特開 2024-148425 水砕スラグの製造装置、及び水砕スラグの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024148425

(43)【公開日】2024-10-18

(54)【発明の名称】水砕スラグの製造装置、及び水砕スラグの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 5/02 20060101AFI20241010BHJP

   C21B 3/08 20060101ALI20241010BHJP

【ＦＩ】

C04B5/02 A

C21B3/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023061543

(22)【出願日】2023-04-05

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000203977

【氏名又は名称】日鉄テックスエンジ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100187702

【弁理士】

【氏名又は名称】福地 律生

(74)【代理人】

【識別番号】100162204

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 学

(74)【代理人】

【識別番号】100195213

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 健治

(72)【発明者】

【氏名】今野 新之介

(72)【発明者】

【氏名】▲濱▼砂 宏隆

(72)【発明者】

【氏名】菊地 大介

(72)【発明者】

【氏名】衣目川 洋三

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 靖之

(72)【発明者】

【氏名】荒生 雅貴

【テーマコード（参考）】

4G112

4K012

【Ｆターム（参考）】

4G112JH03

4G112JH04

4K012AB02

4K012AB08

(57)【要約】

【課題】樋内に溶融スラグが堆積しない水砕スラグの製造装置を提供する。
【解決手段】本発明の水砕スラグの製造装置は、溶融スラグに水を噴射する第１のノズルと、前記溶融スラグが水砕され得られた水砕スラグ及び前記水が流下する樋と、前記樋の長手方向の中心線を挟んで両側に噴射口が配置され、前記樋の壁面に向け水を噴射する第２のノズルを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融スラグに水を噴射し、水砕スラグを形成する第１のノズルと、
前記第１のノズルによって噴射された前記水及び形成された前記水砕スラグが流下する樋と、
前記第１のノズルの幅方向の外側に配置され、前記樋の壁面に向かって水を噴射する第２のノズル
とを備え、
前記第２のノズルは、前記樋の長手方向の中心線を挟んで前記樋の幅方向の両側に配置された複数の噴射口を備える
ことを特徴とする水砕スラグの製造装置。

【請求項2】

前記第２のノズルの噴射方向の中心線と樋の長手方向中心線とがなす角度が、前記樋の側面から見て、－５°以上、＋５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の水砕スラグの製造装置。

【請求項3】

前記第２のノズルから噴射される水の噴射角度が、１°以上、９０°以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の水砕スラグの製造装置。

【請求項4】

前記第１のノズルは、前記第２のノズルの長手方向の中心線を挟んで両側に配置された噴射口の間に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の水砕スラグの製造装置。

【請求項5】

溶融スラグを流下させる第１の工程と、
前記第１の工程で流下した溶融スラグに水を噴射し、水砕スラグを形成する第２の工程と、
前記第２の固定で形成された水砕スラグを樋を経由して回収する第３の工程と
を備える水砕スラグの製造方法であって、
前記第２の工程において、前記樋の壁面に向かって水を噴射する
ことを特徴とする水砕スラグの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水砕スラグの製造装置、及び水砕スラグの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高炉から発生した溶融スラグは路盤材として活用することができる。溶融スラグを水ジェットで急冷、微細化し、凝固させることにより、水砕スラグを製造する方法が利用されている。

【0003】

特許文献１には、溶融スラグを流下させる工程と、流下状態の溶融スラグにその流下方向下流側を頂点とするＶ字型又は逆多角錐型に水ジェットを噴射する工程と、噴射工程後に、粉砕されたスラグ粒子を冷却水で被覆する工程とを備える水砕スラグの製造方法が開示されている。

【0004】

特許文献２には、Ｆｅ及びＳｉを主成分とし、Ａｓ及びＰｂを不純物として含有する原料のスラグを、８０℃以上の水温、該原料のスラグ１ｔ当たり１０ｍ3以上１００ｍ3以下の水量で水砕処理する工程を含むスラグの製造方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１７７５８１号公報

【特許文献2】特開２０１８－１１１６１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

水砕スラグが流下する樋の内面に溶融スラグが塊として堆積したり、一般的に樋の内面に設けられる耐摩耗鋼板が経年劣化等によって脱落したりすると、樋内に溶融スラグが残存する場合がある。樋内に溶融スラグが残存すると、異常突沸等のトラブルが発生する場合があり、このようなトラブルが発生すると、水砕スラグの製造を停止する必要が生じる。そのため、樋内に溶融スラグが堆積しない水砕スラグの製造装置が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は前記の課題を解決するためになされたものであって、その要旨は以下のとおりである。

