JP3858657B2 - 風砕スラグ粒子の製造方法及び装置並びに排ガス処理設備 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉スラグ等の溶融スラグから冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉でその表面を被覆された直径が１０ｍｍ以下の球形のスラグ粒子を製造する風砕スラグ粒子の製造方法及び装置並びに排ガス処理設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、海砂が枯渇してきていることから、鉄鋼業等で副生される溶融スラグを資源として有効に、かつ、経済的に成り立たせながら利用することが望まれている。また、建設業では高強度コンクリート構造物を作るための要求が高まっており、吸水率が少なく流動性の良い砂が要求されている。
【０００３】
鉄鋼業における高炉、転炉、電気炉又は灰溶融炉から副生スラグを風砕し、緻密・微小・球形のスラグ粒子を得るために、様々な方法、装置が提案されているが、貯蔵時や搬送時の粒子同士の結合を防止する技術についての提案は少ない。
【０００４】
一般に水砕スラグ等の高いガラス化率を有する粒子は固結現象が著しく、しかもこの固結現象は堆積山の大きな範囲で起こるため、岩塊状となって貯槽から切り出せなくなったり、再破砕が必要になったりする。
【０００５】
高炉スラグはＳｉＯ2 が約３４質量％、ＣａＯが約４２質量％、Ａｌ2 Ｏ3 が約１４質量％、その他の鉱物から成り立っており、ガラス質の場合それらが不規則に配列した構造となっている。
【０００６】
そのため、結晶質に比べ不安定であり、間隙水などの簡単な刺激物で構造が破壊されやすく、貯蔵保管時、粒子の周囲に存在する水分等の条件等により表面のカルシウムイオンが溶出して粒子への付着水のｐＨが上昇し、ＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 の結合が切断され、イオンとして溶出する。
【０００７】
固結現象はこれらのイオンがＣ−Ｓ−Ｈ、Ｃ−Ａ−Ｈ、３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・３ＣａＯＳＯ4 ・３２Ｈ2 Ｏ（エトリンガイド）等の水硬性物質を水砕粒子間に生成させるためと推測されており、針状の結晶が成長しそれが結合材となり隣接する粒子と結合する。この反応はＣａ（ＯＨ）2 、ＮａＯＨ等のアルカリ物質で促進される。風砕スラグもガラス化率が高いと同様な現象が発生するため粒子同士の固結防止が大きな課題となっている。
【０００８】
固結防止策として、特開２００１−５８８５５号では、脂肪族オキシカルボン酸等を水希釈液にしてスプレーしたり、浸漬したりして粒子表面をコーティングする方法が提案されている。
【０００９】
しかしながら、特開２００１−５８８５５号で提案された方法を風砕スラグ粒子に適用しようとする場合、風砕スラグ粒子を常温近くまで冷却する必要があり、製造時の半溶融状態での固結を防止することができない。また、長期固結を防止するために粒子を被覆するための該薬品のコスト増、及び、その装置が必要であり、風砕スラグ粒子の製造コスト増と設備費増のため固結防止方法としては適切ではない。
【００１０】
また、特開昭５９−１０７９５０号では、溶融スラグ中に核となる粒子を添加して風砕する方法が提案されている。
しかしながら、特開昭５９−１０７９５０号で提案された方法は、樋から流出する溶融スラグに０．６〜３ｍｍの核となる風砕粒子を添加し、その後で分散させる空気を衝突させるので、核粒子の周りを溶融スラグ粒子が覆う形となりその表面は新しい溶融スラグの凝固物のため、粒子同士の結合が起きやすいという問題がある。
【００１１】
また、特開平１１−２３６６０８8 号では、回転する外冷円筒容器内で風砕し、粒子温度が再融着限界温度以下で結晶化下限温度以上（概ね９５０〜１１５０℃）の状態で外冷円筒容器から排出し、それ以降の搬送設備上で冷却速度を変更し、結晶質とガラス質のスラグ粒子を作り分ける方法が提案されている。
【００１２】
しかしながら、特開平１１−２３６６０８8 号で提案された方法は、回転する外冷円筒容器内で分散され、スラグ粒子が液滴若しくは軟化状態で回転する外冷円筒容器の内面に衝突し凝固するので、粒子形状が表面張力によって形成される球形に比べ歪んだ形状となること（明細書には球形粒子が得られる趣旨は明示されていない）は明らかである。しかも、その表面は外冷円筒容器により急冷されるので、ガラス質となる。如何に外冷円筒容器から排出された後の搬送設備で粒子の冷却速度を変更したとしても、表面はガラス質が多く存在していることが予測され、固結防止に有効ではない。
【００１３】
そこで、本発明者らは特願２０００−３４３１２６において、溶融スラグを微小液滴に分散する部分で冷媒粉を混合した分散ガスで分散させることにより、スラグ粒子の表面に冷媒粉を融着又は付着させることで、貯蔵中や搬送中の固結を防止するものを提案した。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らが特願２０００−３４３１２６で提案したものは、貯蔵中や搬送中の固結を効果的に防止できるものではあるが、使用した冷媒粉のうちの風砕スラグの表面に付着しなかった冷媒粉と製品との分級方法までは明示されておらず、その実施に際しては課題が残っていた。
【００１５】
また、粒子径が小さく、結晶率の高い製品を得ようとした場合、ガス量を多くして分散させるので、スラグ粒子の飛翔距離が長くなって急冷化が進み、ガラス化率が上昇することになり、小粒子径で低いガラス化率の製品を製造することができないという問題を内在していることも判明した。
【００１６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、製造時や貯蔵・搬送におけるスラグ粒子同士の融着を効果的に抑制でき、しかも、より小粒子径で低いガラス化率の風砕粒子をも製造することができると共に、風砕スラグの表面に付着しなかった冷媒粉と製品との分級も確実に行え、粒子同士の融着による団塊化、着地面への固着等の製造トラブルを未然に防ぐことができる風砕スラグ粒子の製造方法及び製造装置並びに排ガス処理設備を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る風砕スラグ粒子の製造方法は、回転体に衝突させた流下溶融スラグの回転体との衝突点又は衝突点近傍、或いは、流下溶融スラグに空気又はガス単体を吹き付けることで、前記溶融スラグを微小液滴に分散・飛翔させ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子を、冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を堆積させた受粒面上に落下させて半溶融状態の風砕スラグ粒子表面に前記スラグ粉を融着させた後この受粒面から前記スラグ粉と一緒に排出し、その後、当該風砕スラグ粒子と前記スラグ粉を分級することとしている。
【００１８】
上記した本発明に係る回転体を用いた風砕スラグ粒子の製造方法は、流下溶融スラグを衝突させる回転ドラムと、この回転ドラムへの前記流下溶融スラグの衝突点又は衝突点近傍に、空気又はガス単体を吹き付けるノズルと、このノズルから吹き付けられた空気又はガス単体によって微小液滴に分散・飛翔させられ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子の落下位置に配置され、前記風砕スラグ粒子を受ける冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を堆積させた受粒面と、この受粒面の排出側に設置され、受粒面から一緒に排出された前記風砕スラグ粒子とスラグ粉を分級する分級装置を備えた本発明に係る風砕スラグ粒子の製造装置によって実施可能である。
【００１９】
