JP3154378B2 - Method and apparatus for producing artificial aggregate for concrete - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はコンクリート用人工骨材
の製造法および製造装置に係り、詳しくは、生活ごみや
産業廃棄物の焼却灰または下水汚泥乾燥粉等を溶融し、
その焼却灰等に含まれる還元容易な金属酸化物を溶融還
元すると共にＳｉＯ2 等の鉱物質を主成分とする溶融ス
ラグを生成し、該溶融スラグから自然砂や川砂利に極め
て近い人工骨材を製造する技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing artificial aggregate for concrete, and more particularly, to melting incinerated ash of domestic garbage and industrial waste or dry powder of sewage sludge.
It melts and reduces easily reducible metal oxides contained in the incinerated ash, etc. and generates molten slag mainly composed of mineral substances such as SiO 2. From this molten slag, artificial aggregate very close to natural sand or river gravel is produced. The present invention relates to technology for manufacturing
【０００２】[0002]
【従来の技術】家庭から出るごみや産業廃棄物は焼却さ
れ下水汚泥等は乾燥粉とすることによって減容化され、
埋立地等に廃棄される。しかし、投棄地にも限界があ
り、より一層の減容化や資源としての再利用化が図られ
るようになってきている。最近では、資源のリサイクル
化の観点に立った研究が進み、コンポスト（堆肥）化や
有価物の回収といったことも行われるようになってい
る。このような再資源化には無害化処理が重要である
が、特に注目を浴びるようになってきている焼却灰の溶
融スラグから建築資材等を再生する場合も同様である。2. Description of the Related Art Garbage and industrial waste from households are incinerated, and sewage sludge is reduced in volume by turning it into dry powder.
Discarded in landfills. However, there is a limit to the dumped land, and it is becoming possible to further reduce the volume and reuse it as a resource. Recently, research has been advanced from the viewpoint of resource recycling, and composting and collection of valuable resources have been performed. Detoxification treatment is important for such recycling, but the same applies to the case of regenerating building materials and the like from molten slag of incinerated ash, which has been receiving particular attention.
【０００３】焼却灰を１，５００℃以上の温度で溶融す
ると、ごみ中の可燃物やダイオキシン等の有害物質は完
全にガス化して燃焼されること、重金属はガラス質のス
ラグ中に閉じ込められること、焼却灰を１／３に減容で
きることなどの利点が挙げられる。これは、焼却灰中の
無機分までも溶けて融液となり、特開平３−２７５１３
３号公報に記載されているように、それを冷却すると固
化したスラグとすることができるからである。When incinerated ash is melted at a temperature of 1,500 ° C. or more, harmful substances such as combustibles and dioxins in refuse are completely gasified and burned, and heavy metals are trapped in glassy slag. And the advantage that the volume of incinerated ash can be reduced to 1/3. This is because even the inorganic components in the incinerated ash are dissolved to form a melt.
This is because, as described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 3 (1994), cooling the slag can result in a solidified slag.
【０００４】ところで、そのスラグは、路盤材や建築土
木用骨材として使用されたり、成形することによってタ
イルや装飾品に加工することができる。いずれにおいて
も、無害化や化学的安定性が要求されることは言うまで
もないが、そのような溶融スラグを生成する装置が種々
提案されている。代表的なものとして、旋回溶融炉、コ
ークスベッド、表面溶融炉、アーク炉、プラズマ炉とい
った各種の炉を使用するものが挙げられる。The slag can be used as a roadbed material or an aggregate for building civil engineering, or can be processed into tiles or decorative articles by molding. In any case, it is needless to say that detoxification and chemical stability are required, and various devices for producing such a molten slag have been proposed. Typical examples include those using various furnaces such as a rotary melting furnace, a coke bed, a surface melting furnace, an arc furnace, and a plasma furnace.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】例えば、コークスベッ
ド式の溶融処理プロセスにおいては、処理物に少量のコ
ークスと石灰を添加して竪型炉（低シャフト炉）に一括
装入し、最上段の予熱・乾燥帯、中段の３００℃ないし
１，０００℃となった熱分解帯を経て、最下段の燃焼・
溶融帯に降下させ、空気の供給を受けたコークスの発熱
反応による１，５００℃以上の温度雰囲気で溶融物を得
るようにしている。鉄等はコークスの還元作用により分
離され、石灰分で塩基度が調整されて溶融物が取り出さ
れる。急冷すると砂状スラグが得られ、徐冷すると塊状
スラグとなる。For example, in a coke-bed type melting process, a small amount of coke and lime are added to the processed material, and the coke is charged into a vertical furnace (low-shaft furnace) at a time and the uppermost stage is cooled. After passing through the preheating / drying zone and the middle stage pyrolysis zone at 300 ℃ to 1,000 ℃,
The melt is lowered into a melting zone, and a melt is obtained in an atmosphere at a temperature of 1,500 ° C. or more due to an exothermic reaction of coke supplied with air. Iron and the like are separated by the reducing action of coke, the basicity is adjusted with lime, and the melt is taken out. When rapidly cooled, sandy slag is obtained, and when gradually cooled, it becomes massive slag.
【０００６】竪型シャフト炉を使用し赤熱コークスベッ
ド層において焼却灰を溶融する上記の処理法は、キュポ
ラ溶解にヒントを得て開発されたものである。このシス
テムでは、コークスが直接還元・間接還元の両者に有効
に利用される溶鉱炉（高シャフト炉）の場合と異なり、
低シャフト炉であるがゆえに直接還元のみが利用される
にすぎない。すなわち、下層部の赤熱コークスとＯ2 と
の反応により生成されるＣＯ2 は上層部において全てコ
ークスと反応し、ＣＯ2 ＋Ｃ→２ＣＯなる還元反応が進
行して、系外にそのまま排出される。したがって、排ガ
スはＣＯとＮ2を主体としたガスとなる。熱エネルギの
観点から評価すると、コークスが完全燃焼する際の発熱
量は８，０８０Ｋｃａｌであるのに対し、上記の系内で
利用される熱量は２，４２５Ｋｃａｌであって、全発熱
量の約３０％と非常に低い欠点がある。The above-described treatment method for melting incinerated ash in a red hot coke bed using a vertical shaft furnace has been developed with a hint from melting cupola. In this system, unlike the blast furnace (high shaft furnace) where coke is effectively used for both direct reduction and indirect reduction,
Because of the low shaft furnace, only direct reduction is used. That is, the CO 2 generated by the reaction between the red-hot coke and O 2 in the lower layer all reacts with the coke in the upper layer, and the reduction reaction of CO 2 + C → 2CO proceeds and is discharged out of the system as it is. Therefore, the exhaust gas is a gas mainly composed of CO and N 2 . When evaluated from the viewpoint of heat energy, the calorific value when coke is completely burned is 8,080 Kcal, whereas the calorific value used in the above system is 2,425 Kcal, which is about 30% of the total calorific value. % Has very low drawbacks.
【０００７】燃料としてのコークスは、（空気＋Ｏ2 ）
の富化送風に適した１０ｍｍないし３５ｍｍ程度に整粒
しておかなければならず、安価なコークスブリーズを使
用することができない。また、コークスを使用するので
コークス灰の発生は避けられず、溶融スラグ中のＡｌ2
Ｏ3 の含有量を１％ないし２％増加させることにもな
る。Ａｌ2 Ｏ3 の増加はスラグの流動性を悪化させるか
ら、これを補正するために排ガス中のサルファの増加を
防ぐ石灰の投入をより一層多くしなければならない。こ
れによって生成スラグ中のＣａＯが高くなり、スラグの
消化性物質が増加して結局はコンクリート用骨材として
は不適切なものとなる。Coke as fuel is (air + O 2 )
The grain size must be adjusted to about 10 mm to 35 mm suitable for enriched air blowing, and inexpensive coke breeze cannot be used. In addition, since coke is used, generation of coke ash is inevitable, and Al 2 in the molten slag is used.
It will also increase the O 3 content by 1% to 2%. Since an increase in Al 2 O 3 degrades the fluidity of the slag, to compensate for this, more lime must be added to prevent an increase in sulfur in the exhaust gas. As a result, CaO in the produced slag increases, and digestible substances of the slag increase, which eventually becomes unsuitable as an aggregate for concrete.
【０００８】上記とは異なり、電気炉を使用して溶融す
るものもある。焼却灰は常温時に抵抗が大きく通電が困
難であるという難点はあるが、焼却灰は高温になると抵
抗が減少し、溶融させると比較的導電性に富む状態とな
る。その溶融物に電流を流すと溶融灰の電気抵抗による
ジュール熱が発生し、これを利用することができる。こ
のような溶融処理に使用される電気炉として、後述する
サブマージドアーク炉が挙げられる。[0008] In contrast to the above, some are melted using an electric furnace. The incineration ash has a drawback that it has a large resistance at room temperature and it is difficult to conduct electricity. However, the incineration ash decreases its resistance at a high temperature and becomes relatively conductive when melted. When an electric current is applied to the melt, Joule heat is generated due to the electric resistance of the molten ash, which can be used. An electric furnace used for such a melting process includes a submerged arc furnace described later.
【０００９】ところで、電気炉でアーク溶融させる場
合、炉内に突入させた人造黒鉛電極に適当な電圧をかけ
ると、電極棒の先端から焼却灰やスラグに向けて電気ア
ークが飛び、他の電極棒や予め形成しておいたベースメ
タルへ通じる電気回路が形成される。このように、電気
炉によってアーク加熱し溶融スラグを生成する装置が、
特開平４−３５４５７８号公報に記載されている。この
種の電気炉において、一般的に、アーク放電は３，００
０℃ないし５，０００℃といった非常に高温でかつ高速
であり、周囲のガスを引き込みながら焼却灰やスラグと
衝突するために熱伝達効率が高く、焼却灰中の不燃物や
金属類も短時間で溶融することができる。これは焼却灰
の組成にかかわらず塩基度調整や融点降下用の副資材が
不要で、高い減容効果が発揮される利点がある。In the case of arc melting in an electric furnace, when an appropriate voltage is applied to the artificial graphite electrode which has been inserted into the furnace, the electric arc flies from the tip of the electrode rod toward incinerated ash or slag, and the other electrode is discharged. An electrical circuit leading to the rod or preformed base metal is formed. In this way, the device that generates molten slag by arc heating with an electric furnace,
It is described in JP-A-4-354578. In this type of electric furnace, the arc discharge is generally 3,000
Extremely high temperature and high speed of 0 ° C to 5,000 ° C, high heat transfer efficiency due to collision with incineration ash and slag while drawing in surrounding gas, and non-combustible substances and metals in incineration ash Can be melted. This is advantageous in that a secondary material for adjusting the basicity and lowering the melting point is not required irrespective of the composition of the incinerated ash, and a high volume reduction effect is exhibited.
【００１０】しかし、このような従来の電気炉では出滓
口が常に開口状態にあり、その出滓口部分での損耗が甚
だしく、数ケ月の運転後には一ケ月近くの補修用休止期
間を要する。また、溶融スラグを連続的に排出するの
で、スラグ中の酸化鉄を４％ないし３０％としたり、溶
融スラグを大気（酸化性雰囲気）に曝すことになり、基
本的には電気製鋼法の域を出ないものとなっている。こ
れに対して、前記したサブマージドアーク電気炉は、炉
内のスラグを焼却灰で全面カバーした状態において、電
気アークや電気抵抗ジュール熱によりスラグを溶融しよ
うとする考えのものである。However, in such a conventional electric furnace, the slag port is always in an open state, and the slag port portion is extremely worn, and after a few months of operation, a repair suspension period of nearly one month is required. . Further, since the molten slag is continuously discharged, the iron oxide in the slag is reduced to 4% to 30%, and the molten slag is exposed to the atmosphere (oxidizing atmosphere). It does not come out. On the other hand, the above-mentioned submerged arc electric furnace is intended to melt the slag by electric arc or electric resistance Joule heat in a state where the slag in the furnace is entirely covered with incineration ash.
