JP5576510B2 - 金属回収のためのステンレス鋼スラグおよび鉄鋼スラグの精製方法 - Google Patents

Description

本発明は、規定の生成物粒子サイズおよび規定の性質を持つ生成物としてのケイ酸塩画分の同時生成を伴う、金属の回収のためのステンレス鋼スラグおよび鉄鋼スラグ（ＢＯＰ、電気アーク炉スラグ等）または改質鉄鋼スラグの精製方法に関連する。

ステンレス鋼スラグは、高合金鋼の生産において副産物として発生するスラグである。ステンレス鋼スラグは主として（およそ８０から９０重量％）、主成分がケイ酸二カルシウムであるケイ酸塩マトリックスと、鋼と、クロム、ニッケル、マンガン、モリブデン、バナジウム等の追加合金元素とから生じて、ケイ酸塩マトリクスに囲繞および包囲された細粒の形または凝集体の形の純金属と様々な合金および酸化物として存在する金属部分とで構成される。ステンレス鋼スラグ中の金属含有量は、冶金プロセスと追加される原料とに応じて変化し、およそ５から１０重量％でよい。予備濃縮の後では、このようなスラグの金属含有量は２０から３０重量％であるとよい。

鉄鋼スラグ、例えばＢＯＰ（塩基性酸素プロセス）および電気アーク炉スラグにおいて、鉄はほぼ化学結合状態で存在する。含有金属とケイ酸塩画分とを精製および生成するには、鉄鋼スラグが、化学的精製の前に還元処理を受け、含有金属がほぼ遊離状態で存在する改質鉄鋼スラグとして存在する。このようなスラグの金属含有量は、概して１０と３０重量％の間で変動する。

金属は、一部は自由に存在するが、大部分はケイ酸塩マトリクスへの付着物として存在する。金属を取り出すには、破砕または精製プロセスが必要である。精製プロセスは、粉砕、整粒、選別、分類プロセスを包含する。

ステンレス鋼の生産または鋼の生産に戻すためのステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグからの金属の効率的回収は、例えばステンレス鋼の金属合金についての原料の不足および比較的高いコストを考えると、不可避である。加えて、ケイ酸塩画分は建設材料としてできる限り無制限の利用が可能である。

実質的にはケイ酸塩を含有しない金属画分と金属をほぼ含有しないケイ酸塩画分とが生成される精製方法が望ましい。ステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの構成要素のリサイクルは、さもなければ必要となるこのようなスラグの保管場所に関しても望ましく、これはコストと関連しており環境問題にも関係する。加えて、規定の生成物粒子サイズと規定の性質とを持つケイ酸塩画分は、市場性の高い生成物となる。

周知の精製技術では一般的に、破砕または粉砕、整粒／選別、および分類段階のための湿式プロセスが用意される（特許文献１）。予備粉砕されたスラグの微粉砕は、概してロッドおよびボールミルで行われる。整粒／選別には、ふるいまたはハイドロサイクロンが用意され、密度分類には沈殿ユニット、スパイラル分離器、またはスクリュー分級器が使用される。湿式精製では、およそ８０重量％の金属回収が容易に行われる。

周知の湿式精製の短所は、すべての地域で調達できるわけではない水の入手必要性と、水処理および水路のための、そして特に例えば＜６ｍｍという粒子サイズへの粉砕のための比較的高いコストである。湿式方法を利用した精製の別の短所は、重金属の溶出と、これに関連する環境への潜在的リスクである。

特許文献２は、最初の乾式、次の湿式の粉砕または細粒化、整粒または選別、および分類の段階を含む精製方法を開示している。未処理スラグは、選択的な衝撃による細粒化、ふるい、磁気分離器、渦電流および誘導分離とともに空気沈降を利用して、＜２０ｍｍの粒子サイズの生成物まで破砕されてから、＞２ｍｍの粒子サイズを持つ第１粒子画分と、＜２ｍｍの粒子サイズを持つ第２粒子画分とに分離される。第１粒子画分は攪拌ユニットへ給送されて、金属画分、中間生成物画分、および粒子混合画分に分離される。金属画分は最終生成物に相当し、中間生成物は金属の遊離のための粉砕ユニットに戻され、粒子混合物は建築工事のための市場性の高い生成物である。第２粒子画分は、濃縮段階とボールミルと二つの水除去用螺旋要素とで構成される微小材料純化段階に送られる。

粉砕、選別、および分離の段階が乾式条件のみで実行される乾式精製作業も知られている。スラグの金属成分の磁化性を分離基準として利用する磁気分離器が、分類に使用される。加えて、例えば金属とケイ酸塩マトリクスとの密度差に基づく空気沈降ユニットによる乾式密度分類プロセスが知られている。金属が誘導センサによって認識されて圧縮空気により流路を運ばれるセンサ分類技術も知られている（特許文献３）。

