JP5321845B2

JP5321845B2 - 鉄鋼スラグの湿式分級設備

Info

Publication number: JP5321845B2
Application number: JP2010141681A
Authority: JP
Inventors: 耕平米田; 正俊大塚
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2030-06-22
Also published as: JP2012006771A

Description

本発明は、高炉スラグ、製鋼スラグ等の鉄鋼スラグを湿式で分級する設備に関するもので、特に高炉スラグのうちの徐冷スラグ及び製鋼スラグのうちの脱硫スラグの有効利用が図れる湿式分級設備に関するものである。

製鉄所で発生する鉄鋼スラグの中で、高炉スラグ及び製鋼スラグの処理について、以下に説明する。

高炉スラグは、高炉から出滓された溶融状態のスラグを、大量の水で急冷した水砕スラグと、徐冷した徐冷スラグに分類される。このうち、水砕スラグは、セメント原料等として有効利用され、一方、徐令スラグは、スラグ特有の潜在水硬性により強固な塊状の徐冷スラグが形成され、道路用路盤材等として有効利用されている。また、徐冷スラグは、天然石と同等の性質を持つことから、コンクリート用骨材等としても有効利用される。

一方、製鋼スラグは、高炉から出銑された溶銑を脱珪、脱硫、脱燐、脱炭等の予備処理を行った際に発生する脱硫スラグ、脱燐スラグ、脱炭スラグ等に分類される。これらの製鋼スラグは、路盤材等として有効利用される。また、CaO及びSiO₂が多く含まれているので、製鉄所内でも再利用されている。

ところで、前記高炉スラグのうち、徐冷スラグＡは、例えば図３（ａ）に示すように、破砕整粒プラント１で処理して、粒径が４０mm未満２０mm以上、２０mm未満５．０mm以上、５．０mm未満のものに選別している。そして、粒径が５．０mm未満の粉体は、破砕整粒プラント１の系外の篩２で、粒径が５．０mm未満２．５mm以上と２．５mm未満に篩分けしている。また、図３（ｂ）に示すように、破砕整粒プラントの操業を変更し、破砕を繰り返して２７mm未満に整粒する場合もある。

なお、前記のうち、図３（ａ）で説明した、粒径が４０mm未満２０mm以上のものはロックウール（断熱材）原料、粒径が２０mm未満５．０mm以上のものはコンクリート用粗骨材として、粒径が５．０mm未満２．５mm以上のものはコンクリートブロック用骨材、粒径が２．５mm未満のものはセメント用原料として再利用している。また、図３（ｂ）で説明した、粒径が２７mm未満のものは路盤材として再利用している。以後、コンクリート用粗骨材、コンクリートブロック用骨材、セメント用原料を総称してコンクリート用骨材という。

しかしながら、このうち、特に粒径が２０mm未満５．０mm以上のものは、屋内或は屋外で山積み保管している際にスラグ表面に付着している微粉が振動やスラグ同士の接触等により粒度・比重・組成等に偏りを生じ、スラグの粒度分布が変化して規定粒度分布から外れ、コンクリート用粗骨材としての品質が低下する。従って、再度、篩を実施して前記微粉を除去するようにしているが、従来、採用している乾式篩では表面に付着した微粉を効果的に除去することは難い。

また、前記製鋼スラグのうち、溶銑予備処理として実施される脱硫工程で発生する脱硫スラグＢには、鉄分が多く含まれる一方、微細な炭素粉が多く含まれているので、屋外で保管した場合に粉塵飛散等の環境汚染の懸念がある。

従って、図４に示すように、脱硫スラグＢに注水イして冷却ロ、屋内攪拌ハした後、水ピット３へ排滓ニし、外気に晒して自然乾燥（以下、風乾と称す。）ホした後、図３に示す破砕整粒プラント１で篩処理している。篩処理後は、磁選機等で脱硫スラグから鉄分を選別し、スラグは製鉄所内で再利用、鉄分は鉄原料として再利用している。また、選別された鉄分は不純物が少なく、かつ粒径サイズの揃った粒鉄であるため、高品質な鉄原料として販売できる。

