JP5154405B2 - スラグの水砕のための方法及び設備 - Google Patents

Description

本発明は、スラグの水砕のための方法に関し、溶融したスラグは水のジェットによってスラグサンドに変換され、このスラグサンドは次に排液設備に排出され、粗いスラグサンドは、第１の沈殿槽中に斜めに配置された少なくとも１つの搬送ウオームによって取り除かれ、第１の沈殿槽から溢れ出た水は、第２の沈殿槽の中に導かれ、溢れ出た水は再度スラグの水砕に供給される。本発明は、また対応するスラグ水砕設備に関する。

本発明は、特に、溶鉱炉及び／又は溶融‐還元設備からのスラグに関する。

一般的には、溶鉱炉又は溶融‐還元設備からもたらされるスラグは、例えば、急速に冷却し、水によって粉砕することによって等、水砕物（スラグサンド）に変換される。水砕の後、水砕物／水の混合物は、水砕容器及び導管を介して、排液設備へ流れる。排液設備において、スラグサンドは排出され、２次排液の後、水砕物の貯蔵庫又は第２の排出サイロに貯蔵され、そこから最終製品として売却することができる。

図２は、例えば製鉄業において、使用されている既知のスラグ水砕設備の構成を示している。

ここでは、スラグシュート１を介して供給された溶融スラグは、スプレーチャンバ３の中で、ノズル２から噴出する水のジェットによってスラグサンドに変換され、急速に冷却されている。後続の排液設備４の中において、スラグサンドは工程水から分離され、次いで搬送装置１６を介してサンド貯蔵庫へ移動される。

スラグの変換（水砕工程）の間に生じる蒸気は、ノズル７を介した冷却水を少しずつ流すことによって、スプレーチャンバ３の上に配置された凝縮タワー６の中で凝縮され、同様に水砕工程のあいだに形成されたＨ _２ Ｓ及びＳＯ _２ のようなガスは、この水の中に大量に溶解する。スプレーされた冷却水は、蒸気の凝縮水とともに凝縮タワー６の底部８に収集され、ライン９を介して熱水タンク１０に導かれ、この熱水タンク１０には、スラグサンドから分離された工程水及び排液設備４から来る工程水もまた供給される。

熱水ポンプ１１によって、混合工程水と凝縮水とは熱水タンク１０から冷却タワー１２へ移送され、続いて、一方では水供給ポンプ１３ａ及びパイプライン１４ａを介してノズル２へ工程水として搬送され、他方では水供給ポンプ１３ｂ及びパイプライン１４ｂを介してノズル７へ冷却水として搬送される。

この設備は、斜めに設置された搬送ウオーム４ａを有する、排液／排出装置としての比較的小さい沈殿槽の中での、スラグサンドからの工程水の分離を含んでいるので、溢れ出た水の中の微細かつ高度に研磨性を有するスラグの含有量は比較的高い。これら研磨性を有するスラグ粒子は、工程水が再循環されるスラグの水砕設備全体のノズル、ポンプ、パイプライン及び付属器具類の急速な消耗をもたらす。

さらに、固体のセメント特性は、析出した微細なスラグサンドの凝集と、ノズル及びパイプラインの詰まりを助長し、よって既存のスラグ水砕設備の操業は、高度に集中的な保守、低い利用可能性、及び限られた機能といったものを引き起こしている。

これらの問題を解決するために、従来技術による改良されたバージョンにおいては、搬送ウオーム４ａを有する沈殿槽に引き続いて、ドラムタイプの篩フィルタ４ｂが設けられ、搬送装置５を介して搬送ウオーム４ａによって排出されたスラグサンドとともにサンド貯蔵庫へフィルターケーキとして運び出される、微細なスラグ粒子を分離している。

工程水がスラグサンドから２つの段階で分離されるこの方法とは対照的に、非特許文献１から知られている方法では、スラグサンドからの工程水の分離は、１つの段階で、又は１つのドラムタイプの篩フィルタにおいて行われる。このフィルタは、大量のスラグサンドの故に粗いメッシュのふるいを有して設けられているので、微細かつ高度に摩擦性を有する水中のスラグ粒子の含有量は非常に高く、よって既知の欠点を生じている。

