(57)【要約】【課題】  懸濁スラグに起因する水砕水循環式水砕設備の各種トラブルを抑止するとともに、スラグの水砕にかかるランニングコストを低減させる。【解決手段】  溶融スラグＸ１をスラグ水砕水Ｗによって水砕し、水砕スラグＸ２を上記スラグ水砕水Ｗの外部に取り出した後に、上記スラグ水砕水Ｗを水砕水循環用ポンプ４によって循環し、熱交換器６を介して再び上記溶融スラグＸ１の水砕に用いる水砕水循環式のスラグ水砕設備において、循環される上記スラグ水砕水Ｗから懸濁スラグを取り除くための手段として、二段階に設置された液体サイクロン５，１０を備え、一段目の液体サイクロン５で濃縮分離、排出された第１スラグ濃縮水Ｗ３を二段目の液体サイクロン１０でさらに濃縮分離、排出して第２スラグ濃縮水Ｗ５とし、該第２スラグ濃縮水Ｗ５から上記懸濁スラグを回収する。【選択図】          図１
2006076827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融スラグをスラグ水砕水によって水砕し、水砕スラグを前記スラグ水砕水の外部に取り出した後に、前記スラグ水砕水を循環及び冷却して再び前記溶融スラグの水砕に用いる水砕水循環式のスラグ水砕方法であって、
循環される前記スラグ水砕水を濃縮分離して第１スラグ濃縮水として排出する第１工程と、
前記第１スラグ濃縮水を濃縮分離して第２スラグ濃縮水として排出する第２工程と、
前記第２スラグ濃縮水から懸濁スラグを回収する第３工程と
を有することを特徴とするスラグ水砕方法。  
【請求項２】
溶融スラグをスラグ水砕水によって水砕し、水砕スラグを前記スラグ水砕水の外部に取り出した後に、前記スラグ水砕水を水砕水循環用ポンプによって循環し、熱交換器を介して再び前記溶融スラグの水砕に用いる水砕水循環式のスラグ水砕設備において、
循環される前記スラグ水砕水から懸濁スラグを取り除くための手段として、二段階に設置された液体サイクロンを備え、一段目の液体サイクロンで濃縮分離、排出された第１スラグ濃縮水を二段目の液体サイクロンでさらに濃縮分離、排出して第２スラグ濃縮水とし、該第２スラグ濃縮水から前記懸濁スラグを回収する
ことを特徴とするスラグ水砕設備。
【請求項３】
請求項２記載のスラグ水砕設備であって、
前記水砕スラグを前記スラグ水砕水から外部に取り出すための水砕スラグ排出用バケットエレベーターに前記第２スラグ濃縮水を供給し、前記水砕スラグ排出用バケットエレベーターにおけるバケット内水砕スラグ層によって前記第２スラグ濃縮水をろ過することによって、前記懸濁スラグを分離、回収することを特徴とするスラグ水砕設備。
【請求項４】
請求項３記載のスラグ水砕設備であって、
前記水砕スラグ排出用バケットエレベーターに前記第２スラグ濃縮水を供給する際に、前記第２スラグ濃縮水の流速を低減させる流速緩衝手段を備えることを特徴とするスラグ水砕設備。
【請求項５】
請求項４記載のスラグ水砕設備であって、
前記流速緩衝手段は、前記第２スラグ濃縮水を受け、そのオーバーフロー水を前記水砕スラグ排出用バケットエレベーターに供給する受槽であることを特徴とするスラグ水砕設備。
【請求項６】
請求項２記載のスラグ水砕設備であって、
前記水砕スラグを一旦貯留するための水砕スラグ貯留用ホッパーに前記第２スラグ濃縮水を供給し、前記水砕スラグ貯留用ホッパー内の水砕スラグ層によって前記第２スラグ濃縮水をろ過することによって、前記懸濁スラグを分離、回収することを特徴とするスラグ水砕設備。
【請求項７】
請求項３〜５いずれかに記載のスラグ水砕設備であって、
前記第２スラグ濃縮水の水量と前記水砕スラグ排出用バケットエレベーターのスラグ搬送能力との比が、濃縮水処理時間あたり０．１２以下、好ましくは０．０２から０．０６とすることを特徴とするスラグ水砕設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水砕水循環式スラグ水砕方法及びスラグ水砕設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
銅の乾式製錬工程において排出されるスラグは、溶融スラグをスラグ水砕水流中に落下させることによって、急冷凝固させる、いわゆる「水砕」を行うことで、粒径約２ｍｍの水砕スラグとされるのが一般的である。この水砕スラグは、一旦水砕スラグが滞留する水砕スラグピットから水砕スラグ排出用バケットエレベーターによってスラグ水砕水から回収され、セメント原料、サンドブラスト材、コンクリート用細骨材等の製品として販売される。従来、水砕においては、スラグ水砕水として、工場で冷却用として使用された海水を利用し、水砕スラグを回収した後のスラグ水砕水はフィルターや沈降ピットで、浮遊する細かいスラグである懸濁スラグを分離、除去した後に近隣水域に放流されるのが一般的であった。
【０００３】
しかしながら、このような一般的な水砕方法では、フィルターや沈降ピットでも懸濁スラグを完全に分離、除去することが困難であること、スラグ中にＰｂやＡｓ等の重金属成分が含有されていること、高温の溶融スラグとスラグ水砕水とが接触した場合に常温のスラグとスラグ水砕水とが接触した場合と比較してより多くの重金属がスラグ水砕水に溶解すること等に起因して、放流されるスラグ水砕水の重金属濃度が増加するという問題が生じる。
