JP3103446B2 - 製鋼スラグの冷却処理方法 - Google Patents
製鋼スラグの冷却処理方法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B5/00—Treatment of metallurgical slag ; Artificial stone from molten metallurgical slag
-
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- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
- C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、製鋼スラグの冷却方
法に関するものである。製鋼スラグを水で冷却すると、
スラグ中のＣａＯ分と水または水蒸気が（１）式に示す
水和反応を起こして体積が膨張するが、この水和反応を
促進して冷却と同時にスラグを自己破砕（崩壊）せしめ
ると共にエージング期間（水和反応による膨張性を低下
させて安定化するための期間）を短縮する方法を提供す
るものである。 ＣａＯ＋Ｈ2 Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）2 ……（１）
法に関するものである。製鋼スラグを水で冷却すると、
スラグ中のＣａＯ分と水または水蒸気が（１）式に示す
水和反応を起こして体積が膨張するが、この水和反応を
促進して冷却と同時にスラグを自己破砕（崩壊）せしめ
ると共にエージング期間（水和反応による膨張性を低下
させて安定化するための期間）を短縮する方法を提供す
るものである。 ＣａＯ＋Ｈ2 Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）2 ……（１）
【０００２】
【従来の技術】従来の製鋼スラグの冷却処理において
は、製鋼精錬が終わり精錬炉から排出されたスラグを先
ず土場あるいは鉄板上に放流して熱を放散し、固める方
法が取られていた。また、このスラグは冷却完了後に破
砕機にて必要粒度まで破砕し、破砕されたスラグは磁選
機を通し鉄分を回収した後、路盤材、埋め立て等に利用
される。
は、製鋼精錬が終わり精錬炉から排出されたスラグを先
ず土場あるいは鉄板上に放流して熱を放散し、固める方
法が取られていた。また、このスラグは冷却完了後に破
砕機にて必要粒度まで破砕し、破砕されたスラグは磁選
機を通し鉄分を回収した後、路盤材、埋め立て等に利用
される。
【０００３】ところが、上記したスラグ処理方法は、粉
塵が飛散し環境的に劣悪であり、特に冷却工程では高熱
下での作業も余儀無くされ、その作業は過酷なものとな
っている。また、処理時間が長く工程が多岐にわたるた
め、運転費、人件費等、処理コストが高くなり、敷地も
膨大な面積が必要とされる。その上、処理後のスラグ
は、水和反応による膨張性を低下させる目的で０．５〜
３年程度ヤードに放置しエージングして安定化させる必
要がある。
塵が飛散し環境的に劣悪であり、特に冷却工程では高熱
下での作業も余儀無くされ、その作業は過酷なものとな
っている。また、処理時間が長く工程が多岐にわたるた
め、運転費、人件費等、処理コストが高くなり、敷地も
膨大な面積が必要とされる。その上、処理後のスラグ
は、水和反応による膨張性を低下させる目的で０．５〜
３年程度ヤードに放置しエージングして安定化させる必
要がある。
【０００４】 そこで過去に水和反応を促進する目的
で、密閉容器内で高温スラグに散水し、スラグを処理す
る方法が特開昭５５−１１０７０３号公報で紹介されて
いる。これは、密閉容器に装入した高温スラグに散水
し、発生水蒸気にて水和反応を促進してスラグを安定化
させる方法である。
で、密閉容器内で高温スラグに散水し、スラグを処理す
る方法が特開昭５５−１１０７０３号公報で紹介されて
いる。これは、密閉容器に装入した高温スラグに散水
し、発生水蒸気にて水和反応を促進してスラグを安定化
させる方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記発明で
は、長時間の水和反応処理を行なっても十分に水和反応
が進まず、水和反応による自己破砕ができる迄には到っ
ていなかった。したがって、この発明があってもなお上
記した作業性、処理コスト、環境問題等の多くの問題を
抱えたままであった。
は、長時間の水和反応処理を行なっても十分に水和反応
が進まず、水和反応による自己破砕ができる迄には到っ
ていなかった。したがって、この発明があってもなお上
記した作業性、処理コスト、環境問題等の多くの問題を
抱えたままであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、製鋼精錬炉から排出されて凝固した
高温のスラグを密閉容器内に充填し、この充填スラグ層
の上方から散水し冷却する製鋼スラグの冷却方法におい
て、スラグ充填後の前記密閉容器内圧力を４００Ｔｏｒ
ｒ以下に減圧したあと該密閉容器内のスラグ充填層に上
方から散水し、該密閉容器内を水蒸気で充満させること
