(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元ガスによる鉄鉱石の還元において生じ、その場合に洗浄機においてスラッジの形態で分離された塵を利用する方法であって、
・最初に、スラッジが、一定の残留水分含有量まで脱水され、
・その後、前記スラッジが粒状化され、
・これにより、セメントの製造のための開始材料として用いられる粒状化された材料が形成される、
セメントの製造のための開始材料として使用される方法において、
バインダとしての生石灰（３０）が、前記脱水後に、炭塵とともに前記スラッジに添加され、その後、粒状化が実施されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記一定の残留水分含有量は、２５〜５０％の残留水分含有量であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一定の残留水分含有量は、３５〜４０％の残留水分含有量であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記粒状化された材料が、セメントの製造のために使用される原料粉にすりつぶされ、乾燥され、その後、焼成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記粒状化された材料が、セメントの製造のために必要とされる、石灰石や粘土（３７，３８）と混合され、この混合により調整されたクリンカ製剤（４０）がすりつぶされ、乾燥され、その後、焼成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記炭塵は、前記脱水されたスラッジに、該脱水されたスラッジの３０％までの量だけ添加されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記炭塵は、前記脱水されたスラッジに、該脱水されたスラッジの２５％までの量だけ添加されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記脱水後に残留水分を有するスラッジが、セメントの製造の開始材料として用いられ、セメントの製造のために供給される原料粉と混合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記スラッジが、集積場に直接汲み上げられ、または、残留水分含有量まで脱水された後に集積され、自然の乾燥処理にかけられた後にセメントの製造のための開始材料として使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも大部分において乾燥された、前記集積場に集積されたスラッジの上部部分が、前記集積場から取り出され、セメントの製造のための開始材料として使用されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記脱水されたスラッジが、セメントの製造のために使用される原料粉とともに、すりつぶされ、乾燥され、その後、焼成されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記脱水されたスラッジが、セメントの製造のために必要とされる、石灰石、粘土と混合され、この混合により調整されたクリンカ製剤が、すりつぶされ、乾燥され、その後、焼成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
溶融鉄の製造プロセスにおいて、鉄鉱石（４）が、直接還元領域（２）において海綿鉄に還元され、該海綿鉄が、溶融ガス化領域（１５）において炭素含有材料の供給下において溶融されると同時に、スラグ（１７）を形成しながら前記炭素含有材料を還元ガスにガス化し、該還元ガスが、前記直接還元領域（２）に噴射され、そこで反応し、そして、上部ガスとして放出され、前記還元ガスおよび／または前記上部ガスが洗浄にかけられ、該洗浄の間に分離された前記スラッジが、セメントの製造のための開始材料として使用されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記スラッジは、粒状化の後に、セメントの製造のための開始材料として使用されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スラッジ（５１）が、連続プロセスにおいて処理され、すなわち、第１処理段階において生石灰（３０）と連続的に混合され、その後に続く第２の処理段階において連続的に粒状化されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記混合は、混合ドラム内において、前記スラッジ（５１）を生石灰（３０）とともに揺り動かすことにより実施され、前記粒状化は、少なくとも１つのペレット化ディスク（８４）によるペレット化により実施されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記混合が、混合ドラム内において、前記スラッジ（５１）を生石灰（３０）とともに揺り動かすことにより実施され、前記粒状化は、混合した貯蔵物を押し出すことにより実施されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記粒状化は、穴あき板（８６）を通して混合した貯蔵物を押し出すことにより実施されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記混合が、混合ドラム内において、前記スラッジ（５１）を生石灰（３０）とともに揺り動かすことにより実施され、前記粒状化が、ブリケッティングによって実施されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の処理段階において、混合中の前記スラッジ（５１）が乱流化した三次元的な動作状態に保持され、
前記第２の処理段階において、前記スラッジ（５１）が、不規則な方向で撹拌されながらスラスト混合されることにより粒状化されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記スラッジ（５１）は、混合ドラム（５５）として形成された混合容器内混合シャフト（６１、６１’）の回転による動作状態に保持され、よってスラッジに、混合ドラム（５５）を通しての長手方向における連続的な流れを生じさせていることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記スラッジの連続的な流れは、前記スラッジが堆積した状態で生じることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記スラッジ（５１）は、その中でスラッジが回転している粒状化シャフト（７３）により動かされる、粒状化ドラム（７２）として設計された少なくとも１つの粒状化手段の中で、スラッジが粒状物の形成を増大させながら、粒状化ドラム（７２）を通して長手方向に連続的に通過することを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記スラッジ（５１）の水分を調節するために、液体が前記スラッジ（５１）の混合の際に追加供給されることを特徴とする請求項１５〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記スラッジ（５１）の水分を調節するために、塵（５８）が前記スラッジ（５１）の混合の際に追加供給されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
