KR20100121667A - 슬래그 처리방법 - Google Patents

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Abstract

제강 슬래그 등을 단시간에 효율적으로 또 저비용으로 에이징 처리한다. 제강 슬래그 등의 고온 슬래그에 살수하는 공정 A과, 공정 A에서의 살수에 의해 발생한 증기를, 살수에 의해 냉각된 슬래그와 접촉시킴으로써, 슬래그를 에이징 처리하는 공정 B을 가지며, 공정 A과 이 공정에서 발생한 증기를 사용하는 공정 B을 다른 장소에서 행한다. 고온 슬래그에 살수하여, 슬래그 현열을 사용해서 발생시킨 증기에 의해, 해당 슬래그의 에이징을 행하므로, 슬래그의 냉각과 에이징을 효율적으로 또 저비용으로 행할 수 있고, 또한, 살수에 의해 증기를 발생시키는 공정과 이 증기를 사용하여 에이징 처리하는 공정을 다른 장소에서 행하기 때문에, 에이징 처리의 온도관리가 용이하여, 최적인 온도조건에서 증기 에이징 처리를 행할 수 있다.

Description

슬래그 처리방법{METHOD OF PROCESSING SLAG}
본 발명은, 정련(精鍊)공정에서 생긴 제강(製鋼) 슬래그나 광석 용융 환원 슬래그를 효율적으로 에이징 처리하기 위한 방법에 관한 것이다.
제강공정에서는, 석회를 사용하여 정련을 행하기 때문에, 발생하는 슬래그는 CaO를 함유하고 있다. 그 중에서도 염기도(CaO/SiO2)가 높은 제강 슬래그는, 함유하고 있는 CaO의 일부가 유리(遊離) CaO로서 존재하여, 슬래그를 노반재 등에 사용한 경우에, 유리 CaO가 물과 접촉하여 수화팽창을 일으킨다는 문제가 있다. 이와 같은 유리 CaO의 수화팽창을 막기 위해, 종래에는, 정련공정에서 생긴 제강 슬래그를 일단 고체화시킨 후, 증기 에이징 등의 에이징 처리를 행하고 있다.
유리 CaO의 수화팽창을 막기 위한 증기 에이징은, 통상 1∼2m 정도의 높이로 쌓은 슬래그의 하층(下層)으로부터, 상압(常壓)에서 100℃의 수증기를 불어, 슬래그의 온도를 100℃으로 하여 처리를 행한다. 그러나 이 방식에서는, 염기도가 3 이상인 제강 슬래그의 에이징 처리에 3일간 이상 걸리며, 증기원(蒸氣原) 단위도 크다.
이와 같은 문제에 대해, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 내압(耐壓)용기 안에 제강 슬래그를 장입(裝入)하고, 가압증기를 공급하여 2∼5㎏f/㎠의 압력 하의 증기분위기에서 3시간 정도로 에이징을 행하는 방법이 나타나 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 유리 CaO를 포함하는 고온의 소편(小片) 슬래그를 밀폐용기 내에 수납하여, 이 용기 내에서 슬래그에 대해 살수를 행함으로써, 수증기와 함께 압력을 얻어, 이 수증기·압력 및 고온분위기를 이용하여 슬래그를 에이징 처리하는 방법이 나타나 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 유리 CaO를 포함하는 고온의 제강 슬래그에, 슬래그 온도가 550∼100℃인 범위 내에서 살수 또는 수증기를 첨가하는 에이징 처리방법이 나타나 있다.
특허문헌 1:일본 특허공개 평 5－238786호 공보
특허문헌 2:일본 특허공고 소 58－55093호 공보
특허문헌 3:일본 특허공개 평 8－119692호 공보
그러나 특허문헌 1에 나타나는 오토클레이브 방식에서는, 단시간에 처리할 수는 있으나, 압력이 높은 증기를 사용하기 때문에, 그 증기 제조에 에너지가 필요하게 되어, 비용이 드는 문제가 있다.
한편, 특허문헌 2의 방법은, 하나의 밀폐용기 내에서 살수와 에이징을 행하는 것이기 때문에, 온도관리를 거의 할 수 없고, 이 때문에, 발생한 증기에 의한 에이징을 최적 온도에서 행할 수 없다. 또한, 용기 안이 고압으로 되기 때문에 내압용기를 사용할 필요가 있고, 이 때문에, 작업성이 나쁘고, 또한, 설비비용과 처리비용도 높아진다는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 3의 방법은, 제강 슬래그의 온도가 550℃∼100℃에서 살수 또는 수증기를 첨가하고 있지만, 살수함으로써 슬래그의 온도가 저하하여, 알맞은 에이징 조건인 500℃∼200℃로 슬래그의 온도를 유지할 수 있는 시간이 짧아, 에이징 효과가 충분히 발휘될 수 없는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 이와 같은 종래 기술의 과제를 해결하여, 정련공정에서 생긴 제강 슬래그나 광석 용융 환원 처리에서 생긴 용융 환원 슬래그를 단시간에 효율적으로 또 저비용으로 에이징 처리할 수 있는 슬래그 처리방법을 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 이하와 같다.
[1] 제강 슬래그, 광석 용융 환원 슬래그 중에서 선택되는 1종 이상의 슬래그를 냉각 및 에이징 처리하는 방법으로서,
고온의 슬래그에 살수하는 공정 (A)과, 공정 (A)에서의 살수에 의해 발생한 증기를, 살수에 의해 냉각된 슬래그와 접촉시킴으로써, 슬래그를 에이징 처리하는 공정 (B)을 가지며, 공정 (A)과 이 공정에서 발생한 증기를 사용하는 공정 (B)을 다른 장소에서 행하는 것을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
[2] 상기 [1]의 처리방법에 있어서, 공정 (A)에서는, 표면온도가 700℃ 이상인 슬래그에 살수를 행하여 100℃ 이상의 증기를 발생시키고, 공정 (B)에서는, 표면온도가 200∼500℃인 슬래그에 상기 증기를 접촉시켜 에이징 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
[3] 상기 [1] 또는 [2]의 처리방법에 있어서, 공정 (B)의 에이징 처리에 의해 슬래그를 입상(粒狀)으로 붕괴시켜, 입상 슬래그로 함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
[4] 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나의 처리방법에 있어서, 처리용기(X1, X2)를 사용해, 슬래그를 처리용기(X1), 처리용기(X2)의 순서로 이동시켜, 처리용기(X1) 내에서 공정 (A), 처리용기(X2) 내에서 공정 (B)을 순차적으로 행하는 처리방법으로서,
처리용기(X1) 내에서의 후행(後行) 장입 슬래그에 대한 공정 (A)에서 발생한 증기를 처리용기(X2) 내에 도입하여, 처리용기(X2) 내에서의 선행(先行) 장입 슬래그에 대한 공정 (B)에 사용하는 것을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
[5] 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나의 처리방법에 있어서, 처리용기(Xa, Xb)를 사용해, 각(各) 처리용기(Xa, Xb) 내에서 각각 공정 (A)과 공정 (B)을 순차적으로 행함과 아울러, 동시기에 한쪽 처리용기(Xa 또는 Xb)에서 공정 (A)을, 다른쪽 처리용기(Xb 또는 Xa)에서 공정 (B)을 각각 행하게 하고, 한쪽 처리용기(Xa 또는 Xb) 내에서의 공정 (A)에서 발생한 증기를, 다른쪽 처리용기(Xb 또는 Xa)에 도입함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
[6] 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나의 처리방법에 있어서, 처리용기 내를 이송 중인 슬래그에 대해 공정 (A)과 공정 (B)을 순차적으로 행하여, 공정 (A)에서 발생한 증기를, 공정 (A)에서의 살수 위치보다 슬래그 이송방향 하류측에서 슬래그와 접촉시킴으로써, 공정 (B)을 행하는 것을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
[7] 상기 [6]의 처리방법에 있어서, 일단측에 슬래그 장입부, 타단측에 슬래그 배출부를 구비함과 아울러, 일단측으로부터 타단측을 향해 아래로 경사지게 하며, 통축(筒軸)을 중심으로 회전하는 통 형상 처리용기를 사용하여, 이 통 형상 처리용기 내의 길이방향으로 슬래그를 이송하면서, 공정 (A)과 공정 (B)을 순차적으로 행함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
[8] 상기 [1]∼[7] 중 어느 하나의 처리방법에 있어서, 공정 (B)에서 사용된 증기를, 열원(熱源)용 유체로서 회수함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
[9] 용융 슬래그를 회전하는 냉각드럼에 접촉시켜 냉각하여, 판 형상, 기둥 형상 또는 세편(細片) 형상의 고온 슬래그로서 배출하는 슬래그 냉각처리장치를 사용해서, 용융 슬래그를 냉각처리하고, 이 냉각처리 후의 고온의 슬래그에 대해, 상기 [1]∼[8] 중 어느 하나의 처리를 행함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
[10] 용융 슬래그를 회전하는 한 쌍의 냉각드럼으로 압연하면서 냉각하여, 판 형상, 기둥 형상 또는 세편 형상의 고온 슬래그로서 배출하는 슬래그 냉각처리장치를 사용해서, 용융 슬래그를 냉각처리하고, 이 냉각처리 후의 고온의 슬래그에 대해, 상기 [1]∼[8] 중 어느 하나의 처리를 행함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
[11] 상기 [9] 또는 [10]의 처리방법에 있어서, 냉각드럼이 수냉식이며, 이 냉각드럼을 통과한 냉각수의 일부를 공정 (A)의 살수로 사용함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
도 1은 증기 에이징을 행한 슬래그의 표면온도와, 증기 에이징에 의한 팽창억제 효과의 관계를 나타내는 그래프.
도 2는 통 형상 처리용기를 사용한 본 발명법의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 설명도.
도 3은 통 형상 처리용기를 사용한 본 발명법의 더 구체적인 실시형태를 나타내는 설명도.
도 4는 처리용기(X1, X2)를 사용한 본 발명법의 일 실시형태를 나타내는 설명도.
도 5는 처리용기(Xa, Xb)를 사용한 본 발명법의 일 실시형태를 나타내는 설명도.
도 6은 본 발명법을 적용하는 비(非)용융상태의 고온 슬래그를 얻기 위해 알맞은 용융 슬래그의 냉각처리장치 및 냉각처리방법의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 정면도.
도 7은 본 발명법을 적용하는 비용융상태의 고온 슬래그를 얻기 위해 알맞은 용융 슬래그의 냉각처리장치 및 냉각처리방법의 다른 실시형태를 모식적으로 나타내는 정면도.
