溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法
【課題】溶融スラグの落下荷重で冷却ドラムを損耗させることなく溶融スラグを大量処理することができ、且つ冷却処理済みスラグの取り扱い・後処理なども容易な溶融スラグ冷却処理装置を提供する。
【解決手段】外周のドラム面１００に溶融スラグを付着させて冷却する、回転可能な単一の横型冷却ドラム１と、該横型冷却ドラム１に溶融スラグを供給する樋２を備え、ドラム面１００に付着して冷却されたスラグが、横型冷却ドラム１の回転に伴い、ドラム面１００から剥離して一方向に排出されるようにした。樋２を介して溶融スラグが注湯されるので、冷却ドラム１に溶融スラグの落下荷重がかからず、また、冷却処理済みのスラグが一方向に排出されるので、冷却処理済みスラグの取り扱い・後処理などが容易となる。
【解決手段】外周のドラム面１００に溶融スラグを付着させて冷却する、回転可能な単一の横型冷却ドラム１と、該横型冷却ドラム１に溶融スラグを供給する樋２を備え、ドラム面１００に付着して冷却されたスラグが、横型冷却ドラム１の回転に伴い、ドラム面１００から剥離して一方向に排出されるようにした。樋２を介して溶融スラグが注湯されるので、冷却ドラム１に溶融スラグの落下荷重がかからず、また、冷却処理済みのスラグが一方向に排出されるので、冷却処理済みスラグの取り扱い・後処理などが容易となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ドラム式の溶融スラグ冷却処理装置と、この装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法およびスラグ製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製造プロセスで発生する溶融スラグ（例えば、製鋼スラグ）の多くは、冷却ヤードにおいて放冷した後、散水して冷却される。また、一部では、パン冷却方式と呼ばれる鉄製の容器に流し込んで散水冷却する方法も採られることがある。
一方、高炉スラグやごみ焼却灰溶融スラグなどの溶融スラグを冷却処理するための装置として、双ドラム式のスラグ冷却処理装置が知られている（例えば、特許文献１など）。このスラグ冷却処理装置は、水平方向で並列し、対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する１対の冷却ドラムを備えており、この１対の冷却ドラムの上部外周面間に上方から溶融スラグが供給され、スラグ液溜まりが形成される。このスラグ液溜まりから、回転する冷却ドラムの表面に付着・凝固することで溶融スラグが持ち出され、この溶融スラグは冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から剥離し、回収手段に回収される。
【０００３】
このような冷却処理装置で溶融スラグを冷却処理することにより、（i）従来のような広大な冷却ヤードが必要ない、（ii）厚みの小さいスラグ凝固体が得られるため、所望の粒度の土木材料や粗骨材などへの加工が容易であるとともに、破砕処理して粒状スラグを製造する際の粉や細粒品の発生量が少ないため、製品歩留まりが向上する、（iii）冷却のための散水が不要であるか若しくは散水量が少なくて済むため、水分を含まない若しくは水分量が少ないスラグが得られ、セメント原料などに供する場合に乾燥処理を必要としない、などの利点がある。
【特許文献１】特許第３６１３１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような双ドラム式のスラグ冷却処理装置は、１対の冷却ドラムからそれぞれ反対方向に処理済みのスラグが排出されるため、冷却処理済みスラグの排出・処理に２経路が必要となり、広い敷地面積が必要となる。このため冷却処理済みスラグの取り扱い、後処理、熱回収が煩雑で効率が悪く、設備コストも大きくなる。
冷却ドラム式の冷却処理装置で冷却処理されたスラグは未だ相当の顕熱を有しており、したがって、エネルギーの有効利用の観点からスラグ顕熱を可能な限り回収しようとすれば、その冷却処理されたスラグからさらに熱回収を行うことが重要である。しかし、従来の双ドラム式のスラグ冷却処理装置のように正反対の二方向に排出される冷却処理済みスラグを、１つの熱回収設備で処理しようとすると、２経路を一つにまとめるための搬送過程でにおいてスラグ温度が低下し、効率的な熱回収を行うことができない。このことは、特に溶融スラグを大量処理する場合に大きな問題となる。
【０００５】
また、大型の双ドラム式のスラグ冷却処理装置を用いて溶融スラグを大量処理する場合（例えば、スラグ処理量：１ｔ／min以上）、スラグ鍋から冷却ドラムに溶融スラグを注湯する際に、落下する溶融スラグの荷重で冷却ドラムが損耗する恐れがある。これを防止するには、冷却ドラムの上方にタンディッシュを設け、スラグ鍋の溶融スラグを一旦タンディッシュに移し、このタンディッシュから冷却ドラムに注湯を行う必要がある。しかし、溶融スラグの注湯にタンディッシュを用いた場合、溶融金属とは違ってスラグが注湯口に凝固付着し、注湯が適切に行えなくなるなど、操業に支障をきたしやすい。また、タンディッシュ内に残留・付着するスラグ量も多くなり、注湯口の閉塞や残留スラグの粉化などの問題を生じやすい。一方、このような残留・付着スラグが生じないようにするには、タンディッシュヒーターを設置する必要があり、エネルギー効率の低下、処理コストの上昇などの問題を生じる。
高炉スラグ等の骨材向けスラグ製品を製造する場合、製造条件によっては非晶質（ガラス質）スラグとなるが、非晶質スラグは吸湿性が低く、鋭い角ばった部分ができやすいので問題となる。また、繊維状スラグが発生する場合には、骨材向け製品として形状が不適切である。さらに微細繊維状となると、その飛散防止等を含めた環境対策が必要となるという問題がある。
【０００６】
さらに、本発明者らによる検討の結果では、従来の双ドラム式のスラグ冷却処理装置には、以下のような問題もあることが判った。
（a）転炉脱炭精錬スラグなどのように塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］（以下、単に「塩基度」という）が比較的高い溶融スラグは粘性が高く、このような粘性の高い溶融スラグを従来の双ドラム式のスラグ冷却処理装置で冷却処理する場合、高粘性のために溶融スラグが冷却ドラム面に均一に付着しにくく、ドラム面全体を有効に使用した冷却処理を行うことができない。このため溶融スラグの冷却効率が低く、高い生産性が得られない。また、塩基度が高いスラグ（特に、塩基度≧３）は粉化しやすく、このようなスラグは溶融状態から急冷することにより、粉化しにくくすることができるが、従来のスラグ冷却処理装置で冷却処理した場合、高粘性のために厚みを薄くすることができず、十分な冷却速度が得られないため、冷却後の粉化を適切に抑制できない。
（b）従来の双ドラム式のスラグ冷却処理装置で高炉スラグなどのような粘度が比較的小さい溶融スラグを冷却処理した場合、厚さが２〜３ｍｍ程度の薄いスラグ凝固体しか得られず、これを粒状に破砕処理しても粗骨材や路盤材などに必要とされる粒度を満足できない。また、薄いスラグ凝固体はガラス質となるために保水性が低くなり、この面からも路盤材などには不向きであると言える。
【０００７】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、冷却処理済みスラグの取り扱い・後処理などが容易で且つ設備コストも低く抑えることができるスラグ製品製造装置であるとともに、大型装置であってもタンディッシュを用いる必要がなく、且つ供給される溶融スラグの落下荷重で冷却ドラムを損耗させることなく溶融スラグを大量処理することができる冷却ドラム式の溶融スラグ冷却処理装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、比較的塩基度が高く、粘性のある溶融スラグを効率的に冷却処理することができ、また、特に塩基度が高いスラグであっても粉化しにくいスラグ凝固体を得ることができる溶融スラグの冷却処理装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、粘度が比較的小さい溶融スラグを処理対象とする場合に、粗骨材などのスラグ製品を得るのに適した厚肉のスラグ凝固体を製造することができる溶融スラグの冷却処理装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、そのような冷却処理方法を用いたスラグ製品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］外周のドラム面（１００）に溶融スラグを付着させて冷却する、回転可能な単一の横型冷却ドラム（１）と、該横型冷却ドラム（１）に溶融スラグを供給する樋（２）を備え、ドラム面（１００）に付着して冷却されたスラグが、横型冷却ドラム（１）の回転に伴い、ドラム面（１００）から剥離して一方向に排出されるようにしたことを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［2］上記［1］の冷却処理装置において、樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設け、溶融スラグが樋（２）の先端部からドラム面（１００）に直接供給され、ドラム面（１００）に付着するようにしたことを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【００１０】
［3］上記［1］の冷却処理装置において、樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設けるとともに、樋（２）とドラム面（１００）とによりスラグ液溜まり部（Ａ）を形成し、横型冷却ドラム（１）の回転に伴い、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグがドラム面（１００）に付着して持ち出されるようにしたことを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの冷却処理装置において、横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール（３）を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［5］上記［1］の冷却処理装置において、樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設けるとともに、横型冷却ドラム（１）の上方に堰（４）を設け、該堰（４）とドラム面（１００）と樋（２）とによりスラグ液溜まり部（Ａ）を形成し、堰（４）と横型冷却ドラム（１）間には、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグが押し出される開口（５）を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【００１１】
［6］上記［5］の冷却処理装置において、堰（４）が、下部外周面が反スラグ液溜まり部（Ａ）方向に回転する回転方向を有する冷却ドラム（４x）からなることを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［7］上記［3］〜［6］のいずれかの冷却処理装置において、スラグ液溜まり部（Ａ）内に流体を吹き込むための流体供給手段（６）を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［8］上記［1］〜［7］のいずれかの冷却処理装置において、横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）から剥離したスラグを冷却するための冷却手段（７）を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［9］上記［1］〜［8］のいずれかの冷却処理装置を用い、溶融スラグを冷却処理することを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
［10］上記［9］の冷却処理方法において、展伸ロール（３）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］が２以上の溶融スラグを処理対象とし、ドラム面（１００）に付着した溶融スラグを展伸ロール（３）により圧延してドラム幅方向に展伸させることを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
【００１２】
［11］上記［9］の冷却処理方法において、堰（４）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、開口（５）からスラグが押し出されることを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
［12］上記［11］の冷却処理方法において、開口（５）から厚さ５ｍｍ以上の板状のスラグが押し出されることを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
［13］上記［9］〜［12］のいずれかの冷却処理方法において、スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグに粉体を添加することを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
［14］上記［9］〜［13］のいずれかの冷却処理方法において、スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグ中に流体を吹き込むことを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
【００１３】
［15］上記［9］〜［14］のいずれかの冷却処理方法において、下記（ｉ）〜（iv）のうちの少なくとも１つの熱回収を行うことを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
（ｉ）横型冷却ドラム（１）の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（ii）堰（４）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、堰（４）の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（iii）横型冷却ドラム（１）で冷却されたスラグを、さらに冷媒と接触させ冷却し、該冷媒から熱回収を行う。
（iv）スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグ中に流体を吹き込む場合、吹き込まれた流体を回収し、該流体から熱回収を行う。
【００１４】
［16］上記［9］〜［15］のいずれかの冷却処理方法で冷却され、凝固したスラグを破砕処理または／および磨砕処理して粒状のスラグ製品を得ることを特徴とするスラグ製品の製造方法。
なお、本発明において、堰（４）と横型冷却ドラム（１）間の開口（５）は、堰（４）や横型冷却ドラム（１）の外面形状などによっては、間欠的に形成される（すなわち、堰（４）と横型冷却ドラム（１）間が間欠的に開口する）場合があり、この場合には、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグは開口（５）から不連続状に押し出されることになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法によれば、単一の横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）から剥離した冷却処理済みのスラグが一方向に排出されるので、冷却処理済みスラグの取り扱い・後処理などが容易であり、設備コストも低く抑えることができる。特に、処理済みスラグの顕熱回収を行う際に、従来の双ドラム式のスラグ冷却処理装置のように正反対の二方向に排出される冷却処理済みスラグを、１つの熱回収設備で処理しようとすると、反対方向の２経路を１つにする過程でスラグ温度が低下し、効率的な熱回収を行うことができないのに対して、本発明では冷却処理済みスラグが一方向に排出されるので、熱回収を効率的に行うことができる。
【００１６】
さらに、横型冷却ドラム（１）に樋（２）を介して溶融スラグが注湯されるので、横型冷却ドラム（１）に溶融スラグの落下荷重がかからず、或いは落下荷重を十分に小さくすることができ、このため、特に大型の処理装置においても、タンディッシュを用いることなく溶融スラグを大量処理することができる。また、樋形状を選択することにより、ドラム幅方向に溶融スラグを拡げて、溶融スラグをドラム面（１００）上で均一に冷却することができる。
【００１７】
また、樋（２）とドラム面（１００）とによりスラグ液溜まり部（Ａ）を形成した冷却処理装置およびこれを用いた溶融スラグの冷却処理方法によれば、溶融スラグの冷却を効果的に促進させることができるので、粘度が比較的小さい溶融スラグであってもドラム面（１００）に付着させるスラグ厚さを確保することができ、厚肉のスラグ凝固体を得ることができる。
また、展伸ロール（３）を有する冷却処理装置およびこれを用いた溶融スラグの冷却処理方法によれば、展伸ロール（３）がドラム面（１００）に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向で展伸させるので、比較的塩基度が高く、粘性のある溶融スラグを高い冷却効率で冷却することができ、高い生産性でスラグ凝固体を得ることができる。また、溶融スラグを高い冷却速度で冷却できるので、特に塩基度が高いスラグについても粉化しにくいスラグ凝固体を得ることができる。
【００１８】
また、堰（４）を有する冷却処理装置およびこれを用いた溶融スラグの冷却処理方法によれば、堰（４）とドラム面（１００）と樋（２）とにより比較的大きなスラグ液溜まり部（Ａ）を形成でき、スラグ液溜まり部（Ａ）での溶融スラグの滞留時間を長くできるので、溶融スラグの冷却を特に効果的に促進させることができ、適切に冷却されたスラグを開口（５）から押し出すことができる。このため開口（５）の幅（押し出されるスラグの厚さ）を十分大きくすることにより、厚肉のスラグ凝固体を得ることができる。