そして、このようにすることで、半溶融の軟化状態の風砕スラグ粒子表面に冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を融着させて覆うことができ、カルシウムイオンの溶出及び針状結晶の成長、粒子結合を防いで、その後から飛翔し落下してくる風砕スラグ粒子との結合を防止すると共に、常温まで冷却された風砕スラグ粒子が貯蔵・搬送される際の長時間にわたる結合を防止できるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明者は、実際に溶融スラグを風砕する際に、その着地場所に、粉化したステンレススラグを１０〜１００ｍｍ堆積させた箱状の容器を設置して実験を行った結果、溶融スラグの微小液滴への分散・飛翔部分で前記ステンレススラグ粉を吹き付けなくとも、ステンレススラグが風砕スラグ粒子の表面に明らかに融着している状況を確認すると共に、併せて、この融着粉が搬送中に容易に剥離しないことも確認し、以下の本発明を成立させた。
【００２１】
本発明に係る風砕スラグ粒子製造方法は、溶融スラグを風砕処理して風砕スラグ粒子を製造する方法であって、微小液滴への分散方法は、回転体に衝突させた流下溶融スラグの回転体との衝突点又は衝突点近傍に空気又はガス単体を吹き付けることで、或いは、流下溶融スラグに直接空気又はガス単体を吹き付けることで、前記溶融スラグを微小液滴に分散・飛翔させ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子を、冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を堆積させた受粒面上に落下させて半溶融状態の風砕スラグ粒子表面に前記スラグ粉を融着させた後この受粒面から前記スラグ粉と一緒に排出し、その後、当該風砕スラグ粒子と前記スラグ粉を分級するものである。
【００２２】
本発明において、結晶質のスラグ粉が望ましいのは、ガラス質の粉体は、風砕スラグ粒子と融着した場合、ガラス質そのものが結晶質に比べ化学的に不安定なため、水砕スラグと同様な固結を起こすことが容易に推察できるからである。
【００２３】
例えばステンレススラグ粉等の粉化するスラグは、ダイカルシウムシリケートという結晶質で、精錬時発生するカルシウムとシリカとの化合物であり、冷却時相変態により体積膨張して粉化する特徴を有しているので、路盤材など経済的に成り立つ有効な利用方法が無く、埋立処分されているのが現状である。従って、本発明において、結晶質のスラグ粉として、このような粉化スラグを用いれば、資源の有効活用が図れて廃棄処分する量を削減することができるようになる。
【００２４】
本発明においては、使用に供するスラグ粉の粒子径は、本発明者の実験によれば、スラグ粉の粒子径を１００μｍ以下とした場合には、風砕スラグ粒子にスラグ粉が融着した製品の表面性状が滑らかになって、コンクリートに混入させた場合にはコンクリートの流動性を良くし吸水率も低く抑えられることが判明した。一方、スラグ粉の粒子径が１００μｍより粗いと、製品の粒子表面がざらついてコンクリートの流動性が悪化し、吸水性も上昇する。
【００２５】
本発明に係る風砕スラグ粒子製造方法によれば、高温状態での粒子同士の結合が防止され、表面張力で球形となって飛翔してくる半溶融状態の風砕スラグ粒子を球形のまま変形させずに冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉の堆積層で受粒することで、着地と同時に当該スラグ粉に埋もれて、半溶融状態の風砕スラグ粒子表面に、化学的に安定している粒子径が１００μｍ以下の例えばステンレススラグ粉等の結晶質のスラグ粉が融着して覆うことができ、カルシウムイオンの溶出及び針状結晶の成長、粒子結合を防いで、その後から飛翔し落下してくる風砕スラグ粒子との結合（製造時における結合）を効果的に防止できるようになるのと共に、常温まで冷却された風砕スラグ粒子が貯蔵・搬送される際の長時間にわたる結合をも防止できるようになる。
【００２６】
加えて、本発明に係る風砕スラグ粒子製造方法によれば、熱伝導率が低く、表面が冷たく固化しても内部は高温であることが多い風砕スラグ粒子は、前記スラグ粉の堆積層に受粒された時も内部は表面に比べ高温であることから、高温のスラグ粉の堆積層の中で徐冷されることにより、表面のガラス化が抑制されて粒子内部からの熱で結晶質を多くすることができ、緻密な粒子となる。
【００２７】
また、上記の本発明に係る風砕スラグ粒子製造方法において、流下溶融スラグの回転体との衝突点又は衝突点近傍、或いは、流下溶融スラグに吹き付ける空気又はガス単体に代えて、前記スラグ粉を混合した空気又はガス体を吹き付けた場合には、軟化状態のスラグ粒子表面への前記スラグ粉の融着がより確実に行えることになる。
【００２８】
上記の本発明に係る回転体を用いた風砕スラグ粒子製造方法は、流下溶融スラグを衝突させる回転ドラムと、この回転ドラムへの前記流下溶融スラグの衝突点又は衝突点近傍に、空気又はガス単体、或いは、冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を混合した空気又はガス体を吹き付けるノズルと、このノズルから吹き付けられた空気又はガス単体、或いは、前記スラグ粉を混合した空気又はガス体によって微小液滴に分散・飛翔させられ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子の落下位置に配置され、前記風砕スラグ粒子を受ける前記スラグ粉を堆積させた受粒面と、この受粒面の排出側に設置され、受粒面から一緒に排出された前記風砕スラグ粒子とスラグ粉を分級する分級装置を備えた本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置によって実施可能である。
【００２９】
本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置において、前記スラグ粉を堆積させた受粒面を水平に対して傾斜状に配置すると共に、この傾斜状の受粒面の上流側から前記スラグ粉を供給する設備を設け、かつ、このスラグ粉と風砕スラグ粒子を連続的に流下可能なように前記受粒面を振動又は往複動させる機構を備えたものとしたり、また、前記スラグ粉を堆積させた受粒面を樋状に形成し、この樋状に形成した受粒面を移動可能に構成した場合には、長期的な連続操業が可能になる。
【００３０】
加えて、受粒面を水平に対して傾斜状に配置した場合には、飛翔する溶融スラグ粒子に付着する前記スラグ粉の付着状態とガラス化率を容易に調整できるようになる。すなわち、溶融スラグの分散粒子径は、分散、飛翔部から概ね２ｍ以内で決定されており、その後は球形の状態で飛翔し着地するまで冷却され続けることになる。風砕スラグの粒子径を小さくしようとした場合、分散・飛翔するエネルギーを大きくしなければならず、飛翔距離も大きくなる。従って、着地する風砕スラグ粒子の温度も低くなっており、空冷によるガラス化率の上昇、及び、スラグ粉融着量の減少が発生し、そのまま製品として貯蔵すると固結の問題を起こす。よって、分散・飛翔エネルギーを大きくしてもガラス化率を小さく抑え、かつ、風砕スラグ粒子に融着するスラグ粉の量を多くするため、分散・飛翔部から適当な距離に設置する受粒面を傾斜配置すること、すなわち、受粒面を風砕点に近づけることによって達成する。
【００３１】
なお、受粒面の傾斜角度は特に限定されるものではないが、本発明者の実験によれば、水平面に対し４０°未満では装置が大きくなってガラス化率の差が大きくなる一方、６０°を超えるとスラグ粉と受粒面の最大摩擦角との関係で受粒面全てをスラグ粉で覆えなくなって風砕スラグが受粒面で溶着する可能性があるので、４０〜６０°が好ましいことが判っている。
【００３２】
一方、反対に高ガラス化率の風砕スラグ粒子を得たい場合は、風砕点からの受粒面の配置位置を調整可能に構成し、受粒面の設置位置を風砕点から遠ざけ、飛翔距離を延ばして接触ガスによる急冷化を促進することによって可能になる。
【００３３】
