WO2019054087A1 - 製鋼スラグの磁選方法、および製鋼スラグ用の磁選装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method of magnetic separation of steelmaking slag, and a magnetic separation device for steelmaking slag.
- Steelmaking slag (such as converter slag, pretreated slag, secondary refining slag and electric furnace slag) generated in the steelmaking process is used in a wide range of applications including cement materials, road base materials for roads, civil engineering materials and fertilizers (non-patented) See literature 1 to non-patent literature 3).
- some steelmaking slags not used for the above applications are disposed of in landfills.
- Ca calcium (Ca), iron (Fe), silicon (Si), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), phosphorus (P), titanium (Ti), chromium (Cr),
- S sulfur
- the element contained most in steelmaking slag is Ca, which is used in a large amount in the steelmaking process, and usually Fe is next contained in a large amount.
- Ca the element contained most in steelmaking slag
- Fe is Usually, about 20% by mass to about 50% by mass is Ca and about 1% by mass to about 30% by mass is Fe based on the total mass of the steelmaking slag.
- Fe in steelmaking slag is present as an iron-based oxide, calcium iron oxide (Ca 2 (Al 1 -x Fe x ) 2 O 5 ), and a very small amount of metallic iron.
- the iron-based oxide contains not only Mn or Mg but also a small amount of elements such as Ca, Al, Si, P, Ti, Cr and S.
- calcium iron aluminum also contains a small amount of elements such as Si, P, Ti, Cr and S.
- the iron-based oxide also includes a compound in which a portion of the surface has been converted to hydroxide or the like by water vapor in the air, and calcium iron aluminum oxide is water vapor and carbon dioxide in the air It also includes a compound in which part of its surface has been changed to hydroxide or carbonate by the present specification, iron-based oxides and calcium-iron-iron aluminum are both reactive substances with sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx), which are part of the surface, such as air pollutants. It contains these compounds which have been changed.
- SOx sulfur oxides
- NOx nitrogen oxides
- iron-based oxides exist as wustite-based oxides (FeO), and also exist as hematite-based oxides (Fe 2 O 4 ) and magnetite-based oxides (Fe 3 O 4 ).
- wustite-based oxides and hematite-based oxides are in the form of particles by crushing or crushing steelmaking slag because magnetite-based oxides (Fe 3 O 4 ), which are ferromagnetic substances, are dispersed therein. And then separated from the steelmaking slag by magnetic separation.
- magnetite oxides which are present alone or coexist with other iron oxides can also be separated and recovered from steelmaking slag by magnetic separation.
- Patent Documents 1 to 4 describe a method of reforming a wustite-based oxide into a magnetite-based oxide by oxidation treatment or the like to separate more iron-based oxides by magnetic separation.
- the calcium iron aluminum is magnetized to become a magnetic body, it can also be separated and recovered from the steelmaking slag by magnetic separation.
- Iron-based oxides and calcium iron oxide aluminum have a small content of phosphorus of 0.1% by mass or less, so steelmaking by the above-described magnetic separation etc. If separated and recovered from slag, it can be used as a material for blast furnaces and sintering.
- Mn, Mg, Ca and the like contained in the iron-based compound are useful elements on iron making and can be used as a material for iron making.
- Mn is an element that contributes to strength improvement and strength stabilization of steel materials
- Mg is an element that enhances the fluidity of slag in a blast furnace.
- Ca is a main constituent element of slag in blast furnace and steel making and is an important element for adjusting the basicity and viscosity of the slag, but it can also be used as a dephosphorizing agent for molten steel.
- the metallic iron is Fe which is caught in the slag in the steelmaking process, or fine Fe which precipitates out during solidification of the steelmaking slag.
- Large metallic irons are separated and recovered by magnetic separation or other methods in a dry process of crushing or crushing steelmaking slag in the atmosphere.
- Non-Patent Document 4 there are many types of magnetic separation methods as described in Non-Patent Document 4 to Non-Patent Document 7.
- a drum-type magnetic separation method using a rotary drum with a magnet fixed inside is often used.
- a magnet is fixed in the drum and the outer drum is rotated.
- the iron-based compound and metallic iron are captured on the surface of the rotary drum in which a magnetic field is formed by the magnet, and move along the outer periphery of the rotary drum.
- Slag particles obtained by crushing or crushing steelmaking slag are suspended in a liquid such as water to form a slurry, which is often flowed to the drum surface to be magnetically separated. In the atmosphere, if the particles become smaller, they will aggregate, making it difficult to separate the iron compound from the others by magnetic separation. However, slurrying makes it possible to disperse the particles without aggregation due to the liquid, and allows separation by magnetic separation.
- Patent Document 5 describes a method of performing magnetic separation to remove iron from rolling oil.
- gas is injected into the rolling oil adhering to the drum, and the iron content and rolling oil which were captured by the drum are isolate
- a magnetic separation method for recovering iron-based compounds and metallic iron from slurry-like steelmaking slag by magnetic separation wherein the magnetic separation method for steelmaking slag can increase the Fe concentration in the recovered material. It is an object of the present invention to provide a magnetic separation apparatus for steelmaking slag that can be used in the method.
- the present invention provides a rotary drum in which a magnetic field is formed on at least a part of the surface, a step of bringing a slurry containing crushed or crushed particulate steel slag into contact with the surface; A step of blowing a gas onto the surface of the drum to move rotationally along the surface of the rotary drum, removing the liquid component contained in the slurry, and sorting the steelmaking slag according to the height of the magnetization And a magnetic separation method of steelmaking slag.
- a rotary drum in which a magnetic field is formed on at least a part of the surface, and a slurry containing steelmaking slag is brought into contact with the rotary drum disposed in this order in the rotation direction of the rotary drum.
- a gas is blown to the surface of the slurry tank and the rotary drum to remove the liquid component contained in the slurry, which is rotationally moved along the surface of the rotary drum, and the steelmaking slag has a height of magnetization
- the present invention relates to a magnetic separation device for steelmaking slag, which has a gas blowing unit that selects according to the above.
- a magnetic separation method of steelmaking slag capable of increasing the Fe concentration in the recovered material, and the method A magnetic separator for use in steelmaking slag is provided.
- FIG. 1 is a flowchart of a magnetic separation method of steelmaking slag according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the rotational direction of the rotary drum, showing how the slurry is magnetically separated using a conventional magnetic separator.
- FIG. 3A is a schematic cross-sectional view along the rotational direction of a rotary drum showing the configuration of a magnetic separator used to magnetically separate the slurry in an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 3B is a schematic cross-sectional view along the direction of rotation of the rotary drum showing the configuration of another magnetic separator used to magnetically separate the slurry in an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view along the direction of rotation of the rotary drum showing the magnetic separation of the slurry in an exemplary embodiment of the invention.
- FIG. 5A is a schematic cross-sectional view along the direction of rotation of the rotary drum showing the direction in which gas is blown onto the surface of the rotary drum in an exemplary embodiment of the invention.
- FIG. 5B is a partial schematic cross-sectional view along the direction of rotation of the rotating drum showing the angle at which gas is blown onto the surface of the rotating drum in an exemplary embodiment of the invention.
- FIG. 1 is a flow chart showing a magnetic separation method of steelmaking slag according to the present embodiment.
- the size of the structure of calcium silicate, free lime and iron-based compounds contained in steelmaking slag is about 1000 ⁇ m or less. Therefore, separation and recovery of components such as iron-based compounds from steelmaking slag are performed by crushing or crushing steelmaking slag (step S110).
- the type of steelmaking slag is not particularly limited as long as it is a slag discharged in the steelmaking process.
- steelmaking slag include converter slag, pretreated slag, secondary refining slag and electric furnace slag.
- Steelmaking slag is crushed or crushed after being discharged in a steelmaking process, and is made into particulate slag particles.
- the maximum particle size of the slag particles is preferably equal to or less than the size of the structure of the iron-based compound, and more preferably 1000 ⁇ m or less. If the maximum particle size is 1000 ⁇ m or less, the iron-based compound can be present as a single particle, and it is easy to selectively select the iron-based compound by magnetic separation. From the same viewpoint, the maximum particle size of the slag particles is preferably 500 ⁇ m or less, more preferably 250 ⁇ m or less, and still more preferably 100 ⁇ m or less.
- the slag particles can be reduced to such an extent that the maximum particle diameter falls within the above range by, for example, further crushing crushed slag particles with a grinder including a hammer mill, a roller mill, a ball mill and the like.
- the steelmaking slag is preferably subjected to heat treatment before being subjected to magnetic separation.
- heat treatment is preferably performed at 300 ° C. or more and 1000 ° C. or less for 0.01 minutes or more and 180 minutes or less.
- the steelmaking slag may be a filter residue slag obtained by immersing the steelmaking slag in water to leach free lime and calcium hydroxide and leaching of Ca on the surface of the Ca compound and then filtering it. .
- filtered residual slag it is possible to further increase the Fe concentration in the recovered material because slag particles with less Ca are used, and also the separation and recovery of Ca from slag particles not recovered by magnetic separation It will be easier.
- Slag particles thus reduced in size have low dispersibility in air, and are particularly prone to aggregation and agglomeration due to the magnetic field at the time of magnetic separation, so slag particles containing a large amount of iron-based compounds and other compounds are more abundant It is difficult to separate slag particles that contain it. Therefore, the slag particles are often suspended in liquid, made into a slurry and magnetically selected (step S120). When the slag particles are suspended in liquid, Ca is eluted from free lime and calcium silicate etc. in the slag particles, and the slurry becomes alkaline.
- it is more preferably 1/200 or more and 1/5 or less, and still more preferably 1/100 or more and 1/10 or less.
- the slurry containing such slag particles (hereinafter, also simply referred to as “slurry”) contains slag particles (hereinafter also referred to as “highly magnetized particles”) having a large amount of iron-based compounds and large magnetization, free lime and silica. It contains slag particles (hereinafter, also referred to as “low magnetization particles”), metallic iron, and liquid components, which contain a large amount of calcium acid and the like but a small amount of iron-based compound and small magnetization.