また、堰（４）を、下部外周面が反スラグ液溜まり部（Ａ）方向に回転する回転方向を有する冷却ドラム（４x）で構成することにより、溶融スラグの冷却をより効果的に促進することができ、厚肉のスラグ凝固体をより安定的に得ることができる。
また、本発明によるスラグ製品の製造方法によれば、上記のような冷却処理方法を用いることにより、所望の粒度を有するスラグ製品を低コストに安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法において、冷却処理の対象となるスラグの種類に制限はなく、例えば、高炉スラグ、製鋼スラグ（例えば、転炉脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱珪スラグ、脱硫スラグ、電気炉スラグ、鋳造スラグなど）、溶融還元スラグ（例えば、鉄鉱石、Ｃｒ鉱石、Ｎｉ鉱石、Ｍｎ鉱石などの溶融還元により生じるスラグ）、その他の製錬炉や精錬炉から発生するスラグ、ごみ焼却灰溶融スラグ、廃棄物ガス化溶融スラグなど、種々のスラグを対象とすることができる。
【００２０】
図１は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の一実施形態を模式的に示す正面図である。
この溶融スラグの冷却処理装置は、外周のドラム面１００に溶融スラグを付着させて冷却する、回転可能な単一の横型冷却ドラム１（以下、単に「冷却ドラム１」という。他の実施形態についても同様）と、この冷却ドラム１に溶融スラグを供給する樋２を備えている。ここで、横型冷却ドラムの「横型」とは、ドラムの回転軸が概略水平であることを表している。
前記樋２は、冷却ドラム径方向の一方の側に配置され、適当な高さから冷却ドラム１の上部ドラム面に溶融スラグＳを供給する。この樋２の上流側には、スラグ鍋などから溶融スラグＳが供給される。
樋２の形態は任意であるが、冷却ドラム幅方向（ドラム軸方向）で十分な幅を有するものを用いることにより、ドラム幅方向に溶融スラグを拡げて、溶融スラグをドラム面１００で均一に冷却することができる
【００２１】
冷却ドラム１は、駆動装置（図示せず）により、その上部ドラム面が反樋方向に回転するように回転駆動する。樋２から供給された溶融スラグＳは、ドラム面１００に付着して冷却された後、冷却ドラム１の回転に伴いドラム面１００から剥離し、冷却ドラム径方向の他方の側に排出される。
なお、冷却ドラム１は、操業条件に応じて回転数を制御できるようにすることが好ましい。
前記冷却ドラム１の内部には、冷媒を通すための流路を有する内部冷却機構（図示せず）が設けられ、この内部冷却機構に対する冷媒供給部と冷媒排出部がドラム軸の各端部に各々設けられている。なお、冷媒には一般に水（冷却水）が用いられるが、他の流体（液体または気体）を用いてもよい。
【００２２】
冷却ドラム径方向の他方の側には、冷却されてドラム面１００から剥離したスラグＳxを受け取り、搬送するための搬送コンベア８が配置されている。冷却ドラム１の表面に付着して冷却されるスラグは、ドラム面１００がドラム下方側に回り込み始める回転位置において自重によりドラム面１００から剥離するので、本実施形態の搬送コンベア８は、このようして剥離するスラグＳxを受けられるような高さ位置に配置されている。なお、ドラム面１００から剥離したスラグＳxを搬送コンベア８にガイドするためのガイド部材を設けてもよい。
【００２３】
搬送コンベア８の搬送先には、スラグＳxを受け入れ、このスラグＳxを冷媒で冷却することにより熱回収を行うためのスラグバケット９が設けられている。
なお、搬送コンベア８を設けることなく、冷却ドラム１とスラグバケット９間にシュートを設け、冷却ドラム１から剥離したスラグＳxを、このシュートを介してスラグバケット９に装入するようにしてもよい。
また、本実施形態の冷却ドラム１は表面が平滑な円筒体であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、溝などの凹凸を有していてもよい。
【００２４】
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、樋２を流下する溶融スラグＳが冷却ドラム１のドラム面１００に供給され、この溶融スラグＳはドラム面１００に板状に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または片面若しくは両面の表層のみが凝固した状態）まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離し、この剥離したスラグＳxはそのまま搬送コンベア８に受け取られ、この搬送コンベア８で搬送されスラグバケット９に装入される。なお、搬送コンベア８の搬送速度は、冷却ドラム１の周速とほぼ一致している。
【００２５】
以上のような溶融スラグＳの冷却処理では、単一の冷却ドラム１のドラム面１００から剥離した冷却処理済みのスラグＳxが一方向に排出されるので、冷却処理済みスラグの取り扱い・後処理などが容易である。このため、冷却処理済みのスラグＳxからの顕熱回収を行う際にも、１つの熱回収設備で効率的に熱回収を行うことができる。また、冷却ドラム１に溶融スラグＳによる大きな落下荷重がかからないため、冷却ドラム１を損耗させることなく溶融スラグＳを大量処理することができる。
スラグバケット９内には冷媒が供給され、スラグＳxの冷却が行われる。なお、冷却ドラム１から剥離したスラグＳxの冷却は、他の手段や場所で行ってもよい。冷却されたスラグＳxはスラグ製品とするための破砕処理または／および磨砕処理のための工程に送られ、さらに必要に応じて、篩い分けなどによる整粒が施される。
通常、冷却ドラム１による冷却が完了した直後のスラグＳxは、上記のような適度な凝固状態にあるが、未だ可塑性を有しているので、冷却ドラム面から剥離し、搬送コンベア８に受け取られるスラグＳxは板状の連続体である。ただし、スラグＳxの厚さや凝固の程度によっては、冷却ドラム面から剥離し、搬送コンベア８に受け取られる間に板状スラグの連続体が千切れることもあるが、特に問題はない。
なお、スラグＳxを搬送コンベア８からバケットなどに払い出す際には、必要に応じて、スラグＳxを適当な手段で粗破砕してもよい。
【００２６】
図２は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。
この実施形態では、樋２を、その先端部が冷却ドラム１のドラム面１００に接するか若しくは近接するように設け、溶融スラグＳが樋２の先端部からドラム面１００に直接供給され、ドラム面１００に付着するようにしたものである。
樋２の先端部は、ドラム面１００に接してもよいし、小さい間隙を形成してドラム面１００に近接させてもよい。後者の場合には、熱膨張などを考慮して溶融スラグＳが漏れない程度の隙間をもって近接させることが好ましいが、溶融スラグＳの漏れを確実に防止するため、その間隙部分に対して樋２の下方に設けられたガス噴射手段１０からパージガスを噴射することが好ましい。
【００２７】
この樋先端部とドラム面１００との隙間に関しては、溶融スラグの粘性にもよるが、高温でのスラグ処理実施時において広くても５ｍｍ以下、望ましくは３ｍｍ以下、さらに望ましくは１ｍｍ以下とすることが好ましい。隙間を狭くできればできるほど、パージガスの量を低減できる。パージガスなしで溶融スラグの漏れを抑えることができる隙間の限界は、溶融スラグの性状（粘性）に大きく依存するが、隙間を１ｍｍないしそれ以下のほとんど接触しているような状態にできれば、ほとんどの場合パージガスなしでも溶融スラグの漏れを抑制できる。隙間を狭めるほど、樋先端部の接触によるドラム面の摩耗や損耗が進むことになるので、ドラム面と接触する可能性の高い樋先端部に関しては、すべり性の良い炭素質やボロンナイトライドその他の材料で構成することが望ましい。ここで、隙間の値は実際の操業時（高温状態）のものであり、常温で装置を設置するにあたっては、上述のように冷却ドラムの熱膨張を考慮する必要がある。以下に、熱膨張の一例を示す。鋼性の直径１．６ｍφの冷却ドラムの場合、鋼の熱膨張率は１５×１０−６であり、ドラム材料平均温度が２００℃の場合、熱膨張で径方向に伸びる長さは、半径８００ｍｍ×２００℃×１５×１０−６＝２．４ｍｍとなる。
なお、本実施形態の他の構成は、図１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、冷却ドラム１に対して溶融スラグＳによる落下荷重が殆どかからないため、冷却ドラム１の損耗をより少なくすることができる。
【００２８】
図３は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。
この実施形態では、樋２を、その先端部が冷却ドラム１のドラム面１００に接するか若しくは近接するように設けるとともに、樋２の先端部分とドラム面１００とによりスラグ液溜まり部Ａを形成し、冷却ドラム１の回転に伴い、スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグＳがドラム面１００に付着して持ち出されるようにしたものである。スラグ液溜まり部Ａを形成するために、樋２の先端部分は上側（水平状）に屈曲ないし湾曲した受け皿状の形態を有するとともに、樋２の先端部が下部ドラム面に接するか若しくは近接している。
また、スラグ液溜まり部Ａを形成する樋の先端部分の側壁２００は、溶融スラグＳを保持するために、所定の高さを有している。
なお、本実施形態の他の構成は、図１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２９】
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、樋２に供給された溶融スラグＳはスラグ液溜まり部Ａに流入し、ここで適当な時間滞留することで冷却された後、冷却ドラム１のドラム面１００に付着して持ち出され、図１および図２の実施形態と同様、ドラム面１００に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または片面若しくは両面の表層のみが凝固した状態）まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離する。この実施形態では、溶融スラグＳがスラグ液溜まり部Ａ内で十分な時間滞留することにより冷却が促進されるので、厚肉のスラグＳxが得られやすい。
【００３０】
図４〜図６は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示すもので、図４は正面図、図５は平面図、図６は冷却ドラムに付設された展伸ロールの作用を示す説明図である。
この実施形態の冷却処理装置は、冷却ドラム１のドラム面１００に付着した溶融スラグＳを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール３を有するものであり、特に粘度が高いスラグ塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］（以下、単に「塩基度」という）が２以上の溶融スラグの冷却処理に好適なものである。塩基度≧２のスラグとしては、例えば、普通鋼およびステンレス鋼の転炉脱炭精錬スラグ、脱燐スラグ、電気炉スラグなどの製鋼スラグ、廃棄物ガス化溶融スラグ、ごみ焼却灰溶融スラグなどが挙げられる。
【００３１】
冷却ドラム１の上部には、スラグ展伸手段である展伸ロール３が冷却ドラム１と平行に設けられている。この展伸ロール３は、冷却ドラム１のドラム面１００（上部外周面）に付着した溶融スラグＳを圧延してドラム幅方向に展伸させるもので、その外周面３００が、冷却ドラム１のドラム面１００との間で所定の間隔ｔを形成するようにして、支持アーム１１に回転自在に支持されている。本実施形態では、支持アーム１１の先端（下端）に上下方向に長い長円形の軸受孔１１０が形成され、この軸受孔１１０に展伸ロール３のロール軸３０１が上下スライド可能に支持されている。したがって、本実施形態の展伸ロール３は非駆動であり、その自重で冷却ドラム１の上部ドラム面に付着した溶融スラグＳを間隔ｔの厚さに圧延する。
本実施形態のように、展伸ロール３を支持アーム１１に上下スライド可能に支持させることにより、冷却ドラム面に付着した溶融スラグ中に固い塊状物が含まれている場合でも、展伸ロール３が上方に逃げることにより塊状物を通過させることができる。
【００３２】
なお、展伸ロール３は、冷却ドラム面との間で所定の間隔ｔを有するように、支持アーム１１に対して回転自在に固定的に支持させる構造としてもよい。この場合、展伸ロール３を上下方向で位置調整可能とし、間隔ｔを調整できるようにすることが好ましい。また、展伸ロール３を回転自在に保持するロール軸受をスプリングを介して支持アーム１１などに支持させ、そのスプリングにより適度な圧下力が得られ、且つ異物を噛み込んだ際に展伸ロール３が退避できるような構造としてもよい。また、展伸ロール３は駆動ロールとしてもよい。
展伸ロール３は、冷却ドラム面に付着した溶融スラグＳを圧延して展伸させるものであるため、その外径は冷却ドラム１の外径よりも十分小さくてよいが、ロール長さが長くなるとスラグ熱や自重で撓み、冷却ドラム面との間隔ｔがドラム幅方向でバラツキやすくなるため、ロール長さやロール剛性に応じて外径を選択することが好ましい。
【００３３】
また、展伸ロール３についても、前記冷却ドラム１と同様の内部冷却機構を備えた方が、溶融スラグの冷却効率および展伸ロールの耐久性の観点から好ましい。
また、展伸ロール３を冷却ドラム周方向の複数箇所に設け、これら複数の展伸ロール３により、ドラム面に付着したスラグを多段に圧延するようにしてもよい。
なお、本実施形態の他の構成は、図３の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。また、本実施形態のような展伸ロール３は、図１や図２に示すような形態の冷却処理装置に付設することもできる。
【００３４】
以上のような冷却処理装置で粘性が高い溶融スラグを冷却処理する場合、スラグ液溜まり部Ａから冷却ドラム１に持ち出され、そのドラム面１００に付着した粘性の高い溶融スラグＳは、ドラム幅方向（ドラム軸方向）に広がりにくいため、ドラム幅方向でドラム面１００に不均一に付着した状態（冷却ドラム面に局部的に付着した状態）になる。このままの状態では、溶融スラグＳの冷却効率（＝単位時間当たりのスラグ抜熱量／スラグ単位容積）が非常に悪く、しかも、スラグが冷却ドラム１から剥離する際に凝固状態が不均一になり、品質にバラツキを生じる。本実施形態では、このようにドラム面１００に不均一に付着した溶融スラグＳは、展伸ロール３で圧延されることでドラム幅方向に展伸される。これにより、溶融スラグＳの冷却効率が高まるとともに、溶融スラグＳの冷却速度も高くなる。図１〜図３の実施形態と同様に、溶融スラグＳは冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または表層のみ凝固した状態）まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離する。
このように、溶融スラグＳが展伸ロール３によってドラム幅方向に展伸される結果、溶融スラグＳの厚みが薄くなってスラグの冷却効率が高まり、生産性が向上するとともに、溶融スラグＳの冷却速度も高くなるため、粉化しにくいスラグ凝固体を得ることができる。また、スラグの凝固状態が均一化し、均一な品質のスラグ凝固体を得ることができる。
【００３５】
図７は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す平面図である。この実施形態の冷却処理装置も、スラグ展伸手段である展伸ロール３を有する。
この実施形態では、冷却ドラム１に対して、複数の展伸ロール３ｘ〜３ｚを配置したものである。具体的には、冷却ドラム回転方向の上流側位置におけるドラム幅方向中央部に展伸ロール３ｘを配置するとともに、冷却ドラム回転方向の下流側位置におけるドラム幅方向両側部分に、展伸ロール３ｙ，３ｚを配置したものである。展伸ロール３ｙ，３ｚのドラム幅方向での圧延範囲は、展伸ロール３ｘのドラム幅方向での圧延範囲と一部ラップしている。このように冷却ドラム回転方向の上流側と下流側に展伸ロール３ｘ〜３ｚを配置することにより、冷却ドラム面上の溶融スラグＳを段階的に順次展伸させることができる。本実施形態のように短い展伸ロール３ｘ〜３ｚは、長手方向の撓みが小さいので、冷却ドラム幅方向でスラグの圧延厚さを均一にするのに有利である。
なお、本実施形態の他の構成は、図４〜図６の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３６】
図８は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。
この実施形態は、樋２を、その先端部が冷却ドラム１のドラム面１００に接するか若しくは近接するように設けるとともに、冷却ドラム１の上方に堰４を設け、この堰４とドラム面１００と樋２の先端部分とによりスラグ液溜まり部Ａを形成し、堰４と冷却ドラム１間には、スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグが押し出される開口５が形成される。
【００３７】
本実施形態は、厚さ５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上のスラグ凝固体が得られるようにすることを狙いとしているため、開口５の幅（厚さ）は５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上とすることが望ましい。また、堰４の上下方向位置を調整可能とすることにより、開口５の幅（厚さ）を可変とすることが好ましい。
前記堰４は、本実施形態では固定式の堰体４a（壁体）で構成され、適当な支持部材を介して装置本体（基体）に支持されている。堰体４aの内部には、冷媒を通すための流路を有する内部冷却機構（図示せず）を設けてもよく、その場合には、内部冷却機構に対する冷媒供給部と冷媒排出部が各々設けられる。なお、冷媒には一般に水（冷却水）が用いられるが、他の流体（液体または気体）を用いてもよい。
なお、本実施形態の他の構成は、図３の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３８】
