに据え置かれた円筒型の圧力容器３と、圧力容器３で処理した鉄鋼スラグをスラグ容器１ごと仮置きできるスラグ仮置台４とが横並びに並設されている。このうち、圧力容器３には、加圧した水蒸気が供給される配管と内部のガスを排気する配管とが設けられており、スラグ容器１を圧力容器３に収容して、開閉蓋3bを閉じて密閉し、圧力容器内を所定の加圧状態にして、スラグ容器１に投入された鉄鋼スラグの蒸気エージング（加圧式）を行うことができるようになっている。

また、これら圧力容器３、スラグ投入台２、スラグ仮置台４の入り口側に沿うように横行レール５が設置されており、その上に横行台車６が積載されている。この横行台車６には、圧力容器３の長手方向に平行に移載レール７が載置されており、この移載レール上には、移載レールに沿って移動可能なように移載台車８が設けられて、この移載台車８にスラグ容器１を積載して、スラグ投入台２、圧力容器３、及びスラグ仮置台４の間でスラグ容器１を移動させることができるようになっている。

図２には、横行台車６と移載台車８の様子が側面図で示されており、横行台車６には駆動装置９に連結した車輪１０が装着されて、該車輪１０が横行レール５上に沿って自走式で圧力容器３の長手方向に対して垂直に移動可能になっている。また、移載台車８にも駆動装置１１が連結した車輪１２が装着されており、移載レール７に沿って自走式で圧力容器３の長手方向に対して平行に移動可能となっている。そして、移載レール７の先端部には、移載レール７と同一の幅の傾倒可能に接続された橋架レール１３が載置されている。この橋架レール１３は、圧力容器３側の前方へ傾倒させれば、図１に示す圧力容器３内でその長さ方向に敷設された内部レール１４に連結されて、移載台車８を圧力容器３の内部に移動させることができ、移載台車８によるスラグ容器１の搬入と搬出を可能にする。なお、この橋架レール１３は、スラグ投入台２に備えられた内部レール１５や仮置台４に備えられた内部レール１６に対しても連結できて、それぞれ移動可能になっている。

また、移載台車８の前方及び後方には、それぞれ昇降装置１７が固設されており、これらの昇降装置１７の上には、枠部材１８を介してスラグ容器１が積載されており、昇降装置１７を伸張させたり縮めたりすることで、スラグ容器１を鉛直方向へ上下移動させることができる。そして、昇降装置１７を縮めたとき（非伸張状態のとき）には、枠部材１８は横行台車６の上に固設された載置台１９に積載でき、伸張状態のときには積載台１９に接触しない位置まで上昇させることができるようになっている。

一方、スラグ容器１は、図３に示したように、スラグ投入台２において上方から鉄鋼スラグが投入される投入開口部1cを有した略円筒状をしており、かつ、底部が開動可能となるように左右対称の２つの収容部材1a、1bにより形成されている。これら左右の収容部材1a、1bは、ピボット軸２０を回転中心にして底部側の開閉動作が可能であり、スラグ容器１の側面にあたる収容部材1a、1bの外側には、それぞれ係合部２１が突設して形成されて、図２に示したように、横行台車６に固設された油圧シリンダ２２の先端部が上方へ伸張したときに係合して係合部２１を上方へ押し上げるため、ピボット軸２０を中心に収容部材1a、1bの底部が開口する。そのため、鉄鋼スラグの処理が全て終了した後には、スラグ容器１を図１に示した払出ピット２１に移動させ、その底部の開口部1dからスラグの払い出しを行うことができる。

そして、鉄鋼スラグが投入されたスラグ容器１を圧力容器３に収容する際には、自走式の移載台車８にスラグ容器１を積載し、昇降装置１７を伸張して枠部材１８ごとスラグ容器１を持ち上げて、その状態で圧力容器３の内部レール１４に沿って移載台車８を移動させる。ここで、圧力容器３には、図４に示したように、その内壁に突出してこの圧力容器内を上方側に位置するスラグ容器収容部と下方側に位置する移載台車収容部とに区画する支持部２３が設けられており、移載台車８が圧力容器３に収容されたところで、昇降装置１７を縮めて（非伸張状態にして）、圧力容器３の内壁に突出した支持部２３に枠部材１８ごとスラグ容器１を載置する。次いで、スラグ容器１を圧力容器内に残して、移載台車８を内部レール１４と移載レール７に沿って圧力容器３の外部に移動させ、圧力容器３の開閉蓋3bを閉じて圧力容器内にスラグ容器１を収容する。

