JP3005750B2 - 赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却及び固体化方法及び装置 - Google Patents

赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却及び固体化方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤熱溶融した溶鉱
炉スラグを冷却及び固体化するための方法に関し、この
方法では、赤熱溶融した溶鉱炉スラグが燃料及び蒸気と
共に反応器に供給され、この反応器内にて溶鉱炉スラグ
が有する熱含量を利用することによって燃料ガスが生成
される。本発明はまた、斯かる方法を実施するための装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶鉱炉の作動中、特に銑鉄の製造中、ス
ラグはスラグ噴流にて赤熱溶融した状態で沈殿する。こ
の赤熱溶融した溶鉱炉スラグはその直ぐ後に冷却され又
は急冷されることが当業者に知られている。この目的の
ための様々な方法及び装置が知られている。例えば、溶
鉱炉スラグは例えばスラグノッチの後に直接移動水槽に
流出させてよく又は流出している溶鉱炉スラグに水を噴
射してよく、こうしてスラグ砂状の又は所謂粒状の溶鉱
炉スラグの形態にて、略ガラス状の粒子が生成される。
また赤熱溶融した溶鉱炉スラグを冷却してレンガ形状に
し、後にコンクリート添加物の製造に利用することも、
当業者に知られている。この既知の方法及び装置は、赤
熱溶融した溶鉱炉スラグの熱含量を完全に失うという重
大な欠点を有する。
【０００３】それゆえ、赤熱溶融した溶鉱炉スラグを樋
状の第１の反応器（反応タンク）に導入することによっ
て冷却することが提案（例えば、日本国特許公報５６−
８８４９４Ａ／１９８１．日本特許要約書、Ｃ部門、Ｖ
ＯＬ５，ＮＯ．１５６参照）されている。この第１の反
応器では、フードの下側の領域にて、コンテナからコー
クスと一種のジェット槍を経由した蒸気が赤熱溶融した
溶鉱炉スラグ内に導入され、このスラグの感熱を利用し
て燃料ガスが生成され、この燃料ガスは顕著に上記フー
ドの領域の反応器から抽出される。依然赤熱した溶融ス
ラグはこの樋状の第１の反応器より流出され、回転ドラ
ムの周囲に沿って案内され顕著に冷却され固体化され
る。この固体化された原料は次にシャフト状の第２の反
応器内に導入され、その略半分の高さまで上昇するが、
これは明らかに傾斜した頂上部まで互いに上下に重なり
合った複数の流動床室を有する。コークス粉は第１の室
に供給され、水蒸気を含みその室を通って上昇する高温
ガスを使用して水性ガスを生成する。この高温ガスは、
その室の下側にて、既に固体化したスラグ材を通って流
れている。こうして、既知の方法では、供給された赤熱
溶融したスラグの熱含量の少なくとも一部を回収するた
めに、２つ異なる反応器とその間に配置された冷却固体
化ドラムと様々な生成物を各反応器に供給し排出するた
めの１連の装置を供えた全体的な装置又は設備が必要と
なる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はそれ
故、上述の明細書の導入部に記載された形式の方法及び
装置を創造することであり、そのような方法及び装置を
使用して赤熱溶融した溶鉱炉スラグの熱含量のかなりの
部分を回収することである。
【０００５】本発明の目的は、一方では方法の発明に関
して記載された特許請求の範囲の特徴部によって達成さ
れ、他方では装置の発明に関して記載された特許請求の
範囲の特徴部によって達成される。
【０００６】本発明の好ましい例及びその更なる改良は
これらの特許請求の範囲の従属項の内容にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による方法では、
赤熱溶融した溶鉱炉スラグは少なくとも石炭を含む所定
の制御可能な比率の燃料と共に略シャフト状の反応器に
供給され、この反応器にて溶鉱炉スラグ及び燃料の混合
体よりなる原料コラムが形成されそれが所定の充填高さ
に維持される。一方、この原料コラムが反応器内を下方
に移動する間に、供給された石炭は溶鉱炉スラグの熱含
量を利用してガス化され、基本的に水素（Ｈ2 ）と一酸
化炭素（ＣＯ）を含む燃料ガス又は加熱ガスが生成され
−吸熱反応−、赤熱溶融した溶鉱炉スラグは冷却及び固
体化される。こうして、その結果、溶鉱炉スラグの急冷
及び急速な固体化が起き、このスラグの熱含量のかなり
の部分が回収され、同時に燃料ガスが生成され、この燃
料ガスは−以下に詳細に説明するが−様々な目的に有効
に利用される。
【０００８】こうして固体化された溶鉱炉スラグは、ガ
ス化にて生成した石炭灰（燃料灰）と共に排出され、一
方、生成した燃料ガスは別個に排出され収集される。使
用目的によるが、この燃料ガスは直接燃焼位置に供給さ
れることができる。
【０００９】この赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却とそ