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、樋２に供給された溶融スラグＳはスラグ液溜まり部Ａに流入し、ここで適当な時間滞留することで冷却された後、冷却ドラム１と堰４（堰体４a）間の開口５から冷却されつつ押し出される。押し出された溶融スラグＳは冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または片面若しくは両面の表層のみが凝固した状態）まで冷却された後、図１〜図３の実施形態と同様に、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離する。
このような溶融スラグの冷却処理では、溶融スラグＳがスラグ液溜まり部Ａ内で十分な時間滞留することにより冷却が促進され、さらに開口５から押し出される際にも冷却ドラム１によって冷却されるので、開口５の幅（厚さ）を十分に大きくして厚肉のスラグＳxが押し出されるようにしても、溶融スラグＳを適切に冷却することができる。このため開口５からは、適切に冷却された厚さ５ｍｍ以上の厚肉の板状のスラグＳxを押し出すことができる。本実施形態によれば、厚さが２０〜３０ｍｍ程度の厚肉のスラグ凝固体も容易に製造することができる。
なお、図８の実施形態において、堰体４aが特別な内部冷却機構を有していない場合には、開口５から押し出されるスラグＳxは、通常、冷却ドラム１に接する側の下面と両側端面が凝固し、上面側は溶融または半溶融状態であるが、押し出されるスラグＳxがこの程度の凝固状態であれば特に問題はない。
【００３９】
図９は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。この実施形態の冷却処理装置も、冷却ドラム１の上部に堰４を有する。
この実施形態では、冷却ドラム１の上部に設ける堰４を、下部ドラム面が反スラグ液溜まり部Ａ方向に回転する回転方向を有する冷却ドラム４xで構成したものである。
冷却ドラム１と同様、前記冷却ドラム４xの内部には、冷媒を通すための流路を有する内部冷却機構（図示せず）が設けられ、この内部冷却機構に対する冷媒供給部と冷媒排出部がドラム軸の各端部に各々設けられている。なお、冷媒には一般に水（冷却水）が用いられるが、他の流体（液体または気体）を用いてもよい。
【００４０】
図８の実施形態と同様、開口５の幅（厚さ）は５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上とすることが望ましい。また、冷却ドラム４xの上下方向位置を調整可能とすることにより、開口５の幅（厚さ）を可変とすることが好ましい。
また、冷却ドラム１と同様、冷却ドラム４xも駆動装置（図示せず）により上記の回転方向に回転駆動する。なお、冷却ドラム１、冷却ドラム４xともに、操業条件に応じて回転数を制御できるようにすることが好ましい。なお、冷却ドラム４xは冷却ドラム１の直上に位置する必要はなく、本実施形態のように水平方向で位置がずれていてもよい。
なお、本実施形態の他の構成は、図３の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４１】
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、溶融スラグＳはスラグ液溜まり部Ａ内で適当な時間滞留することで冷却された後、冷却ドラム１−冷却ドラム４x間で圧延されるようにして開口５から冷却されつつ押し出される。この際に溶融スラグは、（i）スラグ液溜まり部Ａ内において十分な時間滞留することで冷却され、さらに、（ii）開口５の入側部において冷却ドラム１と冷却ドラム４xと比較的長い時間接触した後、開口５内で冷却ドラム１と冷却ドラム４xにより両側から圧延されるようにして冷却される、という冷却作用を受けるため、溶融スラグＳの冷却をより効果的に促進することができ、厚肉のスラグ凝固体をより安定的に得ることができる。
なお、本実施形態の冷却ドラム１や冷却ドラム４x、図８の実施形態の冷却ドラム１は、表面が平滑な円筒体であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、溝などの凹凸を有していてもよい。ドラム面１００に凹凸があると溶融スラグとの接触面積が増大し、スラグの冷却を促進できる。また、凝固したスラグの破砕・磨砕が容易になる利点もある。さらに、冷媒を通じた熱回収についても、比表面積が大きいので熱交換効率が高くなる。
【００４２】
また、冷却ドラム１のドラム面１００に形成される環状溝などの凹凸により、冷却ドラム１と冷却ドラム４xのドラム面間で孔型状の開口５が形成され、スラグがその孔型形状で押し出されるようにしてもよい。したがって、冷却ドラム１と冷却ドラム４x間の開口５から押し出されるスラグＳxの形状は、板状の他に線状や柱状などであってもよい。また、冷却ドラム１や冷却ドラム４xのドラム面の凹凸形状によっては、開口５が間欠的に形成されてスラグＳxの押し出しが不連続になされる場合があり、この場合には、開口５からスラグＳxが実質的に塊形状で押し出される。
図８および図９の実施形態では、開口５から押し出されるスラグＳxの厚さとは、図８に示すような冷却ドラム径方向でのスラグの最大厚みｔと定義する。そして、押し出されるスラグＳxの形状が板状以外の場合にも、上記定義によるスラグＳxの厚さが５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上であることが望ましい。
【００４３】
図８および図９の実施形態において開口５から押し出される厚肉のスラグＳxは、通常、片面または両面の表層のみが凝固し、内部は溶融または半溶融状態にある。そして、開口５から押し出された直後における凝固表層部は、冷却ドラムで急冷されたことによりガラス質またはこれに近い組織となるが、その後、内部の未凝固スラグの熱によって復熱することで結晶質に変化する。したがって、これらの実施形態では、ガラス質の少ない厚肉のスラグ凝固体を得ることができる。
【００４４】
図１０および図１１、図１２および図１３、図１４および図１５、図１６および図１７、図１８および図１９に示す各実施形態は、冷却ドラム１と冷却ドラム４x間の開口５からスラグＳxが板状以外の形状で押し出されるようにしたものである。具体的には、冷却ドラム１または／および冷却ドラム４xのドラム面（外周面）に、下記（イ）または／および（ロ）を形成し、
（イ）ドラム周方向の環状溝
（ロ）ドラム周方向で間隔的に設けられる凹部
冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、上記（イ）または／および（ロ）により孔型状の開口５が形成され、この孔型状の開口５からスラグＳxが押し出されるようにしたものである。
【００４５】
図１０および図１１の実施形態において、図１０は冷却処理装置および冷却処理方法の一部を模式的に示す正面図、図１１は同じく側面図である。この実施形態では、冷却ドラム４xのドラム面４００（外周面）に複数の環状溝４０１をドラム長手方向で間隔的に形成し、冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、前記環状溝４０１により孔型状の開口５が形成されるようにしたものである。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、環状溝４０１で形成される複数の孔型状の開口５から柱状のスラグＳxが押し出される。
なお、冷却ドラム４xのドラム面４００ではなく、冷却ドラム１のドラム面１００に複数の環状溝をドラム長手方向で間隔的に形成し、この環状溝により孔型状の開口５が形成されるようにしてもよい。
【００４６】
図１２および図１３の実施形態において、図１２は冷却処理装置および冷却処理方法の一部を模式的に示す正面図、図１３は同じく側面図である。この実施形態では、冷却ドラム１のドラム面１００と冷却ドラム４xのドラム面４００に、それぞれ複数の環状溝１０１と環状溝４０１をドラム長手方向で間隔的に形成し、冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、対向する前記環状溝１０１と環状溝４０１が合わさって孔型状の開口５が形成されるようにしたものである。なお、樋２の先端部は、冷却ドラム１の軸方向の凹凸形状（複数の環状溝１０１による凹凸形状）とかみ合う形状に構成され、冷却ドラム１との間に隙間を生じないよう、或いは隙間がなるべく小さくなるようにしている。
本実施形態では、環状溝１０１と環状溝４０１が合わさって形成される複数の孔型状の開口５から柱状のスラグＳxが押し出される。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４７】
図１４および図１５の実施形態において、図１４は冷却処理装置および冷却処理方法の一部を模式的に示す正面図、図１５は同じく側面図である。この実施形態では、冷却ドラム４xのドラム面４００に複数の環状溝４０２をドラム長手方向で間隔的に形成するともに、これら環状溝４０２の底面をドラム周方向で凹凸状（歯車状）に構成し、冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、環状溝４０２により孔型状の開口５が形成されるようにしたものである。この実施形態では、環状溝４０２の底面の凹部により開口５が間欠的に大きくなる。
【００４８】
本実施形態では、環状溝４０２で形成される複数の孔型状の開口５からスラグＳxが押し出される。このスラグＳxは、環状溝４０２の底面の凹部により開口５が間欠的に大きくなるので、塊状部ｂが数珠状に連なるような形状で押し出される。このような形状のスラグＳxは、冷却ドラム１から剥離した後、自重によって塊状に分離するか、或いは小さい外力により簡単に塊状に分離する。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
なお、図１５では、環状溝４０２の底面に形成される凹凸を省略してあるが、底面の凸部位置を仮想線で示してある。
【００４９】
また、図１４および図１５の実施形態のような環状溝４０２の代わりに、溝状または穴状の凹部をドラム周方向で間隔的に形成してもよく、この場合には、その凹部により間欠的に開口５が形成され、この開口５から塊状のスラグＳxが押し出されることになる。
さらに、冷却ドラム４xのドラム面４００ではなく、冷却ドラム１のドラム面１００に複数の環状溝（或いは上記のようなドラム周方向で間隔的に形成される溝状または穴状の凹部）をドラム長手方向で間隔的に形成し、この環状溝などにより孔型状の開口５が形成されるようにしてもよい。
【００５０】
図１６および図１７の実施形態において、図１６は冷却処理装置および冷却処理方法の一部を模式的に示す正面図、図１７は同じく側面図である。この実施形態では、冷却ドラム１のドラム面１００と冷却ドラム４xのドラム面４００に、それぞれ複数の環状溝１０２と環状溝４０３をドラム長手方向で間隔的に形成するともに、これら環状溝１０２と環状溝４０３の底面をドラム周方向で凹凸状（歯車状）に構成し、冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、対向する前記環状溝１０２と環状溝４０３が合わさって孔型状の開口５が形成されるようにしたものである。この実施形態では、環状溝１０２と環状溝４０３の各底面の凹部どうしが合わさることで、開口５が間欠的に大きくなる。
なお、樋２の先端部は、冷却ドラム１の軸方向の凹凸形状（複数の環状溝１０２による凹凸形状）とかみ合う形状に構成され、冷却ドラム１との間に隙間を生じないよう、或いは隙間がなるべく小さくなるようにしている。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００５１】
本実施形態では、環状溝１０２と環状溝４０３が合わさって形成される複数の孔型状の開口５からスラグＳxが押し出される。このスラグＳxは、環状溝１０２と環状溝４０３の各底面の凹部どうしが合わさることで、開口５が間欠的に大きくなるので、塊状部ｂが数珠状に連なるような形状で押し出される。このような形状のスラグＳxは、冷却ドラム１から剥離した後、自重によって塊状に分離するか、或いは小さい外力により簡単に塊状に分離する。
なお、図１６および図１７では、環状溝１０２と環状溝４０３の底面に形成される凹凸を省略してあるが、底面の凸部位置を仮想線で示してある。
また、本実施形態のような環状溝１０２と環状溝４０３の代わりに、溝状または穴状の凹部をドラム周方向で間隔的に形成してもよく、この場合には、その凹部により間欠的に開口５が形成され、この開口５から塊状のスラグＳxが押し出されることになる。
【００５２】
図１８および図１９の実施形態において、図１８は冷却処理装置および冷却処理方法の一部を模式的に示す正面図、図１９は同じく側面図である。この実施形態では、冷却ドラム１のドラム面１００と冷却ドラム４xのドラム面４００にそれぞれ、断面弧状（半球状）の凹部１０３と凹部４０４を多数形成し、冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、対向する前記凹部１０３と凹部４０４が合わさって間欠的に開口５が形成されるようにしたものである。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、凹部１０３と凹部４０４が合わさって間欠的に形成される複数の開口５を通じて塊状のスラグＳxが押し出される。
なお、冷却ドラム１と冷却ドラム４xのうち、いずれか一方の冷却ドラムのドラム面を平滑に構成し、他方の冷却ドラムのドラム面にだけ凹部（凹部１０３または凹部４０４）を形成するようにしてもよい。
【００５３】
以上述べた図１０〜図１９の各実施形態で得られるスラグＳxは、（a）開口５から押し出された直後のスラグＳxを簡易な破砕手段などによって容易に塊状スラグに加工できる、（b）開口５から押し出された後、自重によって塊状に分離するか、或いは小さい外力により簡単に塊状に分離する、（c）開口５から塊状で押し出される、のいずれかであるため、スラグの塊状化が極めて容易である。このため、冷媒による熱回収においては、スラグの比表面積が大きいので熱交換効率が高くなり、効率的な熱回収を行うことができる。また、後工程でのスラグの破砕・磨砕処理の手間が不要または少なくなる利点もある。
開口５から押し出された直後のスラグＳxを塊状スラグに加工する方法としては、クラッシャーなどの破砕装置で破砕してもよいし、剪断装置で剪断してもよい。
【００５４】
本発明の冷却処理装置では、溶融スラグＳが回転する冷却ドラム１のドラム面１００に層状に付着し、この状態で冷却ドラム１が適当な回転角度だけ回転する間に必要な冷却がされるようにすることが好ましい。
また、冷却ドラム１に溶融スラグＳが接触し、少なくとも表面に凝固層が形成される程度に冷却されるためには、冷却ドラム１の回転数は２〜２０ｒｐｍ程度が好ましく、２〜１０ｒｐｍ程度とすることが更に好ましい。その場合、冷却ドラム１のドラム面の周速は冷却ドラム１の径によるが、例えば、０．１〜２ｍ／sec、好ましくは０．１〜１ｍ／sec程度とすることが更に好ましい。冷却ドラム１の回転速度が上記の範囲を超えると、溶融スラグがドラム面１００に接触・付着しにくくなる。ちなみに、ドラム面１００の周速が５ｍ／secを超えると、ドラムから受ける力によって高炉スラグ等の溶融スラグの場合、引きちぎられ、細粒化されたり繊維状となったりすることになるので、スラグ製品品質として好ましくない。一方、冷却ドラム１の回転速度が上記範囲未満では、処理量が少なくなり、スラグの大量処理には不向きとなる。特に高炉スラグ等のような急冷操作で非晶質化しやすいスラグの場合、凝固層厚みが厚くなって半凝固部分が消失ないしほとんどなくなった状態で、ロール冷却処理を終わるので、ロール通過後の復熱がほとんど進まない。このため、ロールと接触している表層にできる非晶質層をなくすことができず、吸湿性が低下したり、表層の非晶質相の特徴としての鋭く角ばった状態となり、スラグ製品の品質として好ましくない。さらに、半凝固層のない凝固状態のスラグを展伸ロール等で圧延処理しようとした場合、ロールの凹凸にスラグが噛みこんだりする場合があるので好ましくない。スラグ顕熱を回収する場合に関しても、ロールへ抜熱する割合が大きくなるので、熱回収効率が低下する点で好ましくない（通常の冷却水によるロール冷却では、冷却水温の上昇を概ね５℃〜１０℃程度とするので、冷却水からの熱回収は困難である。）。
図２６は、本発明の冷却処理装置の冷却ドラム１の回転数とスラグ処理量との関係の一例を示すものである。
【００５５】
次に、以上述べた各実施形態に共通して適用可能な、種々の実施形態について説明する。
冷却ドラム１を冷却するために、冷却ドラム内にさきに述べたような内部冷却機構を設ける代わりに、或いはそのような内部冷却機構に加えて、冷却ドラム１の下部ドラム面に冷却用流体を吹き付けるドラム冷却手段を設けてもよい。この冷却手段は、例えば、冷却ドラム１の下部ドラム面に水や空気などの冷却用流体を吹き付けるノズルなどにより構成できる。
【００５６】
また、冷却ドラム４xを有する冷却処理装置においては、冷却ドラム４x内にさきに述べたような内部冷却機構を設ける代わりに、或いはそのような内部冷却機構に加えて、冷却ドラム４xのドラム面に冷却用流体を吹き付けるドラム冷却手段を設けてもよい。この冷却手段も、例えば、冷却ドラム４xのドラム面に水や空気などの冷却用流体を吹き付けるノズルなどにより構成できる。
また、冷却ドラム１から剥離したスラグＳxを、例えば図１に示すように、冷却ドラム１と搬送コンベア８間または搬送コンベア８上で冷却する冷却手段７を設けてもよい。この冷却手段７は、例えば、スラグＳxに水や空気などの冷却用流体を吹き付けるノズルなどにより構成できる。
【００５７】
スラグ液溜まり部Ａを有する冷却処理装置においては、スラグ液溜まり部Ａ内に流体を吹き込むための流体供給手段を設け、例えば、（a）スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグの温度調整、（b）スラグの改質、（c）溶融スラグの顕熱回収、のうちの１つ以上を目的として、その流体供給手段からスラグ液溜まりＡ内にガスなどの流体を供給してもよい。なお、これら（a）〜（c）の目的にかかわりなく、スラグ液溜まり部Ａにガスなどの流体を吹き込んでスラグ浴を撹拌すれば、スラグの冷却を促進させることができる。
【００５８】
