JP6760246B2 - 鉄鋼スラグの処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、製鉄工程で発生した鉄鋼スラグをセメント原料や製鉄原料などとして利材化するために、鉄鋼スラグを利材化に適した状態に処理するための処理方法に関する。

製鉄所の製鋼工場において、転炉や溶銑予備処理炉などの精錬炉から発生する製鋼スラグは、精錬プロセスによって脱炭スラグ、脱珪スラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグなど様々な種類がある。通常、これらの製鋼スラグには２０〜５０質量％程度の金属鉄が含まれており、スラグをそのまま処分すると製鉄プロセスでの鉄歩留りが低下するため、スラグ分（Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌなど）と金属鉄に分離し、金属鉄を製銑や製鋼工程でリサイクルすることが行われており、従来、そのリサイクル方法に関して数多くの提案がなされている。
鉄鋼スラグから金属鉄を分離し、製鉄原料として利材化する方法として、例えば、特許文献１には、製鋼工程で発生するスラグから磁力選別により回収された細粒状の磁着物に、セメントなどの結合材と水を加えて混練し、この混練物を水和硬化させた後、破砕処理及び分級処理して塊状の高炉用原料とする方法が提案されている。

一方、金属鉄を分離したスラグには石灰が遊離した形（以下、遊離ＣａＯという）で残存しており、そのまま道路用材や土木用材に利用した場合には、遊離ＣａＯの水酸化により膨張が起こる問題がある。そこで、一般には製鋼スラグを自然冷却し、破砕した後に屋外で山積みするか、人為的に水蒸気と接触させることで遊離ＣａＯを安定化させるエージング処理が行われている。しかし、このエージング処理は非常に長い処理時間を要することがあり、また製鉄所内に広いスペースが必要となる。また、製鋼スラグの多くは微粉を多く含んでおり、そのままでは路盤材としてほとんど利用することができない。

製鋼スラグのリサイクル方法として、特許文献２、３には、脱硫スラグを溶銑脱硫材としてリサイクルする方法が提案されている。しかし、これらの方法は、遊離ＣａＯのリサイクルとなるが、Ｓもリサイクルすることになるため、リサイクル回数に限界があるという問題がある。
一方、特許文献４には、製鋼スラグをセメント原料として利材化するための処理方法が提案されている。この処理方法は、製鋼スラグを処理ヤードで散水冷却してから、スラグの大きい塊を破砕して地金を除去した後、スラグを一旦積み付け、スラグに含有されたＣａＯの反応熱により水分を１０重量％以下にしてからスラグを破砕し、このスラグに含まれる金属鉄（粒鉄）を選別して除去するものである。

特開２０１２−７２４２４号公報 特開昭６３−２１９５１４号公報 特開２００７−２６２５１１号公報 特開２００１−４８６０５号公報

しかし、特許文献１に記載の方法は、混練物を水和固化させるために３〜６日程度の日数を要するとともに、硬化体の破砕後さらに２〜５日程度の養生が必要であり、高炉用原料の製造に相当の日数が必要である。また、製造する際にはセメント添加、水添加、打設、混練など非常に多くの工程が必要となる。このため高炉用原料の製造方法として効率的なものとは言い難い。また、セメントを添加するため、高炉においてスラグ量が増加し、通気性等に悪影響を与えるおそれもある。

また、金属鉄（粒鉄）が残存したスラグをセメント原料化した場合、金属鉄に起因した鉄さびが発生する懸念があるため、スラグ中の金属鉄残存率は極力低いことが望ましいが、特許文献４の実施例の記載をみると、製品スラグ中の金属鉄の残存率が８質量％程度もあり、高品質なセメント原料とはいえない。また、ＣａＯの含有量が多いスラグは粉末状で存在するため、搬送性能が低いなどハンドリング性に課題があるが、特許文献４では、そのようなスラグのハンドリング性についての課題を解決していない。

したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、製鉄工程で発生した鉄鋼スラグをセメント原料、製鉄原料などとして利材化するために、鉄鋼スラグを利材化に適した状態に効率的に処理することができる処理方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、鉄鋼スラグをセメント原料や製鉄原料などとして利材化するのに適した状態に効率的に処理することができる新たな処理方法を見出した。
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。

［1］製鉄工程で発生した鉄鋼スラグを回収して篩分けする分級工程（Ａ）と、
分級工程（Ａ）の篩下の鉄鋼スラグを磁力選別して磁着物（x）と非磁着物（y）に分別する磁力選別工程（Ｂ）と、
磁力選別工程（Ｂ）で分別された非磁着物（y）を造粒する造粒工程（Ｃ）と、
磁力選別工程（Ｂ）で分別された磁着物（x）を塊成化する塊成化工程（Ｄ）を有し、
磁力選別工程（Ｂ）で磁力選別される鉄鋼スラグは、水分含有量が３０質量％以下であることを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。

［2］上記［1］の処理方法において、さらに、分級工程（Ａ）で篩分けする前の鉄鋼スラグを破砕する破砕工程（Ｅ）を有することを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
［3］上記［1］又は［2］の処理方法において、分級工程（Ａ）では、鉄鋼スラグを篩目１〜５ｍｍで篩分けすることを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの処理方法において、分級工程（Ａ）の篩下の鉄鋼スラグは、粒径１ｍｍ以下の粒子の割合が３０質量％以上であることを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
［5］上記［1］〜［4］のいずれかの処理方法において、磁力選別工程（Ｂ）では、磁力強度が１０００〜３０００ガウスの磁力選別手段で磁力選別を行うことを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。

［6］上記［1］〜［5］のいずれかの処理方法において、磁力選別工程（Ｂ）では、ベルトコンベアを構成する１つのプーリ（１）が磁場印加手段を内蔵するプーリ式磁力選別機であって、前記磁場印加手段がプーリ本体に対して独立して回転駆動する磁石ロール（２）からなり、該磁石ロール（２）は、その外周に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（３）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（３）が異なる極性を有する磁力選別機を用いて鉄鋼スラグを磁力選別することを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。

［7］上記［6］の処理方法において、下記（1）式で定義される磁石ロール（２）の磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）が１０〜５００Ｈｚであることを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０ …（1）
ここで ｘ：磁石ロール（２）の回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロール（２）が周方向で備える磁極数（但し、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする）
［8］上記［1］〜［7］のいずれかの処理方法において、造粒工程（Ｃ）では、非磁着物（y）を平均粒径５〜１５ｍｍの造粒物に造粒することを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。

［9］上記［1］〜［8］のいずれかの処理方法において、造粒工程（Ｃ）では、パン皿の表面に撥水性の表面処理が施された皿形造粒機を用いて非磁着物（y）を造粒することを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
［10］上記［9］の処理方法において、パン皿の表面処理がフッ素樹脂コーティングであることを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
［11］上記［1］〜［10］のいずれかの処理方法において、塊成化工程（Ｄ）では、磁着物（x）を圧縮成型することにより塊成化することを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。

［12］上記［2］〜［11］のいずれかの処理方法において、所定量の鉄鋼スラグをバッチ式で処理する際に、分級工程（Ａ）の篩上の鉄鋼スラグを破砕工程（Ｅ）で再破砕した後、分級工程（Ａ）で再分級し、該再破砕・再分級を１回以上行った後の篩上材を粒鉄含有量が高い粗粒材（z）として回収し、該粗粒材（z）を塊成化工程（Ｄ）において磁着物（x）に配合して、磁着物（x）とともに塊成化することを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
［13］上記［12］の処理方法において、塊成化工程（Ｄ）では、中心側に粗粒材（z）が配され、外側に磁着物（x）が配された塊成化物を得ることを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。