請求項１５または請求項２０〜２５のいずれか一項に記載の方法を実施するためのプラントであって、混合ドラム（５５）と、少なくとも１つの連続配置された粒状化手段とを具備し、該粒状化手段は粒状化ドラム（７２）として構成され、
前記混合ドラム（５５）に、該混合ドラム（５５）の全長にわたって中心に延び、混合パドル（６３）が装備された混合シャフト（６１，６１′）が設けられ、前記混合パドル（６３）の回転動作とは異なる回転動作を行う回転駆動されるカッターヘッド（６７）が、前記混合ドラム（５５）内部に追加して設けられ、
前記粒状化ドラム（７２）に、粒状化パドル（７５）を備え、かつ、粒状化ドラム（７２）に沿って中心に延びる粒状化シャフト（７３，６１′）が設けられ、
前記混合シャフト（６１，６１′）および前記粒状化シャフト（７３，６１′）は、半径方向に延びるパドルアーム（６２，７４）に固定された混合ブレードおよび粒状化ブレード（６３，７５）を備えて設けられ、
カッター駆動シャフト（６９）が、混合ドラム（５５）に対して概略半径方向に延びて、該混合ドラム（５５）内に外側から突出し、
該カッター駆動シャフトは、前記パドルアーム（６２）の間に、前記混合ドラム（５５）の長手方向に沿って、水平方向に配列されるとともに、各々が、該カッター駆動シャフトから離れる方向に延びる少なくとも１つのカッター（６８）を具備することを特徴とするプラント。
【請求項２７】
前記混合および前記粒状化パドル（６３，７５）のそれぞれが、中心軸（６５）が前方、すなわち、移動方向に、そして、前記混合ドラム（５５）の場合には関連する前記パドルアーム（６２）に対して２０°〜６０°の間の角度βだけ上方に、前記粒状化ドラム（７２）の場合には角度βより約４０％だけ小さい角度β′だけ上方に向かって傾いているパドルブレードを備えていることを特徴とする請求項２６に記載のプラント。
【請求項２８】
前記パドルブレードが、前記混合シャフト（６１）および前記粒状化シャフト（７３）に対して、それぞれ、半径方向に投影したその中心軸（６５）において、前記混合シャフト（６１）に対して２０°〜６０°の角度αだけ傾き、前記粒状化シャフト（７３）に対して角度αより３５％だけ小さい角度α′だけ傾いて配置されていることを特徴とする請求項２７に記載のプラント。
【請求項２９】
前記混合ドラム（５５）内の、前記スラッジ（５１）または前記粒状物（５２）の出口近傍に、それぞれ、堰（７１）が設けられていることを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項３０】
前記粒状化ドラム（７２）内の、前記スラッジ（５１）または前記粒状物（５２）の出口近傍に、それぞれ、堰（７１）が設けられていることを特徴とする請求項２９に記載のプラント。
【請求項３１】
前記堰（７１）がその高さを調節可能であることを特徴とする請求項２９または３０に記載のプラント。
【請求項３２】
前記粒状化ドラム（７２）の内容積に対する前記混合ドラム（５５）の内容積の比率が、０．３〜０．７の範囲内であることを特徴とする請求項２６〜３１のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項３３】
前記粒状化ドラム（７２）の内容積に対する前記混合ドラム（５５）の内容積の比率が、０．５であることを特徴とする請求項３２に記載のプラント。
【請求項３４】
前記混合ドラム（５５）の充填レベルが、３０％〜９５％の範囲内であることを特徴とする請求項２６〜３３のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項３５】
前記混合ドラム（５５）の充填レベルが、７０％〜８５％の範囲内であることを特徴とする請求項３４に記載のプラント。
【請求項３６】
前記粒状化ドラム（７２）の充填レベルが、１５〜７５％の範囲内であることを特徴とする請求項２６〜３５のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項３７】
前記粒状化ドラム（７２）の充填レベルが、４０％以下であることを特徴とする請求項３６に記載のプラント。
【請求項３８】
前記混合ドラム（５５）が、前記粒状化ドラム（７２）よりも小さい直径（Ｄ1）を有していることを特徴とする請求項２６〜３７のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項３９】
前記混合シャフト（６１）が、前記粒状化シャフト（７３）よりも高速駆動可能であることを特徴とする請求項２６〜３８のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項４０】
前記混合ドラム（５５）が、１より大きなフルード数で運転されることを特徴とする請求項２６〜３９のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項４１】
前記混合ドラム（５５）が、３より大きなフルード数で運転されることを特徴とする請求項４０に記載のプラント。
【請求項４２】
前記粒状化ドラム（７２）が、３より小さなフルード数で運転されることを特徴とする請求項２６〜４０のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項４３】
前記混合ドラム（５５）および前記粒状化ドラム（７２）が運転される時のフルード数の比率が、０．５〜５の範囲内であることを特徴とする請求項４０〜４２のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項４４】
請求項１６に記載の方法を実施するためのプラントであって、混合ドラム（５５）と、少なくとも１つの連続配置された粒状化手段とを具備し、
前記混合ドラム（５５）に、該混合ドラム（５５）の全長にわたって中心に延び、混合パドル（６３）が装備された混合シャフト（６１，６１′）が設けられ、前記混合パドル（６３）の回転動作とは異なる回転動作を行う回転駆動されるカッターヘッド（６７）が、前記混合ドラム（５５）内部に追加して設けられ、
前記混合シャフト（６１，６１′）は、半径方向に延びるパドルアーム（６２）に固定された前記混合パドル（６３）を備えて設けられ、
