KR20160128987A - 슬래그 울의 형성을 감소시키는 슬래그의 건식 과립화를 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본원의 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 방법은 슬래그의 용융 스트림에 제어된 양의 물을 더하는 단계와, 슬래그를 과립화 하여 실질적으로 건식 슬래그 과립 및 슬래그 울을 포함하는 고형화된 슬래그를 생성하는 단계를 포함한다. 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 장치는: (a)슬래그의 스트림을 수용하기 위한 상부 단부 및 슬래그의 스트림을 배출하기 위한 하부 단부를 가진 경사면; (b)용융 슬래그의 분산을 위해 경사면의 하부 단부에 위치한 분산 장치; (c)용융 슬래그에 제어된 양의 물을 더하기 위한 하나 또는 그 이상의 물 첨가 장치; 및 (d)상기 용융 슬래그의 분산으로 생성된 고형화된 슬래그를 축척하기 위한 분산 장치에 인접하여 위치한 수집 영역을 포함한다. 상기 방법 및 장치에 의해 생성된 슬래그 울의 양은 물을 더하지 않고 생성될 수 있는 양보다 적다.
Description
본원은 2014년 6월 3일 출원된 미국 가출원 번호 62/007,284호를 우선권으로 주장하며, 그 기술내용은 본원에 참고로 포함되었다.
본 발명은 과립모양 슬래그(slag) 생성물 및 그 생성 공정에 관한 것이다.
슬래그는 야금로(metallurgical furnaces)에서 실행되는 금속 제조 공정의 부산물이다. 생성된 슬래그의 조성 및 양은 특정 공정에 크게 의존하지만, 슬래그는 일반적으로 실리카와 금속 산화물의 혼합물을 포함하며, 상기 공정으로 생산된 금속의 양은 대략 10 % 에서 수 배까지 범위의 양으로 생산된다.
금속을 생산하는 동안, 슬래그는 용융된 형태로 야금로에 존재한다. 용융 슬래그는 주기적으로 상기 로에서 가볍게 두드려져 과립모양 슬래그 생성물로 처리될 수 있다. 과립모양 슬래그는 콘크리트용 골재 및 결합재로서 사용되었으며, 최근에는 과립모양 슬래그를 오일 및 가스 생산에서의 프로판트(proppants)로서, 루핑 과립, 연마재 또는 촉매 지지체로서 사용하는데 관계되었다.
슬래그 과립은 전형적으로 습식 과립화 공정에 의해 수행되고, 물 분사를 사용하여 생산되며, 상기 물 분사는 슬래그의 스트림과 접촉하여 슬래그를 액적(droplets)으로 분산시키며, 상기 액적은 슬로싱 론더(sluicing launder) 아래로 전달된 다음 수집용 장소(pond)에 떨어지는 영역(yard)으로 운반되는 과립으로 고형화 된다.
상기 습식 과립화 공정 동안, 대량의 물이 용융 슬래그를 냉각하기 위해 슬래그에 가해진다. 상기 공정으로 생성된 폐수는 슬래그와 접촉하여 오염되며, 그 처리에는 추가 비용을 초래한다. 또한, 물 과립화는 종종 슬래그 과립의 생성을 초래하며, 상기 과립은 허용 불가능한 높은 수분 함량을 갖고 많은 용도에 부적합한 것으로 간주된다. 습식 슬래그 과립의 건조도 또한 추가 비용을 초래하며, 많은 경우에 경제적으로 실행 가능하지도 않다. 과립화 공정에 첨가된 물의 양을 제어함으로써 이 문제를 해결하기 위한 시도는 제한된 성공을 이룰 뿐이다. 황-함유 슬래그의 습식 과립화는 또한 허용할 수 없는 황-함유 가스의 높은 배출을 생성하는 것으로 알려져있다.
슬래그의 건식 과립화는 습식 과립화 공정과 관련된 일부 문제들을 극복한다. 건식 과립화 공정에서, 용융 슬래그는 일반적으로 압력 가스 스트림에 의해 또는 기계적 수단에 의해 분산 또는 분무 된다. 건식 과립화가 습식 과립화보다 적은 양의 물을 사용하고, 전형적으로 건조한 생성물을 생산한다 하더라도, 상기 건식 과립화 공정은 슬래그가 불량 액적-형성 성질을 가질 때 생성되는 슬래그를 저밀도 섬유로 구성된 다량의 슬래그 "울(wool)" 을 생성할 수 있다. 슬래그 울은 그 취급, 운반 및 복구가 어렵게 만드는 저 밀도 및 고 체적으로 된다. 극단적인 경우, 슬래그 울 형성 양이 90 중량% 까지 높아질 수 있다. 슬래그 울의 생성은 특히 고점도성 슬래그에 대해 문제를 일으키며, 슬래그 울을 생성하는 경향이 낮은 특정 유형의 슬래그로 건식 과립화의 용도, 특히 가스 분무의 용도를 한정한다.
또한, 공기로 분산하기가 어려운 두터운 스트림으로 모우려는 슬래그의 경향으로 인해서, 가스 분무화 장치에서 고속도 유속으로 슬래그를 처리하기가 어렵다. 또한, 슬래그 스트림의 두께는 공기 분무에 의해 생성된 입자의 크기에 영향을 받는다. 따라서, 슬래그 스트림의 두께에서의 불일치는 슬래그 과립의 입자 크기에 대한 제어의 부족을 초래할 수 있고, 매우 다양한 입자 크기의 분포를 갖는 생성물을 초래할 수 있다. 이런 문제를 피하기 위해, 가스 분무 공정은 그 유용성을 제한하는 소형으로 작동하려는 경향이 있다.
공지된 습식 및 건식 과립화 공정과 관련된 전술한 문제점을 피하는 슬래그 과립에 대한 간단하고, 경제성있는 실현가능한 공정에 대한 필요성이 남아있다.
하나의 양태에서는 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은: (a)야금 슬래그를 함유할 수 있는 용융 슬래그의 스트림을 제공하는 단계; (b)상기 슬래그에 제어된 양의 물을 더하는 단계; (c)고형화된 슬래그를 생성하도록 용융 슬래그의 스트림을 과립화 하는 단계를 포함하며; 상기 고형화된 슬래그는 실질적으로 건식 슬래그 과립 및 슬래그 울을 포함하며, 상기 공정에 의해 생성된 슬래그 울의 양은 제어된 양의 물을 더하지 않고, 용융 슬래그의 스트림을 과립화 하여 생성되는 양보다 적다. 예를 들어, 상기 공정에 의해 생성된 슬래그 울의 양은 고형화된 슬래그의 약 10 중량% 보다 적다.