しかしながら、硫黄の含有量が多い脱硫スラグを、水没後に風乾して表面が乾燥した状態で篩分けしただけでは、前記回収した鉄分に硫黄分の高い粉状のスラグが固着しているので、鉄源としての品質が低い。

そこで、例えば特許文献１では、冷却後に粉砕機で１〜５mmに粉砕整粒した製鋼スラグ粒に、混合機を使用して炭素含有回収粉粒と鉄分含有回収粉粒を添加混合し、高炉用焼結鉱原料の一部として使用することが記載されている。

また、特許文献１では、前記粉砕途中に磁選機で選別除去した製鋼スラグ中に含まれる鉄分を、篩で５mm以下に篩分けして鉄分含有回収粉粒とすると共に、５mmを超えるものは転炉鉄源、転炉冷却剤等の製鋼原料の一部に使用することも記載されている。

しかしながら、脱硫スラグを対象とする場合、スラグと鉄分の分離が十分にできていないので、回収した鉄分を溶鋼中に投入すると鋼中の硫黄分が増加し、品質低下をもたらすことは、従来と変わりがない。

特開２００１−１９２７４１号公報

鉄鋼スラグを分級する際に、本発明が解決しようとする問題点は、以下の２点である。第１は、徐冷スラグをコンクリート用骨材として破砕整粒した際に表面に付着した微粉を効果的に除去するのが難いので、保管の際に微粉が偏析し、粒度分布が変化して規定粒度分布から外れ、コンクリート用骨材の品質が低下するという点である。また、第２は、脱硫スラグは、スラグ中の硫黄分が高いので、回収された鉄分の表面には硫黄分の高いスラグが固着し、鉄源としての品質が低いという点である。

本発明は、高炉スラグ、製鋼スラグ等の鉄鋼スラグを分級して有効利用する際に、上述の従来技術が有する問題点を解消するものである。

すなわち、本発明の鉄鋼スラグの湿式分級設備は、微粉が偏析して保管中にコンクリート用骨材の粒度分布が変化することがなく、また、回収された鉄分の表面に硫黄分の高い脱硫スラグが固着しないようにするために、
破砕整粒或いは注水処理した鉄鋼スラグを所定の粒径に篩分けする湿式篩と、この湿式篩の篩下から、前記篩分けしたものよりも粒径が小さく比重の小さいものを遠心分離する湿式サイクロンを有することを最も主要な特徴としている。

本発明の鉄鋼スラグの湿式分級設備は、湿式篩で鉄鋼スラグを所定の粒径に篩分けするので、高炉徐冷スラグの場合は、破砕整粒したコンクリート用骨材の表面に付着した微粉の除去が可能になって、再度篩分けする必要がない。また、脱硫スラグの場合は、粒鉄が多く含まれているため、湿式篩で脱硫スラグを篩分ける事により、精度良く鉄分とスラグを分離する事ができる。また、脱硫スラグから回収した鉄分の表面に硫黄分の高い粉状スラグが付着するのを抑制できて、鉄分の回収率が向上するのと共に高品質の鉄源として有効利用が図れるようになる。

本発明の鉄鋼スラグの湿式分級設備において、鉄鋼スラグが破砕整粒した高炉徐冷スラグの場合は、湿式篩の上流に磁選機を設けて、湿式篩に投入する前の高炉徐冷スラグ中の地金を選別することが望ましい。

また、本発明の鉄鋼スラグの湿式分級設備において、鉄鋼スラグが注水処理した脱硫スラグの場合は、前述した様に湿式篩で脱硫スラグを篩分ける事により、精度良く鉄分とスラグを分離する事ができるが、磁選機を使用しても良い。

本発明では、湿式篩で鉄鋼スラグを所定の粒径に篩分けするので、高炉徐冷スラグの場合、コンクリート用粗骨材の表面に付着した微粉の除去が可能になる。従って、長時間山積みして保管した場合も、規定の粒度分布範囲から外れることがない。