【００１１】上で列挙した旋回溶融炉等を用いた各種溶
融法の大部分においては、燃焼ガス中で焼却灰を溶融す
るため、流出スラグ中に多量のガスが包含される。しか
し、サブマージドアーク電気溶融法においては溶融スラ
グ中へのガスの混入がほとんどなく、脱泡処理の必要が
ないという大きな利点がある。そのサブマージドアーク
電気炉から排出されたスラグを徐冷して砂状もしくは小
砂利状の人工骨材を製造する際に、溶融スラグを水冷し
たり徐冷するなどの工程が採られる。しかし、冷却が急
激に進むことから、自然石からはほど遠い非晶質なもの
となり、その利用の途に限界がある。すなわち、建築資
材としての良質なコンクリート用人工骨材は得難く、非
晶質のままでも使用することができるような路盤材や緑
農地化の資材とすることができるに過ぎない。In most of the various melting methods using the above-mentioned swirling melting furnace and the like, a large amount of gas is contained in the outflow slag because incineration ash is melted in the combustion gas. However, the submerged arc electric melting method has a great advantage that almost no gas is mixed into the molten slag, and there is no need for a defoaming treatment. When the slag discharged from the submerged arc electric furnace is gradually cooled to produce sandy or small gravel-shaped artificial aggregate, steps such as water-cooling or slowly cooling the molten slag are employed. However, since the cooling proceeds rapidly, it becomes amorphous far from natural stone, and its use is limited. That is, it is difficult to obtain a high-quality artificial aggregate for concrete as a building material, and it can only be used as a roadbed material or a green agricultural land material that can be used even in an amorphous state.
【００１２】ちなみに、特開昭６４−５２６３７号公報
には、ロータリフードの中へ溶融スラグを回転羽根によ
って跳ね飛ばし、その飛散しているスラグに水ミストを
散布して冷却する粒化法が記載されている。また、特開
昭６３−５０３５１号公報には、溶融スラグを圧縮空気
で飛散させ、その飛散しているスラグに空気を供給して
冷却しながら粒化させる方法が記載されている。さら
に、特開平２−６４０４６号公報には、外面に冷却水が
散布された回転するドラム内に溶融スラグを通過させて
固化する方法が記載されている。いずれにしてもスラグ
の完全な結晶化は容易でなく、ましてや、特開昭６４−
５２６３７号公報の記載のように、飛散している溶融ス
ラグに水を散布すると、スラグの内部まで非晶質のまま
固化することになり、上記したごとく、自然石からほど
遠いスラグ粒となる。Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-52637 discloses a granulation method in which molten slag is splashed into a rotary hood by rotating blades, and water mist is sprayed on the slag and cooled. Have been. Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-50351 describes a method in which molten slag is scattered by compressed air, and air is supplied to the slag being sprayed and granulated while cooling. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-64046 discloses a method in which molten slag is passed through a rotating drum having cooling water sprayed on its outer surface and solidified. In any case, complete crystallization of slag is not easy.
As described in Japanese Patent No. 52637, when water is sprayed on the molten slag that has been scattered, the slag is solidified in an amorphous state to the inside of the slag, and as described above, slag particles are far from natural stone.
【００１３】ところで、溶融スラグを自然石に近いもの
とするためにはスラグを結晶化させて、組織の強化を図
らなければならない。例えば特開平４−１３２６４２号
公報には、溶融スラグの冷却速度を幾つかの温度域ごと
に変えるよう制御する方法が記載されている。さらに、
特開平３−２７５５３９号公報には、溶融スラグの成分
調整と冷却速度の制御によって結晶化スラグを生成させ
ることが開示されている。しかし、これらは鉱物学的に
疑問の残る点があること、スラグ中の有害物質や金属成
分の封じ込めを図っていることから、予め分離すること
ができれば再利用できる物質の回収を断念することにな
ったり、スラグが自然石からかけ離れたものになるなど
の欠点がある。By the way, in order to make the molten slag close to natural stone, the slag must be crystallized to strengthen the structure. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-132624 discloses a method of controlling the cooling rate of molten slag so as to change the cooling rate for each of several temperature ranges. further,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-275538 discloses that crystallized slag is generated by adjusting the components of molten slag and controlling the cooling rate. However, there are still questions on mineralogy and the harmful substances and metal components in the slag are confined.Therefore, it is necessary to abandon the collection of substances that can be reused if they can be separated in advance. There are drawbacks such as that the slag becomes far from natural stone.
【００１４】ちなみに、ごみや下水汚泥は各自治体で処
理されている。すなわち、収集や焼却などは自区内処理
され、また、自区内消費することが原則となる。それら
のごみを焼却した後の灰の資源化は、重金属の溶出が避
けられない低温処理方式より高温処理方式が好ましいの
は言うまでもなく、前述した幾つかの溶融処理形態が採
用される。一方、焼却灰の発生量は自治体によって大き
く異なることは避けられないが、ごみや下水汚泥の処理
量を焼却設備の能力や回収資源等の再利用を図る場合の
自区内消費量とバランスさせる必要がある。その結果、
処理能力や消費量に見合うようにしようとすると、自区
内の焼却設備から発生する焼却灰等を溶融スラグ化する
ための設備は小容量のもので十分であるという場合が多
い。しかしながら、前述した各溶融設備では大型化が余
儀なくされる傾向にあり、小型・小容量型の設備の出現
が望まれる。Incidentally, refuse and sewage sludge are treated by local governments. That is, collection, incineration, etc. are processed in the own area, and in principle, consumed in the own area. As for the recycling of ash after incineration of such refuse, it goes without saying that a high-temperature treatment method is preferable to a low-temperature treatment method in which elution of heavy metals is inevitable. On the other hand, it is inevitable that the amount of incinerated ash varies greatly depending on the municipality.However, balance the amount of waste and sewage sludge with the amount consumed in the local area when reusing incinerator capacity and collected resources. There is a need. as a result,
In order to match the processing capacity and consumption, it is often the case that a small-capacity facility for converting incinerated ash and the like generated from incineration facilities in the own area into molten slag is sufficient. However, there is a tendency for each of the above-mentioned melting facilities to be increased in size, and the appearance of small-sized and small-capacity facilities is desired.
【００１５】本発明は上記した背景に鑑みなされたもの
で、その目的は、自区内処理・自区内消費に適合する比
較的少量の焼却灰等を溶融するに適した小型化の容易な
設備とすることができること、焼却灰の溶融に投入した
エネルギの放散を少なくして溶融スラグの結晶化に要す
るエネルギの節減を図ることができること、溶融スラグ
中の還元容易な金属分を分離してその再利用を可能とす
ると共に、有害物質の含有を可及的に少なくした安全性
の高い所謂自然砂や川砂利に極めて近い硬質な建設資材
を製造することを実現したコンクリート用人工骨材の製
造方法ならびに装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above background, and has as its object to facilitate miniaturization suitable for melting a relatively small amount of incinerated ash or the like suitable for in-zone treatment and in-zone consumption. Equipment that can reduce the amount of energy required for crystallization of molten slag by reducing the amount of energy input to the melting of incinerated ash, and separating easily reducible metal components in molten slag. The artificial aggregate for concrete, which enables its reuse and manufactures highly safe so-called natural sand and hard construction material very close to river gravel, which contains as little harmful substances as possible It is to provide a manufacturing method and an apparatus.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、ごみの焼却灰
や下水汚泥乾燥粉等を溶融したスラグからコンクリート
用の人工骨材を製造する方法に適用される。その特徴と
するところは、図１を参照して、コークスブリーズを配
合した焼却灰等４をサブマージドアーク電気溶融法によ
り還元溶融し、焼却灰等４中の還元容易なＦｅ・Ｃｒ・
Ｐ等の金属酸化物を還元して溶融銑鉄５を生成すると共
に、ガス含有率が低くＳｉＯ2 等を主成分とする溶融ス
ラグ６を溶融銑鉄５の上層部に生成させる。次に、２時
間ないし３時間ごとに溶融スラグ６を出滓するにあた
り、溶融スラグ６からの熱放散を抑制すべく短時間のう
ちに抽出して直ちに水冷壁に向けて飛散させ、水冷壁と
の衝突による衝撃によって溶融スラグ６の細粒化を図る
と共に、その表面が凝固した砂粒状スラグ８を形成させ
る。最後に、砂粒状スラグ８が８００℃以下に降温しな
い間に炉体３Ａ内へ集積し、３時間ないし４時間砂粒状
スラグを８００℃ないし９００℃の温度雰囲気におくこ
とによって、ガス含有率の極めて低い組織の緻密な結晶
化が図られたスラグを生成させるようにしたことであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is applied to a method for producing an artificial aggregate for concrete from slag in which incinerated ash of refuse or dry powder of sewage sludge is melted. The characteristic feature is that, with reference to FIG. 1, incineration ash 4 mixed with coke breeze is reduced and melted by a submerged arc electric melting method, and easily reduced Fe / Cr.
Metal oxides such as P are reduced to generate molten pig iron 5, and a molten slag 6 having a low gas content and mainly composed of SiO 2 or the like is generated in an upper layer of the molten pig iron 5. Next, in discharging the molten slag 6 every 2 to 3 hours, the molten slag 6 is extracted in a short time to suppress heat dissipation from the molten slag 6, and is immediately scattered toward the water cooling wall. Of the molten slag 6 due to the impact of the collision of the molten slag 6, and the sand slag 8 whose surface is solidified is formed. Finally, the sandy slag 8 is accumulated in the furnace body 3A while the temperature does not fall below 800 ° C., and the sandy slag 8 is placed in an atmosphere at a temperature of 800 ° C. to 900 ° C. for 3 hours to 4 hours, thereby reducing the gas content. The purpose is to generate a slag in which a very low structure and dense crystallization are achieved.
【００１７】製造装置の発明は、電気溶融炉１と溶融ス
ラグ飛散装置７と砂状スラグ成形装置２と回転式熱処理
炉３とを備える。電気溶融炉１は、コークスブリーズを
配合した焼却灰等４から、還元容易な金属酸化物を溶融
還元して溶融銑鉄５を生成すると共に、上記の金属成分
を含まない溶融スラグ６を生成させるものである。溶融
スラグ飛散装置７は、電気溶融炉１から熱放散を抑制す
べく短時間のうちに出滓させた溶融スラグ６を受けるス
ラグ受樋７Ａと、そのスラグ受樋７Ａから流出する溶融
スラグ６を圧縮空気により吹き飛ばす圧縮空気噴出機７
Ｂとを有している。砂状スラグ成形装置２は、溶融スラ
グ飛散装置７により横置き型ドラムの一端開口から吹き
込まれる溶融スラグ６を水冷したドラム内壁に当てるこ
とによって表面が凝固した砂状スラグ８を生成させ、そ
の砂状スラグ８をドラム内で軸線方向へ移動させるべく
下向き傾斜された回転ドラム２Ａと、その回転ドラム２
Ａの外面に冷却水を散布するドラム冷却機２Ｂとを有す
る。回転式熱処理炉３は、砂状スラグ成形装置２から出
た高温の砂状スラグ８が一端部開口から投入される回転
炉体３Ａと、その回転炉体３Ａの裏張り耐火壁３ａおよ
び堆積スラグの表層を加温する加熱バーナ３Ｂとを有
し、炉体の回転により堆積スラグの下方へ回り込んだ耐
火壁３ａによる加温作用とスラグ内溶融部からの復熱作
用とによって外殻が非晶質化している砂状スラグ８を熱
処理し、ガス含有率の極めて低い組織の緻密な結晶化が
図られたスラグを生成するものである。The manufacturing apparatus of the present invention includes an electric melting furnace 1, a molten slag scattering device 7, a sandy slag forming device 2, and a rotary heat treatment furnace 3. The electric melting furnace 1 melts and reduces easily reducible metal oxides from incinerated ash 4 containing coke breeze to generate molten pig iron 5 and also generates molten slag 6 containing no metal component. It is. The molten slag scattering device 7 includes a slag receiving gutter 7A for receiving the molten slag 6 discharged in a short time to suppress heat dissipation from the electric melting furnace 1, and a molten slag 6 flowing out of the slag receiving gutter 7A. Compressed air blower 7 blown off by compressed air
B. The sandy slag forming device 2 generates a sandy slag 8 having a solidified surface by applying a molten slag 6 blown from one end opening of the horizontal type drum to a water-cooled drum inner wall by a molten slag scattering device 7. Drum 2A inclined downward to move the slag 8 in the axial direction in the drum, and the rotary drum 2A
A, and a drum cooler 2B for spraying cooling water on the outer surface. The rotary heat treatment furnace 3 includes a rotary furnace body 3A into which high-temperature sandy slag 8 coming out of the sandy slag forming device 2 is injected from an opening at one end, a lining refractory wall 3a of the rotary furnace body 3A, and a deposited slag. And a heating burner 3B for heating the surface layer of the slag, and the outer shell is not formed due to the heating action by the refractory wall 3a wrapped downwardly of the piled slag due to the rotation of the furnace body and the recuperation action from the slag melting portion. The crystallized sandy slag 8 is subjected to a heat treatment to produce a slag in which a structure having an extremely low gas content is densely crystallized.
