JP4593294B2

JP4593294B2 - スラグの処理方法と処理装置

Info

Publication number: JP4593294B2
Application number: JP2005010986A
Authority: JP
Inventors: 潤二中島; 貴士新井; 俊哉原田; 充高松尾
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2025-01-18
Also published as: JP2006169089A

Description

本発明は，製鋼工程などで発生するスラグを溶融状態で改質処理する方法と装置に関する。

脱りん，脱硫，脱炭精錬によって生成されるスラグ（製鋼スラグ）は，道路路盤材，コンクリート用骨材等に利用される。だが製鋼スラグに含まれる遊離ＣａＯは，水和反応を起こして膨張するため体積安定性が低く，製鋼スラグは，土木工事用の仮設材，道路の地盤改良材，下層路盤材等の低級用途に専ら利用され，より高級用途である上層路盤材，コンクリート用骨材，石材原料等には用いがたい。

このため，自然養生や蒸気エージングによってスラグ中の遊離ＣａＯの水和反応を促進させる方法が，一般に採用されている。しかしながら，このように自然養生や蒸気エージングを行うためには，膨張特性が無視できるようになるまで長期間の養生と広い敷地が必要となる。またこの方法では，遊離ＣａＯを効果的に消滅させることができず，依然としてスラグの用途が限られてしまう。

そこで従来，転炉から排出された脱炭スラグを溶融状態のまま改質する方法が開示されている（非特許文献１参照）。これは，溶融スラグ中に酸素と珪石を浸漬ランスを通じて吹き込み，スラグ中のＦｅＯを酸化して昇熱しながら改質材によってスラグの塩基度を低減し，未滓化石灰を体積安定性のある化合物に変化させる方法である。また同様に，溶融スラグ中に改質材と昇温材を浸漬ランスから吹き込み，スラグを昇熱させつつ改質材によってスラグの塩基度を低減する方法も開示されている（特許文献１参照）。また，電気炉に貯えた溶融スラグに成分調整剤を装入し，ガスバブリングする方法も開示されている（特許文献２参照）。そして，ランスの形状としては，ランスを中心にして２孔で水平方向にガスを吹出す構造も開示されている（特許文献３参照）。その他，溶鋼を入れた取鍋の底部からガスをバブリングする方法も開示されている（特許文献４参照）。

M.Kuehn,et al.,2nd European Steelmaking Congress,Taranto（1997）p445/453 特開平２−２０４３４８号公報特開平８−１７５８５３号公報特開平９−１２５１３０号公報特開２００３−２２２３１２号公報

非特許文献１や特許文献１〜４に記載されたように，従来から，ランスからガスを吹出して溶融スラグを攪拌することにより，スラグ鍋に入れられた溶融スラグ全体を加熱し，均一な改質を行うことができることが知られている。しかし，転炉などから排出されてスラグ鍋に入れられた直後の溶融スラグ中には粒鉄が懸濁しており，この懸濁粒鉄の表面に存在する炭素と溶融スラグ中の酸化鉄が反応することにより，溶融スラグ中においてＣＯガスの気泡が発生する。
かようなＣＯガスの発生は，時間経過とともに粒鉄が自重でスラグ鍋の底部に沈降することにより次第に収まっていくが，上述の従来方法のようにランスからガスを吹出して溶融スラグを攪拌した場合，粒鉄の円滑な沈降が妨げられ，ＣＯガスの気泡の発生がなかなか収まらなくなってしまう。加えて従来は，スラグ鍋の底部に一旦沈降した粒鉄が，ガスの吹出しによって再び舞い上げられて溶融スラグ中に懸濁した状態となり，ＣＯガスの気泡発生が更に長期化するといった懸念もあった。このように，均一な改質という点では，従来方法のようにガスの吹出しによって溶融スラグを攪拌することが好ましいが，そうすると，ＣＯガスの気泡発生がなかなか収まらなくなってしまうという問題があった。

