JPH06510820A - スラグ造粒方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 スラグ造粒方法及び装置 本発明は、溶融材料の造粒方法及びその装置に関する。所謂溶融材料は、金属例 えば鉄であり、また金属酸化物例えば酸化チタンである。そして、非金属、例え ば金属製造過程で副産物として産出されるスラグでもよい。更に、上記各物質の 混合物でもよい。本発明は、特に錬鉄高炉から回収されたスラグの造粒に適用さ れている。このように造粒されたスラグは、コンクリート生産においてポルトラ ンドセメントの代替品として使われている。

英国特許公告公報ＧＢ　−Ｂ　−２１４８３３０は、スラグ造粒の装置及びその 方法を開示している。該英国特許によれば、造粒機は囲いとしてのエンクロージ ャー内に回転式アトマイザ−を備えている。エンクロージャーの底部は、流動層 を含むホッパーの形状をしている。使用に際し、溶融状のスラグ流はアトマイザ −に注入されるが、該アトマイザ−は、スラグがアトマイザ−からシート状又は リボン状で射出されるように所定のスピードで回転される。アトマイザ−の周囲 におけるノズルからの空気噴流は、前述のシート状又はリボン状のスラグに衝突 し粒状に破裂させるとともに上昇させる。次いで、破裂して形成した粒状物は、 エンクロージャーの底部へ落下し、該底部で二次空気の逆流を通過して流動層に 入る。

上述した英国特許公告公報による装置及び方法では、シート状又はリボン状のス ラグに衝突しそれを粒状に破裂させるための空気噴射を必要とするので、作業上 の不具合がある。例えば、充分のカを持っ空気噴流を作るために、相当な入力エ ネルギーが必要とされ、シート状又はリボン状のスラグを破裂させ破裂後の粒状 物に上昇運動を与えるのに使われている。

そして、ドイツ特許公開公報ＤＥ　−Ａ　−２２１１６８２によれば、アトマイ ザーは急速回転するプレートを有しそれを溶融状スラグの造粒に用い、回転プレ ートから射出されてきたスラグを破裂させるための空気噴流を使用せずに済むよ うである。また、該ドイツ特許公開公報によれば、はぼ水平状で耐火ライニング 処理されたプレートは、エンクロージャーで垂直軸を中心に回転する仕組みを有 する。溶融状のスラグ流は回転プレートに注がれたあと、滴状となって該プレー トから投げ飛ばされる。該滴状物はエンクロージャーの内壁に衝突し、該内壁の 下部である円すい状収束部に沿って、アトマイザ−の下方にある排出口へ転がり 落ちていく。

しかしながら上述した造粒機では、エンクロージャーの内壁に沿って排出口へ転 がり落ちていく時の粒状物状態は、造粒効果が良くなるかどうかについて影響す るため、操作に際し相当な注意が必要である。つまり、もし一部の粒状物が壁部 にくっついていれば、ほかの粒状物は該壁部に沿って転がり落ちることができな くなるので、硬化した粒状物の隆起がすぐ壁部に発生する。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解決できる溶融材料の造粒方法およ びその装置を提供することにある。

本発明の造粒機は、エンクロージャーと、該エンクロージャー内に設けられた回 転式アトマイザ−と、使用に際し流体噴射を使用せずに溶融状材料を小球状に破 裂させてまた該小球状物をエンクロージャー内に分散するように構成したアトマ イサーに溶融状材料を移動させるための手段と、少なくとも部分的に固化した小 球状物から形成された粒状物を収集するように構成した、アトマイサーを取り囲 む頂部開放の環状トラフと、該トラフにある粒状物を、トラフにある少なくとも 一つの抽出孔に向けて粒状物の円周運動を引き起こすように、ガスをトラフに注 入するための手段とを備えている。

アトマイザ−を取り囲んでいるトラフは、粒状物を収集するとともに粒状物の冷 却にも働き、モしてトラフ自体は該工程において粒状物の移動層となっている。

該移動層の円周運動は、空気などのガスによって形成されるが、該空気は水平面 に対し小さい角度で、スロット付き板またはガス分配器を通過して上記移動層に 注入される。粒状物の移動層はトラフに沿って円周運動をして、トラフにある一 つまたは一つ以上の抽出孔に到達する。

