JPH06158124A - 製鋼スラグの冷却処理方法 - Google Patents
製鋼スラグの冷却処理方法Info
- Publication number
- JPH06158124A JPH06158124A JP43A JP32987792A JPH06158124A JP H06158124 A JPH06158124 A JP H06158124A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 32987792 A JP32987792 A JP 32987792A JP H06158124 A JPH06158124 A JP H06158124A
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- JP
- Japan
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- slag
- cooling
- treatment
- water
- steelmaking
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
- C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
- C21B2400/022—Methods of cooling or quenching molten slag
- C21B2400/024—Methods of cooling or quenching molten slag with the direct use of steam or liquid coolants, e.g. water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
- C21B2400/05—Apparatus features
- C21B2400/066—Receptacle features where the slag is treated
- C21B2400/068—Receptacle features where the slag is treated with a sealed or controlled environment
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は高温の製鋼スラグに散水して冷却す
る際、スラグと水蒸気およびＣＯ2 との反応を促進し
て、冷却と同時にスラグの自己破砕およびエージング期
間短縮を可能にする方法を提供する。 【構成】 高温の製鋼スラグを密閉容器内に充填し、散
水によりスラグを冷却する処理において、ＣＯ2 分圧を
０．２以上、０．８以下の範囲に調整したＨ2 Ｏ−ＣＯ
2 混合ガスにより３気圧以上に加圧してスラグ処理を行
なうことを特徴とする製鋼スラグの冷却処理方法。 【効果】 本発明によれば、水和反応が促進されてスラ
グが自己破砕するためスラグ破砕工程が省略でき、エー
ジング期間も短くなるため効果は極めて大きい。
る際、スラグと水蒸気およびＣＯ2 との反応を促進し
て、冷却と同時にスラグの自己破砕およびエージング期
間短縮を可能にする方法を提供する。 【構成】 高温の製鋼スラグを密閉容器内に充填し、散
水によりスラグを冷却する処理において、ＣＯ2 分圧を
０．２以上、０．８以下の範囲に調整したＨ2 Ｏ−ＣＯ
2 混合ガスにより３気圧以上に加圧してスラグ処理を行
なうことを特徴とする製鋼スラグの冷却処理方法。 【効果】 本発明によれば、水和反応が促進されてスラ
グが自己破砕するためスラグ破砕工程が省略でき、エー
ジング期間も短くなるため効果は極めて大きい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は製鋼スラグの冷却方法
に関するものである。製鋼スラグを水で冷却するとスラ
グ中のＣａＯ分が水蒸気等と反応して体積膨張するが、
この現象を利用して冷却中のスラグの自己破砕を促進
し、現状稼働している破砕工程を省略すると共にエージ
ング期間（時効劣化を無くすための時間であり、現状１
年以上かかっている）を短縮する方法を提供するもので
ある。
に関するものである。製鋼スラグを水で冷却するとスラ
グ中のＣａＯ分が水蒸気等と反応して体積膨張するが、
この現象を利用して冷却中のスラグの自己破砕を促進
し、現状稼働している破砕工程を省略すると共にエージ
ング期間（時効劣化を無くすための時間であり、現状１