［14］上記［13］の処理方法において、塊成化工程（Ｄ）では、
周面に複数の成型用の凹部（３５）が形成され、水平方向で並列した状態で対向するとともに、対向する外周部分が下向きに回転する回転方向を有する１対の成型用ロール（３０a），（３０b）と、
１対の成型用ロール（３０a），（３０b）間に上方から磁着物（x）を案内して供給するホッパー（３１）と、
ホッパー（３１）内の磁着物（x）を成型用ロール（３０a），（３０b）間に押し込むためのスクリュー（３６）を備えるとともに、軸体（３７）に材料供給用の軸孔（３８）が貫設され、ホッパー（３１）内の上下方向に沿って配置されるスクリュー軸（３２）と、
スクリュー軸（３２）を回転駆動させる駆動装置（３３）と、
スクリュー軸（３２）の軸孔（３８）内に粗粒材（z）を供給するホッパー（３４）を備え、
回転する１対の成型用ロール（３０a），（３０b）の対向する凹部（３５）間で材料を圧縮成型して塊成化物とする成型機を用い、
ホッパー（３１）内に装入された磁着物（x）をスクリュー軸（３２）で１対の成型用ロール（３０a），（３０b）間に押し込みつつ、１対の成型用ロール（３０a），（３０b）の対向する凹部（３５）間で材料が圧縮成型されるのに合せて、軸孔（３８）を通じてスクリュー軸（３２）の先端から１対の成型用ロール（３０a），（３０b）間に間欠的に粗粒材（z）を供給することにより、該粗粒材（z）とその外側の磁着物（x）が１対の成型用ロール（３０a），（３０b）の対向する凹部（３５）間で圧縮成型され、中心側に粗粒材（z）が配され、外側に磁着物（x）が配された塊成化物が得られるようにしたことを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。

［15］上記［12］〜［14］のいずれかの処理方法において、磁着物（x）の粒子径が２ｍｍ未満であり、粗粒材（z）の粒子径が２〜１０ｍｍであることを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
［16］上記［12］〜［15］のいずれかの処理方法において、塊成化工程（Ｄ）で得られる塊成化物は、粗粒材（z）の割合が５０質量％未満であることを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
［17］上記［1］〜［16］のいずれかの処理方法において、鉄鋼スラグが製鋼スラグであることを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。

［18］上記［1］〜［17］のいずれかの処理方法における造粒工程（Ｃ）で得られた造粒物をセメント原料として用いることを特徴とする鉄鋼スラグの利材化方法。
［19］上記［1］〜［17］のいずれかの処理方法における塊成化工程（Ｄ）で得られた塊成化物を製鉄原料として用いることを特徴とする鉄鋼スラグの利材化方法。
［20］上記［1］〜［17］のいずれかの処理方法によりセメント原料となる非磁着物（y）の造粒物を得ることを特徴とするセメント原料の製造方法。
［21］上記［1］〜［17］のいずれかの処理方法により製鉄原料となる磁着物（x）の塊成化物を得ることを特徴とする製鉄原料の製造方法。

本発明によれば、鉄鋼スラグをセメント原料、製鉄原料などとして利材化するに当たり、鉄鋼スラグを利材化に適した状態に効率的に処理することができる。すなわち、本発明法によって鉄鋼スラグを処理することにより、金属鉄濃度が低く且つ搬送性が良好であり、セメント原料などとして利材化が可能なスラグ材料（造粒物）と、金属鉄などの金属濃度が高く且つ搬送性が良好であり、製鉄原料などとして利材化が可能な材料（塊成化物）を得ることができる。

本発明の一実施形態の処理フローを示す説明図 本発明の磁力選別工程で用いるプーリ式磁力選別機の一実施形態とその使用状況を示す説明図 本発明の磁力選別工程で用いるプーリ式磁力選別機の他の実施形態とその使用状況を示す説明図 本発明の磁力選別工程で磁力選別される鉄鋼スラグの水分含有量と磁力選別工程で選別された非磁着物の金属鉄含有量（Ｍ．Ｆｅ濃度）との関係を示すグラフ 本発明の造粒工程において、パン皿の表面にフッ素樹脂コーティングを施したパン型ペレタイザーと、そのようなコーティングを施さないパン型ペレタイザーをそれぞれ用いて非磁着物を造粒した場合において、所定時間造粒した後の原料（非磁着物）全投入量に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の質量比率を示すグラフ 本発明の他の実施形態の処理フローを示す説明図 本発明の塊成化工程で用いる塊成化装置の一実施形態を示す説明図 本発明において磁着物xに粒鉄含有量が高い粗粒材zを配合したものを塊成化して得られた塊成化物について、塊成化物中での粗粒材zの割合と塊成化物のＴＩ強度との関係を示すグラフ 本発明の一実施形態の処理フローと各工程での産物重量を示す説明図

本発明は、製鉄工程で発生した鉄鋼スラグを回収して篩分けする分級工程（Ａ）と、この分級工程（Ａ）の篩下の鉄鋼スラグを磁力選別して磁着物xと非磁着物yに分別する磁力選別工程（Ｂ）と、この磁力選別工程（Ｂ）で分別された非磁着物yを造粒する造粒工程（Ｃ）と、磁力選別工程（Ｂ）で分別された磁着物xを塊成化する塊成化工程（Ｄ）を有する。また、必要に応じて、分級工程（Ａ）で篩分けする前の鉄鋼スラグを破砕する破砕工程（Ｅ）を有することができる。

図１は、本発明の一実施形態の処理フローを示しており、以下、この実施形態を例に本発明の詳細を説明する。
分級工程（Ａ）では、精錬工程で発生した鉄鋼スラグ（スラグ塊）を篩分けし、粗粒と次工程で磁力選別を行う細粒の選別を行う。使用される篩目はスラグの種類にもよるが、本発明者らの調査によれば１〜５ｍｍ程度が好ましいことが分かった。篩目が１ｍｍ未満では、篩目が小さいため材料の目詰まりの発生が顕著となり、操業安定性が阻害されやすい。一方、５ｍｍを超えると、後工程である磁力選別工程（Ｂ）において供給側の層厚を大きく設定する必要が生じるが、磁力選別において供給側の層厚を大きくすると、磁石との距離が離れてしまうため、非磁着物yへの金属鉄の混入量が増加しやすくなる。

また、分級工程（Ａ）の篩下の鉄鋼スラグ、すなわち、磁力選別工程（Ｂ）で磁力選別される鉄鋼スラグは、磁力選別で磁着物xと非磁着物yの高い選別性を得るために、粒径１ｍｍ以下の粒子の割合が３０質量％以上であることが好ましい。粒径１ｍｍ以下の粒子の割合が３０質量％未満では、スラグの水分含有量が少ない条件下でもスラグどうしの固着により、磁力選別における磁着物xと非磁着物yの高い選別性が得られにくくなる。
また、分級工程（Ａ）の篩上の鉄鋼スラグは、金属鉄濃度が比較的高いので、そのまま製鉄原料として利材化してもよい。

また、精錬工程で発生した鉄鋼スラグ（スラグ塊）は、必要に応じて、分級工程（Ａ）で篩分けする前に破砕工程（Ｅ）で所定の粒径に破砕処理してもよい。破砕粒径は鉄鋼スラグの種類によっても異なるが、含まれている金属（主に金属鉄であるので、以下「金属鉄」という）の単体分離が十分に促進される粒径が好ましい。破砕粒径は、通常１〜１００ｍｍ程度であるが、破砕後の処理工程でより高精度な分離を行うためには１〜６ｍｍ程度とすることが好ましい。破砕機は、ジョークラッシャー、コーンクラッシャー、ハンマークラッシャー、インパクトクラッシャー、ロールクラッシャーなどを用いることができ、また、ボールミル、ロッドミル等の粉砕機を用いてもよい。

