(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼スラグ、鉱石溶融還元スラグの中から選ばれる１種以上のスラグを冷却およびエージング処理する方法であって、
高温のスラグに散水する工程（Ａ）と、工程（Ａ）での散水により発生した蒸気を、散水により冷却されたスラグと接触させることにより、スラグをエージング処理する工程（Ｂ）とを有し、工程（Ａ）とこの工程で発生した蒸気を用いる工程（Ｂ）を異なる場所で行うことを特徴とするスラグの処理方法。
【請求項２】
工程（Ａ）では、表面温度が７００℃以上のスラグに散水を行って１００℃以上の蒸気を発生させ、工程（Ｂ）では、表面温度が２００〜５００℃のスラグに前記蒸気を接触させてエージング処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のスラグの処理方法。
【請求項３】
工程（Ｂ）のエージング処理によりスラグを粒状に崩壊させ、粒状スラグとすることを特徴とする請求項１または２に記載のスラグの処理方法。
【請求項４】
処理容器（X1），（X2）を用い、スラグを処理容器（X1）、処理容器（X2）の順に移動させ、処理容器（X1）内で工程（Ａ）、処理容器（X2）内で工程（Ｂ）を順次行う処理方法であって、
処理容器（X1）内での後行チャージのスラグに対する工程（Ａ）で発生した蒸気を処理容器（X2）内に導入し、処理容器（X2）内での先行チャージのスラグに対する工程（Ｂ）に用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスラグの処理方法。
【請求項５】
処理容器（Xa），（Xb）を用い、各処理容器（Xa），（Xb）内でそれぞれ工程（Ａ）と工程（Ｂ）を順次行うとともに、同時期に一方の処理容器（Xa）または（Xb）において工程（Ａ）を、他方の処理容器（Xb）または（Xa）において工程（Ｂ）をそれぞれ行うようにし、
一方の処理容器（Xa）または（Xb）内での工程（Ａ）で発生した蒸気を、他方の処理容器（Xb）または（Xa）に導入することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスラグの処理方法。
【請求項６】
処理容器内を移送中のスラグに対して工程（Ａ）と工程（Ｂ）を順次行い、工程（Ａ）で発生した蒸気を、工程（Ａ）での散水位置よりもスラグ移送方向下流側においてスラグと接触させることにより、工程（Ｂ）を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスラグの処理方法。
【請求項７】
一端側にスラグ装入部、他端側にスラグ排出部を備えるとともに、一端側から他端側に向かって下向きに傾斜し、筒軸を中心に回転する筒状処理容器を用い、該筒状処理容器内の長手方向でスラグを移送しつつ、工程（Ａ）と工程（Ｂ）を順次行うことを特徴とする請求項６に記載のスラグの処理方法。
【請求項８】
工程（Ｂ）で使用された蒸気を、熱源用流体として回収することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のスラグの処理方法。
【請求項９】
溶融スラグを回転する冷却ドラムに接触させて冷却し、板状、柱状または細片状の高温スラグとして排出するスラグ冷却処理装置を用い、溶融スラグを冷却処理し、該冷却処理後の高温のスラグに対して、請求項１〜８のいずれかに記載の処理を行うことを特徴とするスラグの処理方法。
【請求項１０】
溶融スラグを回転する１対の冷却ドラムで圧延しつつ冷却し、板状、柱状または細片状の高温スラグとして排出するスラグ冷却処理装置を用い、溶融スラグを冷却処理し、該冷却処理後の高温のスラグに対して、請求項１〜８のいずれかに記載の処理を行うことを特徴とするスラグの処理方法。
【請求項１１】
冷却ドラムが水冷式であり、該冷却ドラムを通過した冷却水の一部を工程（Ａ）の散水に用いることを特徴とする請求項９または１０に記載のスラグの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精錬工程で生じた製鋼スラグや鉱石溶融還元スラグを効率的にエージング処理するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼工程では、石灰を使用して精錬を行うため、発生するスラグはＣａＯを含有している。なかでも塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）の高い製鋼スラグは、含有しているＣａＯの一部が遊離ＣａＯとして存在し、スラグを路盤材等に使用した場合に、遊離ＣａＯが水と接触して水和膨張を起こすという問題がある。このような遊離ＣａＯの水和膨張を防ぐために、従来では、精錬工程で生じた製鋼スラグを一旦固化させた後、蒸気エージング等のエージング処理を施している。
遊離ＣａＯの水和膨張を防ぐための蒸気エージングは、通常１〜２ｍ程度の高さに積んだスラグの下層から、常圧で１００℃の水蒸気を吹き、スラグの温度を１００℃にして処理を行う。しかし、この方式では、塩基度が３以上の製鋼スラグのエージング処理に３日間以上かかり、蒸気原単位も大きい。
【０００３】
このような問題に対して、例えば、特許文献１には、耐圧容器内に製鋼スラグを装入し、加圧蒸気を供給して２〜５ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力下蒸気雰囲気で３時間程度でエージングを行う方法が示されている。
また、特許文献２には、遊離ＣａＯを含む高温の小片スラグを密閉容器内に収納し、この容器内でスラグに対して散水を行なうことにより、水蒸気とともに圧力を得て、この水蒸気・圧力及び高温雰囲気を利用してスラグをエージング処理する方法が示されている。
また、特許文献３には、遊離ＣａＯを含む高温の製鋼スラグに、スラグ温度が５５０〜１００℃の範囲内で散水または水蒸気添加するエージング処理方法が示されている。
【特許文献１】特開平５−２３８７８６号公報
【特許文献２】特公昭５８−５５０９３号公報
【特許文献３】特開平８−１１９６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に示されるオートクレーブ方式では、短時間で処理できるものの、圧力の高い蒸気を使用するため、その蒸気製造にエネルギーが必要となり、費用がかかる問題がある。
一方、特許文献２の方法は、１つの密閉容器内で散水とエージングを行うものであるため、温度管理が殆どできず、このため発生した蒸気によるエージングを最適温度で行うことができない。また、容器内が高圧になるため耐圧容器を用いる必要があり、このため作業性が悪く、また、設備コストや処理コストも高くなるという問題がある。
また、特許文献３の方法は、製鋼スラグの温度が５５０℃〜１００℃で散水または水蒸気を添加しているが、散水することでスラグの温度が低下し、好適なエージング条件である５００℃〜２００℃にスラグの温度を維持できる時間が短く、エージング効果が十分発揮できない問題がある。
【０００５】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、精錬工程で生じた製鋼スラグや鉱石溶融還元処理で生じた溶融還元スラグを短時間で効率的に且つ低コストにエージング処理することができるスラグ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］製鋼スラグ、鉱石溶融還元スラグの中から選ばれる１種以上のスラグを冷却およびエージング処理する方法であって、
高温のスラグに散水する工程（Ａ）と、工程（Ａ）での散水により発生した蒸気を、散水により冷却されたスラグと接触させることにより、スラグをエージング処理する工程（Ｂ）とを有し、工程（Ａ）とこの工程で発生した蒸気を用いる工程（Ｂ）を異なる場所で行うことを特徴とするスラグの処理方法。
