JP2930655B2 - 球状スラグの製造方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、スラグセメントなどの製造に好適なスラ
グに係り、特に流動性が良くしかも安価な材料となる球
状スラグの製造方法およびその製造装置に関する。

「従来の技術」 スラグは、熔練をはじめ炉で金属を融解するときに融
剤の添加により意識的に生成される人工的な混合物で、
SiO₂を主成分とするものであり、高炉セメント、れん
が、バラスなどの製造に利用されている。

ところで、このようなスラグを製品に調整するには、
炉から排出される塊状または砂状のものをチューブミル
や縦型ミルなどで粉砕して適当な粒径に調整し、その後
必要に応じて石膏等を添加し、さらに微粉砕して製品と
する。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、このようにして得られたスラグにあっ
ては、スラグが粉砕により角張った形状となることから
粒子間の摩擦抵抗が大きく、よって流動性および充填性
にやや難があるといった課題がある。

また、このような課題を解決するため本発明者等は、
先に高温火炎中にスラグを通過させて溶融または半溶融
状態とし、次いでこれを冷却する球状スラグの製造方法
を提案した。しかし、この方法では球状でありしたがっ
て流動性や充填性に優れているスラグが得られるもの
の、バーナーからの高温火炎中にスラグを通過させて球
状化処理を行うことから、エネルギーの消費が多くこれ
により製造コストが高くなるといった新たな課題があ
り、また、得られる球状スラグの形状や粒径を制御する
のが困難であるといった課題もある。

「課題を解決するための手段」 そこでこの発明における請求項１記載の球状スラグの
製造方法では、溶融した液状のスラグを、スラグ噴出口
より噴出させ、該スラグ噴出口から延びる延長線上の１
点に集中するように該スラグ噴出口の周囲に配設したガ
ス噴射口からガスを噴射させて、このガスに溶融した液
状のスラグを同伴させることによって該溶融スラグを平
均粒径10〜50μｍの液滴状に飛散せしめ、これにより溶
融スラグを急速冷却せしめて球形粉末状に凝固させるこ
とを特徴とする球状スラグの製造方法を上記課題の解決
手段とした。

また、請求項２記載の球状スラグの製造方法では、溶
融した液状のスラグを溶融状態に保持する保持炉と、こ
の保持炉に連通して前記保持炉からの溶融スラグを噴出
するスラグ噴出口及びガスを噴射するガス噴射口を有す
るノズルと、噴射ガス流量調整手段を含み該ノズル内に
導かれた溶融スラグを同伴しこれをノズル外に噴射せし
めて飛散冷却する噴射ガスを噴射せしめる噴射手段とを
具備してなる球状スラグの製造装置であって、前記ガス
噴射口は、前記スラグ噴出口の周囲に配設され、前記ス
ラグ噴出口から噴出方向に延びる延長線上の１点に集中
するよう向けられており、さらに、前記噴射ガス流量調
整手段は、球状スラグの平均粒径が10〜50μｍになるよ
う流量及び流速を制御できるものであることを特徴とす
る球状スラグの製造装置を上記課題の解決手段とした。

「作用」 この発明の球状スラグの製造方法および製造装置によ
れば、溶融した液状のスラグを、スラグ噴出口より噴出
させ、該スラグ噴出口から延びる延長線上の１点に集中
するように該スラグ噴出口の周囲に配設したガス噴出口
からガスを噴射させて、このガスに溶融した液状のスラ
グを同伴させることによって該溶融スラグを平均粒径10
〜50μｍの液滴状に飛散せしめ、これにより溶融スラグ
を急速冷却せしめて球形粉末状に凝固させるので、噴射
ガスの流量や流速を制御することにより、凝固によって
得られるスラグの形状や寸法の制御が可能になる。

「実施例」 第１図および第２図はこの発明における請求項２記載
の製造装置の一実施例を示す図であり、第１図において
符号１は球状スラグの製造装置である。この球状スラグ
の製造装置１（以下、製造装置１と略称する）は、保持
炉２と保持炉２に連通するノズル３とノズル３に設けら
れた噴射手段４とからなるものである。