れと同時に起きる石炭又は燃料を含む石炭のガス化とス
ラグから熱の回収は反応器内にて連続的に起きることが
できる。
【００１０】本発明によって実施されるこのガス化によ
って、燃料ガスは例えば水性ガス又は青色ガスの形態に
生成される。この水性ガスは石炭のガス化中に例えば次
の反応式によって生成される。
【００１１】
【化１】Ｃ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2 −１２０．７Ｊ
【００１２】好ましくは、石炭として予め粉砕された安
価な石炭、特に、高灰分且つ高揮発性の石炭及び／又は
褐炭が赤熱溶融した溶鉱炉スラグに添加され蒸気の噴射
によってガス化される。
【００１３】この場合、更に液体燃料、特に、重油の如
き重質液体燃料を付加することができ、それによって石
炭及び液体燃料を含む燃料混合物が生成される。こうし
て、顕著に異なる又は変動する比率の炭化水素を有する
石炭が選択されたとしても、少なくともそれに対応した
比率の重油又は石炭より炭化水素の含有率が高い同様な
液体燃料が同様に使用されることができる。こうして基
本的に次のような基本的な反応式が成り立つ。
【００１４】
【化２】Ｃx Ｈy ＋ｘ＊Ｈ2 Ｏ→ｘ＊ＣＯ＋（ｘ＋ｙ／
２）＊Ｈ2 −Ｑ
【００１５】これは、例えば次のようになる。
【００１６】
【化３】 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３＊Ｈ2 −１９３Ｊ／ｍｏｌ
【００１７】好ましくは、石炭は粒子径が約５〜１０ｍ
ｍになるように予め粉砕されたものが使用される。この
場合、それを乾燥させる必要はない。
【００１８】本発明によると、石炭又は様々な石炭及び
選択的に液体燃料を含む燃料混合物が、所定の重量比に
て、即ち、石炭が反応器内にてガス化される間、溶鉱炉
スラグがそのエンタルピを使用することによって又はそ
れに依存して及び蒸気を噴射することによって略９００
°Ｃの温度まで冷却されるように、溶鉱炉スラグに添加
されると更に好ましい。この場合、溶鉱炉スラグは好ま
しくは、略１４００〜１５００°Ｃの温度の溶鉱炉のス
ラグ噴流より直接供給される。
【００１９】もし、本発明による方法にて、溶鉱炉スラ
グと石炭（燃料）の混合体が反応器内に下方に移動し略
コラムの形状をなすのであれば、、次の溶鉱炉スラグの
冷却及び同時に起きる石炭又は燃料のガス化の間に、基
本的に３つの相が存在する。即ち、基本的に反応器の上
側部分にて起きる石炭の熱分解と、特に反応器の下側部
分にて起きる溶鉱炉スラグの固体化と、燃料ガス又は水
性ガス又は青色ガスの生成である。このガスの生成は実
際には反応器の全充填高さ、即ち、液相及び固体化相の
両者において又はスラグの固相にて起きる。燃料ガスの
生成及び蒸気の噴射のため、溶鉱炉スラグの冷却中に、
このスラグの固体化は略粒子状又は砂状に起きる。
【００２０】反応器内にて様々な反応を確実に進行させ
ることを許すために又はそれを制御することができるよ
うに、反応器内の溶鉱炉スラグと石炭の混合体（蒸気を
含む。）の最小充填比を設定し且つ維持することが好ま
しい。この目的のために、反応器の下側の固体出口にて
少なくとも固体化された溶鉱炉スラグ（しかしながら、
好ましくは、固体化された溶鉱炉スラグ及び灰の混合体
全体）は粒状スラグの形態に−これは必要な場合である
が−粉砕され、好ましくは反応器の下側の固体出口より
排出される固体量は充填高さの関数として制御されるこ
とが提案されている。この目的のために、実際には例え
ば、制御可能な出口装置及び／又は制御可能な粉砕装置
の両者が充填高さ監視装置に接続され、反応器内にて所
定の又は所要の充填高さが常に維持される。
【００２１】更に、もし、赤熱溶融した溶鉱炉スラグ及
び石炭のための反応器の共通の入口にてガス圧力がゼロ
に設定され且つ維持され、このガス圧力がガス収集タン
クに排出される燃料ガスの量を制御することによって制
御されるように構成されていると特に好ましい。こうし
て、外部の空気が反応器の内部に入り、生成された燃料
ガスと混合することがかなり又は完全に阻止されること
ができる。この点について説明すると、反応器の上側の
入口にて僅かな量の蒸気の流れが生成され且つ維持さ
れ、反応器の入口の領域における僅かな圧力変化が補償
されることが観察されてよい。外部の空気の進入を阻止
するために、僅かな量の蒸気が排出され又は部分的に吸
収され、或いは幾らかの蒸気が反応器内に導入されてよ
い。
【００２２】本発明による方法では、もし反応器から抽
出された燃料ガスが、ガス収集タンクに導かれる前に、
熱交換器を通され、それによって飽和蒸気を生成し適当
な又は好ましい温度まで冷却されるなら、より好まし
い。この目的のために、蒸気を生成するために脱イオン
水が熱交換器を通される。こうして生成された飽和蒸気
は最初に反応器のハウジングの２重壁又は２重壁ケーシ
ングを通され、それによって少なくとも部分的に過熱さ
れ、２重壁を通った後に、この蒸気はガスを生成するた
めに、反応器内の最も下側の領域の溶鉱炉スラグ及び石
炭の混合体内に噴射され、少なくとも部分的に加熱蒸気
