JPH09301750A - 焼却灰溶融スラグからの人工砂利製造方法および装置 - Google Patents
焼却灰溶融スラグからの人工砂利製造方法および装置Info
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- JPH09301750A JPH09301750A JP8139519A JP13951996A JPH09301750A JP H09301750 A JPH09301750 A JP H09301750A JP 8139519 A JP8139519 A JP 8139519A JP 13951996 A JP13951996 A JP 13951996A JP H09301750 A JPH09301750 A JP H09301750A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B5/00—Treatment of metallurgical slag ; Artificial stone from molten metallurgical slag
- C04B5/06—Ingredients, other than water, added to the molten slag or to the granulating medium or before remelting; Treatment with gases or gas generating compounds, e.g. to obtain porous slag
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ごみ焼却灰や下水汚泥乾燥粉等の溶融スラグ
から、無害化されかつ緻密に再結晶したコンクリート用
人工骨材としての人工砂利を合成すること。 【解決手段】 焼却灰を還元溶融する際に、溶融スラグ
７のＭｇＯ含有量が５〜２０％となるように冶金滓また
は天然鉱物類を焼却灰に添加し成分調整する。焼却灰を
還元溶融することにより焼却灰中のＦｅ系酸化物を還元
して溶融銑鉄５を滞留させると同時に、重金属類等を可
及的に含まない溶融スラグ７を生成して溶融銑鉄５の上
部に滞留させる。溶融スラグ７を溶融銑鉄５とは独立し
て出滓した後に徐冷した状態で共晶凝固現象に基づいて
一次再結晶させる。一次再結晶させる際に凹み溝を溶融
スラグ７の上面に形成しておき、凝固後に破砕して５〜
２５ｍｍとし、それを約１，０００℃の温度雰囲気に保
持して残留する非晶質部分を二次再結晶させることによ
り、緻密な再結晶した人工砂利２４を製造する。
から、無害化されかつ緻密に再結晶したコンクリート用
人工骨材としての人工砂利を合成すること。 【解決手段】 焼却灰を還元溶融する際に、溶融スラグ
７のＭｇＯ含有量が５〜２０％となるように冶金滓また
は天然鉱物類を焼却灰に添加し成分調整する。焼却灰を
還元溶融することにより焼却灰中のＦｅ系酸化物を還元
して溶融銑鉄５を滞留させると同時に、重金属類等を可
及的に含まない溶融スラグ７を生成して溶融銑鉄５の上
部に滞留させる。溶融スラグ７を溶融銑鉄５とは独立し
て出滓した後に徐冷した状態で共晶凝固現象に基づいて
一次再結晶させる。一次再結晶させる際に凹み溝を溶融
スラグ７の上面に形成しておき、凝固後に破砕して５〜
２５ｍｍとし、それを約１，０００℃の温度雰囲気に保
持して残留する非晶質部分を二次再結晶させることによ
り、緻密な再結晶した人工砂利２４を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は焼却灰の溶融スラグ
から人工砂利を製造する方法および装置に係り、詳しく
は、生活ごみや産業廃棄物の焼却灰または下水汚泥乾燥
粉等を溶融し、焼却灰等に含まれる重金属類や還元可能
な酸化物を溶融還元して除去すると共にＳｉＯ2 等の鉱
物質を主成分とする溶融スラグを生成し、その溶融スラ
グから有害金属を可及的に含まない天然砂利に極めて近
い組成のコンクリート用人工骨材を製造する方法および
装置に関するものである。
から人工砂利を製造する方法および装置に係り、詳しく
は、生活ごみや産業廃棄物の焼却灰または下水汚泥乾燥
粉等を溶融し、焼却灰等に含まれる重金属類や還元可能
な酸化物を溶融還元して除去すると共にＳｉＯ2 等の鉱
物質を主成分とする溶融スラグを生成し、その溶融スラ
グから有害金属を可及的に含まない天然砂利に極めて近
い組成のコンクリート用人工骨材を製造する方法および
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】家庭から出るごみや産業廃棄物は焼却さ
れ下水汚泥等は乾燥粉とされることによって減容化さ
れ、埋立地等に廃棄される。しかし、投棄地の容量にも
限界があり、より一層の減容化や再資源化の努力が払わ
れるようになってきている。最近では、資源のリサイク
ル化の観点に立った研究が進み、堆肥化や有価物の回収
といったことも行われる。このような再資源化には無害
化処理が重要であるが、特に注目を浴びるようになって
きているごみ焼却灰や下水汚泥乾燥粉、産業廃棄物焼却
灰等の溶融スラグから建築資材等を再生する場合も同様
である。
れ下水汚泥等は乾燥粉とされることによって減容化さ
れ、埋立地等に廃棄される。しかし、投棄地の容量にも
限界があり、より一層の減容化や再資源化の努力が払わ
れるようになってきている。最近では、資源のリサイク
ル化の観点に立った研究が進み、堆肥化や有価物の回収
といったことも行われる。このような再資源化には無害
化処理が重要であるが、特に注目を浴びるようになって
きているごみ焼却灰や下水汚泥乾燥粉、産業廃棄物焼却
灰等の溶融スラグから建築資材等を再生する場合も同様
である。
【０００３】焼却灰を１，５００℃以上の温度で溶融す
ると、焼却灰中の可燃物が燃焼しダイオキシンは完全に
分解されること、重金属類はガラス質のスラグ中に閉じ
込められること、焼却灰を１／３以下に減容できること
などの利点が挙げられる。これは、焼却灰中の無機分も
溶けて融液となり、特開平３−２７５１３３号公報に記
載されているように、それを冷却すると固化したスラグ
とすることができるからである。
ると、焼却灰中の可燃物が燃焼しダイオキシンは完全に
分解されること、重金属類はガラス質のスラグ中に閉じ
込められること、焼却灰を１／３以下に減容できること
などの利点が挙げられる。これは、焼却灰中の無機分も
溶けて融液となり、特開平３−２７５１３３号公報に記
載されているように、それを冷却すると固化したスラグ
とすることができるからである。
【０００４】ところで、そのスラグは、路盤材や建築土
木用骨材として使用されたり、成形することによってタ
イルや装飾品に加工することができる。いずれにおいて
も、無害化や化学的安定性が要求されることは言うまで
もないが、そのような溶融スラグを生成させて人工骨材
を製造する方法や装置が種々提案されている。溶融スラ
グを生成する代表的なものとして、旋回溶融法，電気溶
融法，コークス燃焼還元溶融法といったものが採用され
ている。
木用骨材として使用されたり、成形することによってタ
イルや装飾品に加工することができる。いずれにおいて
も、無害化や化学的安定性が要求されることは言うまで
もないが、そのような溶融スラグを生成させて人工骨材
を製造する方法や装置が種々提案されている。溶融スラ
グを生成する代表的なものとして、旋回溶融法，電気溶
融法，コークス燃焼還元溶融法といったものが採用され
ている。
【０００５】旋回溶融法は、焼却灰をアノルサイトＣａ
Ｏ・２ＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 の結晶が析出しやすい組成
に成分調整し、旋回炉を用いて焼却灰を１，４００℃な
いし１，４５０℃の雰囲気で溶融させ、それを急冷して
ガラスとし、その非晶質なスラグを再加熱してアノルサ
イトを均一に析出させ、石材化する方法である。これ
は、焼却灰に含まれている鉄分と硫黄分から硫化鉄を生
成させ、それを結晶核形成物質として利用している。
Ｏ・２ＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 の結晶が析出しやすい組成
に成分調整し、旋回炉を用いて焼却灰を１，４００℃な
いし１，４５０℃の雰囲気で溶融させ、それを急冷して
ガラスとし、その非晶質なスラグを再加熱してアノルサ
イトを均一に析出させ、石材化する方法である。これ
は、焼却灰に含まれている鉄分と硫黄分から硫化鉄を生
成させ、それを結晶核形成物質として利用している。
【０００６】ところで、焼却灰を溶融したときのスラグ
の主成分はＣａＯ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＦｅＯ，Ｍ
ｇＯである。ＦｅＯおよびＭｇＯは比較的少ないのでス
ラグをＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元系とみなす
と、Ａｌ2 Ｏ3 の多い焼却灰ではスラグ融点が非常に高
くなりまた粘性も増大する。したがって、流動性の良い
スラグの生成は妨げられ、炉からの出滓が困難となりま
た組成分の結晶化も得られにくい。
の主成分はＣａＯ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＦｅＯ，Ｍ
ｇＯである。ＦｅＯおよびＭｇＯは比較的少ないのでス
ラグをＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元系とみなす
と、Ａｌ2 Ｏ3 の多い焼却灰ではスラグ融点が非常に高
くなりまた粘性も増大する。したがって、流動性の良い
スラグの生成は妨げられ、炉からの出滓が困難となりま
た組成分の結晶化も得られにくい。
【０００７】上記した電気溶融炉においてスラグ融点を
低下させかつ流動性を改善するようにしたものが、特開
平４−３５４５７５号公報や特開平４−３５８５８４号
公報に記載されている。これは、金属溶湯上に焼却灰を
投入してアーク加熱により溶融するが、溶融スラグの粘
度が高くなるから、前者では溶融スラグにＦｅＯを添加
している。また、後者では金属溶湯の表面および溶融ス
ラグの表面を酸化性雰囲気にすることによって、溶融ス
ラグ中にＦｅＯが生成されるようにしている。このよう
な操作によれば、スラグに残存する５％ないし２０％の
ＦｅＯによってＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＦｅＯ
系を形成させることができ、スラグ融点は低下し、スラ
グの流動性も改善される。
低下させかつ流動性を改善するようにしたものが、特開
平４−３５４５７５号公報や特開平４−３５８５８４号
公報に記載されている。これは、金属溶湯上に焼却灰を
投入してアーク加熱により溶融するが、溶融スラグの粘
度が高くなるから、前者では溶融スラグにＦｅＯを添加
している。また、後者では金属溶湯の表面および溶融ス
ラグの表面を酸化性雰囲気にすることによって、溶融ス
ラグ中にＦｅＯが生成されるようにしている。このよう
な操作によれば、スラグに残存する５％ないし２０％の
ＦｅＯによってＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＦｅＯ
系を形成させることができ、スラグ融点は低下し、スラ
グの流動性も改善される。
【０００８】コークス燃焼還元溶融法の例としては、特
開平４−１３２６４２号公報に記載された結晶化スラグ
の製造法がある。溶融炉で溶融させたスラグに石灰また
は珪酸分の多い砕石を添加し、ガラス化を経ることな
く、Ａｌ2 Ｏ3 が１０％ないし２２％、ＣａＯが２４％
ないし４４％、Ｆｅ2 Ｏ3 が２％ないし２０％、ＳｉＯ
2 が２８％ないし４５％の組成をなすようにした結晶化
スラグを直接生成させることができる。
開平４−１３２６４２号公報に記載された結晶化スラグ
の製造法がある。溶融炉で溶融させたスラグに石灰また
は珪酸分の多い砕石を添加し、ガラス化を経ることな
く、Ａｌ2 Ｏ3 が１０％ないし２２％、ＣａＯが２４％
ないし４４％、Ｆｅ2 Ｏ3 が２％ないし２０％、ＳｉＯ
2 が２８％ないし４５％の組成をなすようにした結晶化
スラグを直接生成させることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記した旋回溶融法で
は焼却灰に予熱空気を吹き込んで旋回させ、ガスやオイ
ルの燃焼によって加熱するようにしている。酸化性雰囲
気で焼却灰を溶融するのでスラグにはＦｅＯが混入し、
それを急冷させるとガラス状になる。また、生成された
スラグには気泡が混じり、そのまま固化させると多孔質
なスラグとなりやすい。そのため、溶融スラグを脱泡処
理した後に熱処理しなければならず、スラグ生成設備は
複雑化する。また、溶融スラグ中のＦｅＯが５％ないし
２０％と高いので、溶融炉の耐火物の溶損も激しくな
る。
は焼却灰に予熱空気を吹き込んで旋回させ、ガスやオイ
ルの燃焼によって加熱するようにしている。酸化性雰囲
気で焼却灰を溶融するのでスラグにはＦｅＯが混入し、
それを急冷させるとガラス状になる。また、生成された
スラグには気泡が混じり、そのまま固化させると多孔質
なスラグとなりやすい。そのため、溶融スラグを脱泡処
理した後に熱処理しなければならず、スラグ生成設備は
複雑化する。また、溶融スラグ中のＦｅＯが５％ないし
２０％と高いので、溶融炉の耐火物の溶損も激しくな
る。
【００１０】このような旋回溶融法においては、清澄炉
で脱泡処理した溶融スラグを冷却式の成形器によって３
ｍｍないし５ｍｍの粒状に成形し、６００℃程度になっ
た非晶質の小粒子を直ちに結晶化炉に装入し、１，１０
０℃程度で再加熱している。なお、非晶質スラグは熱伝
導性が極めて低く、それゆえ結晶化のエネルギ節減を図
るため固化スラグを上記したごとく小粒化しておかなけ
ればならないが、結晶化炉において多大のエネルギ消費
を伴うことは避けられない。ところで、建築土木用生コ
ンの骨材の粒度は５ｍｍないし２５ｍｍである。一般的
な生コン用のおおよその粒度配分は２５ｍｍが７０％，
１０ｍｍが３０％であり、土木用生コンでは４０ｍｍが
４０％，２０ｍｍが３０％，１０ｍｍが３０％のものが
採用される。それゆえ、上記した３ｍｍないし５ｍｍの
小粒では土木建築用砂利に適したサイズとなり得ない欠
点がある。
で脱泡処理した溶融スラグを冷却式の成形器によって３
ｍｍないし５ｍｍの粒状に成形し、６００℃程度になっ
た非晶質の小粒子を直ちに結晶化炉に装入し、１，１０
０℃程度で再加熱している。なお、非晶質スラグは熱伝
導性が極めて低く、それゆえ結晶化のエネルギ節減を図
るため固化スラグを上記したごとく小粒化しておかなけ
ればならないが、結晶化炉において多大のエネルギ消費
を伴うことは避けられない。ところで、建築土木用生コ
ンの骨材の粒度は５ｍｍないし２５ｍｍである。一般的
な生コン用のおおよその粒度配分は２５ｍｍが７０％，
１０ｍｍが３０％であり、土木用生コンでは４０ｍｍが
４０％，２０ｍｍが３０％，１０ｍｍが３０％のものが
採用される。それゆえ、上記した３ｍｍないし５ｍｍの
小粒では土木建築用砂利に適したサイズとなり得ない欠
点がある。
【００１１】電気溶融法では、酸化性雰囲気で生成され
る溶融スラグ中のＦｅＯが６％ないし１５％と高いので
炉床部や出滓部近傍の耐火物は侵蝕されやすく、炉の寿
命が短くなる。また、ＦｅＯを添加してＣａＯ−ＳｉＯ
2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元系のスラグを四元系に改質しスラ
グ融点を低下させているが、溶融スラグを水砕した場合
には粒状水砕スラグとなって非常に脆弱な非晶質となる
一方、徐冷した場合はスラグ中のＦｅＯが再結晶化を阻
み、天然石からかけ離れたスラグ塊となる。それのみな
らず、スラグにＦｅ等の重金属が残留することになり、
それらをスラグに固定させることができるといえども、
いずれは溶出する不安定さが残る。
る溶融スラグ中のＦｅＯが６％ないし１５％と高いので
炉床部や出滓部近傍の耐火物は侵蝕されやすく、炉の寿
命が短くなる。また、ＦｅＯを添加してＣａＯ−ＳｉＯ
2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元系のスラグを四元系に改質しスラ
グ融点を低下させているが、溶融スラグを水砕した場合
には粒状水砕スラグとなって非常に脆弱な非晶質となる
一方、徐冷した場合はスラグ中のＦｅＯが再結晶化を阻
み、天然石からかけ離れたスラグ塊となる。それのみな
らず、スラグにＦｅ等の重金属が残留することになり、
それらをスラグに固定させることができるといえども、