本発明の目的は，ＣＯガスの気泡発生をなるべく抑えながら，溶融スラグ全体を均一に加熱及び改質できる手段を提供することにある。

かかる課題を解決するために，本発明によれば，スラグ鍋に入れられた溶融スラグを５分間以上静置し，その後，溶融スラグを加熱する工程と、水平方向にガスを噴射する噴射口が複数箇所に設けられたランスを用い、スラグ鍋に挿入した前記ランスから噴射したガスによって溶融スラグを旋回した流動状態とするように溶融スラグを攪拌する工程とを交互に一回ずつもしくは複数回ずつ行うことを特徴とする，スラグの処理方法が提供される。

前記溶融スラグを加熱する工程において，スラグの塩基度を低下させる改質材を溶融スラグに溶射しても良い。

また，以上の処理方法で処理した溶融スラグを，複数の羽根が設置された回転しているドラム上に注入し，スラグを飛散させながら散水冷却することによりスラグを粒化させても良い。

また本発明によれば，スラグ鍋に入れられた溶融スラグを加熱して処理する装置であって，溶融スラグを加熱するバーナと，溶融スラグ中でガスを噴射するためのランスを備え，前記ランスには，溶融スラグ中において水平方向にガスを噴射する噴射口が複数箇所に設けられ，かつ，各噴射口は，ランスを中心にして溶融スラグに旋回流を与えるように同一の旋回方向に指向していることを特徴とする，スラグの処理装置が提供される。

前記ランスは円筒形状であり，各噴射口は，ランスの半径に対して同一方向に傾斜していても良い。また，前記各噴射口は，互いに同じ高さに配置されていても良い。更に，前記バーナは，スラグの塩基度を低下させる改質材を溶射できるものであっても良い。

本発明によれば，粒鉄をスラグ鍋の底部に沈降させた気泡の発生しにくい状態で溶融スラグを加熱することにより，伝熱効率を向上させて溶融スラグを効率良く加熱することができ，溶融スラグ中に含まれる遊離ＣａＯを効果的に低減することが可能となる。また，粒状スラグを製造する際に，併せて粒鉄の分離を図ることも可能となる。溶融スラグを攪拌する場合，ランスを中心にして溶融スラグを旋回させることにより，予めスラグ鍋の底部に沈降させた粒鉄を再び溶融スラグ中に懸濁させずに，スラグ鍋の底部に沈降させた状態を維持させたまま溶融スラグを攪拌できるようになる。このため，ＣＯガスの気泡発生が抑制される。また，スラグ中から粒鉄を精度良く分離できるようになり，スラグの改質および品質向上がはかれる。

以下，本発明の好ましい実施の形態を図面を参照にして説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかる処理装置１の概略的な構成を示す説明図である。図２は，この処理装置１に備えられるランス４の下端部における部分拡大縦断面図（図３におけるＹ−Ｙ断面図）であり，図３は，ランス４の下端部における拡大横断面図（図２におけるＸ−Ｘ断面図）である。図４は，本発明の実施の形態にかかる溶融スラグａの処理方法の工程説明図である。

図１に示すように，スラグ鍋２は，上面が開口し，底面が閉塞された略円筒形状の容器である。後述するように，このスラグ鍋２には，例えば製鋼工程から排出された溶融スラグ（溶銑予備処理スラグ）ａが溶融状態のまま入れられる。

スラグ鍋２の上方には，スラグ鍋２に入れられた溶融スラグａを加熱するためのバーナ３と，溶融スラグａを攪拌するためのランス４が配置される。これらバーナ３とランス４は，それぞれの移動機構（図示せず）によって支持されている。それによって，バーナ３は，スラグ鍋２に入れられた溶融スラグａの液面から所定の高さの位置に移動させられるようになっている。一方，ランス４は，スラグ鍋２に入れられた溶融スラグａの液中にランス４先端の噴射口１０を浸漬させた位置に移動可能になっている。

バーナ３は，例えばＬＰＧ，重油，微粉炭，排プラスチックなどを燃料として，スラグ鍋２に入れられた溶融スラグａに向って火炎を照射する。また，バーナ３は，そのように火炎を噴出して溶融スラグａを加熱すると共に，スラグの塩基度を低下させる改質材を，必要に応じて溶融スラグａの液面に向って溶射できるようになっている。