を特徴とする製鋼スラグの冷却処理方法である。またこ
こにおいて密閉容器内において大気圧より過剰となった
水蒸気は該密閉容器外に排出させること、散水はスラグ
温度が２００℃以下になるまで行うことを特徴とする。
するものであって、製鋼精錬炉から排出されて凝固した
高温のスラグを密閉容器内に充填し、この充填スラグ層
の上方から散水し冷却する製鋼スラグの冷却方法におい
て、スラグ充填後の前記密閉容器内圧力を４００Ｔｏｒ
ｒ以下に減圧したあと該密閉容器内のスラグ充填層に上
方から散水し、該密閉容器内を水蒸気で充満させること
を特徴とする製鋼スラグの冷却処理方法である。またこ
こにおいて密閉容器内において大気圧より過剰となった
水蒸気は該密閉容器外に排出させること、散水はスラグ
温度が２００℃以下になるまで行うことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明者らは、スラグの水和反応とスラグの崩
壊（自己破砕）との関係について種々検討した結果、ス
ラグの崩壊はスラグ内に存在する数１００ミクロンから
数ｍｍサイズの未滓化ＣａＯ相の水和膨張の力で起こる
ことを突き止めた。すなわち、未滓化ＣａＯ相はＣａＯ
濃度が８０％以上もあるためこの部分から優先的に水和
反応を起こして、未滓化ＣａＯ相の局部的膨張がスラグ
を崩壊させていることを明らかにした。そこで、本発明
者らは、さらにこの未滓化ＣａＯ相の水和反応の律速段
階を明らかにするためオートクレーブ試験を実施し、各
種要因の影響などを検討した結果、反応生成物であるＣ
ａ（ＯＨ）2 中の水蒸気の拡散が反応を律速しているこ
とが判明した。すなわち、水和反応を促進するには生成
したＣａ（ＯＨ）2 の中に存在する亀裂あるいは気孔の
中を水蒸気が拡散する速度を上げて、未滓化ＣａＯ相と
水蒸気との接触を促進する必要がある。
壊（自己破砕）との関係について種々検討した結果、ス
ラグの崩壊はスラグ内に存在する数１００ミクロンから
数ｍｍサイズの未滓化ＣａＯ相の水和膨張の力で起こる
ことを突き止めた。すなわち、未滓化ＣａＯ相はＣａＯ
濃度が８０％以上もあるためこの部分から優先的に水和
反応を起こして、未滓化ＣａＯ相の局部的膨張がスラグ
を崩壊させていることを明らかにした。そこで、本発明
者らは、さらにこの未滓化ＣａＯ相の水和反応の律速段
階を明らかにするためオートクレーブ試験を実施し、各
種要因の影響などを検討した結果、反応生成物であるＣ
ａ（ＯＨ）2 中の水蒸気の拡散が反応を律速しているこ
とが判明した。すなわち、水和反応を促進するには生成
したＣａ（ＯＨ）2 の中に存在する亀裂あるいは気孔の
中を水蒸気が拡散する速度を上げて、未滓化ＣａＯ相と
水蒸気との接触を促進する必要がある。
【０００８】その方法は、水蒸気を加圧してスラグ内に
押し込む方法と、逆に減圧してスラグの亀裂や気孔内の
ガス（空気、ＣＯガス等）を取り除いて水蒸気を送り込
む方法の２種類が考えられる。いずれも水和反応を促進
することが確認されたが、加圧して無理に水蒸気を押し
込むより、亀裂や気孔内のガスを除去して水蒸気１００
％のガスと未滓化ＣａＯ相とを直接接触させた方が有効
に水和反応が進み、スラグの崩壊に有利なことが判明し
た。ＣａＯの吸湿効果が極めて大きいことは、ＣａＯが
吸湿剤として一般に使用されていることからも理解でき
る。従って、ＣａＯの水和反応は水蒸気に接触するか否
かでその進行速度が決まっているのである。
押し込む方法と、逆に減圧してスラグの亀裂や気孔内の
ガス（空気、ＣＯガス等）を取り除いて水蒸気を送り込
む方法の２種類が考えられる。いずれも水和反応を促進
することが確認されたが、加圧して無理に水蒸気を押し
込むより、亀裂や気孔内のガスを除去して水蒸気１００
％のガスと未滓化ＣａＯ相とを直接接触させた方が有効
に水和反応が進み、スラグの崩壊に有利なことが判明し
た。ＣａＯの吸湿効果が極めて大きいことは、ＣａＯが
吸湿剤として一般に使用されていることからも理解でき
る。従って、ＣａＯの水和反応は水蒸気に接触するか否
かでその進行速度が決まっているのである。
【０００９】そこで、本発明者らはどの程度の減圧が必
要であるかを基礎実験により調べた。その結果を図２に
示す。図から判るように、製鋼スラグを充填した容器内
を４００Ｔｏｒｒ以下にして散水すると、スラグの水和
反応が促進されて自己崩壊が急激に進行することが明ら
かとなった。なお、散水後の容器内の圧力は、加圧状態
にするほど崩壊には有利であるが、圧力を加えなくとも
上述した理由で自己崩壊は十分進み、目的は十分達成で
きる。したがって、設備費の観点から考えると、散水し
たあと大気圧より過剰になった水蒸気を密閉容器外に排
出させる簡単な構造のものが好ましい。また、散水量は
スラグの凝固直後の約１０００℃のものを２００℃以下
に冷却するに必要な量を保証してさえいればその供給速
度によらず崩壊は十分進む。ただし、実際問題として
は、製鋼精錬時間と対応したスラグ処理を行う必要があ
るので、３０分以内に２００℃以下に冷却できるように
散水速度を決定すべきである。
要であるかを基礎実験により調べた。その結果を図２に
示す。図から判るように、製鋼スラグを充填した容器内
を４００Ｔｏｒｒ以下にして散水すると、スラグの水和
