JP5099758B2 - 針状スラグの除去装置 - Google Patents

Description

本発明は針状スラグの除去装置に関し、特に、種々の形状のスラグが混在する原料スラグから針状のスラグを簡易に除去する場合に適用して有用なものである。

石炭をガス燃料に転換し、このガス燃料を燃焼して発電を行う石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）では、ガス燃料を燃焼した残滓である石炭ガス化スラグが発生する。この石炭ガス化スラグは、資源の有効利用の観点から、砂の代替として骨材や路盤材、セメント組成物への利用が期待されている。また、石炭ガス化スラグは加熱により発泡するという特性を有することが知られており、軽量骨材への利用も有効とされている。

ところで、石炭ガス化スラグの一つ一つの形状は、例えば直径数ｍｍ程度の粒状であったり、数ｃｍ程度の針状などであり、ＩＧＣＣでは、このような種々の形状が混在した状態で多数の石炭ガス化スラグが生成される。また、針状の石炭ガス化スラグは粒状のものに比べて強度が低いという特徴がある。

したがって、種々の形状が混在した石炭ガス化スラグをそのまま骨材に用いることは、骨材の強度低下の要因となってしまう。更に、針状の石炭ガス化スラグはこれを扱う作業員の負傷の原因となる可能性がある。これらのような問題から、種々の形状が混在した石炭ガス化スラグから針状のスラグを除去することが必要とされている。

このような針状スラグを除去する従来技術としては、例えば、種々の形状が混在したスラグから所定形状のものを分離する方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、針状スラグが生成されないように構成された燃焼溶融炉もある（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１のような方法は、スラグを収容した円筒容器に回転運動を与え、遠心力で分級するものであり、複雑な形状の円筒容器や回転運動のための動力を別途用意しなければならず、容易に適用し得るものではない。また初期費用・運用費用の観点からコストアップに繋がるという問題がある。また特許文献２のような燃焼溶融炉は、スラグの生成元となる溶融炉自体を加工せねばならず、既存設備に適用し難いものである。

なお、このような問題は、石炭ガス化スラグに限定されず、製鉄所から排出される製鋼スラグや、ゴミ焼却炉から排出されるスラグなど、針状を含む種々の形状が混在したスラグ一般にも存在する。

特開平６−３４０４５６号公報（請求項５） 特開平１０−２６３３３号公報（請求項１）

本発明は、かかる事情に鑑み、簡易に実施でき且つ十分に針状スラグを除去しうる針状スラグの除去装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、針状スラグを含む二種以上の特定形状のスラグを含む原料スラグから針状スラグを除去する針状スラグの除去装置であって、前記原料スラグを供給する原料スラグ供給手段と、前記原料スラグから前記針状スラグが除去されたものである整形スラグを回収する整形スラグ回収手段と、水平面に対して傾斜する傾斜面が設けられたスラグ選別部材とを具備し、前記スラグ選別部材は、前記原料スラグ供給手段から前記傾斜面上に供給される前記原料スラグのうち前記針状スラグ以外のスラグが自重で前記傾斜面を転動することで前記整形スラグ回収手段に回収されるとともに、前記針状スラグが前記傾斜面に残留するように配設されていることを特徴とする針状スラグの除去装置にある。

かかる第１の態様では、針状スラグが除去された安全で再利用価値の高いスラグを提供することができる。また、構成が簡易であり、原料スラグを転動させるための特別な動力も不要であるため、実施に係る初期費用・導入費用を抑えることができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する針状スラグの除去装置において、前記スラグ選別部材の傾斜面には、この傾斜面の傾斜方向に対して交差する方向に溝部が設けられていることを特徴とする針状スラグの除去装置にある。

かかる第２の態様では、溝部によって針状スラグを捕捉するので、原料スラグから針状スラグをより多く除去することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する針状スラグの除去装置において、前記スラグ選別部材の傾斜面は、上質紙（ＪＩＳ Ｐ０００１）以上に粗い表面を有し、水平面に対して１０度〜１５度傾斜していることを特徴とする針状スラグの除去装置にある。

かかる第３の態様では、原料スラグから針状スラグを十分に除去することが可能となる。

本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか一つの態様に記載する針状スラグの除去装置において、前記スラグ選別部材の傾斜面の傾斜を自在に設定して前記針状スラグ以外のスラグが前記傾斜面下流側に移動することを促す傾斜設定手段を具備することを特徴とする針状スラグの除去装置にある。

かかる第４の態様では、傾斜面の傾斜が自在であるので、例えば所定周期で傾斜を変えることで、粒状スラグがスラグ選別部材の傾斜面の下流側に移動することを促進できる。これにより、原料スラグから針状スラグを除去するのにかかる時間を短縮することができる。