いずれは溶出する不安定さが残る。
【００１２】コークス燃焼還元溶融法は竪型シャフト炉
に投入したコークスによって形成されるコークスベッド
中で焼却灰を溶融還元するので、溶融スラグ中のＦｅＯ
は減少する。しかし、コークス灰中のＡｌ2 Ｏ3 が溶融
スラグに溶解し、Ａｌ2 Ｏ3の含有率は高くなってＣａ
Ｏ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系のスラグ融点が高くなりま
たスラグの流動性も悪化し、炉体からのスラグ排出は円
滑とならず操業が阻害される。そこで、この還元溶融法
においては、スラグ融点が高くならない範囲で石灰石を
添加し、流動性を改善している。しかし、この成分調整
によって生成されたスラグはＣａＯの含有量が多くなる
ことから消化しやすくなり、長期にわたる性状の安定や
機械的強度の維持が要求されるコンクリート用人工骨材
として使用するためには不適当である。
に投入したコークスによって形成されるコークスベッド
中で焼却灰を溶融還元するので、溶融スラグ中のＦｅＯ
は減少する。しかし、コークス灰中のＡｌ2 Ｏ3 が溶融
スラグに溶解し、Ａｌ2 Ｏ3の含有率は高くなってＣａ
Ｏ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系のスラグ融点が高くなりま
たスラグの流動性も悪化し、炉体からのスラグ排出は円
滑とならず操業が阻害される。そこで、この還元溶融法
においては、スラグ融点が高くならない範囲で石灰石を
添加し、流動性を改善している。しかし、この成分調整
によって生成されたスラグはＣａＯの含有量が多くなる
ことから消化しやすくなり、長期にわたる性状の安定や
機械的強度の維持が要求されるコンクリート用人工骨材
として使用するためには不適当である。
【００１３】以上の説明から把握されるように、焼却灰
の各種溶融法は、焼却灰の組成を是認して溶融処理し石
材としての利用を実現するものである。すなわち、スラ
グ中に有害物質や金属成分の封じ込めを図って安全性を
確保しようとしている。しかし、固化スラグ中に重金属
類が含有されるのでそれらがいずれは溶出する可能性が
あって、スラグの無害化は十分でない。それのみなら
ず、焼却灰中の金属資源の回収がなされず、焼却灰の完
全な再資源化が阻まれる。
の各種溶融法は、焼却灰の組成を是認して溶融処理し石
材としての利用を実現するものである。すなわち、スラ
グ中に有害物質や金属成分の封じ込めを図って安全性を
確保しようとしている。しかし、固化スラグ中に重金属
類が含有されるのでそれらがいずれは溶出する可能性が
あって、スラグの無害化は十分でない。それのみなら
ず、焼却灰中の金属資源の回収がなされず、焼却灰の完
全な再資源化が阻まれる。
【００１４】また、溶融スラグを固化させる際にスラグ
組成分を可及的完全に再結晶させる処理が施されておら
ず、天然石からほど遠い非晶質な部分を残した石材とな
る。これは、溶融スラグの流動性を向上させるためにＦ
ｅＯやＣａＯを添加したり、スラグ融点の低下を促進す
るためにＳｉＯ2 を配合する結果、多元系相平衡状態に
おける共晶凝固現象を考慮した熱処理をすることができ
なくなることに基因している。したがって、このような
固化スラグは建築資材としての良質なコンクリート用人
工骨材とはなり難く、非晶質（ガラス質）のままで使用
することが可能な路盤材や緑農地化の資材として利用で
きるにすぎない。
組成分を可及的完全に再結晶させる処理が施されておら
ず、天然石からほど遠い非晶質な部分を残した石材とな
る。これは、溶融スラグの流動性を向上させるためにＦ
ｅＯやＣａＯを添加したり、スラグ融点の低下を促進す
るためにＳｉＯ2 を配合する結果、多元系相平衡状態に
おける共晶凝固現象を考慮した熱処理をすることができ
なくなることに基因している。したがって、このような
固化スラグは建築資材としての良質なコンクリート用人
工骨材とはなり難く、非晶質（ガラス質）のままで使用
することが可能な路盤材や緑農地化の資材として利用で
きるにすぎない。
【００１５】ちなみに、特開昭６４−１４１３２号公報
には、溶融スラグを輸送しながら空冷すると共に均一な
サイズの固化スラグを形成させるようにしたコンベア装
置が開示されている。また、特開平４−１３９０４０号
公報には、連続した金型に溶融スラグを鋳込み、移送し
ながら外気温により徐冷してスラグブロックを成形させ
るようにした装置が記載されている。しかし、コンベア
による搬送中には溶融スラグがメタル面に接触するとき
の初期冷却速度を制御することが困難であり、結局は急
激に冷却されるために非晶質化し、方向性のある脆い組
織となることは避けられない。ましてや、後者の例のお
いては金型からの取り外しのために剥離用チェーンを採
用するなどして、コンベア装置の複雑化を招いている。
には、溶融スラグを輸送しながら空冷すると共に均一な
サイズの固化スラグを形成させるようにしたコンベア装
置が開示されている。また、特開平４−１３９０４０号
公報には、連続した金型に溶融スラグを鋳込み、移送し
ながら外気温により徐冷してスラグブロックを成形させ
るようにした装置が記載されている。しかし、コンベア
による搬送中には溶融スラグがメタル面に接触するとき
の初期冷却速度を制御することが困難であり、結局は急
激に冷却されるために非晶質化し、方向性のある脆い組
織となることは避けられない。ましてや、後者の例のお
いては金型からの取り外しのために剥離用チェーンを採
用するなどして、コンベア装置の複雑化を招いている。
【００１６】ところで、溶融スラグを自然石に近いもの
とするためにはスラグを結晶化させて、組織の強化を図
らなければならない。例えば特開平４−１３２６４２号
公報には、溶融スラグの冷却速度を幾つかの温度域ごと
に変えるよう制御する方法が記載されている。さらに、
特開平３−２７５５３９号公報には、溶融スラグの成分
調整と冷却速度の制御によって結晶化スラグを生成させ
ることが開示されている。しかし、これらは鉱物学的に
疑問の残る点があること、スラグ中の有害物質や金属成
分の封じ込めを図っていることから、予め分離すること
ができれば再利用できる物質の回収を断念することにな
ったり、スラグが自然石からかけ離れたものになるなど
の欠点がある。
とするためにはスラグを結晶化させて、組織の強化を図
らなければならない。例えば特開平４−１３２６４２号
公報には、溶融スラグの冷却速度を幾つかの温度域ごと
に変えるよう制御する方法が記載されている。さらに、
特開平３−２７５５３９号公報には、溶融スラグの成分
調整と冷却速度の制御によって結晶化スラグを生成させ
ることが開示されている。しかし、これらは鉱物学的に
疑問の残る点があること、スラグ中の有害物質や金属成
分の封じ込めを図っていることから、予め分離すること
ができれば再利用できる物質の回収を断念することにな
ったり、スラグが自然石からかけ離れたものになるなど
の欠点がある。
【００１７】本発明は上記した背景に鑑みなされたもの
で、その目的は、焼却灰の溶融に投入したエネルギの放
散を少なくして溶融スラグの結晶化に要する熱エネルギ
の節減を図ること、溶融スラグ中の還元容易な金属分を
分離してその再利用を可能にすると共に、有害物質の含
有を可及的に少なくして安全性が高く、天然石に極めて
近い硬質な人工骨材とすること、その骨材は建設土木資
材に適した５ｍｍないし２５ｍｍの大きさであって、多
量に能率よく生成できること、を実現した焼却灰溶融ス
ラグからの人工砂利製造方法および装置を提供すること
である。
で、その目的は、焼却灰の溶融に投入したエネルギの放
散を少なくして溶融スラグの結晶化に要する熱エネルギ
の節減を図ること、溶融スラグ中の還元容易な金属分を
分離してその再利用を可能にすると共に、有害物質の含
有を可及的に少なくして安全性が高く、天然石に極めて
近い硬質な人工骨材とすること、その骨材は建設土木資
材に適した５ｍｍないし２５ｍｍの大きさであって、多
量に能率よく生成できること、を実現した焼却灰溶融ス
ラグからの人工砂利製造方法および装置を提供すること
である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、生活ごみ，下
水汚泥，産業廃棄物等のごみを焼却して生じた焼却灰の
溶融スラグから人工骨材を合成するために、還元容易な
Ｆｅ・Ｃｒ・Ｐ等の酸化物を溶融還元して溶融銑鉄を生
成すると共にガス含有率が低くＳｉＯ2 等を主成分した
溶融スラグを生成し、その溶融スラグを徐冷した状態で
凝固させ、凝固した鋳造スラグを破砕し、破砕された鋳
造スラグ中に残留する非晶質部分を熱処理すると共に残
留内部歪を除去して、ガス含有率の極めて低い組織の緻
密な結晶化が図られたスラグを生成させるコンクリート
用人工骨材の製造方法に適用される。その特徴とすると
ころは、まず、ＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの
範囲における目標％もしくはそれに極めて近似した含有
％となるような低融点であって共晶凝固する組成を有し
た溶融スラグを生成させる。次に、床敷き用砂上へ溶融
スラグを供給し、その後に被覆用砂で溶融スラグを覆
う。この被覆用砂および溶融スラグの上面に多数の凹み
溝を与えると共に、型押しすることにより溶融スラグの
厚みが２５ｍｍ以下となるように調整する。その後に保
温用砂を被せ、溶融スラグを共晶凝固現象に基づき一次
再結晶させるようにしたことである。
水汚泥，産業廃棄物等のごみを焼却して生じた焼却灰の
溶融スラグから人工骨材を合成するために、還元容易な
Ｆｅ・Ｃｒ・Ｐ等の酸化物を溶融還元して溶融銑鉄を生
成すると共にガス含有率が低くＳｉＯ2 等を主成分した
溶融スラグを生成し、その溶融スラグを徐冷した状態で
凝固させ、凝固した鋳造スラグを破砕し、破砕された鋳
造スラグ中に残留する非晶質部分を熱処理すると共に残
留内部歪を除去して、ガス含有率の極めて低い組織の緻
密な結晶化が図られたスラグを生成させるコンクリート
用人工骨材の製造方法に適用される。その特徴とすると
ころは、まず、ＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの
範囲における目標％もしくはそれに極めて近似した含有
％となるような低融点であって共晶凝固する組成を有し
た溶融スラグを生成させる。次に、床敷き用砂上へ溶融
スラグを供給し、その後に被覆用砂で溶融スラグを覆
う。この被覆用砂および溶融スラグの上面に多数の凹み
溝を与えると共に、型押しすることにより溶融スラグの
厚みが２５ｍｍ以下となるように調整する。その後に保
温用砂を被せ、溶融スラグを共晶凝固現象に基づき一次
再結晶させるようにしたことである。
【００１９】一次再結晶した鋳造スラグを５ｍｍないし
２５ｍｍに破砕し、破砕された鋳造スラグを堆積して転
動させることにより二次再結晶させれば、人工砂利が製
造される。
２５ｍｍに破砕し、破砕された鋳造スラグを堆積して転
動させることにより二次再結晶させれば、人工砂利が製
造される。
【００２０】人工砂利製造装置の発明は、還元溶融炉と
モールドコンベアと破砕機と熱処理炉とを備えており、
図１を参照して、還元溶融炉１は、還元容易なＦｅ・Ｃ
ｒ・Ｐ等の酸化物を溶融還元して溶融銑鉄５を生成する
と共にガス含有率が低くＳｉＯ2 等を主成分した溶融ス
ラグ７を生成する際に、ＭｇＯ含有量が５％ないし２０
％までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近似
した含有％となるような低融点であって共晶凝固する組
成を有した溶融スラグ７を生成させるものである。モー
ルドコンベア１２は、溶融スラグ７を徐冷した状態で凝
固させながら鋳造スラグ７Ａを形成させるためのもので
あり、断熱性耐火物が裏張りされ無端状に連続して密接
するように配置された多数の鋳型用トラフ１２Ａ，１２
Ａを備える。このモールドコンベア１２の上流側に、床
敷き用砂１３ａを各トラフ１２Ａに供給するための床敷
き用砂供給機１３が配置される。この床敷き用砂供給機
１３の下流側に、還元溶融炉１から出滓された溶融スラ
グ７を床敷き用砂１３ａ上に供給する溶融スラグ供給機
１４が設置される。この溶融スラグ供給機１４の下流側
に、被覆用砂１５ａを溶融スラグ７上に供給する被覆用
砂供給機１５が配置される。この被覆用砂供給機１５の
下流側に、被覆用砂１５ａおよび溶融スラグ７の上面に
凹み溝７ａ（図３を参照）を多数形成するためのスロッ
ター１６が設置される。このスロッター１６の下流側
に、保温用砂１７ａを被覆用砂１５ａ上に供給する保温
用砂供給機１７が配置され、保温用砂供給機１７の下流
側のモールドコンベア１２上に、溶融スラグ７を共晶凝
固現象に基づいて一次再結晶させるための再結晶化ゾー
ン１８が確保される。熱処理炉４はモールドコンベア１
２上で一次再結晶され破砕機３によって破砕された鋳造
スラグ粒７Ｃを収納し、その鋳造スラグ粒７Ｃを熱処理
して二次再結晶させると共に残留内部歪を除去し、人工
砂利２４を整形するに十分な転動を与えるように回転さ
れる横置き型回転炉となっていることである。
モールドコンベアと破砕機と熱処理炉とを備えており、
図１を参照して、還元溶融炉１は、還元容易なＦｅ・Ｃ
ｒ・Ｐ等の酸化物を溶融還元して溶融銑鉄５を生成する
と共にガス含有率が低くＳｉＯ2 等を主成分した溶融ス
ラグ７を生成する際に、ＭｇＯ含有量が５％ないし２０
％までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近似
した含有％となるような低融点であって共晶凝固する組
成を有した溶融スラグ７を生成させるものである。モー
ルドコンベア１２は、溶融スラグ７を徐冷した状態で凝
固させながら鋳造スラグ７Ａを形成させるためのもので
あり、断熱性耐火物が裏張りされ無端状に連続して密接
するように配置された多数の鋳型用トラフ１２Ａ，１２
Ａを備える。このモールドコンベア１２の上流側に、床
敷き用砂１３ａを各トラフ１２Ａに供給するための床敷
き用砂供給機１３が配置される。この床敷き用砂供給機
１３の下流側に、還元溶融炉１から出滓された溶融スラ
グ７を床敷き用砂１３ａ上に供給する溶融スラグ供給機
１４が設置される。この溶融スラグ供給機１４の下流側
に、被覆用砂１５ａを溶融スラグ７上に供給する被覆用
砂供給機１５が配置される。この被覆用砂供給機１５の
下流側に、被覆用砂１５ａおよび溶融スラグ７の上面に
凹み溝７ａ（図３を参照）を多数形成するためのスロッ
ター１６が設置される。このスロッター１６の下流側
に、保温用砂１７ａを被覆用砂１５ａ上に供給する保温
用砂供給機１７が配置され、保温用砂供給機１７の下流
側のモールドコンベア１２上に、溶融スラグ７を共晶凝
固現象に基づいて一次再結晶させるための再結晶化ゾー
ン１８が確保される。熱処理炉４はモールドコンベア１
２上で一次再結晶され破砕機３によって破砕された鋳造
スラグ粒７Ｃを収納し、その鋳造スラグ粒７Ｃを熱処理
して二次再結晶させると共に残留内部歪を除去し、人工
砂利２４を整形するに十分な転動を与えるように回転さ
れる横置き型回転炉となっていることである。
【００２１】スロッター１６は、軸方向に延びるフィン
１６ａを外面に備えた横方向凹み溝成形用ロータリスロ
ッター１６Ａとしておくとよい。
１６ａを外面に備えた横方向凹み溝成形用ロータリスロ
ッター１６Ａとしておくとよい。
【００２２】また、スロッター１６を、周方向に延びる
フィン１６ｂを外面に備えた縦方向凹み溝成形用ロータ
リスロッター１６Ｂとしておいてもよい。
フィン１６ｂを外面に備えた縦方向凹み溝成形用ロータ
リスロッター１６Ｂとしておいてもよい。
【００２３】スロッター１６を、横方向凹み溝成形用ロ
ータリスロッター１６Ａと縦方向凹み溝成形用ロータリ
スロッター１６Ｂとから構成しておいてもよい。
ータリスロッター１６Ａと縦方向凹み溝成形用ロータリ
スロッター１６Ｂとから構成しておいてもよい。
【００２４】ロータリスロッター１６Ａ，１６Ｂは、型
押しすることによって溶融スラグ７の厚みを調整する円
筒面１６ｃ（図４を参照）を備えたものとしておくこと
が好ましい。
押しすることによって溶融スラグ７の厚みを調整する円
筒面１６ｃ（図４を参照）を備えたものとしておくこと
が好ましい。
【００２５】破砕機３には、破砕された鋳造スラグ片７
Ｂに混在する砂をモールドコンベア１２で再使用できる
ようにするため回収する篩機３Ｃを併設しておくとよ
い。
Ｂに混在する砂をモールドコンベア１２で再使用できる
ようにするため回収する篩機３Ｃを併設しておくとよ
い。
【００２６】熱処理炉４から排出された人工砂利２４を
収容して、この人工砂利２４の保有熱を回収するための