図２０は、その場合の冷却処理装置および冷却処理方法の一実施形態を模式的に示す正面図である。この実施形態では、スラグ液溜まり部Ａを構成する樋２の先端部分の底部に流体吹込手段６を設け、この流体吹込手段６からスラグ液溜まり部Ａ内に流体を吹き込んでいる。この流体吹込手段６は、例えば、ガス吹き込みノズルなどで構成される。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
スラグ液溜まり部Ａに流体を供給する方法としては、上記実施形態以外に、例えば、樋２の側壁２００に流体供給手段６を設け、この流体供給手段６からスラグ液溜まり部Ａ内に流体を供給する方法、スラグ液溜まり部Ａの上方から流体吹込手段６によりスラグ液溜まり部Ａ中に流体を吹き込む方法、などの方法を採用できる。
【００５９】
スラグ液溜まり部Ａ内に供給する流体としては、例えば、空気、酸素富化空気、酸素ガス、窒素ガス、炭酸ガス、水蒸気、天然ガス、都市ガス、プロパンガス、コークス炉ガス、その他のプロセスガスなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
上記（a）の溶融スラグの温度調整では、通常、流体の供給により溶融スラグの温度を低下させる。流体としては、例えば、空気、窒素ガス、水蒸気などを用いることができる。
上記（b）のスラグの改質については、例えば、スラグ中のｆ-ＣａＯ量の低減を目的とする場合には、空気、酸素富化空気、酸素ガスなどの酸素または酸素含有ガスを用いることができる。このようなガスを溶融スラグに供給するとスラグ中のＦｅＯが酸化され、これがｆ-ＣａＯと結びついて２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３を形成するので、スラグ中のｆ-ＣａＯ量が低下し、得られたスラグ凝固体を路盤材などに使用した場合の水和膨張が抑制できる。
【００６０】
一方、内部気孔の割合が多いスラグを得る場合には、スラグ液溜まり部Ａ内に空気や窒素ガスを供給するととともに、操業条件を調整する（例えば、冷却ドラム１と冷却ドラム４xの回転速度を高める）ことで、溶融スラグＳがガスを含んだ状態で開口５から押し出されるようにする。これにより、供給したガスがスラグ中に閉じこめられ、内部気孔の割合が多いスラグ凝固体を得ることができる。このようなスラグは吸水性が高いため、特に路盤材などに適している。
上記（c）の溶融スラグの顕熱回収では、後述するように供給された流体を回収し、この流体から熱回収を行う。流体としては、例えば、空気、窒素ガス、水蒸気などを用いることができる。
【００６１】
また、水蒸気（水）と天然ガスやコークス炉ガスなどの炭化水素系成分含有ガスをスラグ液溜まり部Ａ内に同時に供給することにより、水蒸気改質反応が生じ、この改質反応の吸熱にスラグの顕熱が供給されるため溶融スラグの冷却を促進できるとともに、反応により生成するガス（水素リッチガス）を可燃性ガスとして回収ないし熱回収することができる。炭化水素系成分含有ガスとして、例えばメタンガスを用いた場合、ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２の反応が生じる。
なお、スラグ液溜まりＡ内への流体の供給は、堰４を有しない図３のような実施形態にも適用可能である。
【００６２】
また、スラグ液溜まり部Ａを有する冷却処理装置においては、（a）スラグ液溜まり部Ａの溶融スラグの温度調整、（b）スラグの改質、（c）スラグの破砕または磨砕処理で生じたスラグ粉の再利用による製品歩留まり向上、のうちの１つ以上を目的として、スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグに粉体を添加することができる。この粉体としては、例えば、スラグ粉、珪砂、フライアッシュ（石炭灰）、レンガ屑、酸化鉄粉、ダスト、スラッジ、鉄鉱石粉などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
【００６３】
上記（a）の溶融スラグの温度調整では、粉体の添加により溶融スラグの温度を低下させる。このような粉体添加、特に粉粒状スラグ（スラグ粉）の添加による温度調整により、以下のような効果が期待できる。
溶融スラグに対して、例えば、粉粒状スラグを質量比で１％〜５０％程度添加することにより、スラグ温度を急速に下げて凝固を促進させることができる。特に、スラグ厚みが大きい製品スラグを、その内部まで急速冷却して高品質のスラグ製品を得たい場合に、スラグ内部の冷却・凝固促進に効果的である。添加量が５０％を超えると、スラグ温度が下がりすぎて、塊となりやすいため、冷却速度のみならず形状や厚みを調整することが困難になる。一方、添加量が１％未満の少量の場合、スラグ温度を調整することは実質的に困難である。さらに、本発明の冷却処理装置で処理した後の固体状態のスラグから顕熱回収する場合に、スラグ量を増やし、固体スラグの表面温度と内部温度の差を小さくできるので、熱回収に効果的である。また、溶融スラグの冷却・凝固が促進されるので、冷却ドラム１や展伸ロール３などの熱負荷・熱疲労を軽減できる。
【００６４】
上記（b）のスラグの改質では、例えば、珪砂やフライアッシュなどのＳｉＯ２源、アルミナレンガ屑などのＡｌ２Ｏ３源、酸化鉄粉や鉄鉱石粉などの酸化鉄源を溶融スラグに添加することによりスラグ中のｆ-ＣａＯ量が低下し、得られたスラグ凝固体を路盤材などに使用した場合の水和膨張が抑制できる。
上記（c）については、本発明法で冷却されたスラグを破砕処理または／および磨砕処理した際に生じたスラグ粉を添加すれば、製品歩留まりを向上させることができる。
なお、スラグ液溜まりＡ内の溶融スラグへの粉体の添加は、堰４を有しない図３のような実施形態にも適用可能である。
【００６５】
本発明を実施するに当たって、溶融スラグの顕熱を効率的に熱回収することは、省エネルギーや排出ＣＯ２の削減の観点から特に好ましい。この溶融スラグの顕熱回収としては、下記（ｉ）〜（iv）のうちの少なくとも１つ、好ましくは２つ以上、特に好ましくは全部の熱回収を行うことが望ましい。
（ｉ）冷却ドラム１の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（ii）堰４（冷却ドラム４xの場合を含む）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、堰４の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（iii）冷却ドラム１で冷却されたスラグを、さらに冷媒（例えば、蒸気、水、空気など）と接触させて冷却し、この冷媒を回収することで熱回収を行う。この方法では、基本的に閉鎖空間でスラグに冷媒を接触させた後、スラグと熱交換した冷媒を回収する。例えば、（a）冷却ドラム１で冷却されたスラグを搬送手段で搬送しつつ冷媒と接触させ、該冷媒から熱回収を行う方法、（b）冷却ドラム１で冷却されたスラグを冷媒が供給される冷却用容器または冷却装置にて冷却し、前記冷媒から熱回収を行う方法、など種々の方法を採ることができる。
（iv）スラグ液溜まり部Ａを有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグ中に流体を吹き込む場合、吹き込まれた流体を回収し、該流体から熱回収を行う。
【００６６】
前記（ｉ），（ii）の形態では、冷却ドラム１や堰４（好ましくは冷却ドラム４x）の内部冷却機構を通過した冷媒から熱回収を行う。
前記（iii）の（a）の形態では、例えば、さきに挙げた各実施形態の搬送コンベア８をトンネルで覆い、このトンネル内部に冷媒を流すことでスラグを冷却し、その冷媒から熱回収を行う。
前記（iii）の（b）の形態では、例えば、冷媒が供給される冷却用容器内にスラグを収容して冷却し、前記冷媒から熱回収を行う。冷却用容器としては、例えば、さきに挙げた各実施形態のスラグバケット９を用いることができ、このような冷却用容器を通過する冷媒から熱回収を行う。また、スクリューフィーダーやロータリーキルンなどの冷却装置にスラグを装入し、それらの内部に空気などの冷媒を供給してスラグを冷却し、その冷媒から熱回収を行うこともできる。
【００６７】
前記（iv）の形態では、例えば、冷却ドラム１の上方に流体回収用のフードなどを設けて、スラグ液溜まり部Ａの溶融スラグＳを通過した流体を回収し、この流体から熱回収を行う。
前記（ｉ）〜（iv）のいずれの場合も、熱回収設備（図示せず）において冷媒や気体から熱回収を行う。回収された熱は、例えば、原料乾燥用熱源、燃料乾燥用蒸気の熱源など、様々な熱源として利用することができる。
前記（iii）の（b）の形態では、冷却用容器または冷却装置で冷却されるスラグは、顕熱回収の効率の面からは粒径がある程度小さい方が好ましく、この点では、さきに挙げた図１０〜図１９に示すような実施形態で冷却処理されたものが好ましい。
【００６８】
図２１は、前記（iii）の形態に関する冷却処理方法の一実施形態を模式的に示す正面図である。この実施形態では、図１４および図１５の実施形態とほぼ同様の冷却処理装置を用い、この装置から塊状のスラグＳxまたは簡単に塊状に分離するスラグＳxを押し出し、このスラグＳxをさらにクラッシャーなどの破砕装置１３で破砕処理した後、搬送コンベア８で密閉式の冷却用容器１４に装入する。冷却用容器１４に装入されるスラグＳxの温度は、通常７００〜１０００℃である。冷却用容器１４には冷媒として圧力空気が吹き込まれ、スラグＳxを冷却する。スラグＳxの顕熱で加熱された空気（熱風）は冷却用容器１４外に排出され、適当な熱交換手段で熱回収される。適当な温度まで冷却されたスラグＳxは、冷却用容器１４内から取り出され、必要な処理工程に送られる。
なお、その他の装置構成と冷却処理形態は、図３、図９、図１４および図１５の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６９】
図２２は、前記（iii）の形態に関する冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。図２１に示すような密閉式の冷却用容器１４を用いる場合、スラグと冷媒とを容器内に一定時間保持する必要があり、冷却用容器１４が１基だけでは処理効率の面で問題がある。このような問題に対して、図２２の実施形態では、複数の冷却用容器１４ａ〜１４ｃを設け、これら冷却用容器１４ａ〜１４ｃを順番に使い回す（スラグ装入→熱回収→スラグ排出）ことで、効率的な処理を行えるようにしたものである。
なお、その他の装置構成と冷却処理形態は、図２１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７０】
図２３は、前記（iii）の形態に関する冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。この実施形態では、冷却装置であるスクリューフィーダー１５でスラグを移送しつつ、その内部に冷媒として圧力空気を供給してスラグを冷却している。圧力空気は、スクリューフィーダー１５の出口側から入口側に向けて供給される。スクリューフィーダー１５内を流れてスラグを冷却した空気は、機外に取り出され、適当な熱交換手段で熱回収される。
なお、その他の装置構成と冷却処理形態は、図２１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７１】
図２４は、前記（iii）の形態に関する冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。この実施形態は、図４〜図６の実施形態とほぼ同様の冷却処理装置を用いたもので、この装置で冷却されて排出されたスラグＳx（例えば、搬送コンベア８で搬送中のスラグＳx）、さらにはドラム面１００上で冷却中のスラグや展伸ロール３のロール面に対して、冷媒供給手段１６からミスト（水＋圧縮空気）などの冷媒を供給（噴射）し、それらを冷却するものである。また、この実施形態では、冷却ドラム１の下面にも、冷媒供給手段１６aからミスト（水＋圧縮空気）などの冷媒を供給（噴射）し、ドラム面１００を冷却する。冷媒としては、ミストの他にスプレー水などを用いることもできる。
冷却処理装置と冷媒供給手段１６，１６aなどの装置出側の設備はカバー１７で覆われ、このカバー１７に排気管１８が接続されている。この排気管１８には熱交換器１９が設けられている。
なお、高炉スラグのような急冷で非晶質化し易いスラグに関しては、ドラム冷却後、ドラム接触部で形成されたスラグ表層の非晶質相がスラグ内部の半凝固部分から熱供給される復熱により、非晶質相が消失するのを待ってから、ミスト冷却することにより、非晶質相がなく、スラグ全体が適切に冷却される状態とすることができる。図面上では省略しているが、放射温度計等を設置することによりスラグ表面温度を把握し、ミスト冷却等による冷却速度を調整し、粉化性や膨張性を抑制された高品質スラグ製品を得ることができる。
【００７２】
カバー１７内で冷媒とスラグとの接触により発生した蒸気および加熱された気体（以下、「排気ガス」という）は、排気管１８を通じて回収され、熱交換器１９で熱媒と熱交換されることにより、スラグ顕熱が回収される。例えば、熱媒として水を用いれば、排気ガスとの熱交換により蒸気が得られる。排気管１８にはガス温度計２０が設けられ、排気ガス温度が測定される。制御装置２１では、このガス温度計２０による排気ガス温度の測定に基づき、所望の排気ガス温度となるように冷媒供給手段１６から供給される冷媒量（例えば、冷媒がミストの場合にはミスト量や気水比、スプレー水の場合には水量など）などが制御される。
【００７３】
また、通常、冷却ドラム１はその冷媒流路に冷却水を流すことにより冷却されているが、この冷却ドラム１を通過した冷却水の一部または冷却水の一部から発生した蒸気を、冷媒供給手段１６から供給する冷媒（蒸気、水）の少なくとも一部として用いることができ、これによりスラグの顕熱回収がより効率化できる。
また、排気管１８に熱交換器１９を設けず、排気ガスをそのまま何らかの熱源として利用してもよい。適当な温度まで冷却されたスラグＳxは、必要な処理工程に送られ、製品スラグとなる。この際、スラグ粉（微粉状スラグ）が発生するが、このスラグ粉を、さきに述べたようにスラグ液溜まりＡの溶融スラグに添加し、溶融スラグの温度調整を行ってもよい。図中の２２は、そのためのスラグ粉供給装置である。
なお、その他の装置構成と冷却処理形態は、図３、図４〜図６の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７４】
以上述べた図２０〜図２４の実施形態において、冷却処理装置としては、図１〜図１９のいずれの実施形態のものを用いてもよい。
前記（iv）の形態の冷却処理方法では、例えば、スラグ液溜まり部Ａの上方の空間をガス回収用のフードで覆い、このフードにガス排出管を接続し、スラグ液溜まり部Ａから上昇したガスをフードとガス排出管で適当なガス回収系に送る。なお、この実施形態では、さきに述べた、水蒸気（水）と天然ガスやコークス炉ガスなどの炭化水素系成分含有ガスをスラグ液溜まりＡ内に同時に供給する場合に特に適している。
【００７５】
なお、堰４を有する実施形態を実施するに当たり、操業の開始時点ではスラグ液溜まり部Ａは形成されていないので、まず溶融スラグＳを供給し、スラグ液溜まり部Ａを形成する必要がある。そのために、例えば図８、図９などの実施形態では、下部の冷却ドラム１と上部の堰４（図９では冷却ドラム４x）の間隔（開口５の幅）を狭めた状態または閉じた状態で操業を開始する。その際に、スラグ液溜まりＡを生成させやすくするために、冷却ドラム１の回転数を減じるなどの操作をすることもできる。
所定のスラグ液溜まりＡが形成されたところで、前記間隔（開口５の幅）を所定の距離に調整することにより、安定して厚みの厚いスラグＳxを得ることができる。
【００７６】
これに対して、例えば、図１０〜図１３のような実施形態では開口５を狭めたり閉じたりすることはできないので、操業初期において冷却処理装置に対する溶融スラグＳの供給量を調整する（すなわち、開口５からの押し出し量よりも多い量の溶融スラグＳを供給する）ことにより、スラグ液溜まり部Ａを迅速に形成させる。
また、スラグ液溜まりＡの液面高さ検知手段を設けておけば、溶融スラグ受け入れ量が変化した場合に、スラグ液溜まりＡの液面高さを一定に制御できるように冷却ドラム１の回転数を変更することにより、安定して一定の厚みのスラグＳxを得ることができる。
【００７７】
通常、図４〜図６などの冷却処理装置に備えられている展伸ロール３も内部冷却機構を備えている。図２５は、その内部冷却機構の一実施形態を示す模式断面図である。展伸ロール３は、その内部に冷媒流路３０を有するとともに、ロール軸３１a，３１bの軸方向に沿って冷媒通路４０a，４０bを有している。
本実施形態では、展伸ロール３の内部を単に中空にしてこの中空部を冷媒流路３０とし、この冷媒流路３０の両端に前記冷媒通路３１a，３１bが連通した構造としてある。このような構造としたのは、次のような理由による。スラグ冷却処理装置では、冷媒を通じてスラグ顕熱の回収を行うことが好ましく、その場合のスラグ冷却・熱回収の形態の一つとして、冷媒流路を流れる冷却水の蒸発潜熱によりスラグを冷却し、その蒸気を冷媒流路から回収することが考えられる。ここで、展伸ロール３は、その下部のみが溶融スラグと接触して常に熱されるので、本実施形態のようにロール内部を中空にして冷媒流路３０を構成した場合、その内部の冷却水は熱されて沸騰し、熱水の対流が生じる。このため、冷媒通路３１aから冷媒流路３０内に導入された冷却水は、すぐに冷媒通路３１bから流出するのではなく、上記のような熱水の対流によって冷媒流路３０内に適当に留まって冷媒として機能するとともに、その蒸発潜熱により少ない冷却水量で高い冷却効果が得られる。一方、冷媒流路３０内で発生した蒸気は、冷媒流路３０を出てから冷媒循環路の途中で容易に分離・回収することができる。
【００７８】
本発明のスラグ製品の製造方法では、本発明の冷却処理方法で冷却され、凝固したスラグを破砕処理または／および磨砕処理し、必要に応じて、篩い分けなどにより整粒することにより、粒状のスラグ製品を得ることができる。本発明では粒径５ｍｍ以上のスラグ製品が容易に製造することができ、特に、粒径２０〜３０ｍｍ程度のスラグ製品も容易に製造することができる。このスラグ製品の種類に制限はないが、通常は、路盤材、粗骨材、細骨材、海洋土木材料などの土木材料・建築材料となるスラグ製品であり、とりわけ路盤材、粗骨材が好適である。
【００７９】