本発明の第５の態様は、第１〜第４の何れか一つの態様に記載する針状スラグの除去装置において、前記スラグ選別部材は、水平面に対して傾斜する第１傾斜面が設けられた第１スラグ選別部材と、水平面に対して傾斜すると共に傾斜の方向が前記第１傾斜面の傾斜方向と交差している第２傾斜面が設けられた第２スラグ選別部材とから構成され、前記第２スラグ選別部材は、前記第１スラグ選別部材の前記第１傾斜面を転動した原料スラグを、前記第２傾斜面上で更に転動させて前記整形スラグ回収手段に回収されるように配設されたことを特徴とする針状スラグの除去装置にある。

かかる第５の態様では、第１スラグ選別部材に留まらずに転動・落下した針状スラグは、第２スラグ選別部材に留まる。これにより原料スラグから針状スラグをより確実に除去することができる。

本発明の第６の態様は、第１〜第５の何れか一つの態様に記載する針状スラグの除去装置において、前記スラグ選別部材の傾斜面は、この傾斜面の傾斜方向に対して交差する方向の断面形状が下方に向けて凸となるように湾曲して形成されたことを特徴とする針状スラグの除去装置にある。

かかる第６の態様では、針状スラグや粒状スラグは傾斜面の側方に向かって転動することは無い。これにより、スラグ選別部材の外部に散らばることなく針状スラグを確実に除去することができる。

本発明の第７の態様は、第１〜第６の何れか一つの態様に記載する針状スラグの除去装置において、前記スラグ選別部材の傾斜面に、上方に突出する側壁が当該傾斜面の傾斜方向に沿って設けられたことを特徴とする針状スラグの除去装置にある。

かかる第７の態様では、針状スラグは側壁によりスラグ選別部材の外部へ落下することなくスラグ選別部材上に留まる。これにより、スラグ選別部材の外部に散らばることなく針状スラグを確実に除去することができる。

本発明によれば、簡易な構成で、種々の形状が混在したスラグから針状スラグを除去することができる。また、針状スラグの除去率も高く、針状スラグを十分に除去して、再利用価値の高いスラグを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。

〈実施形態１〉
図１は、実施形態１に係る針状スラグの除去装置の概略構成図である。図示するように、本実施形態の針状スラグの除去装置は、原料スラグ供給手段の一例である原料スラグホッパ１と、整形スラグ回収手段の一例である製品スラグホッパ２と、スラグ選別部材３とを具備している。

原料スラグホッパ１は、原料スラグを貯留すると共に、スラグ選別部材３に原料スラグを供給し得るようにスラグ選別部材３よりも上方に設置されている。本実施形態では、原料スラグホッパ１の底部は開閉自在に構成されている。この構成により、底部を閉じて原料スラグを貯留し、底部を開放して貯留された原料スラグをスラグ選別部材３上に落下させることが可能になっている。

ここで原料スラグとは、針状スラグ４を含む二種以上の特定形状のスラグを含んだスラグの集合物である。本実施形態の原料スラグは針状スラグ４と粒状スラグ５とが混在しているものとする。

製品スラグホッパ２は、原料スラグから針状スラグ４が除去されたものである整形スラグを回収する容器である。製品スラグホッパ２は、スラグ選別部材３の下端部よりも下方に配設されている。

スラグ選別部材３は水平面に対して傾斜する傾斜面３ａが設けられている。また、スラグ選別部材３は、傾斜面３ａの上端側で、原料スラグホッパ１からの原料スラグを受け止めると共に、粒状スラグ５が傾斜面３ａを転動して製品スラグホッパ２内に落下するように配設されている。詳言すると、傾斜面３ａの上端は、原料スラグホッパ１の底部下方に位置し、傾斜面３ａの下端は製品スラグホッパ２の開口の上方に位置している。

なお、スラグ選別部材３の傾斜面３ａの水平面に対する傾斜角θは１０度〜１５度であることが好ましい。

また、傾斜面３ａは適度な粗さを有していることが好ましく、具体的には、上質紙（ＪＩＳ Ｐ０００１）以上に粗い粗度を有していることが好ましい。更に、傾斜面３ａの粗さは、研磨紙の粒度（ＪＩＳ Ｒ６０１０）であるＰ１８０〜Ｐ２０００程度の粗さであってもよい。