【００１８】上記した回転式熱処理炉に代えて、砂状ス
ラグ成形装置２から出た高温の砂状スラグ８が上端部開
口から投入され、スラグ内溶融部からの復熱作用によっ
て外殻が非晶質化している砂状スラグ８を熱処理し、ガ
ス含有率の極めて低い組織の緻密な結晶化が図られたス
ラグを生成する竪型シャフト炉を採用してもよい。Instead of the rotary heat treatment furnace described above, a high-temperature sandy slag 8 coming out of the sandy slag forming apparatus 2 is introduced from an opening at the upper end, and the outer shell is non-heated by the recuperation action from the molten portion in the slag. A vertical shaft furnace that heat-treats the crystallized sand-like slag 8 to produce a slag in which a structure with an extremely low gas content is densely crystallized may be employed.
【００１９】製造装置の他の発明は、図４を参照して、
上記した電気溶融炉１と回転式熱処理炉３との間に小砂
利状スラグ成形装置１５を配置したものである。その小
砂利状スラグ成形装置１５は、電気溶融炉１から熱放散
を抑制すべく短時間のうちに出滓させた溶融スラグ６を
受ける回転カップ１６と、その回転カップ１６から周囲
に飛散した溶融スラグ６を当てることによって表面が凝
固した小砂利状スラグ１８を生成させる水冷壁１７ａを
備えた鋼鉄フード１７と、その鋼鉄フード１７の下方で
水平回転し落下した小砂利状スラグ１８を受ける回転リ
ングプレート１９と、その回転リングプレート１９上の
小砂利状スラグ１８を掻き落とすスクレーパ２０とを有
するものである。Another invention of the manufacturing apparatus will be described with reference to FIG.
A small gravel slag forming device 15 is arranged between the electric melting furnace 1 and the rotary heat treatment furnace 3 described above. The small gravel-shaped slag forming apparatus 15 includes a rotating cup 16 for receiving molten slag 6 discharged in a short time to suppress heat dissipation from the electric melting furnace 1, and a molten slag 6 scattered around from the rotating cup 16. A steel hood 17 having a water cooling wall 17a for producing a small-grain slag 18 whose surface is solidified by applying the slag 6, and a rotating ring for receiving the falling small-grain slag 18 horizontally rotated below the steel hood 17 It has a plate 19 and a scraper 20 for scraping off the small slag 18 on the rotating ring plate 19.
【００２０】図４の例において回転式熱処理炉が使用さ
れるが、それに代えて竪型シャフト炉を採用することも
できる。Although a rotary heat treatment furnace is used in the example shown in FIG. 4, a vertical shaft furnace may be used instead.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明によれば、焼却灰や下水汚泥乾燥
粉等を還元溶融して還元容易な金属酸化物を溶融銑鉄と
して生成し、かつ、ガス含有量の少ない有害物の含まれ
ない溶融スラグを生成することができる。そして、その
溶融スラグを結晶化させ、化学的に安定し無害化された
緻密な砂粒状のスラグを製造し、自然石に極めて近いＳ
ｉＯ2 等の鉱物質を主成分とした良質なコンクリート用
人工骨材となる。溶融銑鉄は製鋼や鋳造のための鉄源材
料として供することができ、焼却灰等から金属資源の回
収もなされる。電気溶融炉からの短時間出滓においては
溶融スラグの熱放散が可及的に抑えられ、結晶化処理工
程に入るまでの細粒化操作の工程やその前後の移送工程
も迅速になされる。したがって、スラグの保有する高い
熱エネルギを結晶化のために復熱させて使用でき、結晶
化に要するエネルギ消費も節減される。According to the present invention, incinerated ash and sewage sludge dry powder are reduced and melted to form easily reducible metal oxides as molten pig iron and contain no harmful substances having a low gas content. Molten slag can be produced. Then, the molten slag is crystallized to produce a chemically stable and detoxified dense sand-grained slag, which is extremely close to natural stone.
It is a high-quality artificial aggregate for concrete mainly containing a mineral substance such as iO 2 . Molten pig iron can be used as an iron source material for steel making and casting, and metal resources are recovered from incinerated ash and the like. The heat dissipation of the molten slag can be suppressed as much as possible in the short-term slag discharge from the electric melting furnace, and the steps of the grain refining operation before the crystallization treatment step and the transfer steps before and after the slag can be quickly performed. Therefore, the high thermal energy of the slag can be recovered and used for crystallization, and the energy consumption required for crystallization can be reduced.
【００２２】電気溶融炉と溶融スラグ飛散装置と砂状ス
ラグ成形装置と回転式熱処理炉とを備えた人工骨材製造
装置によれば、噴射飛散や衝撃力を利用して溶融スラグ
から砂状スラグが形成され、これを回転式熱処理炉で処
理すると自然砂に近い砂状骨材が得られる。回転式熱処
理炉においては、加熱バーナにより加温された後に堆積
スラグの下方への回り込んむ加熱耐火壁やバーナ火炎に
直接触れた砂状スラグが、８００℃ないし９００℃の均
一な温度雰囲気におかれる。砂状スラグの凝固した外殻
は炉内温度とスラグ内の高温溶融部分からの復熱とによ
り再溶融と結晶化に要する温度となる。３時間ないし４
時間滞留させると、個々の砂状スラグは全体的に組織の
緻密な結晶化の図られた骨材となる。製造装置の全体は
小型化・小容量化が容易であり、自地区内処理・自地区
内消費に適した規模の設備としやすくなる。According to the artificial aggregate manufacturing apparatus provided with the electric melting furnace, the molten slag scattering device, the sandy slag forming device, and the rotary heat treatment furnace, the molten slag is converted from the sandy slag by using the jetting scatter and the impact force. Is formed, and when this is treated in a rotary heat treatment furnace, a sandy aggregate close to natural sand is obtained. In a rotary heat treatment furnace, the heated refractory wall or the sandy slag that comes into direct contact with the burner flame after being heated by the heating burner turns into a uniform temperature atmosphere of 800 ° C to 900 ° C. I will put it. The solidified outer shell of the sandy slag reaches the temperature required for remelting and crystallization due to the furnace temperature and the reheating from the high-temperature melting portion in the slag. 3 hours to 4
When the slag is retained for a certain period of time, the individual sandy slag becomes an aggregate in which the structure is finely crystallized as a whole. It is easy to reduce the size and capacity of the entire manufacturing apparatus, and it is easy to provide facilities of a scale suitable for processing and consumption in the own area.
【００２３】回転式熱処理炉に代えて竪型シャフト炉を
採用する場合にも、スラグ内溶融部からの復熱作用によ
って外殻が非晶質化している砂状スラグを熱処理でき、
ガス含有率の極めて低い組織の緻密な結晶化が図られた
スラグを生成することができる。この場合には、炉体の
大型化が可能であり、スラグの熱処理量を多くしたり処
理時間を長くとることができるようになる。スラグの収
容量が大きくなることから、砂状スラグに伴われて炉内
へ持ち込まれる熱エネルギも大きく、結晶化処理中の熱
損失は少なくなる。In the case where a vertical shaft furnace is employed instead of the rotary heat treatment furnace, the sand-like slag whose outer shell has become amorphous due to the recuperating action from the molten portion in the slag can be heat-treated.
It is possible to produce a slag in which a structure having an extremely low gas content is densely crystallized. In this case, the size of the furnace body can be increased, and the amount of heat treatment of the slag can be increased and the processing time can be increased. Since the capacity of the slag is large, the heat energy brought into the furnace accompanying the sandy slag is large, and the heat loss during the crystallization process is small.
【００２４】溶融スラグ飛散装置と砂状スラグ成形装置
に代えて小砂利状スラグ成形装置を用いると、遠心力飛
散と衝撃作用とにより小砂利状スラグが得られる。そし
て、回転式熱処理炉において、砂より少し大きい粒の組
織の緻密な結晶化の図られた骨材が製造される。When a small gravel slag forming device is used instead of the molten slag scattering device and the sandy slag forming device, small gravel slag can be obtained by centrifugal force scattering and impact action. Then, in the rotary heat treatment furnace, an aggregate in which the structure of grains slightly larger than the sand is finely crystallized is produced.
【００２５】回転式熱処理炉に代えて竪型シャフト炉を
採用する場合には、大量の小砂利状スラグの熱処理が可
能となる。When a vertical shaft furnace is employed in place of the rotary heat treatment furnace, a large amount of small slag-like slag can be heat-treated.
【００２６】[0026]
【実施例】以下に、本発明に係るコンクリート用人工骨
材の製造方法や製造装置を、その実施例を表した図面を
もとに詳細に説明する。図１は、ごみの焼却灰や下水汚
泥乾燥粉等を溶融させたスラグから砂状のコンクリート
用人工骨材を製造する装置の例であり、その主たる構成
は、電気溶融炉１と砂状スラグ成形装置２と回転式熱処
理炉３とからなる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method and an apparatus for producing an artificial aggregate for concrete according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 shows an example of an apparatus for producing sandy artificial aggregate for concrete from slag obtained by melting incineration ash of refuse or dry powder of sewage sludge, and its main configuration is an electric melting furnace 1 and a sandy slag. It comprises a molding device 2 and a rotary heat treatment furnace 3.
【００２７】電気溶融炉１は、三相、単相の交流電気炉
もしくは直流の電気炉のいずれのタイプでもよいが、図
では簡略化して描かれた直流電気炉の例となっている。
これは、焼却灰や下水汚泥乾燥粉に予めコークスブリー
ズを配合したものが原料４となっている。焼却灰はごみ
や下水汚泥を脱水するなどして図示しない焼却炉におい
て焼却されたものであり、下水汚泥乾燥粉は下水汚泥を
脱水したものである。この電気溶融炉１は、コークスブ
リーズを配合した焼却灰等を、サブマージドアーク電気
溶融法により時間をかけて溶融還元するようになってい
る。そして、原料中の還元容易なＦｅ・Ｃｒ・Ｐ等の金
属酸化物を還元して溶融銑鉄５を生成すると共に、上記
金属成分を含まないＳｉＯ2 等の鉱物質を主成分とした
溶融スラグ６を生成するものである。The electric melting furnace 1 may be any type of a three-phase, single-phase AC electric furnace or a DC electric furnace, but is an example of a simplified DC electric furnace in the figure.
The raw material 4 is obtained by blending incineration ash or sewage sludge dry powder with coke breath in advance. The incinerated ash has been incinerated in an incinerator (not shown) by dewatering garbage and sewage sludge, and the sewage sludge dry powder has been obtained by dewatering sewage sludge. The electric melting furnace 1 melts and reduces incinerated ash and the like containing coke breathe over time by a submerged arc electric melting method. Then, a metal oxide such as Fe, Cr, P, etc., which is easily reducible in the raw material, is reduced to produce molten pig iron 5, and the molten slag 6, which is composed mainly of a mineral substance such as SiO 2 which does not contain the metal component, Is generated.
