JP4367330B2 - Fused granulator for molten slag - Google Patents

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Description

本発明は、鉄鋼の製造工程で発生する高塩基度スラグ、例えば製鋼スラグ、電気炉スラグ、ステンレス鋼スラグや廃棄物溶融スラグを、溶融状態から球形粒状に固化する風水砕装置に関するもので、その際のクロム酸化物溶出をも防止可能なものである。 The present invention relates to Feng grinding apparatus for solidifying high basicity slag generated in the steel manufacturing process, for example steel slag, electric furnace slag, stainless steel slag and waste molten slag, spherical granules from a molten state, In this case, elution of chromium oxide can be prevented.

空気等のガス体を用いて溶融スラグから球形粒子を得る風砕技術や、大量の水を用いて溶融スラグから砂状粒子を得る水砕技術は公知であり、対象スラグの性質により風砕技術と水砕技術を使い分けている。   The air crushing technology for obtaining spherical particles from molten slag using a gas body such as air and the water crushing technology for obtaining sand-like particles from molten slag using a large amount of water are well known, and the crushing technology depends on the properties of the target slag. And water granulation technology.

このうち、水砕は、水漏れ、滓漏れに対する厳しい管理や、腐食、磨耗などの煩雑な設備維持管理が必要となる。しかも、得られた製品は、気孔や針状突起が多いことから、ポーラスで柔らかい性状となり、天然砂の代替として使用するためには、角取り、気孔の低減、単位容積質量の増加が必要である。また、転炉や電気炉などのバッチ処理の溶融炉から排出される溶融スラグは、一旦、鍋に入れた後に処理場に運ばれるので、鍋からの排出異常時に水蒸気爆発を起こす恐れがあった。   Of these, water granulation requires strict management against water leakage and drought leakage, and complicated equipment maintenance management such as corrosion and wear. In addition, the resulting product has many pores and needle-like projections, so it becomes porous and soft, and in order to use it as a substitute for natural sand, it is necessary to chamfer, reduce pores, and increase the unit volume mass. is there. In addition, the molten slag discharged from batch processing melting furnaces such as converters and electric furnaces is once transported to a processing plant after being put in a pan, which may cause a steam explosion when the pan is discharged abnormally. .

一方、風砕は、大量に処理する場合は、設備面積と消費空気量が莫大になる。また、高塩基度のステンレス製鋼スラグを風砕した場合は、粒状化しても数日以内に粉化することがあるため、高塩基度のステンレス製鋼スラグは高付加価値品として再利用できず、埋め立て処分する他はなかった。また、風砕のみでは、クロム酸化物が溶出するという問題があり、溶出防止処理を行う必要もあった。   On the other hand, when a large amount of air crushing is performed, the equipment area and the amount of air consumed are enormous. In addition, when high basicity stainless steel slag is crushed, it may be pulverized within a few days even if granulated, so high basicity stainless steel slag cannot be reused as a high value-added product, There was no other but to landfill. In addition, only air crushing has a problem that chromium oxide is eluted, and it is necessary to perform an elution prevention treatment.

また、青色系、緑色系、黒色系、暖色系など、人工的に色彩を調整したスラグを使用して製造する人工石材は、添加剤を添加して0.85〜1.3程度の低塩基度となるようになされており、余分な添加剤が必要であった。   In addition, artificial stone materials manufactured using slag with artificially adjusted colors such as blue, green, black, and warm colors are low bases of about 0.85 to 1.3 with the addition of additives. And extra additives were required.

このような問題点のうち、風砕での粉化防止に関して、特許文献1では、高炉スラグを風砕して回転ドラムで回収し、ガラス化率を保熱槽で調整することで、セメント原料に適したガラス質スラグ粒と、砂代替用に適した結晶質スラグ粒とを作り分けることができる技術が提案されている。
特開平11−236609号公報
Among these problems, regarding the prevention of pulverization by wind crushing, in Patent Document 1, the blast furnace slag is air crushed and recovered with a rotating drum, and the vitrification rate is adjusted with a heat retaining tank, whereby a cement raw material is obtained. There has been proposed a technique capable of separately producing a glassy slag grain suitable for use and a crystalline slag grain suitable for sand substitution.
JP-A-11-236609

また、特許文献2では、製鋼スラグを2.5mm以下の粒径に風砕した後、所定量の水を加えて混錬して所定形状に加圧成形し、その後、炭酸化反応により硬化させて鉄分を多く含んだ黒色の粒子を作って粉化防止を図る技術が提案されている。
特開昭58−74559号公報
In Patent Document 2, after steel mill slag is crushed to a particle size of 2.5 mm or less, a predetermined amount of water is added and kneaded to be pressed into a predetermined shape, and then cured by a carbonation reaction. A technology has been proposed for making black particles containing a large amount of iron to prevent pulverization.
JP 58-74559 A

また、風砕での受粒方法に関して、特許文献3では、溶融スラグに〔B〕,〔SiO2〕等を含むガラス質を添加した後気体で風砕し、その風砕した粒子を流水している傾斜板上で受ける技術が提案されている。
特開2003−155511号公報
In addition, regarding the method of receiving particles by air crushing, in Patent Document 3, glassy material containing [B], [SiO 2 ] and the like is added to molten slag, followed by air crushing, and flowing the air crushed particles. The technology received on the inclined plate is proposed.
JP 2003-155511 A

また、ステンレス鋼スラグからの六価クロム(Cr+6)の溶出防止に関して、たとえば特許文献4では、+5価以下の硫黄を含有する高炉徐冷スラグ冷却排水を用いてクロム含有物質に散水、浸漬させて接触させることでCr+6を還元して三価クロム(Cr+3)にし、溶出を防止する方法が提案されている。
特開2002−248444号公報
For preventing elution of hexavalent chromium (Cr +6 ) from stainless steel slag, for example, in Patent Document 4, sprinkling and immersing the chromium-containing material using a blast furnace slow-cooled slag cooling wastewater containing sulfur of +5 or less. Thus, a method has been proposed in which Cr +6 is reduced to trivalent chromium (Cr +3 ) by contacting them to prevent elution.
JP 2002-248444 A

また、高塩基度スラグからの青色、緑色の人工砂を得ることに関して、特許文献5に、高炉スラグに塩基度(CaO/SiO2)が0.85〜1.2になるように長石、石灰を添加するとともに、酸化コバルトを添加して再溶融し、冷却して青色の人工石材を得る方法や、同様に酸化クロムを添加して緑色の人工石材を得る方法が開示されている。
特開平8−91884号公報
In addition, regarding obtaining blue and green artificial sand from high basicity slag, Patent Document 5 discloses that feldspar and lime so that the basicity (CaO / SiO 2 ) is 0.85 to 1.2 in blast furnace slag. In addition, a method of adding cobalt oxide to remelt and cooling to obtain a blue artificial stone material, and a method of adding chromium oxide to obtain a green artificial stone material are disclosed.
JP-A-8-91884

しかしながら、前記の特許文献1で提案された風砕技術は、塩基度(CaO/SiO2)が1.3未満の低塩基度の高炉スラグを対象としたものである。したがって、塩基度が1.3以上の高塩基度スラグは、ガラス化することが難しく、風砕のみでは粒状固化後の崩壊を免れることができないことに変わりはない。 However, the air crushing technique proposed in Patent Document 1 is directed to blast furnace slag having a low basicity with a basicity (CaO / SiO 2 ) of less than 1.3. Therefore, it is difficult to vitrify a high basicity slag having a basicity of 1.3 or more, and it is still possible to avoid the collapse after solidification by only air crushing.

また、特許文献2に記載された風砕技術では、実施例として記載された製鋼風砕スラグの成分は、CaO/SiO2=3.83〜6.28、MgO=3.44〜5.85質量%などと記載され、特にFeO,Fe23を殆ど含まず、MgOを6質量%以上含むステンレス鋼スラグを使用した実施例についての記載がない。したがって、このようなステンレス鋼スラグを使用した場合に粉化防止が図れるか否かが明らかではない。 Moreover, in the wind-pulverization technique described in Patent Document 2, the components of the steel-making wind-pulverized slag described as examples are CaO / SiO 2 = 3.83 to 6.28, MgO = 3.44 to 5.85. In particular, there is no description of examples using stainless steel slag containing almost no FeO and Fe 2 O 3 and containing 6% by mass or more of MgO. Therefore, it is not clear whether powdering can be prevented when such stainless steel slag is used.

