JP2020163256A - Selection method and selection device of used refractory material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、使用済み耐火物の選別方法及び選別装置に関し、特に、製鉄所で発生した使用済みの高炉樋耐火物から、有価物を選別回収するための選別方法及び選別装置に関する。 The present invention relates to a used refractory sorting method and a sorting device, and more particularly to a sorting method and a sorting device for sorting and recovering valuable resources from used blast furnace gutter refractories generated in a steel mill.
鉄鋼プロセス、特に製銑工程及び製鋼工程においては様々な耐火物が使用されており、しかも、1種類の耐火物を単独で用いるだけでなく、複数種の耐火物を特性等に応じて組み合わせて使用することが広く行われている。 Various refractories are used in the steel process, especially in the ironmaking process and the steelmaking process. Moreover, not only one type of refractory is used alone, but also a plurality of types of refractories are combined according to their characteristics. Widely used.
例えば、図1は、一般的な高炉樋の使用状態を示す断面図である。この図に示すとおり、高炉樋1は、外殻となる鉄皮2の内側に耐火物3が張り付けられている。この耐火物3は、主にメタルライン材4とスラグライン材5との上下2層構造からなり、メタルライン材4は主に溶銑と接触し、スラグライン材5は主にスラグと接触するよう配分されている。使用済みとなった耐火物(以下、使用済み耐火物)は、一般に、重機を使って解体されるため、メタルライン材4とスラグライン材5とは混合して排出される。
For example, FIG. 1 is a cross-sectional view showing a general usage state of a blast furnace gutter. As shown in this figure, in the blast furnace gutter 1, the
メタルライン材4は、アルミナ(Al2O3)を主成分として含み、スラグライン材5は、シリカ(SiC)を主成分として含む。これらは双方とも原料としての価値が高いため、使用済み耐火物から、メタルライン材4とスラグライン材5とを個別に回収し、それぞれをリサイクル材料として再利用できれば工業上メリットとなる。
The metal line material 4 contains alumina (Al 2 O 3 ) as a main component, and the
そこで、使用済み耐火物を選別するための、様々な方法が提案されている。例えば、特許文献1及び特許文献2には、使用済み耐火物を破砕及び粒度調節した上で、磁力による選別を複数回繰り返す方法や、さらに色彩による選別を組み合わせる方法が記載されている。また、特許文献3には、耐火物を予め人為的に着色し、使用後はその色彩によって選別する方法が記載されている。その他、特許文献4には、粉体を流動媒体とした固気流動層を用いることで比重差を利用して、使用済み耐火物を選別する方法が記載されている。
Therefore, various methods have been proposed for sorting used refractories. For example, Patent Document 1 and
また、特許文献5には、粉砕、粒度調整し、さらに、密度分離、磁力選別によって組成毎に分離する技術が開示されている。特許文献6には、粒子を光学的手段による分析によって選別する方法が開示されている。特許文献7には、蛍光X線による金属選別の方法が開示されている。特許文献8には、粉状もしくは粒状対象物を選別する方法が開示されている。特許文献9には、レーザー誘起ブレークダウン分光法を用いる成分分析の結果により選別する方法が開示されている。
Further,
ここで、メタルライン材4とスラグライン材5とは、いずれも若干の鉄分を含むが、その量は少なく、量の差も小さいことから、特許文献1及び2に開示される、磁力による選別は困難である。次に、特許文献3に記載される色彩による選別方法や、特許文献6に記載されるような粒子を光学的手段により選別する方法では、メタルライン材4とスラグライン材5とが、いずれもカーボンを含むために灰色や黒色であり、破砕後は着色部分が露出しない部分もあるため、この種の耐火物の選別には適していなかった。さらに、特許文献4に記載される、比重差を利用した選別は、粒径10mm以下程度となった耐火物の選別には不向きであった。
Here, the metal line material 4 and the
また、使用済み耐火物は破砕後に屋外ヤードで保管されることが通常であるために、雨天時に降雨により使用済み耐火物が湿潤してしまうことが多く、湿潤により色調が変化して特許文献3に記載されうる色彩による選別が困難であった。特許文献4や特許文献5に記載される、比重差を利用した選別においては、湿潤した耐火物の見掛け比重が変化して選別を難しくしたり、流動層媒体が湿潤した耐火物に付着したりして、そのまま装置外へ搬送されてしまい、定期的に流動層媒体を補充する必要があること、が問題であった。また、特許文献7や特許文献8に記載される蛍光X線を利用した方式別では、金属の選別は可能であるが、耐火物のような非鉄金属の選別では、わずかな組成の違いを分別することが困難であった。
以上の諸点は、特許文献9に記載の成分分離手法を用いることにより解消されるが、かように、成分分離を利用してもなお、次の点の改善が希求されていた。すなわち、耐火物のヤード保管やハンドリング時にスラグ等の異物が使用済み耐火物の表面に付着することがあり、異物の成分組成を耐火物の組成と誤認してしまうため、成分を適切に測定できずに、分離精度を確保することが困難になる場合があった。
従って、上記方法では、使用済み耐火物から有価物を選別する精度は、依然として十分とはいえなかった。
Further, since the used refractory is usually stored in an outdoor yard after being crushed, the used refractory is often wetted by rainfall in rainy weather, and the color tone changes due to the wetness, and
The above-mentioned points can be solved by using the component separation method described in Patent Document 9, but the following points have been sought to be improved even when the component separation is used. That is, foreign matter such as slag may adhere to the surface of the used refractory during yard storage and handling of the refractory, and the composition of the foreign matter may be mistaken for the composition of the refractory, so that the composition can be measured appropriately. Without this, it may be difficult to ensure the separation accuracy.
Therefore, with the above method, the accuracy of sorting valuable materials from used refractories was still not sufficient.
そこで、本発明は、使用済み耐火物から、高い精度で有価物を選別する方法及び装置を提供すること、特にC、O、Na及びMg等の軽元素を含む使用済み耐火物を成分別に分離し、高い精度で選別する方法及び装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method and an apparatus for selecting valuable resources from used refractories with high accuracy, and particularly separates used refractories containing light elements such as C, O, Na and Mg by component. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for sorting with high accuracy.
発明者らは、前記課題を解決する手段について鋭意究明したところ、以下の表1に示すとおり、メタルライン材4とスラグライン材5との間には成分組成に明確な差があり、従って、含有される成分の種類及び成分比率に基づく選別が有効であり、特に軽元素であるMgの発光スペクトルを精度良く検出する必要があることを知見した。また、代表的な不純物である高炉スラグはCaOを多く含有するという特徴から選別できる。さらに、使用済み耐火物の成分分析に際しては、分析手法に応じた適切な粒度調整が必要である。
As a result of diligent research on the means for solving the above problems, the inventors have made a clear difference in the composition of the metal line material 4 and the
以上の手順に従って、成分分析による選別が有効になることを確認したが、実際に使用済み耐火物を選別するにあたり、上記した使用済み耐火物への異物付着の問題を解消しておくことが重要になる。この点につき、発明者らが鋭意究明したところ、成分分析に先立ち、使用済み耐火物に付着した異物を、気体を吹き付けることにより吹き飛ばすことが有効であることを、知見した。 It was confirmed that the sorting by component analysis is effective according to the above procedure, but when actually sorting the used refractories, it is important to solve the above-mentioned problem of foreign matter adhering to the used refractories. become. As a result of diligent investigation by the inventors on this point, it was found that it is effective to blow off the foreign matter adhering to the used refractory by blowing a gas prior to the component analysis.
また、スラグライン材5は、表1に示したとおり、Al2O3とSiCとを含み、有価物として再利用するには、これらをさらに選別して回収することが好ましい。そこで、スラグライン材5をAl2O3系耐火物と、SiC系耐火物とに選別する手法について鋭意検討した結果、スラグライン材5をさらに粉砕し、得られた粉体を磁力により選別することが有効であることを見出した。即ち、Al2O3を主な成分とする粉体は、微量のFeを含むのに対し、SiCを主な成分とする粉体は、Feを一切含まないという特性を有する。そこで、スラグライン材5を粉砕すると、Al2O3系粉体とSiC系粉体との混合粉体が得られ、所定の磁力によって、微量のFeを検知できることに想到した。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
Further, as shown in Table 1, the
The present invention is based on the above findings.
本発明の要旨は、以下のとおりである。 The gist of the present invention is as follows.
(1)使用済み耐火物の選別方法であって、
前記使用済み耐火物を破砕する破砕工程と、
前記破砕工程によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整する粒度調整工程と、
前記粒度調整された使用済み耐火物粒に対して、気体を吹付けて該耐火物表面から異物を除去する工程と、
前記異物が除去された使用済み耐火物粒に対して、レーザー誘起ブレークダウン分光法を用いて成分分析を行って得られた結果に基づいて、前記使用済み耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離工程と、
を含むことを特徴とする、使用済み耐火物の選別方法。
(1) A method for sorting used refractories.
