KR20240019308A - 입상 응고 슬래그의 제조 방법 및 그의 제조 설비열 - Google Patents
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Abstract
응고 슬래그에 대한 열 회수 처리, 증기 에이징 처리, 탄산화 처리 등의 슬래그 처리를 효율적으로 행할 수 있는 입상 응고 슬래그의 제조 방법 및 입상 응고 슬래그의 제조 설비열을 제안한다. 주형(1) 내에 용융 슬래그(S2) 및 고형물(S1, M)을 공급하고, 주형(1) 내에 있어서 고형물(S1, M) 상호 간의 극간을 용융 슬래그(S2)로 채운 상태에서 용융 슬래그(S2)의 응고를 진행시켜 고액 혼합 응고물(S)을 제작하는 혼합 응고물 제작 공정과, 혼합 응고물(S)을 입상으로 파쇄하여 혼합 파쇄물(Sg)을 제작하는 슬래그 파쇄 공정과, 혼합 파쇄물(Sg)을 입도 또는 재질에 따라서 복수의 혼합 파쇄물군으로 분리하여 입상 응고 슬래그를 얻는 분리 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 입상 응고 슬래그(granular solidified slag)의 제조 방법 및 이 제조에 적합한 제조 설비열에 관한 것이다.
예를 들면, 고로법(blast furnace method)에 의한 제철 프로세스에서는, 철강 제품의 부산물로서 대량의 슬래그가 발생한다. 일반적으로, 이 슬래그는, 수쇄 처리(water granulation treatment)나 증기 에이징 처리 등에 의해 품질 제어를 행한 후에 상품화되고 있다. 즉, 고로 슬래그의 대부분은, 수쇄 처리되어, 고로 수쇄 슬래그로서 시멘트용 원료로서 사용된다. 또한, 제강 슬래그(steelmaking slag)에 대해서는, 미리 증기 에이징 처리에 의해 유리 산화칼슘(f-CaO)의 수화 팽창을 촉진시킨 후에, 노반재(base course material)용 등의 용도로 사용되고 있다.
한편, 최근의 이산화탄소(CO2) 배출 삭감의 관점에서, 슬래그의 새로운 가치가 주목되고 있다. 예를 들면, 용융 슬래그는 약 1.8GJ/t-slag의 열을 보유하고 있어, 슬래그로부터 열 회수를 행함으로써, 에너지 절약화에 의한 CO2의 삭감이 기대되고 있다. 또한, 슬래그 중의 f-CaO의 탄산화에 대해서도, CO2의 고정화 기술의 하나로서 기대되고 있다. 그러나, 이들 슬래그 처리 방법은, 상기 슬래그를 상품화하기 위한 프로세스와 양립하지 않는 경우가 많아, 실용화에는 많은 과제를 갖는다.
용융 슬래그가 보유하는 열을 회수하는 프로세스로서, 예를 들면 특허문헌 1에는, 주형을 이용하여 고로 슬래그를 판 형상으로 응고시키고, 이어서 판 형상의 응고 슬래그를 열간 파쇄한 후, 파쇄한 응고 슬래그를 슬래그의 열 회수 설비에 충전하여 슬래그가 보유하는 열을 회수하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에 의하면, 슬래그의 열 회수에 의한 에너지 절약 효과가 얻어짐과 함께, 슬래그 상품으로서 저흡수율 또한 내마모성이 우수한 치밀한 골재를 제조할 수 있다.
한편, 슬래그 중의 f-CaO를 탄산화하는 프로세스로서, 예를 들면 특허문헌 2에는, 슬래그 중의 Ca를 산액을 이용한 습식 처리로 추출한 후, CO2와 반응시켜 탄산화하여, CO2를 고정화하는 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3 및 특허문헌 4에는, 응고한 고온의 제강 슬래그에 살수하여 제강 슬래그에 대하여 증기 에이징 처리를 실시할 때에, CO2를 공급하여, 제강 슬래그에 포함되는 f-CaO를 탄산화하는 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 방법에 있어서는, 주형을 이용하여 제작된 응고 슬래그는 치밀하고 강도가 높기 때문에, 응고 슬래그를 열간 파쇄하는 것이 어렵다. 응고 슬래그의 열간 파쇄를 충분히 행할 수 없는 경우에는, 파쇄 후의 응고 슬래그가 조립화하여 슬래그의 총 표면적이 작아지기 때문에, 슬래그로부터의 열 회수를 효율적으로 행할 수 없다.
특허문헌 2에 기재된 방법에서는, SiO2, Al2O3 등을 포함하는 Ca 추출 잔사가 다량으로 발생한다. 산액을 이용한 습식 처리 후의 추출 잔사는, 통상은 입상으로는 되지 않기 때문에, 노반재 등의 제품으로서 사용할 수 없다.
특허문헌 3 및 특허문헌 4에 기재된 방법에 대해서, 특허문헌 3 및 특허문헌 4에는, 증기 에이징 처리 및 탄산화 처리를 효율적으로 행하기 위한 열간에서의 슬래그 입자의 사이즈의 조정 방법에 대해서는 상세하게 개시되어 있지 않다. 그 때문에, 예를 들면 슬래그가 비교적 큰 괴상(塊狀)이고, 슬래그의 질량에 대한 슬래그의 총 표면적이 작은 경우에는, 증기 에이징 처리 및 탄산화 처리에 시간을 필요로 하여, 증기 에이징 처리 및 탄산화 처리를 효율적으로 행할 수 없다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그의 목적으로 하는 바는, 응고 슬래그에 대한 열 회수 처리, 증기 에이징 처리, 탄산화 처리 등의 슬래그 처리를 효율적으로 행할 수 있는 입상 응고 슬래그의 제조 방법 및 입상 응고 슬래그의 제조 설비열을 제안하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하는 본 발명은, 이하와 같다.
[1] 주형 내에 용융 슬래그 및 고형물을 공급하고, 상기 주형 내에 있어서 상기 고형물 상호 간의 극간을 상기 용융 슬래그로 채운 상태에서 상기 용융 슬래그의 응고를 진행시켜 혼합 응고물을 제작하는 혼합 응고물 제작 공정과,
상기 혼합 응고물을 입상(granular form)으로 파쇄하여 혼합 파쇄물을 제작하는 파쇄 공정과,
상기 혼합 파쇄물을 입도(grain size) 또는 재질에 따라서 복수의 혼합 파쇄물군으로 분리하여 입상 응고 슬래그를 얻는 분리 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[2] 상기 혼합 응고물 제작 공정은, 상기 용융 슬래그 및 상기 고형물을 공급한 후, 상기 고형물을 상기 주형의 저부(底部)를 향하여 압입하는 압입 공정을 추가로 포함하는, 상기 [1]에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[3] 상기 복수의 혼합 파쇄물군 중, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 대하여 열 회수 처리를 실시하는 제1 슬래그 열 회수 처리 공정을 추가로 포함하는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[4] 상기 복수의 혼합 파쇄물군 중, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 대하여 수증기를 공급하여 증기 에이징 처리를 실시하는 증기 에이징 처리 공정을 추가로 포함하는, 상기 [1]∼[3] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[5] 상기 복수의 혼합 파쇄물군 중, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 대하여 탄산 가스를 공급하여 탄산화 처리를 실시하는 탄산화 처리 공정을 추가로 포함하는, 상기 [1]∼[4] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[6] 상기 탄산화 처리 공정에 있어서, 상기 탄산 가스와 수증기와의 혼합 가스를 공급하는, 상기 [5]에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[7] 상기 복수의 혼합 파쇄물군 중, 비교적 입도가 높은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 대하여 열 회수 처리를 실시하는 제2 슬래그 열 회수 처리 공정을 추가로 포함하는, 상기 [1]∼[6] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[8] 상기 제2 슬래그 열 회수 처리 공정에 있어서 열 회수 처리가 실시된, 비교적 입도가 높은 상기 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물의 일부 또는 전체를, 상기 혼합 응고물 제작 공정에 있어서 상기 고형물로서 재이용하는 고형물 리사이클 공정을 추가로 포함하는, 상기 [7]에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[9] 상기 혼합 응고물 제작 공정에 있어서 제작하는 상기 혼합 응고물의 응고 두께를, 100㎜ 이하로 하는, 상기 [1]∼[8] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[10] 상기 혼합 응고물 제작 공정에 있어서, 상기 고형물을 고형 슬래그로 하는, 상기 [1]∼[9] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[11] 상기 혼합 응고물 제작 공정에 있어서, 상기 고형물을, 상기 용융 슬래그의 융점 이상의 융점을 갖는 금속 입자로 하는, 상기 [1]∼[9] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[12] 상기 혼합 응고물 제작 공정에 있어서, 상기 주형 내에 입도 또는 재질이 상이한 2종류 이상의 상기 고형물을 공급하는, 상기 [1]∼[9] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[13] 상기 혼합 응고물 제작 공정과 상기 파쇄 공정과의 사이에, 상기 혼합 응고물을 입도 또는 재질마다 분리하는 열간 분리 공정을 추가로 갖는, 상기 [1]∼[12] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 방법.
[14] 주형 내에 용융 슬래그를 공급하는 용융 슬래그 공급 장치 및, 상기 주형 내에 고형물을 공급하는 고형물 공급 장치를 갖는 혼합 응고물 제작 설비와,
상기 혼합 응고물 제작 설비에서 제작되는 혼합 응고물을 파쇄하여 혼합 파쇄물을 제작하는 파쇄 설비와, 상기 혼합 응고물을 입도 또는 재질에 따라서 복수의 혼합 파쇄물군으로 분리하여 입상 응고 슬래그를 얻는 분리 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 입상 응고 슬래그의 제조 설비열.
