JPH08259284A - スラグの蒸気エージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製鋼スラグ等を大気圧下で蒸気エージングす
る装置において、簡単な構成で、スラグの全体にわたっ
て均一に蒸気を供給してスラグ全体を所定温度に昇温さ
せ、高品質路盤材を短期間に安価に安定して製造できる
ようにする。 【構成】 スラグ処理槽１の底面に、蒸気の放熱および
漏洩を防止する放熱・漏洩防止板２を設置し、この上
に、粒度１００ｍｍ以下で７ｍｍ以上の石類（玉砂利・
玉石や自然砕石など）からなる下部床敷層３と、粒度４
０ｍｍ以下の石類（自然砕石など）またはスラグ類（高
炉徐冷スラグなど）からなる上部床敷層４を敷設すると
共に、下部床敷層３内の上部に、蒸気噴射孔５ａ（径５
ｍｍ程度）が水平方向から下向きに傾斜して形成された
蒸気配管５を配設し、床敷層３，４の上にスラグＳを堆
積させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、製鋼過程などで発生
するスラグを蒸気を用いてエージングし、道路用材料と
しての路盤材を製造する蒸気エージング装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】転炉等の製鋼過程から発生する溶融状態
のスラグを徐冷・固化して得られる製鋼スラグは、結晶
質で硬い性質を有することから、これを破砕して所定の
粒度に調整したものは、路盤材として好適である。しか
し、製鋼スラグの場合、精錬時に使用する生石灰の一部
が未反応状態で残存した未滓化石灰などが含まれている
ため、そのまま路盤材として使用した場合には、雨水や
地下水などが未滓化石灰などと反応して膨張および崩壊
を生じ、道路を破壊するおそれがある。

【０００３】そのため、一般的には、徐冷・固化し、所
定粒度に破砕した製鋼スラグを山積みにして大気中で長
期間自然放置する自然エージング処理を施した後に利用
に供することが行われている。この自然エージング処理
は、未滓化石灰などが自然に水和反応を起こして膨張破
壊性が安定化するのを待つ方法であるが、安定化するま
でに長期間を有し、広大なエージングヤードを必要と
し、また効率が悪いなどの問題がある。

【０００４】そこで、従来においては、エージング期間
を短縮する種々のエージング処理方法が開発されてい
る。代表的なものとして水蒸気を利用した強制エージン
グ処理方法がある（特開昭６１−１０１４４１号公報な
ど）。この方法は、水蒸気の持つ熱と過剰の水分を利用
して製鋼スラグ中の未滓化石灰などの水和反応を促進す
る方法であり、水蒸気配管上に製鋼スラグを堆積させ、
水蒸気配管からの水蒸気を製鋼スラグ層に吹き込み、大
気圧下で蒸気エージングを行っている。

【０００５】このような大気圧下での蒸気エージング法
は、設備的に簡素で、かつエージング効果も大きいこと
から、エージング後の製鋼スラグの膨張性を低位に安定
させる技術として、最近急速に採用されつつある。具体
的な蒸気エージング処理装置としては、底部および側壁
をコンクリートから構成した蒸気の漏れない構造のスラ
グ処理槽の底面上に蒸気噴射用配管を配設し、この蒸気
噴射用配管の上に所定粒度の砕石層を堆積させ、この砕
石層の上に製鋼スラグ層を形成し、さらにスラグ処理槽
の底面および側壁内面に、蒸気の放熱を少なくするビニ
ールシート等の断熱材を付設した構造のものが提案され
ている（特開平４−１７５２５０号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の蒸
気エージング処理装置の場合、製鋼スラグ層と蒸気噴射
用配管との間に介在させた所定粒度の砕石層の作用によ
り、蒸気の安定した通気性を確保することができ、また
スラグの搬入・搬出も容易となり、さらにビニールシー
ト等の断熱材をスラグ処理層の底面および側壁内面に添
設することにより、蒸気の持つ熱量を効率良く製鋼スラ
グ層に伝達することができる。しかしながら、このよう
な構成としても、被エージング材料の全体にわたって均
一に蒸気を供給することができず、被エージング材料全
体を所定の温度に昇温させることができず、高品質の路
盤材を短期間に安定して製造することができなかった。