일 실시예에서, 제어된 양의 물은 슬래그의 톤당 약 300 kg 미만이고, 슬래그의 톤당 약 100 kg 물 미만일 수 있다. 예를 들어, 제어된 양의 물은 실질적으로 건식 슬래그 과립이 약 5 중량% 미만의 물 함량을 갖도록 할 수 있다.
다른 실시예에서, 용융 슬래그의 스트림을 과립화 하는 단계는 가스를 포함할 수 있는 분무 유체의 스트림과 용융 슬래그의 접촉에 의해 용융 슬래그의 분산을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 제어된 양의 물의 적어도 일부는 분무 유체와 용융 슬래그의 접촉과 동시에 슬래그에 더해져, 상기 분무 유체가 제어된 양의 물을 부가로 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제어된 양의 물의 적어도 일부는 분무 유체와 용융 슬래그의 접촉에 앞서 용융 슬래그에 더해진다.
또 다른 실시예에서, 분산된 슬래그가 분무 챔버를 통해 상기 분무 챔버의 수집 영역에 도착하기 전에 투사되는 경우, 제어된 양의 물의 적어도 일부는 분무 유체와 용융 슬래그의 접촉 직후, 용융 슬래그에 더해진다.
또 다른 실시예에서, 용융 슬래그의 스트림을 과립화 하는 단계는 회전동작 기계적 요소와 용융 슬래그의 접촉에 의한 용융 슬래그의 분산을 포함한다.
또 다른 측면에서는 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 장치가 제공된다. 장치는: (a)용융 슬래그의 스트림을 수용하기 위한 상부 단부 및 용융 슬래그의 스트림을 배출하기 위한 하부 단부를 가진 경사면; (b)상기 경사면으로부터 배출된 용융 슬래그의 스트림 분산을 위해 경사면의 하부 단부에 위치한 분산 장치; (c)용융 슬래그에 제어된 양의 물을 더하기 위한 하나 또는 그 이상의 물 첨가 장치; 및 (d)상기 용융 슬래그의 분산으로 생성된 고형화 슬래그의 축척을 위한 분산 장치에 인접 위치한 수집 영역을 포함하며, 고형화 슬래그는 실질적으로 건식 슬래그 과립과 슬래그 울을 포함하며, 상기 슬래그 울의 양은 제어된 양의 물을 더하지 않고, 용융 슬래그의 스트림을 과립으로 하여 생성될 수 있는 양보다 적다.
일 실시예에서, 분산 장치는 용융 슬래그가 분무 유체의 스트림과 접촉하는 분무기를 포함한다. 예를 들어, 분산 장치는 가스 분무기를 포함할 수 있으며, 분무 유체는 가스를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 물 첨가 장치 중 적어도 하나는 가스가 경사면의 하부 단부에 인접하여 배치되며, 상기 가스 분무기와 연관되어, 상기 적어도 하나의 물 첨가 장치에 의해 더해진 제어된 양의 물 및 가스가 함께 분무 유체를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 가스 분무기는 송풍기를 포함하며, 경사면의 하부 단부에 인접하여 배치된 적어도 하나의 물 첨가 장치는 하나 또는 그 이상의 분사 노즐을 포함하며, 상기 분사 노즐은 경사면의 하부 단부 위 및/또는 아래에 배치된다.
또 다른 실시예에서, 분산 장치는 제1 회전동작 기계적 요소를 포함하며, 상기 물 첨가 장치 중 적어도 하나는 경사면의 상부 단부와 제1 회전동작 기계적 요소 사이에 배치된다.
또 다른 실시예에서, 슬래그 흐름 방향은 경사면의 상부 단부와 하부 단부 사이에 형성되며, 상기 경사면은 슬래그 흐름 방향에 대해 횡 방향의 폭을 갖고; 상기 장치는 부가로 상기 경사면의 폭을 가로지르는 용융 슬래그의 흐름을 분배하는 흐름 분배요소를 포함하고; 상기 흐름 분배요소는 경사면의 상부 단부와 제1 회전동작 기계적 요소 사이에 배치된다.
또 다른 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 물 첨가 장치는 경사면의 상부 단부와 흐름 분배요소 사이에서 슬래그 흐름방향을 따라 배치된다.
또 다른 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 물 첨가 장치는 경사면 위에 제공되며 경사면 쪽으로 하향하는 하나 또는 그 이상의 물 분사 노즐을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 흐름 분배요소는, 상기 경사면의 폭을 가로질러 연장되며 상기 경사면을 횡방향으로 가로질러 연장되는 축을 중심으로 회전할 수 있으며 실질적으로 경사면의 전체 폭을 가로질러 연장되는 제2 회전동작 기계적 요소를 포함하며, 갭으로 상기 경사면으로부터 간격을 두고 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 흐름 분배요소는 원통형이다.
다른 양태에서 제공된 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 장치는: (a)용융 슬래그의 스트림을 수용하기 위한 상부 단부와 용융 슬래그의 스트림을 배출하기 위한 하부 단부를 갖는 경사면, 슬래그 흐름 방향은 경사면의 상부 단부와 하부 단부 사이에 형성되며, 상기 경사면은 슬래그 흐름 방향에 대해 횡 방향의 폭을 갖고; (b)분무 가스를 갖고 경사면으로부터 배출되는 용융 슬래그의 스트림 분산을 위해 경사면의 하부 단부에 인접한 가스 분무기; (c)경사면의 폭을 가로지르는 용융 슬래그의 흐름을 분배하기 위한 흐름 분배요소, 상기 흐름 분배요소는 경사면의 상부 단부와 하부 단부 사이에 배치되며; 및 (d)상기 용융된 슬래그의 분산으로 생성된 고형화된 슬래그의 축척을 위한 가스 분무기에 인접 위치한 수집 영역을 포함하며, 상기 고형화된 슬래그는 실질적으로 건식 슬래그 과립을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 흐름 분배요소는 상기 경사면의 폭을 가로질러 연장되며 상기 경사면을 횡방향으로 가로질러 연장되는 축을 중심으로 회전 가능하며 실질적으로 경사면의 전체 폭을 가로질러 연장되며 갭으로 상기 경사면으로부터 간격을 두고 있는 회전동작 기계적 요소를 포함한다. 예를 들면, 흐름 분배요소는 원통형 일 수 있다.
다른 실시예에서, 가스 분무기는 경사면의 하부 단부 아래에 배치된다.