上記した本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置において、風砕スラグ粒子と前記スラグ粉の分級装置が、風砕スラグ粒子と前記スラグ粉の下方からガス体を吹き込み、前記スラグ粉を吹き上げることで風砕スラグ粒子とスラグ粉を分級し、風砕スラグは下方に落下させ、スラグ粉はスラグ粉供給設備に循環させるように構成した場合には、粒子径が０．１ｍｍ〜数ｍｍの範囲である風砕スラグ粒子と平均粒子径が１００μｍ以下のスラグ粉を容易にしかも精度良く分級でき、スラグ粉の再利用が可能になる。
【００３４】
ところで、上記の分級を行った前記スラグ粉を含んだ排ガス中には、多少のロックウールが含まれるので、これをそのままボイラーやバグフィルターに通すと付着や日詰まりが発生する。また、循環するスラグ粉中にロックウールが塊となって混入すると分散・飛翔部で溶融スラグとロックウール塊が衝突し、大きな塊となって不良品が発生することになる。
【００３５】
そこで、本発明に係る排ガス処理設備では、前記スラグ粉を含んだ排ガス中に含まれるロックウールを除去するロックウール除去装置と、このロックウール除去装置でロックウールを除去した後の前記スラグ粉を回収しスラグ粉供給設備に循環させるサイクロンと、このサイクロンで前記スラグ粉を回収した後の排ガスから廃熱を回収する廃熱回収ボイラーと、この廃熱回収ボイラーで廃熱を回収した後の排ガスを大気に放出する前に除塵を行う除塵機を備えたこととしている。
【００３６】
なお、本発明における受粒面に形成する前記スラグ粉の層厚は、風砕処理量や搬送速度によって決定され、一概に規定できるものではないが、本発明者の実験によれば、製品の最大粒子径の３倍以上を確保できれば後から飛翔し衝突してくる風砕スラグ粒子との結合を効果的に防止することができた。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明し、この装置を用いた本発明に係る風砕スラグ粒子製造に及ぶ。
図１は本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第１実施例の概略説明図、図２は本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第２実施例の概略説明図、図３は本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第３実施例の概略説明図、図４は図２に排ガス処理設備を加えた図である。
【００３８】
図１は風砕スラグ粒子の受粒面を傾斜配置している場合の例である。
１は例えば高炉スラグや製鋼スラグなどの溶融したスラグ（以下、単に「溶融スラグ」という）であり、この溶融スラグ１を受け取って案内する容器２に設けたノズル孔から鉛直下方に流下するようになされている。
【００３９】
３は前記したように鉛直下方に流下する溶融スラグ１を衝突させる回転ドラムであり、例えば、流下する溶融スラグ１の落下高さが１．５ｍ以上となるように、前記ノズル孔の鉛直下方に配置されている。このように構成することで、容器２のノズル孔から鉛直下方に流下した溶融スラグ１は確実に回転ドラム３に衝突し、ボタ落ちなどの固まりを形成することがなくなる。
【００４０】
４は例えば粒子径が１００μｍ以下の微粉のステンレススラグ粉を混合したガス体を、前記溶融スラグ１と回転ドラム３との衝突点（回転ドラム３の頂部）又は衝突点の近傍に一方側方から吹き付けるノズルであり、このノズル４から吹き付けられた前記ステンレススラグ粉を混合したガス体によって、回転ドラム３に衝突した前記溶融スラグ１は、微小液滴に分散され、表面張力で球形となって他方側方に向けて飛翔する。
【００４１】
５は傾斜状に設置された受粒面であり、本実施例ではこの傾斜状に設置された受粒面５上に例えば粒子径が１００μｍ以下のステンレススラグ粉６が堆積しやすいように棚５ａを設けている。加えてこの図１に示した実施例では、前記棚５ａを形成する水平板の付け根付近に、図１（ｂ）に示したような孔５ｂを開け、棚５ａを基準に堆積するステンレススラグ粉６が受粒面５の上部まで堆積が可能なように配慮したものを示している。
【００４２】
この受粒面５の最上部には、供給設備からステンレススラグ粉６を供給する供給配管７が導かれており、図示省略した振動機構によって振動力を付加すると、受粒面５上に堆積したステンレススラグ粉６は、棚５ａを形成する水平板に設けた孔５ｂや水平板の先端部から溢流し、最下部から排出されるようになっている。
【００４３】
このようにして受粒面５の全面にステンレススラグ粉６を堆積させておき、そこへ飛翔してくる風砕スラグ粒子を着地させることで粒子表面にステンレススラグ粉６を融着させる。この際、粒子表面へのステンレススラグ粉６の付着程度の調整や結晶率の調整は、前記溶融スラグ１の微小液滴への分散・飛翔部８から傾斜状に配置した受粒面５までの距離で調整する。
【００４４】
例えば粒子径の小さな風砕スラグ粒子を製造しようとした場合、分散・飛翔部８での溶融スラグ１に対する前記ガス体の量比は大きくなるので、風砕スラグ粒子に対する冷却速度は大きくなりガラス化率が上昇するが、飛翔距離を短くすることでガラス化率の上昇を低減することができる。実際には、傾斜状に配置している受粒面５を分散・飛翔部８に近づけることで対応が可能となる。
【００４５】
受粒面５の排出部には例えば排出コンベア９が設置され、前記排出部から排出された製品１０とステンレススラグ粉６の混合物１１は、排出コンベア９のヘッド部９ａで下方から空気等のガス体１２を吹き込まれ、ステンレススラグ粉６を吹き上げることで、製品１０とステンレススラグ粉６を分級し、製品１０は下方へ落下し、ステンレススラグ粉６は再度使用するべく排ガス系を通過して供給設備へ循環される。
【００４６】
上記の風砕スラグ粒子の製造に際し、ステンレススラグ粉６は風砕スラグ粒子に融着して徐々にその量が減少するので、供給設備から補給することが望ましい。
【００４７】
ところで、従来、分散・飛翔部８から飛翔する風砕スラグ粒子は飛跡１３のような放物線を描くため、長大な装置が必要であったが、図１に示した実施例では、その飛跡１３の途中を受粒面５が遮ることで、装置の小型化とステンレススラグ粉６の付着量の調整、ガラス化率の調整など必要な性状に合わせた製造が容易に行えるようになる。
【００４８】
また、図１に示した実施例では、風砕スラグ粒子が飛翔する空間を風洞１４で覆っていることから、その排ガスは５００〜７００℃に達するので、風砕スラグ粒子は半溶融状態、又は、ステンレススラグ粉６が付着しやすい状態で受粒面５に着地するが、ステンレススラグ粉６が風砕スラグ粒子の衝突衝撃を和らげるので、着地時に他の風砕スラグ粒子との融着が抑制され、かつ、風砕スラグ粒子の変形が少なく殆ど球形の粒子が得られる。
【００４９】
受粒面５上のステンレススラグ粉６の堆積層は風砕スラグ粒子の着地により温度が上昇するので、仮に供給設備から約２００℃で供給されても排出時には４００〜６００℃に昇温されており、風砕スラグ粒子の冷却速度を著しく遅らせる効果がある。
【００５０】
次に、振動搬送型の搬送樋で受粒面を構成した図２に示す実施例について説明する。
図２は受粒面５を図１の傾斜配置したものに代えて、振動搬送型の搬送樋１５を採用した他は図１に示した実施例と同様の構成である。
【００５１】
この図２に示した実施例においても、図１に示した実施例と同様に、供給配管７を介して供給されたステンレススラグ粉６は、搬送樋１５上のステンレススラグ粉６の堆積層に着地する風砕スラグと一緒に搬送され、排出部１５ａで風力分級することで製品１０とステンレススラグ粉６に分離される。
【００５２】
一方、図３は上記の図１及び図２に示した実施例と異なり、受粒面５を移動式とせず、固定式としたものである。すなわち、この図３に示した実施例は、風砕スラグ粒子の飛翔方向に複数の固定ベッド１６を配置し、これら固定ベッド１６にステンレススラグ粉６を堆積させたものである。
【００５３】
この図３に示した実施例では、固定ベッド１６のステンレススラグ粉６の堆積層に着地した風砕スラグ粒子とステンレススラグ粉６との風力分級は、図示省略したが、別の場所で行う。
【００５４】