カッター駆動シャフト（６９）が、混合ドラム（５５）に対して概略半径方向に延びて、該混合ドラム（５５）内に外側から突出し、
該カッター駆動シャフトは、前記パドルアーム（６２）の間に、前記混合ドラム（５５）の長手方向に沿って、水平方向に配列されるとともに、各々が、該カッター駆動シャフトから離れる方向に延びる少なくとも１つのカッター（６８）を具備し、
前記粒状化手段はペレット化ディスク（８４）として構成されることを特徴とするプラント。
【請求項４５】
請求項１７に記載の方法を実施するためのプラントであって、混合ドラム（５５）と少なくとも１つの連続配置された粒状化手段とを具備し、
前記混合ドラム（５５）に、該混合ドラム（５５）の全長にわたって中心に延び、混合パドル（６３）が装備された混合シャフト（６１，６１′）が設けられ、前記混合パドル（６３）の回転動作とは異なる回転動作を行う回転駆動されるカッターヘッド（６７）が、前記混合ドラム（５５）内部に追加して設けられ、
前記混合シャフト（６１，６１′）は、半径方向に延びるパドルアーム（６２）に固定された前記混合パドル（６３）を備えて設けられ、
カッター駆動シャフト（６９）が、混合ドラム（５５）に対して概略半径方向に延びて、該混合ドラム（５５）内に外側から突出し、
該カッター駆動シャフトは、前記パドルアーム（６２）の間に、前記混合ドラム（５５）の長手方向に沿って、水平方向に配列されるとともに、各々が、該カッター駆動シャフトから離れる方向に延びる少なくとも１つのカッター（６８）を具備し、
前記粒状化手段は押し出し装置（８５）として構成されることを特徴とするプラント。
【請求項４６】
前記押し出し装置（８５）は、穴あき板（８６）を設けられていることを特徴とする請求項４５に記載のプラント。
【請求項４７】
前記押し出し装置（８５）は、真空押し出し装置であることを特徴とする請求項４５または４６に記載のプラント。
【請求項４８】
請求項１９記載の方法を実施するためのプラントであって、混合ドラム（５５）と、少なくとも１つの連続配置された粒状化手段とを具備し、
前記混合ドラム（５５）に、該混合ドラム（５５）の全長にわたって中心に延び、混合パドル（６３）が装備された混合シャフト（６１，６１′）が設けられ、前記混合パドル（６３）の回転動作とは異なる回転動作を行う回転駆動されるカッターヘッド（６７）が、前記混合ドラム（５５）内部に追加して設けられ、
前記混合シャフト（６１，６１′）は、半径方向に延びるパドルアーム（６２）に固定された前記混合パドル（６３）を備えて設けられ、
カッター駆動シャフト（６９）が、混合ドラム（５５）に対して概略半径方向に延びて、該混合ドラム（５５）内に外側から突出し、
該カッター駆動シャフトは、前記パドルアーム（６２）の間に、前記混合ドラム（５５）の長手方向に沿って、水平方向に配列されるとともに、各々が、該カッター駆動シャフトから離れる方向に延びる少なくとも１つのカッター（６８）を具備し、
前記粒状化手段はブリケッティングプレス（８７）として構成されることを特徴とするプラント。
【発明の詳細な説明】
この発明は、還元ガスによる鉄鉱石の還元において生じ、ガス洗浄機内にスラッジの形態で分離された塵の利用方法に関するものである。
この種のプロセスにおいて、例えば、オーストリア特許Ｂ公報第３７６．２４１号により公知のように、固体の分離後の還元ガスのみならず直接還元領域から出てくる上部ガスは、サイクロン内においてガス洗浄にかけられる。ガス洗浄により分離されたスラッジを有効利用するために、スラッジは、酸化鉄塵、固体ピッチ、瀝青または瀝青褐炭よりなるバインダと混合され、高温練炭化され、そして、溶融ガス化領域に供給される。前記酸化鉄塵は、溶鉱炉ガス浄化プラントから供給される。
固体分離において生じたほとんど全ての固体  −第１の場所における炭塵−  は、溶融ガス化領域の下部領域に再循環され、炭塵の微小部分は、バインダと混合されたスラッジ内に混じり、該スラッジとともに練炭にされる。
この場合においては、しかしながら、挿荷される酸化鉄の量が多いので、その酸化鉄を還元するために、還元作業は溶融ガス化装置内で行われなければならず、溶融処理に必要なエネルギが溶融ガス化装置から引き出され、溶融ガス化領域において生じるプロセスを阻害してしまうという欠点がある。さらに、前記高温練炭化は、投資および運転コストの点から見ると、高価な解決策を構成するものである。
ドイツ特許Ａ公報第４１２３６２６号によって、冶金的再循環物を、バインダ、スラグ成形体および還元剤の助けによって塊にすること、およびその塊を溶融集塊の上部挿荷領域に導入することは公知である。前記溶融集塊の該挿荷領域においては、塊が予熱されかつ乾燥される。その挿荷物は、最初に、溶融集塊の内部に提供された還元領域に入り、次いで、溶融領域の下部領域において溶融されることにより、逆流原理にしたがって溶融集塊内を通過する。この子うちの方法は、廃物および残留物質が乾燥されかつ溶融集塊内において焼結する程度までの多量のエネルギを必要とし、溶融集塊内に発生するプロセスに悪影響を及ぼす。
また、酸化鉄（例えばスケールのようなもの）が導入されるので、還元作業は溶融ガス化装置内において実施されなければならず、このことは、その上に、かなりのエネルギ消費を伴うものである。さらに、バインダとして、例えば、廃亜硫酸灰汁を使用することが提案されているが、これによって、望ましくない硫黄がプロセス内に導入されてしまう。
この発明は、これらの欠点を回避することを目的とし、鉄鉱石の還元において生じたスラッジを、効果的な方法で、還元の処理経路を妨げることなく、かつ、追加のエネルギ消費をできる限り低く抑えて、利用することをその目的としている。さらに、重金属化合物がスラッジ内に含まれていたとしても、効果的な利用が可能であり、それによって、そのような重金属化合物の含有量の蓄積を回避する目的で、鉄の溶融物の製造におけるそのようなスラッジの利用において、ある程度まで必要とされる廃棄（dumping）を回避することができる。
この発明によれば、スラッジが脱水され、セメントの製造のための開始材料として使用されるので、この目的は達成される。
欧州特許Ａ公報第０１２４０３８号によって、主として、有機化合物または無機化合物の産業的なスラッジからセメント材料を製造することが知られている。この場合において、詳細に定義されない構成物（家庭廃水を含む）を有するスラッジが粉状形態のセメント材料と混合され、その後、粒状化またはペレット化される。セメント組成物に本質的な該セメント成分は、セメント産業における将来的な使用を予想してのみ添加される。したがって、セメント組成物として適当と思われる物質の、セメントの代用または混合材として使用される種々のスラッジへの混合は、セメント産業のために好適なクリンカ製剤（clinker formulation）を得ることを目的として実現される。これは、その後、炭酸カルシウムを加えて粒状化される。
