(57)【要約】  本発明は、加工処理スラグを生成するために、金属酸化物含有の生の冶金スラグを形成する際の出発物質を加工処理する方法を提供する。その方法は、反応混合物を得るために生スラグと還元剤を混合するステップと、溶融金属と溶融加工処理スラグを得るために還元剤にスラグ中の金属酸化物を減少させるように反応混合物を加熱するステップと、を含む。本方法はさらに、溶融金属から溶融加工処理スラグを分離するステップと、固体の加工処理スラグを得るように溶融加工処理スラグを固化する、もしくは放置固化するステップと、を含む。本加工処理スラグ生成物は、所望のように、レンガ製造もしくは成分調合済みのコンクリートを形成するために使用される充てん剤、セメントを増量し、または混合セメントを製造する増量剤、もしくは工場の建造または建設に使用のための骨材となりうる。
2009507636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの有益な生成物を生成しながら生スラグを処分するために、望ましくない重金属含有量を含む廃棄する生の冶金スラグの出発物質を処理する方法であって、
反応混合物を得るために、前記生スラグと還元剤とを混合するステップと、
溶融金属および溶融加工スラグを得るために、前記還元剤に前記生スラグの中の１以上の重金属の化合物を還元させるように前記反応混合物を加熱するステップと、
前記溶融加工スラグから前記溶融金属を分離するステップと、
前記加工スラグを固化させる又は放置固化させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記重金属化合物が、重金属酸化物、重金属ケイ酸塩およびその混合物から構成されるグループから選択された化合物を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記反応混合物を得るために混合される前記生スラグと前記還元剤の両方が、混合時には固形状であることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記反応混合物を得るために前記還元剤と混合される前記生スラグの少なくとも一部が溶融形状であり、還元剤が固形状であることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
混合する前にその粒度を減少させるために、少なくとも前記生スラグと固形状の前記還元剤の１つを砕いて粉末状にするステップを含むことを特徴とする、請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
前記生スラグがその粒度を減少させるために砕いて粉末にされ、次いで混合前に粉末状の前記生スラグが前記反応混合物を得るための前記還元剤と混合される望ましい粒径画分を得るために粒度分類されることを特徴とする、請求項３又は５記載の方法。
【請求項７】
前記反応混合物の加熱が溶鉱炉を用いるものであり、１３００〜１６５０℃の範囲の温度でその溶鉱炉から前記溶融金属と前記溶融スラグを排出するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記溶鉱炉からの前記溶融金属と前記溶融スラグを排出するステップが、１３５０〜１５５０℃の範囲の温度であることを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記溶鉱炉がバッチ式で運用されるアーク炉であることを特徴とする、請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
前記溶融加工スラグを自然対流による空気冷却を受けさせることにより放置固化させるステップを含み、前記有益な生成物である骨材の形態でそれを生成する粒度減少を実現するために前記固化した加工スラグが粉砕されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記有用な生成物である粒状加工スラグを得るために、前記加工スラグを粒状にする液体水に前記溶融加工スラグを接触させることにより前記溶融加工スラグを固化させるステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記加工スラグの造粒により前記スラグのガラス化が得られ、造粒により例えば多くとも１０ｍｍの大きさの粒子が得られ、前記粒状スラグが少なくとも５０質量％のガラス含有量を得ることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
粒状にされた前記加工スラグを脱水するステップを含むことを特徴とする、請求項１１又は１２記載の方法。
【請求項１４】
粒度減少のために粒状にされた前記加工スラグを粉末状にするステップを含むことを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記溶融スラグから分離された前記溶融金属が、前記有益な生成物であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
分離された前記金属が、さらなる加工処理のために冶金炉に送り込まれることを特徴とする、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記加工スラグから分離された前記金属が、さらなる加工処理のために冶金炉に送り込まれる前に固化されるか放置固化されることを特徴とする、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記生スラグが少なくとも一部において、マンガン含有スラグ、鉄含有スラグおよびその混合から選択されることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
金属生成物がマンガン鉄を有するように、前記生スラグが少なくとも１つのマンガン含有スラグと少なくとも１つの鉄含有スラグの混合を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記生スラグが前記反応混合物を得るために前記還元剤と混合される間、シリコン含有試薬と混合されるステップを含むことを特徴とする、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記生スラグが前記反応混合物を得るために前記還元剤と混合される間、カルシウム含有試薬と混合されるステップを含むことを特徴とする、請求項１９又は２０記載の方法。
【請求項２２】
前記反応混合物の組成は、マンガン含有量が７０〜９０質量％、鉄含有量が５〜２０質量％であり、マンガン鉄生成物を提供するように選択されることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記マンガン含有量が６７〜８０質量％であり、前記鉄含有量が１０〜１５質量％であることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記鉄含有スラグが、酸素転炉（ＢＯＦ）の鉄鋼生産過程で得られたスラグであることを特徴とする、請求項１９〜２３のいずれか１項記載の方法。
【請求項２５】