図２，３に示すように，ランス４は，底面が閉塞した円筒形状のランス本体５と，このランス本体５の外周面及び下面を被覆した耐火物６とで構成されており，ランス４全体も円筒形状に形成される。ランス本体５は例えば鋼製である。ランス４の下端部には，外周面に開口する噴射口１０が複数箇所に設けられている。図示の例では，ランス４の下端部外周面に４つの噴射口１０が開口しており，各噴射口１０同士は，ランス４の中心軸Ｏ（鉛直方向）に対して，中心角が９０℃ずつとなる間隔で配置されている。また，これら各噴射口１０は，互いに同じ高さに配置されている。

各噴射口１０には，ランス４の内部空間（ランス本体５の内部空間）１１に連通する連通路１２が接続される。各連通路１２は，何れも各噴射口１０と同じ高さにおいて連通するように設けられている。

連通路１２は，ランス４の内部空間１１に直接連通する連通路内側部１５と噴射口１０に直接連通する連通路外側部１６からなり，連通路内側部１５は，ランス４の中心軸Ｏから放射状に延びるランス４の半径ｒに沿う方向に指向している。これに対して，ランス４外周面の噴射口１０に直接連通する連通路外側部１６は，上から見た状態において，ランス４の半径ｒに対していずれも時計回転方向に角度αずつ傾斜して設けられている。これにより，後述するようにランス４の内部空間１１にガスを圧入すると，噴射口１０からランス４の外側に向って水平面内にガスが吹出され，その際，ガスの圧力によって，ランス４の周りにある溶融スラグａに対して，ランス４を中心にして時計回転方向（上から見た状態において）の旋回流を発生させるようになっている。

さて，以上のように構成された処理装置１において，例えば転炉から排出された溶融スラグａが溶融状態のままスラグ鍋２に入れられる。なお，このように溶融スラグａをスラグ鍋２に入れる場合は，図示しないそれぞれの移動機構により，バーナ３とランス４を，作業の邪魔とならない位置に退避させておく。

図４（ａ）に示すように，こうしてスラグ鍋２に入れられた直後の溶融スラグａ中には粒鉄２０がまだ懸濁しており，この懸濁した粒鉄２０の表面に付着した炭素と溶融スラグａ中に含有される酸化鉄が反応することにより，溶融スラグａ中においてＣＯガスの気泡２１が発生する。なお，このようにスラグ鍋２に溶融スラグａを入れた際には，溶融スラグａがスラグ鍋２の内面に接触して部分的に冷却固化されることにより，スラグ鍋２の内面に沿って，スラグの固化層２２が形成されることになる。

そこで先ず，このように転炉などから排出されてスラグ鍋２に入れられた直後から，溶融スラグａを所定時間静置し，溶融スラグａ中に懸濁していた粒鉄２０を，図４（ｂ）に示すように，スラグ鍋２の底部に充分に沈降させてしまう。この場合，静置する時間は，粒鉄２０の沈降速度と溶融プールの深さ（溶融スラグａの深さ）で決る。つまり，静置時間は溶融プール深さを沈降速度で割った値よりも大きくとれば良い。沈降速度は，ストークスの式に支配され，粒鉄２０の大きさと溶融スラグａの粘性で決る。例えば粘性１．４３Ｐａ・ｓ（気泡を体積割合で６７％含有している発泡スラグを想定）で粒径１．０ｍｍの粒鉄２０の沈降速度を計算すると２．２１ｍｍ／ｓｅｃとなり，溶融プール深さ１０００ｍｍとすると，４５２ｓｅｃ（約７．５分）以上静置すれば粒径１ｍｍ以上の粒鉄２０はすべて沈降することになる。ここで，粒径１．０ｍｍ以上の粒鉄２０を対象としたのは，粒径１．０ｍｍ未満では沈降に時間がかかりすぎ，実際的でないことや，また，沈降させても鉄原料として使用しにくいことが，その理由である。また溶融プール深さ１０００ｍｍというのは，実操業面ではほぼ最小の高さであるため，この高さを目安としたことによる。したがって，溶融プール深さが大きな場合，それに応じて静置する時間を長く設定することが重要である。実際は，発泡によるスラグの流動により，上記推定よりは沈降効率が悪い。そこで，上記推定時間の２倍以上の時間を目安に静置することが望ましい。なお，こうして粒鉄２０を沈降させている間に，溶融スラグａ中に存在していた気泡２１は浮上して排出されるので，溶融スラグａの液面高さは徐々に下がっていく。