本発明で得られるスラグ製品は、急冷することにより製造されるため粉化が抑制され、このため微粉部分が少なくなり、海洋土木材として利用する際に海水が白濁することがない。また、目的の粒度に近い層状に急冷凝固させるため、破砕工程が簡略化でき、微粒分の少ない粗骨材、細骨材とすることができる。また、緻密質なものとなるため吸水率は低く、アスコン用にも利用できる硬質なものとなる。また、スラグ改質を行うことでフリーＣａＯが低減できるので、エージングも容易であり、蒸気エージングを適用しなくても、大気エージングで膨張が抑制できるので、路盤材としても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の一実施形態を模式的に示す正面図
【図２】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図３】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図４】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図５】図４に示す実施形態の平面図
【図６】図４に示す実施形態の冷却ドラムに付設された展伸ロールの作用を示す説明図
【図７】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す平面図
【図８】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図９】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図１０】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図１１】図１０に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図１２】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図１３】図１２に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図１４】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図１５】図１４に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図１６】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図１７】図１６に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図１８】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図１９】図１８に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図２０】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図２１】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図２２】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図２３】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図２４】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図２５】図４〜図６などに示す展伸ロールに適用される内部冷却機構の一実施形態を示す模式断面図
【図２６】本発明装置の冷却ドラムの回転数とスラグ処理量との関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００８１】
１ 横型冷却ドラム
２ 樋
３，３x，３y，３z， 展伸ロール
４ 堰
４a 堰体
４x 冷却ドラム
５ 開口
６ 流体供給手段
７ 冷却手段
８ 搬送コンベア
９ スラグバケット
１０ ガス噴射手段
１１ 支持アーム
１３ 破砕装置
１４，１４a，１４b，１４c， 冷却用容器
１５ スクリューフィーダー
１６，１６a 冷媒供給手段
１７ カバー
１８ 排気管
１９ 熱交換器
２０ ガス温度計
２１ 制御装置
２２ 供給装置
３０ 冷媒流路
３１a，３１b ロール軸
４０a，４０b 冷媒通路
１００ ドラム面
１０１，１０２ 環状溝
１０３ 凹部
１１０ 軸受孔
２００ 側壁
３００ 外周面
３０１ ロール軸
４００ ドラム面
４０１，４０２，４０３ 環状溝
４０４ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ドラム式の溶融スラグ冷却処理装置と、この装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法およびスラグ製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製造プロセスで発生する溶融スラグ（例えば、製鋼スラグ）の多くは、冷却ヤードにおいて放冷した後、散水して冷却される。また、一部では、パン冷却方式と呼ばれる鉄製の容器に流し込んで散水冷却する方法も採られることがある。
一方、高炉スラグやごみ焼却灰溶融スラグなどの溶融スラグを冷却処理するための装置として、双ドラム式のスラグ冷却処理装置が知られている（例えば、特許文献１など）。このスラグ冷却処理装置は、水平方向で並列し、対向する外周部分が上向きに回転する回転方向を有する１対の冷却ドラムを備えており、この１対の冷却ドラムの上部外周面間に上方から溶融スラグが供給され、スラグ液溜まりが形成される。このスラグ液溜まりから、回転する冷却ドラムの表面に付着・凝固することで溶融スラグが持ち出され、この溶融スラグは冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から剥離し、回収手段に回収される。
【０００３】
このような冷却処理装置で溶融スラグを冷却処理することにより、（i）従来のような広大な冷却ヤードが必要ない、（ii）厚みの小さいスラグ凝固体が得られるため、所望の粒度の土木材料や粗骨材などへの加工が容易であるとともに、破砕処理して粒状スラグを製造する際の粉や細粒品の発生量が少ないため、製品歩留まりが向上する、（iii）冷却のための散水が不要であるか若しくは散水量が少なくて済むため、水分を含まない若しくは水分量が少ないスラグが得られ、セメント原料などに供する場合に乾燥処理を必要としない、などの利点がある。
【特許文献１】特許第３６１３１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような双ドラム式のスラグ冷却処理装置は、１対の冷却ドラムからそれぞれ反対方向に処理済みのスラグが排出されるため、冷却処理済みスラグの排出・処理に２経路が必要となり、広い敷地面積が必要となる。このため冷却処理済みスラグの取り扱い、後処理、熱回収が煩雑で効率が悪く、設備コストも大きくなる。
冷却ドラム式の冷却処理装置で冷却処理されたスラグは未だ相当の顕熱を有しており、したがって、エネルギーの有効利用の観点からスラグ顕熱を可能な限り回収しようとすれば、その冷却処理されたスラグからさらに熱回収を行うことが重要である。しかし、従来の双ドラム式のスラグ冷却処理装置のように正反対の二方向に排出される冷却処理済みスラグを、１つの熱回収設備で処理しようとすると、２経路を一つにまとめるための搬送過程でにおいてスラグ温度が低下し、効率的な熱回収を行うことができない。このことは、特に溶融スラグを大量処理する場合に大きな問題となる。
【０００５】
また、大型の双ドラム式のスラグ冷却処理装置を用いて溶融スラグを大量処理する場合（例えば、スラグ処理量：１ｔ／min以上）、スラグ鍋から冷却ドラムに溶融スラグを注湯する際に、落下する溶融スラグの荷重で冷却ドラムが損耗する恐れがある。これを防止するには、冷却ドラムの上方にタンディッシュを設け、スラグ鍋の溶融スラグを一旦タンディッシュに移し、このタンディッシュから冷却ドラムに注湯を行う必要がある。しかし、溶融スラグの注湯にタンディッシュを用いた場合、溶融金属とは違ってスラグが注湯口に凝固付着し、注湯が適切に行えなくなるなど、操業に支障をきたしやすい。また、タンディッシュ内に残留・付着するスラグ量も多くなり、注湯口の閉塞や残留スラグの粉化などの問題を生じやすい。一方、このような残留・付着スラグが生じないようにするには、タンディッシュヒーターを設置する必要があり、エネルギー効率の低下、処理コストの上昇などの問題を生じる。
高炉スラグ等の骨材向けスラグ製品を製造する場合、製造条件によっては非晶質（ガラス質）スラグとなるが、非晶質スラグは吸湿性が低く、鋭い角ばった部分ができやすいので問題となる。また、繊維状スラグが発生する場合には、骨材向け製品として形状が不適切である。さらに微細繊維状となると、その飛散防止等を含めた環境対策が必要となるという問題がある。
【０００６】
さらに、本発明者らによる検討の結果では、従来の双ドラム式のスラグ冷却処理装置には、以下のような問題もあることが判った。
（a）転炉脱炭精錬スラグなどのように塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］（以下、単に「塩基度」という）が比較的高い溶融スラグは粘性が高く、このような粘性の高い溶融スラグを従来の双ドラム式のスラグ冷却処理装置で冷却処理する場合、高粘性のために溶融スラグが冷却ドラム面に均一に付着しにくく、ドラム面全体を有効に使用した冷却処理を行うことができない。このため溶融スラグの冷却効率が低く、高い生産性が得られない。また、塩基度が高いスラグ（特に、塩基度≧３）は粉化しやすく、このようなスラグは溶融状態から急冷することにより、粉化しにくくすることができるが、従来のスラグ冷却処理装置で冷却処理した場合、高粘性のために厚みを薄くすることができず、十分な冷却速度が得られないため、冷却後の粉化を適切に抑制できない。
（b）従来の双ドラム式のスラグ冷却処理装置で高炉スラグなどのような粘度が比較的小さい溶融スラグを冷却処理した場合、厚さが２〜３ｍｍ程度の薄いスラグ凝固体しか得られず、これを粒状に破砕処理しても粗骨材や路盤材などに必要とされる粒度を満足できない。また、薄いスラグ凝固体はガラス質となるために保水性が低くなり、この面からも路盤材などには不向きであると言える。
【０００７】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、冷却処理済みスラグの取り扱い・後処理などが容易で且つ設備コストも低く抑えることができるスラグ製品製造装置であるとともに、大型装置であってもタンディッシュを用いる必要がなく、且つ供給される溶融スラグの落下荷重で冷却ドラムを損耗させることなく溶融スラグを大量処理することができる冷却ドラム式の溶融スラグ冷却処理装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、比較的塩基度が高く、粘性のある溶融スラグを効率的に冷却処理することができ、また、特に塩基度が高いスラグであっても粉化しにくいスラグ凝固体を得ることができる溶融スラグの冷却処理装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、粘度が比較的小さい溶融スラグを処理対象とする場合に、粗骨材などのスラグ製品を得るのに適した厚肉のスラグ凝固体を製造することができる溶融スラグの冷却処理装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、そのような冷却処理方法を用いたスラグ製品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］外周のドラム面（１００）に溶融スラグを付着させて冷却する、回転可能な単一の横型冷却ドラム（１）と、該横型冷却ドラム（１）に溶融スラグを供給する樋（２）を備え、ドラム面（１００）に付着して冷却されたスラグが、横型冷却ドラム（１）の回転に伴い、ドラム面（１００）から剥離して一方向に排出されるようにしたことを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［2］上記［1］の冷却処理装置において、樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設け、溶融スラグが樋（２）の先端部からドラム面（１００）に直接供給され、ドラム面（１００）に付着するようにしたことを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【００１０】
［3］上記［1］の冷却処理装置において、樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設けるとともに、樋（２）とドラム面（１００）とによりスラグ液溜まり部（Ａ）を形成し、横型冷却ドラム（１）の回転に伴い、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグがドラム面（１００）に付着して持ち出されるようにしたことを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの冷却処理装置において、横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール（３）を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［5］上記［1］の冷却処理装置において、樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設けるとともに、横型冷却ドラム（１）の上方に堰（４）を設け、該堰（４）とドラム面（１００）と樋（２）とによりスラグ液溜まり部（Ａ）を形成し、堰（４）と横型冷却ドラム（１）間には、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグが押し出される開口（５）を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【００１１】
［6］上記［5］の冷却処理装置において、堰（４）が、下部外周面が反スラグ液溜まり部（Ａ）方向に回転する回転方向を有する冷却ドラム（４x）からなることを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［7］上記［3］〜［6］のいずれかの冷却処理装置において、スラグ液溜まり部（Ａ）内に流体を吹き込むための流体供給手段（６）を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［8］上記［1］〜［7］のいずれかの冷却処理装置において、横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）から剥離したスラグを冷却するための冷却手段（７）を有することを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
［9］上記［1］〜［8］のいずれかの冷却処理装置を用い、溶融スラグを冷却処理することを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
［10］上記［9］の冷却処理方法において、展伸ロール（３）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］が２以上の溶融スラグを処理対象とし、ドラム面（１００）に付着した溶融スラグを展伸ロール（３）により圧延してドラム幅方向に展伸させることを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
【００１２】
［11］上記［9］の冷却処理方法において、堰（４）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、開口（５）からスラグが押し出されることを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
［12］上記［11］の冷却処理方法において、開口（５）から厚さ５ｍｍ以上の板状のスラグが押し出されることを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
［13］上記［9］〜［12］のいずれかの冷却処理方法において、スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグに粉体を添加することを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
［14］上記［9］〜［13］のいずれかの冷却処理方法において、スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグ中に流体を吹き込むことを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
【００１３】
［15］上記［9］〜［14］のいずれかの冷却処理方法において、下記（ｉ）〜（iv）のうちの少なくとも１つの熱回収を行うことを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
（ｉ）横型冷却ドラム（１）の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（ii）堰（４）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、堰（４）の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（iii）横型冷却ドラム（１）で冷却されたスラグを、さらに冷媒と接触させ冷却し、該冷媒から熱回収を行う。
（iv）スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグ中に流体を吹き込む場合、吹き込まれた流体を回収し、該流体から熱回収を行う。
【００１４】
［16］上記［9］〜［15］のいずれかの冷却処理方法で冷却され、凝固したスラグを破砕処理または／および磨砕処理して粒状のスラグ製品を得ることを特徴とするスラグ製品の製造方法。