さらに、上述の２つの方法は、スラッジ除去水の量が多くなりすぎ、濾過表面が急速に詰まり、よって度々掃除をしなければならず、これによってさらにスラッジ除去水の量が多くなるので、塩基性スラグの水砕にはあまり好適ではない。また、これは、中性スラグ（酸‐塩基）を有して操業される熔鋼炉設備の場合にも当てはまる。さらに、スラッジ除去水は、ネットワークの中に排出される前に、複雑な処理を経なければならない。循環水の硬度を低いレベルに維持するように、循環水の一部分をスラッジ除去水として排出する必要があり、ネットワークの中に送られる前に再処理する必要がある。さらに、ドラムタイプの篩フィルタは、中性のスラグの場合でさえ、スラッジ除去の大量の水にもかかわらず、かなりしばしば洗浄しなければならず、よって設備の可動性を著しく低下させる。

特許文献１の英文アブストラクトは、第２の沈殿槽１３が第１の沈殿槽５の下流に配置され、軽いスラグがさらなる分離設備３１の中で分離される、スラグの水砕設備を記載している。ラインが第２の沈殿槽１３から出て沈殿槽５の中に戻っている。

しかしながら、微細なスラグサンドの分離は、沈殿槽５及び再循環によっては達成することができないか、又は不十分にしか達成できない。
特開昭６４−７９０４４号公報 Ｒａｄｏｕｘ Ｈ．，Ｂｅｒｎａｒｄ，Ｇ．ａｎｄ Ｗａｇｎｅｒ， Ｒ．，"ＩＮＢＡ"−ｄａｓ ｎｅｕｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｚｕｒ Ｈｅｒｓｔｅｌｌｕｎｇ ｖｏｎ ｇｒａｎｕｌｉｅｒｔｅｎ Ｓｃｈｌａｃｋｅ ｍｉｔ ｋｏｎｔｉｎｕｉｅｒｌｉｃｈｅｒ Ｆｉｌｔｅｒｕｎｇ ｕｎｄ Ｆｏｒｄｅｒｕｎｇ ［Ｔｈｅ ｎｏｖｅｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ ｓｌａｇ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ］

したがって、本発明の目的は、消耗しにくく、中性及び塩基性のスラグの水砕により適合し、スラッジ除去水を使用せずに操業することができる、スラグの水砕のための方法と設備とを提供することである。

この目的は、本発明によれば、請求項１に記載された方法によって、また請求項１１の特徴を有するスラグの水砕設備によって達成される。本発明による設備の有利な発展型は、従属請求項から得ることができる。

微細なスラグサンドは沈殿の結果として第２の沈殿槽の中に堆積し、堆積した微細なスラグサンドは第１の沈殿槽の搬送ウオームの排出領域に直接供給されるので、微細なスラグサンドはスラグの水砕設備から直ちに分離され、除去される。設備の残りの部分の消耗は、よってとにかく軽減される。詰まりを生じる場合のあるフィルタやスクリーンが無いので、中性及び塩基性のスラグをより効果的に処理することができる。よって、設備のこれら部分の洗浄を行う必要もまた無く、よって結果としてスラッジ除去用の水も生じない。よって、本発明によるスラグの水砕設備及び本発明による方法は、より環境に優しく、保守がしやすく、スラグの水砕設備の使用可能性及び寿命は増加する。

搬送ウオームの排出領域は、第１の沈殿槽の水面上に延在する部分である。

本発明の進化型においては、堆積した微細なスラグサンドは、搬送ウオームの排出領域の始点に供給される。排出領域の始点は、沈殿槽の水面の直上にある。この進化型は、微細なスラグサンドが粗いスラグサンドの中に容易に滲出することができ、粗いスラグサンドとともに、より確実に排出されるという利点を有している。

沈殿したスラグサンドを第２の沈殿槽から除去するために、沈殿したスラグサンドが１つ以上のスラッジ除去ポンプによって排出されるようにすることができる。

スラグサンドを、より効果的に排出できるように、沈殿は１つ以上の第２の沈殿槽に集中すると有益である。この目的のために、第２の沈殿槽は、微細なスラグサンドが沈殿する少なくとも１つの凹部を有するように設けることができる。