年以上かかっている）を短縮する方法を提供するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来の製鋼スラグの冷却処理において
は、製鋼精錬が終わり精錬炉から排出されたスラグを先
ず土場あるいは鉄板上に放流して熱を放散し、固める方
法がとられていた。また、このスラグは冷却完了後に破
砕機にて必要粒度まで破砕し、破砕されたスラグは磁選
機を通し鉄分を回収した後、路盤材、埋め立て等に利用
されていた。
は、製鋼精錬が終わり精錬炉から排出されたスラグを先
ず土場あるいは鉄板上に放流して熱を放散し、固める方
法がとられていた。また、このスラグは冷却完了後に破
砕機にて必要粒度まで破砕し、破砕されたスラグは磁選
機を通し鉄分を回収した後、路盤材、埋め立て等に利用
されていた。
【０００３】ところが、上記したスラグ処理方法は、粉
塵が飛散し環境的に劣悪であり、特に冷却工程では高熱
下での作業も余儀無くされ、その作業は典型的な３Ｋ作
業で過酷なものとなっている。また、処理時間が長く工
程が多岐にわたるため、運転費、人件費等、処理コスト
が高くなり、敷地も膨大な面積が必要とされる。その
上、処理後のスラグは、水和反応による膨張性を低下さ
せる目的で１〜３年程度ヤードに放置しエージングして
安定化させる必要がある。
塵が飛散し環境的に劣悪であり、特に冷却工程では高熱
下での作業も余儀無くされ、その作業は典型的な３Ｋ作
業で過酷なものとなっている。また、処理時間が長く工
程が多岐にわたるため、運転費、人件費等、処理コスト
が高くなり、敷地も膨大な面積が必要とされる。その
上、処理後のスラグは、水和反応による膨張性を低下さ
せる目的で１〜３年程度ヤードに放置しエージングして
安定化させる必要がある。
【０００４】そこで過去に水和反応を促進する目的で、
密閉容器内で高温スラグに散水し、スラグを処理する方
法が特開昭５５−１０７０３号公報で紹介されている。
これは、密閉容器に装入した高温スラグに散水し、発生
水蒸気にて水和反応を促進してスラグを安定化させる方
法である。
密閉容器内で高温スラグに散水し、スラグを処理する方
法が特開昭５５−１０７０３号公報で紹介されている。
これは、密閉容器に装入した高温スラグに散水し、発生
水蒸気にて水和反応を促進してスラグを安定化させる方
法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記発明で
は、長時間の水和反応処理を行なっても十分に水和反応
が進まず、水和反応による自己破砕ができる迄には到っ
ていなかった。したがって、この発明があってもなお上
記した作業性、処理コスト、環境問題等の多くの問題を
抱えたままであった。
は、長時間の水和反応処理を行なっても十分に水和反応
が進まず、水和反応による自己破砕ができる迄には到っ
ていなかった。したがって、この発明があってもなお上
記した作業性、処理コスト、環境問題等の多くの問題を
抱えたままであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、製鋼精練炉から排出されて凝固した
高温のスラグを密閉容器内に充填し、この充填スラグ層
の上方から散水し冷却する製鋼スラグの冷却方法におい
て、スラグ充填後に冷却水を上方から散水すると同時に
ＣＯ2 ガスを密閉容器内に導入し、ＣＯ2 ガス分圧を
０．２〜０．８に調整した３気圧以上のＨ2 Ｏ−ＣＯ2
混合ガスを密閉容器内に充満させることを特徴とする製
鋼スラグの冷却処理方法である。また、散水はスラグ温
度が２００℃以下になるまで行うことも特徴とする。
するものであって、製鋼精練炉から排出されて凝固した
高温のスラグを密閉容器内に充填し、この充填スラグ層
の上方から散水し冷却する製鋼スラグの冷却方法におい
て、スラグ充填後に冷却水を上方から散水すると同時に
ＣＯ2 ガスを密閉容器内に導入し、ＣＯ2 ガス分圧を
０．２〜０．８に調整した３気圧以上のＨ2 Ｏ−ＣＯ2
混合ガスを密閉容器内に充満させることを特徴とする製
鋼スラグの冷却処理方法である。また、散水はスラグ温
度が２００℃以下になるまで行うことも特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明者らはスラグの膨張が（１）式に示す水
和反応により生じていることを見出した。 ＣａＯ ＋ Ｈ2 Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）2 ・・・・・ （１）
和反応により生じていることを見出した。 ＣａＯ ＋ Ｈ2 Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）2 ・・・・・ （１）