【００２８】炉天井１Ａには、その中央で昇降する可動
電極１Ｂが配置され、粉粒体である焼却灰等４を炉天井
を通して供給する図示しないスクリューフィーダやシュ
ートが取り付けられる。炉体側部には炉床に溜まった溶
融銑鉄５を意図的に少し残して出銑する出銑口１ａが設
けられる。一方、溶融銑鉄５上に滞留する溶融スラグ６
を出滓するための出滓口１ｂも設けられ、出滓栓１ｄを
抜いて以下に述べる工程で必要な量を短時間で流出させ
ることができる。なお、出滓栓１ｄに空気供給孔を設
け、溶融中に出滓口近傍の溶融スラグを攪拌するための
空気を送り、出滓時のスラグ閉塞を防止するようにして
おくとよい。A movable electrode 1B that moves up and down at the center of the furnace ceiling 1A is arranged, and a screw feeder and a chute (not shown) for supplying incinerated ash 4 as powdery material through the furnace ceiling are attached. On the side of the furnace body, there is provided a tap hole 1a for tapping while leaving a little of the molten pig iron 5 accumulated in the hearth. On the other hand, molten slag 6 staying on molten pig iron 5
A slag port 1b for slag removal is also provided, and a required amount can be discharged in a short time by removing the slag plug 1d in the process described below. It is preferable to provide an air supply hole in the slag plug 1d and send air for stirring the molten slag in the vicinity of the slag port during melting to prevent slag blockage at the time of slag removal.
【００２９】この電気溶融炉１が例えば一日約５０トン
の焼却灰が出るごみ焼却設備等に適用される場合、４ト
ン程度の焼却灰を収容できる炉容積とされる。これは、
焼却灰等の溶融に約２時間を要するものとすると、２４
時間／２時間×４トン＝４８トンという一日のごみ処理
量に見合ったものになるからである。それゆえ、おおよ
そ３ｍ直径程度の小型のものでよいということになる。When the electric melting furnace 1 is applied to, for example, a refuse incineration facility that emits about 50 tons of incinerated ash per day, the furnace capacity is such that it can accommodate about 4 tons of incinerated ash. this is,
If it takes about 2 hours to melt incinerated ash, etc., 24
This is because the amount of waste per day is calculated as time / 2 hours × 4 tons = 48 tons. Therefore, a small one having a diameter of about 3 m is sufficient.
【００３０】電気溶融炉１の下流側には水冷式のドラム
からなる砂状スラグ成形装置２が設置されるが、電気溶
融炉１とこの砂状スラグ成形装置２との間に、溶融スラ
グ飛散装置７が設けられる。これは、電気溶融炉１から
例えば２時間ないし３時間ごとに出滓される溶融スラグ
６を受けるためのスラグ受樋７Ａと、そのスラグ受樋７
Ａから流出する溶融スラグを圧縮空気によって吹き飛ば
す圧縮空気噴出機７Ｂとを有する。スラグ受樋７Ａには
耐火材が張られ、溶融スラグ６の放熱を抑制すべく短時
間のうちに次に述べる回転ドラム２Ａ内に供給するもの
である。圧縮空気噴出機７Ｂはスラグ受樋７Ａの下部か
ら上方に向けて圧縮空気を噴出するパイプならびに図示
しないエアコンプレッサからなり、その噴出圧力は、溶
融スラグ６をドラム内面に強く衝突させるに十分なほど
高く設定される。A sand slag forming apparatus 2 composed of a water-cooled drum is installed downstream of the electric melting furnace 1, and the molten slag is scattered between the electric melting furnace 1 and the sand slag forming apparatus 2. A device 7 is provided. The slag receiving trough 7A for receiving the molten slag 6 discharged from the electric melting furnace 1 every 2 to 3 hours, for example, and the slag receiving trough 7A
And a compressed air ejector 7B for blowing off the molten slag flowing out of A by compressed air. The slag receiving gutter 7A is covered with a refractory material, and is supplied into the rotary drum 2A described below in a short time in order to suppress heat release of the molten slag 6. The compressed air ejector 7B is composed of a pipe for ejecting compressed air upward from a lower portion of the slag receiving gutter 7A and an air compressor (not shown), and the ejection pressure thereof is sufficient to cause the molten slag 6 to strongly collide with the inner surface of the drum. Set high.
【００３１】砂状スラグ成形装置２は横置き式回転ドラ
ム２Ａとドラム冷却機２Ｂとからなる。耐火材の裏張り
されない両端開放型の回転ドラム２Ａが図示しない駆動
装置により回転している間は、ドラム冷却機２Ｂから常
時冷却水が散布されるようになっている。この砂状スラ
グ成形装置２においては、回転ドラム２Ａの一端開口か
ら吹き込まれる溶融スラグ６を、その空気噴射と水冷ド
ラムの内壁に当てたときの衝突や衝撃力により飛散させ
て細粒化すると共に、水冷内壁による冷却作用によって
表面が凝固した砂状スラグ８を生成することができる。
その砂状スラグ８をドラム内で軸線方向へ移動させなが
ら丸みを帯びた外殻を形成させるべく回転ドラム２Ａは
下向き傾斜に配置され、その前後に位置するローラ２
ａ，２ａによって回転可能に支持されている。The sandy slag forming apparatus 2 comprises a horizontal rotating drum 2A and a drum cooler 2B. Cooling water is constantly sprayed from the drum cooler 2B while the rotating drum 2A, which is open-ended at both ends and is not lined with a refractory material, is rotated by a driving device (not shown). In the sandy slag forming apparatus 2, the molten slag 6 blown from the one end opening of the rotary drum 2A is scattered by impact of the air jet and the inner wall of the water-cooled drum or impact force to make the slag finer. In addition, the sandy slag 8 whose surface is solidified by the cooling action of the water cooling inner wall can be generated.
The rotating drum 2A is arranged to be inclined downward so as to form a rounded outer shell while moving the sandy slag 8 in the drum in the axial direction, and the rollers 2 located before and after the rotating drum 2A.
a and 2a so as to be rotatable.
【００３２】回転ドラム２Ａの出口側には下り傾斜の移
送シュート９があり、砂状スラグ８を９００℃前後の状
態で回転式熱処理炉３に送り込むようになっている。そ
の回転式熱処理炉３は、１ｒｐｍ程度でゆっくり回転さ
れる回転炉体３Ａと、その中に火炎を発生させるために
空気供給管を伴った加熱バーナ３Ｂとを備える。この回
転式熱処理炉３は外殻が非晶質化している砂状スラグ８
を３時間ないし４時間滞留させて、組織の緻密な結晶化
が図られたスラグを生成するものである。そのために、
軸線が図示のごとく傾けられた回転炉体３Ａは図２に示
すように二基設けられ、それぞれには砂状スラグ８を投
入するための開口が一端にあけられ、内面に裏張り耐火
壁３ａが施されている（図１参照）。At the outlet side of the rotary drum 2A, a downwardly inclined transfer chute 9 is provided to feed the sandy slag 8 to the rotary heat treatment furnace 3 at a temperature of about 900 ° C. The rotary heat treatment furnace 3 includes a rotary furnace body 3A that is slowly rotated at about 1 rpm, and a heating burner 3B with an air supply pipe for generating a flame therein. This rotary heat treatment furnace 3 is a sandy slag 8 whose outer shell is amorphous.
Is retained for 3 to 4 hours to produce a slag in which the structure is densely crystallized. for that reason,
As shown in FIG. 2, two rotary furnace bodies 3A whose axes are inclined as shown in the figure are provided in two units, each of which has an opening at one end for charging a sandy slag 8, and a lining fireproof wall 3a on the inner surface. (See FIG. 1).
【００３３】この回転式熱処理炉３へは砂状スラグ８が
８００℃以下に降温しない間に投入集積され、加熱バー
ナ３Ｂによって耐火壁３ａおよびスラグの堆積表層を加
温しながら、砂状スラグ８を８００℃ないし９００℃の
温度雰囲気におくようになっている。そして、回転によ
り堆積スラグの下方へ回り込んだ耐火壁３ａによる加温
作用とスラグの内部保有熱を復熱する作用とにより、砂
状スラグ８を熱処理するものである。The sandy slag 8 is charged into the rotary heat treatment furnace 3 while not lowering the temperature to 800 ° C. or lower, and is heated by the heating burner 3B while heating the refractory wall 3a and the surface layer of the slag. In an atmosphere at a temperature of 800 ° C. to 900 ° C. Then, the sand-like slag 8 is heat-treated by the heating action of the refractory wall 3a that has turned down below the deposited slag by rotation and the action of restoring the heat retained inside the slag.
【００３４】回転炉体３Ａは、上で触れたが、２時間あ
たり４トン程度の原料４から得られる溶融スラグ６の量
に見合った容量であって、軸線上に配置した加熱バーナ
３Ｂの火炎が砂状スラグ８の堆積表面に触れる程度まで
投入できる容積とされる。そして、二基の回転炉体３
Ａ，３Ａへ砂状スラグ８を供給するための前記した移送
シュート９の先端部は図２のごとく方向転換できる構造
となっている。なお、回転炉体３Ａは一基でもよいが、
二基とされているのは、溶融スラグ６を例えば２時間ご
とに出滓しても、回転式熱処理炉３での結晶化のために
３時間ないし４時間を確保できるようにしておきたいと
いう配慮に基づくものである。As mentioned above, the rotary furnace body 3A has a capacity corresponding to the amount of the molten slag 6 obtained from the raw material 4 of about 4 tons per two hours, and the flame of the heating burner 3B arranged on the axis. Of the sandy slag 8 to the extent that it comes into contact with the deposited surface of the sandy slag 8. And two rotary furnace bodies 3
The tip portion of the transfer chute 9 for supplying the sandy slag 8 to A and 3A has a structure capable of changing direction as shown in FIG. In addition, although the rotary furnace body 3A may be one,
The reason for the two groups is that even if the molten slag 6 is removed, for example, every two hours, it is desired that three to four hours be secured for crystallization in the rotary heat treatment furnace 3. It is based on consideration.
【００３５】このような装置によれば、以下のようにし
て、焼却灰等を溶融しまた熱処理することにより、結晶
化した良質のコンクリート用人工骨材を製造することが
できる。まず、焼却灰等に予めコークスブリーズを配合
した粉粒状の原料４を図３に示したスクリューフィーダ
３５，３５などを用いて電気溶融炉１の炉天井１Ａの装
入孔３６から供給する。焼却灰等４はサブマージドアー
ク電気溶融法により２時間ないし３時間をかけて溶融還
元される。このときの１，５００℃といった熱により、
可燃物やダイオキシンはガス化して燃焼される。According to such an apparatus, a high-quality crystallized artificial artificial aggregate for concrete can be manufactured by melting and heat-treating incinerated ash and the like as described below. First, powdery and granular raw material 4 in which coke breeze is previously mixed with incineration ash or the like is supplied from a charging hole 36 of a furnace ceiling 1A of the electric melting furnace 1 using screw feeders 35, 35 and the like shown in FIG. The incinerated ash 4 is melt-reduced by the submerged arc electric melting method over 2 to 3 hours. Due to the heat of 1,500 ° C at this time,
Combustibles and dioxins are gasified and burned.
【００３６】焼却灰等の粉粒体は比重が小さくかつ電気
伝導性も低いが、原料中にコークスブリーズが配合され
ているので、そのカーボンが原料の電導性を向上させて
焼却灰等の溶融化が促進される。そして、還元容易なＦ
ｅ・Ｃｒ・Ｐ等の金属酸化物は溶融還元されると共に溶
融スラグが生成される。その際の反応によって発生する
ＣＯガスは、スラグのフォーミングを促進する。還元生
成された溶融銑鉄５は図１のように炉床に滞留し、その
上に溶融スラグ６が浮いた状態となる。溶融スラグ６上
にフォーミングスラグ１１が形成され、それと原料層と
の境界にカーボン浮遊層１２が生じる。Although the granular material such as incinerated ash has a low specific gravity and low electric conductivity, since the coke breeze is blended in the raw material, the carbon improves the electric conductivity of the raw material to melt the incinerated ash and the like. Is promoted. And F which is easy to reduce
Metal oxides such as e-Cr-P are melt-reduced and generate molten slag. The CO gas generated by the reaction at that time promotes slag forming. The molten pig iron 5 generated by the reduction stays in the hearth as shown in FIG. 1, and the molten slag 6 floats thereon. A forming slag 11 is formed on the molten slag 6, and a carbon floating layer 12 is formed at a boundary between the forming slag 11 and the raw material layer.