The crushing process for crushing the used refractory and
A particle size adjusting step for adjusting the used refractory crushed by the crushing step to a predetermined particle size range, and a particle size adjusting step.
A step of spraying a gas onto the used refractory particles whose particle size has been adjusted to remove foreign substances from the surface of the refractory.
Based on the results obtained by performing component analysis on the used refractory particles from which the foreign matter has been removed by using laser-induced breakdown spectroscopy, the used refractory particles have the same main components. A component separation step that separates into multiple groups as a group,
A method for sorting used refractories, which comprises.
(2)前記使用済み耐火物は、使用済み高炉樋耐火物であり、
前記複数の群は、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含む、
上記(1)に記載の使用済み耐火物の選別方法。
(2) The used refractory is a used blast furnace gutter refractory.
The plurality of groups include a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component.
The method for sorting used refractories according to (1) above.
(3)使用済み耐火物の選別方法であって、
前記使用済み耐火物を破砕する破砕工程と、
前記破砕工程によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整する粒度調整工程と、
前記粒度調整された使用済み耐火物粒に対して、気体を吹付けて該耐火物表面から異物を除去する工程と、
前記異物が除去された使用済み耐火物粒に対して、レーザー誘起ブレークダウン分光法を用いて成分分析を行って得られた結果に基づいて、前記使用済み耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離工程と、
前記複数の群のいずれか少なくとも1つの群に属する耐火物粒を、耐火物粉体に粉砕する粉砕工程と、
前記耐火物粉体を、磁力を用いて磁性粉体と非磁性粉体とに選別する、磁力選別工程と、を含むことを特徴とする、使用済み耐火物の選別方法。
(3) A method for sorting used refractories.
The crushing process for crushing the used refractory and
A particle size adjusting step for adjusting the used refractory crushed by the crushing step to a predetermined particle size range, and a particle size adjusting step.
A step of spraying a gas onto the used refractory particles whose particle size has been adjusted to remove foreign substances from the surface of the refractory.
Based on the results obtained by component analysis of the used refractory particles from which the foreign matter has been removed using laser-induced breakdown spectroscopy, the used refractory particles have the same main components. A component separation step that separates into multiple groups as a group,
A pulverization step of pulverizing refractory particles belonging to at least one of the plurality of groups into refractory powder, and
A method for sorting used refractories, which comprises a magnetic force sorting step of sorting the refractory powder into magnetic powder and non-magnetic powder using magnetic force.
(4)前記使用済み耐火物は、使用済み高炉樋耐火物であり、
前記複数の群は、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含み、
前記粉砕工程は、前記スラグライン材の群に属する耐火物粒を、スラグライン材粉体に粉砕し、
前記磁力選別工程は、前記スラグライン材粉体を、磁力を用いてAl2O3系粉体とSiC系粉体とに選別する、
上記(3)に記載の使用済み耐火物の選別方法。
(4) The used refractory is a used blast furnace gutter refractory.
The plurality of groups include a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component.
In the crushing step, refractory particles belonging to the group of slag line materials are crushed into slag line material powder.
In the magnetic force sorting step, the slag line material powder is sorted into Al 2 O 3 powder and SiC powder using magnetic force.
The method for sorting used refractories according to (3) above.
(5)前記使用済み耐火物は、使用済み高炉樋耐火物であり、
前記複数の群は、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含み、
前記粉砕工程は、前記メタルライン材の群に属する耐火物粒を、メタルライン材粉体に粉砕し、
前記磁力選別工程は、前記メタルライン材粉体を、磁力を用いてAl2O3系粉体とSiC系粉体とに選別する、
上記(3)または(4)に記載の使用済み耐火物の選別方法。
(5) The used refractory is a used blast furnace gutter refractory.
The plurality of groups include a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component.
In the crushing step, refractory particles belonging to the group of metal line materials are crushed into metal line material powder.
In the magnetic force sorting step, the metal line material powder is sorted into Al 2 O 3 powder and SiC powder using magnetic force.
The method for sorting used refractories according to (3) or (4) above.
(6)前記磁力選別工程は、磁束密度0.6T以上の磁石を用いる、上記(3)から(5)のいずれかに記載の使用済み耐火物の選別方法。 (6) The method for sorting used refractories according to any one of (3) to (5) above, wherein the magnetic force sorting step uses a magnet having a magnetic flux density of 0.6 T or more.
(7)前記成分分離工程は、前記成分分析の前又は後に、前記耐火物粒から、地金鉄を含む耐火物粒を磁力を用いて分離することを含む、
上記(1)から(6)のいずれかに記載の、使用済み耐火物の選別方法。
(7) The component separation step includes separating the refractory grains containing bare metal iron from the refractory grains by using magnetic force before or after the component analysis.
The method for sorting used refractories according to any one of (1) to (6) above.
(8)使用済み耐火物の選別装置であって、
前記使用済み耐火物を破砕する破砕手段と、
前記破砕手段によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整する粒度調整手段と、
前記粒度調整された使用済み耐火物粒に対して、気体を吹付けて該耐火物表面から異物を除去する手段と、
前記異物が除去された使用済み耐火物粒に対して、レーザー誘起ブレークダウン分光法器により成分分析を行って得られた結果に基づいて、前記使用済み耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離手段と、
を含むことを特徴とする、使用済み耐火物の選別装置。
(8) A used refractory sorting device
A crushing means for crushing the used refractory and
A particle size adjusting means for adjusting the used refractory crushed by the crushing means to a predetermined particle size range, and
A means for removing foreign matter from the surface of the refractory by spraying a gas onto the used refractory particles whose particle size has been adjusted.
Based on the results obtained by component analysis of the used refractory particles from which the foreign matter has been removed by a laser-induced breakdown spectroscope, the used refractory particles have the same main components. A component separation means that separates into multiple groups as a group,
A used refractory sorting device, characterized in that it contains.
(9)前記破砕手段は、使用済み高炉樋耐火物を破砕するものであり、
前記成分分離手段は、前記耐火物粒を、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含む複数の群に分離するものである、
上記(8)に記載の使用済み耐火物の選別装置。
(9) The crushing means is for crushing a used blast furnace gutter refractory.
The component separation means separates the refractory particles into a plurality of groups including a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component. ,
The used refractory sorting device according to (8) above.
(10)使用済み耐火物の選別装置であって、
前記使用済み耐火物を破砕する破砕手段と、
前記破砕手段によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整する粒度調整手段と、
前記粒度調整された使用済み耐火物粒に対して、気体を吹付けて該耐火物表面から異物を除去する手段と、
前記異物が除去された使用済み耐火物粒に対して、レーザー誘起ブレークダウン分光法器により成分分析を行って得られた結果に基づいて、前記使用済み耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離手段と、
前記複数の群のいずれか少なくとも1つの群に属する耐火物粒を、耐火物粉体に粉砕する粉砕手段と、
前記耐火物粉体を、磁力を用いて磁性粉体と非磁性粉体とに選別する、磁力選別手段と、
を含むことを特徴とする、使用済み耐火物の選別装置。
(10) A used refractory sorting device
A crushing means for crushing the used refractory and
A particle size adjusting means for adjusting the used refractory crushed by the crushing means to a predetermined particle size range, and
A means for removing foreign matter from the surface of the refractory by spraying a gas onto the used refractory particles whose particle size has been adjusted.
Based on the results obtained by component analysis of the used refractory particles from which the foreign substances have been removed by a laser-induced breakdown spectrometer, the used refractory particles have the same main components. A component separation means that separates into multiple groups as a group,
A pulverizing means for pulverizing refractory particles belonging to at least one of the plurality of groups into refractory powder, and
A magnetic force sorting means for sorting the refractory powder into magnetic powder and non-magnetic powder using magnetic force.
A used refractory sorting device, characterized in that it contains.
(11)前記破砕手段は、使用済み高炉樋耐火物を破砕するものであり、
前記成分分離手段は、前記耐火物粒を、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含む複数の群に分離するものであり、
前記粉砕手段は、前記スラグライン材の群に属する耐火物粒を、スラグライン材粉体に粉砕するものであり、
前記磁力選別手段は、前記スラグライン材粉体を、磁力を用いてAl2O3系粉体とSiC系粉体とに選別するものである、
上記(10)に記載の使用済み耐火物の選別装置。
(11) The crushing means is for crushing a used blast furnace gutter refractory.
The component separation means separates the refractory particles into a plurality of groups including a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component. ,
The crushing means grinds refractory particles belonging to the group of slag line materials into slag line material powder.
The magnetic force sorting means sorts the slag line material powder into Al 2 O 3 powder and SiC powder by using magnetic force.
The used refractory sorting device according to (10) above.