도 8은 본 발명법을 적용하는 비용융상태의 고온 슬래그를 얻기 위해 알맞은 용융 슬래그의 냉각처리장치의 다른 실시형태의 일부를 모식적으로 나타내는 정면도.
도 9는 도 8에 나타내는 실시형태의 일부를 모식적으로 나타내는 측면도.
도 10은 본 발명법을 적용하는 비용융상태의 고온 슬래그를 얻기 위해 알맞은 용융 슬래그의 냉각처리장치 및 냉각처리방법의 다른 실시형태를 모식적으로 나타내는 정면도.
도 11은 본 발명법을 적용하는 비용융상태의 고온 슬래그를 얻기 위해 알맞은 용융 슬래그의 냉각처리장치 및 냉각처리방법의 다른 실시형태를 모식적으로 나타내는 정면도.
도 12는 냉각드럼에 의한 슬래그의 냉각처리를 포함한 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 설명도.
도 13은 냉각드럼에 의한 슬래그의 냉각처리를 포함한 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 설명도.
도 14는 실시예에 있어서, 본 발명예 1, 2에서의 슬래그 처리시간(처리용기 내에서의 슬래그 체류시간)과 ＪＩＳ법의 수침(水浸)팽창시험에 의한 슬래그 팽창율의 관계를 나타내는 그래프.
도 15는 실시예에 있어서, 비교예의 증기 에이징 처리방법을 나타내는 설명도.
도 16은 실시예에 있어서, 비교예에서의 증기 에이징 일수(日數)와 ＪＩＳ법의 수침팽창시험에 의한 슬래그 팽창율의 관계를 나타내는 그래프.
＜부호의 설명＞
X1, X2, Xa, Xb 처리용기 1 통 형상 처리용기
2, 2f 슬래그 장입부 3, 3f 슬래그 배출부
4, 4f 증기배출부 5, 5f 살수기구
6 호퍼부 7 증기배관
8 증기도입부 9 증기배출부
10, 10a, 10b 냉각드럼 11 슬래그 래들(鍋)
12 슬래그 통 13 반송컨베이어
14 슬래그 버킷 15a, 15b 냉각드럼
16 위어 17 위어판
18 개구 19 통
20 상부덮개 20a, 20b 상부덮개
21a, 21b 살수노즐 22a, 22b 증기도입부
23a, 23b 증기배출부 24 증기배관
25 증기배관 26 증기배관
27a, 27b 증기관 30 가스분사수단
40 전신(展伸)롤 41 미스트 공급수단
42 충전조 43 컨베이어
44 차폐체 (遮蔽體) 45 순환관로
46 보급탱크 47 냉각탑
60a, 60b 냉각드럼 61 냉각수단
64 반송컨베이어 65 냉각장치
66 슬래그 버킷 67 위어판
68 간격 90 증기관
100 드럼면 150 환상홈
190 측벽 300, 300f 개폐 게이트
400 증기관 401 배기구
500, 500f 살수용 배관 600 덮개
610, 610f 개폐 게이트 V1, V2, V3, V4, V5, V6 개폐밸브
S 용융 슬래그 Sa, Sb, Sx 슬래그
g 슬래그액고임 G 슬래그액고임부
본 발명의 슬래그 처리방법은, 제강 슬래그, 광석 용융 환원 슬래그 중에서 선택되는 1종 이상의 슬래그를 냉각 및 에이징 처리하는 방법이며, 고온의 슬래그에 살수하는 공정 A과, 공정 A에서의 살수에 의해 발생한 증기를, 살수에 의해 냉각된 슬래그와 접촉시킴으로써, 슬래그를 에이징 처리하는 공정 B을 가지며, 공정 A과 이 공정에서 발생한 증기를 사용하는 공정 B을 다른 장소에서 행하는 것이다. 이와 같은 본 발명법의 형태로서는, 예를 들면, 이하와 같은 것이 있다.
(ⅰ) 처리용기 내를 이송 중인 슬래그에 대해 공정 A과 공정 B을 순차적으로 행하여, 공정 A에서 발생한 증기를, 공정 A에서의 살수 위치보다 슬래그 이송방향 하류측에서 슬래그와 접촉시킴으로써, 공정 B을 행하는 처리방법.
(ⅱ) 처리용기(X1, X2)를 사용해서, 슬래그를 처리용기(X1), 처리용기(X2)의 순서로 이동시켜, 처리용기(X1) 내에서 공정 A, 처리용기(X2) 내에서 공정 B을 순차적으로 행하는 처리방법으로서, 처리용기(X1) 내에서의 후행 장입 슬래그에 대한 공정 A에서 발생한 증기를 처리용기(X2) 내에 도입하여, 처리용기(X2) 내에서의 선행 장입 슬래그에 대한 공정 B에 사용하는 처리방법.
(ⅲ) 처리용기(Xa, Xb)를 사용하여, 각(各) 처리용기(Xa, Xb) 내에서 각각 공정 A과 공정 B을 순차적으로 행함과 아울러, 동시기(同時期)에 한쪽 처리용기(Xa 또는 Xb)에서 공정 A을, 다른쪽 처리용기(Xb 또는 Xa)에서 공정 B을 각각 행하도록 하여, 한쪽 처리용기(Xa 또는 Xb) 내에서의 공정 A에서 발생한 증기를, 다른쪽 처리용기(Xb 또는 Xa)에 도입하는 처리방법.
또한, 상기 (ⅰ)의 처리방법에서, 처리용기 내의 슬래그 이송수단으로서는 적당한 것을 사용할 수 있어, 예를 들면, 로터리 킬른 방식으로 경사시킨 원통을 회전시켜 이송하는 기구, 컨베이어 기구 등을 채용할 수 있다.
처리 대상이 되는 제강 슬래그나 광석 용융 환원 슬래그로서는, 정련공정이나 광석 용융 환원 공정에서 생긴 때의 현열(顯熱)을 보유한 고온상태의 슬래그로서, 용융 슬래그, 반(半)용융 슬래그, 부분 응고 슬래그, 반(半)응고 슬래그, 응고 슬래그 중 어느 하나이다. 여기서 부분 응고 슬래그란, 표층(表層)만이 응고하고, 내부가 용융상태에 있는 형태의 슬래그이다.
제강 슬래그로서는, 전로 탈탄 슬래그, 용선 예비처리 슬래그(예를 들면, 탈인 슬래그, 탈규 슬래그, 탈황 슬래그 등), 전기로 슬래그, 주조 슬래그 등을 들 수 있다. 또한, 그 중에서도 특히, 슬래그 염기도[질량비:％CaO/SiO2]:3∼5 정도의 제강 슬래그에는 유리 CaO상(相)이 존재하고 있으므로, 본 발명법의 적용이 특히 유효하다.
또한, 광석 용융 환원 슬래그로서는, 철광석, 크롬 광석 등의 광석 용융 환원 슬래그 등을 들 수 있다. 광석 용융 환원 슬래그에는 유리 MgO상이 비교적 많이 함유되는 경우가 있어, 이 유리 MgO상에 의해, 앞서 언급한 바와 같은 유리 CaO상에 의한 문제와 같은 문제를 일으킬 염려가 있으므로, 본 발명법의 적용이 유효하다.
이하, 본 발명의 실시형태를, 제강 슬래그를 처리하는 경우를 예로 설명한다.
본 발명의 슬래그 처리(공정 A, B)는 처리용기 내 등과 같은 폐쇄공간 내에서 행해진다. 처리용기를 사용하는 경우, 용기의 형태와 구조에 특별한 제약은 없지만, 증기를 보관유지할 수 있는 정도의 기밀성을 가지는 것이 필요하다.
본 발명에서, 공정 A에서는 고온의 제강 슬래그에 살수가 행해져, 슬래그를 냉각함과 아울러 수증기를 발생시킨다. 살수방법은 임의이며, 예를 들면, 다공(多孔)노즐로부터 샤워 형상이나 스프레이 형상으로 살포하거나, 미스트 상태로 살포하는 방법 등이 적용될 수 있다. 슬래그로의 살수량은, 장입 슬래그의 온도와 양, 발생시키는 증기량 등을 고려하여, 용기 내의 슬래그 표면온도가 500℃ 정도가 되도록 제어하면, 공정 B에서의 에이징에 알맞은 조건이 된다.
이어서, 공정 B에서는, 상기 공정 A에서의 살수에 의해 발생한 증기를, 살수에 의해 냉각된 제강 슬래그와 접촉시켜 에이징 처리를 행하지만, 본 발명에서는, 공정 A과 이 공정에서 발생한 증기를 사용하는 공정 B을 다른 장소에서 행한다. 이에 의해, 제강 슬래그를 적절히 온도관리할 수 있어, 최적인 온도에서 에이징 처리를 행할 수 있다. 또한, 공정 B은 공정 A에서 발생한 증기로 제강 슬래그를 냉각하는 것이 되어, 공정 B 동안에 제강 슬래그로부터 빼앗은 열에 의해 증기의 온도가 높아져, 과열증기로서 회수할 수 있다.
본 발명에서는, (a) 정련공정에서 생긴 때의 슬래그 현열을 이용하여 발생시킨 증기로 에이징 처리를 행함(즉, 외부로부터의 열에너지원을 사용함이 없이 증기 에이징을 행함), (b) 살수에 의해 증기를 발생시키는 공정과 이 증기를 사용하여 에이징 처리하는 공정을 다른 장소에서 행하기 때문에, 에이징 처리의 온도관리가 용이하여, 최적인 온도조건에서 증기 에이징 처리를 행할 수 있음, 에 의해 제강 슬래그를 단시간에 효율적으로 또 저비용으로 냉각 및 에이징 처리할 수 있다.
또한, 에이징 처리에 의해 수화(水和)반응할 때의 팽창으로 슬래그가 입상(粒狀)으로 붕괴되어 세립화하기 때문에, 에이징 처리 후의 파쇄공정을 경감 혹은 생략할 수 있다. 따라서, 처리시간 등의 에이징 처리조건을 적절히 선택함으로써, 제강 슬래그를 입상으로 붕괴시켜, 파쇄공정을 거침이 없이 입상 슬래그를 얻을 수 있다.
본 발명에서는, 수화반응(에이징 처리)에는 무효인 슬래그 고온영역에서, 살수에 의해 가급적 증기를 대량으로 발생시켜, 슬래그 온도가 강하하여 수화반응(에이징 처리)에 최적인 온도범위가 되었을 때에, 그 발생시킨 증기를 슬래그에 접촉시키도록, 공정 A, B을 다음과 같은 온도조건에서 행함이 바람직하다.