また、この図３に示した実施例では、排ガスはバグフィルター２１に導かれて除塵され、回収したステンレススラグ粉６はノズル４に送られ再利用するものを示している。
【００５５】
本発明に係る風砕スラグ粒子の製造装置は上記したような構成であり、例えばこれらの装置を用いて、回転ドラム３に衝突させた流下溶融スラグ１の回転ドラム３との衝突点又は衝突点近傍に、例えばステンレススラグ粉を混合したガス体を吹き付けることで、前記溶融スラグ１を微小液滴に分散・飛翔させ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子を例えばステンレススラグ粉６を堆積させた受粒面５で受け取った後、この受粒面５の排出側で風砕スラグ粒子（製品１０）とステンレススラグ粉６を分級する本発明に係る風砕スラグ粒子製造方法を実施するのである。
【００５６】
このような本発明によれば、高温状態での粒子同士の結合が効果的に防止され、飛翔してくる半溶融状態の風砕スラグ粒子を球形のまま変形させずにステンレススラグ粉６の堆積層で受粒することで、風砕スラグ粒子表面に、化学的に安定しているステンレススラグ粉６が融着して覆うことができ、その後から飛翔し落下してくる風砕スラグ粒子との結合を防止すると共に、常温まで冷却された風砕スラグ粒子が貯蔵・搬送される際の長時間にわたる結合をも防止できるようになる。
【００５７】
ところで、上記の分級を行ったステンレススラグ粉６を含んだ排ガス中には多少のロックウールが含まれるが、これをそのままボイラーやバグフィルターに通すと付着や日詰まりが発生する。また、循環使用するステンレススラグ粉６中にロックウールが塊となって混入すると分散・飛翔部８で溶融スラグ１とロックウール塊が衝突し、大きな塊となって不良品が発生することになる。
【００５８】
そこで、図４に示したような本発明に係る排ガス処理設備を用いて、上記の分級を行ったステンレススラグ粉６を含んだ排ガスの処理を行う。
すなわち、前記排ガスは風洞１４からダクト１７を介してロックウールの除去装置１８に導かれ、ここで排ガス中に含まれたロックウールが除去されて系外に排出される。
【００５９】
ロックウールが除去された排ガスはサイクロン１９に入り、ここでステンレススラグ粉６の殆どが除去された後廃熱回収ボイラー２０に導かれる。廃熱回収ボイラー２０では蒸気を回収し、ガスを冷却するが、バグフィルター２１の濾布の耐熱温度２００℃程度まで冷却することは回収蒸気条件によっては難しいこともあり、水スプレーによる冷却塔２２か、若しくは、常温大気の吸込によりガス冷却をする。なお、排ガスは最終段階でバグフィルター２１を通し大気へ放出される。
【００６０】
但し、排ガス中の硫黄酸化物、硫化水素等環境に悪影響を及ぼす成分が多い場合は、排ガス洗浄塔２３をバグフィルター２１の後に設け、スプレー水量を多くし環境に悪影響を及ぼす成分を除去する。
【００６１】
また、排ガス温度は、水蒸気の飽和温度まで下がることになるので、白煙が多くなって問題になる場合は、バグフィルター２１と冷却塔２２間に熱交換機２４を設置し、排ガス加熱を行うこともできる。
【００６２】
ステンレススラグ粉６は、サイクロン１９、廃熱回収ボイラー２０、バグフィルター２１等から排出され、分散・飛翔部８に供給されるものと、供給配管７を経由し受粒面５に供給されるものとに分かれる。
【００６３】
排ガスの一部は、ダクト２５を介して搬送トラフ１５の排出部１５ａに設置した風力分級部に送られ、分離エアーとして用いることもできる。
なお、図４中の２６は誘引送風機、２７は煙道を示す。
【００６４】
本発明は上記の実施例に限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜技術的内容を変更することは任意であることは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下に列挙するような効果を奏する。▲１▼ 本発明により、貯蔵時の固結を効果的に防止することができ、貯蔵の安定性により使用する現場における管理が容易となる。
【００６６】
(2) 風砕スラグ粒子の表面を冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉（例えば、望ましくは製鉄所の副生品で有効利用先の少ない粉化ステンレススラグ等）でコーティングするため、粉化ステンレススラグ等の副生品スラグの有効利用が図れるのと共に、固結防止のためだけに薬品コーティング処理などを行う必要がなく、そのための設備も不要となる。
【００６７】
(3) 前記スラグ粉層で受粒するため、製造時の粒子同士の融着が防げ、より完全な球形の風砕スラグ粒子を得ることができるのと共に、粒子同士の融着による団塊化、着地面への固着などの、製造トラブルを未然に防ぐことができる。
【００６８】
(4) 前記スラグ粉を循環使用できるので、スラグ粉の層を厚くすることができ、風砕スラグ粒子をより完全な球形で、かつ、ゆっくり冷却することが可能となり、また、受粒時の粒子同士の融着も防止できるため、緻密で吸水率が低く球形で流動性の良い風砕スラグ粒子を得ることができる。
【００６９】
(5) 受粒面の位置を調整可能に構成した場合には、所望する粒子径に合わせたスラグ粉の付着性を任意に調整することができる。
(6) 前記スラグ粉を循環使用するための排ガス処理装置により、実施可能なフローとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第１実施例の概略説明図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は棚部の説明図である。
【図２】本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第２実施例の概略説明図である。
【図３】本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第３実施例の概略説明図である。
【図４】図２に排ガス処理設備を加えた図である。
【符号の説明】
１ 溶融スラグ
３ 回転ドラム
４ ノズル
５ 受粒面
６ ステンレススラグ粉
７ 供給配管
８ 分散・飛翔部
９ 排出コンベア
１０ 製品
１５ 搬送トラフ
１６ 固定ベッド
１８ ロックウール除去装置
１９ サイクロン
２０ 廃熱回収ボイラー
２１ バグフィルター
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉スラグ等の溶融スラグから冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉でその表面を被覆された直径が１０ｍｍ以下の球形のスラグ粒子を製造する風砕スラグ粒子の製造方法及び装置並びに排ガス処理設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、海砂が枯渇してきていることから、鉄鋼業等で副生される溶融スラグを資源として有効に、かつ、経済的に成り立たせながら利用することが望まれている。また、建設業では高強度コンクリート構造物を作るための要求が高まっており、吸水率が少なく流動性の良い砂が要求されている。
【０００３】
鉄鋼業における高炉、転炉、電気炉又は灰溶融炉から副生スラグを風砕し、緻密・微小・球形のスラグ粒子を得るために、様々な方法、装置が提案されているが、貯蔵時や搬送時の粒子同士の結合を防止する技術についての提案は少ない。
【０００４】
一般に水砕スラグ等の高いガラス化率を有する粒子は固結現象が著しく、しかもこの固結現象は堆積山の大きな範囲で起こるため、岩塊状となって貯槽から切り出せなくなったり、再破砕が必要になったりする。
【０００５】
高炉スラグはＳｉＯ2 が約３４質量％、ＣａＯが約４２質量％、Ａｌ2 Ｏ3 が約１４質量％、その他の鉱物から成り立っており、ガラス質の場合それらが不規則に配列した構造となっている。
【０００６】