また、特許文献3で提案された風砕技術では、余分なスラグ改質材が必要であるとともに、傾斜板に水流を設ける設備も必要になる。   In addition, the air crushing technique proposed in Patent Document 3 requires an extra slag modifier and a facility for providing a water flow on the inclined plate.

また、特許文献4で提案された技術は、ステンレス鋼スラグからのCr+6の溶出を防止できると記載されているが、クロムを含有する溶融スラグに対して風砕する空気と同時に硫黄含有水溶液または高炉徐冷スラグ冷却排水を吹き付けて風水砕した場合、あるいは、クロム含有スラグを風水砕した後に高炉徐冷スラグ冷却排水に浸漬または散水した場合に、Cr+6の溶出を防止できるかどうかは不明である。また、この特許文献4で提案された技術では、製品を得るのまでに3〜7日間かかり、反応時間が長く、広大な敷地面積が必要である。 Moreover, although the technique proposed in Patent Document 4 is described as being able to prevent elution of Cr +6 from stainless steel slag, it is a sulfur-containing aqueous solution simultaneously with air that is crushed against molten slag containing chromium. Or if blast furnace granulated by blowing blast furnace slow cooling slag cooling wastewater, or if chrome-containing slag is blown by water and then immersed or sprinkled in blast furnace slow cooled slag cooling wastewater, is it possible to prevent elution of Cr +6 ? It is unknown. In the technique proposed in Patent Document 4, it takes 3 to 7 days to obtain a product, the reaction time is long, and a large site area is required.

このように、従来は、高塩基度スラグは融点が高く再溶融にコストがかかりすぎることと、粉化崩壊により石材形状を保つのが困難であることから、スラグを低塩基度にしないと風砕することができなかった。従って、低塩基度にして融点を下げ、添加物を添加した後、再溶融して人工石材を作る技術が主流であった。   Thus, in the past, high basicity slag has a high melting point and it is too expensive to remelt, and it is difficult to maintain the stone shape due to pulverization and collapse. Could not be crushed. Therefore, a technique for making artificial stone materials by lowering the melting point, lowering the melting point, adding additives, and then re-melting has been the mainstream.

また、前記特許文献5のように、人工的に着色する技術が開示されているが、CaO/SiO2が1.3以上の高塩基度で、融点が1500℃以上の高融点のステンレス還元期スラグから、直接、緑色の人工砂を作ることはできなかった。 Further, as disclosed in Patent Document 5, a technique for artificially coloring is disclosed, but a high-melting-point stainless steel reduction stage having a high basicity of CaO / SiO 2 of 1.3 or higher and a melting point of 1500 ° C. or higher. Green artificial sand could not be made directly from slag.

本発明が解決しようとする問題点は、風砕では、CaO/SiO2が1.3以上の高塩基度スラグの場合、粉化を防止することができず、また、得られた球形粒子のCr+6溶出防止処理を短時間で行うことができず、さらに、直接、緑色の人工砂を作ることができないという問題がある点である。 The problem to be solved by the present invention is that in the case of high-basicity slag with CaO / SiO 2 of 1.3 or more, pulverization cannot be prevented and the obtained spherical particles of The Cr +6 elution prevention treatment cannot be performed in a short time, and further, there is a problem that green artificial sand cannot be directly produced.

本発明の溶融スラグの風水砕装置は、
鉛直下方に流下するスラグ流を一旦受け取って下方に流下案内し、先端から膜状として鉛直下方に流下させるU字状の樋と、
この膜状に流下する溶融スラグの流下距離が、200mm以上で1m以内となる位置で、前記膜状の流下溶融スラグに対し、水滴と空気流若しくは不活性ガス流を衝突させるべく吹き付けるノズルと、
前記水滴と空気流若しくは不活性ガス流との衝突によって風水砕球形粒子が飛翔する正面側の風水砕点から3〜10mの範囲に配置された傾斜壁面と、
この傾斜壁面を転動落下する風水砕球形粒子を捕集回収する製品ピットまたは搬出コンベアを備え、
前記ノズルは、空気噴出ノズルの内部であらかじめ水を噴霧し、ノズル吐出口で空気流と水滴を混合させた状態で吹き付ける構成であることを最も主要な特徴としている。
The melt slag wind granulation apparatus of the present invention,
A U-shaped ridge that once receives a slag flow that flows down vertically, guides it downward, and flows down vertically as a film from the tip;
A nozzle for spraying water droplets and an air flow or an inert gas flow against the film-like molten molten slag at a position where the flowing distance of the molten slag flowing in the film form is 200 mm or more and within 1 m;
An inclined wall surface disposed in a range of 3 to 10 m from the front-side feng shui point where the fractured spherical particles fly by the collision between the water droplet and the air flow or inert gas flow;
It is equipped with a product pit or a carry-out conveyor that collects and collects Feng Shui spherical particles rolling and falling on this inclined wall,
The nozzle is sprayed with water in advance inside the air ejection nozzle, it is the most important feature configuration der Rukoto blown in a state of being mixed with the air stream and water droplets at the nozzle discharge port.

そして、この本発明において、クロム成分を含有する溶融スラグを使用し、
得られた風水砕球形粒子を、
+5価以下の硫黄含有水溶液、若しくは、+5価以下の硫黄を含有する高炉徐冷スラグ冷却排水に、24時間以内浸漬するか、
または、
前記溶融スラグに吹き付ける、空気流若しくは不活性ガス流と混合する水滴が、
+5価以下の硫黄を含む水溶液、または、+5価以下の硫黄を含む高炉徐冷スラグの冷却排水であるか、
あるいは、
これらの両者を適用した場合には、
Cr+6の溶出を可及的に抑えた球状の風水砕粒子を得ることができる。
Then, using the molten slag containing fraud and mitigating risk chromium component to the book onset Akira,
The resulting Feng crushed spherical particles,
Or immersed in an aqueous solution containing less than +5 valence sulfur or blast furnace slag cooling drainage containing +5 valence or less sulfur within 24 hours,
Or
Water droplets that mix with an air stream or an inert gas stream sprayed onto the molten slag,
It is an aqueous solution containing +5 or less valent sulfur, or cooling drainage of blast furnace chilled slag containing +5 or less valent sulfur,
Or
If you apply both of these,
Spherical Fractured and Granulated Particles that suppress Cr +6 elution as much as possible can be obtained.

本発明装置を使用すれば、高塩基度スラグを球状粒子に固化することができるという利点がある。そして、高塩基度スラグがステンレス系の場合には、Cr+6の溶出防止ができ、かつ、従来のようにスラグ成分を調整して再溶融することなく、直接、緑色系の色彩を有するスラグ粒子を得ることが出来る。 Lever to use the device according to the present invention, the high basicity slag can advantageously be solidified spherical particles. And when the high basicity slag is stainless steel, Cr +6 elution can be prevented, and the slag directly has a green color without adjusting and remelting the slag components as before. Particles can be obtained.

そして、本発明装置によって得られた粒子は、砂代替として利用することが出来ると共に、パウダー分が殆どないため、透水・排水性舗装材料や、公園や一般道路などの歩道など、景観の良いグリーン舗装が可能となる。ブロックとしては歩道用インターロッキングブロック、タイルなど緑色の骨材として利用できる。 The particles obtained by the device of the present invention can be used as a substitute for sand, and since there is almost no powder, green materials with good scenery such as water-permeable and drainable pavement materials, sidewalks such as parks and general roads, etc. Paving is possible. The block can be used as a green aggregate such as a sidewalk interlocking block or tile.

また、本発明装置は、従来の風砕に比べて必要な風量を格段に小さく出来るので、装置が小型化できると共に、ブロワー等の消費電力も小さくできる。また、風水砕粒子の飛翔を最小限に短く出来るため、回収装置も小型化できる。   In addition, since the apparatus of the present invention can significantly reduce the necessary air volume as compared with conventional air crushing, the apparatus can be downsized and the power consumption of the blower and the like can be reduced. In addition, since the flying of the granulated particles can be shortened to the minimum, the collection device can also be miniaturized.