즉, 공정 A에서는, 표면온도가 700℃ 이상, 더 바람직하게는 900℃ 이상인 제강 슬래그에 살수를 행하여, 100℃ 이상, 더 바람직하게는 150℃ 이상의 증기를 발생시키는 것이 바람직하다. 또한, 공정 B에서는, 제강 슬래그가 200∼500℃, 더 바람직하게는 400∼500℃의 표면온도를 가지는 동안에 증기와 접촉시켜 에이징 처리를 행함이 바람직하다. 이상과 같은 온도조건을 채용함으로써, 특히 효율적인 또 경제적인 슬래그 처리가 가능해진다.
표면온도가 700℃ 이상, 바람직하게는 900℃ 이상인 제강 슬래그에 살수함으로써, 100℃ 이상의 고온의 증기를 안정적으로 발생시킬 수 있다. 또한, 증기가 접촉할 때의 제강 슬래그의 온도가 어느 정도 높은 쪽이, 효율적인 에이징 처리를 행할 수 있어, 이를 위해 제강 슬래그가 200∼500℃의 표면온도를 가지는 동안에 증기와 접촉시켜 에이징 처리를 행함으로써 처리효율을 높일 수 있다.
도 1은, 상온(常溫)∼700℃의 노(爐) 내에서 수증기를 흐르게 하여, 슬래그에 에이징을 행한 경우의 슬래그의 표면온도와, 증기 에이징에 의한 팽창억제 효과(수증기 에이징을 0.5시간, 2시간, 24시간 실시한 후의 슬래그의 팽창율)의 관계를 조사한 것이다. 슬래그의 팽창율은, ＪＩＳ Ａ 5015 「도로용 철강 슬래그」 부속서 2에 기재된 철강 슬래그의 수침팽창 시험방법으로 측정했다.
제강 슬래그에 포함되는 유리 CaO상은, 에이징 처리에서 물(증기)과 반응하여 Ca(OH)2가 되지만, 이 반응은, 도 1에 나타내는 바와 같이 슬래그 표면온도가 400℃ 정도까지는 온도가 높을수록 반응속도가 빨라져, 에이징이 진행된다. 그러나 이보다 고온이 되면 이번에는 반대로 Ca(OH)2가 분해되어, CaO와 H20가 되기 때문에, 400℃ 이상, 특히 500℃ 초과에서는 CaO의 수화반응은 느려지기 시작해서, 600℃ 이상이 되면 수화반응은 일어나지 않게 된다. 따라서, 증기와 접촉하여 CaO의 수화반응을 촉진함에는, 슬래그 표면온도가 200∼500℃ 정도가 알맞게 된다.
따라서, 수화반응에 무효인 슬래그 표면온도가 700℃ 이상의 가능한 한 높은 온도인 동안에 살수하여 증기를 발생시켜, 슬래그 표면온도가 200∼500℃에서 슬래그와 증기를 접촉시켜 수화반응을 촉진하는 방법이, 가장 효율적으로 슬래그가 보유하는 열을 이용하고 있는 것이 된다.
또한, 고온의 증기를 발생시킨다는 점에서는, 살수에 의한 슬래그의 냉각은, 슬래그 표면온도 500℃ 이상에서 완료시키는 것이 바람직하다.
이상과 같은 수화반응 촉진효과는, 유리 CaO상 뿐만 아니라, 유리 MgO상에 대해서도 유효하다.
본 발명법에서는, 처리용기 내의 증기를 열원용 유체로서 회수하는 것이 바람직하고, 이에 의해 슬래그 현열을 효율적으로 회수할 수 있어, 제철소의 에너지 효율을 높이고 또 CO2가스 발생량을 삭감할 수 있다.
처리용기로부터 배출된 증기는, 적당한 열원용 유체로서 이용할 수 있어, 예를 들면, 원료·연료·부원료·폐기물 등의 건조·예열용 열원, 급탕기용 열원, 축열재로의 공급 열원, 흡착식 냉동기의 재생용 열원, 탄산가스 그 외의 흡착장치의 흡착재 재생 열원 등으로서 이용할 수 있다.
다음으로, 상술한 (ⅰ)∼(ⅲ)로서 예시한 본 발명의 구체적인 형태에 대해 설명한다.
도 2는, 상술한 (ⅰ)의 형태에 관한 것으로서, 처리용기로서 회전식의 통 형상 처리용기(회전드럼)를 사용한 본 발명법의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 것이다.
이 통 형상 처리용기(1)는, 일단측에 슬래그 장입부(2), 타단측에 슬래그 배출부(3)와 증기배출부(4)를 구비함과 아울러, 일단측으로부터 타단측을 향해 아래로 경사지게 하여, 통축을 중심으로 회전가능하다. 이 통 형상 처리용기(1)의 기본 구조는, 소위 로터 킬른 등의 구조와 같고, 통 형상 처리용기(1) 내에 장입된 재료(슬래그)는, 길이방향으로 경사진 통 형상 처리용기가 회전함으로써, 용기의 길이방향으로 순차적으로 이송된다. 통 형상 처리용기(1) 내의 슬래그 이송방향 상류부에는, 살수기구(5)가 설치되어 있다.
또한, 통 형상 처리용기(1)에 의한 슬래그의 처리는, (a) 제강 슬래그를 배치식으로 장입·배출하는 방식, (b) 제강 슬래그의 장입·배출을 적당한 시간 간격으로 행하여, 처리용기 내에 슬래그를 체류시키는 방식, (c) 제강 슬래그의 장입을 적당한 시간 간격으로 행함과 아울러, 제강 슬래그의 배출을 연속적으로 행하는 방식, (d) 제강 슬래그의 장입을 연속적으로 행함과 아울러, 제강 슬래그의 배출을 적당한 시간 간격으로 행하는 방식, (e) 제강 슬래그의 장입·배출을 연속적으로 행하는 방식, 중 어느 것이어도 된다. 이들 중 (a) 이외의 방식은, 나중에 장입한 제강 슬래그에 살수하여 발생한 증기가, 그 전에 장입한 제강 슬래그의 에이징 처리(유리 CaO의 수화반응)에 이용된다.
본 실시형태에서는, 회전하는 통 형상 처리용기(1)의 슬래그 장입부(2)로부터 용기 내에 고온의 제강 슬래그(Sa)가 장입된다. 이 제강 슬래그(Sa)는, 정련공정에서 생긴 때의 현열을 보유한 고온상태의 슬래그라면, 용융 슬래그, 부분 응고 슬래그, 응고 슬래그 중 어느 것이어도 된다. 통 형상 처리용기(1)가 회전하고 있으므로, 장입된 제강 슬래그(Sa)의 용기 내벽으로의 부착이 방지된다. 통 형상 처리용기(1)의 회전속도는 임의이며, 예를 들면 2∼5회전/분 정도여도 된다.
통 형상 처리용기(1) 내에 장입된 고온의 제강 슬래그(Sa)에는, 살수기구(5)로부터 살수가 이루어지고, 이 살수에 의해 증기가 발생한다. 이것이 본 발명의 공정 A이다. 살수에 의해 발생한 증기는, 처리용기 내를 슬래그 이송방향 하류측으로 흐르며, 한편, 살수에 의해 어느 정도의 온도까지 냉각·강온(降溫)된 제강 슬래그(Sa)도, 용기의 길이방향으로 순차적으로 이동한다. 이 이동 중의 제강 슬래그에, 같은 방향으로 흐르는 상기 증기가 접촉하여, 양자 사이에서 열교환이 이루어짐과 아울러, 증기에 의해 슬래그 중의 유리 CaO가 수화반응을 일으키는 에이징 처리가 이루어진다. 이것이 본 발명의 공정 B이다. 이때, 통 형상 처리용기의 회전에 의해 슬래그가 교반되므로, 증기와의 접촉이 촉진되어, 유리 CaO의 수화반응이 효율적으로 일어나게 된다. 또한, 본 실시형태를 포함하는 본 명세서에 기재된 실시형태에서는, 공정 A(살수냉각의 개시 전, 살수냉각 중, 살수냉각 후를 포함)에서의 슬래그를 "슬래그(Sa)", 공정 B(에이징 처리의 개시 전, 에이징 처리 중, 에이징 처리 후를 포함)에서의 슬래그를 "슬래그(Sb)"로 부른다.
또한, 수화반응할 때의 체적팽창(밀도의 저하에 의한 체적팽창)에 의해 슬래그가 부서져(붕괴함), 새로운 유리 CaO가 슬래그 표면에 노출되어 증기와 접촉하고, 다시 수화반응이 진행되어, 슬래그는 서서히 부서져서 세립화가 진행된다. 이와 같이 제강 슬래그(Sb)는 에이징 처리에 의해 서서히 세립화하기 때문에, 살수 후에 있어서의 제강 슬래그의 처리용기 내에서의 체류시간(에이징 처리시간)을 적절히 조정함으로써, 제강 슬래그(Sb)를 충분히 세립화하여, 에이징 처리 후의 파쇄공정을 생략할 수 있다.
통 형상 처리용기(1) 내에서의 에이징 처리를 끝낸 슬래그(Sb)는, 슬래그 배출부(3)로부터 배출됨과 아울러, 증기는 증기배출부(4)로부터 배출되어, 필요에 따라 열원용 유체로서 이용된다.
본 실시형태에서도, 앞서 언급한 바와 같은 이유로부터, 표면온도가 700℃ 이상, 바람직하게는 900℃ 이상인 제강 슬래그에 살수를 행하여 100℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 이상의 증기를 발생시켜, 제강 슬래그가 200∼500℃, 바람직하게는 400∼500℃의 표면온도를 가지는 동안에 증기와 접촉시켜 에이징 처리를 행함이 바람직하다.
도 3은, 통 형상 처리용기(1)(회전드럼)를 사용한 더 구체적인 실시형태를 나타내는 것이다. 이 실시형태에서는, 통 형상 처리용기(1)의 슬래그 장입부(2)의 전면(前面)에, 배치 장입용의 호퍼부(6)가 설치되고 있다. 이 호퍼부(6)의 입구측에는 덮개(600)가, 또한, 상기 슬래그 장입부(2)와 연통된 출구측에는 개폐 게이트(610)가, 각각 설치되어 있다. 슬래그 배출부(3)에는 개폐 게이트(300)가 설치되며, 또한, 증기배출부(4)에는, 증기관(400)이 접속되어 있다. 또한, 슬래그 장입부(2)측의 용기 단부(端部)로부터 용기 안으로 살수용 배관(500)이 안내되어, 살수기구(5)에 접속되어 있다.