【０００４】
近年の環境意識の向上から、スラグ水砕水を循環使用することによって、近隣水域に重金属を含むスラグ水砕水を放流しない水砕方法が提案されており、このような循環式の水砕方法を採用する工場が増えてきている。
具体的には、この循環式の水砕方法では、溶融スラグを水砕することによって加熱されたスラグ水砕水を熱交換器において冷却し、ポンプを用いてスラグ水砕水を循環させ、再び水砕に供する。
【特許文献１】特開平８−３０１６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のような水砕水循環式の水砕方法において、スラグ水砕水に浮遊する細かいスラグである懸濁スラグは海域に放流されない。しかしながら、水砕時に発生する懸濁スラグ量と循環系内から排出される懸濁スラグ量がバランスしない限りは、循環水中の懸濁スラグ濃度は上昇するのみとなる。水砕水循環式スラグ水砕設備においては、水砕水中の懸濁スラグ濃度の上昇によるトラブルが後を絶たない。熱交換器に関して言えば、クーリングタワーを使用した場合、クーリングタワー内部に懸濁スラグが徐々に堆積し、熱交換効率が低下したり、内部に堆積した懸濁スラグの重量に耐え切れず、クーリングタワーが倒壊したりするトラブルが報告されている。また、熱交換器として流路の狭いプレート式熱交換器などを使用した場合は、内部に懸濁スラグが堆積し、熱交換効率が低下したり、圧力損失上昇によりポンプが所望の水量に対して水量低下を引き起こしたりするトラブルが生じる。また、ポンプに関して言えば、銅の乾式製錬工程において排出されるスラグは、モース硬度６以上で、サンドブラスト材としても利用されるほどであるため、懸濁スラグがインペラーの磨耗を促進し、短期間でインペラーやケーシングライナーの交換を余儀なくされる。特に水砕水を循環させるポンプは大型であり、このため、これらの部品は高額である。
このようなトラブルを抑止するためには、水砕水中の懸濁スラグ濃度を低く保つことが肝要であり、このため、水砕水循環式スラグ水砕設備においては懸濁スラグを系内から排出する必要ある。
【０００６】
一般に、懸濁スラグを系内から排出するために、懸濁スラグを含む循環水の一部を排水工場に送水することが行われている。しかしながら、循環水中の懸濁スラグ濃度を低いレベルに維持しようとすれば当然排水工場への送水量が多くなり、送水量見合いの新しい水を系内に補給する必要が生じるので、水代としてスラグの水砕にかかるランニングコストが増大し、また新しい水自体の確保が必要となる。工場の立地条件によっては、水自体の調達が困難な場合もある。
【０００７】
また、懸濁スラグを系内から排出するために、循環経路に大きな沈降ピットを設置する場合もある。これは、沈降ピットにおいて循環水の流速を減じることで懸濁スラグを沈降、分離しようという考えに基づいている。しかしながら、沈降ピットの設置面積が確保できない場合は不可能である。また、沈降ピットにおけるスラグの沈降、堆積は早く、沈降に要する滞留時間を確保するためには、沈降ピット容量を常に正常な状態に保つ必要があるため、頻繁にショベル等による沈降スラグの掻き出し作業を行う必要がある。現状の工場では、毎日〜２回／週の頻度で沈降スラグの掻き出し作業を行っており、コスト、労力の点から有効な手段とは言えない。さらに、ショベル等で掻き出した細かい懸濁スラグのみでは製品としての用途がなく出荷することができない。
【０００８】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、懸濁スラグの少なくとも一部を効率的かつ確実に回収することで、懸濁スラグに起因する水砕水循環式スラグ水砕設備の各種トラブルを抑止するとともに、スラグ水砕設備全体のランニングコストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のスラグ水砕方法は、溶融スラグをスラグ水砕水によって水砕し、水砕スラグを上記スラグ水砕水の外部に取り出した後に、上記スラグ水砕水を循環及び冷却して再び上記溶融スラグの水砕に用いる水砕水循環式のスラグ水砕方法であって、循環される上記スラグ水砕水を濃縮分離して第１スラグ濃縮水として排出する第１工程と、上記第１スラグ濃縮水を濃縮分離して第２スラグ濃縮水として排出する第２工程と、上記第２スラグ濃縮水から懸濁スラグを回収する第３工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明のスラグ水砕設備は、溶融スラグをスラグ水砕水によって水砕し、水砕スラグを上記スラグ水砕水の外部に取り出した後に、上記スラグ水砕水を水砕水循環用ポンプによって循環し、熱交換器を介して再び上記溶融スラグの水砕に用いる水砕水循環式のスラグ水砕設備において、循環される上記スラグ水砕水から懸濁スラグを取り除くための手段として、二段階に設置された液体サイクロンを備え、一段目の液体サイクロンで濃縮分離、排出された第１スラグ濃縮水を二段目の液体サイクロンでさらに濃縮分離、排出して第２スラグ濃縮水とし、該第２スラグ濃縮水から上記懸濁スラグを回収することを特徴とする。
【００１１】