反応が促進されて自己崩壊が急激に進行することが明ら
かとなった。なお、散水後の容器内の圧力は、加圧状態
にするほど崩壊には有利であるが、圧力を加えなくとも
上述した理由で自己崩壊は十分進み、目的は十分達成で
きる。したがって、設備費の観点から考えると、散水し
たあと大気圧より過剰になった水蒸気を密閉容器外に排
出させる簡単な構造のものが好ましい。また、散水量は
スラグの凝固直後の約１０００℃のものを２００℃以下
に冷却するに必要な量を保証してさえいればその供給速
度によらず崩壊は十分進む。ただし、実際問題として
は、製鋼精錬時間と対応したスラグ処理を行う必要があ
るので、３０分以内に２００℃以下に冷却できるように
散水速度を決定すべきである。
【００１０】この方法によれば、スラグの自己崩壊が促
進できるばかりではなく、崩壊によりスラグ表面積が増
大して冷却速度が大きくなるし、水和反応の促進に対応
して処理後スラグの安定化（膨張率低下）のためのエー
ジング時間も短縮できる。図３に、スラグ処理時の容器
内圧力と処理後スラグの膨張率の関係を示しているが、
減圧処理を行うことにより前述のように水和反応が促進
され、その結果としてエージング期間が短くなってい
る。また、エージング期間の短縮効果は約４００Ｔｏｒ
ｒで飽和しており、図２に示したスラグ崩壊度が４００
Ｔｏｒｒで飽和する結果と一致した傾向を示している。
進できるばかりではなく、崩壊によりスラグ表面積が増
大して冷却速度が大きくなるし、水和反応の促進に対応
して処理後スラグの安定化（膨張率低下）のためのエー
ジング時間も短縮できる。図３に、スラグ処理時の容器
内圧力と処理後スラグの膨張率の関係を示しているが、
減圧処理を行うことにより前述のように水和反応が促進
され、その結果としてエージング期間が短くなってい
る。また、エージング期間の短縮効果は約４００Ｔｏｒ
ｒで飽和しており、図２に示したスラグ崩壊度が４００
Ｔｏｒｒで飽和する結果と一致した傾向を示している。
【００１１】
【実施例】温度８００℃〜９００℃、平均粒径が１００
ｍｍおよび３００ｍｍ（最大粒径５００ｍｍ）の高温製
鋼スラグ（組成；ＣａＯ＝４８％，ＳｉＯ2 ＝１２％，
全Ｆｅ＝１３％，Ｐ2 Ｏ5 ＝３％，ＭｇＯ＝５％）を図
１に示す設備の、下部に目皿１０を持つ鋼板容器１に高
さ１ｍ充填し、密閉容器２の開閉部３を開けて装入す
る。開閉部３を密閉し、真空ポンプ４で密閉容器２内の
ガスを除去した後、ポンプ５と流量調整弁６を用いて、
給水タンク７より注入ノズル８を通じて密閉容器２内へ
水を注入する。注入された水は高温の製鋼スラグと接触
し、蒸気となり、密閉容器２は水蒸気で満たされる。大
気圧より過剰な水蒸気は開放弁９から密閉容器２外に排
出される。なお、１１は排水タンクである。以上の処理
を表１の処理水準にて実施した。表２にその結果、すな
わち処理後のスラグの平均粒径と処理後の必要エージン
グ期間を示す。本表によれば、本発明の条件範囲内で処
理したものは、処理後スラグの平均粒径が１５ｍｍ以下
迄（現行の磁選工程前のスラグ破砕処理後の粒径に相
当）の自己破壊を起こした。また、処理後のエージング
期間も、本発明例は比較例より大きく短縮した。
ｍｍおよび３００ｍｍ（最大粒径５００ｍｍ）の高温製
鋼スラグ（組成；ＣａＯ＝４８％，ＳｉＯ2 ＝１２％，
全Ｆｅ＝１３％，Ｐ2 Ｏ5 ＝３％，ＭｇＯ＝５％）を図
１に示す設備の、下部に目皿１０を持つ鋼板容器１に高
さ１ｍ充填し、密閉容器２の開閉部３を開けて装入す
る。開閉部３を密閉し、真空ポンプ４で密閉容器２内の
ガスを除去した後、ポンプ５と流量調整弁６を用いて、
給水タンク７より注入ノズル８を通じて密閉容器２内へ
水を注入する。注入された水は高温の製鋼スラグと接触
し、蒸気となり、密閉容器２は水蒸気で満たされる。大
気圧より過剰な水蒸気は開放弁９から密閉容器２外に排
出される。なお、１１は排水タンクである。以上の処理
を表１の処理水準にて実施した。表２にその結果、すな
わち処理後のスラグの平均粒径と処理後の必要エージン
グ期間を示す。本表によれば、本発明の条件範囲内で処
理したものは、処理後スラグの平均粒径が１５ｍｍ以下
迄（現行の磁選工程前のスラグ破砕処理後の粒径に相
当）の自己破壊を起こした。また、処理後のエージング
期間も、本発明例は比較例より大きく短縮した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、高温の製鋼スラグを冷
却すると同時にスラグの水和反応が大幅に促進されるた
め、スラグが自己崩壊して破砕工程が不要になるばかり
でなく、エージング期間の短縮、作業環境の改善、粉塵
飛散問題の解消につながり、本発明がこの種の産業分野
にもたらす効果は極めて大きい。
却すると同時にスラグの水和反応が大幅に促進されるた
め、スラグが自己崩壊して破砕工程が不要になるばかり
でなく、エージング期間の短縮、作業環境の改善、粉塵
飛散問題の解消につながり、本発明がこの種の産業分野
にもたらす効果は極めて大きい。
【図１】本発明の工程を示す図
【図２】スラグ冷却前（容器内減圧後）の密閉容器内圧
力と、処理後のスラグ崩壊率との関係を示すグラフ
力と、処理後のスラグ崩壊率との関係を示すグラフ