の形態にて全断面に渡って分配される。この蒸気は石炭
の水分として反応器に入る水分に対する補給として必要
である。反応器の最も下側部分に配置された溶鉱炉スラ
グによって、この噴射された蒸気は更に過熱され、石炭
又は燃料混合体の炭素との反応が加速される。
【００２３】更に、脱イオン水は加熱され又は予熱され
た後に、反応器の下側部に配置され冷却が必要な機械的
装置を通され、それによって蒸気を発生するように構成
されると都合良く且つ好ましい。このような高温の固定
原料と接触する機械的装置として例えば、粉砕ロール、
バケット車両又は他の装置部分がある。
【００２４】粒状又は砂状に粉砕され反応器の下側の固
体出口より抽出された溶鉱炉スラグ及び石炭灰の混合体
は、水の噴霧によって更に冷却され、それから貯蔵位置
又は貯蔵領域に排出されることが好ましいと考えられて
いる。こうして、反応器から抽出された溶鉱炉スラグ及
び石炭灰の混合体は、好ましい最終温度まで冷却され
る。
【００２５】こうして本発明によって冷却された溶鉱炉
スラグは粒状溶鉱炉スラグとして粒状又は砂状に固体化
され、同時に燃料ガスが生成され、この燃料ガスは、特
に水性ガス又は青色ガスの形態の場合、経済的にも特に
有用である。この燃料ガスは、特に好ましくは、溶鉱炉
にて還元性燃料ガス又は加熱ガスとして使用され、又は
直接溶鉱炉に返却され又は他の方法にて使用されること
ができる。こうして生成された粒状の溶鉱炉スラグの好
ましい使用例として、溶鉱炉セメントの製造がある。本
発明によって生成されたこの粒状の溶鉱炉スラグは、特
に好ましい流体的挙動を行い、これは水冷によって通常
の態様にて単に冷却されている従来粒状の溶鉱炉スラグ
よりもより良好である。
【００２６】石炭のガス化による石炭灰は粒状の溶鉱炉
スラグと混合され、スラグ内の有用な添加剤を形成して
いる。こうして要約すると、本発明による方法によっ
て、粒状の溶鉱炉スラグが生成され、この粒状の溶鉱炉
スラグは−特にセメント製造にて−特に有用であり、同
時に−安価な石炭又は廃石炭又は褐石炭を使用すること
によって−高価な燃料ガスが生成され、この燃料ガスは
先ず、酸化鉄に対する高還元剤として溶鉱炉内に噴射さ
れ、同時に赤熱溶融した溶鉱炉スラグの熱含量のかなり
の部分が回収されることができる。
【００２７】本発明の更なる詳細は、赤熱溶融した溶鉱
炉スラグを冷却するための本発明による方法及び装置の
例を以下に説明することによって明らかとなろう。
【００２８】
【発明の実施の形態】先ず最初に上述の本発明による方
法を実施するように構成された装置の一般的な構造を図
１を参照して説明する。ここでは、本発明による冷却装
置は、参照符号１としてのみ指示されている溶鉱炉の噴
流の下側の領域に配置されているものと仮定されてい
る。この溶鉱炉では、銑鉄は参照符号２にて指示されて
いる位置より抽出され、一方、赤熱溶融した溶鉱炉スラ
グは１種のスラグ保護部４を経由して破線３にて示すよ
うに、落下する。
【００２９】本発明による冷却装置の実質的部分は略シ
ャフト状の反応器５によって形成されており、この反応
器は赤熱溶融した溶鉱炉スラグ及び石炭を又は少なくと
も石炭を含む燃料混合体を制御下にて充填することを受
け入れ、溶鉱炉スラグの熱含量又はエンタルピーを利用
してこの石炭（燃料混合体）から燃料ガスを生成するよ
うに構成されており、図２を参照して以下にやや詳細に
説明される。
【００３０】こうして、反応器５の内部にて、スラグ／
石炭の混合体よりなる１種の原料コラム６が設定され、
所定の充填高さ７に維持される。既に上述のように、反
応器５内にてスラグを冷却し同時に石炭又は燃料をガス
化する間に、基本的に３つの相が存在し、これらの相は
図１にて示すように略原料コラム６の全体高さＨに渡っ
て分布する。即ち、一番上側の相Ｐ１は石炭の熱分解で
あり、また相Ｐ２は供給された溶鉱炉スラグの固体化で
あり、特にこれは反応器５の下側半分にて起きる。燃料
ガス又は水性ガスの生成は実際には全充填高さ、即ち、
略原料コラム６の全高さＨに渡って起きる、即ち、供給
された溶鉱炉スラグは、充填高さ７と略固体化開始部又
は固体原料相の間の領域では液相ＰＬの状態である。溶
鉱炉スラグの冷却中、固体化が起き、粒子状又は砂状に
変化する。
【００３１】この反応器５は実質的に閉鎖されたハウジ
ング８を含み、このハウジングは冷却可能な２重壁９を
有する。溶鉱炉スラグ（矢印３）及び石炭又は燃料（矢
印２２）を供給するために、共通の入口１０が反応器５
の上端に設けられ、反応器５の下端には、固体化した溶
鉱炉スラグと石炭灰を除去するための共通の固体出口１
１が設けられている。また反応器５の上端には、発生し
た燃料ガスを矢印１４に沿って排出するためのガス出口
１３が配置されており、これは、好ましくは抽出移送フ
ァン１６によって排出される。反応器の入口１０、固体
出口１１及びガス出口１３は好ましくは２重壁９によっ
て共同的に冷却される。
【００３２】反応器５にて、供給された溶鉱炉スラグは
その熱含量を利用することによって及びノズル装置３３
を経由して蒸気を供給することによって冷却される。こ
