JPS594636B2

JPS594636B2 - 溶融治金スラグの熱回収方法

Info

Publication number: JPS594636B2
Application number: JP55055127A
Authority: JP
Inventors: 達彦重松; 孝一藤井; 俊之香川; 哲朗仲田; 信清水; 正明鈴木
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-04-24
Filing date: 1980-04-24
Publication date: 1984-01-31
Also published as: JPS56151880A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は高炉、転炉、電気炉等の冶金炉から排出され
た冶金スラグの保有熱を有効に回収する方法に関する。

冶金炉から排出されるスラグは１０００℃以上の高温の
状態にあり、しかもそれは膨大な量であるため、この冶
金スラグの熱を回収し有効に利用することは近年のエネ
ルギー事情から考えて極めテ有意義なことである。

冶金スラグの排熱回収方法についてはこれまでに種々の
方法が提案されているが、この発明は溶融冶金スラグを
乾式で造粒し５〜１０ｍｍ程度のスラグ液滴とした後、
１ｍ前後の固体粉末（以下冷媒と称する）を流体で流動
化した流動層で該冶金スラグを捕集し、スラグ液滴を前
記冷媒と混合し冷却、固化するとともに、該冶金スラグ
の保有熱を前記流体により回収する熱回収方法を対象と
するものである。

この熱回収方法の場合、流動層における冷媒とスラグの
量的比率は、熱回収を行なう冶金スラグの物性により異
なる。

例えば高炉スラグの場合を第１図に示す。

第１図において、縦軸は（融着スラグ重量／全スラグ重
量）を重量比（曽として示し。

横軸は流動層での（固体粉末重量／スラグ重量）を混合
比として示したものであり、固体粉末（冷媒）とスラグ
の混合比が１以下になるとスラグ粒は融着し粗粒化する
。

このスラグ粒の融着はさらに相互付着を惹起し設備トラ
ブルを誘発するため流動層内のスラグと冷媒の比率を常
に一定値以下にする必要がある。

また、流動層で混合した冷媒をスラグ粒とともにスラグ
捕集槽外に排出する場合。

第２図に示す如く冷媒の排出量の増大とともに流体の温
度が低下し、エネルギー源として有効な利用が困難とな
る。

エネルギーとして有効な熱を回収するためには、冷媒を
スラグ粒と分離し高温の状態で流動層にリサイクルする
必要がある。

一方スラグ捕集槽から排出されたスラグ粒の熱回収を行
’ａ５方法として、流動層と移動層で熱交換する方法が
あるが、流動層での熱交換は設備的に複雑なものとなり
費用が高くつく問題があり、移動層での熱交換ではスラ
グ粒と冷媒が混合している場合移動層の充填率が上がり
空気の流れが悪くなって熱交換率が低くなるという問題
がある。

従って、冶金スラグの熱を有効に回収するためには流動
層で混合したスラグ粒と冷媒を分離する必要があり。

かつ高温の熱を回収するためにはスラグ粒がスラグ捕集
槽から排出される時点で実施するのが有利である。

粒子径の異なる二種の粉粒体を分離する方法としては、
ふるいにより分級する方法と二種の粉粒体の終末速度の
差により高速流体を用い分級する方法が知られているが
、ふるいを用いる方法はふるい自体が高温に耐えられな
いことと、ふるいによる分級時の熱損失が大であること
から実用性に欠け、終末速度を利用する方法では分級に
用いたご流体が高温になりにくく熱損失が大であり、ま
た流動層下部に分級器を設置した場合終末速度が流動化
速度より著しく大となり流動層で吹抜けが起こるという
問題がある。

さらに冷媒とスラグ粒混合物の移動が高速流体により妨
げられるため処理４量が著しく減少する。

また冷媒とスラグ粒の移動口を拡げた場合空気量が増加
するため、第３図に示すごとく回収熱の温度が低下する
。

従って、いずれの分級方法も好ましくない。

また流動層下部で高速の空気を用いることなくスラグ粒
と冷媒を分級する方法がある。

この方法は、流動層において同比重の粒子径の異なる二
種の粉粒体を流動化すると、流動層下部に粒子径の大な
るものが溜まり粒子径の小なるものが上部に集まるとい
う理数を利用したものである。

しかし−この方法では、第４図に示すごとく、スラグ粒
子のみの最小流動化速度（同図横軸のゼロの位置）と、
冷媒とスラグ粒との混合物の最小流動化速度（同図横軸
のゼロ以外の位置）の差が犬となり、粒子径の差が大き
い場合流動層下部に滞留したスラグ粒が流動化せず堆積
する。