- slurry contains slag particles (hereinafter, also referred to as “highly magnetized particles”) having a large amount of iron-based compounds and large magnetization, free lime and silica. It contains slag particles (hereinafter, also referred to as “low magnetization particles”), metallic iron, and liquid components, which contain a large amount of calcium acid and the like but a small amount of iron-based compound and small magnetization.
- the slurry is brought into contact with the surface of the rotary drum having a magnetic field formed on at least a part of the surface (step S130).
- highly magnetized particles and metallic iron are captured on the surface of the rotary drum by the magnetic field, moved in the rotation direction of the rotary drum, and collected by the collection unit.
- the low magnetization particles and the liquid component contained in the slurry are not trapped on the surface of the rotary drum, they do not move in the rotational direction of the rotary drum, and are discharged without being collected by the collection unit.
- the slurry is preferably brought into contact with a region of the surface of the rotary drum where the magnetic field is formed, but is brought into contact with the region where the magnetic field is not formed to rotate along the surface of the rotary drum.
- the movement may be moved to the area where the magnetic field is formed.
- some of the low magnetization particles and the liquid component may move along the surface of the rotary drum to the collection unit and be collected together with the high magnetization particles.
- the amount of highly magnetized particles and metallic iron to be separated and recovered is increased, while the low magnetized particles and liquid component recovered as described above It is desirable to sort the high and low magnetization particles so as to reduce the amount of.
- a gas is blown to the surface of the rotary drum in contact with the slurry to separate the liquid component moving along the surface of the rotary drum from the highly magnetized particles and the steelmaking slag. It sorts according to the height of magnetization (Step S140).
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view along the rotation direction of the rotary drum, showing how the slurry is magnetically separated using the conventional magnetic separation apparatus 100. As shown in FIG.
- the slurry is supplied from the slurry supply unit 110 to the slurry tank 120 and contacts the surface of the rotary drum 130 in the slurry tank 120.
- the highly magnetized particles 180 contained in the slurry are captured on the surface of the rotary drum 130 by the magnetic field formed by the magnet 140 and moved in the rotation direction of the rotary drum 130 (the arrow X direction in the figure)
- the highly magnetized particles adhere to the drum surface and move along the surface of the rotary drum to the collection unit 160.
- the liquid component 190 contains Ca eluted from the slag particles and has high wettability to the surface of the rotary drum 130 and the highly magnetized particles 180. That is, since the liquid component 190 has high wettability to the surface of the rotary drum 130, it is difficult to separate from the surface of the rotary drum 130, and moves along the outer periphery of the rotary drum 130, and a part thereof is a recovery portion It is considered to reach 160.
- the liquid component 190 also has high wettability to the highly magnetized particles 180, it moves along the outer periphery of the rotatable drum 130 along with the highly magnetized particles 180 trapped on the surface of the rotatable drum 130, It is considered that part of them reaches the recovery unit 160.
- the liquid component 190 when the liquid component 190 reaches the recovery unit 160, in addition to the highly magnetized particles 180 containing a large amount of Fe, the low magnetization particles suspended in the liquid component 190 are also recovered by the recovery unit 160. It is difficult to increase the Fe concentration to a desired level. Also, the amount per unit area of the liquid component 190 moving along the surface of the rotary drum 130 increases substantially in proportion to the 1/2 power of the circumferential speed of the rotary drum 130. However, the amount of highly magnetized particles per unit area captured on the surface of the rotary drum is constant independently of the peripheral speed of the rotary drum. Therefore, it is considered that as the circumferential speed of the rotary drum 130 increases, the accompanying amount of the liquid component 190 increases and the Fe concentration in the collected matter decreases.
- the reason why the amount of highly magnetized particles captured is not dependent on the peripheral speed of the rotary drum is considered to be that the amount of highly magnetized particles mainly depends on the magnetic flux density on the surface of the rotatable drum. That is, when a certain amount or more of highly magnetized particles adhere to the drum surface, the magnetic flux density on the surface decreases due to the magnetic shielding effect, and it becomes impossible to capture more highly magnetized particles. Therefore, even if the peripheral speed is changed, the amount of trapped high magnetized particles does not change so much.
- FIG. 3A and FIG. 3B are schematic cross-sectional views along the rotation direction of the rotary drum showing the configuration of the magnetic separation device 200 used to magnetically separate the slurry in the present embodiment.
- the magnetic separation device 200 is disposed in this order in the rotational direction of the rotary drum 230 (the arrow X direction in the figure) along the outer periphery of the rotary drum 230 on which the magnet 240 is fixed and disposed and the outer periphery of the rotary drum 230
- the slurry supply unit 210, the slurry tank 220, the slurry discharge unit 250, and the recovery unit 260 are provided.
- the magnetic separation device 200 has a gas blowing unit 270 disposed between the slurry discharging unit 250 and the collecting unit 260, and the gas blowing unit 270 is provided on the surface of the rotary drum 230.
- Spray the gas from the FIG. 4 is a schematic cross-sectional view along the rotation direction of the rotary drum showing how the slurry is magnetically separated using the magnetic separation device 200.
- the liquid component 290 which is not captured on the surface of the rotary drum 230 is removed from the surface of the rotary drum 230 by spraying of the gas from the gas spray unit 270.
- the magnetic separation method of the present embodiment using the magnetic separation device 200 can further increase the Fe concentration in the collected matter.
- the slurry supply unit 210 is a flow path for supplying the slurry to the slurry tank 220.
- the slurry supply unit 210 may temporarily store the slurry in the storage unit 215 to adjust the amount of slurry supplied to the slurry tank 220.
- the slurry tank 220 holds the supplied slurry and brings the held slurry into contact with the surface of the rotary drum 230 so that highly magnetized particles in the slurry are applied to the surface of the rotary drum 230 by the magnetic field formed by the magnet 240. It is a tank for capturing.
- the slurry tank 220 may be a flow path that causes the slurry supplied from the slurry supply unit 210 to flow to the slurry discharge unit 250 as shown in FIG. 3A, or is a storage tank that temporarily stores the supplied slurry. It may be.
- the flow velocity of the slurry when the slurry is flowing in the slurry tank may be the same as the peripheral velocity of the rotating drum, may be higher than the peripheral velocity of the rotating drum, or may be lower than the peripheral velocity of the rotating drum. From the viewpoint of further enhancing the removal efficiency of the low magnetization particles, the difference between the flow velocity of the slurry and the peripheral velocity of the rotating drum is preferably 1 m / min or more.
- the rotary drum 230 is a rotary hollow drum whose surface is configured to be rotatable.
- the magnet 240 is non-rotatably fixed.
- the surface of the rotary drum 230 may be made of a nonmagnetic material, such as an austenitic phase stabilized austenitic stainless steel, titanium, plastic and ceramic.
- the peripheral speed of the rotary drum 230 during magnetic separation is preferably 0.1 m / min or more and 1000 m / min or less, and 1 m / min It is more preferably 500 m / min or less, and still more preferably 5 m / min to 300 m / min.
- the magnet 240 is fixedly disposed along the inner circumference of the rotary drum 230 at a position at least partially overlapping the area where the slurry tank 220 is disposed.
- the magnet 240 forms a magnetic field on the surface of the rotary drum 230 to capture highly magnetized particles contained in the slurry on the surface of the rotary drum 230.
- the magnet 240 is fixedly arranged, and when the surface of the rotary drum 230 rotates, the magnet 240 is fixedly arranged inside the surface of the rotary drum 230 without following the rotation of the surface. Form a magnetic field in the
- the magnet 240 may be a permanent magnet or an electromagnet.
- a permanent magnet is preferable from the viewpoint of reducing the cost and facilitating control of the magnetic field distribution.
- the magnet 240 is preferably a magnet that sets the maximum value of the magnetic flux density in the vertical direction on the surface of the rotary drum 230 to 50 G or more, from the viewpoint of making the surface of the rotary drum 230 more easily capture highly magnetized particles. It is more preferable that the magnet is 100 G or more. In addition, from the viewpoint of making it difficult for the magnet 240 to capture low magnetization particles and thereby suppressing the decrease in Fe concentration in the collected material, the maximum value of the magnetic flux density in the vertical direction on the surface of the rotary drum 230 is 3000 G or less. It is preferably a magnet, and more preferably a magnet of 1,500 G or less.
- the magnets 240 are preferably arranged along the inner circumference of the rotatable drum 230.
- the plurality of magnets be arranged such that the maximum value of the absolute value of the magnetic flux density in the area to which the gas is blown is larger than that in the other areas.
- the area where the gas is blown refers to an area of the surface of the rotary drum 230 that is located on the extension of the center of the air flow by the gas.
- the plurality of magnets be arranged on the surface of the rotary drum 230 so that a plurality of regions having different directions of the magnetic field are formed.
- the plurality of magnets include a magnet disposed with the N pole facing the surface of the rotary drum 230, and a magnet disposed with the S pole facing the surface of the rotary drum 230. Is preferred. It is preferable that the magnets arranged with the N pole facing and the magnets arranged with the S pole facing each other are alternately arranged in the rotational direction of the rotary drum 230.
- the plurality of magnets cause the highly magnetized particles captured on the surface of the rotary drum 230 to rotate during movement due to the change in the direction of the magnetic field, and are mixed in the vicinity of the highly magnetized particles.
- the low magnetization particles can be desorbed to further increase the Fe concentration in the recovered matter.
- the plurality of magnets in the surface of the rotary drum 230 have less regions where the absolute value of the magnetic flux density in the vertical direction is low.
- they are arranged as follows. Specifically, on the surface of the rotary drum 230, the plurality of magnets have an interval of 50 mm or less between areas where the absolute value of the magnetic flux density in the vertical direction is 50% or more of the maximum value on the surface. It is preferable to be arranged as described above, more preferable to be arranged to be 40 mm or less, and further preferable to be arranged to be 30 mm or less. With such an arrangement, the highly magnetized particles trapped in one region are easily trapped in another region even if the highly magnetized particles are moved by spraying of the gas or the like, and the highly magnetized particles are removed. Separation is suppressed.