前記鉄含有スラグが、Ｆｅ２Ｏ３として表記される２０〜４５質量％の鉄を含むことを特徴とする、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記マンガン含有スラグが、マンガン鉄生産過程で得られたスラグであることを特徴とする、請求項１９〜２５のいずれか１項記載の方法。
【請求項２７】
前記マンガン含有スラグが、ＭｎＯで表記される１５〜６５質量％のマンガンを含むことを特徴とする、請求項１９〜２６のいずれか１項記載の方法。
【請求項２８】
前記反応混合物がカルシウム、マグネシウムおよびシリコンを含み、カルシウム、マグネシウムおよびシリコンがＣａＯ、ＭｇＯおよびＳｉＯ２でそれぞれ表記され、（ＣａＯ＋ＭｇＯ）:ＳｉＯ２の質量比が１．３：１〜１．８:１の範囲で表される塩基度の反応混合物を提供する割合で存在することを特徴とする、請求項１９〜２７のいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
前記塩基度が、１．４:１〜１．７:１の範囲であることを特徴とする、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記加工スラグ中に多くても１０質量％のＭｎＯで表記されるマンガンを得るために、有用な還元剤が前記反応混合物に使用されることを特徴とする、請求項１９〜２９のいずれか１項記載の方法。
【請求項３１】
前記加工スラグ中に得られるＭｎＯで表記されるマンガンが、多くても７質量％であることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義には冶金スラグの加工処理に関する。本発明は、より詳細には、環境に望ましくない重金属を含む廃棄する生の冶金スラグを加工処理する方法に関するものであり、少なくとも１つの有益な生成物を生成しながらの生スラグの処分に関する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明によって、望ましくない重金属を含む廃棄する生の冶金スラグの形態の出発物質を加工処理する方法が提供され、少なくとも１つの有益な生成物を生成しながら生スラグを処分するために、以下のステップを含むことを特徴とする方法が提供される。
反応混合物を得るために、前記生スラグと還元剤とを混合するステップ、
溶融金属および溶融加工スラグを得るために、前記還元剤に前記生スラグの中の１以上の重金属の化合物を還元させるように前記反応混合物を加熱するステップ、
前記溶融加工スラグから前記溶融金属を分離するステップ、
前記加工スラグを固化させる又は放置固化させるステップ。
【０００３】
生スラグに含有される重金属は環境に望ましくないことがあり、また、加工スラグが意図する使途に対して望ましくないことがある。
【０００４】
重金属化合物には、一般的に、重金属酸化物、重金属ケイ酸塩およびその混合物により構成されるグループから選択された化合物が含まれる。通常、他の還元可能な重金属化合物は、生スラグの中に存在しており、還元剤により還元される。また、重金属が天然の金属の形態で生スラグ中に存在するのも当然であり、これらは単に熱によって溶融され、加工スラグから還元された金属と一緒に分離される。
【０００５】
反応混合物を得るために混合されている生スラグと還元剤とは、混合時には固形の形態であってよい。またその代わりに、反応混合物を得るために還元剤と混合される生スラグの少なくとも一部は溶融した形態であり、還元剤は固形の形態であってよい。これにより、溶融形態の生スラグを製造する冶金炉の近くに置かれた堆積または集積のような貯蔵形態の生スラグが入手可能な場合には、貯蔵の中から固形形態のいくらかの生スラグを、冶金炉から得られる溶融形態のいくらかの生スラグと一緒に使用することにより、通常１１００〜１６５０℃、例えば１２００〜１５５０℃で溶融されるスラグの加熱工程において、最大３５％というかなりの電力節約を導くことができる。
【０００６】
本方法は、混合前に粒度を縮小するために、少なくとも生スラグの１つと固形形態の還元剤を砕いて粉末状にするステップを含む。更に詳しく述べると、生スラグを粒度縮小のために砕いて粉末にし、次に、混合前に粉末状になった生スラグを、反応混合物を得るために還元剤と混合されるのに望ましい粒群を得るため粒度選別する。この粒群は、大気温度で粉砕されて得られた最大７０ｍｍの粒径を有する粒子からなる。
【０００７】
反応混合物の加熱には溶鉱炉が用いられ、本方法は、１３００〜１６５０℃の範囲の温度でその溶鉱炉から溶融金属と溶融スラグとを排出するステップを含む。更に詳細に述べると、溶鉱炉からの溶融金属と溶融スラグの排出は、１３５０〜１５５０℃の範囲の温度である。加熱は原則として誘導炉によるものであってよく、またおおよそ継続的に実施されるものであってもよいが、溶鉱炉はバッチ式で運用されるアーク炉が好ましい。
【０００８】
加熱が継続的に実施されるものであれバッチ式で実施されるものであれ、溶融加工スラグからの溶融金属の分離は通常重力分離によるものであり、溶融金属上の層として浮遊している溶融加工スラグによる。従ってこの分離は、例えば溶鉱炉自体中か、可傾炉のように低位にタッピング口を有する他の容器中で行われる。溶融金属は低位で容器から汲み取られることができ、スラグは例えば容器を傾けることにより、高位において容器からのオーバーフローとして注がれるか、もしくは別の容器へ傾瀉されることができる。代わりに、スラグを最初に傾瀉し、引き続いて容器を傾けることにより金属を傾瀉するのでもよい。この特徴、例えば加工スラグと金属スラグの両方を溶融形において分離することは、金属により汚染されていない比較的非金属の形態でスラグを得ることができるばかりでなく、スラグにより汚染されていない比較的非スラグの形態で金属を得ることができるという重要な利点を有している。このように加工スラグと金属は、終了段階での意図される使用のために、比較的純粋な形態であることが可能である。本発明の方法の本特徴により可能となった重力分離は、さらに本発明の方法の多用途性に付け加えて、様々な異なる分離の方法（タッピング、傾瀉、容器傾斜による注入）と結びついている。更に誘導炉やアーク炉のような電気炉を使用することにより、還元が起きてから分離されている間ずっと、スラグと金属を溶融している温度に保つことを促す。採用された反応温度にかかわらず、少なくともスラグと金属が分離されるまで、溶融を維持できるように常時加熱を行うことが重要である。
【０００９】
本方法は、開口の堆積もしくは集積場のような貯蔵に溶融加工スラグをこぼすことにより、一般的に比較的遅い速度で自然対流による空気冷却を受けさせて十分な時間冷却したままにすることによって、溶融加工スラグを固化させるステップを有している。固化された加工スラグは、次に前述した有益な生成物である骨材の形態にするべく生成粒度を縮小するために粉砕される。
【００１０】
代わりに、本方法は、粒状加工スラグ生成物、すなわち前述の有用な生成物である粒状加工スラグを得るために、加工スラグを粒状にする液体水に溶融加工スラグを接触させることにより固化させるステップを含んでいてもよい。
【００１１】