(12)前記破砕手段は、使用済み高炉樋耐火物を破砕するものであり、
前記成分分離手段は、前記耐火物粒を、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含む複数の群に分離するものであり、
前記粉砕手段は、前記メタルライン材の群に属する耐火物粒を、メタルライン材粉体に粉砕するものであり、
前記磁力選別手段は、前記メタルライン材粉体を、磁力を用いてAl2O3系粉体とSiC系粉体とに選別するものである、
上記(10)または(11)に記載の使用済み耐火物の選別装置。
(12) The crushing means is for crushing a used blast furnace gutter refractory.
The component separation means separates the refractory particles into a plurality of groups including a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component. ,
The crushing means pulverizes refractory particles belonging to the group of metal line materials into metal line material powder.
The magnetic force sorting means sorts the metal line material powder into Al 2 O 3 powder and SiC powder by using magnetic force.
The used refractory sorting device according to (10) or (11) above.
(13)前記磁力選別手段は、磁束密度0.6T以上の磁石を有する、上記(10)から(12)のいずれかに記載の使用済み耐火物の選別装置。 (13) The used refractory sorting device according to any one of (10) to (12) above, wherein the magnetic force sorting means has a magnet having a magnetic flux density of 0.6 T or more.
(14)前記成分分離手段は、さらに、前記耐火物粒から、地金鉄を含む耐火物粒を磁力を用いて分離可能である、
上記(8)から(13)のいずれかに記載の、使用済み耐火物の選別装置。
(14) The component separating means can further separate the refractory particles containing bare metal iron from the refractory particles by using magnetic force.
The used refractory sorting device according to any one of (8) to (13) above.
本発明によれば、使用済み耐火物から、高い精度で有価物を選別することができる。 According to the present invention, valuable materials can be sorted with high accuracy from used refractories.
(使用済み耐火物の選別方法)
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る、使用済み耐火物の選別方法のフローチャートである。
(Method of sorting used refractories)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart of a method for sorting used refractories according to an embodiment of the present invention.
図2に示すとおり、本発明に係る、使用済み耐火物の選別方法は、使用済み耐火物を破砕し(破砕工程)、破砕工程によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整し(粒度調整工程)、粒度調整された使用済み耐火物粒に対して気体吹付を行って異物を除去し(気体吹付工程)、前記使用済み耐火物粒に成分分析を行って得られた結果に基づいて、前記耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する(成分分離工程)、方法である。
以下、各工程について詳しく説明する。
As shown in FIG. 2, the method for selecting used refractories according to the present invention crushes used refractories (crushing step) and adjusts the used refractories crushed by the crushing step to a predetermined particle size range. (Particle size adjustment step), gas is sprayed onto the used refractory particles whose particle size has been adjusted to remove foreign substances (gas spraying step), and the results obtained by component analysis of the used refractory particles are obtained. Based on this, the refractory particles are separated into a plurality of groups as a group having the same main component (component separation step).
Hereinafter, each step will be described in detail.
まず、破砕工程では、使用済み耐火物を破砕する。この破砕は、例えば、ジョークラッシャーやバケットクラッシャー等の重機を用いて行うことができる。この破砕工程は、使用済み耐火物を、後述する成分分離に適した粒度にすることを所期している。 First, in the crushing process, the used refractory is crushed. This crushing can be performed using a heavy machine such as a jaw crusher or a bucket crusher. This crushing step is intended to make the used refractory a particle size suitable for component separation described later.
次に、粒度調整工程では、上記破砕工程によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整する。粒度範囲は、後述するレーザー誘起ブレークダウン分光法を用いるときは、粒径5mm以上100mm以下とし、より好適には粒径10mm以上40mm以下とする。なお、後の成分分離の精度を高めるため、粒径分布の幅は狭い方が好ましい。 Next, in the particle size adjusting step, the used refractory crushed by the crushing step is adjusted to a predetermined particle size range. When the laser-induced breakdown spectroscopy described later is used, the particle size range is 5 mm or more and 100 mm or less, and more preferably 10 mm or more and 40 mm or less. It is preferable that the width of the particle size distribution is narrow in order to improve the accuracy of the subsequent component separation.
この使用済み耐火物の粒度調整は、具体的には篩いを用いて行うことができる。例えば、使用済み耐火物の粒度範囲を粒径10mm以上40mm以下とする場合は、まず、目開き寸法が40mmの篩いを用いて、破砕された使用済み耐火物を篩いにかける。その後、目開き寸法が40mmの篩いを通過した使用済み耐火物を、目開き寸法が10mmの篩いにかける。目開き寸法が10mmの篩いに残った使用済み耐火物を、所定の粒度範囲の使用済み耐火物粒30(以下、耐火物粒30ともいう)として扱う。 Specifically, the particle size of the used refractory can be adjusted by using a sieve. For example, when the particle size range of the used refractory is 10 mm or more and 40 mm or less, first, the crushed used refractory is sieved using a sieve having a mesh size of 40 mm. Then, the used refractory that has passed through a sieve having an opening size of 40 mm is passed through a sieve having an opening size of 10 mm. The used refractory material remaining on the sieve having a mesh size of 10 mm is treated as used refractory material particles 30 (hereinafter, also referred to as refractory material particles 30) having a predetermined particle size range.
なお、最初に目開き寸法40mmの篩いにおいて、篩い上に残った使用済み耐火物は、再度破砕処理を行って、粒度をさらに小さくした後、再度上記した粒度調整に供することが好ましい。 First, in a sieve having an opening size of 40 mm, it is preferable that the used refractory remaining on the sieve is crushed again to further reduce the particle size, and then subjected to the above-mentioned particle size adjustment again.
続いて、気体吹付工程では、粒度調整された使用済み耐火物粒30に対して、気体吹付けを行い、耐火物に付着した異物を除去する。多くの場合、耐火物に付着している異物は、主に高炉スラグや他の種類の耐火物の粉など(を主成分とするもの)であり、異物のサイズは2mm以下の微粉程度である。このような異物を除去する場合、使用に適する気体の種類としてはエアー、窒素などが挙げられ、気体の供給配管圧は0.05〜1MPaの範囲とし、流量は0.05〜10Nm3/minの範囲、特に使用済み耐火物のベルトコンベヤからの落下を防ぐためには0.05〜5Nm3/minが望ましい。ノズルのサイズ(開口径)は1〜20mmとし、複数のノズルを有していてもよい。また、同様の開口面積を備えるスリット状のノズルも使用できる。また、異物や耐火物が湿潤している場合や、異物の種類、サイズにより、流量とノズルのサイズを調整することにより、耐火物粒の転動による成分分析や位置の特定への支障がない範囲とすることができる。
その後に、成分分離工程では、成分分析を行って得られた結果に基づいて、主成分が同じである群として複数の群に分離する。使用済み耐火物粒30が使用済み高炉樋耐火物粒である場合、主成分が同じである群として、メタルライン材の群に属する耐火物粒30a(以下、メタルライン材耐火物粒30a)、スラグライン材の群に属する耐火物粒30b(以下、スラグライン材耐火物粒30b)を含む複数の群に分離する。上述のとおり、メタルライン材とスラグライン材との間には、成分組成に明確な差があり、従って、含有される成分自体及び成分比に基づく選別を行うことができる。さらに、高炉樋の耐火物は、使用される過程でスラグが付着するのが通例であり、このような高炉スラグ等の不純物含有耐火物粒30c(以下、不純物耐火物粒30c)も、含有される成分自体及び成分比に基づいて選別することができる。
以下、使用済み高炉樋耐火物粒の選別を典型例として説明する。
Subsequently, in the gas spraying step, gas is sprayed onto the used
After that, in the component separation step, based on the results obtained by performing the component analysis, the group is separated into a plurality of groups as a group having the same main component. When the used
Hereinafter, the selection of used blast furnace gutter refractory grains will be described as a typical example.
湿潤耐火物の成分分析の手法は、レーザー誘起ブレークダウン分光法が最も適している。なぜなら、レーザー誘起ブレークダウン分光法は、サンプルプレパレーションが不要であり、通常1スポットにつき数マイクロ秒〜数ミリ秒の、非常に高速な測定が可能であり、作業効率が高い。さらに、レーザー誘起ブレークダウン分光法は、O、Na及びMg等の、軽元素を含む広い元素測定範囲を有しており、表1に示した、メタルライン材とスラグライン材の成分組成の分析に適している。更に、H、Be、Li、Nなどの軽元素についても測定が可能であり、これらを含む物質を分析することができるため、使用済み耐火物などを精度よく判別できる。 Laser-induced breakdown spectroscopy is the most suitable method for component analysis of wet refractories. This is because laser-induced breakdown spectroscopy does not require sample preparation, and can perform very high-speed measurements, usually several microseconds to several milliseconds per spot, and has high work efficiency. Furthermore, laser-induced breakdown spectroscopy has a wide element measurement range including light elements such as O, Na and Mg, and the analysis of the component composition of the metal line material and the slag line material shown in Table 1 Suitable for. Furthermore, light elements such as H, Be, Li, and N can also be measured, and substances containing these can be analyzed, so that used refractories and the like can be accurately discriminated.