こうして粒鉄２０をスラグ鍋２の底部に充分に沈降させた後，溶融スラグａを加熱する工程を行う。即ち，先ず図示しない移動機構によって，バーナ３をスラグ鍋２に入れられた溶融スラグａの液面から所定の高さの位置に移動させる。この場合，バーナ３下端の噴出口から噴出される火炎２５の温度の最も高くなる位置が，溶融スラグａの液面付近となるように設定すると良い。次いで，図４（ｃ）に示すように，バーナ３から溶融スラグａの液面に向って下向きに火炎２５を噴出し，溶融スラグａを加熱する。これにより，溶融スラグａの液面付近に，溶融スラグａの高温領域ａ’が徐々に形成される。この場合，前述のように粒鉄２０をスラグ鍋２の底部に沈降させる過程で溶融スラグａ中に混入していた気泡２１を浮上排出させ，粒鉄２０を沈降させた気泡の発生しにくい状態で溶融スラグａを加熱しているので，伝熱効率を向上させて溶融スラグａを内部まで効率良く加熱することが可能となる。

また，このように溶融スラグａを加熱する工程において，バーナ３から溶融スラグａに向けて，スラグの塩基度を低下させる改質材を溶射しても良い。改質材としては，溶融スラグａよりも塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２（質量比））が低いものであれば特に限定されないが，例えばＳｉＯ_２を含有する物質を溶射しても良い。ＳｉＯ_２を含有する物質としては，フライアッシュ，珪砂等が例示できる。また，改質材の溶射量は，溶融スラグａの成分や温度，目標とする改質スラグの成分等から，適宜設定すれば良い。

こうして溶融スラグａの液面付近に高温領域ａ’を形成させた後，バーナ３を退避させる。次いで図示しない移動機構によってランス４を移動させて，図４（ｄ）に示すようにスラグ鍋２のほぼ中央にランス４を挿入し，噴射口１０をスラグ鍋２に入れられた溶融スラグａの液中に浸漬させた状態にする。そして，ランス４の内部空間１１に例えば空気，酸素，窒素等のガスを圧入して，ランス４の下端部外周面に開口している噴射口１０から溶融スラグａ中にガス２６を噴射する。

こうして溶融スラグａ中において複数の噴射口１０からランス４の外側に向ってガス２６を噴射すると，先に図２，３において説明したように，溶融スラグａに対して，ランス４を中心にした時計回転方向の旋回流が与えられる。こうして，スラグ鍋２内の溶融スラグａはランス４を中心にして時計回転方向に旋回しながら，全体的に攪拌されていく。

このようにスラグ鍋２内の溶融スラグａを攪拌することにより，溶融スラグａの温度を均一化して流動性を向上させ，溶融スラグａ中からの気泡の浮上排出を促進させることができる。また同時に，溶融スラグａ中に存在する遊離ＣａＯを溶融スラグａ中や溶射した改質材に含まれるＳｉＯ_２などと反応させて，体積安定性のある化合物（２ＣａＯ・ＳｉＯ_２等）に変化させることができ，溶融スラグａ全体について均一な改質を施すことがで
きる。なお，ランス４の噴射口１０から溶融スラグａ中に酸素を吹込んだ場合は，溶融スラグａ中のＦｅＯを酸化させ，その際に発生する酸化熱によって溶融スラグａの流動性を向上させ，その結果，溶融改質を更に促進させることができるようになる。