［2］上記［1］の処理方法において、工程（Ａ）では、表面温度が７００℃以上のスラグに散水を行って１００℃以上の蒸気を発生させ、工程（Ｂ）では、表面温度が２００〜５００℃のスラグに前記蒸気を接触させてエージング処理を行うことを特徴とするスラグの処理方法。
【０００７】
［3］上記［1］または［2］の処理方法において、工程（Ｂ）のエージング処理によりスラグを粒状に崩壊させ、粒状スラグとすることを特徴とするスラグの処理方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの処理方法において、処理容器（X1），（X2）を用い、スラグを処理容器（X1）、処理容器（X2）の順に移動させ、処理容器（X1）内で工程（Ａ）、処理容器（X2）内で工程（Ｂ）を順次行う処理方法であって、
処理容器（X1）内での後行チャージのスラグに対する工程（Ａ）で発生した蒸気を処理容器（X2）内に導入し、処理容器（X2）内での先行チャージのスラグに対する工程（Ｂ）に用いることを特徴とするスラグの処理方法。
［5］上記［1］〜［3］のいずれかの処理方法において、処理容器（Xa），（Xb）を用い、各処理容器（Xa），（Xb）内でそれぞれ工程（Ａ）と工程（Ｂ）を順次行うとともに、同時期に一方の処理容器（Xa）または（Xb）において工程（Ａ）を、他方の処理容器（Xb）または（Xa）において工程（Ｂ）をそれぞれ行うようにし、
一方の処理容器（Xa）または（Xb）内での工程（Ａ）で発生した蒸気を、他方の処理容器（Xb）または（Xa）に導入することを特徴とするスラグの処理方法。
【０００８】
［6］上記［1］〜［3］のいずれかの処理方法において、処理容器内を移送中のスラグに対して工程（Ａ）と工程（Ｂ）を順次行い、工程（Ａ）で発生した蒸気を、工程（Ａ）での散水位置よりもスラグ移送方向下流側においてスラグと接触させることにより、工程（Ｂ）を行うことを特徴とするスラグの処理方法。
［7］上記［6］の処理方法において、一端側にスラグ装入部、他端側にスラグ排出部を備えるとともに、一端側から他端側に向かって下向きに傾斜し、筒軸を中心に回転する筒状処理容器を用い、該筒状処理容器内の長手方向でスラグを移送しつつ、工程（Ａ）と工程（Ｂ）を順次行うことを特徴とするスラグの処理方法。
［8］上記［1］〜［7］のいずれかの処理方法において、工程（Ｂ）で使用された蒸気を、熱源用流体として回収することを特徴とするスラグの処理方法。
【０００９】
［9］溶融スラグを回転する冷却ドラムに接触させて冷却し、板状、柱状または細片状の高温スラグとして排出するスラグ冷却処理装置を用い、溶融スラグを冷却処理し、該冷却処理後の高温のスラグに対して、上記［1］〜［8］のいずれかの処理を行うことを特徴とするスラグの処理方法。
［10］溶融スラグを回転する１対の冷却ドラムで圧延しつつ冷却し、板状、柱状または細片状の高温スラグとして排出するスラグ冷却処理装置を用い、溶融スラグを冷却処理し、該冷却処理後の高温のスラグに対して、上記［1］〜［8］のいずれかの処理を行うことを特徴とするスラグの処理方法。
［11］上記［9］または［10］の処理方法において、冷却ドラムが水冷式であり、該冷却ドラムを通過した冷却水の一部を工程（Ａ）の散水に用いることを特徴とするスラグの処理方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスラグ処理方法によれば、高温の製鋼スラグや鉱石溶融還元スラグに散水し、スラグ顕熱を利用して発生させた蒸気により、当該スラグのエージング処理を行うものであるため、スラグの冷却とエージング処理を効率的に且つ低コストに行うことができる。しかも、散水により蒸気を発生させる工程とこの蒸気を用いてエージング処理する工程を異なる場所で行うため、エージング処理の温度管理が容易であり、最適な温度条件で蒸気エージング処理を行うことができる。このため、スラグを特に効率的にエージング処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のスラグ処理方法は、製鋼スラグ、鉱石溶融還元スラグの中から選ばれる１種以上のスラグを冷却およびエージング処理する方法であり、高温のスラグに散水する工程Ａと、工程Ａでの散水により発生した蒸気を、散水により冷却されたスラグと接触させることにより、スラグをエージング処理する工程Ｂとを有し、工程Ａとこの工程で発生した蒸気を用いる工程Ｂを異なる場所で行うものである。このような本発明法の形態としては、例えば、以下のようなものがある。
【００１２】
（イ）処理容器内を移送中のスラグに対して工程Ａと工程Ｂを順次行い、工程Ａで発生した蒸気を、工程Ａでの散水位置よりもスラグ移送方向下流側においてスラグと接触させることにより、工程Ｂを行う処理方法。
（ロ）処理容器X1，X2を用い、スラグを処理容器X1、処理容器X2の順に移動させ、処理容器X1内で工程Ａ、処理容器X2内で工程Ｂを順次行う処理方法であって、処理容器X1内での後行チャージのスラグに対する工程Ａで発生した蒸気を処理容器X2内に導入し、処理容器X2内での先行チャージのスラグに対する工程Ｂに用いる処理方法。
（ハ）処理容器Xa，Xbを用い、各処理容器Xa，Xb内でそれぞれ工程Ａと工程Ｂを順次行うとともに、同時期に一方の処理容器XaまたはXbにおいて工程Ａを、他方の処理容器XbまたはXaにおいて工程Ｂをそれぞれ行うようにし、一方の処理容器XaまたはXb内での工程Ａで発生した蒸気を、他方の処理容器XbまたはXaに導入する処理方法。
なお、上記（イ）の処理方法において、処理容器内のスラグ移送手段としては適宜なものを使用でき、例えば、ロータリーキルン方式で傾斜した円筒を回転させて移送する機構、コンベア機構等を採用できる。
【００１３】
処理の対象となる製鋼スラグや鉱石溶融還元スラグとしては、精錬工程や鉱石溶融還元工程で生じた際の顕熱を保有した高温状態のスラグであって、溶融スラグ、半溶融スラグ、部分凝固スラグ、半凝固スラグ、凝固スラグのいずれかである。ここで部分凝固スラグとは、表層のみが凝固し、内部が溶融状態にあるようなスラグである。
製鋼スラグとしては、転炉脱炭スラグ、溶銑予備処理スラグ（例えば、脱燐スラグ、脱珪スラグ、脱硫スラグなど）、電気炉スラグ、鋳造スラグなどが挙げられる。また、そのなかでも特に、スラグ塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］：３〜５程度の製鋼スラグには遊離ＣａＯ相が存在しているので、本発明法の適用が特に有効である。
また、鉱石溶融還元スラグとしては、鉄鉱石、クロム鉱石などの鉱石溶融還元スラグなどが挙げられる。鉱石溶融還元スラグには遊離ＭｇＯ相が比較的多く含まれる場合があり、この遊離ＭｇＯ相により、さきに述べたような遊離ＣａＯ相による問題と同様の問題を生じるおそれがあるので、本発明法の適用が有効である。
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、製鋼スラグを処理する場合を例に説明する。
本発明のスラグ処理（工程Ａ，Ｂ）は処理容器内などのような閉鎖空間内で行われる。処理容器を使用する場合、容器の形態や構造に特別な制約はないが、蒸気を保持できる程度の気密性を有することが必要である。
本発明において、工程Ａでは高温の製鋼スラグに散水が行われ、スラグを冷却するとともに水蒸気を発生させる。散水方法は任意であり、例えば、多孔ノズルからシャワー状やスプレー状に散布したり、ミスト状態で散布する方法などが適用できる。スラグへの散水量は、装入スラグの温度と量、発生させる蒸気量等を考慮し、容器内のスラグ表面温度が５００℃程度となるように制御すれば、工程Ｂでのエージングに好適な条件となる。
次いで、工程Ｂでは、前記工程Ａでの散水により発生した蒸気を、散水により冷却された製鋼スラグと接触させてエージング処理を行うが、本発明では、工程Ａとこの工程で発生した蒸気を用いる工程Ｂを異なる場所で行う。これにより、製鋼スラグを適切に温度管理することができ、最適な温度でエージング処理を行うことができる。また、工程Ｂは工程Ａで発生した蒸気で製鋼スラグを冷却することになり、工程Ｂの間に製鋼スラグから奪った熱で蒸気の温度が高くなり、過熱蒸気として回収できる。
