(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼の脱燐、脱流工程で発生するスラグを搬送して、処理ヤードに排出し、該スラグに散水して冷却してから、前記スラグの大きい塊を破砕し地金を除去した後、前記スラグを一旦積み付けて、該スラグに含有されたＣａＯの反応熱により水分を１０重量％以下にしてから前記スラグを破砕し、該スラグに含まれる粒鉄を選別して除去することを特徴とするセメント用製鋼スラグの処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のセメント用製鋼スラグの処理方法において、前記スラグを屋内に積み付けるセメント用製鋼スラグの処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のセメント用製鋼スラグの処理方法において、前記粒鉄の選別を磁選機で行うセメント用製鋼スラグの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鋼の脱燐、脱流工程で発生するスラグから鉄や鋼等の金属を除去してセメントの原料に用いるセメント用製鋼スラグの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製鋼工程では、溶銑の燐や硫黄等の不純物の除去、溶銑あるいは屑鉄等の脱炭や不純物の除去を行うため、生石灰や酸化鉄等の副材料を用いて精錬を行う必要があり、その結果、多量のスラグが発生する。
このスラグは、製鋼の工程によって、溶銑の脱燐、脱流等によって発生するいわゆる溶銑予備処理スラグ（脱燐、脱流スラグ）と、転炉等の精錬から発生するスラグ（転炉スラグ）とに分けられる。
この内、転炉スラグは、その主成分が高炉スラグと類似しており、金属（粒鉄）等の不純物を除去し、エージング処理が施され、路盤材や土壌改良材、セメントクリンカー等に使用され、リサイクル化が積極的に図られている。
また、脱燐、脱流スラグは、風化、膨張性が著しく、埋め立て等に廃棄処分されていたが、近年、資源のリサイクル化が積極的に推進されている。
この代表的な方法として、特開平７−２２３８５７号公報には、転炉スラグあるいは脱燐、脱流スラグに、石炭灰、シルト、高炉スラグの１種又は２種以上を１〜３０重量％配合して蒸気あるいは温水で処理することにより、スラグ粒子の遊離ＣａＯを石炭灰、シルト等に含有する可溶性シリカによって水の存在で反応させ、不可溶性のＣａＯ・ＳｉＯ2 ・Ｈ2 Ｏゲルを生成させて、風化、膨張性を抑制し、路盤材等に使用することが記載されている。
しかし、脱燐、脱流スラグの用途を拡大して、付加価値の高いセメント原料等への資源リサイクル化を図るには、脱燐、脱流スラグ中に含まれる金属（粒鉄）や塩素イオン等が支障となる。
この対策として、例えば、特開平８−１９８６４７号公報には、脱燐、脱流工程で発生したスラグを塩素の少ない淡水により冷却し、破砕と磁選処理を複数回行うことにより、塩素と粒鉄の少ない脱燐、脱流スラグを得て、セメント原料に用いることが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−１９８６４７号公報に記載された方法では、脱燐、脱流スラグの塩素の濃度は低減できるが、遊離ＣａＯと細かい粒鉄が多く存在するので、スラグ中の水分が高い場合に、破砕と磁選処理により粒鉄の除去を行っても、遊離ＣａＯの反応による生成物等が粒鉄の表面に付着したり、この非磁性の付着物により磁選機への吸着が阻害され、選別（磁選）効率の低下等を生じ、十分にスラグ中の粒鉄の含有量を低減できない。
また、破砕工程や磁選工程の処理を行った際に、脱燐、脱流スラグの付着性が高くなり、シュート等の供給装置、ベルトコンベア等の搬送装置等への付着、堆積等を生じ、その除去や補修等に手間がかかる上、処理の停止等が発生して、安定した操業に支障を招く等の問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、遊離ＣａＯを有効に活用し、脱燐、脱流スラグの水分を低減して、粒鉄の選別除去の効率を高め、破砕工程や磁選処理工程での脱燐、脱流スラグの付着や堆積を抑制するセメント用製鋼スラグの処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明のセメント用製鋼スラグの処理方法は、製鋼の脱燐、脱流工程で発生するスラグを搬送して、処理ヤードに排出し、該スラグに散水して冷却してから、前記スラグの大きい塊を破砕し、地金を除去した後、前記スラグを一旦積み付けて、該スラグに含有されたＣａＯの反応熱により水分を１０重量％以下にしてから前記スラグを破砕し、該スラグに含まれる粒鉄を選別して除去する。
この方法により、遊離ＣａＯの反応熱を有効に活用して、脱燐、脱流スラグ（以下スラグと言う）の水分を所定の値に低減でき、遊離ＣａＯの反応生成物等の粒鉄への付着を抑制し、粒鉄の選別除去の効率を高め、破砕工程や磁選処理工程でのスラグの付着や堆積を防止することができる。
【０００６】
ここで、前記スラグは屋内に積み付けることができる。