[15] 상기 혼합 응고물 제작 설비는, 상기 용융 슬래그 및 고형물이 공급된 상기 주형에 대하여 상기 고형물의 압입을 행하는 압하 장치를 갖는, 상기 [14]에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 설비열.
[16] 상기 주형은, 저부에 융기부를 갖는, 상기 [14] 또는 [15]에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 설비열.
[17] 상기 파쇄 설비는, 상기 혼합 응고물을 파쇄하기 위한 회전체를 갖는, 상기 [14]∼[16] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 설비열.
[18] 상기 분리 설비의 하류측에, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물의 열을 회수하는 제1 슬래그 처리 설비를 갖는, 상기 [14]∼[17] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 설비열.
[19] 상기 분리 설비의 하류측에, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 수증기를 공급하여 증기 에이징을 행하는 수증기 공급 장치를 갖는, 상기 [14]∼[18] 중 어느 한 항에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 설비열.
[20] 상기 분리 설비의 하류측에, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 탄산 가스를 공급하여 탄산화 처리를 행하는 탄산 가스 공급 장치를 갖는, 상기 [14]∼[19] 중 어느 것에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 설비열.
[21] 상기 분리 설비의 하류측에, 비교적 입도가 높은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물의 열을 회수하는 제2 슬래그 처리 설비를 갖는, 상기 [14]∼[20] 중 어느 것에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 설비열.
[22] 상기 제2 슬래그 처리 설비와 상기 고형물 공급 장치와의 사이에, 상기 열 회수 처리를 행한 혼합 파쇄물의 일부 또는 전체를 상기 고형물 공급 장치로 반송하기 위한 반송로를 갖는, 상기 [21]에 기재된 입상 응고 슬래그의 제조 설비열.
본 발명에 의하면, 응고 슬래그에 대한 열 회수 처리, 증기 에이징 처리, 탄산화 처리 등의 슬래그 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
도 1은 입상 응고 슬래그의 입경과 열 회수율과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 입상 응고 슬래그의 입경과 이산화탄소의 고정량과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3과는 상이한 구성을 갖는 고액 슬래그 혼합 응고 설비를 나타내는 도면이다.
도 5는 압하 장치를 갖는 고액 슬래그 혼합 응고 설비를 나타내는 도면이다.
도 6은 주형의 저부 형상을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 추가로 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 의한 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 추가로 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 혼합 응고물 제작 설비에 있어서, 2종류의 고형물을 주형에 공급하는 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 혼합 응고물 제작 설비에 있어서, 2종류의 고형물을 주형에 공급하는 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 의한 혼합 응고물 제작 설비에 있어서, 2종류의 고형물을 주형에 공급할 때의 주형의 저부 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명에 의한, 2종류의 고형물을 주형에 공급하는 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 의한, 2종류의 고형물을 주형에 공급하는 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 입상 응고 슬래그의 입경과 이산화탄소의 고정량과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3과는 상이한 구성을 갖는 고액 슬래그 혼합 응고 설비를 나타내는 도면이다.
도 5는 압하 장치를 갖는 고액 슬래그 혼합 응고 설비를 나타내는 도면이다.
도 6은 주형의 저부 형상을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 추가로 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 의한 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 추가로 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 혼합 응고물 제작 설비에 있어서, 2종류의 고형물을 주형에 공급하는 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 혼합 응고물 제작 설비에 있어서, 2종류의 고형물을 주형에 공급하는 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 의한 혼합 응고물 제작 설비에 있어서, 2종류의 고형물을 주형에 공급할 때의 주형의 저부 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명에 의한, 2종류의 고형물을 주형에 공급하는 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 의한, 2종류의 고형물을 주형에 공급하는 입상 응고 슬래그의 제조 설비열의 적합한 다른 예를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 발명에 의한 입상 응고 슬래그의 제조 방법은, 주형 내에 용융 슬래그 및 고형물을 공급하고, 주형 내에 있어서 고형물 상호 간의 극간을 용융 슬래그로 채운 상태에서 용융 슬래그의 응고를 진행시켜 혼합 응고물을 제작하는 혼합 응고물 제작 공정과, 혼합 응고물을 입상으로 파쇄하여 혼합 파쇄물을 제작하는 파쇄 공정과, 혼합 파쇄물을 입도 또는 재질에 따라서 복수의 혼합 파쇄물군으로 분리하여 입상 응고 슬래그를 얻는 분리 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명자들은, 열 회수 처리, 증기 에이징 처리, 탄산화 처리 등의 슬래그 처리를 효율적으로 행할 수 있는 입상 응고 슬래그를 제조하는 방도에 대해서 예의 검토했다. 그 결과, 본 발명자들은, 응고 슬래그를 제작하는데에 있어서, 주형 내에, 용융 슬래그 및 고형 슬래그(고형물)를 공급하여 고액 혼합 응고 슬래그(혼합 응고물)를 제작함으로써, 용융 슬래그가 응고한 응고역(solidified area) 및/또는 고형 슬래그(고형물)에 균열을 발생시키는 것이, 그 후의 열간 파쇄를 간편하게 행하는데에 매우 유효한 것을 인식했다.
그러나, 전술과 같이 제작한 고액 혼합 응고 슬래그(혼합 응고물)에 있어서는, 균열의 발생 및 진전 개소가 일정하지 않기 때문에, 단일 입도에서의 입자 제조가 어렵다. 그 때문에, 입도 분포가 큰 입상 응고 슬래그에 대하여 그대로 슬래그 처리를 실시하면, 비교적 입도가 높은 조립(粗粒)의 슬래그의 처리에 필요한 시간이 공정상의 제약이 되어, 슬래그에 대하여 효율적으로 슬래그 처리를 실시할 수 없어, 처리 설비가 대형화되어 버린다.
즉, 예를 들면 고온의 입상 응고 슬래그를 슬래그 충전조에 충전하여 열 회수를 행하는 경우, 도 1에 나타내는 입상 응고 슬래그의 입경과 열 회수율과의 관계로부터 명백한 바와 같이, 입상 응고 슬래그의 입경이 커질수록(즉, 조립일수록) 슬래그의 총 표면적(즉, 전열 면적(heat transfer area))이 감소하고 열 회수 가스의 온도가 저하하여, 열 회수율이 낮아진다. 또한, 도 1은, ISIJ International, Vol. 55(2015), No.10, pp. 2258-2265에 기재된 슬래그 충전조의 비정상 전열 모델을 이용하여, 슬래그 충전조의 내경을 3.5m, 슬래그 충전량을 90t, 슬래그 초기 온도를 1100℃, 열 회수 가스의 유통량을 50kN㎥/h, 처리 시간을 4h로 하여 슬래그의 열 회수 시뮬레이션을 행하여 얻어진 것이다. 그 때, 열 회수율은, 열 회수 가스의 총 열량 중, 100℃ 이상의 열량을 이용 가능한 회수열로서 산출했다.
또한, 상기 슬래그의 열 회수와 마찬가지로, 증기 에이징 처리나 탄산화 처리 등의 슬래그 안정화 처리에 대해서도, 입상 응고 슬래그의 입경이 클수록(즉, 조립일수록) 입상 응고 슬래그의 내부까지 f-CaO의 수화 반응 및 탄산화 반응을 진행시키는데에 장시간을 필요로 한다. 그 때문에, 입상 응고 슬래그의 입경이 큰 조립 슬래그와 입경이 작은 세립(細粒) 슬래그가 혼재하고 있는 경우, 처리 시간이 일정하지 않다.
도 2는, 입상 응고 슬래그의 입경과 CO2의 고정량, 즉 슬래그의 탄산화량과의 관계를 나타내고 있다. 또한, 도 2는, 입경이 0∼60㎜의 제강 슬래그 300g을 120℃까지 가열한 후, CO2 농도 25％의 CO2-수증기 혼합 가스를 24시간 유통시켰을 때의 CO2 고정량을 나타내고 있다. 또한, CO2 고정량은, CO2-수증기 혼합 가스 유통 후의 슬래그의 열 중량 측정(TG)에 의해 얻어진 중량 변화 곡선으로부터 산출했다. 도 2로부터 명백한 바와 같이, 입상 응고 슬래그의 입경이 커짐에 따라서 CO2 고정량이 적어지게 되고, 조립 슬래그일수록 탄산화 처리가 진행되기 어려운 것을 알 수 있다. 따라서, 품질 보증의 관점에서는, 세립 슬래그와 조립 슬래그가 혼합된 혼합 슬래그의 경우에는, 조립 슬래그에 대한 처리 시간에 의해, 슬래그 전체의 처리 시간이 정해지기 때문에, 비효율적인 처리가 된다.
그래서, 본 발명자들은, 고액 혼합 응고 슬래그(혼합 응고물)를 열간 파쇄하여 제작된 입상 응고 슬래그에 대하여, 슬래그 처리를 효율적으로 실시할 수 있는 방도에 대해서 예의 검토했다. 그 결과, 전술과 같이 제작한 입상 응고 슬래그를, 입도 또는 재질에 따라서 복수의 혼합 파쇄물군으로 분리하여, 혼합 파쇄물군마다, 독립적으로 입상 응고 슬래그에 대하여 슬래그 처리를 실시하는 것이 가능한 상태로 하는 것이 매우 유효한 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀던 것이다.