熱回収器４Ｄを設置しておくことが好ましい。
収容して、この人工砂利２４の保有熱を回収するための
熱回収器４Ｄを設置しておくことが好ましい。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、焼却灰の還元溶融によ
りＦｅ系酸化物ならびにその他の重金属類や還元可能な
酸化物類を含まず、また、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ
3 の三元系の限られた共晶点の範囲を、５％ないし２０
％までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近似
した含有％となるＭｇＯを添加した四元系に改質するこ
とにより拡大することができる。床敷き用砂上に供給さ
れた溶融スラグは被覆用砂および保温用砂によって覆わ
れるので、急冷を抑制することによって四元系相平衡状
態での共晶凝固現象に基づく一次再結晶が実現される。
被覆用砂および溶融スラグの上面に多数の凹み溝が与え
られると共に、型押しして２５ｍｍ以下の厚みとされる
ので、人工砂利を得るに適した粒度とするための準備を
しておくことができる。
りＦｅ系酸化物ならびにその他の重金属類や還元可能な
酸化物類を含まず、また、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ
3 の三元系の限られた共晶点の範囲を、５％ないし２０
％までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近似
した含有％となるＭｇＯを添加した四元系に改質するこ
とにより拡大することができる。床敷き用砂上に供給さ
れた溶融スラグは被覆用砂および保温用砂によって覆わ
れるので、急冷を抑制することによって四元系相平衡状
態での共晶凝固現象に基づく一次再結晶が実現される。
被覆用砂および溶融スラグの上面に多数の凹み溝が与え
られると共に、型押しして２５ｍｍ以下の厚みとされる
ので、人工砂利を得るに適した粒度とするための準備を
しておくことができる。
【００２８】焼却灰は還元性雰囲気で溶融されるので、
溶融スラグが炉床部や出滓部近傍の耐火物を侵蝕させる
こともなく、炉寿命は長く保たれる。そして、焼却灰中
のＦｅ系酸化物を還元し、他の重金属類および還元可能
な酸化物類も除去され、ガス含有率の極めて低い溶融ス
ラグが得られる。還元によって生成された溶融銑鉄は回
収して再資源化も可能である一方、重金属類の溶出しな
いまでに無害化されたコンクリート用人工骨材を得るこ
とができる。焼却灰にＭｇＯを添加することによって溶
融スラグの流動性も改善され、ＣａＯを過剰に添加する
必要もなくスラグ融点の低下にも寄与する。したがっ
て、溶融スラグから人工岩石を合成するための工程にお
ける取り扱いが容易となる。
溶融スラグが炉床部や出滓部近傍の耐火物を侵蝕させる
こともなく、炉寿命は長く保たれる。そして、焼却灰中
のＦｅ系酸化物を還元し、他の重金属類および還元可能
な酸化物類も除去され、ガス含有率の極めて低い溶融ス
ラグが得られる。還元によって生成された溶融銑鉄は回
収して再資源化も可能である一方、重金属類の溶出しな
いまでに無害化されたコンクリート用人工骨材を得るこ
とができる。焼却灰にＭｇＯを添加することによって溶
融スラグの流動性も改善され、ＣａＯを過剰に添加する
必要もなくスラグ融点の低下にも寄与する。したがっ
て、溶融スラグから人工岩石を合成するための工程にお
ける取り扱いが容易となる。
【００２９】溶融スラグの上面には凹み溝が与えられる
ので、一次再結晶した鋳造スラグを５ｍｍないし２５ｍ
ｍに簡単に破砕することができる。破砕された鋳造スラ
グを堆積して転動させることにより二次再結晶させれ
ば、人工砂利が製造される。この人工砂利は消化性を伴
うことなく、長期間の性状安定や機械的強度が確保され
る。その際、一次再結晶に消費したエネルギの大部分は
二次再結晶に利用され、固化スラグを小粒化しておかな
くても、エネルギ消費を可及的に低減することができ
る。
ので、一次再結晶した鋳造スラグを５ｍｍないし２５ｍ
ｍに簡単に破砕することができる。破砕された鋳造スラ
グを堆積して転動させることにより二次再結晶させれ
ば、人工砂利が製造される。この人工砂利は消化性を伴
うことなく、長期間の性状安定や機械的強度が確保され
る。その際、一次再結晶に消費したエネルギの大部分は
二次再結晶に利用され、固化スラグを小粒化しておかな
くても、エネルギ消費を可及的に低減することができ
る。
【００３０】人工砂利製造装置の発明によれば、共晶凝
固させることができる溶融スラグが得られると共に、床
敷き用砂供給機，被覆用砂供給機や保温用砂供給機によ
って溶融スラグを覆っておくことができ、５％ないし２
０％までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近
似した含有％となるような低融点の溶融スラグを徐冷状
態にして共晶凝固させることができる。モールドコンベ
アは断熱性耐火物が裏張りされ無端状に連続して密接す
るように配置された多数の短い鋳型用トラフを備えるの
で、モールドコンベアへの溶融スラグの供給やスロッタ
ーによる凹み溝の形成が容易であり、再結晶化ゾーンで
一次再結晶した鋳造スラグの破砕に要するエネルギの節
減が図られる。熱処理炉では破砕された鋳造スラグ粒を
熱処理して二次再結晶させると共に残留内部歪を除去
し、横置き型回転炉の回転により鋳造スラグ粒に転動を
与え、角の少ない人工砂利を製造することができる。
固させることができる溶融スラグが得られると共に、床
敷き用砂供給機，被覆用砂供給機や保温用砂供給機によ
って溶融スラグを覆っておくことができ、５％ないし２
０％までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近
似した含有％となるような低融点の溶融スラグを徐冷状
態にして共晶凝固させることができる。モールドコンベ
アは断熱性耐火物が裏張りされ無端状に連続して密接す
るように配置された多数の短い鋳型用トラフを備えるの
で、モールドコンベアへの溶融スラグの供給やスロッタ
ーによる凹み溝の形成が容易であり、再結晶化ゾーンで
一次再結晶した鋳造スラグの破砕に要するエネルギの節
減が図られる。熱処理炉では破砕された鋳造スラグ粒を
熱処理して二次再結晶させると共に残留内部歪を除去
し、横置き型回転炉の回転により鋳造スラグ粒に転動を
与え、角の少ない人工砂利を製造することができる。
【００３１】スロッターとして、軸方向に延びるフィン
が外面に備えられた横方向凹み溝成形用ロータリスロッ
ターを採用すると、横方向へ延びる凹み溝が鋳造スラグ
の表面に簡単に与えられ、鋳造スラグを５ｍｍないし２
５ｍｍに破砕するのが容易となる。
が外面に備えられた横方向凹み溝成形用ロータリスロッ
ターを採用すると、横方向へ延びる凹み溝が鋳造スラグ
の表面に簡単に与えられ、鋳造スラグを５ｍｍないし２
５ｍｍに破砕するのが容易となる。
【００３２】スロッターとして、周方向に延びるフィン
が外面に備えられた縦方向凹み溝成形用ロータリスロッ
ターを採用してもよく、この場合には、縦方向へ延びる
凹み溝が簡単に与えられ、鋳造スラグの破砕性はよくな
る。
が外面に備えられた縦方向凹み溝成形用ロータリスロッ
ターを採用してもよく、この場合には、縦方向へ延びる
凹み溝が簡単に与えられ、鋳造スラグの破砕性はよくな
る。
【００３３】もちろん、スロッターを、縦方向凹み溝成
形用ロータリスロッターと横方向凹み溝成形用ロータリ
スロッターとから構成してもよく、鋳造スラグの上面に
形成される凹み溝は縦横に交差するような形状となり、
人工砂利に適したサイズに破砕することが極めて容易と
なる。
形用ロータリスロッターと横方向凹み溝成形用ロータリ
スロッターとから構成してもよく、鋳造スラグの上面に
形成される凹み溝は縦横に交差するような形状となり、
人工砂利に適したサイズに破砕することが極めて容易と
なる。
【００３４】型押しすることによって溶融スラグの厚み
を調整する円筒面がロータリスロッターに備えられてい
ると、溶融スラグの厚みを均一にすることができ、一様
な一次再結晶が得られるやすくなる。
を調整する円筒面がロータリスロッターに備えられてい
ると、溶融スラグの厚みを均一にすることができ、一様
な一次再結晶が得られるやすくなる。
【００３５】破砕機に篩機を併設しておけば、破砕され
た鋳造スラグに混在する砂を回収して、モールドコンベ
アにおいて床敷き用砂，被覆用砂および保温用砂として
再使用することができる。
た鋳造スラグに混在する砂を回収して、モールドコンベ
アにおいて床敷き用砂，被覆用砂および保温用砂として
再使用することができる。
【００３６】熱処理炉から排出された人工砂利から、そ
の保有熱を回収するための熱回収器を設置しておくなら
ば、熱処理後の人工砂利の冷却を早めると共に回収熱を
還元溶融炉に投入される原料等の予熱に利用することが
できる。
の保有熱を回収するための熱回収器を設置しておくなら
ば、熱処理後の人工砂利の冷却を早めると共に回収熱を
還元溶融炉に投入される原料等の予熱に利用することが
できる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る焼却灰溶融
スラグから人工砂利を製造する方法および装置を、その
実施の形態を表した図面をもとに詳細に説明する。図１
は、ごみ焼却灰や下水汚泥乾燥粉または産業廃棄物焼却
灰等（以下焼却灰という）の溶融スラグを、コンクリー
ト用骨材とするための人工砂利を合成する装置の全体構
成例である。これは、生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物
等のごみを焼却して生じた焼却灰の溶融スラグから人工
骨材を合成するために、還元容易なＦｅ・Ｃｒ・Ｐ等の
酸化物を溶融還元して溶融銑鉄を生成すると共に、ガス
含有率が低くＳｉＯ2 等を主成分した溶融スラグを生成
し、その溶融スラグを徐冷した状態で凝固させ、凝固し
た鋳造スラグを破砕し、破砕された鋳造スラグ中に残留
する非晶質部分を熱処理すると共に残留内部歪を除去し
て、ガス含有率の極めて低い組織の緻密な結晶化が図ら
れたスラグを生成させるコンクリート用人工骨材を製造
することができるようになっている。
スラグから人工砂利を製造する方法および装置を、その
実施の形態を表した図面をもとに詳細に説明する。図１
は、ごみ焼却灰や下水汚泥乾燥粉または産業廃棄物焼却
灰等（以下焼却灰という）の溶融スラグを、コンクリー
ト用骨材とするための人工砂利を合成する装置の全体構
成例である。これは、生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物
等のごみを焼却して生じた焼却灰の溶融スラグから人工
骨材を合成するために、還元容易なＦｅ・Ｃｒ・Ｐ等の
酸化物を溶融還元して溶融銑鉄を生成すると共に、ガス
含有率が低くＳｉＯ2 等を主成分した溶融スラグを生成
し、その溶融スラグを徐冷した状態で凝固させ、凝固し
た鋳造スラグを破砕し、破砕された鋳造スラグ中に残留
する非晶質部分を熱処理すると共に残留内部歪を除去し
て、ガス含有率の極めて低い組織の緻密な結晶化が図ら
れたスラグを生成させるコンクリート用人工骨材を製造
することができるようになっている。
【００３８】上記の人工砂利を製造する装置は、ＭｇＯ
含有量が５重量％ないし２０重量％（以下％と表示す
る）までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近
似した含有％となるような低融点であって共晶凝固する
組成を有した溶融スラグを生成する還元溶融炉１と、溶
融スラグを徐冷した状態で共晶凝固現象に基づいて一次
再結晶した鋳造スラグを形成させる連続結晶化鋳造機２
と、鋳造スラグを破砕すると共に混在する砂を除去する
破砕機３と、組織の緻密な二次再結晶化が図られたスラ
グを生成する熱処理炉４とを備えている。
含有量が５重量％ないし２０重量％（以下％と表示す
る）までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近
似した含有％となるような低融点であって共晶凝固する
組成を有した溶融スラグを生成する還元溶融炉１と、溶
融スラグを徐冷した状態で共晶凝固現象に基づいて一次
再結晶した鋳造スラグを形成させる連続結晶化鋳造機２
と、鋳造スラグを破砕すると共に混在する砂を除去する
破砕機３と、組織の緻密な二次再結晶化が図られたスラ
グを生成する熱処理炉４とを備えている。
【００３９】還元溶融炉１は少なくとも溶湯を貯溜する
部分および溶融スラグを滞留させる部分を確保した炉体
を備えるもので、図の例では、比重の大きい溶融銑鉄５
を貯溜する溶湯溜め部６、生成された溶融スラグ７を溶
融銑鉄５上に滞留させる溶融スラグ溜め部８、溶融スラ
グ７の上方空間であって焼却灰が堆積する原料収容部９
を備えた電気溶融炉１Ａが採用されている。
部分および溶融スラグを滞留させる部分を確保した炉体
を備えるもので、図の例では、比重の大きい溶融銑鉄５
を貯溜する溶湯溜め部６、生成された溶融スラグ７を溶
融銑鉄５上に滞留させる溶融スラグ溜め部８、溶融スラ
グ７の上方空間であって焼却灰が堆積する原料収容部９
を備えた電気溶融炉１Ａが採用されている。
【００４０】電気溶融炉１Ａは、三相，単相の交流電気
炉もしくは直流の電気炉のいずれのタイプでもよいが、
図では簡略化して描かれたサブマージドアーク直流抵抗
炉の例となっている。その原料収容部９には、焼却灰に
予めコークスブリーズや造滓材としての副資材を配合し
た粉粒状の原料１０が投入され、後述するサブマージド
アーク電気溶融法により時間をかけて還元溶融されるよ
うになっている。
炉もしくは直流の電気炉のいずれのタイプでもよいが、
図では簡略化して描かれたサブマージドアーク直流抵抗
炉の例となっている。その原料収容部９には、焼却灰に
予めコークスブリーズや造滓材としての副資材を配合し
た粉粒状の原料１０が投入され、後述するサブマージド
アーク電気溶融法により時間をかけて還元溶融されるよ
うになっている。
【００４１】電気溶融炉１Ａの炉蓋１ａには、その中央
で昇降する可動電極１１が配置される。炉体１ｂには溶
湯溜め部６の溶融銑鉄５を意図的に少し残して排出する
出銑口６ａが設けられる一方、溶融銑鉄５の上部に滞留
した溶融スラグ７を排出する出滓口８ａも設けられ、出
滓栓８ｂを抜いて後述する工程で必要な量の溶融スラグ
７を短時間のうちに流出させることができるようになっ
ている。
で昇降する可動電極１１が配置される。炉体１ｂには溶
湯溜め部６の溶融銑鉄５を意図的に少し残して排出する
出銑口６ａが設けられる一方、溶融銑鉄５の上部に滞留
した溶融スラグ７を排出する出滓口８ａも設けられ、出
滓栓８ｂを抜いて後述する工程で必要な量の溶融スラグ
７を短時間のうちに流出させることができるようになっ
ている。
【００４２】このような電気溶融炉１Ａでは、焼却灰中
のＦｅ系酸化物が還元され溶融銑鉄５を生成して溶湯溜
め部６に貯溜すると共に、他の重金属類Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ等および還元可能なＰ2 Ｏ5 やＡ
ｓ酸化物等を還元して生じた元素Ｐ，Ａｓ等を溶融銑鉄
５に溶解させることができる。同時に、上記の重金属類
等を可及的に含まない１，５００℃前後の溶融スラグ７
を生成して溶融銑鉄５の上部に滞留させ、その滞留時間
を十分に確保して脱泡し、ガス含有率が極めて低い溶融
スラグ７とする。
のＦｅ系酸化物が還元され溶融銑鉄５を生成して溶湯溜
め部６に貯溜すると共に、他の重金属類Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ等および還元可能なＰ2 Ｏ5 やＡ
ｓ酸化物等を還元して生じた元素Ｐ，Ａｓ等を溶融銑鉄
５に溶解させることができる。同時に、上記の重金属類
等を可及的に含まない１，５００℃前後の溶融スラグ７
を生成して溶融銑鉄５の上部に滞留させ、その滞留時間
を十分に確保して脱泡し、ガス含有率が極めて低い溶融
スラグ７とする。
【００４３】上記の還元溶融精錬においては一般的にＳ
ｉＯ2 ，ＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする溶融スラグ
が生成される。なお、溶融スラグ７を生成する際に、Ｍ
ｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範囲における目標
％もしくはそれに極めて近似した含有％となるように、
ＭｇＯを含有する冶金滓や天然鉱物類が副資材として焼
