(57)【要約】【課題】水砕水のｐＨ値を安定に維持できるようにしたスラグ水砕水のｐＨ調整方法及びその設備を提供する。【解決手段】冷水槽２に循環水３８を供給する系統に配設されたプレート式熱交換器１２と、プレート式熱交換器１２から排出された冷水３３のｐＨを測定する第一のｐＨ監視部１３、及びプレート式熱交換器１２に流入する循環水３８に対してｐＨ調整剤３９を添加する第一のｐＨ調整剤添加部１４を備え、第一のｐＨ監視部１３によって測定されたｐＨ値に基づいて第一のｐＨ調整剤添加部１４によって添加されるｐＨ調整剤の添加量を調整し、熱交換器から排出された循環水３８である冷水３３のｐＨを所定の範囲内に調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶錬炉で生成されたスラグを水砕した後の水砕水を循環利用可能とするためにｐＨを所定の範囲内に維持するためのスラグ水砕水のｐＨ調整方法において、
前記水砕水を循環利用するために冷却する熱交換手段の入口側にｐＨ調整剤を添加する第一のｐＨ調整剤添加部を設けると共に、前記熱交換手段の出口側に前記熱交換器から排出された水砕水のｐＨを測定する第一のｐＨ監視部を設け、前記第一のｐＨ監視部によって測定されたｐＨに基づいて前記第一のｐＨ調整剤添加部によって添加されるｐＨ調整剤の添加量を調整することにより前記熱交換器から排出された前記水砕水のｐＨを所定の範囲内に調整することを特徴とするスラグ水砕水のｐＨ調整方法。
【請求項２】
請求項１記載のスラグ水砕水のｐＨ調整方法において、
前記熱交換器によって冷却された水砕水を含む水砕水を貯える冷水槽の出口側にさらに第二のｐＨ調整剤添加部を設けると共に、前記第二のｐＨ調整剤添加部の下流側にさらに前記冷水槽から供給された前記水砕水のｐＨを測定する第二のｐＨ監視部を設け、前記第二のｐＨ監視部によって測定されたｐＨに基づいて前記第二のｐＨ調整剤添加部によって添加されるｐＨ調整剤の添加量を調整することにより前記冷水槽から供給された前記水砕水のｐＨを所定の範囲内に調整することを特徴とするスラグ水砕水のｐＨ調整方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のスラグ水砕水のｐＨ調整方法において、
前記水砕水のｐＨを６．５±０．５となるように調整することを特徴とするスラグ水砕水のｐＨ調整方法。
【請求項４】
溶錬炉で生成されたスラグを水砕した後の水砕水を循環利用可能とするためにｐＨを所定の範囲内に維持するためのスラグ水砕水のｐＨ調整設備において、
前記水砕水を循環利用するために冷却する熱交換手段の入口側に設けられ、前記水砕水にｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加部と、
前記熱交換手段の出口側に設けられ、前記熱交換器から排出された前記水砕水のｐＨを測定するｐＨ監視部と、
を備え、
前記ｐＨ監視部によって測定されたｐＨに基づいて前記ｐＨ調整剤添加部によって添加されるｐＨ調整剤の添加量を調整することにより前記熱交換器から排出された前記水砕水のｐＨを所定の範囲内に調整することを特徴とするスラグ水砕水のｐＨ調整設備。
【請求項５】
請求項４に記載のスラグ水砕水のｐＨ調整設備において、
前記熱交換器によって冷却された水砕水を含む水砕水を貯える冷水槽の出口側に設けられた第二のｐＨ調整剤添加部と、
前記第二のｐＨ調整剤添加部の下流側に設けられ、前記冷水槽から供給された前記水砕水のｐＨを測定する第二のｐＨ監視部と、
をさらに備え、
前記第二のｐＨ監視部によって測定されたｐＨに基づいて前記第二のｐＨ調整剤添加部によって添加されるｐＨ調整剤の添加量を調整することにより前記冷水槽から供給された前記水砕水のｐＨを所定の範囲内に調整することを特徴とするスラグ水砕水のｐＨ調整設備。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のスラグ水砕水のｐＨ調整設備において、
前記熱交換器は、プレートクーラ又はクーリングタワーであることを特徴とするスラグ水砕水のｐＨ調整設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラグ水砕水のｐＨ調整方法及びその設備に関し、さらに詳しくは、溶錬炉で生成されたスラグを水砕した水砕水を循環使用するに際して、水砕水のｐＨ値を適正に安定して保つことができるスラグ水砕水のｐＨ調整方法及びその設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅製錬工程において溶錬炉から分離排出される銅スラグは、酸化鉄、二酸化ケイ素、酸化カルシウムなどが主成分であり、水砕ピットにおいて高圧水によって粉砕することによって水砕スラグとされる。そして、水砕スラグは、例えば、セメントの原料やサンドブラスト材などとして利用されている。スラグを水砕するための水砕水は、一般に安価な工業用水や海水が使用されており、水砕後の水砕水は水砕水中に含まれる固形成分を取り除いた後排水として放流するか、あるいは循環させることにより繰り返して使用される。