또 다른 실시예에서, 장치는 부가로 용융 슬래그의 과립화 전, 동안 및/또는 후 용융 슬래그에 물을 첨가할 목적으로, 경사면의 하나 또는 그 이상의 상부면 근방에 배치된 하나 또는 그 이상의 물 첨가 장치, 흐름 분배요소, 및/또는 가스 분무기를 포함한다.
또 다른 양태에서 제공된 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하는 공정은: (a)용융 슬래그의 스트림을 수용하기 위한 상부 단부와 용융 슬래그의 스트림을 배출하기 위한 하부 단부를 갖는 경사면을 따라 흐르는 용융 슬래그의 스트림을 제공하는 단계, 슬래그 흐름 방향은 경사면의 상부 단부와 하부 단부 사이에 형성되며, 상기 경사면은 슬래그 흐름 방향에 대해 횡 방향의 폭을 갖고; (b)경사면의 하부 단부에서 균일한 두께를 갖는 용융 슬래그의 스트림을 제공하도록, 경사면의 상부 단부와 하부 단부 사이에 배치된 흐름 분배요소로 경사면의 폭을 가로지르는 용융 슬래그의 흐름을 분배하는 단계; 및 (c)용융 슬래그의 스트림이 경사면의 하부 단부로부터 배출된 직후, 가스 분무기에서 나온 분무 가스와 용융 슬래그의 스트림을 분산하는 단계를 포함한다. 상기 공정은 부가로 슬래그의 톤 당 물 약 1.2 톤 까지의 양으로 용융 슬래그에 물을 더하는 단계도 포함할 수 있으며, 상기 물은 용융 슬래그의 스트림을 분산시키는 공정 전, 동안 및/또는 후에 첨가된다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시적인 방식으로 다음과 같이 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 장치를 예시한 도면이다.
도 1은 일 실시예에 따른 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 장치를 예시한 도면이다.
다음은 야금 공정으로 생성된 용융 슬래그로부터 실질적으로 건식 슬래그 과립물을 생성하기 위한 공정 및 장치에 관한 상세한 설명이다. 건식 슬래그 과립은 오일 및 가스 회수용 프로판트, 루핑 과립, 촉매 지지체, 연마제, 콘크리트 골재 및/또는 결합재로서 사용하기에 적합할 수 있다.
본원에 기재된 공정에 사용되는 출발 물질은 슬래그 조성물이다. 일반적으로 이런 조성물은 금속 생성을 위한 공정에서 나온 부산물이다. 본원에 기재된 공정에 사용하기 위한 슬래그 조성물은 이들이 유래되는 공정에 따른, 다양한 조성물을 가질 수 있다.
본원에서 사용된 슬래그 조성물은 다양한 조성 및 점도를 가질 수 있고, 그리고 철, 비철 슬래그를 포함할 수 있다. 철강 슬래그는 제철 및 제강에서 생성되며, 전형적으로 라임, 실리카, 알루미나 및 마그네시아를 포함하고, 또한 프리 아이언(free iron)을 포함할 수도 있다. 비철 슬래그는 구리, 니켈, 납 등의 비철 금속 생성을 위한 제련 공정에서 생성된다. 비철 슬래그는 다양한 양의 실리카, 산화철, 마그네시아 및 석회의 양을 변경하는 것을 포함할 수 있고, SiO2/CaO의 높은 비율로 인해서(즉, 낮은 염기성), 철 슬래그보다 더 산성인 경향이 있다.
슬래그는 용융 상태에서 야금로 내에서 유지된다. 용융 슬래그는 주기적으로 야금로에서 가동 슬래그 용기 또는 용융 론더 또는 런너 내로 가볍게 두드려지며, 용융 슬래그는 플랜트의 다른 영역으로 전달된다.
본원의 공정에서, 용융 슬래그의 스트림은 고형화된 건식 슬래그 과립을 생성하도록 과립화 된다. 전형적으로, 용융 슬래그의 스트림은 야금로로부터 과립화 장치로 직접적으로 전달되어, 용융 슬래그의 열 손실 및 고형화를 최소화하고, 고형화된 슬래그를 분쇄 및 재-용융하는 데 포함된 관련된 추가 비용을 피할 수 있다. 그러나, 이것이 상기 공정을 운영하는 데 필수적인 것은 아니다.
본원의 공정의 일부 양태에서, 제어된 양의 물이 울 형성을 감소시킬 목적으로 슬래그에 더해진다. 울 형성을 감소시키기 위한 물의 양은 슬래그의 톤 당 약 300 kg 미만, 즉 약 30 중량% 미만이다. 또한, 더욱 전형적으로, 울 형성을 감소시키기 위해 슬래그에 첨가되는 제어된 양의 물은 슬래그의 톤당 약 100kg 미만(10 중량%), 또는 슬래그의 톤 당 약 50 kg 미만(5 중량%)이다. 물이 울 형성의 감소를 위해 더해지는 경우, 이런 목적을 위한 물 첨가의 하한치는 슬래그의 톤당 약 5 kg이다.
본원의 공정의 다른 양태에서, 상기 슬래그는 울 형성의 영향을 받기 쉽지 않을 것이며, 이 경우 울 형성을 감소시키기 위한 목적으로 임의의 물을 첨가할 필요는 없을 수 있다. 예를 들어, 강철, 아연 또는 구리를 생성하기 위한 공정에서의 소정의 슬래그는 울 형성을 감소시키기 위한 물 첨가가 필요하지 않을 수 있다. 상기 공정의 이런 양태는 도 1에 도시된 장치와 관련하여 아래에서 논의된다.
본원의 공정에서 슬래그에 첨가된 물의 총량은, 예를 들어 경량 슬래그의 과립이 원하는 생성물인 경우, 슬래그의 팽창에 대한 물의 양을 포함하는 것이 좋다. 슬래그 팽창을 위해 첨가된 전형적인 물의 양은 슬래그(20-80 %)의 톤당 약 200-800 kg 이다. 팽창을 위한 물의 첨가가 있더라도, 본원의 공정은 일반적으로 슬래그의 톤당 물 약 6-10 톤을 사용하는 종래의 습식 과립 공정보다 훨씬 적은 양의 물을 사용한다.