なお、本発明において、堰（４）と横型冷却ドラム（１）間の開口（５）は、堰（４）や横型冷却ドラム（１）の外面形状などによっては、間欠的に形成される（すなわち、堰（４）と横型冷却ドラム（１）間が間欠的に開口する）場合があり、この場合には、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグは開口（５）から不連続状に押し出されることになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法によれば、単一の横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）から剥離した冷却処理済みのスラグが一方向に排出されるので、冷却処理済みスラグの取り扱い・後処理などが容易であり、設備コストも低く抑えることができる。特に、処理済みスラグの顕熱回収を行う際に、従来の双ドラム式のスラグ冷却処理装置のように正反対の二方向に排出される冷却処理済みスラグを、１つの熱回収設備で処理しようとすると、反対方向の２経路を１つにする過程でスラグ温度が低下し、効率的な熱回収を行うことができないのに対して、本発明では冷却処理済みスラグが一方向に排出されるので、熱回収を効率的に行うことができる。
【００１６】
さらに、横型冷却ドラム（１）に樋（２）を介して溶融スラグが注湯されるので、横型冷却ドラム（１）に溶融スラグの落下荷重がかからず、或いは落下荷重を十分に小さくすることができ、このため、特に大型の処理装置においても、タンディッシュを用いることなく溶融スラグを大量処理することができる。また、樋形状を選択することにより、ドラム幅方向に溶融スラグを拡げて、溶融スラグをドラム面（１００）上で均一に冷却することができる。
【００１７】
また、樋（２）とドラム面（１００）とによりスラグ液溜まり部（Ａ）を形成した冷却処理装置およびこれを用いた溶融スラグの冷却処理方法によれば、溶融スラグの冷却を効果的に促進させることができるので、粘度が比較的小さい溶融スラグであってもドラム面（１００）に付着させるスラグ厚さを確保することができ、厚肉のスラグ凝固体を得ることができる。
また、展伸ロール（３）を有する冷却処理装置およびこれを用いた溶融スラグの冷却処理方法によれば、展伸ロール（３）がドラム面（１００）に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向で展伸させるので、比較的塩基度が高く、粘性のある溶融スラグを高い冷却効率で冷却することができ、高い生産性でスラグ凝固体を得ることができる。また、溶融スラグを高い冷却速度で冷却できるので、特に塩基度が高いスラグについても粉化しにくいスラグ凝固体を得ることができる。
【００１８】
また、堰（４）を有する冷却処理装置およびこれを用いた溶融スラグの冷却処理方法によれば、堰（４）とドラム面（１００）と樋（２）とにより比較的大きなスラグ液溜まり部（Ａ）を形成でき、スラグ液溜まり部（Ａ）での溶融スラグの滞留時間を長くできるので、溶融スラグの冷却を特に効果的に促進させることができ、適切に冷却されたスラグを開口（５）から押し出すことができる。このため開口（５）の幅（押し出されるスラグの厚さ）を十分大きくすることにより、厚肉のスラグ凝固体を得ることができる。
また、堰（４）を、下部外周面が反スラグ液溜まり部（Ａ）方向に回転する回転方向を有する冷却ドラム（４x）で構成することにより、溶融スラグの冷却をより効果的に促進することができ、厚肉のスラグ凝固体をより安定的に得ることができる。
また、本発明によるスラグ製品の製造方法によれば、上記のような冷却処理方法を用いることにより、所望の粒度を有するスラグ製品を低コストに安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法において、冷却処理の対象となるスラグの種類に制限はなく、例えば、高炉スラグ、製鋼スラグ（例えば、転炉脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱珪スラグ、脱硫スラグ、電気炉スラグ、鋳造スラグなど）、溶融還元スラグ（例えば、鉄鉱石、Ｃｒ鉱石、Ｎｉ鉱石、Ｍｎ鉱石などの溶融還元により生じるスラグ）、その他の製錬炉や精錬炉から発生するスラグ、ごみ焼却灰溶融スラグ、廃棄物ガス化溶融スラグなど、種々のスラグを対象とすることができる。
【００２０】
図１は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の一実施形態を模式的に示す正面図である。
この溶融スラグの冷却処理装置は、外周のドラム面１００に溶融スラグを付着させて冷却する、回転可能な単一の横型冷却ドラム１（以下、単に「冷却ドラム１」という。他の実施形態についても同様）と、この冷却ドラム１に溶融スラグを供給する樋２を備えている。ここで、横型冷却ドラムの「横型」とは、ドラムの回転軸が概略水平であることを表している。
前記樋２は、冷却ドラム径方向の一方の側に配置され、適当な高さから冷却ドラム１の上部ドラム面に溶融スラグＳを供給する。この樋２の上流側には、スラグ鍋などから溶融スラグＳが供給される。
樋２の形態は任意であるが、冷却ドラム幅方向（ドラム軸方向）で十分な幅を有するものを用いることにより、ドラム幅方向に溶融スラグを拡げて、溶融スラグをドラム面１００で均一に冷却することができる
【００２１】
冷却ドラム１は、駆動装置（図示せず）により、その上部ドラム面が反樋方向に回転するように回転駆動する。樋２から供給された溶融スラグＳは、ドラム面１００に付着して冷却された後、冷却ドラム１の回転に伴いドラム面１００から剥離し、冷却ドラム径方向の他方の側に排出される。
なお、冷却ドラム１は、操業条件に応じて回転数を制御できるようにすることが好ましい。
前記冷却ドラム１の内部には、冷媒を通すための流路を有する内部冷却機構（図示せず）が設けられ、この内部冷却機構に対する冷媒供給部と冷媒排出部がドラム軸の各端部に各々設けられている。なお、冷媒には一般に水（冷却水）が用いられるが、他の流体（液体または気体）を用いてもよい。
【００２２】
冷却ドラム径方向の他方の側には、冷却されてドラム面１００から剥離したスラグＳxを受け取り、搬送するための搬送コンベア８が配置されている。冷却ドラム１の表面に付着して冷却されるスラグは、ドラム面１００がドラム下方側に回り込み始める回転位置において自重によりドラム面１００から剥離するので、本実施形態の搬送コンベア８は、このようして剥離するスラグＳxを受けられるような高さ位置に配置されている。なお、ドラム面１００から剥離したスラグＳxを搬送コンベア８にガイドするためのガイド部材を設けてもよい。
【００２３】
搬送コンベア８の搬送先には、スラグＳxを受け入れ、このスラグＳxを冷媒で冷却することにより熱回収を行うためのスラグバケット９が設けられている。
なお、搬送コンベア８を設けることなく、冷却ドラム１とスラグバケット９間にシュートを設け、冷却ドラム１から剥離したスラグＳxを、このシュートを介してスラグバケット９に装入するようにしてもよい。
また、本実施形態の冷却ドラム１は表面が平滑な円筒体であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、溝などの凹凸を有していてもよい。
【００２４】
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、樋２を流下する溶融スラグＳが冷却ドラム１のドラム面１００に供給され、この溶融スラグＳはドラム面１００に板状に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または片面若しくは両面の表層のみが凝固した状態）まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離し、この剥離したスラグＳxはそのまま搬送コンベア８に受け取られ、この搬送コンベア８で搬送されスラグバケット９に装入される。なお、搬送コンベア８の搬送速度は、冷却ドラム１の周速とほぼ一致している。
【００２５】
以上のような溶融スラグＳの冷却処理では、単一の冷却ドラム１のドラム面１００から剥離した冷却処理済みのスラグＳxが一方向に排出されるので、冷却処理済みスラグの取り扱い・後処理などが容易である。このため、冷却処理済みのスラグＳxからの顕熱回収を行う際にも、１つの熱回収設備で効率的に熱回収を行うことができる。また、冷却ドラム１に溶融スラグＳによる大きな落下荷重がかからないため、冷却ドラム１を損耗させることなく溶融スラグＳを大量処理することができる。
スラグバケット９内には冷媒が供給され、スラグＳxの冷却が行われる。なお、冷却ドラム１から剥離したスラグＳxの冷却は、他の手段や場所で行ってもよい。冷却されたスラグＳxはスラグ製品とするための破砕処理または／および磨砕処理のための工程に送られ、さらに必要に応じて、篩い分けなどによる整粒が施される。
通常、冷却ドラム１による冷却が完了した直後のスラグＳxは、上記のような適度な凝固状態にあるが、未だ可塑性を有しているので、冷却ドラム面から剥離し、搬送コンベア８に受け取られるスラグＳxは板状の連続体である。ただし、スラグＳxの厚さや凝固の程度によっては、冷却ドラム面から剥離し、搬送コンベア８に受け取られる間に板状スラグの連続体が千切れることもあるが、特に問題はない。
なお、スラグＳxを搬送コンベア８からバケットなどに払い出す際には、必要に応じて、スラグＳxを適当な手段で粗破砕してもよい。
【００２６】
図２は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。
この実施形態では、樋２を、その先端部が冷却ドラム１のドラム面１００に接するか若しくは近接するように設け、溶融スラグＳが樋２の先端部からドラム面１００に直接供給され、ドラム面１００に付着するようにしたものである。
樋２の先端部は、ドラム面１００に接してもよいし、小さい間隙を形成してドラム面１００に近接させてもよい。後者の場合には、熱膨張などを考慮して溶融スラグＳが漏れない程度の隙間をもって近接させることが好ましいが、溶融スラグＳの漏れを確実に防止するため、その間隙部分に対して樋２の下方に設けられたガス噴射手段１０からパージガスを噴射することが好ましい。
【００２７】
この樋先端部とドラム面１００との隙間に関しては、溶融スラグの粘性にもよるが、高温でのスラグ処理実施時において広くても５ｍｍ以下、望ましくは３ｍｍ以下、さらに望ましくは１ｍｍ以下とすることが好ましい。隙間を狭くできればできるほど、パージガスの量を低減できる。パージガスなしで溶融スラグの漏れを抑えることができる隙間の限界は、溶融スラグの性状（粘性）に大きく依存するが、隙間を１ｍｍないしそれ以下のほとんど接触しているような状態にできれば、ほとんどの場合パージガスなしでも溶融スラグの漏れを抑制できる。隙間を狭めるほど、樋先端部の接触によるドラム面の摩耗や損耗が進むことになるので、ドラム面と接触する可能性の高い樋先端部に関しては、すべり性の良い炭素質やボロンナイトライドその他の材料で構成することが望ましい。ここで、隙間の値は実際の操業時（高温状態）のものであり、常温で装置を設置するにあたっては、上述のように冷却ドラムの熱膨張を考慮する必要がある。以下に、熱膨張の一例を示す。鋼性の直径１．６ｍφの冷却ドラムの場合、鋼の熱膨張率は１５×１０−６であり、ドラム材料平均温度が２００℃の場合、熱膨張で径方向に伸びる長さは、半径８００ｍｍ×２００℃×１５×１０−６＝２．４ｍｍとなる。
なお、本実施形態の他の構成は、図１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、冷却ドラム１に対して溶融スラグＳによる落下荷重が殆どかからないため、冷却ドラム１の損耗をより少なくすることができる。
【００２８】
図３は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。
この実施形態では、樋２を、その先端部が冷却ドラム１のドラム面１００に接するか若しくは近接するように設けるとともに、樋２の先端部分とドラム面１００とによりスラグ液溜まり部Ａを形成し、冷却ドラム１の回転に伴い、スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグＳがドラム面１００に付着して持ち出されるようにしたものである。スラグ液溜まり部Ａを形成するために、樋２の先端部分は上側（水平状）に屈曲ないし湾曲した受け皿状の形態を有するとともに、樋２の先端部が下部ドラム面に接するか若しくは近接している。
また、スラグ液溜まり部Ａを形成する樋の先端部分の側壁２００は、溶融スラグＳを保持するために、所定の高さを有している。
なお、本実施形態の他の構成は、図１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２９】
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、樋２に供給された溶融スラグＳはスラグ液溜まり部Ａに流入し、ここで適当な時間滞留することで冷却された後、冷却ドラム１のドラム面１００に付着して持ち出され、図１および図２の実施形態と同様、ドラム面１００に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または片面若しくは両面の表層のみが凝固した状態）まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離する。この実施形態では、溶融スラグＳがスラグ液溜まり部Ａ内で十分な時間滞留することにより冷却が促進されるので、厚肉のスラグＳxが得られやすい。
【００３０】
図４〜図６は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示すもので、図４は正面図、図５は平面図、図６は冷却ドラムに付設された展伸ロールの作用を示す説明図である。
この実施形態の冷却処理装置は、冷却ドラム１のドラム面１００に付着した溶融スラグＳを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール３を有するものであり、特に粘度が高いスラグ塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］（以下、単に「塩基度」という）が２以上の溶融スラグの冷却処理に好適なものである。塩基度≧２のスラグとしては、例えば、普通鋼およびステンレス鋼の転炉脱炭精錬スラグ、脱燐スラグ、電気炉スラグなどの製鋼スラグ、廃棄物ガス化溶融スラグ、ごみ焼却灰溶融スラグなどが挙げられる。
【００３１】
冷却ドラム１の上部には、スラグ展伸手段である展伸ロール３が冷却ドラム１と平行に設けられている。この展伸ロール３は、冷却ドラム１のドラム面１００（上部外周面）に付着した溶融スラグＳを圧延してドラム幅方向に展伸させるもので、その外周面３００が、冷却ドラム１のドラム面１００との間で所定の間隔ｔを形成するようにして、支持アーム１１に回転自在に支持されている。本実施形態では、支持アーム１１の先端（下端）に上下方向に長い長円形の軸受孔１１０が形成され、この軸受孔１１０に展伸ロール３のロール軸３０１が上下スライド可能に支持されている。したがって、本実施形態の展伸ロール３は非駆動であり、その自重で冷却ドラム１の上部ドラム面に付着した溶融スラグＳを間隔ｔの厚さに圧延する。
本実施形態のように、展伸ロール３を支持アーム１１に上下スライド可能に支持させることにより、冷却ドラム面に付着した溶融スラグ中に固い塊状物が含まれている場合でも、展伸ロール３が上方に逃げることにより塊状物を通過させることができる。
【００３２】
なお、展伸ロール３は、冷却ドラム面との間で所定の間隔ｔを有するように、支持アーム１１に対して回転自在に固定的に支持させる構造としてもよい。この場合、展伸ロール３を上下方向で位置調整可能とし、間隔ｔを調整できるようにすることが好ましい。また、展伸ロール３を回転自在に保持するロール軸受をスプリングを介して支持アーム１１などに支持させ、そのスプリングにより適度な圧下力が得られ、且つ異物を噛み込んだ際に展伸ロール３が退避できるような構造としてもよい。また、展伸ロール３は駆動ロールとしてもよい。
展伸ロール３は、冷却ドラム面に付着した溶融スラグＳを圧延して展伸させるものであるため、その外径は冷却ドラム１の外径よりも十分小さくてよいが、ロール長さが長くなるとスラグ熱や自重で撓み、冷却ドラム面との間隔ｔがドラム幅方向でバラツキやすくなるため、ロール長さやロール剛性に応じて外径を選択することが好ましい。
【００３３】
また、展伸ロール３についても、前記冷却ドラム１と同様の内部冷却機構を備えた方が、溶融スラグの冷却効率および展伸ロールの耐久性の観点から好ましい。
また、展伸ロール３を冷却ドラム周方向の複数箇所に設け、これら複数の展伸ロール３により、ドラム面に付着したスラグを多段に圧延するようにしてもよい。
なお、本実施形態の他の構成は、図３の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。また、本実施形態のような展伸ロール３は、図１や図２に示すような形態の冷却処理装置に付設することもできる。
【００３４】
以上のような冷却処理装置で粘性が高い溶融スラグを冷却処理する場合、スラグ液溜まり部Ａから冷却ドラム１に持ち出され、そのドラム面１００に付着した粘性の高い溶融スラグＳは、ドラム幅方向（ドラム軸方向）に広がりにくいため、ドラム幅方向でドラム面１００に不均一に付着した状態（冷却ドラム面に局部的に付着した状態）になる。このままの状態では、溶融スラグＳの冷却効率（＝単位時間当たりのスラグ抜熱量／スラグ単位容積）が非常に悪く、しかも、スラグが冷却ドラム１から剥離する際に凝固状態が不均一になり、品質にバラツキを生じる。本実施形態では、このようにドラム面１００に不均一に付着した溶融スラグＳは、展伸ロール３で圧延されることでドラム幅方向に展伸される。これにより、溶融スラグＳの冷却効率が高まるとともに、溶融スラグＳの冷却速度も高くなる。図１〜図３の実施形態と同様に、溶融スラグＳは冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または表層のみ凝固した状態）まで冷却された後、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離する。
このように、溶融スラグＳが展伸ロール３によってドラム幅方向に展伸される結果、溶融スラグＳの厚みが薄くなってスラグの冷却効率が高まり、生産性が向上するとともに、溶融スラグＳの冷却速度も高くなるため、粉化しにくいスラグ凝固体を得ることができる。また、スラグの凝固状態が均一化し、均一な品質のスラグ凝固体を得ることができる。