【００３７】炉体内に降ろされた可動電極１Ｂの下部位
はカーボン浮遊層１２で覆われたフォーミングスラグ１
１に臨むように制御され、かつ、アークは常時原料４や
フォーミングスラグ１１に覆われたサブマージドの状態
となる。カーボン浮遊層１２のところで発生するアーク
による原料の加熱のみならず、フォーミングスラグ１１
から溶融銑鉄５に至る間での電気抵抗ジュール熱による
効率よい溶融も実現される。このフォーミングスラグ１
１の生成は既に知られているように電力伝達効率を飛躍
的に向上させるので、電力原単位の低減も図られる。The lower part of the movable electrode 1B lowered into the furnace is a forming slag 1 covered with a carbon floating layer 12.
1 and the arc is always in a submerged state covered with the raw material 4 and the forming slag 11. In addition to the heating of the raw material by the arc generated at the carbon floating layer 12, the forming slag 11
From the molten pig iron 5 to the molten pig iron 5 is also efficiently melted by Joule heat. This forming slag 1
Since the generation of 1 greatly improves the power transmission efficiency as already known, the power consumption can be reduced.
【００３８】焼却灰等４が順次還元溶融されると、サブ
マージドアーク状態を維持させるべく、原料がスクリュ
ーフィーダ３５から回転している炉天井１Ａを経て可動
電極１Ｂの周囲に分布するよう逐次追加供給される。炉
床に溜まった溶融銑鉄５は意図的に少しを残して出銑口
１ａから１日ないし２日ごとに溶銑受鍋１Ｍに受け取ら
れ、製鋼や鋳造のための鉄源材料として別途利用され
る。一方、溶融スラグ６は溶融銑鉄化した金属成分等を
含まず、その主成分がＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＣａＯ，
ＭｇＯ等の鉱物質であり、サブマージドアーク溶融法に
よりガスをほとんど含まない状態となる。したがって、
爾後的に脱泡処理を施す必要もない。溶融スラグ６は出
滓口１ｂから排出されるが、出滓栓１ｄを抜いて例えば
２時間ごとに２０分という短時間で流出される。それゆ
え、生成された溶融スラグを少しずつ連続的に排出する
場合に比較して、出滓時の溶融スラグ６からの熱エネル
ギ放散量も可及的に抑制される。When the incinerated ash 4 is sequentially reduced and melted, the raw materials are sequentially added so as to be distributed around the movable electrode 1B through the furnace ceiling 1A rotating from the screw feeder 35 in order to maintain the submerged arc state. Supplied. The molten pig iron 5 accumulated in the hearth is intentionally left in the tapping ladle 1M from the taphole 1a every one or two days, leaving a small amount, and is separately used as an iron source material for steel making and casting. . On the other hand, the molten slag 6 does not contain a molten pig iron-formed metal component or the like, and its main components are SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO,
It is a mineral substance such as MgO, and becomes almost free of gas by the submerged arc melting method. Therefore,
There is no need to subsequently perform defoaming treatment. The molten slag 6 is discharged from the slag port 1b, but is discharged in a short time of, for example, 20 minutes every two hours after removing the slag plug 1d. Therefore, the amount of heat energy dissipated from the molten slag 6 at the time of slagging is suppressed as much as possible as compared with the case where the generated molten slag is continuously discharged little by little.
【００３９】高い熱エネルギを保有した状態でスラグ受
樋７Ａから流下する溶融スラグ６に向けて圧縮空気が噴
射され、溶融スラグ６は吹き飛ばされるようにして水冷
した回転ドラム２Ａの上部内面に衝突する。その空気噴
射およびドラム内面との衝突時の衝撃力を受けて細粒化
される。ドラム冷却機２Ｂからの散水によって水冷され
た鉄皮により細粒が冷却され、表面が固化して相互の付
着が抑制される。そして、ドラムの回転による内周壁上
昇と瀑流落下を繰り返すことによって、丸い外殻を有し
た砂となる。散布された冷却水はドラムの周囲を流れる
間に一部蒸発するが、流下した水は水溜め２ｂに落とさ
れる。Compressed air is jetted toward the molten slag 6 flowing down from the slag receiving trough 7A while retaining high thermal energy, and the molten slag 6 is blown off and collides with the upper inner surface of the water-cooled rotary drum 2A. . The particles are finely divided by the air jet and the impact force at the time of collision with the inner surface of the drum. The fine granules are cooled by the iron-sheath water-cooled by the water spray from the drum cooler 2B, the surface is solidified, and the mutual adhesion is suppressed. Then, by repeating the rising of the inner peripheral wall and the falling of the waterfall due to the rotation of the drum, sand having a round outer shell is obtained. The sprayed cooling water partially evaporates while flowing around the drum, but the flowing water is dropped into the water reservoir 2b.
【００４０】回転ドラム２Ａは例えば３０ｒｐｍ程度で
回転するが、ドラム外面に立てた水切りフィン２ｃによ
って、冷却水が移送シュート９上を次々と移動する９０
０℃前後の砂状スラグ８に及ぶことはない。電気溶融炉
１から２０分程度で抽出されたスラグは、砂状スラグ成
形装置２から移送シュート９を経て、直ちに回転式熱処
理炉３の一方の回転炉体３Ａへ８００℃以下に降温しな
い間に装入される。The rotating drum 2A rotates at, for example, about 30 rpm, but the cooling water moves on the transfer chute 9 one after another by the draining fins 2c standing on the outer surface of the drum.
It does not extend to the sandy slag 8 at around 0 ° C. The slag extracted from the electric melting furnace 1 in about 20 minutes passes from the sandy slag forming apparatus 2 through the transfer chute 9 and immediately into one of the rotary furnace bodies 3A of the rotary heat treatment furnace 3 while the temperature is not lowered to 800 ° C. or less. Be charged.
【００４１】回転炉体３Ａは加熱バーナ３Ｂによって予
め加熱された状態にあり、砂状スラグ８が所定量投入さ
れると移送シュート９が退避して、１ｒｐｍ程度の速度
でゆっくり回転される。加熱バーナ３Ｂから火炎を発生
させ、耐火壁３ａおよびスラグの堆積表層が加温され
る。炉体３Ａの回転により堆積スラグの下方へ回り込ん
だ加熱耐火壁３ａに触れたり火炎に直接触れた砂状スラ
グ８は、８００℃ないし９００℃の均一な温度雰囲気に
おかれる。砂状スラグ８の凝固した非晶質な外殻は、炉
内温度と砂状スラグ８内の高温溶融部分からの復熱とに
より、再溶融と結晶化に要する温度となる。３時間ない
し４時間滞留させると、個々の砂状スラグ８は、全体的
に組織の緻密な結晶化が図られた硬質の砂状骨材１０と
なる。The rotary furnace body 3A is in a state of being preheated by the heating burner 3B. When a predetermined amount of the sandy slag 8 is charged, the transfer chute 9 retreats and is slowly rotated at a speed of about 1 rpm. A flame is generated from the heating burner 3B, and the refractory wall 3a and the slag deposition surface layer are heated. The sandy slag 8 that touches the heated refractory wall 3a or the flame that comes directly under the deposition slag due to the rotation of the furnace body 3A is placed in a uniform temperature atmosphere of 800 ° C to 900 ° C. The solidified amorphous outer shell of the sandy slag 8 has a temperature required for remelting and crystallization due to the furnace temperature and the reheating from the high-temperature melting portion in the sandy slag 8. When the sandy slag 8 is kept for 3 to 4 hours, the individual sandy slag 8 becomes a hard sandy aggregate 10 in which the structure is finely crystallized as a whole.
【００４２】所定の時間が経過すると加熱バーナ３Ｂを
止めて、成品排出口の蓋３ｂが外される。再度、ドラム
を回転させると排出口が下になるたびに結晶化した砂状
骨材１０が排出される。炉体３Ａは投入口から下るよう
に軸線が傾斜しているので炉体内で排出口へ移動し、全
てが成品受容器３Ｃに入れられる。このようにして得ら
れた砂状骨材１０は、上記したように電気溶融炉１にお
いて還元容易な金属分が除去されており、しかも、ガス
含有量が極めて少なくなっているので、均一な結晶化が
促進されかつ自然石や川砂に極めて近い緻密な組織の化
学的に安定したコンクリート用人工骨材となる。電気溶
融炉１で溶融スラグに付与された熱エネルギは途中での
消失を少なくして熱処理工程まで迅速に持ち込まれ、結
晶化のための熱エネルギ消費量も大幅に低減される。When a predetermined time has elapsed, the heating burner 3B is stopped, and the lid 3b of the product outlet is removed. When the drum is rotated again, the crystallized sandy aggregate 10 is discharged every time the discharge port is lowered. Since the axis of the furnace body 3A is inclined so as to descend from the inlet, the furnace body moves to the outlet in the furnace body, and all of the furnace body is put into the product receiver 3C. The sandy aggregate 10 thus obtained has a uniform crystal because the easily reducible metals are removed in the electric melting furnace 1 and the gas content is extremely small as described above. It is an artificial aggregate for concrete that is promoted to be chemically stable and has a dense structure very close to natural stone and river sand. The heat energy imparted to the molten slag in the electric melting furnace 1 is quickly carried to the heat treatment step with less loss on the way, and the heat energy consumption for crystallization is greatly reduced.
【００４３】以上の説明から分かるように、焼却灰等を
溶融することにより溶融銑鉄と溶融スラグを生成し、そ
の溶融スラグから有害物質の可及的に少ない良質のコン
クリート用人工骨材を製造することができる。その際に
生成した溶融銑鉄は別途利用することができるので、金
属資源の回収が図られる。焼却灰等にはコークスブリー
ズが配合され、原料の電導性が高くなって溶融化が促進
され、また、カーボンによる還元が実現される。それの
みならず、フォーミングスラグの発生を促して電力伝達
効率の向上による電力原単位の低減に大きく寄与する。
さらに、溶融スラグは所定時間ごとの短時間出滓と迅速
な移行形態により、その間での保有熱エネルギの消散が
可及的に抑制され、結晶化操作のための加熱エネルギの
低減も図られる。そして、自地区内で発生するごみや下
水汚泥などの処理と生成物の自地区内消費に見合った小
容量化を実現した設備とすることができる。As can be understood from the above description, molten pig iron and molten slag are produced by melting incineration ash and the like, and from the molten slag, an artificial aggregate for high quality concrete with as little harmful substances as possible is produced. be able to. Since the molten pig iron generated at that time can be used separately, metal resources can be recovered. Coke breath is mixed with incineration ash and the like, so that the conductivity of the raw material is increased, melting is promoted, and reduction by carbon is realized. In addition, the generation of forming slag is promoted, which greatly contributes to a reduction in power consumption by improving power transmission efficiency.
In addition, the molten slag is subjected to short-term slagging at predetermined time intervals and a rapid transition mode, whereby the dissipation of retained heat energy therebetween is suppressed as much as possible, and the heating energy for the crystallization operation is reduced. Further, it is possible to realize a facility that realizes a reduction in capacity corresponding to the treatment of refuse and sewage sludge generated in the own area and the consumption of products in the own area.
【００４４】図４は、小砂利状の人工骨材を得るための
コンクリート用人工骨材製造設備の全体図である。本例
においては、電気溶融炉１と回転式熱処理炉３とは前述
の例と異なるところがなく、砂状スラグ成形装置に代え
て小砂利状スラグ成形装置１５が採用される。これは、
回転カップ１６と、水冷壁１７ａを備えた鋼鉄フード１
７と、落下した小砂利状スラグ１８を受ける回転リング
プレート１９と、小砂利状スラグを掻き落とすスクレー
パ２０とを有している。FIG. 4 is an overall view of a concrete artificial aggregate manufacturing facility for obtaining small pebble-like artificial aggregates. In this example, there is no difference between the electric melting furnace 1 and the rotary heat treatment furnace 3 from the above-described example, and a small gravel slag forming device 15 is employed instead of the sand slag forming device. this is,
Steel hood 1 with rotating cup 16 and water cooling wall 17a
7, a rotating ring plate 19 for receiving the dropped gravel slag 18, and a scraper 20 for scraping off the gravel slag.