対照してみると、この発明にしたがってセメントの製造のために用いられるスラッジが、セメント材料の４つの基本的な成分、すなわち、酸化鉄、酸化珪素、酸化アルミニウムおよび酸化カルシウムを既に含んでおり、別に添加する必要がないので、この発明は実質的に製造を容易にする。
スラッジが、他の処理の前に、残留水分含有量２０〜５０％、好ましくは３５〜４０％まで脱水されている場合には、特に、有効である。その結果、スラッジは、他の処理のためにより容易に取り扱うことができる。
この発明の好ましい実施形態は、
・第１に、スラッジが残留水分含有量まで脱水され、
・次いで、スラッジが粒状化され、
・それによって形成された粒状化された材料が、セメントの製造のための開始材料として用いられることを特徴としている。
ここで、バインダとしての生石灰のみならず随意に炭塵が、脱水後に添加され、その後粒状化が実施されるのが都合が良い。スラッジは、他の処理前に残留水分含有量２５〜５０％、より好ましくは３５〜４０％まで脱水されることが好ましい。その結果、そのような含有量の残留水分を有するスラッジが、直接、混合粒状化装置に挿荷される。残留水分の含有量が好ましい範囲にある場合には、生石灰の消費量を好ましいものとすることができる。そのような脱水を行わない場合には、粒状化された材料の十分な強度を得るために、実質的により多くの生石灰の消費量が必要となる。
この発明に係る方法は、特に、石炭ガス化プロセスにより生成された還元ガスの助けを借りて鉄鉱石の還元において生じたスラッジを処理するために好適である。石炭ガス化において使用された石炭を処理すると、石炭ろ過塵が生じ、その炭塵はバインダとしての生石灰とともにスラッジに添加される。炭塵の添加はいかなる追加コストをも必要とはしないが、対照してみると、そうでなければ、どこかで使用される必要のある炭塵を安価に使用することができる。この点において、この発明に係る方法は、特に効果的な方法で、例えば、石炭ガス化を提供する、オーストリア特許Ｂ公報第３７６．２４１号およびオーストリア特許Ｂ公報第３７０．１３４号による処理において生じるスラッジの利用に役に立つものである。
この発明によれば、粒状化した材料は、好適には、セメントの製造に使用される粗挽きの原料粉にすりつぶされ、乾燥され、その後、焼かれる。
この場合において、粒状材料をセメントの製造に必要な、石灰石、粘土等のような鉱物性物質と混合し、すりつぶし、乾燥させ、その後、調整されたクリンカ製剤を焼成することが好ましい。
好ましくは、炭塵は、脱水されたスラッジの量の３０％まで、好ましくは、２５％間での量だけ、脱水されたスラッジに添加される。上述した量の炭塵は、粒状化した材料の強度に明確に影響する。鉄の溶融物または銑鉄および／または生産開始前の鋼材を製造するためにこの概念に統合された、石炭乾燥プラントの除塵手段から派生する炭塵の使用は、環境保護の理由から、そして、炭塵の輸送および廃棄コストを回避する観点から、特に有利である。さらに、炭塵を脱水したスラッジに添加することは、その後、混合粒状化装置において形成される粒状物が、かなりの炭素含有量を有し、粒状物の燃焼において炭塵が、その大切なエネルギ分担に貢献するという利点を有している。
好ましい実施の変形例によれば、脱水後のスラッジは、その残留水分とともに、セメントの製造の開始材料として使用され、セメントの製造のために供給される粗挽きの原料粉と混合される。この変形例は、この発明に係るスラッジがセメントの製造のために追加して供給される原料粉の量のわずかな割合を構成するだけである場合には、特に興味深いものである。この場合、例えば、３５〜４０％の範囲の残留水分をなおも有するスラッジの混合物は、セメントの製造のために全体で使用される原料の水分を若干増加するだけであるので、スラッジの特別な乾燥は必要でない。
暑い気候の国々では、スラッジが残留水分含有量まで脱水された後に集積される場合、または、集積場に直接汲み上げて集積される場合には、スラッジは、自然の乾燥処理にかけられ、その後、何の添加剤も加えることなく、セメントの製造の開始材料として用いられる。この場合に、好ましくは、少なくとも大部分が乾燥されたそれぞれの最も上の層が集積場から取り上げられ、セメントの製造の開始材料として使用される。集積されたスラッジからしみ出した水は回収されてもとの場所に導かれる。集積した物質のそれぞれの最も上の乾燥した層は、掘削機等によって掘削される。このようにすると、この乾燥した層は、さらなる輸送およびさらなる処理のために容易に取り扱うことができるように、主に、塊状になる。
脱水されたスラッジは、セメントの製造のために用いられる荒い原料粉とともに、すりつぶされ、乾燥され、そして、その後、燃やされる。
そのようにすると、脱水されたスラッジが、セメントの製造のために必要な、石灰石、粘土等のような鉱物性物質と混合される場合には有利であり、それによって、調整されたクリンカ製剤がすりつぶされ、乾燥され、そして、その後燃やされる。
好ましい実施の変形例は、鉄の溶融物を製造するための処理において、鉄鉱石が直接還元領域において海綿鉄に還元され、海綿鉄が炭素含有物質の供給下において、炭素含有物質を還元ガスにガス化しながら、そして、スラグの形成下において、溶融ガス化領域で溶融され、還元ガスが、直接還元領域に噴射され、そこで反応され、そして、上部ガスとして引き出され、該還元ガスおよび／または上部ガスが洗浄にかけられて該洗浄の間にスラッジが分離され、随意に粒状化した後に、セメントの製造のための開始材料として用いられる。しかしながら、もちろん、還元ガスが石炭ガス化により形成されずに、例えば、天然ガスから製造される場合においてさえも、この発明に係る方法を適用することが可能である。
さらに、この発明は、この発明により処理されたスラッジを粒状化する方法にも関連している。
今日知られている粒状化プロセスにおいては、不連続の粒状化装置または装置の経費（apparative expenditure）および商業的な経費が高い、ペレット化装置においてペレット化が達成される。廃棄の方がコスト的に安くつくので、そのようなシステムによる再利用は、経済的な理由から断念されていることが経験上知られている。還元ガスによる鉄鉱石の還元において、スラッジおよび塵は、大量に連続的に利用されるので、スラッジや塵の利用における経済的な観点はきわめて重要である。
ドイツ特許Ａ公報第３２４４１２３号には、既に、スラッジ、石灰および綿埃から、これらの成分を機械的な攪拌機において混合し、それらを粒状化することにより、粒状化した材料を製造するための装置が示唆されている。その方法は、ワンステップの不連続な方法である。
ドイツ特許Ａ公報第２９４３５５８号にも、第１にスラッジが脱水に導かれ、その後混合されて混合粒状化装置において乾燥粒状物、塵および綿埃を供給しながら粒状化され、乾燥手段を介して放出される、ワンステップの粒状化が開示されている。