却灰に添加されたり、ごみを焼却する際にＭｇＯを添加
しておき予め所定量のＭｇＯを含んだ原料１０が準備さ
れる。これによって、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
ＭｇＯの四元系とみなすことができるスラグが得られ
る。そして、四元系相平衡状態における共晶点に可及的
に近似した成分組成に調整することによって、溶融スラ
グ７の融点は最も低下しかつ共晶凝固現象を呈しやすく
なる。すなわち、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元
系にＭｇＯを添加すると、三元系の限られた共晶点の発
生領域を拡大することが可能となる。
ｉＯ2 ，ＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする溶融スラグ
が生成される。なお、溶融スラグ７を生成する際に、Ｍ
ｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範囲における目標
％もしくはそれに極めて近似した含有％となるように、
ＭｇＯを含有する冶金滓や天然鉱物類が副資材として焼
却灰に添加されたり、ごみを焼却する際にＭｇＯを添加
しておき予め所定量のＭｇＯを含んだ原料１０が準備さ
れる。これによって、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
ＭｇＯの四元系とみなすことができるスラグが得られ
る。そして、四元系相平衡状態における共晶点に可及的
に近似した成分組成に調整することによって、溶融スラ
グ７の融点は最も低下しかつ共晶凝固現象を呈しやすく
なる。すなわち、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元
系にＭｇＯを添加すると、三元系の限られた共晶点の発
生領域を拡大することが可能となる。
【００４４】上記したＭｇＯを含有する冶金滓として
は、高炉滓，製鋼滓，フェロニッケル製錬滓やＣｕ製錬
滓等の非鉄冶金滓などであり、天然鉱物類としてはＭｇ
Ｏの含有率が３４％と高い橄欖石（Ｍｇ・Ｆｅ）2 Ｓｉ
Ｏ4 ，蛇紋岩およびこれらの焼成品が使用される。な
お、ＭｇＯを添加するという意味からは、５４％前後の
ＳｉＯ2 を含有するが３６％前後のＭｇＯを含有しそれ
らが一旦溶融したフェロニッケル製錬滓が最も好まし
く、その製錬滓の再利用の途も図られて都合がよい。ち
なみに、必要に応じて石灰石ＣａＣＯ3 やドロマイトＣ
ａＣＯ3 ・ＭｇＣＯ3またはそれらの焼成物などが添加
される。
は、高炉滓，製鋼滓，フェロニッケル製錬滓やＣｕ製錬
滓等の非鉄冶金滓などであり、天然鉱物類としてはＭｇ
Ｏの含有率が３４％と高い橄欖石（Ｍｇ・Ｆｅ）2 Ｓｉ
Ｏ4 ，蛇紋岩およびこれらの焼成品が使用される。な
お、ＭｇＯを添加するという意味からは、５４％前後の
ＳｉＯ2 を含有するが３６％前後のＭｇＯを含有しそれ
らが一旦溶融したフェロニッケル製錬滓が最も好まし
く、その製錬滓の再利用の途も図られて都合がよい。ち
なみに、必要に応じて石灰石ＣａＣＯ3 やドロマイトＣ
ａＣＯ3 ・ＭｇＣＯ3またはそれらの焼成物などが添加
される。
【００４５】電気溶融炉１Ａの近くには、出滓口８ａか
ら２時間ないし３時間ごとに間歇的に排出された溶融ス
ラグ７を受け、熱放散を抑制すべく短時間のうちに溶融
スラグ７が鋳込まれる連続結晶化鋳造機２が設置されて
いる。この連続結晶化鋳造機２は共晶凝固現象に基づい
てスラグの一次再結晶を図るためのものであり、溶融ス
ラグ７が内部まで急速に凝固しないように保温して連続
した薄い板状の鋳造スラグ７Ａを成形させるような長さ
となっている。
ら２時間ないし３時間ごとに間歇的に排出された溶融ス
ラグ７を受け、熱放散を抑制すべく短時間のうちに溶融
スラグ７が鋳込まれる連続結晶化鋳造機２が設置されて
いる。この連続結晶化鋳造機２は共晶凝固現象に基づい
てスラグの一次再結晶を図るためのものであり、溶融ス
ラグ７が内部まで急速に凝固しないように保温して連続
した薄い板状の鋳造スラグ７Ａを成形させるような長さ
となっている。
【００４６】この連続結晶化鋳造機２は、モールドコン
ベア１２、床敷き用砂供給機１３、溶融スラグ供給機１
４、被覆用砂供給機１５、スロッター１６、保温用砂供
給機１７を備える。そして、保温用砂供給機１７の下流
側のモールドコンベア１２上には溶融スラグ７を徐冷し
た状態で共晶凝固現象に基づいて一次再結晶させるため
の再結晶化ゾーン１８が確保されている。
ベア１２、床敷き用砂供給機１３、溶融スラグ供給機１
４、被覆用砂供給機１５、スロッター１６、保温用砂供
給機１７を備える。そして、保温用砂供給機１７の下流
側のモールドコンベア１２上には溶融スラグ７を徐冷し
た状態で共晶凝固現象に基づいて一次再結晶させるため
の再結晶化ゾーン１８が確保されている。
【００４７】モールドコンベア１２はプレートコンベア
やパンコンベアの類でよいが、本例においては、無端状
に連続して密接するように配置された多数の短い鋳型用
トラフ１２Ａを備える。これは、溶融スラグ供給機１４
からの溶融スラグ７を個々の鋳型用トラフ１２Ａで受
け、表面が凝固した鋳造スラグ７Ａを連続的に成形しな
がら搬送するものであり、急冷によるスラグの非晶質化
を抑制したり、スラグの内部保有熱の消散を可及的に少
なくするように配慮される。加えて、溶融スラグ７を徐
冷しながら共晶凝固させかつその一次再結晶が完了した
直後に鋳造スラグ７Ａをトラフ１２Ａから脱型させるこ
とができる長さに選定される。
やパンコンベアの類でよいが、本例においては、無端状
に連続して密接するように配置された多数の短い鋳型用
トラフ１２Ａを備える。これは、溶融スラグ供給機１４
からの溶融スラグ７を個々の鋳型用トラフ１２Ａで受
け、表面が凝固した鋳造スラグ７Ａを連続的に成形しな
がら搬送するものであり、急冷によるスラグの非晶質化
を抑制したり、スラグの内部保有熱の消散を可及的に少
なくするように配慮される。加えて、溶融スラグ７を徐
冷しながら共晶凝固させかつその一次再結晶が完了した
直後に鋳造スラグ７Ａをトラフ１２Ａから脱型させるこ
とができる長さに選定される。
【００４８】このモールドコンベア１２は、溶融スラグ
７の排出量に見あった容量が必要であり、多数の短いト
ラフ１２Ａ，１２Ａに溶融スラグ供給機１４から流下す
る溶融スラグ７を連続して鋳込みながら矢印１９方向へ
移動させる。各トラフ１２Ａは厚鉄板製であって長さは
２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度であり、上流側で繰り出さ
れたトラフによって押されることにより前進し、溶融ス
ラグ７等を載せるときにはトラフ相互に隙間が生じるこ
とはない。
７の排出量に見あった容量が必要であり、多数の短いト
ラフ１２Ａ，１２Ａに溶融スラグ供給機１４から流下す
る溶融スラグ７を連続して鋳込みながら矢印１９方向へ
移動させる。各トラフ１２Ａは厚鉄板製であって長さは
２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度であり、上流側で繰り出さ
れたトラフによって押されることにより前進し、溶融ス
ラグ７等を載せるときにはトラフ相互に隙間が生じるこ
とはない。
【００４９】上記の鋳型用トラフ１２Ａは、例えば図２
に示すように、所望する幅寸法の鋳造スラグを成形する
に適した５００ｍｍないし７００ｍｍの幅Ｗを備えた略
Ｕ字状の器であり、内部の側面や底面は断熱性耐火物１
２ａで覆われ、徐冷作用の有するものとなっている。各
トラフ１２Ａ，１２Ａは側面に取り付けた車輪１２ｂに
よってコンベアレール１２Ｒ上を相互に密着するように
連続して移動し、コンベア端まで搬送されると転倒姿勢
となり、図１に示すように、鋳造スラグ７Ａをフォーク
状スクリーン２０上に落とすことができるようになって
いる。
に示すように、所望する幅寸法の鋳造スラグを成形する
に適した５００ｍｍないし７００ｍｍの幅Ｗを備えた略
Ｕ字状の器であり、内部の側面や底面は断熱性耐火物１
２ａで覆われ、徐冷作用の有するものとなっている。各
トラフ１２Ａ，１２Ａは側面に取り付けた車輪１２ｂに
よってコンベアレール１２Ｒ上を相互に密着するように
連続して移動し、コンベア端まで搬送されると転倒姿勢
となり、図１に示すように、鋳造スラグ７Ａをフォーク
状スクリーン２０上に落とすことができるようになって
いる。
【００５０】床敷き用砂供給機１３はモールドコンベア
１２の上流側に配置され、温度の高い床敷き用砂１３ａ
を各トラフ１２Ａに供給するものである。これは、溶融
スラグ供給機１４の上流側に設置された砂ホッパであっ
て、切出し用ロータ１３ｂを介して粗い砂１３ａを撒く
ものである。この床敷き用砂１３ａは、破砕機３の後述
する第一ホッパ３Ｍから戻された高温の砂が使用され
る。その粒径は溶融スラグ７を流下させたとき逃げない
程度の３ｍｍないし５ｍｍのものが採用される。なお、
砂ホッパ１３の下流のモールドコンベア１２上には床敷
きされた砂を均すレベラー２１が設置され、鋳型用トラ
フ１２Ａ上の砂の厚みが例えば１０ｍｍないし２０ｍｍ
となるように調整される。そのレベラー２１はローラや
バッフルプレート等が使用される。
１２の上流側に配置され、温度の高い床敷き用砂１３ａ
を各トラフ１２Ａに供給するものである。これは、溶融
スラグ供給機１４の上流側に設置された砂ホッパであっ
て、切出し用ロータ１３ｂを介して粗い砂１３ａを撒く
ものである。この床敷き用砂１３ａは、破砕機３の後述
する第一ホッパ３Ｍから戻された高温の砂が使用され
る。その粒径は溶融スラグ７を流下させたとき逃げない
程度の３ｍｍないし５ｍｍのものが採用される。なお、
砂ホッパ１３の下流のモールドコンベア１２上には床敷
きされた砂を均すレベラー２１が設置され、鋳型用トラ
フ１２Ａ上の砂の厚みが例えば１０ｍｍないし２０ｍｍ
となるように調整される。そのレベラー２１はローラや
バッフルプレート等が使用される。
【００５１】溶融スラグ供給機１４は電気溶融炉１Ａか
ら例えば２時間ないし３時間ごとに２０分程度の短い時
間で出滓される溶融スラグ７を受け取るスラグ受樋であ
り、連続して配置された鋳型用トラフ１２Ａの床敷き用
砂１３ａ上に溶融スラグ７を供給するものである。これ
には耐火物が張りつけれ、溶融スラグ７の放熱を抑制す
べく短時間のうちにモールドコンベア１２に供給するよ
うになっている。ちなみに、１，４００℃程度となった
溶融スラグ７は鋳型用トラフ１２Ａの幅一杯に広がらな
いように投入されるが、供給時の厚みは３０ｍｍ程度と
される。もちろん、溶融スラグ７の流下量の多少によっ
て厚みをある程度任意に調整することができる。
ら例えば２時間ないし３時間ごとに２０分程度の短い時
間で出滓される溶融スラグ７を受け取るスラグ受樋であ
り、連続して配置された鋳型用トラフ１２Ａの床敷き用
砂１３ａ上に溶融スラグ７を供給するものである。これ
には耐火物が張りつけれ、溶融スラグ７の放熱を抑制す
べく短時間のうちにモールドコンベア１２に供給するよ
うになっている。ちなみに、１，４００℃程度となった
溶融スラグ７は鋳型用トラフ１２Ａの幅一杯に広がらな
いように投入されるが、供給時の厚みは３０ｍｍ程度と
される。もちろん、溶融スラグ７の流下量の多少によっ
て厚みをある程度任意に調整することができる。
【００５２】被覆用砂供給機１５は高温の被覆用砂１５
ａを溶融スラグ７上に供給する砂ホッパであり、切出し
用ロータ１５ｂを介して後述する第二ホッパ３Ｎ等から
戻された１ｍｍないし３ｍｍの粒径の砂が、５ｍｍない
し１０ｍｍ程度の厚みとなるように溶融スラグ７に被せ
られる。
ａを溶融スラグ７上に供給する砂ホッパであり、切出し
用ロータ１５ｂを介して後述する第二ホッパ３Ｎ等から
戻された１ｍｍないし３ｍｍの粒径の砂が、５ｍｍない
し１０ｍｍ程度の厚みとなるように溶融スラグ７に被せ
られる。
【００５３】スロッター１６は被覆用砂供給機１５の下
流側に配置され、被覆用砂１５ａおよび溶融スラグ７の
上面に不連続もしくは図３に示す連続した凹み溝７ａを
多数形成するためのものである。このスロッター１６
は、鋳造スラグ７Ａの破砕時に分割を容易とするため５
０ｍｍないし１００ｍｍ程度の間隔の格子状となるスロ
ットもしくはノッチ等を縦横に与えると共に、型押しす
ることによって溶融スラグ７の厚みが２５ｍｍ以下とな
るように調整する。
流側に配置され、被覆用砂１５ａおよび溶融スラグ７の
上面に不連続もしくは図３に示す連続した凹み溝７ａを
多数形成するためのものである。このスロッター１６
は、鋳造スラグ７Ａの破砕時に分割を容易とするため５
０ｍｍないし１００ｍｍ程度の間隔の格子状となるスロ
ットもしくはノッチ等を縦横に与えると共に、型押しす
ることによって溶融スラグ７の厚みが２５ｍｍ以下とな
るように調整する。
【００５４】スロッター１６は、本例において図１のよ
うに前後に配置された横方向凹み溝成形用ロータリスロ
ッター１６Ａと縦方向凹み溝成形用ロータリスロッター
１６Ｂとからなる。前者は横方向に延びるフィンを外面
に備える第一ロータリスロッターであり、後者は周方向
に延びるフィンを外面に備える第二ロータリスロッター
である。ロータリスロッター１６Ａは溶融スラグ７に横
方向のスロットもしくはノッチを与えるもので、図４の
（ａ）に示すように、一定の角度をおいて放射状に並べ
られて不連続もしくは図示したように連続する直線状突
起１６ａを備える。ロータリスロッター１６Ｂは溶融ス
ラグ７に縦方向のスロットもしくはノッチを与えるもの
で、（ｂ）に示すように、垂直な姿勢で多数並べられた
リング状突起１６ｂを備える。いずれも、凹み溝７ａ
（図３を参照）を与えると同時に溶融スラグ７の上面を
平らに型押しするための円筒面１６ｃを備え、直線状突
起１６ａやリング状突起１６ｂは円筒面１６ｃに植設さ
れた恰好となっている。
うに前後に配置された横方向凹み溝成形用ロータリスロ
ッター１６Ａと縦方向凹み溝成形用ロータリスロッター
１６Ｂとからなる。前者は横方向に延びるフィンを外面
に備える第一ロータリスロッターであり、後者は周方向
に延びるフィンを外面に備える第二ロータリスロッター
である。ロータリスロッター１６Ａは溶融スラグ７に横
方向のスロットもしくはノッチを与えるもので、図４の
（ａ）に示すように、一定の角度をおいて放射状に並べ
られて不連続もしくは図示したように連続する直線状突
起１６ａを備える。ロータリスロッター１６Ｂは溶融ス
ラグ７に縦方向のスロットもしくはノッチを与えるもの
で、（ｂ）に示すように、垂直な姿勢で多数並べられた
リング状突起１６ｂを備える。いずれも、凹み溝７ａ
（図３を参照）を与えると同時に溶融スラグ７の上面を
平らに型押しするための円筒面１６ｃを備え、直線状突
起１６ａやリング状突起１６ｂは円筒面１６ｃに植設さ
れた恰好となっている。
【００５５】図１に戻って、上記のスロッター１６の下
流側に配置された保温用砂供給機１７は温度の高い保温
用砂１７ａを被覆用砂１５ａ上に供給する砂ホッパであ
り、切出し用ロータ１７ｂを介して第二ホッパ３Ｎ等か
ら戻された１ｍｍないし３ｍｍの粒径の砂を、２０ｍｍ
程度の厚みとなるように凹み溝７ａの与えられた溶融ス
ラグ７に被せるものである。これによって、モールドコ
ンベア１２上の溶融スラグ７は共晶凝固を促進する１，
３００℃程度に保たれ、溶融スラグを共晶凝固現象に基
づいて一次再結晶させることが可能となる。
流側に配置された保温用砂供給機１７は温度の高い保温
用砂１７ａを被覆用砂１５ａ上に供給する砂ホッパであ
り、切出し用ロータ１７ｂを介して第二ホッパ３Ｎ等か
ら戻された１ｍｍないし３ｍｍの粒径の砂を、２０ｍｍ
程度の厚みとなるように凹み溝７ａの与えられた溶融ス
ラグ７に被せるものである。これによって、モールドコ
ンベア１２上の溶融スラグ７は共晶凝固を促進する１，
３００℃程度に保たれ、溶融スラグを共晶凝固現象に基
づいて一次再結晶させることが可能となる。
【００５６】モールドコンベア１２の払い出し側に設置
される破砕機３はモールドコンベア１２上で凝固した鋳
造スラグ７Ａを破砕するもので、本例では粗破砕用のス
パイダークラッシャ３Ａと細破砕用のロータリクラッシ
ャ３Ｂとを備える。モールドコンベアとクラッシャとの
間にはローラコンベアが設けられる場合もあるが、図１
においては、コンベア端で反転する鋳型用トラフ１２Ａ
から鋳造スラグ７Ａをフォーク状スクリーン２０に直接
落下させるようにしている。スパイダークラッシャ３Ａ
は同軸に取り付けた多数枚のロータリホイール３ａを備
えており、フォーク状スクリーン２０上を転落する鋳造
スラグ７Ａを格子間で回転するロータリホイール３ａの