【０００７】この発明は、前述のような問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は、比較的簡単な構成
で、被エージング材料の全体にわたって均一に蒸気を供
給でき、被エージング材料全体を所定の温度に昇温させ
ることができ、膨張崩壊の発生しない安定した高品質の
路盤材を短期間に安価に安定して製造することのできる
スラグの蒸気エージング装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】大気下での蒸気エージン
グ処理法において、エージング後のスラグの水浸膨張性
を低位に安定化させる上でのポイントは、いかに被エー
ジング材料に均一に蒸気を供給するかであり、被エージ
ング材料全体にわたって均一に蒸気を供給させるには、
蒸気を直接被エージング材料に吹き付けることなく、一
度下向きに吹き付けて跳ね返った蒸気を被エージング材
料の下部中において充分拡散させてから被エージング材
料中に噴霧させるのが最も効果的であることがわかっ
た。

【０００９】よって、本発明では、スラグ処理槽内に収
納したスラグを、スラグ処理槽の底部に配設した蒸気配
管からの蒸気により大気圧下においてエージングする蒸
気エージング装置において、スラグ処理槽の底面に、蒸
気の放熱および漏洩を防止する放熱・漏洩防止板を設置
し、この放熱・漏洩防止板の上に、下層が粒度１００ｍ
ｍ以下で７ｍｍ以上（好ましくは、６０〜１０ｍｍ）の
石類（玉砂利・玉石や自然砕石など）からなり、上層が
粒度４０ｍｍ以下（好ましくは、２５〜１０ｍｍ）の石
類（自然砕石など）またはスラグ類（高炉徐冷スラグな
ど）からなる複数層の床敷層を敷設すると共に、下層の
床敷層内に、蒸気噴射孔（径５ｍｍ程度）が水平方向か
ら下向きに傾斜して形成された蒸気配管を配設し、前記
複数層の床敷層の上にスラグを堆積させる。

【００１０】なお、前記床敷層を２層とした場合には、
粒径１００〜７ｍｍの石類からなる下部床敷層の層厚
は、１００ｍｍ以上（好ましくは、４００〜２００ｍ
ｍ）とし、粒径４０ｍｍ以下の石類またはスラグ類から
なる上部床敷層の層厚は、５０ｍｍ以上（好ましくは、
２００〜１００ｍｍ）とするのがよい。

【００１１】また、蒸気配管の蒸気噴射孔は、蒸気配管
長手方向に間隔をおいて複数の各設置箇所において、円
周方向に間隔をおいて２つ以上配設し、このうちの少な
くとも下部における左右一対の蒸気噴射孔が水平方向か
ら下向きに傾斜するように形成するのが好ましい。

【００１２】

【作用】以上のような構成において、蒸気配管の蒸気噴
射孔から噴出した蒸気は、粒径１００〜７ｍｍの石類か
らなる下層の床敷層内において、水平方向から下向きに
傾斜して噴射され、上方のスラグ層に直接供給されるこ
となく、下層の床敷層中に供給される。この下層の床敷
層の石類は、蒸気噴射孔より充分大きく、蒸気噴射孔が
目詰まりを起こすことなく、またスラグ搬入・搬出用の
ダンプ等により締め固まることがない。また、下層の床
敷層の石類の粒度分布は、適度の大きさのものが広く分
布しているため、蒸気が下層の床敷層全体にわたって充
分に拡散される。さらに、この下層の床敷層の下面には
放熱・漏水防止板が設置されているため、蒸気の放熱を
少なくできると共に、下層の床敷層全体にわたって効率
良く蒸気の熱を伝達することができる。

【００１３】次いで、下層の床敷層全体にわたって充分
に拡散された蒸気は、４０ｍｍ以下の石類またはスラグ
類を介して、これら床敷層の上に堆積されたスラグ層全
体にわたって均一に噴霧され、スラグ層全体を均一に所
定の温度まで上昇させることができる。