図3は、使用済み耐火物粒に対して、レーザー誘起ブレークダウン分光法による成分分析を行って得られた結果に基づいて、耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離手段の構成を示す概念図である。以下、図3を参照して、使用済み耐火物粒30に対して、成分分離手段を用いた、レーザー誘起ブレークダウン分光法による成分分析を行って得られた結果に基づいて、耐火物粒30を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離工程について説明する。
In FIG. 3, based on the results obtained by performing component analysis of used refractory particles by laser-induced breakdown spectroscopy, the refractory particles are divided into a plurality of groups as a group having the same main component. It is a conceptual diagram which shows the structure of the component separation means to separate. Hereinafter, with reference to FIG. 3, the used
図3に示す成分分離手段6は、振動フィーダー7と、ベルトコンベヤ8aと、気体吹付装置8bと、画像カメラ9と、短パルスレーザー10と、分光計11と、解析制御器12と、エアージェット13と、落下シュート14a〜14cとを備えている。ここで、気体吹付装置8bは、0.05〜0.5MPaの圧力で気体を吹付けることができる、1〜20本、好ましくは4〜12本、または、既存のベルトコンベヤ8aの幅に合うようにベルトコンベヤ幅方向に10〜100mm間隔で設置できる本数のノズルを持ち、ベルトコンベヤ上の耐火物粒の上面から50〜1000mm、好ましくは100mm離間しており、ベルトコンベヤ上の使用済み耐火物粒のすべてにエアーが略均等に当たる、耐火物粒を大きく転動させることなく表面に付着した異物を除去できるなどといった特徴を持つ。
The component separating means 6 shown in FIG. 3 includes a vibration feeder 7, a
この成分分離手段6において、所定の粒度範囲に調整された使用済み耐火物粒30を、振動フィーダー7によってベルトコンベヤ8a上に積み重なることなしに均して供給する。ベルトコンベヤ8a上に供給された使用済み耐火物粒30は、画像カメラ9によってベルトコンベヤ8a上の搬送位置が検出される。この画像カメラ9による搬送位置情報と、ベルトコンベヤ8aの駆動モータ(図示せず)に取り付けられているエンコーダ等の回転パルスセンサ情報からトラッキングされたベルトコンベヤ8aの移動量の情報とに基づいて、搬送中の使用済み耐火物粒30の各々に向けて短パルスレーザー10を正確に照射し、照射点から発生する高温プラズマの発光スペクトルを分光計11によって検出し、検出情報に基づいて解析制御器12を用いて、耐火物粒30がメタルライン材耐火物粒30a、スラグライン材耐火物粒30b又は不純物耐火物粒30cのいずれかに該当するか判定する。
In the component separating means 6, the used
図4〜図6は、分光計によって検出された、メタルライン材耐火物粒、スラグライン材耐火物粒及び不純物耐火物粒の発光スペクトルの例を示す図である。ここで、表1を参照してメタルライン材とスラグライン材との成分組成を対比すると、メタルライン材は、Al2O3を主成分として含み、スラグライン材は、SiCを主成分として含む。さらに、メタルライン材は、MgOを含むが、スラグライン材はMgOを含有しない。そこで、発光スペクトルの分析によって得られる成分組成の結果と、上記した知見(表1)とを対照することによって、耐火物粒30がメタルライン材耐火物粒30a又はスラグライン材耐火物粒30bのいずれかに該当するかの判定が可能である。例えば、図4に示すメタルライン材耐火物粒の発光スペクトルの例では、Alにピークがあり、かつ、Mgのスペクトルが確認できることから、Al2O3を主成分として含み、かつ、MgOを含むメタルライン材耐火物粒30aであるとの判定が得られる。一方、図5に示すスラグライン材耐火物粒の発光スペクトルの例では、Mgのスペクトルが存在しないことから、SiCを主成分とするスラグライン材耐火物粒30bであるとの判定が得られる。さらに、図6に示す不純物耐火物粒の発光スペクトルの例では、Caにピークがあることから、高炉スラグ等の不純物耐火物粒30cであるとの判定が得られる。
4 to 6 are diagrams showing examples of emission spectra of metal line material refractory particles, slag line material refractory particles, and impurity refractory particles detected by a spectrometer. Here, when the composition of the metal line material and the slag line material is compared with reference to Table 1, the metal line material contains Al 2 O 3 as a main component, and the slag line material contains SiC as a main component. .. Further, the metal line material contains MgO, but the slag line material does not contain MgO. Therefore, by comparing the result of the component composition obtained by the analysis of the emission spectrum with the above findings (Table 1), the
解析制御器12によって、メタルライン材耐火物粒30a、スラグライン材耐火物粒30b又は不純物耐火物粒30cのいずれかに判定された使用済み耐火物粒30は、エアージェット13を用いて、落下シュート14a〜14cへの位置を制御して分離される。メタルライン材耐火物粒30aは落下シュート14aに分離され、スラグライン材耐火物粒30bは落下シュート14bに分離され、不純物耐火物粒30cは落下シュート14cに分離される。なお、図示例ではエアージェット13が用いられるが、パドルを用いて落下シュート14a〜14cへの位置を制御することもできる。
このようにして、粒度調整された使用済み耐火物粒30に対して、成分分析を行って得られた結果に基づいて、耐火物粒30を、メタルライン材耐火物粒30a、スラグライン材耐火物粒30b又は不純物耐火物粒30cのいずれかに分離することができる。
The used
Based on the results obtained by performing component analysis on the used
なお、本発明における成分分離工程では、上記の成分分析の前又は後に、耐火物粒30から、地金鉄を含む耐火物粒を磁力を用いて分離することが好ましい。一般に、高炉樋の耐火物は、スラグや溶銑の付着が少なくなるように成分設計されているが、使用される過程では少なからず地金鉄を含むスラグ等が付着する。耐火物の再利用においては、耐火物粒から、このような地金鉄を含むスラグが付着した耐火物粒を、スラグに含まれる地金鉄の磁性を利用して、磁力を用いて分離することが好ましい。磁力を用いるとは、例えば、磁束密度0.1T〜1Tの磁場を有する磁力分離機を用いることがあげられる。なお、好適な磁束密度は、0.3T〜0.6Tである。この磁力分離機には、ドラム式又はベルト吊り下げ式を用いることができる。好適には、ドラム式の磁力分離手段を用いることによって、より効果的にスラグの取りこぼしを防ぐことができる。
このように、耐火物粒から、地金鉄を含む耐火物粒を、磁力を用いて分離することで、有価物にスラグが混入する虞を低減することができる。
In the component separation step of the present invention, it is preferable to separate the refractory grains containing the bare metal iron from the
In this way, by separating the refractory particles containing the bare metal iron from the refractory particles by using magnetic force, it is possible to reduce the possibility that slag is mixed in the valuable material.
以上の工程によって、使用済みの高炉樋耐火物をメタルライン材とスラグライン材とに確実に選別することができる。本発明では、かくして分別された耐火物粒につき、さらに磁性の有無に応じて細分化する選別を行うことができる。 Through the above steps, the used blast furnace gutter refractory can be reliably sorted into the metal line material and the slag line material. In the present invention, the refractory particles thus separated can be further subdivided according to the presence or absence of magnetism.
即ち、続いて、本実施形態においては、複数の群のいずれか少なくとも1つに属する耐火物粒30を、耐火物粉体に粉砕する(粉砕工程)。より具体的には、上述の成分分離工程によって、メタルライン材耐火物粒30aとスラグライン材耐火物粒30bとに分離された耐火物粒30のうち、スラグライン材耐火物粒30bに属する耐火物粒をさらに耐火物粉体に粉砕する(以下、スラグライン材粉体)。上述のとおり、スラグライン材は、Al2O3とSiCとを含んでいるため、スラグライン材耐火物粒30bをさらに細かく粉砕して粉体とすると、Al2O3を主な成分とするAl2O3系粉体と、SiCを主な成分とするSiC系粉体との、混合粉体とすることができる。
That is, subsequently, in the present embodiment, the
なお、粉砕は、例えば、ハンマーミル、インパクトクラッシャ又はローラーミル等を用いて行うことができる。 The pulverization can be performed using, for example, a hammer mill, an impact crusher, a roller mill, or the like.