【０００３】
例えば、銅スラグの水砕プロセスにおいて、水砕水を何度も循環させる場合には、水砕水中にＡｓ、Ｃｄ等の重金属が溶出して濃縮する。このような状態で水砕を継続した場合、生成される水砕スラグの品質（不純物溶出率）に悪影響を与えることから、ｐＨ調整を行うことによってＡｓ、Ｃｄ等の重金属の溶出を抑制すると共に、水砕水量の１〜１０％を循環系から抜き出し（ブリードオフ）、新たな工業用水や水道水を補給水として補給して重金属の濃縮を抑えることが行われている（特許文献１）。尚、水砕水はブリードオフ以外にも水砕時に蒸発し、水砕スラグに付着した状態で搬送されることによっても水量が減少するので、その分の水を新たに補給水として補給する必要がある。
【０００４】
また、銅製錬におけるカラミ（スラグ）を水砕し、粒状化する工程において、循環する水砕水に無機凝集剤及び有機凝集剤を添加し、ｐＨを５〜１０に調整後、沈降槽で浮遊物を除去後、水砕水として再使用することにより、ヒ素の溶出性の少ないカラミ粒を得る銅製錬カラミの処理方法、或いはｐＨを８〜１０に調整後、沈降槽で浮遊物を除去後、水砕水として再使用することにより、ヒ素及び又はカドミウムの溶出性の少ないカラミ粒を得る銅製錬カラミの処理方法が特許文献２に開示されている。
【０００５】
しかしながら、従来、ブリードオフ水は系外設備で処理された後に排出及び放流されていたため、完全なクローズドシステムとして成立していなかった。また、放流した分を新たに補給水として給水する必要があるため、補給水として安価な工業用水が確保できない場合、高価な水道水を使用しなければならず高コストになるという問題があった。さらに、ブリードオフ水を処理した処理水は一般に塩類濃度が高く、これを水砕水として循環設備において繰り返した場合には配管内に堆積するスケーリングが発生してしまい処理水の循環が阻害されて安定した操業を継続できないという問題があった。
【０００６】
そのため、この問題を解決すべく本願発明者らは鋭意検討を行い、その結果、特許文献３に示すスラグ水砕水の循環方法及びその設備の提案を行った。すなわち、溶錬炉で生成されたスラグを水砕した水砕水の一部をブリードオフして重金属を除去し、重金属を除去した処理水から更にスケールの発生要因となる物質を除去することにより、水砕水の循環設備内におけるスケールの発生を防止し、ブリードオフ水を系外に排出することなく補給水として循環使用する構成とするものである。すなわち、スラグ水砕設備において水砕時に溶出したＡｓ、Ｃｄ、Ｐｂ等の重金属を含む水砕水をブリードオフし、Ａｓ、Ｃｄ、Ｐｂ等の重金属を除去した後の処理水を放流することなくスケーリング発生要因物質を除去してスケーリングの発生を防止しつつ補給水として再利用可能とすることにより水砕水の循環系を完全にクローズド化することを可能としたものである。
【０００７】
銅スラグの水砕時においては、Ａｓ，Ｐｂ等の重金属が水砕後の水の中に溶出することから、それらの溶出量を最小化するためには冷水槽に戻される循環水や補給水、及びその他の工程水が加えられた後の水砕水のｐＨを６．０〜７．０、好ましくは６．５に調整することとしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４０５９８６４号特許公報
【特許文献２】特許第４３７３９６５号特許公報
【特許文献３】特開２０１２−２２４５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
すなわち、特許文献３では、水砕後のスラグ水砕水を沈降ピット及び湿式サイクロンで処理して微細なスラグを除去し、さらにプレートクーラによって水温を３０〜４０℃とした後で冷水槽に貯えられた水砕水にアルカリ剤を添加することによりｐＨを６．０〜７．０、好ましくは６．５となるように調整することとしていた。ｐＨが低下するとスラグに含まれるＣｄ、Ｐｂが、逆にｐＨが上昇するとＡｓが、スラグから水砕水３４に溶出し易くなるからである。しかしながら、銅製錬工程において使用されるスラグ水砕水の量は多量であり、かつ、溶融スラグの量に対して水砕水が不足すると水蒸気爆発を起こして水砕設備を破壊する恐れがあるため水砕樋に水を供給する冷水槽には常時一定量の貯水量を維持しながら操業する必要があり、そのためには冷水槽の容量は例えば１００〜１０００ｍ３であることが必要である。