クラッシングビットで叩いて鋳造スラグ片７Ｂに粗破砕
する。その際、一次再結晶した約１，２００℃の鋳造ス
ラグ７Ａの表面には前述した凹み溝７ａが施されている
ので、その破砕は迅速かつ少ない動力で実現される。
される破砕機３はモールドコンベア１２上で凝固した鋳
造スラグ７Ａを破砕するもので、本例では粗破砕用のス
パイダークラッシャ３Ａと細破砕用のロータリクラッシ
ャ３Ｂとを備える。モールドコンベアとクラッシャとの
間にはローラコンベアが設けられる場合もあるが、図１
においては、コンベア端で反転する鋳型用トラフ１２Ａ
から鋳造スラグ７Ａをフォーク状スクリーン２０に直接
落下させるようにしている。スパイダークラッシャ３Ａ
は同軸に取り付けた多数枚のロータリホイール３ａを備
えており、フォーク状スクリーン２０上を転落する鋳造
スラグ７Ａを格子間で回転するロータリホイール３ａの
クラッシングビットで叩いて鋳造スラグ片７Ｂに粗破砕
する。その際、一次再結晶した約１，２００℃の鋳造ス
ラグ７Ａの表面には前述した凹み溝７ａが施されている
ので、その破砕は迅速かつ少ない動力で実現される。
【００５７】ロータリクラッシャ３Ｂは円筒面または小
さい凹凸面を有して対向する一対のホイールロール３
ｂ，３ｂであり、軸間距離を変更することによって隙間
調整されたロール間に嵌まり込んだ鋳造スラグ片７Ｂ
を、５ｍｍないし２５ｍｍの鋳造スラグ粒７Ｃに効率よ
く細破砕する。鋳造スラグ片７Ｂは一次再結晶であると
はいえ組織がかなり緻密化しているので、結晶組織が比
較的大きい天然石に比べると細破砕が容易である。
さい凹凸面を有して対向する一対のホイールロール３
ｂ，３ｂであり、軸間距離を変更することによって隙間
調整されたロール間に嵌まり込んだ鋳造スラグ片７Ｂ
を、５ｍｍないし２５ｍｍの鋳造スラグ粒７Ｃに効率よ
く細破砕する。鋳造スラグ片７Ｂは一次再結晶であると
はいえ組織がかなり緻密化しているので、結晶組織が比
較的大きい天然石に比べると細破砕が容易である。
【００５８】なお、鋳造スラグ片７Ｂ中の細片やモール
ドコンベア１２に供給された砂を回収する篩機３Ｃが破
砕機３に併設されている。篩機３Ｃは５ｍｍ以上の鋳造
スラグ片７Ｂをロータリクラッシャ３Ｂに送り出し、５
ｍｍ以下を篩い落とす振動式のホットスクリーンが採用
される。そのスクリーン３Ｃの隙間から主ホッパ３Ｌに
落とされた細片や砂は高い温度であり、さらに３ｍｍ以
上のものとそれ以下のものとに分別される。前者は第一
ホッパ３Ｍに蓄えられ、床敷き用砂１３ａとして再使用
される。後者は第二ホッパ３Ｎに蓄えられ、天然砂を混
ぜて被覆用砂供給機１５や保温用砂供給機１７へ戻され
る。
ドコンベア１２に供給された砂を回収する篩機３Ｃが破
砕機３に併設されている。篩機３Ｃは５ｍｍ以上の鋳造
スラグ片７Ｂをロータリクラッシャ３Ｂに送り出し、５
ｍｍ以下を篩い落とす振動式のホットスクリーンが採用
される。そのスクリーン３Ｃの隙間から主ホッパ３Ｌに
落とされた細片や砂は高い温度であり、さらに３ｍｍ以
上のものとそれ以下のものとに分別される。前者は第一
ホッパ３Ｍに蓄えられ、床敷き用砂１３ａとして再使用
される。後者は第二ホッパ３Ｎに蓄えられ、天然砂を混
ぜて被覆用砂供給機１５や保温用砂供給機１７へ戻され
る。
【００５９】ロータリクラッシャ３Ｂの下方には下り傾
斜の移送シュート２２があり、この移送シュート２２か
ら高温の鋳造スラグ粒７Ｃが送り込まれる二次再結晶化
熱処理炉４が設置されている。この熱処理炉４は、鋳造
スラグ粒７Ｃ中に残留する非晶質部分を熱処理すると共
に残留内部歪を除去するもので、１，１００℃程度の自
己熱を有する鋳造スラグ粒７Ｃを堆積して転動させるこ
とにより二次再結晶させるようになっている。これはド
ラム状の器であり、鋳造スラグ粒７Ｃを整形するに十分
な周速度、例えば８ｍ／分ないし２０ｍ／分好ましくは
１０ｍ／分ないし１５ｍ／分で回転される横置き型回転
炉となっている。
斜の移送シュート２２があり、この移送シュート２２か
ら高温の鋳造スラグ粒７Ｃが送り込まれる二次再結晶化
熱処理炉４が設置されている。この熱処理炉４は、鋳造
スラグ粒７Ｃ中に残留する非晶質部分を熱処理すると共
に残留内部歪を除去するもので、１，１００℃程度の自
己熱を有する鋳造スラグ粒７Ｃを堆積して転動させるこ
とにより二次再結晶させるようになっている。これはド
ラム状の器であり、鋳造スラグ粒７Ｃを整形するに十分
な周速度、例えば８ｍ／分ないし２０ｍ／分好ましくは
１０ｍ／分ないし１５ｍ／分で回転される横置き型回転
炉となっている。
【００６０】その回転式熱処理炉４は、直径が３ｍの場
合１．１ｒｐｍないし１．６ｒｐｍ程度で回転されるド
ラム４Ａと、その中で火炎を発生させるために空気供給
管を伴ったバーナ４Ｂとを備える。この回転式熱処理炉
４は外殻が非晶質化している鋳造スラグ粒７Ｃを１時間
ないし２時間滞留させて、組織の緻密な結晶化が図られ
たスラグを生成するものである。ドラム４Ａは傾動可能
な支持構造体４ａを備えており、鋳造スラグ粒７Ｃを装
入するための投入口４ｂが一端に設けられ、内部には耐
火物を裏張りした耐火壁４ｃが形成されている。
合１．１ｒｐｍないし１．６ｒｐｍ程度で回転されるド
ラム４Ａと、その中で火炎を発生させるために空気供給
管を伴ったバーナ４Ｂとを備える。この回転式熱処理炉
４は外殻が非晶質化している鋳造スラグ粒７Ｃを１時間
ないし２時間滞留させて、組織の緻密な結晶化が図られ
たスラグを生成するものである。ドラム４Ａは傾動可能
な支持構造体４ａを備えており、鋳造スラグ粒７Ｃを装
入するための投入口４ｂが一端に設けられ、内部には耐
火物を裏張りした耐火壁４ｃが形成されている。
【００６１】この回転式熱処理炉４へは鋳造スラグ粒７
Ｃが８００℃以下に降温しない間に投入され、バーナ４
Ｂによって耐火壁４ｃおよび鋳造スラグ粒７Ｃの堆積表
層を加温して、炉内を８００℃ないし１，２００℃の温
度雰囲気におくようになっている。なお、鋳造スラグ粒
７Ｃからの復熱によって炉内が所定温度となればバーナ
４Ｂは停止される。ドラム４Ａの回転により堆積スラグ
の下方へ回り込んだ耐火壁４ｃによる加温作用と上記し
た復熱作用とにより残留非晶質部分は二次再結晶する。
同時に鋳造による残留内部歪も除去され、鋳造スラグの
脆弱性は回避される。しかも、電気溶融炉１Ａ内でスラ
グのガス含有率は極めて低くなっているので、組織の緻
密な再結晶した人工砂利が生成される。
Ｃが８００℃以下に降温しない間に投入され、バーナ４
Ｂによって耐火壁４ｃおよび鋳造スラグ粒７Ｃの堆積表
層を加温して、炉内を８００℃ないし１，２００℃の温
度雰囲気におくようになっている。なお、鋳造スラグ粒
７Ｃからの復熱によって炉内が所定温度となればバーナ
４Ｂは停止される。ドラム４Ａの回転により堆積スラグ
の下方へ回り込んだ耐火壁４ｃによる加温作用と上記し
た復熱作用とにより残留非晶質部分は二次再結晶する。
同時に鋳造による残留内部歪も除去され、鋳造スラグの
脆弱性は回避される。しかも、電気溶融炉１Ａ内でスラ
グのガス含有率は極めて低くなっているので、組織の緻
密な再結晶した人工砂利が生成される。
【００６２】ドラム４Ａは、上で触れたように２０分間
で排滓される溶融スラグ７の量に見あった容量であっ
て、鋳造スラグ粒７Ｃは軸線上に配置したバーナ４Ｂの
火炎４ｄが堆積表面に触れる程度まで投入される。な
お、破砕機３やドラム４Ａからの発塵を防止するために
カバーケーシング３Ｄが設けられているが、移送シュー
ト２２は図示しないが退避可能となっており、ドラム４
Ａの支持構造体４ａによる傾動が可能とされている。も
う少し詳しく述べると、ドラム４Ａの外周は前後のタイ
ヤ４ｔ，４ｔによって支持され、ギヤー４ｓ，リングギ
ヤー４ｕを介して炉体の軸線回りに矢印２３の方向へ回
転される。ドラム４Ａは通常水平な姿勢であるが、鋳造
スラグ粒７Ｃの装入や二次再結晶の完了した人工砂利２
４を排出するために、支持構造体４ａの下部円弧面を介
して油圧シリンダ２５等により姿勢が変えられるように
なっている。
で排滓される溶融スラグ７の量に見あった容量であっ
て、鋳造スラグ粒７Ｃは軸線上に配置したバーナ４Ｂの
火炎４ｄが堆積表面に触れる程度まで投入される。な
お、破砕機３やドラム４Ａからの発塵を防止するために
カバーケーシング３Ｄが設けられているが、移送シュー
ト２２は図示しないが退避可能となっており、ドラム４
Ａの支持構造体４ａによる傾動が可能とされている。も
う少し詳しく述べると、ドラム４Ａの外周は前後のタイ
ヤ４ｔ，４ｔによって支持され、ギヤー４ｓ，リングギ
ヤー４ｕを介して炉体の軸線回りに矢印２３の方向へ回
転される。ドラム４Ａは通常水平な姿勢であるが、鋳造
スラグ粒７Ｃの装入や二次再結晶の完了した人工砂利２
４を排出するために、支持構造体４ａの下部円弧面を介
して油圧シリンダ２５等により姿勢が変えられるように
なっている。
【００６３】この熱処理炉４には、篩機４Ｃと人工砂利
２４を収容してその保有熱を回収する熱回収器４Ｄとが
付設されている。熱回収器４Ｄにはドラム４Ａ内で整形
中に生じた細砂を篩機４Ｃで取り除いた５ｍｍないし２
５ｍｍ程度の小さい人工砂利２４が投入されるので、送
気２６Ａによる熱回収が容易となるようなシャフト型炉
が採用される。篩機４Ｃから第三ホッパ４Ｍに落とされ
た砂は３ｍｍ以下のものが大部分であるので、破砕機３
の第二ホッパ３Ｎからの砂と混ぜられて前述したように
モールドコンベア１２に戻される。なお、熱交換された
排気２６Ｂは電気溶融炉１Ａに装入される原料１０を予
熱しておくために使用されたり、バーナ４Ｂの空気供給
管に導入されたり、床敷き用砂１３ａ，被覆用砂１５ａ
や保温用砂１７ａの予熱に供され、熱エネルギの有効利
用が図られる。
２４を収容してその保有熱を回収する熱回収器４Ｄとが
付設されている。熱回収器４Ｄにはドラム４Ａ内で整形
中に生じた細砂を篩機４Ｃで取り除いた５ｍｍないし２
５ｍｍ程度の小さい人工砂利２４が投入されるので、送
気２６Ａによる熱回収が容易となるようなシャフト型炉
が採用される。篩機４Ｃから第三ホッパ４Ｍに落とされ
た砂は３ｍｍ以下のものが大部分であるので、破砕機３
の第二ホッパ３Ｎからの砂と混ぜられて前述したように
モールドコンベア１２に戻される。なお、熱交換された
排気２６Ｂは電気溶融炉１Ａに装入される原料１０を予
熱しておくために使用されたり、バーナ４Ｂの空気供給
管に導入されたり、床敷き用砂１３ａ，被覆用砂１５ａ
や保温用砂１７ａの予熱に供され、熱エネルギの有効利
用が図られる。
【００６４】このような装置によれば、以下のようにし
て、焼却灰を還元溶融しまた共晶凝固による一次再結晶
化ならびに非晶質部分の熱処理による二次再結晶化によ
り、ガス含有率の極めて低い組織の緻密な良質のコンク
リート用人工骨材としての人工砂利を生成することがで
きる。
て、焼却灰を還元溶融しまた共晶凝固による一次再結晶
化ならびに非晶質部分の熱処理による二次再結晶化によ
り、ガス含有率の極めて低い組織の緻密な良質のコンク
リート用人工骨材としての人工砂利を生成することがで
きる。
【００６５】まず、焼却灰に予めコークスブリーズを配
合した粉粒状の原料１０を、炉蓋１ａの装入孔（図示せ
ず）から炉体１ｂに降ろされた可動電極１１を覆うよう
に供給する。焼却灰を還元溶融精錬すればＳｉＯ2 ，Ｃ
ａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする溶融スラグ７が生成さ
れるが、ＭｇＯが５％ないし２０％までの範囲における
目標％もしくはそれに極めて近似した含有％の溶融スラ
グとなるように、すなわち、共晶凝固現象を発現させや
すくすべく、フェロニッケル製錬滓もしくは橄欖石等
が、その他の造滓材と共に焼却灰に添加される。
合した粉粒状の原料１０を、炉蓋１ａの装入孔（図示せ
ず）から炉体１ｂに降ろされた可動電極１１を覆うよう
に供給する。焼却灰を還元溶融精錬すればＳｉＯ2 ，Ｃ
ａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする溶融スラグ７が生成さ
れるが、ＭｇＯが５％ないし２０％までの範囲における
目標％もしくはそれに極めて近似した含有％の溶融スラ
グとなるように、すなわち、共晶凝固現象を発現させや
すくすべく、フェロニッケル製錬滓もしくは橄欖石等
が、その他の造滓材と共に焼却灰に添加される。
【００６６】ちなみに、ＭｇＯの目標％が５％ないし２
０％の範囲としているのは、５％以下であるとＭｇＯを
添加する余地が少なく成分調整の範囲に限りが生じるか
らであり、２０％を越えるとスラグの溶融温度が高くな
り、溶解エネルギが増大するからである。また、必要に
応じて若干量の石灰石等も加えられ、ＣａＯ−ＳｉＯ2
−Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における共晶
点もしくはそれに可及的に近似した状態で共晶凝固させ
ることができる組成を有した溶融スラグが得られように
成分調整する。
０％の範囲としているのは、５％以下であるとＭｇＯを
添加する余地が少なく成分調整の範囲に限りが生じるか
らであり、２０％を越えるとスラグの溶融温度が高くな
り、溶解エネルギが増大するからである。また、必要に
応じて若干量の石灰石等も加えられ、ＣａＯ−ＳｉＯ2
−Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における共晶
点もしくはそれに可及的に近似した状態で共晶凝固させ
ることができる組成を有した溶融スラグが得られように
成分調整する。
【００６７】可動電極１１に通電し、原料１０をサブマ
ージドアーク電気溶融により２時間ないし３時間をかけ
て溶融還元する。このときの約１，５００℃の熱により
可燃物が燃焼しダイオキシンは分解されまた有害なＺｎ
等の低沸点物質はガス化して排出される。焼却灰の粉粒
体は比重が小さくかつ電気伝導度も低いが、原料中にコ
ークスブリーズが配合されているので、そのカーボンが
原料１０の導電性を向上させて焼却灰が溶融される。
ージドアーク電気溶融により２時間ないし３時間をかけ
て溶融還元する。このときの約１，５００℃の熱により
可燃物が燃焼しダイオキシンは分解されまた有害なＺｎ
等の低沸点物質はガス化して排出される。焼却灰の粉粒
体は比重が小さくかつ電気伝導度も低いが、原料中にコ
ークスブリーズが配合されているので、そのカーボンが
原料１０の導電性を向上させて焼却灰が溶融される。
【００６８】その際に、焼却灰中のＦｅ系酸化物を還元
して溶融銑鉄５が生成され、溶湯溜め部６に滞留する。
他の重金属類および還元可能な酸化物類を還元して生じ
た元素は溶融銑鉄５中に溶解する一方、比重の小さな溶
融スラグ７が溶融銑鉄５上に生成される。還元反応によ
って発生するＣＯガスは、スラグのフォーミングを促進
する。溶融スラグ７上にフォーミングスラグ２７が形成
され、それと原料層との境界にカーボン浮遊層２８が発
生する。
して溶融銑鉄５が生成され、溶湯溜め部６に滞留する。
他の重金属類および還元可能な酸化物類を還元して生じ
た元素は溶融銑鉄５中に溶解する一方、比重の小さな溶
融スラグ７が溶融銑鉄５上に生成される。還元反応によ
って発生するＣＯガスは、スラグのフォーミングを促進
する。溶融スラグ７上にフォーミングスラグ２７が形成
され、それと原料層との境界にカーボン浮遊層２８が発
生する。
【００６９】炉体１ｂに降ろされた可動電極１１の下部
位はカーボン浮遊層２８で覆われたフォーミングスラグ
２７に臨むように制御され、かつ、アークは常時原料１
０やフォーミングスラグ２７に覆われたサブマージドの
状態となる。カーボン浮遊層２８で発生するアークによ
り原料１０の加熱のみならず、フォーミングスラグ２７
から溶融銑鉄５に至る間での電気抵抗ジュール熱による
効率よい溶融も実現される。このフォーミングスラグ２
７の生成によりアークの発生は極めて少なく、電気抵抗
ジュール熱による電力伝達効率の飛躍的に高い値を示す
溶融製錬が可能となるので、電力原単位の低減も図られ
る。
位はカーボン浮遊層２８で覆われたフォーミングスラグ
２７に臨むように制御され、かつ、アークは常時原料１
０やフォーミングスラグ２７に覆われたサブマージドの
状態となる。カーボン浮遊層２８で発生するアークによ
り原料１０の加熱のみならず、フォーミングスラグ２７
から溶融銑鉄５に至る間での電気抵抗ジュール熱による
効率よい溶融も実現される。このフォーミングスラグ２
７の生成によりアークの発生は極めて少なく、電気抵抗
ジュール熱による電力伝達効率の飛躍的に高い値を示す
溶融製錬が可能となるので、電力原単位の低減も図られ
る。
【００７０】焼却灰が還元溶融されると、サブマージド
アーク状態を維持させるべく、原料１０が炉蓋１ａを経