の蒸気は原料コラム内に噴射され反応器５の下側部にて
均等に分配される。従って、この原料コラムは燃料をガ
ス化するための過熱蒸気を有し、これは原料コラムを通
過して底部から上方に流れる。
【００３３】本発明による冷却装置の更に詳細な構造
は、図２の例を参照して説明する以下の例によって明ら
かとなろう。この図２には、図１の場合と同一の装置に
対しては同一の参照符号が付されており、その詳細な説
明を繰り返すことはしない。
【００３４】反応器５の内部は殆ど完全に１つの原料コ
ラム６の形態のスラグ／石炭の混合体によって充填され
ており、この原料コラム６は略高さＨに渡って延在して
おり、所定の充填高さ（充填レベル７）は設定され且つ
制御可能な方法によって維持されるべきである。
【００３５】図２において明らかなように、ケーシング
部と上下両端部の両者にて、２重壁９によって実質的に
閉鎖されたハウジング８が形成されており、それによっ
てハウジング８全体、即ち、入口１０、固体出口１１及
びガス出口１３を含む全体は適当な冷却媒体、例えば水
又は水蒸気（後に説明される。）によって充分冷却され
ることができる。この点に関して付言すると、ハウジン
グの壁（２重壁９）の内面には、少なくとも最も高温部
分にて、耐熱ライニング、特に耐熱レンガからなる耐熱
ライニングが設けられてよく、これは、それ自体既知の
方法にて２重壁９の内面に取り付けられ又は固定され、
それによって過熱に対する付加的な保護部が形成され
る。これは比較的薄い（既知の冶金炉と比較して）レン
ガのライニングであってよい。
【００３６】ガス出口１３はガス輸送管１５と抽出移送
ファン１６を経由してガス収集タンク１７に接続され、
このガス収集タンクは好ましくはガスメータ形式の構造
である。飽和蒸気を発生させるための熱交換器１８が、
ガスの移送方向（矢印１４）に抽出移送ファン１６の前
にて、ガス輸送管１５内に接続されているが、この熱交
換器の機能の詳細は以下に説明する。参照符号１５ａの
位置にバイパス管を用いて熱交換器１８を迂回させるこ
とも可能である。これは、発生した燃料ガス又は水性ガ
スを冷却不要な用途に直接供給する場合、例えば還元ガ
スとして使用するために溶鉱炉に直接返還する場合、重
要になる。この点は詳細に説明しないが同様に可能であ
る。熱交換器１８の基本的な使用目的は、勿論同時に反
応器に必要な蒸気が生成されるが、燃料ガス又は水性ガ
スを冷却することである。
【００３７】反応器の入口１０は、一方では、赤熱溶融
した溶鉱炉スラグ（矢印３）のための略シュート状の供
給装置１９に接続され、他方では、制御可能な石炭比例
装置２０に接続されており、この石炭比例装置は重量に
よって釣り合わせるように構成されており、この場合、
好ましくは略比例ベルトスケールの形式又はそれと同様
な形式に構成され、好ましくは石炭貯蔵ビン２１の下側
に配置される。
【００３８】石炭比例装置２０を使用することによっ
て、石炭は、ある重量比にて反応器の入口１０の溶鉱炉
スラグ３に供給されることができ、その重量比は、石炭
がガス化される間に、スラグが、そのエンタルピに依存
するが、反応器５内にて、開始温度（略１４５０〜１５
００°Ｃまで）から約９００°Ｃの温度まで冷却される
ことができるような値である。
【００３９】反応器の入口１０の領域にはまた、ガス圧
力監視装置２３が配置されており、このガス圧力監視装
置は抽出移送ファン１６の駆動装置（駆動モータ）１６
ａに（破線の制御線２４にて示すように）制御可能に接
続されており、ファン１６の回転速度を制御することに
よって反応器の入口１０におけるガス圧力をゼロに設定
し且つ維持することができる。こうして反応器５からガ
ス収集タンク１７に排出される燃料ガス量を制御するこ
とによって、ガス圧力ゼロが制御され、外部の空気又は
酸素が入口１０を経由して反応器５の内部に進入するこ
とが充分に又は完全に阻止されることができる。既に上
述のように、こうして僅かな蒸気を供給することによっ
て入口１０の領域における僅かな圧力の変化を補償する
ことができる。（反応器５内に外部からの空気が入り込
むことを阻止するための付加的な手段として）
【００４０】図示の例にて、反応器のハウジングの下側
の出口領域は、出口ホッパ８ａの形状に構成されてお
り、その出口の開口は反応器５又はハウジング８の固体
出口１１を形成している。出口装置はこの固体出口１１
にてそれ自体既知なガス密閉排出ゲート１２の形状に構
成されており、このガス密閉排出ゲート１２はキャビテ
ィによって冷却され、それ自体既知の方法、例えば（図
２に示すような）バケット車両によって又は２重フラッ
プゲート等によって形成されることができる。
【００４１】どのような場合でも、この排出ゲート１２
は生産量に対して制御可能であるべきである。このた
め、図２に示す例では、排出ゲート１２はそれに対応し
た構造の駆動モータ１２ａを付属して有し、この駆動モ
ータは速度可変且つ制御可能であり、反応器５から排出
される固体の量を制御することができる。
【００４２】更に、出口ホッパ８ａの上端の少し断面が
広くなった領域付近にて、１組の水冷式粉砕ロール２５
が配置され、この粉砕ロールは速度制御可能であり、基