【００４５】回転カップ１６は、電気溶融炉１から前述
したごとく間歇的に出滓させた溶融スラグ６を図示しな
いスラグ鍋等から受けるもので、例えば５００ｒｐｍな
いし１，０００ｒｐｍ程度の速度で回転され、受けた溶
融スラグ６を遠心力によって周囲に勢いよく飛散させる
ようになっている。そのために、カップの下には駆動用
のモータ２１が設置されており、その周囲にはモータ２
１に熱が及ばないように熱シールド２１ａが設けられて
いる。そして、カップに投入された溶融スラグ６の熱で
赤熱しないように、カップ冷却用の水スプレー装置２２
が熱シールド２１ａの上方に配置される。The rotating cup 16 receives a molten slag 6 intermittently discharged from the electric melting furnace 1 as described above from a slag pot or the like (not shown), and is rotated at a speed of, for example, about 500 rpm to 1,000 rpm. The received molten slag 6 is vigorously scattered around by the centrifugal force. For this purpose, a driving motor 21 is provided below the cup, and a motor 2 is provided around the driving motor 21.
1 is provided with a heat shield 21a so that heat does not reach. Then, a water spray device 22 for cooling the cup is provided so as not to glow due to the heat of the molten slag 6 put into the cup.
Is disposed above the heat shield 21a.
【００４６】鋼鉄フード１７の上部中央は溶融スラグ６
の投入のために開口があり、回転カップ１６から周囲に
飛散する溶融スラグ６を当てることによって、例えば１
０ｍｍ径程度の小砂利状スラグを生成させる。そのた
め、水冷壁１７ａには、図示しない給水装置から供給さ
れる冷却水が流通する。なお、回転カップ１６の周縁下
方から熱シールド２１ａを覆うと共にカップを冷やす水
が飛散して冷却される鉄板壁１７ｂも設置され、外周の
水冷壁１７ａから跳ね返った小砂利状スラグ１８を回転
リングプレート１９に落とすように配慮されている。The center of the upper part of the steel hood 17 is the molten slag 6.
The molten slag 6 scattered from the rotating cup 16 to the surroundings is provided with an opening for introducing
A small gravel slag having a diameter of about 0 mm is generated. Therefore, cooling water supplied from a water supply device (not shown) flows through the water cooling wall 17a. An iron plate wall 17b that covers the heat shield 21a from below the periphery of the rotating cup 16 and cools the water for cooling the cup is also installed, and the small gravel slag 18 bounced off the outer water cooling wall 17a is rotated by a rotating ring plate. It is considered to drop it to 19.
【００４７】回転リングプレート１９は鋼鉄フード１７
の下方で水平に回転して、水冷壁１７ａ，鉄板壁１７ｂ
に沿って落下する小砂利状スラグ１８を受けるものであ
る。そして、モータ２３によって駆動されるローラ１９
ａに支持され、小砂利状スラグ１８が生成されている間
は摩擦式のローラ１９ａによって回転される。なお、小
砂利状スラグ１８が回転リングプレート１９から逸脱し
ないように周囲に固定ガード１９ｂが設置されている。
その固定ガード１９ｂは回転リングプレート１９のほぼ
全周を取り囲んでいるが、回転式熱処理炉３に臨む払い
出し部分には存在しなく、その部分には水冷壁１７ａか
ら垂下するように固定したスクレーパ２０が設置され
る。このスクレーパ２０は回転リングプレート１９の直
径方向に対してやや傾斜した角度の板材であればよく、
この掻出板が回転リングプレート１９上の小砂利状スラ
グ１８を移送シュート９に掻き落とすようになってい
る。The rotating ring plate 19 is a steel hood 17
Is rotated horizontally below the water cooling wall 17a and the iron plate wall 17b.
For receiving small slag 18 falling along. The roller 19 driven by the motor 23
a while the small gravel-like slag 18 is being produced, it is rotated by a friction type roller 19a. Note that a fixed guard 19 b is provided around the periphery so that the small slag 18 does not deviate from the rotating ring plate 19.
The fixed guard 19b surrounds substantially the entire circumference of the rotary ring plate 19, but does not exist in the payout portion facing the rotary heat treatment furnace 3, and a scraper 20 fixed to the portion so as to hang down from the water cooling wall 17a. Is installed. The scraper 20 may be a plate material having an angle slightly inclined with respect to the diameter direction of the rotating ring plate 19.
The scraping plate scrapes the small slag 18 on the rotating ring plate 19 to the transfer chute 9.
【００４８】このような例のコンクリート用人工骨材製
造装置においては、回転カップ１６に受けられた溶融ス
ラグ６は主として水冷壁１７ａに衝突した時点で細粒化
される。しかし、前述した例の圧縮空気による場合のよ
うに細かくはならず、小砂利状となる。回転リングプレ
ート１９に落ちた後にスクレーパ２０によって掻き出さ
れる時点では温度が９００℃程度であり、移送シュート
９から回転式熱処理炉３に装入される。その後の結晶化
処理は、前例と変わるところがなく、小砂利状骨材２４
を製造することができる。In the apparatus for producing an artificial aggregate for concrete of such an example, the molten slag 6 received by the rotating cup 16 is mainly refined when it collides with the water cooling wall 17a. However, as in the case of the compressed air in the above-described example, the size is not fine, and the shape is small gravel. At the time when it is scraped off by the scraper 20 after dropping on the rotating ring plate 19, the temperature is about 900 ° C., and is charged from the transfer chute 9 into the rotary heat treatment furnace 3. Subsequent crystallization treatment is not different from the previous example, and the fine gravel aggregate 24
Can be manufactured.
【００４９】上記の各例においては回転式熱処理炉を使
用しているが、処理量が多いときには、回転式熱処理炉
に代えて公知の竪形シャフト炉（図示せず）を使用する
ことができる。炉内でのスラグの堆積量は多くなり、そ
れに伴って炉内持ち込み熱エネルギも大きく、結晶化処
理中の熱損失を少なくすることができる。そして、前述
した場合と同様に、スラグ内溶融部からの復熱作用によ
って外殻が非晶質化しているスラグを熱処理でき、ガス
含有率の極めて低い組織の緻密な結晶化が図られた人工
骨材が生成される。シャフト炉は可動部材がないので大
型化が容易であり、スラグの熱処理量を多くしたり、処
理時間を長くとることができるようになる。もちろん、
必要に応じて炉内を加熱してもよいが、その場合にはス
ラグに火炎を直接当てる必要がないので、熱ガスを炉壁
の適宜の個所から供給するようにすればよい。In each of the above examples, a rotary heat treatment furnace is used. However, when the processing amount is large, a known vertical shaft furnace (not shown) can be used instead of the rotary heat treatment furnace. . The amount of slag deposited in the furnace increases, and accordingly, the heat energy brought into the furnace is large, so that heat loss during the crystallization process can be reduced. Then, as in the case described above, the artificial slag whose outer shell has become amorphous can be heat-treated by the recuperation action from the melted portion in the slag, and the dense crystallization of the structure with extremely low gas content has been achieved. Aggregate is produced. Since the shaft furnace has no movable members, it is easy to increase the size of the shaft furnace, so that the heat treatment amount of the slag can be increased and the processing time can be increased. of course,
The inside of the furnace may be heated as required, but in that case, it is not necessary to apply a flame directly to the slag, so that the hot gas may be supplied from an appropriate place on the furnace wall.
【００５０】ところで、電気溶融炉１は先に述べたよう
に、サブマージドアーク電気炉であれば、三相、単相、
直流のいずれの形式のものを採用してもよい。しかし、
三相交流電気炉は一般に大容量に適しており、しかも、
電極間でアークの発生する方向に偏りが生じたり、炉内
装入物の堆積表層のみを加熱する傾向がある。すなわ
ち、各電極下で形成される溶融ゾーンのバランスが悪く
なり、とりわけ比重の小さい電気伝導性の低い粉粒物を
原料とした場合に要求される穏やかな還元溶融は実現さ
れがたく、その結果、均一な加熱状態を得ることができ
なくなる。また、単相交流電気炉では常に交流電力が往
復するので、原料の加熱が局部的となる。一方、コンク
リート用人工骨材製造装置として用いる電気炉は、上記
したごとく小さなもので十分である。したがって、炉の
構造が簡単でコントロールもしやすく、また、後述する
理由によって電気エネルギの供給が最も安定する直流電
気炉の採用が最適である。その一例を図３に示す。As described above, if the electric melting furnace 1 is a submerged arc electric furnace, a three-phase, single-phase,
Any type of direct current may be adopted. But,
Three-phase AC electric furnaces are generally suitable for large capacity,
There is a tendency that the direction in which the arc is generated between the electrodes is deviated, or only the deposition surface layer of the furnace interior is heated. That is, the balance of the melting zone formed under each electrode is deteriorated, and especially the gentle reductive melting required in the case of using a powder having low specific gravity and low electric conductivity as a raw material is difficult to realize, and as a result, , A uniform heating state cannot be obtained. In addition, in a single-phase AC electric furnace, since the AC power always reciprocates, the heating of the raw material is localized. On the other hand, as described above, an electric furnace used as an apparatus for manufacturing an artificial aggregate for concrete is sufficient if it is small. Therefore, it is optimal to employ a DC electric furnace which has a simple furnace structure and is easy to control, and for which the supply of electric energy is most stable for the reasons described later. An example is shown in FIG.
【００５１】図において、電気溶融炉１には可動電極１
Ｂが挿入されるが、投入される焼却灰等には酸化物の含
有量が少ないのが一般的であり、電極の消耗量は少な
い。そこで、人造黒鉛電極よりも操作が容易で安価な自
焼成のあるゼーダベルグ電極が好ましい。これによっ
て、電極消費に伴うコストを著しく低下させることがで
きる。一方、炉体側に設けられる電極として０．０２％
Ｃの純鉄鍛造バーのＬ形電極１Ｃが、例えば図５（ｂ）
に示すように４本使用される。この電極１Ｃは図３に示
すごとく炉壁に埋設される垂直部分１ｖと炉底に配置さ
れる水平部分１ｙからなり、垂直部分１ｖは図５（ａ）
に仮想線で示すように断面が略正方形で、その中に冷却
水を流通させる往路１ｒとその内方に設けられた復路１
ｓとが形成される。In the figure, a movable electrode 1 is provided in an electric melting furnace 1.
B is inserted, but the incinerated ash or the like generally contains a small amount of oxide, and the amount of electrode consumption is small. Therefore, a sodaberg electrode having self-firing, which is easier and cheaper to operate than an artificial graphite electrode, is preferable. This can significantly reduce the cost associated with electrode consumption. On the other hand, 0.02% as an electrode provided on the furnace body side
The L-shaped electrode 1C of the C pure iron forged bar is, for example, shown in FIG.
Four are used as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the electrode 1C is composed of a vertical portion 1v embedded in the furnace wall and a horizontal portion 1y disposed on the furnace bottom.
The cross section is substantially square as shown by the imaginary line, and the outward path 1r through which the cooling water flows and the return path 1 provided inside thereof.
s are formed.
【００５２】Ｌ形電極１Ｃの水平部分１ｙは仮想線で示
すように断面の幅が狭い長方形とされており、図５
（ｂ）に示すように、炉体の耐火材１ｍに沿って放射状
となるように配置される。この水平部分１ｙは、図３に
あるように、カーボン粉３１で覆われ、炉床を形成する
ブロックを配置するための面を出すと共に電導性を高め
るためにスタンピングされる。そして、垂直部分１ｖを
覆う絶縁耐火材１ｎの表面やカーボンスタンプ３１の上
に多数の実際は小さな矩形状の黒鉛ブロック３２が炉壁
や炉床を形成するように配置される。このようにしてお
くと、前述したごとく炉床に滞留する溶融銑鉄５と黒鉛
ブロック３２とカーボンスタンプ３１によって、炉底に
広く導電性のある部分が形成される。複数本のＬ形電極
１Ｃから給電されて可動電極１Ｂとの間に印加される電
圧が炉床部全体で均一にかかりやすくなる。このように
して炉床面に略同一の電位レベルが形成されると、焼却
灰等に配合されたコークスブリーズによる導電効果と、
比重が小さい電気伝導性の低い粉粒状の焼却灰等の還元
溶融に必要な静かな加熱溶融作用とにより、原料の迅速
で一様な溶融が実現される。もちろん、前述したフォー
ミングスラグの形成による電力伝達効率の向上に基づ
き、電力消費は著しく低減される。The horizontal portion 1y of the L-shaped electrode 1C has a rectangular shape with a narrow cross section as shown by a virtual line.