これらの純粋な乾式プロセスでは、原則としてスラグの選択的な粉砕を容易にするハンマーミルまたは衝撃ミルでの未処理スラグの粉砕が行われる。これらのミルのロータの比較的高い速度は、不都合であるばかりでなく、調節の可能性を制限する。固有の高い磨耗のほかに、金属粒子の応力付加および変形と関連して超微粒子が高い比率で存在し、これも微粒子および超微粒子の画分を増加させる。他方、衝撃エネルギーの低下は、スラグの機械的な破砕を不充分にするため、金属粒子が完全には遊離または解離しない。粉砕プロセスの後で初めて生成物全体が選別および分類されるので、少なくない金属部分がケイ酸塩画分とともに排出される。これは、ケイ酸塩画分の品質の低下と、これに対応した金属画分における金属の収率低下に関連している。続いて行われる高コストの微粒子および超微粒子画分の分離のみによって、これへの対応が可能である。

米国特許第５４２７６０７号明細書 独国特許出願第１０ ２００４ ００５５３５号明細書 国際公開第２００９／０７７４２５号

金属粒子の破砕または遊離と、ステンレス鋼スラグおよび改質鉄鋼スラグの金属粒子または金属部分とケイ酸塩部分との選択的分離とを伴う低摩耗でエネルギー効率の良いケイ酸塩マトリクスの粉砕を確実に行うとともに、多様な初期スラグ組成と金属画分およびケイ酸塩画分の品質に関する多様な要件とに適応可能である、ステンレス鋼スラグおよび改質鉄鋼スラグからの金属回収のための普遍的な乾式精製方法を用意することが、本発明の目的である。

本発明によれば、請求項１に記載の方法によりこの目的が達成される。有用かつ好都合な実施形態は、下位請求項の特徴であって図面の説明に記載される。

進歩性を持つ精製方法の本質的な部分は、ステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの選択的粉砕であって、金属画分が機械的応力によって破砕または遊離される間にケイ酸塩画分が粉砕され、こうしてケイ酸塩付着物が精製される。金属画分の最初の粒子サイズおよび粒子形状は、本質的に維持される。

本発明は、ステンレス鋼スラグのためと改質鉄鋼スラグのための乾式のみの精製プロセスにローラミルを使用するという基本的な発想に基づいている。ローラミルは、上に形成される粉砕ベッドのための粉砕トラックと、粉砕ベッドの上で転動する粉砕ローラとを包含する。本発明によれば、ステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグが最大１５０ｍｍまでの給送粒子サイズでローラミルへ給送され、ここで粉砕および解凝集が行われる。

これに関して、ローラミルが好ましくはロッシェタイプのローラミルであることは言うまでもないが、水平、傾斜、または凹状の粉砕トラックと、円錐形または円筒形または球形の粉砕ローラとを包含するボールリングミル、スプリングローラミル、ローラパンミル、パングラインダ、および振り子式ローラミルなどの回転ミルでもよい。粉砕ローラは、その自重やスプリングシステムにより、または材料ベッドで好都合な粉砕が行われるように粉砕ベッドに対する調節が弾性により連続的に行われる油圧式または油圧空気式の作動シリンダを用いて押圧される。

水平の粉砕プレートと粉砕プレートの粉砕トラックの上で転動する円錐形の粉砕ローラとを備えて、円錐形粉砕ローラのシェル状表面が粉砕トラックに対して実質的には平行に延在するロッシェローラミルの使用は、せん断部分による高圧粉砕と純粋な高圧粉砕の両方が行われて粉砕プレートの回転ポイントに対する粉砕ローラの軸位置を介してこれらが調節されるので、進歩性を持つ乾式精製方法には特に適している。

せん断部分による高圧粉砕が実行される場合には、供給されるステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの有効な粉砕および解凝集がケイ酸塩画分からの金属画分の分離によって達成されることが分かっている。その際に円錐形ローラは水平粉砕トラックに対して１５°傾斜して配置され、粉砕ローラ軸は粉砕トラック面の上で粉砕プレート軸と交差している。

原則として、粉砕プレートまたは粉砕パンの直径と粉砕ローラのサイズおよび数に関して異なっている多様なサイズのローラミルが使用可能である。ゆえに、２個、３個、４個、５個または６個の粉砕ローラを備えるローラミルが使用されるとよい。ミルサイズの増大とともに粉砕ローラの数も増す。

供給されるステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの選択的粉砕は、圧縮応力と構造的に可変のせん断部分とにより、または圧縮応力のみにより、ローラミルで達成されることと、粉砕の後で金属粒子およびケイ酸塩粒子は自由となり相互に分離可能であることが分かっている。

ローラミルと分級器との組み合わせを使用する際には、ケイ酸塩マトリクスの粉砕と金属粒子の破砕または遊離の直後に、金属画分からのケイ酸塩画分の分離が実行されるとよい。

原則として、気流モードにしたがって、またはいわゆる溢流モードにしたがって作動するローラミルにおいて、進歩性を持つ精製方法が実行可能である。気流モードでのローラミルは、ローラミルに載置されるかローラミルと一体化された分級器を包含する。粉砕、破砕、および解凝集が行われたスラグの、金属およびケイ酸塩画分への分類または分離は、空気掃引ローラミルにおいて行われる。

溢流型ミルとも記される溢流モードによるローラミルでは、細粒化された材料が粉砕プレートエッジまたは保持リムを下向きに通過してミルから排出される。ケイ酸塩画分からの金属画分の分離は、外部の整粒、選別、または分級装置で行われる。気流モードまたは溢流モードでのローラミルに関するさらなる詳細を、図２および３に関連して説明する。

