JP2020011194A - 製鋼スラグからの有価物の回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製鋼スラグ中に含まれる比較的大きな粒鉄を微粉砕することなく効率的に取り出し、純度の高い鉄分を含む有価物を効率よく回収する。【解決手段】本発明の製鋼スラグからの有価物の回収方法は、製鋼スラグの中でも重量がある排石分３を、粉砕後の製鋼スラグから分離すると共にミル本体６から排出する排石機構２と、を有するローラーミル１を用いて、製鋼スラグから鉄分を含む有価物を回収するに際しては、排石比率が１０％〜３５％となるとともに、スラグ粉砕物４の平均粒径が２０μｍ〜２５０μｍとなるように粉砕を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、製鋼スラグからの有価物の回収方法に関するものである。

製鋼プロセスにおいては、脱りんスラグ、脱硫スラグ、転炉スラグ、電炉スラグ、二次精錬スラグ等の各種製鋼スラグが発生するが、これらスラグには処理中に巻き込まれた粒鉄や地金が含まれる他、さらに脱りんスラグ乃至は転炉スラグのような酸化精錬で発生したスラグには酸化鉄も多く含まれる。これら製鋼スラグについては粗破砕後、磁選などにより地金(鉄分)を回収して鉄源として再利用するのが一般的である。なお、磁選後のスラグは路盤材・土工用途に利用されるケースが多いが、未回収の粒鉄や酸化鉄が相当量含まれている為、磁選後のスラグから更に鉄分を回収する回収技術が望まれている。

例えば、上述した製鋼スラグの一種である脱りんスラグを所定の粒度まで細かく粉砕し、スラグ粉砕物から磁選等により粒鉄又は酸化鉄などの高品位な鉄分をスラグから分離、回収する方法としては、特許文献１〜特許文献４に示すようなものが知られている。
例えば、特許文献１は、Ｃ／Ｓが１．５〜２．５となるように脱りんされた際に排滓された脱りんスラグを粉砕し、粉砕後に乾式で磁選することにより、脱りんスラグから粒鉄又は酸化鉄を含む有価物を回収するに際して、乾式の磁選には、水平方向を向く軸回りに回転する円筒状のドラムに対して、ドラムの外周面に粉砕後の脱りんスラグを供給することで磁選を行う磁選機を用いており、脱りんスラグを、当該脱りんスラグの粒子の中位径Ｄ₅₀が20μｍ〜250μｍとなるように粉砕し、ドラムに供給される脱りんスラグの供給量p［kg/s/m］と、ドラムの外周面の周速度v［m/s］とが、所定の関係を満たすようにした上で磁選を行う脱りんスラグの有価物回収方法を開示するものとなっている。

また、特許文献２は、脱りん後に、Ｃ／Ｓが１．５〜２．５となっている脱りんスラグを粉砕し、粉砕後に乾式で磁選するに際して、脱りんスラグを、当該脱りんスラグの粒子の中位径Ｄ₅₀が250μｍ以下となるように粉砕し、磁選を行うに際の磁場の強さをＧ［G］とした場合に、所定の関係が成立するように磁選を行う脱りんスラグの有価物回収方法を開示するものとなっている。

さらに、特許文献３は、脱りん後にＣ／Ｓが１．５〜２．５の脱りんスラグを粉砕し、粉砕後に湿式で磁選することにより、前記脱りんスラグから粒鉄又は酸化鉄を含む有価物を回収するに際して、脱りんスラグを、当該脱りんスラグの粒径Ｄ₅₀が5μｍ〜50μｍとなるように粉砕し、湿式による磁選を行うに際しては、磁場の強さを500G〜2000Gとすると共に、脱りんスラグの固液比を0.35以下とする脱りんスラグの有価物回収方法を開示するものとなっている。

さらに、特許文献４は、脱りん後にＣ／Ｓが１．５〜２．５となる脱りんスラグを粉砕し、粉砕後の脱りんスラグを固液比が０．２０以下となるように含むスラリーとし、当該スラリーを湿式で磁選することにより、脱りんスラグから粒鉄又は酸化鉄を含む有価物を回収するに際して、粉砕後の脱りんスラグの粒径をＤ₅₀とし、湿式で磁選する際の磁場の強さをＧとした場合に、粒径Ｄ₅₀と磁場の強さＧとの関係を、所定の範囲とする脱りんスラグの有価物回収方法を開示するものとなっている。