과립화되는 슬래그 울 형성의 영향을 받기 쉬운 곳에서, 본 발명자는 상기 양의 물의 첨가가 슬래그 울의 형성에 상당한 감소를 초래하며, 상기 감소는 슬래그가 물의 첨가에 의해 조절되지 않는 등가의 가스 분무화 공정에 대해 적어도 약 30-50 중량% 정도인 것을 알아냈다. 감소량은 적어도 물의 부재(absence) 시에 슬래그 울 형성의 정도에 적어도 부분적으로 따른다. 본 발명자는 고형화된 슬래그가 대부분 슬래그 과립으로 구성되는 것을 의미하는, 고형화된 슬래그 약 5 중량% 의 낮은 수준으로 일부 공정에서 슬래그 울의 생성을 감소시킬 수 있음을 알아냈다.
또한, 본 공정에 의해 생성된 슬래그 과립은 약 5 중량% 미만, 전형적으로는 약 2 중량% 미만의 물 함량을 갖는 "건식" 과립이다.
이론에 구속시키고자 하는 것은 아니지만, 본 발명자들은 상기 양의 물을 첨가하여 슬래그의 점도를 떨어뜨릴 수 있어서, 분산 시 슬래그 울을 형성하려는 경향을 줄일 수 있다고 믿어진다. 이것은 일반적으로 물의 첨가가 반대의 효과를 나타낼 것으로, 즉 물 첨가는 슬래그가 냉각되게 하여 점도가 더 커질 것으로 예상하므로, 다소 놀랍고 직관에 반대되는 결과이다.
또한, 이론에 구속시키고자 하는 것이 아닌 설명으로, 본 발명자들은 점도 감소가 슬래그에서 실리케이트 망(silicate networks)의 해체를 초래할 수 있다고 믿는다. 이와 관련하여, 일부 슬래그의 높은 점도, 특히 산성 비철금속 슬래그는 슬래그에, 중합 실리케이트 망의 존재, 즉 연결된 SiO4 -4 사면체 유닛의 결과물인 것으로 여겨진다. 비철 슬래그는 따라서 불량한 분산성을 갖고, 상기 분산성은 이런 유형의 슬래그로부터의 판매 가능한 과립 생성물의 생성에 제한된 불량한 분산성(poor dispersibility)을 갖는다.
울 형성을 감소시키기 위해 고온 슬래그에 첨가된 물의 적어도 일부는 수소와 산소 원소로 분리되며 수산화물을 형성하도록 실리케이트 망에 가교 산소 원자와 반응한다. 이것은 실리케이트 망을 해체하여 슬래그에서의 중합도를 감소켜서, 슬래그의 점도를 감소시키고 분산시 슬래그 울을 형성하는 슬래그의 경향을 감소시킨다.
점도 감소에 더하여, 본 발명자들은 또한 상기 정의된 양의 슬러그에 대한 물의 첨가가 증가된 밀도, 증가된 유동성 및 증가된 과열을 포함하는 다른 이득을 가질 수 있다고도 믿는다.
증가된 슬래그의 밀도는 또한 실리카 망의 해체에 기인하는 것으로 생각된다. 이것은 밀도가 상호간의 관계로 있는 시스템의 몰 부피의 감소를 초래한다.
증가된 유동성은 용융물(점도/밀도)의 동점도(kinematic viscosity)에 반비례한다. 감소된 점도 및 증가된 밀도는 동점도를 감소시켜 용융물의 유동성을 증가시킬 것이다. 증가된 유동성은 분산하는 동안에 슬래그 울을 형성하는 슬래그의 경향을 감소시킬 것이다.
과열은 슬래그의 액상선 온도(liquidus temperature) 및 슬래그의 작동 온도 간의 차이로 정의된다. 산성 슬래그로의 물의 용해는 상기 액상선 온도를 감소시켜서, 증가된 과열을 초래한다. 높은 과열의 결과는 낮은 점도, 증가된 유동성, 용이한 분산, 및 감소된 슬래그 울 형성이 이루어진다.
점성 슬래그의 분무화는 또한 슬래그의 물리적 분열, 예를 들면 유압 충격, 필름-보일링 불안정성, 및 마이크로 폭발에 의해 초래될 수도 있다.
예를 들면, 분산 매체로의 물의 첨가는 운동량을 증가하여 "유압 충격"을 초래하며, 상기 유압 충격은 액적으로 용융 슬래그의 필라멘트를 분쇄하는데 도움을 준다.
필름-보일링 불안정성은 용융 슬래그의 표면에 수증기의 막에서 초래된다. 필름 두께의 진동은 충분한 운동량이 용융물의 표면이 작은 조각을 형성하고, 성장하고 분리될 파형으로 왜곡되도록 융융물에 가해지게 한다. 필름 파형은 이들이 붕괴할 때까지 전파 및 확장되어서, 슬래그 필라멘트의 추가 분열을 초래할 것이다.
마이크로 폭발은 슬래그와 직접적으로 혼합되어 슬래그 필라멘트의 추가 분열을 초래하는 물에 대한 과열동작으로 발생한다.
메커니즘에 의한 향상된 분산능력과 관계없이, 본 공정은 다양한 점성 정도를 갖는 광범위한 슬래그에 적용할 수 있는 것이다. 이들 슬래그 중 일부는 과거에 판매할 수 있는 생성물로 효과적으로 처리되지 않았다.
본 공정에 따라서, 용융 슬래그의 스트림은 고형화된 슬래그를 생성하도록 과립화 되며, 상기 슬래그는 실질적으로 건식 슬래그 과립을 포함하며 어느 정도 양의 슬래그 울을 포함할 수도 또는 포함하지 않을 수도 있다. 슬래그를 과립화 하는 수단은 가변적이다.
특정 실시예에서, 용융 슬래그의 스트림은 분무 유체의 스트림과 용융 슬래그의 접촉에 의해 분산된다. 분무 유체는 하나 또는 그 이상의 송풍기 또는 노즐로부터의 가스의 스트림을 포함할 수 있고, 상기 유체는 유체가 분무 챔버를 통해 떨어질 때 용융 슬래그의 스트림으로 향하게 있다. 분무 유체는 동시적으로 액적으로 슬래그를 분산하여, 고형화 상태로 액적을 냉각하여서, 고형 슬래그 과립을 형성한다. 분무 유체를 가진 용융 슬래그의 분산은 비교적 작은 입자 크기 및 좁은 입자 분포를 갖는 고형 슬래그 과립을 초래한다. 이런 입자의 다양한 최종 용도는 슬래그 프로판트, 루핑 과립 및 촉매 지지체를 포함한다.