造粒作業は、トラフに加工中の材料が残っていなくても開始することができる。

この場合、粒状物の層を徐々に形成させるのが方法の一つであるが、前回作業で 残った冷却した粒状物の層をトラフに入れて冷却工程に利用することもできる。

粒状物層の移動は、高温の粒状物と注入されたガスとの間の熱交換を促進すると ともに、高温の粒状物と低温の粒状物との間の熱交換にも役立っている。更に、 粒状物層の移動によって、粒状物の再凝集を防止することができる。

スロット付き板およびトラフの設計は、ガスが比較的に高い速度でスロットを通 過し粒状物の円周運動を促進するように、行われている。それと同時に、粒状物 層の深さは、スロットを通過するガスの高い速度が粒状物層で消散されて層の中 を通過するガスの表面速度が比較的低くなるように、設定されている。このよう な配列によって得られる有利点は、広範囲のサイズにわたる粒状物が処理できる だけでなく、粒状物の大量飛び出しを防止するとともに比較的高い密度の粒状物 層を維持することができるようになる。

使用に応じて、やや傾斜になっているトラフベース部を使用することによって、 トラフにおける抽出孔へ向かう粒状物の円周運動を修正することも可能である。

回転式アトマイザ−は、所望のスラグ顆粒運動経路の形成を促進できる頂面部を 有する耐火材料の厚いディスクを備えている。該頂面部に対する形状加工は、所 望の顆粒運動経路、スラグの流速、カップ状部材の回転速範囲および所望の顆粒 サイズ範囲に応じて行われる。該装置は、装置の真下にある適切なカバーにカバ ーされたモーターによって、垂直軸を中心に回転される。また、該装置の回転速 度は、スラグの流速の関数として制御される。つまり、顆粒の経路及び顆粒サイ ズの分布を維持するために、スラグ流速が高い場合に高い回転速度を必要とする 。このため、電動モーターは可変速伝動装置（インバーター）によって駆動され る。

本発明における溶融状材料の造粒方法は、溶融状材料流をエンクロージャー内に 配置された回転中のアトマイサーに移動することと、流体噴射を使用せずにアト マイサーから溶融材料が小球状で射出されるように、アトマイサーの回転速度を 設定することと、小球状物が少なくとも部分的に固化し粒状物になるように、エ ンクロージャー内における小球状物の通路を設定することと、アトマイザ−を取 り囲んでいる頂部開放の環状トラフに粒状物を収集することと、トラフにある少 なくとも一つの抽出孔に向かう粒状物の円周運動を引き起こすように、トラフに ガスを注入することとを含んでいる。

アトマイサーから噴出された溶融状材料の小球物は、外向きにエンクロージャー の内壁へ飛散していく。小球状物の運動経路はある程度、該小球状物のサイズに よって違ってくる。また、小球物の飛散は、垂直面および水平面で発生する。し たがって、エンクロージャー内で小球状物は空気と接触し、運動中の小球状物と 空気との間の熱交換によって該小球物は少なくとも部分的に固化し粒状物になる 。一部の粒状物は、直接に環状トラフに落下し、他の部分は、エンクロージャー の側壁に衝突してからトラフに落下する。そのため、エンクロージャーの側壁の 一部を、トラフの頂部より高い位置に設定することが必要となる。該一部の側壁 は環状であり、その下端部はトラフの頂部に連接している。また、該一部の側壁 は、該側壁の外側に設けられたジャケットに液体を循環することによって液体冷 却されている。或いは、該一部の側壁は下向きの孔を数多く有し、また、冷却ガ スをこれらの孔を通過させてエンクロージャー内に導入するための手段が設けら れている。冷却された側壁または側壁の孔を通過して導入された空気によって、 粒状物は側壁にくっつくことが避けられ、側壁から離れてトラフに落ちる。

また、アトマイサーから噴出された一部の小球状物／粒状物はトラフに到達しな いまま途中で落ちる。そこで、傾斜状表面材は下向きに設けられ、アトマイサー からトラフ頂部の内側縁部まで延びている。該表面材に数多くの孔が開いている ので、ガスがこれらの孔を通過して表面材の上面に到達できる。該ガスおよび該 傾斜状表面材によって、表面材に落ちている粒状物がトラフに移動される。