金属およびケイ酸塩画分への分類および／または分離は、二つの画分の原密度の違いに基づいて行われる。ローラミルでの選択的粉砕により、また対応の粒子形状での原密度の差により、フロースクリーニングに実際に使用されている空気分級が、密度に応じた分類に使用可能である。

驚くことに、粉砕プレートまたは粉砕トラックにおける粉砕プロセスでは、画分の密度に従った積層状態に相当する積層状態が見られる粉砕ベッドが形成されることが確認されている。ほぼ粉砕されていない金属画分の金属粒子は、主として球形で存在する。平面状または柱状の粒子が生じることもある。金属粒子は粉砕トラック上で濃縮されて低層を形成するのに対して、軽いケイ酸塩粒子は金属粒子層の上に沈積する。

気流モードでのローラミル、すなわち好ましくはロッシェタイプの空気掃引ローラミルの使用時に、粉砕プレートまたは粉砕パンのエッジまたは保持リムで金属画分の金属粒子とともに溢れた場合には、主としてケイ酸塩粒子が内側の空気またはガスの循環と外側の空気またはガスの流れの両方によって捕集され、ガスまたは空気案内装置を介して粉砕エリアへ給送され、ほとんどが分級器のハウジング付近に達する。

金属とケイ酸塩の粒子の分離は、高い密度差に基づいて、粉砕プレートのエッジまたは粉砕パンのエッジや保持リムを通過した後で行われる。原密度の低いケイ酸塩画分は、気流の上昇とともに分級器へ搬送される。

分級器を通過しなかった粒子は、粗過ぎるケイ酸塩粒子、または完全には破砕されていない金属をまだ同伴しているケイ酸塩粒子である。空気掃引ローラミルが停止した後で、実質的に純粋でありゆえにケイ酸塩の少ない金属画分が粉砕プレートに存在することが、実験で確認されている。しかし、粉砕プロセス中には、この金属画分は粉砕プレートには残らず、次の給送材料の流れによって動かされる。したがって、ミルへの給送量、ひいては処理量は、ドエル時間、ひいては金属粒子の機械的応力の強度に影響するパラメータである。粉砕ベッドまたは粉砕プレートでのドエル時間が長くなると金属粒子の破砕の程度が高くなることが確認されている。

金属粒子は、粉砕プレートの保持リムまたは粉砕プレートエッジを連続的に流れて排出される。

密度に従った積層状態に相当して粉砕トラックまたは粉砕プレートに見られる進歩性を持つ層状または階層は、例えば平面としての、またはミルの中心に対して傾斜を持った粉砕トラックの形成のほかに、粉砕パン速度、粉砕ローラの接触圧力、空気品質、および保持リングの高さによって決定される。原則として、粉砕トラックエッジの周囲に配置される保持リングは、粉砕材料のあまりに急速な流出を防止するためのものである。保持リングの高さが変更可能であって、ステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの多様な組成と、所望するケイ酸塩および金属画分の純度に対する適応が保証されると好都合である。高さのほかに、保持リングの外側輪郭または断面は、例えば、一つが保持リングの一定厚さから外れて、この保持リングが下方エリアは厚く上方エリアは薄くなるように傾斜した内壁を備えるという点で、異なった形状を持ってもよい。保持リムを高くすることにより、主として金属画分で構成される高い粉砕ベッドが粉砕プレートに形成される。原則として、保持リムが無く粉砕パンまたは粉砕プレートを備えるローラミルが使用されてもよい。

粉砕ベッドに加えられる粉砕圧力を上下させられるように、供給されるステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの組成に応じて、ローラミルでの粉砕ローラの幅および幾何学形状が変更可能であると、特に好都合である。

粉砕圧力、ひいてはステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの機械的応力の程度が連続的に調節され、ゆえに異なる組成を持つステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグにより金属画分およびケイ酸塩画分の生成物の質が最適化されると、さらに好都合である。

使用が好ましいロッシェ粉砕ミルでは、ステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの粉砕および金属粒子の遊離とともに、高温ガス、例えば高温空気が、ガスまたは空気案内装置を介して粉砕エリアへ、または溢流ミルを使用する場合には外部分級段階へ給送される場合に、乾燥が実施されることが可能である。給送材料の乾燥は、分級器の効率を高める。湿気による金属およびケイ酸塩粒子の凝集が、こうしてほぼ回避される。加えて、乾燥した生成物はサイロでの取り扱いが可能である。さらに、例えば道路アスファルトの生産用の添加材料としてケイ酸塩画分が後で使用される場合には、別の乾燥段階が回避される。

ローラミル、あるいは空気掃引または溢流ローラミルからの排出の後で、ケイ酸塩画分および金属画分に別の分級が行われると好都合である。こうして、とりわけ異なるステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの供給によりこの画分での金属分布が変化するという事実が考慮される。例えば、異なる生成物および生成物品質を得るため、分級または選別装置として少なくとも一つのスクリーンがミル排出口の下流に配置されるとよい。

ロッシェタイプのローラミルにおけるステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの精製では、選択的な粉砕によって金属粒子がごくわずかな応力を受けることと、破砕の後では、最初のほぼ球形を実質的に保持して変形していないことが証明されている。これは、調節可能かつ制御可能な粉砕圧その他によって保証される。金属粒子が主として球形で存在して変形していない限り、粉砕または破砕は、低いエネルギー消費量と、さらに粉砕成分の摩耗低下と、特に粉砕プレートの上または保持リムを越える良好な流作用と関連するものである。金属粒子の形状が保持され変形されないことは、続く冶金プロセスでのリサイクルに好都合な作用を及ぼす。主としてロッシェタイプのローラミルでは、粉砕パンに対して垂直に延びる平均ローラ直径のエリアに関して、２００から２０００ｋＮ／ｍ^２の範囲の作動圧力が実現する。粉砕ローラの接触圧力、ゆえに粉砕力が連続的に設定されて、供給されるステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグと、金属画分およびケイ酸塩画分の所望の品質とに応じて調節可能であると、好都合である。

作動圧力の上昇は金属画分の高い純度に関係することが実験で証明されている。しかし、臨界圧力を超えた場合には、金属粒子の望ましくない変形が生じる。

ローラミルに一体化されて、粉砕エリアの上方に配置されるか、「下方」分級については粉砕プレートエッジの下方または粉砕パンの下方エリアの環状室に配置される（ＥＰ １ ９４８ ３６０ Ｂ１）分級器は、狭い帯域幅とともに広い帯域幅の粒子サイズ分布を行う動的ロッドバスケット分級器、例えばタイプＬＳＫＳまたはＬＤＣ（ロッシェ動的分級器）のロッシェロッドバスケット分級器であると好都合である。代替的に、一つ以上の分級器がローラミルの外側に配置されてもよい。分級器ロータ速度とガススラグ流の体積流量とは、広い境界内に設定されると好都合な個々の分級器に望ましい分離粒子直径を決定する。

分級器を前後に配置することにより、他の異なるケイ酸塩生成物、例えば＜０．５００ｍｍの粒子サイズを持つ金属部分を含む微小画分、または細かさの異なるケイ酸塩画分が生成される。このような多段階分級では、静的と動的の両方の分級器が使用されるとよい。

一体的な分級器を備える空気掃引ローラミルの代わりに、外部分級とともにローラミルが操作されてもよい。ローラミル内では分級器への材料搬送は行われず、代わりに、選別または分類される粉砕材料が、粉砕プレートからまたは粉砕パンからの溢流の後で機械的コンベヤユニットにより、一つ以上の動的および／または静的分級器へ給送される。排出が一緒に行われる金属およびケイ酸塩画分の多段階分級は、上述した長所を有する。

分級器ロータを通過しなかったスラグ粗粒子は、さらなる粉砕のため分級器の粗粒子コーンを介して粉砕プレートへ戻される「付着材料」も含有することが確認されている。各粉砕または解凝集プロセスの直後に選別または分級が行われる限り、空気掃引ローラミルでの粉砕プロセスがスラグ粒子の過粉砕を防止するのは明らかである。同時に分級プロセスは、まだ粉砕されていないか充分に破砕されていない給送材料が排出されることを防止する。

ローラミル、特にロッシェタイプの空気掃引ローラミルの使用の長所は、幾つかのプロセス段階がまとめられて実質的には同時に実行されることに見られる。これらは、粉砕、解凝集、乾燥、および分級であり、搬送も含む。さらなる長所は、エネルギー効率と、低摩耗と、リサイクル可能な金属画分とさらに利用可能なケイ酸塩画分の両方を一つのアセンブリで生成できることである。こうしてケイ酸塩画分は、その規定の生成物粒子サイズおよび純度により、例えば建設材料産業で使用が可能な高品質の生成物にもなる。

ローラミルにおけるステンレス鋼スラグおよび改質鉄鋼スラグについての進歩性を持つ粉砕および磨砕の本質的な特徴は、ステンレス鋼スラグおよび鉄鋼スラグの精製のための乾式プロセスばかりでなく、乾燥プロセスでもある。乾式プロセスの結果、従来の湿式スラグ精製では周知の水路および排水構造が不要である。その結果、湿式粉砕の場合に見られるように、スラグに含有される重金属や他の有害物質の溶出がこうして生じることがない。同時に、費用のかかる水処理とこれから分離された固体の廃棄を含む処理が不要であり、原則として節水が達成される。進歩性を持つ粉砕において本質的なのは、これまで周知の方法と比較して、必要な粉砕エネルギーと、金属粒子、例えばステンレス鋼粒子の形状の保持とが著しく低下することである。精製技術が一つのユニットに限定される限り、プロセスの単純化、全体としての磨耗の軽減、そして低エネルギー消費量による総エネルギー消費量の削減が達成される。加えて、粉砕ローラの作動圧力、ゆえに粉砕力のオンライン制御が特に好都合に適用されることにより、分離された金属およびケイ酸塩の画分の品質が確実に制御可能で一定したものになる。とりわけ、精製されるスラグの組成の変化にも対応可能である。加えて、金属およびケイ酸塩画分の生成物品質の変動が、ほぼ回避される。