スラグライン材耐火物粒30b粉砕後の粉体は、Al2O3系粉体とSiC系粉体とに分離され得る粒径範囲とすべきであり、発明者らが調査したところによれば、粒径2mm以下とすることが好ましく、さらに好ましくは1mm以下である。一方、粒径100μm未満まで微粉化すると、粉体としてのハンドリング性が悪化するため、100μm以上とすることが好ましい。
The powder after crushing the
かくして粉砕された耐火物粉体を、磁力を用いて磁性粉体と非磁性粉体とに選別する(磁力選別工程)。ここで、Al2O3は、天然鉱石を由来とするため、微量のFeを含むのに対し、SiCは、自然界に存在せず、人工的に製造されるため、Feを一切含まないという特性を有する。このように、Al2O3に含まれる微量のFeを感知するには、十分な磁力を用いて磁力選別する必要がある。発明者らが調査した結果、磁束密度0.6T以上の磁場を有する磁力選別手段を用いることが好ましく、より好適には、磁束密度1T以上の磁場を有する磁力選別手段を用いる。 The refractory powder thus crushed is sorted into magnetic powder and non-magnetic powder using magnetic force (magnetic force sorting step). Here, Al 2 O 3 is derived from natural ore and therefore contains a small amount of Fe, whereas SiC does not exist in nature and is artificially produced, so that it does not contain any Fe. Has. As described above, in order to detect a small amount of Fe contained in Al 2 O 3 , it is necessary to select the magnetic force using a sufficient magnetic force. As a result of investigation by the inventors, it is preferable to use a magnetic field sorting means having a magnetic field with a magnetic flux density of 0.6 T or more, and more preferably, a magnetic force sorting means having a magnetic field with a magnetic flux density of 1 T or more is used.
この磁力選別手段としては、例えば、磁気回路を工夫して、局所的に1T以上となる極が多数配置されるように設計された磁力選別手段を用いてもよい。磁力選別手段の形式は、ドラム型、ベルト型、ベルト吊り下げ型、磁着メディアを利用した高勾配磁力選別手段等とすることができる。 As the magnetic force sorting means, for example, a magnetic force sorting means designed by devising a magnetic circuit so that a large number of poles having 1T or more are locally arranged may be used. The type of the magnetic force sorting means can be a drum type, a belt type, a belt hanging type, a high-gradient magnetic force sorting means using a magnetic media, or the like.
上記磁力選別手段を用いて、スラグライン材粉体から、微量のFeを含んで磁性を帯びるAl2O3系粉体と、Feを含まない非磁性のSiC系粉体とを選別することができる。かように、成分分離を行ってから磁力選別することで、SiCをより高い純度で回収することができる。 Using the above magnetic force sorting means, it is possible to sort a magnetic Al 2 O 3 powder containing a small amount of Fe and a non-magnetic SiC powder containing no Fe from the slag line material powder. it can. In this way, SiC can be recovered with higher purity by performing magnetic force selection after component separation.
なお、以上の粉砕工程及び磁力選別工程は、メタルライン材の群に属する耐火物粒に対して適用してもよい。上述の成分分離工程によって、メタルライン材群とスラグライン材群とに分離された耐火物粒30のうち、メタルライン材耐火物粒30aに属する耐火物粒をさらに耐火物粉体に粉砕する(以下、メタルライン材粉体)。メタルライン材は、Al2O3とSiCとを含み、メタルライン材耐火物粒30aを粉砕すると、Al2O3を主な成分とするAl2O3系粉体と、SiCを主な成分とするSiC系粉体との混合粉体であるメタルライン材粉体が得られ、スラグライン材粉体と同様の磁力選別を行うことで、Al2O3をより高い純度で回収することができる。
The above crushing step and magnetic force sorting step may be applied to refractory grains belonging to the group of metal line materials. Of the
こうして、使用済み耐火物から、高い精度で有価物を選別することができる。従来の選別方式である色彩分離や蛍光X線分析ではメタルライン材とスラグライン材の分離は困難であった。それに対して本発明の方式であるレーザー誘起ブレークダウン分光法による成分分離手段ではメタルライン材とスラグライン材の分離が可能となる。その際、耐火物に気体を吹き付けることによって、湿潤した状態など、表面に異物が付着した使用済み耐火物でも乾燥などの工程を追加することなく、高い精度で有価物を選別することができる。 In this way, valuable materials can be sorted with high accuracy from used refractories. It has been difficult to separate the metal line material and the slag line material by color separation and fluorescent X-ray analysis, which are conventional sorting methods. On the other hand, the component separation means by the laser-induced breakdown spectroscopy, which is the method of the present invention, enables the separation of the metal line material and the slag line material. At that time, by spraying gas on the refractory, valuable materials can be sorted with high accuracy even in a used refractory in a wet state where foreign matter is attached to the surface without adding a step such as drying.
(使用済み耐火物の選別装置)
次に、本発明に係る、使用済み耐火物から、有価物を選別する装置について説明する。本発明に係る、使用済み耐火物の選別装置(以下、耐火物選別装置と称する)は、使用済み耐火物を破砕する破砕手段と、破砕手段によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整する粒度調整手段と、粒度調整された使用済み耐火物粒に対して、耐火物に付着した異物を気体吹付けにより除去する手段と、成分分析を行って得られた結果に基づいて、耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離手段と、を含む。
(Used refractory sorting device)
Next, an apparatus for selecting valuable resources from used refractories according to the present invention will be described. The used refractory sorting device (hereinafter referred to as a refractory sorting device) according to the present invention has a crushing means for crushing the used refractory and a used refractory crushed by the crushing means in a predetermined particle size range. Based on the results obtained by performing component analysis, the particle size adjusting means for adjusting the particle size, the means for removing foreign substances adhering to the refractory to the used refractory particles whose particle size has been adjusted, and the results obtained by component analysis. It includes a component separation means for separating the refractory particles into a plurality of groups as a group having the same main component.
本発明の使用済み耐火物の選別装置において、使用済み耐火物の破砕に用いる手段は特に限定されず、処理対象の使用済み耐火物を、適切な大きさに破砕できるものであれば、任意のものを用いることができる。例えば、ジョークラッシャーやバケットクラッシャー等の重機を用いることができる。 In the used refractory sorting apparatus of the present invention, the means used for crushing the used refractory is not particularly limited, and any used refractory to be treated can be crushed to an appropriate size. Can be used. For example, heavy machinery such as a jaw crusher and a bucket crusher can be used.
粒度範囲は、後述するレーザー誘起ブレークダウン分光法による成分分離手段に適したものとするときは、粒径5mm以上100mm以下であり、より好適には粒径10mm以上40mm以下である。なお、後の成分分離の精度を高めるため、粒径分布は相対的に狭い方が好ましい。 When the particle size range is suitable for the component separation means by laser-induced breakdown spectroscopy described later, the particle size is 5 mm or more and 100 mm or less, and more preferably 10 mm or more and 40 mm or less. It is preferable that the particle size distribution is relatively narrow in order to improve the accuracy of the subsequent component separation.
また、使用済み耐火物の粒度調整に用いる手段は特に限定されず、所定の粒度範囲の使用済み耐火物粒に調整できるものであれば、任意のものを使用できる。使用できる粒度調整手段として、篩いが挙げられる。例えば、使用済み耐火物の粒度範囲を粒径10mm以上40mm以下とする場合は、まず、目開き寸法が40mmの篩いにかける。その後、目開き寸法が40mmの篩いを通過した使用済み耐火物を、目開き寸法が10mmの篩いにかける。目開き寸法が10mmの篩いに残った使用済み耐火物を、所定の粒度範囲の使用済み耐火物粒30として扱う。
Further, the means used for adjusting the particle size of the used refractory is not particularly limited, and any means can be used as long as it can be adjusted to the used refractory particles in a predetermined particle size range. Sieve can be mentioned as a particle size adjusting means that can be used. For example, when the particle size range of a used refractory is 10 mm or more and 40 mm or less, it is first sieved with a mesh size of 40 mm. Then, the used refractory that has passed through a sieve having an opening size of 40 mm is passed through a sieve having an opening size of 10 mm. The used refractory material remaining on the sieve having a mesh size of 10 mm is treated as the used
さらに、粒度調整された使用済み耐火物粒30に対して、湿潤した耐火物などに見られる表面に付着した異物は成分分析精度に影響するため、気体を吹付けることにより表面の異物を除去して成分分析を行う。異物を使用済み耐火物粒表面が50%以上露出する程度まで除去し、成分分析に供する。使用済み耐火物粒の表面から異物を除去するにあたっては、あらかじめ試運転を実施し、異物の除去状態を観察することによって好適な気体の流量やノズルの配置を設定することができる。試運転にあたっては、異物が除去された使用済み耐火物粒を湿潤状態にしたうえで高炉スラグ粉を散布したものを用いて異物の除去状態を目視または成分分析値によって確認することもできる。実際に試運転を行い、使用済み耐火物粒表面が50%以上露出するような気体の流量やノズルの配置を設定し、その条件で気体吹付けを行った使用済み耐火物粒については、その結果を達成できているものとした。成分分析を行って得られた結果に基づいて、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離手段について説明する。成分分離手段についても、特に限定されず、任意のものを使用することができる。使用済み耐火物粒30が使用済み高炉耐火物粒である場合、主成分が同じである群として、メタルライン材の群に属する耐火物粒30a(以下、メタルライン材耐火物粒30a)、スラグライン材の群に属する耐火物粒30b(以下、スラグライン材耐火物粒30b)を含む複数の群に分離する。上述のとおり、メタルライン材とスラグライン材との間には、成分組成に明確な差があり、従って、含有される成分自体及び成分比に基づく選別を行うことができる。さらに、高炉樋の耐火物は、使用される過程でスラグが付着するのが通例であり、このような高炉スラグ等の不純物含有耐火物粒30c(以下、不純物耐火物粒30c)も、含有される成分自体及び成分比に基づいて選別することができる。
Further, with respect to the used