通常、骨材の形態である空気冷却された加工スラグは、建設業界、建築業界のユーザに対して販売される最終生成物として扱われる。しかしながら、粒状の加工スラグ生成物は、必要ならば十分小さい粒径となるように研磨し粉砕した後に、あとでさらに加工されるために貯蔵されたり、または増量剤または充填剤として使用するため、例えばれんがやレディーミックスのコンクリートやスラグを拡張した混合セメント等の製造者に対して販売されることができる中間生成物として扱われてもよい。または、最終加工スラグ生成物を生成するために、後述するように粒状の加工スラグ中間生成物をさらに加工してもよい。
【００１２】
問題となる生スラグは、一般的に金属の生成物に使用される冶金炉から得られる。このようなスラグが、鉄鋼生産の過程で得られる基本的な酸素炉（ＢＯＦ）スラグやアーク炉（ＡＦ）スラグを含むばかりではなく、例えばマンガンまたはマンガン鉄の生成といった、合金の形態であったり有毒であるかもしれない他の金属の生成に使用される炉から得られるスラグをも含むことは重要である。このようなスラグは、現場から離れた金属の生成物から持ち込まれるかもしれない。または、生成後随意に、溶融形態のまま現場ですぐに使用されるかもしれない。または、現場の自然対流による大気冷却による固化後、貯蔵されるかもしれない。従って、固形の生スラグの貯蔵は、本発明の方法により加工される生スラグが、追加的な加工のため所望の通り継続してまたはバッチ式で回収されることから提供される。生スラグの粉砕は、還元剤との混合に先立って、例えば破砕により行われ、その粒径を減少させる。粉砕された生スラグの分類は、例えば望ましい粒子の大きさおよび／または望ましい粒子の大きさの分布を有する分類された粒子状物質の生スラグを得るために、還元剤との混合に先立って、例えばふるいにかけられるか選別されるかによるかもしれない。
【００１３】
下記に示すように、シリカ含有試薬であると好都合であるシリコン（ケイ素）含有の試薬は、反応混合物を形成する間に生スラグと混合される。この試薬は固形であり、例えばケイ砂である。その還元剤は同様に固形であり、例えばシリコン含有、アルミニウム含有もしくは特に、石炭のようなケイ素鉄含有もしくは石炭含有である。例えば石炭のような炭素含有の還元剤は入手し易く、安価であるという長所により、とても好ましい。この点において、それらはある加工スラグ生成物にとって避けられるべき汚染要因物と考えられるアルミニウム含有もしくはケイ素鉄含有還元剤と比較されるべきである。これらの還元剤もしくは試薬は同様に、反応混合物を得るためにすなわち望ましい粒子の大きさおよび／または望ましい大きさの分布を得るために、生スラグと混合される前に粉砕し、分類される。その場合、反応混合物は固形粒子の混合であって、その加熱は上記にあるように反応混合物を溶解し、粒状にされる溶融金属と溶融加工スラグを形成するように働く。造粒は、南アフリカ国、ハウテン州、ボクスブルク、ベイヤーズパーク、バートレットロード（Bartlett Road, Beyers Park, Boksburg, Gauteng Province, South Africa）、南アフリカのベイトマン・メタル・リミテッド（Bateman Metals Limited）から入手可能な造粒機のような独自の造粒機によるものであると都合よく効果的であることが、特許出願人により発見された。
【００１４】
下記に示すように、粒状の加工スラグは更なる処理の前に脱水を受けさせられるものである。粒状の加工スラグは、例えば脱水の間もしくは脱水後に粉砕されることにより、例えば圧搾および／または粉砕により粉末状にされる。粉末状にされ、脱水された加工スラグは、使用前もしくは使用者に対して販売される前に貯蔵されてもよく、または増量剤として作用する構成物質を形成する上記で述べたタイプの最終生産物の製造のために現場ですぐに使用される。
【００１５】
出願人は、ふるいにかけられて３０ｍｍまでの粒径を有する石炭の還元剤と混合された、７０ｍｍまでの大きさの粒径を有する圧搾され空冷された生のマンガン鉄と空冷された生のＢＯＦスラグを使用して成功した。ケイ砂もしくは石灰岩のような固形のシリコン含有又はカルシウム含有の試薬がそれぞれＢＯＦの鉄鋼生産もしくはマンガンまたはマンガン鉄生産から得られた生スラグと混合される場合には、シリカ含有もしくはカルシウム含有の試薬の粒径は多くとも３０ｍｍであることが好ましい。全ての使用されるマグネシウム含有の試薬に対し、同様の考察があてはまる。
【００１６】
上記で述べたように、反応混合物の加熱はバッチ式の原理に基づくアーク炉で行われてもよく、または継続的に誘導炉で行われてもよい。しかしながら、各々の場合、他の加工処理の工程は多かれ少なかれ所望のように継続的もしくはバッチ式で行われてもよい。すなわち、生スラグは貯蔵もしくはそのような物から継続的もしくはバッチ式で撤収されて、炉がアーク炉であれ誘導炉であれ、適切な送り込みを提供できるようにするために、同様に所望のように継続的もしくはバッチ式の原理で圧搾、ふるい及び混合が実行される。
【００１７】
様々な任意の添加剤は、すなわち上記で述べたような炭素含有もしくはケイ素鉄含有試薬のような還元剤に付け加えて、アルミニウム含有、リン含有、シリコン含有、カルシウム含有を含め、炉の中で反応混合物に混ぜられる。炉は、バッチ式もしくは継続的に排出するように調整されるものであって、その場合、上記で述べたように１３００〜１６５０℃、好ましくは１３５０〜１５５０℃の温度で溶融スラグになるものであって、また例えば、生スラグが得られる金属生成加工で再使用される前に、砂床で空冷される流体金属をバッチ式もしくは継続的に排出するように調整するものである。
【００１８】
平行して作動し、それぞれ固有の反応混合物の供給を伴う複数の誘導炉が、反応混合物を加熱するために、すなわち溶融金属および溶融加工スラグを生成するために、使用されてもよい。または、２つ以上の可動性の傾くるつぼ（tipping crucibles）や、又は充電ステーション、共通のセットもしくは電極のカラムを備える溶融ステーション、１つ以上の傾斜したステーション（tipping station）から離れたり近づいたりして移動できる外郭構造（shells）を持つ１つのアーク炉が使用されてもよい。
【００１９】
炉からの排気は、圧搾もしくは粉砕の間、供給された石炭を乾燥させるために用いられ、例えば前述の石炭と脱水スラブの圧搾もしくは粉砕の間、脱水スラグを乾燥させるために用いられる。
【００２０】
加工スラグの造粒はスラグのガラス化を伴い、多くとも１０ｍｍの粒子の大きさを得るものであり、少なくとも５０質量％、典型的には少なくとも６７質量％、好ましくは少なくとも８０質量％で上限が９０％以上までのガラス含有量を有するものである。
【００２１】
加工スラグを脱水した後は、水分含有量が一般的には０．５〜１質量％、多くても１質量％となるように乾燥される。脱水された粒状の加工スラグは次に粉砕され、粉砕後は一般的に３５００〜４５００ｃｍ２／ｇの範囲の表面／質量ブレインもしくは固有の表面を有し、好ましくは多くとも１０５μｍの粒子の大きさを有する。
【００２２】
本発明は、上記で定義され、記載された本発明の方法により作られる加工スラグにまで及ぶ。本発明はまた、増量されたセメントもしくはコンクリート製品まで及び、または前述の粒状の加工スラグを含み、それにより増量された、増量レンガ製品まで及ぶ。
【００２３】