以下、本発明の新しい着想から課題解決に至るまでの経過とともに、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings along with the progress from the new idea of the present invention to the solution of a problem.

(新しい着想について)
ステンレス鋼スラグなどの高塩基度スラグを、(A)粉化させず砂代替等の再利用に耐え得る強度を持ちながら粒子形状を保つこと、また、(B)Cr+6の有害物質が溶出しないこと、(C)できるだけ小さいエネルギーで処理できること、について、発明者等は、以下の着想を得た。
(About new ideas)
High basicity slag, such as stainless steel slag, (A) Keeps the particle shape while maintaining the strength to withstand reuse of sand substitutes without being powdered, and (B) Cr +6 harmful substances elute The inventors have obtained the following idea about not performing (C) that can be processed with as little energy as possible.

(A)粉化させず砂代替等の再利用に耐え得る強度を持ちながら粒子形状を保つことについて
ダイカルシウムシリケート(2CaO・SiO2)は、2130℃でα型相(比重3.07)から1450℃でα’型相(比重3.31)へ、更に850℃でγ型相(比重2.97)若しくは675℃でβ型(比重3.28)へ相転移すること、その際、体積膨張を伴う変化を起こしながら冷却される過程を経ることは、広く知られている。
(A) About maintaining particle shape while having strength that can withstand reuse such as sand substitution without pulverization Dicalcium silicate (2CaO.SiO 2 ) is from α-type phase (specific gravity 3.07) at 2130 ° C. Phase transition to α′-type phase (specific gravity 3.31) at 1450 ° C., and further to γ-type phase (specific gravity 2.97) at 850 ° C. or β-type (specific gravity 3.28) at 675 ° C. It is widely known that it undergoes a cooling process while undergoing a change involving expansion.

そこで、発明者等は、固化後の冷却過程で体積膨張を伴わないように急冷却することで、崩壊を防ぐことができると考えた。そして、スラグ改質材を用いないで高塩基度のスラグが粉化せず、粒子形状を維持し続けるためには、大量の水を使うことなく水砕なみに急冷することが必要と考え、風砕をベースに、水のミストスプレーを併用することを考えた。   Therefore, the inventors thought that the collapse can be prevented by rapid cooling so as not to cause volume expansion in the cooling process after solidification. And, without using slag modifier, high basicity slag is not pulverized, and in order to continue to maintain the particle shape, it is necessary to quench rapidly without using a large amount of water, We considered using a mist spray of water in combination with air crushing.

発明者等は、高塩基度の溶融スラグをできるだけ細かい液滴に分散し、空気と水ミストを用いて急冷すれば、緻密で気孔が少なく、重たく、かつ、粒子圧壊強度の高い粒子が出来ると考えた。また、そのような粒子は、粒子と接する外気雰囲気の酸素や炭酸ガス、水分などのガスが入り込みにくく、安定すると考えた。   When the inventors disperse the molten slag of high basicity into as fine droplets as possible and quench it with air and water mist, the particles can be made dense, few pores, heavy, and high in particle crushing strength. Thought. In addition, it was considered that such particles are stable because oxygen, carbon dioxide gas, moisture, and other gases in an outside atmosphere in contact with the particles are difficult to enter.

(B)Cr+6の有害物質が溶出しないことについて
Cr+6の還元時間を短くするには、(b1)Cr+6の反応必要量が少ないこと、(b2)還元されるCr+6が反応しやすい状態にあること、(b3)還元剤が十分に存在すること、といった条件を満足することが重要と考え、条件を満足すれば瞬時に反応が完了することは明白である。
Harmful substances (B) Cr +6 to shorten the reduction time of Cr +6 for not elute, (b1) that the reaction required amount of Cr +6 is small, the Cr +6 to be (b2) reducing It is important to satisfy the conditions such as being in a state of being easily reacted and (b3) that the reducing agent is sufficiently present, and it is clear that the reaction is completed instantaneously if the conditions are satisfied.

ここで、前記条件のうち、(b2)の還元されるCr+6が反応しやすい状態とは、溶出するCr+6が粒子表面のみに存在していることであり、この場合、反応は瞬時に完了するが、内部からCr+6が溶出してくるようであれば、溶出速度が反応律速となり、反応しにくい、反応に時間がかかる条件となる。 Here, among the above conditions, the state in which Cr +6 to be reduced in (b2) easily reacts is that the eluted Cr +6 exists only on the particle surface. In this case, the reaction is instantaneous. However, if Cr +6 elutes from the inside, the elution rate becomes the rate-determining rate, which makes the reaction difficult and takes time for the reaction.

また、(b1)の条件であるCr+6の反応必要量を少なくするには、単位重量あたりの表面積を小さくできる風砕が良いと考えられる。風砕粒子は溶融スラグが液滴に分散されて固化するため、その表面張力の影響でパウダーに近い粒子が存在せず、比表面積が小さい特徴がある。なお、水砕の場合、水による冷却破砕のため、粒子内部に気孔を有する構造となることと、針状突起が後の搬送、篩などの工程で折れて粉となり、比表面積が増大する。 Moreover, in order to reduce the reaction required amount of Cr +6 which is the condition of (b1), it is considered that air crushing that can reduce the surface area per unit weight is good. Pulverized particles are characterized by the fact that molten slag is dispersed into droplets and solidifies, so that particles close to powder do not exist due to the effect of surface tension, and the specific surface area is small. In the case of water granulation, due to cooling crushing with water, the structure has pores inside the particles, and the needle-like projections are broken into powder in the subsequent steps such as conveyance and sieving, and the specific surface area increases.

ステンレス鋼スラグなどの高塩基度スラグ中に存在するCr+6の溶出防止については、当初、風砕粒子の場合、その表面が非晶質のガラス質となるので溶出しないと考えたが、実験してみるとCr+6が溶出した。 Regarding the prevention of elution of Cr +6 present in high basicity slag such as stainless steel slag, at first, in the case of crushed particles, it was thought that the surface would be amorphous glassy, so it would not elute. As a result, Cr +6 was eluted.

これは、風水砕粒子では、Cr+6は粒子の表面のみに存在し、かつ、風水砕時に水分や水蒸気が粒子周囲に存在するため、溶出しやすい状態になっているためと考えられる。したがって、特許文献4に記載された技術を適用し、+5価以下の硫黄を含有する高炉徐冷スラグ冷却排水に浸漬すれば、Cr+6の還元反応が瞬時に完了すると考えた。更に、風水砕に用いる水に高炉徐冷スラグ冷却排水を用いれば、風水砕と同時にCr+6の還元も行えると考えた。 This is presumably because Cr +6 is present only on the surface of the particles in the wind and water granulated particles, and water and water vapor are present around the particles at the time of the wind and water granulation, so that the particles are easily eluted. Therefore, when the technique described in Patent Document 4 was applied and immersed in a blast furnace slow-cooled slag cooling wastewater containing sulfur having a valence of +5 or less, the reduction reaction of Cr +6 was considered to be completed instantaneously. Furthermore, if blast furnace slag cooling effluent was used as the water used for wind granulation, it was thought that Cr +6 could be reduced simultaneously with the wind granulation.

(C)できるだけ小さいエネルギーで処理できることについて
実操業設備として考えた場合、既存のステンレス製鋼工場の炉の近傍に配置するには、装置の小型化が必須であり、風水砕粒子の捕集フードの小型化が重要である。そのためには、粒子の飛翔距離を短縮することが必要と考えた。また、排ガス風量については、風水砕では水の蒸発潜熱を利用するため、空気のみの風砕の場合に比べて1/5〜1/7に少なくでき、装置を格段に小さくできると考えた。
(C) About being able to process with as little energy as possible When considering as an actual operation facility, downsizing of the equipment is indispensable to arrange it near the furnace of an existing stainless steel factory, Miniaturization is important. To that end, it was considered necessary to shorten the flight distance of particles. Further, regarding the flue gas air volume, since the evaporation latent heat of water is used in the wind-and-water granulation, it can be reduced to 1/5 to 1/7 compared with the case of air-only crushing, and the apparatus can be remarkably reduced.

