(57)【要約】【課題】凝固スラグの顕熱を効率よく回収することができる凝固スラグの熱間搬送装置および熱間搬送方法を提供すること。【解決手段】連続的に搬送される鋳型２１に供給装置４から注ぎ込まれた溶融スラグ３の上面に水平搬送部２２ａで成形加工を行いつつ鋳型２１を水平方向に搬送し、水平搬送部２２ａに連続して鋳型２１を傾斜搬送部２２ｂで熱回収装置７の装入シュート７２まで搬送し、形成された凝固スラグ６を熱回収装置７に装入する。これにより、凹凸成形された凝固スラグ６を温度低下を抑えて高温のまま熱回収装置７に搬送して、凝固スラグ６から顕熱を効率よく回収することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に搬送される鋳型に溶融スラグを注ぎ込んで形成された凝固スラグを熱回収装置に装入することにより凝固スラグの顕熱を回収する凝固スラグの熱回収システムであって、
前記鋳型に注ぎ込まれたスラグの上面に成形加工を行いつつ前記鋳型を水平方向に搬送する水平搬送部と、
前記水平搬送部に連続して前記鋳型を前記熱回収装置の凝固スラグ装入口まで搬送し、前記鋳型を反転することで、形成された凝固スラグを前記熱回収装置に装入する第二の搬送部と、
を備えることを特徴とする凝固スラグの熱回収システム。
【請求項２】
前記第二の搬送部は、前記熱回収装置の凝固スラグ装入口の高さまで搬送する、傾斜搬送部および／または垂直搬送部であることを特徴とする請求項１に記載の凝固スラグの熱回収システム。
【請求項３】
前記鋳型に注ぎ込まれたスラグの平均厚さが１０〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凝固スラグの熱回収システム。
【請求項４】
前記熱回収装置は、前記凝固スラグ装入口に、前記第二の搬送部から搬送された凝固スラグを破砕する熱間破砕装置を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の凝固スラグの熱回収システム。
【請求項５】
前記熱回収装置は、凝固スラグの縦型移動層に気体を送風して前記凝固スラグと前記気体との熱交換を行うことによって前記凝固スラグの顕熱を回収することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の凝固スラグの熱回収システム。
【請求項６】
連続的に搬送される鋳型に溶融スラグを注ぎ込んで形成された凝固スラグを熱回収装置に装入することにより凝固スラグの顕熱を回収する凝固スラグの熱回収方法であって、
前記鋳型に注ぎ込まれたスラグの上面に成形加工を行いつつ前記鋳型を水平方向に搬送する水平搬送ステップと、
前記水平搬送ステップから連続して前記鋳型を前記熱回収装置の凝固スラグ装入口まで搬送し、前記鋳型を反転することで、形成された凝固スラグを前記熱回収装置に装入する第二の搬送ステップと、
を含むことを特徴とする凝固スラグの熱回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼製造プロセスなどで排出されるスラグ（鉱滓）を凝固成形した凝固スラグの顕熱を回収する凝固スラグの熱回収システムおよび熱回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止を目的として、ＣＯ２が多量に発生する鉄鋼製造プロセスなどの製造プロセスに対して省エネルギー化が強く求められている。省エネルギー化対策の１つとしては排熱回収が効果的である。特に鉄鋼製造プロセスのような大量生産プロセスにおける排熱はエネルギー量が大きいため、排熱回収により得られる省エネルギー効果が非常に大きい。
【０００３】
鉄鋼製造プロセスで排出される溶融スラグの顕熱は、銑鉄１トン当たり０．５ＧＪほどの大きさを有することから、溶融スラグの顕熱を回収できれば、大きな省エネルギー効果が期待できる。しかしながら、溶融スラグの多くは、水砕処理または徐冷処理などを経て、水砕砂やスラグ骨材として利材化されており、溶融スラグの顕熱はほとんど利用されていない。
【０００４】
溶融スラグの顕熱を回収する技術として、特許文献１〜３には、スラグを風砕する技術が記載されている。また、特許文献４〜５には、溶融スラグをロール表面で急冷して凝固成形した後に熱回収装置に供給してスラグ顕熱を回収する技術が記載されている。
