(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉から出湯されたスラグを貯留するタンディシュと、タンディッシュから注湯されたスラグを冷却固化する鋳型とを備えた廃棄物溶融スラグの鋳造設備であって、鋳型に徐冷部と急冷部とを形成すると共に、鋳型内のスラグを加圧するプレス機を設けたことを特徴とする廃棄物溶融スラグの鋳造設備。
【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、シュレッダーダスト、下水汚泥、あるいはそれらの焼却残渣等を溶融炉で溶融処理した場合に生ずるスラグを製品化し再利用するための廃棄物溶融スラグの鋳造設備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いるので、焼却残渣を溶融炉で溶融した後固化し、路盤材、骨材、ブロック等として製品化しリサイクルするようになりつつある。廃棄物を焼却せず直接溶融炉で溶融処理する場合もある。
【０００３】
溶融炉から排出される廃棄物溶融スラグは、１４００℃前後の高温融体であるので、冷却固化した後、破砕や磁選などの工程を経て再利用可能な製品とする。この冷却処理は、スラグを融体から固体へと相変化させるものであり、その物性を大きく変える重要な因子である。
【０００４】
従来、溶融炉から出湯した廃棄物溶融スラグの冷却処理には、主としてスラグを固定水槽やウォータースライダーのような流水やジェット水等、水を使って急激に冷却する水砕処理が用いられていた。その処理は比較的簡単でコストも低廉であるが、水砕処理により得られる水砕スラグは、天然骨材と比較すると表面の凹凸が少なく、親水性が劣り、針状のものが含まれている。従って、需要の大きい土木、建築資材として利用するには締固め特性やセメント、アスファルト等との接合力が悪くリサイクル使用が進んでいない。
【０００５】
これに対し、廃棄物溶融スラグを徐冷し結晶化させると、物理的強度が大となり、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ので、固化した結晶化スラグは、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、粉体として混練成形し焼成してセラミックス化しパネル等として利用することが可能である。
【０００６】
そこで、最近では溶融スラグを鍋状の容器にとり、空気中に放置して冷却する空冷処理が注目されている。
しかし、このような空冷処理は、水砕処理と比較すると、冷却に要する時間が長くなり、冷却用として広いスペースが必要で、冷却固化したスラグを破砕するために大型の破砕機を用いなければならない。従って、処理コストが割高になる。また、スラグを結晶化させるとき、内部に気泡が成長して骨材等としての物性が安定しなくなるという問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、廃棄物溶融スラグの製品化における上記課題を解決するものであって、溶融炉から排出される溶融スラグを冷却処理するとき、気泡の成長を抑制して結晶化することができ、更めて破砕、粉砕、磁選、分級、あるいは成形、焼成等の工程を経ず、簡単なプロセスで高品質のスラグ製品を低コストで製造できる廃棄物溶融スラグの鋳造設備を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、溶融炉から出湯されたスラグを貯留するタンディシュと、タンディッシュから注湯されたスラグを冷却固化する鋳型とを備えた廃棄物溶融スラグの鋳造設備において、鋳型に徐冷部と急冷部とを形成すると共に、鋳型内のスラグを加圧するプレス機を設けることにより上記課題を解決している。
【０００９】
廃棄物溶融スラグは、溶融炉からタンディシュに出湯され、一旦ここに貯留された後、鋳型へ出湯される。鋳型内のスラグは、プレス機によって気泡抑制用の圧力が加えられ、徐冷部で徐冷されて結晶化される。鋳型内のスラグはプレス機によって加圧されて徐冷部から急冷部へと移動し、急冷部でカッテイング可能な温度まで急速に冷却される。冷却固化されたスラグは鋳型から押し出され、切断されて製品として搬出される。
【００１０】
スラグが排出されて空間が生ずると、鋳型内には再度スラグが注湯され、上記工程が繰り返される。
この鋳造設備では、プレス機によって気泡抑制用の圧力を加えながら、徐冷部でスラグを徐冷するので、スラグは内部に気泡が成長することはなく、結晶化が促進されて強度が大となる。また、結晶化された後、急冷部で急冷するので、冷却に要する時間が短縮できる。しかも、冷却固化されて鋳型から排出されるスラグは、切断するだけで製品となる。従って、更めて破砕、粉砕、磁選、分級、あるいは成形、焼成等の工程を経ることなく、簡単なプロセスで高品質の製品を低コストで製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の一形態である廃棄物溶融スラグの鋳造設備の構成図である。
【００１２】