이와 같은 실시형태에서는, 호퍼부(6)에 소정 양의 제강 슬래그(Sa)를 장입 후, 호퍼부(6)의 덮개(600)를 닫고, 그 후, 개폐 게이트(610)를 열어, 호퍼부(6) 내의 제강 슬래그(Sa)의 전량을, 슬래그 장입부(2)로부터 처리용기 내에 장입한다. 장입된 제강 슬래그(Sa)에는 살수기구(5)로부터 살수되어, 발생한 증기에 의해, 앞서 언급한 바와 같은 에이징 처리가 이루어진다. 에이징 처리가 완료된 제강 슬래그(Sb)와 증기가, 슬래그 배출부(3)와 증기배출부(4)로부터 각각 배출된다.
또한, 이 실시형태에서는, 증기배출부(4)의 배기구(401)가 처리용기 지름방향의 축심 근처에 설치되어, 처리용기 내의 슬래그(Sb)가 항상 배기구(401)를 가리도록 되어 있다. 이에 의해, 처리용기 내의 증기는 슬래그(Sb) 사이를 통해 배기구(401)로부터 배출되므로, 슬래그와의 열교환에 의해 증기온도를 높일 수 있어, 더 높은 온도의 증기를 회수할 수 있다. 또한, 상기 배기구(401)에는 슬래그 침입 방지용의 네트(도시하지 않음)가 설치된다.
이상과 같은 (ⅰ)의 형태의 슬래그 처리방법에서는, 처리용기 내에서 이송 중인 슬래그에 대해, 살수와 이에 의해 생긴 증기에 의한 에이징 처리를 연속적으로 행함으로써 단시간에 CaO의 수화반응을 진행시켜 에이징을 종료할 수 있다.
도 4는, 상술한 (ⅱ)의 형태에 관한 것이며, 본 발명법의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 것이다.
이 슬래그 처리의 형태에서는, 처리용기(X1)와 처리용기(X2)를 사용하며, 제강 슬래그를 처리용기(X1), 처리용기(X2)의 순서로 이동시켜, 처리용기(X1) 내에서 공정 A, 처리용기(X2) 내에서 공정 B을 순차적으로 행한다. 그리고 처리용기(X1) 내에서의 후행(後行) 장입 제강 슬래그에 대한 공정 A에서 발생한 증기를 처리용기(X2) 내에 도입하여, 처리용기(X2) 내에서의 선행(先行) 장입 제강 슬래그에 대한 공정 B에 사용한다.
상기 처리용기(X1)는, 본 실시형태에서는, 도 2의 통 형상 처리용기와 같은 통 형상 회전드럼식의 용기로 구성되어 있다. 이 처리용기(X1)는, 일단측에 슬래그 장입부(2f), 타단측에 슬래그 배출부(3f)와 증기배출부(4f)를 구비함과 아울러, 일단측으로부터 타단측을 향해 아래로 경사지게 하며, 통축(筒軸)을 중심으로 회전가능하다. 이 처리용기(X1)의 기본 구조는, 소위 로터 킬른 등의 구조와 같고, 처리용기(X1) 내에 장입된 재료(슬래그)는, 길이방향으로 경사지게 한 처리용기가 회전함으로써, 용기의 길이방향으로 순차적으로 이송된다. 처리용기(X1) 내의 슬래그 이송방향 상류부에는, 살수기구(5f)가 설치되어 있다.
상기 슬래그 장입부(2f)에는 개폐 게이트(610f)가, 슬래그 배출부(3f)에는 개폐 게이트(300f)가 설치되며, 또한, 증기배출부(4f)에는, 증기배관(7)의 일단이 접속되어 있다. 또한, 슬래그 장입부(2f)측의 용기 단부로부터 용기 안으로 살수용 배관(500f)이 안내되어, 살수기구(5f)에 접속되어 있다.
상기 처리용기(X2)는, 본 실시형태에서는 탱크식의 용기로 구성되며, 상부덮개(20)를 개방함으로써 슬래그의 출납을 행할 수 있다. 용기의 저부(底部)에 증기도입부(8)가 설치되며, 이 증기도입부(8)에 상기 증기배관(7)의 타단(他端)이 접속되어 있다. 또한, 처리용기(X2)의 상부에는 증기배출부(9)가 설치되며, 이 증기배출부(9)에 증기관(90)이 접속되어 있다.
또한, 처리용기(X1)에 의한 슬래그의 처리는, (a) 제강 슬래그를 배치식으로 장입·배출하는 방식, (b) 제강 슬래그의 장입·배출을 적당한 시간 간격으로 행하여, 처리용기 내에는 항상 슬래그를 체류시키는 방식, (c) 제강 슬래그의 장입을 적당한 시간 간격으로 행함과 아울러, 제강 슬래그의 배출을 연속적으로 행하는 방식, (d) 제강 슬래그의 장입을 연속적으로 행함과 아울러, 제강 슬래그의 배출을 적당한 시간 간격으로 행하는 방식, (e) 제강 슬래그의 장입·배출을 연속적으로 행하는 방식, 중 어느 것이어도 된다.
본 실시형태에서는, 회전하는 처리용기(X1)의 슬래그 장입부(2f)로부터 용기 내에 고온의 제강 슬래그(Sa)가 장입된다. 이 제강 슬래그(Sa)는, 정련공정에서 생긴 때의 현열을 보유한 고온상태의 슬래그라면, 용융 슬래그, 부분 응고 슬래그, 응고 슬래그 중 어느 것이어도 된다. 처리용기(X1)가 회전하고 있으므로, 장입된 제강 슬래그(Sa)의 용기 내벽으로의 부착이 방지된다. 처리용기(X1)의 회전속도는 임의이며, 예를 들면 2∼5회전/분 정도여도 된다.
처리용기(X1) 내에 장입된 고온의 제강 슬래그(Sa)에는, 살수기구(5f)로부터 살수가 이루어지며, 이 살수에 의해 증기가 발생한다. 이것이 본 발명의 공정 A이다. 이 살수에 의해 발생한 증기는 증기배출부(4f)로부터 배출되어, 증기배관(7)에 의해 처리용기(X2)에 보내진다.
처리용기(X2)에는, 이미 처리용기(X1) 내에서 공정 A의 살수냉각이 이루어진 선행 장입 제강 슬래그가 들어 있고, 이 처리용기(X2) 내에, 상기 처리용기(X1) 내에서의 후행 장입 제강 슬래그에 대한 공정 A에서 발생한 증기가, 상기한 바와 같이 증기배관(7)을 통해 도입되어, 이 증기에 의한 에이징 처리가 행해진다. 이것이 본 발명의 공정 B이다.
증기도입부(8)로부터 처리용기(X2) 내에 도입된 증기는, 제강 슬래그(Sb) 내를 통해 증기배출부(9)로부터 증기관(90)에 배출되며, 필요에 따라 열원용 유체로서 이용된다. 이 실시형태에서도, 슬래그와의 열교환에 의해 증기온도를 높일 수 있어, 더 높은 온도의 증기를 회수할 수 있다.
처리용기(X2) 내에서의 에이징 처리를 끝낸 제강 슬래그(Sb)는, 용기로부터 배출된다.
한편, 처리용기(X1)에서 살수냉각을 끝낸 후행 장입 제강 슬래그(Sa)는, 슬래그 배출부(3f)로부터 배출되어, 적당한 반송·장입수단에 의해 처리용기(X2)에 반송·장입됨과 아울러, 다음 장입의 고온상태의 제강 슬래그(Sa)가 처리용기(X1)에 장입되어, 처리용기(X1, X2)에서, 상술한 바와 같은 처리(공정 A, B)가 반복된다.
또한, 처리용기(X2) 내에서의 에이징 처리의 원리와 작용효과, 공정 A, B에서의 바람직한 온도조건 등은, 도 2 및 도 3의 실시형태에서 언급한 것과 같다.
도 5는, 상술한 (ⅲ)의 형태에 관한 것이며, 본 발명법의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 것이다.
이 슬래그 처리의 형태에서는, 처리용기(Xa, Xb)를 사용하며, 각(各) 처리용기(Xa, Xb) 내에서 각각 공정 A과 공정 B을 순차적으로 행함과 아울러, 동시기에 한쪽 처리용기(Xa 또는 Xb)에서 공정 A을, 다른쪽 처리용기(Xb 또는 Xa)에서 공정 B을 각각 행하게 한다. 그리고 한쪽 처리용기(Xa 또는 Xb) 내에서의 공정 A에서 발생한 증기를, 다른쪽 처리용기(Xb 또는 Xa)에 도입한다.
각 처리용기(Xa, Xb)는, 본 실시형태에서는 탱크식의 용기로 구성되며, 상부덮개(20a, 20b)를 개방함으로써 슬래그의 출납을 행할 수 있다. 각 처리용기(Xa, Xb)의 상부에는, 용기 내에 살수를 행하기 위한 살수노즐(21a, 21b)이 설치되어 있다. 또한, 각 처리용기(Xa, Xb)의 저부에는 증기도입부(22a, 22b)가, 상부에는 증기배출부(23a, 23b)가, 각각 설치되어 있다. 처리용기(Xa)의 증기도입부(22a)와 처리용기(Xb)의 증기도입부(22b)에는, 증기배관(24)의 각(各) 단부가 접속되어, 이 증기배관(24)에 의해 연락되어 있다. 또한, 증기배출부(23a, 23b)에는, 각각 증기관(27a, 27b)이 접속되며, 이들 증기관(27a, 27b)에는, 각각 개폐밸브(V1, V4)가 설치되어 있다.
증기배관(25)의 각(各) 단이, 상기 개폐밸브(V1)로부터 증기배출부(23a)까지 사이의 증기관(27a)의 관부(管部)와, 상기 개폐밸브(V4)로부터 증기배출부(23b)까지 사이의 증기관(27b)의 관부에 각각 접속되어, 양 관부를 연락하고 있다. 또한, 증기배관(26)의 각 단이, 증기배관(24)의 도중과 증기배관(25)의 도중에 각각 접속되어, 양 증기배관(24, 25)을 연락하고 있다.
증기배관(25)에서, 증기배관(26)의 접속부의 양측 관부(25a, 25b)에 각각 개폐밸브(V2, V5)가 설치되며, 또한, 증기배관(24)에서, 증기배관(26)의 접속부의 양측의 관부(24a, 24b)에 각각 개폐밸브(V3, V6)가 설치되어 있다.