分級装置としては、振動篩、回転式円筒篩、篩面が波状に振動する波動式スクリーン、ジャンピングスクリーンなどを用いることができる。この分級工程の篩上の鉄鋼スラグについては、上述したようにそのまま製鉄原料とすることができるが、上述した破砕工程（Ｅ）がある場合には、再度破砕工程（Ｅ）で処理を施し、分級処理を実施することもでき、破砕、分級工程を複数回実施する（繰り返し実施する）ことにより、スラグ中に含有されている金属鉄の単体分離をより精度良く行うことができる。また、このように破砕、分級工程を複数回実施した後に篩上となるものについては、金属鉄主体の塊であると判断してそのまま製鉄原料化することが好ましい。なお、破砕、分級工程を複数回実施する場合は、基本的に鉄鋼スラグをバッチ式に処理することになる。

磁力選別工程（Ｂ）では、分級工程（Ａ）の篩下の鉄鋼スラグを磁力選別し、金属鉄を主体とする磁着物xとスラグ分を主体とする非磁着物yに分別する。磁力選別手段の磁力強度は、スラグの種類にもよるが、本発明者らの調査によれば１０００〜３０００ガウス程度が好ましく、１５００〜２５００ガウス程度がより好ましいことが分かった。磁力強度が１０００ガウス未満では、非磁着物yへの金属鉄の混入量が増加し、磁着物x側の回収歩留りが低下するとともに、非磁着物y側の金属鉄濃度が増加してしまうため、非磁着物yをリサイクル原料として利用する上で不利な条件となる。一方、磁力強度が３０００ガウスを超えると、磁着物x側への非磁着物の混入が顕著となり、磁着物x側の金属鉄濃度が低下し、磁着物xをリサイクル原料として利用する上で不利な条件となる。
磁力選別機としては、プーリ式（ドラム式）、ベルト吊り下げ式などを用いることができるが、ベルト吊り下げ式は、金属鉄間にスラグを巻き込みやすく、金属鉄の取りこぼしが多くなり、歩留りの低下を生じやすいので、金属鉄の取りこぼしを防ぐためにはプーリ式（ドラム式）の方が好ましい。

また、磁力選別機のなかでも、以下のような構造を有するプーリ式磁力選別機が特に好ましい。このプーリ式磁力選別機は、ベルトコンベアを構成するプーリの１つが磁場印加手段を内蔵した磁力選別機（当該プーリは「回転ドラム」と呼ばれることもある）であって、前記磁場印加手段がプーリ本体に対して独立して回転駆動する磁石ロールからなり、この磁石ロールは、その外周に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極が異なる極性を有するようにした磁力選別機である。
図２は、そのようなプーリ式磁力選別機の一実施形態とその使用状況を示す説明図である。図において、１０はプーリ式の磁力選別機、２０は磁力選別される鉄鋼スラグ（以下、単に「スラグａ」という）を磁力選別機１０に搬送するための搬送コンベア（ベルトコンベア）であり、磁力選別機１０は、搬送コンベア２０の上方に位置し、搬送コンベア２０で搬送されてきたスラグａから磁力により磁着物粒子を上方に吸引して分離する。

磁力選別機１０において、１は磁場印加手段を内蔵したコンベア始端部１１側のプーリ（ベルトガイドロール）、４はコンベア終端部１２側のプーリ（ベルトガイドロール）、５はコンベアベルトであり、このコンベアベルト５がプーリ１、４間に張設されることで、ベルトコンベアが構成される。なお、本実施形態では、プーリ１はプーリ４よりも大径に構成され、プーリ４の回転軸がプーリ１の回転軸よりも上方に位置することにより、コンベアベルト５の上面（プーリ１、４間の上部ベルト部分）はほぼ水平状となっている。

搬送コンベア２０において、２１はコンベアベルト、２２はコンベア始端部１３側のプーリ（ベルトガイドロール）、２３はコンベア終端部１４側のプーリ（ベルトガイドロール）であり、コンベアベルト２１がプーリ２２、２３間に張設されることで、ベルトコンベアが構成される。また、搬送コンベア２０の上方であって、コンベア始端部１３寄りの位置には、コンベアベルト２１上にスラグａを供給する供給装置２４が配置されている。
搬送コンベア２０と磁力選別機１０は、コンベアベルト２１、５の移動方向が逆向きであり、搬送コンベア２０のコンベア終端部１４の上方（真上）に磁力選別機１０のコンベア始端部１１が近接して位置している。

磁力選別機１０は、プーリ１、プーリ４のいずれが駆動ロールであってもよいが、通常、プーリ４が駆動ロール、プーリ１（プーリ本体６）が非駆動ロールとなる。プーリ１のプーリ本体６は、内部が中空のスリーブ体で構成され、回転可能に支持されている。
プーリ１のプーリ本体６の内側には、磁場印加手段である磁石ロール２が配置されている。この磁石ロール２は、その外周に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極３（永久磁石）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極３は異なる極性（Ｎ極，Ｓ極）を有している。すなわち、ロール周方向で極性（Ｎ極，Ｓ極）が異なる磁極３が所定の間隔をおいて交互に配置されている。

磁石ロール２は、プーリ本体６に対して独立して回転駆動し、且つプーリ本体６よりも高速で回転する。磁石ロール２の回転方向は、（i）コンベアベルト５の進行方向（プーリ本体６の回転方向）と逆方向、（ii）コンベアベルト５の進行方向（プーリ本体６の回転方向）と同一方向、のいずれでもよい。磁着物粒子には、回転する磁石ロール２の磁場の作用で磁石ロール２の回転方向と逆方向へ動かそうとする運搬力が働くので、上記（i）の場合には、磁場による磁着物粒子の運搬力とコンベヤベルト５の摩擦力（送り力）が同一方向となる。一方、上記（ii）の場合には、磁場による磁着物粒子の運搬力とコンベヤベルト５の摩擦力（送り力）が逆方向となる。ただし、この場合には、ベルトコンベア５の摩擦力の方が勝つので、合力としては磁着物粒子はコンベヤベルト５の進行方向へ運搬されていく。以上の（i）と（ii）を較べると、（ii）の場合は、磁場による磁着物粒子の運搬力とコンベヤベルト５の摩擦力（送り力）が逆方向となるので、磁着物粒子がコンベアベルト５上に滞留することがあるが、スラグａ中での磁着物粒子の撹拌性は良好である。一方（i）の場合は、スラグａ中での磁着物粒子の撹拌性は（ii）の場合よりも小さいが、磁着物粒子がコンベアベルト５上に滞留することはなく、粒子をスムーズに運搬できる利点がある。

この磁力選別機１０は、所定の間隔で配置される複数の磁極３と、隣接する磁極３間の間隙部により、磁石ロール２の回転時に磁場がＮ→ゼロ→Ｓ→ゼロ→Ｎ→・・・と瞬時に切り替わり、スラグ層中の磁着物粒子に対して吸引→解放→吸引→解放→・・・の作用が繰り返される点に特徴がある。したがって、ロール周方向で隣接する磁極３間の間隙部の広さに特別な制限はないが、スラグ層中の磁着物粒子が磁場から解放されるような磁場：ゼロの状態が適切に生じ、一方において、磁場がゼロの状態があまり長く続きすぎないようにするため、通常、１〜５０ｍｍ程度が適当である。
なお、回転する磁石ロール周辺の部材は、変化する磁場による渦電流効果の影響を受け、金属部材は非磁性物であっても渦電流によって過熱していく。このため、通常、磁力選別機１０のコンベアベルト５とプーリ１のプーリ本体６は、樹脂、セラミックなどの非金属で構成される。