移載台車８を移動させた後の状態は図５に示したとおりであり、支持部２３によって区画された圧力容器内のスラグ容器収容部２４と移載台車収容部２５のうち、移載台車を移動させた後の移載台車収容部２５については、圧力容器の種類や大きさ等によっても異なるが、ある例における全体容量が７９ｍ^３の圧力容器では、図６に示したように、圧力容器の容積の約３０％を占める。このような移載台車収容部２５に対して、本発明では、図７に示したように、その空間を埋める減容体２６を装入して、圧力容器内で鉄鋼スラグの処理を行うようにする。

また、スラグ容器収容部２４においても、圧力容器３が円筒形状をしていることから、スラグ容器１と圧力容器３の内壁との間にスペース（空間）が形成され、先の図６に示した例における圧力容器で言えば、例えばスラグ容器１の上面と圧力容器３の内壁との間に圧力容器の容積の約２０％を占める空間が形成される。そのため、例えば図７に示したように、スラグ容器収容部２４におけるスラグ容器１の側面と圧力容器３の内壁との間や、スラグ容器収容部２４におけるスラグ容器１の上面と圧力容器３の内壁との間、圧力容器３の開閉蓋3bにおける内側の窪み部等に対して、その空間を埋める減容体２７を予め圧力容器３に配設するようにしてもよい。これらの減容体２７は圧力容器の複数の位置に設けるようにしてもよいが、減容体を予め圧力容器に配設する場合には、ガスの供給や排気のための配管であったり、その供給口（排出口）等との干渉に留意するようにする。

ここで、移載台車収容部２５に装入される減容体として、例えば、レンガや鋼材で作製された容器等をプッシャーなどを用いて装入し取り出す構造にしてもよいが、作業性や耐久性、コスト、圧力容器内部の損傷等を考慮すると装入専用台車を用いるのがよい。この装入専用台車の一例としては、図７で示したように、移載レール７や圧力容器内の内部レール１４を走行可能な車輪２８を備えると共に、少なくとも先の移載台車８と略同じ容積を有したものであるのがよい。このとき、移載台車８のような駆動装置を備えた自走式の台車であると、電気部品が劣化してしまい、繰り返しの使用が難しくなることから、好ましくは、非自走式の車輪を備えるようにし、移載レール７や圧力容器内の内部レール１４を移動させる際には、プッシャー等を用いて、装入専用台車２６を圧力容器に搬入したり搬出したり、或いは、連結器等を設けてホイルローダーやダンプ等の重機と連結して、搬入出を行うようにするのがよい。また、この装入専用台車の好適な例が図８に示されている。すなわち、少なくとも移載台車８と略同じ容積を有するように、鋼板等を用いて箱型体２９にすると共に、その内部にリブ３０を設けて補強し、耐圧性に優れ、かつ軽量な装入専用台車２６とすることができる。なお、電気部品のほかにも、車輪や軸受といった機械部品も圧力容器内でのスラグの処理に伴い劣化が生じるが、いわゆるダミーの台車としての役割を担う装入専用台車であれば、スラグ重量（最大で50トン程度）に耐え得る必要がある移載台車とは違い、運搬重量が比較的軽くなることから、多少の劣化を受けても走行にさほど影響を与えるものではない。

一方、予め圧力容器３に配設する減容体２７については、例えば、図７に示したように、リブで補強しながら圧力容器３の内壁に鋼板を溶接する等して、スラグ容器収容部２４におけるスラグ容器１の側面と圧力容器３の内壁との間の空間等を埋める減容体２７を形成することができる。これ以外にも、上述したダミー台車のように箱型体を作製し空間に設置するなどして減容体２７を形成することもできる。

本発明において鉄鋼スラグを処理する際には、上記で説明したように、圧力容器内にスラグ容器を収容して、移載台車を圧力容器の外部に移動させた後、装入専用台車等の減容体２６を装入して圧力容器の開閉蓋を閉じ、圧力容器を密閉して、圧力容器内に所定のガスを供給しながら加圧状態でスラグ容器内の鉄鋼スラグを処理する。そして、処理が終了したところで、圧力容器内のガスを排気して大気圧に戻してから、開閉蓋を開けて、装入専用台車等の減容体２６を搬出し、スラグ仮置台等に待機させておいた移載台車を再び圧力容器内に移動させて昇降装置を伸張し、スラグ容器を持ち上げて圧力容器から搬出すればよい。