【０００５】
また、特許文献６には、鋳滓機を用いて溶融スラグを比較的肉厚な形状に凝固成形し、熱回収装置に凝固スラグを高温の状態で装入して顕熱を回収する方法が記載されている。このように溶融スラグを肉厚に凝固成形した場合、凝固スラグ単位体積当りの表面積が小さくなるため、凝固スラグが保温されやすく、凝固スラグの温度のばらつきも小さく、搬送等による凝固スラグの温度低下が抑えられ、高温で熱回収装置に供給することができる。また、厚みを有するため、凝固スラグの板厚（凝固厚）の中心が高温のまま保持されやすく、高い顕熱を有する状態で熱回収装置に供給することができる。
【０００６】
なお、特許文献７には、凝固スラグを破砕してコンクリート用の骨材などを製造する場合を考慮して、溶融スラグを凝固させる際に凹凸を付与して凝固スラグの表面積を大きくして破砕時に割れ易い形状にする熱間成形技術が記載されている。また、特許文献８には、熱回収装置の凝固スラグ装入口で溶融スラグを粒状化して熱回収装置に装入して凝固スラグの顕熱を回収する熱回収する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５４−７２２０４号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８７１４６号公報
【特許文献３】特開２００４−２３８２３３号公報
【特許文献４】特開昭５７−３１７８４号公報
【特許文献５】特開２００１−１８０９９０号公報
【特許文献６】特開昭５７−１８２０８６号公報
【特許文献７】特開昭５８−２２１３７９号公報
【特許文献８】特開２００７−２８４７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の技術では、大きな熱回収率を確保することはできるものの、風砕処理後のスラグは微粒子状あるいは繊維状になり易く、スラグの利材化には課題が残る。すなわち、微粒子状に凝固した風砕スラグは真球に近い形状で安息角が小さいため、ハンドリング性にも乏しい。また、とくに粘度の高いスラグを粒状化するためには多量のガス噴射が必要となるためブロア動力などのコストも高くなる。
【０００９】
また、特許文献４〜５に記載の技術によれば、溶融スラグが凝固すると厚さが５ｍｍ未満の薄片状となるため、この凝固スラグを粒状化すると５ｍｍ未満の粒度のスラグが多くなり、スラグの用途が限られる。
【００１０】
また、特許文献６に記載の技術により溶融スラグを比較的肉厚な形状に凝固成形すると、凝固スラグの体積に対する表面積の割合が小さいため、熱回収率を上げることは難しい。また、このような凝固スラグを破砕してコンクリート用の骨材などを製造する場合には、破砕前の凝固スラグの厚みが大きいため破砕に非常に大きな動力が必要となり、コストが高くなる。
【００１１】
一方、特許文献７に記載の技術により、凝固スラグの破砕を考慮して凹凸成形された凝固スラグは、表面積が大きくなり冷え易いためできるだけ早く熱回収装置に搬送する必要があるところ、凹凸成形された凝固スラグを破砕して熱回収装置まで搬送する場合には、凝固および破砕後のスラグを搬送容器に充満するまでの時間を考慮すると１時間程度の時間を要し、その間に凝固スラグが冷え、熱回収量が減るうえに熱回収媒体の温度も高くできない。その場合、さらに、凝固スラグを熱回収前に破砕することにより、スラグの表面積が増えて熱回収前の短時間に熱が放散され易くなるため、更に熱回収量が低下してしまう。一方、凝固スラグを破砕せずに搬送して熱回収装置の直前で破砕するには、スラグブロックのサイズが大きく搬送しにくい。