JPH0313181B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高炉スラグをセメントの副原料とし
て利用するセメントの製造方法およびその装置に
関するものである。

周知のように製鉄高炉からは、その運転に伴つ
て約1400℃の高炉溶融スラグが排出されている。
この高炉溶融スラグは、従来徐冷スラグ、急冷ス
ラグ等として、例えばセメント製造の副原料等各
方面で利用されているが、その顕熱の回収となる
と一部で発電等に利用されている他には、充分に
有効利用されていないのが現状である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
製鉄高炉とセメント製造装置との近接化を図り、
もつて製鉄高炉の溶融スラグの有している熱的エ
ネルギーを有効利用できるセメントの製造方法及
び装置を提供することを目的とするものである。

本発明の高炉溶融スラグを利用するセメントの
製造方法は、製鉄高炉から排出される高炉溶融ス
ラグを、溶融スラグ移送路を通してセメント製造
設備に導き、前記高炉溶融スラグを同セメント製
造設備の予熱工程、仮焼工程または焼成工程で、
セメント原料（石灰石、粘土等からなる）に定量
的に噴霧して、前記溶融スラグをセメント原料と
混合し、もつて前記溶融スラグの顕熱を前記セメ
ント原料に与えてセメント製造工程における予熱
用熱、仮焼用熱または焼成用熱の一部として有効
利用するようにしたことを特徴とするものであ
る。

また本発明のセメント製造装置は、製鉄高炉の
溶融スラグ排出口とセメント製造設備との間に、
溶融スラグ移送路を設けると共に、同溶融スラグ
移送路の一端部に前記セメント製造設備の予熱
器、仮焼炉または焼成炉の内部もしくはこれら予
熱器、仮焼炉または焼成炉にセメント原料を導入
するためのダクト内部へ、前記溶融スラグを定量
的に噴霧するための噴霧装置を設け、セメント原
料と溶融スラグとを混合して溶融スラグの有する
顕熱を予熱用熱、仮焼用熱または焼成用熱の一部
として有効利用するようにしたことを特徴とする
ものである。

以下、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明のセメント製造装置の一実施
例を示す図である。この図中符号１は、製鉄高
炉、２はセメント製造設備である。

まず、概略構成を説明すると、高炉１は、通常
その運転時に定期的に高炉溶融スラグが排出され
るもので、その下部に溶融スラグ排出口１ａを備
えている。また、セメント製造設備２は、サイク
ロン予熱器３ａ〜３ｃ、分離サイクロン４、仮焼
炉５及びロータリーキルン６等を備えた周知の構
成よりなるものである。そして、前記高炉１の排
出口１ａと前記ロータリーキルン６の窯尻６ａと
の間には、溶融スラグ移送路８が設けられてい
る。この溶融スラグ移送路８は、その中間部に溶
融スラグ貯留容器９を備えている。また、溶融ス
ラグ移送路８のロータリーキルン６側の端部に
は、溶融スラグをロータリーキルン６内部に噴霧
するための噴霧装置１０が設けられている。

前記溶融スラグ移送路８及び噴霧装置１０につ
いて更に詳しく説明する。前記溶融スラグ移送路
８の中間部に設けられた溶融スラグ貯留容器９
は、例えば第２図に示すように中空円柱状に形成
されたものであつて、その壁部９ａが耐火・断熱
性の保温壁となつている。この溶融スラグ貯留容
器９の上部には、高炉１の排出口１ａから延びる
第１の移送管路８ａが接続されると共に、下部に
は、ロータリーキルン６に延びる第２の移送管路
８ｂと、余剰スラグを排出するための排出管路１
８とが接続されている。これら第２の移送管路８
と排出管路１８とには、それぞれの管路を開閉す
るためのダンパ１９，２０が設けられている。ま
た、溶融スラグ貯留容器９の側壁上部には、溶融
スラグの貯留量を検出するためのセンサ２１が設
けられている。そして、このセンサ２１の出力に
基いてレベルコントローラ２２により排出管路１
８のダンパ２０を開閉し、溶融スラグ貯留容器９
内部の溶融スラグを所定量を保つようになつてい
る。

この溶融スラグ貯留容器９は、同容器９内の高
炉溶融スラグの貯留量を調整し、セメント製造設
備２への高炉溶融スラグの供給量及び温度の調整
を行なう機能を有するものである。