保持炉２は、熔鉱炉から溶融状態にて排出された溶融
スラグや、高周波溶解炉（図示せず）あるいはバーナー
（図示せず）などの溶融装置によって溶融された液状の
スラグを収容し、かつこの溶融スラグを溶融状態に保持
するものであり、高周波加熱手段や電気的加熱手段など
を備えたことによって炉内を1000〜1200℃程度に保持す
ることが可能なものである。この保持炉２には、その底
部に炉内側から底面側に貫通する導出孔５が形成されて
いる。

また、製造装置１には、上記保持炉２の導出孔５に連
通してノズル３が設けられている。このノズル３は、第
２図に示すようにその中央部に導出孔５と連通する溶湯
流路６を形成したもので、該溶湯流路６の先端部をスラ
グ噴出口７としたものである。

ここで、ノズル３は、保持炉２の直接取り付けられた
ものでもよく、また溶湯流管（図示せず）を介して間接
的に設けられたものでもよい。また、導出孔５に連通す
る溶湯流路６は、保持炉２に収容された溶融スラグをそ
の自重による自然落下によって噴出せしめるようにした
ものでもよく、あるいは溶湯流路５内を加圧することな
どによって溶融スラグを強制的に噴出せしめるようにし
たものでもよい。なお、溶湯流管を介して間接的に設け
た場合には、溶湯流管に保温手段あるいは加熱手段を設
け、スラグの溶融状態を保持するようにしなくてはなら
ないのはもちろんである。また、このノズル３には、噴
射ガスを導くためのガス噴射装置８が設けられている。

このガス噴射装置８は、上記噴射手段４となるもの
で、第１図に示すように加圧窒素や圧搾空気などの噴射
ガスを供給する噴射ガス源９と、該噴射ガス源から供給
された噴射ガスを噴射する複数のガス噴射管10と、ガス
噴射管10から噴射される噴射ガスの流量や流速を制御す
る制御部（図示せず）とからなるものである。ガス噴射
管10は、第２図に示すようにそのガス噴射口11を溶湯流
路６のスラグ噴出口７を延びる延長線上の点Ｐに集中す
るよう向けられたものであり、またこれらガス噴射口11
はそれぞれスラグ噴射口７を中心として各々対向するガ
ス噴射口11,11の位置が点対称に配設されている。制御
部は、加圧ガスの流量を調整するためのニードルバルブ
などから構成されるもので、公知の流量調整手段からな
るものである。

なお、上記実施例では保持炉の導出孔５を一つとし、
これに対応させてノズル３も一つ設けたが、もちろん導
出孔を複数設け、これに対応させてノズルを複数設けて
もよい。

次に、このような構成の製造装置を用いた球状スラグ
の製造方法に基づき、請求項１記載の方法を説明する。

まず、保持炉２に熔鉱炉などから排出された溶融スラ
グを供給し、あるいは固状のスラグを保持炉に供給して
該保持炉２でスラグを溶融する。

次に、この溶融スラグを、導出孔５およびノズル３の
溶湯流路６を通過させてスラグ噴出口７より噴出せしめ
る。また、これと同時に、スラグ噴出口７より噴出され
る溶融スラグの流量および流速に対応させて、溶融スラ
グが所望する寸法（粒径）・形状（粒径度）になるよう
にガス噴出口11から噴射するガスの流量や流速を制御し
つつ、ガスを噴射する。この場合に噴射ガスの制御につ
いては、予め実験などにより、その流量や流速と溶融ス
ラグの固化およびその球状化との関係を調べ、その結果
に基づいて噴射ガスの流量や流速を決定するのが好まし
い。

このようにしてガスを噴射すると、スラグ噴出口７か
ら噴出される溶融スラグは、上記溶湯流路６の延長線上
の点Ｐにてその周囲からガスの噴射を受け、これにより
該噴射ガスに同伴されて第２図中に示すように円錐状に
飛散し、急速に冷却されて球形粉末状に凝固する。すな
わち、溶融スラグは、噴射ガスに同伴されて飛散した際
微小な液滴となり、さらに急速に冷却されることによっ
て凝固するとともに、その表面張力によって球状化する
のである。なお、凝固して得られる球状スラグとして
は、その形状、すなわち球形度についてはより真珠に近
いものが流動性や充填性の点で好ましく、またその寸
法、すなわち粒径についてもやはり流動性や充填性の点
から平均粒径10〜50μｍ程度のものが好ましく、したが
って上記した噴射ガスの流量および流速の制御にあって
はこのような球形度および粒径が得られるように制御す
るのが望ましい。