ロッシェローラミルに固有で構造上の影響可変な値―ミルタイプまたはミルサイズ、分級器タイプ、モジュール、保持リム、粉砕ローラ形状、粉砕圧力、回転速度、粉砕パン、給送量、分級器回転速度、ガス体積流量、ガス温度―の利用が可能である。ゆえに粉砕プレートまたは粉砕パンの回転速度は、ローラミルの処理量、ひいては破砕の程度と生成物の品質とに影響する。給送量を変えることにより、生成物品質も影響を受ける。給送量の減少は、粉砕パンでのドエル時間の延長と、ひいては破砕の程度の上昇と密接に関係した集中的な応力付加を招き、逆もまた同様である。速度制御ファンを介して連続的に調節可能であるミルでの空気またはガスの体積流量は、重画分としての金属画分の排出と、軽いケイ酸塩画分の分級とを決定する。湿ったステンレス鋼スラグまたは湿った改質鉄鋼スラグの場合には、高温ガス発生器の使用が可能であり、粉砕乾燥プロセスが実行されるとよい。

図面と実行された試験とを参照して、本発明を以下でより詳細に説明する。

密度にしたがった積層状態に相当する積層状態が粉砕パンの上に見られる、ステンレス鋼スラグおよび改質鉄鋼スラグについての進歩性を持つ精製のためのロッシェタイプの空気掃引ローラミルの概略断面図である。 進歩性を持つ精製方法を実行するための図１によるロッシェタイプの空気掃引ローラミルを含むプラント図である。 進歩性を持つ精製方法を実行するための溢流モードでのロッシェタイプのローラミルを含むプラント図である。

図１は、粉砕エリア５において垂直ミル軸４を中心に回転するとともに粉砕ローラ６上で転動する水平配置の平面状粉砕プレート３を備える、ロッシェタイプの空気掃引ローラミル２を断面図で示す。分級器７が空気掃引ローラミル２に一体化され、この分級器７は粉砕エリア５の上方に配置されている。この例では、篭形ロータ分級器である。

ケイ酸塩画分１１、金属画分１２、または金属球か細粒の形の金属粒子と、金属の付着物１３およびケイ酸塩マトリクスとで主に構成される、好ましくは＜１５０ｍｍの給送粒子サイズを持つ給送材料１０としてのステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグが、中央給送口９を（あるいは不図示の横給送口も）介して、空気掃引ローラミル２に供給される。

給送材料１０は、遠心力の結果として粉砕プレート３の上を粉砕プレートエッジまで移動することにより、油圧空気圧式に懸架された粉砕ローラ６の下を通過するが、うち一つの粉砕ローラのみが図１に示されている。

ケイ酸塩画分１１と金属画分１２との間の密度差のため、粉砕プロセスで破砕された金属画分１２の粒子で構成される下層と、ケイ酸塩画分１１の軽い粒子で構成される上層とを包含する密度による積層状態が、粉砕プレート３の上に形成される。矢印Ａは、粉砕プレート３の回転による遠心力作用のため、下方金属画分１２と上に位置するケイ酸塩画分１１の両方が粉砕プレート３の周囲の保持リム１４を越えて、上向きガス流の影響下に入ることを示すためのものである。こうして軽いケイ酸塩画分１１は上昇ガス流１５によって運ばれて、ガス空気案内装置としてのルーバーリング（不図示）を備える環状流路１６を介して粉砕エリア５へ進む。ガス流１５により、中空粒子として描かれたケイ酸塩画分１１の粒子ばかりでなく、付着物１３つまり金属部分を含むケイ酸塩粒子も、分級器７へ給送される。ケイ酸塩画分１１の微小部分の分離は分級器７で行われ、微小材料排出口（不図示）を介して上向き（矢印Ｂを参照）に運ばれる。ケイ酸塩画分１１の粗粒子１７および付着物１３と金属画分１２の微粒子１９も、分級器７を通過できず、過大材料コーン１８を落下して粉砕プレート３へ戻る。

粉砕プロセスで破砕された金属画分１２の金属粒子は、粉砕プレート３には残らず、保持リム１４を越えて外向きに移動する。高密度のため、金属画分１２の金属粒子は重力の影響を受けて環状流路１６を通り排出口（不図示）を介してミルから出る。

図２のプラント図は、載置型または一体型の分級器２１を含む気流モードのロッシェローラミル２０を備える一般的な設備構造の例を示す。このローラミルは、空気掃引ローラミルとも呼ばれる。給送材料２２として、ステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグがコンベヤユニット２３に達する。ローラミル２０へ送られる前に供給材料から大きな金属片を除去するため、コンベヤユニット２３の上方には金属検出器２４が設置されている。検出された材料は、二股シュート２５を介してサイロ２９へ給送される。

任意であるが、ベルト上磁気分離器などの磁気分離器２６がコンベヤユニット２３の上方に設けられてもよい。

給送材料２２は、計量ベルト２７を介してローラミル２０に進む。例えば給送シュートの機械的空気シール２８としてのバケットホイールロックによって、ローラミル２０からの空気の排除が確実に行われる。給送材料の粉砕および解凝集と、同時に金属画分およびケイ酸塩画分への分級または分離は、空気掃引ローラミル２０で行われる。そのため、粉砕、解凝集、および分級または分離に必要なのは一つの装置のみである。

