(57)【要約】【課題】スラグ加熱装置を不要とし、低コストで結晶化した固化スラグを製造できるスラグ用の取鍋の提供。【解決手段】スラグ用の取鍋１を、底板３と逆台形状の４面の側板５とから形成し、取鍋１の容積を０．２〜０．４ｍ３、底面積を０．０７ｍ２以上、深さを０．３ｍ以上、側板５の抜き勾配を１５°以上の角度とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉から出湯される溶融したスラグを受けて、冷却固化するための取鍋であって、底板と側板とからなり、容積が０．２〜０．４ｍ３、底面積が０．０７ｍ２以上、深さが０．３ｍ以上、側板の抜き勾配が１５°以上であることを特徴とするスラグ用の取鍋。
【請求項２】
請求項１に記載のスラグ用の取鍋を複数個相互に連結して構成することを特徴とするスラグ用の取鍋の集合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物等を直接溶融処理する溶融炉、又は、都市ごみや産業廃棄物等の焼却残渣を溶融処理する溶融炉から出湯される溶融スラグを受けて冷却固化するためのスラグ用の取鍋及び取鍋の集合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市ごみや産業廃棄物等は焼却処分されることが多い。焼却減容された焼却残渣は、埋め立て処分されている。しかし、埋め立て処分場の確保は次第に困難になっており、焼却残渣を溶融炉で溶融後冷却固化し、路盤材、骨材、ブロック等としてリサイクルするようになりつつある。
【０００３】
溶融炉には種々の形式のものが使用されており、例えば、竪型溶融炉がある。竪型溶融炉では、焼却残渣、汚泥等の被処理物を乾燥調湿し、必要に応じて粘結剤を加えてブリケットとし、塩基度調整剤である石灰石、燃焼剤である塊コークスとともに原料投入口から竪型溶融炉内に装入し、予熱された空気を炉内へ送って塊コークスの燃焼熱で炉内を加熱し、ブリケットを石灰石とともに溶融する。溶融スラグは、竪型溶融炉底部の出湯樋から出湯される。出湯樋から出湯される溶融スラグを受けるために取鍋が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
高温状態で出湯した溶融スラグは、急速に冷却されるとガラス質の固化スラグになるが、冷却温度を制御することにより結晶化した固化スラグにすることができる。
溶融スラグを取鍋に受けて徐冷し結晶化させた固化スラグは、天然石と同等の強度となり、路盤材、骨材、ブロック等、土木、建築資材として有効利用するための品質規格を十分満足するものとなる。この固化スラグを破砕して砕石とし路盤材、骨材として使用したり、粉砕したものをセメントと混合して成形しブロックとしたり、粉体としたものを他のセラミック材料と混練成形し焼成してセラミックス化しパネル等とする等の利用形態が可能である。
【０００５】
取鍋で冷却した固化スラグを路盤材、骨材として製品化するためには、排出、破砕、磁選、分級等種々の処理工程を経る必要がある。固化スラグを取鍋から排出する方法としては、クレーン等で取鍋を傾斜もしくは転倒させ、固化スラグを取鍋から自重で落下させるのが最も簡単である。しかし、固化スラグを自重で落下させて取鍋から排出する場合、取鍋が大きいと固化スラグが大塊となって、次の破砕工程において破砕機に投入するのが困難となる。従って、破砕機に投入する前に粗破砕が必要となるが、結晶化した固化スラグは強度が大きく、これを粗破砕する作業は面倒である。
【０００６】
取鍋を小さくすれば排出される固化スラグを小塊とすることができるが、大量の溶融スラグがある場合、頻繁に取鍋の交換を行わなければならず作業が煩雑化する上、一つの取鍋当たりの溶融スラグの保有熱量が少なくなるので、外気により急速に冷却されてしまい結晶化が進み難い。