また、同様の理由により、脱硫スラグの場合、水没後、風乾することなく湿式篩で処理するため、回収した鉄分の表面に硫黄分の高いスラグが付着するのを抑制できて、脱硫スラグと鉄分を効率良く分離回収できる。また、湿式処理のため、微細な炭素粉等の飛散も抑えることができる。

鉄鋼スラグが高炉徐冷スラグの場合における本発明の湿式分級設備の一例を説明する図である。鉄鋼スラグが脱硫スラグの場合における本発明の湿式分級設備の一例を説明する図である。従来の高炉徐冷スラグの分級設備の一例を説明する図で、（ａ）は粒径が４０mm未満２０mm以上、２０mm未満５．０mm以上、５．０mm未満のものに選別する場合、（ｂ）は破砕を繰り返して２７mm未満に整粒する場合である。従来の脱硫スラグの分級設備の一例を説明する図である。

本発明は、高炉徐冷スラグでは、破砕整粒プラントで破砕したスラグに付着した微粉を効率的に除去し、山積み保管中に粒度分布が変化せず、また、脱硫スラグでは、回収された鉄分の表面に硫黄分の高い脱硫スラグが固着しないようにするという目的を、湿式篩で鉄鋼スラグを所定の粒径に篩分けすることによって実現した。

以下、本発明の鉄鋼スラグの湿式分級設備について説明する。
先ず、本発明の高炉徐冷スラグの湿式分級設備の一例を、図１を用いて説明する。

Ａは高炉から出滓された溶融状態のスラグを徐冷し塊状になった徐冷スラグであり、破砕整粒プラント１で、粒径が例えば４０mm未満２０mm以上、２０mm未満となるように処理される。このうち粒径が４０mm未満２０mm以上のものはロックウール（断熱材）の材料として再利用される。一方、粒径が２０mm未満のものは、本発明では、受入ホッパー１１からベルトコンベア１２を介して磁選機１３に送り、鉄分を含む磁着物Ａａとそれ以外に選別する。

なお、路盤材の材料として再利用すべく、破砕整粒プラントの操業を変更し、破砕を繰り返して２７mm未満に整粒しても良いことは従来と同じである。

前記磁選機１３で磁着物Ａａを除去したものはベルトコンベア１２で一次分離湿式篩１４に送り、ここで水ｗを散布して、粒径が例えば２０mm未満１５mm以上、１５mm未満５．０mm以上、５．０mm未満２．５mm以上の３つに篩分ける。これら篩分けされたものは、いずれもコンクリート用骨材として再利用される。

一方、篩下の、粒径が２．５mm未満のものは、一次分級槽１５を介して二次分離湿式篩１６に送り、ここで、粒径が例えば２．５mm未満０．８mm以上のものと０．８mm未満のものに篩分ける。

篩下の、粒径が０．８mm未満のものは、二次分級槽１７を介して湿式サイクロン１８に送り、ここで、粒径が０．８mm未満０．０７５mm以上のものと、０．０７５mm未満のものに遠心分離する。

粒径が０．８mm未満０．０７５mm以上のものは、再度、二次分離湿式篩１６に送り、粒径が２．５mm未満０．８mm以上のものと合わされて篩分けられる。そして、粒径が２．５mm未満０．０７５mm以上のものは、コンクリート用細骨材の材料として再利用される。粒径が０．０７５mm未満のものは、スラリー槽１９に送り、ここで凝集沈殿剤を加えて凝集して沈殿させ、圧搾フィルタープレス２０で脱水ろ過する。この粒径が０．０７５mm未満のものは、セメント原料等として再利用される。

上記構成の本発明の湿式分級設備では、破砕整粒プラント１で破砕整粒した徐冷スラグＡは、一次分離湿式篩１４により篩分けする際に微粉は水で除去される為、その表面には微粉が付着しておらず、再度、篩分けする必要がない。また、これら篩分けしたものを、長時間山積みして保管した場合も、規定の粒度分布範囲から外れることがない。