本的には反応器５の内部にて処理領域の下側の閉鎖部を
形成しており、従ってスラグ／石炭の混合体の原料コラ
ム６を担持し又は支持している。この粉砕ロールは互い
に等しい間隔に隔置されているから、冷却された溶鉱炉
スラグと石炭のガス化の間に生成された石炭灰よりなる
既に処理された固体の量は、これらの粉砕ロール２５を
通過するとき、充分粉砕される。粉砕されたスラグ／灰
の混合体は次に出口ホッパ８ａを経由して排出ゲート１
２に排出され、それによってこの混合体は制御可能な方
法にて反応器５から完全に抽出されることができる。
【００４３】更に、反応器５の上端には、充填高さ７の
位置にて、充填高さ測定装置２６が配置されており、こ
の充填高さ測定装置２６は、例えば超音波装置の形態に
て構成されこの充填高さ（充填レベル）７を制御するよ
うに意図されている。この第１の充填高さ監視装置２６
は制御装置２７に接続されており、この制御装置によっ
て粉砕ロール２５の回転速度が制御され、原料コラム
６、即ち、反応器内の充填物は常に少なくとも充填高さ
７に維持されている。
【００４４】更に、粉砕ロール２５の丁度下側の領域の
出口ホッパ８ａにて、第２の充填高さ測定装置２８が配
置され、この第２の充填高さ測定装置は同様に超音波装
置の形態にて構成されてよく、別個の制御装置２７ａに
接続され、こうして排出ゲート１２の速度はその駆動モ
ータ１２ａによって制御されることができる。従って、
出口ホッパ８ａ内の最大原料充填高さは常に第２の充填
高さ測定装置２８によって監視され且つ維持され、その
結果、この最大原料充填レベルと粉砕ロール２５の下側
との間に比較的空の又は自由な空間−落下する粉砕され
た固体は別として−が生成され、ここに、既に図１に関
連して説明したノズル装置３３が配置されている。
【００４５】排出ゲート１２のキャビティ及び粉砕ロー
ル２５の内部空間は好ましくは冷却水管２９によって脱
イオン水を含む水タンク３０に接続され、また、好まし
くは、図示のように、少なくとも部分的に又は完全に循
環管又は循環接続の形態をなしている。この冷却水循環
系によって、排出ゲート１２及び粉砕ロール２５は充分
に冷却され、同時に予熱水が生成される。後者の場合、
もし熱交換器１８が水管３１によって水タンク３０に接
続され既に予熱された水が熱交換器１８に供給されるこ
とができるなら、特に有利である。生成された燃料ガス
又は水性ガス（矢印１４）との間接的な熱交換によっ
て、飽和蒸気又は過熱蒸気が熱交換器１８内に発生し、
それは、図２から明らかなように、蒸気管３２を経由し
て反応器のハウジング８の２重壁９内に導かれる。
【００４６】飽和蒸気は反応器のハウジング８の２重壁
９を通って頂上から下方に流れ、その結果、反応器５の
内部に配置された原料と間接的に熱交換し、２重壁９は
冷却され同時に飽和蒸気は２重壁９内部における下方へ
の通路にて過熱される。この過熱蒸気は２重壁９の下端
にて、即ち、固体出口１１の領域にて２重壁９より排出
され、蒸気管３２ａを経由してノズル装置３３へ供給さ
れる。（過剰の過熱蒸気は−破線にて示すように−他の
目的のために蒸気管３２ａから導き出される。）
【００４７】過熱蒸気は（粉砕ロール２５の下側の比較
的空の又は自由な空間内の）ノズル装置３３によって下
方よりスラグ／石炭の混合体の原料コラム６内に全断面
に渡って均一となるように分散した状態で噴射される。
蒸気は、混合体と接触することによって更に過熱される
と、原料コラム６を通って下方から上方に流れ、その結
果、燃料ガス又は水性ガスの発生（既に詳細に説明し
た。）がもたらされ又は支持される。
【００４８】粒状又は砂状に、特に粉状の溶鉱炉スラグ
の形状に粉砕されたスラグ／灰の混合体は、制御可能な
方法にて、下方の固体出口１１にて、ガス密閉排出ゲー
ト１２を使用して、排出される。この場合、図示の例に
示されているように、もし反応器の固体出口１１から排
出されるスラグ／灰の混合体が少なくとも水の噴霧によ
って更に冷却されるなら、更に好ましい。
【００４９】この目的のために、図２に示されている
が、先ず第１に、機械的搬送装置３４が排出ゲート１２
の下方に配置される。この機械的搬送装置は例えば単純
なシュートによって又は振動シュートによって形成され
ており、その上側には第１の冷却水噴霧装置３５が配置
され、この冷却水噴霧装置はこの機械的搬送装置３４と
抽出されたスラグ／灰の混合体の両者に水を噴霧し、そ
れによって更に冷却する。
【００５０】更に、この機械的搬送装置３４に続いて、
１種の回転式投棄ドラム３６が配置され、この投棄ドラ
ムによって冷却されたスラグ／灰の混合体が貯蔵領域３
８又は同様な領域にて略堆積物３７の形態に投棄され
る。この場合、少なくとも投棄ドラム３６の上側の領域
に第２の冷却水噴霧装置３９が設けられ、それによって
除去されるべきスラグ／灰の混合体は更に冷却される。
【００５１】図示の例に関する上述の説明より容易に理
解されるように、本発明による冷却装置は、上記に詳説
したように、赤熱溶融した溶鉱炉スラグの連続的な冷却
方法に特に適している。
【００５２】
【発明の効果】本発明によると、赤熱溶融した溶鉱炉ス