【００１５】
本発明では、（a）精錬工程で生じた際のスラグ顕熱を利用して発生させた蒸気でエージング処理を行う（すなわち、外部からの熱エネルギー源を用いることなく蒸気エージングを行う）こと、（b）散水により蒸気を発生させる工程とこの蒸気を用いてエージング処理する工程を異なる場所で行うため、エージング処理の温度管理が容易であり、最適な温度条件で蒸気エージング処理を行うことができること、により製鋼スラグを短時間で効率的に且つ低コストに冷却およびエージング処理することができる。
また、エージング処理により水和反応する際の膨張でスラグが粒状に崩壊して細粒化するため、エージング処理後の破砕工程を軽減若しくは省略することができる。したがって、処理時間などのエージング処理条件を適宜選択することにより、製鋼スラグを粒状に崩壊させ、破砕工程を経ることなく粒状スラグを得ることができる。
【００１６】
本発明では、水和反応（エージング処理）には無効なスラグ高温域において、散水によりなるべく蒸気を大量に発生させ、スラグ温度が降下して水和反応（エージング処理）に最適温度範囲となった時に、その発生させた蒸気をスラグに接触させるように、工程Ａ，Ｂを次のような温度条件で行うことが好ましい。
すなわち、工程Ａでは、表面温度が７００℃以上、さらに好ましくは９００℃以上の製鋼スラグに散水を行って、１００℃以上、さらに好ましくは１５０℃以上の蒸気を発生させることが好ましい。また、工程Ｂでは、製鋼スラグが２００〜５００℃、さらに好ましくは４００〜５００℃の表面温度を有するうちに蒸気と接触させてエージング処理を行うことが好ましい。以上のような温度条件を採用することにより、特に効率的且つ経済的なスラグ処理が可能となる。
【００１７】
表面温度が７００℃以上、好ましくは９００℃以上の製鋼スラグに散水することで、１００℃以上の高温の蒸気を安定して発生させることができる。また、蒸気が接触する際の製鋼スラグの温度がある程度高い方が、効率的なエージング処理を行うことができ、このため製鋼スラグが２００〜５００℃の表面温度を有するうちに蒸気と接触させてエージング処理を行うことで処理効率を高めることができる。
図１は、常温〜７００℃の炉内で水蒸気を流して、スラグにエージングを施した場合のスラグの表面温度と、蒸気エージングによる膨張抑制の効果（水蒸気エージングを０．５時間、２時間、２４時間実施した後のスラグの膨張率）との関係を調べたものである。スラグの膨張率は、ＪＩＳ  Ａ  ５０１５「道路用鉄鋼スラグ」付属書２に記載の鉄鋼スラグの水浸膨張試験方法で測定した。
【００１８】
製鋼スラグに含まれる遊離ＣａＯ相は、エージング処理において水（蒸気）と反応してＣａ（ＯＨ）２となるが、この反応は、図１に示すようにスラグ表面温度が４００℃程度までは温度が高いほど反応速度が速くなり、エージングが進む。しかし、これよりも高温になると今度は逆にＣａ（ＯＨ）２が分解して、ＣａＯとＨ２Ｏになるため、４００℃以上、特に５００℃超ではＣａＯの水和反応は遅くなり始め、６００℃以上になると水和反応は起きなくなる。したがって、蒸気と接触してＣａＯの水和反応を促進するには、スラグ表面温度が２００〜５００℃程度が好適となる。
したがって、水和反応に無効なスラグ表面温度が７００℃以上のできるだけ高い温度のうちに散水して蒸気を発生させ、スラグ表面温度が２００〜５００℃でスラグと蒸気を接触させて水和反応を促進する方法が、最も効率的にスラグの保有する熱を利用していることになる。
また、高温の蒸気を発生させるという点からは、散水によるスラグの冷却は、スラグ表面温度５００℃以上で完了させることが好ましい。
以上のような水和反応促進効果は、遊離ＣａＯ相のみならず、遊離ＭｇＯ相に対しても有効である。
【００１９】
本発明法では、処理容器内の蒸気を熱源用流体として回収することが好ましく、これによりスラグ顕熱を効率的に回収でき、製鉄所のエネルギー効率を高め且つＣＯ２ガス発生量を削減することができる。
処理容器から取り出された蒸気は、適宜な熱源用流体として利用することができ、例えば、原料・燃料・副原料・廃棄物等の乾燥・予熱用熱源、給湯機用熱源、蓄熱材への供給熱源、吸着式冷凍機の再生用熱源、炭酸ガスその他の吸着装置の吸着材再生熱源などとして利用することができる。
【００２０】
次に、上述した（イ）〜（ハ）として例示した本発明の具体的な形態について説明する。
図２は、上述した（イ）の形態に関するものであり、処理容器として回転式の筒状処理容器（回転ドラム）を用いた本発明法の一実施形態を模式的に示すものである。
この筒状処理容器１は、一端側にスラグ装入部２、他端側にスラグ取出部３と蒸気取出部４を備えるとともに、一端側から他端側に向かって下向きに傾斜し、筒軸を中心に回転可能である。この筒状処理容器１の基本構造は、所謂ローターキルンなどの構造と同様であり、筒状処理容器１内に装入された材料（スラグ）は、長手方向で傾斜した筒状処理容器が回転することにより、容器長手方向で順次移送される。筒状処理容器１内のスラグ移送方向上流部には、散水機構５が設置されている。
【００２１】
なお、筒状処理容器１によるスラグの処理は、（a）製鋼スラグをバッチ式に装入・取出する方式、（b）製鋼スラグの装入・取出を適当な時間間隔で行い、処理容器内にスラグを滞留させる方式、（c）製鋼スラグの装入を適当な時間間隔で行うとともに、製鋼スラグの取出を連続的に行う方式、（d）製鋼スラグの装入を連続的に行うとともに、製鋼スラグの取出を適当な時間間隔で行う方式、（e）製鋼スラグの装入・取出を連続的に行う方式、のうちいずれでもよい。これらのうち（a）以外の方式は、後から装入した製鋼スラグに散水して発生した蒸気が、その前に装入した製鋼スラグのエージング処理（遊離ＣａＯの水和反応）に利用される。
【００２２】
本実施形態では、回転する筒状処理容器１のスラグ装入部２から容器内に高温の製鋼スラグＳaが装入される。この製鋼スラグＳaは、精錬工程で生じた際の顕熱を保有した高温状態のスラグであれば、溶融スラグ、部分凝固スラグ、凝固スラグのいずれであってもよい。筒状処理容器１が回転しているので、装入された製鋼スラグＳaの容器内壁への付着が防止される。筒状処理容器１の回転速度は任意であり、例えば２〜５回転／分程度でもよい。
【００２３】
筒状処理容器１内に装入された高温の製鋼スラグＳaには、散水機構５から散水がなされ、この散水により蒸気が発生する。これが本発明の工程Ａである。散水で発生した蒸気は、処理容器内をスラグ移送方向下流側に流れ、一方、散水によりある程度の温度まで冷却・降温した製鋼スラグＳaも、容器長手方向で順次移動する。この移動中の製鋼スラグに、同じ方向に流れる前記蒸気が接触し、両者の間で熱交換がなされるとともに、蒸気によりスラグ中の遊離ＣａＯが水和反応を生じるエージング処理がなされる。これが本発明の工程Ｂである。この際、筒状処理容器の回転によりスラグが撹拌されるので、蒸気との接触が促進され、遊離ＣａＯの水和反応が効率的に生じることになる。なお、本実施形態を含む本明細書に記載の実施形態では、工程Ａ（散水冷却の開始前、散水冷却中、散水冷却後を含む）におけるスラグを“スラグＳa”、工程Ｂ（エージング処理の開始前、エージング処理中、エージング処理後を含む）におけるスラグを“スラグＳb”と呼ぶ。
また、水和反応する際の体積膨張（密度の低下による体積膨張）によりスラグが砕け（崩壊する）、新しい遊離ＣａＯがスラグ表面に露出して蒸気と接触し、さらに水和反応が進み、スラグは徐々に砕けて細粒化が進む。このように製鋼スラグＳbはエージング処理により徐々に細粒化するため、散水後における製鋼スラグの処理容器内での滞留時間（エージング処理時間）を適宜調整することにより、製鋼スラグＳbを十分に細粒化し、エージング処理後の破砕工程を省略することができる。
【００２４】
筒状処理容器１内でのエージング処理を終えたスラグＳbは、スラグ取出部３から取り出されるとともに、蒸気は蒸気取出部４から取り出され、必要に応じて熱源用流体として利用される。