液体サイクロンは、懸濁スラグをスラグ水砕水の一部とともに濃縮し、スラグ濃縮水のかたちで懸濁スラグを分離、排出する固液分離装置であり、適正な機種設定によって、２０μｍ以上の懸濁スラグを高い収率で分離することができる。しかしながら、液体サイクロンを単純に１台もしくは数台を並列に設置するだけでは、スラグ濃縮水の水量が多いがために、本発明の目的である、懸濁スラグの効率的かつ確実な回収は達成されない。そこで、本発明のように、液体サイクロンを二段階に設置し、一段目の液体サイクロンで濃縮分離、排出（第１工程）された第１スラグ濃縮水を二段目の液体サイクロンでさらに濃縮分離、排出して第２スラグ濃縮水とする（第２工程）ことによって、濃縮水の水量を減らすことができ、懸濁スラグの効率的かつ確実な回収（第３工程）を実現することができる。
より詳細には、一般に、液体サイクロンから排出されるスラグ濃縮水は、一段の液体サイクロンの場合には、トータル処理流量の１０〜２０％となる。例えば、スラグ水砕水の循環水として１０００ｍ３／ｈｒを循環させる場合、液体サイクロンから排出されるスラグ濃縮水は、１００〜２００ｍ３／ｈｒと多いので、ろ過などの固液分離手段を用いて最終的に懸濁スラグのみを回収するには、水量が多くて厄介となる。一方液体サイクロンを二段階で設置した場合、一段目の液体サイクロンから排出される第１スラグ濃縮水の水量が１００〜２００ｍ３／ｈｒ、二段目の液体サイクロンから排出される第２スラグ濃縮水の水量が１０〜３０ｍ３／ｈｒとなるため、最終的に懸濁スラグのみを回収する場合に取り扱いが容易となる。
このように、本発明のスラグ水砕設備によれば、懸濁スラグに起因する水砕水循環式スラグ水砕設備の各種トラブルを抑止するとともに、スラグ水砕設備全体のランニングコストを低減することが可能となる。
【００１２】
また、第２スラグ濃縮水からの最終的な懸濁スラグの分離、回収方法として、上記水砕スラグを上記スラグ水砕水から外部に取り出すための水砕スラグ排出用バケットエレベーターに上記第２スラグ濃縮水を供給し、上記水砕スラグ排出用バケットエレベーターにおけるバケット内水砕スラグ層によって上記第２スラグ濃縮水をろ過することによって、上記懸濁スラグを分離、回収する構成を採用することができる。一般に水砕スラグ排出用バケットエレベーターの各バケットの底には水切り用として複数の孔が形成されていている。液体サイクロン二段設置により水量を減らした第２スラグ濃縮水を水砕スラグ排出用バケットエレベーターの各バケットの上に連続的に供給すると、排出中の水砕スラグ層により第２スラグ濃縮水がろ過され、懸濁スラグのみが確実に回収され、ろ過後の水はロスすることなく循環系内に戻される。これによると、懸濁スラグを回収する機構を新たに設置する必要がなく、容易に懸濁スラグを回収することが可能となる。
また、第２スラグ濃縮水から懸濁スラグのみを別の方法により分離、回収したとしても、細かいスラグのみでは現状では用途がなく製品として出荷できない。一方、水砕スラグ排出用バケットエレベーターに回収する場合では、懸濁スラグに起因して上昇する最終的な製品スラグの細粒分は０．５％にも満たなく、しかも連続的にバケットに供給されるため粒度分布のばらつきも生じないため、製品スラグの品質（粒度）に特段の影響を与えない。
なお、液体サイクロン二段設置により水量を減らした第２スラグ濃縮水から懸濁スラグを回収するその他の方法として、第２スラグ濃縮水を水砕スラグ貯留ホッパーに供給する方法も考えられる。この方法でも、ホッパー内に貯留された水砕スラグ層によるろ過分離が可能なので上記と同様な効果が得られる。
【００１３】
なお、前記第２スラグ濃縮水の水量と前記水砕スラグ排出用バケットエレベーターのスラグ搬送能力との比が、濃縮水処理時間あたり０．１２以下、好ましくは０．０２〜０．０６とすることが好ましい。ここで言う、濃縮水処理時間とは、第２スラグ濃縮水から懸濁スラグを回収（ろ過）する時間であり、具体的には、第２スラグ濃縮水が排出用バケットエレベーターに供給されてから排出されるまでの時間である。
【００１４】
なお、水砕スラグ排出用バケットエレベーターに供給される第２スラグ濃縮水の流速が早い場合には、バケット内に供給された第２スラグ濃縮水が溢れ出し、懸濁スラグの回収率が低下するとともに折角分離した懸濁スラグが循環系内に戻ってしまうことが懸念される。このため、本発明のスラグ水砕設備は、上記水砕スラグ排出用バケットエレベーターに第２スラグ濃縮水を供給する際に、上記第２スラグ濃縮水の流速を低減させる流速緩衝手段を設けるという構成を採用することが好ましい。
このような構成を採用することによって、水砕スラグバケットエレベーターに供給されるスラグ水砕水の流速が低減されるため、バケットからスラグ水砕水が溢れ出すことを防止することができ、より確実に懸濁スラグを回収することが可能となる。