この磁力選別機１０は、搬送コンベア２０で搬送されてきたスラグａ（スラグ層ａ_x）に、コンベア始端部１１側のプーリ１に内蔵された磁石ロール２の磁場を作用させ、スラグａ中の磁着物粒子を吸引して磁力選別機１０の下面側に移行させ、磁着物粒子を分離するものである。したがって、搬送コンベア２０のコンベア終端部１４と磁力選別機１０のコンベア始端部１１との間隔は、磁石ロール２の磁力がスラグａ中の磁着物粒子に十分作用する大きさであればよいが、一般には、搬送コンベア２０のコンベアベルト２１で搬送されるスラグ層ａ_xの上面が磁力選別機１０のコンベア始端部１１と接触する（すなわち、スラグ層ａ_xが搬送コンベア２０のコンベア終端部１４と磁力選別機１０のコンベア始端部１１の間に噛み込まれる）ような大きさとすることが好ましい。
また、磁力選別機１０側に吸引保持された磁着物粒子は、コンベアベルト５で搬送された後、コンベア終端部１２から払い出されるので、そのコンベア終端部１２の下方には、磁着物回収部２５が設けられている。また、非磁着物粒子は、磁力選別機１０のコンベア始端部１１の下方に落下するので、その位置に非磁着物回収部２６が設けられている。

以上のような磁力選別機１０によるスラグａの磁力選別では、供給装置２４からスラグａが搬送コンベア２０のコンベアベルト２１上に適度な層厚（粒子が多層状に積層した層厚）で供給され、このスラグａ（スラグ層ａ_ｘ）はコンベア終端部１４まで搬送され、払い出される。コンベアベルト２１で搬送されるスラグ層ａ_xは、コンベア終端部１４付近でその上面が磁力選別機１０のコンベア始端部１１の下面に接触し（すなわち、スラグ層ａ_xが搬送コンベア２０のコンベア終端部１４と磁力選別機１０のコンベア始端部１１の間に噛み込まれる）、コンベアベルト２１上のスラグ層ａ_ｘがコンベア終端部１４から払い出される際に、磁力選別機１０の磁石ロール２の磁場が及ぼされる。

これにより、磁石ロール２の磁力によってスラグ層ａ_x内の磁着物粒子が吸引され、この磁着物粒子が非磁着物粒子を抱き込むような形でスラグ層ａ_x（又はその一部）が磁力選別機１０の下面側に付着して（保持されて）コンベアベルト５で運ばれる。スラグ層ａ_x中の磁着物粒子は、磁石ロール２が備える磁極３の磁力の作用を受けるが、磁石ロール２の回転により、磁場がＮ→ゼロ→Ｓ→ゼロ→Ｎ→・・・と瞬時に切り替わって行くため（磁場の強度及び極性が高速で変化する）、スラグ層ａ_x中の磁着物粒子に対しても吸引→解放→吸引→解放→・・・の作用が繰り返される。

マクロな視野で観察すると、スラグ層ａ_xが磁場によって強力に撹拌されているように見え、各粒子の動きをミクロに観察すると、磁極３の切替りとともに磁着物粒子が転動しながら非磁着物粒子（スラグ層ａ_x）の中に潜り込んでいく。何度も吸引・解放が繰り返されていくうちに、スラグ層ａ_xの遠い側（上層側）に存在していた磁着物粒子が次第に磁石ロール２側へ移動していき、磁着物粒子に抱き込まれやすい非磁着物粒子は磁石ロール２から遠い側へと排除されていく。
つまり、スラグ層ａ_xに作用する磁場の強度及び極を高速に変化させることで、磁着物粒子の吸引と解放が極めて短時間繰り返される現象を発生させ、磁着物粒子による非磁着物粒子の挟み込み・抱き込み現象を解消しつつ、磁着物粒子を磁力選別することができる。

磁力選別機１０のコンベア始端部１１において、スラグ層ａ_xはコンベアベルト５の移動に伴ってプーリ１の円弧に沿って送られるが、プーリ１の円弧の下端からみて１／４回転の領域までに、非磁着物粒子は重力に引かれて自由落下する。一方、磁着物粒子は上記のように吸引・解放が繰り返されるが、この動作が極めて高速に行われるため、少々コンベアベルト５から落下方向に外れてもすぐに吸引される。こうして磁着物粒子はコンベアベルト５の進行方向に送られ、１／２回転以上して磁場エリアから外れ、最終的にコンベア終端部１２から払い出される。そして、コンベア始端部１１で下方に落下した非磁着物粒子が非磁着物回収部２６に回収され、コンベア終端部１２から払い出された磁着物粒子は磁着物回収部２５に回収される。このように磁着物粒子の払い出しエリアと非磁着物粒子の落下エリアが全く異なっているため、回収物が混ざり合うことはない。

図３は、プーリ式磁力選別機の他の実施形態とその使用状況を示す説明図である。この実施形態の磁力選別機１０は、コンベア終端部１２側のプーリ１が磁場印加手段である磁石ロール２を内蔵し、コンベアベルト８上に供給されたスラグａがコンベア終端部１２から払い出される際に、磁石ロール２の磁力により磁着物粒子を吸引して非磁着物粒子から分離するようにしたものである。
すなわち、磁力選別機１０において、１は磁場印加手段を内蔵したコンベア終端部１２側のプーリ（ベルトガイドロール）、７はコンベア始端部１１側のプーリ（ベルトガイドロール）、８はコンベアベルトであり、このコンベアベルト８がプーリ１、７間に張設されることで、ベルトコンベアが構成される。
また、コンベアベルト８の上方であって、コンベア始端部１１寄りの位置には、コンベアベルト８上にスラグａを供給する供給装置２４が配置されている。

磁力選別機１０は、プーリ１、プーリ７のいずれが駆動ロールであってもよいが、通常、プーリ７が駆動ロール、プーリ１（プーリ本体６）が非駆動ロールとなる。プーリ１のプーリ本体６は、内部が中空のスリーブ体で構成され、回転可能に支持されている。
磁石ロール２を備えたプーリ１の構造・機能、プーリ１のプーリ本体６やコンベアベルト８の材質などは、図２の実施形態と同様である。なお、本実施形態の磁力選別機１０では、プーリ１に内蔵された磁石ロール２は、コンベアベルト１の進行方向（プーリ本体６の回転方向）とは逆方向に回転する。

プーリ１の下方（直下）には、コンベアベルト幅方向に沿った仕切板９が配置されるとともに、この仕切板９の上端部とコンベアベルト８（プーリ１で移動方向が反転したコンベアベルト部分）との間に、被選別物の一部（磁着物粒子）を通過させるための隙間Ｓを設けている。このような形態で仕切板９を設けるのは、非磁着物粒子の落下エリアと磁着物粒子の落下エリアが隣接するため、両粒子が落下中に混じり合わないようにするためである。
また、コンベアベルト移動方向において仕切板９を挟んだ位置に磁着物回収部２５と非磁着物回収部２６が設けられる。すなわち、仕切板９を挟んでコンベア始端部１１側の位置（磁着物粒子の落下エリア）に磁着物回収部２５が、コンベア終端部１２側の位置（非磁着物粒子の落下エリア）に非磁着物回収部２６が、それぞれ設けられている。

以上のような磁力選別機１０によるスラグａの磁力選別では、供給装置２４からスラグａがコンベアベルト８上に適度な層厚（粒子が多層状に積層した層厚）で供給され、このスラグａ（スラグ層ａ_ｘ）はコンベア終端部１２（プーリ１の位置）まで搬送される。そして、コンベアベルト８上のスラグ層ａ_ｘがコンベア終端部１２から払い出される際に、スラグ層ａ_x内の磁着物粒子は、磁石ロール２が備える磁極３の磁力の作用を受けるが、図２の実施形態と同様、磁石ロール３の回転により磁場の強度及び極が高速に変化することで、磁着物粒子の吸引と解放が極めて短時間繰り返され、これにより磁着物粒子による磁着物粒子の挟み込み・抱き込み現象が解消される。

