(57)【要約】      （修正有）【課題】副原料の混合など複雑な工程を必要としない、乾式造粒法による白色高炉スラグ粒子の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】スラグレータを用いた溶融高炉スラグ４の乾式造粒法を利用した高炉スラグ粒子の製造方法であって、溶融高炉スラグを、放射状羽根３ａを有し且つ回転する粒化ドラム３に当てて飛翔させて粒滴化すると共に、前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気２を導入して、前記水蒸気により前記粒滴化した溶融高炉スラグを発泡化し、前記発泡化した溶融高炉スラグの粒滴を冷却固化して、白色化した高炉スラグ粒子を製造することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグレータを用いた溶融高炉スラグの乾式造粒法を利用した高炉スラグ粒子の製造方法であって、
溶融高炉スラグを、放射状羽根を有し且つ回転する粒化ドラムに当てて飛翔させて粒滴化すると共に、前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気を導入して、前記水蒸気により前記粒滴化した溶融高炉スラグを発泡化し、前記発泡化した溶融高炉スラグの粒滴を冷却固化して、白色化した高炉スラグ粒子を製造することを特徴とする、高炉スラグ粒子の製造方法。
【請求項２】
前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気を導入するために、当該位置に水蒸気ノズルから直接水蒸気を噴射することを特徴とする、請求項１記載の高炉スラグ粒子の製造方法。
【請求項３】
前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気を導入するために、当該位置から離れた前記粒化ドラムの表面又は近傍に水噴霧ノズルから水を噴霧して水蒸気化し、当該水蒸気を当該位置に導入することを特徴とする、請求項１記載の高炉スラグ粒子の製造方法。
【請求項４】
溶融高炉スラグを打撃して粒滴化させる放射状羽根を有し且つ回転する粒化ドラムと、
前記粒化ドラムの後段に設けられた回転フードと、
前記回転フード内で前記粒滴化した溶融高炉スラグを冷却固化するために水を噴霧する冷却スプレーと、
前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
を備えたことを特徴とする、高炉スラグ粒子の製造装置。
【請求項５】
前記水蒸気供給手段は、前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気を噴射する水蒸気ノズルであることを特徴とする、請求項４記載の高炉スラグ粒子の製造装置。
【請求項６】
前記水蒸気供給手段は、前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置から離れた前記粒化ドラムの表面又は近傍に、水を噴霧する水噴霧ノズルであることを特徴とする、請求項４記載の高炉スラグ粒子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉スラグからコンクリート用細骨材・化粧砂等に利用可能な白色粒子を製造する装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出滓される溶融状態にある溶融高炉スラグを冷却処理して高炉スラグ粒子が製造されている。高炉スラグ粒子の製造方法として、溶融高炉スラグを大量の水で急冷して高炉スラグ粒子を製造する水砕による処理方法と、流下する溶融高炉スラグにガスジェットを吹き付けて粒滴化し（特許文献１）、あるいは機械的な打撃を加えて粒滴化し（特許文献２、の機械的打撃を利用した乾式造粒機をスラグレータとも言う）、冷却して高炉スラグ粒子を製造する乾式造粒法による処理方法がある。
【０００３】
他に、ヤードに放流し自然冷却させたいわゆる徐冷スラグを破砕して粒子とする方法も考えられるが、徐冷スラグは非常に強度が高く、スラグをコンクリート用細骨材等に使用するために細かくする必要がある場合、５ｍｍ以下の砂相当の粒径に破砕することは困難であり、かつコスト的に問題である。
【０００４】
水砕による処理方法では、水と溶融高炉スラグの反応によって粒子内に気泡が発生した状態で固化し、多孔質の粒子が得られる。この方式で製造された粒子は表面の細孔により白色となり、装飾性が重視されるコンクリート向けの細骨材や土舗装表面に散布する化粧砂といった用途に適した色調となるが、多孔質であるため強度が低い・磨耗しやすいという問題があった。
【０００５】
また、水を細孔に吸収するため、コンクリート細骨材として適用する場合、施工性が悪化するという問題があった。ＪＩＳ  Ａ５０１１−１「コンクリート用スラグ骨材−第1部：高炉スラグ骨材」では、高炉スラグ細骨材に求められる吸水率として３．５％以下との規定があるが、水砕による処理方法では２〜５％程度の値となり、３．５％を超える場合は摩砕など吸水率を下げる工程が追加で必要となる。