- the slurry discharge unit 250 is a flow path for discharging the low magnetization particles and the liquid component not captured on the surface of the rotary drum 230 by the magnetic field to the outside of the magnetic separation device 200.
- the slurry discharge unit 250 may be disposed at the end of the slurry tank 220 as shown in FIG. 3A, or may be disposed in the middle of the slurry tank 220 as shown in FIG. 3B to adjust the slurry flow rate by the discharge valve 255 You may
- the recovery unit 260 recovers the highly magnetized particles captured on the surface of the rotary drum 230 and moving along the outer periphery of the rotary drum 230.
- the gas sprayer 270 has a nozzle 275 for ejecting gas, and sprays the gas ejected from the nozzle 275 on the surface of the rotary drum 230.
- highly magnetized particles 280 and liquid component 290 are separated, and low magnetized particles suspended in liquid component 290 and liquid component 290 are removed and discharged from slurry discharge portion 250. .
- the gas spray unit 270 is at an intermediate position along the rotational direction of the slurry tank 220 and the recovery unit 260, that is, at a position where the gas is sprayed on the surface of the rotary drum 230 between the slurry tank 220 and the recovery unit 260. It should be arranged.
- the gas spray unit 270 is shown in FIGS. 3A, 3B and 4 among the surfaces of the rotary drum 230.
- the magnet 240 is disposed inside, and is disposed at a position where the gas is blown to the area where the magnetic field is formed by the magnet 240.
- the gas spray unit 270 sets the gas in a region where the absolute value of the magnetic flux density in the vertical direction is 50% or more of the maximum absolute value of the magnetic flux density in the vertical direction on the surface of the rotary drum 230 It is preferable to arrange
- the gas spray unit 270 Is preferably disposed at a position where the gas is blown to an area existing on the surface of the rotary drum 230. By blowing the gas to such a region, the removal efficiency of the liquid component is further enhanced. In addition, when a gas is sprayed to the liquid component in such a region, the removal efficiency of low magnetization particles is increased by the fluid drag generated by the flow induced by the gas.
- the gas spray unit 270 is illustrated as d1 to d3 in the direction (in FIG. 5A, inclined to the tangent (broken line L in the figure) of the rotary drum 230 at the position where the gas is sprayed. Is preferably disposed at a position where the above-mentioned gas is sprayed (exemplified in FIG. 5A as gas spraying sections 270a, 270b and 270c).
- the tangent of the rotary drum 230 at the position where the gas is sprayed means the tangent of the rotary drum 230 at the position where the gas is sprayed in the cross-sectional view along the rotation direction of the rotary drum. .
- the inclination angle ⁇ is an angle ( ⁇ 1 or ⁇ 2 in FIG. 5B) measured so that the angle with respect to the tangent L of the rotary drum 230 is 90 ° or less, as shown in FIG. 5B.
- the angle ⁇ is set, the high-magnetization particles are pressed against the surface of the rotary drum 230 by the sprayed gas, so the desorption of the high-magnetization particles by the spraying of the gas, in particular, between the regions where the direction of the magnetic field is reversed. It is possible to further suppress the detachment of the highly magnetized particles in a region where the magnetic flux density is partially weakened.
- the low magnetization component not captured on the surface of the rotary drum 230 is desorbed from the surface of the rotary drum 230 together with the liquid component by the above-mentioned fluid drag and the like.
- the gas spraying unit 270 may be disposed at a position where the gas is sprayed from the recovery unit 260 side with respect to the tangent of the rotary drum 230 (gas spraying unit 270 a in FIG. 5A). It may be disposed at a position where the gas is sprayed perpendicularly to the (see the gas spray unit 270b of FIG. 5A), and may be disposed at a position where the gas is sprayed from the slurry tank 220 side (the gas spray unit of FIG. 270c).
- the angle ⁇ 2 is provided to Since the amount of gas flowing in the rotational direction of the rotary drum 230 is not increased more than necessary when the spray is sprayed, desorption of the highly magnetized particles by the air flow, the slurry recovery unit 260 side by the gas to which the liquid component and the low magnetized particles are sprayed. It is less likely to cause a decrease in Fe concentration in the recovered product due to movement and recovery, and environmental contamination due to splashing of liquid components contained in the slurry.
- angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are preferably 40 ° or more and 90 ° or less with respect to the tangent line, more preferably 55 ° or more and 90 ° or less, and 70 ° or more and 90 ° or less It is further preferred that
- the gas blowing unit 270 has a flow velocity of 10 m / s or more and 330 m / s or less. It is preferable to spray a certain gas, and it is more preferable to spray the gas which is 20 m / s or more and 250 m / s or less.
- the gas spraying unit 270 has a spraying amount of 5 l / s ⁇ m or more and 180 l / s. It is preferable to spray the gas that is less than or equal to m, and it is more preferable to spray the gas that is 10 l / s ⁇ m or more and 130 l / s ⁇ m or less.
- the flow rate and amount of the gas is the flow rate and amount when sprayed onto the surface of the rotary drum, but when the distance between the nozzle for blowing out the gas and the surface onto which the gas is sprayed is sufficiently close (for example, 10 mm).
- the flow velocity of the gas at the nozzle outlet and the amount of the gas emitted from the nozzle outlet can be roughly regarded as the flow velocity and the amount of gas sprayed on the surface of the rotary drum.
- the gas to be sprayed is not particularly limited, and air (atmosphere), nitrogen, oxygen, hydrogen, water vapor, fluorocarbon gas, and the like can be used.
- air atmosphere
- nitrogen, oxygen, hydrogen, water vapor, fluorocarbon gas, and the like can be used.
- air (atmosphere) is preferable from the viewpoint of lowering the cost of magnetic separation.
- calcium carbonate produced by the reaction between Ca eluted in the slurry and carbon dioxide contained in the gas acts as a binder to cause the low magnetization particles to aggregate with the high magnetization particles, and the aggregated low magnetization particles are recovered.
- the gas preferably has a carbon dioxide concentration of less than 5% by volume.
- the concentration of nitrogen oxide and sulfur oxide in the gas is preferably less than 0.1% by volume.
- the surface of the rotary drum is coated with a resin such as water repellent urethane resin or fluorine resin, it is not possible to remove the liquid component moving along the outer periphery of the rotary drum accompanying the highly magnetized particles. Therefore, the Fe concentration in the recovered material can not be increased as in this embodiment. Further, when spherical water droplets are formed on the surface of the rotary drum coated with the water repellent resin, and highly magnetized particles are taken into the water droplets, the highly magnetized particles are removed together with the water droplets, and the recovery efficiency of Fe is obtained. May decrease. The reduction in the recovery efficiency of Fe is particularly likely to occur when the magnetic force on the surface of the rotary drum is weak (the magnetic flux density is low).
- a resin such as water repellent urethane resin or fluorine resin
- the Fe concentration in the recovered material can not be increased as in this embodiment.
- the surface after the high magnetization particles are magnetically attached is usually uneven, it is difficult to efficiently remove the liquid component and the low magnetization particles in the recess.
- maintenance for removing slag particles adhering to the surface of the roll is required, and the working efficiency of the magnetic separation is lowered.
- the solid or slurry-like steelmaking slag from which the iron-based compound and metallic iron have been removed by magnetic separation may be subjected to magnetic separation again by the above-described process in order to recover iron-based oxides and metallic iron more sufficiently.
- the slurry-like steelmaking slag after magnetic separation can be used as a cement material, a roadway base material, a civil engineering material, a fertilizer, etc. after recovering Ca and P etc. by a publicly known method if needed.
- the recovered material recovered by magnetic separation contains a large amount of iron-based compounds and compounds containing Fe such as metallic iron, it can be reused as a material for blast furnaces and sintering.
- the steelmaking slag of the component of Table 1 was prepared.
- the kind of the component contained in steelmaking slag and its quantity were measured by the chemical analysis method.
- the steelmaking slag was crushed after being heated in the air at 750 ° C. for 60 minutes to increase the magnetization.
- the pulverization was conducted to a size of 200 ⁇ m or less by a dry ball mill, and then to 50 ⁇ m or less by a wet ball mill.
- the magnetic separator of the structure shown in FIG. 4 was used.
- the outer diameter of the drum was 400 mm.
- the flow rate of the slurry passing between the drum and the slurry tank was adjusted to 40 m / min.
- a neodymium permanent magnet was disposed in the drum so that the N and S magnetic poles changed in the circumferential direction of the drum.
- Example 1 A drum-type magnetic separator was used in which the maximum value of the magnetic flux density in the vertical direction on the surface of the rotary drum was 300 G.
- the magnet was placed inside the rotary drum from the slurry supply port to the gas spray unit.
- the distance between the regions on the drum surface where the magnitude of the magnetic flux density in the perpendicular method is 50% or more with respect to the maximum absolute value of the magnetic flux density in the vertical direction formed by the respective magnets on the drum surface It arrange
- the gas sprayer sprayed air (atmosphere) on the surface of the rotary drum.
- the nozzle for blowing out the air is inclined at an angle of 20 degrees above horizontal and blows the air upward, so that the gas is blown at a position 90 ° (vertical) to the tangent of the rotary drum at the position where the gas is blown. 10 mm apart between the outlet of the and the surface of the rotary drum.
- the flow rate of the sprayed gas was measured at the outlet of the nozzle.
- the center of the gas flow to be blown was made to be directly above the position at which the magnetic flux density in the vertical direction by the magnet disposed inside the sprayed area is the maximum value.
- the type and amount of components contained in the recovered material were measured by chemical analysis, and the amount of Fe in the recovered material was measured.
- the magnet was placed inside the rotary drum from the slurry supply port to the gas spray unit.
- the size of the magnetic flux density in the perpendicular method is 50% or more with respect to the maximum value of the magnetic flux density in the vertical direction formed by the respective magnets on the drum surface from the slurry supply port to the gas blowing portion. It arrange
- regions may be 30 mm.
- the gas sprayer sprayed air (atmosphere) on the surface of the rotary drum.
- the air blowing nozzle has a gap of 10 mm between the outlet of the nozzle and the surface of the rotary drum at a position where the air is blown to a position where the horizontal plane passing through the rotary shaft of the rotary drum intersects the surface of the rotary drum. Placed.