そのため、結晶質に比べ不安定であり、間隙水などの簡単な刺激物で構造が破壊されやすく、貯蔵保管時、粒子の周囲に存在する水分等の条件等により表面のカルシウムイオンが溶出して粒子への付着水のｐＨが上昇し、ＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 の結合が切断され、イオンとして溶出する。
【０００７】
固結現象はこれらのイオンがＣ−Ｓ−Ｈ、Ｃ−Ａ−Ｈ、３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・３ＣａＯＳＯ4 ・３２Ｈ2 Ｏ（エトリンガイド）等の水硬性物質を水砕粒子間に生成させるためと推測されており、針状の結晶が成長しそれが結合材となり隣接する粒子と結合する。この反応はＣａ（ＯＨ）2 、ＮａＯＨ等のアルカリ物質で促進される。風砕スラグもガラス化率が高いと同様な現象が発生するため粒子同士の固結防止が大きな課題となっている。
【０００８】
固結防止策として、特開２００１−５８８５５号では、脂肪族オキシカルボン酸等を水希釈液にしてスプレーしたり、浸漬したりして粒子表面をコーティングする方法が提案されている。
【０００９】
しかしながら、特開２００１−５８８５５号で提案された方法を風砕スラグ粒子に適用しようとする場合、風砕スラグ粒子を常温近くまで冷却する必要があり、製造時の半溶融状態での固結を防止することができない。また、長期固結を防止するために粒子を被覆するための該薬品のコスト増、及び、その装置が必要であり、風砕スラグ粒子の製造コスト増と設備費増のため固結防止方法としては適切ではない。
【００１０】
また、特開昭５９−１０７９５０号では、溶融スラグ中に核となる粒子を添加して風砕する方法が提案されている。
しかしながら、特開昭５９−１０７９５０号で提案された方法は、樋から流出する溶融スラグに０．６〜３ｍｍの核となる風砕粒子を添加し、その後で分散させる空気を衝突させるので、核粒子の周りを溶融スラグ粒子が覆う形となりその表面は新しい溶融スラグの凝固物のため、粒子同士の結合が起きやすいという問題がある。
【００１１】
また、特開平１１−２３６６０８8 号では、回転する外冷円筒容器内で風砕し、粒子温度が再融着限界温度以下で結晶化下限温度以上（概ね９５０〜１１５０℃）の状態で外冷円筒容器から排出し、それ以降の搬送設備上で冷却速度を変更し、結晶質とガラス質のスラグ粒子を作り分ける方法が提案されている。
【００１２】
しかしながら、特開平１１−２３６６０８8 号で提案された方法は、回転する外冷円筒容器内で分散され、スラグ粒子が液滴若しくは軟化状態で回転する外冷円筒容器の内面に衝突し凝固するので、粒子形状が表面張力によって形成される球形に比べ歪んだ形状となること（明細書には球形粒子が得られる趣旨は明示されていない）は明らかである。しかも、その表面は外冷円筒容器により急冷されるので、ガラス質となる。如何に外冷円筒容器から排出された後の搬送設備で粒子の冷却速度を変更したとしても、表面はガラス質が多く存在していることが予測され、固結防止に有効ではない。
【００１３】
そこで、本発明者らは特願２０００−３４３１２６において、溶融スラグを微小液滴に分散する部分で冷媒粉を混合した分散ガスで分散させることにより、スラグ粒子の表面に冷媒粉を融着又は付着させることで、貯蔵中や搬送中の固結を防止するものを提案した。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らが特願２０００−３４３１２６で提案したものは、貯蔵中や搬送中の固結を効果的に防止できるものではあるが、使用した冷媒粉のうちの風砕スラグの表面に付着しなかった冷媒粉と製品との分級方法までは明示されておらず、その実施に際しては課題が残っていた。
【００１５】
また、粒子径が小さく、結晶率の高い製品を得ようとした場合、ガス量を多くして分散させるので、スラグ粒子の飛翔距離が長くなって急冷化が進み、ガラス化率が上昇することになり、小粒子径で低いガラス化率の製品を製造することができないという問題を内在していることも判明した。
【００１６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、製造時や貯蔵・搬送におけるスラグ粒子同士の融着を効果的に抑制でき、しかも、より小粒子径で低いガラス化率の風砕粒子をも製造することができると共に、風砕スラグの表面に付着しなかった冷媒粉と製品との分級も確実に行え、粒子同士の融着による団塊化、着地面への固着等の製造トラブルを未然に防ぐことができる風砕スラグ粒子の製造方法及び製造装置並びに排ガス処理設備を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る風砕スラグ粒子の製造方法は、回転体に衝突させた流下溶融スラグの回転体との衝突点又は衝突点近傍、或いは、流下溶融スラグに空気又はガス単体を吹き付けることで、前記溶融スラグを微小液滴に分散・飛翔させ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子を、冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を堆積させた受粒面上に落下させて半溶融状態の風砕スラグ粒子表面に前記スラグ粉を融着させた後この受粒面から前記スラグ粉と一緒に排出し、その後、当該風砕スラグ粒子と前記スラグ粉を分級することとしている。
【００１８】
上記した本発明に係る回転体を用いた風砕スラグ粒子の製造方法は、流下溶融スラグを衝突させる回転ドラムと、この回転ドラムへの前記流下溶融スラグの衝突点又は衝突点近傍に、空気又はガス単体を吹き付けるノズルと、このノズルから吹き付けられた空気又はガス単体によって微小液滴に分散・飛翔させられ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子の落下位置に配置され、前記風砕スラグ粒子を受ける冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を堆積させた受粒面と、この受粒面の排出側に設置され、受粒面から一緒に排出された前記風砕スラグ粒子とスラグ粉を分級する分級装置を備えた本発明に係る風砕スラグ粒子の製造装置によって実施可能である。
【００１９】
そして、このようにすることで、半溶融の軟化状態の風砕スラグ粒子表面に冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を融着させて覆うことができ、カルシウムイオンの溶出及び針状結晶の成長、粒子結合を防いで、その後から飛翔し落下してくる風砕スラグ粒子との結合を防止すると共に、常温まで冷却された風砕スラグ粒子が貯蔵・搬送される際の長時間にわたる結合を防止できるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明者は、実際に溶融スラグを風砕する際に、その着地場所に、粉化したステンレススラグを１０〜１００ｍｍ堆積させた箱状の容器を設置して実験を行った結果、溶融スラグの微小液滴への分散・飛翔部分で前記ステンレススラグ粉を吹き付けなくとも、ステンレススラグが風砕スラグ粒子の表面に明らかに融着している状況を確認すると共に、併せて、この融着粉が搬送中に容易に剥離しないことも確認し、以下の本発明を成立させた。
【００２１】
本発明に係る風砕スラグ粒子製造方法は、溶融スラグを風砕処理して風砕スラグ粒子を製造する方法であって、微小液滴への分散方法は、回転体に衝突させた流下溶融スラグの回転体との衝突点又は衝突点近傍に空気又はガス単体を吹き付けることで、或いは、流下溶融スラグに直接空気又はガス単体を吹き付けることで、前記溶融スラグを微小液滴に分散・飛翔させ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子を、冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を堆積させた受粒面上に落下させて半溶融状態の風砕スラグ粒子表面に前記スラグ粉を融着させた後この受粒面から前記スラグ粉と一緒に排出し、その後、当該風砕スラグ粒子と前記スラグ粉を分級するものである。