도 3은, 본 발명에 의한 입상 응고 슬래그의 제조 방법에 이용하는 제조 설비열의 적합한 일 예를 나타내고 있다. 도 3에 나타낸 입상 응고 슬래그의 제조 설비열은, 주형(1) 내에 고형 슬래그(S1)를 공급하는 고형 슬래그 공급 장치(2)와, 주형(1) 내에 용융 슬래그(S2)를 공급하는 용융 슬래그 공급 장치(3)를 갖는 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)와, 이 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)에서 제작되는 고액 혼합 응고 슬래그(S)를 파쇄하여 입상 응고 슬래그(Sg)를 제작하는 슬래그 파쇄 설비(5)와, 입상 응고 슬래그(Sg)를 입도에 따라서 복수의 입상 슬래그군으로 분급하는 슬래그 분급 설비(7)와, 슬래그 분급 설비(7)의 하류측에, 비교적 입도가 낮은 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(Ss)의 열을 회수하는 슬래그 열 회수 설비(8)(제1 슬래그 열 회수 설비(8A))와, 비교적 입도가 높은 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(Si)의 열을 회수하는 슬래그 열 회수 설비(8)(제2 슬래그 열 회수 설비(8B))를 구비한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 「분급(classification)」이란, 입상 응고 슬래그(Sg)를 입도에 따라서 분리하는 것을 가리키고, 분리의 일 형태이다.
이 제조 설비열에 있어서, 주형(1)은, 고형 슬래그(S1) 및 용융 슬래그(S2)를 수용하는 오목부를 갖고, 도시하지 않는 라인 상을 수평 이동한다. 우선, 주형(1)에, 고형 슬래그 공급 장치(2)로부터 고형 슬래그(S1)를 공급한 후, 주형(1)에 용융 슬래그 공급 장치(3)로부터 용융 슬래그(S2)를 공급하고, 주형(1) 내에 있어서 용융 슬래그(S2)의 응고를 진행시켜 고액 혼합 응고 슬래그(S)를 제작한다(응고 슬래그 제작 공정).
고형 슬래그(S1)로서는, 후술하는 바와 같이, 고형 슬래그(S1) 및 용융 슬래그(S2)를 주형에 공급하여 응고시킨 고액 혼합 응고 슬래그(S)의 일부를 재이용한 것이나, 다른 제조 방법으로 제조된 응고 슬래그 등, 목적으로 하는 슬래그 품질에 따라서 적절히 선택 가능하다.
전술의 순서를 대신하여, 도 4에 나타내는 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)를 구비하는 다른 제조 설비열을 이용하여, 주형(1)에, 용융 슬래그 공급 장치(3)로부터 용융 슬래그(S2)를 공급한 후, 고형 슬래그 공급 장치(2)로부터 고형 슬래그(S1)를 공급하여, 주형(1) 내에 있어서 용융 슬래그(S2)의 응고를 행해도 좋다.
또한, 도 3 및 도 4에 있어서, 고형 슬래그 공급 장치(2)는, 고형 슬래그(S1)를 수용하여 소정량을 잘라내는 호퍼(2a)와, 호퍼(2a)로 잘라내진 고형 슬래그(S1)를 주형(1) 내에 유도하기 위한 슬래그 홈통(2b)을 구비하고 있다. 마찬가지로, 용융 슬래그 공급 장치(3)는, 용융 슬래그(S2)를 수용하여 경동(傾動)함으로써 용융 슬래그(S2)를 공급하는 경동 가마(tilting pan)(3a)와, 경동 가마(3a)로부터 공급된 용융 슬래그(S2)를 주형(1)에 붓기 위한 슬래그 홈통(3b)을 구비하고 있다. 어느 장치나 도시예에 한정되지 않고, 고형 슬래그(S1) 및 용융 슬래그(S2)의 소정량으로의 공급을 행할 수 있으면 구성은 따지지 않는다.
덧붙여서, 상기한 도 3에 나타낸 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)를 이용하는 방법은, 이용하는 주형(1)이 비교적 작은 경우에 특히 유효하다. 한편, 주형(1)이 비교적 큰 경우에는, 용융 슬래그(S2) 공급 시의 슬래그 유량이 커지면, 사전에 장입한 고형 슬래그(S1)가 용융 슬래그(S2)의 흐름에 의해 밀려흘러 주형(1) 내에 균일하게 분산 배치할 수 없게 되는 경우도 상정된다. 따라서, 대형의 주형(1)을 이용하는 경우에는, 주형(1) 내에 먼저 용융 슬래그(S2)를 공급한 후에, 고형 슬래그(S1)를 장입하는, 도 4에 나타낸 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)를 이용하는 방법이 적합하다. 또한, 도시하지 않지만, 고형 슬래그 공급 장치(2) 및 용융 슬래그 공급 장치(3)를, 고형 슬래그(S1) 및 용융 슬래그(S2)를 주형(1) 내에 동시에 공급 가능하게 배치하고, 고형 슬래그(S1) 및 용융 슬래그(S2)를 주형(1) 내에 동시에 공급해도 좋다.
상기 어느 방법에 있어서도, 주형(1) 내에, 고형 슬래그(S1) 및 용융 슬래그(S2)를 공급한 후, 당해 주형(1) 내에 있어서, 고형 슬래그(S1) 상호 간의 극간을 용융 슬래그(S2)로 채운 상태에서 당해 용융 슬래그(S2)의 응고를 진행시켜 당해 응고역에 균열을 도입하는 것이 중요하다.
즉, 상온에 가까운 고형 슬래그(S1)와 약 1600℃의 용융 슬래그(S2)에서는 온도차가 매우 크다. 그 때문에, 용융 슬래그(S2)와 고형 슬래그(S1)를 혼합하여 응고시키면, 용융 슬래그(S2)가 응고한 응고 슬래그의 내부에 큰 열 응력이 발생하여, 균열의 발생이 촉진된다. 또한, 응고 슬래그는 냉각에 의해 열 수축하는데에 대하여, 고형 슬래그(S1)는 가열에 의해 열 팽창한다. 그 때문에, 체적 변화에 수반하는 균열의 발생도 촉진된다. 또한, 용융 슬래그가 응고한 응고 슬래그와 고형 슬래그(S1)와의 경계부에서는, 결정 계면의 부정합이 생긴다. 그 때문에, 응고 슬래그와 고형 슬래그(S1)와의 경계부는, 용융 슬래그(S2)만을 응고시킨 응고 슬래그에 비하면 균열이 진전하기 쉽다. 이상의 상승 효과에 의해, 고형 슬래그(S1)와 용융 슬래그(S2)를 혼합하여 응고시켜 제작된 고액 혼합 응고 슬래그(S)는, 용융 슬래그(S2)만을 응고시킨 응고 슬래그와 비교하여 열간 파쇄하기 쉽기 때문에, 간이적인 파쇄 처리에 의해 입상화가 가능해진다.
상기의 상승 효과를 확실히 발휘시키기 위해서는, 예를 들면, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 주형(1) 내에 있어서 고형 슬래그(S1)의 적층수를 제한(도시예는 단층)하고, 이 고형 슬래그(S1)의 층 내에 용융 슬래그(S2)를 배치하여 응고를 진행시킴으로써, 상기한 상승 효과를 확실히 현출시켜, 당해 응고 중에 균열을 도입하는 것이 유리하다.
여기에, 주형(1) 내에 공급하는 고형 슬래그(S1)는, 고액 혼합 응고 슬래그(S)를 용이하게 파쇄할 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는 응고 두께의 3/4 이상의 층두께가 될 때까지 공급하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 본 발명에서는 고형 슬래그(S1)와 응고 슬래그와의 계면 근방에 생기는 균열을 슬래그 파쇄 처리에 있어서의 파괴의 기점으로 하기 위한, 고형 슬래그(S1)의 층두께가 고액 혼합 응고 슬래그(S)의 층두께에 비하여 얇아지면, 응고 슬래그 내부에 파괴의 기점이 되는 균열이 생기지 않는 영역이 많아져, 슬래그로의 파쇄 처리가 곤란해지기 때문이다.
또한, 고형 슬래그(S1)의 입경은, 응고 두께의 3/4 이상의 입경을 갖는 고형 슬래그(S1)를 1층만 공급하는 방법이 가장 바람직하지만, 그 이하의 입경인 고형 슬래그(S1)를 이용하여 복층화하여 공급해도 좋다. 단, 고형 슬래그(S1)의 입경이 지나치게 작아지면, 용융 슬래그(S2)가 고형 슬래그(S1)의 간극에 침투하기 어려워 지고, 또한, 응고 슬래그와 고형 슬래그(S1)와의 경계부에 생기는 균열도, 고액 혼합 응고 슬래그(S)의 두께 방향에 대하여 진전하기 어려워진다. 따라서, 고형 슬래그(S1)를 복층화하여 공급하는 경우에는, 주형(1) 내의 고형 슬래그(S1)가 3층 이하 정도가 되도록 고형 슬래그(S1)의 입경을 조정한다. 고형 슬래그(S1)와 응고 슬래그의 고액비에 대해서는, 고액 혼합 응고 슬래그(S)가 용이하게 파쇄 가능하면 특별히 제한은 되지 않는다. 그러나, 예를 들면 고로 슬래그와 같이 SiO2가 많은 슬래그의 경우에는, 고형 슬래그(S1)가 용융 슬래그(S2)에 대하여 지나치게 많으면, 고형 슬래그(S1)와 주형(1)에 의한 급냉 작용에 의해 응고 슬래그가 일부 유리화할 가능성이 있다. 그 때문에, 고형 슬래그(S1)의 공급량을 억제하여, 응고 슬래그의 냉각 속도 및 응고 완료 후의 슬래그 온도를 조정해도 좋다.