したがって、この発明は、さらに、最初に説明した種類のスラッジの粒状化方法のみならずその方法を実施するための装置を提供するという目的に基づいており、それによって、処理、すなわちペレット化が、スラッジが大量に生ずる場合においてさえも低い装置コストおよびエネルギコストで実施でき、しかも、製造される粒状物は、セメント産業における高い品質要求（強度、貯蔵可能性（storability）、注入可能性（pourability））に合致するものである。
この発明によれば、スラッジが連続プロセスで処理されること、すなわち、第１のプロセス段階において生石灰と連続的に混合され、それに続く第２のプロセス段階において粒状化されることによりこの目的が達成される。この方法の本質は、２つの段階、すなわち、第２の段階において連続して実施される粒状化のための理想的な開始材料を提供するために、スラッジをまず良好に混合することである。
好ましい実施の変形例によれば、混合は、混合ドラム内においてスラッジを生石灰とともに攪拌することにより実施され、粒状化は、少なくとも１つのペレット化ディスクによるペレット化により実施される。
他の好適な実施の変形例は、混合が、混合ドラム内においてスラッジを生石灰とともに攪拌することにより実施され、粒状化が、混合したストックを押し出すこと、特に、穴の開いた板を通して押し出すことにより実施されることを特徴としている。
さらに、混合がスラッジを生石灰とともに攪拌することにより実施され、粒状化がブリケッティングにより実施される場合には有利である。
他の好適な実施の変形例によれば、粒状化方法は、好ましくは、第１のプロセス段階において混合されているスラッジが、好ましくは、混合ドラムとして形成された混合反応器内の混合シャフトの回転により、乱流化された三次元的な動作状態に保持され、それによって、スラッジが、随意に積み上げられながら、混合ドラム内を長手方向に連続的に流されること、および第２のプロセス段階におけるスラッジが、回転粒状化シャフトによりスラッジが攪拌される粒状化ドラムとして設計された少なくとも１つの粒状化手段内において、無秩序に方向づけられた方式でスラスト混合（thrust mixing）により粒状化され、スラッジが、粒状物の形成を増加させながら粒状化ドラム内を長手方向に連続的に通過させられることを特徴としている。
好ましくは、液体および／または随意に塵が、スラッジの予め設定された水分を調節するためにスラッジの混合の際に追加供給される。
この方法を実施するためのプラントは、混合ドラムのみならず少なくとも１つの連続的に配列された粒状化ドラムにより特徴づけられる。
好ましい実施形態によれば、混合ドラムには、該混合ドラムの中心に全長にわたって延びかつ混合パドルが備えられた混合シャフトが設けられ、該混合パドルの回転動作と異なる回転動作を行う回転駆動されるカッターヘッドが、混合ドラム内に追加して設けられている。
粒状化ドラムには、粒状化パドルが設けられかつ該粒状化ドラムの中心に沿って延びる粒状化シャフトが設けられていることが好ましい。
好ましい実施形態では、混合シャフトおよび粒状化シャフトに、半径方向に延びるパドルアームに固定された複数の混合および粒状化ブレードがそれぞれ設けられていること、および、カッター駆動シャフトが、混合ドラムに対して略半径方向に、該混合ドラム内に外側から延び、混合ドラムの長手方向に前記パドルアームの間に水平に配列されかつカッター駆動シャフトから離れて延びる少なくとも１つのカッターを有するカッターヘッドをそれぞれ搬送することを特徴としている。
好ましくは、混合および粒状化パドルは、それぞれ、その中心軸が前方、すなわち移動方向および上方に、その関係するパドルアームに対して、混合ドラムの場合には２０°〜６０°の角度βで、粒状化ドラムの場合には角度βより約４０％小さい角度β′で傾いている。
さらに、その中心軸が混合シャフトおよび粒状化シャフトに対してそれぞれ半径方向に延びたパドルブレードは、好ましくは、混合シャフトに対して、２０°〜６０°の角度αで、粒状化シャフトに対して角度αより約３５％小さい角度α′で傾いて配列されている。
挿荷された材料の通過速度を守るために、混合ドラム内および随意に粒状化ドラム内のそれぞれに、スラッジまたは粒状物の出口近傍にそれぞれ堰が設けられていることが好ましく、挿荷された材料の通過速度は、堰の高さが調節できる場合には、簡単に調節され得る。
粒状化ドラムの内容積に対する混合ドラムの内容積の比率は、０．３〜０．７、好ましくは、約０．５であることが望ましく、混合ドラムの充填レベルは３０％〜９５％、好ましくは７０％〜８５％である一方、粒状化ドラムの充填レベルは、１５％〜７０％、好ましくは４０％以下であることが望ましい。
混合ドラムは粒状化ドラムより小さい直径を有し、混合シャフトは粒状化シャフトよりも大きな速度で駆動可能であることが好ましい。
混合ドラムが、１より大きな、好ましくは３より大きなフルード数で運転され、さらに、粒状化ドラムが３より小さいフルード数で運転される場合には、卓越した粒状化を達成することができる。
粒状化を達成するための好適な実施形態は、混合ドラムのみならず少なくとも１つの連続配置されたペレット化ディスクにより特徴づけられる。
他の有利な実施形態は、混合ドラムのみならず少なくとも１つの連続配置された好ましくは穴あき板が設けられた押し出し装置、特に真空押し出し装置により特徴づけられる。
また、混合ドラムと少なくとも１つの連続配置されたプリケッティングプレスとが設けられている場合も好ましい。
以下において、この発明は、図面に示された２つの例示的な実施形態により、さらに詳細に説明される。ここで、図１および図２は、それぞれ、この発明に係る方法を実施するためのプラントを、それぞれ１つの例示的な実施形態によって概略的に示している。また、図面は、鉄鉱石の還元において生ずるスラッジの粒状化方法をも概略的に示しており、ここで、図３は、この発明に係るプラントのフローチャートを示している。図４は、混合機の軸方向に沿う断面であり、図５は、図４の線Ｖ−Ｖに沿って切断した混合機の長手軸を横切る断面を示している。図６〜図８は、それぞれ図５の線ＶＩ−ＶＩ，ＶＩＩ−ＶＩＩ，ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにしたがって見た混合機の詳細断面を示している。図９は、粒状化手段の縦断面を示しており、図１０は、図９の線Ｘ−Ｘに沿って切断した粒状化手段の長手軸を横切る断面を示している。図１１は、図１０の線ＸＩ−ＸＩに沿って切断した粒状化手段の詳細断面を示している。図１２〜図１６は、この発明の他の実施形態を同様に概略的な図により示している。
図１によれば、鉱石塊のような酸化鉄を含有した塊の挿荷物質４が、随意に、不焼成のフラックス５とともに、直立炉１として設計された直接還元装置内に、すなわち、直立炉１の直接還元領域２内に、供給ダクト３を介して、上部から挿荷される。直立炉１は、溶融ガス化装置６に接続しており、そこでは、還元ガスが炭素担体および酸素含有ガスから生成され、還元ガスは、直立炉１に供給ダクト７を介して供給され、洗浄機として設計されたガス浄化およびガス冷却手段８が供給ダクト７に設けられている。
