JPS5855094B2 - 粒滓の冷却回収方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒滓を冷却して回収する方法及び装置に関する
。

高炉、転炉、電気炉などの精錬炉から排出される冶金滓
の再生処理方法には、徐冷して結晶質の鉱滓を得る方法
、水で急冷して非晶質の水滓を得る方法及び水蒸気など
を吹付けて半結晶質の鉱滓綿を得る方法などがある。

このうち鉱滓は、従来埋立材として廃棄される場合も少
なくなかったが、緻密で機械的強変に富んだ特性を生か
して、最近では路盤材、コンクリート用骨材などの用途
に利用される割合か増加してきている。

今後は省資源、省エネルギーの見地からこの傾向が一層
強まると予想され、これら用途に適合した良品質の鉱滓
を経済的に得ると同時にその冷却固化過程における排熱
を効率よく回収し得るような有効な処理方法の開発が望
まれている。

斯かる要求に応するために、高炉滓などの場合、滓畑、
ドライピットなどでいったん冷却固化した凝結塊を堀り
起こし、適当な粒度に破砕、分級後、前記用途の鉱滓を
得る従来の方法を改善する程度では不満足である。

そこで最近では溶滓から直接、結晶質の鉱滓に造粒する
方法として、溶滓を回転体又は圧縮流体などに供給して
液滴に分散させ、表面張力で球状に粒化せしめる方法が
種々提案されているが、歩どまりよく所要品質の球状滓
を得る方法としてまだ実用化の域に達していない。

これは前記の方法で分散された液滴を効率よく捕集しそ
のままの粒度で固化域まで冷却せしめて粒滓として回収
するまでの手段が確立していないからである。

すなわち、適宜の方法で液滴に分散、放出された粒滓は
まだ高温のため、壁面などの障害物に衝突すると扁平に
変形し、又粒子同志が相互に接触するとたちまち溶着し
て団塊状に戊長し易いが、粒子の表面温度が凝固域（非
溶着温度）まで低下すれば、最早そのようなトラブルは
発生せず、その後の取扱いは比較的容易である。

従って冶金滓を溶融状態で処理してコンクリート用骨材
などの用途に造粒するには、溶融滓の粒化温度から非溶
着温度までの冷却回収力法の確立が技術的要点となる。

本発明は、斯かる観点から溶滓を回転体、圧縮流体など
適宜の手段で分散させて得られた液滴の供給を受けて、
非溶着温度域まで元の粒化形状を保持しつつ冷却固化せ
しめ、コンクリート用細骨材などの用途に使用し得る粒
滓として歩どまりよく回収し得る粒滓の冷却回収方法及
び装置を提供することを目的としてなしたもので、その
要旨とするところは、多孔質で且つ上流から下流に向っ
て下り勾配に設けた整流板によって流路断面が上下に仕
切られた輸送り゛クト本体の上部ダクト上流側に、液滴
化した溶滓を供給せしめると共に輸送ダクト本体を振動
させ、整流板の上下に夫々逆方向に流れる空気を供給し
、整流板の孔を通って下部ダクトから上部ダクトへ吹上
げる空気で粒滓層を流動化させて下流側へ移動せしめ、
固化したね滓を上部ダクトの下流端から連続的に回収す
ることを特徴とするものである。

以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

輸送ダクト本体３は、上部ダクト６及び下部ダクト７よ
り成り、上流側から下流側に向って水平面に対して多少
傾斜した横型のダクトである。

そして輸送ダクト本体３の上部ダクト６と下部ダクト７
との間には多孔質の整流板８が装着されており、流路断
面が上下に仕切られている。

整流板８は、流動化せしめる粒滓の処理量、高温性状な
どから、強度的にも熱的にも充分な耐久性とね滓に対す
る非濡性を保有することが必要なため、その材質として
は、例えば耐熱セラミックが使用される。

又多孔質の孔は、チャンネリング、吹き抜けなどのない
均一な粒滓の流動化を行わしめるために、板厚方向に設
けた極めて小さい連続した貫通孔であり、整流板８の孔
の単位面積あたりの通気抵抗は、粒滓層の単位面積あた
りの通気抵抗以上となるよう設けられている。