て可動電極１１の周囲に分布するよう逐次追加供給され
る。炉床に溜まった溶融銑鉄５は意図的に少量を残し、
出銑口６ａから１日ないし２日ごとに溶湯受鍋２９に出
湯される。その溶融銑鉄５は鋳造してキュポラ用銑とす
ることができ、再資源化される。
アーク状態を維持させるべく、原料１０が炉蓋１ａを経
て可動電極１１の周囲に分布するよう逐次追加供給され
る。炉床に溜まった溶融銑鉄５は意図的に少量を残し、
出銑口６ａから１日ないし２日ごとに溶湯受鍋２９に出
湯される。その溶融銑鉄５は鋳造してキュポラ用銑とす
ることができ、再資源化される。
【００７１】一方、溶融スラグ７は溶融銑鉄化した金属
成分等を含まず、その主成分がＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，
ＣａＯ，ＭｇＯとなる。サブマージドアーク溶融法の採
用により溶融銑鉄５上に時間を掛けて滞留させることに
よって、ガスをほとんど含まない状態となり、爾後的に
脱泡処理を施す必要もなくなる。溶融スラグ７は出滓口
８ａから排出されるが、出滓栓８ｂを抜いて例えば２時
間ごとに２０分という短時間のうちに排出される。それ
ゆえ、生成された溶融スラグを少しずつ連続的に排出す
る場合に比較して、出滓時の溶融スラグ７からの熱エネ
ルギの放散量も可及的に抑制される。
成分等を含まず、その主成分がＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，
ＣａＯ，ＭｇＯとなる。サブマージドアーク溶融法の採
用により溶融銑鉄５上に時間を掛けて滞留させることに
よって、ガスをほとんど含まない状態となり、爾後的に
脱泡処理を施す必要もなくなる。溶融スラグ７は出滓口
８ａから排出されるが、出滓栓８ｂを抜いて例えば２時
間ごとに２０分という短時間のうちに排出される。それ
ゆえ、生成された溶融スラグを少しずつ連続的に排出す
る場合に比較して、出滓時の溶融スラグ７からの熱エネ
ルギの放散量も可及的に抑制される。
【００７２】モールドコンベア１２においては、床敷き
用砂供給機１３によって、ホットスクリーン３Ｃで回収
された温度の高い３ｍｍないし５ｍｍの床敷き用砂１３
ａが移動している鋳型用トラフ１２Ａに撒かれる（図６
の（ａ）を参照）。鋳型用トラフ上で溶融スラグが急冷
するのを防止しておく床敷き用砂１３ａは切出し用ロー
タ１３ｂ（図１を参照）の回転数制御によって調整され
るが、下流に位置するレベラー２１が床敷き用砂１３ａ
を例えば１５ｍｍの厚みとなるように均すと共に、鋳型
用トラフ１２Ａの全幅に行きわたるように広げられる。
用砂供給機１３によって、ホットスクリーン３Ｃで回収
された温度の高い３ｍｍないし５ｍｍの床敷き用砂１３
ａが移動している鋳型用トラフ１２Ａに撒かれる（図６
の（ａ）を参照）。鋳型用トラフ上で溶融スラグが急冷
するのを防止しておく床敷き用砂１３ａは切出し用ロー
タ１３ｂ（図１を参照）の回転数制御によって調整され
るが、下流に位置するレベラー２１が床敷き用砂１３ａ
を例えば１５ｍｍの厚みとなるように均すと共に、鋳型
用トラフ１２Ａの全幅に行きわたるように広げられる。
【００７３】移動する鋳型用トラフ１２Ａには、高い熱
エネルギを保有した溶融スラグ７がスラグ受樋１４から
注入される。溶融スラグ７は鋳型用トラフ１２Ａの幅一
杯に投入されることはなく、その厚みは例えば３０ｍｍ
程度となるような量で連続して供給される（図６の
（ｂ）を参照）。床敷き用砂１３ａは３ｍｍないし５ｍ
ｍの粒径であるので、溶融スラグ７を流入させた際に流
勢におされて逃げるようなことはなく、溶融スラグ７が
鋳型用トラフ１２Ａに付着するといったことは回避され
る。その後に、被覆用砂供給機１５からの高温の被覆用
砂１５ａが、溶融スラグ７上で５ｍｍないし１０ｍｍの
厚みとなるように被せられる（図６の（ｃ）を参照）。
エネルギを保有した溶融スラグ７がスラグ受樋１４から
注入される。溶融スラグ７は鋳型用トラフ１２Ａの幅一
杯に投入されることはなく、その厚みは例えば３０ｍｍ
程度となるような量で連続して供給される（図６の
（ｂ）を参照）。床敷き用砂１３ａは３ｍｍないし５ｍ
ｍの粒径であるので、溶融スラグ７を流入させた際に流
勢におされて逃げるようなことはなく、溶融スラグ７が
鋳型用トラフ１２Ａに付着するといったことは回避され
る。その後に、被覆用砂供給機１５からの高温の被覆用
砂１５ａが、溶融スラグ７上で５ｍｍないし１０ｍｍの
厚みとなるように被せられる（図６の（ｃ）を参照）。
【００７４】ところで、鋳型用トラフ１２Ａ，１２Ａは
図２のように密接しながら順次一定速度で移動するが、
モールドコンベア１２の上流端では図５のような機構に
よって送り出される。下レール１２ｒによって脱落が防
止されながらリターンしてきた空の鋳型用トラフ１２Ａ
は、スプロケット１２Ｓの送り爪１２ｎが車輪１２ｂを
押し上げることによって、上面側のコンベアレール１２
Ｒに載せられる。スプロケット１２Ｓが矢印３０方向へ
回転して送り爪１２ｎが車輪１２ｂから外れた時点で先
行する鋳型用トラフ１２Ａの前進力はなくなるが、後続
の鋳型用トラフ１２Ａがスプロケット１２Ｓによって前
進してくるので、コンベアレール１２Ｒに並ぶ鋳型用ト
ラフ１２Ａ，１２Ａは押し出され、常に密着した状態で
モールドコンベア１２の上面を移動する。それゆえ、モ
ールドコンベア１２の上面を移動する間は鋳型用トラフ
１２Ａから溶融スラグ７が漏れるといったことはない。
図２のように密接しながら順次一定速度で移動するが、
モールドコンベア１２の上流端では図５のような機構に
よって送り出される。下レール１２ｒによって脱落が防
止されながらリターンしてきた空の鋳型用トラフ１２Ａ
は、スプロケット１２Ｓの送り爪１２ｎが車輪１２ｂを
押し上げることによって、上面側のコンベアレール１２
Ｒに載せられる。スプロケット１２Ｓが矢印３０方向へ
回転して送り爪１２ｎが車輪１２ｂから外れた時点で先
行する鋳型用トラフ１２Ａの前進力はなくなるが、後続
の鋳型用トラフ１２Ａがスプロケット１２Ｓによって前
進してくるので、コンベアレール１２Ｒに並ぶ鋳型用ト
ラフ１２Ａ，１２Ａは押し出され、常に密着した状態で
モールドコンベア１２の上面を移動する。それゆえ、モ
ールドコンベア１２の上面を移動する間は鋳型用トラフ
１２Ａから溶融スラグ７が漏れるといったことはない。
【００７５】このようにして鋳型用トラフ１２Ａが移動
している状態で、被覆用砂供給機１５の下流側におい
て、スロッター１６が被覆用砂１５ａおよび溶融スラグ
７の上面に図３のような連続した凹み溝７ａを多数形成
する。スロッター１６は、直線状突起１６ａを１００ｍ
ｍ間隔となるように周方向に並べた横方向凹み溝成形用
ロータリスロッター１６Ａと５０ｍｍ間隔で並べられた
リング状突起１６ｂを有する縦方向凹み溝成形用ロータ
リスロッター１６Ｂとからなるので、５０ｍｍないし１
００ｍｍ程度の間隔の格子状となる縦横に連続したスロ
ットもしくはノッチが与えられ、破砕時に分割を容易と
するための準備がなされる。このとき、鋳型用トラフ１
２Ａの移動速度に同期するような周速度がロータリスロ
ッター１６Ａ，１６Ｂに与えられ、被覆用砂１５ａや溶
融スラグ７の上面が大きくかき乱されることはない。
している状態で、被覆用砂供給機１５の下流側におい
て、スロッター１６が被覆用砂１５ａおよび溶融スラグ
７の上面に図３のような連続した凹み溝７ａを多数形成
する。スロッター１６は、直線状突起１６ａを１００ｍ
ｍ間隔となるように周方向に並べた横方向凹み溝成形用
ロータリスロッター１６Ａと５０ｍｍ間隔で並べられた
リング状突起１６ｂを有する縦方向凹み溝成形用ロータ
リスロッター１６Ｂとからなるので、５０ｍｍないし１
００ｍｍ程度の間隔の格子状となる縦横に連続したスロ
ットもしくはノッチが与えられ、破砕時に分割を容易と
するための準備がなされる。このとき、鋳型用トラフ１
２Ａの移動速度に同期するような周速度がロータリスロ
ッター１６Ａ，１６Ｂに与えられ、被覆用砂１５ａや溶
融スラグ７の上面が大きくかき乱されることはない。
【００７６】ちなみに、各ロータリスロッター１６Ａ，
１６Ｂの内部には図７のような螺旋通路１６ｄがあり、
軸１６ｅ内から供給された冷却水３１が流通する水冷構
造となっているので、それによって冷却されている直線
状突起１６ａやリング状突起１６ｂにより溶融スラグ７
の表層の冷却を早め、その一次再結晶の開始を促す。そ
して、円筒面１６ｃが溶融スラグ７を被覆用砂１５ａと
共に型押しすることによって溶融スラグ７を横へ広げな
がら、厚みが２５ｍｍ以下となるように調整される（図
６の（ｄ）を参照）。厚みを変更したい場合には、ロー
タリスロッター軸の上下位置を変更すればよい。なお、
凹み溝７ａに被覆用砂１５ａも押し込まれるので、スロ
ッター１６を通過した後に溶融スラグが復元して凹み溝
に迫り出そうとしても、被覆用砂が邪魔することになっ
て溶融スラグ７上の凹み溝７ａは維持される。
１６Ｂの内部には図７のような螺旋通路１６ｄがあり、
軸１６ｅ内から供給された冷却水３１が流通する水冷構
造となっているので、それによって冷却されている直線
状突起１６ａやリング状突起１６ｂにより溶融スラグ７
の表層の冷却を早め、その一次再結晶の開始を促す。そ
して、円筒面１６ｃが溶融スラグ７を被覆用砂１５ａと
共に型押しすることによって溶融スラグ７を横へ広げな
がら、厚みが２５ｍｍ以下となるように調整される（図
６の（ｄ）を参照）。厚みを変更したい場合には、ロー
タリスロッター軸の上下位置を変更すればよい。なお、
凹み溝７ａに被覆用砂１５ａも押し込まれるので、スロ
ッター１６を通過した後に溶融スラグが復元して凹み溝
に迫り出そうとしても、被覆用砂が邪魔することになっ
て溶融スラグ７上の凹み溝７ａは維持される。
【００７７】次に、温度の高い保温用砂１７ａを２０ｍ
ｍ程度の厚みとなるように保温用砂供給機１７によって
被せる（図６の（ｅ）を参照）。溶融スラグ７は１，３
００℃程度に維持され、再結晶化ゾーン１８（図１を参
照）において共晶凝固現象に基づき一次再結晶する。す
なわち、鋳型用トラフ１２Ａが移動している間は２５ｍ
ｍ厚みの溶融スラグ７が上下それぞれ約１０ｍｍと３０
ｍｍの砂で挟まれて急激な冷却は防止され、非晶質のま
ま凝固するのが抑制される。これによって、ＣａＯ−Ｓ
ｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態におけ
る共晶点もしくはそれに可及的に近似した状態で共晶凝
固した薄い板状の鋳造スラグ７Ａが鋳造される。
ｍ程度の厚みとなるように保温用砂供給機１７によって
被せる（図６の（ｅ）を参照）。溶融スラグ７は１，３
００℃程度に維持され、再結晶化ゾーン１８（図１を参
照）において共晶凝固現象に基づき一次再結晶する。す
なわち、鋳型用トラフ１２Ａが移動している間は２５ｍ
ｍ厚みの溶融スラグ７が上下それぞれ約１０ｍｍと３０
ｍｍの砂で挟まれて急激な冷却は防止され、非晶質のま
ま凝固するのが抑制される。これによって、ＣａＯ−Ｓ
ｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態におけ
る共晶点もしくはそれに可及的に近似した状態で共晶凝
固した薄い板状の鋳造スラグ７Ａが鋳造される。
【００７８】例えば、ＣａＯが５％ないし３６％、Ｓｉ
Ｏ2 が３８％ないし５５％、Ａｌ2Ｏ3 が１０％ないし
２５％、ＭｇＯが５％ないし２０％であれば、その共晶
点は１，３００℃以下である。１，５００℃以上の溶融
スラグは鋳型用トラフ１２Ａ内において１，３００℃近
くまで液状で降温するが、共晶点の温度になると一斉に
析出を開始し、「相律」に基づいて全組成が再結晶する
まで温度がおのずと保持される。再結晶が完了して降温
しはじめた時点で鋳型用トラフ１２Ａが反転部位に到達
するようにモールドコンベア１２の移動速度および搬送
距離が定められているので、一次再結晶した鋳造スラグ
７Ａは脱型された時点でも高温を保つことができる。
Ｏ2 が３８％ないし５５％、Ａｌ2Ｏ3 が１０％ないし
２５％、ＭｇＯが５％ないし２０％であれば、その共晶
点は１，３００℃以下である。１，５００℃以上の溶融
スラグは鋳型用トラフ１２Ａ内において１，３００℃近
くまで液状で降温するが、共晶点の温度になると一斉に
析出を開始し、「相律」に基づいて全組成が再結晶する
まで温度がおのずと保持される。再結晶が完了して降温
しはじめた時点で鋳型用トラフ１２Ａが反転部位に到達
するようにモールドコンベア１２の移動速度および搬送
距離が定められているので、一次再結晶した鋳造スラグ
７Ａは脱型された時点でも高温を保つことができる。
【００７９】モールドコンベア１２の端部に到達した鋳
型用トラフ１２Ａが反転する際に、床敷き用砂１３ａに
よって付着が防止された鋳造スラグ７Ａは転回時に適当
に折れて簡単に剥離して落下する。フォーク状スクリー
ン２０上を転がり落ちてきた鋳造スラグ７Ａは、ロータ
リホイール３ａの回転によって叩き割られ、砂と共に落
下する鋳造スラグ片７Ｂはホットスクリーン３Ｃに落ち
る。振動する篩板３ｐによって５ｍｍ以下の砂や細かい
スラグ片が篩い落とされ、５ｍｍ以上のものがロータリ
クラッシャ３Ｂに供給される。耐摩耗性の高い回転する
二つのホイールロール３ｂ，３ｂの間を通過する間に、
鋳造スラグ片７Ｂは略２５ｍｍ以下に砕かれる。砕かれ
た鋳造スラグ粒７Ｃは１，１００℃前後の温度を有して
移送シュート２２から、直ちに回転式熱処理炉４のドラ
ム４Ａへ表層が８００℃以下に降温しない間に装入され
る。
型用トラフ１２Ａが反転する際に、床敷き用砂１３ａに
よって付着が防止された鋳造スラグ７Ａは転回時に適当
に折れて簡単に剥離して落下する。フォーク状スクリー
ン２０上を転がり落ちてきた鋳造スラグ７Ａは、ロータ
リホイール３ａの回転によって叩き割られ、砂と共に落
下する鋳造スラグ片７Ｂはホットスクリーン３Ｃに落ち
る。振動する篩板３ｐによって５ｍｍ以下の砂や細かい
スラグ片が篩い落とされ、５ｍｍ以上のものがロータリ
クラッシャ３Ｂに供給される。耐摩耗性の高い回転する
二つのホイールロール３ｂ，３ｂの間を通過する間に、
鋳造スラグ片７Ｂは略２５ｍｍ以下に砕かれる。砕かれ
た鋳造スラグ粒７Ｃは１，１００℃前後の温度を有して
移送シュート２２から、直ちに回転式熱処理炉４のドラ
ム４Ａへ表層が８００℃以下に降温しない間に装入され
る。
【００８０】ドラム４Ａは熱回収器４Ｄからの排気２６
Ｂが供給されるバーナ４Ｂによって予め加熱された状態
にあり、鋳造スラグ粒７Ｃが所定量投入されると移送シ
ュート２２が退避し、周速度８ｍないし２０ｍ／分とな
る例えば１．８ｒｐｍ程度の速度で回転される。バーナ
４Ｂから火炎４ｄを発生させ、耐火壁４ｃおよびスラグ
の堆積表層が加温される。定常運転に入ればバーナ４Ｂ
は止められたり、ドラム内温度によっては火力が調節さ
れるのが一般的であるが、ドラム４Ａの回転により堆積
スラグの下方へ回り込んだ加熱耐火壁４ｃに触れたり火
炎に直接触れた鋳造スラグ粒７Ｃは、８００℃ないし
１，２００℃の均一な温度雰囲気におかれる。鋳造スラ
グ粒７Ｃに非晶質な部分が残っていても、炉内温度と鋳
造スラグ粒７Ｃの内部からの復熱とにより二次再結晶化
が進む。１時間ないし２時間滞留させると、鋳造スラグ
粒７Ｃは硬質の人工砂利２４となる。
Ｂが供給されるバーナ４Ｂによって予め加熱された状態
にあり、鋳造スラグ粒７Ｃが所定量投入されると移送シ
ュート２２が退避し、周速度８ｍないし２０ｍ／分とな
る例えば１．８ｒｐｍ程度の速度で回転される。バーナ
４Ｂから火炎４ｄを発生させ、耐火壁４ｃおよびスラグ
の堆積表層が加温される。定常運転に入ればバーナ４Ｂ
は止められたり、ドラム内温度によっては火力が調節さ
れるのが一般的であるが、ドラム４Ａの回転により堆積
スラグの下方へ回り込んだ加熱耐火壁４ｃに触れたり火
炎に直接触れた鋳造スラグ粒７Ｃは、８００℃ないし
１，２００℃の均一な温度雰囲気におかれる。鋳造スラ
グ粒７Ｃに非晶質な部分が残っていても、炉内温度と鋳
造スラグ粒７Ｃの内部からの復熱とにより二次再結晶化
が進む。１時間ないし２時間滞留させると、鋳造スラグ
粒７Ｃは硬質の人工砂利２４となる。
【００８１】このような熱処理において、ドラム４Ａの
回転は鋳造スラグ粒７Ｃの転動を促し、図８中の矢印３
２のような緩やかではあるが瀑流を発生させ、相互に擦
れることによって鋳造スラグ粒７Ｃの破砕面の角が取れ
る。また、鋳造スラグ粒７Ｃに付着した砂も剥離され
る。ドラム４Ａの底部には砂が溜まるが、これが耐火壁
４ｃとの間の緩衝材となり、ライニングを傷めることも
回避される。バーナ４Ｂはドラム内温度が下がらない程
度に使用されるので、エネルギ消費は少なくて済む。
回転は鋳造スラグ粒７Ｃの転動を促し、図８中の矢印３