また、均一な製品を安定的に得るためには、冷却速度の遅い粒子が発生しないようにしなければならない。そのためには、スラグ流を一旦樋に受けて薄く広げて水滴と空気流に均一に当てることが効果的であると考えた。   Moreover, in order to stably obtain a uniform product, it is necessary to prevent generation of particles having a low cooling rate. To that end, it was considered effective to apply the slug flow to the trough once, spread it thinly and apply it uniformly to the water droplets and the air flow.

(着想から課題解決に至るまでの経過)
発明者等は、CaO/SiO2が1.3以上の高塩基度スラグを風砕した場合に、粒子が崩壊せず安定するかどうかについて実験した。その結果、回収したスラグは緑色を呈した球形粒子を得ることができたが、3日後には殆どが粉化した。
(Progress from idea to problem solving)
The inventors experimented whether or not the particles would be stable without collapsing when high basicity slag having CaO / SiO 2 of 1.3 or more was blown. As a result, the recovered slag was able to obtain spherical particles having a green color, but most of them were pulverized after 3 days.

この粉化したスラグの結晶構造を調査すると、結晶構造はγ型と判明し、通常の相変態による崩壊過程と同様であった。但し、粒状化に際し急冷したため、粒子強度が向上して崩壊が遅れたものと推測された。風砕の場合、溶融スラグを細かい液滴に分散することにエネルギーを集中させ、冷却は分散に使用したガスとともに飛翔中に行われる形態となっているので、冷却位置が広範囲となって長時間の緩冷却となっていた。   When the crystal structure of the powdered slag was investigated, the crystal structure was found to be γ-type, and was the same as the decay process by the usual phase transformation. However, it was presumed that the particle strength was improved and the collapse was delayed because of the rapid cooling during granulation. In the case of air crushing, energy is concentrated to disperse the molten slag into fine droplets, and the cooling is performed during the flight with the gas used for dispersion, so the cooling position is wide and long. It was slow cooling.

そこで、冷却速度を更に向上するために、溶融スラグの風砕点に圧縮空気と同時に水スプレーを当て、水の蒸発潜熱を使うこととした。この風水砕の冷却形態は、溶融スラグが液滴に分散されると同時に水滴と接触し、水の蒸発潜熱による冷却エネルギーを集中させることに特徴がある。この風水砕を適用した結果、緑色の球形粒子は崩壊せず6か月経過しても粉化しない粒子を得ることができた。   Therefore, in order to further improve the cooling rate, water spray was applied simultaneously with the compressed air to the crushed point of the molten slag, and the latent heat of vaporization of water was used. The cooling mode of this wind-and-water granulation is characterized in that the molten slag is dispersed into droplets and simultaneously comes into contact with the water droplets to concentrate the cooling energy due to the latent heat of vaporization of water. As a result of applying this wind-and-water granulation, green spherical particles did not collapse, and particles that did not pulverize after 6 months could be obtained.

また、顕微鏡による分析の結果、α’型の結晶構造をなしており粉化しないことがわかった。結晶構造の分析と同時に、顕微鏡によりガラス化率を測定したが、その測定方法ではガラス化率は0%であり、従来の風砕に比べて冷却能力を向上させた風水砕でもガラス化していないことが判った。また、粒度は1〜5mmと粗く、大きな粒子ほど崩壊しやすい現象が確認された。   Further, as a result of microscopic analysis, it was found that it had an α'-type crystal structure and was not pulverized. At the same time as the analysis of the crystal structure, the vitrification rate was measured with a microscope, but the vitrification rate was 0% by the measurement method, and it was not vitrified even by wind-and-water granulation with improved cooling capacity compared to conventional wind-pulverization. I found out. Moreover, the particle size was as coarse as 1 to 5 mm, and it was confirmed that the larger the particles, the easier the collapse.

次に、この風水砕スラグを溶出試験した結果、Cr+6が溶出した。そのため、この風水砕スラグのCr+6の溶出防止として、+5価以下の硫黄を含有する高炉徐冷スラグ冷却排水に24時間浸漬し、溶出試験を行った。その結果、定量限界0.02mg/リットル以下となりCr+6は検出されなかった。 Next, as a result of an elution test of this wind-and-water granulated slag, Cr +6 was eluted. Therefore, in order to prevent Cr +6 elution from this granulated slag, the elution test was conducted by immersing it in blast furnace chilled slag cooling wastewater containing sulfur of +5 or less valence for 24 hours. As a result, the quantitation limit was 0.02 mg / liter or less, and Cr +6 was not detected.

従来の知見では、+5価以下の硫黄を含有する水溶液中に酸化クロム含有スラグを浸漬しただけでは、3日以上の反応時間が必要だったことから、この風水砕スラグは、粒子表面からCr+6が溶出しやすい状態となっており、また、Cr+6は表面のみに存在していると考えられる。 According to the conventional knowledge, since the reaction time of 3 days or more was required only by immersing the chromium oxide-containing slag in an aqueous solution containing sulfur having a valence of +5 or less, this granulated slag was formed from the surface of the Cr + 6 is likely to elute, and Cr +6 is considered to exist only on the surface.

更に、反応時間に関し、1分、1時間、10時間、24時間と浸漬時間を変更して溶出試験を行った結果、図6に示すように、初期の1分間で殆ど反応が完了して0.023mg/リットル、1時間後には0.024mg/リットル、10時間後には0.020mg/リットル以下となり、瞬時の反応でCr+6の溶出防止が図れることが判った。 Further, as a result of the dissolution test conducted by changing the immersion time to 1 minute, 1 hour, 10 hours, and 24 hours with respect to the reaction time, as shown in FIG. 6, the reaction was almost completed in the initial 1 minute. 0.023 mg / L after 1 hour, 0.024 mg / L after 10 hours, and 0.020 mg / L or less after 10 hours, indicating that Cr +6 elution can be prevented by an instantaneous reaction.

また、粒子の内部のみを取り出して粉砕した後、溶出試験を行ったところ、粒子内部ではクロムは六価になっておらず、溶出しなかった。これは、風水砕粒子が溶融状態から細かい液滴に分散されて急冷固化される過程で、粒子周囲に存在する物質、例えば酸素によってもともと三価の酸化状態であったクロム成分(CaCr24)が酸化され、表面のみが六価の酸化状態(CaCrO4)となるためである。 Further, when only the inside of the particles was taken out and pulverized, and then an elution test was performed, chromium was not hexavalent and did not elute inside the particles. This is a process in which the granulated particles are dispersed from the molten state into fine droplets and rapidly cooled and solidified, and a chromium component (CaCr 2 O 4) that was originally in a trivalent oxidation state by a substance present around the particle, for example, oxygen. This is because only the surface becomes a hexavalent oxidation state (CaCrO 4 ).

一方、粒子内部は、急冷固化された風水砕球形粒子が緻密なため、外部雰囲気中の酸素が内部に侵入できず、粒子内部のクロム成分は三価の酸化状態(CaCr24)のままで存在しているためである。更に、常温になって粒子内部が大気中の酸素と触れても、既に三価で安定しているために六価にならず、溶出しないことが判明した。 On the other hand, the inside of the particle is dense with the rapidly cooled and solidified spherical granulated particles, so that oxygen in the external atmosphere cannot enter the inside, and the chromium component in the particle remains in the trivalent oxidation state (CaCr 2 O 4 ). This is because it exists. Furthermore, it was found that even when the inside of the particle comes into contact with oxygen in the atmosphere at room temperature, it is already trivalent and stable, so it does not become hexavalent and does not elute.

更に、風水砕する際、空気と同時に吹き付ける水として、+5価以下の硫黄を含有する高炉スラグ徐冷処理場の冷却排水を使用した場合、同様の効果が得られた。未処理スラグでは0.1mg/リットルのCr+6溶出があるのに対し、0.05mg/リットル程度の結果となった。 Furthermore, the same effect was acquired when the cooling waste water of the blast furnace slag annealing process containing sulfur of +5 valence or less was used as water sprayed simultaneously with air at the time of wind-and-water granulation. The untreated slag had a dissolution of about 0.1 mg / liter of Cr +6 , whereas the result was about 0.05 mg / liter.

これは、高炉徐冷スラグ冷却水中の硫黄濃度の変動や高温酸化し、含有する硫黄が燃焼気散したりして、効果が少なくなったものと考えられる。燃焼に対しては、風砕するガスを窒素等の不活性ガスで行うと、その効果が十分に発現できることが容易に類推できる。   This is considered to be due to the fact that the sulfur concentration in the blast furnace slow-cooled slag cooling water was fluctuated or oxidized at a high temperature, and the contained sulfur was burned off and the effect was reduced. For combustion, if the gas to be crushed is an inert gas such as nitrogen, the effect can be easily estimated.