【００２２】
本発明において、結晶質のスラグ粉が望ましいのは、ガラス質の粉体は、風砕スラグ粒子と融着した場合、ガラス質そのものが結晶質に比べ化学的に不安定なため、水砕スラグと同様な固結を起こすことが容易に推察できるからである。
【００２３】
例えばステンレススラグ粉等の粉化するスラグは、ダイカルシウムシリケートという結晶質で、精錬時発生するカルシウムとシリカとの化合物であり、冷却時相変態により体積膨張して粉化する特徴を有しているので、路盤材など経済的に成り立つ有効な利用方法が無く、埋立処分されているのが現状である。従って、本発明において、結晶質のスラグ粉として、このような粉化スラグを用いれば、資源の有効活用が図れて廃棄処分する量を削減することができるようになる。
【００２４】
本発明においては、使用に供するスラグ粉の粒子径は、本発明者の実験によれば、スラグ粉の粒子径を１００μｍ以下とした場合には、風砕スラグ粒子にスラグ粉が融着した製品の表面性状が滑らかになって、コンクリートに混入させた場合にはコンクリートの流動性を良くし吸水率も低く抑えられることが判明した。一方、スラグ粉の粒子径が１００μｍより粗いと、製品の粒子表面がざらついてコンクリートの流動性が悪化し、吸水性も上昇する。
【００２５】
本発明に係る風砕スラグ粒子製造方法によれば、高温状態での粒子同士の結合が防止され、表面張力で球形となって飛翔してくる半溶融状態の風砕スラグ粒子を球形のまま変形させずに冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉の堆積層で受粒することで、着地と同時に当該スラグ粉に埋もれて、半溶融状態の風砕スラグ粒子表面に、化学的に安定している粒子径が１００μｍ以下の例えばステンレススラグ粉等の結晶質のスラグ粉が融着して覆うことができ、カルシウムイオンの溶出及び針状結晶の成長、粒子結合を防いで、その後から飛翔し落下してくる風砕スラグ粒子との結合（製造時における結合）を効果的に防止できるようになるのと共に、常温まで冷却された風砕スラグ粒子が貯蔵・搬送される際の長時間にわたる結合をも防止できるようになる。
【００２６】
加えて、本発明に係る風砕スラグ粒子製造方法によれば、熱伝導率が低く、表面が冷たく固化しても内部は高温であることが多い風砕スラグ粒子は、前記スラグ粉の堆積層に受粒された時も内部は表面に比べ高温であることから、高温のスラグ粉の堆積層の中で徐冷されることにより、表面のガラス化が抑制されて粒子内部からの熱で結晶質を多くすることができ、緻密な粒子となる。
【００２７】
また、上記の本発明に係る風砕スラグ粒子製造方法において、流下溶融スラグの回転体との衝突点又は衝突点近傍、或いは、流下溶融スラグに吹き付ける空気又はガス単体に代えて、前記スラグ粉を混合した空気又はガス体を吹き付けた場合には、軟化状態のスラグ粒子表面への前記スラグ粉の融着がより確実に行えることになる。
【００２８】
上記の本発明に係る回転体を用いた風砕スラグ粒子製造方法は、流下溶融スラグを衝突させる回転ドラムと、この回転ドラムへの前記流下溶融スラグの衝突点又は衝突点近傍に、空気又はガス単体、或いは、冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を混合した空気又はガス体を吹き付けるノズルと、このノズルから吹き付けられた空気又はガス単体、或いは、前記スラグ粉を混合した空気又はガス体によって微小液滴に分散・飛翔させられ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子の落下位置に配置され、前記風砕スラグ粒子を受ける前記スラグ粉を堆積させた受粒面と、この受粒面の排出側に設置され、受粒面から一緒に排出された前記風砕スラグ粒子とスラグ粉を分級する分級装置を備えた本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置によって実施可能である。
【００２９】
本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置において、前記スラグ粉を堆積させた受粒面を水平に対して傾斜状に配置すると共に、この傾斜状の受粒面の上流側から前記スラグ粉を供給する設備を設け、かつ、このスラグ粉と風砕スラグ粒子を連続的に流下可能なように前記受粒面を振動又は往複動させる機構を備えたものとしたり、また、前記スラグ粉を堆積させた受粒面を樋状に形成し、この樋状に形成した受粒面を移動可能に構成した場合には、長期的な連続操業が可能になる。
【００３０】
加えて、受粒面を水平に対して傾斜状に配置した場合には、飛翔する溶融スラグ粒子に付着する前記スラグ粉の付着状態とガラス化率を容易に調整できるようになる。すなわち、溶融スラグの分散粒子径は、分散、飛翔部から概ね２ｍ以内で決定されており、その後は球形の状態で飛翔し着地するまで冷却され続けることになる。風砕スラグの粒子径を小さくしようとした場合、分散・飛翔するエネルギーを大きくしなければならず、飛翔距離も大きくなる。従って、着地する風砕スラグ粒子の温度も低くなっており、空冷によるガラス化率の上昇、及び、スラグ粉融着量の減少が発生し、そのまま製品として貯蔵すると固結の問題を起こす。よって、分散・飛翔エネルギーを大きくしてもガラス化率を小さく抑え、かつ、風砕スラグ粒子に融着するスラグ粉の量を多くするため、分散・飛翔部から適当な距離に設置する受粒面を傾斜配置すること、すなわち、受粒面を風砕点に近づけることによって達成する。
【００３１】
なお、受粒面の傾斜角度は特に限定されるものではないが、本発明者の実験によれば、水平面に対し４０°未満では装置が大きくなってガラス化率の差が大きくなる一方、６０°を超えるとスラグ粉と受粒面の最大摩擦角との関係で受粒面全てをスラグ粉で覆えなくなって風砕スラグが受粒面で溶着する可能性があるので、４０〜６０°が好ましいことが判っている。
【００３２】
一方、反対に高ガラス化率の風砕スラグ粒子を得たい場合は、風砕点からの受粒面の配置位置を調整可能に構成し、受粒面の設置位置を風砕点から遠ざけ、飛翔距離を延ばして接触ガスによる急冷化を促進することによって可能になる。
【００３３】
上記した本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置において、風砕スラグ粒子と前記スラグ粉の分級装置が、風砕スラグ粒子と前記スラグ粉の下方からガス体を吹き込み、前記スラグ粉を吹き上げることで風砕スラグ粒子とスラグ粉を分級し、風砕スラグは下方に落下させ、スラグ粉はスラグ粉供給設備に循環させるように構成した場合には、粒子径が０．１ｍｍ〜数ｍｍの範囲である風砕スラグ粒子と平均粒子径が１００μｍ以下のスラグ粉を容易にしかも精度良く分級でき、スラグ粉の再利用が可能になる。
【００３４】
ところで、上記の分級を行った前記スラグ粉を含んだ排ガス中には、多少のロックウールが含まれるので、これをそのままボイラーやバグフィルターに通すと付着や日詰まりが発生する。また、循環するスラグ粉中にロックウールが塊となって混入すると分散・飛翔部で溶融スラグとロックウール塊が衝突し、大きな塊となって不良品が発生することになる。
【００３５】
そこで、本発明に係る排ガス処理設備では、前記スラグ粉を含んだ排ガス中に含まれるロックウールを除去するロックウール除去装置と、このロックウール除去装置でロックウールを除去した後の前記スラグ粉を回収しスラグ粉供給設備に循環させるサイクロンと、このサイクロンで前記スラグ粉を回収した後の排ガスから廃熱を回収する廃熱回収ボイラーと、この廃熱回収ボイラーで廃熱を回収した後の排ガスを大気に放出する前に除塵を行う除塵機を備えたこととしている。
【００３６】
なお、本発明における受粒面に形成する前記スラグ粉の層厚は、風砕処理量や搬送速度によって決定され、一概に規定できるものではないが、本発明者の実験によれば、製品の最大粒子径の３倍以上を確保できれば後から飛翔し衝突してくる風砕スラグ粒子との結合を効果的に防止することができた。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明し、この装置を用いた本発明に係る風砕スラグ粒子製造に及ぶ。