２のような緩やかではあるが瀑流を発生させ、相互に擦
れることによって鋳造スラグ粒７Ｃの破砕面の角が取れ
る。また、鋳造スラグ粒７Ｃに付着した砂も剥離され
る。ドラム４Ａの底部には砂が溜まるが、これが耐火壁
４ｃとの間の緩衝材となり、ライニングを傷めることも
回避される。バーナ４Ｂはドラム内温度が下がらない程
度に使用されるので、エネルギ消費は少なくて済む。
【００８２】ドラム４Ａの取出口４ｅ（図１を参照）を
開き、油圧シリンダ２５を伸長させてドラム４Ａを傾斜
させた状態で回転させれば、生成された人工砂利２４は
簡単に排出される。図示しないコンベアを介して人工砂
利２４を篩機４Ｃに送り、５ｍｍ以下のものを除去して
熱回収器４Ｄに収容する。送気２６Ａによって冷却さ
れ、排気２６Ｂは原料１０の予熱等に利用される。
開き、油圧シリンダ２５を伸長させてドラム４Ａを傾斜
させた状態で回転させれば、生成された人工砂利２４は
簡単に排出される。図示しないコンベアを介して人工砂
利２４を篩機４Ｃに送り、５ｍｍ以下のものを除去して
熱回収器４Ｄに収容する。送気２６Ａによって冷却さ
れ、排気２６Ｂは原料１０の予熱等に利用される。
【００８３】このようにして得られた人工砂利２４は、
上記したように電気溶融炉１Ａにおいて還元容易な金属
分が除去されており、しかも、ガス含有量が極めて少な
くなっている。電気溶融炉で溶融スラグに付与された熱
エネルギは、「相律」による温度保持作用ともあいまっ
て途中での消失が少ない状態で熱処理工程まで迅速に持
ち込まれ、再結晶のための熱エネルギ消費量も大幅に低
減され、均一な結晶化が促進される。この人工砂利２４
は自然石に極めて近い緻密な組織の化学的に安定したコ
ンクリート用人工骨材となる。
上記したように電気溶融炉１Ａにおいて還元容易な金属
分が除去されており、しかも、ガス含有量が極めて少な
くなっている。電気溶融炉で溶融スラグに付与された熱
エネルギは、「相律」による温度保持作用ともあいまっ
て途中での消失が少ない状態で熱処理工程まで迅速に持
ち込まれ、再結晶のための熱エネルギ消費量も大幅に低
減され、均一な結晶化が促進される。この人工砂利２４
は自然石に極めて近い緻密な組織の化学的に安定したコ
ンクリート用人工骨材となる。
【００８４】以上の説明から分かるように、焼却灰等を
還元溶融することによって溶融銑鉄と溶融スラグを生成
し、その溶融スラグにはＦｅ系酸化物ならびにその他の
重金属類や還元可能な酸化物類が可及的に少なくなり、
重金属類の溶出しないまでに無害化された良質のコンク
リート用の人工砂利を製造することができる。その際に
生成した溶融銑鉄は別途利用できるので、金属資源の回
収も図られる。
還元溶融することによって溶融銑鉄と溶融スラグを生成
し、その溶融スラグにはＦｅ系酸化物ならびにその他の
重金属類や還元可能な酸化物類が可及的に少なくなり、
重金属類の溶出しないまでに無害化された良質のコンク
リート用の人工砂利を製造することができる。その際に
生成した溶融銑鉄は別途利用できるので、金属資源の回
収も図られる。
【００８５】また、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三
元系の限られた共晶点の範囲がＭｇＯを添加した四元系
に改質することにより拡大され、四元系相平衡状態で共
晶凝固可能な溶融スラグを生成することができる。Ｍｇ
Ｏを添加することによって溶融スラグの流動性も改善さ
れ、ＣａＯを過剰に添加する必要もなくスラグ融点の低
下にも寄与させることができる。したがって、溶融スラ
グから人工砂利を合成するための後続工程における取り
扱いが容易となり、生成された人工砂利は消化性を伴う
ことなく長期間の性状安定や機械的強度が確保される。
元系の限られた共晶点の範囲がＭｇＯを添加した四元系
に改質することにより拡大され、四元系相平衡状態で共
晶凝固可能な溶融スラグを生成することができる。Ｍｇ
Ｏを添加することによって溶融スラグの流動性も改善さ
れ、ＣａＯを過剰に添加する必要もなくスラグ融点の低
下にも寄与させることができる。したがって、溶融スラ
グから人工砂利を合成するための後続工程における取り
扱いが容易となり、生成された人工砂利は消化性を伴う
ことなく長期間の性状安定や機械的強度が確保される。
【００８６】焼却灰にはコークスブリーズが配合され、
原料の導電性が高くなって溶融化が促進され、また、カ
ーボンによる還元が実現される。焼却灰は還元性雰囲気
で溶融されるので、溶融スラグが炉床部や出滓部近傍の
耐火物を侵蝕させることもなく、炉寿命は長く保たれ
る。それのみならず、フォーミングスラグの発生を促し
て電力伝達効率の向上による電力原単位の低減に大きく
寄与する。溶融スラグは溶融銑鉄上に時間を掛けて滞留
されるので、その間の脱泡作用によりガス含有率が極め
て低くなり、溶融スラグの爾後的な脱泡操作も不要とな
る。
原料の導電性が高くなって溶融化が促進され、また、カ
ーボンによる還元が実現される。焼却灰は還元性雰囲気
で溶融されるので、溶融スラグが炉床部や出滓部近傍の
耐火物を侵蝕させることもなく、炉寿命は長く保たれ
る。それのみならず、フォーミングスラグの発生を促し
て電力伝達効率の向上による電力原単位の低減に大きく
寄与する。溶融スラグは溶融銑鉄上に時間を掛けて滞留
されるので、その間の脱泡作用によりガス含有率が極め
て低くなり、溶融スラグの爾後的な脱泡操作も不要とな
る。
【００８７】以上の説明で分かるように、本発明は５ｍ
ｍないし２５ｍｍ粒径の人工砂利を得ようとするもので
あるが、その製造を容易なものとするためにモールドコ
ンベアにおいて凹み溝のある薄い板状の鋳造スラグを成
形させるようにしている。例えば前述した特開平４−１
３９０４０号公報にあるように、金型に溶融スラグを鋳
込んで煉瓦大寸法のスラグブロックを成形させるように
した場合に比べて以下の利点がある。
ｍないし２５ｍｍ粒径の人工砂利を得ようとするもので
あるが、その製造を容易なものとするためにモールドコ
ンベアにおいて凹み溝のある薄い板状の鋳造スラグを成
形させるようにしている。例えば前述した特開平４−１
３９０４０号公報にあるように、金型に溶融スラグを鋳
込んで煉瓦大寸法のスラグブロックを成形させるように
した場合に比べて以下の利点がある。
【００８８】本発明では１５０ｍｍといった厚いスラグ
ブロックを成形するのではないうえに表面に凹み溝を与
えるようにしているので、５ｍｍないし２５ｍｍにする
破砕のためのエネルギが激減する。また、スラグブロッ
クの場合、内部まで凝固させるために２時間は要するこ
とから長いモールドコンベアが必要となるが、薄い板状
の鋳造スラグは５分ないし２０分で連続的に形成され順
次破砕工程へ送り出すことができるので、モールドコン
ベアも例えば１０ｍといった程度の短い設備で済ませる
ことが可能となる。鋳型用トラフは任意量の溶融スラグ
を受け入れる容器であり、鋳造スラグの厚みを適宜変更
するにおいても支障は生じない。熱処理炉から取り出し
た人工砂利はスラグブロックに比べて著しく小さいこと
から、熱回収器での保有熱の回収時間の短縮も図られ
る。
ブロックを成形するのではないうえに表面に凹み溝を与
えるようにしているので、５ｍｍないし２５ｍｍにする
破砕のためのエネルギが激減する。また、スラグブロッ
クの場合、内部まで凝固させるために２時間は要するこ
とから長いモールドコンベアが必要となるが、薄い板状
の鋳造スラグは５分ないし２０分で連続的に形成され順
次破砕工程へ送り出すことができるので、モールドコン
ベアも例えば１０ｍといった程度の短い設備で済ませる
ことが可能となる。鋳型用トラフは任意量の溶融スラグ
を受け入れる容器であり、鋳造スラグの厚みを適宜変更
するにおいても支障は生じない。熱処理炉から取り出し
た人工砂利はスラグブロックに比べて著しく小さいこと
から、熱回収器での保有熱の回収時間の短縮も図られ
る。
【００８９】還元溶融炉としては電気溶融炉に限らず、
図示しないが竪型シャフト炉を採用することもできる。
コークス燃焼還元溶融法と同様に、還元剤を用いて焼却
灰を還元溶融することにより溶融スラグを生成すること
ができればよいからである。しかし、少なくとも、溶湯
を貯溜する溶湯溜め部や生成した溶融スラグを溶湯上部
に滞留させる溶融スラグ溜め部を備えた構造にしておく
ことが必要がある。
図示しないが竪型シャフト炉を採用することもできる。
コークス燃焼還元溶融法と同様に、還元剤を用いて焼却
灰を還元溶融することにより溶融スラグを生成すること
ができればよいからである。しかし、少なくとも、溶湯
を貯溜する溶湯溜め部や生成した溶融スラグを溶湯上部
に滞留させる溶融スラグ溜め部を備えた構造にしておく
ことが必要がある。
【００９０】
【実施例】本発明は、ＳｉＯ2 ，ＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を
主成分とする溶融スラグを生成するに際し、溶融スラグ
のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範囲における
目標％もしくはそれに極めて近似した含有％となるよう
に、ＭｇＯを含有する冶金滓等を添加してＣａＯ−Ｓｉ
Ｏ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における
共晶点もしくはそれに可及的に近似した状態で共晶凝固
する組成を有した溶融スラグが得られるようにしてい
る。そこで、以下に、理解を容易とするための実例を挙
げる。
主成分とする溶融スラグを生成するに際し、溶融スラグ
のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範囲における
目標％もしくはそれに極めて近似した含有％となるよう
に、ＭｇＯを含有する冶金滓等を添加してＣａＯ−Ｓｉ
Ｏ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における
共晶点もしくはそれに可及的に近似した状態で共晶凝固
する組成を有した溶融スラグが得られるようにしてい
る。そこで、以下に、理解を容易とするための実例を挙
げる。
【００９１】図９は、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
ＭｇＯ系の１５％Ａｌ2 Ｏ3 面の液相温度における相関
係である。辺７１の数字はＣａＯの含有％、辺７２の数
字はＳｉＯ2 の含有％、辺７３はＭｇＯの含有％を示
し、実線や破線は岩石質の境界を表している。数字を含
んだ細い破線上の数字は凝固温度である。そして、点Ａ
は共晶点であり、点Ａから点ａ1 ，ａ2 ，ａ3 （図９の
要部を拡大した図１０を参照）までの部分は凝固時に再
結晶を誘発させやすい領域にある共晶線である。なお、
図９は、E. F. Osborn, R. C. DeVries, K. H. Gee, an
d H. M. Kraner.` Optimum Composition of Blast Furn
ace Slag as Deduced from Liquidus Data for the Qua
ternary System CaO-MgO-Al2O3-SiO2 ' Trans. AIME, 1
954, v.200, pp. 33-45. （Ｅ．Ｆ．オズボーン・Ｒ．
Ｃ．デブリーズ・Ｋ．Ｈ．ギー・Ｈ．Ｍ．クラナー共著
「ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 四元系液相デ
ータから推論した高炉スラグの最適組成」ＡＩＭＥ紀要
第２００巻３３頁ないし４５頁）に記載された四元系相
平衡状態図の一例である。
ＭｇＯ系の１５％Ａｌ2 Ｏ3 面の液相温度における相関
係である。辺７１の数字はＣａＯの含有％、辺７２の数
字はＳｉＯ2 の含有％、辺７３はＭｇＯの含有％を示
し、実線や破線は岩石質の境界を表している。数字を含
んだ細い破線上の数字は凝固温度である。そして、点Ａ
は共晶点であり、点Ａから点ａ1 ，ａ2 ，ａ3 （図９の
要部を拡大した図１０を参照）までの部分は凝固時に再
結晶を誘発させやすい領域にある共晶線である。なお、
図９は、E. F. Osborn, R. C. DeVries, K. H. Gee, an
d H. M. Kraner.` Optimum Composition of Blast Furn
ace Slag as Deduced from Liquidus Data for the Qua
ternary System CaO-MgO-Al2O3-SiO2 ' Trans. AIME, 1
954, v.200, pp. 33-45. （Ｅ．Ｆ．オズボーン・Ｒ．
Ｃ．デブリーズ・Ｋ．Ｈ．ギー・Ｈ．Ｍ．クラナー共著
「ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 四元系液相デ
ータから推論した高炉スラグの最適組成」ＡＩＭＥ紀要
第２００巻３３頁ないし４５頁）に記載された四元系相
平衡状態図の一例である。
【００９２】前記した断熱性のある鋳型用トラフで容易
に一次再結晶させるためには、その共晶凝固温度が１，
３００℃程度であることや、溶融スラグの高い流動性に
基づいた結晶分子の移動が容易であることが不可欠とな
る。そのような観点からはＳｉＯ2 が約５５％以下であ
り、人工骨材として使用した場合にアルカリ骨材反応が
出やすくなるフォルステライト結晶が出ないようにする
ことが重要である。したがって、アノルサイト・パイロ
キシン・メリライト三元共晶点の近傍である図中に表示
の線Ａａ1 ，Ａａ2 ，Ａａ3 上の組成となるように、造
滓材を調節配合することが必要となる。
に一次再結晶させるためには、その共晶凝固温度が１，
３００℃程度であることや、溶融スラグの高い流動性に
基づいた結晶分子の移動が容易であることが不可欠とな
る。そのような観点からはＳｉＯ2 が約５５％以下であ
り、人工骨材として使用した場合にアルカリ骨材反応が
出やすくなるフォルステライト結晶が出ないようにする
ことが重要である。したがって、アノルサイト・パイロ
キシン・メリライト三元共晶点の近傍である図中に表示
の線Ａａ1 ，Ａａ2 ，Ａａ3 上の組成となるように、造
滓材を調節配合することが必要となる。
【００９３】上記した点Ａ，ａ1 ，ａ2 ，ａ3 を含む幾
つかの黒い点および他の点Ｂ等は凝固温度が最低の１，
３００℃以下を示した共晶点もしくはそれに極めて近似
した点の選択例であり、それぞれは表１のような組成と
なっている。なお、表中の選択点Ａ，ＢにおけるＭｇＯ
含有％は前述した目標％であり、選択点ａ1 ，ａ2 ，ａ
3 ，ｂ1 ，ｂ2 は目標％に極めて近似した含有％に相当
する。
つかの黒い点および他の点Ｂ等は凝固温度が最低の１，
３００℃以下を示した共晶点もしくはそれに極めて近似
した点の選択例であり、それぞれは表１のような組成と
なっている。なお、表中の選択点Ａ，ＢにおけるＭｇＯ
含有％は前述した目標％であり、選択点ａ1 ，ａ2 ，ａ
3 ，ｂ1 ，ｂ2 は目標％に極めて近似した含有％に相当
する。
【表１】
【００９４】Ａｌ2 Ｏ3 が１０％，２０％や２５％の場
合は図示しないが、上記に類似した四元系相平衡状態に
おける共晶点もしくはそれに極めて近似した点が存在
し、凝固温度すなわち融点の最低は１，３００℃以下で
ある。これらをまとめると、ＣａＯが１６％ないし３５
％、ＳｉＯ2 が３６％ないし５４％、Ａｌ2 Ｏ3 が１０
％ないし２５％、ＭｇＯが５％ないし１９％であると、
四元系相平衡状態における共晶点に可及的に近似した状
態で共晶凝固する組成を有した溶融スラグの得られるこ
とが分かる。
合は図示しないが、上記に類似した四元系相平衡状態に
おける共晶点もしくはそれに極めて近似した点が存在
し、凝固温度すなわち融点の最低は１，３００℃以下で
ある。これらをまとめると、ＣａＯが１６％ないし３５
％、ＳｉＯ2 が３６％ないし５４％、Ａｌ2 Ｏ3 が１０
％ないし２５％、ＭｇＯが５％ないし１９％であると、
四元系相平衡状態における共晶点に可及的に近似した状
態で共晶凝固する組成を有した溶融スラグの得られるこ
とが分かる。
【００９５】ちなみに、焼却灰の組成は一定しないが、
一例として表２のような組成のものがある。
一例として表２のような組成のものがある。
【表２】 上記した焼却灰を溶融してスラグ化すると、表３のよう
な組成になる。
な組成になる。
【表３】
【００９６】このスラグを還元溶融して主たる組成をＣ
ａＯ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯとすると、そのス
ラグの組成は表４のようになる。