また噴霧装置１０としては、例えば第３図に示
すような装置が使用される。この噴霧装置１０
は、その噴出口１０ａが先端部に向けて開き、中
間部に絞部１０ｂが形成されると共に、絞部１０
ｂに向けて溶融スラグを導入する第２の移送管路
８ｂが接続されてなるものである。また、この噴
霧装置１０の噴出口１０ａと反対側には、給気管
２３が接続されている。この給気管２３には、そ
の一端部にコンプレツサ２４に接続されると共
に、中間部に熱交換器２５が介挿されている。熱
交換器２５には、前記第１の移送管路８ａの中間
部で分岐された排出管路２６と前記溶融スラグ貯
留容器９から延びる排出管路１８とが合流された
うえで接続され、高炉１から排出される溶融スラ
グの初期流出分と溶融スラグ貯留容器９の余剰な
溶融スラグとが導入されるようになつている。

上記の構成のもとに、噴霧装置１０には溶融ス
ラグ貯留容器９から溶融スラグが定量的に送られ
ると共に、コンプレツサ２４により圧送され、熱
交換器２５で高温溶融スラグと熱的に接触して昇
温された空気が給気管２３を経て供給される。そ
して噴出口１０ａからロータリーキルン６内部に
向けて高温の溶融スラグが空気を噴霧媒体として
噴霧されるようになつている。

しかして、上記のセメント製造装置において、
原料投入装置２８から投入された石灰石、シリカ
分を含む粘土等のセメント原料は、第１のサイク
ロン予熱器３ａと第２のサイクロン予熱器３ｂと
の間を連結するダクト２９ａに送り込まれ、高温
の気流中を搬送されて予熱されつつ第１のサイク
ロン予熱器３ａに導入される。この第１のサイク
ロン予熱器３ａで高温気体と分離されたセメント
原料は、同様にして第２、第３のサイクロン予熱
器３ｂ，３ｃを経て予熱され、仮焼炉５に送り込
まれる。仮焼炉５では、重油、石炭などの燃料を
バーナ５ａにより燃焼させて、セメント原料の予
熱と仮焼とを行なう。仮焼後のセメント原料は、
分離サイクロン４に送られ、気体と分離されてロ
ータリーキルン６の窯尻６ｃに送り込まれる。ま
た、高温気体は、ダクト２９ａ〜２９ｃを通して
サイクロン予熱器３ａ〜３ｃに送られ、セメント
原料の予熱に使用される。

一方、高炉１から排出される溶融スラグのう
ち、その初期流出分は、温度が低いため排出管路
２６を通し、熱交換器２５を経て徐冷ヤード（図
示せず）等へ送られる。また高温の溶融スラグ
は、溶融スラグ貯留容器９内部へ導かれる。この
溶融スラグ貯留容器９内部には、溶融スラグの一
部が貯留されると共に、所定量がダンパ１９によ
り定量されて噴霧装置１０に送られる。そして、
この噴霧装置１０から高温、高圧の空気を噴霧媒
体としてロータリーキルン６内部のセメント原料
に噴霧、混合される。噴霧装置１０から噴霧され
た溶融スラグは、前記セメント原料に混合され、
これにより溶融スラグが有していた顕熱はセメン
ト原料に与えられて焼成用熱の一部として利用さ
れる。ここで、噴霧されることによつて供給され
た溶融スラグは、その表面積が大になることから
当然セメント原料との接触面積が大になり、よつ
てセメント原料への伝導性が高いものとなる。ま
た、上記溶融スラグは、ロータリーキルン６の入
口近傍でセメント原料層の上に散布されるが、ロ
ータリーキルン６入口では原料が粉状であり、か
つセメント原料層表面は、ロータリーキルン６の
回転に伴つて常に撹拌、更新されるため、噴霧さ
れた溶融スラグの堆積によるスラグ粒子間の再融
着が防止される。ロータリーキルン６内部で混合
されたセメント原料と高炉スラグは、焼成されて
セメントクリカーを形成し、クリンカークーラ３
０に送られる。

一方、ロータリーキルン６内部に噴霧媒体とし
て送り込まれた空気は、高温度の二次空気として
焼成炉６及び仮焼炉５等に送られ、予熱、仮焼及
び焼成に用いられる。

上記のようなセメントの製造方法及び装置によ
れば、従来セメント製造の副原料として徐冷スラ
グ、急冷スラグ等の状態で使用されていた高炉ス
ラグを高温の溶融状態でセメント原料に噴霧、混
合するようにしたため、高炉から排出された溶融
スラグのもつ大量の熱的エネルギーをセメント原
料及び二次空気に与えて有効に利用することがで
きる。また、上記の溶融スラグの顕熱回収に伴つ
て、セメント製造設備の消費燃料を減少し、コス
トの低減をも図ることがでる。更には、溶融スラ
グが噴霧され、微粒子化されてセメント原料と均
一に混合されるので、原料被粉砕性の低下やそれ
に伴うセメントクリンカーの難焼性及び設備への
悪影響等を防止でき、これにより従来セメント１
トンあたり100〜150Kgにおさえられていた高炉ス
ラグの添加量を、普通ポルトランドセメントの場
合340〜350Kgとすることができる。本発明等の試
算によれば、セメント１トンあたりの高炉溶融ス
ラグ量が340〜350Kgとなるようにキルンに投入し
た場合、溶融スラグ増量に伴う石灰石原単位減少
（換言すれば、原料分解に要求される熱量の減少）
を考慮して、溶融スラグ温度が1400℃でセメント
クリンカー１Kgあたり約140キロカロリー、1200
℃で約120キロカロリーの焼成熱減少を図ること
ができる。