粉砕プレートの保持リムを越えて搬送された金属画分３０の粒子（図１も参照）は、排出要素３１とコンベヤベルト３２とを介して、金属画分サイロ３３へ進む。必要であれば、指定の金属画分、例えば微小金属画分３５と粗大金属画分３６を別々に用意して、整粒／選別の後でこれらが対応のサイロ３７，３８へ進むように、整粒または選別集合体３４または複数の整粒集合体（不図示）が、任意でこの材料流の中間に配置されてもよい。

ケイ酸塩画分４０またはダスト状のケイ酸塩マトリクスは分級器２１を出て、次のフィルタ３９で分離される。任意であるが、サイクロン４１またはサイクロンバッテリとフィルタ３９との組み合わせが設けられてもよい。サイクロン４１は、粗い材料とともにケイ酸塩マトリクス４０にまだ含有されている何らかの金属粒子４２を分離する機能を有し、金属粒子はその後、流路を通ってサイロ４３へ送られる。次に、サイクロン４１またはフィルタ３９のサイクロンバッテリからの微小材料から、ダストが除去される。

フィルタ３９の後のダスト状ケイ酸塩マトリクス４０の材料流は、排出要素４４および生成物運搬装置４５を介して、対応の生成物サイロ４６へ進む。

フィルタ３９を出たプロセスガス流４７は体積流量計４８を通って、概して速度制御ドライブを装備するミル換気装置４９に達する。

プロセスガス４７の大部分は、熱容量の使用のための再循環ガスダンパ５１を備える再循環ガスライン５０を介して、空気掃引ローラミル２０へ戻される。プロセスガス４７の残部は、煙突（不図示）を介してプラントから出る。

粉砕される給送材料の水分のために必要な場合には、高温ガス発生器５２を利用して追加の熱が提供されてもよい。高温ガスは再循環ガスライン５０へ供給されて再循環プロセスガスと混合され、空気掃引ローラミル２０へ給送される。

ロッシェ粉砕技術の変形としてのいわゆる溢流モードでのロッシェローラミルを用いた進歩性を持つ精製方法の実行例についての主要構造のプラント図が、図３に示されている。

給送材料２２の供給は、ほぼ図２によるプラントのように行われる。同一の特徴には同一の参照番号が使用されている。

精製されるステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグが、給送材料２２としてコンベヤユニット２３へ供給される。溢流モードでローラミル６０へ給送される前に給送材料２２から大型金属片を除去するため、金属検出器２４がコンベヤベルト２３の上方に設置されている。方法によって必要とされる範囲で、ベルト上磁気分離器などの磁気分離器２６が任意でコンベヤベルト２３の上方に設けられるとよい。検出または分離された材料は、二股シュート２５を介して異物用サイロ２９に進む。給送材料２２は、計量ベルト２７を介して溢流ローラミル６０に進む。

溢流ローラミル６０では、給送材料２２の乾式粉砕が行われる。粉砕および解凝集が行われた粉砕材料６１の全体が、粉砕プレートエッジまたは粉砕プレートの保持リムまたは粉砕パンを越えて搬送され、下方ミル排出口から排出される。排出要素６２およびコンベヤ装置６３を介して、この実施形態では静的分級器である分級器６５に送られる。静的分級器６５では、金属画分３０がケイ酸塩画分４０から分離される。

分離された材料画分３０は、サイロ３３に収容される。必要だと考えられるならば、それぞれのサイロ３７，３８へ給送される複数の金属画分３５，３６を生成するため、スクリーンまたは複数の選別集合体３４が金属画分３０の材料流に任意で配置されてもよい。

本質的にケイ酸塩画分４０で構成される材料流が静的分級器６５を出ると、この材料流は別の分級器、例えば動的分級器６６へ給送される。この動的分級器６６では、まだ適切に粉砕されていないケイ酸塩画分４０の粒子が粗粒子６７として分離され、粗粒子リターンライン６８を介して給送材料２２、ゆえに溢流ミル６０へ戻される。

ダスト状のケイ酸塩画分４０は、動的分級器６６を出て、次のフィルタ３９、あるいは任意でサイクロン４１またはサイクロンバッテリとフィルタ３９との組み合わせで分離される。サイクロン４１では、ケイ酸塩画分４０にまだ含有されている金属粒子４２が分離され、サイロ４３へ給送される。

ケイ酸塩画分４０からの生成物は、フィルタ３９の後で排出要素４４および生成物コンベヤ装置４５を介してサイロ４６へ進む。

プロセスガス４７の経路は、図２の気流モードでのローラミルを備える変形と類似している。フィルタ３９の後には、体積流量計４８と、速度制御ドライブを備えるミルファン４９とが設けられている。プロセスガス４７の一部は送気管（不図示）を介してプラントから出る。再循環ガスライン５０とそこに配置された制御ダンパ５１とにより、プロセスガス４７は静的分級器６５の入口へ給送される。材料の水分が増加している場合には、高温ガス発生器５２が接続される。プロセス空気としての外気６９が、ダンパ７２を備えるノズル７１を介して静的分級器６５へ吸引される。