【０００６】
乾式造粒法では、粒子内で気泡が発生しないため緻密な粒子が得られる。また、細孔が存在しないため比較的容易に吸水率１％以下の粒子が得られ、コンクリート細骨材特性では優れている。従って、コンクリート用細骨材や化粧砂として適用するには、その強度や粒度から乾式造粒法により製造される高炉スラグ粒子が好ましい。
【０００７】
しかしながら、乾式造粒法により製造される高炉スラグ粒子は、色調が暗緑色など黒味がかっており、適用先が限られるという問題があった。
【０００８】
図１Ａは、従来の機械的な打撃を加えて溶融高炉スラグを粒滴化する乾式造粒法に用いられる装置であるスラグレータの透過図である。スラグレータは、スラグ鍋１０内の溶融高炉スラグ４をスラグ樋５を介して粒化ドラム３に流下させ、放射状羽根を有し且つ回転する粒化ドラム３の羽根に当たったスラグ４が回転フード９内に飛翔し液滴化された後、冷却スプレー１１から噴射される水により冷却され、固体のスラグ粒子となるよう構成してある。噴霧された水は、回転フード９内で気化して水蒸気化し、回転フード９後方の排気配管１２から排出される。図２は図１Ａの粒化ドラム３付近を真横から見た図であり、６は液滴化したスラグ粒子を表している。
【０００９】
また、スラグ粒子を白色化する方法については、例えば特許文献３には、骨成分を含む廃棄物を焼却した骨焼却灰を溶融スラグに混合する白色スラグの製造方法が記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開昭５５−２１５４６号公報
【特許文献２】特開昭６４−５２６３６号公報
【特許文献３】特開２０００−２３３９５３号公報
【非特許文献１】製鉄研究、Ｎｏ．３０１、Ｐ１４〜１８、１９８０年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の高炉スラグの白色化方法では、骨焼却灰のような特殊な副原料を必要とし、多量に発生する高炉スラグに対して適用できる量に限界があるという問題があった。さらに、副原料を混合する際、灰吹き込み装置など複雑な装置が必要となり、コストがかかるという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、副原料の混合など複雑な工程を必要としない、スラグレータを用いた乾式造粒法による白色高炉スラグ粒子の製造方法および製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）スラグレータを用いた溶融高炉スラグの乾式造粒法を利用した高炉スラグ粒子の製造方法であって、溶融高炉スラグを、放射状羽根を有し且つ回転する粒化ドラムに当てて飛翔させて粒滴化すると共に、前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気を導入して、前記水蒸気により前記粒滴化した溶融高炉スラグを発泡化し、前記発泡化した溶融高炉スラグの粒滴を冷却固化して、白色化した高炉スラグ粒子を製造することを特徴とする、高炉スラグ粒子の製造方法。
【００１４】
（２）前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気を導入するために、当該位置に水蒸気ノズルから直接水蒸気を噴射することを特徴とする、（１）記載の高炉スラグ粒子の製造方法。
【００１５】
（３）前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気を導入するために、当該位置から離れた前記粒化ドラムの表面又は近傍に水噴霧ノズルから水を噴霧して水蒸気化し、当該水蒸気を当該位置に導入することを特徴とする、（１）記載の高炉スラグ粒子の製造方法。
【００１６】
（４）溶融高炉スラグを打撃して粒滴化させる放射状羽根を有し且つ回転する粒化ドラムと、前記粒化ドラムの後段に設けられた回転フードと、前記回転フード内で前記粒滴化した溶融高炉スラグを冷却固化するために水を噴霧する冷却スプレーと、前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、を備えたことを特徴とする、高炉スラグ粒子の製造装置。
【００１７】
（５）前記水蒸気供給手段は、前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置に水蒸気を噴射する水蒸気ノズルであることを特徴とする、（４）記載の高炉スラグ粒子の製造装置。
【００１８】