전술한 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 응고 두께가 커지면 주형으로의 열 부하가 커지지만, 본 발명에 의한 설비를 이용하면, 고형 슬래그(S1)에 전해지는 열량분만큼 주형(1)으로의 열 부하가 작아지기 때문에, 주형(1)의 열 부하 저감이라는 관점에 있어서도 적합하다.
또한, 본 발명에 있어서, 「균열」이란, 고형 슬래그(S1) 상호의 간극에 침투한 용융 슬래그(S2)가 응고할 때에, 고형 슬래그(S1)에 의한 급냉 효과나, 고형 슬래그(S1)와 용융 슬래그(S2)와의 열 수축 및/또는 열 팽창의 차에 의해, 용융 슬래그(S2)의 응고역과 고형 슬래그(S1)와의 계면 근방에 열 응력이 생김으로써 발생하는 국소적인 균열이다. 이 균열은, 응고 슬래그 내부의 열 응력을 완화하는 형태로 진전하고, 주로 고형 슬래그(S1) 상호의 간극의 응고역에 있어서, 고형 슬래그(S1) 간을 중간 다리 역할을 하는 바와 같은 형태로 5∼20㎜ 정도의 길이로 발생하지만, 이 열 응력은 고형 슬래그(S1)측에도 작용하기 때문에, 고형 슬래그(S1)측에 균열이 발생하는 경우도 있다. 어느 쪽이든, 응고역 및/또는 고형 슬래그(S1)에 균열을 도입함으로써, 균열의 기점을 형성해 두는 것이 중요하다.
전술과 같이 용융 슬래그(S2)의 응고역에 균열을 도입해 두면, 고형 슬래그(S1) 및 용융 슬래그(S2)가 혼합 후에 응고한 고액 혼합 응고 슬래그(S)를, 그 후의 슬래그 파쇄 설비(5)에 있어서 간편하게 입상으로 파쇄할 수 있다. 즉, 상기에 따라서 고액 슬래그를 혼합 응고시킨 고액 혼합 응고 슬래그(S)는, 용융 슬래그만을 공급하여 응고시킨 종전의 응고 슬래그에 비하여 갈라지기 쉽기 때문에, 간이적인 파쇄에 의해 입상화가 가능하다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 특히 상기한 도 4의 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)를 이용한 순서에 있어서, 고형 슬래그(S1) 및 용융 슬래그(S2)를 각각 공급한 후에, 압하 장치(6)를 이용하여, 고형 슬래그(S1)를 주형(1)의 저부를 향하여 압입하는(압입 공정) 것이, 이하의 점에서 유리하다. 즉, 용융 슬래그(S2)를 주형(1)에서 응고시킬 때, 용융 슬래그(S2)의 온도가 매우 고온이기 때문에, 용융 슬래그(S2)의 표면이 대기에 의해 급냉되어 응고층이 형성된다. 주형(1)에 공급된 용융 슬래그(S2)의 표면에 응고층이 형성되기 전에 고형 슬래그(S1)의 공급이 완료하고 있으면 문제는 없지만, 고형 슬래그(S1)의 공급에 앞서 응고층이 형성되어 버리면, 고형 슬래그(S1)의 자중(自重)만으로 고형 슬래그(S1)를 주형(1) 내에 장입하는 것이 어려워진다. 그 때문에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 고형 슬래그 공급 장치(2)의 하류측에 압하 장치(6)를 형성하고, 주형(1) 내에 용융 슬래그(S2)를 공급한 후에, 주형(1) 내에 고형 슬래그(S1)를 공급한다. 그리고 압하 장치(6)에 의해 고형 슬래그(S1)를 주형(1)의 저부 방향으로 압하함으로써, 고형 슬래그(S1)를 확실하게 주형(1) 내의 용융 슬래그(S2)층 내에 장입한다. 또한, 용융 슬래그(S2) 표면의 응고층이 성장하는데에 따라 고형 슬래그(S1)의 압입이 어려워진다. 그 때문에, 압하 장치(6)에 의한 고형 슬래그(S1)의 압하를 응고층이 성장하기 전의 비교적 빠른 단계에서 실시할 수 있도록, 압하 장치(6)는, 고형 슬래그 공급 장치(2)에 근접하여 배치하는 것이 바람직하다.
상기 압하 장치(6)로서는, 상하 1축만으로 승강하는 압하 장치나, 주형(1)의 수평 이동에 맞추어 이동 또는 요동하면서 승강하는 다축형의 압하 장치를 적용할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
또한, 주형(1)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 저부에 복수의 융기부(1a)를 갖는 것이, 다음의 점에서 유리하다. 즉, 주형(1)의 저부의 복수의 융기부(1a)에 의해 고형 슬래그(S1)를 지지함으로써, 고형 슬래그(S1)가 용융 슬래그(S2) 공급 시의 슬래그류에 의해 밀려흐르는 것을 방지할 수 있다. 또한, 융기부(1a) 자체가 주형(1) 깊이 방향의 응고 두께(t)를 국소적으로 작게 하는 효과도 있기 때문에, 고액 혼합 응고 슬래그(S)의 파쇄 시에 유효하게 작용한다. 또한, 융기부(1a)는 주형(1)의 저부로부터 융기하는 부분이 약간이라도 있으면, 상기한 작용을 발휘하지만, 융기부(1a)의 형상이 첨예하면 열 응력이 높아져 주형(1)을 손상시킬 우려가 있다. 그 때문에, 융기부(1a)는, 고형 슬래그(S1)를 지지 가능한 높이로 또한 비교적 완만한 융기부 형상으로 하여, 등간격으로 고형 슬래그(S1)가 분배되는 형상으로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 주형(1)을 반전시켜 고액 혼합 응고 슬래그(S)를 주형(1)으로부터 박리시킨 후, 슬래그 파쇄 설비(5)에 의해, 전술과 같이 제작한 고액 혼합 응고 슬래그(S)를 파쇄하여 입상 응고 슬래그(Sg)를 제작한다(슬래그 파쇄 공정). 전술과 같이, 고액 혼합 응고 슬래그(S)는, 용융 슬래그(S2)만을 응고시킨 응고 슬래그와 비교하여 파쇄하기 쉽기 때문에, 간이적인 파쇄에 의해 고액 혼합 응고 슬래그(S)의 입상화가 가능하다. 고액 혼합 응고 슬래그(S)를 주형(1)으로부터 취출한 후 입상으로 파쇄하기 위한 슬래그 파쇄 설비(5)로서는, 도 3에 나타내는 바와 같은 고액 혼합 응고 슬래그(S)에 충돌에 의한 충격력을 부여하여 고액 혼합 응고 슬래그(S)를 파쇄하는 회전체(5a)를 이용할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
계속하여, 슬래그 분급 설비(7)에 의해, 전술과 같이 제작된 입상 응고 슬래그(Sg)를, 입도에 따라서 복수의 입상 슬래그군으로 분급한다(슬래그 분급 공정). 전술과 같이, 고액 혼합 응고 슬래그(S)는, 균열의 발생 및 진전 개소가 일정하지 않기 때문에, 단일 입도로의 입자 제조가 어렵다. 그 때문에, 입도 분포가 큰 입상 응고 슬래그에 대하여 그대로 슬래그 처리를 실시하면, 비교적 입도가 높은 조립의 슬래그의 처리에 필요한 시간이 공정상의 제약이 되어, 슬래그에 대하여 효율적으로 슬래그 처리를 실시할 수 없어, 얻어진 제품 슬래그의 품질이 안정되지 않는다. 또한, 설비가 대형화하는 문제도 있다.
그래서, 본 발명의 방법에서는, 고액 혼합 응고 슬래그(S)의 파쇄에 의해 제작된 입상 응고 슬래그(Sg)를, 입도에 따라서 복수의 입상 슬래그군으로 분급한다. 이에 따라, 입도가 어느 정도 맞추어진 입상 응고 슬래그(Sg)에 대하여 슬래그 처리를 실시하는 것이 가능해져, 열 회수 처리, 증기 에이징 처리, 탄산화 처리 등의 슬래그 처리를 효율적으로 실시할 수 있는 입상 응고 슬래그(Sg)를 제조할 수 있다.
슬래그 분급 설비(7)로서는, 가장 간편하게는 체를 이용할 수 있다. 또한, 파쇄 직후의 고온에서 분급하는 경우에는, 체눈을 수냉 격자 등의 내열 구조로 할 필요가 있기 때문에, 슬래그 분급 설비(7)로서는, 예를 들면 에어제트 방식(air-jet system)에 의한 건식 분급 설비 등을 이용할 수 있다. 혹은, 소정 사이즈보다도 작은 슬래그만을 반송 방향으로 통과 가능한 게이트를 이용하는 컷 게이트 방식에 의한 분급 설비 등을 이용할 수도 있다. 이와 같이, 슬래그 분급 설비(7)로서는, 처리 온도나 처리량에 따라서 적절히 선정한 것을 이용할 수 있다.