特開２０１７−２１３４８１号公報 特開２０１７−２１４２３０号公報 特開２０１７−２０５７１４号公報 特開２０１７−２０５７１５号公報

特許文献１〜４は、いずれも製鋼スラグの一種である脱りんスラグを所定の粒度まで細かく粉砕し、スラグ粉砕物から磁選等により粒鉄又は酸化鉄をスラグから分離、回収する方法を開示するものとなっている。
このような製鋼スラグを微粉砕する方法としては、ボールミルを用いた方法が挙げられる。ただ、ボールミルは排石機構を持たないため、スラグ中に含まれる比較的大きな粒鉄までスラグと一緒に微粉砕することになる。微粉砕されたスラグから磁選などによって鉄分を回収することはできるが、微粉砕されたスラグは凝集しやすいため、特許文献１〜４で提案している方法を用いたとしても、製鋼工程でスクラップ代替として使用できるレベル（鉄分で８０％以上のレベル）の高品位な鉄分を回収することは難しい。

一方、石炭の粉砕に使用されるローラーミルという機器が存在する。石炭には硫化鉄が微量含まれており、この硫化鉄は石炭に比べると非常に硬く粉砕し難い。このような硫化鉄を長時間ローラーミル中に留めておくと装置を傷めることになるため、装置保護の目的で、ローラーミルには排石機構を持たせて、硫化鉄を排出するようにしている。
この際、排石機構により排出される分は粉砕する石炭全体からすると通常は１％以下程度である。

本発明者らは、排石機構を持つローラーミルを用い、排石比率など粉砕条件を適切に設定、操作すれば、製鋼スラグ中に含まれる比較的大きな粒鉄を微粉砕することなく排石機構より効率的に排出させることができるのではないかと考えた。そして、純度の高い鉄分を含む有価物を効率よく回収できることを見出し、本願発明に想到したものである。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、製鋼スラグ中に含まれる比較的大きな粒鉄を微粉砕することなく効率的に取り出し、純度の高い鉄分を含む有価物を効率よく回収できる製鋼スラグからの有価物の回収方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の製鋼スラグからの有価物の回収方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の製鋼スラグからの有価物の回収方法は、ミル本体の内部で上下方向を向く軸回りに回転可能とされたテーブルと、前記テーブル上でテーブルの回転に合わせて転動することで製鋼スラグを粉砕するローラーと、前記ローラーで粉砕された製鋼スラグの中でも重量がある排石分を、粉砕後の製鋼スラグから分離すると共にミル本体から排出する排石機構と、を有するローラーミルを用いて、製鋼スラグから鉄分を含む有価物を回収するに際しては、下記の２つの条件を満足するように粉砕を行い、前記排石機構により分離排出された排石を単独で回収することを特徴とする。

（条件１）前記排石機構からの排石分の総量である排石量合計を、ローラーミルに供給される製鋼スラグの総量である粉砕量合計で除した「排石比率」が、１０％〜３５％となるように粉砕を行う。
（条件２）前記粉砕量合計から前記排石量合計を除いたものである「スラグ粉砕物」の平均粒径が２０μｍ〜２５０μｍとなるように粉砕を行う。

なお、好ましくは、前記スラグ粉砕物からさらに磁選等の方法により残存する鉄分を回収すると良い（前記スラグ粉砕物を、さらに鉄分とスラグ分とに分離し、分離された鉄分を回収するとよい）。

本発明の製鋼スラグからの有価物の回収方法によれば、製鋼スラグ中に含まれる比較的大きな粒鉄を微粉砕することなく効率的に取り出し、純度の高い鉄分を含む有価物を効率よく回収できる。

本発明の有価物の回収方法で用いられるローラーミルを示した図である。 ローラーミルにおいて製鋼スラグが粉砕されている部分を拡大して示した図である。 第１実施形態の有価物の回収手順を示した図である。 第２実施形態の有価物の回収手順を示した図である。 回収物の重量比率に対して回収物中に含まれる総鉄量がどのように変化するかを、磁選のみで回収した場合と、磁選に加え排石分として回収した場合とで比較したグラフである。

以下、本発明に係る有価物の回収方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１に示すように、本発明の有価物の回収方法は、製鋼スラグを、排石機構２を備えたローラーミル１（竪ミル）を用いて粉砕すると共に、排石分３とスラグ粉砕物４を分離するものである。そして、本発明の有価物の回収方法は、分離された排石分３を鉄分を含む有価物として単独で回収するものとなっている。