このため、結晶化炉などのスラグ加熱装置を用いて、取鍋内のスラグに熱を加え、その冷却速度を調整し、結晶化した固化スラグを得ている。このようにして結晶化させた固化スラグは、路盤材等の品質規格に適合する高品質のものとなる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１―１１８１３３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スラグ加熱装置を用いると、外部エネルギーを加えて冷却速度を調整しなければならないので、結晶化スラグの製造コストが高くなる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、スラグ加熱装置を不要とし、低コストで結晶化した固化スラグを製造できるスラグ用の取鍋及び取鍋の集合体を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係るスラグ用の取鍋は、溶融炉から出湯される溶融したスラグを受けて、冷却固化するための取鍋であって、底板と側板とからなり、容積が０．２〜０．４ｍ３、底面積が０．０７ｍ２以上、深さが０．３ｍ以上、側板の抜き勾配が１５°以上である。
【００１０】
取鍋の容積が０．２ｍ３よりも小さいと、１つの取鍋当たりの溶融スラグの保有熱量が少なく、取鍋内での冷却速度が速くなり、固化スラグの結晶化が進みにくく、ガラス化部分を多く含む固化スラグができてしまう。また、１つの取鍋で処理可能な溶融スラグの量が少なくなり、取鍋の交換を頻繁に行わなければならず作業が煩雑化する。取鍋の容積が０．４ｍ３よりも大きいと、１つの取鍋当たりの溶融スラグの保有熱量が多く、取鍋内での冷却速度が緩慢となり、大塊で強度が大きく結晶化した固化スラグができ、この固化スラグの大塊を粗破砕しなければならない。取鍋の容積を０．２〜０．４ｍ３とすると、その後の処理工程で取り扱いが容易な大きさの結晶化した固化スラグを得ることができ、路盤材等の品質規格に適合した粒度分布の固化スラグが容易に製造される。
【００１１】
取鍋の容積を０．２〜０．４ｍ３とする条件下で、取鍋の底面積が０．０７ｍ２よりも小さくなると、側板の面積が相対的に大きくなる。側板の面積が大きくなると、時間当たりに取鍋から大気中へ放散される熱量が多くなり、取鍋内の冷却速度が速くなり、固化スラグの結晶化が進みにくくなる。また、取鍋の深さが０．３ｍよりも浅くなると、取鍋の開口面積が相対的に大きくなり、時間当たりに取鍋から大気中へ放散される熱量が多くなる。取鍋の底面積を０．０７ｍ２以上、深さを０．３ｍ以上とすると、取鍋内における固化スラグの冷却速度が速くなりすぎることはなく、取鍋から排出される固化スラグの大きさはその後の処理工程に適した大きさとなる。
【００１２】
固化スラグを取鍋から排出するとき、側板の抜き勾配が１５°よりも小さいと、固化スラグを取鍋から排出しにくい。抜き勾配が１５°以上であると、取鍋を傾斜もしくは転倒させると固化スラグは自重で排出され、作業も容易となる。
請求項２に記載の発明に係るスラグ用の取鍋の集合体は、請求項１に記載のスラグ用の取鍋を複数個相互に連結して構成される。
【００１３】
請求項２の発明によると、１つの集合体に取鍋複数個分の溶融スラグを連続して入れることができる。したがって、単位時間当たりの出湯量が多い場合でも、集合体の交換を頻繁に行う必要がない。溶融スラグは集合体を構成する各取鍋に分配されて入り、出湯する溶融スラグを適切な大きさの結晶化した固化スラグとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態の構成を図面に基づいて説明する。
図１は本実施の形態であるスラグ用の取鍋の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
スラグ用の取鍋１は、正方形の底板３と逆台形状の４面の側板５とからなり、側板５の上縁には取鍋１を移動させたり固化スラグを排出するときに取鍋１を吊り上げ傾けるための吊手（図示せず）が取り付けられている。
【００１５】
取鍋１の容積は０．２〜０．４ｍ３、底板３における底面積は０．０７ｍ２以上、内側の深さは０．３ｍ以上、各側板５の抜き勾配θは１５°以上である。なお、側板５の抜き勾配θとは、取鍋１の中心軸ＣＬ方向に対する側板５の傾斜角度である（図２を参照）。
次に、作用について説明する。
【００１６】
この取鍋１を、例えば、従来の竪型溶融炉にて使用する場合について述べる。竪型溶融炉内で焼却残渣等は溶融スラグとなり、この溶融スラグがこの竪型溶融炉底部の出湯樋から出湯し、取鍋１内に流し込まれる。