입상 응고 슬래그(Sg)를 분급할 때의 입도에 대해서는, 목표로 하는 슬래그 제품의 입도에 따라서 임의로 설정 가능하다. 예를 들면, 본 발명에 의한 방법으로 제조한 입상 응고 슬래그를 노반재용 슬래그로서 이용하는 경우에는, 슬래그 분급 공정 후에 얻어진, 비교적 입도가 낮은 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(세립 슬래그)(Ss)의 입도 분포가, 노반재용 슬래그의 입도 규격 내에 들어가도록 설정한다. 슬래그의 입도는, 후술하는 슬래그 열 회수 처리 공정 및 탄산화 처리 공정에 있어서도 변화하는 경우가 있기 때문에, 최종적인 목표 슬래그 제품의 입도에 따라서 슬래그 분급 공정에 있어서의 입상 응고 슬래그의 입도를 적절히 조정한다.
또한, 입상 응고 슬래그(Sg)의 분급은, 도 3에 나타낸 바와 같이 2개의 입상 슬래그군으로 분급하는 경우에 한정되지 않고, 3개 이상의 입상 슬래그군으로 분급할 수 있다.
이어서, 슬래그 열 회수 설비(8)(제1 슬래그 열 회수 설비(8A))에 의해, 전술과 같이 분급된 복수의 입상 슬래그군 중, 비교적 입도가 낮은(예를 들면, 입경이 10㎜ 미만) 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(Ss)에 대하여 열 회수 처리를 실시한다(제1 슬래그 열 회수 처리 공정). 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)에서 응고시킨 고액 혼합 응고 슬래그(S)는 열간이라도 용이하게 파쇄 가능하기 때문에, 열간 파쇄에 의해 고온의 입상 응고 슬래그(Sg)를 제작할 수 있다. 제작한 입상 응고 슬래그(Sg)를 슬래그 분급 설비(7)에 의해 입도에 따라서 복수의 입상 슬래그군으로 분급한 후, 제품 슬래그로서 이용 가능한 비교적 입도가 낮은 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(Ss)를 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)로 장입하여 슬래그 충전조(8a) 내에 충전한다. 그리고, 이 슬래그 충전조(8a) 내에 공기 등의 냉각 가스(8b)를 공급하여 입상 응고 슬래그(Ss)의 보유열을 회수한다. 얻어진 열 회수 가스(8c)는, 예를 들면 제철소의 각 공정으로 공급하여, 용융 슬래그(S2)의 보유열(즉, 입상 응고 슬래그(Ss)의 보유열)의 유효 활용이 도모된다. 또한, 열 회수 후의 입상 응고 슬래그(Ss)는, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)로부터 배출된 후, 제품 슬래그로서 노반재나 골재로서 출하된다.
제1 슬래그 열 회수 설비(8A)로서는, 입상 응고 슬래그(Ss)의 반송 방법이나 공급 피치 등에 따라서, 코크스 건식 소화 설비(CDQ)와 같은 종형(vertical) 충전조 방식이나, 소결 쿨러와 같은 회전상 방식(rotating bed system) 등, 적절하게 설계하여 이용하는 것이 가능하다.
본 발명의 방법에 있어서는, 분급에 의해 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)에 장입되는 입상 응고 슬래그(Ss)의 입도가 비교적 작은 입도로 맞추어져 있다. 그 때문에, 슬래그의 입도가 맞추어져 있지 않고 비교적 큰 입도의 슬래그를 포함하는 경우에 비해, 단시간에 효율적으로 열 회수할 수 있다.
또한, 상기한 특허문헌 1에 기재된 종래 방법에서는, 용융 슬래그를 주형에서 응고시킬 때에, 용융 슬래그의 보유열(및 응고 잠열)의 대부분은 주형에 빼앗기거나, 대기 중에 열 방산하여 손실된다. 이에 대하여, 본 발명의 방법에 있어서는, 용융 슬래그(S2)의 보유열의 일부는 고형 슬래그(S1)로 이동하여 축열된다. 그 때문에, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)에 의한 회수 열량은, 특허문헌 1에 기재된 종래 방법에 있어서의 회수 열량보다도 커진다.
한편, 분급된 복수의 입상 슬래그군 중, 비교적 입도가 높은(예를 들면, 입경이 10㎜ 이상) 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(Si)에 대해서는, 노반재나 골재 등의 제품 슬래그로서 사용할 수 없다. 그러나, 비교적 입도가 높은 입상 응고 슬래그(Si)에 있어서도, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그(Ss)와 마찬가지로 고온이다. 그래서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)와는 별도로 제2 슬래그 열 회수 설비(8B)를 형성하고, 고온의 입상 응고 슬래그(Si)를 제2 슬래그 열 회수 설비(8B)로 장입하여 슬래그 충전조(8a) 내에 충전하고, 슬래그 충전조(8a) 내에 냉각 가스(8b)를 공급하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 입상 응고 슬래그(Ss)와 마찬가지로 입상 응고 슬래그(Si)의 열을 회수할 수 있다(제2 슬래그 열 회수 처리 공정). 입상 응고 슬래그(Si)로부터의 열 회수의 시간에 대해서는, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그(Ss)에 비하여 많은 시간을 필요로 한다.
상기 제2 슬래그 열 회수 설비(8B)와 고형 슬래그 공급 장치(2)의 사이에, 열 회수 후의 입상 응고 슬래그(Si)를 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)의 고형 슬래그 공급 장치(2)까지 반송하기 위한 반송로(12)를 형성하고, 열 회수 처리가 실시된 입상 응고 슬래그(Si)의 일부 또는 전체를, 고형 슬래그(S1)로서 재이용하는 것이 바람직하다(슬래그 리사이클 공정). 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 조립 슬래그는, 열 회수 및 CO2 고정화 등의 슬래그 안정화 처리의 어느 것에 있어서도 효율이 나쁘다. 한편으로, 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)에 있어서 주형(1)으로 공급되는 고형 슬래그(S1)는, 응고 슬래그의 파쇄성을 개선하기 위해, 비교적 입경이 큰 슬래그를 이용하는 쪽이 효과적이다. 그래서, 열 회수 처리가 실시된 입상 응고 슬래그(Si)의 일부 또는 전체를, 고형 슬래그(S1)로서 재이용하는 것이 바람직하다.
재이용하는 입상 응고 슬래그(Si)의 입경이 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)에 있어서 제작되는 고액 혼합 응고 슬래그(S)의 슬래그 응고 두께에 대하여 지나치게 작은 경우, 고형 슬래그(S1)의 입자 간극으로 용융 슬래그(S2)가 침투하기 전에 용융 슬래그(S2)가 응고하여 균일한 고액 혼합 응고가 어려워진다. 그 때문에, 용융 슬래그(S2)가 고형 슬래그(S1) 간극에 침투 가능한 정도로 입자 간극을 크게 할 필요가 있다. 그 때문에, 재이용하는 입상 응고 슬래그(Si)의 입경은, 10㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편으로, 입상 응고 슬래그(Si)의 입경이 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)에 있어서 제작되는 고액 혼합 응고 슬래그(S)의 슬래그 응고 두께보다도 큰 경우, 고형 슬래그(S1)의 입경이 용융 슬래그(S2)의 응고 두께보다도 커지지만, 처리로서는 마찬가지로, 제작된 고액 혼합 응고 슬래그(S)에 대하여 열간 파쇄를 행하고, 파쇄되지 않았던 비교적 입경이 큰 조립 슬래그는 재이용된다. 조립 슬래그는, 반복 고액 슬래그 혼합 응고에 의한 열 이력이나 반복 열간 파쇄를 받음으로써, 점차 세립화되어 비교적 입경이 작은 세립 슬래그가 되기 때문에, 영속적으로 재이용되는 일은 없고, 최종적으로는 세립 슬래그로서 제품화된다.
제2 슬래그 열 회수 설비(8B)에 대해서도, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)와 마찬가지로, 입상 응고 슬래그(Si)의 반송 방법이나 공급 피치 등에 따라서, 코크스 건식 소화 설비(CDQ)와 같은 종형 충전조 방식이나, 소결 쿨러와 같은 회전상 방식 등, 적절하게 설계하여 이용하는 것이 가능하다.
이와 같이, 도 3에 나타낸 제조 설비열을 이용한 입상 응고 슬래그의 제조 방법에 있어서는, 분급된 입상 슬래그군마다 슬래그 열 회수 설비(8)를 형성하고, 슬래그 분급 설비(7)에 의해 분급된 입상 응고 슬래그(Sg)의 입도에 따라서, 각각 상이한 슬래그 열 회수 설비(8)에서 슬래그 처리를 행한다. 이러한 구성으로 함으로써, 예를 들면, 비교적 입도가 낮은 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(Ss)에 대해서는 단시간의 처리를 실시하는 한편, 비교적 입도가 높은 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(Si)에 대해서는 장시간의 처리를 실시하는 바와 같은, 독립적인 처리를 실시할 수 있다.