エンクロージャーでの操作温度を制御するための手段を設けることは、排出ガス の温度が所定値を超えないようにするのに有利である。

そうすれば、例えば排出ガスの温度が４００℃を超えないように制御することが 可能となる。該操作温度はある程度、溶融状材料がアトマイザ−に供給されると きの流速によって違ってくる。例えば、何らかの原因で溶融材料の流速が突然速 くなった場合、排出ガスの温度も所定の数値を超えてしまう。そこで、排出ガス の温度を制御するための手段は、ウォーターミスト（水からなる霧滴）をエンク ロージャー内に導入するためのスプレーまたはアトマイザ−を含んでいる。該ウ ォーターミストは、蒸発によってエンクロージャーから熱を奪うので、エンクロ ージャー内の空気温度を下げられる。このようなウォーターミストは完全に蒸発 するので、エンクロージャー内における各部材の表面や、造粒後の粒状製品を濡 らすことが避けられる。更に、エンクロージャー内の実際温度を所定の希望温度 と比較し、エンクロージャー内に供給されるウォーターミストの量を相応に調整 する簡単な制御回路も設けられている。但し、ウォーターミストは、操作温度を コントロールするだけで、溶融状材料を小球状に破裂させるのには役立たない。

本発明をより良く理解するために、以下に添付の図面を参照しながら説明を行う 。

図１は、本発明における造粒装置の断面図である。

図２は、図１のＩＩ　−ＩＩ線で見た断面図である。

図３は、図１のＩＩＩ　−ＩＩＩ線で下から見た平面図である。

高炉からの副産物であるスラグを造粒する造粒装置（以下、造粒機と称す）は、 溶融状スラグかそれに沿って通過しアトマイザ−に注入されるダクトと、回転式 アトマイサーと、アトマイザ−を取り囲む環状トラフと、該アトマイザ−及び該 トラフを収容するエンクロージャーとから構成されている。

特に図１を参照して判るように、回転式アトマイザ−（１）は固定された電動モ ーターを有し、該モーターは例えば速度可変な駆動機構によって駆動されるが、 モーター自身が垂直状の駆動軸を備えている。フランジ部材（３）は、該駆動軸 に搭載されていて耐火性の皿状またはカップ状部材（４）を支持している。該皿 状またはカップ状部材は、上向きの凹面を有し、垂直軸を中心に回転されている 。また、皿状またはカップ状部材の回転速度は可変である。アトマイザ−は、は ぼ円筒状のエンクロージャー（６）に収容されており、供給用ダクト（７）は、 エンクロージャーの外部からアトマイザ−（１）の上方位置まで延びている。流 出ノズル（８）は、溶融状スラグをダクト（７）に沿って流下させ原料流として カップ部材（４）の凹面に落下させるように働いている。さらに、環状トラフ（ １０）は、アトマイザ−（１）を取り囲むように設けられており、トラフの頂部 は、上記カップ状部材（４）より低い位置に設定されている。略円すい面を有す る表面材（１１）は、回転式アトマイザ−からトラフの上縁部まで下向きに延び ている。エンクロージャー側壁の一部（６Ａ）は、トラフの頂部より高い位置に あるが、その下端部はトラフの頂部に連接している。また、エンクロージャーは 、少なくとも一本の気体排出管（１４）が通っている頂部構造（１２）によって カバーされている。エンクロージャー側壁の一部（６Ａ）は、その外側において 設けられたウォータージャケットを有し、冷媒を該ジャケット内に循環させるこ とによって壁部を冷却するように構成しても良い。但し、図示したように、側壁 のこの部分は数多くの下向き貫通孔（１５）を有し、該側壁の背後に設けられた 中空ケーシングは、空気なとの冷却用ガスをこれら貫通孔を通ってエンクロージ ャー内に導入するように構成している。該空気流は、トラフ（１０）に向かって 下向きに流れる。上記と同様に、はぼ円すい面を有する表面材（１１）は、数多 （の貫通孔を有し、部材（１１）の下方に設けられたケーシングは、空気などの ガスをこれら貫通孔を通って部材（１１）の上部側に導入するように構成してい る。これら貫通孔を通過する空気流は、トラフ（１０）に向かって流れる。