具体的には、流速緩衝手段として、上記懸濁スラグを含む上記スラグ水砕水を受け、そのオーバーフロー水を上記水砕スラグ排出用バケットエレベーターに供給する受槽を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係るスラグ水砕方法及びスラグ水砕設備の一実施形態について説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本第１実施形態のスラグ水砕設備Ｓ１の概略構成を示すフロー図である。この図において、符号１は水砕スラグピット、２は水砕スラグ排出用バケットエレベーター、３は循環ポンプピット、４は循環ポンプ（水砕水循環用ポンプ）、５は第１液体サイクロン（一段目のサイクロン）、６はプレート式熱交換器、７はヘッドタンク、８は懸濁スラグ濃縮水中間ピット、９は懸濁スラグ濃縮水送水用ポンプ、１０は第２液体サイクロン（二段目の液体サイクロン）、１１は受槽である。
【００１７】
本第１実施形態のスラグ水砕設備Ｓ１は、溶融スラグＸ１をスラグ水砕水Ｗによって水砕し、水砕スラグＸ２を水砕スラグ排出用バケットエレベーター２によってスラグ水砕水Ｗ１（スラグ水砕水Ｗ）の外部に取り出した後に、スラグ水砕水Ｗ１（スラグ水砕水Ｗ）を循環して再び溶融スラグＸ１の水砕に用いる、いわゆるクローズド型のスラグ水砕設備である。  
【００１８】
水砕スラグピット１は、溶融スラグＸ１がスラグ水砕水Ｗにより水砕された後、水砕スラグＸ２とスラグ水砕水Ｗ１（スラグ水砕水Ｗ）が一旦滞留する滞留槽である。
水砕スラグ排出用バケットエレベーター２は、複数のバケット２１を備えるチェーンコンベア式のエレベーターであり、水砕スラグＸ２を水砕スラグピット１から取り出して外部に搬送するものである。このバケット２１には、底部に水切りのための複数の孔が形成されている。
【００１９】
循環ポンプピット３は、開渠ａを介して水砕スラグピット１と接続されており、開渠ａを介して供給される懸濁スラグを含むスラグ水砕水Ｗ（以下、懸濁スラグ水砕水Ｗ２と称する）を循環させるための循環ポンプ４が近傍に設置されている。
なお、ここで言う懸濁スラグとは、スラグ水砕水Ｗ中に浮遊する微細なスラグのことである。
循環ポンプ４（水砕水循環用ポンプ）は、配管ｂを介して循環ポンプピット３と接続されており、配管ｃを介して懸濁スラグ水砕水Ｗ２を送り出すものである。
【００２０】
第１液体サイクロン５（一段目の液体サイクロン）は、配管ｃを介して循環ポンプ４と接続されており、熱交換器６の上流側に配置されている。この第１液体サイクロン５は、懸濁スラグを懸濁スラグ水砕水Ｗ２の一部に濃縮分離、排出するものであり、懸濁スラグ濃度が上がった第１懸濁スラグ濃縮水Ｗ３（第１スラグ濃縮水）を排出し、一部の懸濁スラグが除去された残りの懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）を配管ｅを介して排出する。なお、配管ｅの途中部位には、配管ｉが接続されており、この配管ｉを介して第１液体サイクロン５で取り切れなかったさらに細かい懸濁スラグを含む懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）の一部を排水処理工場等に送水できるよう備えられている。
【００２１】
第２液体サイクロン１０（二段目の液体サイクロン）は、第１懸濁スラグ濃縮水Ｗ３から、さらに懸濁スラグを第１懸濁スラグ濃縮水Ｗ３の一部に濃縮分離、排出するものであり、懸濁スラグ濃度がさらに上がった第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５（第２スラグ濃縮水）を配管ｌを介して排出し、懸濁スラグが除去された清水Ｗ６を配管ｍを介して排出し、水砕スラグピット１に戻す。
【００２２】
なお、本実施形態において、本発明のスラグ水砕水から懸濁スラグを取り除くための手段は、第１液体サイクロン５と第２液体サイクロン１０とを備えて構成されている。
【００２３】
受槽１１（流速緩衝手段）は、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の流速を低減させるものであり、水砕スラグ排出用バケットエレベーター２の上流側に配置されている。図２は、受槽１１と水砕スラグ排出用バケットエレベーター２が備えるバケット２１とを模式的に示した模式図である。この図に示すように、受槽１１は、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５を受け、そのオーバーフロー水を水砕スラグ排出用バケットエレベーター２が備えるバケット２１に静かに供給するものである。このように、受槽１１を介して第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５を水砕スラグ排出用バケットエレベーター２が備えるバケット２１に供給することによって、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の流速が低減されるため、バケット２１から第２懸濁スラグ濃縮水が溢れ出すことを抑止することができ、より確実に懸濁スラグを回収することが可能となる。
【００２４】
図３は、受槽１１の斜視図である。この図に示すように、受槽１１には、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５を確実にバケット２１側にオーバーフローさせるための切欠き１１ａが形成されている。なお、この切欠き１１ａの面積は、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の流速が適度に低減されるように設定されている。