本実施形態の成分分離手段として、例えば、図3に示す成分分離手段6を用いることができる。成分分離手段6は、レーザー誘起ブレークダウン分光法による成分分析を行って得られた結果に基づいて、耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離手段であり、図3に示したとおり、振動フィーダー7と、ベルトコンベヤ8aと、耐火物に付着した異物を除去する気体吹付装置8bと、画像カメラ9と、短パルスレーザー10と、分光計11と、解析制御器12と、エアージェット13と、落下シュート14a〜14cとから構成される。
成分分離手段6を用いて、粒度調整された使用済み耐火物粒30に対して、成分分析を行って得られた結果に基づいて、耐火物粒30を、メタルライン材耐火物粒30a、スラグライン材耐火物粒30b又は不純物耐火物粒30cのいずれかに分離することができる。
As the component separating means of the present embodiment, for example, the component separating means 6 shown in FIG. 3 can be used. The component separation means 6 is a component separation means that separates refractory particles into a plurality of groups as a group having the same main component based on the result obtained by component analysis by laser-induced breakdown spectroscopy. Yes, as shown in FIG. 3, a vibration feeder 7, a
Based on the results obtained by performing component analysis on the used
さらに、成分分離手段は、耐火物粒から、地金鉄を含む耐火物粒を磁力を用いて分離するため、磁力分離機を含むことが好ましい。より具体的には、耐火物の再利用においては、耐火物粒30から、このような地金鉄を含むスラグの耐火物粒を、スラグに含まれる地金鉄の磁性を利用して、磁力を用いて分離することが好ましい。例えば、磁束密度0.1T〜1Tの磁場を有する磁力分離機を用いることがある。なお、好適な磁束密度は、0.3T〜0.6Tである。この磁力分離機には、ドラム式又はベルト吊り下げ式を用いることができる。好適には、ドラム式の磁力分離手段を用いることによって、より効果的にスラグの取りこぼしを防ぐことができる。
このように、耐火物粒から、地金鉄を含む耐火物粒を、磁力を用いて分離することで、有価物にスラグが混入する虞を低減することができる。
Further, the component separating means preferably includes a magnetic force separator because the refractory particles containing the bare metal iron are separated from the refractory particles by using magnetic force. More specifically, in the reuse of refractory materials, the refractory particles of slag containing such metal iron are obtained from the
In this way, by separating the refractory particles containing the bare metal iron from the refractory particles by using magnetic force, it is possible to reduce the possibility that slag is mixed in the valuable material.
本発明の耐火物選別装置は、さらに、上記複数の群のいずれか少なくとも1つの群に属する耐火物粒を、耐火物粉体に粉砕する粉砕手段を含む。より具体的には、上述の成分分離手段によって、メタルライン材耐火物粒30aとスラグライン材耐火物粒30bとのいずれか一方又は両方の耐火物粒をさらに耐火物粉体に粉砕する、例えば、ハンマーミル、インパクトクラッシャ又はローラーミル等である。
The refractory sorting apparatus of the present invention further includes a pulverizing means for pulverizing refractory particles belonging to at least one of the plurality of groups into refractory powder. More specifically, by the above-mentioned component separation means, one or both of the metal line material
本発明の耐火物選別装置は、さらに、上記耐火物粉体を、磁力を用いて磁性粉体と非磁性粉体とに選別する、磁力選別手段を含む。磁力選別手段には、磁束密度0.6T以上の磁場を有する磁力選別手段を用いることが好ましく、より好適には、磁束密度1T以上の磁場を有する磁力選別手段を用いる。 The refractory sorting apparatus of the present invention further includes a magnetic force sorting means that sorts the refractory powder into magnetic powder and non-magnetic powder using magnetic force. As the magnetic force sorting means, it is preferable to use a magnetic field sorting means having a magnetic field having a magnetic flux density of 0.6 T or more, and more preferably, a magnetic force sorting means having a magnetic field having a magnetic flux density of 1 T or more is used.
上述の磁力選別手段としては、例えば、磁気回路を工夫して、局所的に1T以上となる極が多数配置されるように設計された磁力選別手段を用いてもよい。磁力選別手段の形式は、ドラム型、ベルト型、ベルト吊り下げ型、磁着メディアを利用した高勾配磁力選別手段等とすることができる。 As the above-mentioned magnetic force sorting means, for example, a magnetic force sorting means designed by devising a magnetic circuit so that a large number of poles having 1T or more are locally arranged may be used. The type of the magnetic force sorting means can be a drum type, a belt type, a belt hanging type, a high-gradient magnetic force sorting means using a magnetic media, or the like.
上記磁力選別手段を用いて、耐火物粉体に粉砕されたメタルライン材耐火物粒30a(メタルライン材粉体)からAl2O3をより高い純度で回収することができ、耐火物粉体に粉砕されたスラグライン材耐火物粒30b(スラグライン材粉体)からSiCをより高い純度で回収することができる。
Al 2 O 3 can be recovered with higher purity from the
こうして、使用済み耐火物から、高い精度で有価物を選別することができる。 In this way, valuable materials can be sorted with high accuracy from used refractories.
以下、実施例に従って、本発明を具体的に説明する。しかし、本発明は下記の実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲内にて適宜変更することも可能であり、これらはいずれも本発明の技術範囲に含まれる。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and can be appropriately modified within a range that can be adapted to the gist of the present invention, all of which are included in the technical scope of the present invention. ..
[実施例1]
図2に示したフローチャートに従って、使用済み高炉樋耐火物を選別した。
即ち、まず、メタルライン材とスラグライン材を含む、使用済み耐火物にジョークラッシャーで破砕した。次いで、破砕された使用済み耐火物を、目開き寸法40mmの篩いにかけて、篩いを通過した使用済み耐火物を回収して、目開き寸法5mmの篩いにかけ、篩い上に残った使用済み耐火物を回収することにより、粒径5mm以上40mm以下に粒度調整した使用済み耐火物粒を得た。
[Example 1]
Used blast furnace gutter refractories were sorted according to the flowchart shown in FIG.
That is, first, a used refractory material containing a metal line material and a slag line material was crushed with a jaw crusher. Next, the crushed used refractory is sieved with a mesh size of 40 mm, the used refractory that has passed through the sieve is collected, sieved with a mesh size of 5 mm, and the used refractory remaining on the sieve is removed. By recovering, used refractory grains having a particle size adjusted to 5 mm or more and 40 mm or less were obtained.
その後、5mm以上40mm以下に粒度調整された使用済み耐火物粒に気体吹付けを行ってから、成分分離を行った。すなわち、使用済み耐火物粒を、振動フィーダーによってベルトコンベヤ上に積み重なることなしに均して供給し、ベルトコンベヤ上に供給された使用済み耐火物に気体を吹付けて、付着した異物を除去した後に、前記使用済み耐火物のベルトコンベヤ上の搬送位置を画像カメラで検出した。ここで、吹付ける気体は供給配管圧が0.3MPaのものを使用した。供給配管圧は0.3MPaより高くても使用可能であるが、ベルトコンベヤ上を移動する使用済み耐火物のすべてに吹付ける必要が有るために、ベルトコンベヤの幅が100mmを超える場合には、複数の吹き出しノズルまたはベルトコンベヤの幅方向に長いスリット状のノズルから吹き付けることがのぞましい。また、気体の吹き付けによる使用済み耐火物の転動が、画像カメラの視野の位置まで続いて画像による位置の把握精度が低下したり、ベルトコンベヤ上から脱落することが発生しないように、流量を調整した。この画像カメラによる使用済み耐火物の搬送位置情報と、ベルトコンベヤの駆動モータに取り付けられているエンコーダ等の回転パルスセンサ情報からトラッキングされたベルトコンベヤの移動量の情報とに基づいて、搬送中の使用済み耐火物粒の各々に向けて短パルスレーザーを正確に照射し、照射点から発生する高温プラズマの発光スペクトルを分光計によって検出し、検出情報に基づいて解析制御器を用いて、耐火物粒がメタルライン材耐火物粒、スラグライン材耐火物粒又は不純物耐火物粒のいずれに該当するか判定した。 Then, gas was sprayed onto the used refractory particles whose particle size was adjusted to 5 mm or more and 40 mm or less, and then the components were separated. That is, the used refractory particles were evenly supplied by the vibration feeder without being stacked on the belt conveyor, and gas was sprayed on the used refractory material supplied on the belt conveyor to remove the adhered foreign matter. Later, the image camera detected the transport position of the used refractory on the belt conveyor. Here, the gas to be sprayed used had a supply pipe pressure of 0.3 MPa. The supply piping pressure can be used even if it is higher than 0.3 MPa, but if the width of the belt conveyor exceeds 100 mm because it is necessary to spray it on all the used refractories moving on the belt conveyor, It is desirable to spray from multiple blowing nozzles or slit-shaped nozzles that are long in the width direction of the belt conveyor. In addition, the flow rate is adjusted so that the rolling of the used refractory due to the spraying of gas does not continue to the position of the field of view of the image camera and the accuracy of grasping the position by the image is lowered or the used refractory does not fall off from the belt conveyor. It was adjusted. Based on the transport position information of the used refractory by this image camera and the information of the movement amount of the belt conveyor tracked from the rotation pulse sensor information of the encoder etc. attached to the drive motor of the belt conveyor, the refractory is being transported. Accurately irradiate each of the used refractory particles with a short pulse laser, detect the emission spectrum of the high-temperature plasma generated from the irradiation point with a spectrometer, and use an analysis controller based on the detection information to use the refractory. It was determined whether the grains corresponded to the metal line material refractory grains, the slag line material refractory grains, or the impurity refractory grains.