（６）前記水蒸気供給手段は、前記溶融高炉スラグが前記粒化ドラムに当たる位置から離れた前記粒化ドラムの表面又は近傍に、水を噴霧する水噴霧ノズルであることを特徴とする、（４）に記載の高炉スラグ粒子の製造装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のスラグレータを用いた高炉スラグ粒子の製造方法および製造装置は、副原料の混合など複雑な工程を要することなく、白色化した高炉スラグ粒子の製造を可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係るスラグレータの透過図である。スラグレータは、スラグ鍋１０内の溶融高炉スラグ４をスラグ樋５を介して粒化ドラム３に流下させ、放射状羽根を有し且つ回転する粒化ドラム３の羽根に当たった溶融高炉スラグ４が、放射状羽根の打撃により弾き飛ばされて回転フード９内に飛翔して液滴化された後、当該液滴化された溶融高炉スラグが冷却スプレー１１から噴霧される水により冷却され、固体のスラグ粒子となるよう構成してある。噴霧された水は、回転フード９内で気化して水蒸気化し、回転フード９後方の排気配管１２から排出される。
【００２２】
本発明の第１の実施形態においては、更に、溶融高炉スラグ４が前記粒化ドラム３に当たる位置に水蒸気を導入するために、水蒸気ノズル１が粒化ドラム３の近傍に配置されており、この水蒸気ノズル１から噴射された水蒸気が、上記の溶融高炉スラグ４が粒化ドラム３に当たる位置に直接的に供給されるようになっている。
【００２３】
図３は、図１Ｂの粒化ドラム３付近を真横から見た図であり、図３を用いて更に詳細に説明する。粒化ドラム３（羽根車）は、円柱状のドラム本体の外周面に、放射方向に延びる複数の羽根３ａが設けられ、ドラム本体中心の回転軸を中心として一方向（図３では、時計回り方向）に回転可能な構造となっている。この回転する粒化ドラム３の放射状羽根３ａによって、上部のスラグ樋５から流下された溶融高炉スラグ４を打撃して、回転フード９の内部方向に弾き飛ばすようになっている。図３の例では、かかる粒化ドラム３を水平に２つ並設して、１段目の粒化ドラム３に対して溶融高炉スラグ４を流下させて、打撃して飛翔・液滴化させ、この液滴化したスラグ粒子６のうち、飛距離の短い粒子を２段目の粒化ドラム３で打撃することにより、全てのスラグ粒子６について一定以上の飛距離が得られるように構成されている。
【００２４】
更に図３に示すように、スラグ樋５より流下した溶融高炉スラグ４が上記１段目の粒化ドラム３に衝突する位置に向けて水蒸気ノズル１を配置し、溶融高炉スラグ４が粒化ドラム３に当たり粒滴化する位置（即ち、粒化ドラム３によるスラグ４の打撃位置）に、水蒸気ノズル１から水蒸気２が直接的に吹き付けられるよう構成してある。図３では水蒸気ノズル１をスラグ樋５の下方に設置しているが、溶融高炉スラグ４が粒化ドラム３に当たり粒滴化する位置に水蒸気２を吹き付けられるのであれば、例えば、水蒸気ノズル１を粒化ドラム３の側方やスラグ樋５の直上に配置してもよい。
【００２５】
上記のようして水蒸気ノズル１により水蒸気２を噴射することで、当該水蒸気２を上記液滴化された溶融高炉スラグ４中に侵入させて当該スラグを発泡化できる。つまり、粒滴化された溶融高炉スラグ４と水蒸気２が接触することで、溶融高炉スラグ４中に気体が発生し、内部に気泡が発生する。この機構は次のようであると考えられる。すなわち、溶融高炉スラグが強還元雰囲気の高炉炉内を流れ落ちる間にスラグ中へ窒素が溶解する。この窒素はスラグ中で窒化物を形成している。スラグと水蒸気が接触すると、水蒸気が冷却の比較的短い時間内に溶融スラグ中に溶解侵入し、窒素と水蒸気が次の（１）式のように反応する（例えば、非特許文献１参照）。
【００２６】
２Ｎ3- ＋３Ｈ2 Ｏ → Ｎ2 ＋３Ｈ2＋３Ｏ2-     ・・・（１）
【００２７】
この発泡現象が起きたスラグ粒子は、表面の細孔により白色となる。つまり、液滴化した溶融高炉スラグ４（高炉スラグ粒子６）に、水蒸気を作用させない場合には、この高炉スラグ粒子６が冷却されて固化すると、暗緑色など黒味がかった色調となる。しかし、本実施形態のように、粒化ドラム３の打撃点近傍に配設された水蒸気ノズル１によって、液滴化した高炉スラグ粒子６に水蒸気２を作用させることで、当該液摘化した高炉スラグ粒子６内部に気泡が発生（即ち、発泡化）する。そして、この液滴化及び発泡化した高炉スラグ粒子６を冷却・固化させると、固化した高炉スラグ粒子６の表面に細孔が形成されるため、この表面の細孔により高炉スラグ粒子６を白色化できる。
【００２８】
溶融高炉スラグの表面が冷却されると、粘性が上昇し、さらに冷却すると固体になる。粘性が上昇した状態では、水蒸気のスラグ中への溶解が妨げられる。溶融スラグに水蒸気ではなく水を直接噴霧すると、発泡の反応が十分進行する前に粘性上昇・固化が起こり、白色化が不十分となる。
【００２９】
スラグレータを用いた高炉スラグの乾式造粒法において、図１Ａに示す従来の装置のように、粒化ドラム３後段において噴霧する冷却スプレー１１だけでは、液滴化したスラグが冷却スプレー水起因の水蒸気に接触するまでに時間を要してしまうため、液滴化した高炉スラグの粘性が上昇してしまい、高炉スラグ内に水蒸気が侵入しないのに対し、図１Ｂに示す本発明の第１の実施形態に係るような装置を用いると、粒化ドラム３で液滴化する位置に直接水蒸気を導入することで、液滴化した高炉スラグ内に水蒸気が侵入し、発泡化して、冷却固化した後に白色化した高炉スラグ粒子を回収することができる。