普通のポートランドセメント用増量剤として使用される場合、粒状の加工スラグは、スラグを獲得するために普通のポートランドセメントと混合される。スラグとセメントの質量の割合は６：９４〜９５：５であり、一般的には１５：８５〜６５：３５、好ましくは３０:７０〜５０:５０である。
【００２４】
レンガ製造用として使用される場合、粒状の加工スラグにより、通常多くともレンガ製品の４５質量％、一般的には１５〜４５質量％が形成され、使用される時には、粉砕された加工スラグは一般的にはレンガ製品の２〜１５質量％を形成する。
【００２５】
造粒は、少なくとも一部的にはスラグをガラス状にするために十分で迅速な冷却をもたらす。このように、加工スラグの造粒は、具体的にはスラグのガラス化を得るものであって、例えば粒もしくは多くとも１０ｍｍの大きさの粒子を得るものであり、少なくとも５０質量％の粒状スラグのガラス含有量を得る造粒である。その方法は、粒状にされた加工スラグを脱水するステップを含むかもしれない。また、その方法は、例えばレンガ製造もしくは成分調合済みのコンクリートを形成する充てん剤としての使用、または混合セメントを製造する例えば普通のポートランドセメント（ＯＰＣ）のようなセメントを増量する増量剤としての使用にそれを適切にするために、その大きさを減少させるため粒状にされた加工スラグを粉末状にするステップを含む。
【００２６】
建造または建設産業に使用されるための骨材、もしくはレンガ製造またはコンクリート/セメント生産に使用されるための充てん剤または増量剤のように、有用な生成物として加工スラグを生成することの代わりに、または付け加えて、本発明の方法は、有益な生成物、合金の形態をとる金属を生成する。経済的に魅力的であるか少なくとも実行可能である本発明の方法において、経済的な考慮から、加工スラグと還元金属または合金の両方を有益な生成物として同時に生成すべきであることを示す状況があるであろうことが強調される。本発明はこのような同時生成物を伴う方法にまで当然に及ぶ。
【００２７】
このように溶融スラグから分離された溶融金属は、前述の有益な生成物である。分離された金属はさらなる加工処理のために冶金炉に送り込まれる。これは、加工スラグから分離された金属が通常固化または放置固化できることが期待されるかどうかにかかわらず、さらなる加工処理のために冶金炉に送り込まれる前に溶融形態の金属について行われる。
【００２８】
本発明の特定の実施例では、生スラグは少なくとも一部において、マンガン含有スラグ、鉄含有スラグおよびその混合から選択される。このようなマンガン含有スラグは、マンガン鉄生成物から通常得られる。このように生スラグは、少なくとも１つのマンガン含有スラグと少なくとも１つの鉄含有スラグの混合を有するものである。その結果、金属生成物はマンガン鉄を有し、マンガン含有の生スラグが得られるマンガン鉄生成物に有利に返還する。本方法は、反応混合物を得るために生スラグを還元剤と混合する間に、反応混合物がシリコン含有するようにシリコン含有試薬を混合するステップを含む。本方法はまた、反応混合物を得るために生スラグを還元剤と混合する間に、反応混合物がカルシウム含有するようにカルシウム含有試薬を混合するステップを含む。シリコン含有試薬は、一般的にシリカであり、一方、カルシウム含有試薬は、石灰、石灰水和物もしくは炭酸カルシウムを含有する。シリコン含有試薬もしくはカルシウム含有試薬の追加は、反応混合物のＣａＯ:ＳｉＯ２の質量比を最適化するために行われる。また一方で、マンガン鉄生成物のような、冶金合金生成物からの生のスラグと一般的に使用されることが期待されており、このようなシリコン含有試薬もしくはカルシウム含有試薬の追加は、例えば、ＣａＯとして表記されるようなそのカルシウム含有量を上げるか、もしくはＳｉＯ２で表記されるそのシリコン含有量を上げるために、酸素転炉（ＢＯＦ）のスラグに、カルシウム含有試薬もしくはシリコン含有試薬を付加することにより、あらゆる生スラグに用いられうる。本方法はこのように酸素転炉の生スラグに関して、ＣａＯ：ＳｉＯ２の質量比を減少させる為にシリカのようなシリコン含有試薬を付加するステップを含む。
【００２９】
反応混合物の組成は、７０〜９０質量％、好ましくは７６〜８０質量％の含有量のマンガンと、５〜２０質量％、好ましくは１０〜１５質量％の含有量の鉄とを有するマンガン鉄生成物を得られるように選択される。
【００３０】
特に、鉄含有スラグは酸素転炉（ＢＯＦ）の鉄鋼生産過程から得られるスラグである。その鉄含有スラグは、２０〜４５質量％、一般的には２５〜３８質量％の鉄を含み、Ｆｅ２Ｏ３として表記される。ＢＯＦのスラグは、都合よく非金属化されて空冷される安価な鉄源であり、マンガン含有スラグは、マンガン鉄生産過程から得られるスラグであって、非金属化された例えばいわゆる新鮮な層である。マンガン含有スラグは、１５〜６５質量％、通常１５〜２７質量％のマンガンを含み、ＭｎＯで表記される。
【００３１】
特定の実施例では、反応混合物は、カルシウム、マグネシウムおよびシリコンを含む。その割合は、それぞれＣａＯ、ＭｇＯおよびＳｉＯ２と表記される時、質量比（ＣａＯ＋ＭｇＯ）:ＳｉＯ２が１．３：１〜１．８：１、一般的には１．４：１〜１．７：１の範囲で表される塩基性の反応混合物を提供するものである。反応混合物のカルシウムとシリコンは、必要であれば、カルシウム含有およびシリコン含有の試薬を付加することにより得られ、反応混合物のマグネシウムは、必要であれば、マグネシウムの酸化物もしくはマグネシウムの炭酸塩のようなマグネシウム含有の試薬に付加することにより得られる。
【００３２】
加工スラグ中のＭｎＯで表記されるマンガンの含有量を多くても１０質量％、好ましくは多くても７質量％とするため、有用な還元剤が反応混合物に使用される。
【００３３】
本発明は、上記で定義され記載された本発明の方法により生成された金属または合金まで及ぶ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
添付の計画図を参照して、制限的でない実例により本発明を説明する。その唯一の図は、鉄鋼生産から得られた酸素転炉（ＢＯＦ）スラグの加工処理に使用するために、本発明の方法を実施するための設備に関するフローチャート（流れ図）を示すブロック図である。
【００３５】
図の中で、参照番号１０は、一般的に本発明の方法を実施するための設備を示す。設備１０は、鉄鋼生産からの生のＢＯＦスラグの貯蔵１２を有している。貯蔵１２は、ジョークラッシャー（粉砕機）２０へ固体のフローライン（流れ線）１８に沿って順に送り込むグリズリフィーダー（骨材選別固定設備）１６に、固体のフローライン１４に沿って送り込むことが示されている。ジャークラッシャー２０は、円錐型クラッシャー２４に固体のフローライン２２に沿って送り込み、フローライン２２へフィーダー１６から導かれている微粉体のバイパスフローライン２６である。
【００３６】