ラグの熱含量のかなりの部分を回収することができる利
点を有する。
【００５３】本発明によると、冷却された溶鉱炉スラグ
は粒状溶鉱炉スラグとして粒状又は砂状に固体化され、
同時に燃料ガスが生成される利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷却装置の簡略した線図である。
【図２】本発明による装置の例の概略図であり、反応器
の一部の基本的部分及びその付属品を示す。
【符号の説明】
１ 噴流 ２ 銑鉄 ３ 溶鉱炉スラグ（矢印） ４ スラグ保護部 ５ 反応器 ６ 原料コラム ７ 充填高さ ８ ハウジング ８ａ 出口ホッパ ９ ２重壁 １０ 入口 １１ 固体出口 １２ 排出ゲート １２ａ 駆動モータ １３ ガス出口 １４ 燃料ガス（矢印） １５ ガス輸送管 １５ａ バイパス管 １６ 抽出移送ファン １６ａ 駆動装置 １７ ガス収集タンク １８ 熱交換器 １９ 供給装置 ２０ 石炭比例装置 ２１ 石炭貯蔵ビン ２２ 石炭又は燃料（矢印） ２３ ガス圧力監視装置 ２４ 制御線 ２５ 粉砕ロール ２６ 充填高さ監視装置 ２７、２７ａ 制御装置 ２８ 充填高さ測定装置 ２９ 冷却水管 ３０ 水タンク ３１ 水管 ３２、３２ａ 蒸気管 ３３ ノズル装置 ３４ 機械的移送装置 ３５ 冷却水噴霧装置 ３６ 投棄ドラム ３７ 堆積物 ３８ 貯蔵領域 ３９ 冷却水噴霧装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21B 3/08 C01B 3/00 F27D 15/02 F27D 17/00 102

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料及び蒸気と共に赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグを反応器に供給し、該反応器にて上記溶鉱炉スラ
    グの熱含量を利用して燃料ガスを生成するように構成さ
    れた赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却及び固体化方法に
    おいて、 ａ）上記赤熱溶融した溶鉱炉スラグを、該溶鉱炉スラグ
    に対して所定の比率となるように重量が制御された少な
    くとも石炭を含む燃料と共に、略シャフト状の反応器の
    上端の入口に供給し、該反応器にて上記溶鉱炉スラグ及
    び燃料の混合体よりなる原料コラムを形成しそれを所定
    の充填高さに維持することと、 ｂ）上記溶鉱炉スラグ及び燃料の混合体よりなる原料コ
    ラムを上記反応器内にて下方に移動させて基本的に３つ
    の相である上側の熱分解の相と次の液相と下側の固体化
    相を通過させることと、 ｃ）上記原料コラムが上記反応器内を下方に移動する間
    に上記供給された石炭を上記溶鉱炉スラグの熱含量を利
    用することによって及び蒸気を供給することによって先
    ず熱分解し次にガス化し、基本的に水素と一酸化炭素を
    含む燃料ガスを生成し、上記熱分解及びガス化によって
    及び上記反応器の下側領域に過熱蒸気を導入することに
    よって上記赤熱溶融した溶鉱炉スラグを冷却及び固体化
    し、それによって上記溶鉱炉スラグをその熱含量及び上
    記蒸気の噴射を利用して冷却することと、 ｄ）上記固体化された溶鉱炉スラグを生成した石炭灰と
    共に上記反応器より排出し、上記生成した燃料ガスを別
    個に排出することと、 を含む赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却及び固体化方
    法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の赤熱溶融した溶鉱炉スラ
    グの冷却及び固体化方法において、上記石炭のガス化に
    よって上記燃料ガスは水性ガス又は青色ガスの形態に生
    成されることを特徴とする赤熱溶融した溶鉱炉スラグの
    冷却及び固体化方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の赤熱溶融した溶鉱炉スラ
    グの冷却及び固体化方法において、予め粉砕された高灰
    分且つ高揮発性の安価な石炭及び／又は褐炭が上記赤熱
    溶融した溶鉱炉スラグに添加され蒸気の噴射によってガ
    ス化されることを特徴とする赤熱溶融した溶鉱炉スラグ
    の冷却及び固体化方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の赤熱溶融した溶鉱炉スラ
    グの冷却及び固体化方法において、更に液体燃料が付加
    されることを特徴とする赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷
    却及び固体化方法。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の赤熱溶融した溶鉱炉スラ