整流板８の幅すなわち輸送ダクト本体３の幅は、供給さ
れる粒滓群の幅以上にすることが必要であり、粒滓の移
動方向に直角な粒滓層の断面分布は粒滓同志が流動中相
互に溶着しない条件で定まり、これを基準として粒滓の
供給量に対して粒滓の輸送速度が決定される。

又整流板８の長さすなわちダクトの長さは粒滓の輸送速
度とダクト内におけるね滓の滞留時間との積から求めら
れるが、粒滓の滞留時間は前述の空気流によって粒滓が
充分な硬さに冷却固化するに必要な時間でなければなら
ず、粒径の違いにより非溶着域に至るまでの時間差があ
るので粒滓の最大粒径を基準に定められる。

上部ダクト６の上流端に設けた上流側端部４には、粒滓
群２を上部ダクト６内に導くための開口部３７が設けら
れており、上部ダクト６の下流端に設けた下流側端部５
内には、上部ダクト６と下部ダクト７を分離して密閉す
るための仕切壁４３が設けられ、冷風密閉流路３８と粒
滓密閉流路３９とが形成されている。

開口部３７は、溶滓流を液滴に分散して得られた粒滓群
２がその飛翔方向で周囲の壁面と無接触で捕集されるに
充分な幅と高さに形成されている。

下部ダクト７の上流側端部３５には、冷風ヘッダー管１
１に固着した複数個の冷風供給ノズル１０が、整流板８
の下部に該整流板８と平行して装着してあり、一方下流
側端部５には、空気ヘッダー管１６に固着した複数個の
空気供給ノズル１５が、整流板８の上部に該整流板８と
平行して装置しである。

又冷風密閉流路３８と粒滓密閉流路３９との下部には、
伸縮管２１を介してサイクロン２０が接続しである。

該サイクロン２０には、その上部に排風管２２が、又そ
の下部に粒滓排出口２３が夫々設けられている。

輸送ダクト本体３の鉄皮には、開口部３７から供給され
、まだ高温の粒滓が整流板８上に溶着温度で落下、付着
して孔を塞ぐなどの不具合を防止するために適宜の加振
機（パイブレーク）３１が設置しである。

冷風ヘッダー管１１には、伸縮管４０を介して冷風管１
２が接続してあり、該冷風管１２には、送風機１４によ
って整流板８の下部に送る冷風の流量及び圧力を調節す
るための冷風調節弁１３が設けられている。

空気ヘッダー管１６には、伸縮管４１を介して空気管１
７が設けてあり、該空気管１７には、送風機１９によっ
て整流板８の上部に送る空気の流量及び圧力を調節する
ための空気調節弁３０及び上部ダクト６内に供給する空
気の温度を調節するための熱交換器１８が設けられてい
る。

上部ダクト６と上流側端部４との境界部には、開口部３
７から流入した吸込空気が粒滓群２に及ぼす流れの悪影
響を防止するために、仕切板２５が固着してあり、該仕
切板２５の近辺には、空気供給ノズル１５から上部ダク
ト６内に供給された空気流を吸込むための吸込口３６が
設けである。

そして該吸込口３６には、伸縮管４２を介して吸込管２
６が接続してあり、吸込管２６の先端には、サイクロン
２７が設けである。

サイクロン２７の上部には、排風管２８が接続してあっ
て該排風管２８の一端には排風機２９が設けである。

−カサイクロン２７の下端には粒滓排出口２４が設けで
ある。

開口部３７の上流側には、溶滓を液滴にするための例え
ば矢印方向に図示してない駆動装置によって回転するよ
うにした回転ドラム１が配設されており、該回転ドラム
１の上部には、ノズル３３を介して溶滓３４を回転ドラ
ム１に滴下、供給するための溶滓ホッパー３２が設置し
である。