円錐型クラッシャー２４は、円錐型クラッシャー３４に固体のフローライン３２に沿って、その中央と最上のデッキから順に送り込むトリプルデッキスクリーン３０へ、固体のフローライン２８に沿って送り込むことが示されている。スクリーン３０は、貯蔵３８へ固体フローライン３６に沿って、その最下のデッキから送り込み、ダブルデッキスクリーン４２へ固体のフローライン４０に沿って、その低いスクリーンを通り抜ける物質を送り込む。スクリーン４２は、貯蔵４６へ固体のフローライン４４に沿って、その上部のデッキから送り込み、貯蔵５４へ固体のフローライン５２に沿って、その低いスクリーンを通り抜ける物質を送り込みながら、貯蔵５０へ固体のフローライン４８に沿ってその低いデッキから送り込む。円錐形のクラッシャー３４は、貯蔵５８へ固体のフローライン５６に沿って送り込む。上記で述べた設備１０の様々な部分が、一般的に５９で示される圧搾プラントの中に分類されている。
【００３７】
設備１０は、また３つの積出しの貯蔵所、すなわち生スラグ積出し貯蔵所６０、ケイ砂の積出し貯蔵所６２および石炭積出し貯蔵所６４を有している。貯蔵５８は、固体のフローライン６６に沿って、貯蔵６０へ送り込むことを示しているものであって、コンベアーベルトを有するフローライン６６を示す。超音波/レーザーの目（図示しない）は、ライン６６に沿って、貯蔵５８から貯蔵所６０へ供給機の送り込みを調整する。ケイ砂の傾斜（tip）は６８で示されており、粉状の石炭の傾斜は７０で示されている。傾斜６８は、コンベアーベルトの固体のフローライン７２に沿ってケイ砂の積出し貯蔵所６２へ送リ込むものであって、傾斜７０は、コンベアーベルトの固体のフローライン７４に沿って石炭の積出し貯蔵所６４へ送り込む。超音波／レーザーの目（図示しない）は、それぞれ傾斜６８からライン７２に沿って貯蔵所６２へケイ砂の送り込みを調整するものであって、傾斜７０からライン７４に沿って貯蔵所６４へ石炭の送り込みを調整するものである。貯蔵所６０、６２および６４と貯蔵所６８および７０は、一般的に７５で示される生の物質取り扱いプラントで一緒に分類されている。
【００３８】
設備は更に４つの誘導炉７６を有し、平行に作動するように配置され、貯蔵所６０、６２および６４からそれぞれ固体のフローライン（７７に図式的に示されている）に沿って送り込まれる。各炉７６は、造粒機８２へ、溶融スラグの重力での送り込みの為に配置された砂床の形態で、共通の溶融スラグ樋８０に繋がる加工スラグのタップのオーバーフローを有する。各炉７６は順繰りに、金属タップのオーバーフロー８４を有し、金属オーバーフローの空冷と回復を可能にする連合したケイ砂８５に導くオーバーフロー８４である。樋８０と床８５を持つオーバーフロー７８，８４を有する炉７６と床８５は一般的に８６で示される炉プラントで一緒に分類される。プラント８６はまた炉７６から堆積９２へ送風機９１で提供されるガスフローライン９０に沿って、順繰りに送り込む電気集塵装置８８へ導く、高温気体ガスのタップオフのラインを有している。
【００３９】
設備１０はさらに、一般的に９３で示される造粒および脱水プラントを有しており、樋８０により送り込まれる。プラント９４は、造粒機８２を有しており、（燃料）貯蔵庫８３を有している。造粒機８２は、専売特許の設計であってベイトマン・メタル・リミテッド（Bateman Metals Limited）に所有されているものであり、粒状のスラグの１００％が１０ｍｍのスクリーンを通過し、ガラス含有量と少なくとも５０質量％のガラス化度を有するように、液体水を伴うスラグの接触により、樋８０から加工スラグを粒状にするために配置されているものである。造粒機８２は、閉回路内で、造粒機８２により生成された流れを凝結し、造粒機８２により使用された水を冷却する為に、冷却タワー９４と結合している。その回路はまた、固体のフィードライン９８に沿って、造粒機８２から出される脱水スラグのための脱水装置９６を含む。その脱水装置９６は、（燃料）貯蔵庫８３の中の粒状スラグの貯蔵１０２へ固体のフローライン１００に沿って、脱水した粒状の加工スラグを送り込むものである。脱水装置９６は、造粒機８２と冷却タワー９４へ回路に沿って水を再循環させるように配置されている。分岐流ライン１０３は、一方では炉７６と他方では造粒機８２の間で、樋８０から分岐する。この分岐ラインは、簡略図に一部のみ示されているが、下記で述べるように、圧搾プラント５９に送り込む以前に、スラグが空冷される場所である（燃料）貯蔵庫８３の中の貯蔵１０５に通じる。
【００４０】
設備１０は最後に、粉砕されるスラグと一般的に１０４で示される送り出しプラントを有しており、貯蔵１０２からフロントエンドローダー１０８により送り込まれるドライブオーバーの貯蔵所１０６を有する。貯蔵所１０６は、コンベアーベルトの固体のフローライン１１０に沿ってミルフィーダー１１２へ送り込み、示されているようにローラーミル１１４へも送り込む。送風機１１８で提供されている（ガス）気体フローライン１１６は、タップオフライン８７から粉砕ミル１１４へ高炉ガスを送り込む。粉砕ミル１１４は、（ガス）気体ガスフローライン１２０に沿ってバッグフィルター１２２へ送り込み、順に送風機１２５で提供された（ガス）気体フローラインに沿って、堆積１２６へ送り込む。粉砕１１４は、バッグフィルター１３２で提供された貯蔵サイロへ固体のフローライン１２８に沿って送り込む。
【００４１】
本発明の加工処理の方法によると、鉄ケイ酸塩、鉄水和物および／またはＢＯＦ処理からの金属鉄を含む生スラグは、貯蔵１２の中で貯蔵される。グリズリフィーダ１６は、生スラグから微粒子を取り除き、チョークは、制御された状況下でジャークラッシャー２０に送り込み、それはライン２２へライン２６に沿って通過する微粒子であって、次にさらに圧搾が行われる円錐形クラッシャー２４へ送り込む。スクリーン３０は、クラッシャー２４からライン２８に沿って、それが受け取る圧搾された生スラグをふるいにかける。スクリーン３０の最上および中間デッキにより留保された物質は、粒子のサイズが多くとも７０ｍｍにさらに圧搾される円錐形クラッシャー３４へラインに沿って通過する。スクリーン３０の最下デッキにより留保された物質は、貯蔵３８へラインに沿って通過する一方、スクリーン３０の最下デッキを通過した物質は、さらにふるいにかけられるスクリーン４２へフローライン４０に沿って通過する。
【００４２】
スクリーン４２の上方デッキ上に留保された物質は、貯蔵４６へフローライン４４に沿って通過し、一方、スクリーン４２の下方デッキ上に留保された物質は、貯蔵５０へライン４８に沿って通過する。前述のスクリーン４２の下方デッキを通過する物質は、貯蔵５４へライン５２に沿って通過する。貯蔵３８、４６、５０および５４の中の物質は、コンクリート用の骨材に関してＢＳ／ＥＮ（英国基準/欧州基準）の１２６２０：２００２の指定を順守した骨材製品を形成するものであって、土木工事および道路建設のための非化合物および油圧作動の化合物用の骨材に関しては、ＢＳ／ＥＮの１３２４２：２００２である。円錐形クラッシャー３４から圧搾された生スラグは、貯蔵５８へライン５６に沿って通過する。
【００４３】
圧搾された生のスラグは、貯蔵所６０へコンベアーに沿って貯蔵５８から送り込まれる。代わりに、２ｍｍの最大粒子の大きさを持つケイ砂は、貯蔵所６２へケイ砂のチップ６８からコンベアー７２により運ばれ、一方、粒子の大きさがせいぜい８ｍｍの粉炭は、貯蔵所６４へチップ７０からコンベアー７４により運ばれる。
【００４４】
生の圧搾された微粒子スラグ、ケイ砂および粉炭は、各誘導炉７６へフローライン７７に沿って貯蔵所６０、６２および６４からそれぞれ搬送される。
【００４５】