具体的には、第１実施形態の有価物の回収方法は、まず製鋼スラグを粗粉砕（概ね５０ｍｍ以下、好ましくは３０ｍｍ以下）する。そして、粗粉砕された製鋼スラグのうち、地金を回収した後に残りの製鋼スラグを原料として、高純度な鉄分を回収するものである。
本技術は脱りん、脱硫、転炉、電炉、二次精錬等の製鋼プロセスにおいて発生する製鋼スラグ全般に適用可能であるが、酸化精錬のために必然的に鉄分が高くなる脱りん、転炉、電炉スラグ(鉄分10〜40%)からの鉄分回収に特に有効である。

図１に示すように、本発明で製鋼スラグを粉砕するローラーミル１は、ローラー５を回転させることで、ローラー５に加わる遠心力と剪断力とを用いて原料である製鋼スラグ（地金回収後の製鋼スラグ）をすりつぶすように粉砕する装置である。
具体的には、ローラーミル１は、軸心を上下方向に向けて起立する有底円筒状のミル本体６と、ミル本体６の内部の底部に上下方向を向く軸回りに回転自在に配備されると共に上面に粉砕物（製鋼スラグ）を載置可能とされた円板状のテーブル７と、テーブル７の回転に合わせてテーブル７上を転動することでテーブル７に載せられた製鋼スラグを粉砕可能とされたローラー５と、を備えている。

ミル本体６は、上方に向かって開口した有底円筒状の容器であり、この開口の中央には、上方から下方に向かって伸びるスラグ供給管８が設けられている。スラグ供給管８の下端はテーブル７のやや上方に位置しており、またスラグ供給管８の内側は原料である製鋼スラグが通過できるように中空となっていて、ミル本体６の外部からテーブル７の上面中央側に製鋼スラグを供給可能となっている。

テーブル７は、上方から見た場合に円形となるように形成された円板状の部材である。テーブル７の上面は水平方向に沿うように平坦な面状となっており、スラグ供給管８を通じて上方から供給された製鋼スラグを載置できるようになっている。また、テーブル７は、図示しない回転機構により上下方向を向く軸回りに回転自在となっており、テーブル７を回転させるとテーブル７の上面に載置された製鋼スラグに径外方向に向かって遠心力が作用するようになっている。

ローラー５は、テーブル７の上面であって半径方向の中途部に配備されて、テーブル７上の製鋼スラグを粉砕可能となっている。ローラー５は、短尺な円筒状に形成されていて、水平方向に対してやや傾斜した方向（テーブル７の中心から外周側に向かうにつれて上方に移動するように傾斜した）に軸心を向けるようにして配備されている。
具体的には、このローラー５は、ローラー５の外周面が、テーブル７の上面との間に狭隘な間隙を形成可能なように配備されており、この間隙に移動中の製鋼スラグが導入されることで、製鋼スラグがすりつぶされて粉砕される。

ところで、本発明のローラーミル１は、ローラー５で粉砕された製鋼スラグの中でも重量がある排石分３を、重量が軽いスラグ粉砕物４（粉砕した製鋼スラグ全体から排石分３を除いたもの）から分離し、分離した排石分３をミル本体６の外部に排出する排石機構２を有している点を特徴としている。
具体的には、本実施形態のローラーミル１には、テーブル７の外側に落下した製鋼スラグを上昇気流の作用で排石分３とスラグ粉砕物４とに分離する上昇気流発生手段と、上昇気流に乗って上昇するスラグ粉砕物４をテーブル７の上に叩き落とすセパレータ９と、が設けられている。そして、上述した排石機構２は、図２に示すようにテーブル７の外縁に設けられるダム１０と、上昇気流発生手段で発生する上昇気流に逆らってミル本体６の底部に落下した排石分３を、ミル本体６の外部に取り出す排石取出部１１と、を備えたものとなっている。

次に、上昇気流発生手段、セパレータ９、さらには排石機構２を構成するダム１０及び排石取出部１１について詳しく説明する。
ダム１０は、上述したテーブル７の外縁に沿って上方に向かって突出する堤状に形成された部分であり、テーブル７の中央側から外周側に移動した製鋼スラグをそのままテーブル７の外側に落下させないようになっている。つまり、このダム１０は、遠心力によりテーブル７の中央から外周側に移動してきた製鋼スラグを、テーブル７の外縁に滞留させる（堰き止める）ものである。