溶融ガス化装置６は、固体の塊状の炭素担体のための供給ダクト９と、随意に、酸素含有ガスのための複数の供給ダクト１０，１１と、炭化水素のような室温で液体または気体の炭素担体のためのみならず焼けたフラックスのための供給ダクト１２，１３とを具備している。溶融ガス化装置６内では、溶融銑鉄１６および溶融スラグ１７が溶融ガス化領域１５の下方に収集され、蛇口１８を介して排出される。
直立炉１内の直接還元領域２において海綿鉄に還元された塊状の挿荷物質は、１つまたは複数のダクト２０を介して、例えば、放出ねじによって、溶融ガス化装置に供給される。直接還元領域２内で形成された上部ガスのための放出ダクト２１は、直立炉１の上部に接続されている。この上部ガスは、同様に洗浄機として設計されたガス浄化手段２３に供給され、その後、搬出ガスダクト２４を介して、さらなる使用のために用いられる。
洗浄機８，２３内で生じた液状のスラッジは、スラッジ液ダクト２５，２６を介して濃縮装置２７に供給され、その後脱水手段２８、好ましくは、デカンタ遠心分離機２８に供給され、そこでスラッジは、２５〜５０％、好ましくは３５〜４０％の残留水分含有量まで脱水される。脱水されたスラッジは、混合粒状化装置２９のような粒状化手段２９に供給される。
生石灰３０を供給するダクト３１と石炭乾燥プラント３２からくる石炭ろ過塵を供給するダクト３３は、粒状化手段２９に達している。該粒状化手段２９において形成された粒状物は、搬送手段３４を介して放出され、屋根３５の下に貯蔵される。粒状物は、好ましくはレール３６によって、セメント製造装置に搬送され、その後は、石灰石、粘土等のようなセメントの製造の追加の開始材料として供給される鉱物性物質３７，３８とともに混合されかつすりつぶされる。この目的のために、従来から公知のボールミル粉砕機３９が用いられることが好ましい。この後に、粉砕されたクリンカ製剤４０は乾燥機４２内で、好ましくは回転炉として設計された燃焼炉４１からの排気４３により乾燥され、燃焼炉４１内で焼成される。
この発明によれば、製鉄プラントの洗浄機システム８，２３から出たスラッジは、全く無機的な性質のものである。そのスラッジの乾燥した物質は、決まった組成を有しており、その４つのセメントクリンカを形成する酸化物（ＣａＯ，ＳｉＯ2，Ｆｅ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3）は、炭素を除いて主要成分として既に存在していたものである。さらに追加された鉱物性物質とともに、粒状物は、クリンカ製剤を構成し、該粒状物は、セメント成分の本質的な構成要素であり、添加物または混合物としては予定されていない。そのわずかな基本ｐＨ、約２０％の残留水分および粒状物の粒子の大きさは、すりつぶしおよび燃焼炉４１からの排気による予備乾燥のような他の処理ステップに関しては、いかなる正確さをも必要とされない。
この発明に係る操作の形態を、例示的な以下の実施形態により説明することにする。
還元ガスによる鉄鉱石の還元プラントにおいては、スラッジは洗浄機で生じ、該スラッジは、部分的に約４０％の残留水分含有量まで脱水され、かつ、塵除去プラントのフィルタからの炭塵を追加した後に生石灰の助けを借りて粒状化される。
約２０％の平均水分含有量を示す粒状物は、以下の典型的な組成（乾燥）を有している。
炭素                  約４０％
酸化カルシウム        約２３％
酸化鉄                約２０％
酸化珪素              約７％
酸化アルミニウム      約４％
金属酸化物            平衡
この発明によれば、粒状物は、セメントクリンカを生成するために回転炉装置に供給される。
セメント製造において、４つのクリンカ形成酸化物の関係は、水硬率（ＨＭ）によって明らかにされる。
ＨＭ＝ＣａＯ／（ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｆｅ2Ｏ3）＝１．７〜２．３
高強度セメントは、約２の水硬率を有している。
ＨＭ＜１．７のセメントは、通常不十分な強度値を有し、ＨＭ＞２．３ではセメントは、通常、体積において不安定である。
約８０トン／時の銑鉄生産能力を有する中程度の大きさの銑鉄を生成するプラントにおいては、約８トン／時の粒状物（乾燥）が生じる。
それとは対照的に、約７０トン／時のクリンカが、中程度の大きさの回転炉プラントにおいてセメントの製造の間に焼成される。
指定された組成を有し上述した量の粒状物を添加すると、その結果、所定のクリンカ製剤の水硬率２から外れて、約１．９の水硬率（変動範囲内）が得られる。
クリンカ製剤へのＣａＯの供給を増加することにより、必要であれば、水硬率を再び約２まで戻すことができる。
図２に示された例示的な実施形態によれば、粒状化およびそれによって生石灰のようなバインダの混合が不必要になる。好ましくは２５〜５０％、さらに好ましくは３５〜４０％の範囲の予め設定された残留水分まで脱水された所定のスラッジは、搬送手段を介して放出され、必要により、中間貯蔵を介してセメント製造装置に搬送され、石灰石、粘土等のようなセメントを製造するための開始材料として供給する鉱物性物質３７，３８とともに混合されかつすりつぶされる。
乾燥したスラッジの混合は、湿った状態、すなわち、脱水により達成された残留水分において、またはスラッジの乾燥状態において実施され得る。湿式の混合は、特に、特別なスラッジの乾燥が大量のエネルギおよび非常な扱いにくさを必要とする方式で実施される場合、そして、さらに、乾燥したスラッジがセメントの製造に使用される材料の総量と比較してわずかな割合のみを構成する場合に考慮されなければならない。なぜなら、そのような場合は、全ての水分量がわずかに変化するのみだからである。
暑く乾燥した気候の国々では、脱水したスラッジが集積されかつ自然乾燥した後に再利用され、すりつぶされ、乾燥されそしてセメントの製造に使用される粗い原料粉とともに焼成される。
石炭ガス化により製造された還元ガスによる直接還元領域における溶融鉄の製造において生ずるスラッジの乾燥物質の典型的な組成を以下に示す。
炭素                  約４５％
酸化鉄                約２５％
酸化珪素              約１０％
酸化アルミニウム      約５％
酸化カルシウム        約３％
金属酸化物            平衡
引用した酸化物は、セメント産業のための脱水したスラッジの使用、すなわち、セメントの製造のために供給され、セメントエ場において製造される粗い原料粉へのスラッジの混合のような４つの主なクリンカ成分を構成すると同時に、特別な配合の変更を必要とすることなく単純な方法で還元される。
スラッジの量がセメント工場で製造される原料粉の量と比較して少ない場合には、全体の配合の変更は全く必要なく、スラッジの混合における主なクリンカ成分の含有量は、概して、許容範囲内に配される。スラッジの原料粉への添加がバッチにおいて、すなわち、それぞれ大量の延長された時間間隔で実施される場合には、石灰石、粘土等のような鉱物性物質３７，３８の添加は、混合された貯蔵の水硬率を一定に保持するために好適である。