本実施形態においても、さきに述べたような理由から、表面温度が７００℃以上、好ましくは９００℃以上の製鋼スラグに散水を行って１００℃以上、好ましくは１５０℃以上の蒸気を発生させ、製鋼スラグが２００〜５００℃、好ましくは４００〜５００℃の表面温度を有するうちに蒸気と接触させてエージング処理を行うことが好ましい。
【００２５】
図３は、筒状処理容器１（回転ドラム）を用いたより具体的な実施形態を示すものである。この実施形態では、筒状処理容器１のスラグ装入部２の前面に、バッチ装入用のホッパー部６が設けられている。このホッパー部６の入口側には蓋６００が、また、前記スラグ装入部２と連通した出口側には開閉ゲート６１０が、それぞれ設けられている。スラグ取出部３には開閉ゲート３００が設けられ、また、蒸気取出部４には、蒸気管４００が接続されている。また、スラグ装入部２側の容器端部から容器内に散水用配管５００が導かれ、散水機構５に接続されている。
このような実施形態では、ホッパー部６に所定量の製鋼スラグＳaを装入後、ホッパー部６の蓋６００を閉じ、その後、開閉ゲート６１０を開き、ホッパー部６内の製鋼スラグＳaの全量を、スラグ装入部２から処理容器内に装入する。装入された製鋼スラグＳaには散水機構５から散水され、発生した蒸気により、さきに述べたようなエージング処理がなされる。エージング処理が完了した製鋼スラグＳbと蒸気が、スラグ取出部３と蒸気取出部４からそれぞれ取り出される。
【００２６】
なお、この実施形態では、蒸気取出部４の排気口４０１が処理容器径方向の軸心近くに設けられ、処理容器内のスラグＳbが常に排気口４０１を覆うようにしてある。これにより、処理容器内の蒸気はスラグＳbの中を通って排気口４０１から排出されるので、スラグとの熱交換により蒸気温度を高めることができ、より高温の蒸気を回収することができる。なお、前記排気口４０１にはスラグ侵入防止用のネット（図示せず）が設けられる。
以上のような（イ）の形態のスラグ処理方法では、処理容器内で移送中のスラグに対して、散水とこれにより生じた蒸気によるエージング処理を連続的に施すことにより短時間でＣａＯの水和反応を進行させてエージングを終了することができる。
【００２７】
図４は、上述した（ロ）の形態に関するものであり、本発明法の一実施形態を模式的に示すものである。
このスラグ処理の形態では、処理容器X1と処理容器X2を用い、製鋼スラグを処理容器X1、処理容器X2の順に移動させて、処理容器X1内で工程Ａ、処理容器X2内で工程Ｂを順次行う。そして、処理容器X1内での後行チャージの製鋼スラグに対する工程Ａで発生した蒸気を処理容器X2内に導入し、処理容器X2内での先行チャージの製鋼スラグに対する工程Ｂに用いる。
【００２８】
前記処理容器X1は、本実施形態では、図２の筒状処理容器と同様の筒状回転ドラム式の容器で構成されている。この処理容器X1は、一端側にスラグ装入部２f、他端側にスラグ取出部３fと蒸気取出部４fを備えるとともに、一端側から他端側に向かって下向きに傾斜し、筒軸を中心に回転可能である。この処理容器X1の基本構造は、所謂ローターキルンなどの構造と同様であり、処理容器X1内に装入された材料（スラグ）は、長手方向で傾斜した処理容器が回転することにより、容器長手方向で順次移送される。処理容器X1内のスラグ移送方向上流部には、散水機構５fが設置されている。
【００２９】
前記スラグ装入部２fには開閉ゲート６１０fが、スラグ取出部３fには開閉ゲート３００fが設けられ、また、蒸気取出部４fには、蒸気配管７の一端が接続されている。また、スラグ装入部２f側の容器端部から容器内に散水用配管５００fが導かれ、散水機構５fに接続されている。
前記処理容器X2は、本実施形態ではタンク式の容器で構成され、上蓋２０を開放することによりスラグの出し入れを行うことができる。容器の底部に蒸気導入部８が設けられ、この蒸気導入部８に前記蒸気配管７の他端が接続されている。また、処理容器X2の上部には蒸気取出部９が設けられ、この蒸気取出部９に蒸気管９０が接続されている。
【００３０】
なお、処理容器X1によるスラグの処理は、（a）製鋼スラグをバッチ式に装入・取出する方式、（b）製鋼スラグの装入・取出を適当な時間間隔で行い、処理容器内には常にスラグを滞留させる方式、（c）製鋼スラグの装入を適当な時間間隔で行うとともに、製鋼スラグの取出を連続的に行う方式、（d）製鋼スラグの装入を連続的に行うとともに、製鋼スラグの取出を適当な時間間隔で行う方式、（e）製鋼スラグの装入・取出を連続的に行う方式、のうちいずれでもよい。
【００３１】
本実施形態では、回転する処理容器X1のスラグ装入部２fから容器内に高温の製鋼スラグＳaが装入される。この製鋼スラグＳaは、精錬工程で生じた際の顕熱を保有した高温状態のスラグであれば、溶融スラグ、部分凝固スラグ、凝固スラグのいずれであってもよい。処理容器X1が回転しているので、装入された製鋼スラグＳaの容器内壁への付着が防止される。処理容器X1の回転速度は任意であり、例えば２〜５回転／分程度でもよい。
処理容器X1内に装入された高温の製鋼スラグＳaには、散水機構５fから散水がなされ、この散水により蒸気が発生する。これが本発明の工程Ａである。この散水で発生した蒸気は蒸気取出部４fから取り出され、蒸気配管７により処理容器X2に送られる。
【００３２】
処理容器X2には、すでに処理容器X1内で工程Ａの散水冷却がなされた先行チャージの製鋼スラグが入れられており、この処理容器X2内に、前記処理容器X1内での後行チャージの製鋼スラグに対する工程Ａで発生した蒸気が、上記のように蒸気配管７を通じて導入され、この蒸気によるエージング処理が行われる。これが本発明の工程Ｂである。
蒸気導入部８から処理容器X2内に導入された蒸気は、製鋼スラグＳb内を通って蒸気取出部９から蒸気管９０に排出され、必要に応じて熱源用流体として利用される。この実施形態でも、スラグとの熱交換により蒸気温度を高めることができ、より高温の蒸気を回収することができる。
【００３３】
処理容器X2内でのエージング処理を終えた製鋼スラグＳbは、容器から取り出される。一方、処理容器X1で散水冷却を終えた後行チャージの製鋼スラグＳaは、スラグ取出部３fから取り出され、適当な搬送・装入手段により処理容器X2に搬送・装入されるとともに、次のチャージの高温状態の製鋼スラグＳaが処理容器X1に装入され、処理容器X1，X2において、上述したような処理（工程Ａ，Ｂ）繰り返される。
なお、処理容器X2内でのエージング処理の原理や作用効果、工程Ａ，Ｂでの好ましい温度条件などは、図２および図３の実施形態で述べたことと同様である。
【００３４】
図５は、上述した（ハ）の形態に関するものであり、本発明法の一実施形態を模式的に示すものである。
このスラグ処理の形態では、処理容器Xa，Xbを用い、各処理容器Xa，Xb内でそれぞれ工程Ａと工程Ｂを順次行うとともに、同時期に一方の処理容器XaまたはXbにおいて工程Ａを、他方の処理容器XbまたはXaにおいて工程Ｂをそれぞれ行うようにする。そして、一方の処理容器XaまたはXb内での工程Ａで発生した蒸気を、他方の処理容器XbまたはXaに導入する。
【００３５】
各処理容器Xa，Xbは、本実施形態ではタンク式の容器で構成され、上蓋２０a，２０bを開放することによりスラグの出し入れを行うことができる。各処理容器Xa，Xbの上部には、容器内に散水を行うための散水ノズル２１a，２１bが設けられている。また、各処理容器Xa，Xb底部には蒸気導入部２２a，２２bが、上部には蒸気取出部２３a，２３bが、それぞれ設けられている。処理容器Xaの蒸気導入部２２aと処理容器Xbの蒸気導入部２２bには、蒸気配管２４の各端部が接続され、この蒸気配管２４で連絡されている。また、蒸気取出部２３a，２３bには、それぞれ蒸気管２７a，２７bが接続され、これら蒸気管２７a，２７bには、それぞれ開閉弁Ｖ１，Ｖ４が設けられている。
【００３６】
蒸気配管２５の各端が、前記開閉弁Ｖ１から蒸気取出部２３aまでの間の蒸気管２７aの管部と、前記開閉弁Ｖ４から蒸気取出部２３bまでの間の蒸気管２７bの管部にそれぞれ接続され、両管部を連絡している。さらに、蒸気配管２６の各端が、蒸気配管２４の途中と蒸気配管２５の途中にそれぞれ接続され、両蒸気配管２４，２５を連絡している。