また、冷却速度を上げるために粒子を細かくするためにノズル改善を行った。改善は、風砕空気の噴流中で水のスプレーを行い、噴流に対して均一に水滴を分散させ、その噴流を溶融スラグに当てるようにした。その結果、水のガス化による分散力と蒸発潜熱が全てのスラグに行き渡り、平均粒子径が1〜2mmの細かい粒子が得られた。   In addition, the nozzle was improved to make the particles finer in order to increase the cooling rate. In the improvement, water was sprayed in a jet of crushed air, water droplets were uniformly dispersed in the jet, and the jet was applied to the molten slag. As a result, the dispersion force and evaporation latent heat due to gasification of water spread over all the slag, and fine particles having an average particle diameter of 1 to 2 mm were obtained.

均一な製品を安定的に得るためには、スラグ流を、空気、水滴噴霧流に如何に効率的に当てるかが課題である。発明者等は、上部容器から薄く広げて排出しても、鉛直下方に流下する溶融スラグは表面張力によって円柱状となって流れていることを知見し、空気、水滴噴霧流の直上で薄く広げなければ、空気、水滴噴霧流と衝突する際に均一さが保てないことを知見した。   In order to stably obtain a uniform product, the issue is how to efficiently apply the slag flow to the air and water droplet spray flow. The inventors have found that the molten slag that flows down vertically is flowing in a columnar shape due to surface tension even if it is thinly spread from the upper container and discharged, and spreads thinly just above the air or water droplet spray flow. Otherwise, it was found that uniformity could not be maintained when colliding with air or water droplet spray flow.

また、溶融スラグ円柱流の外周は細かく分散されるが、中心部は分散力、冷却能力ともに分散が不足し、効率の悪い風水砕となることが判明した。そこで、その対策として、スラグ流を横断面がU字状の樋に介在させて幅広く広げるようにし、空気流と水滴噴霧流と均一に衝突できるようにした。その結果、殆どのスラグの分散が均一化され、ボタ落ちスラグが殆どなくなった。   Further, it was found that the outer periphery of the molten slag cylindrical flow is finely dispersed, but the central portion is insufficiently dispersed in both the dispersion force and the cooling capacity, resulting in inefficient wind and water granulation. Therefore, as a countermeasure, the slag flow is widened by interposing a U-shaped cross-section so that the air flow and the water droplet spray flow can collide uniformly. As a result, most of the slag was uniformly dispersed, and there was almost no dripping slag.

風水砕排ガスフードや受粒部については、装置のコンパクト化のため、風水砕部に対して向かい合うように、かつ、風砕点から近距離の位置に傾斜板を配置し、この傾斜板に風水砕粒子を衝突させて回収スラグが球形を維持できる飛距離を求める試験を実施した。前記傾斜板が無い場合は20m程度飛翔するが、傾斜板の設置位置を12m,10mと距離を縮め、5mの位置まで近づけても、球形は維持されていた。   In order to make the equipment compact, an inclined plate is placed facing the Feng Shui crushing unit and at a short distance from the fracturing point, and the Feng Shui flue gas hood and granule are placed on the inclined plate. A test was conducted to determine the flight distance that allows the recovered slag to maintain a spherical shape by colliding the crushed particles. When there is no inclined plate, it flies about 20 m, but the spherical shape was maintained even when the installation position of the inclined plate was reduced to 12 m and 10 m and approached to a position of 5 m.

このことから、装置設計においては風砕点から5m近傍まで傾斜板を近づけても良いことが判明し、装置の小型化が可能となった。   From this, it was found that in the device design, the inclined plate may be brought close to 5 m from the wind breaking point, and the device can be miniaturized.

また、衝突した風水砕粒子が自重で転動、落下できるように、傾斜または垂直壁にすることによって集積装置を不要とすることができる。この結果は、溶融スラグを液滴に分散する点で、空気と水を同時に吹き付け、分散と同時に強冷却したために可能となったものである。   In addition, the accumulation device can be made unnecessary by using an inclined or vertical wall so that the impacted granulated particles can roll and fall under their own weight. This result is possible because the molten slag is dispersed into the droplets, and air and water are sprayed at the same time, and strong cooling is performed simultaneously with the dispersion.

また、排ガス風量も、水の蒸発潜熱分を空気顕熱で奪おうとすると、添加水1kgの代わりに約25Nm3の空気量が必要になるので、膨大な設備費、運転コストが必要になるが、水の蒸発潜熱を利用すれば、従来の風砕の場合と同程度の設備費、運転コストで可能である。 In addition, if the exhaust gas flow rate is to take away the latent heat of vaporization of water with sensible heat of air, an air amount of about 25 Nm 3 is required instead of 1 kg of added water, which requires enormous equipment and operating costs. If the latent heat of vaporization of water is used, it is possible to achieve the same equipment cost and operation cost as in the case of conventional wind crushing.

本発明の溶融スラグの風水砕装置は、以上の知見およびこの知見に基づく種種の調査の結果に基づいてなされたものであり、
鉛直下方に流下するスラグ流を一旦受け取って下方に流下案内し、先端から膜状として鉛直下方に流下させるU字状の樋と、
この膜状に流下する溶融スラグの流下距離が、200mm以上で1m以内となる位置で、前記膜状の流下溶融スラグに対し、水滴と空気流若しくは不活性ガス流を衝突させるべく吹き付けるノズルと、
前記水滴と空気流若しくは不活性ガス流との衝突によって風水砕球形粒子が飛翔する正面側の風水砕点から3〜10mの範囲に配置された傾斜壁面と、
この傾斜壁面を転動落下する風水砕球形粒子を捕集回収する製品ピットまたは搬出コンベアを備え、
前記ノズルは、空気噴出ノズルの内部であらかじめ水を噴霧し、ノズル吐出口で空気流と水滴を混合させた状態で吹き付ける構成であることを特徴とするものである。
The apparatus for wind and water granulation of molten slag according to the present invention has been made based on the above findings and the results of various investigations based on these findings,
A U-shaped ridge that once receives a slag flow that flows down vertically, guides it downward, and flows down vertically as a film from the tip;
A nozzle for spraying water droplets and an air flow or an inert gas flow against the film-like molten molten slag at a position where the flowing distance of the molten slag flowing in the film form is 200 mm or more and within 1 m;
An inclined wall surface disposed in a range of 3 to 10 m from the front-side feng shui point where the fractured spherical particles fly by the collision between the water droplet and the air flow or inert gas flow;
It is equipped with a product pit or a carry-out conveyor that collects and collects Feng Shui spherical particles rolling and falling on this inclined wall,
The nozzle is to spray the water in advance inside the air ejection nozzle, characterized by configuration der Rukoto blown in a state of being mixed with the air stream and water droplets at the nozzle discharge port.

前記本発明の溶融スラグの風水砕装置に適用する溶融スラグは、その成分範囲を、CaO:60質量%以下、SiO2:5質量%以上で、かつ、塩基度(CaO/SiO2)が1.3〜6.0とすることが望ましいMolten slag to be applied to Feng grinding apparatus for molten slag of the present invention, the component range of that, CaO: 60 wt% or less, SiO 2: 5% by mass or more, and basicity (CaO / SiO 2) is It is desirable to set it as 1.3-6.0.

その理由は、高塩基度側での制約条件を、CaO含有量が60質量%以下、塩基度(CaO/SiO2)が6.0以下としたのは、6.0を超える条件では発明者等の知見がないからである。一方、塩基度(CaO/SiO2)を1.3以上としたのは、1.3未満の低塩基度では、一般的な風砕でも粉化崩壊しないためである。しかし、本発明の風水砕技術が1.3以下の低塩基度スラグにも適用可能であることはいうまでもない。 The reason for this is that the constraints on the high basicity side are such that the CaO content is 60% by mass or less and the basicity (CaO / SiO 2 ) is 6.0 or less under the conditions exceeding 6.0. This is because there is no such knowledge. On the other hand, the reason why the basicity (CaO / SiO 2 ) is set to 1.3 or more is that the basicity (CaO / SiO 2 ) is less than 1.3, so that the basic pulverization does not cause pulverization. However, it goes without saying that the wind granulation technique of the present invention is also applicable to low basicity slag of 1.3 or less.