上記構成の針状スラグの除去装置では、原料スラグホッパ１の底部を開放して原料スラグを下方に落下させると、原料スラグはスラグ選別部材３の傾斜面３ａの上端に受け止められる。そして、原料スラグのうち針状スラグ４はスラグ選別部材３上に留まり、粒状スラグ５は傾斜面３ａの下端まで転動して落下し、製品スラグホッパ２に回収される。

詳言すると、図２に示すように、針状スラグ４は、その直径が一端から他端に向かって漸減している形状が多いため、針状スラグ４が傾斜面３ａ上で転動すると、その軸が傾斜面３ａの傾斜方向と一致した状態で停止する。すなわち、軸が傾斜面３ａの下端側への転動を規制するので、針状スラグ４は傾斜面３ａ上に留まり製品スラグホッパ２に回収されない。一方、粒状スラグ５は、このような規制が殆ど無いので傾斜面３ａを転動して製品スラグホッパ２に回収される。

図３（ａ）は、スラグ選別部材の傾斜面の粗さとスラグ選別部材上に残留した針状粒子の割合との関係を示すグラフ、図３（ｂ）は、スラグ選別部材の傾斜面の粗さと製品スラグホッパで回収した粒状スラグの割合との関係を示すグラフである。

図３（ａ）に示すように、傾斜面３ａの粗さが＃１８０、＃３２０、＃２０００（それぞれＪＩＳ Ｒ６０１０のＰ１８０、Ｐ３２０、Ｐ２０００に対応している。）である場合も、上質紙である場合も、スラグ選別部材３上に残留したスラグのうち、約８０％は針状スラグであった。ちなみに、これらのスラグをプラスチック板、アルミ板などの平滑な面上に落下させる場合には形状に関わらず、全てが落下してしまう。一方、図３（ｂ）に示すように、製品スラグホッパ２内に回収されたスラグのうち、粒状スラグ５の割合は約８０〜９０％であった。このように上質紙以上に粗い粗度を有する傾斜面３ａを利用することにより、原料スラグから針状スラグを十分に除去することが可能となっている。

このように、本実施形態に係る針状スラグの除去装置は、針状スラグが除去された安全で再利用価値の高いスラグを提供することができる。また、構成が簡易であり、原料スラグを転動させるための特別な動力も不要であるため、実施に係る初期費用・導入費用を抑えることができる。

〈実施形態２〉
本発明に係る針状スラグの除去装置は、実施形態１に示したスラグ選別部材３に限定されず、特許請求の範囲の記載に基づいて種々変形が可能である。

図４は、実施形態２に係る針状スラグの除去装置の概略構成図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図示するように、本実施形態に係るスラグ選別部材３Ａの傾斜面３ａには、この傾斜面３ａの傾斜方向に対して交差する方向に複数の溝部６が設けられている。溝部６は、その幅が粒状スラグ５の直径よりも狭く形成されている。

スラグ選別部材３Ａの傾斜面３ａに、これらの溝部６を設けることで、針状スラグ４が捕捉され易くなる。一方、粒状スラグ５は溝部６に捕捉されず、傾斜面３ａを転動して製品スラグホッパ２に回収される。

このような溝部６を設けることは特に次のような針状スラグ４を捕捉する場合に有用である。例えば、針状スラグ４の直径がその一端においても他端においても同程度であり、且つ針状スラグ４の軸が傾斜方向に対して直角となった状態で転動する針状スラグ４である。このような針状スラグ４は、図２に示したように傾斜面３上で停止せずに、傾斜面３の傾斜方向に沿って下流側へ転動してしまう。しかしながら、溝部６によってこのような針状スラグ４を捕捉するので、原料スラグから針状スラグをより多く除去することができる。

〈実施形態３〉
実施形態３に係る針状スラグの除去装置は、実施形態１に係る針状スラグの除去装置に加振手段が接続された点が異なっている。

図５は、実施形態３に係る針状スラグの除去装置の概略構成図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図示するように、本実施形態に係るスラグ選別部材３の傾斜面３ａとは反対側の面には、スラグ選別部材３を振動させる加振手段７が接続されている。

加振手段７がスラグ選別部材３を振動させると、粒状スラグ５がスラグ選別部材３の傾斜面３ａの下流側に移動することが促進される。これにより、原料スラグから針状スラグ４を除去するのにかかる時間を短縮することができる。

なお、特に図示しないが、加振手段７の代わりに、スラグ選別部材３の傾斜面の傾斜を自在に設定する傾斜設定手段を設けてもよい。例えば、傾斜面３ａの傾斜角θが１０〜１５度の間を所定の周期で変動するようにする。この傾斜角θが変動することにより、粒状スラグ５がスラグ選別部材３の傾斜面３ａの下流側に移動することが促進される。これにより、原料スラグから針状スラグ４を除去するのにかかる時間を短縮することができる。