工業的規模で試験が実行された。

ＬＯＥＳＣＨＥ ＧｍｂＨの実験用ミルで実行された実験の最初の目的は、金属回収のためのステンレス鋼スラグまたは鉄鋼スラグの精製についてロッシェタイプのローラミルの一般的適性を実証することであった。

一般的適性が確認された後で、ケイ酸塩画分の金属含有量の同時削減とともにステンレス鋼画分の金属含有量の増加が達成されるように、ローラミルのプロセスパラメータが設定された。

予備濃縮されたステンレス鋼スラグであるステンレス鋼スラグが、試験に使用された。これは、分類プロセスによりおよそ５から２５〜３５重量％の金属からステンレス鋼部分が濃縮されたことを意味する。

給送粒子サイズは０から４ｍｍ、給送湿度は８から１５重量％、そして給送材料中の金属含有量は２５から３５重量％であった。

ステンレス鋼スラグについての進歩性を持つ精製のための粉砕試験が、図２のプラント図に対応して実行された。以下のプロセスパラメータおよび構造パラメータは、実験用ミルの設定に関連したものであり、以下に記載される帯域幅の試験中に一部変更された。
１．作動圧力：２００から２０００Ｎ／ｍ^２（粉砕パンに対して垂直に延びる平均ローラ直径のエリアに関して）
２．粉砕パン速度：変化しなかった
３．分級器速度 ６００から２０Ｕ／分^−１
４．プロセスガス体積流量 １０００〜２２００ｍ^３／時（作動状態）
５．ミル後の温度 一定（およそ９０℃）
６．保持リム高さ ４〜２０ｍｍ
以下の試験結果が得られた。
生成物粒子サイズ：
１．金属画分 ０〜４ｍｍ
２．ケイ酸塩画分 ６３μｍに対して５〜５０重量％の残留物

表１：試験結果―金属収率および含有量

粒子が細かくなるほど金属画分の金属含有量が減少することが分かった。細かい画分の整粒または選別とこのような分類によって、残りの粗い金属画分の金属含有量が著しく増加し得る。

分級器から排出されるケイ酸塩画分は、やはり一定の金属部分を含有している。ローラミルの調節能力により、特にプロセスガス体積流量および分級器パラメータにより、ケイ酸塩画分の生成物純度を向上させることが可能であった。

スラグ試料、付着の程度、所望する金属およびケイ酸塩画分の純度、そしてケイ酸塩画分の生成物粒子サイズに応じて、最適な作動圧力は４００から１２００ｋＮ／ｍ^２の範囲であることが、粉砕試験で確認された。

処理量の減少とともに金属画分では純度が上昇することが分かった。低処理量では、粉砕パンまたは粉砕プレートでの金属粒子のドエル時間が長くなる。こうして、作動圧力が同じままであっても機械的応力が上昇し、ゆえに金属粒子に残っているケイ酸塩マトリクスの付着物が除去される。

所望する生成物品質に応じて、粉砕部品または粉砕ツールによって粉砕材料に加えられるせん断力の一部を調節することができ、せん断部分による高圧粉砕、またはせん断を伴わない高圧粉砕（ＥＰ １ ５５４ ０４６ Ａ１を参照）が選択されると好都合である。

Claims (20)