また、本発明では、適用する溶融スラグの鉄分含有量にも制約がない。鉄を多く含んでいるスラグは、塩基度が高くても粉化しにくいので、容易に適用可能だからである。高炉スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグや廃棄物溶融スラグ等への適用が可能である。 Moreover, in this invention, there is no restriction | limiting in the iron content of the molten slag to apply . This is because slag containing a large amount of iron is not easily pulverized even if the basicity is high, and can be easily applied. It can be applied to blast furnace slag, converter slag, electric furnace slag, waste molten slag, and the like.

次に、本発明において、溶融スラグに水滴と空気流衝突させる形態は、水滴の噴霧流と空気流が近接して平行2層流となって溶融スラグに衝突させる方法と、空気流の中で水滴を噴霧し、空気流の中に水滴が分散している状態で溶融スラグに衝突させる方法があるが、本発明ではいずれの方法を採用しても良い。 Then, in the present invention, a form Ru collide water droplets and air flow to the molten slag, a method of colliding a molten slag becomes 2 laminar flow parallel adjacent spray flow and the air flow of the water droplet, the air flow There is a method in which water droplets are sprayed and collide with the molten slag in a state where the water droplets are dispersed in the air flow, but any method may be adopted in the present invention.

また、溶融スラグの流れに対して、どのような角度で水滴と空気流を衝突させても良いが、それぞれの配置に適した噴射角度でスラグ流に衝突させ、水滴と空気流が最も効率よくスラグ液滴を分散させる角度に調整するのが望ましい。   In addition, water droplets and airflows may collide with the flow of molten slag at any angle, but the waterdrops and airflow are most efficiently collided with the slag flow at an injection angle suitable for each arrangement. It is desirable to adjust the angle at which the slag droplets are dispersed.

前記本発明の溶融スラグの風水砕装置に、クロム成分を含有する溶融スラグを使用すれば、従来のようにスラグ成分を調整して再溶融することなく、直接、緑色の球形粒子を得ることができる。 The Feng Shui grinding apparatus for molten slag of the present invention, the use of molten slag containing chromium component, as in the prior art without remelting by adjusting the slag component directly to obtain a green spherical particles it can.

また、前記本発明において、クロム成分を含有する溶融スラグを風水砕した球形粒子を、+5価以下の硫黄含有水溶液、若しくは、+5価以下の硫黄を含有する高炉徐冷スラグ冷却排水に、24時間以内浸漬すれば、球形粒子の表面に存在するCr+6を効果的に還元することができる。ここで、浸漬時間を24時間以内としているのは、製品処理時に確実性を持たせるためであるが、実際には、風水砕粒子として瞬時に反応完了が可能である。 Further, in the present invention, spherical particles obtained by subjecting molten slag containing a chromium component to air-water crushing are added to a sulfur-containing aqueous solution having a valence of +5 or less, or into a blast furnace gradually cooled slag cooling wastewater containing sulfur having a valence of +5 or less. If immersed within, Cr +6 present on the surface of the spherical particles can be effectively reduced. Here, the immersion time is set to be within 24 hours in order to ensure certainty during product processing, but in fact, the reaction can be instantaneously completed as a granulated particle.

また、前記本発明において、溶融スラグに吹き付ける、空気流と混合する水滴として、+5価以下の硫黄を含む水溶液、または、+5価以下の硫黄を含む高炉徐冷スラグの冷却排水を使用すれば、Cr+6の還元がより効果的に行える。 Further, in the present invention, as water droplets to be blown onto the molten slag and mixed with the air flow, an aqueous solution containing sulfur of +5 valence or less, or cooling effluent of a blast furnace chilled slag containing sulfur of +5 valence or less, Reduction of Cr +6 can be performed more effectively.

また、前記の本発明においては、図1に示すように、鉛直下方に流下するスラグ流1を、たとえば下向きに45°〜80°の角度θ1で傾斜配置した、横断面がU字状の樋2で一旦受け、この樋2の先端から膜状に流下する溶融スラグ1’の流下距離が、200mm以上で1m以内となるように、前記膜状の流下溶融スラグ1’に対し、たとえば上向きに30°の角度θ2から吹き付けられる水滴と空気流3を衝突させることが望ましい。   Further, in the present invention, as shown in FIG. 1, the slug flow 1 flowing down vertically is inclined at an angle θ1 of 45 ° to 80 °, for example, and has a U-shaped cross section. 2, with respect to the film-like molten molten slag 1 ′, for example, upward so that the flowing distance of the molten slag 1 ′ flowing down into the film shape from the tip of the trough 2 is 200 mm or more and within 1 m. It is desirable that the water droplets blown from the angle θ2 of 30 ° collide with the air flow 3.

その理由は、鉛直下方に流下するスラグ流1を、傾斜配置した樋2で受けて薄く広げた状態となした後に、この膜状の流下溶融スラグ1’に水滴と空気流3を当てることによって、水滴と空気流3の幅方向に対して溶融スラグの負荷を均一にできるからである。   The reason for this is that the slag flow 1 flowing down vertically is received by a slanted trough 2 and spreads thinly, and then a water drop and an air flow 3 are applied to the film-like molten slag 1 ′. This is because the load of the molten slag can be made uniform with respect to the width direction of the water droplets and the air flow 3.

この場合、樋の先端から膜状に流下する溶融スラグの流下距離が200mm未満では、樋の先端からの凝固物成長がスラグ噴流まで達し、溶融スラグと噴流が安定して衝突しなくなる。一方、1mを超えると自由落下速度が速くなり、噴流を突き抜けて風水砕されないものが生成される。また、幅方向に薄く広げた溶融スラグが表面張力により再集合が始まって膜状に流下しなくなり、噴流を突き抜けて風砕されないスラグが生成される。したがって、本発明では前記溶融スラグの流下距離は、200mm以上で1m以内としているIn this case, if the flow distance of the molten slag flowing down from the tip of the soot is less than 200 mm, solidified growth from the tip of the soot reaches the slag jet, and the molten slag and the jet do not collide stably. On the other hand, if it exceeds 1 m, the free fall speed increases, and a product that breaks through the jet and is not fractured is generated. In addition, the molten slag spread thinly in the width direction starts to be reassembled due to surface tension and does not flow down into a film shape, and slag that penetrates the jet and is not crushed is generated. Therefore, falling distance of the molten slag in the present invention, are within the 1m above 200 mm.

本発明で、鉛直下方に流下するスラグ流をU字状の樋で受けるのは、平板状の樋の場合、溶融スラグの流量が少ない辺境のあたりで凝固するスラグの付着落下の具合によって、溶融スラグの落下位置が変化し、安定した風水砕が得られないためである。   In the present invention, the slag flow that flows downward in the vertical direction is received by the U-shaped ridge in the case of a flat ridge, because the slag solidifies around the border where the flow rate of the molten slag is small, This is because the falling position of the slag changes and stable fracturing cannot be obtained.

この樋によって案内する溶融スラグの流下方向の向きは、噴流吐出方向へ流下する向き、若しくは、対向する方向へ流下する向き、あるいは、直交する向きなど、任意に配置することができる。この際、鉛直下方の場合は、円柱状のスラグ流れに対して円周から空気、水滴噴流を均一に吹き付けることで、下方へ吹き飛ばし均一粒子を得ることができる。   The flow direction of the molten slag guided by the scissors can be arbitrarily arranged, such as a flow direction in the jet discharge direction, a flow direction in the opposite direction, or a perpendicular direction. At this time, in the case of vertically downward, air and water droplet jets are uniformly blown from the circumference to the cylindrical slag flow, whereby uniform particles can be obtained.