これにより、遊離ＣａＯの含有率の高いスラグの水和反応による熱を利用してスラグを乾燥するので、スラグの水分を所定値に安定して低減でき、粒鉄の除去効率をより向上することができ、資源としての活用価値を高めることができる。
【０００７】
更に、前記粒鉄の選別除去を磁選機で行うことが好ましい。
これにより、スラグ中の粒鉄の除去を確実に行なうことができ、セメントクリンカー等の原料に使用する際に、混入した粒鉄による破砕機の磨耗の抑制と、セメント中に含まれる粒鉄の腐食によるセメントの膨張等を防止してセメントの品質を向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係るセメント用製鋼スラグの処理方法の処理工程の説明図、図２は原鉱スラグの含水率と製品スラグ中の粒鉄の含有量の関係を表すグラフ、図３は乾燥日数と原鉱スラグの含水率の関係を表すグラフである。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るセメント用製鋼スラグの処理方法について具体的に説明する。
まず、図示しない予備処理炉により精鋼の脱燐や脱硫処理を行って、溶銑中の不純物を除去し、生成したスラグ１０を予備処理炉から排滓台車１１に載置した排滓鍋１２に排出する。排滓台車１１により搬送される排滓鍋１２内のスラグ１０は、殆ど溶融（一部凝固している状態）している。
この排滓台車１１を処理ヤード１３に搬送し、排滓台車１１に載置した排滓鍋１２を傾けて、スラグ１０を処理ヤード１３に流し扇形に広げ、同時に、散水して、散水による強制冷却と空冷によって、スラグ１０を完全に凝固させ、表面温度を３０〜６０℃程度にする。
凝固したスラグ１０は、ショベル等で踏み割りを行なって大きい塊を破砕し、混入した大きい地金をリフマグ等で吸着して除去し、更に、スラグ１０を８０ｍｍ以下に破砕して原鉱となるスラグ１０を作る。
そして、水分を１１〜１５重量％含んだスラグ１０は、セルフローダーやトラック等で搬送され、屋内エージング処理場１４に、２〜５ｍの高さに積み付けられる。
【０００９】
この状態で７〜１０日間のエージング処理を行う。
この積み付けられたスラグ１０は、ＣａＯが４０〜６０重量％、ＳｉＯ2 が５〜２０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 が４〜１５重量％、酸化第二鉄が１０〜２５重量％を主体とし、この内ＣａＯは、ＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 等と未結合の遊離ＣａＯを５〜１０重量％含んでいる。
遊離ＣａＯは、スラグ１０の水分と水和反応を起こして発熱し、積み付けたスラグ１０にじっくりと熱を伝え、スラグ１０を乾燥し、スラグ１０の水分を１０重量％以下にすることができる。
しかも、遊離ＣａＯの自熱により乾燥するので、水和反応で生成したＣａ（ＯＨ）2 等の粘着性が抑制され、粒鉄に付着するのを防止できる。
そして、磁選を効率良く行うことができ、スラグ１０中の粒鉄を大幅に減少することができる。
特に、スラグの水分は、低くなる程に粒鉄の選別の効率を安定して高めることができる。しかし、３重量％以下になると発塵を生じて作業環境が悪化するので、３〜８重量％にするとより好ましい結果が得られる。
【００１０】
図２は、原鉱スラグの水分が変化した場合の製品スラグ中の粒鉄の残存率を調査した結果である。スラグの乾燥後の水分が１０重量％を超えると、製品スラグ中の粒鉄の残存率が上限値１０％を超える場合が発生し、セメントの品質を安定して満足することができないことが判る。
これは、粒鉄の表面にスラグやＣａ（ＯＨ）2 粉等が付着し、磁選の効率が低下するからである。
従って、スラグ中の水分を低くし、例えば、磁選を一回行う（図中の○）場合で、スラグ水分７重量％以下であれば製品スラグ中の粒鉄の残存率を１０％以下にすることができる。
また、磁選を二回行う（図中の●）場合で、スラグ水分が１０重量％以下であれば製品スラグ中の粒鉄の残存率を１０％以下にすることができる。
しかし、スラグの水分が３重量％より低くなると、破砕や粒鉄の磁選の効率を高めることはできるが、極端に発塵が激しくなり、集塵装置の増強や作業環境の悪化を招く。
また、図３は、スラグを乾燥させるため、積み付けを屋外と屋内の場合について調査したものであり、従来の屋外乾燥（図中の○）では、天候の影響を受けたり、スラグの水分過多により遊離ＣａＯを活用した乾燥を行うことができないため、スラグ中のスラグ水分が領域Ａで示すようにバラツキが大きくなり１０重量％を超えてしまう場合がある。
これに対し、本実施の形態である屋内乾燥（図中の●）では、スラグの水分を１０重量％以下に短期間に安定して低減することができる。
これは、スラグに付着や浸透した水分を遊離ＣａＯと反応した熱により蒸発させて乾燥するため、天候等の外乱を防止すると共に、遊離ＣａＯの反応熱により蒸発する付着水や浸透水の量を調整して、水分を低減することができるからである。
図１に示すように、エージング処理されたスラグ１０は、ショベルカー１５により切り出され、ベルトコンベア等の搬送手段を介して、クラッシャー等の破砕機１６に供給され、２５ｍｍ以下のサイズに破砕される。
この破砕されたスラグ１０は、ベルトコンベア等の搬送手段の途中に配置した磁選機１７により、スラグ１０に含まれる２５ｍｍ以下の粒鉄が選別除去され、粒鉄の含有量が１０重量％以下に低減される。