본 실시형태에서는, 각 처리용기(Xa, Xb) 내에 각각 제강 슬래그(Sa)를 장입 하여, 각각의 처리용기(Xa, Xb) 내에서 공정 A과 공정 B을 순차적으로 행하는 것이지만, 동시기에 한쪽 처리용기(Xa 또는 Xb)에서 공정 A을, 다른쪽 처리용기(Xb 또는 Xa)에서 공정 B을 각각 행하게 한다. 처리용기(Xa, Xb)에 장입되는 제강 슬래그(Sa)는, 정련공정에서 생긴 때의 현열을 보유한 고온상태의 슬래그라면, 용융 슬래그, 부분 응고 슬래그, 응고 슬래그 중 어느 것이어도 된다.
도 5에 나타내는 상태에서는, 처리용기(Xa) 내에서는 제강 슬래그(Sa)에 살수노즐(21a)로부터 살수(공정 A)가 행해지고 있다. 한편, 처리용기(Xb) 내에는, 상기 처리용기(Xa) 내에서의 공정 A에서 생긴 증기가 도입되어, 제강 슬래그(Sb)의 에이징 처리(공정 B)가 행해지고 있다. 이때는, 개폐밸브(V1, V5, V3)가 닫히고, 개폐밸브(V2, V6, V4)가 열리게 되어, 처리용기(Xa) 내에서 발생한 증기는, 증기관(27a), 증기배관(25)의 관부(25a), 증기배관(26), 증기배관(24)의 관부(24b)를 경유하여 증기도입부(22b)로부터 처리용기(Xb) 내에 도입된다. 이 증기는, 슬래그 내를 통해 증기배출부(23b)로부터 증기관(27b)에 배출되며, 필요에 따라 열원용 유체로서 이용된다. 이 실시형태에서도, 슬래그와의 열교환에 의해 증기온도를 높일 수 있어, 더 높은 온도의 증기를 회수할 수 있다.
처리용기(Xa) 내에서의 공정 A, 처리용기(Xb) 내에서의 공정 B이 완료된 단계에서, 처리용기(Xb)의 제강 슬래그(Sb)를 배출하고, 같은 용기에 새로운 고온의 제강 슬래그(Sa)를 장입하여, 이번에는, 처리용기(Xb) 내에서 제강 슬래그(Sa)에 살수노즐(21b)로부터 살수(공정 A)가 행해지고, 처리용기(Xa) 내에서는, 상기 처리용기(Xb) 내에서의 공정 A에서 생긴 증기가 도입되어, 제강 슬래그(Sb)의 에이징 처리(공정 B)가 행해진다. 이때는, 개폐밸브(V4, V2, V6)가 닫히고, 개폐밸브(V5, V3, V1)가 열리게 되어, 처리용기(Xb) 내에서 발생한 증기는, 증기관(27b), 증기배관(25)의 관부(25b), 증기배관(26), 증기배관(24)의 관부(24a)를 경유하여 증기도입부(22a)로부터 처리용기(Xa) 내에 도입된다. 이 증기는, 슬래그(Sb) 내를 통해 증기배출부(23a)로부터 증기관(27a)에 배출되며, 필요에 따라 열원용 유체로서 이용된다.
이상을 반복함으로써, 제강 슬래그를 이동시킴이 없이, 본 발명의 공정 A, B을 행할 수 있다.
또한, 각 처리용기 내에서의 에이징 처리의 원리와 작용효과, 공정 A, B에서의 바람직한 온도조건 등은, 도 2 및 도 3의 실시형태에서 언급한 내용과 같다.
본 발명법에 의해 처리된 슬래그는 적절한 용도로 이용할 수 있어, 예를 들면, 에이징 처리에 의해 충분히 세립화한 것에 대해서는, 수화 경화물 등의 골재나 시멘트 혼화재 등에 이용할 수 있다.
본 발명법에서는, 용융 슬래그를 그대로 처리하는 것도 가능하지만, 슬래그의 핸들링성과 수증기 폭발 방지 등의 면에서, 용융 슬래그를 어느 정도 냉각하여, 비용융상태의 고온 슬래그로 한 다음, 상술한 바와 같은 슬래그 처리를 행한 쪽이 유리한 경우가 있다.
용융 슬래그를 비용융상태의 고온 슬래그로 함에는, 일반적으로 행해지고 있는 용융 슬래그를 슬래그 처리 야드에 방류(放流)하여 냉각하는 방법, 용융 슬래그를 팬 내에 넣어 냉각하는 방법, 등의 방법을 적용할 수 있고, 이들의 경우, 슬래그 표면이 어느 정도 응고하고, 아직 고온(바람직하게는 표면온도가 700℃ 이상)인 동안에 셔블로 퍼담아, 본 발명을 실시하는 처리용기에 장입하면 된다.
한편, 용융 슬래그를 비용융상태의 고온 슬래그로 함에는, 하기 (ⅰ) 또는 (ⅱ)의 방법을 채택함으로써, 용융 슬래그를 효율적으로 냉각처리할 수 있고, 게다가 핸들링이 용이한 판 형상 또는 세편 형상의 고온 슬래그로 할 수 있으므로, 특히 바람직하다.
(ⅰ) 용융 슬래그를 회전하는 냉각드럼에 접촉시켜 냉각하고, 판 형상, 기둥 형상 또는 세편 형상의 고온 슬래그로서 배출하는 슬래그 냉각처리장치를 사용하여, 용융된 제강 슬래그를 냉각처리한다.
(ⅱ) 용융 슬래그를 회전하는 한 쌍의 냉각드럼으로 압연하면서 냉각하고, 판 형상, 기둥 형상 또는 세편(細片) 형상의 고온 슬래그로서 배출하는 슬래그 냉각처리장치를 사용하여, 용융된 제강 슬래그를 냉각처리한다.
그리고 이상과 같은 (ⅰ) 또는 (ⅱ)의 방법으로 냉각처리된 고온의 제강 슬래그에 대해, 상술한 바와 같은 본 발명법에 의한 슬래그 처리를 행하는 것이다. 또한, 상기 (ⅰ), (ⅱ)의 방법은, 슬래그의 목적·용도에 따라 소정의 입경을 얻도록 하는 경우에도 유효하다.
우선, 상기 (ⅰ)의 슬래그 냉각처리법에 대해 설명한다.
이 냉각처리법에서는, 예를 들면, 도 6(장치를 모식적으로 나타내는 정면도)에 나타내는 바와 같이, 수평방향으로 병렬(竝列)하고, 대향하는 외주부분이 위로 회전하는 회전방향을 가지는 한 쌍의 냉각드럼(10a, 10b)을 구비한 슬래그 냉각처리장치를 사용한다.
상기 냉각드럼(10a, 10b)은, 구동장치(도시하지 않음)에 의해 상기 회전방향으로 회전구동된다. 냉각드럼(10a, 10b)의 내부에는, 냉매를 통과시키기 위한 유로를 가지는 내부냉각기구(도시하지 않음)가 설치되며, 이 내부냉각기구에 대한 냉매공급부와 냉매배출부가 드럼축의 각(各) 단부에 각각 설치되어 있다. 또한, 냉매로는 일반적으로 물(냉각수)이 사용되지만, 다른 유체(액체 또는 기체)를 사용해도 된다.
이 방식에서는, 한 쌍의 냉각드럼(10a, 10b)의 상부 외주면 사이로 상방(도면에서 11은 슬래그 래들, 12는 슬래그 통)으로부터 용융 슬래그(S)가 공급되어 슬래그액고임(g)이 형성된다. 이 슬래그액고임(g)으로부터, 회전하는 냉각드럼(10a, 10b)의 표면에 부착됨으로써 용융 슬래그(S)가 반출되며, 이 용융 슬래그(S)는 냉각드럼면(面)에 부착된 상태로 적당한 응고 상태(예를 들면, 반응고 상태 또는 표층만 응고된 상태)까지 냉각된 후, 소정의 드럼 회전 위치에서 자중에 의해 냉각드럼면으로부터 박리되어, 판 형상 등의 고온 슬래그(Sx)로서 회수된다. 냉각드럼면으로부터 박리된 슬래그(Sx)는 반송컨베이어(13)로 반송되어, 슬래그 버킷(14)에 수용된다.
또한, 슬래그(Sx)를 반송컨베이어(13)로부터 슬래그 버킷(14) 등에 반출할 때에는, 필요에 따라, 슬래그(Sx)를 적당한 수단으로 거칠게 파쇄해도 된다.
또한, 도 7(장치를 모식적으로 나타내는 정면도)에 나타내는 바와 같은 냉각드럼(10a, 10b)의 상방에 위어(堰)를 가지는 냉각처리장치를 사용해도 된다. 이 냉각처리장치는, 한 쌍의 냉각드럼(10a, 10b)의 상방에 각각 냉각드럼(15a, 15b)으로 구성되는 위어(16)를 설치하여, 이들 한 쌍의 냉각드럼(10a, 10b)의 상부 외주면 사이와 한 쌍의 냉각드럼(15a, 15b)(위어(16)) 사이에 슬래그액고임부(G)를 형성한다. 상기 냉각드럼(15a, 15b)은, 하부 외주면이 반(反)슬래그액고임부(G) 방향으로 회전하는 회전방향을 가진다. 각(各) 냉각드럼(15a, 15b)과 냉각드럼(10a, 10b) 사이에는 슬래그액고임부(G) 내의 용융 슬래그(S)가 압출되는 개구(18)를 가지며, 이 개구(18)로부터 슬래그가 압출됨으로써 비용융상태의 고온 슬래그(Sx)가 얻어진다.
상기 냉각드럼(10a, 10b) 및 냉각드럼(15a, 15b)(위어(16))의 폭방향의 양단측에는, 슬래그액고임부(G)의 양단을 막기 위한 위어판(17)이, 냉각드럼(10a, 10b) 및 냉각드럼(15a, 15b)의 단면에 접하도록 하여 설치되어 있다. 이 위어판(17)은, 적당한 지지부재를 통해 장치 본체(기체(基體))에 지지된다.
또한, 상기 위어(16)는, 냉각드럼(15a, 15b)이 아닌, 고정식의 벽체로 구성해도 된다.