図4〜図6は、分光計によって検出された、メタルライン材耐火物粒、スラグライン材耐火物粒及び不純物耐火物粒の発光スペクトルを示す図である。図4に示す耐火物粒の発光スペクトルでは、Alにピークがあり、かつ、Mgのスペクトルが確認できることから、Al2O3を主成分として含み、かつ、MgOを含むメタルライン材であるとの判定が得られる。一方、図5に示す耐火物粒の発光スペクトルの例では、Mgのスペクトルが存在しないことから、SiCを主成分とするスラグライン材であるとの判定が得られる。さらに、図6に示す発光スペクトルでは、Caにピークがあることから、高炉スラグ等の不純物含有耐火物であるとの判定が得られる。 4 to 6 are diagrams showing emission spectra of metal line material refractory particles, slag line material refractory particles, and impurity refractory particles detected by a spectrometer. In the emission spectrum of the refractory grains shown in FIG. 4, since Al has a peak and the spectrum of Mg can be confirmed, it is said that the metal line material contains Al 2 O 3 as a main component and contains Mg O. Judgment is obtained. On the other hand, in the example of the emission spectrum of the refractory grain shown in FIG. 5, since the spectrum of Mg does not exist, it can be determined that the slag line material contains SiC as a main component. Further, in the emission spectrum shown in FIG. 6, since Ca has a peak, it can be determined that the refractory is an impurity-containing refractory such as blast furnace slag.
解析制御器によって判定されたメタルライン材の群とスラグライン材の群とに属する耐火物粒を、エアージェットを用いて、落下シュートの位置を制御して分離した。結果として、メタルライン材及びスラグライン材の純度はいずれも95質量%となった。
従来方式との分離精度の比較を表2に示す。蛍光X線を用いた方式では、Mgのスペクトルの存在を検出できず、スラグライン材とメタルライン材の判別ができずに、分離は困難であった。レーザー誘起ブレークダウン分光法は、軽元素を含む広い元素測定範囲を有していることから、これらの元素を含む使用耐火物を成分別に分離することが可能となった。これらの軽元素のうち、使用済耐火物の判別に特に役立つ元素としてはMgのほかにC、Oが挙げられる。
また、湿潤した耐火物など表面に異物が付着している場合は成分分析精度に影響するが、気体を吹付けることにより、使用済み耐火物に付着した異物を除去した後に成分分析を行うことで、分離精度を向上させることが可能となった。
The refractory particles belonging to the group of metal line materials and the group of slag line materials determined by the analysis controller were separated by controlling the position of the falling chute using an air jet. As a result, the purity of both the metal line material and the slag line material was 95% by mass.
Table 2 shows a comparison of separation accuracy with the conventional method. In the method using fluorescent X-rays, the presence of the Mg spectrum could not be detected, the slag line material and the metal line material could not be distinguished, and separation was difficult. Since laser-induced breakdown spectroscopy has a wide element measurement range including light elements, it has become possible to separate refractories containing these elements by component. Among these light elements, C and O are mentioned in addition to Mg as elements that are particularly useful for discriminating used refractories.
In addition, if foreign matter adheres to the surface of a wet refractory, the accuracy of component analysis will be affected. However, by spraying gas, the foreign matter adhering to the used refractory can be removed before component analysis. , It has become possible to improve the separation accuracy.
なお、上記純度は、メタルライン材及びスラグライン材を回収した各落下シュートにおいて、以下の式によって算出される。
(式1)
メタルライン材の純度(質量%)=メタルライン材の質量/(メタルライン材の質量+スラグライン材の質量+高炉スラグ等の不純物の質量)
(式2)
スラグライン材の純度(質量%)=スラグライン材の質量/(メタルライン材の質量+スラグライン材の質量+高炉スラグ等の不純物の質量)
The purity is calculated by the following formula in each drop chute in which the metal line material and the slag line material are collected.
(Equation 1)
Purity of metal line material (mass%) = mass of metal line material / (mass of metal line material + mass of slag line material + mass of impurities such as blast furnace slag)
(Equation 2)
Purity of slag line material (mass%) = mass of slag line material / (mass of metal line material + mass of slag line material + mass of impurities such as blast furnace slag)
[実施例2]
実施例1において、気体吹付け後に成分分離を行って分離された(発明例)、スラグライン材の群に属する耐火物粒を、ハンマーミルで粒径2mm以下に粉砕し、得られたスラグライン材粉体を、1.1Tのレアアース永久磁石を有する磁力選別手段によって、磁性のAl2O3系粉体と、非磁性のSiC系粉体とに選別した。この磁力選別によって得られた、Al2O3系粉体と、SiC系粉体との純度は、それぞれ、Al2O3系粉体は25質量%、SiC系粉体は92質量%であった。このようにして、メタルライン材とスラグライン材とを選別し、さらにAl2O3系粉体と、SiC系粉体とを選別することによって、有価物を回収できた。
[Example 2]
In Example 1, the refractory particles belonging to the group of slag line materials separated by component separation after gas spraying were pulverized with a hammer mill to a particle size of 2 mm or less, and the obtained slag line was obtained. The material powder was sorted into magnetic Al 2 O 3 powder and non-magnetic SiC powder by a magnetic force sorting means having a 1.1 T rare earth permanent magnet. The purity of the Al 2 O 3 powder and the SiC powder obtained by this magnetic selection was 25% by mass for the Al 2 O 3 powder and 92% by mass for the SiC powder, respectively. It was. In this way, valuable resources could be recovered by sorting the metal line material and the slag line material, and further sorting the Al 2 O 3 powder and the SiC powder.
[実施例3]
実施例1において、気体吹付け後に成分分離を行って分離された(発明例)、メタルライン材の群に属する耐火物粒を、ハンマーミルで粒径2mm以下に粉砕し、得られたメタルライン材粉体を、1.1Tのレアアース永久磁石を有する磁力選別手段によって、磁性のAl2O3系粉体と、非磁性のSiC系粉体とに選別した。この磁力選別によって得られた、Al2O3系粉体と、SiC系粉体との純度は、それぞれ、Al2O3系粉体は95質量%、SiC系粉体は90質量%であった。このようにして、メタルライン材とスラグライン材とを選別し、さらにAl2O3系粉体と、SiC系粉体とを選別することによって、有価物を回収できた。
[Example 3]
In Example 1, the fire-resistant material particles belonging to the group of metal line materials separated by component separation after gas spraying were pulverized with a hammer mill to a particle size of 2 mm or less, and the obtained metal line was obtained. The material powder was sorted into magnetic Al 2 O 3 powder and non-magnetic SiC powder by a magnetic force sorting means having a 1.1 T rare earth permanent magnet. The purity of the Al 2 O 3 powder and the SiC powder obtained by this magnetic selection was 95% by mass for the Al 2 O 3 powder and 90% by mass for the SiC powder, respectively. It was. In this way, valuable resources could be recovered by sorting the metal line material and the slag line material, and further sorting the Al 2 O 3 powder and the SiC powder.
1 高炉樋
2 鉄皮
3 耐火物
4 メタルライン材
5 スラグライン材
6 成分分離手段
7 振動フィーダー
8a ベルトコンベヤ
8b 耐火物に付着した粉を除去する気体吹付装置
9 画像カメラ
10 短パルスレーザー
11 分光計
12 解析制御器
13 エアージェット
14 落下シュート
30 耐火物粒
30a メタルライン材耐火物粒
30b スラグライン材耐火物粒
30c 不純物耐火物粒
1
Claims (14)
前記使用済み耐火物を破砕する破砕工程と、
前記破砕工程によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整する粒度調整工程と、
前記粒度調整された使用済み耐火物粒に対して、気体を吹付けて該耐火物表面から異物を除去する工程と、
前記異物が除去された使用済み耐火物粒に対して、レーザー誘起ブレークダウン分光法を用いて成分分析を行って得られた結果に基づいて、前記使用済み耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離工程と、
を含むことを特徴とする、使用済み耐火物の選別方法。 It is a method of sorting used refractories.