こうしてバーナ３による加熱操作とランス４による攪拌操作を，もしくは，バーナ３による加熱操作および改質材の溶射操作とランス４による攪拌操作を，１回ずつもしくは複数回ずつ適宜交互に行うことにより，気泡の除去と溶融スラグａの改質を行った後，図４（ｅ）に示すように，スラグ鍋２を傾け，改質された溶融スラグａを取鍋３０に排出する。この場合，スラグ鍋２の傾け角度や傾ける際の速度を適宜調節することにより，スラグ鍋２の底部に沈降させた粒鉄２０を取鍋３０に流し出さないように注意すると良い。なお，前述のようにスラグ鍋２の内面に沿ってスラグの固化層２２が形成されるが，スラグ鍋２の底部に沈降した粒鉄２０がこの固化層２２内に固定されている場合は，スラグ鍋２を傾け角度を多少大きくしても，粒鉄２０が取鍋３０に流れ出る心配がない。

なお図４（ｅ）では，溶融改質処理によって得られた溶融スラグを取鍋３０に排滓し，スラグ塊を製作する場合を説明したが，スラグから砂や細骨材を直接製造する場合には，図４の（ｃ）や（ｄ）で説明した工程を行った後に，図５に示す様に，スラグ鍋２を傾けてスラグ鍋２中の溶融スラグａを複数の羽根が設置された高速回転（通常はドラム周速；１〜３０ｍ／秒程度）している回転ドラム４０上に注入して，スラグを粒状に飛散させると良い。そして，散水ノズル４１から散水した冷却水を飛散させたスラグに接触させて冷却固化（通常は，冷却水量／スラグ質量；０．２〜３．０ｍ^３／ｔｏｎ・スラグ程度である）させることにより，粒化させたスラグを得ることができる。こうして得られた粒状のスラグは，道路路盤材，コンクリート用骨材等の砂や細骨材として利用することができる。

この場合，図５に示すように，回転ドラム４０からの距離に応じて複数のバケット４２を並べて配置し，回転ドラム４０の回転によって飛散させた粒状のスラグを，飛散位置（飛散距離）毎に分けて各バケット４２内に回収しても良い。図４の（ｃ）や（ｄ）で説明した工程を行った後の状態では，溶融スラグａ中に粒鉄がまだある程度含有されているが，このように回転ドラム４０の回転によってスラグを粒状に飛散させ，その飛散位置毎に分級して粒状のスラグを回収することにより，粒状のスラグと粒鉄との分離を容易にすることが可能となる。

即ち本発明者らの知見によれば，このように回転ドラム４０の回転で粒状に飛散させたスラグを飛散位置毎に分級して回収すると，図６に示すように，飛散距離（スラグ回収位置（Ｌ））が大きいものほど粒鉄含有量が少なく，飛散距離が小さいものほど粒鉄含有量が多い，ということが判明した。なお，図６において横軸のスラグ回収位置（Ｌ）は，粒子状スラグの回転ドラムからの飛散限界距離をＬ＝１とし，粒子状スラグの飛散距離を相対値で示している。また，縦軸の粒鉄割合は，それぞれの飛散距離に応じて各バケット内４２に回収された粒子状スラグの粒鉄の質量割合（％）を示している。この図６から，回収位置を選択することにより，磁選を実施しなくとも，粒鉄を含有しない粒子状スラグを得ることができ，また，粒鉄を多く含む粒子状スラグにおいては，その後の磁選による粒鉄の分離回収を効率良くできることが理解される。