전술과 같이, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그(Ss)용의 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)와, 비교적 입도가 높은 입상 응고 슬래그(Si)용의 제2 슬래그 열 회수 설비(8B)에서, 슬래그 충전조(8a)의 높이를 동일하게 하면, 단위 체적당의 슬래그 총 표면적이 작은 입상 응고 슬래그(Si)의 쪽이 열 회수 가스(8c)의 온도가 낮아진다. 그 때문에, 예를 들면 입상 응고 슬래그(Si)용의 제2 슬래그 열 회수 설비(8B)의 슬래그 충전조(8a)의 높이에 대해서는, 입상 응고 슬래그(Ss)용의 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)의 슬래그 충전조(8a)보다도 높게 설계하여, 가스 유통 시의 입상 응고 슬래그(Si)와의 접촉 기회를 늘림으로써, 열 회수 가스(8c)의 온도를 고온화하도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 도 3에 있어서는, 비교적 입도가 낮은 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(Ss)에 대하여 열 회수 처리를 실시했지만, 도 7에 나타낸 슬래그의 제조 설비열과 같이, 수증기를 공급하여 증기 에이징 처리를 행하기 위한 수증기 공급 장치(9)를 형성하고, 입상 응고 슬래그(Ss)에 대하여 증기 에이징 처리를 실시할 수 있다(증기 에이징 처리 공정). 즉, 분급 후의 고온의 입상 응고 슬래그(Ss)를 슬래그 안정화 처리 설비(10)에 장입하고, 이 슬래그 안정화 처리 설비(10) 내에 수증기 공급 장치(9)로부터 수증기를 공급한다. 입상 응고 슬래그(Ss)는 총 표면적이 비교적 크기 때문에, 슬래그 내부로의 수증기의 침투 효율이 높고, 효율적인 증기 에이징 처리가 가능하다. 그래서, 슬래그 분급 설비(7)를 이용하여 분급된 비교적 입도가 낮은 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(Ss)에 수증기를 공급하고, 이하의 식 (1)을 주반응으로 하는 증기 에이징 처리를 행한다. 이와 같이 하여 얻어진 제품 슬래그는, 증기 에이징 처리에 의해 팽창 반응 완료의 것이 되어, 노반재나 골재로서 출하하는 것이 가능해진다.
CaO＋H2O→Ca(OH)2 (1)
또한, 도 8에 나타낸 슬래그의 제조 설비열과 같이, 탄산 가스를 공급하여 탄산화 처리를 행하는 탄산 가스 공급 장치(11)를 형성하고, 입상 응고 슬래그(Ss)에 대하여 탄산화 처리를 실시할 수 있다. 즉, 분급 후의 고온의 입상 응고 슬래그(Ss)를 슬래그 안정화 처리 설비(10)에 장입하고, 이 슬래그 안정화 처리 설비(10) 내에 탄산 가스 공급 장치(11)로부터 탄산 가스를 공급한다. 입상 응고 슬래그(Ss)는 총 표면적이 비교적 크기 때문에, 탄산 가스에 대해서도 수증기의 경우와 마찬가지로, 슬래그 내부로의 탄산 가스의 침투 효율이 높아, 효율적인 탄산화 처리가 가능하다. 그래서, 슬래그 분급 설비(7)를 이용하여 분급된 비교적 입도가 작은 입상 슬래그군의 입상 응고 슬래그(Ss)에 탄산 가스를 공급하여, 이하의 식 (2)를 주반응으로 하는 탄산화 처리를 행한다. 이와 같이 하여 얻어지는 제품 슬래그는, 탄산화 처리에 의해 팽창 반응 완료의 것이 되어, 노반재나 골재로서 출하하는 것이 가능해진다.
CaO＋CO2→CaCO3 (2)
또한, 도 3에 나타낸 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)에, 도 7에 나타낸 수증기 공급 장치(9) 및 도 8에 나타낸 탄산 가스 공급 장치(11)의 한쪽 또는 양쪽을 조입할 수 있다. 즉, 고온의 입상 응고 슬래그(Ss)는, 1000℃ 정도의 고온에서 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)로 장입된다. 여기에서, 슬래그의 증기 에이징 처리 및 탄산화 처리에 대해서, 평형론상에서는, 증기 에이징 처리에 있어서의 f-CaO의 수화 팽창은 580℃ 이하, 탄산화 처리에 있어서의 f-CaO의 탄산화는 898℃ 이하에 있어서 진행된다. 그 때문에, 증기 에이징 처리 또는 탄산화 처리에 앞서 열 회수를 행하고, 슬래그 온도가 충분히 저하한 후에, 증기 에이징 처리 및/또는 탄산화 처리로 전환하는 것이 유리하다. 이들 처리 방법의 전환을, 동일한 슬래그 충전조(8a)(도 3 참조) 내에서 행하는 것이 바람직하고, 그를 위해서는, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)에, 수증기 공급 장치(9) 및 탄산 가스 공급 장치(11)의 한쪽 또는 양쪽을 조입하는 바람직하다. 이러한 설비에 대해서 특별히 도시는 하지 않지만, 도 3에 있어서, 냉각 가스(8b)의 공급을, 공기, 수증기 및 탄산 가스로 전환 밸브 등에서 선택할 수 있도록 구성하면 좋다. 이 구성에서는, 슬래그 열 회수의 진행도에 따라서, 예를 들면 열 회수를 위한 공기 공급으로부터 증기 에이징을 위한 수증기 공급으로의 전환이 가능해진다.
또한, 슬래그 충전조(8a) 내에 있어서의 슬래그 온도는, 충전한 슬래그의 형상 및 온도, 열 회수 중의 열 회수 가스의 온도 등을 이용하여, 전술한 바와 같이, ISIJ International, Vol. 55 (2015), No. 10, pp. 2258-2265에 나타나는, 슬래그 충전조(8a)의 비정상 전열 모델을 이용한 계산에 의해 예측할 수 있다. 혹은, 슬래그와 직접 접촉하고 있는 슬래그 충전조(8a)의 내벽에 열전대(thermocouple)를 설치하고, 내벽의 온도로부터 입상 응고 슬래그(Ss)의 온도를 예측하는 방법도 가능하다.
또한, 도 3에 나타낸 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)의 하류측에, 도 7에 나타낸 수증기 공급 장치(9) 및 도 8에 나타낸 탄산 가스 공급 장치(11)의 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다. 즉, 도 3에 나타낸 제조 설비열에서는, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)의 슬래그 충전조(8a) 내의 입상 응고 슬래그(Ss)는, 냉각 가스(8b)의 유통 방향으로 온도 분포를 갖기 때문에, 충분한 시간에 걸쳐 열 회수를 행하는 케이스 이외에서는, 슬래그 충전조(8a) 내의 온도는 균일하게는 되지 않는다. 예를 들면, 장입 직후의 1000℃ 정도의 고온의 입상 응고 슬래그(Ss)와, 열 회수 종료 후의 100℃ 이하 정도의 저온의 입상 응고 슬래그(Ss)가 혼재하는 바와 같은 슬래그 충전조(8a)에 대해서, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A) 내에서 증기 에이징 처리 및 탄산화 처리를 행할 때에, 처리 효과가 어느 것이나 불균일하게 될 가능성이 있다. 그래서, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)의 하류측에, 수증기 공급 장치(9) 및 탄산 가스 공급 장치(11)의 한쪽 또는 양쪽을, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)와 독립시켜 형성한다. 그리고, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)에서 소정 온도까지 입상 응고 슬래그(Ss)를 냉각한 후에, 열 회수 후의 입상 응고 슬래그(Ss)를 배출하고, 이 배출 슬래그를, 도 7 또는 도 8에 나타낸 슬래그 안정화 처리 설비(10)에 장입한다. 이에 따라, 수증기 공급 장치(9) 및 탄산 가스 공급 장치(11)에 의한, 증기 에이징 처리 및/또는 탄산화 처리의 효과를 균일하게 할 수 있다.
또한, 상기한 제1 슬래그 열 회수 설비(8A), 수증기 공급 장치(9), 탄산 가스 공급 장치(11)의 전체를 설치하는 것도 가능하다. 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 슬래그 분급 설비(7)의 출측에, 제1 슬래그 열 회수 설비(8A), 수증기 공급 장치(9) 및 탄산 가스 공급 장치(11)를 순서대로 배치한, 제조 설비열로 하는 것이 가능하다. 이 제조 설비열에 의하면, 상기한 제1 슬래그 열 회수 설비(8A), 수증기 공급 장치(9) 및 탄산 가스 공급 장치(11)의 각각의 작용 효과를 겸비할 수 있는 것은 물론이다.
이상, 본 발명에 대해서 설명했지만, 본 발명자들이 추가로 검토를 진행시킨 결과, 이하의 인식을 얻기에 이르렀다. 즉, 전술의 설명에서는, 고형 슬래그(S1) 및 용융 슬래그(S2)를 주형(1) 내에 공급하여 고액 혼합 응고 슬래그(S)를 제작하고 있지만, 고형 슬래그(S1)에 대신하여, 용융 슬래그(S2)의 융점 이상의 융점을 갖는 금속 입자 등을 주형(1)에 공급하는 경우에도, 용융 슬래그(S2)가 응고한 응고역에 균열을 발생시킬 수 있고, 그 후의 열간 파쇄를 간편하게 행할 수 있는 것을 발견했다. 이와 같이, 용융 슬래그(S2)와 함께 주형(1)에 공급하는 것은 고형 슬래그(S1)에 한정되지 않고, 고형 슬래그, 용융 슬래그(S2)의 융점 이상의 융점을 갖는 금속 입자 등을 포함하는 고형물로 할 수 있다. 이러한 고형물과 함께 용융 슬래그(S2)를 주형(1) 내에 공급하여, 혼합 응고물(S)을 제작할 수 있다(혼합 응고물 제작 공정).
그리고, 제작한 혼합 응고물(S)을 입상으로 파쇄하여 혼합 파쇄물(Sg)을 제작하고(파쇄 공정), 혼합 파쇄물(Sg)을 입도 또는 재질에 따라서 복수의 혼합 파쇄물군으로 분리하여 입상 응고 슬래그(Ss, Si)를 얻을 수 있다(분리 공정).