なお図中９は粒滓層である。

次に本発明の作用について説明する。

先ず送風機１４．１９や排風機２９を駆動すると共に加
振機３１を振動せしめ、回転ドラム１も矢印方向に回転
せしめておき、溶滓ホッパー３２に適宜の手段で収納し
である溶滓３４をノズル３３を適宜調節することにより
回転ドラム１上に滴下、供給せしめ、回転ドラム１の表
面によって衝突、反跳させる。

回転ドラム１を離れた溶滓は、空気抵抗で液滴に分散し
、粒滓群２となって開口部３７より輸送ダクト本体３内
の整流板８上に供給される。

送風機１４から送られた冷風は、冷風調節弁１３の操作
によって所要量が所定の圧力で冷風管１２を通り、冷風
ヘソグー管１１で各冷啄供給ノズル１０に均等に分配さ
れ、冷風供給ノズル１０より下部ダクト７内に送給され
、整流板８の下面に沿って一様な流速Ｖｃの冷風流を形
成せしめる。

そうすると上部ダクト６内に落下し整流板８の上面に近
接した粒滓は、整流板８の孔から該整流板８上方へ吹出
す空気に支えられて整流板８上面にほとんど接触せずに
、ある厚さの粒滓層９をなして流動状態になり、しかも
随伴流による空気抵抗と整流板８の下流側への傾斜によ
る重力の分力とを受けて上部ダクト６内を上流側から下
流側へ移動を開始する。

移動に際しては、高炉滓で粒化した溶滓の供給温度が１
４００°Ｃの場合、これが凝固温度１２５０°Ｃまで冷
却する間に粒子相互並に粒子と壁面との接触で互に溶着
及び変形もなく球状を保持せしめる必要がある。

このための要件として、粒滓同志が互に接触しない比較
的粗な粒度分布でしかもそれら相互の粒子が流動中衝突
せず本ダクト内に供給されたままの分布状態を継続し得
るような均一な粒滓層の流動状態を実現することが望ま
しい。

しかし通常供給された粒滓の粒度の違いによる空気抵抗
の差から、粒滓相互の衝突は避けられず、これを解決す
るためには、粒滓に対する冷却効果を半結晶質化しない
範囲で高めて、流動中細粒は速やかに冷却固化せしめて
相互衝突による前述のトラブルを最小限に抑えることが
重要である。

そこで送風機１９から送られてきた空気を熱交換器１８
によって加熱し、空気調節弁３０で流量及び圧力を所定
状態に調節し、空気ヘッダー管１６で各空気供給ノズル
１５に空気を均等に分配し、該空気供給ノズル１５から
温度と流量と圧力とを調節した空気流を上部ダクト６の
下流側から上流イ目１１へすなわち粒滓の移動方向に対
向して供給し、これによって粒滓の冷却効果を高めると
同時に冷風の供給とあいまって、粒滓の流動状態をでき
るだけ均一化せしめる。

この場合の粒滓の流動及び冷却状態を詳細に説明すると
次のようになる。

すなわち今上部ダクト６の下流側に設けられた空気供給
ノズル１５から粒滓層９の移動力向に逆向きの空気流（
流速Ｖａ）を整流板８に沿って一様に供給した場合、本
空気流の粒滓層９の流動に及ぼす影響は、下部ダクト７
の上流側から供給される前述の流速Ｖｃの冷風流とは相
反する作用を示すので、下部ダクト７の冷風の流速Ｖｃ
を上部ダクト６の空気流速Ｖａより大きくとれば、整流
板８の下側から上向きに吹上げる冷風流の方が見掛上整
流板８の孔を下向きに通過しようとする空気流より強く
なるので両流の速度差（Ｖｃ−Ｖａ）を適当に定めるこ
とにより、粒滓層の流動は、冷風流のみを使用する場合
と変ることがなく、ある層厚で粒滓層を支え且つ粒滓同
志が相互にある間隔を保って安定な流動化が実現される
。

そして整流板８が水平面に対し下り勾配に傾斜して設け
られているので、前述のごとく流動化した粒滓層９は、
重力の傾斜方向分力を受けて整流板８に沿って上部ダク
ト６内を下流側に向って水の流れのごとく落下してゆく
。