この廃棄物溶融スラグの鋳造設備は、溶融炉（図示略）から出湯されたスラグを貯留するタンディシュ１と、タンディッシュ１から注湯されたスラグＳを冷却固化する鋳型２とを備えている。
【００１３】
タンディシュ１は、底面が傾斜しており、溶融したスラグＳを所定時間貯留することによりスラグＳ中のメタルＭを比重差で分離することができる。
タンディシュ１と鋳型２との間にはスライディングノズル３が設けられておりその開閉によってタンディシュ１から鋳型２へのスラグＳの注湯量が任意に調節できる。
【００１４】
鋳型２は、竪形の筒状体であって、上部には断熱材４を被覆した徐冷部５が形成され、下部には水冷ジャケット６を設けた急冷部７が形成され、その中間に空冷部８が形成されている。この鋳型２の上端部には、鋳型２内のスラグＳを加圧するためのプレス機９が設けられている。徐冷部５には、その温度を検出し温度管理を行うための温度計ＴＣと、注湯されたスラグＳのレベルを検出するレベルセンサーＬＳ1 とが設置されている。
【００１５】
鋳型２の下方には、プレス機９によって鋳型２から押し出される固化したスラグＳのレベルを検出するレベルセンサーＬＳ2 と、スラグ製品Ｐを搬送するためのコンベヤ１０が配置されている。
【００１６】
溶融したスラグＳの鋳造を行う場合には、溶融炉からタンディシュ１に出湯されたスラグＳを、一旦ここで貯留して、スラグＳ中のメタルＭを分離した後、スライディングノズル３を開いて鋳型２へ注湯する。
【００１７】
スラグＳの注湯量は、タンディシュ１への出湯量と鋳造速度に基づいてスライディングノズル３で調節する。即ち、スラグＳのレベルはレベルセンサーＬＳ1 によって検出し、所定のレベルに達したらスライディングノズル３が閉じ、スラグＳの注湯を中止する。
【００１８】
鋳型２内のスラグＳには、プレス機９によって気泡抑制用の圧力を所定時間加える。この間に溶融スラグ層Ｓ1 のスラグＳは、徐冷部５で徐冷され結晶化する。その後、プレス機９の圧力を高め、鋳型２内のスラグＳを加圧して徐冷部５から空冷部８、急冷部７へと下方へ移動させる。急冷部７の水冷ジャケット６には冷却水Ｗを循環させて、圧縮スラグ層Ｓ2 のスラグＳをカッテイング可能な温度まで急速に冷却する。
【００１９】
冷却固化されたスラグＳは、プレス機９に加圧されて鋳型２から下方へ押し出されてゆく。このスラグＳのレベルはレベルセンサーＬＳ2 で検出され、所定のレベルに達したら、カッター（図示略）で切断されてスラグ製品Ｐとなり、コンベヤ１０で系外へ搬出する。
【００２０】
スラグＳが押し出されて鋳型２の上部に空間が生ずると、鋳型２内には再度タンディシュ１からスラグＳが注湯され、上記工程が繰り返される。
なお、鋳造開始時には、鋳型２内には固化されたスラグＳが存在しないので、注湯されるスラグＳの重量とプレス機９の加圧力を支持するためのダミーバを鋳型１内に設置しておく。
【００２１】
この鋳造設備では、プレス機９によって気泡抑制用の圧力を加えながら、徐冷部５でスラグＳを徐冷するので、スラグＳは内部に気泡が成長することなく結晶化が促進されて強度が大となる。また、結晶化された後、急冷部７で急冷するので、冷却に要する時間が短縮でき、冷却用のスペースも少なくできる。
【００２２】
冷却固化されて鋳型２から排出されるスラグＳは、切断するだけで製品Ｐとなる。従って、更めて破砕、粉砕、磁選、分級、あるいは成形、焼成等の工程を経る必要がなく、簡単なプロセスで高品質の製品を低コストで製造することができる。
【００２３】
切断のタイミングや鋳型２を調整することにより製品Ｐの形状を変化させることも可能であり、さらに、後段に表面研磨工程を加えると御影石相当の極めて高品質の製品Ｐを製造できる。
【００２４】
スラグＳの処理量が多い場合には、タンディシュ１に対して複数系列の鋳型２を設けることもできる。
スラグＳ中のメタルＭはタンディシュ１で分離されるので、スラグ製品Ｐ中へ鉄分が混入して錆が発生するのを防止でき、磁選工程を設ける必要もなくなる。また、メタルＭは一回にまとまった量を出湯できるので、鋳型に取ってリサイクルすることが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の廃棄物溶融スラグの鋳造設備によれば、溶融炉から排出される溶融スラグを冷却処理するとき、気泡の成長を抑制して結晶化することができ、更めて破砕、粉砕、磁選、分級、あるいは成形、焼成等の工程を経ず、簡単なプロセスで高品質のスラグ製品を低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である廃棄物溶融スラグの鋳造設備の構成図である。
【符号の説明】
１      タンディッシュ
２      鋳型
３      スライディングノズル
４      断熱材
５      徐冷部
６      水冷ジャケット
７      急冷部
８      空冷部
９      プレス機
１０    コンベヤ
ＬＳ1   レベルセンサー
ＬＳ2   レベルセンサー
Ｍ      金属
Ｐ      スラグ製品
Ｓ      スラグ
ＴＣ    温度計
Ｗ      冷却水
【図１】
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