このためスラグ捕集槽からのスラグ粒の排出が困難にな
るという問題がある。

また、スラグ粒が流動層下部に滞留すると、スラグ液滴
が凝固されないで滞留したスラグ粒と相互付着し、粗大
化したスラグ粒は移動しにくくなりさらに融着して塊状
となる。

この発明は従来の前記した問題を解決し、高効率で冶金
スラグの熱回収を行’ｚ５方法を提案することを目的と
するものである。

この発明は、溶融冶金スラグを乾式で造粒し、該冶金ス
ラグ液滴を流体で流動化した固体粉末（冷媒）と混合し
凝固、冷却するとともに、該冶金スラグの保有熱を前記
流体により回収する方法において、スラグ捕集槽の中で
前記固体粉末の流動層下部に該流動層の空筒速度より犬
ｌる空筒速度を有するスラグ粒濃縮層を君成し、さらに
前記濃縮層下部に該濃縮層の空筒速度より大なる空筒速
度を有するスラグ粒移動層を形成し、前記移動層を形成
するスラグ粒のレベルを一定に調節しなからスラグ粒を
該移動層下部よりスラグ捕集槽外へ排出することを特徴
とするものである。

この発明における空筒速度とは、空の槽内を通過する流
体の速度をいう。

この発明では、冷媒をスラグ捕集槽内で流体（空気）で
流動化した流動層の空筒速度より大なる空筒速度を有す
るスラグ粒濃縮層を前記流動層の下部（スラグ液滴が直
接落下しない領域）に設けることを特徴とする。

このスラグ粒濃縮層を設けることにより、空筒速度の差
により流動化可能なスラグ粒と冷媒の混合比が流動層よ
りも犬となる。

すなわち、流動層のスラグ粒と冷媒の混合比、流動層の
風速と濃縮層の風速の関係に対応するスラグ粒と冷媒の
混合比が濃縮層で得られることとなる。

しかし、この濃縮層だけではスラグ粉と冷媒の混合比率
が十分高くならないため、濃縮層の空筒速度より犬ｌる
空筒速度を有するスラグ粉移動層を濃縮層下部に形成す
る。

この移動層の空筒速度はスラグ粒子の最小流動化速度に
近い値とするのが望ましい。

すなわち、空筒速度がスラグ粉の最小流動化速度に近づ
くと、第４図より明らかなごとく、スラグ粉に対する冷
媒の混合比が高い状態でも冷媒は流動化する。

このため、移動層の直上にある濃縮層ではスラグ粉の比
率が高くなり、移動層の流速で流動化し得なくなったス
ラグ粉と冷媒の混合物が移動層を形成していき、移動層
上部でのスラグ粉と冷媒の混合比が著しく高くなる。

なお、この移動層がない場合には濃縮層の混合比のまま
でスラグ粉と冷媒がスラグ捕集槽より排出されるため混
合比が上昇することはない。

また、前記移動層を形成するスラグ粉のレベルを一定に
保持することにより、スラグ粉と混合している冷媒はス
ラグ粉の空隙を流れる速い空気により上昇し、該移動層
内でスラグ粉と冷媒の分級が可能となり高い分級率を得
ることができる。

次に、この発明法を実施するための装置の一例を第５図
に基づいて説明する。

第５図において、１は溶融冶金スラグ、２は乾式造粒器
、３はスラグ液滴、４はスラグ捕集槽、５は冷媒流動層
、６はスラグ粉濃縮層、７はスラグ粉移動層、８−１゜
８−２．８−３は風箱、９はスラグ粉切出装置、１０は
移動層スラグレベル検出器をそれぞれ示す。