蒸気配管２５において、蒸気配管２６の接続部の両側の管部２５a，２５bにそれぞれ開閉弁Ｖ２，Ｖ５が設けられ、また、蒸気配管２４において、蒸気配管２６の接続部の両側の管部２４a，２４bにそれぞれ開閉弁Ｖ３，Ｖ６が設けられている。
【００３７】
本実施形態では、各処理容器Xa，Xb内にそれぞれ製鋼スラグＳaを装入し、それぞれの処理容器Xa，Xb内で工程Ａと工程Ｂを順次行うものであるが、同時期に一方の処理容器XaまたはXbにおいて工程Ａを、他方の処理容器XbまたはXaにおいて工程Ｂをそれぞれ行うようにする。処理容器Xa，Xbに装入される製鋼スラグＳaは、精錬工程で生じた際の顕熱を保有した高温状態のスラグであれば、溶融スラグ、部分凝固スラグ、凝固スラグのいずれであってもよい。
【００３８】
図５に示す状態では、処理容器Xa内では製鋼スラグＳaに散水ノズル２１aから散水（工程Ａ）が行われている。一方、処理容器Xb内には、前記処理容器Xa内での工程Ａで生じた蒸気が導入され、製鋼スラグＳbのエージング処理（工程Ｂ）が行われている。この時は、開閉弁Ｖ１，Ｖ５，Ｖ３が閉、開閉弁Ｖ２，Ｖ６，Ｖ４が開となり、処理容器Xa内で発生した蒸気は、蒸気管２７a，蒸気配管２５の管部２５a，蒸気配管２６，蒸気配管２４の管部２４bを経由して蒸気導入部２２ｂから処理容器Xb内に導入される。この蒸気は、スラグ内を通って蒸気取出部２３bから蒸気管２７bに排出され、必要に応じて熱源用流体として利用される。この実施形態でも、スラグとの熱交換により蒸気温度を高めることができ、より高温の蒸気を回収することができる。
【００３９】
処理容器Xa内での工程Ａ，処理容器Xb内ので工程Ｂが完了した段階で、処理容器Xbの製鋼スラグＳbを排出し、同容器に新たな高温の製鋼スラグＳaを装入し、今度は、処理容器Xb内で製鋼スラグＳaに散水ノズル２１bから散水（工程Ａ）が行われ、処理容器Xa内では、前記処理容器Xb内での工程Ａで生じた蒸気が導入され、製鋼スラグＳbのエージング処理（工程Ｂ）が行われる。この時は、開閉弁Ｖ４，Ｖ２，Ｖ６が閉、開閉弁Ｖ５，Ｖ３，Ｖ１が開となり、処理容器Xb内で発生した蒸気は、蒸気管２７b，蒸気配管２５の管部２５b，蒸気配管２６，蒸気配管２４の管部２４aを経由して蒸気導入部２２aから処理容器Xa内に導入される。この蒸気は、スラグＳb内を通って蒸気取出部２３aから蒸気管２７aに排出され、必要に応じて熱源用流体として利用される。
以上を繰り返すことにより、製鋼スラグを移動させることなく、本発明の工程Ａ，Ｂを行うことができる。
なお、各処理容器内でのエージング処理の原理や作用効果、工程Ａ，Ｂでの好ましい温度条件などは、図２および図３の実施形態で述べた内容と同様である。
【００４０】
本発明法により処理されたスラグは適宜な用途に利用することができ、例えば、エージング処理により十分に細粒化したものについては、水和硬化物等の骨材やセメント混和材などに利用できる。
本発明法では、溶融スラグをそのまま処理することも可能であるが、スラグのハンドリング性や水蒸気爆発の防止などの面で、溶融スラグをある程度冷却し、非溶融状態の高温スラグとした上で、上述したようなスラグ処理を行った方が有利な場合がある。
溶融スラグを非溶融状態の高温スラグとするには、一般的に行われている溶融スラグをスラグ処理ヤードに放流して冷却する方法、溶融スラグをパン内に入れて冷却する方法、などの方法を適用でき、これらの場合、スラグ表面がある程度凝固し、未だ高温（好ましくは表面温度が７００℃以上）のうちにショベルで崩し、本発明を実施する処理容器に装入すればよい。
【００４１】
一方、溶融スラグを非溶融状態の高温スラグとするのに、下記（i）または（ii）の方法を採ることにより、溶融スラグを効率的に冷却処理でき、しかもハンドリングが容易な板状または細片状の高温スラグにすることができるので、特に好ましい。
（i）溶融スラグを回転する冷却ドラムに接触させて冷却し、板状、柱状または細片状の高温スラグとして排出するスラグ冷却処理装置を用い、溶融した製鋼スラグを冷却処理する。
（ii）溶融スラグを回転する１対の冷却ドラムで圧延しつつ冷却し、板状、柱状または細片状の高温スラグとして排出するスラグ冷却処理装置を用い、溶融した製鋼スラグを冷却処理する。
そして、以上のような（i）または（ii）の方法で冷却処理された高温の製鋼スラグに対して、上述したような本発明法によるスラグ処理を施すものである。また、上記（i）、（ii）の方法は、スラグの目的・用途に応じて所定の粒径を得ようとする場合にも有効である。
【００４２】
まず、上記（i）のスラグの冷却処理法について説明する。
この冷却処理法では、例えば、図６（装置を模式的に示す正面図）に示すように、水平方向で並列し、対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する１対の冷却ドラム１０a，１０bを備えたスラグ冷却処理装置を用いる。
前記冷却ドラム１０a，１０bは、駆動装置（図示せず）により上記の回転方向に回転駆動する。冷却ドラム１０a，１０bの内部には、冷媒を通すための流路を有する内部冷却機構（図示せず）が設けられ、この内部冷却機構に対する冷媒供給部と冷媒排出部がドラム軸の各端部に各々設けられている。なお、冷媒には一般に水（冷却水）が用いられるが、他の流体（液体または気体）を用いてもよい。
【００４３】
この方式では、１対の冷却ドラム１０a，１０bの上部外周面間に上方（図中、１１はスラグ鍋、１２はスラグ樋）から溶融スラグＳが供給され、スラグ液溜まりｇが形成される。このスラグ液溜まりｇから、回転する冷却ドラム１０a，１０bの表面に付着することで溶融スラグＳが持ち出され、この溶融スラグＳは冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または表層のみ凝固した状態）まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から剥離し、板状などの高温スラグＳxとして回収される。冷却ドラム面から剥離したスラグＳxは搬送コンベア１３で搬送され、スラグバケット１４に収容される。
なお、スラグＳxを搬送コンベア１３からスラグバケット１４などに払い出す際には、必要に応じて、スラグＳxを適当な手段で粗破砕してもよい。
【００４４】
また、図７（装置を模式的に示す正面図）に示すような冷却ドラム１０a，１０bの上方に堰を有する冷却処理装置を用いてもよい。この冷却処理装置は、１対の冷却ドラム１０a，１０bの上方に各々冷却ドラム１５a，１５bからなる堰１６を設け、これら１対の冷却ドラム１０a，１０bの上部外周面間と１対の冷却ドラム１５a，１５b（堰１６）間にスラグ液溜まり部Ｇを形成する。前記冷却ドラム１５a，１５bは、下部外周面が反スラグ液溜まり部Ｇ方向に回転する回転方向を有する。各冷却ドラム１５a，１５bと冷却ドラム１０a，１０b間には、スラグ液溜まり部Ｇ内の溶融スラグＳが押し出される開口１８を有し、この開口１８からスラグが押し出されることにより、非溶融状態の高温スラグＳxが得られる。
【００４５】
前記冷却ドラム１０ａ，１０ｂおよび冷却ドラム１５a，１５b（堰１６）の幅方向の両端側には、スラグ液溜まり部Ｇの両端を塞ぐための堰板１７が、冷却ドラム１０ａ，１０ｂおよび冷却ドラム１５a，１５bの端面に接するようにして設けられている。この堰板１７は、適当な支持部材を介して装置本体（基体）に支持される。
なお、前記堰体１６は、冷却ドラム１５a，１５bではなく、固定式の壁体で構成してもよい。
【００４６】
このような冷却処理装置では、１対の冷却ドラム１０a，１０bの上部外周面間と１対の冷却ドラム１５a，１５b（堰１６）間にスラグ液溜まり部Ｇを形成することで、スラグ液溜まり部Ｇでの溶融スラグの滞留時間を長くできるので、溶融スラグの冷却を効果的に促進させることができ、適切に冷却されたスラグを開口１８から押し出すことができる。また、本実施形態のように堰１６を、下部外周面が反スラグ液溜まり部Ｇ方向に回転する回転方向を有する冷却ドラム１５a，１５bで構成することにより、溶融スラグの冷却をより効果的に促進することができ、厚肉のスラグ凝固体をより安定的に得ることができる。