特に、この発明は、この発明に係る方法を実施するために必要とされる炭塵が、概して、副産物として生じるので、還元ガスが石炭ガスよりなる製鉄プロセスに適用され得る。しかしながら、還元ガスが上述したように溶融ガス化装置６または還元ガスの生成のためにもっぱら供給される特別な石炭ガス化装置のいずれにおいて形成されるか、または、天然ガスにより構成されるかは、原則として無関係である。また、鉄鉱石４の直接還元が、１つのまたは複数の連続配置された流動床炉における流動床方法により実施されるか、例示的な実施形態において説明されたような直立炉において実施されるかも無関係である。
低コストでわずかなエネルギ消費を伴うセメント産業のための開始材料としての高強度の粒状物の製造は、以下のように進行する。
図３から明らかなように、セメント産業のための開始材料として供給されるスラッジ５１または水分含有量が異なるスラッジ５１は、まず、例えば、沈降鉢５２の補助により、または、デカンター５４によって、所定の水分含有量に調節される。スラッジ５１の水分含有量は、粒状化方法にとって、それほど重要なものではない。
この後に、スラッジ５１は、混合ドラムとして設計された混合機５５に導かれる。該混合ドラム５５の一端領域には、フィルタネック５６が配列され、混合ドラム５５の他端領域には、出口ネック５７が配列されている。塵５８（炭塵または鉱物性物質）は、混合ドラム５５内に追加して投入される。各装填物質の好適な水分計測により、例えば、水のような液体が、好適な地点、好ましくは混合ドラムの（装填物質の通過方向に見て）３分の１の位置においてノズルを介して制御回路５９の補助により噴射されてもよく、これにより、１０〜８０％、好ましくは、４０％より小さい水分含有量を調節することができる。さらに、バインダ３０としての生石灰が、別の供給ネックまたはフィルタネック５６を介して、０．２〜２ｋｇＣａＯ／ｋｇＨ2Ｏ、好ましくは０．６ｋｇＣａＯ／ｋｇＨ2Ｏの重量比率で、混合ドラム５５内に連続的に投与される。
混合ドラム５５には、その中心に全長にわたって延びる混合シャフト６１と、該混合ドラム５５の一側の外部に回転駆動するように据え付けられたモータＭと、前記混合シャフト６１に配置された半径方向外方に延びるパドルアーム６２とが設けられている。混合パドル６３は、前記パドルアーム６２の外側端部に、例えば、溶接またはねじ止めにより、それぞれ固定されている。混合パドル６３のパドルブレードは、混合ドラムのドラム壁面６４を自己清掃するように該ドラム壁面６４に近接配置され、パドルアーム６３に対して傾斜して、すなわち移動方向の前方に向かって持ち上がるように配列されている。各パドルブレードの中心軸は、関連するパドルアーム６２の長手軸に対して、２０〜６０°の角度βをなしている（図８参照）。
混合シャフト６１の中心軸６６に対して半径方向から投影したパドルブレードの中心軸６５は、混合シャフト６１の中心軸６６に対して、同様に２０〜６０°の範囲の角度αをなしている（図４参照）。
パドルアーム６２は、相互間に大きな距離をあけて配列されている。パドルアーム６２間には、カッターヘッド６７が設けられ、そのカッター６８は、カッターヘッド６７の駆動シャフト６９に対して略半径方向に向けられている。カッターヘッド６７の駆動シャフト６９は、それぞれ、ドラム壁面７０を貫通して概略半径方向に、混合ドラム５５の内部に延びている。カッターヘッド６７は、それぞれ、ドラムジャケット７０の外部に据え付けられた別のモータＭにより駆動可能である。
カッターヘッド６７と協動する混合ブレード６３により、挿荷物質は、短時間で同質に混合され、混合シャフト６１およびカッターヘッド６７の回転数は、物質の変動する機械的に製造された三次元流動床形態が乱流動作状態に保持されるように選択される。その結果、各粒子は高い自由度を有し、それによって、短い混合時間と高い混合度とを確保することができる。
カッターヘッド６７は、５００〜５０００ｒｐｍ、好ましくは１５００〜３０００ｒｐｍの範囲の速度で回転している。混合ドラム５５は、１より大きい、好ましくは３より大きいフルード数で運転され、粒子の混合ドラム５５内における平均滞在時間は、３０〜３００秒の範囲、例えば、９０秒である。この滞在時間は、混合ドラム５５の構造的な長さＬ1および直径Ｄ1を好適に選択するとともに、体積流量に対する充填レベルの割合を好適に選択することにより保護される。
混合ドラム５５内には、出口ネック５７の前方に近接して堰７１が設けられていることが好ましく、該堰は、高さ調整可能であることが好ましい。これにより、平均滞在時間および所望の充填レベルが堰７１によっても保護されかつ調節され得る。
十分な混合度を得るために、滞在時間は、少なくとも４５秒、好ましくは少なくとも６０秒必要である。このことは、バインダ３０が充填ネック５６を介してスラッジ５１のために導入されないならば、バインダ３０のための供給ネックを好適に配置することにより確保され得る。混合ドラム５５の充填レベルは、３０〜９５％の範囲の値、好ましくは、７０〜８５％の範囲の値に調節されることが有利である。
生石灰３０のために、水酸化カルシウムへの、水との激しい発熱反応が、混合ドラム５５内において自然発生的に誘発される：ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）2。それによって、スラッジ５１内に最初に存在している水の一部が化学的に結合し、酸化カルシウムが膨張する。デッドライム（dead lime）は、そのコロイドの特性が粒状化プロセスにとって重要なヒドロゲルの性質を有している。第１の局面において、液体ブリッジがバインダ３０および毛管力の作用のために有用な水によって形成される。バインダ３０の化学反応によって、バインダは、高い強度を示す固体の架橋が形成されるように、硬化しかつ凝固する。
石灰の消化は、水を蒸発させる大きな反応熱を発生する。生石灰に吸収された水のみならず蒸発した水によって、スラッジ５１の遊離水は、２５％以下、典型的には２０％ｋｇＨ2０／ｋｇ挿荷物質以下に減じられる。
粒状化プロパ（proper）は、挿荷物質の流動方向に混合ドラム５５の後段に配列され、粒状化ドラムよりなる粒状化手段７２における第２の処理ステップにおいてのみ実施される（図９〜図１１）。粒状化ドラム７２の内部には、粒状化ドラム７２の端部に据え付けられた粒状化シャフト７３が中心に延び、別のモータＭによって駆動可能とされている。
半径方向外方に延びるパドルアーム７４は、粒状化シャフト７３に固定されている。これらのパドルアーム７４は、混合パドル６３と同様に設計された流動化パドル７５を搬送している。粒状化パドル７５は、その中心軸７６が前方に、すなわち、移動方向および対応するパドルアーム７４（すなわち、その長手方向に延びる）に対して上方に、約４０％だけ角度βより小さい角度β′だけ傾けられたパドルブレードを同様に具備している。粒状化シャフト７３の中心軸７７に対して、各パドルブレードの中心軸７６を半径方向に投影すると、パドルブレードの中心軸７６の投影と、粒状化シャフトの中心軸７７との間の傾斜角度α′は、混合ドラム５５における角度αより約３５％だけ小さい角度となっている。