以上に説明した本発明の実施の形態によれば，溶融スラグａを攪拌する工程において，スラグ鍋２のほぼ中央に挿入したランス４を中心にして溶融スラグａを旋回させることにより，スラグ鍋２の底部に沈降させた粒鉄２０を舞い上げずに，スラグ鍋２の底部に沈降させた状態を維持させたまま溶融スラグａを攪拌できる。このため，ＣＯガスの気泡発生を抑制しながら，気泡の除去と溶融スラグａの改質を行うことができる。また，スラグ中から粒鉄を精度良く分離できるので，スラグの品質向上がはかれる。こうして改質処理されたスラグは，水浸膨張比が低減され，強度が向上したものとなる。このため，処理されたスラグは，上層路盤材，アスファルト混合道路用材，アスファルト舗装用骨材，コンクリート用骨材，コンクリート二次製品用原料，窯業・タイル用原料，人工石材原料等の各種有用な原料に適用することができ，再生資源として有効利用できるようになる。また，スラグと分離した粒鉄２０は，鉄原料として利用できる。

以上，本発明の好ましい実施の形態を例示したが，本発明はここで説明した形態に限定されない。例えば，上から見た状態においてスラグ鍋２に入れられた溶融スラグａに反時計回転方向の旋回流を発生させて攪拌しても良いことはもちろんである。また，バーナ３による加熱操作とランス４による攪拌操作は，もしくは，バーナ３による加熱操作および改質材の溶射操作とランス４による攪拌操作は，１回ずつ交互に行っても良いし，複数回ずつ交互に繰り返して行っても良い。

ランス４に設けられる噴射口１０は複数箇所にあれば良く，必ずしも４箇所でなくても良い。ランス４を中心にして溶融スラグａに旋回流を生じさせるように，同一の旋回方向に指向しているガスを複数箇所に設けられた噴射口１０からそれぞれ噴出させれば良い。また，各噴射口１０の高さは必ずしも同じでなくても良く，異なる高さにある複数の噴射口１０からそれぞれガスを噴出して，溶融スラグａをランス４を中心に旋回させるようにしても良い。更に，攪拌中，ランス４を上下動させても良い。また，ランス４から溶融スラグａ中に吹き込むガスは常温でも良いが，高温ガスを用いれば，溶融スラグａが冷却されるのを回避できる。また，ランス４の代りに，例えば攪拌羽根を用いて，溶融スラグａを機械的に攪拌しても良い。なお，以上に説明したランス４は，水平方向の旋回流を必要とする他の流体（スラグ以外の流体）についても適用可能である。

（実施例１）
図１〜３で説明した処理装置において，製鋼工程からの溶銑予備処理スラグ２０ｔｏｎ（改質処理前の直径１ｍｍ以上の粒鉄量は２３質量％）をスラグ鍋に排滓し，１５分間静置した。その後，バーナによって溶融スラグ（溶銑予備処理スラグ）を加熱しながら，改質材としてフライアッシュを６４００ｋｇ／ｈの速度で５分間溶射した後，直ちにランスを溶融スラグに浸漬させて水平向きにガス（空気）を６００Ｎｍ^３／ｈで吹き込み，ランスを中心に溶融スラグを回転させて攪拌した。バブリング時間（攪拌時間）は１分間である。こうして，５分のバーナによる加熱とフライアッシュの溶射，１分のランスによるガス攪拌を交互に３回繰り返した。その後，スラグ鍋を傾けて，改質された溶融スラグを排出した。排出されたスラグを粉砕した後に磁選を行った結果，直径１ｍｍ以上の粒鉄量は１質量％未満で，改質処理により粒鉄の分離が良好であったことが分かった。加熱および溶射をする工程と，攪拌する工程の何れにおいても発泡現象は起こらず，得られたスラグは吸水率１．０質量％であり，骨材として十分使用可能であった。