- the angle of the blown air relative to the tangent of the rotary drum at the location where the air was blown was changed as described in Table 3.
- the flow velocity of the sprayed gas was 55 m / s at the outlet of the nozzle.
- the center of the gas flow to be blown was made to be directly above the position at which the magnetic flux density in the vertical direction by the magnet disposed inside the sprayed area is the maximum value.
- the circumferential speed of the rotary drum was 20 m / min.
- the magnetic substance moves upward (toward the recovery portion 260) and one of the liquid components.
- the unit also moved upward and moved to the collection unit. At this time, the scattering of the liquid component also increased.
- the Fe concentration in the recovered product was higher than that in the case where air was not blown (number 6 to number 9 in Table 2).
- Example 3 A drum-type magnetic separator was used in which the maximum value of the magnetic flux density in the vertical direction on the surface of the rotary drum in the area to which air was blown and the other area was 700 G.
- the magnet was placed inside the rotary drum from the slurry supply port to the gas spray unit.
- the size of the magnetic flux density in the perpendicular method is 50% or more with respect to the maximum value of the magnetic flux density in the vertical direction formed by the respective magnets on the drum surface from the slurry supply port to the gas blowing portion.
- the spacing between the regions was varied as described in Table 4.
- the gas sprayer sprayed air (atmosphere) on the surface of the rotary drum.
- the air blowing nozzle has a gap of 10 mm between the outlet of the nozzle and the surface of the rotary drum at a position where the air is blown to a position where the horizontal plane passing through the rotary shaft of the rotary drum intersects the surface of the rotary drum. Placed.
- the air was blown perpendicular to the tangent of the rotary drum at the position where the air was blown.
- the flow velocity of the sprayed gas was 55 m / s at the outlet of the nozzle.
- the center of the gas flow to be blown was located between the two positions where the magnetic flux density in the vertical direction by the magnet disposed inside the area to be blown is the maximum value.
- the circumferential speed of the rotary drum was 20 m / min.
- the Fe concentration in the recovered product was higher than that in the case where air was not blown (number 6 to number 9 in Table 2).
- the present invention is useful as a method of recovering Fe resources in steelmaking because it is possible to recover Fe of higher concentration from steelmaking slag by magnetic separation.
- Reference Signs List 100 200 magnetic separator 110, 210 slurry supply unit 120, 220 slurry tank 130, 230 rotary drum 140, 240 magnet 150, 250 slurry discharge unit 160, 260 collection unit 180, 280 highly magnetized particles 190, 290 liquid component 215 stored Part 255 Exhaust valve 270, 270a, 270b, 270c Gas blow part 275 nozzle
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Abstract
本発明は、スラリー状の製鋼スラグから磁選により鉄系化合物および金属鉄を回収するための磁選方法において、回収物中のＦｅ濃度を高めることができる製鋼スラグの磁選方法を提供することを目的とする。本発明に係る製鋼スラグの磁選方法は、表面の少なくとも一部に磁場が形成された回転式ドラムの、前記表面に、破砕または粉砕された粒子状の製鋼スラグを含むスラリーを接触させる工程と、前記回転式ドラムの表面に気体を吹き付けて、前記回転式ドラムの表面に沿って回転移動する、前記スラリーに含まれる液体成分を除去する工程と、を含む。
Description
本発明は、製鋼スラグの磁選方法、および製鋼スラグ用の磁選装置に関する。
製鋼工程で生じる製鋼スラグ（転炉スラグ、予備処理スラグ、二次精錬スラグおよび電気炉スラグなど）は、セメント材料、道路用路盤材、土木用材料および肥料を含む広い用途に用いられる（非特許文献１～非特許文献３参照）。また、上記用途に用いられない一部の製鋼スラグは、埋め立て処分されている。
製鋼スラグには、カルシウム（Ｃａ）、鉄（Ｆｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、硫黄（Ｓ）などの元素が含まれていることが知られている。これらのうち、製鋼スラグに最も多く含まれる元素は、製鋼工程で多量に用いられるＣａであり、通常、Ｆｅが次に多く含まれる。通常、製鋼スラグの全質量のうち、２０質量％～５０質量％程度がＣａであり、１質量％～３０質量％程度がＦｅである。
製鋼スラグ内のＦｅは、鉄系酸化物、酸化カルシウム鉄アルミニウム（Ｃａ２（Ａｌ１－ＸＦｅＸ）２Ｏ５）、および極少量ではあるが金属鉄などとして存在している。これらのうち、鉄系酸化物は、ＭｎまたはＭｇを含有するほか、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、ＣｒおよびＳなどの元素を少量ながら含有する。また、酸化カルシウム鉄アルミニウムも、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、ＣｒおよびＳなどの元素を少量ながら含有する。なお、本明細書においては、鉄系酸化物は空気中の水蒸気などによってその表面の一部などが水酸化物などに変化した化合物も含み、酸化カルシウム鉄アルミニウムは空気中の水蒸気および二酸化炭素などによりその表面の一部などが水酸化物または炭酸化物などに変化した化合物も含む。なお、本明細書においては、鉄系酸化物および酸化カルシウム鉄アルミニウムはいずれも、表面の一部などが大気汚染物質である硫黄酸化物（ＳＯｘ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）との反応物質に変化したこれらの化合物を含む。
上記鉄系酸化物は、その多くがウスタイト系酸化物（ＦｅＯ）として存在し、その他にヘマタイト系酸化物（Ｆｅ２Ｏ４）やマグネタイト系酸化物（Ｆｅ３Ｏ４）としても存在する。