また、ダム１０は、テーブル７の上面から上方に向かって突出しており、製鋼スラグを滞留可能とされており、粉砕されにくい比較的大きな粒鉄を適量オーバーフローさせ、排石分として排出させることができる。ダム１０を乗り越えた製鋼スラグの粒子は、上昇気流発生手段で排石分３とスラグ粉砕物４とに分離される。
本実施形態の上昇気流発生手段は、上述したミル本体６の底部に設けられてミル本体６の内部にガス（微粉の凝集を防ぐため、微粉を乾燥可能なやや高温の燃焼ガス）を供給するガス供給口１２と、ミル本体６の上部に設けられてミル本体６の内部のガスを排気するガス排気口１３と、を有している。

上昇気流発生手段では、図示しないファンなどを用いて、ガス供給口１２からミル本体６の内部に供給されたガスをガス排気口１３から排気する向きにガスを流通させ、ミル本体６の内部に下方から上方に向かう上昇気流を形成している。このように上昇気流発生手段で上昇気流を発生させれば、テーブル７の外側に落下する製鋼スラグ（混合状態の製鋼スラグ）に発生した上昇気流を下方から吹き付けることができ、製鋼スラグ中の軽量なスラグ粉砕物４のみを上昇気流に乗せて上方に運ぶことができる。

ミル本体６の上部に配備されたセパレータ９は、スラグ粉砕物４を上方に運ぶ上昇気流がセパレータ９の周囲を通過するようになっている。セパレータ９は、上下方向を向く軸の回りを周回するフライトを有しており、周回するフライトで上昇するスラグ粉砕物４の一部をテーブル７上に叩き落とす構成となっている。このようにしてテーブル７上に叩き落とされた粉体分は、再びローラー５で粉砕され微細化される。

一方、上昇気流発生手段で発生した上昇気流を受けても、数mm〜数10mmレベルの比較的サイズの大きい粒鉄のような重量のある排石分３は上方に運ばれることはなく、ミル本体６の底部に落下する。
上述した上昇気流に抗してミル本体６の底部に落下した排石分３は、ミル本体６の底部に設けられた排石取出部１１でミル本体６の外部に取り出される。本実施形態の場合、排石取出部１１は、排石分３自らの重量を用いて、排石分３をミル本体６より下方に運び出すものとなっている。

ところで、本発明の有価物の回収方法は、上述した排石機構２を備えたローラーミル１を用いて、製鋼スラグから鉄分を含む有価物を回収するに際して、下記の２つの条件をいずれも満足するように粉砕を行うことを特徴としている。下記の２つの条件は、原料スラグを排石機構２を備えたローラーミル１に供給して粉砕するにあたって、純度の高い鉄分を含む有価物を効率よく回収するために必要になる。

すなわち、２つの条件のうち、１つ目の条件は、
「排石機構２からの排石分３の総量である排石量合計を、ローラーミル１に供給される製鋼スラグの総量である粉砕量合計で除した「排石比率」が、１０％〜３５％となる」というものである。
また、２つ目の条件は、「粉砕量合計から排石量合計を除いたものである「スラグ粉砕物４」の平均粒径が２０μｍ〜２５０μｍとなるように粉砕を行う。」というものである。

次に、本発明の特徴である２つの条件について、それぞれ詳しく説明する。
「条件１」
上述した１つ目の条件（条件１）は、ローラーミル１に供給した製鋼スラグのうち、排石分３として回収されるものの割合を示したものである。つまり、本発明の有価物の回収方法では、排石分３が１０％〜３５％、粉砕量合計が６５％〜９０％となるように粉砕を行うものとなっている。

より具体的に言えば、上述した排石比率の調整は、ローラーミル１への原料供給量、テーブル７の回転数、セパレータ９の回転数などの操業パラメーターを調整することによって行うことができる。
たとえば、ダム１０の高さはローラーミル１の大きさによっても異なるが、原料サイズの１倍から１０倍、好ましくは２倍から７倍に調整することで排石比率を上記適切な範囲に制御可能となる。

ダム１０高さが低すぎると、ローラー５による粉砕が十分でないのにダム１０を乗り越えてしまう粒子が多くなり、本来スラグ粉砕物４として回収されるべき部分までもが排出されてしまい、排石量が増えすぎて鉄品位が低くなる。
また、ダム１０高さが高すぎると、ローラー５による粉砕が過度に行われるようになり、本来排石分３として回収されるべき部分までもが微粉砕されるようになり、鉄などの有価金属が他の微粉砕されたスラグとともにスラグ粉砕物４として回収されることになる。よって、スラグ粉砕物４をさらに鉄分とスラグ分とに分離する工程が追加で必要となるが、このような工程を設けても完全に分離は出来ず、結果として回収物の鉄品位が低くなる。また、粉砕し難い地金を微粉砕することになり、動力をさらに消費するし、機械の摩耗が進む、振動が増えるなどの弊害も大きくなる。
「条件２」
一方、２つ目の条件（条件２）は、ローラーミル１で排石分３が分離された後の製鋼スラグの平均粒径、言い換えれば、「粉砕量合計から排石量合計を除いたもの」であるスラグ粉砕物４の平均粒径を２０μｍ〜２５０μｍにするものである。