【００４７】
また、図７に示すような冷却ドラム１５a，１５b（堰１６）を有する冷却処理装置において、冷却ドラム１５a，１５bの外周面に溝を設け、柱状または細片状（塊状）の高温スラグが得られるようにしてもよい。図８および図９（装置の一部を模式的に示す正面図および側面図）は、そのような冷却処理装置の一例を示すもので、冷却ドラム１５a，１５bの外周面に複数の環状溝１５０をドラム長手方向で間隔的に形成するともに、これら環状溝１５０の底面をドラム周方向で凹凸状（歯車状）に構成し、冷却ドラム１５a，１５bの外周面を冷却ドラム１０ａ，１０ｂの外周面に当接させることで、環状溝１５０により孔型状の開口１８が形成されるようにしたものである。この実施形態では、環状溝１５０の底面の凹部により開口１８が間欠的に大きくなる。
【００４８】
本実施形態では、環状溝１５０で形成される複数の孔型状の開口１８からスラグＳxが押し出される。このスラグＳxは、環状溝１５０の底面の凹部により開口１８が間欠的に大きくなるので、塊状部ｂが数珠状に連なるような形状で押し出される。このような形状のスラグＳxは、冷却ドラム１０ａ，１０ｂから剥離した後、自重によって塊状に分離するか、或いは小さい外力により簡単に塊状に分離する。
なお、図９では、環状溝１５０の底面に周方向に形成される凹凸を省略してあるが、底面の凸部位置を仮想線で示してある。
【００４９】
また、図１０（装置を模式的に示す正面図）に示すように、冷却処理装置は単一の冷却ドラムを備えたものでもよい。この冷却処理装置は、冷却ドラム１０と、冷却ドラム径方向の一方の側に配置される樋１９を有している。この樋１９は、その先端部が冷却ドラム１０のドラム面１００に接するか若しくは近接するように設けられ、樋１９の先端部分とドラム面１００とによりスラグ液溜まり部Ｇを形成し、冷却ドラム１０の回転に伴い、スラグ液溜まり部Ｇ内の溶融スラグＳがドラム面１００に付着して持ち出されるようにしてある。スラグ液溜まり部Ｇを形成するために、樋１９の先端部分は上側（水平状）に屈曲ないし湾曲した受け皿状の形態を有するとともに、樋１９の先端部が下部ドラム面に接するか若しくは近接している。
【００５０】
また、スラグ液溜まり部Ａを形成する樋の先端部分の側壁１９０は、溶融スラグＳを保持するために、所定の高さを有している。
前記冷却ドラム１０は、駆動装置（図示せず）により、その上部ドラム面が反樋方向に回転するように回転駆動する。冷却ドラム１０の内部には、冷媒を通すための流路を有する内部冷却機構（図示せず）が設けられ、この内部冷却機構に対する冷媒供給部と冷媒排出部がドラム軸の各端部に各々設けられている。なお、冷媒には一般に水（冷却水）が用いられるが、他の流体（液体または気体）を用いてもよい。
樋１９の先端部は、ドラム面１００に接してもよいし、小さい間隙を形成してドラム面１００に近接させてもよい。後者の場合には、熱膨張を考慮して溶融スラグＳが漏れない程度の隙間をもって近接させることが好ましいが、溶融スラグＳの漏れを確実に防止するため、その間隙部分に対して樋１９の下方に設けられたガス噴射手段３０からパージガスを噴射することが好ましい。
【００５１】
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、樋１９に供給された溶融スラグＳはスラグ液溜まり部Ｇに流入し、ここで適当な時間滞留することで冷却された後、冷却ドラム１０のドラム面１００に付着して持ち出され、ドラム面１００に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または片面若しくは両面の表層のみが凝固した状態）まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離し、冷却ドラム径方向の他方の側に排出される。
【００５２】
以上のような単一の冷却ドラム１０を有する冷却処理装置では、冷却ドラム１０に溶融スラグＳによる大きな落下荷重がかからないため、冷却ドラム１０を損耗させることなく溶融スラグＳを大量処理することができる。また、単一の冷却ドラム１０のドラム面１００から剥離した冷却処理済みのスラグＳxが一方向に排出されるので、冷却処理済みスラグの取り扱い・後処理などが容易である。
なお、単一の冷却ドラム１０を有する冷却処理装置は、適当な高さの樋１９から冷却ドラム１の上部ドラム面に溶融スラグＳを供給する方式、スラグ液溜まり部Ｇを形成することなく、溶融スラグＳが樋１９の先端部からドラム面１００に直接供給されるようにする方式、などを適用してもよい。
【００５３】
次に、上記（ii）のスラグの冷却処理方法について説明すると、この冷却処理法では、例えば、図１１（装置を模式的に示す正面図）に示すように、水平方向で間隙６８を有して並列し、対向する外周部分が下向きに回転する回転方向を有する１対の冷却ドラム６０a，６０bを備えた冷却処理装置を用い、１対の冷却ドラム６０a，６０bの上部外周面間に溶融スラグを供給してスラグ液溜まりｇを形成し、このスラグ液溜まりｇ内の溶融スラグまたは／およびスラグ液溜まりｇに流入途中の溶融スラグを冷却手段６１で冷却するとともに、スラグ液溜まりｇから間隙６８内に流入する溶融スラグを１対の冷却ドラム６０a，６０bで冷却しつつ圧延し、少なくとも表層が凝固したスラグを間隙６８から下方に抜き出す。なお、本タイプの冷却処理方法において、１対の冷却ドラム６０a，６０bでスラグを圧延するとは、冷却ドラム６０a，６０bの間隙６８から少なくとも表面が凝固した状態でスラグを下方に抜き出すことを指す。
【００５４】
前記冷却ドラム６０ａ，６０ｂは、駆動装置（図示せず）により上記の回転方向に回転駆動する。前記冷却ドラム６０ａ，６０ｂの内部には、冷媒を通すための流路を有する内部冷却機構（図示せず）が設けられ、この内部冷却機構に対する冷媒供給部と冷媒排出部がドラム軸の各端部に各々設けられている。なお、冷媒には一般に水（冷却水）が用いられるが、他の流体（液体または気体）を用いてもよい。
【００５５】
冷却ドラム幅方向の両端側には、冷却ドラム６０ａ，６０ｂの上部外周面間に形成される断面Ｖ溝状の凹部（スラグ液溜まりＧが形成される凹部）の両端を塞ぐための堰板６７が、冷却ドラム６０ａ，６０ｂの端面に接するようにして設けられている。この堰板６７は、適当な支持部材を介して装置本体（基体）に支持される。
１対の冷却ドラム６０ａ，６０ｂの下方には、冷却ドラム６０ａ，６０ｂに冷却されつつ圧延されて間隙６８から抜き出されたスラグＳxを受け取り、搬送するための搬送コンベア６４が配置されている。
【００５６】
冷却ドラム６０ａ，６０ｂの上側には、スラグ液溜まりＡ内の溶融スラグＳまたは／およびスラグ液溜まりＡに流入途中の溶融スラグＳを冷却するための冷却手段６１が設けられている。この冷却手段６１は、例えば、溶融スラグＳに流体または／および粉体を供給する手段で構成することができる。
また、必要に応じて、冷却ドラム６０ａ，６０ｂと搬送コンベア６４との間に、冷却ドラム６０ａ，６０ｂの間隙６８から抜き出されたスラグＳxを冷却するための冷却装置６５を設けることができる。この冷却装置６５は、例えば、スラグＳxに水や空気などの冷却用流体を吹き付けるノズルなどにより構成できる。
【００５７】
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、対向する外周部分が下向きに回転する冷却ドラム６０ａ，６０ｂの上部外周面間（断面Ｖ溝状の凹部）に溶融スラグＳが供給され、スラグ液溜まりｇが形成される。このスラグ液溜まりｇ内の溶融スラグＳまたは／およびスラグ液溜まりｇに流入途中の溶融スラグＳが冷却手段６１で冷却されるとともに、スラグ液溜まりＡから間隙ｇ内に流入する溶融スラグＳが１対の冷却ドラム６０ａ，６０ｂで冷却されつつ圧延される。この圧延により、粘性のある溶融スラグＳが冷却ドラム幅方向で展伸され、効率的な冷却を行うことができる。