【００１４】下層の床敷層は、蒸気配管が埋設され、蒸
気配管の周囲に蒸気を充分に拡散させるため、粒度分布
を広く調整する（単サイズでは拡散が不十分である。）
必要があり、また粒径が７ｍｍより小さい場合には、蒸
気噴射孔の目詰まりが生じ、かつスラグ処理槽内にスラ
グ搬入・搬出用のダンプ・ショベルが出入りすることに
よる締め固めの問題が起こるため、さらに粒径が１００
ｍｍを越えると蒸気の拡散が阻止されて不十分となるた
め、粒径を１００〜７ｍｍ、好ましくは６０〜１０ｍｍ
としている。

【００１５】被エージング材料と接する上層の床敷層
は、スラグ搬出をショベル等で行う上で当該スラグと混
ざる可能性が高いため、路盤材製品と同等の品質を有す
る必要があるので、粒径が４０ｍｍ以下、好ましくは２
５ｍｍ以下としている。因みに、鉄鋼スラグ路盤材の品
種としてＨＭＳ−２５，ＭＳ−２５，ＣＳ−４０の３種
があり（ＪＩＳＡ５０１５）、前記２種は最大径３０ｍ
ｍ以下、残りの１種は最大径４０ｍｍ以下である。

【００１６】下層の床敷層の石類は、玉砂利（玉石）ま
たは砕石がよいが、蒸気を吹き付けても当該材料自体が
水硬性を発揮しない（水と反応しても硬化しない）もの
で、かつダンプなどの重機の荷重に耐えられる強度を有
するものであればよい。但し、スラグのように、水硬性
を有するものは、数回使用すると、硬化により固結して
蒸気の通気性が著しく低下するので、蒸気配管が配設さ
れている下層の床敷層には用いることができない。

【００１７】一方、上層の床敷層には、被エージング材
料を搬入，搬出する際に、ショベルで掻きならすことが
できるので、スラグのように水硬性を有する材料を使用
することもできる。また、スラグであれば、被エージン
グ材料に混入しても、何ら問題がない。

【００１８】スラグ処理槽の底面に敷く放熱・漏洩防止
板の材料としては、ゴムベルトや耐熱シートが望まし
く、最も好ましいのは、リサイクル的観点からも廃ベル
トであるが、蒸気の地中への放出と漏洩とを防止できる
材料であれば、その他のものでもよい。

【００１９】蒸気配管は下層の床敷層内の上部に埋設
し、またこの蒸気配管の蒸気噴射孔は、蒸気配管の円周
方向において２つ以上とし、これらのうち下部において
水平方向から下向きに傾斜して形成された一対の蒸気噴
射孔の成す角度は１６０°以下とするのが望ましい。１
６０°を越えると、スラグ処理槽底面からの跳ね返りが
殆どなくなり、被エージング材料への充分な蒸気の供給
が得られない。

【００２０】

【実施例】以下、この発明を図示する一実施例に基づい
て詳細に説明する。これは、製鋼スラグを蒸気エージン
グする例であり、図１，図２に、この発明に係る蒸気エ
ージング装置の全体図，部分断面図を示す。

【００２１】この発明に係る蒸気エージング装置は、図
１，図２に示すように、主として、被エージング材とし
ての製鋼スラグＳを収容するスラグ処理槽１と、このス
ラグ処理槽１の底面に設置される放熱・漏洩防止板２
と、この放熱・漏洩防止板２と製鋼スラグＳとの間に敷
設される２層の下部床敷層３および上部床敷層４と、下
部床敷槽３内の上部に埋設される多数の蒸気配管５から
構成されている。

【００２２】スラグ処理槽１は、側壁で囲った平面視長
方形で上面が開口した枠状躯体であり、幅１０ｍ，奥行
き１２ｍ，高さ２ｍ程度の大きさとされている。側壁
は、コンクリート擁壁１ａであり、蒸気が漏れない構造
としている。また、このスラグ処理槽１の一つの短辺に
は、スラグ搬入・搬出用のゲート部１ｂが形成され、ダ
ンプ，タイヤ式ショベル等による製鋼スラグの搬入・搬
出を可能としている。

【００２３】このようなスラグ処理槽１の底面は地面で
あり、この地面上に放熱・漏洩防止床板２が設置され、
蒸気の熱が地中へ放出されるのを防止し、また蒸気が地
中へ漏洩するのを防止している。この放熱・漏洩防止床
板２には、厚さが約１０ｍｍの廃ベルトを使用してい
る。