したがって、冷水槽に大量に貯えられた水砕水のｐＨを６．０〜７．０の範囲に均一に維持することは容易ではなかった。この点、冷水槽に撹拌装置などを設置することも考えられるが撹拌装置の設置や維持管理のための手間やコストがかかる一方、撹拌装置を設置したからといって大量に貯えられた水砕水のｐＨ値を安定的、且つ、均一に６．０〜７．０の範囲に維持することは容易ではない。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、冷水槽に貯えられ、溶錬炉で生成されたスラグを水砕した後の水砕水を、冷水槽に戻されてさらにスラグ水砕のために循環利用可能とするために水砕水のｐＨを安定的に所定の範囲に維持することが可能なスラグ水砕水のｐＨ調整方法及びその設備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】
【００１１】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、溶錬炉で生成されたスラグを水砕した後の水砕水を循環利用可能とするためにｐＨを所定の範囲内に維持するためのスラグ水砕水のｐＨ調整方法において、水砕水を循環利用するために冷却する熱交換手段の入口側にｐＨ調整剤を添加する第一のｐＨ調整剤添加部を設けると共に、熱交換手段の出口側に熱交換器から排出された水砕水のｐＨを測定する第一のｐＨ監視部を設け、第一のｐＨ監視部によって測定されたｐＨに基づいて第一のｐＨ調整剤添加部によって添加されるｐＨ調整剤の添加量を調整することにより熱交換器から排出された水砕水のｐＨを所定の範囲内に調整することを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１記載のスラグ水砕水のｐＨ調整方法において、熱交換器によって冷却された水砕水を含む水砕水を貯える冷水槽の出口側にさらに第二のｐＨ調整剤添加部を設けると共に、第二のｐＨ調整剤添加部の下流側にさらに冷水槽から供給された水砕水のｐＨを測定する第二のｐＨ監視部を設け、第二のｐＨ監視部によって測定されたｐＨに基づいて第二のｐＨ調整剤添加部によって添加されるｐＨ調整剤の添加量を調整することにより冷水槽から供給された水砕水のｐＨを所定の範囲内に調整することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２記載のスラグ水砕水のｐＨ調整方法において、水砕水のｐＨを６．５±０．５となるように調整することを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、溶錬炉で生成されたスラグを水砕した後の水砕水を循環利用可能とするためにｐＨを所定の範囲内に維持するためのスラグ水砕水のｐＨ調整設備において、水砕水を循環利用するために冷却する熱交換手段の入口側に設けられ、水砕水にｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加部と、熱交換手段の出口側に設けられ、熱交換器から排出された水砕水のｐＨを測定するｐＨ監視部とを備え、ｐＨ監視部によって測定されたｐＨに基づいてｐＨ調整剤添加部によって添加されるｐＨ調整剤の添加量を調整することにより熱交換器から排出された水砕水のｐＨを所定の範囲内に調整することを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載のスラグ水砕水のｐＨ調整設備において、熱交換器によって冷却された水砕水を含む水砕水を貯える冷水槽の出口側に設けられた第二のｐＨ調整剤添加部と、第二のｐＨ調整剤添加部の下流側に設けられ、冷水槽から供給された水砕水のｐＨを測定する第二のｐＨ監視部とをさらに備え、第二のｐＨ監視部によって測定されたｐＨに基づいて第二のｐＨ調整剤添加部によって添加されるｐＨ調整剤の添加量を調整することにより冷水槽から供給された水砕水のｐＨを所定の範囲内に調整することを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決するために請求項６に記載の本発明は、請求項４又は５に記載のスラグ水砕水のｐＨ調整設備において、熱交換器は、プレートクーラ又はクーリングタワーであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るスラグ水砕水のｐＨ調整方法及びその設備によれば、熱交換手段の入口の手前で水砕水にｐＨ調整剤を添加することによりｐＨ調整剤が添加された直後に熱交換手段による冷却が行われる際にｐＨ調整剤が水砕水に均一に混合されるようにすると共に、熱交換器の出口から排出された後の水砕水のｐＨを監視し、そのｐＨ値に基づき熱交換器の入口に添加するｐＨ調整剤の添加量を調整することとしたので、水砕水のｐＨ値を均一、且つ、安定に維持することができるという効果がある。これにより冷水槽に貯えられた水砕水のｐＨを安定に維持することができる。