다른 실시예에서, 용융 슬래그의 스트림은 챔버 내에 배치된 회전동작 기계적 요소와 용융 슬래그의 접촉에 의해 분산된다. 수많은 유형의 회전 요소가 종래 기술에서 알려져 있으며, 회전 평판, 회전 밴(vaned) 드럼 또는 임펠러, 등을 포함한다. 이런 유형의 장치에서, 용융 슬래그는 회전 요소와 접촉하는 상태가 되어, 챔버를 통해 투사되며, 그 투사는 슬래그가 액적으로 분리하게 하며 수집 영역에서 둔덕지(heap)에 도착하기 전에 과립으로 고형화된다. 회전동작 기계적 요소에 의한 용융 슬래그의 분산은 비교적 넓은 입자 분포 및 약 21 mm 까지의 직경을 갖는 슬래그 과립을 초래한다. 그런 입자는 콘크리트 조성물에 골재로서 사용될 수 있다.
슬래그 울 형성을 감소시키기 위한 제어된 양의 물은 공정의 하나 또는 그 이상의 단계에서 첨가될 수 있다. 특히, 제어된 양의 물은 슬래그 분산에 앞서, 동시적으로, 및/또는 직후에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 분산된 슬래그가 분무 챔버를 통해 투사되어 분무 챔버의 수집 영역에 도착되기 전에, 용융 슬래그가 분무 유체와 접촉하여 분산되는 곳에서, 제어된 양의 물이 분무 유체와 용융 슬래그가 접촉과 동시적으로 및/또는 직후에 슬래그에 첨가될 수 있다. 슬래그가 동시적으로 분무 유체와 제어된 양의 물과 접촉될 때, 상기 물이 분무 유체에 혼입될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
제어된 양의 물이 과립화 단계 전에 용융 슬래그에 대신하여 첨가될 수 있다. 본 발명자들은 개선된 분산성 및 감소된 울 형성이 제어된 양의 물이 과립화 단계와 동시에, 직전에, 및/또는 직후에 첨가되는 경우에 제공되는 것으로 관찰되었더라도, 분산에 앞서 용융 슬래그에 또는 슬래그 상에 물의 증가된 체류시간은 일부 유형의 슬래그에게는 유익할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 공정은 광범위한 슬래그 조성물에 채택될 수 있으며, 다양한 크기의 슬래그 입자를 생성할 수 있다. 다양한 다른 변형은 슬래그를 특정 용도에 적합하게 만들도록 용융 슬래그로 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이런 변형은 화학적 조성 및 과립 형상을 변경하는 변형과 마찬가지로, 슬래그를 팽창시켜 밀도가 변한 과립을 생성하는 것도 포함한다. 이러한 변형은 2014년 6월 3일 출원되고 발명의 명칭 "과립 슬래그 생산 및 그 생산 공정"인 미국 가특허출원 62/007,180호에 자세히 설명되어 있으며, 그 전체 기술내용이 참고 문헌으로서 본 명세서에 포함되어 있다.
추가적인 이점으로, 본 공정은 습식 과립화 공정과 비교하여 이산화황 및 황화수소와 같은 황-함유 가스의 배출이 감소 될 수 있다. 이와 관련하여, 슬래그의 공기 분무는 슬래그에 황을 산화하고, 또한 황을 흡수하는 더 큰 용량을 갖도록 슬래그의 특성을 변경한다. 그 결과, 더 많은 황이 슬래그에 남아 있고, S02 또는 H2S 로서 배출되는 양은 줄어들었다.
상술된 공정을 수행하기 위한 장치를 도면을 참조하여 이하에 설명한다.
도 1은 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 장치(10)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 장치(10)는, 용융 슬래그(16)의 스트림을 수용하기 위한 상부 단부(14) 및 용융된 슬래그(16)의 흐름을 배출하기 위한 하부 단부(18)를 갖는 경사면(12)을 포함한다. 경사면(12)은 경사면(12)의 상부 단부(14)로부터 하부 단부(18)로 슬래그(16)의 스트림의 중력 흐름이 이루어지게 경사진다. 따라서, 슬래그의 흐름 방향은 경사면(12)의 상부 및 하부 단부(14, 18) 사이로 한정된다. 슬래그 유량은 일반적으로 약 45도의 경사각으로 약 0.1-10 톤/분 이다. 경사면(12)은 약 0.2-4 미터의 폭 및 약 1.5-2 미터의 길이를 가질 수 있고, 경사면(12)을 따라 흐르는 슬래그의 체류 시간은 약 3-10 초 인 것이 좋다. 이들 매개변수는 슬래그 특성에 어느 정도 따르는 것임을 이해할 수 있을 것이다.
상기 경사면(12)은 내열성 재료로 구성되고, 용융 슬래그(16)의 스트림을 유지하기 위한 측부를 갖는 공급 통로의 평면 기부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 용융 슬래그는 슬래그 용기 또는 론더(launder)(20)에 의해 장치(10)로 야금로(metallurgical furnace)(도시되지 않음)로부터 운반되며, 상기 용기 또는 론더는 용융 슬래그를 경사면(12)의 상부 단부(14)로 공급한다.
분산 장치는 경사면(12)의 하부 단부(18)에 또는 그 아래에 배치된다. 본 실시예에서, 분산 장치는 분무 챔버(24)에서, 경사면(12)의 하부 단부(18) 바로 아래에 배치된 분무기(22)를 포함한다. 경사면(12)의 하부 단부(18)로부터 슬래그가 배출되어 챔버(24)를 통한 떨어짐이 있을 때 분무기(22)가 용융 슬래그 스트림(16)으로 분무 유체의 스트림이 향해 분무한다.
분무기(22)는 가스 입구(44), 분무 송풍기(46), 실질적으로 경사면(12)의 폭과 동일한 폭의 분무 노즐(23), 및 분무 송풍기(46)를 분무 노즐(23)에 연결하는 덕트(48)를 포함한다. 분무 유체는 가변 조성물이며, 하나 또는 그 이상의 공기, 증기, 액체 물, 불활성 가스, 재활용 공정 가스 등을 포함할 수 있다. 가스는 압축 공기 또는 대기압에 공기가 될 수 있다. 예를 들면, 가스는 대기압에 있을 때, 분무기(22)는 물에 대해 약 80 인치 또는 약 20 kPa 미만의 최대 총 압력 상승을 생성할 수 있는 공통 송풍기(46)를 포함할 수 있다.
분무 유체는 용융 슬래그(16)의 하강 스트림과 접촉하여, 챔버(24)를 통해 투사되는 액적(droplets)으로 용융 슬래그를 분산한다. 상기 액적은 냉각되어 그들이 챔버(24)를 통해 투사되어 분무기(22)에 인접한 수집 영역(30)에 도착함으로서 고형화 된다. 고형화된 슬래그는 수집 영역(30)에 축척되며, 대부분 실질적으로 건식 슬래그 과립을 포함한다.