溶融は、１４５０〜１６００℃の温度の加熱で溶融加工スラグを転換しながら、生スラグ中の鉄の化合物を還元しつつ、そこで石炭が還元剤として作用する誘導炉で起こる。付加されたケイ砂はスラグの１２〜１５質量％に達し、生スラグの遊離石灰から生じる問題を除き、一般的にはＣａＯ：ＳｉＯ２は質量比０．９：１〜１．４：１になる。鉄の化合物の９０質量％までの還元は、石炭の還元を用いて達せられ、加工スラグは多くとも４質量％のＦｅ２Ｏ３を含み、多くとも０．５質量％の金属鉄を含有する。アルミニウム、石灰およびリンのような付加的なスラグの調整添加剤は、炉７６の中でスラグに随意付加される。
【００４６】
炉７６は継続して作動され、樋８０の中へオーバーフローとして１４５０〜１６００℃の温度で加工スラグを排出する。溶融金属は、生スラグが得られる鉄鋼生産加工処理へ再利用される前に、空冷のため砂床８５の中へオーバーフローとして炉７６から排出される。
【００４７】
溶融加工スラグの造粒は造粒機８２の中で起こり、水を保存し、せいぜい３５℃の温度でそれを保つ働きをする連結した空冷タワーである。粒状スラグは、脱水される脱水装置９６へライン９８に沿って通過し、脱水されたスラグは貯蔵１０２へライン１００に沿って移動する。炉７６からライン８７に沿って出される炉のガスは、電気集塵装置８８へライン８７に沿って通過し、次に同様に大気へ放出される堆積９２へ送風機９１でフローライン９０に沿って通過する。
【００４８】
樋８０からの溶融加工スラグの一部は造粒機８２を迂回し、（燃料）貯蔵庫８３の中の貯蔵１０５へフローライン１０３に沿って通過し、そこで迂回したスラグは下記に説明されるように、圧搾の中で使用する目的で空冷される。
【００４９】
フロントエンドローダー１０８は、加工スラグがコンベアー１１０へ送り込まれるドライブオーバーの貯蔵所１０６へ貯蔵１０２から、その加工スラグを運ぶために使用される。貯蔵１０２から粒状スラグの幾つかは、通常、骨材として使用される為に土木工事や建築業に売却されることが意図されている。
【００５０】
コンベアー１１０は、ローラーミル１１４を順に送り込むミルフィーダー１１２を送り込むものであって、そこで加工スラグがせいぜい５０ミクロン（μｍ）の粒子の大きさに粉砕される。送風機１１８は、ミル１１４の中で粉砕される間、加工スラグを乾燥させるために、ミル１１４へ炉７６からライン１１６に沿って高炉ガスを吹く。炉ガスは、バッグフィルター１２２へライン１２０に沿い、次に大気に放出される埋蔵１２６へ送風機１２５でライン１２４に沿って出る。
【００５１】
粉砕された加工スラグは、貯蔵サイロ１３０へライン１２８に沿ってミル１１４から出、ガスは大気へバッグフィルター１３２を通して通過するサイロ１３０から出る。
【００５２】
上記で述べたように、空冷スラグは圧搾プラント５９へ貯蔵１０５から送り込まれる。圧搾プラント５９の中で、貯蔵１２からクラッシャー２０へフィーダー１６を経由する送りは、貯蔵１０５からクラッシャー２０へフィーダー１６を経由して交互に入れ替わる。貯蔵１２からの送りは本発明の方法で用いる為に圧搾され、生物質取り扱いプラント７５へ貯蔵５８を経由して通過するものであり、貯蔵１０５からの送り込みは、圧搾後、骨材マーケットへのオンワードセールの為に貯蔵３８、４６、５０および５４の中に貯蔵される。
【００５３】
出願人は、図面に描かれた基本的な設備に様々な発展と改善を行った。このように出願人は、４つの誘導炉７６が、一対の可動性の角度調整可能な坩堝もしくは外郭構造を有するアーク炉（記載なし）により置換される場合、有益であることを発見した。外郭構造は、置換ステーション（記載なし）からおよび置換ステーションへ移動可能であり、そこで充電され、使用時に貯蔵所６０、６２および６４からフローライン７７を経由して充電され、カラムに配置された共通の一対の電極で提供された溶融ステーション（記載なし）からおよび溶融ステーションへ移動可能であり、そこで外郭構造の中の固体装薬派溶融され得るものであって、使用時に溶融され、外郭構造が傾けられるチップステーション（記載なし）から及びチップステーションへ移動可能であり、使用時に溶融金属とそこからの溶融スラグを放出するため、別々に傾けられる。チップステーションでは、外郭構造は、金属の空冷および固形の形態の中の金属の回収の為に砂床８５へ、溶融金属を傾けるように配置される。チップステーションでは、外郭構造はまた、造粒機８２または（燃料）貯蔵庫の中の貯蔵１０５の中へ溶融スラグを傾けるために配置され、その場合、スラグタップのオーバーフロー７８、樋８０および金属タップのオーバーフロー８４が除去される。
【００５４】
誘導炉７６の代わりにアーク炉を使用することにより、貯蔵１２から直接、生のＢＯＦスラグの一部で送られた貯蔵５８を可能にし、そのスラグはクラッシャー２０、２４もしくは３４のいずれも通過しなかった。このことはフローライン５６が、貯蔵１２から貯蔵５８へのフローライン（記載なし）により、またはスクリーン３０へのフローライン（記載なし）およびスクリーン３０からそらされ、貯蔵５８に迂回させられるクラッシャー２４からの放出の一部を経由して順に送り込むクラッシャー３４により、または都合よくクラッシャーから、および貯蔵１２から貯蔵５８へのフローラインの中への放出から導かれているフローラインの経由により置換されることを可能にする。この場合、出願人は、生物質の取り扱いプラント７４の一部として、貯蔵所６０、６２および６４と一緒に提供され、アーク炉へフローライン７７に沿って送り込むように配置された、石灰のロードアウトの貯蔵所（記載なし）を有することが便利であることに気づいた。最終的に、バッグフィルターを有するガスフィルタープラント（記載なし）を持つ集塵装置８８と置換することが有利であることに気づいた。
【００５５】
発達され改善された方法の実施は、大部分の点においては図面に描かれた基本的な方法と類似しているが、特定の変化を有している。すなわち、クラッシャー３４からのフローライン５６により送り込まれる代わりに、貯蔵５８は、貯蔵１２からの一部、およびスクリーン３０へ送り込まれるクラッシャー２４の出力の残りであるクラッシャー２４からの一部により、クラッシャー３４の出力と一緒に直接送り込まれたものである。代わりに、生の物質を取り扱うプラント７５から炉プラント８６へのフローライン７７に沿った送り込みは、貯蔵所６０、６２および７４からの送り込み、また石灰の貯蔵所からの石灰の送り込みに付加して含む。
【００５６】
誘導炉７６と同様に、アーク炉の外郭構造は、貯蔵所６０、６２および６４からと、石灰貯蔵所からチャージステーションで充電され、一方、外郭構造は、溶融ステーションに移動され、そこで装薬が電極カラムの電極により溶融される。外郭構造は、次にチップステーションへ移動され、そこで造粒機８２へ溶融スラグを排出し、砂床８５へ溶融金属を排出するために傾けられる。重要なことは、多かれ少なかれ継続的な原理で作動される代わり、誘導炉７６のように、アーク炉の外郭構造はバッチ式および交互に作動され、その結果、外郭構造の一つがその溶融された装薬を有する時、他の外部構造がその溶融した装薬を放出するために傾斜され、次に生物資の後続する装薬で装填され、その逆もまたしかりである。このことは、チャージステーション、溶融ステーションおよびチップステーション（単独外郭構造を有するアーク炉と比較すると）の利用の増加率から上昇する経済性に繋がり、一方、アーク炉の使用が、クラッシュプラント５９から炉プラント８６へのより粗悪なスラグの送り込みを可能にする。