【００２５】
なお、水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のバケット２１には水砕スラグピット１から掬い上げられた水砕スラグが入っており、バケット２１の下部に形成された複数の孔により水切りされながら水砕スラグが搬送されている。このバケット２１に上述のように濃縮かつ水量を減じた第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５を流速緩衝手段により静かに供給した場合、バケット２１内の水砕スラグ層により懸濁スラグがろ過され、懸濁スラグが水砕スラグＸ２とともに確実に回収、搬送され、ろ過された清水はバケット２１の底穴から排出され水砕スラグピット１に戻されるので系内の水ロスは最小化される。
これによると、懸濁スラグを回収する機構を新たに設置する必要がなくなる。また、第２スラグ濃縮水Ｗ５から懸濁スラグのみを別の方法により分離、回収したとしても、細かいスラグのみでは現状では用途がない。一方、水砕スラグ排出用バケットエレベーターに回収する場合では、懸濁スラグに起因して上昇する最終的な製品スラグの細粒分は０．５％にも満たなく、しかも連続的にバケットに供給されるため粒度分布のばらつきも生じないため、製品スラグの品質（粒度）に特段の影響も与えない。
【００２６】
なお、水砕スラグ排出用バケットエレベーター２によって回収された水砕スラグＸ２及び懸濁スラグは、水砕スラグ排出用バケットエレベーター２からベルトコンベア等によって搬送され、水砕スラグＸ２を一旦貯留するための水砕スラグ貯留用ホッパー（不図示）において一旦貯留された後にトラック等によって搬出される。
【００２７】
熱交換器６としては、配管ｅを介して供給される懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）を冷却して配管ｆを介して排出するものであり、クーリングタワー、プレート式熱交換器、管式熱交換器等を用いることができる。
図４に、熱交換器６の一例としてプレート式熱交換器を示す。プレート式熱交換器は、伝熱板を介して、外部から供給される冷却水Ｒと懸濁スラグ希薄水Ｗ４とを熱交換することによって懸濁スラグ希薄水Ｗ４を冷却するものである。具体的には、図４に示すように、プレート式熱交換器の内部においては、伝熱板によって区切られた独立した各々の流路内を懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）と冷却水Ｒとが互いに対向する方向に流れることによって、懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）が冷却水Ｒによって抜熱されて冷却される。
【００２８】
ここで、プレート式熱交換器における懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）の流速は、上述のように、複数（２台）のプレート式熱交換器６１，６２を直列に配置することにより、懸濁スラグの堆積が抑止される流速に制御することができる。このため、懸濁スラグの堆積に起因するプレート式熱交換器の熱交換効率の低下を抑止することが可能となる。また、当然のことながら、プレート式熱交換器において、懸濁スラグの堆積に起因する詰まりを抑止することもでき、圧力損失増大に起因するポンプ流量低下も生じない。
なお、具体的には、プレート式熱交換器における懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）の流速を０．１〜２ｍ／ｓとすることによって、プレート式熱交換器における懸濁スラグの堆積を抑止することができる。ここで、流速が０．１ｍ／ｓを下回る場合は、懸濁スラグの堆積により伝熱効率が著しく低下する。また、伝熱効率の点では流速が大きければ大きいほど良いが、流速が２ｍ／ｓを超えると、懸濁スラグ堆積有無に全く無縁のプレート式熱交換器固有の圧力損失が増大しすぎ、ポンプ容量を無用に大としなければならない欠点が生じる。
また、プレート式熱交換器は、本来、水の損失を全く伴わない熱交換器であるから熱交換器としてクーリングタワーを用いた場合と比較して、多量の水の調達先を新たに確保する必要がなく、水代としてスラグの水砕にかかるランニングコストを低減させることが可能となる。
【００２９】
なお、冷却水Ｒとしては、近隣海域から導入した海水をそのまま用いても良いが、そもそもプレート式熱交換器は伝熱効率に優れた熱交換器であるので、循環する水砕水と適度な温度差を有していれば、工場で一度冷却用として使用した水を再利用しても構わない。スラグ生産量、プレート式熱交換器の水砕水循環量、冷却海水量などにもよるが、例えば、海水温度が年間の季節変動で８〜３２℃で変化する近隣海域の海水を、工場で一旦冷却用として使用し、２０〜４４℃となった海水、即ち温度差１２℃分の冷却を一旦行なった後の海水でも十分に冷却水Ｒとして使用可能である。
【００３０】