これらのうち、ウスタイト系酸化物およびヘマタイト系酸化物は、強磁性体であるマグネタイト系酸化物（Ｆｅ３Ｏ４）がその内部に分散しているため、製鋼スラグを破砕もしくは粉砕して粒子状にした後、磁選によって製鋼スラグから分離して回収できる。なお、単独または他の鉄系酸化物と共存するマグネタイト系酸化物も、磁選によって製鋼スラグから分離して回収できる。さらに、特許文献１～特許文献４には、酸化処理などによってウスタイト系酸化物をマグネタイト系酸化物に改質して、より多くの鉄系酸化物を磁選によって分離する方法が記載されている。
上記酸化カルシウム鉄アルミニウムは、磁化して磁性体となるため、やはり磁選によって製鋼スラグから分離して回収できる。
鉄系酸化物および酸化カルシウム鉄アルミニウム（以下、これらをまとめて「鉄系化合物」ともいう。）は、リンの含有量が０．１質量％以下とわずかであるため、上述した磁選などによって製鋼スラグから分離して回収すれば、高炉や焼結の原料として用いることができる。
また、今後、社会環境の変化等により、製鋼スラグを道路用路盤材、土木用材料またはセメント材料などとして使用するための土木工事の数が減少したり、製鋼スラグを埋め立て処分できる土地が減少したりする可能性もある。この観点からも、製鋼スラグに含まれる鉄系化合物を回収して、再利用または埋め立て処分される製鋼スラグの体積を減少させることが期待されている。
さらには、鉄系化合物に含まれるＭｎ、ＭｇおよびＣａなどは、製鉄上有用な元素であり、製鉄の材料として活用できる。たとえば、Ｍｎは鋼材の強度向上および強度安定化に寄与する元素であり、Ｍｇは高炉内でのスラグの流動性を高める元素である。Ｃａは高炉、製鋼でのスラグの主要構成元素であり、スラグの塩基度および粘性の調整のための重要元素であるが、溶鋼の脱リン剤としても利用できる。
金属鉄は、製鋼工程でスラグ中に巻き込まれたＦｅや、製鋼スラグの凝固中に析出する微小なＦｅである。金属鉄のうち大きいものは、大気中で製鋼スラグを破砕もしくは粉砕する乾式の工程中で、磁選その他の方法で分離されて回収されている。
磁選方法には、非特許文献４～非特許文献７に記載されるように多くの種類が含まれる。上記鉄系化合物および金属鉄を回収するための磁選のように、工業的に大量処理する場合は、磁石を内部に固定した回転式ドラムを用いるドラム式磁選法が多く使われる。ドラム式磁選法では、ドラム内に磁石を固定し、外側のドラムを回転させる。鉄系化合物および金属鉄は、磁石により磁場が形成された回転式ドラムの表面に捕捉され、回転式ドラムの外周に沿って移動する。
製鋼スラグを破砕または粉砕して得られたスラグ粒子は、水などの液体に懸濁してスラリー化し、ドラム表面に流して磁選されることが多い。大気中では、粒子が小さくなると、凝集するため、磁選で鉄化合物とそれら以外を分離することが難しくなる。しかし、スラリー化すると液体により粒子が凝集することなく分散することが可能になり、磁選で分離できるようになる。
なお、特許文献５には、圧延油から鉄分を除去するために磁選を行う方法が記載されている。特許文献５では、ドラムに付着した圧延油にガスを噴射して、ドラムに捕捉された鉄分と圧延油とを分離している。
中川雅夫、「鉄鋼スラグの有効利用の状況」、第２０５・２０６回西山記念技術講座講演テキスト、一般社団法人 日本鉄鋼協会、２０１１年６月、ｐ．２５－５６
「環境資材 鉄鋼スラグ」、鉄鋼スラグ協会、２０１４年１月
二塚貴之ら、「鉄鋼スラグから人工海水への成分溶出挙動」、鉄と鋼、Ｖｏｌ．８９、Ｎｏ．４、２０１４年１月、ｐ．３８２－３８７
小林幹夫ら、「粉体精製と湿式処理」、環境資源工学会、２０１１年１１月、ｐ．７５－８４
長島富雄、「磁気分離」、日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２、Ｎｏ．２、１９７８年、ｐ．４６－５３
本間忠、「磁選機器の最近の動向」、資源・素材、１９９４年
宮川清、「重液選炭設備としての湿式ドラム型磁選機」、日本鉱業会誌、Ｖｏｌ．９４、Ｎｏ．１０８８、１９７８年、ｐ．６９７－６９９
上述したように、製鋼スラグから鉄系化合物を回収することによる利点は多いため、製鋼スラグからの磁選による鉄原子（Ｆｅ）の回収率をより高めたいという要望は常に存在する。特に、回収されたＦｅを高炉や焼結の原料として用いる観点からは、回収物中のＦｅ濃度はより高いことが望ましい。
上記課題に鑑み、本発明は、スラリー状の製鋼スラグから磁選により鉄系化合物および金属鉄を回収するための磁選方法において、回収物中のＦｅ濃度を高めることができる製鋼スラグの磁選方法、および当該方法に使用可能な製鋼スラグ用の磁選装置を提供することを、その目的とする。
上記目的に鑑み、本発明は、表面の少なくとも一部に磁場が形成された回転式ドラムの、前記表面に、破砕または粉砕された粒子状の製鋼スラグを含むスラリーを接触させる工程と、前記回転式ドラムの表面に気体を吹き付けて、前記回転式ドラムの表面に沿って回転移動する、前記スラリーに含まれる液体成分を除去し、かつ、前記製鋼スラグを磁化の高さに応じて選別する工程と、を含む、製鋼スラグの磁選方法に関する。
また、本発明は、表面の少なくとも一部に磁場が形成される回転式ドラム、ならびに、前記回転式ドラムの回転方向にこの順に配置された、前記回転式ドラムに製鋼スラグを含むスラリーを接触させるスラリータンク、および前記回転式ドラムの表面に気体を吹き付けて、前記回転式ドラムの表面に沿って回転移動する、前記スラリーに含まれる液体成分を除去し、かつ、前記製鋼スラグを磁化の高さに応じて選別する気体吹付部、を有する、製鋼スラグ用の磁選装置に関する。
本発明によれば、スラリー状の製鋼スラグから磁選により鉄系化合物および金属鉄を回収するための磁選方法において、回収物中のＦｅ濃度を高めることができる製鋼スラグの磁選方法、および当該方法に使用可能な製鋼スラグ用の磁選装置が提供される。
以下、本発明の例示的な実施形態に係る製鋼スラグの磁選方法を、当該方法に使用する磁選装置とともに説明する。
図１は、本実施形態に係る製鋼スラグの磁選方法を示すフローチャートである。
製鋼スラグに含まれるケイ酸カルシウム、遊離石灰および鉄系化合物などの組織の大きさは、およそ１０００μｍ以下である。そのため、製鋼スラグからの鉄系化合物などの成分の分離および回収は、製鋼スラグを破砕または粉砕して行う（ステップＳ１１０）。
製鋼スラグの種類は、製鋼工程で排出されるスラグであれば特に限定されない。製鋼スラグの例には、転炉スラグ、予備処理スラグ、二次精錬スラグおよび電気炉スラグが含まれる。
製鋼スラグは、製鋼工程で排出された後に破砕または粉砕して、粒子状のスラグ粒子にされる。スラグ粒子の最大粒径は、鉄系化合物の組織と同程度以下の大きさであることが好ましく、１０００μｍ以下であることがより好ましい。上記最大粒径が１０００μｍ以下であると、鉄系化合物が単独の粒子として存在し得るため、鉄系化合物を選択的に磁選で選別しやすい。同様の観点からは、スラグ粒子の最大粒径は５００μｍ以下であることが好ましく、２５０μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ましい。スラグ粒子は、たとえば、破砕されたスラグ粒子をハンマーミル、ローラミルおよびボールミルなどを含む粉砕機でさらに粉砕することで、最大粒径が上記範囲となる程度に小さくすることができる。
製鋼スラグは、磁選を施す前に、加熱処理されることが好ましい。製鋼スラグを加熱処理すると、鉄系化合物の磁化が高まり、磁選によってより多量の鉄系化合物を取り除くことができる。上記加熱処理は、３００℃以上１０００℃以下で０．０１分以上１８０分以下行うことが好ましい。
製鋼スラグは、製鋼スラグを水中に浸漬させて、遊離石灰と水酸化カルシウムの浸出、およびＣａ化合物の表層のＣａの浸出を行った後に、濾過して得られる、濾過残スラグであってもよい。濾過残スラグを用いると、Ｃａが少ないスラグ粒子を用いるため、回収物中のＦｅ濃度をより高めることが可能であり、また、磁選によって回収されなかったスラグ粒子からのＣａの分離および回収もより容易になる。
このように小粒径化したスラグ粒子は、空気中では分散性が低く、特に磁選時の磁場によって凝集して塊状になりやすいため、鉄系化合物を多く含むスラグ粒子とその他の化合物をより多く含むスラグ粒子とを分離させにくい。そのため、スラグ粒子は、液体に懸濁させてスラリー化して磁選されることが多い（ステップＳ１２０）。スラグ粒子を液体に懸濁させると、スラグ粒子中の遊離石灰およびケイ酸カルシウムなどからＣａが溶出して、スラリーはアルカリ性になる。アルカリ性の溶液中では、それぞれのスラグ粒子がマイナスに帯電するため、スラグ粒子の分散性が高まり、鉄系化合物を多く含むスラグ粒子とその他の化合物をより多く含むスラグ粒子とを分離して回収しやすい。なお、上記濾過残スラグを液体に懸濁させても、スラグ粒子中に残存したＣａが溶出によるスラグ粒子の分散性の向上は奏される。上記液体としては、安価な水が多く使用される。
スラリーの流動性とＦｅの回収効率とをともに高める観点からは、製鋼スラグと水との量比は、質量比で、（製鋼スラグ／水）＝１／３００以上１／２以下であることが好ましく、１／２００以上１／５以下であることがより好ましく、１／１００以上１／１０以下であることがさらに好ましい。
このようなスラグ粒子を含むスラリー（以下、単に「スラリー」ともいう。）には、鉄系化合物を多く含み磁化が大きいスラグ粒子（以下、「高磁化粒子」ともいう。）、遊離石灰およびケイ酸カルシウムなどを多く含むが鉄系化合物の量が少なく磁化が小さいスラグ粒子（以下、「低磁化粒子」ともいう。）、金属鉄、および液体成分が含まれる。
上記スラリーは、表面の少なくとも一部に磁場が形成された回転式ドラムの、上記表面に、接触させられる（ステップＳ１３０）。これにより、高磁化粒子および金属鉄は、上記磁場によって回転式ドラムの上記表面に捕捉され、回転式ドラムの回転方向に移動され、回収部で回収される。一方で、スラリーに含まれる低磁化粒子および液体成分は、回転式ドラムの上記表面に捕捉されないため回転式ドラムの回転方向に移動せず、回収部で回収されずに排出される。上記スラリーは、上記回転式ドラムの表面のうち、磁場が形成される領域に接触させられることが好ましいが、磁場が形成されていない領域に接触させられて、回転式ドラムの表面に沿った回転移動によって磁場が形成される領域に移動させられてもよい。