As shown in (b), they are arranged radially along the refractory material 1m of the furnace body. As shown in FIG. 3, the horizontal portion 1y is covered with carbon powder 31 and is stamped to expose a surface on which a block forming a hearth is to be arranged and to enhance conductivity. A large number of actually small rectangular graphite blocks 32 are arranged on the surface of the insulating refractory material 1n covering the vertical portion 1v or on the carbon stamp 31 so as to form a furnace wall or a hearth. By doing so, a wide conductive portion is formed in the furnace bottom by the molten pig iron 5, the graphite block 32, and the carbon stamp 31 stagnating in the hearth as described above. The voltage supplied from the plurality of L-shaped electrodes 1C and applied to the movable electrode 1B is likely to be uniformly applied to the entire hearth. When substantially the same potential level is formed on the hearth surface in this way, the conductive effect of coke breeze mixed with incineration ash and the like,
Due to the quiet heating and melting action required for reduction melting of powdered incinerated ash and the like having low specific gravity and low electric conductivity, rapid and uniform melting of the raw material is realized. Of course, the power consumption is significantly reduced based on the improvement in power transmission efficiency due to the formation of the forming slag described above.
【００５３】なお、本電気溶融炉においては、炉底近く
にカーボン物質が存在するので還元性雰囲気が保たれ、
Ｌ形電極１Ｃの水平部分１ｙが高温状態におかれていて
も酸化するおそれはない。一方、垂直部分１ｖでは炉内
温度が高くなると空気と接触して酸化するおそれがある
ので、上記のごとく水冷されている。ちなみに、Ｌ形電
極１Ｃはフレキシブル導線３４を介して炉周に配置した
コーベル銅板３３と接続され、炉体が熱膨張しても影響
を受けることなく電気回路を形成しておくことができ
る。In this electric melting furnace, since a carbon material is present near the furnace bottom, a reducing atmosphere is maintained.
Even if the horizontal portion 1y of the L-shaped electrode 1C is in a high temperature state, there is no possibility of oxidation. On the other hand, the vertical portion 1v is water-cooled as described above because if the temperature inside the furnace increases, the furnace may come into contact with air and oxidize. Incidentally, the L-shaped electrode 1C is connected to the corbel copper plate 33 disposed around the furnace via the flexible conductive wire 34, so that an electric circuit can be formed without being affected even if the furnace body thermally expands.
【００５４】ところで、コークスブリーズを配合した焼
却灰等は粉粒体であり、本電気溶融炉１においては、炉
天井１Ａに設けた装入孔３６にスクリューフィーダ３５
が接続され、粉塵が外部へ飛散しないように装入され
る。もちろん、スクリューフィーダに限らずフレキシブ
ルなシュートを接続しておいてもよいが、その２つの装
入孔３６，３６は図６に破線で示すように可動電極１Ｂ
から異なる半径方向距離にあり、炉天井１Ａを回転させ
れば、焼却灰等を炉体内に均一に装入することができ
る。これによって、可動電極１Ｂの周囲が確実に原料に
よって覆われる。なお、スクリューフィーダ等へは上方
の貯蔵ビン３７から焼却灰等が供給される。ちなみに、
図に仮想線で表した二つのスクリューフィーダ３５Ａ，
３５Ａを含めて、１２０度間隔の三つのスクリューフィ
ーダを配置する場合、前記した半径方向距離をそれぞれ
違えておけば、原料を一層広くかつ均一に投入すること
ができる。By the way, incineration ash and the like mixed with coke breath are powders and granules, and in the present electric melting furnace 1, a screw feeder 35 is inserted into a charging hole 36 provided in the furnace ceiling 1A.
Is connected and inserted so that dust does not scatter outside. Of course, not only the screw feeder but also a flexible chute may be connected, but the two charging holes 36, 36 are movable electrodes 1B as shown by broken lines in FIG.
If the furnace ceiling 1A is rotated at a different radial distance from the furnace, incineration ash and the like can be uniformly charged into the furnace body. This ensures that the periphery of the movable electrode 1B is covered with the raw material. In addition, incineration ash and the like are supplied to the screw feeder and the like from the upper storage bin 37. By the way,
Two screw feeders 35A represented by phantom lines in the figure,
In the case where three screw feeders, including 35A, are arranged at 120-degree intervals, the raw materials can be more widely and uniformly charged if the above-mentioned radial distances are different.
【００５５】上記したごとく、炉天井１Ａは回転するが
貯蔵ビン３７は上部デッキなどに固定されているので、
各スクリューフィーダ３５は回転中貯蔵ビン３７から切
り離される。１８０度もしくは１２０度回転した後に再
度接続されて、スクリューフィーダ３５に連なるホッパ
４２に、次の回転の間に炉体に供給すべき量の原料が投
入される。スクリューフィーダに代えて装入孔３６に図
示しないフレキシブルなシュートが接続されている場合
には、そのシュートの変形が許容される範囲で炉天井を
水平に揺動させるようにすることもできる。この場合に
は、貯蔵ビンから切り離す必要がなく、しかも、焼却灰
等が赤熱した状態でのホットチャージも実現しやすくな
る。これにより、電気溶融炉での電力消費の飛躍的な節
減を図ることができる。なお、ホットチャージとすると
原料の流動性は極めて高いので、炉内装入時の分散性が
よく、炉天井の揺動範囲を小さくしておくことができる
利点がある。As described above, since the furnace ceiling 1A rotates but the storage bin 37 is fixed to the upper deck or the like,
Each screw feeder 35 is disconnected from the storage bin 37 during rotation. After being rotated by 180 or 120 degrees, it is connected again, and the amount of raw material to be supplied to the furnace during the next rotation is supplied to the hopper 42 connected to the screw feeder 35. When a flexible chute (not shown) is connected to the charging hole 36 instead of the screw feeder, the furnace ceiling can be swung horizontally as long as the chute can be deformed. In this case, there is no need to separate the incineration ash from the storage bin, and hot charging in a state where the incineration ash or the like is red-hot is easily realized. As a result, the power consumption in the electric melting furnace can be drastically reduced. In the case of hot charging, the flowability of the raw material is extremely high, so that there is an advantage that the dispersibility at the time of entering the furnace interior is good and the swing range of the furnace ceiling can be reduced.
【００５６】炉天井１Ａの回転のための駆動は図３や図
６に示した歯車機構３８によって、揺動は図示しないシ
リンダやリンクを用いた機構により実現される。いずれ
の場合も、デッキ上を転動する車輪１ｗ（図３参照）に
よって炉天井１Ａを支えておけばよい。このような炉天
井１Ａの回転などに代えて、図示しないが、炉体を連続
的に回転したり揺動させるようにしても、炉の運転中に
粉粒状原料を供給し炉内での均一分布を図ることができ
る。この炉体または炉天井の回転は、処理量の多くない
焼却灰等を溶融させる小型の直流電気炉おいて実現しや
すいことは言うまでもない。Driving for rotating the furnace ceiling 1A is realized by the gear mechanism 38 shown in FIGS. 3 and 6, and swinging is realized by a mechanism using a cylinder or a link (not shown). In any case, the furnace ceiling 1A may be supported by wheels 1w (see FIG. 3) rolling on the deck. Although not shown, instead of such rotation of the furnace ceiling 1A, even when the furnace body is continuously rotated or rocked, the powdery and granular material is supplied during the operation of the furnace, and the raw material is supplied uniformly in the furnace. Distribution can be achieved. Needless to say, this rotation of the furnace body or the furnace ceiling is easily realized in a small DC electric furnace that melts incineration ash or the like that does not have a large amount of treatment.
【００５７】通常の直流電気炉では運転制御が交流のそ
れよりもシンプルであるが、単相交流電気炉の場合と同
じく、アークの及ぶ範囲が局部的となる。Ｌ形電極を採
用した本電気炉においては、通常の直流電気炉における
運転の制御性の良さと、Ｌ形電極の採用による炉床から
の広範囲な領域をカバーする給電性の向上とにより、炉
内での均一な溶融処理が実現されるという機能面におい
ても極めて優れた点を備えることが理解される。In a normal DC electric furnace, the operation control is simpler than that of an AC electric furnace. However, as in the case of a single-phase AC electric furnace, the range of the arc is limited. In the electric furnace employing the L-shaped electrode, the good controllability of the operation in a normal DC electric furnace and the improvement of the power supply property covering a wide range from the hearth by the use of the L-shaped electrode improve the furnace. It is understood that the method has an extremely excellent function in that a uniform melting process is realized in the inside.
【００５８】ちなみに、原料が下水汚泥乾燥粉を含むよ
うな場合には、その乾燥粉中の蛋白質系物質の存在によ
り炉内で加熱される際に悪臭の発生することがある。ま
た、焼却灰の場合であっても、堆積する原料の上方空間
には、原料の溶融過程で発生したＣＯガスが存在する。
その悪臭や未燃ガスを燃焼させるため、図３に示した炉
体上部には空気導入管３９が適数本放射状に設置され
る。炉内の温度上昇に伴う圧力ドラフトが生じると外気
が吸入され、自然発火による臭気除去やＣＯの燃焼が可
能となる。もちろん、仮想線で示した補助バーナ４０を
配置しておけば、その燃焼はより一層促進される。その
補助バーナ４０は、火炎が空気導入管３９の導出口に臨
み、かつ、円形の炉体に対して接線方向となるようにし
ておけば、旋回流の発生を促して燃焼効率が上がると共
に装入されている原料の予熱にも寄与させることができ
る。補助バーナによりエネルギの供給量は増加するが、
未燃ガスを燃焼させる程度であるので全体的には無視で
きる量である。かえって、上記のごとく、原料を予熱で
きることにより電力消費を節減し、電力原単位の低減も
図られる。なお、排ガスは可動電極１Ｂの周囲から排煙
フード４１を経て集塵機などに送られる。Incidentally, when the raw material contains sewage sludge dry powder, a bad smell may be generated when heated in a furnace due to the presence of proteinaceous substances in the dry powder. Even in the case of incinerated ash, CO gas generated in the process of melting the raw material is present in the space above the raw material to be deposited.
In order to burn the bad smell and unburned gas, an appropriate number of air introduction pipes 39 are installed radially in the upper part of the furnace body shown in FIG. When a pressure draft is generated due to a rise in the temperature inside the furnace, outside air is sucked in, and odor removal and CO combustion by spontaneous combustion become possible. Of course, if the auxiliary burner 40 shown by the phantom line is arranged, the combustion is further promoted. If the flame faces the outlet of the air introduction pipe 39 and is tangential to the circular furnace body, the auxiliary burner 40 promotes the generation of a swirling flow to increase the combustion efficiency and increase the combustion efficiency. It can also contribute to the preheating of the raw material that has been charged. The auxiliary burner increases the energy supply,
Since it is enough to burn unburned gas, the amount is negligible as a whole. On the contrary, as described above, since the raw material can be preheated, the power consumption can be reduced, and the power consumption can be reduced. Note that the exhaust gas is sent from around the movable electrode 1B to a dust collector via a smoke exhaust hood 41.
【図１】 焼却灰等から砂状スラグを生成し、結晶化し
た砂状骨材を製造するコンクリート用人工骨材製造設備
の全体図。FIG. 1 is an overall view of an artificial aggregate production facility for concrete that produces sandy slag from incinerated ash and the like to produce crystallized sandy aggregate.
【図２】 熱処理用の回転炉体を２基設けた場合の平面
配置図。FIG. 2 is a plan layout view in a case where two rotary furnace bodies for heat treatment are provided.
【図３】 人工骨材製造設備に使用される直流電気溶融
炉ならびに付属機器の概略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a DC electric melting furnace and auxiliary equipment used in an artificial aggregate manufacturing facility.
【図４】 焼却灰等から小砂利状スラグを生成し、結晶
化した小砂利状骨材を製造するコンクリート用人工骨材
製造設備の全体図。FIG. 4 is an overall view of an artificial aggregate production facility for concrete for producing small-grained slag from incinerated ash and the like and producing crystallized small-grained aggregate.