    グの冷却及び固体化方法において、上記液体燃料は重質
    液体燃料であることを特徴とする赤熱溶融した溶鉱炉ス
    ラグの冷却及び固体化方法。
  6. 【請求項６】 請求項３記載の赤熱溶融した溶鉱炉スラ
    グの冷却及び固体化方法において、上記石炭は粒子径が
    約５〜１０ｍｍになるように予め粉砕されたものが使用
    されることを特徴とする赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷
    却及び固体化方法。
  7. 【請求項７】 請求項３又は４記載の赤熱溶融した溶鉱
    炉スラグの冷却及び固体化方法において、様々な石炭及
    び選択的に液体燃料を含む上記石炭又は燃料混合物は、
    上記石炭がガス化されるとき上記溶鉱炉スラグがその熱
    含量を使用することによって及び蒸気を噴射することに
    よって略９００°Ｃの温度まで冷却されるように、所定
    の重量比にて上記溶鉱炉スラグに添加されることを特徴
    とする赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却及び固体化方
    法。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の赤熱溶融した溶鉱炉スラ
    グの冷却及び固体化方法において、上記反応器の下側の
    固体出口にて少なくとも固体化された上記溶鉱炉スラグ
    は粒状スラグの形態に粉砕され、排出される上記固体量
    は上記反応器内の充填高さの関数として制御されるよう
    に構成されていることを特徴とする赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグの冷却及び固体化方法。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の赤熱溶融した溶鉱炉スラ
    グの冷却及び固体化方法において、上記溶鉱炉スラグ及
    び上記石炭のための上記反応器の共通の入口にてガス圧
    力がゼロに設定され且つ維持され、上記ガス圧力はガス
    収集タンクに排出される上記燃料ガスの量を制御するこ
    とによって制御されるように構成されていることを特徴
    とする赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却及び固体化方
    法。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の赤熱溶融した溶鉱炉ス
    ラグの冷却及び固体化方法において、上記反応器から抽
    出された上記燃料ガスが上記ガス収集タンクに導かれる
    前に、上記燃料ガスは熱交換器を通されそれによって飽
    和蒸気を生成し所定の温度まで冷却されることを特徴と
    する赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却及び固体化方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグの冷却及び固体化方法において、蒸気を生成する
    ために脱イオン水が上記熱交換器を通され、上記生成さ
    れた蒸気は最初に上記反応器のハウジングの２重壁を通
    され次に上記反応器内の最も下側の領域の上記溶鉱炉ス
    ラグ及び石炭の混合体内に噴射され、少なくとも部分的
    に過熱蒸気の形態にて全断面に渡って分配されることを
    特徴とする赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却及び固体化
    方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグの冷却及び固体化方法において、上記脱イオン水
    は加熱された後に、上記反応器の下側部に配置され冷却
    が必要な機械的装置を通され、それによって蒸気を発生
    するように構成されていることを特徴とする赤熱溶融し
    た溶鉱炉スラグの冷却及び固体化方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１記載の赤熱溶融した溶鉱炉ス
    ラグの冷却及び固体化方法において、粒状に粉砕され上
    記反応器の下側の固体出口より抽出された上記溶鉱炉ス
    ラグ及び石炭灰の混合体は水の噴射によって更に冷却さ
    れ、それから貯蔵位置に排出されることを特徴とする赤
    熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却及び固体化方法。
  14. 【請求項１４】 燃料及び蒸気と共に赤熱溶融した溶鉱
    炉スラグを反応器に供給し、該反応器にて上記溶鉱炉ス
    ラグの熱含量を利用して燃料ガスを生成するように構成
    された赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却装置において、 ａ）略シャフト状の上記反応器は、制御可能な充填量の