凹部は、沈殿槽の境界が下方向の水平面ではなく、代わりにこの境界の一部分が他の部分より下にあるということを意味すると理解される。長方形の沈殿槽を仮定した場合には、本発明による凹部は、例えば、沈殿槽を長さ全体に亘ってトラフ形状の設計で設けることができる。この場合、側壁は下方及び内側に向かって傾斜しており、底部は下方に窪んで湾曲している。別の可能な実施形態においては、望ましい基本的な設計の沈殿槽の底部は、１つ以上の漏斗上の凹部を有している。

沈殿したスラグサンドを、１つのみのスラッジ除去ポンプによって吸い出すことができるように、沈殿したスラグサンドは、１つ以上の搬送ウオーム又はチェーン搬送機のような搬送装置によって、スラッジ除去ポンプの吸入接続部品へ搬送されるようにされ、この吸入接続部品は、好ましくは溢れ出す水の入口の下に配置される。このような搬送装置は、漏斗上の凹部が沈殿槽の底部に設けられ、スラッジ除去ポンプの吸入接続部品がこの凹部に配置される場合には必要とされない。

第２の沈殿槽における沈殿をできるだけ少なくするようにするために、溢れ出す水を、幅の広い窓を介して水平に向けられた流れとともに第２の沈殿槽の水面下に導入するようにすることができる。

沈殿が第２の沈殿槽においてラメラシックナーによって行われる場合には、すなわち、薄板状の分離装置が使用される場合には、第２の沈殿槽は、通常は傾斜して配置されたラメラシックナーが沈殿を加速するので、ラメラシックナーが無い場合より小さくなるように設計することができる。

本発明は、図１及び図２に示される例を参照して、以下の記載によって、より詳細に説明される。

図１に示すように、本発明によるスラグの水砕設備は、スラグの水砕と水の引き回しに関して、既に上述されている図２における従来技術による設備と同様に機能する。すなわち、供給された溶融状態のスラグは、スプレーチャンバ３において、ノズル２を介して噴射される水の噴流によってスラグサンドに変換され、スラグサンドは次に排液設備４において排出される。スプレーチャンバ３において生じた蒸気は、凝縮タワー６の中でスプレーされる冷却水によって凝縮される。スラグサンドから分離された工程水と凝縮水とは、冷却タワー１２における冷却の後、スプレーチャンバ３と凝縮タワー６とに再循環される。凝縮タワー６からのガスは、ライン１５によってスプレーチャンバ３に再循環される。排出されたスラグサンドは、搬送装置１６を介してサンド貯蔵所に搬送される。

スラグサンドの排液及び排出装置としての、傾斜して設けられた搬送ウオーム４ａを有する比較的小さな沈殿槽４ｃに引き続いて、スラグ粒子の分離のためのより大きな沈殿槽５が設けられている。分離されたスラグ粒子は、搬送ウオーム５ａによって、スラッジ除去ポンプ５ｂの吸引接続部品まで搬送され、スラッジ除去ポンプ５ｂは、この分離されたスラグ粒子を、ライン５ｃを介して搬送ウオーム４ａへ吸い上げる。水の循環は、摩擦性を有するスラグ粒子を大幅に減少され、よって残りの設備は磨耗から保護される。

沈殿槽５は、急勾配の横方向壁部を有するトラフ形状に設計され、その中で分離されたスラグサンドはスラッジの形態で中央部に滑り落ちる。スラグサンドは、沈殿槽５のトラフの中に設けられた搬送ウオーム５ａによって、好ましくは溢れ出す水の入口側に搬送され、そこからスラッジ除去ポンプ５ｂによってライン５ｃを介して取り除かれ、搬送ウオーム４ａへ排出され、粗いスラグサンドとともに排出される。結果として、洗浄及び保守にかかる経費は大幅に削減され、設備全体の稼動性は大幅に増加する。

第１の排液段階４から広い窓部を介して沈殿槽５の水面下で導入されている溢れ出る水と、水平に向けられた流れによって、沈殿槽５の分離の度合いは増加し、溢れ出る水の入口側に搬送されたスラッジは乱流によって渦を巻くことはない。

沈殿槽５の底部をトラフ状の形状に、若しくは急傾斜の壁を有する複数の排出漏斗の形状に設計することによって達成されるのは、数時間後には集塊となるスラッジが、塊となる前に搬送ウオーム５ａ又は複数の短い搬送ウオームまで滑り落ちることであり、形成される場合のある、ほとんどが柔らかい集塊は、搬送ウオームによって破壊されるか、又は細かく砕かれる。