徐冷スラグＡに含まれる鉄分を選別する場合は、上記構成のように一次分離湿式篩１４により篩分けする前に磁選機１３を配置して選別することが望ましい。

次に、本発明の脱硫スラグの湿式分級設備の一例を、図２を用いて説明する。
Ｂは脱硫スラグであり、微細な炭素粉の飛散防止のため、注水イして冷却ロ、屋内攪拌ハした後、水ピット３へ排滓ニする。

本発明では、水ピット３内の脱硫スラグを振動フィーダ２１に投入し、振動フィーダ２１を介して湿式振動篩２２に供給して散水しながら、３０mm以上の地金Ｂａと、３０mm未満の篩下に篩分ける。

篩下の脱硫スラグは、混合槽２３を介して一次分離湿式篩１４に送り、ここで水を散布して表面に付着した粉状の脱硫スラグを除去した後、地金Ｂｂと粉状のスラグに篩分ける。図２の例では、地金Ｂｂは、例えば粒径が３０mm未満１５mm以上と１５mm未満５mm以上と５．０mm未満２．５mm以上に篩分けている。

以上の地金Ｂａ、Ｂｂは、表面に付着する粉状の脱硫スラグが少ないので、硫黄分が低くなって製鋼原料として有効利用することができる。

一方、篩下の、粒径が２．５mm未満の脱硫スラグＢｃは、一次分級槽１５を介して二次分離湿式篩１６に送り、ここで、粒径が例えば２．５mm未満０．８mm以上のものと０．８mm未満のものに篩分ける。

篩下の、粒径が０．８mm未満のものは、二次分級槽１７を介して湿式サイクロン１８に送り、ここで、粒径が０．８〜０．０７５mmのものと、０．０７５mm未満のものに遠心分離する。

粒径が０．８mm未満０．０７５mm以上のものは、再度、二次分離湿式篩１６に送り、粒径が２．５mm未満０．８mm以上のものと合わされて篩分けられる。そして、粒径が２．５mm未満０．０７５mm以上のものは砂状スラグとして回収され、製鉄原料として再利用される。粒径が０．０７５mm未満のものは、スラリー槽１９に送り、ここで凝集沈殿剤を加えて凝集して沈殿させ、圧搾フィルタープレス２０で脱水ろ過する。この粒径が０．０７５mm未満のものは、脱水ケーキを回収し、製鉄原料として再利用される。

上記構成の本発明の湿式分級設備では、脱硫スラグＢに含まれる地金は、磁選機を使用せず、湿式振動篩２２、一次分離湿式篩１４により脱硫スラグＢと選別する。従って、地金Ｂａ、Ｂｂの表面には脱硫スラグの付着量が少なく、地金Ｂａ、Ｂｂの硫黄分が低くなって、製鋼原料として有効利用することが可能になる。

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疇であれば、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。

例えば、図１の例では、鉄鋼スラグを篩分ける湿式篩を一次分離湿式篩１４と二次分離湿式篩１６の２基設置しているが、湿式篩は１基でも良い。

１破砕整粒プラント
３水ピット
１３磁選機
１４一次分離湿式篩
１６二次分離湿式篩
１８湿式サイクロン
２２湿式振動篩
Ａ徐冷スラグ
Ｂ脱硫スラグ

Claims

破砕整粒或いは注水処理した鉄鋼スラグを所定の粒径に篩分けする湿式篩と、
この湿式篩の篩下から、前記篩分けしたものよりも粒径が小さく比重の小さいものを遠心分離する湿式サイクロンを有することを特徴とする鉄鋼スラグの湿式分級設備。
前記鉄鋼スラグが破砕整粒した高炉徐冷スラグであり、前記湿式篩の上流に、湿式篩に投入する前の高炉徐冷スラグ中の地金を選別して除去する磁選機を設けることを特徴とする請求項１に記載の鉄鋼スラグの湿式分級設備。