すなわち、タンディツシュ（図面省略）から流下した溶
融冶金スラグ１は乾式造粒器２によりスラグ液滴３とな
り、スラグ捕集槽４の中の冷媒流動層５で捕集される。

ここで、風箱８−１より流入する空気により流動化され
た冷媒と混合するとともに冷却、固化され、同時に前記
空気により冶金スラグの熱が回収される。

流動層５の冷媒とスラグ粉の混合物は該流動層の下部に
位置する濃縮層６に移動し、風箱８−２より流入する空
気によりさらに冷却、固化される。

この濃縮層６は流動層５よりも空筒速度が犬であるため
、流動化可能なスラグと冷媒の混合比が流動層５よりも
犬となる。

従って、スラグ粉は流動層下部に滞留することがなく、
しかも相互付着を生ずることなく移動層７に移行する。

移動層７では空筒速度が濃縮層６よりも大であるため、
スラグ粉と冷媒の混合比がさらに高い状態で流動化する
。

この移動層を形成するスラグ粉のレベルを切出装置９に
より一定に保持しｌがらスラグ粉をスラグ捕集槽より排
出すると、スラグ粉と混合している冷媒は風箱８−３よ
り流入してスラグ粉の空隙を流れる速い空気により上昇
し、該移動層内でスラグ粉と冷媒が分離する。

ここで、前記第５図に示す装置を使用して高炉スラグの
排熱回収を行った実施例について説明する。

温度１３００℃の溶融状態の高炉スラグを、直径１２０
０ｍｍφの回転ドラム造粒器に供給速度５０Ｔ／Ｈで供
給し１粒状化されたスラグ液滴を２關以下のスラグ粉を
冷媒とする流動捕集槽で捕集し、移動層のレベルを一定
に保ちｌがらスラグ粉を移動層下部より適宜排出した。

この流動捕集槽の冷媒流動層の面積は１７．６７７２ｊ
で、流動層と濃縮層の境界部分の面積は流動層面積の４
０％、移動層と濃縮層との境界部分の面積は流動層面積
の１８％とした。

また、各層の空気の空筒速度は流動層１．１ｍ／ｓｅｃ
、濃縮層１．３ｍ／ｓｅｃ、移動層１．８ｍ／ｓｅｃと
した。

なお造粒した高炉スラグは８０％が５〜１０ｍｍで残り
の大部分は１０〜１５圏であった。

第６図はその時のスラグ粉と冷媒の分級率の推移を示し
、第７図は流動層内のスラグ流と冷媒の混合比を示す。

すなわち、移動層下部より排出されたスラグ粉中に含ま
れる冷媒は第６図より明らかなごとく１％以下と低く、
このまま既存の移動層式熱交換器に投入しても同等問題
を生じなかった。

また、流動層内の冷媒とスラグ粉の混合比は第７図に示
すごとく、冷媒４に対しスラグ粉１で冷媒が多く、スラ
グ液滴の相互の融着によるトラブルは見られなかった。

また、流動捕集槽から排気される熱風温度は５５０℃と
高く、発電用蒸気の製造を可能とするものであった。

以上説明したごとく、この発明によれば、流動層におい
て任意のスラグと冷媒の比率を確保しなからスラグ粉と
冷媒の分級を行い得るので、冶金スラグの熱を効果的に
しかもより多く回収することができ、冶金スラグのもつ
膨大な熱量の有効利用に大きく寄与し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は流動層内のスラグ粉と冷媒の混合比とスラグ粉
の融着の関係を示す図表、第２図は冷媒の排出量と回収
熱風温度の関係を示す図表、第３図は空気、スラグ量比
、熱風温度の関係を示す図表、第４図は冷媒とスラグの
混合比による最小流動化速度の関係を示す図表、第５図
はこの発明を実施するための装置の一例を示す柿斃縦断
面図、第６図はこの発明の実施例における高炉スラグと
冷媒の分級率の推移を示す図表、第７図は同上実施例に
おける流動層内のスラグ、冷媒の混合比とスラグ処理量
の関係を示す図表である。図中１・・・溶融冶金スラグ、２・・・乾式造粒器、３
・・・スラグ液滴、４・・・スラグ捕集槽、５・・・冷
媒流動層、６・・・スラグ粒濃縮層、７・・・スラグ粒
移動層、８−１、８−２、８−３・・・風箱、９・・・
切出装置、１０・・・スラグレベル検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

１溶融冶金スラグを乾式で造粒し、該冶金スラグ液滴
を流体で流動化した固体粉末と混合し冷却、固化すると
ともに、該冶金スラグの保有熱を前記流体により回収す
る方法において、前記固体粉末の流動層下部に該流動層
の空筒速度より犬なる空筒速度を有するスラグ粒濃縮層
を形成し、さらに前記濃縮層下部に該濃縮層の空筒速度
より犬なる空筒速度を有するスラグ粒移動層を形成し、
前記移動層を形成するスラグ粒のレベルを一定に調節し
なからスラグ粒を該移動層下部より排出することを特徴
とする溶融冶金スラグの熱回収方法。