そして、粒鉄を除去した後のスラグ１０は、セメントクリンカーの原料として製品積み付け場１８に貯蔵され、必要に応じてダンプカー等により後工程に搬送される。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明に係るセメント用製鋼スラグの処理方法の実施例について説明する。
製鋼工程で脱燐、脱硫処理を行い、その際に発生した主組成が、ＣａＯ４０〜６０重量％、ＳｉＯ2 ５〜２０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ４〜１５重量％、酸化第二鉄１０〜２５重量％であり、前記ＣａＯの一部が遊離ＣａＯであるスラグを処理ヤードに流して、散水による冷却とショベルカーによる踏み割りを行ってから大きい地金を除去し、破砕してサイズを８０ｍｍ以下にし、処理ヤードでの散水を調整して水分を１２重量％にした。
このスラグを長さ３２ｍ、幅３４ｍの建屋内に、最大５ｍの高さになるように積み付け、７日間置いて遊離ＣａＯの水和反応によって生じる熱により乾燥を行ない、スラグの水分を７重量％にした。
更に、この乾燥後に、破砕機により２５ｍｍ以下に破砕し、磁選機を用いて粒鉄を吸着して除去し、粒鉄の含有量を１０重量％以下にしたスラグを製造した。
その結果、スラグの水分が低く、しかも、安定しているため、破砕や磁選のトラブルが無く、磁選機による粒鉄の除去効率が良好であった。
そして、このスラグをセメントクリンカーの原料に用いて製造した場合セメントの品質も良好であった。
【００１２】
これに対し、比較例として、前記のスラグと同じ条件で、水分を１３重量％にしたスラグを屋外に積み付けし、天候の影響等を受けて水分が１３重量％になったスラグを破砕機により２５ｍｍ以下に破砕してから磁選機を用いて粒鉄を吸着して除去した。
その結果、破砕機や磁選機、搬送のベルトコンベア等にスラグ等の付着や堆積が見られ、磁選機の粒鉄の除去の効率も悪く、粒鉄の含有量が１５重量％と悪く、破砕や磁選のトラブルが発生し、セメントクリンカーの原料としての品質も悪くなった。
【００１３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、処理ヤードで散水して凝固したスラグをショベルカーによる踏み割りを行って後に、破砕機にかけて篩分けしたものを積み付けてエージング処理を行うこともできる。
更に、屋内に積み付けた際に、遊離ＣａＯの反応熱による乾燥を行った後のスラグ含有水分が１０重量％以下になるように、予め散水して、例えば水分を１１〜１２重量％に調整することもできる。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１〜３記載のセメント用製鋼スラグの処理方法は、製鋼の脱燐、脱流工程で発生するスラグを搬送して、処理ヤードにスラグを排出し、スラグに散水して冷却してから、スラグの大きい塊を破砕し地金を除去した後、スラグを一旦積み付けて、スラグに含有したＣａＯの反応熱により水分を１０重量％以下にしてからスラグを破砕し、スラグに含まれる粒鉄を選別して除去するので、遊離ＣａＯの反応熱を利用してスラグの水分を安定して所定の値に低減して、破砕工程や磁選処理工程でのスラグの付着や堆積を抑制し、粒鉄に付着物するスラグを少なくして粒鉄の選別効率を良好にでき、セメントクリンカーの原料への資源のリサイクル化を可能にできる。しかも、破砕、選別等の生産ライン等の生産性が向上し、補修や付着物除去等の作業をなくすことができる。
【００１５】
特に、請求項２記載のセメント用製鋼スラグの処理方法は、スラグを屋内に積み付けるので、遊離ＣａＯの水和反応熱を用いてスラグを乾燥し、水分を安定して低減でき、破砕や選別の効率を高くすることができる。
しかも、風化や膨張性の高いスラグをセメントクリンカー等にリサイクルし、資源の再利用が達成できる。
【００１６】
請求項３記載のセメント用製鋼スラグの処理方法は、粒鉄の選別除去を磁選機で行うので、スラグ中の粒鉄の除去を確実に行なうことができ、破砕機の磨耗を防止し、セメントの膨張や亀裂の発生等のトラブルを回避し、セメントクリンカー等の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るセメント用製鋼スラグの処理方法の処理工程の説明図である。
【図２】原鉱スラグの含水率と製品スラグ中の粒鉄の含有量の関係を表すグラフである。
【図３】乾燥日数と原鉱スラグの含水率の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１０：スラグ、１１：排滓台車、１２：排滓鍋、１３：処理ヤード、１４：屋内エージング処理場、１５：ショベルカー、１６：破砕機、１７：磁選機、１８：製品積み付け場
【図１】
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【図２】
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【図３】
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