The crushing process for crushing the used refractory and
A particle size adjusting step for adjusting the used refractory crushed by the crushing step to a predetermined particle size range, and a particle size adjusting step.
A step of spraying a gas onto the used refractory particles whose particle size has been adjusted to remove foreign substances from the surface of the refractory.
Based on the results obtained by performing component analysis on the used refractory particles from which the foreign matter has been removed by using laser-induced breakdown spectroscopy, the used refractory particles have the same main components. A component separation step that separates into multiple groups as a group,
A method for sorting used refractories, which comprises.
前記複数の群は、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含む、
請求項1に記載の使用済み耐火物の選別方法。 The used refractory is a used blast furnace gutter refractory.
The plurality of groups include a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component.
The method for sorting used refractories according to claim 1.
前記使用済み耐火物を破砕する破砕工程と、
前記破砕工程によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整する粒度調整工程と、
前記粒度調整された使用済み耐火物粒に対して、気体を吹付けて該耐火物表面から異物を除去する工程と、
前記異物が除去された使用済み耐火物粒に対して、レーザー誘起ブレークダウン分光法を用いて成分分析を行って得られた結果に基づいて、前記使用済み耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離工程と、
前記複数の群のいずれか少なくとも1つの群に属する耐火物粒を、耐火物粉体に粉砕する粉砕工程と、
前記耐火物粉体を、磁力を用いて磁性粉体と非磁性粉体とに選別する、磁力選別工程と、を含むことを特徴とする、使用済み耐火物の選別方法。 It is a method of sorting used refractories.
The crushing process for crushing the used refractory and
A particle size adjusting step for adjusting the used refractory crushed by the crushing step to a predetermined particle size range, and a particle size adjusting step.
A step of spraying a gas onto the used refractory particles whose particle size has been adjusted to remove foreign substances from the surface of the refractory.
Based on the results obtained by component analysis of the used refractory particles from which the foreign matter has been removed using laser-induced breakdown spectroscopy, the used refractory particles have the same main components. A component separation step that separates into multiple groups as a group,
A pulverization step of pulverizing refractory particles belonging to at least one of the plurality of groups into refractory powder, and
A method for sorting used refractories, which comprises a magnetic force sorting step of sorting the refractory powder into magnetic powder and non-magnetic powder using magnetic force.
前記複数の群は、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含み、
前記粉砕工程は、前記スラグライン材の群に属する耐火物粒を、スラグライン材粉体に粉砕し、
前記磁力選別工程は、前記スラグライン材粉体を、磁力を用いてAl2O3系粉体とSiC系粉体とに選別する、
請求項3に記載の使用済み耐火物の選別方法。 The used refractory is a used blast furnace gutter refractory.
The plurality of groups include a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component.
In the crushing step, refractory particles belonging to the group of slag line materials are crushed into slag line material powder.
In the magnetic force sorting step, the slag line material powder is sorted into Al 2 O 3 powder and SiC powder using magnetic force.
The method for sorting used refractories according to claim 3.
前記複数の群は、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含み、
前記粉砕工程は、前記メタルライン材の群に属する耐火物粒を、メタルライン材粉体に粉砕し、
前記磁力選別工程は、前記メタルライン材粉体を、磁力を用いてAl2O3系粉体とSiC系粉体とに選別する、
請求項3または4に記載の使用済み耐火物の選別方法。 The used refractory is a used blast furnace gutter refractory.
The plurality of groups include a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component.
In the crushing step, refractory particles belonging to the group of metal line materials are crushed into metal line material powder.
In the magnetic force sorting step, the metal line material powder is sorted into Al 2 O 3 powder and SiC powder using magnetic force.
The method for sorting used refractories according to claim 3 or 4.
請求項1から6のいずれかに記載の、使用済み耐火物の選別方法。 The component separation step comprises separating the refractory grains containing the bare metal iron from the refractory grains by magnetic force before or after the component analysis.
The method for selecting used refractories according to any one of claims 1 to 6.
前記使用済み耐火物を破砕する破砕手段と、
前記破砕手段によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整する粒度調整手段と、
前記粒度調整された使用済み耐火物粒に対して、気体を吹付けて該耐火物表面から異物を除去する手段と、
前記異物が除去された使用済み耐火物粒に対して、レーザー誘起ブレークダウン分光法器により成分分析を行って得られた結果に基づいて、前記使用済み耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離手段と、
を含むことを特徴とする、使用済み耐火物の選別装置。 A used refractory sorting device
A crushing means for crushing the used refractory and
A particle size adjusting means for adjusting the used refractory crushed by the crushing means to a predetermined particle size range, and
A means for removing foreign matter from the surface of the refractory by spraying a gas onto the used refractory particles whose particle size has been adjusted.
Based on the results obtained by component analysis of the used refractory particles from which the foreign matter has been removed by a laser-induced breakdown spectroscope, the used refractory particles have the same main components. A component separation means that separates into multiple groups as a group,
A used refractory sorting device, characterized in that it contains.
前記成分分離手段は、前記耐火物粒を、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含む複数の群に分離するものである、
請求項8に記載の使用済み耐火物の選別装置。 The crushing means is for crushing a used blast furnace gutter refractory.
The component separation means separates the refractory particles into a plurality of groups including a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component. ,
The used refractory sorting device according to claim 8.
前記使用済み耐火物を破砕する破砕手段と、
前記破砕手段によって破砕された使用済み耐火物を所定の粒度範囲に調整する粒度調整手段と、
前記粒度調整された使用済み耐火物粒に対して、気体を吹付けて該耐火物表面から異物を除去する手段と、
前記異物が除去された使用済み耐火物粒に対して、レーザー誘起ブレークダウン分光法器成分分析を行って得られた結果に基づいて、前記使用済み耐火物粒を、主成分が同じである群として複数の群に分離する、成分分離手段と、
前記複数の群のいずれか少なくとも1つの群に属する耐火物粒を、耐火物粉体に粉砕する粉砕手段と、
前記耐火物粉体を、磁力を用いて磁性粉体と非磁性粉体とに選別する、磁力選別手段と、
を含むことを特徴とする、使用済み耐火物の選別装置。 A used refractory sorting device
A crushing means for crushing the used refractory and
A particle size adjusting means for adjusting the used refractory crushed by the crushing means to a predetermined particle size range, and
A means for removing foreign matter from the surface of the refractory by spraying a gas onto the used refractory particles whose particle size has been adjusted.
Based on the results obtained by performing laser-induced breakdown spectroscopic component analysis on the used refractory particles from which the foreign matter has been removed, the used refractory particles have the same main components. As a component separation means that separates into multiple groups,
A pulverizing means for pulverizing refractory particles belonging to at least one of the plurality of groups into refractory powder, and
A magnetic force sorting means for sorting the refractory powder into magnetic powder and non-magnetic powder using magnetic force.
A used refractory sorting device, characterized in that it contains.
前記成分分離手段は、前記耐火物粒を、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含む複数の群に分離するものであり、
前記粉砕手段は、前記スラグライン材の群に属する耐火物粒を、スラグライン材粉体に粉砕するものであり、
前記磁力選別手段は、前記スラグライン材粉体を、磁力を用いてAl2O3系粉体とSiC系粉体とに選別するものである、
請求項10に記載の使用済み耐火物の選別装置。 The crushing means is for crushing a used blast furnace gutter refractory.
The component separation means separates the refractory particles into a plurality of groups including a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component. ,
The crushing means grinds refractory particles belonging to the group of slag line materials into slag line material powder.
The magnetic force sorting means sorts the slag line material powder into Al 2 O 3 powder and SiC powder by using magnetic force.
The used refractory sorting device according to claim 10.
前記成分分離手段は、前記耐火物粒を、Al2O3を主成分とするメタルライン材の群とSiCを主成分とするスラグライン材の群とを含む複数の群に分離するものであり、
前記粉砕手段は、前記メタルライン材の群に属する耐火物粒を、メタルライン材粉体に粉砕するものであり、
前記磁力選別手段は、前記メタルライン材粉体を、磁力を用いてAl2O3系粉体とSiC系粉体とに選別するものである、
請求項10または11に記載の使用済み耐火物の選別装置。 The crushing means is for crushing a used blast furnace gutter refractory.
The component separation means separates the refractory particles into a plurality of groups including a group of metal line materials containing Al 2 O 3 as a main component and a group of slag line materials containing SiC as a main component. ,
The crushing means crushes refractory particles belonging to the group of metal line materials into metal line material powder.
The magnetic force sorting means sorts the metal line material powder into Al 2 O 3 powder and SiC powder by using magnetic force.
The used refractory sorting device according to claim 10 or 11.
請求項8から13のいずれかに記載の、使用済み耐火物の選別装置。 The component separating means can further separate the refractory particles containing the bare metal iron from the refractory particles by using a magnetic force.
The used refractory sorting device according to any one of claims 8 to 13.
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