1. 金属の回収のためのステンレス鋼および鉄鋼スラグの精製方法であって、
   前記ステンレス鋼スラグまたは鉄鋼スラグが乾式粉砕、解凝集、選別、および分類プロセスへ給送され、金属画分と少なくとも一つのケイ酸塩画分とが生成され、前記鉄鋼スラグが予め還元処理を受けて改質鉄鋼スラグとして給送される方法であり、
   粉砕トラックと粉砕ベッド上で転動する粉砕ローラとを備えるローラミルが前記粉砕および解凝集に使用され、
   １５０ｍｍまでの給送粒子サイズを持つステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグが前記ローラミルへ給送され、
   粉砕パンに対して垂直に延びる平均ローラ直径のエリアに関する作動圧力が、スラグタイプ、前記スラグの金属含有量、前記金属およびケイ酸塩画分の付着の程度および所望の純度、及び生成物粒子サイズに応じて２００から２０００ｋＮ／ｍ^２の範囲に設定され、金属粒子の形状を維持している間に、前記粉砕および解凝集が実行される、
   ことを特徴とする方法。
2. 粉砕、解凝集、および必要に応じて乾燥と、前記金属画分およびケイ酸塩画分への分離が実行されるローラミルおよび分級器の組み合わせが使用される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 一体的分級器を備える空気掃引ローラミルが、粉砕、解凝集、選別、分類、および乾燥に使用され、
   粉砕パンまたは粉砕プレートにおける自由および破砕金属粒子の濃縮と、粉砕パンまたは粉砕プレートエッジ、あるいは前記粉砕パンまたは前記粉砕プレートの保持リムを介した搬送の後に、前記金属画分が連続的に下方へ除去されることで前記ケイ酸塩画分から分離される、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 外部選別および分類を含む溢流モードのローラミルが、前記粉砕、解凝集、および選別に使用され、
   前記金属画分の自由および破砕金属粒子と前記ケイ酸塩画分の粒子との混合物が粉砕プレートあるいは粉砕パンエッジまたは保持リムを介して搬送され、コンベヤ装置を用いて分級器または分級器の組み合わせへ給送され、前記金属画分およびケイ酸塩画分に分離される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記ケイ酸塩画分と微小金属粒子とともに付着物が空気圧により前記分級器へ搬送され、充分に細粒化された粒子が微小材料として排出されるのに対して、前記ケイ酸塩画分の粗い粒子と微小金属粒子とともに付着物が前記分級器を通過せず、さらなる粉砕および解凝集のため前記粉砕プレートへ戻される、
   ことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
6. 前記溢流モードのローラミルから排出された自由および付着金属粒子と前記ケイ酸塩画分の粒子との混合物を包含する粉砕材料が分級器へ給送され、粗粒子からの微小ケイ酸塩画分の分離のため、前記ケイ酸塩画分が本質的に金属を含まずにガス流中を動的分級器へ給送されるのに対して、細かい金属粒子からの粗い金属粒子の分離のため、前記金属画分が除去されて分類集合体へ給送される、
   ことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
7. 前記ケイ酸塩画分の粒子サイズが段階的に調節され、５ｍｍより小さい範囲で３５００から１５０００ブレーンの細かさで存在する、
   ことを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
8. ローラシェルが平面状粉砕トラックに対して平行で粉砕ギャップが形成されるように配置されて前記粉砕ベッドの上で転動する円錐形の粉砕ローラが使用される、
   ことを特徴とする、先行請求項の一つに記載の方法。
9. 既定可能な高さと断面輪郭とを持つ保持リムを備える粉砕プレートが使用される、
   ことを特徴とする、先行請求項の一つに記載の方法。
10. ０から１６０ｍｍの範囲にある高さを持つ保持リムとともに、粉砕プレートまたは粉砕パンが使用される、
    ことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 前記粉砕プロセスにおいて、密度に従った積層状態に相当する積層状態を含む粉砕ベッドが前記粉砕トラックに形成されるように前記粉砕ミルが作動し、前記粉砕トラック上で濃縮されるほぼ未粉砕の金属粒子によって下層が形成され、軽い前記ケイ酸塩粒子によって上層が形成される、
    ことを特徴とする、先行請求項の一つに記載の方法。
12. 前記保持リムを介して除去されて、少なくとも一つの検査排出口においてまたは排出装置により一体的分級器を備える空気掃引ローラミルから排出された前記金属画分と、溢流ローラミルの下流に配置された分級器から排出された前記金属画分とが分類を受け、別の生成物または中間生成物として分離される、
    ことを特徴とする、請求項３，４，９，又１０に記載の方法。
13. 空気掃引ローラミルでは、粉砕、解凝集、選別または分級、分類、および搬送のプロセス段階がまとめられ、溢流ローラミルでは、粉砕および解凝集のプロセス段階が実行され、選別または分級、分類のプロセスが外部で実行され、こうして規定の粒子サイズおよび純度を持つ高品質生成物が、ほぼケイ酸塩を含まない金属画分と実質的に金属を含まないケイ酸塩画分とともに生成される、
    ことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. ミルサイズに応じて、２個、３個、４個、５個、または６個以上の粉砕ローラを備えるとともに、一体的分級器を備える空気掃引ローラミルが使用されるか、ミルサイズに応じて、２個、３個、４個、５個、または６個以上の粉砕ローラと外部の分級または分類装置とを備える溢流ミルが使用される、
    ことを特徴とする、先行請求項の一つに記載の方法。
15. 前記ステンレス鋼スラグまたは前記改質鉄鋼スラグの金属含有量が２と３０重量％の間である、
    ことを特徴とする、先行請求項の一つに記載の方法。
16. 前記金属粒子の破砕の程度が、前記粉砕パンでの前記粉砕材料のドエル時間と機械的応力のレベルとを介して調節され、前記作動圧力、前記給送量、前記粉砕パンの回転速度、および保持リム高さとの調節を介して制御が行われる、
    ことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
17. 体積流量と前記分級器設定とを用いて、前記金属粒子の排出と前記ケイ酸塩画分の分級とが設定される、
    ことを特徴とする、先行請求項の一つに記載の方法。
18. 前記空気掃引ローラミルへ、または溢流ローラミルの下流に配置された分級器へ給送される高温ガス流の温度が、供給される前記ステンレス鋼スラグまたは改質鉄鋼スラグの水分量および前記ケイ酸塩画分の所望の水分量のうち少なくともいずれか１つに応じて調節される、
    ことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
19. 分級器を通過しなかった粗い材料粒子の一部分または全体量が付加的排出要素を介して除去され、さらなる濃縮段階へ給送される、
    ことを特徴とする、先行請求項の一つに記載の方法。
20. 所望の生成物品質に応じて、粉砕ツールにより前記粉砕材料に加えられるせん断力の一部分が設定され、せん断部分による高圧粉砕またはせん断を伴わない高圧粉砕が実行される、
    ことを特徴とする、請求項６に記載の方法。

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