更には、冷風流の空気流による速度差（Ｖｃ−Ｖａ）に
起因し、見掛は上整流板８の下面から吹上げられた随伴
流による空気抵抗が前述の重力の分力に加えて粒滓層９
に作中するので、その分だけ粒滓層９の移動速度はより
加速されることになる。

一方粒化した溶滓が整流板８に沿って落下する間に鉱滓
として結晶化せしめるには、高温の各粒滓がその周囲を
通過する空気流による強制対流熱伝達によって速やかに
冷却同化される必要があり、その場合高温の粒滓から低
温の空気流への単位時間あたりの伝熱量は、粒滓表面と
空気流の相対速度とに比例する。

整流板８の下面に沿って粒滓層９の移動方向に並行した
冷風流のみを供給する場合には、両者の相対速度をそれ
ほど大きくとれず、従って所要の冷却効果が得られない
。

これに対し上部ダクト６の下流側端部５から粒滓の移動
方向に対面して温度と風量が調節可能な空気流を供給で
きる本装置においては、粒滓（こ対する冷媒流の相対速
度を充分とれて供給された空気流が粒滓間を通過しなが
ら各粒滓から均一に熱を奪うので整流板８の下面に沿っ
た冷風流のみで粒滓を流動化させつつ冷却固化させる場
合に比較し、冷却性能が格段に向上し各粒滓について非
溶着温度までの冷却固化時間をより短縮させ得て、流動
中固化域までの粒滓相互の溶着並びに衝突による変形な
どのトラブルを未然に防止できる。

しかも流速Ｖｃの冷風流と流速Ｖａの空気流との速度差
（Ｖｃ−Ｖａ）を一定とし、粒滓の移動速度を不変のま
まＶａとＶｃを変化させたり、空気流の温度調節を行う
ことにより粒滓性状に応じて冷却条件を任意に調節し得
る。

一方何々の粒滓は整流板８の上流側で前述のごとく互に
逆向きの冷風と空気の混合流を受ける関係上、粒滓の分
布状態の不均一によっては、しばしば空気流が乱され、
その結果各粒滓表面への流れが変化したりして粒滓が転
動する場合があり、父上部ダクト６の開口部３７から供
給されたまだ高温の粒滓が整流板８上に溶着温度で落下
して孔を塞ぐなどの不具合を防止するために加振機３１
が振動せしめられている。

該加振機３１は整流板８の傾斜面内で輸送ダクト本体３
全体を振動させることができる。

又加振機３１の振動によって単に粒滓が整流板８の上面
に付着するのを防止するだけでなく、粒滓の性状に応じ
て振動の方向、振幅、周期などを調節することができ、
冷風と空気の混合流を均一な流れとし、ひいては粒滓層
９の流動を望ましい状態に保持できる。

上部ダクト６内における粒滓の移動は、前述したごとく
、通常、整流板８の傾斜による重力の分力の作中に主と
して依存するが、本手段では粒滓の移動力向に逆向きの
空気流を送給する方式をとっているので、粒滓層の密兜
分布から定まるその移動速度を得るために、前記空気流
の速度抵抗に応じて整流板８の傾斜角変を設備ごとに調
節することになる。

この傾斜角度は通常の粉体輸送などに本形式の輸送ダク
トを使用する場合に比較してより大きくとれる。

整流板８に沿って冷却固化しつつ輸送ダクト本体３内を
上流から下流へと移動した粒滓層９は非溶着温度まで冷
却固化された状態で下流側端部５、粒滓密閉流路３９よ
り伸縮管２１を通ってサイクロン２０に連続的に落下し
、−力下部ダクト７を整流板８の下面に沿い通過した冷
風流は、冷風密閉流路３８、伸縮管２１を経てサイクロ
ン２０に流入する。

そしてサイクロン２０内で粒滓と、冷風流が高温となっ
た温風とが分離され、粒滓は粒滓排出口２３から、又温
風は排風管２２から外部へ排出される。

伸縮管２１には仕切壁４３が設りであるため、粒滓と冷
風流とが伸縮管２１内で混合することはない。

サイクロン２０で分離された球状の固化滓はまだ高温の
熱を保有するため、次工程で適当な熱交換器に通すこと
によって熱回収され、次いで分級などの二次処理が行わ
れ、所定品質のコンクリート中骨材として最終的に製品
化される。