ここで、鉄鋼スラグをエージング処理する場合、その処理条件については特に制限はなく、公知の加圧式蒸気エージングを行うことができ、例えば、加圧した水蒸気を供給して圧力容器内を０．１ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下の水蒸気雰囲気にして、１〜１０時間程度のエージング処理を行うようにすればよい。また、鉄鋼スラグを炭酸化処理する場合には、図１に示した加圧水蒸気の供給配管に変えて、加圧したＣＯ_２含有ガスの供給配管を備えるようにして、例えば、加圧したＣＯ_２含有ガスを供給して圧力容器内を０．１ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下のＣＯ_２含有ガス雰囲気にして、１〜５時間程度の炭酸化処理を行うようにすればよい。勿論、本発明における処理装置は、これらエージング処理と炭酸化処理とを併用できるようにしてもよい。

図９には、減容体を使用しない従来の方法で鉄鋼スラグを加圧式炭酸化処理する試験処理した場合について、圧力容器内のＣＯ_２ガス圧力とＣＯ_２ガスの使用量との関係が示されている。
ここでは、直径８０ｃｍ×長さ１２０ｃｍの円筒状の試験用圧力容器（容量530L）を使用し、粒度範囲０−３５ｍｍに粒度調整された１００ｋｇの製鋼スラグを縦４０ｃｍ×横８０ｃｍ×高さ２５ｃｍの容積を有した蓋のない試験スラグ容器に入れて、試験用圧力容器内にこの試験スラグ容器を装入した。そして、加圧したＣＯ_２ガス（濃度100vol%）を供給しながら、圧力容器内が所定の圧力となるようにして、６０分間の炭酸化処理を実施した。なお、この実験で使用したスラグのかさ密度は約２g/cm³であることから１００ｋｇで５０Ｌを占める。したがって、試験用圧力容器内にはＶ１＝４８０Ｌの空間が存在する状態で試験を行った。

この炭酸化処理において、圧力容器内の圧力を０．０２ＭＰａＧ（大気圧）にした場合、０．５ＭＰａＧにした場合、及び、０．９５ＭＰａＧにした場合の３つの条件について、それぞれ図９に示されるように、６０分の炭酸化処理により圧力容器内に供給したＣＯ_２消費量とＶ１＝４８０Ｌを占めるのに必要なＣＯ_２量との差が、スラグの炭酸化反応で消費されたＣＯ_２量に相当する。つまり、残りはスラグの炭酸化反応には直接使用されないＣＯ_２量となる。例えば、０．９５ＭＰａＧで炭酸化処理を行った例では、６０分の炭酸化処理により圧力容器内に供給したＣＯ_２消費量（12.8kg）とＶ１＝４８０Ｌに必要なＣＯ_２量（9.9kg）との差（2.9kg）がスラグの炭酸化反応で消費されたＣＯ_２量であり、残りの９．９ｋｇのＣＯ_２ガスは、この炭酸化処理における反応で直接使用されなかった無駄なものにあたる。

つまり、この試験において炭酸化反応に使われたＣＯ_２量は、試験中に消費した（供給した）ＣＯ_２消費量の約２３％であり、残りの約６７％のＣＯ_２ガスは、圧力容器内の圧力の維持等で間接的に使われたに過ぎない。実際の炭酸化処理とこの試験とでは、圧力容器やスラグ容器等の条件が異なるため一概に比較することはできないが、この反応に関与しないＣＯ_２ガスが圧力容器内のスペース（空間）によるものと仮定した場合、本発明のように減容体で埋めて炭酸化処理することで、この反応に関与しないＣＯ_２ガス量を削減することができる。先の図６に示した圧力容器の例で言えば、本発明のようにして、少なくとも移載台車収容部の全てを減容体で埋めることができたとすれば、この反応に関与しないＣＯ_２ガスの約６０％（全体のスペース50％のうち移載台車収容部が30％を占めるため）を削減できることになる。