沈殿槽に沿って堆積したスラグサンドの、スラッジ除去ポンプ５ｂの吸入接続部品の方向への搬送のために、チェーン搬送機又は別の好適な搬送装置を、搬送ウオームの代わりに使用することができる。

沈殿槽５から搬送ウオーム４ａまでのスラッジの搬送のために、搬送ウオーム５ａと組み合わせられたスラッジ除去ポンプ５ｂは、有利な変形態であると考えられており、搬送ウオーム５ａは分離されたスラッジを連続的に吸入接続部品へ搬送し、スラッジ除去ポンプ５ｂはスラッジを、連続的にライン５ｃを介して搬送ウオーム４ａへと吸い上げる。代替的方法は、沈殿槽５の中に傾斜して設けられた搬送ウオームとすることであるが、これの欠点は、搬送ウオーム４ａへのスラッジの追加が最適には行うことができず、結果として微細なスラグの粒子の大部分が沈殿槽４ｃに戻り、沈殿槽４ｃからの溢れ出る水の固体含有量を大幅に増加させることである。

沈殿槽５の底部は、排出漏斗の形態に設計することができ、スラッジは、そこからスラッジ除去ポンプ５ｂの手段によって運び去られ、よって搬送ウオーム又は別の搬送装置は必要とされない。

沈殿槽５から排出された微細なスラグの粒子を、搬送ウオーム４ａの排出領域の始点に添加することによって達成できることは、微細なスラグの粒子が、粗いスラグサンドとともに排出されるとともに廃液されることであり、それらが沈殿槽４ｃに、若しくは沈殿槽４ｃの上流に追加される場合に起きるであろう沈殿槽４ｃに到達することがないということである。

また、場所に対する要求の面に関して、より小さいラメラシックナー（Lamelleneindicker）も、沈殿槽５の代わりに使用することができる。しかしながら、ラメラシックナー無しの場合には、第２の沈殿槽はより大きくなければならない。

スラグサンドの排出にフィルタが必要とされないので、別の設備からのスラッジ除去水をこの設備のための追加的な水として使用することができ、この場合にも、設備はスラッジ除去水無しに操業することができ、運び出される物質は、専らセメント業界で使用され、熱工程にかけられるスラグサンドの品質上の逆の効果を有することは無く、環境を汚染することは無い。循環水中に溶解しており、蒸留によって過飽和状態で析出する塩は、スラグサンドとともに排出される。

本発明によるスラグの水砕設備の模式図である。 従来技術によるスラグの水砕設備の模式図である。

符号の説明

１・・・スラグシュート
２・・・ノズル
３・・・スプレーチャンバ
４・・・排液設備
４ａ・・・搬送ウオーム
４ｂ・・・ドラム型篩フィルタ
４ｃ・・・第１の沈殿槽
５・・・第２の沈殿槽
５ａ・・・搬送ウオーム
５ｂ・・・スラッジ除去ポンプ
５ｃ・・・搬送ライン
６・・・凝縮タワー
７・・・ノズル
８・・・凝縮タワーの底部
９・・・熱水タンク１０へのライン
１０・・・熱水タンク
１１・・・熱水ポンプ
１２・・・冷却タワー
１３ａ・・・水供給ポンプ
１３ｂ・・・水供給ポンプ
１４ａ・・・ノズル２へのパイプライン
１４ｂ・・・ノズル７へのパイプライン
１５・・・凝縮タワー６からスプレーチャンバ３へのガスのためのライン
１６・・・搬送装置

Claims (20)