クロム成分を含有する溶融スラグを前記の本発明装置により風水砕すれば、+5価以下の硫黄を含む水溶液、または、+5価以下の硫黄を含む高炉徐冷スラグの冷却排水中で、瞬時にCr+6の溶出が完了し、還元反応が完了するので、1時間以内にCr+6の溶出値が0.04mg/リットル以下の球状風水砕粒子を得ることができる。そして、この得られた球状風水砕粒子は、図4に示したように、たとえば粒径が1mmの場合には、海砂の圧壊強度(48.9N)よりも強い294N以上の緑色の粒子であった。なお、図4には高炉水砕の圧壊強度も併せて示している。 If the molten slag containing the chromium component is subjected to wind-and-water granulation by the above-mentioned apparatus of the present invention, Cr is instantaneously added to the aqueous solution containing sulfur having a valence of +5 or less or in the cooling effluent of a blast furnace annealing cooled slag containing sulfur having a valence of +5 or less. Since the elution of +6 is completed and the reduction reaction is completed, spherical wind granulated particles having an elution value of Cr +6 of 0.04 mg / liter or less can be obtained within 1 hour. Then, as shown in FIG. 4, for example, when the particle size is 1 mm, the obtained spherical wind granulated particles are 294N or more green particles stronger than the crushing strength (48.9N) of sea sand. there were. FIG. 4 also shows the crushing strength of blast furnace water granulation.

また、本発明装置では、図2に示したように、前記水滴と空気流3との衝突によって風水砕粒子5が飛翔する正面側の風水砕点から3〜10mの範囲に傾斜壁面6を配置し、この傾斜壁面6を自重によって転動落下する風水砕粒子5をたとえば製品ピット7で捕集回収するようにする。 Moreover, in this invention apparatus, as shown in FIG. 2, the inclined wall surface 6 is set in the range of 3-10 m from the front-side Feng Shui crushing point where the Feng Shui particle 5 flies by the collision of the water droplet and the air flow 3. arrangement, and Feng ground particles 5 that roll falls by its own weight to the inclined wall surface 6 for example to collecting recovered in product pits 7.

従来は、風砕点から20m程度の長いフードと、その底部に搬出コンベヤーが配置されていたが、本発明では、前述の傾斜壁面による短距離捕集試験結果により短いフードが使用できるようになり、自重で転動するように傾斜をつけることで下部集積場所に集合させることができる。なお、集合させた後にコンベヤーで搬出させても良い。   Conventionally, a long hood of about 20m from the air crushing point and a carry-out conveyor are arranged at the bottom of the hood, but in the present invention, a short hood can be used based on the result of the short-distance collection test using the inclined wall surface described above. It is possible to gather at the lower accumulation place by inclining so as to roll with its own weight. In addition, after gathering, you may carry out with a conveyor.

また、図1に示すように、横断面がU字状の樋2の先端から膜状に流下する溶融スラグ1’の流下距離が、200mm以上で1m以内となる位置で、膜状の流下溶融スラグ1’に対し、均一に混合された水滴と空気流3を衝突させるべく吹き付けるノズル4を配置す。このノズル4は、空気流を吹き付けるエアーヘッダー4aと、このエアーヘッダー4aから吹き出される空気流中に水滴を混合させた状態で吹き付けるべく、エアーヘッダー4a内であらかじめ水を噴霧する噴霧ノズル4bとから構成されている。 Further , as shown in FIG. 1, the film-like molten melt flows at a position where the flow distance of the molten slag 1 ′ flowing in a film form from the tip of the ridge 2 having a U-shaped cross section is 200 mm or more and within 1 m. to slug 1 ', place the nozzle 4 for spraying so impinging homogeneously mixed water droplets and the air flow 3. The nozzle 4 includes an air header 4a for blowing an air flow, and a spray nozzle 4b for spraying water in advance in the air header 4a so as to blow in a state where water droplets are mixed in the air flow blown from the air header 4a. It is composed of

このようなノズル4を採用すれば、風水砕粒子の冷却速度のばらつきを減少させることができる。なお、冷却速度のばらつきが問題にならない場合には、空気またはガス体のノズルと、水噴霧ノズルとは重ねて配置し、2層流にして風水砕点に衝突させても良いことは言うまでもない。   If such a nozzle 4 is employ | adopted, the dispersion | variation in the cooling rate of a granulated particle can be reduced. Needless to say, if the variation in cooling rate does not become a problem, the air or gas nozzle and the water spray nozzle may be overlapped to form a two-layer flow and collide with the feng shattering point. .

以下、本発明の効果を確認するために行った実験結果を説明する。
下記表1に風水砕に用いたステンレス鋼スラグの成分を示す。このスラグは、徐冷すると温度の冷えた表面から次々と崩壊していき、最後には全て約40μm以下の白色のパウダー状に粉化してしまうスラグである。
Hereinafter, the results of experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described.
Table 1 below shows the components of the stainless steel slag used for wind-and-water granulation. This slag is a slag that gradually collapses from the cold surface when gradually cooled, and finally powders into a white powder of about 40 μm or less.

図1に示す装置で滓鍋9から排出するスラグを、一旦、中間ポットを介してノズル孔から定量的に出し、そこで風水砕した。スラグ流量は30トン/時間、スラグ温度は1600℃、風砕空気は流量が30m3/分、圧力が2000mmAq、水滴の噴霧水量は2〜10トン/時間の条件で風水砕を行った。 The slag discharged from the ladle 9 by the apparatus shown in FIG. 1 was once taken out quantitatively from the nozzle hole through the intermediate pot, and was crushed by wind and water there. The slag flow rate was 30 tons / hour, the slag temperature was 1600 ° C., the crushed air flow rate was 30 m 3 / minute, the pressure was 2000 mmAq, and the amount of sprayed water in the water droplets was 2 to 10 tons / hour.

風水砕に使用したノズルの幅は、横が150〜200mm、縦が40〜80mmで、水平から上方に向けて0〜30°の角度で噴流を形成した。上方から鉛直下方に流れる溶融スラグを風水砕直前に、一旦、45〜80°に傾斜した、幅が150〜300mmの横断面がU字状の樋で受け、スラグを薄く広げでその先端から100〜400mm下方に位置する噴流に衝突するようにした。   The width of the nozzle used for the wind and water granulation was 150 to 200 mm in width and 40 to 80 mm in length, and a jet was formed at an angle of 0 to 30 ° from the horizontal to the upper side. The molten slag flowing vertically downward from above is temporarily tilted at 45 to 80 °, and the transverse cross section with a width of 150 to 300 mm is received with a U-shaped scissors, and the slag is thinly widened to 100 from the tip. It collided with a jet located below 400 mm.

その結果、得られたスラグの粒度分布を図3に示す。   As a result, the particle size distribution of the obtained slag is shown in FIG.

Cr+6の溶出試験の結果を下記表2に示す。
Case1は、風水砕のみで未処理の場合、Case2は、風水砕スラグを水道水に24時間浸漬した場合、Case3は風水砕スラグを+5価以下の硫黄を含む高炉徐冷スラグ冷却排水に24時間浸漬した場合、Case4は、風水砕に用いる水に高炉徐冷スラグ冷却排水を用いた場合の結果を示す。
The results of the dissolution test of Cr +6 are shown in Table 2 below.
Case 1 is unprocessed only by Feng Shui, Case 2 is immersed in tap water for 24 hours, Case 3 is 24 hours of blast furnace chilled slag cooling drainage containing sulfur of +5 valence or less. When soaked, Case4 shows the results when blast furnace slag cooling drainage is used for water used for wind granulation.

Case1は、明らかにCr+6が溶出しており、再利用前の溶出防止処理が必要である。Case2は、比較試験のため水道水に浸漬した。Case3は、0.02mg/リットル以下となりCr+6が還元され溶出しなくなった。Case4は、Case3程の効果が得られなかったが、Cr+6の溶出は半分以下に低減ができている。 In Case 1, Cr +6 is clearly eluted, and it is necessary to prevent elution before reuse. Case 2 was immersed in tap water for a comparative test. Case 3 was 0.02 mg / liter or less, and Cr +6 was reduced and was not eluted. Case 4 was not as effective as Case 3, but the elution of Cr +6 was reduced to less than half.