ここで、磁着物粒子には、回転する磁石ロール２の磁場の作用で磁石ロール２の回転方向と逆方向へ動かそうとする運搬力が働き、この運搬力により磁着物粒子は一方向に転動するが、磁石ロール２の回転方向がコンベアベルト８の進行方向（プーリ本体６の回転方向）と逆方向であるため、磁着物粒子はコンベアベルト８の進行方向に転動する。そして、このように磁着物粒子の転動する方向がコンベアベルト８の進行方向と同じであることにより、スラグ層ａ_x中で磁着物粒子をスムーズに磁石ロール２側へと移行させ、取りこぼしすることなく回収することができる。これに対して、磁石ロール２の回転方向がコンベアベルト８の進行方向（プーリ本体６の回転方向）と同一方向である場合には、磁着物粒子はコンベアベルト８の反進行方向に転動するため、磁着物粒子がスラグ層ａ_x中をスムーズに磁石ロール２側へと移行できず、滞留してしまい、適切な回収ができなくなる。

コンベア終端部１２において、スラグ層ａ_xはコンベアベルト８の移動に伴ってプーリ１の円弧に沿って送られるが、１／４回転〜１／２回転の領域で非磁着物粒子は重力に引かれて自由落下する。一方、磁着物粒子は上記のように吸引・解放が繰り返されるが、この動作が極めて高速に行われるため、少々コンベアベルト８から落下方向に外れてもすぐに吸引される。こうして磁着物粒子はコンベアベルト８の進行方向に送られ、１／２回転以上して磁場エリアから外れると自由落下する。そして、さきに落下した非磁着物粒子が非磁着物回収部２６に回収され、その後に落下した磁着物粒子が磁着物回収部２５に回収される。この際、仕切板９により非磁着物粒子と磁着物粒子とが混じり合うことが防止される。なお、コンベアベルト８の送り速度やスラグａの落下挙動に応じて、仕切板９の位置を調整するとよい。

図２や図３に示されるような、プーリ１が磁石ロール２を内蔵したプーリ式磁力選別機１０では、磁石ロール２によりできるだけ高速な磁場変化（磁場の強度及び極性の高速変化）が生じることが好ましい。具体的には、下記（1）式で定義される磁石ロール２の磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）が１０〜５００Ｈｚであることが好ましく、５０〜５００Ｈｚであることがより好ましく、１５０〜５００Ｈｚであることが特に好ましい。
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０ …（1）
ここで ｘ：磁石ロール２の回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロール２が周方向で備える磁極数（但し、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする）

磁場変化周波数Ｆが１０Ｈｚ未満では、スラグａに作用する磁場の強度及び極の高速変化を十分に生じさせることができない。一方、磁石ロール２の回転数には機械的な上限があり、また磁場変化周波数Ｆを大きくしても磁場変化の効果が飽和してしまうため５００Ｈｚ程度が事実上の上限となる。
例えば、周方向で１２極（Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極と数える）の磁石（例えば、ネオジウム磁石）を配設した場合には、磁石ロール２の回転速度を１０００ｒｐｍとすると、磁場変化周波数Ｆは２００Ｈｚとなる。また、周方向で２４極（Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極と数える）の磁石を配置して、同じように磁場変化周波数Ｆを２００Ｈｚとする場合、磁石ロール２の回転速度は５００ｒｐｍでよい。

磁力選別工程（Ｂ）で磁力選別される鉄鋼スラグの水分含有量が高すぎると、スラグ粒子の磁力選別部への付着やスラグ粒子どうしの凝集などにより、適切な磁力選別ができなくなる。このため本発明では、磁力選別工程（Ｂ）で磁力選別される鉄鋼スラグは、水分含有量を３０質量％以下とする必要がある。
図２に示すような磁力選別機を用い、水分含有量が異なる鉄鋼スラグ（製鋼スラグ）について磁力選別を行い、選別された非磁着物yの金属鉄含有量を調べた。この試験では、磁力強度を１５００ガウスとし、磁場変化周波数Ｆが２００Ｈｚとなるように磁石ロール２の回転数を設定した。

図４に、磁力選別される鉄鋼スラグの水分含有量と選別された非磁着物yの金属鉄含有量（Ｍ．Ｆｅ濃度）との関係を示す。これによれば、鉄鋼スラグの水分含有量が３０質量％以下であれば、非磁着物yの金属鉄含有量を３．５質量％以下にでき、磁着物xと非磁着物yの高い選別性が得られることが判った。鉄鋼スラグの水分含有量が３０質量％超では、スラグ粒子の磁力選別部への付着やスラグ粒子どうしの凝集などが顕著となり、分離後の非磁着物中の金属鉄含有量が高くなるものと考えられる。
ここで、磁力選別工程（Ｂ）で磁力選別される鉄鋼スラグの水分含有量を調整する方法に特別な制限はないが、例えば、水冷処理したスラグを一定期間自然乾燥させる、水冷処理の際に冷却水の供給量を調整する、などの方法が挙げられる。

造粒工程（Ｃ）では、磁力選別工程（Ｂ）で分別された非磁着物yを造粒し、造粒物とする。金属鉄を分離したスラグ（非磁着物y）は多くが微粉であり、そのままでは粉の飛散など周囲環境への影響が大きく、搬送性能が低い状態にある。造粒処理を施すことで搬送性が向上し、処理後はリサイクル原料（セメント原料など）としての処理が容易となる。
造粒物の平均粒径は５〜１５ｍｍが望ましい。平均粒径が５ｍｍ未満では、粒子径が細かいため造粒後の搬送中に割れや粒子どうしの衝突による摩耗等が発生した場合、造粒物から欠落した粒子が微粉化しやすく、搬送性が低下しやすい。一方、平均粒径が１５ｍｍを超えると、造粒物の強度を確保しにくくなり、搬送中に割れが発生しやすくなって微粉化し、この場合も搬送性が低下しやすい。

造粒処理は、ドラム型、皿形、波型振動コンベアなどを用いた転動造粒法、乾式の圧縮造粒法、混練造粒法などで行うことができる。造粒物の機械的強度を高めるために、（i）非磁着物yにバインダーとして粘結材や水溶性の物質を添加して造粒する、（ii）造粒物を焼成する、などを行ってもよいが、添加物としては水のみを用いるのが製造コストの観点からより経済的である。通常、非磁着物yはＣａ分を比較的多く含んでいるため、バインダーを添加しなくても水和化して固結し、必要な強度が得られる。造粒された造粒物は、一定期間自然乾燥させるのが好ましい。

また、例えば、造粒処理に皿形造粒機（パン型ペレタイザー）を用いる場合、パン皿の表面に撥水性の表面処理を施すことで、粉体がパン皿表面に付着するのが防止され、造粒工程での歩留りが向上する。表面処理方法としては、フッ素樹脂コーティングを施す方法（例えば、フッ素樹脂製のコーティング剤を塗布し、乾燥処理を施す方法、樹脂製フィルムを貼り付ける方法など）、テフロン（登録商標）製の容器を用いる方法、チタンコーティングする方法、セラミックを溶射する方法などが挙げられ、特に制限はないが、フッ素樹脂コーティングを施す方法が簡便で且つ効果が高いため、特に好ましい。皿形造粒機以外のドラム型、波型振動コンベアなどを用いる場合でも、粉体との接触部に撥水性を付与することは、歩留り向上の観点から有効である。
また、造粒処理は、皿形造粒機などを用いる転動造粒法や乾式の圧縮造粒法以外に、混練造粒法によっても実施可能であり、同様の効果が得られる。

図１に示す処理フローに従い、鉄鋼スラグ（製鋼スラグ）を篩目２ｍｍの振動篩を用いて篩分けし、篩下スラグを磁力強度が２００ガウスのプーリ式磁力選別機を用いて磁力選別して磁着物xと非磁着物yに分別し、この分別された非磁着物に対して非磁着物量の１５質量％の水を添加し、パン型ペレタイザーを用いて造粒（目標造粒径５ｍｍ以上）を行った。パン型ペレタイザーとしては、パン皿の表面にフッ素樹脂コーティングを施したものと、そのようなコーティングを施さないものを使用し、所定時間造粒した後の原料（非磁着物y）全投入量に対する粒径５ｍｍ以上の造粒物の質量比率を調べた。その結果を図５に示す。これによると、パン皿の表面にフッ素樹脂コーティングを施したパン型ペレタイザーを用いた場合、そのようなコーティングを施さないパン型ペレタイザーを用いた場合に較べて、造粒物比率が大幅に向上していることが判る。