1. 溶融スラグは水ジェットによってスラグサンドに転換され、前記スラグサンドは、続いて排液設備（４）に排出され、粗いスラグサンドは、第１の沈殿槽（４ｃ）の中に傾斜して配置された少なくとも１つの搬送ウオーム（４ａ）によって取り除かれ、溢れ出した水は、前記第１の沈殿槽（４ｃ）から第２の沈殿槽（５）の中に導出され、該第２の沈殿槽において、微細なスラグサンドが沈殿の結果として堆積し、溢れ出した水は再度スラグの水砕に供給される、スラグの水砕のための方法であって、
   堆積した前記微細なスラグサンドは、直接前記第１の沈殿槽（４ｃ）の前記搬送ウオーム（４ａ）の排出領域に供給され、前記排出領域は、前記第１の沈殿槽（４ｃ）の水面上に延在していることを特徴とする方法。
2. 前記堆積した微細なスラグサンドは、前記搬送ウオーム（４ａ）の前記排出領域の始点に供給されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記堆積した微細なスラグサンドは、１つ以上のスラッジ除去ポンプによって排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第２の沈殿槽（５）は、前記微細なスラグサンドが沈殿する少なくとも１つの凹部を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記第２の沈殿槽（５）は、前記微細なスラグサンドが沈殿する少なくとも１つの凹部を有していることを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記堆積した微細なスラグサンドは、搬送装置（５ａ）によって、前記スラッジ除去ポンプ（５ｂ）の吸入接続部品に搬送され、前記吸入接続部品は、前記溢れ出した水の入り口の下に配置されていることを特徴とする請求項３又は５に記載の方法。
7. 前記搬送装置（５ａ）は、１つ以上の搬送ウオーム又はチェーンコンベヤであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記溢れ出した水は、水平に方向付けられた流れとともに、前記第２の沈殿槽（５）の水面下で、広い窓部を介して導入されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 沈殿はラメラシックナーによって前記第２の沈殿槽（５）の中で行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 別の設備からのスラッジ除去水が、前記第１の沈殿槽（４ｃ）及び／又は前記第２の沈殿槽（５）に加えられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 溶融スラグをスラグサンドに変換するための装置を有するスラグの水砕設備であって、前記スラグの水砕設備に続いて排液設備（４）が設けられ、この排液設備は、第１の沈殿槽（４ｃ）の中に傾斜して配置された少なくとも１つの搬送ウオーム（４ａ）を有し、前記排液設備によって、粗いスラグサンドは取り出され、
    前記第１の沈殿槽（４ｃ）に続いて第２の沈殿槽（５）が設けられ、この第２の沈殿槽（５）の中に、前記第１の沈殿槽（４ｃ）からの溢れ出る水が導かれる設備において、
    前記第２の沈殿槽（５）には装置が設けられ、この装置によって、沈殿の結果として堆積した微細なスラグサンドを、前記第１の沈殿槽（４ｃ）の前記搬送ウオーム（４ａ）の排出領域に直接供給することができ、前記排出領域は、前記第１の沈殿槽（４ｃ）の水面上に延在していることを特徴とする設備。
12. 前記堆積した微細なスラグサンドは、前記搬送ウオーム（４ａ）の前記排出領域の始点に供給することができることを特徴とする請求項１１に記載の設備。
13. １つ以上のスラッジ除去ポンプ（５ｂ）の吸入接続部品は、前記第２の沈殿槽（５）の中に設けられ、よって前記堆積した微細なスラグサンドは、ライン（５ｃ）を介して前記搬送ウオーム（４ａ）に供給されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の設備。
14. 前記第２の沈殿槽（５）は少なくとも１つの凹部を有し、この凹部の中に、１つ以上のスラッジ除去ポンプの吸入接続部品が設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の設備。
15. 前記凹部には、搬送装置（５ａ）が設けられ、この搬送装置によって、前記堆積した微細なスラグサンドを前記スラッジ除去ポンプ（５ｂ）の前記吸入接続部品に搬送することができることを特徴とする請求項１４に記載の設備。
16. 前記搬送装置（５a）は、１つ以上の搬送ウオーム又はチェーンコンベヤであることを特徴とする請求項１５に記載の設備。
17. 前記吸入接続部品は、溢れ出る水の入口の下に配置されていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の設備。
18. 前記第２の沈殿槽（５）は、前記第１の沈殿槽に接続された広い窓部を有し、溢れ出る水を水平に方向付けられた流れとともに前記窓部を通じて前記水面下で導入することができることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の設備。
19. 薄板状の分離装置が、前記第２の沈殿槽（５）内に配置されていることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の設備。
20. ラインが設けられ、このラインによって、別の設備からのスラッジ除去水を前記第１の沈殿槽（４ｃ）及び／又は前記第２の沈殿槽（５）に加えることができることを特徴とする請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の設備。

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