〈実施形態４〉
実施形態４に係る針状スラグの除去装置は、２つのスラグ選別部材を具備する点が実施形態１と異なっている。

図６は、実施形態４に係る針状スラグの除去装置の概略構成図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図示するように、本実施形態に係る針状スラグの除去装置のスラグ選別部材は、第１スラグ選別部材３−１と、第２スラグ選別部材３−２とから構成されている。

第１スラグ選別部材３−１は、水平面に対して傾斜する第１傾斜面３ａ―１が設けられている。また、第２スラグ選別部材３−２は、水平面に対して傾斜する第２傾斜面３ａ−２が設けられ、この第２傾斜面３ａ−２は、第１傾斜面３ａ−１の傾斜方向に対して交差している。

第１スラグ選別部材３−１は、第１傾斜面３ａ−１の上端側で、原料スラグホッパ１からの原料スラグを受け止めると共に、針状スラグ４乃至粒状スラグ５が第１傾斜面３ａ−１を転動して第２スラグ選別部材３−２に落下するように配設されている。一方、第２スラグ選別部材３−２は、第２傾斜面３ａ−２の上端側で、第１スラグ選別部材３−１からの針状スラグ４乃至粒状スラグ５を受け止めると共に、粒状スラグ５が第２傾斜面３ａ−２を転動して製品スラグホッパ２内に落下するように配設されている。

なお、第１スラグ選別部材３−１の第１傾斜面３ａ−１の水平面に対する傾斜角は１０度〜１５度であることが好ましく、第２スラグ選別部材３−２の第２傾斜面３ａ−２の水平面に対する傾斜角は１０度〜１５度であることが好ましい。

上記構成の針状スラグの除去装置では、原料スラグホッパ１の底部を開放して原料スラグを下方に落下させると、原料スラグは第１スラグ選別部材３−１の第１傾斜面３ａ−１の上端に受け止められる。そして、原料スラグのうち粒状スラグ５は第１スラグ選別部材３−１及び第２スラグ選別部材３−２を転動して製品スラグホッパ２に回収される。

一方、原料スラグのうち針状スラグ４はその殆どが第１スラグ選別部材３−１上に留まることになるが、その一部は第２スラグ選別部材３−２上に落下することがある。このとき、第１スラグ選別部材３−１から第２スラグ選別部材３−２上に着地した針状スラグ４は、その軸が第２傾斜面３ａ−２の傾斜方向に沿った状態となっている。すなわち、針状スラグ４が第２傾斜面３ａ−２上に着地した時には、その軸が針状スラグ４の転動を規制する状態となっているので、針状スラグ４は、第２傾斜面３ａ−２を転動せずに留まることになる。

このように、第１スラグ選別部材３−１及び第２スラグ選別部材３−２からスラグ選別部材を構成することにより、原料スラグから針状スラグをより確実に除去することができる。

〈実施形態５〉
実施形態１〜実施形態４では、スラグ選別部材の傾斜面は平面であったが、このような形状に限定されない。すなわち、傾斜面は粒状スラグを転動させるために傾斜していればよいので、曲面であってもよい。また、傾斜面上に側壁を設けてもよい。

図７は、実施形態５に係る針状スラグの除去装置の概略構成図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図７（ａ）に示すように、スラグ選別部材３Ｂは、その傾斜面３ｂの傾斜方向に対して交差する方向の断面形状が下方に向けて凸となるように湾曲して形成されている。

このような形状のスラグ選別部材３Ｂ上では、針状スラグ４や粒状スラグ５は傾斜面３ｂの側方に向かって転動することは無い。したがって、粒状スラグ５は製品スラグホッパ２に回収され、針状スラグ４は、スラグ選別部材３Ｂ外へ落下することなくスラグ選別部材３Ｂ上に留まる。これにより、スラグ選別部材３Ｂ外部に散らばることなく針状スラグ４を確実に除去することができる。

また、図７（ｂ）に示すように、スラグ選別部材３Ｃの傾斜面３ｃ上に、上方に突出する側壁８が傾斜面３ｃの傾斜方向に沿って計２つ設けられている。

図２で詳述したスラグ選別部材３では、針状スラグ４はその形状から製品スラグホッパ２に向けて落下するよりも、スラグ選別部材３の側方に転動して外部に落下し易い。一方、本実施形態に係るスラグ選別部材３Ｃ上では、針状スラグ４は側壁８によりスラグ選別部材３Ｃの側方から外部へ落下することなくスラグ選別部材３Ｂ上に留まる。粒状スラグ５は回転方向に制約がないので、粒状スラグ５は側壁８の有無に関わらず下方に落下して製品スラグホッパ２に回収される。これにより、針状スラグ４をスラグ選別部材３Ｃ外部に散らばることなく針状スラグ４を確実に除去することができる上、粒状スラグ５の回収率も向上することができる。