塊成化工程（Ｄ）では、磁力選別工程（Ｂ）で分別された磁着物xを塊成化し、塊成化物とする。金属鉄を主体とする磁着物xは粒径１ｍｍ未満の微粉の割合が比較的多く、そのままでは粉の飛散など周囲環境への影響が大きく、搬送性能が低い状態にある。塊成化処理を施すことで搬送性が向上し、処理後はリサイクル原料（例えば、高炉原料などの製鉄原料）としての処理が容易となる。

塊成化工程（Ｄ）において磁着物x（但し、後述する粗粒材zを配合する場合は「磁着物x＋粗粒材z」。以下同様）を塊成化する方法や装置は任意であるが、圧縮成型により塊成化する方法が簡便且つ経済的であるため好ましく、その場合の塊成化装置としては、回転する１対の成型ロール間で材料を圧縮成型する、いわゆるブリケット成型機などが好ましい。この場合のブリケット化時の圧縮荷重は、線圧換算で２．５〜６．０ｔ／ｃｍ程度とすることが望ましい。線圧が２．５ｔ／ｃｍ未満では、圧縮力が低すぎるため十分な強度の成型物が得られないおそれがある。一方、６．０ｔ／ｃｍを超えると、圧縮力が大きすぎるため成型物に微小なクラックが多数発生し、この場合も十分な強度が得られなくなるおそれがある。

ブリケット成型機などによる圧縮成型で得られる塊成化物は、磁着物xにバインダーを添加しなくても必要な強度が得られるが、必要に応じて有機系などのバインダー（例えば澱粉）を添加してもよい。圧縮成型で得られた塊成化物は、例えば、製鋼スラグの場合には相当量のＣａ成分が含まれ、これがバインダーとしての効果を有するため、圧縮成型ままで必要な強度が得られる。
塊成化物の形状は任意であり、例えば、ビロー形、アーモンド形、レンズ形、フィンガー形などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

磁力選別工程（Ｂ）で分別された粒径が２ｍｍ未満の磁着物xを化学分析した結果では、Ｆｅ含有量が５０質量％程度であり、この磁着物xのみを塊成化した場合には、その程度のＦｅ含有量の塊成化物になる。一方、所定量の製鋼スラグをバッチ式で処理する際に、分級工程（Ａ）の篩上の鉄鋼スラグを破砕工程（Ｅ）で再破砕した後、分級工程（Ａ）で再分級し、この再破砕・再分級を１回以上行った後の篩上材を、粒鉄含有量が高い粗粒材zとして回収できることが判った。この粗粒材zは大部分（少なくとも過半）が粒鉄であり、化学分析した結果ではＦｅ含有量は９０質量％程度であった。したがって、磁着物xに粗粒材zを加えて塊成化すれば、塊成化物のＦｅ含有量が高くなり、原料としての付加価値を高めることができる。

このため本発明では、所定量の鉄鋼スラグをバッチ式で処理する際に、分級工程（Ａ）の篩上の鉄鋼スラグを破砕工程（Ｅ）で再破砕した後、分級工程（Ａ）で再分級し、この再破砕・再分級を１回以上行った後の篩上材を粒鉄含有量が高い粗粒材zとして回収し、この粗粒材zを塊成化工程（Ｄ）において磁着物xに配合して、磁着物xとともに塊成化することが好ましい。図６は、そのような実施形態の処理フローを示している。
また、このように粗粒材zを磁着物xに加えて塊成化する場合には、粗粒材zが磁着物xに混合された状態で塊成化してもよいが、粗粒材ｚが塊成化物の表面に配置された場合、粗粒材ｚの界面を起点に亀裂が生じやすくなり、塊成化物の強度に影響を及ぼすおそれがあるため、中心側に粗粒材zが配され、外側に磁着物xが配されるように塊成化することが好ましい。

図７は、そのような塊成化物を得るための塊成化装置（ブリケット成形機）を示している。
この装置は、１対の成型用ロール３０a，３０bと、この成型用ロール３０a，３０b間に磁着物xを供給するホッパー３１と、成型用ロール３０a，３０bに対する磁着物xの押し込み機能と粗粒材zの供給機能を備えるスクリュー軸３２と、このスクリュー軸３２を回転駆動させる駆動装置３３と、スクリュー軸３２の内部を通じて成型用ロール３０a，３０b間に粗粒材zを供給するホッパー３４を備えている。

前記１対の成型用ロール３０a，３０bは、外周面に複数の成型用の凹部３５（ポケット）が形成され、水平方向で並列した状態で対向するとともに、対向する外周部分が下向きに回転する回転方向を有している。両成型用ロール３０a，３０bは、回転する際に互いの凹部３５が対称的な位置関係になるように構成され、これにより両成型用ロール３０a，３０bの凹部３５が対向した際に協働して材料を圧縮成型することができる。すなわち、回転する１対の成型用ロール３０a，３０bの対向する凹部３５間で材料を圧縮成型して塊成化物とする。

前記ホッパー３１は、磁着物xを貯留して供給するための手段であり、１対の成型用ロール３０a，３０b間の真上に設置され、１対の成型用ロール３０a，３０b間に上方から磁着物xを案内して供給する。
前記スクリュー軸３２は、ホッパー３１内の磁着物xを成型用ロール３０a，３０b間に押し込むためのスクリュー３６を備えるとともに、このスクリュー３６が設けられた軸体３７に材料（粗粒材z）供給用の軸孔３８が貫設され、ホッパー３１内の上下方向に沿って配置されている。
前記ホッパー３４は、粗粒材zを貯留して供給するための手段であり、その払出管３９がスクリュー軸３２の軸孔３８に接続され、この軸孔３８内に粗粒材zを供給する。このホッパー３４からの粗粒材zの供給は間欠的になされるものであり、このため払出管３９などに開閉弁（図示せず）が設けられ、その開閉により粗粒材zの供給がＯＮ−ＯＦＦ制御される。

このような塊成化装置では、ホッパー３１内に装入された磁着物xを回転するスクリュー軸３２で１対の成型用ロール３０a，３０b間に押し込みつつ、１対の成型用ロール３０a，３０bの対向する凹部３５間で材料が圧縮成型されるのに合せて、ホッパー３４内の粗粒材zを軸孔３８を通じてスクリュー軸３２の先端から１対の成型用ロール３０a，３０b間に間欠的に供給する。これにより、供給された粗粒材zとその外側の磁着物xが１対の成型用ロール３０a，３０bの対向する凹部３５間に噛み込み、両凹部３５により圧縮成型され、中心側に粗粒材zが配され、外側に磁着物xが配された塊成化物が得られる。
ここで、塊成化物の強度などの観点から、磁着物xは粒径が２ｍｍ未満、粗粒材zは粒径が２〜１０ｍｍであることが好ましい。特に、粗粒材zの粒径が１０ｍｍを超えると、塊成化物中での粒鉄比率が増加することにより、粒鉄間の境界を起点とした割れの発生が顕著となり、塊成化物の強度が得られにくくなる。また、以上の観点からより好ましい粒鉄材zの粒径は２〜５ｍｍである。