【０００８】水和反応とスラグの崩壊（自己破砕）との
関係について種々検討した結果、スラグの崩壊はスラグ
内に存在する数１００ミクロンから数ｍｍサイズの未滓
化ＣａＯ相の水和膨張の力で起こることを突き止めた。
すなわち、未滓化ＣａＯ相はＣａＯ濃度が８０％以上も
あるためこの部分から優先的に水和反応を起こして、未
滓化ＣａＯ相の局部的膨張がスラグを崩壊させているこ
とを明らかにした。そこで、本発明者らは、さらにこの
未滓化ＣａＯ相の水和反応の律速段階を明らかにするた
めオートクレーブ試験を実施し、各種要因の影響などを
検討した結果、反応生成物であるＣａ（ＯＨ）2 中の水
蒸気の拡散が反応を律速していることが判明した。すな
わち、水和反応を促進するには生成したＣａ（ＯＨ）2
の中に存在する亀裂あるいは気孔の中を水蒸気が拡散す
る速度を上げて、未滓化ＣａＯ相と水蒸気との接触を促
進する必要がある。
関係について種々検討した結果、スラグの崩壊はスラグ
内に存在する数１００ミクロンから数ｍｍサイズの未滓
化ＣａＯ相の水和膨張の力で起こることを突き止めた。
すなわち、未滓化ＣａＯ相はＣａＯ濃度が８０％以上も
あるためこの部分から優先的に水和反応を起こして、未
滓化ＣａＯ相の局部的膨張がスラグを崩壊させているこ
とを明らかにした。そこで、本発明者らは、さらにこの
未滓化ＣａＯ相の水和反応の律速段階を明らかにするた
めオートクレーブ試験を実施し、各種要因の影響などを
検討した結果、反応生成物であるＣａ（ＯＨ）2 中の水
蒸気の拡散が反応を律速していることが判明した。すな
わち、水和反応を促進するには生成したＣａ（ＯＨ）2
の中に存在する亀裂あるいは気孔の中を水蒸気が拡散す
る速度を上げて、未滓化ＣａＯ相と水蒸気との接触を促
進する必要がある。
【０００９】さらに、本発明者らは水蒸気のみでなくＣ
Ｏ2 ガスを水蒸気に混合すると、（１）式の水和反応が
加速される（鉄と鋼、６３（１９７７）、ｐ．２３１６
水渡等の研究により明らかにされている）と共に、
（２）式に示すＣＯ2 ガスによる炭酸化反応に伴うＣａ
Ｏの膨張力をも利用できることも見出した。 ＣａＯ ＋ ＣＯ2 → ＣａＣＯ3 ・・・・・ （２）
Ｏ2 ガスを水蒸気に混合すると、（１）式の水和反応が
加速される（鉄と鋼、６３（１９７７）、ｐ．２３１６
水渡等の研究により明らかにされている）と共に、
（２）式に示すＣＯ2 ガスによる炭酸化反応に伴うＣａ
Ｏの膨張力をも利用できることも見出した。 ＣａＯ ＋ ＣＯ2 → ＣａＣＯ3 ・・・・・ （２）
【００１０】（１）式の水和反応は、平衡論的に５８０
℃以下の温度でしか進行しないのに対して、（２）式の
反応は８９８℃以下で進行するため、反応する温度範囲
および反応時間が（１）の水和反応より有利である。
℃以下の温度でしか進行しないのに対して、（２）式の
反応は８９８℃以下で進行するため、反応する温度範囲
および反応時間が（１）の水和反応より有利である。
【００１１】そこで本発明者らは水蒸気雰囲気の中にど
の程度ＣＯ2 を導入すべきかについて種々の実験を行
い、処理後の平均粒径とＣＯ2 分圧について図２に示す
結果が得られた。すなわち、３．５気圧の条件でＣＯ2
−Ｈ2 Ｏ混合ガス中のＣＯ2 分圧を種々変化させ、スラ
グの自己崩壊におよぼすＣＯ2 分圧の影響を見た結果、
ＣＯ2 分圧が２０％以上かつ８０％以下の範囲でスラグ
の自己崩壊が良好に進むことが判明した。
の程度ＣＯ2 を導入すべきかについて種々の実験を行
い、処理後の平均粒径とＣＯ2 分圧について図２に示す
結果が得られた。すなわち、３．５気圧の条件でＣＯ2
−Ｈ2 Ｏ混合ガス中のＣＯ2 分圧を種々変化させ、スラ
グの自己崩壊におよぼすＣＯ2 分圧の影響を見た結果、
ＣＯ2 分圧が２０％以上かつ８０％以下の範囲でスラグ
の自己崩壊が良好に進むことが判明した。
【００１２】また、スラグ崩壊に及ぼす圧力の影響を見
るため、ＣＯ2 分圧を０．５の一定条件下で圧力を変化
させた実験を行った。その結果、処理後の平均粒径と容
器内圧力との関係を図３に示すように、容器内圧力を３
ａｔｍ以上に加圧すればスラグ自己崩壊が大きく促進さ
れることが判明した。なお、図２および図３に併記して
いるように、エージング期間に対しては、ＣａＯの水和
反応あるいは炭酸化反応の進行期間そのものがエージン
グ期間であるため、スラグ自己崩壊のための上記適正条
件と対応してエージングのための時間が短縮できる。な
お圧力の上限は図３では６ａｔｍまでになっているが、
処理前のスラグ粒径などの条件に応じて実施例にも示し
たように１０ａｔｍ以上にすることも有効である。した