また、針状スラグ４・粒状スラグ５の回収率の向上のためには、スラグ選別部材３Ｃの傾斜角を増加させることが有効である。しかし、実施形態１に係るスラグ選別部材３を用い、傾斜角をあまりに急角度にすると、針状スラグ４がスラグ選別部材３から落下してしまう。このような時は、本実施形態に係るスラグ選別部材３Ｃのように側壁８を設けることで、傾斜角を増加させても、針状スラグ４がスラグ選別部材３Ｃから落下することを防止できる。

高炉スラグ、水砕スラグ、製鋼スラグ、溶融スラグ、石炭ガス化スラグ等を生成する産業やこれらのスラグを再利用する産業で利用できる。

実施形態１に係る針状スラグの除去装置の概略構成図である。 スラグ選別部材上の針状スラグの態様を示す図である。 スラグ選別部材の傾斜面の粗さとスラグ選別部材上に残留した針状粒子の割合との関係を示すグラフ、及びスラグ選別部材の傾斜面の粗さと製品スラグホッパで回収した粒状スラグの割合との関係を示すグラフである。 実施形態２に係る針状スラグの除去装置の概略構成図である。 実施形態３に係る針状スラグの除去装置の概略構成図である。 実施形態４に係る針状スラグの除去装置の概略構成図である。 実施形態５に係る針状スラグの除去装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 原料スラグホッパ
２ 製品スラグホッパ
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ スラグ選別部材
３−１ 第１スラグ選別部材
３−２ 第２スラグ選別部材
３ａ、３ｂ、３ｃ 傾斜面
４ 針状スラグ
５ 粒状スラグ
６ 溝部
７ 加振手段
８ 側壁

Claims (7)

1. 針状スラグを含む二種以上の特定形状のスラグを含む原料スラグから針状スラグを除去する針状スラグの除去装置であって、
   前記原料スラグを供給する原料スラグ供給手段と、
   前記原料スラグから前記針状スラグが除去されたものである整形スラグを回収する整形スラグ回収手段と、
   水平面に対して傾斜する傾斜面が設けられたスラグ選別部材とを具備し、
   前記スラグ選別部材は、前記原料スラグ供給手段から前記傾斜面上に供給される前記原料スラグのうち前記針状スラグ以外のスラグが自重で前記傾斜面を転動することで前記整形スラグ回収手段に回収されるとともに、前記針状スラグが前記傾斜面に残留するように配設されていることを特徴とする針状スラグの除去装置。
2. 請求項１に記載する針状スラグの除去装置において、
   前記スラグ選別部材の傾斜面には、この傾斜面の傾斜方向に対して交差する方向に溝部が設けられている
   ことを特徴とする針状スラグの除去装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載する針状スラグの除去装置において、
   前記スラグ選別部材の傾斜面は、上質紙（ＪＩＳ Ｐ０００１）以上に粗い表面を有し、水平面に対して１０度〜１５度傾斜している
   ことを特徴とする針状スラグの除去装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する針状スラグの除去装置において、
   前記スラグ選別部材の傾斜面の傾斜を自在に設定して前記針状スラグ以外のスラグが前記傾斜面下流側に移動することを促す傾斜設定手段を具備する
   ことを特徴とする針状スラグの除去装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する針状スラグの除去装置において、
   前記スラグ選別部材は、水平面に対して傾斜する第１傾斜面が設けられた第１スラグ選別部材と、水平面に対して傾斜すると共に傾斜の方向が前記第１傾斜面の傾斜方向と交差している第２傾斜面が設けられた第２スラグ選別部材とから構成され、
   前記第２スラグ選別部材は、前記第１スラグ選別部材の前記第１傾斜面を転動した原料スラグを、前記第２傾斜面上で更に転動させて前記整形スラグ回収手段に回収されるように配設された
   ことを特徴とする針状スラグの除去装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載する針状スラグの除去装置において、
   前記スラグ選別部材の傾斜面は、この傾斜面の傾斜方向に対して交差する方向の断面形状が下方に向けて凸となるように湾曲して形成された
   ことを特徴とする針状スラグの除去装置。
7. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載する針状スラグの除去装置において、
   前記スラグ選別部材の傾斜面に、上方に突出する側壁が当該傾斜面の傾斜方向に沿って設けられた
   ことを特徴とする針状スラグの除去装置。

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