【００１８】
また、冷水槽からスラグの水砕に供される水砕水のｐＨを測定し、その測定結果に基づいてその上流側でｐＨ調整剤を添加することとしたので、冷水槽から供給される水砕水のｐＨを更に安定的に維持し、水砕水の循環利用を可能とするができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るスラグ水砕水のｐＨ調整設備の一実施形態及びスラグ水砕水の循環設備の概要を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るスラグ水砕水のｐＨ調整方法の処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係るｐＨ調整設備による冷水及び水砕水のｐＨ調整の結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［スラグ水砕水の循環設備の構成］
初めに、スラグ水砕水が循環使用されるスラグ水砕水の循環設備の概要について説明し、その後に本発明に係るスラグ水砕水のｐＨ調整方法及びその設備について好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るスラグ水砕水のｐＨ調整設備の一実施形態の概要を示すブロック図である。
【００２１】
図示されたスラグ水砕水の循環設備１は、概略として、水砕水を貯留する冷水槽２と、冷水槽２から供給される水砕水３４が流通すると共に溶融スラグ３６が供給されてスラグの水砕が行われる水砕樋３と、水砕樋３を流下されてきた水砕水３４によって水砕されたスラグが貯留される水砕ピット４と、水砕ピット４から抜き出された水砕水３４を貯えて浮遊物を除去する沈降ピット５と、沈降ピット５で浮遊物が除去された水砕水３４を貯えてその一部の水砕水３４をブリードオフ水３７としてブリードオフすると共に、それ以外の水砕水３４を循環水（水砕後の水砕水）３８として冷水槽２へ循環させる原水槽６と、原水槽６からブリードオフしたブリードオフ水３７に所定の処理を行って返水（処理後の水砕水）３２として冷水槽２へ供給するブリードオフ水再生部７と、原水槽６で分離された循環水３８のｐＨ調整及び冷水槽２から水砕樋３へ再び供給される水砕水３４のｐＨ調整を行うｐＨ調整設備１０を備えて構成されている。すなわち、スラグ水砕水の循環設備１は、本発明に係るスラグ水砕水のｐＨ調整設備（以下、単に「ｐＨ調整設備」ともいう）１０を備えており、ｐＨ調整設備１０には後述するプレート式熱交換器１１が配置されており、原水槽６で分離された循環水３８はプレート式熱交換器１１によって冷却されると同時にｐＨの調整が行われて冷水３３として冷水槽２に返戻されるようになっている。一方、原水槽６で分離されたブリードオフ水３７は、ブリードオフ水再生部７によって重金属及びスケーリング発生要因物質が除去されて返水３２として冷水槽２へ戻されて再び水砕水３４として供給されるが、水砕水３４を再使用する直前でもｐＨ調整設備１０によってｐＨの調整が行われるようになっている。
【００２２】
冷水槽２は、水砕水３４を貯えるための水槽であり、水温が３０〜４０℃でｐＨが６．０〜７．０（好ましくは６．５）に調整された水砕水が貯えられている。尚、ｐＨを６．０〜７．０（好ましくは６．５）とするのはＡｓやＣｄ等の重金属の溶出を抑制すると共にスケールの発生を防止して水砕水を循環使用するためである。また、水温を３０〜４０℃とするのは高温のスラグを効率よく冷却して水砕するためである。図示しないスラグ樋を介して水砕樋３へ供給された溶融スラグ３６は水砕樋３を流下してきた水砕水３４によって水砕され、水砕スラグとして水砕ピット４内に落下する。尚、水砕水３４の一部は処理の途中で蒸発したり、水砕スラグや除去すべき沈殿物などに付着したりして系外へ排出されるので、この排出された分の水砕水を補給するための補給水（例えば、海水、工業用水、上水など）３１が冷水槽２に供給されるようになっている。
【００２３】
水砕ピット４は、高温のスラグを水砕水３４によって細かく水砕した水砕スラグと水砕水３４を貯える槽である。この水砕ピット４には図示しないバケットエレベータが設けられており、水砕水３４によって水砕された水砕スラグをすくい上げて水砕ピット４内から系外に搬送されるようになっている。
【００２４】