また、第４図は、本発明のセメント製造装置の
別の実施例を示す図である。この図中、第１図と
同一構成要素には、同一符号を付してその説明を
省略する。

第４図に示すセメント製造装置が第１図に示す
ものと異なる点は、噴霧装置３１が、クリンカー
クーラ３０と、仮焼炉５との間を連結するダクト
３２の中間部に設けられている点である。

すなわち、第５図に示すように、仮焼炉５の下
部に連結にされたダクト３２にサイクロン予熱器
３ｃからセメント原料を導入するための原料シユ
ト３３が連結される共に、ダクト３２の原料シユ
ート３３の開口部３３ａと仮焼炉５との間に噴霧
装置３１が設けられている。

上記の構成において、原料シユート３３を経て
ダクト３２内に投入されるセメント原料は、クリ
ンカークーラ３０から送風される気流中で分散し
つつ、仮焼炉５内部に向けて送られる。そしてこ
のセメント原料には、噴霧装置３１により溶融ス
ラグが噴霧、混合され、溶融スラグの顕熱が与え
られる。更に、スラグとセメント原料との混合物
は、仮焼炉５内部に送り込まれ、乱流により撹
拌、混合されつつバーナ５ａにより仮焼され、次
いでロータリーキルン６に送られ焼成される。

上記のようなセメント製造装置によれば、溶融
スラグの有する顕熱が仮焼炉５前段のダクト３２
でセメント原料に与えられるため、仮焼に要する
熱量の節減を図ることができる。更には、ロータ
リーキルン６に導入されるスラグとセメント原料
との混合物が、仮焼炉５内部で乱流により完全に
混合されているため、その均一性が高く、ロータ
リーキルン６での焼成性が向上する。

なお、第４図に示すセメント製造装置におい
て、仮焼炉５前段のダクト３２への原料シユート
３３及び噴霧装置３１の配設構造を、第６図、ま
たは第７図に示す構造とすることもできる。第６
図に示す構造は、ダクト３２に対して斜交するよ
うに固定された原料シユート３３の基部に、噴霧
装置３１がその噴出口３１ａをダクト３２内部を
向けて設けられたものである。また第７図に示す
構造は、ダクト３２に対して略直角に固定された
原料輸送管（原料シユート）３３の内部の基部近
傍に噴霧装置３１を同軸的に設け、その噴出口３
１ａをダクト３２内部に向けて設置したものであ
る。

第６図に示す構造においては、ダクト３２内に
向けて噴霧された溶融スラグが原料シユート３３
を流下する原料層と衝突し、熱交換される。この
際、スラグ粒子は、失速して粒子間に衝突が起こ
るが、900℃程度以下の温度であれば融着を起こ
す恐れはない。また、多少融着が起きても原料層
と衝突した溶融スラグ粒子表面に他の原料粒子も
付着してくるため、原料組成は均一となつてロー
タリーキルン６内部で難焼成性となる恐れはな
い。

また、第７図に示す構造においては、原料輸送
管３３中を移送される石灰石等のセメント原料
は、噴霧装置３１の周りに導かれ、噴霧装置３１
から噴霧される溶融スラグと気流中で速かに効率
良く混合されたうえでダクト３２内に導かれる。

これらのような構造によれば、セメント原料と
溶融スラグとの混合効率を高めることができ、焼
成炉における焼成性を損うことがない。

なお、上記実施例においては、高炉溶融スラグ
を仮焼炉及び焼成炉でセメント原料に噴霧、混合
する例について説明したが、これらの実施例に限
ることなく予熱器または分離サイクロンでセメン
ト原料に噴霧、混合するようにしてもよい。