【0008】

（１）溶融スラグに水を噴射し、水砕スラグを形成する第１のノズルと、前記第１のノズルによって噴射された前記水及び形成された前記水砕スラグが流下する樋と、前記第１のノズルの幅方向の外側に配置され、前記樋の壁面に向かって水を噴射する第２のノズルとを備え、前記第２のノズルは、前記樋の長手方向の中心線を挟んで前記樋の幅方向の両側に配置された複数の噴射口を備えることを特徴とする水砕スラグの製造装置。

【0009】

（２）前記第２のノズルの噴射方向の中心線と樋の長手方向中心線とがなす角度が、前記樋の側面から見て、－５°以上、＋５°以下であることを特徴とする前記（１）の水砕スラグの製造装置。

【0010】

（３）前記第２のノズルから噴射される水の噴射角度が、１°以上、９０°以下であることを特徴とする前記（１）又は（２）の水砕スラグの製造装置。

【0011】

（４）前記第１のノズルは、前記第２のノズルの長手方向の中心線を挟んで両側に配置された噴射口の間に設けられたことを特徴とする前記（１）～（３）のいずれかの水砕スラグの製造装置。

【0012】

（５）溶融スラグを流下させる第１の工程と、前記第１の工程で流下した溶融スラグに水を噴射し、水砕スラグを形成する第２の工程と、前記第２の固定で形成された水砕スラグを樋を経由して回収する第３の工程とを備える水砕スラグの製造方法であって、前記第２の工程において、前記樋の壁面に向かって水を噴射することを特徴とする水砕スラグの製造方法。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、樋内に溶融スラグが堆積しない水砕スラグの製造装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の水砕スラグの製造装置の一形態について説明する図である。

【図2】本発明の水砕スラグの製造装置の一形態について説明する図である。

【図3】本発明の水砕スラグの製造装置の一形態において、第２のノズルから噴射される水の噴射方向の中心線と、樋の長手方向中心線とがなす角度を説明する図である。

【図4】本発明の水砕スラグの製造装置の一形態において、第２のノズルから噴射される水の噴射角度を説明する図である。

【図5】本発明の水砕スラグの製造装置の他の形態について説明する図である。

【図6】本発明の水砕スラグの製造装置の他の形態について説明する図である。

【図7】本発明の水砕スラグの製造装置の他の形態について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明の水砕スラグの製造装置の一形態について説明する。図１は、本形態の水砕スラグの製造装置を側面から見た概略図である。図２は、本形態の水砕スラグの製造装置を樋の下流側から、図１中の矢印の方向に見た概略図である。

【0016】

（水砕スラグの製造装置）
本発明の水砕スラグの製造装置１は、溶融スラグに水を噴射し、水砕スラグを形成する第１のノズル１１（以下「水砕ノズル」ともいう）と、第１のノズルから噴射された水と、溶融スラグが水砕され得られた水砕スラグが流下する樋２１（以下「水砕樋」ともいう）と、樋の長手方向の中心線２１Ｃを挟んで両側に配置され、樋の壁面に向かって水を噴射する第２のノズル１２（以下「サイドノズル」ともいう）を備える。サイドノズル１２が樋の壁面に向かって水を噴射することによって、水砕樋２１の内側の側壁に溶融スラグが付着することを防止できる。

【0017】

ここで、樋の長手方向とは、水砕樋２１の長さ方向、すなわち、水砕スラグが流下する方向を意味する（図１のＬの方向（図３、図６においても同様）であって、図２の紙面に垂直な方向（図５、図７においても同様））。また、樋の幅方向とは、樋の長手方向に垂直で、樋の下流側から見たときに一方の樋の壁面から他方の樋の壁面に向かう方向を意味する（図２のＷの方向（図５、図７においても同様）であって、図１の紙面に垂直な方向（図３、図６においても同様））また、樋の長手方向の中心線とは、樋の長手方向に垂直な断面の重心を結ぶ線を意味する。

【0018】

（溶融スラグ）
溶融スラグは金属を精錬する際に溶融によって分離したものであり、例えば、鉄鋼スラグ、銅スラグ等である。溶融スラグ５１は、高炉、溶融炉等に付設された、溶融スラグの排出機構（図示せず）を通じ、炉内から、略一定の流量で、略鉛直方向に流下される。溶融スラグの供給量は、例えば、０．１～２ｔ／ｍｉｎとしてよい。排出機構は、例えば、樋である。溶融スラグは連続的に排出してもよいし、例えば３０分以上の間隔を空けて、間欠的に排出してもよい。

【0019】

（第１のノズル）
第１のノズル（水砕ノズル）１１は、例えばポンプ（図示せず）が接続されており、排出された溶融スラグ５１に、ポンプから供給された水を噴射する。水砕ノズル１１は、これにより、溶融スラグを急冷、粉砕し、水砕スラグとする役割を有する。図１、図２に示す形態においては、溶融スラグ５１は、水砕樋２１中で、水砕ノズル１１から噴射された水により、水砕スラグとされる。