以上のように、本発明における鉄鋼スラグの処理方法によれば、圧力容器内で鉄鋼スラグを加圧状態で処理する上で、余計なガスの使用や処理に要する無駄な時間を省いて、効率良く鉄鋼スラグを処理することができる。また、本発明における鉄鋼スラグの処理装置は、スラグ処理の繰り返し使用にも耐え得るものであって、工業的に有利に鉄鋼スラグを処理することができる。

１：スラグ容器、1a、1b：収容部材、1c：投入開口部、1d：開口部、２：スラグ投入台、３：圧力容器、3b：開閉蓋、４：スラグ仮置台、５：横行レール、６：横行台車、７：移載レール、８：移載台車、９、１１：駆動装置、１０、１２、２８：車輪、１３：橋架レール、１４、１５、１６：内部レール、１７：昇降装置、１８：枠部材、１９：載置台、２０：ピボット軸、２１：係合部、２２：油圧シリンダ、２３：支持部、２４：スラグ容器収容部、２５：移載台車収容部、２６：装入専用台車（減容体）、２７：減容体、２９：箱型体、３０：リブ。

Claims

開閉蓋を一端に備えて横向きに据え置かれた円筒型の圧力容器にスラグ容器を収容し、開閉蓋を閉じて圧力容器内に所定のガスを供給しながら加圧状態でスラグ容器に投入された鉄鋼スラグを処理する方法であって、昇降装置を備えた自走式の移載台車にスラグ容器を積載し、昇降装置を伸張してスラグ容器を持ち上げた状態で、圧力容器内の長さ方向に敷設された内部レールに沿って該移載台車を移動させて、昇降装置を縮めて圧力容器の内壁に突出した支持部にスラグ容器を載置し、移載台車を内部レールに沿って圧力容器の外部に移動させて圧力容器内にスラグ容器を収容した後、前記支持部によって区画された圧力容器内のスラグ容器収容部と移載台車収容部のうち、移載台車が取り除かれた移載台車収容部に対して、該空間を埋める減容体を装入し、圧力容器内で鉄鋼スラグの処理を行うことを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
スラグ容器収容部におけるスラグ容器の側面と圧力容器の内壁との間、スラグ容器収容部におけるスラグ容器の上面と圧力容器の内壁との間、又は、圧力容器の開閉蓋における内側の窪み部のうちのいずれか１以上に対して、該空間を埋める減容体を圧力容器に配設しておき、鉄鋼スラグの処理を行う請求項１に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
移載台車収容部に装入される減容体が、圧力容器内の内部レールを走行可能な非自走式の車輪を備えると共に、少なくとも前記移載台車と略同じ容積を有した装入専用台車である請求項１に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
加圧した水蒸気を供給して圧力容器内を０．１ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下の水蒸気雰囲気にして鉄鋼スラグのエージング処理を行うか、加圧したＣＯ_２含有ガスを供給して圧力容器内を０．１ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下のＣＯ_２含有ガス雰囲気にして鉄鋼スラグの炭酸化処理を行うか、又は、これらエージング処理と炭酸化処理との両方を行う請求項１〜３のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。
開閉蓋を一端に備えて横向きに据え置かれた円筒型の圧力容器に対して、昇降装置を備えた自走式の移載台車を介してスラグ容器が収容されており、圧力容器内に所定のガスが供給された加圧状態でスラグ容器内の鉄鋼スラグを処理することができる鉄鋼スラグの処理装置であって、圧力容器内には、その長さ方向に内部レールが敷設されて、前記移載台車によるスラグ容器の搬入と搬出が可能であり、また、圧力容器の内壁に突出してこの圧力容器内を上方側に位置するスラグ容器収容部と下方側に位置する移載台車収容部とに区画する支持部が設けられており、移載台車が取り除かれた移載台車収容部に装入されて該空間を埋める減容体を備えていることを特徴とする鉄鋼スラグの処理装置。
圧力容器には、スラグ容器収容部におけるスラグ容器の側面と圧力容器の内壁との間、スラグ容器収容部におけるスラグ容器の上面と圧力容器の内壁との間、又は、圧力容器の開閉蓋における内側の窪み部のうちのいずれか１以上において、該空間を埋める減容体が配設されている請求項５に記載の鉄鋼スラグの処理装置。
移載台車収容部に装入される減容体が、圧力容器内の内部レールを走行可能な非自走式の車輪を備えると共に、少なくとも前記移載台車と略同じ容積を有した装入専用台車である請求項５に記載の鉄鋼スラグの処理装置。