沈降ピット５は、水砕ピット４から抜き出された水砕水を貯える槽であり、また、原水槽６は、沈降ピット５から送られてきた水砕水３４を一時的に貯留する槽である。水砕水３４を循環させて使用する場合にはスラグに含まれる硫黄酸化物が水砕時に水砕水３４に溶解してくるので、水砕水３４のｐＨは次第に低下してくる（例えば、６．５から約５．５へ低下）。ｐＨが低下するとスラグに含まれるＣｄ、Ｐｂが、逆にｐＨが上昇するとＡｓが水砕水３４に溶出し易くなるので、そのような場合には水砕水３４の一部を原水槽６でブリードオフし、後述するブリードオフ水再生部７に送り、ここで重金属の除去が行われる。一方、原水槽６でブリードオフされたブリードオフ水３７以外の水砕水３４は循環水３８としてプレート式熱交換器１２によって水温３０〜４０℃に冷却した後、冷水槽２に返戻されて冷水３３として再使用される。そして、このプレート式熱交換器１２による冷却の際にｐＨ調整が行われるのであるがこれについては後述する。
【００２５】
ブリードオフ水再生部７は、重金属除去部７１とスケーリング発生要因物質除去部７２とを備えて構成されている。重金属除去部７１は、水砕水の一部、具体的には全量の１〜１０％をブリードオフして重金属の除去を行う。すなわち、原水槽６からブリードオフされたブリードオフ水３７に対してポリ硫酸第二鉄と中和剤（水酸化カルシウム、必要に応じて水酸化ナトリウム等）を添加し、さらには高分子凝集剤を添加することによりｐＨが所望値（例えば、ｐＨ８．０〜１１．０）に調整される。これにより重金属が沈殿するので沈殿した重金属を除去することによりブリードオフ水３７から重金属が除去される。
【００２６】
また、スケーリング発生要因物質除去部７２は水砕水３４を循環使用するに際して、濃縮されたカルシウム等が配管内等に付着することによって水砕水３４の流通が阻害されることを防止するために、カルシウム等のスケール発生要因物質の除去を行うものである。具体的には、重金属除去部７１において重金属を除去した後の水砕水３４を貯えると共に、スケール発生の要因となるカルシウム等を結晶化させて除去する際の種晶となるべき物質（例えば、硫酸カルシウム）を生成する反応槽（図示せず）と、それらのスケール発生要因物質を除去するための沈殿槽（図示せず）とを備えている。これにより、水砕水３４からスケール発生要因物質が除去されるので配管等にスケールが付着することが防止される。尚、上記実施形態では、ブリードオフ水３７から重金属やスケール発生要因物質を除去して水砕水３４として再生して循環使用する構成であるが、本発明はそれだけではなく、ブリードオフ水３７を系外設備でさらに処理して排水する場合や、例えば水砕水３４が新鮮であり循環使用の回数が少ない場合などであって重金属やスケーリング発生要因物質の含有率が低いためにブリードオフを行う必要がなく水砕水３４の全てを循環水３８として循環利用するような場合も含んでいる。
【００２７】
［スラグ水砕水のｐＨ調整設備の構成］
さて、ｐＨ調整設備１０は、原水槽６で必要に応じてブリードオフされたブリードオフ水３７以外の水砕水３４である循環水３８を冷却して冷水３３とするプレート式熱交換器１２と、プレート式熱交換器１２から排出された冷水３３のｐＨを監視する第一のｐＨ監視部１３と、第一のｐＨ監視部１３による監視結果に基づいてプレート式熱交換器１２の入口の手前側でｐＨ調整剤３９（例えば、ＮａＯＨ）を循環水３８に添加する第一のｐＨ調整剤添加部１４を備えた第一のｐＨ調整部１０ａを備えている。また、ｐＨ調整設備１０は、冷水槽２に貯えられた水砕水３４を水砕樋３へ供給するための配管１８に設けられて水砕水３４のｐＨを監視する第二のｐＨ監視部１５と、第二のｐＨ監視部１５による監視結果に基づいてｐＨ調整剤（例えば、ＮａＯＨ）３５を水砕水３４に添加する第二のｐＨ調整剤添加部１６を備えた第二のｐＨ調整部１０ｂを備えて構成されている。また、第一のｐＨ調整剤添加部１４の上流側には原水槽６から送られる循環水３８内の浮遊物（ＳＳ：Suspended Solids）を除去するＳＳ除去部１１が設けられており、ｐＨ調整剤が添加される前に浮遊物ＳＳを除去するようになっている。そして、ＳＳ除去部１１とプレート式熱交換器１２とを連通する配管１７にはｐＨ調整剤添加部１４の制御に基づいてｐＨ調整剤３９を配管１７内に添加する薬注ポンプ１９が設置される、一方、水砕水３４を供給する配管１８にはｐＨ調整剤添加部１６の制御に基づいてｐＨ調整剤を配管１８に添加する薬注ポンプ２０が設置されている。尚、ｐＨ調整設備１０として第一のｐＨ調整部１０ａのみ或いは第二のｐＨ調整部１０ｂのみを設ける構成とすることも可能である。
【００２８】
ＳＳ除去部１１は、いわゆる湿式サイクロンを備えて構成されており、原水槽６から分離された循環水３８から浮遊物を遠心分離によって除去するものである。
【００２９】