【図５】 （ａ）はＬ形電極の拡大断面図、（ｂ）は図
３中のＶ−Ｖ線矢視図。5A is an enlarged sectional view of an L-shaped electrode, and FIG. 5B is a view taken along a line VV in FIG.
【図６】 炉天井の平面矢視図。FIG. 6 is a plan arrow view of the furnace ceiling.
１…電気溶融炉、２…砂状スラグ成形装置、２Ａ…回転
ドラム、２Ｂ…ドラム冷却機、３…回転式熱処理炉、３
Ａ…回転炉体、３Ｂ…加熱バーナ、３ａ…耐火壁、４…
原料（焼却灰等）、５…溶融銑鉄、６…溶融スラグ、７
…溶融スラグ飛散装置、７Ａ…スラグ受樋、７Ｂ…圧縮
空気噴出機、８…砂状スラグ、１０…砂状骨材、１５…
小砂利状スラグ成形装置、１６…回転カップ、１７…鋼
鉄フード、１７ａ…水冷壁、１８…小砂利状スラグ、１
９…回転リングプレート、２０…スクレーパ、２４…小
砂利状骨材。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric melting furnace, 2 ... Sand-like slag forming apparatus, 2A ... Rotating drum, 2B ... Drum cooler, 3 ... Rotary heat treatment furnace, 3
A: rotary furnace body, 3B: heating burner, 3a: fire-resistant wall, 4 ...
Raw materials (incinerated ash, etc.), 5: molten pig iron, 6: molten slag, 7
... Molten slag scattering device, 7A ... Slag gutter, 7B ... Compressed air blower, 8 ... Sandy slag, 10 ... Sandy aggregate, 15 ...
Small gravel slag forming device, 16: rotating cup, 17: steel hood, 17a: water cooling wall, 18: small gravel slag, 1
9 ... rotating ring plate, 20 ... scraper, 24 ... small gravel aggregate.
Claims (5)
したスラグからコンクリート用の人工骨材を製造する方
法において、 コークスブリーズを配合した焼却灰等をサブマージドア
ーク電気溶融法により還元溶融し、焼却灰等中の還元容
易なＦｅ・Ｃｒ・Ｐ等の金属酸化物を還元して溶融銑鉄
を生成すると共に、ガス含有率が低くＳｉＯ2 等を主成
分とする溶融スラグを前記溶融銑鉄の上層部に生成さ
せ、 ２時間ないし３時間ごとに上記溶融スラグを出滓するに
あたり、該溶融スラグからの熱放散を抑制すべく短時間
のうちに抽出して直ちに水冷壁に向けて飛散させ、該水
冷壁との衝突による衝撃によって溶融スラグの細粒化を
図ると共にその表面が凝固した砂粒状スラグを形成さ
せ、 該砂粒状スラグが８００℃以下に降温しない間に炉体内
へ集積し、３時間ないし４時間上記砂粒状スラグを８０
０℃ないし９００℃の温度雰囲気におくことによって、
ガス含有率の極めて低い組織の緻密な結晶化が図られた
スラグを生成させることを特徴とするコンクリート用人
工骨材の製造法。1. A method for producing artificial aggregate for concrete from slag obtained by melting incineration ash of refuse or sewage sludge dry powder, etc., wherein the incineration ash containing coke breeze is reduced and melted by a submerged arc electric melting method. Then, while reducing metal oxides such as Fe, Cr, and P in incinerated ash and the like which are easily reduced to produce molten pig iron, the molten slag having a low gas content and containing SiO 2 as a main component is converted into the molten pig iron. When the molten slag is discharged every two to three hours, the molten slag is extracted in a short time to suppress heat dissipation from the molten slag, and is immediately scattered toward the water cooling wall. The impact of the collision with the water-cooling wall reduces the size of the molten slag and forms a sand-grained slag whose surface is solidified. Accumulated, 80 for 3 hours to 4 hours the sand-like slag
By placing in a temperature atmosphere of 0 ° C. to 900 ° C.,
A method for producing an artificial aggregate for concrete, characterized by producing a slag in which a structure having an extremely low gas content is densely crystallized.
したスラグからコンクリート用の人工骨材を製造する装
置において、 コークスブリーズを配合した焼却灰等から、還元容易な
金属酸化物を溶融還元して溶融銑鉄を生成すると共に上
記金属成分を含まない溶融スラグを生成させる電気溶融
炉と、 上記電気溶融炉から熱放散を抑制すべく短時間のうちに
出滓させた溶融スラグを受けるスラグ受樋と、該スラグ
受樋から流出する溶融スラグを圧縮空気によって吹き飛
ばす圧縮空気噴出機とを有した溶融スラグ飛散装置と、 上記溶融スラグ飛散装置により横置き型ドラムの一端開
口から吹き込まれる溶融スラグを水冷したドラム内壁に
当てることによって表面が凝固した砂状スラグを生成さ
せ、該砂状スラグをドラム内で軸線方向へ移動させるべ
く下向き傾斜された回転ドラムと、該回転ドラムの外面
に冷却水を散布するドラム冷却機とを有する砂状スラグ
成形装置と、 該砂状スラグ成形装置から出た高温の砂状スラグが一端
部開口から投入される回転炉体と、該回転炉体の裏張り
耐火壁および堆積スラグの表層を加温する加熱バーナと
を有し、炉体の回転により堆積スラグの下方へ回り込ん
だ前記耐火壁による加温作用とスラグ内溶融部からの復
熱作用とによって外殻が非晶質化している砂状スラグを
熱処理し、ガス含有率の極めて低い組織の緻密な結晶化
が図られたスラグを生成する回転式熱処理炉と、 を備え、焼却灰等の溶融スラグから自然砂に近い砂状骨
材を製造することを特徴とするコンクリート用人工骨材
の製造装置。2. An apparatus for producing artificial aggregate for concrete from slag in which incinerated ash of refuse or sewage sludge dry powder is melted, wherein an easily reducible metal oxide is melted from incinerated ash containing coke breeze. An electric melting furnace that generates molten pig iron by reduction and generates a molten slag that does not contain the metal component; and a slag that receives the molten slag that is discharged in a short time to suppress heat dissipation from the electric melting furnace. A molten slag scattering device having a receiving gutter, and a compressed air ejector for blowing molten slag flowing out of the slag receiving gutter with compressed air; and a molten slag blown from one end opening of a horizontal drum by the molten slag scattering device. Is applied to the inner wall of the water-cooled drum to produce sandy slag having a solidified surface, and the sandy slag is moved in the drum in the axial direction. A sand slag forming apparatus having a rotating drum inclined downwardly, and a drum cooler for spraying cooling water on the outer surface of the rotating drum; and one end of a high-temperature sand slag coming out of the sand slag forming apparatus. A rotary furnace body inserted from the opening, a heating burner for heating a backing refractory wall of the rotary furnace body and a surface layer of the deposition slag, and the refractory sneaked down the deposition slag by rotation of the furnace body. A slag in which the sand-like slag, whose outer shell has become amorphous, is heat-treated by the warming action of the wall and the recuperation action from the molten part inside the slag, and the dense crystallization of the structure with extremely low gas content is achieved. An apparatus for producing artificial aggregate for concrete, characterized by comprising: a rotary heat treatment furnace for producing; and a sandy aggregate close to natural sand from molten slag such as incineration ash.
スラグ成形装置から出た高温の砂状スラグが上端部開口
から投入され、スラグ内溶融部からの復熱作用によって
外殻が非晶質化している砂状スラグを熱処理し、ガス含
有率の極めて低い組織の緻密な結晶化が図られたスラグ
を生成する竪型シャフト炉が採用されていることを特徴
とする請求項２に記載されたコンクリート用人工骨材の
製造装置。3. A high-temperature sandy slag discharged from the sandy slag forming apparatus is introduced from an opening at an upper end instead of the rotary heat treatment furnace, and the outer shell is non-heated by a recuperation action from a molten portion in the slag. 3. A vertical shaft furnace for heat-treating the crystallized sandy slag to produce a slag in which a structure having an extremely low gas content is densely crystallized is adopted. The described apparatus for producing an artificial aggregate for concrete.
したスラグからコンクリート用の人工骨材を製造する装
置において、 コークスブリーズを配合した焼却灰等から、還元容易な
金属酸化物を溶融還元して溶融銑鉄を生成すると共に上
記金属成分を含まない溶融スラグを生成させる電気溶融
炉と、 上記電気溶融炉から熱放散を抑制すべく短時間のうちに
出滓させた溶融スラグを受ける回転カップと、該回転カ
ップから周囲に飛散した溶融スラグを当てることによっ
て表面が凝固した小砂利状スラグを生成させる水冷壁を
備えた鋼鉄フードと、該鋼鉄フードの下方で水平回転し
落下した小砂利状スラグを受ける回転リングプレート
と、該回転リングプレート上の小砂利状スラグを掻き落
とすスクレーパとを有する小砂利状スラグ成形装置と、 該小砂利状スラグ成形装置から出た高温の小砂利状スラ
グが一端部開口から投入される回転炉体と、該回転炉体
の裏張り耐火壁および堆積スラグの表層を加温する加熱
バーナとを有し、炉体の回転により堆積スラグの下方へ
回り込んだ前記耐火壁による加温作用とスラグ内溶融部
からの復熱作用とによって外殻が非晶質化している小砂
利状スラグを熱処理し、ガス含有率の極めて低い組織の
緻密な結晶化が図られたスラグを生成する回転式熱処理
炉と、 を備え、焼却灰等の溶融スラグから自然石に近い小砂利
状骨材を製造することを特徴とするコンクリート用人工
骨材の製造装置。4. An apparatus for producing artificial aggregate for concrete from slag in which incinerated ash of refuse or dried powder of sewage sludge is melted, wherein an easily reducible metal oxide is melted from incinerated ash mixed with coke breeze. An electric melting furnace that generates molten pig iron by reducing and generates a molten slag that does not contain the metal component, and a rotation that receives the molten slag that has been discharged in a short time to suppress heat dissipation from the electric melting furnace. A cup, a steel hood having a water-cooling wall for producing a small-grain-like slag having a solidified surface by applying molten slag scattered to the surroundings from the rotating cup, and a small gravel horizontally rotated and dropped below the steel hood. A rotating ring plate for receiving the shaped slag, and a gravel-shaped slag forming apparatus having a scraper for scraping off the gravel-shaped slag on the rotating ring plate; A rotary furnace body into which high-temperature small-grass-like slag coming out of the small-grass-like slag forming device is injected from one end opening; a heating burner for heating a lining fire-resistant wall of the rotary furnace body and a surface layer of the deposited slag; A small gravel slag in which the outer shell has become amorphous due to the heating effect by the refractory wall and the recuperation effect from the melted portion in the slag that have wrapped down the deposited slag due to the rotation of the furnace body. A rotary heat treatment furnace that produces slag that has been heat-treated to produce dense crystallization of a microstructure with a very low gas content, and produces small gravel aggregates close to natural stone from molten slag such as incineration ash An apparatus for producing an artificial aggregate for concrete.
スラグ成形装置から出た高温の砂状スラグが上端部開口
から投入され、スラグ内溶融部からの復熱作用によって
外殻が非晶質化している砂状スラグを熱処理し、ガス含
有率の極めて低い組織の緻密な結晶化が図られたスラグ
を生成する竪型シャフト炉が採用されていることを特徴
とする請求項４に記載されたコンクリート用人工骨材の
製造装置。5. Instead of the rotary heat treatment furnace, high-temperature sandy slag coming out of the sandy slag forming apparatus is introduced from an upper end opening, and the outer shell is non-heated by a recuperation action from a molten portion in the slag. 5. A vertical shaft furnace for heat-treating the crystallized sandy slag to produce a slag in which a structure having an extremely low gas content is densely crystallized is employed. The described apparatus for producing an artificial aggregate for concrete.
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| JP30319094A JP3154378B2 (en) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | Method and apparatus for producing artificial aggregate for concrete |
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| JPH08133800A JPH08133800A (en) | 1996-05-28 |
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