図１は本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第１実施例の概略説明図、図２は本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第２実施例の概略説明図、図３は本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第３実施例の概略説明図、図４は図２に排ガス処理設備を加えた図である。
【００３８】
図１は風砕スラグ粒子の受粒面を傾斜配置している場合の例である。
１は例えば高炉スラグや製鋼スラグなどの溶融したスラグ（以下、単に「溶融スラグ」という）であり、この溶融スラグ１を受け取って案内する容器２に設けたノズル孔から鉛直下方に流下するようになされている。
【００３９】
３は前記したように鉛直下方に流下する溶融スラグ１を衝突させる回転ドラムであり、例えば、流下する溶融スラグ１の落下高さが１．５ｍ以上となるように、前記ノズル孔の鉛直下方に配置されている。このように構成することで、容器２のノズル孔から鉛直下方に流下した溶融スラグ１は確実に回転ドラム３に衝突し、ボタ落ちなどの固まりを形成することがなくなる。
【００４０】
４は例えば粒子径が１００μｍ以下の微粉のステンレススラグ粉を混合したガス体を、前記溶融スラグ１と回転ドラム３との衝突点（回転ドラム３の頂部）又は衝突点の近傍に一方側方から吹き付けるノズルであり、このノズル４から吹き付けられた前記ステンレススラグ粉を混合したガス体によって、回転ドラム３に衝突した前記溶融スラグ１は、微小液滴に分散され、表面張力で球形となって他方側方に向けて飛翔する。
【００４１】
５は傾斜状に設置された受粒面であり、本実施例ではこの傾斜状に設置された受粒面５上に例えば粒子径が１００μｍ以下のステンレススラグ粉６が堆積しやすいように棚５ａを設けている。加えてこの図１に示した実施例では、前記棚５ａを形成する水平板の付け根付近に、図１（ｂ）に示したような孔５ｂを開け、棚５ａを基準に堆積するステンレススラグ粉６が受粒面５の上部まで堆積が可能なように配慮したものを示している。
【００４２】
この受粒面５の最上部には、供給設備からステンレススラグ粉６を供給する供給配管７が導かれており、図示省略した振動機構によって振動力を付加すると、受粒面５上に堆積したステンレススラグ粉６は、棚５ａを形成する水平板に設けた孔５ｂや水平板の先端部から溢流し、最下部から排出されるようになっている。
【００４３】
このようにして受粒面５の全面にステンレススラグ粉６を堆積させておき、そこへ飛翔してくる風砕スラグ粒子を着地させることで粒子表面にステンレススラグ粉６を融着させる。この際、粒子表面へのステンレススラグ粉６の付着程度の調整や結晶率の調整は、前記溶融スラグ１の微小液滴への分散・飛翔部８から傾斜状に配置した受粒面５までの距離で調整する。
【００４４】
例えば粒子径の小さな風砕スラグ粒子を製造しようとした場合、分散・飛翔部８での溶融スラグ１に対する前記ガス体の量比は大きくなるので、風砕スラグ粒子に対する冷却速度は大きくなりガラス化率が上昇するが、飛翔距離を短くすることでガラス化率の上昇を低減することができる。実際には、傾斜状に配置している受粒面５を分散・飛翔部８に近づけることで対応が可能となる。
【００４５】
受粒面５の排出部には例えば排出コンベア９が設置され、前記排出部から排出された製品１０とステンレススラグ粉６の混合物１１は、排出コンベア９のヘッド部９ａで下方から空気等のガス体１２を吹き込まれ、ステンレススラグ粉６を吹き上げることで、製品１０とステンレススラグ粉６を分級し、製品１０は下方へ落下し、ステンレススラグ粉６は再度使用するべく排ガス系を通過して供給設備へ循環される。
【００４６】
上記の風砕スラグ粒子の製造に際し、ステンレススラグ粉６は風砕スラグ粒子に融着して徐々にその量が減少するので、供給設備から補給することが望ましい。
【００４７】
ところで、従来、分散・飛翔部８から飛翔する風砕スラグ粒子は飛跡１３のような放物線を描くため、長大な装置が必要であったが、図１に示した実施例では、その飛跡１３の途中を受粒面５が遮ることで、装置の小型化とステンレススラグ粉６の付着量の調整、ガラス化率の調整など必要な性状に合わせた製造が容易に行えるようになる。
【００４８】
また、図１に示した実施例では、風砕スラグ粒子が飛翔する空間を風洞１４で覆っていることから、その排ガスは５００〜７００℃に達するので、風砕スラグ粒子は半溶融状態、又は、ステンレススラグ粉６が付着しやすい状態で受粒面５に着地するが、ステンレススラグ粉６が風砕スラグ粒子の衝突衝撃を和らげるので、着地時に他の風砕スラグ粒子との融着が抑制され、かつ、風砕スラグ粒子の変形が少なく殆ど球形の粒子が得られる。
【００４９】
受粒面５上のステンレススラグ粉６の堆積層は風砕スラグ粒子の着地により温度が上昇するので、仮に供給設備から約２００℃で供給されても排出時には４００〜６００℃に昇温されており、風砕スラグ粒子の冷却速度を著しく遅らせる効果がある。
【００５０】
次に、振動搬送型の搬送樋で受粒面を構成した図２に示す実施例について説明する。
図２は受粒面５を図１の傾斜配置したものに代えて、振動搬送型の搬送樋１５を採用した他は図１に示した実施例と同様の構成である。
【００５１】
この図２に示した実施例においても、図１に示した実施例と同様に、供給配管７を介して供給されたステンレススラグ粉６は、搬送樋１５上のステンレススラグ粉６の堆積層に着地する風砕スラグと一緒に搬送され、排出部１５ａで風力分級することで製品１０とステンレススラグ粉６に分離される。
【００５２】
一方、図３は上記の図１及び図２に示した実施例と異なり、受粒面５を移動式とせず、固定式としたものである。すなわち、この図３に示した実施例は、風砕スラグ粒子の飛翔方向に複数の固定ベッド１６を配置し、これら固定ベッド１６にステンレススラグ粉６を堆積させたものである。
【００５３】
この図３に示した実施例では、固定ベッド１６のステンレススラグ粉６の堆積層に着地した風砕スラグ粒子とステンレススラグ粉６との風力分級は、図示省略したが、別の場所で行う。
【００５４】
また、この図３に示した実施例では、排ガスはバグフィルター２１に導かれて除塵され、回収したステンレススラグ粉６はノズル４に送られ再利用するものを示している。
【００５５】
本発明に係る風砕スラグ粒子の製造装置は上記したような構成であり、例えばこれらの装置を用いて、回転ドラム３に衝突させた流下溶融スラグ１の回転ドラム３との衝突点又は衝突点近傍に、例えばステンレススラグ粉を混合したガス体を吹き付けることで、前記溶融スラグ１を微小液滴に分散・飛翔させ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子を例えばステンレススラグ粉６を堆積させた受粒面５で受け取った後、この受粒面５の排出側で風砕スラグ粒子（製品１０）とステンレススラグ粉６を分級する本発明に係る風砕スラグ粒子製造方法を実施するのである。
【００５６】
このような本発明によれば、高温状態での粒子同士の結合が効果的に防止され、飛翔してくる半溶融状態の風砕スラグ粒子を球形のまま変形させずにステンレススラグ粉６の堆積層で受粒することで、風砕スラグ粒子表面に、化学的に安定しているステンレススラグ粉６が融着して覆うことができ、その後から飛翔し落下してくる風砕スラグ粒子との結合を防止すると共に、常温まで冷却された風砕スラグ粒子が貯蔵・搬送される際の長時間にわたる結合をも防止できるようになる。
【００５７】
ところで、上記の分級を行ったステンレススラグ粉６を含んだ排ガス中には多少のロックウールが含まれるが、これをそのままボイラーやバグフィルターに通すと付着や日詰まりが発生する。また、循環使用するステンレススラグ粉６中にロックウールが塊となって混入すると分散・飛翔部８で溶融スラグ１とロックウール塊が衝突し、大きな塊となって不良品が発生することになる。
【００５８】