【００３５】
図７は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す平面図である。この実施形態の冷却処理装置も、スラグ展伸手段である展伸ロール３を有する。
この実施形態では、冷却ドラム１に対して、複数の展伸ロール３ｘ〜３ｚを配置したものである。具体的には、冷却ドラム回転方向の上流側位置におけるドラム幅方向中央部に展伸ロール３ｘを配置するとともに、冷却ドラム回転方向の下流側位置におけるドラム幅方向両側部分に、展伸ロール３ｙ，３ｚを配置したものである。展伸ロール３ｙ，３ｚのドラム幅方向での圧延範囲は、展伸ロール３ｘのドラム幅方向での圧延範囲と一部ラップしている。このように冷却ドラム回転方向の上流側と下流側に展伸ロール３ｘ〜３ｚを配置することにより、冷却ドラム面上の溶融スラグＳを段階的に順次展伸させることができる。本実施形態のように短い展伸ロール３ｘ〜３ｚは、長手方向の撓みが小さいので、冷却ドラム幅方向でスラグの圧延厚さを均一にするのに有利である。
なお、本実施形態の他の構成は、図４〜図６の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３６】
図８は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。
この実施形態は、樋２を、その先端部が冷却ドラム１のドラム面１００に接するか若しくは近接するように設けるとともに、冷却ドラム１の上方に堰４を設け、この堰４とドラム面１００と樋２の先端部分とによりスラグ液溜まり部Ａを形成し、堰４と冷却ドラム１間には、スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグが押し出される開口５が形成される。
【００３７】
本実施形態は、厚さ５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上のスラグ凝固体が得られるようにすることを狙いとしているため、開口５の幅（厚さ）は５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上とすることが望ましい。また、堰４の上下方向位置を調整可能とすることにより、開口５の幅（厚さ）を可変とすることが好ましい。
前記堰４は、本実施形態では固定式の堰体４a（壁体）で構成され、適当な支持部材を介して装置本体（基体）に支持されている。堰体４aの内部には、冷媒を通すための流路を有する内部冷却機構（図示せず）を設けてもよく、その場合には、内部冷却機構に対する冷媒供給部と冷媒排出部が各々設けられる。なお、冷媒には一般に水（冷却水）が用いられるが、他の流体（液体または気体）を用いてもよい。
なお、本実施形態の他の構成は、図３の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３８】
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、樋２に供給された溶融スラグＳはスラグ液溜まり部Ａに流入し、ここで適当な時間滞留することで冷却された後、冷却ドラム１と堰４（堰体４a）間の開口５から冷却されつつ押し出される。押し出された溶融スラグＳは冷却ドラム面に付着した状態で適度な凝固状態（例えば、半凝固状態または片面若しくは両面の表層のみが凝固した状態）まで冷却された後、図１〜図３の実施形態と同様に、所定のドラム回転位置において自重により冷却ドラム面から自然に剥離する。
このような溶融スラグの冷却処理では、溶融スラグＳがスラグ液溜まり部Ａ内で十分な時間滞留することにより冷却が促進され、さらに開口５から押し出される際にも冷却ドラム１によって冷却されるので、開口５の幅（厚さ）を十分に大きくして厚肉のスラグＳxが押し出されるようにしても、溶融スラグＳを適切に冷却することができる。このため開口５からは、適切に冷却された厚さ５ｍｍ以上の厚肉の板状のスラグＳxを押し出すことができる。本実施形態によれば、厚さが２０〜３０ｍｍ程度の厚肉のスラグ凝固体も容易に製造することができる。
なお、図８の実施形態において、堰体４aが特別な内部冷却機構を有していない場合には、開口５から押し出されるスラグＳxは、通常、冷却ドラム１に接する側の下面と両側端面が凝固し、上面側は溶融または半溶融状態であるが、押し出されるスラグＳxがこの程度の凝固状態であれば特に問題はない。
【００３９】
図９は、本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。この実施形態の冷却処理装置も、冷却ドラム１の上部に堰４を有する。
この実施形態では、冷却ドラム１の上部に設ける堰４を、下部ドラム面が反スラグ液溜まり部Ａ方向に回転する回転方向を有する冷却ドラム４xで構成したものである。
冷却ドラム１と同様、前記冷却ドラム４xの内部には、冷媒を通すための流路を有する内部冷却機構（図示せず）が設けられ、この内部冷却機構に対する冷媒供給部と冷媒排出部がドラム軸の各端部に各々設けられている。なお、冷媒には一般に水（冷却水）が用いられるが、他の流体（液体または気体）を用いてもよい。
【００４０】
図８の実施形態と同様、開口５の幅（厚さ）は５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上とすることが望ましい。また、冷却ドラム４xの上下方向位置を調整可能とすることにより、開口５の幅（厚さ）を可変とすることが好ましい。
また、冷却ドラム１と同様、冷却ドラム４xも駆動装置（図示せず）により上記の回転方向に回転駆動する。なお、冷却ドラム１、冷却ドラム４xともに、操業条件に応じて回転数を制御できるようにすることが好ましい。なお、冷却ドラム４xは冷却ドラム１の直上に位置する必要はなく、本実施形態のように水平方向で位置がずれていてもよい。
なお、本実施形態の他の構成は、図３の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４１】
以上のような冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理では、溶融スラグＳはスラグ液溜まり部Ａ内で適当な時間滞留することで冷却された後、冷却ドラム１−冷却ドラム４x間で圧延されるようにして開口５から冷却されつつ押し出される。この際に溶融スラグは、（i）スラグ液溜まり部Ａ内において十分な時間滞留することで冷却され、さらに、（ii）開口５の入側部において冷却ドラム１と冷却ドラム４xと比較的長い時間接触した後、開口５内で冷却ドラム１と冷却ドラム４xにより両側から圧延されるようにして冷却される、という冷却作用を受けるため、溶融スラグＳの冷却をより効果的に促進することができ、厚肉のスラグ凝固体をより安定的に得ることができる。
なお、本実施形態の冷却ドラム１や冷却ドラム４x、図８の実施形態の冷却ドラム１は、表面が平滑な円筒体であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、溝などの凹凸を有していてもよい。ドラム面１００に凹凸があると溶融スラグとの接触面積が増大し、スラグの冷却を促進できる。また、凝固したスラグの破砕・磨砕が容易になる利点もある。さらに、冷媒を通じた熱回収についても、比表面積が大きいので熱交換効率が高くなる。
【００４２】
また、冷却ドラム１のドラム面１００に形成される環状溝などの凹凸により、冷却ドラム１と冷却ドラム４xのドラム面間で孔型状の開口５が形成され、スラグがその孔型形状で押し出されるようにしてもよい。したがって、冷却ドラム１と冷却ドラム４x間の開口５から押し出されるスラグＳxの形状は、板状の他に線状や柱状などであってもよい。また、冷却ドラム１や冷却ドラム４xのドラム面の凹凸形状によっては、開口５が間欠的に形成されてスラグＳxの押し出しが不連続になされる場合があり、この場合には、開口５からスラグＳxが実質的に塊形状で押し出される。
図８および図９の実施形態では、開口５から押し出されるスラグＳxの厚さとは、図８に示すような冷却ドラム径方向でのスラグの最大厚みｔと定義する。そして、押し出されるスラグＳxの形状が板状以外の場合にも、上記定義によるスラグＳxの厚さが５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上であることが望ましい。
【００４３】
図８および図９の実施形態において開口５から押し出される厚肉のスラグＳxは、通常、片面または両面の表層のみが凝固し、内部は溶融または半溶融状態にある。そして、開口５から押し出された直後における凝固表層部は、冷却ドラムで急冷されたことによりガラス質またはこれに近い組織となるが、その後、内部の未凝固スラグの熱によって復熱することで結晶質に変化する。したがって、これらの実施形態では、ガラス質の少ない厚肉のスラグ凝固体を得ることができる。
【００４４】
図１０および図１１、図１２および図１３、図１４および図１５、図１６および図１７、図１８および図１９に示す各実施形態は、冷却ドラム１と冷却ドラム４x間の開口５からスラグＳxが板状以外の形状で押し出されるようにしたものである。具体的には、冷却ドラム１または／および冷却ドラム４xのドラム面（外周面）に、下記（イ）または／および（ロ）を形成し、
（イ）ドラム周方向の環状溝
（ロ）ドラム周方向で間隔的に設けられる凹部
冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、上記（イ）または／および（ロ）により孔型状の開口５が形成され、この孔型状の開口５からスラグＳxが押し出されるようにしたものである。
【００４５】
図１０および図１１の実施形態において、図１０は冷却処理装置および冷却処理方法の一部を模式的に示す正面図、図１１は同じく側面図である。この実施形態では、冷却ドラム４xのドラム面４００（外周面）に複数の環状溝４０１をドラム長手方向で間隔的に形成し、冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、前記環状溝４０１により孔型状の開口５が形成されるようにしたものである。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、環状溝４０１で形成される複数の孔型状の開口５から柱状のスラグＳxが押し出される。
なお、冷却ドラム４xのドラム面４００ではなく、冷却ドラム１のドラム面１００に複数の環状溝をドラム長手方向で間隔的に形成し、この環状溝により孔型状の開口５が形成されるようにしてもよい。
【００４６】
図１２および図１３の実施形態において、図１２は冷却処理装置および冷却処理方法の一部を模式的に示す正面図、図１３は同じく側面図である。この実施形態では、冷却ドラム１のドラム面１００と冷却ドラム４xのドラム面４００に、それぞれ複数の環状溝１０１と環状溝４０１をドラム長手方向で間隔的に形成し、冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、対向する前記環状溝１０１と環状溝４０１が合わさって孔型状の開口５が形成されるようにしたものである。なお、樋２の先端部は、冷却ドラム１の軸方向の凹凸形状（複数の環状溝１０１による凹凸形状）とかみ合う形状に構成され、冷却ドラム１との間に隙間を生じないよう、或いは隙間がなるべく小さくなるようにしている。
本実施形態では、環状溝１０１と環状溝４０１が合わさって形成される複数の孔型状の開口５から柱状のスラグＳxが押し出される。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４７】
図１４および図１５の実施形態において、図１４は冷却処理装置および冷却処理方法の一部を模式的に示す正面図、図１５は同じく側面図である。この実施形態では、冷却ドラム４xのドラム面４００に複数の環状溝４０２をドラム長手方向で間隔的に形成するともに、これら環状溝４０２の底面をドラム周方向で凹凸状（歯車状）に構成し、冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、環状溝４０２により孔型状の開口５が形成されるようにしたものである。この実施形態では、環状溝４０２の底面の凹部により開口５が間欠的に大きくなる。
【００４８】
本実施形態では、環状溝４０２で形成される複数の孔型状の開口５からスラグＳxが押し出される。このスラグＳxは、環状溝４０２の底面の凹部により開口５が間欠的に大きくなるので、塊状部ｂが数珠状に連なるような形状で押し出される。このような形状のスラグＳxは、冷却ドラム１から剥離した後、自重によって塊状に分離するか、或いは小さい外力により簡単に塊状に分離する。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
なお、図１５では、環状溝４０２の底面に形成される凹凸を省略してあるが、底面の凸部位置を仮想線で示してある。
【００４９】
また、図１４および図１５の実施形態のような環状溝４０２の代わりに、溝状または穴状の凹部をドラム周方向で間隔的に形成してもよく、この場合には、その凹部により間欠的に開口５が形成され、この開口５から塊状のスラグＳxが押し出されることになる。
さらに、冷却ドラム４xのドラム面４００ではなく、冷却ドラム１のドラム面１００に複数の環状溝（或いは上記のようなドラム周方向で間隔的に形成される溝状または穴状の凹部）をドラム長手方向で間隔的に形成し、この環状溝などにより孔型状の開口５が形成されるようにしてもよい。
【００５０】
図１６および図１７の実施形態において、図１６は冷却処理装置および冷却処理方法の一部を模式的に示す正面図、図１７は同じく側面図である。この実施形態では、冷却ドラム１のドラム面１００と冷却ドラム４xのドラム面４００に、それぞれ複数の環状溝１０２と環状溝４０３をドラム長手方向で間隔的に形成するともに、これら環状溝１０２と環状溝４０３の底面をドラム周方向で凹凸状（歯車状）に構成し、冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、対向する前記環状溝１０２と環状溝４０３が合わさって孔型状の開口５が形成されるようにしたものである。この実施形態では、環状溝１０２と環状溝４０３の各底面の凹部どうしが合わさることで、開口５が間欠的に大きくなる。
なお、樋２の先端部は、冷却ドラム１の軸方向の凹凸形状（複数の環状溝１０２による凹凸形状）とかみ合う形状に構成され、冷却ドラム１との間に隙間を生じないよう、或いは隙間がなるべく小さくなるようにしている。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００５１】
本実施形態では、環状溝１０２と環状溝４０３が合わさって形成される複数の孔型状の開口５からスラグＳxが押し出される。このスラグＳxは、環状溝１０２と環状溝４０３の各底面の凹部どうしが合わさることで、開口５が間欠的に大きくなるので、塊状部ｂが数珠状に連なるような形状で押し出される。このような形状のスラグＳxは、冷却ドラム１から剥離した後、自重によって塊状に分離するか、或いは小さい外力により簡単に塊状に分離する。
なお、図１６および図１７では、環状溝１０２と環状溝４０３の底面に形成される凹凸を省略してあるが、底面の凸部位置を仮想線で示してある。
また、本実施形態のような環状溝１０２と環状溝４０３の代わりに、溝状または穴状の凹部をドラム周方向で間隔的に形成してもよく、この場合には、その凹部により間欠的に開口５が形成され、この開口５から塊状のスラグＳxが押し出されることになる。
【００５２】
図１８および図１９の実施形態において、図１８は冷却処理装置および冷却処理方法の一部を模式的に示す正面図、図１９は同じく側面図である。この実施形態では、冷却ドラム１のドラム面１００と冷却ドラム４xのドラム面４００にそれぞれ、断面弧状（半球状）の凹部１０３と凹部４０４を多数形成し、冷却ドラム４xのドラム面４００を冷却ドラム１のドラム面１００に当接させることで、対向する前記凹部１０３と凹部４０４が合わさって間欠的に開口５が形成されるようにしたものである。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、凹部１０３と凹部４０４が合わさって間欠的に形成される複数の開口５を通じて塊状のスラグＳxが押し出される。
なお、冷却ドラム１と冷却ドラム４xのうち、いずれか一方の冷却ドラムのドラム面を平滑に構成し、他方の冷却ドラムのドラム面にだけ凹部（凹部１０３または凹部４０４）を形成するようにしてもよい。
【００５３】
以上述べた図１０〜図１９の各実施形態で得られるスラグＳxは、（a）開口５から押し出された直後のスラグＳxを簡易な破砕手段などによって容易に塊状スラグに加工できる、（b）開口５から押し出された後、自重によって塊状に分離するか、或いは小さい外力により簡単に塊状に分離する、（c）開口５から塊状で押し出される、のいずれかであるため、スラグの塊状化が極めて容易である。このため、冷媒による熱回収においては、スラグの比表面積が大きいので熱交換効率が高くなり、効率的な熱回収を行うことができる。また、後工程でのスラグの破砕・磨砕処理の手間が不要または少なくなる利点もある。
開口５から押し出された直後のスラグＳxを塊状スラグに加工する方法としては、クラッシャーなどの破砕装置で破砕してもよいし、剪断装置で剪断してもよい。
【００５４】
本発明の冷却処理装置では、溶融スラグＳが回転する冷却ドラム１のドラム面１００に層状に付着し、この状態で冷却ドラム１が適当な回転角度だけ回転する間に必要な冷却がされるようにすることが好ましい。
また、冷却ドラム１に溶融スラグＳが接触し、少なくとも表面に凝固層が形成される程度に冷却されるためには、冷却ドラム１の回転数は２〜２０ｒｐｍ程度が好ましく、２〜１０ｒｐｍ程度とすることが更に好ましい。その場合、冷却ドラム１のドラム面の周速は冷却ドラム１の径によるが、例えば、０．１〜２ｍ／sec、好ましくは０．１〜１ｍ／sec程度とすることが更に好ましい。冷却ドラム１の回転速度が上記の範囲を超えると、溶融スラグがドラム面１００に接触・付着しにくくなる。ちなみに、ドラム面１００の周速が５ｍ／secを超えると、ドラムから受ける力によって高炉スラグ等の溶融スラグの場合、引きちぎられ、細粒化されたり繊維状となったりすることになるので、スラグ製品品質として好ましくない。一方、冷却ドラム１の回転速度が上記範囲未満では、処理量が少なくなり、スラグの大量処理には不向きとなる。特に高炉スラグ等のような急冷操作で非晶質化しやすいスラグの場合、凝固層厚みが厚くなって半凝固部分が消失ないしほとんどなくなった状態で、ロール冷却処理を終わるので、ロール通過後の復熱がほとんど進まない。このため、ロールと接触している表層にできる非晶質層をなくすことができず、吸湿性が低下したり、表層の非晶質相の特徴としての鋭く角ばった状態となり、スラグ製品の品質として好ましくない。さらに、半凝固層のない凝固状態のスラグを展伸ロール等で圧延処理しようとした場合、ロールの凹凸にスラグが噛みこんだりする場合があるので好ましくない。スラグ顕熱を回収する場合に関しても、ロールへ抜熱する割合が大きくなるので、熱回収効率が低下する点で好ましくない（通常の冷却水によるロール冷却では、冷却水温の上昇を概ね５℃〜１０℃程度とするので、冷却水からの熱回収は困難である。）。