このとき、低磁化粒子および液体成分の一部が、回転式ドラムの表面に沿って回収部まで移動して、高磁化粒子とともに回収されることがある。磁選により分離および回収された回収物に含まれるＦｅ濃度を高めるためには、分離および回収される高磁化粒子および金属鉄の量をより多くし、一方で上記回収される低磁化粒子および液体成分の量をより少なくするように、高磁化粒子と低磁化粒子とを選別することが望ましい。
そのため、本実施形態では、上記スラリーが接触した回転式ドラムの上記表面に気体を吹き付けて、回転式ドラムの表面に沿って移動する液体成分を高磁化粒子から分離し、かつ、前記製鋼スラグを磁化の高さに応じて選別する（ステップＳ１４０）。
このようにして、回収物中のＦｅ濃度が高まる理由を以下に説明する。
図２は、従来の磁選装置１００を用いてスラリーを磁選する様子を示す、回転式ドラムの回転方向に沿った模式断面図である。
スラリーは、スラリー供給部１１０からスラリータンク１２０に供給されて、スラリータンク１２０において回転式ドラム１３０の表面に接触する。このとき、スラリーに含まれる高磁化粒子１８０は、磁石１４０によって形成された磁場によって回転式ドラム１３０の表面に捕捉されて、回転式ドラム１３０の回転方向（図中矢印Ｘ方向）に移動され、その後、高磁化粒子とドラム表面の間に存在する水の濡れ性に起因する付着力により高磁化粒子がドラム表面に付着して回転式ドラムの表面に沿って回収部１６０まで移動する。
このとき、スラリーに含まれる液体成分１９０は、その一部がスラリー排出部１５０から排出されるものの、別の一部は高磁化粒子１８０とともに回転式ドラム１３０の表面に沿って移動して回収部１６０に回収される。
これは、液体成分１９０は、スラグ粒子から溶出したＣａを含み、回転式ドラム１３０の表面および高磁化粒子１８０に対して高い濡れ性を有するためだと考えられる。つまり、液体成分１９０は、回転式ドラム１３０の表面に対する濡れ性が高いため、回転式ドラム１３０の表面から離脱しにくく、回転式ドラム１３０の外周に沿って移動して、その一部が回収部１６０にまで到達すると考えられる。また、液体成分１９０は、高磁化粒子１８０に対する濡れ性も高いため、回転式ドラム１３０の表面に捕捉された高磁化粒子１８０にも付随して回転式ドラム１３０の外周に沿って移動して、その一部が回収部１６０にまで到達すると考えられる。
このようにして液体成分１９０が回収部１６０に到達すると、Ｆｅを多く含む高磁化粒子１８０の他に、液体成分１９０に懸濁した低磁化粒子も回収部１６０に回収されるため、回収物中のＦｅ濃度は所望の程度にまで高めにくい。また、回転式ドラム１３０の表面に沿って移動する液体成分１９０の、単位面積当りの量は、回転式ドラム１３０の周速の１／２乗に略比例して増える。しかし、回転式ドラムの表面に捕捉される単位面積当たりの高磁化粒子の量は回転式ドラムの周速に依存せず一定である。そのため、回転式ドラム１３０の周速が上がるほど、液体成分１９０の付随量が増え、回収物中のＦｅ濃度は低下すると考えられる。なお、高磁化粒子の捕捉量が回転式ドラムの周速に依存しないのは、高磁化粒子の捕捉量が主には回転式ドラムの表面の磁束密度に依存するためであると考えられる。つまり、一定量以上の高磁化粒子がドラム表面に付着すると、磁気遮蔽効果により表面の磁束密度が小さくなり、それ以上の高磁化粒子を捕捉できなくなる。そのため、周速を変化させても、高磁化粒子の捕捉量はさほど変化しない。
図３Ａおよび図３Ｂは、本実施形態でスラリーを磁選するために用いる磁選装置２００の構成を示す、回転式ドラムの回転方向に沿った模式断面図である。
磁選装置２００は、磁石２４０が内部に固定されて配置された回転式ドラム２３０、ならびに、回転式ドラム２３０の外周に沿って回転式ドラム２３０の回転方向（図中矢印Ｘ方向）にこの順に配置されたスラリー供給部２１０、スラリータンク２２０、スラリー排出部２５０および回収部２６０を有する。
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、磁選装置２００は、スラリー排出部２５０と回収部２６０との間に配置された、気体吹付部２７０を有し、回転式ドラム２３０の表面に気体吹付部２７０から気体を吹き付ける。図４は、磁選装置２００を用いてスラリーを磁選する様子を示す、回転式ドラムの回転方向に沿った模式断面図である。本実施形態の磁選方法では、図４に示すように、回転式ドラム２３０の表面に捕捉されない液体成分２９０を、気体吹付部２７０からの気体の吹き付けによって回転式ドラム２３０の表面から除去する。これにより、高磁化粒子２８０は、液体成分２９０および液体成分２９０に懸濁した低磁化粒子からより高精度に選別されて分離および回収される。そのため、磁選装置２００を用いる本実施形態の磁選方法は、回収物中のＦｅ濃度をより高めることが可能である。
スラリー供給部２１０は、スラリータンク２２０にスラリーを供給するための流路である。スラリー供給部２１０は、スラリーを貯留部２１５に一時的に貯留して、スラリータンク２２０に供給されるスラリーの量を調整してもよい。
スラリータンク２２０は、供給されたスラリーを保持し、保持されたスラリーを回転式ドラム２３０の表面に接触させて、磁石２４０が形成する磁場によってスラリー中の高磁化粒子を回転式ドラム２３０の表面に捕捉させるためのタンクである。スラリータンク２２０は、図３Ａに示すようにスラリー供給部２１０から供給されたスラリーをスラリー排出部２５０まで流動させる流路であってもよいし、供給されたスラリーを一時的に貯留する貯留槽であってもよい。
スラリータンクにおける、スラリーが流動しているときのスラリーの流速は、回転ドラムの周速と同じでもよく、回転ドラムの周速より速くてもよく、回転ドラムの周速より遅くてもよい。低磁化粒子の除去効率をより高める観点からは、スラリーの流速と回転ドラムの周速との差は、１ｍ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。
回転式ドラム２３０は、表面が回転可能に構成された、回転式の中空ドラムである。回転式ドラム２３０は、内部に磁石２４０が非回転に固定配置される。
回転式ドラム２３０の表面は、非磁性の材料、たとえばオーステナイト相安定化オーステナイト系ステンレス鋼、チタン、プラスチックおよびセラミックなどからから形成されればよい。
表面に捕捉された高磁化粒子を回収部２６０まで移動させる観点からは、磁選中の回転式ドラム２３０の周速は、０．１ｍ／ｍｉｎ以上１０００ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、１ｍ／ｍｉｎ以上５００ｍ／ｍｉｎ以下であることがより好ましく、５ｍ／ｍｉｎ以上３００ｍ／ｍｉｎ以下であることがさらに好ましい。
磁石２４０は、回転式ドラム２３０の内周に沿って、スラリータンク２２０が配置された領域と少なくとも部分的に重複する位置に固定して配置される。磁石２４０は、回転式ドラム２３０の表面に磁場を形成して、スラリーに含まれる高磁化粒子を回転式ドラム２３０の表面に捕捉する。磁石２４０は、固定されて配置されており、回転式ドラム２３０の表面が回転するときに、上記表面の回転に追随せず、回転式ドラム２３０の表面のうち、内部に磁石２４０が固定配置された領域に、磁場を形成する。
磁石２４０は、永久磁石でもよいし、電磁石でもよい。コストを低くし、かつ、磁場分布を制御しやすくする観点からは、永久磁石が好ましい。
高磁化粒子と低磁化粒子は、磁化の差はあるものの、いずれも磁化はするので、通常の磁選のように単に磁力をかけるだけでは選別はできない。磁石２４０は、回転式ドラム２３０の表面に高磁化粒子をより捕捉させやすくする観点から、回転式ドラム２３０の表面における垂直方向の磁束密度の最大値を５０Ｇ以上とする磁石であることが好ましく、１００Ｇ以上とする磁石であることがより好ましい。また、磁石２４０は、低磁化粒子を捕捉させにくくして回収物中のＦｅ濃度の低下を抑制する観点からは、回転式ドラム２３０の表面における垂直方向の磁束密度の最大値を３０００Ｇ以下とする磁石であることが好ましく、１５００Ｇ以下とする磁石であることがより好ましい。
磁石２４０は、複数の磁石を回転式ドラム２３０の内周に沿って配置することが好ましい。
このとき、上記複数の磁石は、上記気体が吹き付けられる領域における磁束密度の絶対値の最大値が、その他の領域よりも大きくなるように配置されることが好ましい。なお、上記気体が吹き付けられる領域とは、回転式ドラム２３０の表面のうち、気体による気流の中心の延長線上に位置する領域を意味する。
また、このとき、上記複数の磁石は、回転式ドラム２３０の表面に磁場の向きが異なる複数の領域が形成されるように配置されることが好ましい。具体的には、上記複数の磁石は、回転式ドラム２３０の表面にＮ極を向けて配置された磁石と、回転式ドラム２３０の表面にＳ極を向けて配置された磁石と、を含むことが好ましい。上記Ｎ極を向けて配置された磁石とＳ極を向けて配置された磁石とは、回転式ドラム２３０の回転方向に交互に配置されることが好ましい。このような配置とすることで、上記複数の磁石は、回転式ドラム２３０の表面に捕捉された高磁化粒子を磁場の方向の変化によって移動中に回転させて、高磁化粒子の近傍に紛れ込んだ低磁化粒子を脱離させ、回収物中のＦｅ濃度をより高めることができる。
また、このとき、吹き付けられる気体による高磁化粒子の脱離を抑制する観点からは、上記複数の磁石は、回転式ドラム２３０の表面において、垂直方向の磁束密度の絶対値が低い領域が少なくなるように配置されることが好ましい。具体的には、上記複数の磁石は、回転式ドラム２３０の表面において、垂直方向の磁束密度の絶対値が当該表面における最大値に対して５０％以上となる領域間の間隔が５０ｍｍ以下となるように配置されることが好ましく、４０ｍｍ以下となるように配置されることがより好ましく、３０ｍｍ以下となるように配置されることがさらに好ましい。このような配置とすることで、ある領域に捕捉された高磁化粒子が上記気体の吹き付けなどにより高磁化粒子が移動させられたとしても、他の領域に捕捉されやすくなり、高磁化粒子の脱離が抑制される。
スラリー排出部２５０は、磁場によって回転式ドラム２３０の表面に捕捉されなかった低磁化粒子および液体成分を磁選装置２００の外部に排出するための流路である。スラリー排出部２５０は、図３Ａに示すようにスラリータンク２２０の末端に配置されてもよいし、図３Ｂに示すようにスラリータンク２２０の中間に配置されて、排出弁２５５によりスラリーの流量を調整してもよい。