【００２４】下部床敷層３は、粒径５０〜１０ｍｍの範
囲の玉砂利（玉石）Ａまたは自然砕石などを用いて層厚
Ｌ₁ を３５０ｍｍとしている。上部床敷層４は粒径２５
〜１３ｍｍの高炉徐冷スラグＢまたは自然砕石を用いて
層厚Ｌ₂ を１５０ｍｍとしている。

【００２５】蒸気配管５は、圧力配管用炭素鋼鋼管（Ｓ
ＴＰＧ，６５Ａ）を使用し、放熱・漏洩防止板２の上面
から２５０ｍｍ上方の位置に平行配列し、その配列ピッ
チＰは１１００ｍｍとしている。また、蒸気噴射孔５ａ
は直径５ｍｍのものを蒸気配管５の下部に左右一対で、
水平方向から下に向かって傾斜し蒸気が下向き外側に噴
射されるように配設している。この左右一対の蒸気噴射
孔５ａの成す角度αは１６０°以下としている。また、
この左右一対の蒸気噴射孔５ａの蒸気配管５の長手方向
におけるピッチは５００ｍｍとしている。

【００２６】なお、これら蒸気配管５には、流量調整弁
を備えた蒸気供給本管（図示省略）が接続され、前記流
量調整弁を制御装置により制御することにより、蒸気の
流量制御が行われる。

【００２７】以上のような構成において、徐冷・固化し
た製鋼スラグをクラッシャーにより２５ｍｍ以下に破砕
し、この製鋼スラグを１０Ｔonダンプに積み込み、スラ
グ処理槽１まで運搬し、タイヤ式ショベルで押し上げ、
コンクリート擁壁１ａと同一高さの２ｍの山を作った。
次いで、このような製鋼スラグＳの山の最上部に１２点
の熱電対を約３ｍのピッチで差し込み（測温箇所は最上
面より２００ｍｍ下の部分）、蒸気を２Ｔon／Ｈｒの流
量で通気して温度むらの状況を調査した。

【００２８】次に、蒸気流量を０．５Ｔon／Ｈｒに低下
させ、２日間１００°Ｃに保持した後、蒸気の供給を停
止し、１日だけ冷却した後、熱電対による測温部と同一
箇所から製鋼スラグＳをサンプリングし、水浸膨張比を
調査した（ＪＩＳＡ５０１５による方法で８０°Ｃ×６
Ｈｒ／日×１０日間）。スラグ処理槽の底部構造を種々
変えて製鋼スラグの温度むら状況を測定した結果を表１
に示し、また蒸気エージング前後の水浸膨張比の測定結
果を表２に示す。いずれも、比較例についても測定し
た。

【００２９】表１に示すように、下部床敷層３および上
部床敷層４がなく製鋼スラグＳのみの比較例ａでは、水
硬性のスラグが床敷となり、スラグ同士が硬化により固
結して通気性が著しく低下するため、３回使用後に１２
点の測温箇所のうち８箇所で温度上昇せず、下部床敷層
３に粒度の小さいものが混ざった層を使用した比較例ｂ
では、蒸気噴射孔５ａが詰まり、３箇所で温度上昇しな
かった。また、下部床敷層３に高炉徐冷スラグを使用し
た比較例ｃでは、ａと同様に通気性が低下し、５回使用
後に３箇所で温度上昇せず、放熱・漏洩防止板２がない
比較例ｄでは、７箇所の測温箇所で６０〜８０°Ｃ以上
に温度上昇しなかった。さらに、左右一対の蒸気噴射孔
５ａの成す角度αが１７０°の比較例ｅでは、蒸気の処
理層底面からの跳ね返りがなく、６箇所で温度上昇しな
かった。

【００３０】これに対して、本発明では、床敷層を２層
として下部床敷層３に適度な粒度分布でスラグ以外の玉
砂利類を使用し、スラグ処理槽底面に放熱・漏洩防止板
２を設置し、さらに下部床敷層３内の上部に配設された
蒸気配管５の左右一対の蒸気噴射孔５ａの成す角度を１
６０°以下とすることにより、１２点の測温箇所で全て
２４Ｈｒ以内に１００°Ｃに達し、製鋼スラグに均一に
蒸気が供給されていることが明らかである。