    赤熱溶融した溶鉱炉スラグと少なくとも石炭を含む燃料
    とを受入れ、蒸気を供給し該供給された蒸気を利用して
    上記石炭から燃料ガスを生成するように構成され、冷却
    された２重壁を供えた実質的に閉鎖されたハウジングと
    上記溶鉱炉スラグ及び燃料のための上側の共通の入口と
    制御可能な出口装置を供えた下側の冷却された固体出口
    と生成した燃料ガスを排出するための上側の冷却された
    ガス出口とを含むことと、 ｂ）上記ガス出口は、ガス輸送管及び抽出移送ファンを
    経由してガス収集タンクに接続されていることと、 ｃ）上記反応器の入口は、一方では赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグの供給装置に接続され、他方では上記石炭を上記
    溶鉱炉スラグに対して所定の重量比にて供給するための
    燃料比例装置に接続されていることと、 を含む赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグの冷却装置において、上記反応器のハウジングの
    下側の出口領域は出口ホッパの形状に構成され、該出口
    ホッパの出口の開口は固体出口を形成しており、該固体
    出口には出口装置として上記反応器から排出された固体
    の量を制御するためのガス密閉排出ゲードが設けられ、
    略上記出口ホッパの上端の領域には複数の水冷式粉砕ロ
    ールが配置され、該粉砕ロールは速度制御可能であり、
    上記溶鉱炉スラグ及び石炭の混合体からなる原料コラム
    を底部にて支持していることを特徴とする赤熱溶融した
    溶鉱炉スラグの冷却装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグの冷却装置において、上記反応器の上端にて所定
    の充填高さにて第１の充填高さ測定装置が装着され、該
    第１の充填高さ測定装置は上記粉砕ロールの速度を制御
    するための制御装置に接続され、上記粉砕ロールの下側
    領域にて上記出口ホッパに第２の充填高さ測定装置が設
    けられ、該第２の充填高さ測定装置は上記排出ゲートか
    らの排出量を制御するための制御装置に接続されている
    ことを特徴とする赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却装
    置。
  17. 【請求項１７】 請求項１５記載の赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグの冷却装置において、上記排出ゲート内のキャビ
    ティと上記粉砕ロールの内部は水冷され且つ冷却水管に
    よって脱イオン水を含む水タンクに接続され、循環系を
    形成するように少なくとも部分的に接続され、飽和蒸気
    を生成するための熱交換器が上記燃料ガスの輸送方向に
    上記抽出移送ファンより前側にて上記ガス輸送管内に接
    続され、上記熱交換器は蒸気管を経由して且つ内部が空
    洞の上記反応器のハウジングの２重壁を経由して、上記
    反応器の下側部に配置されたノズル装置に接続されそれ
    によって上記溶鉱炉スラグ及び石炭の混合体からなる原
    料コラム内に分配する状態にて上記蒸気が噴射されるよ
    うに構成されていることを特徴とする赤熱溶融した溶鉱
    炉スラグの冷却装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載の赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグの冷却装置において、上記水タンクは水管によっ
    て上記熱交換器に接続されていることを特徴とする赤熱
    溶融した溶鉱炉スラグの冷却装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１４記載の赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグの冷却装置において、上記反応器の入口領域に、
    上記抽出移送ファンの駆動装置に制御可能に接続されて
    いるガス圧力監視装置が設けられ、それによって上記抽
    出移送ファンの速度を制御することによって上記反応器
    の入口がゼロ圧力に設定され且つ維持されることを特徴
    とする赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１４記載の赤熱溶融した溶鉱炉
    スラグの冷却装置において、上記反応器のハウジングの
    ２重壁の内面の少なくとも上側のハウジング部分に耐熱
    レンガからなる耐熱ライニングが装着されていることを
    特徴とする赤熱溶融した溶鉱炉スラグの冷却装置。
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