また、塊成化物は、粗粒材zの割合が５０質量％未満であることが好ましい。図８に塊成化物中での粗粒材zの割合（質量比率）と塊成化物のＴＩ強度指数との関係を調べた結果を示す。この試験では、本発明法に従い各工程での処理を行い、粗粒材zを加えた磁着物xを図７に示す塊成化装置により圧縮成型して塊成化し、アーモンド形の塊成化物を作成した（分級工程での篩目：２ｍｍ、磁選工程での磁力強度：２５００ガウス、粗粒材zの粒径範囲：２〜５ｍｍ、塊成化装置による圧縮成型時の線圧：４．５ｔ／ｃｍ）。この塊成化物について、ＪＩＳ Ｍ８７１２に記載のＴＩ強度を測定した。高炉装入用の原料として必要なＴＩ強度指数は、高炉装入時の粉化を回避するため７５％以上とされている。図８によれば、塊成化物中での粗粒材zの割合が５０質量％以上ではＴＩ強度指数が７５％未満となり、強度を確保するためには粗粒材zの割合を５０質量％未満とすることが好ましいことが判る。

以上述べた本発明の処理方法により得られた非磁着物yの造粒物はセメント原料などに好適なものであり、また、磁着物xの塊成化物は製鉄原料（高炉原料など）などに好適なものであり、したがって、本発明の処理方法によれば、鉄鋼スラグを有価物であるセメント原料及び製鉄原料として適切に利材化することができ、換言すれば鉄鋼スラグからセメント原料及び製鉄原料を適切に製造することができる。
本発明で処理対象となる製鉄工程で発生する鉄鋼スラグとしては、脱燐スラグ、脱硫スラグ、転炉脱炭スラグ、脱珪スラグ、電気炉スラグなどの製鋼スラグや、溶融還元スラグ、高炉スラグ（高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ）などが挙げられ、これらの１種以上を処理対象とすることができる。

［実施例１］
図１に示す処理フローに従い、Ｆｅ含有量が２６．５質量％の製鋼スラグ（脱硫スラグ）をジャンピングスクリーンで篩分けし（分級工程）、その篩下スラグを図２に示すプーリ式磁力選別機を用いて磁力選別し（磁力選別工程）、磁着物xと非磁着物yに分別した。得られた非磁着物yを造粒処理し（造粒工程）、平均粒径が５ｍｍ以上の造粒物を得た。この造粒処理では、非磁着物yに非磁着物量の２４質量％の水だけを添加し、パン型ペレタイザーを用いて造粒を行った。この造粒物を造粒後１日間、自然乾燥させた。また、得られた磁着物xを一般的なブリケット成形機で塊成化処理し（塊成化工程）、塊成化物を得た。
また、比較例として、上記の分級工程、磁力選別工程、造粒工程、塊成化工程の１つ以上を実施しない処理を行った。

磁力選別で分別された磁着物と非磁着物について、それぞれ金属鉄濃度を測定した。この測定では、対象物（磁着物、非磁着物）から無作為に１０個のサンプルを採取し、臭素メタノール溶解原子吸光分析法（ＡＡＳ法）によりそれぞれの金属鉄濃度を測定し、全サンプルの平均値を金属鉄濃度とした。
造粒物と造粒処理しない非磁着物の搬送性を、ベルトコンベアによる搬送時の粉塵発生の有無を目視で確認することにより評価した。
また、造粒物の強度は、圧壊強度試験機を用い、ＪＩＳ Ｚ８８４１に準拠して測定した。代表サンプルを１０個採取し、それらの強度測定値の平均値を造粒物の強度とした。
表１に、本発明例及び比較例の処理条件と、得られた造粒物と塊成化物の構成・性能・評価を示す。

非磁着物のセメント原料化の可否については下記基準で評価した。
○：非磁着物の造粒処理がなされた場合であって、非磁着物の金属鉄濃度が３．５質量％未満、造粒物強度が３５Ｎ以上、搬送性の評価が“○”の場合
△：非磁着物の造粒処理がなされた場合であって、下記（i）〜（iv）のいずれかに該当する場合
（i）非磁着物の金属鉄濃度が３．５質量％以上６．０質量％未満、造粒物強度が３５Ｎ以上、搬送性の評価が“○”の場合
（ii）非磁着物の金属鉄濃度が３．５質量未満、造粒物強度が２０Ｎ以上３５Ｎ未満、搬送性の評価が“○”の場合
（iii）非磁着物の金属鉄濃度が３．５質量％以上６．０質量％未満、造粒物強度が２０Ｎ以上３５Ｎ未満、搬送性の評価が“○”の場合
（iv）非磁着物の金属鉄濃度が６．０質量％未満、造粒物強度が２０Ｎ以上、搬送性の評価が“△”の場合
×：下記（i）〜（iv）のいずれかに該当する場合
（i）造粒処理がなされない場合
（ii）非磁着物の金属鉄濃度が６．０質量％以上の場合
（iii）造粒物強度が２０Ｎ未満の場合
（iv）搬送性の評価が“×”の場合

磁着物の製鉄原料化の可否については、磁着物の金属鉄濃度（但し、小数点以下を四捨五入した金属鉄濃度）が６０質量％以上の場合を“○”、６０質量％未満の場合を“×”とした。
搬送性については、ベルトコンベア搬送時の目視による確認で、粉塵発生が認められなかった場合を“○”、少量の粉塵発生が認められた場合を“△”、多量の粉塵発生が認められた場合を“×”とした。
表１に示すように、本発明例では、セメント原料として利用可能なスラグ材料（造粒物）と製鉄原料として利用可能な材料（塊成化物）を得ることができる。これに対して、比較例では、セメント原料及び／又は製鉄原料として利用可能な材料を得ることができない。

代表的な本発明例の処理フローと各工程での産物重量を図９に示す。この例では、１ｔの製鋼スラグを篩目１ｍｍの振動篩を用いて分級処理し、その篩下スラグをプーリ式磁力選別機を用いて磁力強度１５００ガウスで磁力選別したところ、磁着物が３９６ｋｇ、非磁着物が４２９ｋｇ得られた。この非磁着物を造粒処理し、粒径５ｍｍ以上の造粒物が５１５ｋｇ得られた。また、磁着物を塊成化処理し、塊成化物が３５６ｋｇ得られた。また、分級工程で篩上となったスラグ（製鉄原料化）は１７５ｋｇとなった。

［実施例２］
本実施例では、破砕工程、分級工程及び磁力選別工程を経て得られた磁着物xに分級工程の篩上材である粗粒材zを配合し、これを塊成化して特定の構造の塊成化物を得た。
図６に示す処理フローに従い、Ｆｅ含有量が２６．５質量％の製鋼スラグ（脱硫スラグ）１０００ｋｇをバッチ式で処理するに当たり、製鋼スラグをロッドミルで破砕した後（破砕工程）、振動篩で篩分けし（分級工程）、その篩下スラグを図２に示すプーリ式磁力選別機を用いて磁力選別し（磁力選別工程）、磁着物xと非磁着物yに分別した。また、分級工程の篩上スラグを粒鉄含有量が高い材料として回収し、これを粒度調整して粗粒材zとした。この粗粒材zを磁着物xに配合して図７に示す塊成化装置を用いて塊成化し、中心側に粗粒材zが配され、外側に磁着物xが配された塊成化物とした（塊成化工程）。

以上のようにして得られた塊成化物の金属鉄濃度を測定した。この測定では、塊成化物から無作為に１０個のサンプルを採取し、臭素メタノール溶解原子吸光分析法（ＡＡＳ法）によりそれぞれの金属鉄濃度を測定し、全サンプルの平均値を金属鉄濃度とした。
粒鉄含有量が高い粗粒材ｚの粒径範囲は、粗粒材ｚを無作為にサンプリングし、ＪＩＳ Ｚ８８０１に規定する試験用ふるいを用いて篩処理を実施した際のふるいに残存した粒径範囲とした。例えば、篩目２ｍｍと４ｍｍ間に材料が残存している場合の粒径範囲は２〜４ｍｍとした。
塊成化物の強度については、ＪＩＳ Ｍ８７１２に準拠した方法でＴＩ強度を測定した。

