JPH11236609A - 高炉スラグの処理方法および装置 - Google Patents

高炉スラグの処理方法および装置

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JPH11236609A
JPH11236609A JP10055681A JP5568198A JPH11236609A JP H11236609 A JPH11236609 A JP H11236609A JP 10055681 A JP10055681 A JP 10055681A JP 5568198 A JP5568198 A JP 5568198A JP H11236609 A JPH11236609 A JP H11236609A
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JP
Japan
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slag
temperature
blast furnace
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particles
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JP10055681A
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English (en)
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Masami Onoda
正巳 小野田
Yukinobu Matsumoto
幸信 松本
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • C21B2400/00Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/02Physical or chemical treatment of slags
    • C21B2400/022Methods of cooling or quenching molten slag
    • C21B2400/026Methods of cooling or quenching molten slag using air, inert gases or removable conductive bodies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/05Apparatus features
    • C21B2400/062Jet nozzles or pressurised fluids for cooling, fragmenting or atomising slag
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融高炉スラグから単一装置で結晶質スラグ
粒とガラス質スラグ粒とを作り分ける。 【解決手段】 溶融高炉スラグSにガスジェット2を吹
き付けて微粒の風砕を製造する際、高温スラグ粒をガラ
ス化の冷却速度以上で急冷して再融着下限温度以下から
結晶化下限温度以上のスラグ粒とし、次いで該スラグ粒
を保熱槽4に導き、結晶質スラグ粒を製造する場合には
結晶化下限温度以上の温度範囲で1分以上保持し、ガラ
ス質スラグ粒を製造する場合には保熱槽4へ冷却空気を
導入することにより0.3℃/秒以上の冷却速度で結晶
化下限温度以下まで引き続き冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の副生成物で
ある溶融スラグからガラス質スラグ粒と結晶質スラグ粒
を製造するための高炉スラグの処理方法および装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】高炉から副生される1400℃以上の溶
融スラグは冷却、微粒化処理されている。溶融高炉スラ
グの処理方法には、水で急冷してスラグ粒を製造する水
砕処理方法と、流下する溶融スラグに空気等の高速ガス
を吹き付けて微粒化し、粒滴を冷却してスラグ粒を製造
する風砕処理方法がある。
【0003】水砕処理方法では、溶融高炉スラグの保有
熱を有効に回収できないのに対し、風砕処理方法では、
微粒化ガスや冷却ガス等で熱交換することにより熱回収
が可能である。また、水砕処理方法では、水温まで高冷
却速度で冷却されるために全てガラス質スラグ粒になる
のに対し、風砕処理方法では、冷却方法を選ぶことによ
りガラス質スラグ粒や結晶質スラグ粒を製造することが
可能である。そのため、風砕によるスラグ粒の製造方法
がいくつか提案されている。
【0004】例えば、特公昭63−21110号公報に
は、流下する溶融高炉スラグにジェットエアーを吹き付
けて粒滴化する造粒機を備えた造粒槽とスラグ粒冷却槽
との間に保熱槽を設け、粒滴化後の半溶融状態の高炉ス
ラグを保熱槽に導き、高炉スラグ粒と熱交換させるとと
もに、結晶質スラグ粒を製造する方法が記載されてい
る。
【0005】また、特公昭55−43412号公報に
は、10℃/秒以下の冷却速度で1000〜1350℃