このスラグ粉砕物４の平均粒径（粒度）は、ローラーミル１を使用する場合、セパレータ９回転数で制御している。つまり、スラグ粉砕物４の粒度を細かくしたい場合はセパレータ９回転数を上げ、気流に乗って上部より排出されようとする製鋼スラグの粒子を叩き落し、さらに繰り返し粉砕にかけるように操作する。
具体的には、ローラーミル１を用いて、スラグ粉砕物４の平均粒径を２０μｍ未満にしようとした場合、上述したセパレータ９を用いた機構によりテーブル７上の滞留時間を長くすることになる。そうすると、過度の粉砕で細かくなったスラグ分が多く排石分３に含まれることとなって、排石分３における鉄品位が下がってしまうものと考えられる。

スラグ粉砕物４の平均粒径を250μｍ超にしようとした場合、上述したセパレータ９を用いた機構によりテーブル７上の滞留時間を短くする。そうすると、粉砕が不十分となってスラグ分の粒子が大きくなり、スラグ分と鉄分の単体分離が不十分となって、排石分３にもスラグ分が混入して、やはり排石分３における鉄品位が低下することとなる。
前記した排石比率およびスラグ粉砕物４の平均粒径の２つの条件を満足することにより、純度の高い鉄分を含む有価物を効率よく回収できる。このような結果が得られる理由は、２つの条件を満足することで、「製鋼スラグの中でも鉄分の純度の高い部分を排石機構２によりミル系外へ排出する」と、「鉄分の低いスラグが後の工程で容易に分離回収できるようなサイズ（鉄分とスラグとに分離回収しやすいサイズ）にまで粉砕を行う」とが、最適なバランスで達成されている為であると発明者らは考えている。

以上のことから、上述した条件１及び条件２を満足するように粉砕を行えば、排石機構２により排石された鉄品位の高い排石分３を有価物としてそのまま回収することができる。回収された排石分３は鉄分の純度が高いため、スラグ量増加等の弊害を招くこと無しに、脱りん炉、転炉、電気炉でスクラップ代替として使用することができる。
なお、ローラーミル１で排石分３が分離された後のスラグ粉砕物４（２０μｍ〜２５０μｍに粉砕されたスラグ粉砕物４側）についても、数10〜100μmレベルの微細な粒鉄あるいは酸化鉄の状態で鉄分は残っている。この鉄分については、従来の手法、すなわち、磁選や風力分級などの方法によって、さらに鉄を含有する部分とスラグ分とに分離することができ、分離された鉄を含有する部分の回収を図ることもできる。このスラグ粉砕物４から回収される鉄分の品位は、上述した排石機構２から回収された排石分３（地金）ほど品位が高くはないが、そのままでも鉱石代替として、つまり高炉向けの焼結やペレット原料としてなら十分使えるものである。

上述した製鋼スラグからの有価物の回収方法は、脱硫、転炉、電炉、二次精錬等の製鋼プロセスにおいて発生する製鋼スラグ全般に適用可能であるが、酸化精錬のために必然的に鉄分が高くなる脱りん、転炉、電炉スラグ(鉄分10〜40%)からの鉄分回収に特に有効である。

次に、比較例及び実施例を用いて、本発明の有価物の回収方法が有する作用効果について詳しく説明する。
なお、上述した作用効果を明らかにするために、以降では２つの実験を行っている。
第１の実験は、磁選を行わずにローラーミル１のみを用いて粉砕を行うものであり、スラグ粉砕物４の粒径を変えて粉砕を行った場合に、排石比率やミル消費動力比がどのように変化するかを調査したものである。

具体的には、「スラグ粉砕物４の粒径」とは、粉砕後に回収されるスラグ粉砕物４の目標平均粒径のことであり、実際には１０μｍ、３０μｍ、１００μｍの３水準である。なお、粉砕後の目標平均粒径が１０μｍや３０μｍのものは１ｃｈ（n=1）の実験の結果を、粉砕後の目標平均粒径が１００μｍの結果については、２ｃｈ（n=2）の実験の結果を示している。