（実施例２）
図１〜３で説明した処理装置において，製鋼工程からの溶銑予備処理スラグ２０ｔｏｎ（改質処理前の直径１ｍｍ以上の粒鉄量は２４質量％）をスラグ鍋に排滓し，静置時間を短くしてスラグ中に粒鉄が懸濁した状態での評価を試みた。前記スラグを５分間静置した後，（直径１ｍｍ以上の粒鉄量は２０質量％）バーナによって溶融スラグ（溶銑予備処理スラグ）を加熱しながら，改質材としてフライアッシュを６４００ｋｇ／ｈの速度で５分間溶射した後，直ちにランスを溶融スラグに浸漬させて水平向きにガス（空気）を６００Ｎｍ^３／ｈで吹き込み，ランスを中心に溶融スラグを回転させて攪拌した。バブリング時間（攪拌時間）は１分間である。こうして，５分のバーナによる加熱とフライアッシュの溶射，１分のランスによるガス攪拌を交互に５回繰り返した。細骨材を生産するために，スラグ鍋を傾けて，粒鉄が懸濁した改質された溶融スラグを複数の羽根を設置し高速回転（ドラム周速；１〜１５ｍ／秒）する回転ドラム上に注入し，スラグを飛散させながら散水冷却（冷却水量／スラグ質量；２．０ｍ^３／ｔｏｎ・スラグ）し粒状スラグを製造した。なお，加熱および溶射をする工程と，攪拌する工程の何れにおいて，やや発泡現象が発生する場合があった。
粒状化処理を実施したスラグは，採取位置が回転ドラムに近いＬ＝０〜０．６未満で採取したスラグは，磁選によって容易に粒鉄を取り除くことが可能であり，得られた粒子状スラグは吸水率０．９０質量％であった。一方，回転ドラムから遠いＬ＝０．６〜１．０の位置で採取した粒鉄含有量は１質量％未満で問題の無い水準であり（Ｌ＝０．８〜１．０では僅少），粒子状スラグの吸水率は０．８５質量％であった。従って，いずれも砂，細骨材として十分使用可能であり，鎮静時間が短く粒鉄の懸濁量が比較的大きい条件であっても，スラグを粒状化処理することで容易に粒鉄との分離が可能であった。

（実施例３）
図１〜３で説明した処理装置において，製鋼工程からの溶銑予備処理スラグ２０ｔｏｎ（改質処理前の直径１ｍｍ以上の粒鉄量は２５質量％）をスラグ鍋に排滓し，１５分間静置した。その後，バーナによって溶融スラグ（溶銑予備処理スラグ）を加熱しながら，改質材としてフライアッシュを６４００ｋｇ／ｈの速度で５分間溶射した後，直ちにランスを溶融スラグに浸漬させて水平向きにガス（空気）を６００Ｎｍ^３／ｈで吹き込み，ランスを中心に溶融スラグを回転させて攪拌した。バブリング時間（攪拌時間）は１分間である。こうして，５分のバーナによる加熱とフライアッシュの溶射，１分のランスによるガス攪拌を交互に５回繰り返した。
ここで，操業中に粒鉄を再度巻き上げた場合の影響を評価する目的で，最後のガス攪拌でランスの浸漬深さを深くして，スラグ鍋の底に沈降した粒鉄を再度巻き上げ，再び粒鉄を沈降させることなく，スラグ鍋を傾けて，粒鉄が懸濁した改質された溶融スラグを，複数の羽根を設置し高速回転（ドラム周速；１〜１５ｍ／秒）する回転ドラム上に注入し，スラグを飛散させながら散水冷却（冷却水量／スラグ質量；２．０ｍ^３／ｔｏｎ・スラグ）し粒状スラグを製造した。加熱および溶射をする工程と，攪拌する工程の何れにおいても発泡現象は起こらなかったが，再度粒鉄を懸濁させた後にスラグの発泡現象が若干見られた。
粒状スラグの採取位置が回転ドラムに近いＬ＝０〜０．６未満で採取したスラグは，磁選によって容易に粒鉄を取り除くことが可能であり，得られた粒子状スラグは吸水率１．０質量％であった。一方，回転ドラムから遠いＬ＝０．６〜１．０の位置で採取した直径１ｍｍ以上の粒鉄含有量は１％未満で問題の無い水準であり（Ｌ＝０．８〜１．０では僅少），粒子状スラグの吸水率は０．９５質量％あった。従って，いずれも砂，細骨材として十分使用可能であった。