장치(10)는 부가로 경사면(12)의 폭을 가로지르는 용융 슬래그의 흐름을 분배 또는 확산하는 흐름 분배요소도 포함하며, 상기 폭은 슬래그 흐름 방향에 대한 횡 방향으로 정의한다. 전술한 바와 같이, 슬래그는 공기로 분산시키기가 어려운 두터운 스트림으로 모여지려는 경향이 있고, 따라서 높은 유속에서 슬래그를 처리하는 건식 과립화 장치의 능력을 제한하며, 그 크기를 제한한다. 본 발명자들은 장치(10)에 흐름 분배요소를 혼입시켜서 경사면(12)의 폭을 가로지르는 용융 슬래그의 흐름을 분배하여, 슬래그 스트림(16)의 두께를 감소시키고 일단 분무기(22)에 도달하면 분산하기 용이하게 제조할 수 있음을 알아냈다. 흐름 분배요소는 경사면(12)의 하부 단부(18)로부터 배출된 슬래그 스트림(16)의 두께가 비교적 균일하게 경사면(12)의 폭을 가로지르고 그리고 분무기 노즐(23)의 폭을 가로지르게 하는 데 도움을 준다. 전술한 바와 같이, 이것은 슬래그 과립의 입자 크기 및 입자크기 분포를 제어하는 데 도움을 준다. 또한, 슬래그 스트림의 두께를 더 균일하게 하여, 흐름 분배요소가 분무기(22)에 의해 생성된 슬래그 울의 양을 감소하는 데 도움을 주며, 제어된 양의 물이 슬래그 울 형성을 감소시킬 목적에 관한 필요 여부와는 관계없다.
흐름 분배요소는 다양한 형태를 취할 수 있으며, 그 예를 들면 슬래그 흐름을 분배하기 위해 경사면(12)상에 형성된 하나 또는 그 이상의 직립 리브 또는 다른 요소들, 또는 경사면(12) 위에 배치되며 경사면(12)의 폭을 가로질러 연장된 고정 바(bar) 또는 회전 요소가 있다. 흐름 분배요소는 경사면의 상부 및 하부 단부(14, 18) 사이에 배치되며, 또한 분무기(22)의 상류에도 배치된다. 예시된 실시예에서는 흐름 분배요소가 경사면(12)의 폭을 가로질러 연장하는 회전축을 가진 원통형 롤러(32)의 형태로 회전 요소를 포함한다. 롤러(32)는 중실(solid)이거나 또는 중공, 수냉 드럼을 포함할 수 있고, 시계방향 또는 반시계방향 중 어느 한 방향으로 회전할 수 있다. 롤러(32)는 실질적으로 경사면(12)의 전체 폭을 가로질러 연장하며, 갭(34)으로 경사면으로부터 간격을 두고 있어서, 경사면(12)의 폭을 균일하게 가로질러 슬래그 스트림(16)을 분배하며, 슬래그 스트림(16)의 두께를 갭(34)의 높이로 감소시킨다. 갭(34)의 높이가 다른 유형의 슬래그에 대해 조정될 수 있도록, 롤러(32)의 높이를 조절할 수 있다. 흐름 분배요소는 슬래그 스트림(16)을 더욱 균일하게 할 수 있게 하여서, 경사면(12)의 폭을 가로지르는 슬래그의 유량이 비교적 일정하며, 상기 장치(10)의 용량은 경사면(12)의 폭과 분무기(22)에 의해서만 제한되게 한다.
슬래그 울 형성을 감소시키기 위한 제어된 양의 물을 요구하는 경우에는, 장치(10)에서 하나 또는 그 이상의 장소에 더해질 수 있다.
예를 들면, 제어된 양의 물의 일부 또는 전부가 분무기(22)에 의해 분산될 때, 및/또는 분무기(22)에 의해 분산된 직후, 상기 용융 슬래그에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 물 첨가 장치(들)는 분무 유체가 기체 및/또는 액체 형태의 분무 가스 및 물 양쪽을 포함하도록 분무기(22)와 관련될 수 있다. 예시된 실시예에서, 물 첨가 장치는 분무기(22)가 그를 통해 액체의 물을 수용하는 물 도관(26)을 포함하며, 부가하여 물이 분무기(22)에 의해 생성된 공기 흐름부로 분산되는 하나 또는 그 이상의 분사 노즐(28)을 포함할 수 한다. 분무 유체에 첨가할 수 있는 그 밖의 것으로는 상술한 미국 가출원번호 62/007,180호에 보다 완전하게 기재되어 있는 바와 같이 탄소, 금속 탄산염 및/또는 금속 산화물을 포함한다. .
장치(10)는 또한 하류 근방, 분무 챔버(24) 내이며 경사면(12)의 하부 단부(18)와 분무기(22) 위에 배치된 하나 또는 그 이상의 물 노즐(40)도 포함하며, 상기 노즐을 통해 고압 분사 물이 분무기(22)에 의해 투사되는 분산된 슬래그 과립으로 향할 수 있어서, 이들이 챔버(24)를 통해 투사되어, 수집 영역(30)에 도착하기 전에 과립을 급냉하여 세분화하는 목적을 달성할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 노즐(40)로부터의 물 분사는 슬래그 울의 형성을 최소로 하면서 과립 생성물의 생산을 보장할 수 있게 한다.
장치(10)는 또한 경사면(12)의 상부 단부(14)와 원통형 롤러(32)와의 사이에 배치된 하나 이상의 물 분사 노즐(36)도 포함하며, 상기 노즐은 롤러(32)의 상류 근방에 배치되는 것이 좋다. 이들 노즐(36)은 위로 간격을 두고 있으며 경사면(12)을 향해 하향하여 지향되며, 슬래그 스트림(16)의 상부에 물을 분사한다. 노즐(36)에서 나오는 물은 주로 슬래그 스트림(16) 안으로 확산되어 전술한 바와 같이 열-물성(thermo-physical properties)을 변경하도록 슬래그와 반응한다. 소정의 공정에서, 하나 또는 그 이상 세트의 노즐(28, 36, 40)이 작동될 수 있다. 이것은 제어된 양의 물이 슬래그 스트림(16)에 더해지는 점에서 유연성을 제공한다.