また、「排石比率（排石回収率）」は、ローラーミル１に供給された製鋼スラグの全供給量のうち、排石として回収されたものの量が占める割合である。
さらに、「ミル消費動力比」は、ローラーミル１で消費される動力が一番大きくなるスラグ粉砕物４の目標平均粒径が１０μｍの場合を１００％として、目標平均粒径が１０μｍ以外の場合にローラーミル１で消費される動力を、百分率で示したものである。

第１の実験で得られた結果を、表１にまとめて示す。

目標平均粒径１０μｍの実験結果を見ると、回収された排石分３中に鉄分が６５．８％（T.Fe=65％）含まれており、鉱石代替としては十分に使用できるレベルであるが、製鋼工程でスクラップ代替として使用できるレベルではなかった。
また、製鋼スラグの粉砕に必要な粉砕動力は、ミル消費動力比として示した場合、目標平均粒径１０μｍの実験例が他の実験例（目標平均粒径３０μｍや１００μｍのミル消費動力比）よりも一番高くなっている。このことから、製鋼スラグの粉砕に必要な粉砕動力は、目標平均粒径１０μｍが最も大きく、効率が良くないことがわかった。

一方、目標平均粒径３０μｍや目標平均粒径１００μｍの実験結果を見ると、回収された排石分３中に鉄分が９０％を上回るような高濃度（T.Fe>90％）で含まれており、鉄の品位が非常に高く、このままでも十分に製鋼工程でスクラップ代替として使用できるレベルであった。
なお、排石回収率（排石比率）は、目標平均粒径３０μｍの実験例が「１５．２％」となり、目標平均粒径１００μｍの実験例の「１２．３％」より大きく、排石分３として回収される量は目標平均粒径３０μｍの方が高く優位である。

しかし、粉砕消費動力を示すミル消費動力比は目標平均粒径１００μｍの実験結果が「３３％」であり、目標平均粒径３０μｍの実験結果の「６０％」の方が高い。つまり、製鋼スラグの粉砕に必要な粉砕動力は、目標平均粒径１００μｍの方が小さくて済む。
このことから、目標平均粒径３０μｍとするか目標平均粒径１００μｍとするかは、排石分３として回収される量（排石回収率）を優先するか、粉砕消費動力を優先するかによって、目標平均粒径（目標粉砕サイズ）を適宜設定すればよいと考えられる。

上述した第１の実験の結果から、目標平均粒径を１００μｍとして粉砕した製鋼スラグのスラグ粉砕物４（排石分３を除く、T.Fe=22.8%）を、乾式磁選により磁選して、鉄分を回収した。
第２の実験の結果を、表２と図１に示す。なお、表２中の「周速」は磁選ドラムの周速である。

なお、第２の実験は、φ915mmのドラム(表面磁場1300G、磁極数23および37)を使用し、周速150〜460m/min、原料投入速度はドラム1m幅当たり40〜205kg/分の条件とした。
上述した条件で磁選したものについて、「磁選歩留」、「排石比率」、「原料からの磁着率」、「排石＋磁着比率」、及び「排石＋磁着物T.Fe」などの評価指標で評価した。
これらの評価指標は、以下のようにして求めることができる。
「磁選歩留」
磁選歩留［％］は、磁選で回収した磁着物の重量割合を示すものである。

式（１）に示すように、この磁選歩留は、磁選で回収された磁着物の重量である磁着物重量［kg］と、磁選で回収されなかった非磁着物の重量である非磁着物重量［kg］との和を求め、求められた和で磁着物重量［kg］を除したもののを、さらに百分率で示した値となっている。なお、磁着物重量［kg］と、非磁着物重量［kg］との和とは、スラグ粉砕物４として回収された製鋼スラグ、言い換えれば粉砕物（スラグ粉砕物４）の重量である粉砕物重量［kg］に他ならず、100％となる。

磁選歩留［％］
＝１００×磁着物重量［kg］／（磁着物重量［kg］＋非磁着物重量［kg］）
・・・（１）
「排石比率」
排石比率［％］は、ローラーミル１の粉砕で発生した排石の重量割合、言い換えればローラーミル１に供給された製鋼スラグのうち、どの程度の重量割合が排石分３として回収されるかを、百分率で示した値（上述した排石回収率と同じ）である。