이와 같은 냉각처리장치에서는, 한 쌍의 냉각드럼(10a, 10b)의 상부 외주면 사이와 한 쌍의 냉각드럼(15a, 15b)(위어(16)) 사이에 슬래그액고임부(G)를 형성함으로써, 슬래그액고임부(G)에서의 용융 슬래그의 체류시간을 길게 할 수 있으므로, 용융 슬래그의 냉각을 효과적으로 촉진시킬 수 있어, 적절히 냉각된 슬래그를 개구(18)로부터 압출할 수 있다. 또한, 본 실시형태와 같이 위어(16)를, 하부 외주면이 반(反)슬래그액고임부(G) 방향으로 회전하는 회전방향을 가지는 냉각드럼(15a, 15b)으로 구성함으로써, 용융 슬래그의 냉각을 더 효과적으로 촉진할 수 있어, 두꺼운 슬래그 응고체를 더 안정적으로 얻을 수 있다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같은 냉각드럼(15a, 15b)(위어(16))을 가지는 냉각처리장치에서, 냉각드럼(15a, 15b)의 외주면에 홈을 형성하여, 기둥 형상 또는 세편 형상(괴 형상)의 고온 슬래그가 얻어지도록 해도 된다. 도 8 및 도 9(장치의 일부를 모식적으로 나타내는 정면도 및 측면도)는, 그와 같은 냉각처리장치의 일례를 나타내는 것으로서, 냉각드럼(15a, 15b)의 외주면에 복수의 환상홈(150)을 드럼의 길이방향으로 간격을 두고 형성함과 아울러, 이들 환상홈(150)의 저면을 드럼의 둘레방향으로 요철 형상(치차 형상)으로 구성하여, 냉각드럼(15a, 15b)의 외주면을 냉각드럼(10a, 10b)의 외주면에 접촉시킴으로써, 환상홈(150)에 의해 구멍 형상의 개구(18)가 형성되도록 한 것이다. 이 실시형태에서는, 환상홈(150)의 저면의 오목부에 의해 개구(18)가 간헐적으로 커지게 된다.
본 실시형태에서는, 환상홈(150)에 의해 형성되는 복수의 구멍 형상의 개구(18)로부터 슬래그(Sx)가 압출된다. 이 슬래그(Sx)는, 환상홈(150)의 저면의 오목부에 의해 개구(18)가 간헐적으로 커지게 되므로, 괴(塊) 형상부(b)가 염주 형상으로 늘어서는 것과 같은 형상으로 압출된다. 이와 같은 형상의 슬래그(Sx)는, 냉각드럼(10a, 10b)으로부터 박리된 후, 자중에 의해 괴 형상으로 분리되거나, 혹은 작은 외력에 의해 간단히 괴 형상으로 분리된다.
또한, 도 9에서는, 환상홈(150)의 저면에 둘레방향으로 형성되는 요철을 생략하고 있지만, 저면의 볼록부 위치를 가상선으로 나타내고 있다.
또한, 도 10(장치를 모식적으로 나타내는 정면도)에 나타내는 바와 같이, 냉각처리장치는 단일 냉각드럼을 구비한 것이어도 된다. 이 냉각처리장치는, 냉각드럼(10)과, 냉각드럼의 지름방향의 한쪽 측에 배치되는 통(19)을 가지고 있다. 이 통(19)은, 그 선단부가 냉각드럼(10)의 드럼면(面)(100)에 접하거나 혹은 근접하도록 설치되어, 통(19)의 선단 부분과 드럼면(100)에 의해 슬래그액고임부(G)를 형성하며, 냉각드럼(10)의 회전에 따라, 슬래그액고임부(G) 내의 용융 슬래그(S)가 드럼면(100)에 부착되어 배출되도록 되어 있다. 슬래그액고임부(G)를 형성하기 위해, 통(19)의 선단 부분은 상측(수평 형상)으로 굴곡 내지 만곡한 받침 접시 형상의 형태를 가짐과 아울러, 통(19)의 선단부가 하부 드럼면에 접하거나 혹은 근접해 있다.
또한, 슬래그액고임부(G)를 형성하는 통의 선단 부분의 측벽(190)은, 용융 슬래그(S)를 보관유지하기 위해, 소정의 높이를 가지고 있다.
상기 냉각드럼(10)은, 구동장치(도시하지 않음)에 의해, 그 상부 드럼면이 반(反) 통 방향으로 회전하도록 회전구동된다. 냉각드럼(10)의 내부에는, 냉매를 통과시키기 위한 유로를 가지는 내부냉각기구(도시하지 않음)가 설치되며, 이 내부냉각기구에 대한 냉매공급부와 냉매배출부가 드럼축의 각 단부에 각각 설치되어 있다. 또한, 냉매로는 일반적으로 물(냉각수)이 사용되지만, 다른 유체(액체 또는 기체)를 사용해도 된다.
통(19)의 선단부는, 드럼면(100)에 접해도 되고, 작은 간격을 형성하여 드럼면(100)에 근접시켜도 된다. 후자의 경우에는, 열팽창을 고려하여 용융 슬래그(S)가 새지 않을 정도의 간격을 갖고 근접시키는 것이 바람직하지만, 용융 슬래그(S)의 누설을 확실히 방지하기 위해, 그 간격 부분에 대해 통(19)의 하방에 설치된 가스분사수단(30)으로부터 퍼지 가스를 분사함이 바람직하다.
이상과 같은 냉각처리장치를 사용한 용융 슬래그의 냉각처리에서는, 통(19)에 공급된 용융 슬래그(S)는 슬래그액고임부(G)에 유입되고, 이곳에서 적당한 시간 체류함으로써 냉각된 후, 냉각드럼(10)의 드럼면(100)에 부착되어 배출되며, 드럼면(100)에 부착된 상태로 적당한 응고 상태(예를 들면, 반응고 상태 또는 편면(片面) 혹은 양면의 표층만이 응고된 상태)까지 냉각된 후, 소정의 드럼 회전 위치에서 자중에 의해 냉각드럼면으로부터 자연스럽게 박리되어, 냉각드럼의 지름방향의 다른쪽 측으로 배출된다.
이상과 같은 단일 냉각드럼(10)을 가지는 냉각처리장치에서는, 냉각드럼(10)에 용융 슬래그(S)에 의한 큰 낙하하중이 걸리지 않기 때문에, 냉각드럼(10)을 손모시킴이 없이 용융 슬래그(S)를 대량 처리할 수 있다. 또한, 단일 냉각드럼(10)의 드럼면(100)으로부터 박리된, 냉각처리된 슬래그(Sx)가 한쪽 방향으로 배출되므로, 냉각처리된 슬래그의 취급·후처리 등이 용이하다.
또한, 단일 냉각드럼(10)을 가지는 냉각처리장치는, 적당한 높이의 통(19)으로부터 냉각드럼(10)의 상부 드럼면에 용융 슬래그(S)를 공급하는 방식, 슬래그액고임부(G)를 형성함이 없이, 용융 슬래그(S)가 통(19)의 선단부로부터 드럼면(100)에 직접 공급되도록 하는 방식, 등을 적용해도 된다.
다음으로, 상기 (ⅱ)의 슬래그 냉각처리방법에 대해 설명하면, 이 냉각처리법에서는, 예를 들면, 도 11(장치를 모식적으로 나타내는 정면도)에 나타내는 바와 같이, 수평방향으로 간격(68)을 가지고 병렬하며, 대향하는 외주 부분이 아래로 회전하는 회전방향을 가지는 한 쌍의 냉각드럼(60a, 60b)을 구비한 냉각처리장치를 사용하여, 한 쌍의 냉각드럼(60a, 60b)의 상부 외주면 사이로 용융 슬래그를 공급해서 슬래그액고임(g)을 형성하고, 이 슬래그액고임(g) 내의 용융 슬래그 또는/및 슬래그액고임(g)에 유입 도중의 용융 슬래그를 냉각수단(61)으로 냉각함과 아울러, 슬래그액고임(g)으로부터 간격(68) 안으로 유입되는 용융 슬래그를 한 쌍의 냉각드럼(60a, 60b)으로 냉각하면서 압연하여, 적어도 표층이 응고된 슬래그를 간격(68)으로부터 하방으로 뽑아낸다. 또한, 본 타입의 냉각처리방법에서, 한 쌍의 냉각드럼(60a, 60b)으로 슬래그를 압연한다고 함은, 냉각드럼(60a, 60b)의 간격(68)으로부터 적어도 표면이 응고된 상태로 슬래그를 하방으로 뽑아냄을 가리킨다.
상기 냉각드럼(60a, 60b)은, 구동장치(도시하지 않음)에 의해 상기 회전방향으로 회전구동된다. 상기 냉각드럼(60a, 60b)의 내부에는, 냉매를 통과시키기 위한 유로(流路)를 가지는 내부냉각기구(도시하지 않음)가 설치되며, 이 내부냉각기구에 대한 냉매공급부와 냉매배출부가 드럼축의 각 단부에 각각 설치되어 있다. 또한, 냉매로는 일반적으로 물(냉각수)이 사용되지만, 다른 유체(액체 또는 기체)를 사용해도 된다.
냉각드럼의 폭방향의 양단측에는, 냉각드럼(60a, 60b)의 상부 외주면 사이에 형성되는 단면(斷面) Ｖ 홈 형상의 오목부(슬래그액고임부(G)가 형성되는 오목부)의 양단을 막기 위한 위어판(67)이, 냉각드럼(60a, 60b)의 단면(端面)에 접하도록 하여 설치되어 있다. 이 위어판(67)은, 적당한 지지부재를 통해 장치 본체(기체)에 지지된다.
한 쌍의 냉각드럼(60a, 60b)의 하방에는, 냉각드럼(60a, 60b)에 냉각되면서 압연되어 간격(68)으로부터 배출된 슬래그(Sx)를 받아, 반송하기 위한 반송컨베이어(64)가 배치되어 있다.
냉각드럼(60a, 60b)의 상측에는, 슬래그액고임부(G) 내의 용융 슬래그(S) 또는/및 슬래그액고임부(G) 내에 유입 도중의 용융 슬래그(S)를 냉각하기 위한 냉각수단(61)이 설치되어 있다. 이 냉각수단(61)은, 예를 들면, 용융 슬래그(S)에 유체 또는/및 분체(粉體)를 공급하는 수단으로 구성할 수 있다.
또한, 필요에 따라, 냉각드럼(60a, 60b)과 반송컨베이어(64) 사이에, 냉각드럼(60a, 60b)의 간격(68)으로부터 배출된 슬래그(Sx)를 냉각하기 위한 냉각장치(65)를 설치할 수 있다. 이 냉각장치(65)는, 예를 들면, 슬래그(Sx)에 물이나 공기 등의 냉각용 유체를 내뿜는 노즐 등에 의해 구성할 수 있다.