【0020】

水砕ノズル１１は、複数の噴射口１１ａを有する。複数の噴射口は１つのノズルヘッドに複数の開口部を設けることにより形成されてもよいし、複数のノズルを組み合わせたものであってもよい。
これらの複合であってもよい。

【0021】

水砕ノズル１１の個々の噴射口１１ａの形状や配置は限定されない。噴射口１１ａの形状は、真円形、略円形、楕円形、正方形等であってよい。噴射口１１ａの形状がすべて同じである必要はなく、個々の噴射口１１ａ毎に異なる形状であってもよい。水砕ノズル１１の形状も限定されない。例えば、長方形状でもよく、台形状、円形状であってもよい。個々の噴射口としてフラットスプレータイプのノズルを用いると、狭角の水流が噴射されるので、水流が溶融スラグの比較的狭い範囲に当たることとなり、エネルギーが集中できるので好ましい。

【0022】

水砕ノズルからの噴射の条件は、溶融スラグを急冷、粉砕できるものであれば、特に限定されない。噴射の水量は、例えば、溶融スラグ５１の質量流量の２～１０倍、好ましくは３～５倍としてよく、０．２～２０ｔ／ｍｉｎとしてよい。噴射速度は、例えば、５～１５ｍ／ｓとしてよい。噴射する水の温度は、例えば、２０～８０℃としてよい。得られる水砕スラグの粒径は、例えば、１～１０ｍｍとしてよい。

【0023】

（樋）
樋２１は、水砕ノズル１１から噴射される水により製造された水砕スラグ、及び溶融スラグの水砕に用いた水を、例えば、水砕スラグを回収する水槽（図示せず）まで流下させる。これにより、水砕スラグが１箇所に停滞することを抑止する。樋２１は溶融スラグを受け取ることができる幅と、水槽等まで届く長さを有し、水砕スラグと水がスムーズに流れることができればよい。傾斜を有していてもよい。樋２１の長手方向の長さは、例えば、５０～２５０ｍとすることができる。樋２１の幅方向の長さは、例えば、５０～２００ｃｍとすることができる。樋２１の傾斜角度は、例えば、３～３０°とすることができる。樋２１の断面形状は特に限定されない。例えば、Ｕ字状、半円形状、方形状、逆三角形状等としてよい。また、樋の内面には、摩耗を防止するため、耐摩耗鋼板を設けてもよい。

【0024】

樋を流下した水砕スラグを回収する方法は、特に限定されない。例えば、水砕スラグを、樋を流れる水とともに、水槽で受け取ってもよい。水槽内でスラグと水を撹拌してもよい。また、樋を流れる水とともに、水砕スラグをメッシュや遠心分離機（図示せず）に供給し、水を分離して、水砕スラグのみを回収してもよい。

【0025】

（第２のノズル）
第２のノズル（サイドノズル）１２は、樋２１の長手方向の中心線を挟んで樋２１の幅方向の両側に噴射口が配置され、樋２１壁面に向かって直接水を噴射する。噴射される水流により、例えば流下した溶融スラグが底面から壁面に向かって跳ねた場合、壁面に当たる前に下流側に流すことができるので、溶融スラグが樋の壁面に付着し、塊として堆積することが防止される。その結果、異常突沸等のトラブルの発生を抑えることができる。サイドノズル１２は、噴射口が、樋２１に溶融スラグが流入する位置よりも上流側としてよい。

【0026】

サイドノズル１２は、複数の噴射口１２ａを有する。複数の噴射口は１つのノズルヘッドに複数の開口部を設けることにより形成されてもよいし、複数のノズルを束ね、組み合わせたものであってもよい。これらの複合であってもよい。個々の噴射口の形状や配置は限定されない。

【0027】

サイドノズル１２の樋２１の長手方向の中心線を挟んだ両側の噴射口は、溶融スラグ５１が流下する位置よりも樋２１の壁面側であって、樋２１の壁面付近が好ましい。例えば、壁面から噴射口までの距離が５～５０ｃｍとすることができる。 壁面から噴射口までの距離は５～３０ｃｍ、５～２０ｃｍとしてもよい。樋２１の壁面からサイドノズル１２の噴射口までの距離は、樋２１の壁面から、樋２１の幅方向長さの１／４以下、１／５以下、１／６以下、１／８以下、１／１０以下、１／１５以下、１／２０以下としてもよい。