式（２）に示すように、この排石比率は、ローラーミル１に供給された製鋼スラグの総重量である原料投入量［kg］で、排石分３として回収されたものの重量である排石重量［kg］を除したものを、百分率で示したものとなっている。
排石比率［％］
＝１００×排石重量［kg］／原料投入量［kg］ ・・・（２）
「原料からの磁着率」
原料からの磁着率［％］は、ローラーミル１に供給された原料投入量［kg］に対する磁着物の重量割合、言い換えれば原料投入量のうちどの程度の重量割合が磁着物として回収されるかを、百分率で示した値である。

式（３）に示すように、この原料からの磁着率は、式（１）で示される磁選歩留［％］と、１００から式（２）で示される排石比率［％］を差し引いたものとの積を、百分率で示したものとなっている。
なお、排石重量［kg］と粉砕物重量［kg］との和は、原料投入量［kg］であり、100%となる。また、排石重量［kg］と磁着物重量［kg］と非磁着物重量［kg］との和も、原料投入量［kg］であり、100%となる。

原料からの磁着率［％］
＝１００×磁着歩留［%］×（１００−排石比率［%］）／１００
・・・（３）
「排石＋磁着比率」
（排石＋磁着）比率［%］は、排石重量と磁着物重量との和が原料投入量に対して示す割合、言い換えればローラーミル１に供給された製鋼スラグのうち、どの程度の重量割合が磁着物や排石分３として回収されるかを、百分率で示した値である。

式（４）に示すように、この「排石＋磁着比率」は、式（２）で示される排石比率［%］と、式（３）で示される原料からの磁着率［%］との和である。
（排石＋磁着）比率［％］
＝排石比率［%］＋原料からの磁着率［%］・・・（４）
「排石＋磁着物T.Fe」
（排石＋磁着物）T.Fe［%］は、排石分３と磁着物とを合わせたものの平均Fe濃度、言い換えれば上述した排石分３及び磁着物にどの程度の鉄が含まれているかを示した値である。

式（５）に示すように、この排石＋磁着物T.Fe［%］は、式（２）に示す「排石比率」と排石T.Fe濃度との積と、式（３）に示す「原料からの磁着率」と磁着物T.Fe濃度との積とを求め、求められた積同士の和を、「排石比率」と「原料からの磁着率」との和で除したものとなっている。
（排石＋磁着物）T.Fe［％］
＝（排石比率［%］×排石T.Fe濃度［%］
＋原料からの磁着率［%］×磁着物T.Fe濃度［%］）
／（排石比率［%］＋原料からの磁着率［%］）・・・（５）
まず、実験No.の欄が「排石」とされた実験例、すなわち粉砕のみで磁選をまだ行っていない実験例について着目する。

表２に記載された「（排石＋磁着物）T.Fe」の評価結果を見ると、「（排石＋磁着物）T.Fe」の濃度は、94.3％、94.4％と高い値を示している。この「（排石＋磁着物）T.Fe」は、回収物として得られる排石分３と磁着物との双方に含まれる鉄分の濃度を平均して示した値であり、回収物の鉄品位を評価する指標となっている。つまり、磁選を行わず粉砕のみである実験例では、鉄品位が高い回収物が得られることがわかる。

次に、「排石」とされた実験例に関し、「（排石＋磁着物）比率」の評価結果を見ると、「（排石＋磁着物）比率」は、12.3％、13.6％と低い値を示している。この「（排石＋磁着物）比率」は、ローラーミル１に供給された製鋼スラグのうち回収物として回収されたものの量（正確には回収物の重量比率）を評価する指標となっている。つまり、磁選を行わず粉砕のみである実験例では、回収物の回収量は総じて少ないことがわかる。

一方、実験No.1〜12、すなわち粉砕に加えて磁選を行った実験例について着目する。
まず、回収物の鉄品位を評価する「（排石＋磁着物）T.Fe」の評価結果を見ると、「（排石＋磁着物）T.Fe」の濃度は43.9％〜80.1％と磁選なしの例より低い値を示している。つまり、粉砕に加えて磁選を行った実験例では、鉄品位が低い回収物が回収されることがわかる。

また、実験No.1〜12に関し、回収物の回収量を評価する「（排石＋磁着物）比率」の評価結果を見ると、「（排石＋磁着物）比率」は、21.7％〜54.6％と磁選なしの例より高い値を示している。つまり、粉砕に加えて磁選を行った実験例では、総じて回収物の回収量が多いことがわかる。
上述した結果をまとめると、以下のようなことが判断される。