プレート式熱交換器１２は、プレートクーラとも呼ばれ、細かな流路が多数形成されたプレート板を一定ピッチで複数枚配列し、高温流体と低温流体を１枚おきに流通させることにより熱交換を行うものである。プレートクーラは、プレート板の伝熱面積を増大させているので効率の良い熱交換が可能となる。また、プレートクーラは導入された流体が蒸発・飛散することがない。そのため、循環水３８を冷却した場合には循環水３８の蒸発・飛散しないので補給水を削減できるという効果もある。高温のスラグを水砕した後の水砕水３４は約７０℃の温度となっており、プレート式熱交換器１２で熱交換することにより約３９℃程度に冷却されて冷水３３として排出される。プレート式熱交換器１２の入口の手前側で循環水３８に添加されたｐＨ調整剤３９は循環水３８が細かな流路が形成されたプレート板内を通過する過程でよく混合されて均一な状態とすることができるので水砕水３４のｐＨを効率良く均一、且つ、安定化させることができる。尚、熱交換器としてプレートクーラに代えてクーリングタワーを用いることもできる。クーリングタワーでは循環水３８が液滴となって表面積の大きな充填材を伝って流れ落ちて冷却される間に均一にｐＨ調整剤が循環水３８に均一に混合されるので水砕水３４のｐＨを効率良く均一、且つ、安定化させることができる。
【００３０】
第一のｐＨ監視部１３及び第二のｐＨ監視部１５は、いずれもほぼ同様の構成を有しており、二つの電極を溶液（冷水３３）に浸し電極間の電位差からｐＨを求めるアンチモン電極法やガラス電極法、あるいはイオン応答電界効果トランジスタ（Ion Sensitive Field Effect Transistor）を用いた半導体センサ等が用いられ、これら電極間やセンサの電位がｐＨ値に対応した電流値に変換される。また、第一のｐＨ調整剤添加部１４及び第二のｐＨ調整剤添加部１６もほぼ同様の構成を備えており、第一のｐＨ監視部１３又は第二のｐＨ監視部１５の出力信号（電極間やセンサの電位値）を基に薬注ポンプ１９，２０の回転数や起動のオン／オフの切り替えなどの動作を制御する装置である。尚、薬注ポンプ１９，２０に代えて電磁バルブを用いることもできる。また、第一のｐＨ監視部１３及び第二のｐＨ監視部１５あるいは第一のｐＨ調整剤添加部１４及び第二のｐＨ調整剤添加部１６に図示しない自動記録計やパーソナルコンピュータ等を接続することによりｐＨ値を自動的に記録するように構成することもできる。
【００３１】
［スラグ水砕水の循環設備及びｐＨ調整設備の動作］
次に、スラグ水砕水の循環設備１の動作について説明する。図２は本発明に係るスラグ水砕水の循環設備１の処理を示すフローチャートである。溶錬炉から排出された溶融スラグ３６は図示しないスラグ樋を介して水砕樋３に流入され、同時に冷水槽２から供給されて水砕樋３を流下する水砕水３４によって溶融スラグ３６が水砕される（ステップＳ１）。水砕された水砕スラグは水砕水３４と共に水砕ピット４内に落下する。そして、水砕スラグは水砕ピット４内に設けられた図示しないバケットエレベータによって掬い上げられ、所定の場所へ順次移送される。
【００３２】
水砕ピット４内に溜まった水砕水３４は、水砕ピット４の底部から抜き出されて沈降ピット５に送られると共に、水砕水３４の一部は水砕ピット４からオーバーフローして、同じく沈降ピット５に送られて沈降ピット５に貯留される（ステップＳ２）。水砕水３４のｐＨは、スラグに含まれる硫黄酸化物が水砕時に水砕水３４へ溶解してくるので、６．５から約５．５へと次第に低下してくる。水砕水３４のｐＨが低下するとＣｄ、Ｐｂが、逆にｐＨが上昇するとＡｓが溶出し易くなるので、沈降ピット５に貯留された水砕水３４を図示しないポンプによって原水槽６に送り、必要に応じて水砕水３４の一部（具体的には、全量の１〜１０％）をブリードオフして（ステップＳ１１）、重金属除去部７１において重金属の除去を行う（ステップＳ１２）。一方、原水槽６に送られた水砕水３４からブリードオフされた以外の水砕水３４は、循環水３８として浮遊物を除去（ステップＳ３）した後、プレート式熱交換器１２に送られ、このプレート式熱交換器１２による熱交換によって水温が３０〜４０℃に冷却（ステップＳ４）される。そして、プレート式熱交換器１２から排出された冷水３３のｐＨは第一のｐＨ監視部１３によって常時監視されており、そのｐＨ測定値に基づいて冷水３３が所望のｐＨ値となるように第一のｐＨ監視部１３が第一のｐＨ調整剤添加部１４の薬注ポンプ１９を動作させ、循環水３８に対してｐＨ調整剤３９（例えば、ＮａＯＨ）の添加量を調整し、冷水３３のｐＨ値が所定の範囲内となるように制御する（ステップＳ５）。プレート式熱交換器１２内をｐＨ調整剤３９が添加された循環水３８を巡回させる過程で両者がよく混合されて均一な状態とすることができる。これにより、冷水３３のｐＨひいては水砕水３４のｐＨを効率良く均一、且つ、安定化することができる。尚、プレート式熱交換器１２に代えてクーリングタワーを用いることもできる。そして、ｐＨ調整剤が均一に混合された冷水３３は冷水槽２に戻される（ステップＳ６）。