【0028】

サイドノズル１２の噴射方向の中心線１２Ｃと、樋２１の長手方向中心線とがなす角度（図３のα）は、樋２１の側面から見て、－５°以上、＋５°以下としてもよい。ここで、サイドノズル１２の噴射方向の中心線とは、サイドノズル１２の噴射口の端面の重心を通り、端面に垂直な線を意味する。サイドノズル１２の中心線と、樋２１の長手方向中心線とがなす角度が負の場合、水の噴射方向は樋の下方を向き、正の場合、上方を向く。サイドノズル１２の中心線と、樋２１の長手方向中心線とがなす角度が０であれば、水の噴射方向は、樋２１と底面と略平行となる。なす角度を－５°以上、＋５°以下とすることにより、水が噴射される距離を長くすることができる。これによって、溶融スラグが壁面に付着するのを抑制できる範囲を、より広範囲にすることができる。上記の角度は、－４°以上＋４°以下、－３°以上＋３°以下、－２°以上＋２°以下、－１°以上＋１°以下としてもよい。

【0029】

サイドノズルから噴射される水の噴射角度（図４のβ）は１°以上９０°以下としてよい。水の噴射角度とは噴射された水の広がり角度を意味し、噴射口近傍での角度である。噴射の形状が真円形でない場合は、最も大きい角度を噴射角度とする。一般にノズルから噴射された水は噴射口から一定の距離まで離れるとそれ以上広がらなくなるため、噴射角度は噴射口近傍で測定する。

【0030】

水の噴射角度を１°以上９０°以下とすることで、水が噴射される距離を長くすることができる。これによって、溶融スラグが壁面に付着するのを抑制できる範囲をより広範囲にすることができる。噴射角度は、３°以上、５°以上、１０°以上、１５°以上、２０°以上、２５°以上 としてもよい。噴射角度は、８５°以下、８０°以下、７５°以下、７０°以下、６５°以下としてもよい。

【0031】

サイドノズル１２は、図５に示すように、樋の幅方向に複数列の噴射口を備えてもよい。また、樋の上部にも噴射口があってよい。

【0032】

サイドノズル１２の噴射方向の中心線は、樋の長手方向中心線に対して、樋の壁面側に－１°～＋５°傾斜してよい。ここで、負の傾斜角は、噴射方向の中心線が樋の壁面から遠ざかる方向（樋の長手方向中心線に近づく方向）に傾斜していることを意味するものとする。サイドノズル１２の噴射方向を、サイドノズル１２から噴射された水が壁面に当たるような方向にすることにより、溶融スラグが壁面に付着するのを抑制できる範囲を、より広範囲にすることができる。また、仮に壁面にスラグが付着した場合も、直ちにスラグを下流側へ流し、水槽等に送ることができる。なお、上述の傾斜角が負であっても（例えば、－１°）、サイドノズルから噴射される水が一定の噴射角度を有することにより、サイドノズル１２から噴射された水が壁面に当たるように設定することが可能である。

【0033】

以上、図面を参照して、本発明の水砕スラグの製造装置の一形態について説明した。上記の説明は本発明の一形態に関するものであり、本発明の構成を限定するものではない。上記の実施形態は、本発明の精神を逸脱しない範囲で、構成要素の置換、追加等、種々の設計変更を行うことができる。

【0034】

例えば、図１、図２の形態においては、水砕ノズルは、サイドノズルの長手方向の中心線を挟んで両側に配置された噴射口の間に設けられ、溶融スラグ５１は樋２１中で水砕されるが、図６のように、溶融スラグが樋に流入する前段階で溶融スラグを水砕するよう、水砕ノズルを配置してもよい。

【0035】

また、サイドノズルは樋の長手方向の中心線を挟んで両側に噴射口が配置されていれば、図２に示したような形状の他、図７に示すようなひと繋がりのノズルでもよい。

【0036】

さらに、例えば、水砕ノズル、サイドノズルの他に、水砕ノズルの下流側に、スラグを冷却するための冷却水を供給する第３のノズルが設けられてもよい。また、例えば、樋から水槽に流れた水を、水砕ノズルやサイドノズルに供給し、噴射する機構を設けてもよい。

【0037】

本発明によれば、溶融スラグを流下させる工程、流下した溶融スラグに水を噴射し、溶融スラグを粉砕、急冷し、水砕スラグを得る工程、得られた水砕スラグを樋を経由して回収する工程を備え、長手方向の中心線を挟んで両側で、樋の壁面に向かって水を噴射する製造方法が実現でき、樋内に溶融スラグが堆積させずに水砕スラグを製造することが可能となる。

【符号の説明】

【0038】

１ 水砕スラグの製造装置
１１ 第１のノズル（水砕ノズル）
１１ａ 噴射口
１２ 第２のノズル（サイドノズル）
１２ａ 噴射口
１２Ｃ サイドノズルの噴射方向の中心線
２１ 樋（水砕樋）
２１Ｃ 樋の長手方向の中心線 ５１ 溶融スラグ
Ｌ 樋の長手方向
Ｗ 樋の幅方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】