取鍋１は容積が０．２〜０．４ｍ３であるとともに、底面積が０．０７ｍ２以上、深さが０．３ｍ以上であるので、側板５の面積や取鍋５の開口部分の面積が広くなりすぎることはない。したがって、取鍋１の側板５や開口部分から大気中へ短時間に多量の熱量が放散されることはない。
【００１７】
溶融スラグの熱伝導率は１０００℃において０．５〜１．０Ｗ／ｍ・Ｋであり、鉄の熱伝導率の１／３０以下の大きさとなっており、溶融スラグの断熱性はシャモレットレンガ等の断熱材に匹敵する。取鍋１内で溶融スラグを冷却固化すると、溶融スラグ自身が有する断熱性により、溶融スラグのうち７０〜９０質量％は２℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で徐冷される。残りの３０〜１０質量％の溶融スラグは２℃／ｍｉｎよりも速い冷却速度で冷却される。
【００１８】
溶融スラグが２℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で徐冷されると、結晶化して高硬度の固化スラグとなり、２℃／ｍｉｎよりも速い冷却速度で冷却されるとガラス化した部分を多く有する固化スラグとなる。したがって、取鍋１内にある全固化スラグのうち、７０〜９０質量％は結晶化した固化スラグであり、残りの３０〜１０質量％はガラス化した部分を多く有する固化スラグとなっている。
【００１９】
固化スラグは取鍋１から排出され、その後の破砕工程で破砕される。
取鍋１が吊手を介して吊り上げられ傾けられると、取鍋１内の固化スラグは取鍋１外へ排出される。側板５の抜き勾配θが１５°以上となっているので、取鍋１を傾ければ固化スラグは自重で側板５の面上を滑落するので、固化スラグの排出作業が容易なものとなる。
【００２０】
全固化スラグのうち７０〜９０質量％を占める結晶化した固化スラグの大部分は、破砕工程において２．５ｍｍ以上の粒度を有する粉砕片となる。残りの３０〜１０質量％のガラス化した部分を多く有する固化スラグの大部分は、破砕工程において２．５ｍｍ以下の粒度を有する粉砕片となる。
破砕した固化スラグを骨材として利用する場合、２．５ｍｍ以上の粒度を有する粉砕片を粗骨材とし、２．５ｍｍよりも小さな粒度を有する粉砕片を細骨材とすることができる。
【００２１】
破砕した固化スラグを路盤材として利用するとき、クラッシャランの規格では、粒度分布において２．３６ｍｍ以下の粒度の割合が５〜３５質量％であることが求められている。
取鍋１内で溶融スラグの７０〜９０質量％を２℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で徐冷して結晶化した固化スラグとすると、残りの３０〜１０質量％の溶融スラグはガラス化した部分を多く有する固化スラグとなり、ガラス化した部分を多く有する固化スラグは破砕工程において２．３６ｍｍ以下の粒度の粉砕片となりやすい。このため、クラッシャランの規格に適合した固化スラグを容易に製造できる。
【００２２】
したがって、取鍋１に溶融スラグを受け、取鍋１内で溶融スラグを冷却固化させることにより、路盤材や骨材として適切な粒度分布を有する固化スラグを容易に得ることができる。このとき、取鍋１内においては、溶融スラグが断熱性に優れることを利用して冷却速度を調整し、結晶化した固化スラグを得ており、冷却速度を制御するために取鍋１内の溶融スラグを加熱する必要はない。すなわち、取鍋１内の溶融スラグに熱等の外部エネルギーを与える必要がなく、固化スラグの製造コストは低減される。取鍋１にはスラグ加熱装置が必要なくなるので、設備コストも低減される。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施の形態の構成を図面に基づいて説明する。図３は本実施の形態であるスラグ用の取鍋の集合体の斜視図である。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付する。
第１の実施の形態における取鍋と同様の構成を有する３個の取鍋１が一列に隣接して連結され、台車１１上で集合体２を構成している。隣接する取鍋１の側板５同士はその上縁同士を接合されている。この上縁同士の接合部分９の高さは、集合体２の外縁７の高さよりも低くなっている。