また、特に図２及び図３を参照して判るように、トラフ（１０）のベース部は、 図示しない空気源から加圧空気の供給を受けるウィンドボックス（２０）を備え ている。該空気は、該ボックスの頂部に形成しであるスロット（２１）を通過し て排出される。該スロット（２１）は、２５°以下の角度で傾斜されており、ウ ィンドボックスから排出された空気を該トラフの唯一円周方向で導出する。トラ フ円周方向の数箇所には複数の抽出孔（２２）が設けられており、図示したよう に八つの抽出口がある。各抽出孔（２２）は、ウィンドボックス（２０）を通過 してトラフの底部に延びている導管（２２’）からなり、或いは、トラフの側壁 に形成しであるハツチ（扉口）（２２″）からなっている。各導管（２２’）ま たは各ハツチ（２２”）の下端部は、一対になっている一方または他方のコンベ アベルトまたはドラブリンクコンベア（２５）の上方に位置づけられており、位 置づけ方法としては直接でも傾斜シュート（２６）を経由しても良い。コンベア は、−か所の収集所（２７）に収束することができる。

上述した装置の使用に際し、溶融状スラグはダクト（７）に沿って流下し、原料 流としてアトマイザ−（１）におけるカップ状部材（４）に落下していく。該ア トマイザ−（１）は、スラグの流速に応じて通常７５０〜１２００ｒｐｍの回転 速度で回転している（必要に応じて、この範囲以上の回転速度も可能である）。

次いで、該スラグは小球状の形態で、回転しているカップ状部材（４）から外向 きに射出されていく。小球状のスラグは、エンクロージャー内に飛散し、エンク ロージャー内において小球状物と空気との間で熱交換が発生する。この熱交換に よって、少なくとも小球状物の表皮が固化するので、スラグは次第に粒状物にな る。多数の粒状物は、直接にトラフ（１０）へ落ちていくが、一部の粒状物は、 側壁（６Ａ）に衝突してから該側壁に沿ってトラフに落ちる。更に一部の粒状物 は、はぼ円すい面を有する表面材（１１）に落ち、該表面材（１１）の開孔を通 過する空気流によって、表面材（１１）に沿ってトラフに落下する。ウィンドボ ックス（２０）からスロット（２１）を通過して空気を流動させ、トラフの円周 方向で循環する空気流を形成させる。循環する空気流は、トラフにある粒状物（ ３０）を駆動する。駆動されている該粒状物（３０）は、最寄りの抽出孔（２２ ）に到達するまでトラフに沿って移動する。多数の粒状物は、最寄りの抽出孔（ ２２）を通過して離れていくが、一部はこのように離れていくことができないの で、ウィンドホックスからの空気流に乗って、次の抽出孔に到達するまで続いて 移動し、次の抽出孔よりトラフから離れていく。これら抽出孔から離れた粒状物 は、コンベア（２５）上に置かれ、収集所（２７）に移動する。ここにおいて重 要なことは、トラフ（１０）は円周方向で動く粒状物層を含んでいる。粒状物は 、トラフの中の空気流に乗ってトラフの中を通っている。これを達成するように 、比較的高い空気速度を必要とするが、小粒状物の大量飛び出しを避けるととも に上記移動層において比較的高い密度を維持するために、層の中の空気速度を余 りにも高く設定することは好ましくない。

エンクロージャーで発生した熱い空気は、排気管（１４）を通過してエンクロー ジャーから排出されるが、それを該設備における他の部分に再利用しても良い。

エンクロージャー内の空気を所定の温度以下に維持するため、複数のノズル（３ ３）を有するパイプ（３２）を備えた機構を少なくとも一つ利用し、それをエン クロージャー内においてカップ状部材（４）に隣接して設けている。パイプ（３ ２）に水を流し循環させると、水は微粒状のミスト（水からなる霧滴）となって ノズルから噴出される。また、従来のノズルの代わりに、空気式の噴霧器を使っ て同じようなミストを発生させることも可能である。エンクロージャー内に噴射 されたミストは、エンクロージャー内の熱によって蒸発されるので、エンクロー ジャー内におけるどの部材の表面も濡らさずに済むのである。更に、水の蒸発に よってエンクロージャー内の空気温度を下げることができる。更に、エンクロー ジャー内の空気温度を感知し温度の実際値と所定値とを比較できる制御回路（図 示せず）を設けると、操作に際し一層便宜がはかれる。

空気の温度が所定値に達した場合、エンクロージャー内において霧が発生される につれて温度が下がる。このように、エンクロージャー内の温度は所定値以下に 維持されている。