回収部２６０は、回転式ドラム２３０の表面に捕捉されて回転式ドラム２３０の外周に沿って移動してきた高磁化粒子を回収する。
気体吹付部２７０は、気体を噴出するノズル２７５を有し、ノズル２７５から噴出された気体を回転式ドラム２３０の表面に吹き付ける。これにより、図４に示すように、高磁化粒子２８０と液体成分２９０とが分離され、液体成分２９０および液体成分２９０に懸濁した低磁化粒子は、除去されてスラリー排出部２５０から排出される。
気体吹付部２７０は、スラリータンク２２０と回収部２６０との回転方向に沿った中間、つまりは、スラリータンク２２０と回収部２６０との間において、回転式ドラム２３０の表面に上記気体を吹き付ける位置に配置されればよい。
なお、スラグ粒子は、Ｆｅ以外にもＭｎおよびＭｇなどを含有するため、高磁化粒子であっても、金属鉄などと比べて磁化が小さく、回転式ドラム２３０の表面から脱離しやすい。そのため、気体の吹き付けによる回転式ドラム２３０の表面からの高磁化粒子の脱離を抑制する観点からは、気体吹付部２７０は、回転式ドラム２３０の表面のうち、図３Ａ、図３Ｂおよび図４に示すように、内側に磁石２４０が配置され、磁石２４０によって磁場が形成される領域に上記気体を吹き付ける位置に配置される。上記観点からは、気体吹付部２７０は、垂直方向の磁束密度の絶対値が回転式ドラム２３０の表面における垂直方向の磁束密度の絶対値の最大値に対して５０％以上である領域に上記気体を吹き付ける位置に配置されることが好ましい。
また、回転式ドラム２３０の表面に沿っての移動の途中で、液体成分のほぼ全てが、重力などにより回転式ドラム２３０の表面から除去されるような場合は、気体吹付部２７０は、液体成分が回転式ドラム２３０の表面に存在する領域に上記気体を吹き付ける位置に配置されることが好ましい。このような領域に気体を吹き付けることで、液体成分の除去効率がより高まる。また、このような領域で上記液体成分に対して気体を吹き付けると、気体によって誘起された流れにより生じた流体抗力によって低磁化粒子の除去効率が高くなる。
また、気体吹付部２７０は、図５Ａに示すように、気体が吹き付けられる位置における回転式ドラム２３０の接線（図中破線Ｌ）に対して傾斜した方向（図５Ａ中に、ｄ１～ｄ３として例示）から上記気体を吹き付ける位置に配置されることが好ましい（図５Ａ中に、気体吹付部２７０ａ、２７０ｂおよび２７０ｃとして例示）。なお、本明細書において、気体が吹き付けられる位置における回転式ドラム２３０の接線とは、回転式ドラムの回転方向に沿った断面図における、気体が吹き付けられる位置における回転式ドラム２３０の接線を意味する。
上記傾斜の角度θは、図５Ｂに示すように、回転式ドラム２３０の接線Ｌに対する角度が９０°以下となるように測定した角度（図５Ｂにおけるθ１またはθ２）とする。上記角度θを設けると、吹き付けられた気体により高磁化粒子が回転式ドラム２３０の表面に押し付けられるため、気体の吹き付けによる高磁化粒子の脱離、特には磁場の向きが反転する領域間の中間で磁束密度が部分的に弱まっている領域などでの高磁化粒子の脱離、をより抑制することができる。なお、このとき、回転式ドラム２３０の表面に捕捉されない低磁化成分は、上記流体抗力などにより、液体成分とともに回転式ドラム２３０の表面から脱離される。
なお、気体吹付部２７０は、回転式ドラム２３０の接線に対して回収部２６０側から上記気体を吹き付ける位置に配置されてもよい（図５Ａの気体吹付部２７０ａ）し、回転式ドラム２３０の接線に対して垂直に上記気体を吹き付ける位置に配置されてもよい（図５Ａの気体吹付部２７０ｂ）し、スラリータンク２２０側から上記気体を吹き付ける位置に配置されてもよい（図５Ａの気体吹付部２７０ｃ）。
回転式ドラム２３０の接線に対して回収部２６０側または回転式ドラム２３０の接線に対して垂直方向（図５Ａにおけるｄ１およびｄ２）から気体を吹き付けるとき、角度θ１を設けて上記気体を吹き付けると、気流による高磁化粒子の脱離、および脱離した高磁化粒子が液体成分に混入して液体成分とともに分離されることによるＦｅの回収効率の低下、が生じにくくなり、かつ、スラリーに含まれる液体成分の飛散による周囲の汚染が生じにくくなる。
回転式ドラム２３０の接線に対してスラリータンク２２０側から、または回転式ドラム２３０の接線に対して垂直方向（図５Ａにおけるｄ２およびｄ３）から、気体を吹き付けるとき、上記角度θ２を設けて上記気体を吹き付けると、回転式ドラム２３０の回転方向へ流動する気体の量を必要以上に増やさないため、気流による高磁化粒子の脱離、液体成分および低磁化粒子が吹き付けられる気体によってスラリー回収部２６０側に移動して回収されることによる回収物中のＦｅ濃度の低下、およびスラリーに含まれる液体成分の飛散による周囲の汚染、が生じにくくなる。
上記観点から、上記角度θ１またはθ２は、いずれも、接線に対して４０°以上９０°以下であることが好ましく、５５°以上９０°以下であることがより好ましく、７０°以上９０°以下であることがさらに好ましい。
また、上記気体の吹き付けによる高磁化粒子と液体成分の分離の促進、および高磁化粒子の脱離の抑制の観点からは、気体吹付部２７０は、流速が、１０ｍ／ｓ以上３３０ｍ／ｓ以下である上記気体を吹き付けることが好ましく、２０ｍ／ｓ以上２５０ｍ／ｓ以下である上記気体を吹き付けることがより好ましい。
また、上記気体の吹き付けによる高磁化粒子と液体成分の分離の促進、および高磁化粒子の脱離の抑制の観点からは、気体吹付部２７０は、吹き付け量が５ｌ／ｓ・ｍ以上１８０ｌ／ｓ・ｍ以下である上記気体を吹き付けることが好ましく、１０ｌ／ｓ・ｍ以上１３０ｌ／ｓ・ｍ以下である上記気体を吹き付けることがより好ましい。
上記気体の流速および量は、回転式ドラムの表面に吹き付けられるときの流速および量であるが、上記気体を吹き出すノズルと、上記気体が吹き付けられる表面との間隔が十分に近いとき（たとえば、１０ｍｍ以下であるとき）は、ノズル出口における上記気体の流速およびノズル出口から出射される上記気体の量を、回転式ドラムの表面に吹き付けられる気体の流速および量であると略見なすことができる。
上記吹き付ける気体は特に限定されず、空気（大気）、窒素、酸素、水素、水蒸気、およびフロンガスなどを使用することができる。これらの気体のうち、磁選のコストをより低くする観点からは、空気（大気）が好ましい。また、スラリーに溶出したＣａと気体に含まれる二酸化炭素との反応により生成される炭酸カルシウムがバインダーとして作用して低磁化粒子を高磁化粒子と凝集させ、上記凝集した低磁化粒子が回収されることによる、回収物中のＦｅ濃度の低下を抑制する観点からは、上記気体は二酸化炭素の濃度が５体積％未満であることが好ましい。また、窒素酸化物および硫黄酸化物などとスラリーとの反応を抑制する観点からは、上記気体は窒素酸化物および硫黄酸化物の濃度がいずれも０．１体積％未満であることが好ましい。
なお、回転式ドラムの表面を撥水性のウレタン樹脂またはフッ素樹脂などの樹脂で被覆しても、高磁化粒子に付随して回転式ドラムの外周に沿って移動する液体成分を除去することができないため、回収物中のＦｅ濃度を本実施形態ほど高めることはできない。また、上記撥水性の樹脂で被覆した回転式ドラムの表面に球状の水滴が形成されて、この水滴に高磁化粒子が取り込まれると、高磁化粒子が水滴と共に除去されてしまい、Ｆｅの回収効率が低下することがある。上記Ｆｅの回収効率の低下は、回転式ドラムの表面の磁力が弱い（磁束密度が低い）場合に特に生じやすい。
また、回転式ドラムの表面にロールを押し当てて液体成分を絞り落とそうとしても、除去しようとする液体成分および低磁化粒子が回転式ドラムの表面とロールの表面との間を通過してしまうため、回収物中のＦｅ濃度を本実施形態ほど高めることはできない。特に、通常高磁化粒子が磁着した後の表面は凹凸があるため、凹部の液体成分および低磁化粒子を効率よく除去することは困難である。さらには、液体成分および低磁化粒子の除去効率を維持するためには、ロールの表面に付着するスラグ粒子を除去するためのメンテナンスが必要であり、磁選の作業効率が低下する。
磁選によって鉄系化合物および金属鉄を取り除いた後の固体またはスラリー状の製鋼スラグは、鉄系酸化物および金属鉄をより十分に回収するため、再度上述の工程による磁選を行ってもよい。
磁選後のスラリー状の製鋼スラグは、必要に応じて公知の方法でＣａおよびＰなどを回収した後、セメント材料、道路用路盤材、土木用材料および肥料などに利用することができる。
また、磁選によって回収された回収物は、鉄系化合物および金属鉄などのＦｅを含む化合物を多く含むため、高炉や焼結の原料として再利用することができる。
以下、本発明について実施例を参照してより具体的に説明する。なお、これらの実施例は、本発明の範囲を以下に記載の具体的方法に限定するものではない。
表１に記載の成分の製鋼スラグを用意した。なお、製鋼スラグに含まれる成分の種類およびその量は、化学分析法により測定した。
製鋼スラグは、７５０℃の大気中で６０分加熱して磁化を高めた後、粉砕した。粉砕は、乾式ボールミルで２００μｍ以下に粉砕後、湿式ボールミルで５０μｍ以下に粉砕した。
図４に示す構成の磁選装置を使用した。ドラムの外径は４００ｍｍとした。ドラムとスラリータンクの間を通過するスラリーの流速は、４０ｍ／ｍｉｎに調整した。スラリー中の製鋼スラグと水の比は、質量比で、製鋼スラグ：水＝１：５０とした。ドラム内にはネオジウム系の永久磁石を、ドラムの周方向にＮとＳの磁極が変わるように配置した。
［実験１］
回転式ドラムの表面における垂直方向の磁束密度の最大値を３００Ｇとしたドラム型の磁選装置を用いた。
回転式ドラムの表面における垂直方向の磁束密度の最大値を３００Ｇとしたドラム型の磁選装置を用いた。
磁石は、スラリー供給口から気体吹付部まで、回転式ドラムの内側に配置した。また、磁石は、ドラム表面における、それぞれの磁石により形成される垂直方向の磁束密度の絶対値の最大値に対して、垂直方法の磁束密度の大きさが５０％以上となる領域間の間隔が１０ｍｍとなるように、配置した。