このような製造装置１にあっては、これを用いた製造
方法によって述べたごとく、噴射ガスの流量や流速を制
御することにより、得られるスラグを所望する粒径（寸
法）や球形度（形状）に制御することができる。また、
得られた球状スラグにあっては、球形であることから粒
子間の摩擦抵抗が少なく、よって従来のスラグに比べ流
動性がよく、また、粒径コントロールにより充填性もよ
いものとなる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明における請求項１に記
載した球状スラグの製造方法は、溶融した液状のスラグ
を、スラグ噴出口より噴出させ、該スラグ噴出口から延
びる延長線上の１点に集中するように該スラグ噴出口の
周囲に配設したガス噴射口からガスを噴射させて、この
ガスに溶融した液状のスラグを同伴させることによって
該溶融スラグを平均粒径10〜50μｍの液滴状に飛散せし
め、これにより溶融スラグを急速冷却せしめて球形粉末
状に凝固させるものであるから、噴射ガスの流量や流速
を制御することにより、スラグを所望の球形度や粒径に
調整することができ、よって粒子間の摩擦抵抗が少な
く、これにより従来のスラグに比べ流動性がよく、また
粒径コントロールにより充填性もよくなる球状スラグを
製造することができる。したがって、このスラグを、例
えばセメントに添加してスラグセメントを製造した場合
に、硬化後のセメント硬化体が緻密なものとなり、また
強度が従来のスラグセメントからなるものに比べ高いも
のとなる。

また、熔鉱炉などから溶融状態で排出されるスラグを
連続的にかつ大量に処理できるため、球状化処理に要す
るコストを低減することができ、さらに従来行っていた
粉砕や分級の工程を経ることなく所望の粒径のスラグを
得ることができることから、球状化スラグの製造コスト
を大幅に引き下げることができる。

また、請求項２記載の球状スラグの製造装置にあって
は、上記請求項１記載の製造方法を実施するのに好適で
あり、またその使用により球状スラグを製造した場合上
記製造方法と同様の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明における請求項１記載の球
状スラグの製造装置の一実施例を示す図であって、第１
図は製造装置の概略構成図、第２図はノズルの概略構成
を示す側断面図である。 １……球状スラグの製造装置、２……保持炉、 ３……ノズル、４……噴射手段、８……ガス噴射装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 5/02 C04B 7/147

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融した液状のスラグを、スラグ噴出口よ
   り噴出させ、該スラグ噴出口から延びる延長線上の１点
   に集中するように該スラグ噴出口の周囲に配設したガス
   噴射口からガスを噴射させて、このガスに溶融した液状
   のスラグを同伴させることによって該溶融スラグを平均
   粒径10〜50μｍの液滴状に飛散せしめ、これにより溶融
   スラグを急速冷却せしめて球形粉末状に凝固させること
   を特徴とする球状スラグの製造方法。
2. 【請求項２】溶融した液状のスラグを溶融状態に保持す
   る保持炉と、この保持炉に連通して前記保持炉からの溶
   融スラグを噴出するスラグ噴出口及びガスを噴射するガ
   ス噴射口を有するノズルと、噴射ガス流量調整手段を含
   み該ノズル内に導かれた溶融スラグを同伴しこれをノズ
   ル外に噴射せしめて飛散冷却する噴射ガスを噴射せしめ
   る噴射手段とを具備してなる球状スラグの製造装置であ
   って、前記ガス噴射口は、前記スラグ噴出口の周囲に配
   設され、前記スラグ噴出口から噴出方向に延びる延長線
   上の１点に集中するよう向けられており、さらに、前記
   噴射ガス流量調整手段は、球状スラグの平均粒径が10〜
   50μｍになるよう流量及び流速を制御できるものである
   ことを特徴とする球状スラグの製造装置。