国際調査報告　。、ア、。。。？／ｎｌ、、８国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　マローリー　デリックイギリス国、カウンテイ　ダラム　ディ ーエル２２エルジエー、エフアール。ダーリントン、ハイ　コニスクリフ、ザ　 グリーン　３１．プレイマー　コテツジ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．エンクロージャーと、 該エンクロージャー内に設けた回転式アトマイザー（１）と、使用に際し流体噴 射を使用せずに溶融状材料を小球状に破裂させてまた該小球状物をエンクロージ ャー内に分散するように構成したアトマイザーに溶融状材料を移動させるための 手段（７）と、少なくとも部分的に固化した小球状物から形成された粒状物を収 集するように構成した、アトマイザーを取り囲んでいる頂部開放の環状トラフ（ １０）と、 該トラフにある粒状物を、トラフにある少なくとも一つの抽出孔（２２）に向け て粒状物の円周運動を引き起こすように構成した、ガスをトラフに注入するため の手段（２２、２１）と、を備えていることを特徴とする造粒機。
2. ２．回転式アトマイザー（１）は溶融状材料が注入される耐火部材を含み、該耐 火材料は垂直軸を中心に回転可能であることを特徴とする請求項１記載の造粒機 。
3. ３．エンクロージャーの側壁は、トラフ（１０）の頂部より高い位置にある側壁 の一部（６Ａ）を含み、側壁の該一部は環状であり、その下端部がトラフの頂部 に連接していることを特徴とする請求項１または２記載の造粒機。
4. ４．前記側壁の一部が液体冷却されることを特徴とする請求項３記載の造粒機。
5. ５．前記側壁の一部（６Ａ）に下向きの孔（１５）が開いており、冷却ガスをこ れらの孔を通過させてエンクロージャーに導入する手段が設けられていることを 特徴とする請求項３記載の造粒機。
6. ６．傾斜表面材（１１）が、回転式アトマイザーからトラフ頂部の内側縁部まで 下向きに延びていることを特徴とする請求項１から５の何れかの項に記載の造粒 機。
7. ７．前記の表面材に孔が開いており、ガスをこれらの孔を通過させて表面材の上 面に導入する手段が設けられていて、当該ガスは表面材に落ちている粒状物をト ラフに導入することを特徴とする請求項６記載の造粒機。
8. ８．環状トラフのベース部は、貫通して形成されたスロット（２１）を有し、こ れらのスロットは、使用に際しガスがスロットを通過しトラフに導入されるにつ れてトラフで円周方向のガス流を生じさせるように形成されていることを特徴と する請求項１から７の何れかの項に記載の造粒機。
9. ９．トラフにおける抽出孔は、トラフのベース部を通過して延びている導管（２ ２′）によって形成されていることを特徴とする請求項１から８の何れかの項に 記載の造粒機。
10. １０．蒸発によって熱を除去するために、ウオーターミストをエンクロージャー 内に導入するための手段（３２、３３）が設けられていることを特徴とする請求 項１から９の何れかの項に記載の造粒機。
11. １１．ウオーターミストを導入するための手段は、ウオータースプレーまたは空 気式の噴霧器を備えていることを特徴とする請求項１０記載の造粒機。
12. １２．溶融状材料流をエンクロージャー内に配置された回転中のアトマイザーに 移動することと、 流体噴射を使用せずにアトマイザーから溶融材料が小球状で射出されるように、 アトマイザーの回転速度を設定することと、小球状物が少なくとも部分的に固化 し粒状物になるように、エンクロージャー内における小球状物の通路を設定する ことと、アトマイザーを取り囲んでいる頂部開放の環状トラフに粒状物を収集す ることと、 トラフにおける少なくとも一つの抽出孔に向かう粒状物の円周運動を引き起こす ようにトラフにガスを注入することと、を特徴とする溶融状材料の造粒方法。
13. １３．前回の操作で形成した所定量の冷却粒状物をトラフに残すことによって、 トラフに収集された高温粒状物からの伝熱を助成することを特徴とする請求項１ ２記載の方法。
14. １４．溶融状材料流を回転式アトマイザーの耐火部材に注入し、該耐火部材を垂 直軸を中心に回転させることを特徴とする請求項１２または１３項に記載の方法 。
15. １５．ウオーターミストの蒸発で熱を除去するためにエンクロージャーにウオー ターミストを注入することによって、エンクロージャー内の操作温度をコントロ ールすることを特徴とする請求項１２、１３及び１４に記載の方法。
16. １６．溶融状材料がスラグであることを特徴とする請求項１２から１５の何れか の項に記載の方法。