表２に、本発明例の処理条件と、得られた塊成化物の構成・性能・評価を示す。
塊成化物の高炉原料化の可否については、下記基準で評価した。
○：塊成化物の金属鉄濃度が７０質量％以上で、且つＴＩ強度指数が７５％以上の場合
△：塊成化物が下記（i）〜（iii）のいずれかに該当する場合
（i）塊成化物の金属鉄濃度が５０質量％以上７０質量％未満で、且つＴＩ強度指数が７５％以上の場合
（ii）塊成化物の金属鉄濃度が７０質量％以上で、且つＴＩ強度指数が７０％以上７５％未満の場合
（iii）塊成化物の金属鉄濃度が５０質量％以上７０質量％未満で、且つＴＩ強度指数が７０％以上７５％未満の場合
×：下記（i）〜（iii）のいずれかに該当する場合
（i）塊成化物の金属鉄濃度が５０質量％未満の場合
（ii）ＴＩ強度指数が７０％未満の場合
（ii）塊成化処理がなされなかった場合
表２に示すように、本発明例では、高炉原料として利用可能な材料（塊成化物）を得ることができる。

１ プーリ
２ 磁石ロール
３ 磁極
４ プーリ
５ コンベアベルト
６ プーリ本体
７ プーリ
８ コンベアベルト
９ 仕切板
１０ 磁力選別機
１１ コンベア始端部
１２ コンベア終端部
１３ コンベア始端部
１４ コンベア終端部
２０ 搬送コンベア
２１ コンベアベルト
２２，２３ プーリ
２４ 供給装置
２５ 磁着物回収部
２６ 非磁着物回収部
３０a，３０b 成型用ロール
３１ ホッパー
３２ スクリュー軸３
３３ 駆動装置
３４ ホッパー
３５ 凹部
３６ スクリュー
３７ 軸体
３８ 軸孔
３９ 払出管
ａ スラグ
ａ_x スラグ層
Ｓ 隙間

Claims (19)

1. 製鉄工程で発生した鉄鋼スラグを回収して篩分けする分級工程（Ａ）と、
   分級工程（Ａ）の篩下の鉄鋼スラグを磁力選別して磁着物（x）と非磁着物（y）に分別する磁力選別工程（Ｂ）と、
   磁力選別工程（Ｂ）で分別された非磁着物（y）を造粒する造粒工程（Ｃ）と、
   磁力選別工程（Ｂ）で分別された磁着物（x）を塊成化する塊成化工程（Ｄ）と、
   分級工程（Ａ）で篩分けする前の鉄鋼スラグを破砕する破砕工程（Ｅ）を有し、
   磁力選別工程（Ｂ）で磁力選別される鉄鋼スラグは、水分含有量が３０質量％以下であり、
   所定量の鉄鋼スラグをバッチ式で処理する際に、分級工程（Ａ）の篩上の鉄鋼スラグを破砕工程（Ｅ）で再破砕した後、分級工程（Ａ）で再分級し、該再破砕・再分級を１回以上行った後の篩上材を粒鉄含有量が高い粗粒材（z）として回収し、該粗粒材（z）を塊成化工程（Ｄ）において磁着物（x）に配合して、磁着物（x）とともに塊成化することを特徴とする鉄鋼スラグの処理方法。
2. 分級工程（Ａ）では、鉄鋼スラグを篩目１〜５ｍｍで篩分けすることを特徴とする請求項１に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
3. 分級工程（Ａ）の篩下の鉄鋼スラグは、粒径１ｍｍ以下の粒子の割合が３０質量％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
4. 磁力選別工程（Ｂ）では、磁力強度が１０００〜３０００ガウスの磁力選別手段で磁力選別を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。
5. 磁力選別工程（Ｂ）では、ベルトコンベアを構成する１つのプーリ（１）が磁場印加手段を内蔵するプーリ式磁力選別機であって、前記磁場印加手段がプーリ本体に対して独立して回転駆動する磁石ロール（２）からなり、該磁石ロール（２）は、その外周に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（３）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（３）が異なる極性を有する磁力選別機を用いて鉄鋼スラグを磁力選別することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。
6. 下記（1）式で定義される磁石ロール（２）の磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）が１０〜５００Ｈｚであることを特徴とする請求項５に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
   Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０ …（1）
   ここで ｘ：磁石ロール（２）の回転数（ｒｐｍ）
   Ｐ：磁石ロール（２）が周方向で備える磁極数（但し、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする）
7. 造粒工程（Ｃ）では、非磁着物（y）を平均粒径５〜１５ｍｍの造粒物に造粒することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。
8. 造粒工程（Ｃ）では、パン皿の表面に撥水性の表面処理が施された皿形造粒機を用いて非磁着物（y）を造粒することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。
9. パン皿の表面処理がフッ素樹脂コーティングであることを特徴とする請求項８に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
10. 塊成化工程（Ｄ）では、磁着物（x）を圧縮成型することにより塊成化することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。
11. 塊成化工程（Ｄ）では、中心側に粗粒材（z）が配され、外側に磁着物（x）が配された塊成化物を得ることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。
12. 塊成化工程（Ｄ）では、
    周面に複数の成型用の凹部（３５）が形成され、水平方向で並列した状態で対向するとともに、対向する外周部分が下向きに回転する回転方向を有する１対の成型用ロール（３０a），（３０b）と、
    １対の成型用ロール（３０a），（３０b）間に上方から磁着物（x）を案内して供給するホッパー（３１）と、
    ホッパー（３１）内の磁着物（x）を成型用ロール（３０a），（３０b）間に押し込むためのスクリュー（３６）を備えるとともに、軸体（３７）に材料供給用の軸孔（３８）が貫設され、ホッパー（３１）内の上下方向に沿って配置されるスクリュー軸（３２）と、
    スクリュー軸（３２）を回転駆動させる駆動装置（３３）と、
    スクリュー軸（３２）の軸孔（３８）内に粗粒材（z）を供給するホッパー（３４）を備え、
    回転する１対の成型用ロール（３０a），（３０b）の対向する凹部（３５）間で材料を圧縮成型して塊成化物とする成型機を用い、
    ホッパー（３１）内に装入された磁着物（x）をスクリュー軸（３２）で１対の成型用ロール（３０a），（３０b）間に押し込みつつ、１対の成型用ロール（３０a），（３０b）の対向する凹部（３５）間で材料が圧縮成型されるのに合せて、軸孔（３８）を通じてスクリュー軸（３２）の先端から１対の成型用ロール（３０a），（３０b）間に間欠的に粗粒材（z）を供給することにより、該粗粒材（z）とその外側の磁着物（x）が１対の成型用ロール（３０a），（３０b）の対向する凹部（３５）間で圧縮成型され、中心側に粗粒材（z）が配され、外側に磁着物（x）が配された塊成化物が得られるようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の鉄鋼スラグの処理方法。
13. 磁着物（x）の粒子径が２ｍｍ未満であり、粗粒材（z）の粒子径が２〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。
14. 塊成化工程（Ｄ）で得られる塊成化物は、粗粒材（z）の割合が５０質量％未満であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。
15. 鉄鋼スラグが製鋼スラグであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の鉄鋼スラグの処理方法。
16. 請求項１〜１５のいずれかに記載の処理方法における造粒工程（Ｃ）で得られた造粒物をセメント原料として用いることを特徴とする鉄鋼スラグの利材化方法。
17. 請求項１〜１５のいずれかに記載の処理方法における塊成化工程（Ｄ）で得られた塊成化物を製鉄原料として用いることを特徴とする鉄鋼スラグの利材化方法。
18. 請求項１〜１５のいずれかに記載の処理方法によりセメント原料となる非磁着物（y）の造粒物を得ることを特徴とするセメント原料の製造方法。
19. 請求項１〜１５のいずれかに記載の処理方法により製鉄原料となる磁着物（x）の塊成化物を得ることを特徴とする製鉄原料の製造方法。

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