ａＯ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯとすると、そのス
ラグの組成は表４のようになる。
【表４】 このような配合比では凝固するとアノルサイトとなり、
凝固温度は高いものとなる。この例においてＭｇＯの含
有量が状態図中の共晶点となるようにフェロニッケル製
錬滓や適量の造滓材を添加して調整すると、表５のよう
にすることができる。
凝固温度は高いものとなる。この例においてＭｇＯの含
有量が状態図中の共晶点となるようにフェロニッケル製
錬滓や適量の造滓材を添加して調整すると、表５のよう
にすることができる。
【表５】 これは図９の点ｔとなり、共晶点Ａに一致する。
【００９７】ちなみに、図９や図１０においてはＭｇＯ
が約６％ないし約１４％である。図示しないが、Ａｌ2
Ｏ3 が１０％では約７％ないし約１９％であり、Ａｌ2
Ｏ3が２０％においては約６％ないし約１７％となり、
Ａｌ2 Ｏ3 が２５％において約３％ないし約８％であ
る。それゆえ、Ａｌ2 Ｏ3 を約１０％ないし約２５％の
範囲に止めておくならば、その条件を満たして溶融スラ
グを共晶凝固させることができるＭｇＯは、３％ないし
１９％となる。しかし、詳細な研究データと、前述した
ようにＭｇＯが５％以下であればＭｇＯを添加する余地
が少なく成分調整の範囲に限りが生じることを考慮する
と、溶融スラグのＭｇＯの含有目標％を５％ないし２０
％までの範囲における値としておけばよいことを確認す
ることができた。
が約６％ないし約１４％である。図示しないが、Ａｌ2
Ｏ3 が１０％では約７％ないし約１９％であり、Ａｌ2
Ｏ3が２０％においては約６％ないし約１７％となり、
Ａｌ2 Ｏ3 が２５％において約３％ないし約８％であ
る。それゆえ、Ａｌ2 Ｏ3 を約１０％ないし約２５％の
範囲に止めておくならば、その条件を満たして溶融スラ
グを共晶凝固させることができるＭｇＯは、３％ないし
１９％となる。しかし、詳細な研究データと、前述した
ようにＭｇＯが５％以下であればＭｇＯを添加する余地
が少なく成分調整の範囲に限りが生じることを考慮する
と、溶融スラグのＭｇＯの含有目標％を５％ないし２０
％までの範囲における値としておけばよいことを確認す
ることができた。
【図１】 本発明に係る焼却灰溶融スラグからの人工砂
利製造装置の全体概略構成図。
利製造装置の全体概略構成図。
【図２】 モールドコンベアにおいて密着した状態で移
動する鋳型用トラフの斜視図。
動する鋳型用トラフの斜視図。
【図３】 凹み溝の形成された溶融スラグの斜視図。
【図４】 （ａ）は横方向凹み溝成形用ロータリスロッ
ターの単体斜視図、（ｂ）は縦方向凹み溝成形用ロータ
リスロッターの単体斜視図。
ターの単体斜視図、（ｂ）は縦方向凹み溝成形用ロータ
リスロッターの単体斜視図。
【図５】 モールドコンベアの上流端における鋳型用ト
ラフの送り出し機構の一例を表した正面図。
ラフの送り出し機構の一例を表した正面図。
【図６】 溶融スラグの上面に凹み溝を与えるまでの工
程を表し、（ａ）は鋳型用トラフに床敷き用砂が敷かれ
た状態図、（ｂ）は溶融スラグを投入した直後の状態
図、（ｃ）は溶融スラグを被覆用砂で覆った状態図、
（ｄ）はスロッターによって凹み溝を与えると共に型押
しした状態図、（ｅ）は溶融スラグに保温用砂を被せた
状態図。
程を表し、（ａ）は鋳型用トラフに床敷き用砂が敷かれ
た状態図、（ｂ）は溶融スラグを投入した直後の状態
図、（ｃ）は溶融スラグを被覆用砂で覆った状態図、
（ｄ）はスロッターによって凹み溝を与えると共に型押
しした状態図、（ｅ）は溶融スラグに保温用砂を被せた
状態図。
【図７】 ロータリスロッターの内部冷却構造図。
【図８】 熱処理炉内で転動する鋳造スラグ粒の動きを
説明するドラムの断面図。
説明するドラムの断面図。
【図９】 ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ系の
１５％Ａｌ2 Ｏ3 面の液相温度における相関係図。
１５％Ａｌ2 Ｏ3 面の液相温度における相関係図。
【図１０】 図９の要部拡大図。
１…還元溶融炉、３…破砕機、３Ｃ…篩機（ホットスク
リーン）、４…熱処理炉（二次再結晶化熱処理炉）、４
Ｃ…篩機、４Ｄ…熱回収器、５…溶融銑鉄、７…溶融ス
ラグ、７Ａ…鋳造スラグ、７Ｂ…鋳造スラグ片、７Ｃ…
鋳造スラグ粒、７ａ…凹み溝、１２…モールドコンベ
ア、１２Ａ…鋳型用トラフ、１２ａ…断熱性耐火物、１
３…床敷き用砂供給機（砂ホッパ）、１３ａ…床敷き用
砂、１４…溶融スラグ供給機（スラグ受樋）、１５…被
覆用砂供給機（砂ホッパ）、１５ａ…被覆用砂、１６…
スロッター、１６Ａ…横方向凹み溝成形用ロータリスロ
ッター、１６Ｂ…縦方向凹み溝成形用ロータリスロッタ
ー、１６ａ…フィン（直線状突起）、１６ｂ…フィン
（リング状突起）、１６ｃ…円筒面、１７…保温用砂供
給機（砂ホッパ）、１７ａ…保温用砂、１８…再結晶化
ゾーン、２４…人工砂利。
リーン）、４…熱処理炉（二次再結晶化熱処理炉）、４
Ｃ…篩機、４Ｄ…熱回収器、５…溶融銑鉄、７…溶融ス
ラグ、７Ａ…鋳造スラグ、７Ｂ…鋳造スラグ片、７Ｃ…
鋳造スラグ粒、７ａ…凹み溝、１２…モールドコンベ
ア、１２Ａ…鋳型用トラフ、１２ａ…断熱性耐火物、１
３…床敷き用砂供給機（砂ホッパ）、１３ａ…床敷き用
砂、１４…溶融スラグ供給機（スラグ受樋）、１５…被
覆用砂供給機（砂ホッパ）、１５ａ…被覆用砂、１６…
スロッター、１６Ａ…横方向凹み溝成形用ロータリスロ
ッター、１６Ｂ…縦方向凹み溝成形用ロータリスロッタ
ー、１６ａ…フィン（直線状突起）、１６ｂ…フィン
（リング状突起）、１６ｃ…円筒面、１７…保温用砂供
給機（砂ホッパ）、１７ａ…保温用砂、１８…再結晶化
ゾーン、２４…人工砂利。
Claims (9)
- 【請求項１】 生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物等のご
みを焼却して生じた焼却灰の溶融スラグから人工骨材を
合成するために、還元容易なＦｅ・Ｃｒ・Ｐ等の酸化物
を溶融還元して溶融銑鉄を生成すると共にガス含有率が
低くＳｉＯ2等を主成分した溶融スラグを生成し、該溶
融スラグを徐冷した状態で凝固させ、凝固した鋳造スラ
グを破砕し、破砕された鋳造スラグ中に残留する非晶質
部分を熱処理すると共に残留内部歪を除去して、ガス含
有率の極めて低い組織の緻密な結晶化が図られたスラグ
を生成させるコンクリート用人工骨材の製造方法におい
て、 ＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範囲における目
標％もしくはそれに極めて近似した含有％となるような
低融点であって共晶凝固する組成を有した溶融スラグを
生成させ、 床敷き用砂上へ前記溶融スラグを供給し、その後に被覆
用砂で該溶融スラグを覆い、 該被覆用砂および前記溶融スラグの上面に多数の凹み溝
を与えると共に、型押しすることにより前記溶融スラグ
の厚みが２５ｍｍ以下となるように調整し、 その後に保温用砂を被せ、前記溶融スラグを共晶凝固現
象に基づき一次再結晶させるようにしたことを特徴とす
る焼却灰溶融スラグからの人工砂利製造法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の一次再結晶した鋳造ス
ラグを５ｍｍないし２５ｍｍに破砕し、破砕された鋳造
スラグを堆積して転動させることにより二次再結晶させ
ることを特徴とする焼却灰溶融スラグからの人工砂利製
造法。 - 【請求項３】 生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物等のご
みを焼却して生じた焼却灰の溶融スラグから人工骨材を
合成するために、還元容易なＦｅ・Ｃｒ・Ｐ等の酸化物
を溶融還元して溶融銑鉄を生成すると共にガス含有率が
低くＳｉＯ2等を主成分した溶融スラグを生成する還元
溶融炉と、前記溶融スラグを徐冷した状態で凝固させな
がら鋳造スラグを形成させるモールドコンベアと、該鋳
造スラグを破砕する破砕機と、破砕された鋳造スラグ中
に残留する非晶質部分を熱処理すると共に残留内部歪を
除去する熱処理炉とを備えたコンクリート用人工骨材の
製造設備において、 前記還元溶融炉は、ＭｇＯ含有量が５％ないし２０％ま
での範囲における目標％もしくはそれに極めて近似した
含有％となるような低融点であって共晶凝固する組成を
有した溶融スラグを生成させるものであり、 前記モールドコンベアは、断熱性耐火物が裏張りされ無
端状に連続して密接するように配置された多数の鋳型用
トラフを備え、 該モールドコンベアの上流側に、床敷き用砂を各トラフ
に供給する床敷き用砂供給機が配置され、 該床敷き用砂供給機の下流側に、前記還元溶融炉から出
滓された溶融スラグを前記床敷き用砂上に供給する溶融
スラグ供給機が設置され、 該溶融スラグ供給機の下流側に、被覆用砂を前記溶融ス
ラグ上に供給する被覆用砂供給機が配置され、 該被覆用砂供給機の下流側には前記被覆用砂および前記
溶融スラグの上面に凹み溝を多数形成するためのスロッ
ターが設置され、 該スロッターの下流側に、保温用砂を前記被覆用砂上に
供給する保温用砂供給機が配置され、 該保温用砂供給機の下流側のモールドコンベア上には、
溶融スラグを共晶凝固現象に基づいて一次再結晶させる
ための再結晶化ゾーンが確保され、 前記熱処理炉は、前記モールドコンベア上で一次再結晶
され前記破砕機によって破砕された鋳造スラグ粒を収納
し、該鋳造スラグ粒を二次再結晶させると共に人工砂利
を整形するに十分な転動を与えるように回転される横置
き型回転炉であることを特徴とする焼却灰溶融スラグか
らの人工砂利製造装置。 - 【請求項４】 前記スロッターは、軸方向に延びるフィ
ンを外面に備えた横方向凹み溝成形用ロータリスロッタ
ーであることを特徴とする請求項３に記載された焼却灰
溶融スラグからの人工砂利製造装置。 - 【請求項５】 前記スロッターは、周方向に延びるフィ
ンを外面に備えた縦方向凹み溝成形用ロータリスロッタ
ーであることを特徴とする請求項３に記載された焼却灰
溶融スラグからの人工砂利製造装置。 - 【請求項６】 前記スロッターは、前記横方向凹み溝成
形用ロータリスロッターと前記縦方向凹み溝成形用ロー
タリスロッターとからなることを特徴とする請求項３に
記載された焼却灰溶融スラグからの人工砂利製造装置。 - 【請求項７】 前記ロータリスロッターは、型押しする
ことによって前記溶融スラグの厚みを調整する円筒面を
備えたことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいず
れかに記載された焼却灰溶融スラグからの人工砂利製造
装置。 - 【請求項８】 前記破砕機には、破砕された鋳造スラグ
片に混在する砂を前記モールドコンベアで再使用できる
ようにするため回収する篩機が併設されていることを特
徴とする請求項３ないし請求項７のいずれかに記載され
た焼却灰溶融スラグからの人工砂利製造装置。 - 【請求項９】 前記熱処理炉から排出された人工砂利を
収容して、該人工砂利の保有熱を回収するための熱回収
器が設置されていることを特徴とする請求項３ないし請
求項８のいずれかに記載された焼却灰溶融スラグからの
人工砂利製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08139519A JP3135046B2 (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 焼却灰溶融スラグからの人工砂利製造方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08139519A JP3135046B2 (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 焼却灰溶融スラグからの人工砂利製造方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09301750A true JPH09301750A (ja) | 1997-11-25 |
| JP3135046B2 JP3135046B2 (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=15247188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08139519A Expired - Fee Related JP3135046B2 (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 焼却灰溶融スラグからの人工砂利製造方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3135046B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005206327A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Fuji Electric Systems Co Ltd | モールドコンベヤ |
| JP2007314352A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Chubu Recycle Kk | 結晶質溶融スラグの製造方法 |
| JP2009107908A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Jfe Mineral Co Ltd | 人工石材の製造方法 |
| JP2013177291A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-09-09 | Jfe Steel Corp | 凝固スラグの形状制御装置、凝固スラグの形状制御方法、および凝固スラグ |
| JP2013177292A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-09-09 | Jfe Steel Corp | 凝固スラグの熱回収システムおよび熱回収方法 |
| JP2014085064A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Jfe Steel Corp | 凝固スラグの熱回収システムおよび熱回収方法 |
| JP2018519428A (ja) * | 2015-04-03 | 2018-07-19 | メタロ ベルジウム | 非鉄金属製造の際に生じる改質スラグ |
| JP2021084845A (ja) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | コンクリートの製造方法 |
| KR102372282B1 (ko) * | 2021-08-27 | 2022-03-10 | 주식회사 월드이노텍 | 혐기소화 유기성 슬러지를 재활용한 인공경량골재의 제조방법 |
-
1996
- 1996-05-08 JP JP08139519A patent/JP3135046B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4712611B2 (ja) * | 2006-05-23 | 2011-06-29 | 中部リサイクル株式会社 | 結晶質溶融スラグの製造方法 |
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| EP3277852B1 (en) | 2015-04-03 | 2021-04-07 | Metallo Belgium | Improved slag from non-ferrous metal production |
| JP2021084845A (ja) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | コンクリートの製造方法 |
| KR102372282B1 (ko) * | 2021-08-27 | 2022-03-10 | 주식회사 월드이노텍 | 혐기소화 유기성 슬러지를 재활용한 인공경량골재의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3135046B2 (ja) | 2001-02-13 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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