【００２４】
次に、作用について説明する。
この集合体２を用いて、従来の竪型溶融炉から溶融スラグを受ける場合について述べる。最初に台車１１を動かし、例えば、図３において右端の取鍋１を竪型溶融炉底部の出湯樋の下に位置させ、この取鍋１に竪型溶融炉から出湯する溶融スラグを流し込む。
溶融スラグの出湯量が１個の取鍋１の容量よりも多い場合、右端の取鍋１が満杯になる前に台車１１を動かし、中央の取鍋１を出湯樋の下に位置させる。中央の取鍋１を出湯樋の下に位置させる前に右端の取鍋１が満杯となっても、溶融スラグは接合部分９を越えて右端の取鍋１から中央の取鍋１へオーバーフローする。接合部分９の高さは集合体２の外縁７の高さよりも低いので、溶融スラグが集合体２の外へオーバーフローすることはない。
【００２５】
中央の取鍋１が満杯近くになったら再び台車１１を動かし、左端の取鍋１を出湯樋の下に位置させ、この取鍋１に溶融スラグを流し込む。
したがって、溶融スラグの単位時間あたりの出湯量が多い場合には、集合体２を構成する取鍋１の個数を増やして、集合体２の容量を溶融スラグの出湯量に対応させることができ、集合体２の交換を頻繁に行う必要がない。溶融スラグは集合体２を構成する各取鍋１に分配されて入り、出湯する溶融スラグを適切な大きさの結晶化した固化スラグとすることができる。また、台車１１を動かすという簡単な操作により空きの取鍋１を出湯樋の下へ位置させることができるので、出湯操作が簡便なものとなる。
【００２６】
なお、上記各実施の形態において、取鍋１の底板３の形状は正方形をなし、各側板５の形状は逆台形をなすとしたが、かかる形状に限定されるものでないことは勿論であり、底板３の形状を長方形とすることが可能である。図４に示すように、底板３の形状を六角形などの多角形とすることも可能である。図５に示すように、底板３の形状を円形とすることも可能である。
また、第２の実施の形態において、集合体２を構成する取鍋１の個数を３個としたが、溶融スラグの出湯量に応じて連結される取鍋１の個数を適宜増減可能であることは勿論である。
【００２７】
さらに、第２の実施の形態において、竪型溶融炉底部の出湯樋の下に集合体２を構成する各取鍋１を順次位置させて溶融スラグを受けることとしたが、いずれかの取鍋１を出湯樋の下に位置させたままとすることも可能である。この場合、まず、出湯樋の下の取鍋１が満杯となる。そして、接合部分９は外縁７の高さよりも低いので、溶融スラグは満杯となった取鍋１から隣接する空の取鍋１へ接合部分９をオーバーフローして入り、順番に集合体２を構成する各取鍋１に溶融スラグが入っていく。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、上記のようなスラグ用の取鍋及び取鍋の集合体であるので、スラグ加熱装置を不要とし、低コストで結晶化した固化スラグを製造できるスラグ用の取鍋及び取鍋の集合体を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施に係る取鍋の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第２の実施に係る取鍋の集合体の斜視図である。
【図４】（ｉ）は底板を多角形とした取鍋の平面図、（ｉｉ）は（ｉ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】（ｉ）は底板を円形とした取鍋の平面図、（ｉｉ）は（ｉ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１    取鍋
２    取鍋の集合体
３    底板
５    側板
７    集合体の外縁
９    隣接する取鍋の側板の接合部分
１１    台車
θ    側面の抜き勾配
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004361025.tif 000005
【図４】
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【図５】
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