そこで、図４に示したような本発明に係る排ガス処理設備を用いて、上記の分級を行ったステンレススラグ粉６を含んだ排ガスの処理を行う。
すなわち、前記排ガスは風洞１４からダクト１７を介してロックウールの除去装置１８に導かれ、ここで排ガス中に含まれたロックウールが除去されて系外に排出される。
【００５９】
ロックウールが除去された排ガスはサイクロン１９に入り、ここでステンレススラグ粉６の殆どが除去された後廃熱回収ボイラー２０に導かれる。廃熱回収ボイラー２０では蒸気を回収し、ガスを冷却するが、バグフィルター２１の濾布の耐熱温度２００℃程度まで冷却することは回収蒸気条件によっては難しいこともあり、水スプレーによる冷却塔２２か、若しくは、常温大気の吸込によりガス冷却をする。なお、排ガスは最終段階でバグフィルター２１を通し大気へ放出される。
【００６０】
但し、排ガス中の硫黄酸化物、硫化水素等環境に悪影響を及ぼす成分が多い場合は、排ガス洗浄塔２３をバグフィルター２１の後に設け、スプレー水量を多くし環境に悪影響を及ぼす成分を除去する。
【００６１】
また、排ガス温度は、水蒸気の飽和温度まで下がることになるので、白煙が多くなって問題になる場合は、バグフィルター２１と冷却塔２２間に熱交換機２４を設置し、排ガス加熱を行うこともできる。
【００６２】
ステンレススラグ粉６は、サイクロン１９、廃熱回収ボイラー２０、バグフィルター２１等から排出され、分散・飛翔部８に供給されるものと、供給配管７を経由し受粒面５に供給されるものとに分かれる。
【００６３】
排ガスの一部は、ダクト２５を介して搬送トラフ１５の排出部１５ａに設置した風力分級部に送られ、分離エアーとして用いることもできる。
なお、図４中の２６は誘引送風機、２７は煙道を示す。
【００６４】
本発明は上記の実施例に限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜技術的内容を変更することは任意であることは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下に列挙するような効果を奏する。▲１▼ 本発明により、貯蔵時の固結を効果的に防止することができ、貯蔵の安定性により使用する現場における管理が容易となる。
【００６６】
(2) 風砕スラグ粒子の表面を冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉（例えば、望ましくは製鉄所の副生品で有効利用先の少ない粉化ステンレススラグ等）でコーティングするため、粉化ステンレススラグ等の副生品スラグの有効利用が図れるのと共に、固結防止のためだけに薬品コーティング処理などを行う必要がなく、そのための設備も不要となる。
【００６７】
(3) 前記スラグ粉層で受粒するため、製造時の粒子同士の融着が防げ、より完全な球形の風砕スラグ粒子を得ることができるのと共に、粒子同士の融着による団塊化、着地面への固着などの、製造トラブルを未然に防ぐことができる。
【００６８】
(4) 前記スラグ粉を循環使用できるので、スラグ粉の層を厚くすることができ、風砕スラグ粒子をより完全な球形で、かつ、ゆっくり冷却することが可能となり、また、受粒時の粒子同士の融着も防止できるため、緻密で吸水率が低く球形で流動性の良い風砕スラグ粒子を得ることができる。
【００６９】
(5) 受粒面の位置を調整可能に構成した場合には、所望する粒子径に合わせたスラグ粉の付着性を任意に調整することができる。
(6) 前記スラグ粉を循環使用するための排ガス処理装置により、実施可能なフローとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第１実施例の概略説明図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は棚部の説明図である。
【図２】本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第２実施例の概略説明図である。
【図３】本発明に係る風砕スラグ粒子製造装置の第３実施例の概略説明図である。
【図４】図２に排ガス処理設備を加えた図である。
【符号の説明】
１ 溶融スラグ
３ 回転ドラム
４ ノズル
５ 受粒面
６ ステンレススラグ粉
７ 供給配管
８ 分散・飛翔部
９ 排出コンベア
１０ 製品
１５ 搬送トラフ
１６ 固定ベッド
１８ ロックウール除去装置
１９ サイクロン
２０ 廃熱回収ボイラー
２１ バグフィルター
Claims (8)
- 溶融スラグを風砕処理して風砕スラグ粒子を製造する方法であって、
回転体に衝突させた流下溶融スラグの回転体との衝突点又は衝突点近傍、或いは、流下溶融スラグに空気又はガス単体を吹き付けることで、前記溶融スラグを微小液滴に分散・飛翔させ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子を、冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を堆積させた受粒面上に落下させて半溶融状態の風砕スラグ粒子表面に前記スラグ粉を融着させた後この受粒面から前記スラグ粉と一緒に排出し、その後、当該風砕スラグ粒子と前記スラグ粉を分級することを特徴とする風砕スラグ粒子製造方法。 - 請求項１記載の風砕スラグ粒子製造方法における、流下溶融スラグの回転体との衝突点又は衝突点近傍、或いは、流下溶融スラグに吹き付ける空気又はガス単体に代えて、前記スラグ粉を混合した空気又はガス体を吹き付けることを特徴とする風砕スラグ粒子製造方法。
- 回転体を用いた請求項１又は２記載の風砕スラグ粒子製造方法を実施する装置であって、
流下溶融スラグを衝突させる回転ドラムと、
この回転ドラムへの前記流下溶融スラグの衝突点又は衝突点近傍に、空気又はガス単体、或いは、冷却時相変態により粉化した、粒子径が１００μｍ以下の結晶質のスラグ粉を混合した空気又はガス体を吹き付けるノズルと、
このノズルから吹き付けられた空気又はガス単体、或いは、前記スラグ粉を混合した空気又はガス体によって微小液滴に分散・飛翔させられ、自己表面張力で球形になった風砕スラグ粒子の落下位置に配置され、前記風砕スラグ粒子を受ける前記スラグ粉を堆積させた受粒面と、
この受粒面の排出側に設置され、受粒面から一緒に排出された前記風砕スラグ粒子とスラグ粉を分級する分級装置を備えたことを特徴とする風砕スラグ粒子製造装置。 - 前記スラグ粉を堆積させた受粒面を水平に対して傾斜状に配置すると共に、この傾斜状の受粒面の上流側から前記スラグ粉を供給する設備を設け、かつ、このスラグ粉と風砕スラグ粒子を連続的に流下可能なように前記受粒面を振動又は往複動させる機構を備えたことを特徴とする請求項３記載の風砕スラグ粒子製造装置。
- 前記スラグ粉を堆積させた受粒面を樋状に形成し、この樋状に形成した受粒面を移動可能に構成したことを特徴とする請求項３記載の風砕スラグ粒子製造装置。
- 風砕点からの受粒面の設置位置を調整可能に構成したことを特徴とする請求項３〜５の何れか記載の風砕スラグ粒子製造装置。
- 風砕スラグ粒子と前記スラグ粉の分級装置が、風砕スラグ粒子と前記スラグ粉の下方からガス体を吹き込み、前記スラグ粉を吹き上げることで風砕スラグ粒子とスラグ粉を分級し、風砕スラグは下方に落下させ、スラグ粉はスラグ粉供給設備に循環させるように構成したものであることを特徴とする請求項３〜６の何れか記載の風砕スラグ粒子製造装置。
- 請求項７記載の風砕スラグ粒子製造装置で分級した前記スラグ粉を含んだ排ガス中に含まれるロックウールを除去するロックウール除去装置と、
このロックウール除去装置でロックウールを除去した後の前記スラグ粉を回収しスラグ粉供給設備に循環させるサイクロンと、
このサイクロンで前記スラグ粉を回収した後の排ガスから廃熱を回収する廃熱回収ボイラーと、
この廃熱回収ボイラーで廃熱を回収した後の排ガスを大気に放出する前に除塵を行う除塵機を備えたことを特徴とする排ガス処理設備。
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