がって処理コストとのバランスを考慮に入れて通常は２
０ａｔｍまでの範囲で定めうる。
るため、ＣＯ2 分圧を０．５の一定条件下で圧力を変化
させた実験を行った。その結果、処理後の平均粒径と容
器内圧力との関係を図３に示すように、容器内圧力を３
ａｔｍ以上に加圧すればスラグ自己崩壊が大きく促進さ
れることが判明した。なお、図２および図３に併記して
いるように、エージング期間に対しては、ＣａＯの水和
反応あるいは炭酸化反応の進行期間そのものがエージン
グ期間であるため、スラグ自己崩壊のための上記適正条
件と対応してエージングのための時間が短縮できる。な
お圧力の上限は図３では６ａｔｍまでになっているが、
処理前のスラグ粒径などの条件に応じて実施例にも示し
たように１０ａｔｍ以上にすることも有効である。した
がって処理コストとのバランスを考慮に入れて通常は２
０ａｔｍまでの範囲で定めうる。
【００１３】冷却に必要な散水量はスラグの凝固直後の
約１０００℃のものを２００℃以下に冷却するに必要な
量を保証してさえいればその供給速度によらず崩壊は十
分進む。ただし、実際問題としては製鋼精練時間と対応
したスラグ処理を行う必要があるので、３０分以内に２
００℃以下に冷却できるような散水速度を設定するのが
望ましい。この方法によれば、スラグの自己崩壊が促進
できるばかりではなく、崩壊によりスラグ表面積が増大
して冷却速度が大きくなるし、水和反応の促進に対応し
て処理後スラグの安定化（膨張率低下）のためのエージ
ング期間も短縮できる。
約１０００℃のものを２００℃以下に冷却するに必要な
量を保証してさえいればその供給速度によらず崩壊は十
分進む。ただし、実際問題としては製鋼精練時間と対応
したスラグ処理を行う必要があるので、３０分以内に２
００℃以下に冷却できるような散水速度を設定するのが
望ましい。この方法によれば、スラグの自己崩壊が促進
できるばかりではなく、崩壊によりスラグ表面積が増大
して冷却速度が大きくなるし、水和反応の促進に対応し
て処理後スラグの安定化（膨張率低下）のためのエージ
ング期間も短縮できる。
【００１４】
【実施例】温度８００℃〜９００℃、平均粒径が１００
ｍｍおよび３００ｍｍ（最大粒径５００ｍｍ）の高温製
鋼スラグ（組成；ＣａＯ＝４８％，ＳｉＯ2 ＝１２％，
全Ｆｅ＝１３％，Ｐ2 Ｏ5 ＝３％，ＭｇＯ＝５％）を図
１に示す設備の、下部に目皿４を持つ鋼板容器１に高さ
１ｍ充填し、その鋼板を圧力容器２中に開閉部３を開け
て装入する。開閉部３を密閉したのち、ポンプ５と流量
調整弁６を用いて給水タンク７より注入ノズル８を通じ
て圧力容器２へ水を注入する。注入と同時に冷却水は水
蒸気となり、圧力容器内に充満し加圧される。その圧力
を圧力計９で検知しながらＣＯ2 タンク１２からＣＯ2
ガスを圧力容器２内に注入し、ＣＯ2濃度をガス分析計
１０により測定し、圧力の情報と合わせてＣＯ2 分圧を
０．２〜０．８になるようＣＯ2 流量を調整し、容器内
圧力を３ａｔｍ以上に制御する。図中１４は圧力計９と
ガス分析計１０の信号を受信して調節弁１５を制御する
制御装置である。水蒸気が過剰になりＣＯ2 分圧が適正
範囲に調整できない場合は、排水タンク１１に接続され
た蒸気放散塔１３から蒸気を放散してＣＯ2 分圧を調整
する。図中１６は圧力調節弁である。
ｍｍおよび３００ｍｍ（最大粒径５００ｍｍ）の高温製
鋼スラグ（組成；ＣａＯ＝４８％，ＳｉＯ2 ＝１２％，
全Ｆｅ＝１３％，Ｐ2 Ｏ5 ＝３％，ＭｇＯ＝５％）を図
１に示す設備の、下部に目皿４を持つ鋼板容器１に高さ
１ｍ充填し、その鋼板を圧力容器２中に開閉部３を開け
て装入する。開閉部３を密閉したのち、ポンプ５と流量
調整弁６を用いて給水タンク７より注入ノズル８を通じ
て圧力容器２へ水を注入する。注入と同時に冷却水は水
蒸気となり、圧力容器内に充満し加圧される。その圧力
を圧力計９で検知しながらＣＯ2 タンク１２からＣＯ2
ガスを圧力容器２内に注入し、ＣＯ2濃度をガス分析計
１０により測定し、圧力の情報と合わせてＣＯ2 分圧を
０．２〜０．８になるようＣＯ2 流量を調整し、容器内
圧力を３ａｔｍ以上に制御する。図中１４は圧力計９と
ガス分析計１０の信号を受信して調節弁１５を制御する
制御装置である。水蒸気が過剰になりＣＯ2 分圧が適正
範囲に調整できない場合は、排水タンク１１に接続され
た蒸気放散塔１３から蒸気を放散してＣＯ2 分圧を調整
する。図中１６は圧力調節弁である。
【００１５】以上の処理を表１の処理水準にて実施し
た。表２にその結果、すなわち処理後のスラグの平均粒
径と処理後の必要エージング期間を示す。本表によれ
ば、本発明の条件範囲内で処理したものは、処理後スラ