【００３１】次に、表２に示す水浸膨張比においては、
比較例ａ〜ｅでは、エージング前の水浸膨張比の平均値
が３．５％、最大値が４．８％に対して、蒸気エージン
グ後の水浸膨張比の平均値が２．１〜０．５％、最大値
が４．８〜１．７％であり、改善されているものがある
が、いずれもＪＩＳ規格（最大値で１．５％以下）を満
足していない。

【００３２】これに対して、本発明では、製鋼スラグ全
体にわたって均一に蒸気が供給され、均一に所定温度ま
で上昇しているため、エージング前の水浸膨張比の平均
値が３．５％、最大値が４．８％に対して、蒸気エージ
ング後の水浸膨張比の平均値が０．３１〜０．３６％、
最大値が０．４〜０．４５％と非常に安定したエージン
グ効果が得られ、いずれもＪＩＳ規格を満足する良好な
値が得られた。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】なお、以上は製鋼スラグについて示した
が、これに限らずその他のスラグ類の蒸気エージングに
も、本発明を適用できることはいうまでもない。

【００３６】

【発明の効果】この発明に係る蒸気エージング装置は、
スラグ処理槽の底面に設置した放熱・漏洩防止板の上
に、下層が粒径１００ｍｍ以下で７ｍｍ以上の石類から
なり、上層が粒径４０ｍｍ以下の石類またはスラグ類か
らなる複数層の床敷層を敷設すると共に、下層の床敷層
内に、蒸気噴射孔が水平方向から下向きに傾斜して形成
された蒸気配管を配設し、前記複数層の床敷層の上にス
ラグを堆積させるように構成したことにより、次のよう
な効果を奏する。

【００３７】(1) 蒸気を被エージング材料に直接吹き付
けることなく、蒸気を下層の床敷内に充分拡散させた後
に被エージング材料に噴霧することができ、被エージン
グ材料の全体にわたって均一に蒸気を供給して、被エー
ジング材料全体を所定の温度に昇温させることができ、
ＪＩＳ規格を満足する膨張崩壊の発生しない安定した高
品質の路盤材を短期間に安定して製造することができ
る。

【００３８】(2) 装置を簡単な構成とすることができる
と共に、蒸気の拡散を長期間安定して行うことができ、
高品質の路盤材を安価に製造することができる。

【００３９】(3) 床敷層を適当な粒度の複数層から構成
してあるため、下層の床敷層を１００〜７ｍｍの石類か
ら構成することができ、蒸気を充分に拡散させ、かつダ
ンプ等による締め固めを防止することができると共に、
上層の床敷層を４０ｍｍ以下の路盤材製品と同等の品質
とすることができ、被エージング材料へ混入することに
よる問題を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るスラグの蒸気エージング装置を
示す全体斜視図である。

【図２】図１における蒸気エージング装置を示す横断面
図である。

【符号の説明】

Ｓ…製鋼スラグ １…スラグ処理槽 １ａ…コンクリート擁壁 １ｂ…スラグ搬入・搬出用ゲート部 ２…放熱・漏洩防止板 ３…下部床敷層（Ａ…玉砂利） ４…上部床敷層（Ｂ…高炉徐冷スラグ） ５…蒸気配管 ５ａ…蒸気噴射孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラグ処理槽内に収納したスラグを、ス
   ラグ処理槽の底部に配設した蒸気配管からの蒸気により
   大気圧下においてエージングする蒸気エージング装置に
   おいて、 スラグ処理槽の底面に、蒸気の放熱および漏洩を防止す
   る放熱・漏洩防止板を設置し、この放熱・漏洩防止板の
   上に、下層が粒径１００ｍｍ以下で７ｍｍ以上の石類か
   らなり、上層が粒径４０ｍｍ以下の石類またはスラグ類
   からなる複数層の床敷層を敷設すると共に、下層の床敷
   層内に、蒸気噴射孔が水平方向から下向きに傾斜して形
   成された蒸気配管を配設し、前記複数層の床敷層の上に
   スラグを堆積させることを特徴とするスラグの蒸気エー
   ジング装置。