以上のような冷却手段６１で冷却され、さらに冷却ドラム６０ａ，６０ｂにより冷却された溶融スラグＳは、少なくとも表層が凝固した板状のスラグＳxとして間隙６８から下方に抜き出される。このスラグＳxは、必要に応じて冷却装置６５でさらに冷却される。
【００５８】
図１２は、冷却ドラムを備えた上記冷却処理装置を用いた本発明の一実施形態を示すもので、冷却処理装置として図１０に示すような単一の冷却ドラム１０を備えたものを利用したものである。この実施形態は、先に述べた（イ）の形態に属するものである。
冷却処理装置Ｍは、冷却ドラム１０のドラム面１００に付着した溶融スラグＳを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール４０を有するものであり、特に粘度が高い溶融スラグの冷却処理に好適なものである。展伸ロール４０は、その外周面が、冷却ドラム１０のドラム面１００との間で所定の間隔を形成するようにして、支持アーム（図示せず）に回転自在に支持されている。
【００５９】
冷却ドラム１０のスラグ排出側には、冷却ドラム１０から剥離し、搬送コンベア１３で搬送中のスラグＳａ、さらには冷却ドラム１０に付着したスラグや展伸ロール４０のロール面に水ミストｍを噴射して冷却するためのミスト供給手段４１が設けられ、ここで散水冷却（工程Ａ）がなされる。
散水冷却されたスラグを充填してエージング処理（工程Ｂ）するための充填槽４２が設けられるとともに、前記搬送コンベア１３から払い出されたスラグＳaを充填槽４２に搬送・装入するためのバケット式のコンベア４３が設けられている。前記充填槽４２は、頂部側からスラグおよび蒸気が装入され、底部側からスラグ・蒸気が取り出される。
冷却処理装置Ｍから充填槽４２までが遮蔽体４４で覆われ、この遮蔽体４４と充填槽４２の全体が実質的な処理容器を構成している。
【００６０】
本実施形態では、図１０に記載したようにして冷却処理装置Ｍにより溶融スラグＳが冷却され、この冷却処理装置Ｍから排出されたスラグＳaに対してミスト供給手段４１から散水（水ミストの噴射）され、工程Ａが行われる。この
ようにして散水冷却されたスラグＳaは、コンベア４３により充填槽４２内にその頂部から装入されるとともに、前記工程Ａで発生した蒸気も、頂部から充填槽４２内に流入する。充填槽４２内ではスラグ内を蒸気が通過する過程でエージング処理がなされ、工程Ｂが行われる。
【００６１】
本発明法を実施するに当たって、溶融スラグの顕熱を効率的に熱回収することは、省エネルギーや排出ＣＯ２の削減の観点から特に好ましい。
図６〜図１１に示すような冷却ドラムでスラグを冷却する場合、冷却ドラムに冷媒を使用することが冷却ドラムの耐久性等の観点から好ましく、その冷媒には一般に水が用いられる。この水は循環使用されるが、冷却ドラムにおいてスラグからの抜熱により水温が上昇する。したがって、水冷式の冷却ドラムを通過した冷却水（熱水）の一部を、本発明法で行う工程Ａの散水に用いれば、スラグ顕熱を回収する上で有利になる。
【００６２】
図１３は、その実施形態を示すもので、４５は冷却ドラム１０a，１０bに冷却水を循環させるための循環管路であり、この循環管路４５に散水用配管５００が接続され、冷却ドラム１０ａ，１０ｂを通過した冷却水の一部が散水用配管５００を通じて、本発明法を行う処理容器Ｄに導かれ、散水機構５からスラグに散水（本発明の工程Ａ）されるようにしている。
このように冷却ドラム１０a，１０bの冷却水の一部を取り出して、本発明の工程Ａの散水に利用することにより、循環管路４５の冷却水には常に補給水が入り（図中、４６は冷却水の補給タンク、４７は冷却水の冷却塔である）、水温が低下するため、冷却設備能力を小さくすることができる。
【００６３】
本発明法を適用するスラグは、発生ままのスラグ組成であってもよいし、改質によりスラグ組成を調整したものでもよい。
スラグを溶融段階で改質する方法については、例えば、スラグ中のｆ-ＣａＯ量の低減を目的とする場合には、空気、酸素富化空気、酸素ガスなどの酸素または酸素含有ガスを用いることができる。このようなガスを溶融スラグに供給するとスラグ中のＦｅＯが酸化され、これがｆ-ＣａＯと結びついて２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３を形成するので、スラグ中のｆ-ＣａＯ量が低下する。
また、例えば、珪砂やフライアッシュなどのＳｉＯ２源、アルミナレンガ屑などのＡｌ２Ｏ３源、酸化鉄粉や鉄鉱石粉などの酸化鉄源を溶融スラグに添加することにより、スラグ中のｆ-ＣａＯ量が低下する。
【実施例】
【００６４】
○実施例１
［本発明例］
（i）冷却処理工程
（a）本発明例１
転炉脱炭精錬（転炉出鋼温度：１６４０〜１６６０℃）で発生した塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］が３．８の溶融スラグ（１５ｔ）をスラグ鍋でスラグ処理ヤードに移送し、このヤードに放流した。数時間後、放冷により表面が凝固したスラグの全量をショベルで搬送し、図３に示すような筒状処理容器Ｄに装入した。このときのスラグ表面温度は１０００〜７００℃であった。
【００６５】
（b）本発明例２
図６に示すような冷却処理装置に対して図１２に示すような展伸ロール４０を付設した冷却処理装置Ｍを用い、転炉脱炭精錬（転炉出鋼温度：１６４０〜１６６０℃）で発生した塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］が３．８の溶融スラグ（１５ｔ）をスラグ鍋で前記冷却処理装置Ｍに搬送し、この装置で冷却処理した。この冷却処理装置Ｍの仕様および運転条件は以下のとおりである。
冷却ドラム１０ａ，１０ｂ：外径１．６ｍ×長さ（ドラム幅方向での長さ）３ｍ、水冷式
展伸ロール４０：外径０．３ｍ
冷却ドラム１０ａ，１０ｂ−展伸ロール４０間のギャップ：５ｍｍ
冷却ドラム１０ａ，１０ｂの回転速度：３ｒｐｍ
【００６６】
この冷却処理では、スラグ鍋１１内の溶融スラグを、スラグ樋１２を介して約１ｔ／ｍｉｎの供給速度で冷却ドラム１０ａ，１０ｂの上部外周面間の幅方向中央付近に約１２分間に亘り供給した。なお、スラグ鍋１１に混入した溶銑が冷却処理装置Ｍに供給されないようにするため、スラグ鍋１１中に溶融スラグＳが１／５程度残る段階で、冷却処理装置Ｍへの溶融スラグＳの供給を停止した。
冷却ドラム面に供給される溶融スラグＳは、粘性が高いために流動性に乏しく、しかも冷却ドラム１０ａ，１０ｂとの接触で急冷されるため、その供給位置ではドラム幅方向で１〜２ｍ程度しか広がらないが、展伸ロール４０により厚さが約１０ｍｍから５ｍｍに圧延された結果、冷却ドラム幅方向のほぼ全長に亘り展伸され、高い冷却効率で溶融スラグＳを冷却処理することができた。
冷却ドラム１０ａ，１０ｂから剥離し、搬送コンベア１３上に移る際のスラグＳxの表面温度を放射温度計で測定したところ、スラグ表面温度は７００〜９００℃であった。スラグＳxは搬送コンベア１３および他の搬送手段により、図３に示すような筒状処理容器Ｄに搬送・装入した。
【００６７】
（ii）本発明法による処理工程
上記本発明例１，２において、図３に示す筒状処理容器Ｄへのスラグの装入は、所定の時間間隔毎に行い、処理容器内に滞留するスラグの総量を２バッチ分の約２４〜３０ｔとして、この滞留量を維持して連続的に処理した。
筒状処理容器Ｄ内では、さきに図２，図３について説明したように、高温スラグに対する散水（工程Ａ）と発生した過熱蒸気によるエージング処理（工程Ｂ）を行った。筒状処理容器Ｄの仕様および処理条件は以下のとおりである。
・筒状処理容器のサイズ：内径３ｍ×長さ１０ｍ
・処理容器回転速度：１ｒｐｍ
・散水量：０．２ｍ３／ｔ
処理が完了して細粒化したスラグをスラグ取出部３から取り出すともに、過熱蒸気を蒸気取出部４から取り出し、熱源用流体として回収した。このときの過熱蒸気の温度は２００〜２８０℃であった。
本発明例１，２は、それぞれスラグの処理時間（処理容器内でのスラグの滞留時間）を変えて実施し、処理時間の影響を調査した。