【図３】スラグ冷却前（容器内減圧後）の密閉容器内圧
力と、処理後の必要エージング期間との関係を示すグラ
フ。
力と、処理後の必要エージング期間との関係を示すグラ
フ。
１ 鋼板容器 ２ 密閉容器 ３ 開閉部 ４ 真空ポンプ ５ ポンプ ７ 給水タンク ８ 注水ノズル ９ 開放弁 １０ 目皿 １１ 排水タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−110703（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−295409（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−127984（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−256814（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−134904（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 5/00 - 5/02 C21B 3/06 - 3/08 C21C 7/00 F27D 15/00 - 15/02
Claims (3)
- 【請求項１】 製鋼精錬炉から排出されて凝固した高温
のスラグを密閉容器内に充填し、この充填スラグ層の上
方から散水し冷却する製鋼スラグの冷却方法において、
スラグ充填後の前記密閉容器内圧力を４００Ｔｏｒｒ以
下に減圧したあと該密閉容器内のスラグ充填層に上方か
ら散水し、該密閉容器内を水蒸気で充満させることを特
徴とする製鋼スラグの冷却処理方法。 - 【請求項２】 密閉容器内において大気圧より過剰とな
った水蒸気は該密閉容器外に排出させることを特徴とす
る請求項１記載の製鋼スラグの冷却処理方法。 - 【請求項３】 散水はスラグ温度が２００℃以下になる
まで行うことを特徴とする請求項１記載の製鋼スラグの
冷却処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04304386A JP3103446B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 製鋼スラグの冷却処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04304386A JP3103446B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 製鋼スラグの冷却処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06127984A JPH06127984A (ja) | 1994-05-10 |
| JP3103446B2 true JP3103446B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=17932399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04304386A Expired - Fee Related JP3103446B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 製鋼スラグの冷却処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3103446B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0718251A3 (en) * | 1994-12-12 | 1997-10-15 | Sumitomo Metal Ind | Process for the aging of steel slag and device to be used for such a process |
| AT408232B (de) * | 2000-01-25 | 2001-09-25 | Holderbank Financ Glarus | Verfahren zum granulieren von flüssigen schlacken sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens |
| JP6419680B2 (ja) * | 2015-12-08 | 2018-11-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 製鋼スラグの冷却方法 |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP04304386A patent/JP3103446B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06127984A (ja) | 1994-05-10 |
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