粒状化ドラム７２には、カッターヘッド６７が設けられている。無秩序に方向付けられた方法でスラスト混合が実施されることにより、挿荷材料がスムーズに導かれる。これにより、以下の意味がある。既にいくらかの固体濃度を有する粒状化ドラム７２に達した挿荷材料は、粒状化ドラム７２内に無秩序に方向付けられた物質を形成し、その中を粒状化パドル７４が通過し、それを完全に混合する。粒状化パドル７４は、無秩序に方向付けられた物質内を通り、それによって、粒子間に作用する力により、粒状物５２を形成することができるように粒子を一緒にまとめる。
粒状化シャフト７３の速度は、製造物をドラム壁面７８上において連続して繰り返し転がすことにより塊が形成されるように選択される。粒子の拡大は、加重式に実施される（雪玉効果）。
粒状化ドラム７２内には、同様に、堰７１が設けられていてもよく、粒状物５２を形成するために挿荷材料の注意深い取り扱いが必要である。それにより、粒状物５２は、粒子の結合により、粒状化ドラム７２の入口ネック７９において発生したまだ小さい粒状物から所望の大きさに形成することができる。したがって、粒状物の注意深い取り扱いは、挿荷材料の粒状化ドラム７２内における延長した滞在時間を必要とし、粒状化ドラム７２の構造的な長さＬ2および直径Ｄ2は、処理量、平均滞在時間および充填レベルを考慮して把握されなければならない。粒状化ドラム７２は３より小さいフルード数で運転される。粒状化ドラム７２内における平均滞在時間は、６０〜６００秒の範囲、例えば、１２０秒である。充填レベルは、１５〜７５％の範囲、好ましくは４０％より小さい範囲である。
粒状化ドラム７２においては、デッドライムの凝固が行われる。空気中からの二酸化炭素によるのみならず、石灰の消化反応による上昇した粒状化温度のために、非常に強い粒状物５２が形成される。
生石灰をバインダ３０として使用することにより、混合機５５および粒状化手段７２の内部における約１２０℃までの温度における乾燥により、クラストの形成が減じられる。形成された排出蒸気は、別の排出蒸気ネック８０および図示しない排出蒸気凝縮器を介して、混合機５５および粒状化手段７２の両方に放出される。
混合ドラム５５および粒状化ドラム７２の両方のパドル６３，７５およびパドルアーム６２，７４は、挿荷される材料の特性にしたがって、耐摩耗および耐食材料により構成されている。
混合ドラム５５および粒状化ドラム７２のフルード数の比率は、０．５〜５の範囲である。したがって、周速度およびそれによって回転数は、２つのドラム５５，７２の直径Ｄ1，Ｄ2のそれぞれの関数として調節される。
ステップが２つのプロセス段階、すなわち、一方では混合ドラム５５内における混合／反応に、他方では粒状化ドラム７２における凝集に分割されたこの方法によって、設定した目的に対して最適な方法で、装置的な構成要素のみならず処理条件をも用いることができるようになった。特に、シャフト６１，７３の回転数およびそれによってフルード数、充填レベルおよび滞在時間、パドルの配列および幾何学的寸法のみならず、それらの混合ドラム５５および粒状化ドラム７２についてのそれぞれのドラム壁面７０に対する位置が、相互に独立して調節される。セメント産業における貴重な材料としてのそれらの再利用のために、絶対的に必要とされる粒状物５２の品質を保証することができるようになったのは、一段階処理と比較した場合のこれらの追加の自由度によるのみである。
図４〜図１１に示された上述した実施形態の変形例として、それによれば、粒状化が、混合ドラムと比較して実質的により大きな内容積を有する単一の粒状化ドラム７２において実施され、また、２つまたはそれ以上の粒状化ドラム７２が単一の混合ドラム５５から供給される。
混合ドラム５５と粒状化ドラム７２とが分離した構造のものの代わりに、それらのものを図１２および図１３に示されたように単一体に結合することも可能である。そのようにすると、混合機５５および粒状化手段７２が、一体の結合ドラム８１からなるコンパクトなプラントとして形成される。この結合ドラム８１は、必要とされる滞在時間および周速度を合致させるために、混合機５５と粒状化手段８２との間の遷移領域に、直径においてΔＤの不連続性を有する。混合機５５および粒状化手段７２は共通シャフト６１′を有し、そこに、ツール６３，７５が取り付けられている。これらの変形例の利点は、より低い検査コストに見られる。
粒状物の形状をさらに改良するのみならずそれらの寸法的な安定性を改良するために、そして、狭い可調整スペクトルを得るために、転がし段階８２が上述した２段階装置の後段に設けられている。この転がし段階は、実質的には、排出端に向かって少し傾斜した水平な回転式チューブを具備している。
図１４に示された粒状化手段の実施形態によれば、スラッジ５１、バインダ３０および炭塵のような添加材５８は、貯蔵容器８３から混合機５５に導かれ、そこから、それらは少なくとも１つのペレット化ディスク８４上に置かれ、そこで、粒状化プロパが実施される。
図１５に示された実施形態によれば、スラッジ５１、添加材５８およびバインダ３０は、同様に、混合機５５内において十分に混合され、その後、押し出し装置８５内に導かれる。上記押し出し装置としては、真空押し出し装置が提供されることが好ましい。この押し出し装置は、一端に穴あき板８６を有し、そこを通してスラッジが細い繊維の形態で押し出される。該繊維が（重力によって）破断されることにより、塊材料として取り扱われる粒状物が形成される。
図１６の実施形態によれば、粒状物の形成は、混合後に、プリケッティングプレス装置８７による混合された挿荷物質のブリケッティングによって達成される。
図３〜図１６に示された全ての実施形態において、粒状化は、連続的に実施される。しかしながら、還元ガスによる鉄鉱石の還元において生じたスラッジ５１を不連続に粒状化することを考えることもでき、スラッジ５１は同様にして、最初に脱水される。この後に、スラッジ５１は中間コンテナに汲み上げられ、そこから混合粒状化装置内に放出ねじを介して到達させられる。この混合粒状化装置は、周期的に、例えば３０分周期で充填される。混合粒状化装置内において、スラッジ５１とバインダ３０および可能な添加材５８との十分な混合が実施され、添加材が最初に導入され、生石灰３０のみがその後導入される。生石灰３０の導入の後に、混合粒状化装置の速度が粒状物の形成のために再調節、好ましくは減速される。所定の粒状化時間の後に、粒状物が中間コンテナ内に放出されて貯蔵され、そこから、搬送ベルトを介して引き出され、最終的に転がされる。放出後に混合粒状化装置は改めて充填される。
【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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