용융 슬래그(S2)와 함께 고형물을 주형(1) 내에 공급하는 경우, 도 3에 나타낸 입상 응고 슬래그의 제조 설비열에 있어서, 고형 슬래그 공급 장치(2)를, 고형물을 공급하는 고형물 공급 장치(2)로 하고, 고액 슬래그 혼합 응고 설비(4)를, 고형물 공급 장치(2)와 용융 슬래그 공급 장치(3)를 갖는 혼합 응고물 제작 설비(2)로 한다. 또한, 슬래그 파쇄 설비(5)를, 혼합 응고물(S)을 파쇄하여 혼합 파쇄물(Sg)을 제작하는 파쇄 설비(5)로 한다. 또한, 슬래그 분급 설비(7)를, 혼합 파쇄물(Sg)을 입도 또는 재질에 따라서 복수의 혼합 파쇄물군으로 분리하여 입상 응고 슬래그를 얻는 분리 설비(7)로 한다.
상기 고형물로서 용융 슬래그(S2)의 융점 이상의 융점을 갖는 금속 입자를 이용하는 경우, 금속의 높은 열 전도율을 이용하여 용융 슬래그(S2)로부터 효율적으로 발열시키는 것이 가능해진다. 또한 용융 슬래그(S2)가 응고한 응고 슬래그와의 박리성도 개선하여, 혼합 응고물의 파쇄 처리도 간이화할 수 있다. 금속 입자(M)의 융점은, 용융 슬래그(S2)의 융점보다도 높은 융점을 갖는 것이 바람직하다. 고형물로서 금속 입자(M)를 이용하는 경우, 하(下) 공정에서 자선(magnetic separation)에 의한 분리가 가능한, 철 등의 강자성체의 입자인 것이 보다 바람직하다.
혼합 응고물(S)은, 지나치게 두꺼우면 파쇄 공정에 있어서의 파쇄 설비(5)의 부하가 커지고, 또한 미파쇄인 채로 잔존하는 혼합 응고물(S)이 증가할 우려가 있다. 한편, 혼합 응고물(S)은, 지나치게 얇으면 파쇄 후의 혼합 파쇄물(Sg)의 입도가 지나치게 작아지기 때문에, 도로용 철강 슬래그로서 사용할 수 없게 될 우려가 있다. 그 때문에, 혼합 응고물(S)의 응고 두께(t)는 30㎜ 이상, 100㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 특히, 응고 두께의 제어가 용이한 설비를 이용하는 경우에 있어서는, 혼합 응고물(S)의 응고 두께(t)는 30㎜ 이상, 50㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 고형물(S1)은, 입도 또는 재질이 상이한 2종류 이상의 고형물로 해도 좋다. 예를 들면, 고형물로서, 고형 슬래그(S1) 및 금속 입자(M)의 양쪽을 이용해도 좋다. 이는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 고형물 공급 장치(2)를, 고형 슬래그(S1)를 공급하는 고형 슬래그 공급 장치(2A) 및 금속 입자(M)를 공급하는 금속 입자 공급 장치(2B)로 구성함으로써 행할 수 있다. 금속 입자 공급 장치(2B)는, 금속 입자(M)를 수용하여 소정량을 공급하는 호퍼와, 호퍼로부터 공급된 금속 입자(M)를 주형(1) 내에 유도하기 위한 홈통을 구비하고 있다.
고형물로서 고형 슬래그(S1) 및 금속 입자(M)의 양쪽을 이용하는 경우, 도 11에 나타내는 바와 같이, 사이즈가 작은 고형 슬래그(S1)를 촘촘히 깐 후에 금속 입자(M)를 배치할 수도 있다. 이에 따라, 금속 입자(M)가 구르기 쉬운 철구(iron ball)인 경우에 대해서도, 주형(1) 내에서 안정되게 분산 보존 유지할 수 있다. 또한, 주형(1)의 저면에 사이즈가 작은 고형 슬래그(S1)를 촘촘히 까는 것에 의해, 주형(1)으로의 열 부하 경감이나 고형 슬래그(S1)의 유리화의 억제, 금속 입자(M)에 의한 혼합 응고물(S)의 파쇄성의 개선 등의 효과를 복합적으로 얻을 수 있다.
주형(1)에 공급하는 고형물로서 입도 또는 재질이 상이한 2종류 이상의 고형물을 이용하는 경우, 예를 들면, 도 12에 나타내는 바와 같이, 주형(1)의 단부에 고형물이 떨어져 들어가는 바와 같은 형상의 하나의 융기부(1a)를 주형(1)의 저부에 형성해도 좋다. 저부의 형상을 이러한 형상으로 함으로써, 고형물의 분산 보존 유지가 용이해질 뿐만 아니라, 제작되는 혼합 응고물(S)에 있어서 응고 두께가 작은 부분 및 응고 두께가 큰 부분을 형성할 수 있다. 그 결과, 최종적으로 제작되는 입상 응고 슬래그의 입도 분포를 조정하는 것이 가능해진다. 또한, 응고 두께가 큰 주형(1)의 단부에 열 전도율이 큰 철구 등의 금속 입자(M)를 배치함으로써, 용융 슬래그(S2)의 응고 속도의 밸런스도 개선할 수 있다. 또한, 주형(1)의 저부에 있어서 융기부(1a)를 복수 형성하고, 복수의 금속 입자(M)를 분산하여 보존 유지하는 구성으로 해도 좋다.
도 13은, 본 발명에 의한, 2종류의 고형물을 주형에 공급하는 입상 응고 슬래그의 제조 방법에 이용하는 제조 설비열의 적합한 일 예를 나타내고 있다. 도 13에 나타낸 제조 설비열에 있어서는, 고형물로서, 고형 슬래그(S1) 및 금속 입자(M)로서의 철구의 2종류가 이용되고 있고, 고형물 공급 장치(2)는, 고형 슬래그(S1)를 공급하는 고형 슬래그 공급 장치(2A)와 금속 입자(M)를 공급하는 금속 입자 공급 장치(2B)로 구성되어 있다.
혼합 응고물 제작 장치(4)에 있어서의 혼합 응고물 제작 공정에 있어서, 예를 들면, 용융 슬래그(S2)의 점도가 높고, 혼합 응고물(S)을 소정의 응고 두께로 제어할 수 없어 조대한 혼합 응고물(S)이 형성된 경우나, 용융 슬래그(S2)의 공급 시에 지금(地金)이 혼입한 경우, 혼합 응고물(S)을 그대로 파쇄 설비(5)로 공급하면, 설비의 파손으로 이어질 우려가 있다. 그 때문에, 도 13에 나타내는 바와 같이, 혼합 응고물 제작 장치(4)와 파쇄 설비(5)와의 사이에, 열간의 분리 설비(7(7A))를 형성하고, 혼합 응고물(S)을 열간에서 입도 또는 재질마다 분리하는 열간 분리 공정을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 열간 분리 설비(7A)로서는, 예를 들면, 가동 슈트(movable chute) 등을 이용할 수 있다.
상기 열간 분리 공정은, 예를 들면, 레이저 변위계, 금속 검지기, 화상 처리 등에 의해, 조대한 혼합 응고물(S)이나 지금의 반송 타이밍을 검지하고, 주형(1)을 반전시켜 혼합 응고물(S)을 낙하시키는 위치의 바로 아래에 형성한 가동 슈트 등의 분리 설비(7A)를, 조대한 혼합 응고물(S)이나 지금의 낙하 타이밍에 맞추어 이동시킴으로써, 행할 수 있다.
또한, 도 8에 나타낸 슬래그의 제조 설비열에 있어서는, 고온의 입상 응고 슬래그(Ss)를 슬래그 안정화 처리 설비(10)에 장입하고, 이 슬래그 안정화 처리 설비(10) 내에 탄산 가스 공급 장치(11)로부터 탄산 가스를 공급하여 탄산화 처리를 행하고 있지만, 도 8에 있어서의 슬래그 열 회수 설비(8A, 8B)를, 도 13에 나타내는 바와 같이, 열 회수 처리 뿐만 아니라 증기 에이징 처리나 탄산화 처리 등을 행하는 것이 가능한 슬래그 처리 설비(8A, 8B)로서 구성해도 좋다. 또한, 입상 응고 슬래그(Ss)에 대하여 탄산화 처리를 실시하는 경우, 입상 응고 슬래그(Ss)를 제1 슬래그 열 회수 설비(8A)로 장입하여 충전층(8a) 내에 충전하고, 수증기 공급 장치(9) 및 탄산 가스 공급 장치(11)에 의해, 입상 응고 슬래그(Sg)에 대하여 탄산 가스와 수증기와의 혼합 가스를 공급해도 좋다.
탄산 가스 중에 수증기를 혼합함으로써, 입상 응고 슬래그(Sg)의 표면의 칼슘이 이온화하여, 입상 응고 슬래그(Sg)와 탄산 가스 및 수증기와의 반응성이 향상하고, 또한 칼슘과 수증기와의 반응에 의해 생성되는 수화물이 중간체가 되어, 탄산화 반응 시의 활성화 에너지가 저감하여, 탄산화의 반응 속도를 향상시킬 수 있다. 탄산 가스와 수증기와의 혼합 가스를 이용하는 경우, 수증기의 농도는, 탄산 가스의 농도와 수증기의 농도와의 합계를 100체적％로 한 경우에 있어서, 1∼80체적％, 보다 바람직하게는 1∼60체적％로 하는 것이 바람직하다.