すなわち、熱回収効率が低いという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、凝固スラグの顕熱を効率よく回収することができる凝固スラグの熱回収システムおよび熱回収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る凝固スラグの熱回収システムは、連続的に搬送される鋳型に溶融スラグを注ぎ込んで形成された凝固スラグを熱回収装置に装入することにより凝固スラグの顕熱を回収する凝固スラグの熱回収システムであって、前記鋳型に注ぎ込まれたスラグの上面に成形加工を行いつつ前記鋳型を水平方向に搬送する水平搬送部と、前記水平搬送部に連続して前記鋳型を前記熱回収装置の凝固スラグ装入口まで搬送し、前記鋳型を反転することで、形成された凝固スラグを前記熱回収装置に装入する第二の搬送部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る凝固スラグの熱回収システムは、上記発明において、前記第二の搬送部は、前記熱回収装置の凝固スラグ装入口の高さまで搬送する、傾斜搬送部および／または垂直搬送部であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る凝固スラグの熱回収システムは、上記発明において、前記鋳型に注ぎ込まれたスラグの平均厚さが１０〜３０ｍｍであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る凝固スラグの熱回収システムは、上記発明において、前記熱回収装置は、前記凝固スラグ装入口に、前記第二の搬送部から搬送された凝固スラグを破砕する熱間破砕装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る凝固スラグの熱回収システムは、上記発明において、前記熱回収装置は、凝固スラグの縦型移動層に気体を送風して前記凝固スラグと前記気体との熱交換を行うことによって前記凝固スラグの顕熱を回収することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る凝固スラグの熱回収法は、連続的に搬送される鋳型に溶融スラグを注ぎ込んで形成された凝固スラグを熱回収装置に装入することにより凝固スラグの顕熱を回収する凝固スラグの熱回収方法であって、前記鋳型に注ぎ込まれたスラグの上面に成形加工を行いつつ前記鋳型を水平方向に搬送する水平搬送ステップと、前記水平搬送ステップから連続して前記鋳型を前記熱回収装置の凝固スラグ装入口まで搬送し、前記鋳型を反転することで、形成された凝固スラグを前記熱回収装置に装入する第二の搬送ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、凹凸成形された凝固スラグを温度低下を抑えて高温のまま熱回収装置に搬送して、凝固スラグから顕熱を効率よく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施の形態の熱回収システムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本実施の形態の凝固スラグの熱回収システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、熱回収システム１は、移動式の複数の鋳型２１を設けた鋳滓機２と、鋳型２１に高炉からの溶融スラグ３を供給する供給装置４と、スラグの上面に凹凸形状（板厚差）を付与する熱間成形装置５と、鋳型２１から排出された凝固スラグ６を装入して凝固スラグ６の顕熱を回収する熱回収装置７とを備える。
【００２３】
鋳滓機２は、配置された複数の鋳型２１を移動させる搬送路２２を備え、搬送路２２上の所定の凝固スラグ排出場所Ｂで凹凸成形された凝固スラグ６を排出する。供給装置４は、搬送路２２上の溶融スラグ供給場所Ａにて、鋳型２１に高炉からの溶融スラグ３を供給する。熱間成形装置５は、鋳型２１に供給された溶融スラグ３の凝固が完了する前に、スラグの上面に凹凸形状を付与する。搬送路２２は、供給装置４による溶融スラグ供給場所Ａと鋳滓機２からの凝固スラグ排出場所Ｂとの間を周回するように、水平搬送部２２ａと傾斜搬送部２２ｂとが連結して構成されている。
【００２４】
水平搬送部２２ａには、熱間成形装置５として、鋳型２１の搬送に応じて上下昇降可能な成形ロール５ａが備えられ、成形ロール５ａは鋳型２１内のスラグの上面に機械的に凹凸形状を付与する。なお、この成形ロール５ａを水平搬送部２２ａに設ける理由は、鋳型２１と成形ロール５ａとの距離を一定に保つ必要があるためである。また、熱間成形装置５は、成形ロール５ａに限らず、例えばプレス状に加工する方式のものでもよい。また、鋳型２１は、金属製のもの、内面キャスタブル施工など、複層化して耐熱・断熱仕様とした構造のものなどが適用可能である。