슬래그의 열-물성을 변경하기 위해 더해진 제어된 양의 물에 더하여, 장치(10)는 다른 목적을 위해 물을 더하는 추가적인 물 첨가 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감소된 밀도, 다공성 내부, 및/또는 다공성 외관을 가진 슬래그 과립을 생성하고자 하는 경우, 슬래그 확장의 목적으로 슬래그 내로 추가 량의 물을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 목적을 위하여, 슬래그 확장의 목적에 더해진 추가 량의 물은 슬래그의 열-물성을 변경하도록 하나 또는 그 이상 세트의 노즐(28, 36, 40)을 통해 추가되는 제어된 양의 물과는 분리 및 구별되게 하는 것을 고려한다.
도 1에 도시된 바와 같이 장치(10)는 경사면(12)의 상부 단부(14)에서 하나 또는 그 이상의 물 노즐(38)을 포함할 수 있으며, 그 영역에서 슬래그 스트림(16)이 론더(20)로부터 수용되며 경사면(12) 상에 축척된다. 노즐(38)로부터 나온 물은 경사면(12)의 상부 단부(14)에서 슬래그 스트림(16) 밑으로 투사되어서, 물은 주로 증기로 변환되어 공극을 형성하며 슬래그 스트림(16)을 통해 상향하여 상승함으로서 슬래그를 확장시킨다. 확장된 슬래그가 분산되면서, 내부 공극을 갖고 선택적으로 다공질 외부 면을 갖는, 감소된 밀도의 슬래그 과립을 생성할 것이다.
장치(10)는 또한 슬래그를 분산시키는 동안 발생하는 가스를 냉각하기 위한 안개형 분무(mist)를 생성할 목적으로 분무기(22)의 하류, 분무 챔버(24)에 배치된 하나 이상의 물 노즐(42)도 포함할 수 있다. 가스는 덕트(50)를 통해 챔버(24)로부터 배출될 수 있으며, 상기 덕트(50)는 가스로부터 열을 회수하기 위해 에너지 회수 장치(52)에 연결된다. 열회수 장치(52)에 의해 생성된 냉각 가스는 덕트(54)를 통해 분무 송풍기(46)로 재순환 될 수 있다.
분무기(22) 보다는, 장치(10)가 슬래그를 분산시키기 위해 경사면의 하부 단부(18)에서 회전동작 기계적 요소(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 회전 요소는 그 외면 상에서 베인, 스피닝 디스크, 스피닝 컵, 등을 갖는 원통형 회전 드럼을 포함할 수 있다. 장치(10)가 회전 요소를 포함하는 경우, 제어된 양의 물(36)이 원통형 롤러(32)에 인접하여 배치된 하나 또는 그 이상의 노즐 및/또는 경사면(12)의 하부 단부(18)의 바로 하류 및 단부 위에 배치된 물 노즐(40)을 통해 슬래그 스트림(16)에 인가된다.
예
약 2.03 포이즈의 점도 및 약 1500 ℃의 온도를 가진 실리코망가니즈(silicomanganese) 슬래그를 장치(10)와 유사하지만, 원통형 롤러(32)를 갖지 않은 장치에서 분산시켰다. 경사면(12)을 따라 있는 슬래그 스트림(16)의 유량은 2.0 톤/분 이었다. 분무기(22)는 1800 ㎥/분 의 분무 공기의 유량을 생성하기 위한 공기 송풍기를 포함한 것이다.
슬래그 스트림(16)은 먼저 물을 사용하지 않고(물 유량 = 0kg 물/t 슬래그) 분무 된다. 이것은 약 50 중량% 까지 슬래그 울의 형성을 초래하며, 슬래그 과립은 균형진다.
슬래그 스트림은 공기와 물을 포함한 분무 유체로 분무되며, 상기 물은 분무기에 배치된 분무 노즐(28)을 통해 공기에 더해진다. 물은 100 kg/분(50 kg 물/톤 슬래그) 의 비율로 분무 공기 흐름부에 주입했다. 이것은 최적하게 달성할 수 있는 울 5 중량% 미만의 슬래그 울 형성 및, 20 중량% 미만으로 슬래그 울 형성의 감소를 초래했다.
본 발명은 소정의 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명은 첨부 청구범위 내에 떨어질 수 있는 모든 실시예들을 포함한다.
Claims (31)
- 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 방법은:
(a)용융 슬래그의 스트림을 제공하는 단계;
(b)상기 슬래그에 제어된 양의 물을 첨가하는 단계;
(c)고형화된 슬래그를 생성하도록 용융 슬래그의 스트림을 과립화하는 단계를 포함하며;
상기 고형화된 슬래그는 실질적으로 건식 슬래그 과립 및 슬래그 울을 포함하며, 상기 방법에 의해 생성된 슬래그 울의 양은 제어된 양의 물을 첨가하지 않고, 용융 슬래그의 스트림을 과립화 하여 생성되는 양보다 적은 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
제어된 양의 물은 슬래그의 톤당 약 300 kg 미만의 물인 것을 특징으로 하는 방법. - 제2항에 있어서,
제어된 양의 물은 슬래그의 톤당 약 100 kg 미만의 물인 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
제어된 양의 물은 실질적으로 건식 슬래그 과립이 약 5 중량% 미만의 물 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
용융 슬래그의 스트림을 과립화 하는 단계는 분무 유체의 스트림과 용융 슬래그의 접촉에 의해 용융 슬래그를 분산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 분무 유체는 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제5항 또는 제6항에 있어서,
제어된 양의 물의 적어도 일부분은 분무 유체와 용융 슬래그의 접촉과 동시에 슬래그에 더해지는 것을 특징으로 하는 방법. - 제7항에 있어서,
상기 분무 유체가 제어된 양의 물을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
제어된 양의 물의 적어도 일부분은 분무 유체와 용융 슬래그의 접촉에 앞서 용융 슬래그에 더해지는 것을 특징으로 하는 방법. - 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
분산된 슬래그가 분무 챔버를 통해 분무 챔버의 수집 영역에 도착하기 전에 투사되는 경우, 제어된 양의 물의 적어도 일부분은 분무 유체와 용융 슬래그의 접촉 직후, 용융 슬래그에 더해지는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융 슬래그는 야금 슬래그인 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제4항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
용융 슬래그의 스트림을 과립화 하는 단계는 회전동작 기계적 요소와 용융 슬래그의 접촉에 의한 용융 슬래그의 분산을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법에 의해 생성된 슬래그 울의 양은 고형화된 슬래그의 약 10 중량% 미만인 것을 특징으로 하는 방법. - 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 장치는:
(a)용융 슬래그의 스트림을 수용하기 위한 상부 단부 및 용융 슬래그의 스트림을 배출하기 위한 하부 단부를 가진 경사면;
(b)상기 경사면으로부터 배출된 용융 슬래그의 스트림 분산을 위해 경사면의 하부 단부에 위치한 분산 장치;
(c)용융 슬래그에 제어된 양의 물을 더하기 위한 하나 또는 그 이상의 물 첨가 장치; 및
(d)상기 용융 슬래그의 분산으로 생성된 고형화 슬래그의 축척을 위한 분산 장치에 인접한 수집 영역을 포함하며,
고형화 슬래그는 실질적으로 건식 슬래그 과립과 슬래그 울을 포함하며, 상기 슬래그 울의 양은 제어된 양의 물을 더하지 않고, 용융 슬래그의 스트림을 과립으로 하여 생성될 수 있는 양보다 적은 것을 특징으로 하는 장치. - 제14항에 있어서,
분산 장치는 용융 슬래그가 분무 유체의 스트림과 접촉하는 분무기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제15항에 있어서,
분산 장치는 가스 분무기를 포함하며, 분무 유체는 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제16항에 있어서,
상기 물 첨가 장치 중 적어도 하나는 경사면의 하부 단부에 인접하여 배치되어, 상기 가스 분무기와 연관되어서, 적어도 하나의 물 첨가 장치에 의해 첨가된 제어된 양의 물 및 가스가 함께 분무 유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제17항에 있어서,
가스 분무기는 송풍기를 포함하며, 경사면의 하부 단부에 인접하여 배치된 적어도 하나의 물 첨가 장치는 하나 또는 그 이상의 분사 노즐을 포함하며, 상기 분사 노즐은 경사면의 하부 단부 위 및/또는 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제14항에 있어서,
분산 장치는 제1 회전동작 기계적 요소를 포함하며, 상기 물 첨가 장치 중 적어도 하나는 경사면의 상부 단부와 제1 회전동작 기계적 요소 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제19항에 있어서,
슬래그 흐름 방향은 경사면의 상부 단부와 하부 단부 사이에 형성되며, 상기 경사면은 슬래그 흐름 방향에 대해 횡 방향의 폭을 갖고;
상기 장치는 부가로 상기 경사면의 폭을 가로지르는 용융 슬래그의 흐름을 분배하는 흐름 분배요소를 포함하고;
상기 흐름 분배요소는 경사면의 상부 단부와 제1 회전동작 기계적 요소 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제20항에 있어서,
하나 또는 그 이상의 물 첨가 장치는 경사면의 상부 단부와 흐름 분배요소 사이에서 슬래그 흐름방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제21항에 있어서,
하나 또는 그 이상의 물 첨가 장치는 경사면 위에 제공되며 경사면 쪽으로 하향하는 하나 또는 그 이상의 물 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제22항에 있어서,
상기 흐름 분배요소는, 상기 경사면의 폭을 가로질러 연장되며 상기 경사면을 횡방향으로 가로질러 연장되는 축을 중심으로 회전할 수 있으며, 실질적으로 경사면의 전체 폭을 가로질러 연장되는 제2 회전동작 기계적 요소를 포함하며, 갭으로 상기 경사면으로부터 간격을 두고 있는 것을 특징으로 하는 장치. - 제23항에 있어서,
상기 흐름 분배요소는 원통형인 것을 특징으로 하는 장치. - 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하기 위한 장치는:
(a)용융 슬래그의 스트림을 수용하기 위한 상부 단부와 용융 슬래그의 스트림을 배출하기 위한 하부 단부를 갖는 경사면, 슬래그 흐름 방향은 경사면의 상부 단부와 하부 단부 사이에 형성되며, 상기 경사면은 슬래그 흐름 방향에 대해 횡 방향의 폭을 갖고;
(b)분무 가스를 갖고 경사면으로부터 배출되는 용융 슬래그의 스트림 분산을 위해 경사면의 하부 단부에 인접 배치된 가스 분무기;
(c)경사면의 폭을 가로지르는 용융 슬래그의 흐름을 분배하기 위한 흐름 분배요소, 상기 흐름 분배요소는 경사면의 상부 단부와 하부 단부 사이에 배치되며; 및
(d)상기 용융된 슬래그의 분산으로 생성된 고형화된 슬래그의 축척을 위한 가스 분무기에 인접 위치된 수집 영역을 포함하며, 상기 고체화 슬래그는 실질적으로 건식 슬래그 과립을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제25항에 있어서,
상기 흐름 분배요소는 상기 경사면의 폭을 가로질러 연장되며, 상기 경사면을 횡방향으로 가로질러 연장되는 축을 중심으로 회전 가능하며, 실질적으로 경사면의 전체 폭을 가로질러 연장되며, 갭으로 상기 경사면으로부터 간격을 두고 있는 회전동작 기계적 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제26항에 있어서,
상기 흐름 분배요소는 원통형인 것을 특징으로 하는 장치. - 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
가스 분무기는 경사면의 하부 단부 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 부가로 용융 슬래그의 과립화 전, 동안 및/또는 후 용융 슬래그에 물을 첨가할 목적으로, 경사면의 하나 또는 그 이상의 상부면 근방에 배치된 하나 또는 그 이상의 물 첨가 장치, 흐름 분배요소, 및/또는 가스 분무기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 실질적으로 건식 슬래그 과립을 생성하는 방법은:
(a)용융 슬래그의 스트림을 수용하기 위한 상부 단부와 용융 슬래그의 스트림을 배출하기 위한 하부 단부를 갖는 경사면을 따라 흐르는 용융 슬래그의 스트림을 제공하는 단계, 슬래그 흐름 방향은 경사면의 상부 단부와 하부 단부 사이에 형성되며, 상기 경사면은 슬래그 흐름 방향에 대해 횡 방향의 폭을 갖고;
(b)경사면의 하부 단부에서 균일한 두께를 갖는 용융 슬래그의 스트림을 제공하도록, 경사면의 상부 단부와 하부 단부 사이에 배치된 흐름 분배요소로 경사면의 폭을 가로지르는 용융 슬래그의 흐름을 분배하는 단계; 및
(c)용융 슬래그의 스트림이 경사면의 하부 단부로부터 배출된 직후, 가스 분무기에서 나온 분무 가스와 용융 슬래그의 스트림을 분산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제30항에 있어서,
슬래그의 톤 당 물 약 1.2 톤 까지의 양으로 용융 슬래그에 물을 더하는 단계도 포함하며, 상기 물은 용융 슬래그의 스트림을 분산시키기 전, 분산시키는 동안 및/또는 분산시킨 후에 더해지는 것을 특징으로 하는 방법.
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