なお、熱交換器６として管式熱交換器を用いる場合であっても、プレート式熱交換器と同様の流速制御を行うことにより、熱交換器６としてプレート式熱交換器を用いた場合と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
図１に戻り、ヘッドタンク７は、配管ｆを介してプレート式熱交換器６と接続されており、配管ｇを介して熱交換器６から供給された懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）を水砕用スラグ水砕水Ｗとして水砕スラグピット１に供給するものである。このヘッドタンク７は、循環ポンプピット３と、配管ｈを介して接続されており、ヘッドタンク７から常時少量の水砕水が配管ｈを介して循環ポンプピット３に戻されることにより、ヘッドタンク７が常時満水を維持されている。これによって懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）のレベルが維持され、水砕スラグピット１に供給される懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）の流量を安定させることができる。また、ヘッドタンク７を配置することによって、停電等によって、循環ポンプ４等の駆動が停止する非常トラブルが生じた場合であっても、水砕スラグピット１に対する懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）の供給が瞬時に停止されることを防止することができる。
【００３２】
懸濁スラグ濃縮水中間ピット８は、第１液体サイクロン５から排出される第１懸濁スラグ濃縮水Ｗ３を一旦受けるためのピットである。懸濁スラグ濃縮水送水用ポンプ９は、配管ｊを介して懸濁スラグ濃縮水中間ピット８と接続されており、懸濁スラグ濃縮水中間ピット８に滞留する第１懸濁スラグ濃縮水Ｗ３を配管ｋを介して送水するものである。
【００３３】
このような構成を有する本第１実施形態のスラグ水砕設備Ｓ１におけるスラグ水砕方法では、懸濁スラグ水砕水Ｗ２を第１液体サイクロン５によって濃縮分離して第１懸濁スラグ濃縮水Ｗ３として排出し（第１工程）、第１懸濁スラグ濃縮水Ｗ３を第２液体サイクロン１０によってさらに濃縮分離して第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５として排出し（第２工程）、この第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５を水砕スラグ排出用バケットエレベーター２が備えるバケット２１に供給することによって、懸濁スラグが回収される（第３工程）。したがって、濃縮水の水量を減らした状態で懸濁スラグを回収することができるため、懸濁スラグの効率的かつ確実な回収を実現することができる。
【００３４】
また、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５を受槽１１（流速緩衝手段）を介して静かに水砕スラグ排出用バケットエレベーター２に供給することで、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５がバケット２から溢れ出すことを防止できるため、より効率的かつ確実に懸濁スラグを回収することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態のスラグ水砕設備Ｓ１及びスラグ水砕方法によれば、液体サイクロンを二段階に設置することによって、スラグ水砕設備で使用する水量を大幅に減らしスラグ水砕設備Ｓ１で使用する水量を大幅に減らすことができるとともに、懸濁スラグを回収するための大きな沈降ピットが不要となるため、コスト、労力を要する沈降スラグの掻き出し作業を無くすことができる。また、液体サイクロンを二段階に設置することによって、スラグ水砕水Ｗ中の懸濁スラグ濃度を常に低く保つことが出来、懸濁スラグに起因する熱交換器やポンプのトラブルを抑止することができる。
【００３６】
なお、本実施形態のスラグ水砕設備Ｓ１及びスラグ水砕方法においては、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の水量と水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のスラグ搬送能力との比が濃縮水処理時間あたり０．１２以下、好ましくは０．０２〜０．０６であることが好ましい。ここで言う、濃縮水処理時間とは、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５から懸濁スラグを回収（ろ過）する時間であり、具体的には、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５が排出用バケットエレベーター２に供給されてから排出されるまでの時間である。