【００３０】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るスラグレータの粒化ドラム３付近を真横から見た図である。図４に示す第２の実施形態に係るスラグレータは、図１Ｂ及び図３に示した本発明の第１の実施形態における水蒸気ノズル１の設置に代えて、粒化ドラム３の表面若しくはその近傍に水８を噴霧するドラム周囲スプレー７（本発明の「水噴霧ノズル」に相当する。）このドラム周囲スプレー７は、スラグ樋５より流下した溶融高炉スラグ４が粒化ドラム３に衝突する位置の近傍に配置される。かかるドラム周囲スプレー７により、溶融高炉スラグ４が粒化ドラム３に当たり粒滴化する位置近傍の粒化ドラム３の表面若しくはその近傍に、水８を噴霧することで、この噴霧された水８は溶融高炉スラグ４の熱により蒸発して水蒸気２となり、溶融高炉スラグ４が粒化ドラム３に当たり粒滴化する位置に水蒸気２が充満するようになる。このように、第２の実施形態に係るドラム周囲スプレー７は、第１の実施形態のように溶融高炉スラグ４が粒化ドラム３に当たり粒滴化する位置に直接水蒸気を供給するのではなく、当該位置近傍の粒化ドラム３の外周面に向けて水８を噴射することで、この水８が水蒸気化した水蒸気２を当該位置に間接的に供給する。
【００３１】
なお、図４ではドラム周囲スプレー７をスラグ樋５の下方、粒化ドラム３の表面に向けて水８を噴射するように設置しているが、かかる例に限定されず、水８が溶融高炉スラグ４に直接かからず、かつ溶融高炉スラグ４が粒化ドラム３に当たり粒滴化する位置に水蒸気２が充満するようになっていれば、ドラム周囲スプレー７の位置や噴射方向は特に規定しない。
【００３２】
上記の本発明の第１及び第２の実施形態によれば、液滴化した溶融高炉スラグ水蒸気を作用させるだけで、副原料の混合など複雑な工程を要することなく、白色高炉スラグ粒子の製造が可能となる。
【実施例】
【００３３】
本発明の実施例として、図４に示す本発明の第２の実施形態に係るスラグレータを用いて、高炉スラグの造粒試験を行った。また、比較例として、図１Ａに示す従来技術のスラグレータを用いて、高炉スラグの造粒試験を行った。これらの試験における製造装置の運転条件を下表１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
図５に表中の実施例で製造した高炉スラグ粒子の写真を、図６に表中の比較例で製造した高炉スラグ粒子の写真をそれぞれ示す。
【００３６】
本試験結果によれば、図５に示す本実施例に係る高炉スラグ粒子は白色化されているのに対して、図６に示す比較例に係る高炉スラグ粒子は、黒色となっている。従って、本発明により、白色高炉スラグ粒子の製造が可能となったといえる。
【００３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明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。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】従来のスラグレータの透過図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態に係るスラグレータの透過図である。
【図２】図１Ａに示す従来のスラグレータを真横から見た詳細図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るスラグレータの粒化ドラム付近を真横から見た詳細図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るスラグレータの粒化ドラム付近を真横から見た詳細図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るスラグレータを用いて製造した白色化高炉スラグ粒子の写真である。
【図６】従来のスラグレータで製造した高炉スラグ粒子（黒色）の写真である。
【符号の説明】
【００３９】
１  水蒸気ノズル
２  水蒸気
３  粒化ドラム
４  溶融高炉スラグ
５  スラグ樋
６  スラグ粒子
７  ドラム周囲スプレー（水噴霧ノズル）
８  水
９  回転フード
１０  溶融スラグ鍋
１１  冷却スプレー
１２  排気配管
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2008273772.tif 000005
【図２】
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【図３】
2008273772.tif 000007
【図４】
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【図５】
2008273772.tif 000009
【図６】
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