도 13에 나타낸 제조 설비열에 있어서는, 혼합 응고물 제작 장치(4)에 있어서 제작되는 혼합 응고물(S)이 철구를 포함한다. 그 때문에, 파쇄 설비(5)로서는, 볼 밀 방식의 것이 적합하고, 혼합 응고물(S)을 파쇄하기 위한 철구로서, 혼합 응고물(S)에 포함되는 철구를, 그대로 이용 가능하다. 볼 밀 방식의 파쇄 설비(5)를 이용하는 경우, 파쇄 설비(5)에 철구를 추가로 장입해도 좋다. 파쇄 설비(5)로부터 배출되는 혼합 파쇄물(Sg)은, 입도 또는 재질에 따라서 복수의 혼합 파쇄물군로 분리된다. 도 13에서는, 철구는 비교적 입도가 큰 응고 슬래그(Si)와 함께 분리된다. 분리된 철구 및 비교적 입도가 큰 응고 슬래그(Si)는, 슬래그 처리 설비(8B)에 의해 열 회수를 행한 후, 입도 조정 설비 및 냉간 분리 설비에 의해, 입도 조정 및 입도 또는 재질에 의한 분리를 행한 후, 고형물로서 재이용할 수 있다.
도 14는, 본 발명에 의한, 2종류의 고형물을 주형에 공급하는 입상 응고 슬래그의 제조 방법에 이용하는 제조 설비열의 다른 예를 나타내고 있다. 도 14에 나타낸 제조 설비열에 있어서는, 금속 입자(M)로서 사이즈가 비교적 작은 철구가 이용되고 있고, 분리 설비(7(7B))의 체눈이 큰 경우에는, 철구는 비교적 입도가 작은 응고 슬래그(Ss)와 함께 슬래그 처리 설비(8A)에 공급된다. 이 철구는, 입상 응고 슬래그(Ss)와 함께 열 회수를 행한 후, 최종적으로는 자선 처리에 의해 제품 슬래그와 분리 제거되어 고형물 공급 장치(2)가 공급하는 고형물로서 재이용된다.
본 발명에 의하면, 응고 슬래그에 대한 열 회수 처리, 증기 에이징 처리, 탄산화 처리 등의 슬래그 처리를 효율적으로 행할 수 있기 때문에, 제철업에 있어서 유용하다.
1 : 주형
2 : 고형 슬래그 공급 장치(고형물 공급 장치)
2A : 고형 슬래그 공급 장치
2B : 금속 입자 공급 장치
2a : 호퍼
2b, 3b : 슬래그 홈통
3 : 용융 슬래그 공급 장치
3a : 경동 가마
4 : 고액 슬래그 혼합 응고 설비(혼합 응고물 제작 장치)
5 : 슬래그 파쇄 설비(파쇄 설비)
5a : 회전체
6 : 압하 장치
7 : 슬래그 분급 설비(분리 설비)
8, 8A, 8B : 슬래그 열 회수 설비(슬래그 처리 설비)
8a : 슬래그 충전조(충전층)
8b : 냉각 가스
8c : 열 회수 가스
9 : 수증기 공급 장치
10 : 슬래그 안정화 처리 설비
11 : 탄산 가스 공급 장치
12 : 반송로
S1 : 고형 슬래그
S2 : 용융 슬래그
S : 고액 혼합 응고 슬래그(혼합 응고물)
Sg : 입상 응고 슬래그(혼합 파쇄물)
Si : 비교적 입도가 높은 입상 응고 슬래그
Ss : 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그
t : 응고 두께
2 : 고형 슬래그 공급 장치(고형물 공급 장치)
2A : 고형 슬래그 공급 장치
2B : 금속 입자 공급 장치
2a : 호퍼
2b, 3b : 슬래그 홈통
3 : 용융 슬래그 공급 장치
3a : 경동 가마
4 : 고액 슬래그 혼합 응고 설비(혼합 응고물 제작 장치)
5 : 슬래그 파쇄 설비(파쇄 설비)
5a : 회전체
6 : 압하 장치
7 : 슬래그 분급 설비(분리 설비)
8, 8A, 8B : 슬래그 열 회수 설비(슬래그 처리 설비)
8a : 슬래그 충전조(충전층)
8b : 냉각 가스
8c : 열 회수 가스
9 : 수증기 공급 장치
10 : 슬래그 안정화 처리 설비
11 : 탄산 가스 공급 장치
12 : 반송로
S1 : 고형 슬래그
S2 : 용융 슬래그
S : 고액 혼합 응고 슬래그(혼합 응고물)
Sg : 입상 응고 슬래그(혼합 파쇄물)
Si : 비교적 입도가 높은 입상 응고 슬래그
Ss : 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그
t : 응고 두께
Claims (22)
- 주형 내에 용융 슬래그 및 고형물을 공급하고, 상기 주형 내에 있어서 상기 고형물 상호 간의 극간을 상기 용융 슬래그로 채운 상태에서 상기 용융 슬래그의 응고를 진행시켜 혼합 응고물을 제작하는 혼합 응고물 제작 공정과,
상기 혼합 응고물을 입상(granular form)으로 파쇄하여 혼합 파쇄물을 제작하는 파쇄 공정과,
상기 혼합 파쇄물을 입도(grain size) 또는 재질에 따라서 복수의 혼합 파쇄물군으로 분리하여 입상 응고 슬래그를 얻는 분리 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 혼합 응고물 제작 공정은, 상기 용융 슬래그 및 상기 고형물을 공급한 후, 상기 고형물을 상기 주형의 저부를 향하여 압입하는 압입 공정을 추가로 포함하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 혼합 파쇄물군 중, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 대하여 열 회수 처리를 실시하는 제1 슬래그 열 회수 처리 공정을 추가로 포함하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 혼합 파쇄물군 중, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 대하여 수증기를 공급하여 증기 에이징 처리를 실시하는 증기 에이징 처리 공정을 추가로 포함하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 혼합 파쇄물군 중, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 대하여 탄산 가스를 공급하여 탄산화 처리를 실시하는 탄산화 처리 공정을 추가로 포함하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 탄산화 처리 공정에 있어서, 상기 탄산 가스와 수증기와의 혼합 가스를 공급하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 혼합 파쇄물군 중, 비교적 입도가 높은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 대하여 열 회수 처리를 실시하는 제2 슬래그 열 회수 처리 공정을 추가로 포함하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제2 슬래그 열 회수 처리 공정에 있어서 열 회수 처리가 실시된, 비교적 입도가 높은 상기 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물의 일부 또는 전체를, 상기 혼합 응고물 제작 공정에 있어서 상기 고형물로서 재이용하는 고형물 리사이클 공정을 추가로 포함하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 응고물 제작 공정에 있어서 제작하는 상기 혼합 응고물의 응고 두께를, 100㎜ 이하로 하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 응고물 제작 공정에 있어서, 상기 고형물을 고형 슬래그로 하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 응고물 제작 공정에 있어서, 상기 고형물을, 상기 용융 슬래그의 융점 이상의 융점을 갖는 금속 입자로 하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 응고물 제작 공정에 있어서, 상기 주형 내에 입도 또는 재질이 상이한 2종류 이상의 상기 고형물을 공급하는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 응고물 제작 공정과 상기 파쇄 공정과의 사이에, 상기 혼합 응고물을 입도 또는 재질마다 분리하는 열간 분리 공정을 추가로 갖는, 입상 응고 슬래그의 제조 방법. - 주형 내에 용융 슬래그를 공급하는 용융 슬래그 공급 장치 및, 상기 주형 내에 고형물을 공급하는 고형물 공급 장치를 갖는 혼합 응고물 제작 설비와,
상기 혼합 응고물 제작 설비에서 제작되는 혼합 응고물을 파쇄하여 혼합 파쇄물을 제작하는 파쇄 설비와, 상기 혼합 응고물을 입도 또는 재질에 따라서 복수의 혼합 파쇄물군으로 분리하여 입상 응고 슬래그를 얻는 분리 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 입상 응고 슬래그의 제조 설비열. - 제14항에 있어서,
상기 혼합 응고물 제작 설비는, 상기 용융 슬래그 및 고형물이 공급된 상기 주형에 대하여 상기 고형물의 압입을 행하는 압하 장치를 갖는, 입상 응고 슬래그의 제조 설비열. - 제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 주형은, 저부에 융기부를 갖는, 입상 응고 슬래그의 제조 설비열. - 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파쇄 설비는, 상기 혼합 응고물을 파쇄하기 위한 회전체를 갖는, 입상 응고 슬래그의 제조 설비열. - 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 설비의 하류측에, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물의 열을 회수하는 제1 슬래그 처리 설비를 갖는, 입상 응고 슬래그의 제조 설비열. - 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 설비의 하류측에, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 수증기를 공급하여 증기 에이징을 행하는 수증기 공급 장치를 갖는, 입상 응고 슬래그의 제조 설비열. - 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 설비의 하류측에, 비교적 입도가 낮은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물에 탄산 가스를 공급하여 탄산화 처리를 행하는 탄산 가스 공급 장치를 갖는, 입상 응고 슬래그의 제조 설비열. - 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 설비의 하류측에, 비교적 입도가 높은 입상 응고 슬래그를 포함하는 혼합 파쇄물군의 상기 혼합 파쇄물의 열을 회수하는 제2 슬래그 처리 설비를 갖는, 입상 응고 슬래그의 제조 설비열. - 제21항에 있어서,
상기 제2 슬래그 처리 설비와 상기 고형물 공급 장치와의 사이에, 상기 열 회수 처리를 행한 혼합 파쇄물의 일부 또는 전체를 상기 고형물 공급 장치로 반송하기 위한 반송로를 갖는, 입상 응고 슬래그의 제조 설비열.
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