【００５７】
出願人は、図面に準拠して記載された本発明の方法により生成された粉砕された加工スラグが、レンガ、レデーミックス・コンクリート、増量したセメントの増量、もしくは類似生成物の製造の中で使用するためのセメント膨張剤（もしくは粉砕前の充てん剤として）を使用するのに適していることに気づいた。それは、生の冶金炉のスラグを、それは環境の妨げになるものと考えられるものであるが、レンガ生成もしくはセメント製造工場に取って有益な構成物質に転換できる発明の特性である。本発明の方法は、スチール生成から獲得されたＢＯＦ炉の生スラグの加工処理用の図面に準拠して記載されているが、これより以下に記載されるように、それは、マンガン鉄生成からの生スラグ加工処理用の主要な類似した方法に使用され得る。
【００５８】
従って、ＢＯＦ加工処理による鉄鋼生産からよりもむしろ、マンガン鉄生産からの生スラグを使用する本発明の変化の中で、貯蔵１２は、脱金属されるマンガン鉄から空冷されたスラグを有する。貯蔵１２は、マンガン鉄生産から１２００〜１４００度（℃）での溶解スラグを有する付加的なスラグ供給（記載なし）であって、フローライン（記載なし）に沿ってアーク炉３４へ直接送り込まれる付加的なスラグにより補完される。その空冷スラグ：溶融スラグの質量の割合は、一般的には４０：６０である。当然、溶融スラグは排除されるが、空冷スラグのみを使用することにより、溶融スラグを使用する場合から３５％以上までの電力節減が達成可能となる。
【００５９】
貯蔵１２の中の空冷されたマンガン鉄の生スラグは、ＭｎＯを約１５〜２７質量％、一般的には約２３％有する。貯蔵１２からの生スラグは、貯蔵所６０の中へ直接送り込まれ得るものであって、マンガン鉄生産からの溶融生スラグは、誘導炉７６を置換するアーク炉（記載なし）の中へ、直接送り込まれるものである。固体生スラグ：溶融生スラグの質量比は、例えば１００％固体（空冷された）である場合、４０：６０以上であり得るが、また固体：溶融スラグの質量比は４０：６０以下であってもよく、１０：９０と同様の低さまで下がるものでもよい。
【００６０】
理想的な塩基度すなわち変換ＭｎＯのＭｎに対する割合は１．４：１〜１．８：１であって、これは、必要であればシリカの適切な量と共に、石灰の適切な量もしくは各バッチ処理に対する他のカルシウム源を必要であれば付加することにより必要であれば調整され得るものである。例えば、ＣａＯ：ＳｉＯ２の質量比が１：１であり、２３質量％のＭｎＯの含有量を伴う生のマンガン鉄のスラグの９００ｋｇに対して、６５ｋｇのカルシウム（例えば石灰）が、ＣａＯ：ＳｉＯ２の質量比が２．７：１〜３：１である１００ｋｇの生のＢＯＦの鉄鋼スラグと、（ＣａＯ＋ＭｇＯ）:ＳｉＯ２の質量比が約１．５：１、ＣａＯ：ＳｉＯ２の質量比が約１．２：１の塩基度を得る為に、３０〜３５質量％のＦｅ２Ｏ３と共に付加され得る。カルシウムは、貯蔵所６２から送り込まれ得る。ＢＯＦの鉄鋼生スラグは、マンガン鉄生産の鉄の割合を上げるために、費用効率の良い形で付加されるものであって、７６〜８０質量％のＭｎと１３〜１６質量％のＦｅとを含むマンガン鉄の合金を生成するために付加されるものである。ＢＯＦの鉄鋼生スラグは、貯蔵所６４から送り込まれた空冷された非金属スラグであってもよい。
【００６１】
マンガン鉄生成から分離された処理加工されたスラグが、処理加工されたスラグ充てん剤もしくはセメント膨張剤を生成する為に造粒と大きさを減少させたい場合には、そのＣａＯ：ＳｉＯ２質量は、可能であれば、質量比１：１〜１：１．４の範囲であるべきである。ＭｎＯをＭｎへ還元した後、ＣａＯ：ＳｉＯ２質量比は、通常１．４：１以上であるが、例えば適切な貯蔵所（記載なし）からの造粒前の溶融加工スラグへ追加のＳｉＯ２を付加することにより減少されてもよい。
【００６２】
炭素は好ましい還元剤であり、例えば石炭のように約６５ｋｇの炭素が、前述のＢＯＦの鉄鋼生スラグ１００ｋｇと共に、マンガン鉄の生スラグ９００ｋｇにそれぞれ加えられる。炭素は、加工処理されたマンガン鉄スラグの中の約６質量％に、生のマンガン鉄スラグの中の２３％からのマンガン鉄スラグのＭｎＯ含有量を削減するように作用する。例えば石炭である炭素は、誘導炉７６を置換するアーク炉へ適切な貯蔵所（記載なし）から付加される。
【００６３】
本発明の方法の加工スラグ生成の為に提案された冶金スラグを使用する従来の試みが直面した問題は、重金属含有量が環境に危険を及ぼすものであり、レンガ生成やレデーミックス・コンクリートの中の充てん剤として、セメントを増量する増量剤として、もしくは建設又は建築業の中で使用する骨材として使用するには魅力が乏しいということであった。重金属の汚染に伴うこの問題は、鉄のような比較的容認できる金属にさえも存在するが、特にマンガンのような有毒性の重金属が関与する場合に極めて問題となる。比較的高い含有量の重金属を有する生スラグから、比較的低い含有量の重金属を有する加工スラグを提供することにより、排除されないまでも、重金属を含むスラグ生成の使用から生じる問題が時には実質的に減少され得ることが本発明の特徴である。出願人は、本発明の方法が、ＥＮ１９７（ヨーロッパ基準Ｎｏ．１９７）の全ての要請に準拠するセメント増量剤の製品を作ることができることを発見した。更に、マンガンもしくはマンガン鉄のような重金属もしくは重金属の合金生成物が本発明により生成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の方法を実施する設備に関するフローチャート（流れ図）を示すブロック図である。
【図１】
2009507636.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月12日(2007.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの有益な生成物を生成しながら生スラグを処分するために、望ましくない重金属含有量を含む廃棄する生の冶金スラグの出発物質を処理する方法であって、
反応混合物を得るために、少なくとも１つのマンガン含有スラグと少なくとも１つの鉄含有スラグとの混合を含む生スラグと、還元剤と、を混合するステップと、
溶融金属および溶融加工スラグを得るために、前記還元剤に前記生スラグの中の１以上の重金属の化合物を還元させるように前記反応混合物を加熱するステップと、
前記溶融加工スラグから前記溶融金属を分離するステップと、
前記加工スラグを固化させる又は放置固化させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記重金属化合物が、重金属酸化物、重金属ケイ酸塩およびその混合物から構成されるグループから選択された化合物を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記反応混合物を得るために混合される前記生スラグと前記還元剤の両方が、混合時には固形状であることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記反応混合物を得るために前記還元剤と混合される前記生スラグの少なくとも一部が溶融形状であり、還元剤が固形状であることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