【００２５】
傾斜搬送部２２ｂは、所定の高さＨにある凝固スラグ排出場所Ｂまで鋳型２１内のスラグを搬送するように構成されている。なお、傾斜搬送部２２ｂは、鋳型２１を垂直方向に昇降する垂直搬送部であってもよい。あるいは、傾斜搬送部２２ｂは、鋳型２１を垂直方向に昇降する垂直搬送部を含むものでもよい。また、搬送路２２におけるスラグの搬送速度や搬送距離は、鋳型２１内のスラグが凝固スラグ排出場所Ｂに到達する直前に凝固完了するような適切な空冷時間を確保するように調整されている。また、凝固スラグ排出場所Ｂには適宜な凝固スラグ排出器が備えられ、凝固スラグ排出場所Ｂで鋳型２１の反転にともなって凝固スラグ６が順次排出される。
【００２６】
なお、供給装置４は、平均厚さが１０〜３０ｍｍになるように溶融スラグ３を鋳型２１に供給している。スラグの平均厚さが１０ｍｍ未満では、破砕後の凝固スラグの粒度が１０ｍｍ未満となり、スラグ骨材の歩留まりが低下する。一方、スラグの平均厚みが３０ｍｍを超えると、冷却中に気孔の発生を抑制できずスラグ骨材の品質が低下する。
【００２７】
熱回収装置７は、鋳型２１から排出された凝固スラグ６を破砕する熱間破砕装置７１と、破砕された凝固スラグ６を熱回収装置７に装入する装入シュート７２と、略円筒状に形成された縦型移動層７３とを備える。縦型移動層７３は、上方から装入された凝固スラグ６を下方に搬送する。熱回収装置７は、縦型移動層７３の下方から上方に熱回収媒体であるガス（気体）を送風し、凝固スラグ６とガスとの熱交換を行うことによって凝固スラグ６の顕熱を回収する。
【００２８】
装入シュート７２は、熱回収装置７への凝固スラグ６の入口である凝固スラグ装入口として機能し、凝固スラグ排出場所Ｂに連結するように配設され、鋳滓機２から排出された凝固スラグ６が排出直後に装入される。すなわち、凝固スラグ排出場所Ｂの高さＨは、装入シュート７２の高さに合わせて調整されている。また、熱間破砕装置７１が装入シュート７２上に配設され、熱間搬送装置１から排出された凹凸成形された凝固スラグ６を破砕して熱回収装置７に装入する。なお、熱回収装置７の真上から凝固スラグ６を装入する場合などには、装入シュート７２は不要である。その場合、凝固スラグ装入口としての熱間破砕装置７１は縦型移動層７３の真上に配設され、凝固スラグ排出場所の高さＨは、熱間破砕装置７１の高さに合わせて調整される。
【００２９】
以上のように構成された本実施の形態の熱回収システム１によれば、水平搬送部２２ａで凹凸成形されたスラグに対して傾斜搬送部２２ｂにより最短の空冷時間が確保され、所定高さＨの凝固スラグ排出場所Ｂに到達する直前にスラグが凝固完了するので、凹凸形状が付与され表面積が拡大した凝固スラグ６を凝固完了直後に鋳滓機２から排出して速やかに熱回収装置７に装入することができる。そのため、本実施の形態の熱回収システム１によれば、凹凸成形され温度低下しやすい凝固スラグ６を高温のまま熱回収装置７に搬送して、凝固スラグ６から顕熱を効率よく回収することができる。また、凝固スラグ６を破砕後に熱回収装置７に装入するため、積層した凝固スラグ６間に隙間が生じ、熱回収のガスの流路を確保でき、熱回収率が向上する。また、凝固スラグ６には凹凸形状が付与され容易に適当な大きさに破砕できるため、良好なスラグ骨材が得られ、効率よくスラグを利材化できる。したがって、本実施の形態の熱回収システム１によれば、鉄鋼製造プロセスの省エネルギー化が可能となる。
【００３０】
なお、本実施の形態の搬送路２２は、熱回収装置７をＣＤＱ（コークス乾式消火設備）に置き換えて、ＣＤＱに高温のコークスを装入する際などに適用することもできる。
【００３１】
上記実施の形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００３２】
１  熱間搬送装置
２  鋳滓機
２１  鋳型
２２  搬送路
２２ａ  水平搬送部
２２ｂ  傾斜搬送部（第二の搬送部）
３  溶融スラグ
４  供給装置
５  熱間成形装置
５ａ  成形ロール
６  凝固スラグ
７  熱回収装置
７１  熱間破砕装置
７２  装入シュート
Ａ  溶融スラグ供給場所
Ｂ  凝固スラグ排出場所
Ｈ  凝固スラグ排出場所の高さ
【図１】
2014085064.tif 000003