이상과 같은 냉각처리장치를 사용한 용융 슬래그의 냉각처리에서는, 대향하는 외주 부분이 아래로 회전하는 냉각드럼(60a, 60b)의 상부 외주면 사이(단면 Ｖ 홈 형상의 오목부)로 용융 슬래그(S)가 공급되어, 슬래그액고임(g)이 형성된다. 이 슬래그액고임(g) 내의 용융 슬래그(S) 또는/및 슬래그액고임(g)에 유입 도중의 용융 슬래그(S)가 냉각수단(61)에 의해 냉각됨과 아울러, 슬래그액고임부(G)로부터 간격(68) 안으로 유입되는 용융 슬래그(S)가 한 쌍의 냉각드럼(60a, 60b)에 의해 냉각되면서 압연된다. 이 압연에 의해, 점성이 있는 용융 슬래그(S)가 냉각드럼의 폭방향으로 전신(展伸)되어, 효율적인 냉각을 행할 수 있다.
이상과 같은 냉각수단(61)에 의해 냉각되고, 또한 냉각드럼(60a, 60b)에 의해 냉각된 용융 슬래그(S)는, 적어도 표층이 응고된 판 형상의 슬래그(Sx)로서 간격(68)으로부터 하방으로 배출된다. 이 슬래그(Sx)는, 필요에 따라 냉각장치(65)에 의해 더 냉각된다.
도 12는, 냉각드럼을 구비한 상기 냉각처리장치를 사용한 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 것으로서, 냉각처리장치로서 도 10에 나타내는 바와 같은 단일 냉각드럼(10)을 구비한 것을 사용한 것이다. 이 실시형태는, 앞서 언급한 (ⅰ)의 형태에 속하는 것이다.
냉각처리장치(M)는, 냉각드럼(10)의 드럼면(100)에 부착된 용융 슬래그(S)를 압연하여 드럼의 폭방향으로 전신시키기 위한 전신롤(40)을 가지는 것이며, 특히 점도가 높은 용융 슬래그의 냉각처리에 알맞은 것이다. 전신롤(40)은, 그 외주면이, 냉각드럼(10)의 드럼면(100)과의 사이에 소정의 간격을 형성하도록 하여, 지지아암(도시하지 않음)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
냉각드럼(10)의 슬래그 배출측에는, 냉각드럼(10)으로부터 박리되어, 반송컨베이어(13)에 의해 반송 중인 슬래그(Sa), 또는 냉각드럼(10)에 부착된 슬래그나 전신롤(40)의 롤 면에 물 미스트(m)를 분사하여 냉각하기 위한 미스트 공급수단(41)이 설치되어, 이곳에서 살수냉각(공정 A)이 이루어진다.
살수냉각된 슬래그를 충전하여 에이징 처리(공정 B)하기 위한 충전조(42)가 설치됨과 아울러, 상기 반송컨베이어(13)로부터 배출된 슬래그(Sa)를 충전조(42)에 반송·장입하기 위한 버킷식의 컨베이어(43)가 설치되어 있다. 상기 충전조(42)는, 정부(頂部)측으로부터 슬래그 및 증기가 장입되며, 저부측으로부터 슬래그·증기가 배출된다.
냉각처리장치(M)로부터 충전조(42)까지가 차폐체(44)로 덮여, 이 차폐체(44)와 충전조(42)의 전체가 실질적인 처리용기를 구성하고 있다.
본 실시형태에서는, 도 10에 기재된 바와 같이 하여 냉각처리장치(M)에 의해 용융 슬래그(S)가 냉각되고, 이 냉각처리장치(M)로부터 배출된 슬래그(Sa)에 대해 미스트 공급수단(41)으로부터 살수(물 미스트의 분사)되어, 공정 A이 행해진다. 이와 같이 하여 살수냉각된 슬래그(Sa)는, 컨베이어(43)에 의해 충전조(42) 내에 그 정부(頂部)로부터 장입됨과 아울러, 상기 공정 A에서 발생한 증기도, 정부로부터 충전조(42) 내에 유입된다. 충전조(42) 내에서는 슬래그 내를 증기가 통과하는 과정에서 에이징 처리가 이루어져, 공정 B이 행해진다.
본 발명법을 실시함에 있어서, 용융 슬래그의 현열(顯熱)을 효율적으로 열회수하는 것은, 에너지 절약과 배출 CO2의 삭감의 관점에서 특히 바람직하다.
도 6∼도 11에 나타내는 바와 같은 냉각드럼으로 슬래그를 냉각하는 경우, 냉각드럼에 냉매를 사용하는 것이 냉각드럼의 내구성 등의 관점에서 바람직하며, 그 냉매로는 일반적으로 물이 사용된다. 이 물은 순환 사용되지만, 냉각드럼에서 슬래그로부터의 발열(拔熱)에 의해 수온이 상승한다. 따라서, 수냉식의 냉각드럼을 통과한 냉각수(열수)의 일부를, 본 발명법으로 행하는 공정 A의 살수에 사용하면, 슬래그 현열을 회수하는 점에서 유리해진다.
도 13은, 그 실시형태를 나타내는 것으로서, 45는 냉각드럼(10a, 10b)에 냉각수를 순환시키기 위한 순환관로이며, 이 순환관로(45)에 살수용 배관(500)이 접속되어, 냉각드럼(10a, 10b)을 통과한 냉각수의 일부가 살수용 배관(500)을 통해, 본 발명법을 행하는 처리용기(D)에 안내되어, 살수기구(5)로부터 슬래그에 살수(본 발명의 공정 A) 되도록 되어 있다.
이와 같이 냉각드럼(10a, 10b)의 냉각수의 일부를 배출하여, 본 발명의 공정 A의 살수에 이용함으로써, 순환관로(45)의 냉각수에는 항상 보급수가 들어가(도면에서, 46은 냉각수의 보급탱크, 47은 냉각수의 냉각탑임), 수온이 저하하기 때문에, 냉각 설비 능력을 작아지게 할 수 있다.
본 발명법을 적용하는 슬래그는, 발생한 그대로의 슬래그 조성이어도 되고, 개질(改質)에 의해 슬래그 조성을 조정한 것이어도 된다.
슬래그를 용융단계에서 개질하는 방법에 대해서는, 예를 들면, 슬래그 중의 f－CaO량의 저감을 목적으로 하는 경우에는, 공기, 산소부화(富化)공기, 산소가스 등의 산소 또는 산소 함유 가스를 사용할 수 있다. 이와 같은 가스를 용융 슬래그에 공급하면 슬래그 중의 FeO가 산화되고, 이것이 f－CaO와 결합되어 2CaO·Fe203을 형성하므로, 슬래그 중의 f－CaO량이 저하한다.
또한, 예를 들면, 규사나 플라이애쉬 등의 SiO2원, 알루미나 벽돌 부스러기 등의 A1203원, 산화철분이나 철광석 가루 등의 산화철원(源)을 용융 슬래그에 첨가함으로써, 슬래그 중의 f－CaO량이 저하한다.
실시예
○ 실시예 1
[본 발명예]
(ⅰ) 냉각처리공정
(a) 본 발명예 1
전로 탈탄 정련(전로 출강(出鋼) 온도:1640∼1660℃)에서 발생한 염기도[질량비:％CaO/SiO2]가 3.8인 용융 슬래그(15t)를 슬래그 래들에 의해 슬래그 처리 야드에 이송하여, 이 야드에 방류했다. 수 시간 후, 방냉에 의해 표면이 응고된 슬래그의 전량을 셔블로 반송하여, 도 3에 나타내는 바와 같은 통 형상 처리용기(D)에 장입했다. 이때의 슬래그 표면온도는 1000∼700℃이었다.
(b) 본 발명예 2
도 6에 나타내는 바와 같은 냉각처리장치에 대해 도 12에 나타내는 바와 같은 전신롤(40)을 부설한 냉각처리장치(M)를 사용하여, 전로 탈탄 정련(전로 출강 온도:1640∼1660℃)에서 발생한 염기도[질량비:％CaO/SiO2]가 3.8인 용융 슬래그(15t)를 슬래그 래들에 의해 상기 냉각처리장치(M)에 반송하여, 이 장치에서 냉각처리했다. 이 냉각처리장치(M)의 사양 및 운전 조건은 이하와 같다.
냉각드럼(10a, 10b):외경 1.6m×길이(드럼의 폭방향으로의 길이) 3m, 수냉식
전신롤(40):바깥지름 0.3m
냉각드럼(10a, 10b)-전신롤(40) 사이의 갭:5㎜
냉각드럼(10a, 10b)의 회전속도:3rpm
이 냉각처리에서는, 슬래그 래들(11) 안의 용융 슬래그를, 슬래그 통(12)을 통해 약 1t/min의 공급속도로 냉각드럼(10a, 10b)의 상부 외주면 사이의 폭방향 중앙 부근에 약 12분 동안 계속 공급했다. 또한, 슬래그 래들(11)에 혼입된 용선이 냉각처리장치(M)에 공급되지 않도록 하기 위해, 슬래그 래들(11) 속에 용융 슬래그(S)가 1/5 정도 남은 단계에서, 냉각처리장치(M)로의 용융 슬래그(S)의 공급을 정지했다.
냉각드럼면에 공급되는 용융 슬래그(S)는, 점성이 높기 때문에 유동성이 부족하고, 게다가 냉각드럼(10a, 10b)과의 접촉에 의해 급냉되기 때문에, 그 공급위치에서는 드럼의 폭방향으로 1∼2m 정도밖에 퍼지지 않지만, 전신롤(40)에 의해 두께가 약 10㎜에서 5㎜로 압연된 결과, 냉각드럼의 폭방향의 거의 전체 길이에 걸쳐 전신되어, 높은 냉각효율로 용융 슬래그(S)를 냉각처리할 수 있었다.
냉각드럼(10a, 10b)으로부터 박리되어, 반송컨베이어(13) 상으로 이동할 때의 슬래그(Sx)의 표면온도를 방사 온도계로 측정한바, 슬래그 표면온도는 700∼900℃이었다. 슬래그(Sx)는 반송컨베이어(13) 및 다른 반송수단에 의해, 도 3에 나타내는 바와 같은 통 형상 처리용기(D)에 반송·장입하였다.
(ⅱ) 본 발명법에 의한 처리공정
상기 본 발명예 1, 2에서, 도 3에 나타내는 통 형상 처리용기(D)로의 슬래그의 장입은, 소정의 시간 간격마다 행해, 처리용기 내에 체류하는 슬래그의 총량을 2 배치분(分)인 약 24∼30t로 하고, 이 체류량을 유지하여 연속적으로 처리했다.
통 형상 처리용기(D) 내에서는, 앞서, 도 2, 도 3에 대해 설명한 바와 같이, 고온 슬래그에 대한 살수(공정 A)와 발생한 과열증기에 의한 에이징 처리(공정 B)를 행했다. 통 형상 처리용기(D)의 사양 및 처리 조건은 이하와 같다.