まで冷却することにより結晶質スラグ粒を製造し、次い
で該高温スラグ粒を充填槽や流動層内で熱回収する方法
と、10℃/秒以上の冷却速度で800〜1000℃ま
で冷却することによりガラス質スラグ粒を製造し、同様
に充填槽や流動層内で熱回収する方法が記載されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、スラグ
粒の品質は冷却履歴により、ガラス質スラグ粒と結晶質
スラグ粒となる。ガラス質スラグ粒は、セメントを凝固
させる性質があることから主にセメントの原料に利用さ
れ、結晶質スラグ粒は、主に天然砂の代替に利用されて
いる。
【0007】ところが、前記特公昭63−21110号
公報に記載されている方法では、熱回収を有効に行うこ
とができるが、結晶質スラグ粒のみを製造する方法であ
るために、ガラス質が必要なセメント材料に適用できな
いという欠点がある。また、半溶融状態のスラグ粒を保
熱槽に導いた場合、スラグ粒が再融着するという問題点
もある。
【0008】また、特公昭55−43412号公報記載
の方法では、スラグ粒の冷却履歴を制御することにより
品質を作り分けるが、粒化されたスラグ径は1〜5mm
の微粒であるために10℃/秒以下の緩冷却は通常の風
砕方法では達成できない。同法では、そのために500
℃程度の予熱空気により粒滴化するとされているが、高
温の高圧空気を得るための新たな装置が必要になり、設
備が複雑になるという欠点がある。
【0009】そこで、本発明は、溶融高炉スラグから簡
便に結晶質スラグ粒とガラス質スラグ粒とを作り分ける
ことができる高炉スラグの処理方法および装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の高炉スラグの処
理方法は、溶融高炉スラグにガスジェットを吹き付けて
微粒の風砕を製造する高炉スラグの処理方法において、
高温スラグ粒をガラス化の冷却速度以上で急冷して再融
着下限温度以下から結晶化下限温度以上のスラグ粒と
し、次いで該スラグ粒を保熱槽に導き、結晶質スラグ粒
を製造する場合には結晶化下限温度以上の温度範囲内で
1分以上保持し、ガラス質スラグ粒を製造する場合には
保熱槽へ冷却空気を導入することにより0.3℃/秒以
上の冷却速度で結晶化下限温度以下まで引き続き冷却す
ることを特徴とする高炉スラグの処理方法である。
【0011】また、本発明の高炉スラグの処理装置は、
流下する溶融高炉スラグにガスジェットを吹き付けて微
粒にし、高温スラグ粒をガラス化の冷却速度以上で急冷
し、再融着下限温度以下で結晶化下限温度以上の温度範
囲のスラグ粒とする風砕製造装置と、該風砕製造装置の
直後に、冷却速度調整用の保熱槽と保熱槽内への冷却空
気導入装置とを設けたことを特徴とする高炉スラグの処
理装置である。
【0012】
【発明の実施の形態】図2は、溶融スラグからスラグ粒
を製造する方法において、スラグのガラス化に必要な冷
却速度を示すグラフである。
【0013】溶融スラグをガラス化する場合、約145
0℃の溶融スラグを1200℃まで21℃/秒以上、1
200℃から1100℃まで6.4℃/秒以上、110
0℃から1000℃まで3.6℃/秒以上、そして10
00℃から850℃まで0.3℃/秒以上の冷却速度で
冷却すればよい。逆に、結晶質スラグを製造する場合に
は図2に示す冷却速度以下で冷却すればよいが、一般的
な風砕設備においては、スラグ粒の径が1〜5mmと小
さいために冷却速度が大きくなり、容易にガラス化す
る。
【0014】図3は、ガラス化したスラグ粒子を一定温
度で保持することによる結晶化の進み具合を示すグラフ
である。保持温度が900〜1100℃の範囲では高温
にすればするほど結晶化が容易に進むが、950℃以上
の高温スラグ粒は粒子同士が容易に融着するという問題
があるために、950℃以上の高温保持は避けなければ
ならない。実用的には、高温スラグ粒を950℃で1分
間保持するか、または900℃で3分間保持することに
より、ガラス質スラグの結晶化を30%程度進ませるこ
とができる。これは、細骨材に適用するための条件であ
る20%以上の結晶化度を満足する。
【0015】そこで、造粒設備内で粒子が再融着する下
限温度の950℃以下から結晶化が進む900℃の温度
範囲までガラス化する冷却速度以上で急冷し、次いで高
温スラグ粒子を保熱槽に導き、結晶化スラグを製造する
場合には、その温度で1〜4分間程度保持すれば結晶化
の進んだスラグ粒が得られ、またガラス化スラグを製造
する場合には、保熱槽に設けた冷却空気導入装置から冷
却空気を保熱槽内に導入し、0.3℃/秒以上の冷却速
度で引き続いて冷却すればガラス質スラグ粒が得られ
る。
【0016】保熱槽内のスラグ粒の温度履歴は、切り出
し装置の切り出し速度と冷却空気の導入量を調整するこ
とにより制御することができる。
【0017】図1は、本発明の処理装置を含むスラグ造
粒設備の全体を示す図である。
【0018】スラグ造粒設備には、流下する溶融高炉ス
ラグSを粒滴化するためガスジェット2を吹き付ける手
段が設けられており、さらに粒滴が冷却され造粒される
ように外面が水冷されている回転ドラム1がガスジェッ
ト2を吹き付ける手段の直後に設けられている。ガスジ
ェットによって吹き飛ばされた粒滴は、回転ドラム1の
内壁に接触して冷却される。回転ドラム1は出口に向か