【００６８】
（iii）処理済みスラグの特性
取り出された処理済みスラグをＪＩＳ法の水浸膨張試験に供し、膨張特性を評価した。本発明例１，２におけるスラグの処理時間（処理容器内でのスラグ滞留時間）とスラグ膨張率との関係を図１４に示す。未エージングの転炉脱炭精錬スラグの膨張率は５〜７％であったのに対して、本発明法を適用することにより、スラグ膨張率が効果的に低減したことが判る。スラグ処理時間が長いほどスラグ膨張率は低下し、スラグ処理時間が３０分で０．５％以下となり、５０分では０．１％以下まで低下する。
【００６９】
［比較例］
転炉脱炭精錬（転炉出鋼温度：１６４０〜１６６０℃）で発生した塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］が３．８の溶融スラグ（１５ｔ）をスラグ鍋でスラグ処理ヤードに移送し、このヤードに放流した。その後、散水して冷却した後、ジョークラッシャーで粒径４０ｍｍ以下に破砕した。
この冷却・破砕後のスラグに対して、現在一般的に行われている蒸気エージング処理を実施した。破砕後のスラグを図１５に示すような蒸気エージング装置に約１０００ｔ積み付け、底部に埋め込まれた配管から蒸気を流して、蒸気エージングを行った。この蒸気エージングでは、スラグを１００℃まで昇温させるのに６〜１０時間かかり、スラグ温度が１００℃に達した後、２４〜９６時間蒸気を流してスラグ温度１００℃を維持した。この蒸気エージング処理に必要な蒸気は、製鉄所内の設備（ＣＤＱ等）で製造した蒸気を利用した。
この比較例は、エージング処理時間を変えて実施し、処理時間の影響も調査した。蒸気エージング後のスラグをＪＩＳ法の水浸膨張試験に供し、膨張特性を評価した。スラグ温度が１００℃になってからの蒸気エージング日数とスラグ膨張率との関係を図１６に示す。これによれば、蒸気エージング日数が長くなるほどスラグ膨張率は低下するが、スラグ膨張率は蒸気エージング日数：３日でようやく０．５％以下となり、エージングに長い時間がかかることが判る。
【００７０】
○実施例２（本発明例３）
本発明例２で処理したのと同じ溶融スラグを、図１３に示すような設備で処理した。溶融スラグを、まず、冷却ドラム１０ａ，１０ｂを備えた冷却処理装置Ｍで冷却処理し、板厚５ｍｍ程度の板状に凝固させた後、筒状円筒容器Ｄに装入し、本発明法（工程Ａ，Ｂ）を実施した。その際、冷却ドラム１０ａ，１０ｂを通過した冷却水の一部を筒状円筒容器Ｄ内での散水に用いた。
蒸気を発生させるため、筒状処理容器Ｄ内でのスラグへの散水量は３０℃程度の水で２００ｋｇ／ｔ-slag（＝蒸気発生量）程度となるが、本実施例では、冷却処理装置Ｍの冷却ドラム１０ａ，１０ｂを通過した７０℃の冷却水を散水に利用したため、蒸気の発生量が２１０ｋｇ／ｔ-slagと５％増加した。
一方、冷却ドラム１０ａ，１０ｂの冷却水の一部を散水に利用するため、減少する水量を常温の水で補給するが、補給水の分だけ水温が低下するため、冷却塔での冷却能力に余裕ができ、このため冷却水量を１５０ｔ／Ｈから１３０ｔ／Ｈに低減することができた。
【００７１】
○実施例３（本発明例４）
図５に示すような２つの処理容器Xa，Xb（容積１５ｍ３）を備えた処理設備を用いて本発明法を実施した。各処理容器Xa，Xbは傾動可能な容器本体と蓋とから構成されている。
本発明例１の冷却処理工程で発生したスラグ表面温度が１０００℃程度のスラグ（１５t）を処理容器Xa，Xbに装入し、図５に関して説明した手順で本発明を実施した。各処理容器Xa，Xb内で行われた工程Ａでの散水量は、スラグ１ｔ当たり０．２ｍ３とし、スラグ表面温度が約５００℃となった時点で散水を停止した。また、各処理容器Xa，Xb内で行われた工程Ｂでの回収蒸気温度は２８０〜１８０℃であった。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】蒸気エージングを施したスラグの表面温度と、蒸気エージングによる膨張抑制の効果との関係を示すグラフ
【図２】筒状処理容器を用いた本発明法の一実施形態を模式的に示す説明図
【図３】筒状処理容器を用いた本発明法のより具体的な実施形態を示す説明図
【図４】処理容器X1,X2を用いた本発明法の一実施形態を示す説明図
【図５】処理容器Xa,Xbを用いた本発明法の一実施形態を示す説明図
【図６】本発明法を適用する非溶融状態の高温スラグを得るために好適な溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の一実施形態を模式的に示す正面図
【図７】本発明法を適用する非溶融状態の高温スラグを得るために好適な溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図８】本発明法を適用する非溶融状態の高温スラグを得るために好適な溶融スラグの冷却処理装置の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図９】図８に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図１０】本発明法を適用する非溶融状態の高温スラグを得るために好適な溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図１１】本発明法を適用する非溶融状態の高温スラグを得るために好適な溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図１２】冷却ドラムによるスラグの冷却処理を組み込んだ本発明の他の実施形態を示す説明図
【図１３】冷却ドラムによるスラグの冷却処理を組み込んだ本発明の他の実施形態を示す説明図
【図１４】実施例において、本発明例１，２でのスラグ処理時間（処理容器内でのスラグ滞留時間）とＪＩＳ法の水浸膨張試験によるスラグ膨張率との関係を示すグラフ
【図１５】実施例において、比較例の蒸気エージング処理方法を示す説明図
【図１６】実施例において、比較例での蒸気エージング日数とＪＩＳ法の水浸膨張試験によるスラグ膨張率との関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００７３】
X1，X2，Xa，Xb  処理容器
１  筒状処理容器
２，２f  スラグ装入部
３，３f  スラグ取出部
４，４f  蒸気取出部
５，５f  散水機構
６  ホッパー部
７  蒸気配管
８  蒸気導入部
９  蒸気取出部
１０，１０a，１０b  冷却ドラム
１１  スラグ鍋
１２  スラグ樋
１３  搬送コンベア
１４  スラグバケット
１５a，１５b  冷却ドラム
１６  堰
１７  堰板
１８  開口
１９  樋
２０  上蓋
２０a，２０b  上蓋
２１a，２１b  散水ノズル
２２a，２２b  蒸気導入部
２３a，２３b  蒸気取出部
２４  蒸気配管
２５  蒸気配管
２６  蒸気配管
２７a，２７b  蒸気管
３０  ガス噴射手段
４０  展伸ロール
４１  ミスト供給手段
４２  充填槽
４３  コンベア
４４  遮蔽体
４５  循環管路
４６  補給タンク
４７  冷却塔
６０a，６０b  冷却ドラム
６１  冷却手段
６４  搬送コンベア
６５  冷却装置
６６  スラグバケット
６７  堰板
６８  間隙
９０  蒸気管
１００  ドラム面
１５０  環状溝
１９０  側壁
３００，３００f  開閉ゲート
４００  蒸気管
４０１  排気口
５００，５００f  散水用配管
６００  蓋
６１０，６１０f  開閉ゲート
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６  開閉弁
Ｓ  溶融スラグ
Ｓa，Ｓb，Ｓx  スラグ
ｇ  スラグ液溜まり
Ｇ  スラグ液溜まり部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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