混合する前にその粒度を減少させるために、少なくとも前記生スラグと固形状の前記還元剤の１つを砕いて粉末状にするステップを含むことを特徴とする、請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
前記生スラグがその粒度を減少させるために砕いて粉末にされ、次いで混合前に粉末状の前記生スラグが前記反応混合物を得るための前記還元剤と混合される望ましい粒径画分を得るために粒度分類されることを特徴とする、請求項３又は５記載の方法。
【請求項７】
前記反応混合物の加熱が溶鉱炉を用いるものであり、１３００〜１６５０℃の範囲の温度でその溶鉱炉から前記溶融金属と前記溶融スラグを排出するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記溶鉱炉からの前記溶融金属と前記溶融スラグを排出するステップが、１３５０〜１５５０℃の範囲の温度であることを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記溶鉱炉がバッチ式で運用されるアーク炉であることを特徴とする、請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
前記溶融加工スラグを自然対流による空気冷却を受けさせることにより放置固化させるステップを含み、前記有益な生成物である骨材の形態でそれを生成する粒度減少を実現するために前記固化した加工スラグが粉砕されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記有用な生成物である粒状加工スラグを得るために、前記加工スラグを粒状にする液体水に前記溶融加工スラグを接触させることにより前記溶融加工スラグを固化させるステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記加工スラグの造粒により前記スラグのガラス化が得られ、造粒により例えば多くとも１０ｍｍの大きさの粒子が得られ、前記粒状スラグが少なくとも５０質量％のガラス含有量を得ることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
粒状にされた前記加工スラグを脱水するステップを含むことを特徴とする、請求項１１又は１２記載の方法。
【請求項１４】
粒度減少のために粒状にされた前記加工スラグを粉末状にするステップを含むことを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記溶融スラグから分離された前記溶融金属が、前記有益な生成物であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
分離された前記金属が、さらなる加工処理のために冶金炉に送り込まれることを特徴とする、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記加工スラグから分離された前記金属が、さらなる加工処理のために冶金炉に送り込まれる前に固化されるか放置固化されることを特徴とする、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記生スラグが前記反応混合物を得るために前記還元剤と混合される間、シリコン含有試薬と混合されるステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記生スラグが前記反応混合物を得るために前記還元剤と混合される間、カルシウム含有試薬と混合されるステップを含むことを特徴とする、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記反応混合物の組成は、マンガン含有量が７０〜９０質量％、鉄含有量が５〜２０質量％であり、マンガン鉄生成物を提供するように選択されることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
前記マンガン含有量が６７〜８０質量％であり、前記鉄含有量が１０〜１５質量％であることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記鉄含有スラグが、酸素転炉（ＢＯＦ）の鉄鋼生産過程で得られたスラグであることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記鉄含有スラグが、Ｆｅ２Ｏ３として表記される２０〜４５質量％の鉄を含むことを特徴とする、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記マンガン含有スラグが、マンガン鉄生産過程で得られたスラグであることを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか１項記載の方法。
【請求項２５】
前記マンガン含有スラグが、ＭｎＯで表記される１５〜６５質量％のマンガンを含むことを特徴とする、請求項１〜２４のいずれか１項記載の方法。
【請求項２６】
前記反応混合物がカルシウム、マグネシウムおよびシリコンを含み、カルシウム、マグネシウムおよびシリコンがＣａＯ、ＭｇＯおよびＳｉＯ２でそれぞれ表記され、（ＣａＯ＋ＭｇＯ）:ＳｉＯ２の質量比が１．３：１〜１．８：１の範囲で表される塩基度の反応混合物を提供する割合で存在することを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか１項記載の方法。
【請求項２７】
前記塩基度が、１．４:１〜１．７:１の範囲であることを特徴とする、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記加工スラグ中に多くても１０質量％のＭｎＯで表記されるマンガンを得るために、有用な還元剤が前記反応混合物に使用されることを特徴とする、請求項１〜２７のいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
前記加工スラグ中に得られるＭｎＯで表記されるマンガンが、多くても７質量％であることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009507636.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月29日(2008.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２１】
前記マンガン含有量が７６〜８０質量％であり、前記鉄含有量が１０〜１５質量％であることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２９】
前記加工スラグ中に得られるＭｎＯで表記されるマンガンが、多くても７質量％であることを特徴とする請求項２８記載の方法。
【国際調査報告】
2009507636.tif 000005
2009507636.tif 000006
2009507636.tif 000007