この原因は、下記表3に示す高炉徐冷スラグ冷却排水の水質変動に起因しており、排滓のタイミング、散水、空冷のタイミングなどにより溶存する+5価以下の硫黄量が変動しているためである。また、高温滓と接触するため溶存しているSが燃焼して排ガス中に移行してしまい、還元剤となる硫黄が減少していることも考えられる。しかし、Cr+6の溶出低減には効果が有ることは明白となった。S−2イオンの好ましい含有量の下限は100ppm程度と予測される。 The cause of this is due to fluctuations in the water quality of the blast furnace slow cooling slag cooling drainage shown in Table 3 below, and the amount of sulfur dissolved below +5 valence varies depending on the timing of drainage, watering, air cooling, etc. It is. It is also conceivable that the dissolved S burns in contact with the high-temperature soot and shifts into the exhaust gas, reducing the sulfur as the reducing agent. However, it has become clear that there is an effect in reducing Cr +6 elution. The lower limit of the preferable content of S- 2 ions is predicted to be about 100 ppm.

粒子の圧壊強度を高炉スラグ水砕粒子、海砂と比較した結果を図4に示す。この図4より、本発明装置を用いて製造した風水砕粒子では、粒子そのものは、非常に硬く緻密になっている事が判る。色呈については、高炉、転炉スラグは黒色であるが、ステンレススラグの風水砕粒子は、緑色を呈している。その断面を図5に模式的に示しており、この風水砕粒子5を割ると粒子内部5bは灰色で、表面5aのみが緑色となっていることが判った。 The result of comparing the crushing strength of the particles with blast furnace slag granulated particles and sea sand is shown in FIG. From FIG. 4, it can be seen that in the granulated particles produced using the apparatus of the present invention, the particles themselves are very hard and dense. Regarding the coloration, the blast furnace and converter slag are black, but the slag and granulated particles of stainless slag are green. The cross section is schematically shown in FIG. 5, and it was found that when the granulated particles 5 were broken, the inside 5b of the particles was gray and only the surface 5a was green.

風水砕の排ガス量は、図1に示す前記実施例で試算すると、水量が2トン/時間の蒸発潜熱は1238Mcal/時間、それに見合う空気を溶融スラグ分散点に集中させようとすると22044Nm3/時間となる。 Exhaust gas amount of Feng grinding, when a trial calculation in the embodiment shown in FIG. 1, the latent heat of vaporization of water 2 ton / time 1238Mcal / time, 22044Nm 3 / time when an attempt to concentrate the air commensurate therewith the molten slag dispersion point It becomes.

これを図1に示すノズルで供給するには816m/秒の吐出速度を確保する必要があり、現実的でないことは明らかである。水は蒸発し蒸気となるので、体積比では、2トン/時間の水は3346m3/時間となり、22044/3346=6.6倍の排ガスが発生することになり、排気設備が大きくなることが明らかである。 In order to supply this with the nozzle shown in FIG. 1, it is necessary to secure a discharge speed of 816 m / second, which is obviously not practical. Since water evaporates and becomes steam, the volume ratio of 2 tons / hour of water is 3346 m 3 / hour, and 22044/3346 = 6.6 times more exhaust gas is generated, which may increase the size of the exhaust equipment. it is obvious.

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above example, and it goes without saying that the embodiment may be appropriately changed within the scope of the technical idea described in each claim.

発明装置の一例の前段構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the front | former stage structure of an example of this invention apparatus. 発明装置の例を示した概略図である。Is a schematic view showing an example of the present invention device. 実験により得られたスラグの粒度分布を示した図である。It is the figure which showed the particle size distribution of the slag obtained by experiment. 本発明装置を用いて製造した風水砕粒子の圧壊強度を高炉スラグ水砕粒子、海砂と比較した結果を示した図である。The crush strength of Feng crushed particles manufactured using the present invention apparatus is a diagram showing the results of a comparison blast furnace slag water ground particles, and sea sand. ステンレススラグの風水砕粒子の断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the cross section of the wind-and-water granulated particle of stainless steel slag. 硫黄含有水に浸漬した時間とCr+6の溶出値を示す図である。It is a figure which shows the elution value of the time immersed in sulfur containing water, and Cr + 6 .

符号の説明Explanation of symbols

1 スラグ流
1’ 溶融スラグ
2 樋
3 水滴と空気流
4 ノズル
4a エアーヘッダー
4b 噴霧ノズル
5 風水砕粒子
6 傾斜壁面
7 製品ピット
8 製品
1 Slag flow 1 'Molten slag 2 3 3 Water droplets and air flow 4 Nozzle 4a Air header 4b Spray nozzle 5 Feng shatter particles 6 Inclined wall 7 Product pit 8 Product

Claims (6)

鉛直下方に流下するスラグ流を一旦受け取って下方に流下案内し、先端から膜状として鉛直下方に流下させるU字状の樋と、
この膜状に流下する溶融スラグの流下距離が、200mm以上で1m以内となる位置で、前記膜状の流下溶融スラグに対し、水滴と空気流若しくは不活性ガス流を衝突させるべく吹き付けるノズルと、
前記水滴と空気流若しくは不活性ガス流との衝突によって風水砕球形粒子が飛翔する正面側の風水砕点から3〜10mの範囲に配置された傾斜壁面と、
この傾斜壁面を転動落下する風水砕球形粒子を捕集回収する製品ピットまたは搬出コンベアを備え、
前記ノズルは、空気噴出ノズルの内部であらかじめ水を噴霧し、ノズル吐出口で空気流と水滴を混合させた状態で吹き付ける構成であることを特徴とする溶融スラグの風水砕装置
A U-shaped ridge that once receives a slag flow that flows down vertically, guides it downward, and flows down vertically as a film from the tip;
A nozzle for spraying water droplets and an air flow or an inert gas flow against the film-like molten molten slag at a position where the flowing distance of the molten slag flowing in the film form is 200 mm or more and within 1 m;
An inclined wall surface disposed in a range of 3 to 10 m from the front-side feng shui point where the fractured spherical particles fly by the collision between the water droplet and the air flow or inert gas flow;
It is equipped with a product pit or a carry-out conveyor that collects and collects Feng Shui spherical particles rolling and falling on this inclined wall,
The nozzle is sprayed with water in advance inside the air ejection nozzle, Feng grinding apparatus for molten slag, which is a structure which blows in a state of being mixed with the air stream and water droplets at the nozzle discharge port.
前記流下させた溶融スラグに対して衝突させるべく吹き付けるノズルは、水滴と空気流若しくは不活性ガス流を、同時にかつ同位置で衝突させるものであることを特徴とする請求項1に記載の溶融スラグの風水砕装置 Nozzles for spraying so as to collide against the molten slag obtained by the flow down the melt according to claim 1, characterized in that the water droplets and the air flow or inert gas flow, is shall collide simultaneously and in the same position Feng grinding apparatus of slag. 前記溶融スラグは、CaO:60質量%以下、SiO 2 :5質量%以上を含有し、かつ、塩基度(CaO/SiO 2 )が1.3〜6.0のものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の溶融スラグの風水砕装置The molten slag, CaO: 60 wt% or less, SiO 2: containing more than 5 wt%, and the basicity (CaO / SiO 2) and the said der Rukoto those from 1.3 to 6.0 Feng grinding apparatus for molten slag according to claim 1 or 2. 前記溶融スラグは、クロム成分を含有するものであることを特徴とする請求項に記載の溶融スラグの風水砕装置The molten slag, Feng grinding apparatus for molten slag according to claim 3, characterized in that containing chromium component. 前記風水砕球形粒子を、+5価以下の硫黄含有水溶液、若しくは、+5価以下の硫黄を含有する高炉徐冷スラグ冷却排水に、24時間以内浸漬する設備をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の溶融スラグの風水砕装置 The facility further comprises a facility for immersing the Feng Shui spherical particles in a sulfur-containing aqueous solution having a valence of +5 or less or a blast furnace slow-cooled slag cooling wastewater containing sulfur of a valence of +5 or less within 24 hours. Feng grinding apparatus for molten slag according to any one of 1 to 4. 前記溶融スラグに吹き付ける、空気流若しくは不活性ガス流と混合する水滴が、
+5価以下の硫黄を含む水溶液、または、+5価以下の硫黄を含む高炉徐冷スラグの冷却排水であることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の溶融スラグの風水砕装置
Water droplets that mix with an air stream or an inert gas stream sprayed onto the molten slag,
It is the cooling wastewater of the aqueous solution containing + pentavalent or less sulfur, or the blast-furnace slow-cooled slag containing + pentavalent or less sulfur, The molten-slag wind granulation apparatus in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
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