すなわち、磁選を行わず粉砕のみで有価物を回収する場合には、Fe濃度が高く鉄品位に優れる有価物が回収されるが、回収量自体は少なくなってしまう。つまり、「鉄品位は良いが、回収量は少ない」。
これに対して、粉砕に加えて磁選を行って有価物を回収する場合には、回収量自体を多くすることができるが、不純物を多く含む磁着物が混じるため、鉄品位は低下してしまう。つまり、「回収量は多いが、鉄品位は劣る」
加えて、上述した結果から、磁選を行うか否かは、回収物の品位を優先するか、回収物の量を優先するかで、決定するのが良いと判断される。

図１を示しつつ、上述した本実施形態の回収方法の作用効果をよりわかりやすく説明するため、有価物として回収される回収物（排石分３と磁着物とを合わせたもの）の重量比率と、回収された回収物の鉄品位との関係を、ローラーミル１による粉砕のみを行った場合、ローラーミル１による粉砕に加えて磁選を行った場合、磁選のみを行った場合のそれぞれについて、調査した。

なお、「回収物の重量比率」とは、ローラーミル１に供給された製鋼スラグのうち、どの程度の重量割合が、回収物として回収されているかを、百分率で示したものである。言い換えれば、この「回収物の重量比率」は、表２に記載された「（排石＋磁着物）比率」に他ならない。また、この回収物は、回収方法によりその内容が異なるものである。つまり、ローラーミル１による粉砕のみを行った場合には、回収物は排石分３だけである。また、ローラーミル１による粉砕に加えて磁選を行った場合には、回収物は排石分３と磁着物とを合わせたものとなる。そして、磁選のみを行った場合には、回収物は磁着物のみとなる。

図５を見ると、磁選を行わず粉砕のみで有価物を回収する場合には、Fe濃度が高く鉄品位に優れる有価物が回収されるが、回収量自体は少なくなってしまう。つまり、「鉄品位は良いが、回収量は少ない」。
これに対して、粉砕に加えて磁選を行って有価物を回収する場合には、回収量自体を多くすることができるが、不純物を多く含む磁着物が混じるため、鉄品位は低下してしまう。つまり、「回収量は多いが、鉄品位は劣る」
加えて、上述した結果から、磁選を行うか否かは、回収物の品位を優先するか、回収物の量を優先するかで、決定するのが良いと判断される。

なお、図５から、磁着物の鉄品位を高くするように操業すると回収量は少なくなることがわかるため、求められる鉄品位と回収量のバランスに応じて、磁選機１４のパラメーター（磁選条件）を適宜設定すればよい。
例えば、ペレット原料など、鉄鉱石の代替として利用可能な鉄品位の目安はT.Fe>50%である。粉砕のみであれば、T.Fe>50%を満足する回収物を得ることができ、ガイドラインを満たすことができる。しかし、粉砕のみであれば、回収量は少なくなってしまう（回収物の重量比率が約１５％と低い）。一方、ローラーミル１による粉砕に加えて、磁選条件を最適化した磁選を行った場合には、T.Fe>50%という鉄品位を維持したまま、回収量を増やすことができる（回収物の重量比率が約４５％と高い）。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

１ ローラーミル（竪ミル）
２ 排石機構
３ 排石分
４ スラグ粉砕物
５ ローラー
６ ミル本体
７ テーブル
８ スラグ供給管
９ セパレータ
１０ ダム
１１ 排石取出部
１２ ガス供給口
１３ ガス排気口
１４ 磁選機

Claims (2)

1. ミル本体の内部で上下方向を向く軸回りに回転可能とされたテーブルと、前記テーブル上でテーブルの回転に合わせて転動することで製鋼スラグを粉砕するローラーと、前記ローラーで粉砕された製鋼スラグの中でも重量がある排石分を、粉砕後の製鋼スラグから分離すると共にミル本体から排出する排石機構と、を有するローラーミルを用いて、製鋼スラグから鉄分を含む有価物を回収するに際しては、
   下記の２つの条件を満足するように粉砕を行い、前記排石機構により分離排出された排石を単独で回収する
   ことを特徴とする製鋼スラグからの有価物の回収方法。
   （条件１）前記排石機構からの排石分の総量である排石量合計を、ローラーミルに供給される製鋼スラグの総量である粉砕量合計で除した「排石比率」が、１０％〜３５％となるように粉砕を行う。
   （条件２）前記粉砕量合計から前記排石量合計を除いたものである「スラグ粉砕物」の平均粒径が２０μｍ〜２５０μｍとなるように粉砕を行う。
2. 前記スラグ粉砕物を、さらに鉄分とスラグ分とに分離し、分離された鉄分を回収する
   ことを特徴とする請求項１に記載の製鋼スラグからの有価物の回収方法。