って傾斜しており、回転ドラム1の回転によってスラグ
粒は回転ドラム1の入口から出口へ送られる。回転ドラ
ム1の長さや傾斜角度は、スラグ粒の回転ドラム内滞留
時間を決めるので、出側のスラグ粒温度が950〜90
0℃の範囲に入るように設計する。回転ドラム1内に冷
却空気を吹き込む補助冷却手段を併用することにより、
設備をコンパクトにすることもできる。なお、スラグ造
粒後の粒滴を冷却する設備は、回転ドラムの他に、スラ
グ衝突板や冷却空気の導入によりスラグ粒温度の制御が
可能な固定式の風洞設備等のスラグ粒捕集設備であって
もよい。
【0019】回転ドラム1の出側には回転ドラム1から
排出される高温スラグ粒を受け入れる保熱槽4が設けら
れており、保熱槽4には冷却空気を導入できる冷却空気
導入装置3が備えられている。保熱槽4は炉殻とその内
面にキャスタブル等の断熱材を施工した設備であり、バ
ッチ処理を容易にするために炉体に予熱可能なヒータを
備えていたほうがよい。この保熱槽4に導かれた高温ス
ラグ粒は、冷却空気導入装置3から冷却空気が保熱槽4
に導入されない場合には、一定温度に保持される。一
方、冷却空気が保熱槽4に導入される場合には、高温ス
ラグ粒は冷却空気の量に応じた速度で冷却される。さら
に、保熱槽4の下部には、高温スラグ粒を切り出す量を
調整可能な切り出し装置5が設けられており、切り出し
速度を調整することにより高温スラグの保熱槽4内滞留
時間を制御できる。即ち、冷却空気導入装置3、保熱槽
4、切り出し装置5により、高温スラグ粒の保熱槽4内
温度履歴を調整することができ、その結果、ガラス質ス
ラグと結晶質スラグの品質作り分けが可能となる。
【0020】次に、保熱槽4の切り出し装置5の下部に
はコンベア6が配置され、切り出された高温スラグ粒は
熱交換器7に供給される。
【0021】熱交換器7は、流動層または充填層型熱交
換器であり、熱交換器7に吹き込まれた空気15が高温
スラグ粒と熱交換され、得られた高温空気はサイクロン
等の集塵機8で除塵された後、ボイラー9で蒸気を発生
させ、蒸気タービン10を回転させ、発電機11により
発電する。一方、ボイラー9を出た空気は、脱硫装置等
を備えた排ガス処理設備12で処理されて煙突13から
放出される。ボイラー9の前には、熱風を発生させるた
めの追い焚き装置14を付設してもよい。
【0022】
【実施例】約10kgの高炉スラグを誘導炉で1450
℃に溶解させた後、ノズルから流下させ、誘導炉の下部
に設けたエアージェット装置で溶融スラグを粒化させ、
スラグ粒を固定式風洞設備で捕集し、約920℃のスラ
グ粒を製造した。これら高温スラグ粒をヒータ付き保熱
槽に導き、例1では3分間その温度で保持した後空気を
吹き付けて冷却し、例2では保熱槽に導いた直後に空気
を吹き付けて冷却した。
【0023】例1、例2のスラグはいずれも粒径が2〜
6mmであり、表面が滑らかな球状をしていた。各スラ
グの結晶化度を測定した所、例1のスラグは結晶化度3
5%、例2のスラグは結晶化度3%であり、本発明によ
ってスラグ粒の品質作り分けが可能であることを実証で
きた。
【0024】
【発明の効果】本発明により、単一の設備により結晶質
スラグ粒とガラス質スラグ粒を容易に作り分けることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理装置の例を示す図である。
【図2】スラグのガラス化に必要な冷却速度を示す図で
ある。
【図3】スラグの結晶化に必要な温度と時間を示す図で
ある。
【符号の説明】
S 溶融高炉スラグ 1 回転ドラム 2 ガスジェット 3 冷却空気導入装置 4 保熱槽 5 切り出し装置 6 コンベア 7 熱交換器 8 集塵機 9 ボイラー 10 蒸気タービン 11 発電機 12 排ガス処理設備 13 煙突 14 追い焚き装置 15 空気

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融高炉スラグにガスジェットを吹き付
    けて微粒の風砕を製造する高炉スラグの処理方法におい
    て、高温スラグ粒をガラス化の冷却速度以上で急冷して
    再融着下限温度以下から結晶化下限温度以上のスラグ粒
    とし、次いで該スラグ粒を保熱槽に導き、結晶質スラグ
    粒を製造する場合には結晶化下限温度以上の温度範囲内
    で1分以上保持し、ガラス質スラグ粒を製造する場合に
    は保熱槽へ冷却空気を導入することにより0.3℃/秒
    以上の冷却速度で結晶化下限温度以下まで引き続き冷却
    することを特徴とする高炉スラグの処理方法。
  2. 【請求項2】 流下する溶融高炉スラグにガスジェット
    を吹き付けて微粒にし、高温スラグ粒をガラス化の冷却
    速度以上で急冷し、再融着下限温度以下で結晶化下限温
    度以上の温度範囲のスラグ粒とする風砕製造装置と、該
    風砕製造装置の直後に、冷却速度調整用の保熱槽と保熱
    槽内への冷却空気導入装置とを設けたことを特徴とする
    高炉スラグの処理装置。
JP10055681A 1998-02-23 1998-02-23 高炉スラグの処理方法および装置 Pending JPH11236609A (ja)

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