グの平均粒径が１５ｍｍ以下迄（現行の磁選工程前のス
ラグ破砕処理後の粒径に相当）の自己破壊を起こした。
また、処理後のエージング期間も、本発明例は比較例よ
り大きく短縮した。
た。表２にその結果、すなわち処理後のスラグの平均粒
径と処理後の必要エージング期間を示す。本表によれ
ば、本発明の条件範囲内で処理したものは、処理後スラ
グの平均粒径が１５ｍｍ以下迄（現行の磁選工程前のス
ラグ破砕処理後の粒径に相当）の自己破壊を起こした。
また、処理後のエージング期間も、本発明例は比較例よ
り大きく短縮した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、高温の製鋼スラグを冷
却すると同時にスラグの水和反応が大幅に促進されるた
め、スラグが自己崩壊して破砕工程が不要になるばかり
でなく、エージング期間の短縮、作業環境の改善、粉塵
飛散問題の解消につながり、本発明がこの種の産業分野
にもたらす効果は極めて大きい。
却すると同時にスラグの水和反応が大幅に促進されるた
め、スラグが自己崩壊して破砕工程が不要になるばかり
でなく、エージング期間の短縮、作業環境の改善、粉塵
飛散問題の解消につながり、本発明がこの種の産業分野
にもたらす効果は極めて大きい。
【図１】本発明の工程を示す図
【図２】ＣＯ2 分圧と処理後平均粒径、必要エージング
期間との関係を示すグラフ
期間との関係を示すグラフ
【図３】容器内圧力と処理後平均粒径、必要エージング
期間との関係を示すグラフ
期間との関係を示すグラフ
【符号の説明】 １ 鋼板容器 ２ 圧力容器 ３ 開閉部 ４ 目皿 ５ ポンプ ７ 給水タンク ８ 注水ノズル ９ 圧力計 １０ ガス分析計 １１ 排水タンク １２ ＣＯ2 タンク １３ 蒸気放散塔 １４ 制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 製鋼精練炉から排出されて凝固した高温
のスラグを密閉容器内に充填し、この充填スラグ層の上
方から散水し冷却する製鋼スラグの冷却方法において、
スラグ充填後に冷却水を上方から散水すると同時にＣＯ
2 ガスを密閉容器内に導入し、ＣＯ2 ガス分圧を０．２
〜０．８に調整した３気圧以上のＨ2Ｏ−ＣＯ2 混合ガ
スを密閉容器内に充満させることを特徴とする製鋼スラ
グの冷却処理方法。 - 【請求項２】 散水はスラグ温度が２００℃以下になる
まで行うことを特徴とする請求項１記載の製鋼スラグの
冷却処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06158124A (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 製鋼スラグの冷却処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06158124A (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 製鋼スラグの冷却処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06158124A true JPH06158124A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=18226247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Withdrawn JPH06158124A (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 製鋼スラグの冷却処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06158124A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1001038A1 (de) * | 1998-11-11 | 2000-05-17 | "HOLDERBANK" Financière Glarus AG | Verfahren zum Mahlen von flüssingen Schlacken |
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-
1992
- 1992-11-17 JP JP43A patent/JPH06158124A/ja not_active Withdrawn
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