【００３３】
一方、原水槽６からブリードオフされたブリードオフ水３７はブリードオフ水再生部７に送られ、重金属の除去及びスケーリング発生要因物質除去が行われる。まず、重金属除去部７１においてポリ硫酸第二鉄の添加、ついで中和剤（水酸化カルシウム、必要に応じて水酸化ナトリウム等）の添加が順次行われ、さらに高分子凝集剤が添加されてｐＨが８．０〜１１．０、好ましくは１０．０〜１０．５に調整される。その後、図示しない沈殿槽内に重金属を沈殿させて除去する（ステップＳ１２）。そして、沈殿物は適宜取り出されて図示しないフィルタープレスによって脱水された後、脱水ケーキとして回収される。
【００３４】
重金属が除去されたブリードオフ水３７はさらにスケーリング発生要因物質除去部７２において、水砕水３４を循環使用するに際して、濃縮されたカルシウム等が配管内等に付着することによって水砕水３４の流通が阻害されることを防止するために、カルシウム等のスケール発生要因物質の除去が行われる（ステップＳ１３）。重金属が除去された後の処理水のｐＨは８．０〜１１．０であるが、スケーリング発生要因物質除去部７２において添加される硫酸によって処理水のｐＨを７．０〜９．０に調整した後、図示しないポンプによって冷水槽２に返水３２として返戻し、再びスラグの水砕に供される（ステップＳ６）。
【００３５】
冷水槽２から水砕に供される水砕水３４のｐＨは、第二のｐＨ監視部１５によって常時監視されており、そのｐＨ測定値に応じて第二のｐＨ監視部１５が第二のｐＨ調整剤添加部１６の薬注ポンプ２０の動作を制御する。薬注ポンプ２０は第二のｐＨ調整剤添加部１６の制御に応じた量のｐＨ調整剤３５（例えば、ＮａＯＨ）を冷水槽２から供給される水砕水３４に添加し、水砕樋３を流通する水砕水３４のｐＨ値を６．０〜７．０の範囲内となるように調整する（ステップＳ７）。このように、循環水３８に対するｐＨ調整に加えて水砕水３４に対してもｐＨ調整を行うことにより、水砕水３４のｐＨがさらに均一、且つ、安定的に維持することができる。
【実施例】
【００３６】
図３は本発明に係るｐＨ調整設備１０による冷水３３及び水砕水３４のｐＨ調整結果を示す特性図である。この測定は２０１２年８月２７日〜１０月２８日（横軸）に行ったものである。この間のスラグ水砕量は５０〜７０ｔｏｎ／ｈ、スラグ水砕水循環水量は６００〜７００ｍ３／ｈであった。また、第一のｐＨ調整剤添加部１４、及び第二のｐＨ調整剤添加部１６におけるｐＨ調整剤はＮａＯＨを使用した。第一のｐＨ調整剤添加部１４におけるＮａＯＨ添加量は１０〜１００Ｌ／ｈ、第二のｐＨ調整剤添加部１６におけるＮａＯＨ添加量は１〜１０Ｌ／ｈの範囲でそれぞれ添加して水砕水のｐＨ調整が行われるようにＮａＯＨの濃度を適宜調整した。図３から明らかなように、管理ｐＨである６．５（基準値）に対して水砕水３４のｐＨは±０．５の範囲内に収まっている。このように、本発明に係るスラグ水砕水のｐＨ調整方法及びその設備によれば、冷水３３及び水砕水３４のｐＨを６．０〜７．０に確実に管理できる。
【００３７】
［実施形態の効果］
本実施形態に係るスラグ水砕水のｐＨ調整方法及びその設備によれば、熱交換器１２から排出される冷水３３のｐＨを第一のｐＨ監視部１３によって監視し、そのｐＨ値に基づいて第一のｐＨ調整剤添加部１４によりプレート式熱交換器１２の入口に流入する循環水３８に添加するｐＨ調整剤の添加量を適宜調整するようにしたので、ｐＨ調整剤がプレート式熱交換器１２を巡回する過程で循環水に均一に混合され、その結果、ｐＨ値を安定して維持することができるという効果がある。
【００３８】
また、ＳＳ除去部１１を通過した後の循環水３８にｐＨ調整剤を添加することとしたのでｐＨ調整剤が無駄に使用されることがないという効果がある。
【００３９】
さらに、冷水槽２から排出される水砕水３４のｐＨを監視し、そのｐＨ値に基づいて水砕水３４のｐＨを第二のｐＨ調整剤添加部１６を制御することとしたので、冷水槽２に貯えられた水砕水３４のｐＨの調整に加え、スラグの水砕に供される際にもｐＨを調整することとしたので水砕水３４のｐＨ値をより安定に維持することができるという効果がある。
【００４０】
以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１      スラグ水砕水の循環設備
２      冷水槽
３      水砕樋
４      水砕ピット
５      沈降ピット
６      原水槽
７      ブリードオフ水再生部