仮に、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の水量と水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のスラグ搬送能力との比が濃縮水処理時間あたり０．１２以上、すなわち、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の流量が多すぎると、受槽１１（流速緩衝手段）を用いた場合であっても第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５が水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のバケット２１から溢れ出し水砕スラグピット１に懸濁スラグが戻されてしまったり、また濃縮水処理時間が第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の水量に対して十分でなくなり水砕スラグ排出用バケットエレベーター２において第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５のろ過が十分に行われず水ロスが増加する。なお、実際に、スラグ搬送能力が３５ｍ３／ｈｒで濃縮水処理時間が１５秒の水砕スラグ排出用バケットエレベーター２を用いたところ、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の流量が５５ｍ３／ｈｒの場合（第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の水量と水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のスラグ搬送能力との比が濃縮水処理時間あたり０．１０（＝（５５／３５）／１５））には、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５が水砕スラグ排出用バケットエレベーター２から溢れ出すことはなく、また第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の流量が３１．５ｍ３／ｈｒの場合（第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の水量と水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のスラグ搬送能力との比が濃縮水処理時間あたり０．０６）において、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５のろ過を十分に行うことができた。
また、逆に第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の流量が少なすぎると受槽１１におけるオーバーフロー水の流速が不足し、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５が水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のバケット２１に届かない可能性がある。なお、実際には、スラグ搬送能力が３５ｍ３／ｈｒで濃縮水処理時間が１５秒の水砕スラグ排出用バケットエレベーター２を用いた場合に、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の流量が１０．５ｍ３／ｈｒの場合（第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の水量と水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のスラグ搬送能力との比が濃縮水処理時間あたり０．０２）には、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５を確実に水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のバケット２１に届かせることができた。
以上のことから、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の水量と水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のスラグ搬送能力との比は、濃縮水処理時間あたり０．１２以下、好ましくは０．０２〜０．０６であることが好ましい。具体的には、例えば、スラグ搬送能力が３５ｍ３／ｈｒで濃縮水処理時間が１５秒の水砕スラグ排出用バケットエレベーター２を用いた場合には、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の流量を２０ｍ３／ｈｒ（第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の水量と水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のスラグ搬送能力との比が濃縮水処理時間あたり０．０４８）とすることによって、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５を水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のバケット２１に溢れ出させることなく確実に供給し、かつ、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５のろ過を十分に行うことが可能となる。