−万粒滓層９に対向して下流から上流へ流れた空気流は
、高温となって吸込口３６から伸縮管４２、吸込管２６
を経てサイクロン２７に至り、ここで空気流中に含まれ
る同伴された粒滓が除去され、空気流のみが排風管２８
から排風機２９によって外部へ排出される。

加振機３１の振動による影響は、伸縮管２１゜４０．４
１．４２が設けであるので他の機器へは及ばない。

なお本発明においては、輸送ダクト本体３の流路を長く
するなどして粒滓のダクト内滞留時間を長くとれば、前
述したごとく粒滓を次工程の熱交換器に通すことなく、
サイクロン２０．２７の排風管２２．２８から粒滓の顕
熱を熱ガスとして回収することが可能であること、非溶
着温度まで冷却した上述の実施例の場合にも非溶着温度
域まで粒滓の保有する顕熱の回収が可能となること、そ
の他車発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え
得ること、等は勿論である。

本発明の粒滓の冷却回収方法及び装置は上述のごとき構
成であるから、下記のごとき種々の優れた効果を奏し得
る。

（Ｉ） 高炉滓に限らず、転炉滓、電炉滓などの冶金
滓全般にわたり、造粒手段のいかんを問わず、粒状化さ
れた溶融滓の供給を受けて所要の温度までね滓を冷却回
収処理することが可能となる。

（ＩＩ） はぼ密閉した容器内で処理されるため公害
の発生がなく、シかも冷却固化過程中における粒滓の顕
熱を熱ガスとして容易に回収できる。

（［Ｄ 処理量に対応して設備規模の調節が容易であ
るばかりでなく、同−設備能力に対してダクト内上下２
室に供給される空気流の温度、圧力、流量を調節するこ
とによって粒滓性状並ひに処理量の変動に対処すること
ができる。

（ＩＶ） 粒滓の通過するダクト内に駆動部品がなく
構造が簡単で取り扱い及び保守が容易となる。

（■ 輸送ダクトを長くして途中に空気流を補充する装
置を配設することにより、高温の溶融状態から常温の固
化滓に至るまでの鉱滓の熱回収装置としても兼用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粒滓の冷却回収方法及び装置の説明図
、第２図は第１図の■−■矢視図である。 ３は輸送ダクト本体、６は上部ダクト、７は下部ダクト
、８は整流板、９は粒滓層、１０は冷風供給ノズル、１
３は冷風調節弁、１４．１９は送風機、１５は空気供給
ノズル、１８は熱交換器、２０．２７はサイクロン、２
９は排風機、３０は空気調節弁、３１は加振機、３８は
冷風密閉流路、３９は粒滓密閉流路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多孔質で且つ上流から下流に向って下り勾配に設け
   た整流板によって、流路断面が上下に仕切られた輸送ダ
   クト本体の上部ダクト上流側に、液滴化した溶滓を供給
   せしめると共に輸送ダクト本体を振動させ、整流板の上
   下面に夫々逆方向に流れる空気を供給し、整流板の孔を
   通って下部ダクトから上部ダクトへ吹上げる空気で粒滓
   層を流動化させて下流側へ移動せしめ、固化した粒滓を
   上部ダクトの下流端から連続的に回収することを特徴と
   する粒滓の冷却回収方法。 ２ 輸送ダクト本体に、多孔質の整流板を上流から下流
   に向って下り勾配に設りて流路断面を上下２室に仕切る
   と共に加振機を取付け、輸送ダクト本体の上流側に、整
   流板上に液滴化した溶滓を供給する開口部を設け、整流
   板の上下流端に、該整流板の上下面に夫々逆向きに空気
   を供給する装置を設け、上部ダクトの下流端に固化した
   粒滓を回収する装置を設けたことを特徴とする粒滓の冷
   却回収装置。