· 통 형상 처리용기의 사이즈:안지름 3m×길이 10m
· 처리용기의 회전속도:1rpm
· 살수량:0.2㎥/t
처리가 완료되어 세립화한 슬래그를 슬래그 배출부(3)로부터 배출함과 아울러, 과열증기를 증기배출부(4)로부터 배출하여, 열원용 유체로서 회수했다. 이때의 과열증기의 온도는 200∼280℃이었다.
본 발명예 1, 2는, 각각 슬래그의 처리시간(처리용기 내에서의 슬래그의 체류시간)을 바꿔서 실시하여, 처리시간의 영향을 조사했다.
(ⅲ) 처리완료 슬래그의 특성
배출된 처리완료 슬래그를 ＪＩＳ법의 수침팽창시험에 제공하여, 팽창특성을 평가하였다. 본 발명예 1, 2에서의 슬래그의 처리시간(처리용기 내에서의 슬래그 체류시간)과 슬래그 팽창율의 관계를 도 14에 나타낸다. 미(未) 에이징의 전로 탈탄 정련 슬래그의 팽창율은 5∼7%이었던 것에 대해, 본 발명법을 적용함으로써, 슬래그 팽창율이 효과적으로 저감했음을 알 수 있다. 슬래그 처리시간이 길수록 슬래그 팽창율은 저하하여, 슬래그 처리시간이 30분에서 0.5% 이하가 되고, 50분에서는 0.1% 이하까지 저하한다.
[비교예]
전로 탈탄 정련(전로 출강 온도:1640∼1660℃)에서 발생한 염기도[질량비:％CaO/SiO2]가 3.8인 용융 슬래그(15t)를 슬래그 래들에 의해 슬래그 처리 야드에 이송하여, 이 야드에 방류했다. 그 후, 살수하여 냉각한 후, 조 크래셔로 입경 40㎜ 이하로 파쇄했다.
이 냉각·파쇄 후의 슬래그에 대해, 현재 일반적으로 행해지고 있는 증기 에이징 처리를 실시했다. 파쇄 후의 슬래그를 도 15에 나타내는 바와 같은 증기 에이징 장치에 약 1000t 쌓아 담고, 저부에 매립된 배관으로부터 증기를 흘려보내, 증기 에이징을 행했다. 이 증기 에이징에서는, 슬래그를 100℃까지 승온시키는데 6∼10시간이 걸리며, 슬래그 온도가 100℃에 도달한 후, 24∼96시간 증기를 흘려보내 슬래그 온도 100℃을 유지했다. 이 증기 에이징 처리에 필요한 증기는, 제철소 내의 설비(ＣＤＱ 등)에서 제조한 증기를 이용했다.
이 비교예는, 에이징 처리시간을 바꿔서 실시하여, 처리시간의 영향도 조사했다. 증기 에이징 후의 슬래그를 ＪＩＳ법의 수침팽창시험에 제공하여, 팽창특성을 평가했다. 슬래그 온도가 100℃가 되고 나서의 증기 에이징 일수(日數)와 슬래그 팽창율의 관계를 도 16에 나타낸다. 이에 의하면, 증기 에이징 일수가 길어질수록 슬래그 팽창율은 저하하지만, 슬래그 팽창율은 증기 에이징 일수:3일에서 겨우 0.5% 이하가 되어, 에이징에 긴 시간이 걸림을 알 수 있다.
○ 실시예 2(본 발명예 3)
본 발명예 2에서 처리한 것과 같은 용융 슬래그를, 도 13에 나타내는 바와 같은 설비로 처리했다. 용융 슬래그를, 우선, 냉각드럼(10a, 10b)을 구비한 냉각처리장치(M)로 냉각처리하여, 판 두께 5㎜ 정도의 판 형상으로 응고시킨 후, 통 형상 처리용기(D)에 장입하여, 본 발명법(공정 A, B)을 실시했다. 이때, 냉각드럼(10a, 10b)을 통과한 냉각수의 일부를 통 형상 처리용기(D) 내에서의 살수에 사용했다.
증기를 발생시키기 위해, 통 형상 처리용기(D) 내에서의 슬래그로의 살수량은 30℃ 정도의 물로 200㎏/t－slag(=증기발생량) 정도가 되지만, 본 실시예에서는, 냉각처리장치(M)의 냉각드럼(10a, 10b)을 통과한 70℃의 냉각수를 살수에 이용했기 때문에, 증기의 발생량이 210㎏/t－slag로 5% 증가했다.
한편, 냉각드럼(10a, 10b)의 냉각수의 일부를 살수에 이용하기 때문에, 감소하는 수량을 상온의 물로 보급하지만, 보급수의 부분만큼 수온이 저하하기 때문에, 냉각탑에서의 냉각능력에 여유가 생겨, 이 때문에 냉각수량을 150t/H로부터 130t/H로 저감시킬 수 있었다.
○ 실시예 3(본 발명예 4)
도 5에 나타내는 바와 같은 2개의 처리용기(Xa, Xb)(용적 15㎥)를 구비한 처리설비를 사용하여 본 발명법을 실시했다. 각 처리용기(Xa, Xb)는 기울기 운동을 할 수 있는 용기 본체와 덮개로 구성되어 있다.
본 발명예 1의 냉각처리공정에서 발생한 슬래그 표면온도가 1000℃ 정도인 슬래그(15t)를 처리용기(Xa, Xb)에 장입하여, 도 5에 관해 설명한 순서로 본 발명을 실시했다. 각 처리용기(Xa, Xb) 내에서 행해진 공정 A에서의 살수량은, 슬래그 1t당 0.2㎥로 하여, 슬래그 표면온도가 약 500℃가 된 시점에서 살수를 정지했다. 또한, 각 처리용기(Xa, Xb) 내에서 행해진 공정 B에서의 회수 증기온도는 280∼180℃이었다.
산업상의 이용 가능성
본 발명의 슬래그 처리방법에 의하면, 고온의 제강 슬래그나 광석 용융 환원 슬래그에 살수하여, 슬래그 현열을 이용해서 발생시킨 증기에 의해, 해당 슬래그의 에이징 처리를 행하는 것이기 때문에, 슬래그의 냉각과 에이징 처리를 효율적으로 또 저비용으로 행할 수 있다. 게다가, 살수에 의해 증기를 발생시키는 공정과 이 증기를 사용하여 에이징 처리하는 공정을 다른 장소에서 행하기 때문에, 에이징 처리의 온도관리가 용이하여, 최적인 온도조건에서 증기 에이징 처리를 행할 수 있다. 이 때문에, 슬래그를 특히 효율적으로 에이징 처리할 수 있다.

Claims (11)

  1. 제강 슬래그, 광석 용융 환원 슬래그 중에서 선택되는 1종 이상의 슬래그를 냉각 및 에이징 처리하는 방법으로서,
    고온의 슬래그에 살수하는 공정 (A)과, 공정 (A)에서의 살수에 의해 발생한 증기를, 살수에 의해 냉각된 슬래그와 접촉시킴으로써, 슬래그를 에이징 처리하는 공정 (B)을 가지며, 공정 (A)과 이 공정에서 발생한 증기를 사용하는 공정 (B)을 다른 장소에서 행함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    공정 (A)에서는, 표면온도가 700℃ 이상인 슬래그에 살수를 행하여 100℃ 이상의 증기를 발생시키고, 공정 (B)에서는, 표면온도가 200∼500℃인 슬래그에 상기 증기를 접촉시켜 에이징 처리를 행함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    공정 (B)의 에이징 처리에 의해 슬래그를 입상(粒狀)으로 붕괴시켜, 입상 슬래그로 함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    처리용기(X1, X2)를 사용해, 슬래그를 처리용기(X1), 처리용기(X2)의 순서로 이동시켜, 처리용기(X1) 내에서 공정 (A), 처리용기(X2) 내에서 공정 (B)을 순차적으로 행하는 처리방법으로서,
    처리용기(X1) 내에서의 후행 장입 슬래그에 대한 공정 (A)에서 발생한 증기를 처리용기(X2) 내에 도입하여, 처리용기(X2) 내에서의 선행 장입 슬래그에 대한 공정 (B)에 사용함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    처리용기(Xa, Xb)를 사용해, 각(各) 처리용기(Xa, Xb) 내에서 각각 공정 (A)과 공정 (B)을 순차적으로 행함과 아울러, 동시기(同時期)에 한쪽 처리용기(Xa 또는 Xb)에서 공정 (A)을, 다른쪽 처리용기(Xb 또는 Xa)에서 공정 (B)을 각각 행하게 하고,
    한쪽 처리용기(Xa 또는 Xb) 내에서의 공정 (A)에서 발생한 증기를, 다른쪽 처리용기(Xb 또는 Xa)에 도입함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    처리용기 내를 이송 중인 슬래그에 대해 공정 (A)과 공정 (B)을 순차적으로 행하여, 공정 (A)에서 발생한 증기를, 공정 (A)에서의 살수 위치보다 슬래그 이송방향 하류측에서 슬래그와 접촉시킴으로써, 공정 (B)을 행함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
  7. 제6항에 있어서,
    일단측에 슬래그 장입부, 타단측에 슬래그 배출부를 구비함과 아울러, 일단측으로부터 타단측을 향해 아래로 경사지게 하며, 통축(筒軸)을 중심으로 회전하는 통 형상 처리용기를 사용하여, 이 통 형상 처리용기 내의 길이방향으로 슬래그를 이송하면서, 공정 (A)과 공정 (B)을 순차적으로 행함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    공정 (B)에서 사용된 증기를, 열원(熱源)용 유체로서 회수함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
  9. 용융 슬래그를 회전하는 냉각드럼에 접촉시켜 냉각하여, 판 형상, 기둥 형상 또는 세편(細片) 형상의 고온 슬래그로서 배출하는 슬래그 냉각처리장치를 사용해서, 용융 슬래그를 냉각처리하고, 이 냉각처리 후의 고온의 슬래그에 대해, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 처리를 행함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
  10. 용융 슬래그를 회전하는 한 쌍의 냉각드럼으로 압연하면서 냉각하여, 판 형상, 기둥 형상 또는 세편 형상의 고온 슬래그로서 배출하는 슬래그 냉각처리장치를 사용해서, 용융 슬래그를 냉각처리하고, 이 냉각처리 후의 고온의 슬래그에 대해, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 처리를 행함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    냉각드럼이 수냉식이며, 이 냉각드럼을 통과한 냉각수의 일부를 공정 (A)의 살수로 사용함을 특징으로 하는 슬래그 처리방법.
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