以上、詳細に説明したように、本発明による高
炉溶融スラグを利用するセメントの製造方法およ
び装置は、製鉄高炉の溶融スラグ排出口とセメン
ト製造設備との間に溶融スラグ移送路を設けると
共に前記セメント製造設備の予熱器、仮焼炉また
は焼成炉、もしくはこれらの炉のいずれかの前段
のダクトで、前記溶融スラグ移送路を搬送された
溶融スラグを噴霧装置によりセメント原料に噴
霧、混合し、もつて従来セメント製造の副原料と
して使用されていた溶融スラグを高温の溶融状態
でセメント製造工程中に導き、その顕熱を予熱用
熱、仮焼用熱または焼成用熱の一部として利用す
るようにしたから、従来充分な回収がなされてい
なかつた高炉溶融スラグのもつ大量の熱的エネル
ギーを有効に利用することができ、かつセメント
製造設備の必要とする熱量の低減、すなわち燃料
の節減を図ることができる。また、これに伴つて
セメント製造コストの低減を図ることができる。
更に、前記溶融スラグを、セメント製造設備の仮
焼炉内部または同仮焼炉の前段のダクトでセメン
ト原料に噴霧、混合することから、噴霧すること
によつて供給した溶融スラグの表面積を大にし、
これにより溶融スラグのセメント原料との接触面
積を大にしてセメント原料への伝熱効率を高める
ことができ、また仮焼炉内部にてセメント原料と
スラグとを充分に混合して均一化することがで
き、これにより焼成炉内部にてより易焼成性とす
ることができる等の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す概略構成
図、第２図は、溶融スラグ貯留容器の一例を示す
断面図、第３図は、噴霧装置の一例を示す断面
図、第４図は、本発明の別の実施例を示す概略構
成図、第５図はセメント製造設備への噴霧装置の
設置部分の構造の一例を示す断面図、第６図、第
７図は、同構造の他の例を示す断面図である。 １……製鉄高炉、１ａ……溶融スラグ排出口、
２……セメント製造設備、５……仮焼炉、６……
焼成炉（ロータリーキルン）、８……溶融スラグ
移送路、８ａ……第１の移送管路、８ｂ……第２
の移送管路、９……溶融スラグ貯留容器、１０，
３１……噴霧装置、１０ａ，３１ａ……噴出口、
１９，２０……ダンパ、２３……給気管、２４…
…コンプレツサ、２５……熱交換器、３２……ダ
クト、３３……原料シユート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 製鉄高炉から排出される高炉溶融スラグを、
   溶融スラグ移送路を通してセメント製造設備に導
   き、前記高炉溶融スラグを前記セメント製造設備
   の予熱工程、仮焼工程または焼成工程でセメント
   原料に定量的に噴霧、混合し、前記高炉溶融スラ
   グの顕熱を前記セメント原料に与えるようにした
   ことを特徴とする高炉溶融スラグを利用するセメ
   ントの製造方法。 ２ 前記溶融スラグ移送路が、中間部に溶融スラ
   グ貯留容器を備え、この溶融スラグ貯留容器に導
   入される前記高炉溶融スラグのうち所定量が前記
   セメント製造設備に導かれ、残部が貯留または排
   出されるようにした特許請求の範囲第１項記載の
   高炉溶融スラグを利用するセメントの製造方法。 ３ 前記焼成工程がロータリーキルンによりなさ
   れ、前記高炉溶融スラグが前記ロータリーキルン
   内部に噴霧されるようにした特許請請求の範囲第
   １項または第２項記載の高炉溶融スラグを利用す
   るセメントの製造方法。 ４ 前記仮焼工程が気流炉式仮焼炉によりなさ
   れ、前記高炉溶融スラグが前記仮焼炉内部もしく
   は仮焼炉入口近傍のダクト内部に噴霧されるよう
   にした特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   高炉溶融スラグを利用するセメントの製造方法。 ５ 製鉄高炉の溶融スラグ排出口とセメント製造
   設備との間に、溶融スラグ移送路を設けると共
   に、この溶融スラグ移送路の一端部に、前記セメ
   ント製造設備の予熱器、仮焼炉または焼成炉の内
   部もしくは、これら予熱器、仮焼炉または焼成炉
   にセメント原料を導入するダクトの内部へ前記高
   炉溶融スラグを定量的に噴霧するための噴霧装置
   を設けてなる高炉溶融スラグを利用するセメント
   の製造装置。 ６ 前記溶融スラグ移送路が、中間部に溶融スラ
   グ貯留容器を備えてなる特許請求の範囲第５項記
   載の高炉溶融スラグを利用するセメントの製造装
   置。 ７ 前記焼成炉がロータリーキルンであつて、前
   記噴霧装置の噴出口が前記ロータリーキルン内部
   に向けて設置されてなる特許請求の範囲第５項ま
   たは第６項記載の高炉溶融スラグを利用するセメ
   ントの製造装置。 ８ 前記仮焼炉が気流炉式仮焼炉であつて、前記
   噴霧装置の噴出口が前記仮焼炉内部または同仮焼
   炉へセメント原料を導入するためのダクト内部に
   向けて設置されてなる特許請求の範囲第５項また
   は第６項記載の高炉溶融スラグを利用するセメン
   トの製造装置。