気体吹付部は、回転式ドラムの表面に空気（大気）を吹き付けた。空気を吹き出すノズルは、水平より２０度上方に傾け、上向きに空気を吹き出すようにして、気体が吹き付けられる位置における回転式ドラムの接線に対して９０°（垂直）に気体を吹き付ける位置に、ノズルの出口と回転式ドラムの表面との間に１０ｍｍの間隔を空けて配置した。吹き付けられる気体の流速は、ノズルの出口で測定した。また、吹き付けられる気体の気流の中心が、吹き付けられる領域の内側に配置された磁石による垂直方向の磁束密度が最大値となる位置の真上に来るようにした。
上記磁選装置への上記スラリーの供給を所定時間連続して行った後、回収物中に含まれる成分の種類およびその量を化学分析法により測定し、回収物中のＦｅ量を測定した。
ドラムの周速（ドラム表面の速度）および吹き付けられた空気の流速と、磁選回収物のＦｅ濃度との関係を表２に示す。
回転式ドラムに空気を吹き付けない場合（流速０ｍ／ｓ）、ドラム周速が早くなるほど、回収物中のＦｅ濃度は低下した。これは、ドラムに付着して回転移動し、高磁化粒子とともに回収される液体成分および低磁化粒子の量が増えたためである。
これに対し、回転式ドラムに空気を吹付けると、ドラム周速が早くなっても回収物中のＦｅ濃度は低下せず、Ｆｅ濃度が高い回収物が安定して得られた。
［実験２］
空気が吹き付けられる領域での回転式ドラムの表面における垂直方向の磁束密度の最大値を４００Ｇ、それ以外の領域での回転式ドラムの表面における垂直方向の磁束密度の最大値を３００Ｇとした、ドラム型の磁選装置を用いた。
空気が吹き付けられる領域での回転式ドラムの表面における垂直方向の磁束密度の最大値を４００Ｇ、それ以外の領域での回転式ドラムの表面における垂直方向の磁束密度の最大値を３００Ｇとした、ドラム型の磁選装置を用いた。
磁石は、スラリー供給口から気体吹付部まで、回転式ドラムの内側に配置した。また、磁石は、スラリー供給口から気体吹付部までのドラム表面における、それぞれの磁石により形成される垂直方向の磁束密度の最大値に対して、垂直方法の磁束密度の大きさが５０％以上となる領域間の間隔が３０ｍｍとなるように、配置した。
気体吹付部は、回転式ドラムの表面に空気（大気）を吹き付けた。空気を吹き出すノズルは、回転式ドラムの回転軸を通る水平面が回転式ドラムの表面と交差する位置に空気を吹き付ける位置に、ノズルの出口と回転式ドラムの表面との間に１０ｍｍの間隔を空けて配置した。空気が吹き付けられる位置における回転式ドラムの接線に対する、吹き付けられる空気の角度を、表３に記載のように変更した。吹き付けられる気体の流速は、ノズルの出口において５５ｍ／ｓとした。また、吹き付けられる気体の気流の中心が、吹き付けられる領域の内側に配置された磁石による垂直方向の磁束密度が最大値となる位置の真上に来るようにした。
回転式ドラムの周速は２０ｍ／ｍｉｎとした。
磁選中の、空気が吹き付けられた位置において回転式ドラムの表面に捕捉された粒子（磁着物）と、液体成分との状態を目視で観察した。結果を表３に示す。
なお、表３において、空気吹付角度が正の値であるときは、回転式ドラム２３０の回収部２６０側または垂直方向から、回転式ドラム２３０の接線に対して記載の角度を設けて空気を吹き付けたこと、空気吹付角度が負の値であるときは、回転式ドラム２３０のスラリータンク２２０側から、回転式ドラム２３０の接線に対して記載の角度を設けて空気を吹き付けたこと、をそれぞれ示す。
回転式ドラムの接線に対して４０°以上の角度で空気を吹き付けると、磁着物の移動およびスラリーの飛散はなかった。回転式ドラムの回収部２６０側から、回転式ドラムの接線に対して４０°未満の角度で空気を吹き付けると、磁着物が下方（スラリータンク２２０側）に移動し、流動している液体成分に混入した。そのため、回収された磁着物の量も少なくなっていた。また、このとき、液体成分の飛散も多くなった。回転式ドラムのスラリー排出部２５０側から、回転式ドラムの接線に対して４０°未満の角度で空気を吹き付けると、磁着物が上方（回収部２６０側）へ移動し、かつ、液体成分の一部も上方に移動して回収部まで移動した。また、このとき、液体成分の飛散も多くなった。
ただし、いずれの実験においても、回収物中のＦｅ濃度は、空気吹き付けを行わない場合（表２の番号６～番号９）よりも高かった。
［実験３］
空気が吹き付けられる領域およびそれ以外の領域での回転式ドラムの表面における垂直方向の磁束密度の最大値をいずれも７００Ｇとした、ドラム型の磁選装置を用いた。
空気が吹き付けられる領域およびそれ以外の領域での回転式ドラムの表面における垂直方向の磁束密度の最大値をいずれも７００Ｇとした、ドラム型の磁選装置を用いた。
磁石は、スラリー供給口から気体吹付部まで、回転式ドラムの内側に配置した。また、磁石は、スラリー供給口から気体吹付部までのドラム表面における、それぞれの磁石により形成される垂直方向の磁束密度の最大値に対して、垂直方法の磁束密度の大きさが５０％以上となる領域間の間隔を、表４に記載のように変化させた。
気体吹付部は、回転式ドラムの表面に空気（大気）を吹き付けた。空気を吹き出すノズルは、回転式ドラムの回転軸を通る水平面が回転式ドラムの表面と交差する位置に空気を吹き付ける位置に、ノズルの出口と回転式ドラムの表面との間に１０ｍｍの間隔を空けて配置した。空気が吹き付けられる位置における回転式ドラムの接線に対して、垂直に、空気を吹き付けた。吹き付けられる気体の流速は、ノズルの出口において５５ｍ／ｓとした。また、吹き付けられる気体の気流の中心が、吹き付けられる領域の内側に配置された磁石による垂直方向の磁束密度が最大値となる２つの位置の中間に来るようにした。
回転式ドラムの周速は２０ｍ／ｍｉｎとした。
磁選中の、空気が吹き付けられた位置において回転式ドラムの表面に捕捉された粒子（磁着物）の状態を目視で観察した。結果を表４に示す。
垂直方法の磁束密度の大きさが５０％以上となる領域間の間隔が５０ｍｍ以下であると、空気の吹き付けによる磁着物の移動は生じなかった。垂直方法の磁束密度の大きさが５０％以上となる領域間の間隔が５０ｍｍを超えると、磁着物の移動が見られた。下方へ移動した磁着物は、液体成分と一緒に下に流されて行き、回収されることなく流れ去っていた。
ただし、いずれの実験においても、回収物中のＦｅ濃度は、空気吹き付けを行わない場合（表２の番号６～番号９）よりも高かった。
本出願は、２０１７年９月１４日出願の日本国出願番号２０１７－１７６８８２号に基づく優先権を主張する出願であり、当該出願の特許請求の範囲、明細書および図面に記載された内容は本出願に援用される。
本発明は、磁選により製鋼スラグからより高濃度のＦｅを回収することができるため、製鉄におけるＦｅ資源の回収方法として有用である。
１００、２００ 磁選装置
１１０、２１０ スラリー供給部
１２０、２２０ スラリータンク
１３０、２３０ 回転式ドラム
１４０、２４０ 磁石
１５０、２５０ スラリー排出部
１６０、２６０ 回収部
１８０、２８０ 高磁化粒子
１９０、２９０ 液体成分
２１５ 貯留部
２５５ 排出弁
２７０、２７０ａ、２７０ｂ、２７０ｃ 気体吹付部
２７５ ノズル
１１０、２１０ スラリー供給部
１２０、２２０ スラリータンク
１３０、２３０ 回転式ドラム
１４０、２４０ 磁石
１５０、２５０ スラリー排出部
１６０、２６０ 回収部
１８０、２８０ 高磁化粒子
１９０、２９０ 液体成分
２１５ 貯留部
２５５ 排出弁
２７０、２７０ａ、２７０ｂ、２７０ｃ 気体吹付部
２７５ ノズル
Claims (12)
- 表面の少なくとも一部に磁場が形成された回転式ドラムの、前記表面に、破砕または粉砕された粒子状の製鋼スラグを含むスラリーを接触させる工程と、
前記回転式ドラムの表面に気体を吹き付けて、前記回転式ドラムの表面に沿って回転移動する、前記スラリーに含まれる液体成分を除去し、かつ、前記製鋼スラグを磁化の高さに応じて選別する工程と、
を含む、製鋼スラグの磁選方法。 - 前記気体は、前記回転式ドラムの表面のうち、磁場が形成された領域に吹き付けられる、請求項１に記載の製鋼スラグの磁選方法。
- 前記気体は、前記気体が吹き付けられる位置を含む前記回転式ドラムの接線に対して、傾斜した方向から吹き付けられる、請求項１または２に記載の製鋼スラグの磁選方法。
- 前記気体は、前記気体が吹き付けられる位置を含む前記回転式ドラムの接線に対して、４０°以上の角度を設けた方向から吹き付けられる、請求項１～３のいずれか１項に記載の製鋼スラグの磁選方法。
- 前記回転式ドラムは、磁場の向きが異なる複数の領域が前記表面に形成された、請求項１～４のいずれか１項に記載の製鋼スラグの磁選方法。
- 前記回転式ドラムは、前記表面における磁場が、垂直方向の磁束密度が前記表面における最大値に対して５０％以上となる領域間の間隔が５０ｍｍ以下となるように形成された、請求項１～５のいずれか１項に記載の製鋼スラグの磁選方法。
- 表面の少なくとも一部に磁場が形成される回転式ドラム、ならびに、
前記回転式ドラムの回転方向にこの順に配置された、
前記回転式ドラムに製鋼スラグを含むスラリーを接触させるスラリータンク、および
前記回転式ドラムの表面に気体を吹き付けて、前記回転式ドラムの表面に沿って回転移動する、前記スラリーに含まれる液体成分を除去し、かつ、前記製鋼スラグを磁化の高さに応じて選別する気体吹付部、
を有する、製鋼スラグ用の磁選装置。 - 前記気体吹付部は、前記回転式ドラムの表面のうち、磁場が形成される領域に前記気体を吹き付ける位置に配置された、請求項７に記載の製鋼スラグ用の磁選装置。
- 前記気体吹付部は、前記気体が吹き付けられる位置を含む前記回転式ドラムの接線に対して、傾斜した方向から吹き付ける位置に配置された、請求項７または８に記載の製鋼スラグ用の磁選装置。
- 前記気体吹付部は、前記気体が吹き付けられる位置を含む前記回転式ドラムの接線に対して、４０°以上の角度を設けた方向から前記気体を吹き付ける位置に配置された、請求項７～９のいずれか１項に記載の製鋼スラグ用の磁選装置。
- 前記回転式ドラムは、前記回転式ドラムの表面に異なる向きの磁場を形成する複数の磁石を有する、請求項７～１０のいずれか１項に記載の製鋼スラグ用の磁選装置。
- 前記回転式ドラムは、前記表面における磁場が、垂直方向の磁束密度が前記表面における最大値に対して５０％以上となる領域間の間隔が５０ｍｍ以下となる位置に配置された複数の磁石を有する、請求項７～１１のいずれか１項に記載の製鋼スラグ用の磁選装置。
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