なお、スラグ搬送能力が大きく、ろ過時間が稼げる高低差がある水砕スラグ排出用バケットエレベーター２の場合には、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の流量を多くすることができるが、水砕スラグ排出用バケットエレベーター２が既設で能力等に制約がある場合には、この制約を考慮した上で上記範囲に第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５の水量と水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のスラグ搬送能力との比を設定すれば良い。
【００３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係るスラグ水砕設備及びスラグ水砕方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３８】
例えば、上記実施形態においては、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５を水砕スラグ排出用バケットエレベーター２のバケット２１に供給することによって、懸濁スラグを水砕スラグＸ２とともに回収した。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５を水砕スラグ貯留用ホッパー（不図示）に供給し、水砕スラグ貯留用ホッパー内の水砕スラグ層により第２懸濁スラグ濃縮水Ｗ５をろ過せしめることによって、懸濁スラグを水砕スラグＸ２とともに回収しても良い。
【実施例】
【００３９】
本発明の一実施形態のスラグ水砕設備Ｓ１を用いてスラグ水砕を実施した。図５は、スラグ水砕水として海水を用い、水砕後の海水を近隣海域に放流する従来技術を用いた場合における製品水砕スラグの粒度分布と、本発明のスラグ水砕設備の製品水砕スラグの粒度分布を比較した図である。本発明では、従来、製品水砕スラグとして回収していなかった懸濁スラグも製品水砕スラグに含まれる形で回収しているため、図５に示すように、若干細粒分が増えるが、水砕スラグの販売上問題視されるものではない。また、水砕スラグが連続的に水砕スラグ排出用バケットエレベーターで搬送されるところに懸濁スラグも連続的に回収する形としているため、粒度分布のばらつきも生じない。
【００４０】
表１は、同じ水砕水循環式の水砕設備で従来の沈降ピットを採用している従来の工場と、本発明のスラグ水砕設備を採用した工場とにおける運転状況やトラブル事例を比較したものである。
【００４１】
【表１】
2006076827.tif 000003
【００４２】
従来の工場は、大きな沈降ピットを設置し、懸濁スラグを沈降分離しているが、懸濁スラグの堆積が早く、ピット容量確保のためのショベルによる水砕スラグの掻き出しを１週間に２回実施している。また、熱交換器としてクーリングタワーを採用しているが、過去に懸濁スラグがクーリングタワー内に堆積し、熱交換効率が低下したり、堆積した懸濁スラグ濃度を下げるため、本発明を採用する工場の２倍以上の循環水を排水工場に送水している。これにも関わらず、循環水流の懸濁スラグ濃度は本発明と比較してかなり高目に推移している。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態のスラグ水砕設備Ｓ１の概略構成を示したフロー図である。
【図２】受槽１１と水砕スラグ排出用バケットエレベーター２が備えるバケット２１とを模式的に示した模式図である。
【図３】受槽１１の斜視図である。
【図４】熱交換器６としてプレート式熱交換器を採用した場合における懸濁スラグ希薄水Ｗ４（スラグ水砕水Ｗ）の流路と冷却水Ｒの流路とを模式的に示した模式図である。
【図５】従来の海水による水砕を行い、水砕水を近隣海域に放流していた場合と本発明の第１実施形態のスラグ水砕設備Ｓ１を用いた場合で製品水砕スラグの粒度分布を比較したものである。
【符号の説明】
【００４４】
Ｓ１……スラグ水砕設備、２……水砕スラグ排出用バケットエレベーター、４……循環ポンプ（水砕水循環用ポンプ）、５……第１液体サイクロン（一段目の液体サイクロン）、６……熱交換器、７……ヘッドタンク、８……懸濁スラグ濃縮水中間ピット、９……懸濁スラグ濃縮水送水用ポンプ、１０……第２液体サイクロン（二段目の液体サイクロン）、１１……受槽（流速緩衝手段）、Ｘ１……溶融スラグ、Ｘ２……水砕スラグ、Ｗ……スラグ水砕水、Ｗ１……水砕用スラグ水砕水（スラグ水砕水）、Ｗ２……懸濁スラグ水砕水（スラグ水砕水）、Ｗ３……第１懸濁スラグ濃縮水（第１スラグ濃縮水）、Ｗ４……懸濁スラグ希薄水（スラグ水砕水）、Ｗ５……第２懸濁スラグ濃縮水（第２スラグ濃縮水）、Ｗ６……清水
【図１】
2006076827.tif 000004
【図２】
2006076827.tif 000005
【図３】
2006076827.tif 000006
【図４】
2006076827.tif 000007
【図５】
2006076827.tif 000008