１０      スラグ水砕水のｐＨ調整設備
１１      ＳＳ除去部
１２      プレート式熱交換器
１３      第一のｐＨ監視部
１４      第一のｐＨ調整剤添加部
１５      第二のｐＨ監視部
１６      第二のｐＨ調整剤添加部
１７，１８      配管
１９，２０      薬注ポンプ
３１      補給水
３２      返水
３３      冷水
３４      水砕水
３５，３９      ｐＨ調整剤
３６      溶融スラグ
３７      ブリードオフ水
３８      循環水
７１      重金属除去部
７２      スケーリング発生要因物質除去部
【図１】
2015101526.tif 000003
【図２】
2015101526.tif 000004
【図３】
2015101526.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月11日(2014.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
図示されたスラグ水砕水の循環設備１は、概略として、水砕水を貯留する冷水槽２と、冷水槽２から供給される水砕水３４が流通すると共に溶融スラグ３６が供給されてスラグの水砕が行われる水砕樋３と、水砕樋３を流下されてきた水砕水３４によって水砕されたスラグが貯留される水砕ピット４と、水砕ピット４から抜き出された水砕水３４を貯えて浮遊物を除去する沈降ピット５と、沈降ピット５で浮遊物が除去された水砕水３４を貯えてその一部の水砕水３４をブリードオフ水３７としてブリードオフすると共に、それ以外の水砕水３４を循環水（水砕後の水砕水）３８として冷水槽２へ循環させる原水槽６と、原水槽６からブリードオフしたブリードオフ水３７に所定の処理を行って返水（処理後の水砕水）３２として冷水槽２へ供給するブリードオフ水再生部７と、原水槽６で分離された循環水３８のｐＨ調整及び冷水槽２から水砕樋３へ再び供給される水砕水３４のｐＨ調整を行うｐＨ調整設備１０を備えて構成されている。すなわち、スラグ水砕水の循環設備１は、本発明に係るスラグ水砕水のｐＨ調整設備（以下、単に「ｐＨ調整設備」ともいう）１０を備えており、ｐＨ調整設備１０には後述するプレート式熱交換器１２が配置されており、原水槽６で分離された循環水３８はプレート式熱交換器１２によって冷却されると同時にｐＨの調整が行われて冷水３３として冷水槽２に返戻されるようになっている。一方、原水槽６で分離されたブリードオフ水３７は、ブリードオフ水再生部７によって重金属及びスケーリング発生要因物質が除去されて返水３２として冷水槽２へ戻されて再び水砕水３４として供給されるが、水砕水３４を再使用する直前でもｐＨ調整設備１０によってｐＨの調整が行われるようになっている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
水砕ピット４内に溜まった水砕水３４の一部は沈降ピット５に送られて沈降ピット５に貯留される（ステップＳ２）。水砕水３４のｐＨは、スラグに含まれる硫黄酸化物が水砕時に水砕水３４へ溶解してくるので、６．５から約５．５へと次第に低下してくる。水砕水３４のｐＨが低下するとＣｄ、Ｐｂが、逆にｐＨが上昇するとＡｓが溶出し易くなるので、沈降ピット５に貯留された水砕水３４は原水槽６に送り、必要に応じて水砕水３４の一部（具体的には、全量の１〜１０％）をブリードオフして（ステップＳ１１）、重金属除去部７１において重金属の除去を行う（ステップＳ１２）。一方、原水槽６に送られた水砕水３４からブリードオフされた以外の水砕水３４は、循環水３８として浮遊物を除去（ステップＳ３）した後、プレート式熱交換器１２に送られ、このプレート式熱交換器１２による熱交換によって水温が３０〜４０℃に冷却（ステップＳ４）される。そして、プレート式熱交換器１２から排出された冷水３３のｐＨは第一のｐＨ監視部１３によって常時監視されており、そのｐＨ測定値に基づいて冷水３３が所望のｐＨ値となるように第一のｐＨ監視部１３が第一のｐＨ調整剤添加部１４の薬注ポンプ１９を動作させ、循環水３８に対してｐＨ調整剤３９（例えば、ＮａＯＨ）の添加量を調整し、冷水３３のｐＨ値が所定の範囲内となるように制御する（ステップＳ５）。プレート式熱交換器１２内をｐＨ調整剤３９が添加された循環水３８を巡回させる過程で両者がよく混合されて均一な状態とすることができる。これにより、冷水３３のｐＨひいては水砕水３４のｐＨを効率良く均一、且つ、安定化することができる。尚、プレート式熱交換器１２に代えてクーリングタワーを用いることもできる。そして、ｐＨ調整剤が均一に混合された冷水３３は冷水槽２に戻される（ステップＳ６）。