（比較例）
上記実施例と同様の装置を用いて製鋼工程からの溶銑予備処理スラグ２０ｔｏｎ改質処理前の直径１ｍｍ以上の粒鉄量は２０質量％）をスラグ鍋に排滓し，直ちにバーナで溶融スラグを加熱しながら，改質材としてフライアッシュを６４００ｋｇ／ｈの速度で５分間溶射し，更に，溶融スラグに浸漬させた単管ランスから下向きに空気を６００Ｎｍ^３／ｈで１分間バブリングして溶融スラグを攪拌した。こうして，５分のバーナによる加熱とフライアッシュの溶射，１分の単管ランスによる攪拌を交互に３回繰り返した。その後，スラグ鍋を傾けて，改質された溶融スラグを排出した。
加熱および溶射をする工程と，攪拌する工程の何れにおいても激しい発泡現象が継続して発生し，発泡現象が収まるまで一旦処理を中断した。排出されたスラグには多数の気泡，粒鉄が目視でも確認でき，崩壊しやすいスラグであった。また，スラグの吸水率は７．３質量％であった。
改質スラグを冷却した後にスラグを粉砕し，その後で，磁選を実施することにより粒鉄を回収したところ，直径１ｍｍ超の粒鉄は３４００ｋｇであり，処理前に存在した粒鉄４０００ｋｇの約８５％が改質スラグ中に残存していた。従って，改質処理中での粒鉄の分離が十分できていないことがわかった。

本発明は，製鋼工程等で発生するスラグの処理などに利用される。

本発明の実施の形態にかかる処理装置の概略的な構成を示す説明図である。ランスの下端部における部分拡大縦断面図（図３におけるＹ−Ｙ断面図）である。ランスの下端部における拡大横断面図（図２におけるＸ−Ｘ断面図）である。本発明の実施の形態にかかる溶融スラグの処理方法の工程説明図である。粒状スラグ製造装置を示す図である。スラグ回収位置と回収物中の粒鉄割合の関係を示す図である。

符号の説明

１処理装置
２スラグ鍋
３バーナ
４ランス
５ランス本体
６耐火物
１０噴射口
１１内部空間
１２連通路
１５連通路内側部
１６連通路外側部
２０粒鉄
２１気泡
２２スラグの固化層
２５火炎
２６ガス
３０取鍋
４０回転ドラム
４１散水ノズル
４２バケット
ａ溶融スラグ
ａ’ 高温領域
ｒランスの半径

Claims

スラグ鍋に入れられた溶融スラグを５分間以上静置し，その後，溶融スラグを加熱する工程と、
水平方向にガスを噴射する噴射口が複数箇所に設けられたランスを用い、スラグ鍋に挿入した前記ランスから噴射したガスによって溶融スラグを旋回した流動状態とするように溶融スラグを攪拌する工程とを交互に一回ずつもしくは複数回ずつ行うことを特徴とする，スラグの処理方法。
前記溶融スラグを加熱する工程において，スラグの塩基度を低下させる改質材を溶融スラグに溶射することを特徴とする，請求項１に記載のスラグの処理方法。
請求項１または２に記載のスラグの処理方法によって処理された溶融スラグを，複数の羽根が設置された回転しているドラム上に注入し，スラグを飛散させながら散水冷却することによりスラグを粒化させることを特徴とする，スラグの処理方法。
スラグ鍋に入れられた溶融スラグを加熱して処理する装置であって，
溶融スラグを加熱するバーナと，
溶融スラグ中でガスを噴射するためのランスを備え，
前記ランスには，溶融スラグ中において水平方向にガスを噴射する噴射口が複数箇所に設けられ，かつ，各噴射口は，ランスを中心にして溶融スラグに旋回流を与えるように同一の旋回方向に指向していることを特徴とする，スラグの処理装置。
前記ランスは円筒形状であり，各噴射口は，ランスの半径に対して同一方向に傾斜していることを特徴とする，請求項４に記載のスラグの処理装置。
前記各噴射口は，互いに同じ高さに配置されていることを特徴とする，請求項４または５に記載のスラグの処理装置。
前記バーナは，スラグの塩基度を低下させる改質材を溶射できることを特徴とする，請求項４〜６のいずれかに記載のスラグの処理装置。