図２６は、本発明の冷却処理装置の冷却ドラム１の回転数とスラグ処理量との関係の一例を示すものである。
【００５５】
次に、以上述べた各実施形態に共通して適用可能な、種々の実施形態について説明する。
冷却ドラム１を冷却するために、冷却ドラム内にさきに述べたような内部冷却機構を設ける代わりに、或いはそのような内部冷却機構に加えて、冷却ドラム１の下部ドラム面に冷却用流体を吹き付けるドラム冷却手段を設けてもよい。この冷却手段は、例えば、冷却ドラム１の下部ドラム面に水や空気などの冷却用流体を吹き付けるノズルなどにより構成できる。
【００５６】
また、冷却ドラム４xを有する冷却処理装置においては、冷却ドラム４x内にさきに述べたような内部冷却機構を設ける代わりに、或いはそのような内部冷却機構に加えて、冷却ドラム４xのドラム面に冷却用流体を吹き付けるドラム冷却手段を設けてもよい。この冷却手段も、例えば、冷却ドラム４xのドラム面に水や空気などの冷却用流体を吹き付けるノズルなどにより構成できる。
また、冷却ドラム１から剥離したスラグＳxを、例えば図１に示すように、冷却ドラム１と搬送コンベア８間または搬送コンベア８上で冷却する冷却手段７を設けてもよい。この冷却手段７は、例えば、スラグＳxに水や空気などの冷却用流体を吹き付けるノズルなどにより構成できる。
【００５７】
スラグ液溜まり部Ａを有する冷却処理装置においては、スラグ液溜まり部Ａ内に流体を吹き込むための流体供給手段を設け、例えば、（a）スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグの温度調整、（b）スラグの改質、（c）溶融スラグの顕熱回収、のうちの１つ以上を目的として、その流体供給手段からスラグ液溜まりＡ内にガスなどの流体を供給してもよい。なお、これら（a）〜（c）の目的にかかわりなく、スラグ液溜まり部Ａにガスなどの流体を吹き込んでスラグ浴を撹拌すれば、スラグの冷却を促進させることができる。
【００５８】
図２０は、その場合の冷却処理装置および冷却処理方法の一実施形態を模式的に示す正面図である。この実施形態では、スラグ液溜まり部Ａを構成する樋２の先端部分の底部に流体吹込手段６を設け、この流体吹込手段６からスラグ液溜まり部Ａ内に流体を吹き込んでいる。この流体吹込手段６は、例えば、ガス吹き込みノズルなどで構成される。
本実施形態の他の構成は、図３、図９の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
スラグ液溜まり部Ａに流体を供給する方法としては、上記実施形態以外に、例えば、樋２の側壁２００に流体供給手段６を設け、この流体供給手段６からスラグ液溜まり部Ａ内に流体を供給する方法、スラグ液溜まり部Ａの上方から流体吹込手段６によりスラグ液溜まり部Ａ中に流体を吹き込む方法、などの方法を採用できる。
【００５９】
スラグ液溜まり部Ａ内に供給する流体としては、例えば、空気、酸素富化空気、酸素ガス、窒素ガス、炭酸ガス、水蒸気、天然ガス、都市ガス、プロパンガス、コークス炉ガス、その他のプロセスガスなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
上記（a）の溶融スラグの温度調整では、通常、流体の供給により溶融スラグの温度を低下させる。流体としては、例えば、空気、窒素ガス、水蒸気などを用いることができる。
上記（b）のスラグの改質については、例えば、スラグ中のｆ-ＣａＯ量の低減を目的とする場合には、空気、酸素富化空気、酸素ガスなどの酸素または酸素含有ガスを用いることができる。このようなガスを溶融スラグに供給するとスラグ中のＦｅＯが酸化され、これがｆ-ＣａＯと結びついて２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３を形成するので、スラグ中のｆ-ＣａＯ量が低下し、得られたスラグ凝固体を路盤材などに使用した場合の水和膨張が抑制できる。
【００６０】
一方、内部気孔の割合が多いスラグを得る場合には、スラグ液溜まり部Ａ内に空気や窒素ガスを供給するととともに、操業条件を調整する（例えば、冷却ドラム１と冷却ドラム４xの回転速度を高める）ことで、溶融スラグＳがガスを含んだ状態で開口５から押し出されるようにする。これにより、供給したガスがスラグ中に閉じこめられ、内部気孔の割合が多いスラグ凝固体を得ることができる。このようなスラグは吸水性が高いため、特に路盤材などに適している。
上記（c）の溶融スラグの顕熱回収では、後述するように供給された流体を回収し、この流体から熱回収を行う。流体としては、例えば、空気、窒素ガス、水蒸気などを用いることができる。
【００６１】
また、水蒸気（水）と天然ガスやコークス炉ガスなどの炭化水素系成分含有ガスをスラグ液溜まり部Ａ内に同時に供給することにより、水蒸気改質反応が生じ、この改質反応の吸熱にスラグの顕熱が供給されるため溶融スラグの冷却を促進できるとともに、反応により生成するガス（水素リッチガス）を可燃性ガスとして回収ないし熱回収することができる。炭化水素系成分含有ガスとして、例えばメタンガスを用いた場合、ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２の反応が生じる。
なお、スラグ液溜まりＡ内への流体の供給は、堰４を有しない図３のような実施形態にも適用可能である。
【００６２】
また、スラグ液溜まり部Ａを有する冷却処理装置においては、（a）スラグ液溜まり部Ａの溶融スラグの温度調整、（b）スラグの改質、（c）スラグの破砕または磨砕処理で生じたスラグ粉の再利用による製品歩留まり向上、のうちの１つ以上を目的として、スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグに粉体を添加することができる。この粉体としては、例えば、スラグ粉、珪砂、フライアッシュ（石炭灰）、レンガ屑、酸化鉄粉、ダスト、スラッジ、鉄鉱石粉などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
【００６３】
上記（a）の溶融スラグの温度調整では、粉体の添加により溶融スラグの温度を低下させる。このような粉体添加、特に粉粒状スラグ（スラグ粉）の添加による温度調整により、以下のような効果が期待できる。
溶融スラグに対して、例えば、粉粒状スラグを質量比で１％〜５０％程度添加することにより、スラグ温度を急速に下げて凝固を促進させることができる。特に、スラグ厚みが大きい製品スラグを、その内部まで急速冷却して高品質のスラグ製品を得たい場合に、スラグ内部の冷却・凝固促進に効果的である。添加量が５０％を超えると、スラグ温度が下がりすぎて、塊となりやすいため、冷却速度のみならず形状や厚みを調整することが困難になる。一方、添加量が１％未満の少量の場合、スラグ温度を調整することは実質的に困難である。さらに、本発明の冷却処理装置で処理した後の固体状態のスラグから顕熱回収する場合に、スラグ量を増やし、固体スラグの表面温度と内部温度の差を小さくできるので、熱回収に効果的である。また、溶融スラグの冷却・凝固が促進されるので、冷却ドラム１や展伸ロール３などの熱負荷・熱疲労を軽減できる。
【００６４】
上記（b）のスラグの改質では、例えば、珪砂やフライアッシュなどのＳｉＯ２源、アルミナレンガ屑などのＡｌ２Ｏ３源、酸化鉄粉や鉄鉱石粉などの酸化鉄源を溶融スラグに添加することによりスラグ中のｆ-ＣａＯ量が低下し、得られたスラグ凝固体を路盤材などに使用した場合の水和膨張が抑制できる。
上記（c）については、本発明法で冷却されたスラグを破砕処理または／および磨砕処理した際に生じたスラグ粉を添加すれば、製品歩留まりを向上させることができる。
なお、スラグ液溜まりＡ内の溶融スラグへの粉体の添加は、堰４を有しない図３のような実施形態にも適用可能である。
【００６５】
本発明を実施するに当たって、溶融スラグの顕熱を効率的に熱回収することは、省エネルギーや排出ＣＯ２の削減の観点から特に好ましい。この溶融スラグの顕熱回収としては、下記（ｉ）〜（iv）のうちの少なくとも１つ、好ましくは２つ以上、特に好ましくは全部の熱回収を行うことが望ましい。
（ｉ）冷却ドラム１の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（ii）堰４（冷却ドラム４xの場合を含む）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、堰４の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（iii）冷却ドラム１で冷却されたスラグを、さらに冷媒（例えば、蒸気、水、空気など）と接触させて冷却し、この冷媒を回収することで熱回収を行う。この方法では、基本的に閉鎖空間でスラグに冷媒を接触させた後、スラグと熱交換した冷媒を回収する。例えば、（a）冷却ドラム１で冷却されたスラグを搬送手段で搬送しつつ冷媒と接触させ、該冷媒から熱回収を行う方法、（b）冷却ドラム１で冷却されたスラグを冷媒が供給される冷却用容器または冷却装置にて冷却し、前記冷媒から熱回収を行う方法、など種々の方法を採ることができる。
（iv）スラグ液溜まり部Ａを有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、スラグ液溜まり部Ａ内の溶融スラグ中に流体を吹き込む場合、吹き込まれた流体を回収し、該流体から熱回収を行う。
【００６６】
前記（ｉ），（ii）の形態では、冷却ドラム１や堰４（好ましくは冷却ドラム４x）の内部冷却機構を通過した冷媒から熱回収を行う。
前記（iii）の（a）の形態では、例えば、さきに挙げた各実施形態の搬送コンベア８をトンネルで覆い、このトンネル内部に冷媒を流すことでスラグを冷却し、その冷媒から熱回収を行う。
前記（iii）の（b）の形態では、例えば、冷媒が供給される冷却用容器内にスラグを収容して冷却し、前記冷媒から熱回収を行う。冷却用容器としては、例えば、さきに挙げた各実施形態のスラグバケット９を用いることができ、このような冷却用容器を通過する冷媒から熱回収を行う。また、スクリューフィーダーやロータリーキルンなどの冷却装置にスラグを装入し、それらの内部に空気などの冷媒を供給してスラグを冷却し、その冷媒から熱回収を行うこともできる。
【００６７】
前記（iv）の形態では、例えば、冷却ドラム１の上方に流体回収用のフードなどを設けて、スラグ液溜まり部Ａの溶融スラグＳを通過した流体を回収し、この流体から熱回収を行う。
前記（ｉ）〜（iv）のいずれの場合も、熱回収設備（図示せず）において冷媒や気体から熱回収を行う。回収された熱は、例えば、原料乾燥用熱源、燃料乾燥用蒸気の熱源など、様々な熱源として利用することができる。
前記（iii）の（b）の形態では、冷却用容器または冷却装置で冷却されるスラグは、顕熱回収の効率の面からは粒径がある程度小さい方が好ましく、この点では、さきに挙げた図１０〜図１９に示すような実施形態で冷却処理されたものが好ましい。
【００６８】
図２１は、前記（iii）の形態に関する冷却処理方法の一実施形態を模式的に示す正面図である。この実施形態では、図１４および図１５の実施形態とほぼ同様の冷却処理装置を用い、この装置から塊状のスラグＳxまたは簡単に塊状に分離するスラグＳxを押し出し、このスラグＳxをさらにクラッシャーなどの破砕装置１３で破砕処理した後、搬送コンベア８で密閉式の冷却用容器１４に装入する。冷却用容器１４に装入されるスラグＳxの温度は、通常７００〜１０００℃である。冷却用容器１４には冷媒として圧力空気が吹き込まれ、スラグＳxを冷却する。スラグＳxの顕熱で加熱された空気（熱風）は冷却用容器１４外に排出され、適当な熱交換手段で熱回収される。適当な温度まで冷却されたスラグＳxは、冷却用容器１４内から取り出され、必要な処理工程に送られる。
なお、その他の装置構成と冷却処理形態は、図３、図９、図１４および図１５の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６９】
図２２は、前記（iii）の形態に関する冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。図２１に示すような密閉式の冷却用容器１４を用いる場合、スラグと冷媒とを容器内に一定時間保持する必要があり、冷却用容器１４が１基だけでは処理効率の面で問題がある。このような問題に対して、図２２の実施形態では、複数の冷却用容器１４ａ〜１４ｃを設け、これら冷却用容器１４ａ〜１４ｃを順番に使い回す（スラグ装入→熱回収→スラグ排出）ことで、効率的な処理を行えるようにしたものである。
なお、その他の装置構成と冷却処理形態は、図２１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７０】
図２３は、前記（iii）の形態に関する冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。この実施形態では、冷却装置であるスクリューフィーダー１５でスラグを移送しつつ、その内部に冷媒として圧力空気を供給してスラグを冷却している。圧力空気は、スクリューフィーダー１５の出口側から入口側に向けて供給される。スクリューフィーダー１５内を流れてスラグを冷却した空気は、機外に取り出され、適当な熱交換手段で熱回収される。
なお、その他の装置構成と冷却処理形態は、図２１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７１】
図２４は、前記（iii）の形態に関する冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図である。この実施形態は、図４〜図６の実施形態とほぼ同様の冷却処理装置を用いたもので、この装置で冷却されて排出されたスラグＳx（例えば、搬送コンベア８で搬送中のスラグＳx）、さらにはドラム面１００上で冷却中のスラグや展伸ロール３のロール面に対して、冷媒供給手段１６からミスト（水＋圧縮空気）などの冷媒を供給（噴射）し、それらを冷却するものである。また、この実施形態では、冷却ドラム１の下面にも、冷媒供給手段１６aからミスト（水＋圧縮空気）などの冷媒を供給（噴射）し、ドラム面１００を冷却する。冷媒としては、ミストの他にスプレー水などを用いることもできる。
冷却処理装置と冷媒供給手段１６，１６aなどの装置出側の設備はカバー１７で覆われ、このカバー１７に排気管１８が接続されている。この排気管１８には熱交換器１９が設けられている。
なお、高炉スラグのような急冷で非晶質化し易いスラグに関しては、ドラム冷却後、ドラム接触部で形成されたスラグ表層の非晶質相がスラグ内部の半凝固部分から熱供給される復熱により、非晶質相が消失するのを待ってから、ミスト冷却することにより、非晶質相がなく、スラグ全体が適切に冷却される状態とすることができる。図面上では省略しているが、放射温度計等を設置することによりスラグ表面温度を把握し、ミスト冷却等による冷却速度を調整し、粉化性や膨張性を抑制された高品質スラグ製品を得ることができる。
【００７２】
カバー１７内で冷媒とスラグとの接触により発生した蒸気および加熱された気体（以下、「排気ガス」という）は、排気管１８を通じて回収され、熱交換器１９で熱媒と熱交換されることにより、スラグ顕熱が回収される。例えば、熱媒として水を用いれば、排気ガスとの熱交換により蒸気が得られる。排気管１８にはガス温度計２０が設けられ、排気ガス温度が測定される。制御装置２１では、このガス温度計２０による排気ガス温度の測定に基づき、所望の排気ガス温度となるように冷媒供給手段１６から供給される冷媒量（例えば、冷媒がミストの場合にはミスト量や気水比、スプレー水の場合には水量など）などが制御される。
【００７３】
また、通常、冷却ドラム１はその冷媒流路に冷却水を流すことにより冷却されているが、この冷却ドラム１を通過した冷却水の一部または冷却水の一部から発生した蒸気を、冷媒供給手段１６から供給する冷媒（蒸気、水）の少なくとも一部として用いることができ、これによりスラグの顕熱回収がより効率化できる。
また、排気管１８に熱交換器１９を設けず、排気ガスをそのまま何らかの熱源として利用してもよい。適当な温度まで冷却されたスラグＳxは、必要な処理工程に送られ、製品スラグとなる。この際、スラグ粉（微粉状スラグ）が発生するが、このスラグ粉を、さきに述べたようにスラグ液溜まりＡの溶融スラグに添加し、溶融スラグの温度調整を行ってもよい。図中の２２は、そのためのスラグ粉供給装置である。
なお、その他の装置構成と冷却処理形態は、図３、図４〜図６の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７４】
以上述べた図２０〜図２４の実施形態において、冷却処理装置としては、図１〜図１９のいずれの実施形態のものを用いてもよい。
前記（iv）の形態の冷却処理方法では、例えば、スラグ液溜まり部Ａの上方の空間をガス回収用のフードで覆い、このフードにガス排出管を接続し、スラグ液溜まり部Ａから上昇したガスをフードとガス排出管で適当なガス回収系に送る。なお、この実施形態では、さきに述べた、水蒸気（水）と天然ガスやコークス炉ガスなどの炭化水素系成分含有ガスをスラグ液溜まりＡ内に同時に供給する場合に特に適している。
【００７５】
なお、堰４を有する実施形態を実施するに当たり、操業の開始時点ではスラグ液溜まり部Ａは形成されていないので、まず溶融スラグＳを供給し、スラグ液溜まり部Ａを形成する必要がある。そのために、例えば図８、図９などの実施形態では、下部の冷却ドラム１と上部の堰４（図９では冷却ドラム４x）の間隔（開口５の幅）を狭めた状態または閉じた状態で操業を開始する。その際に、スラグ液溜まりＡを生成させやすくするために、冷却ドラム１の回転数を減じるなどの操作をすることもできる。
所定のスラグ液溜まりＡが形成されたところで、前記間隔（開口５の幅）を所定の距離に調整することにより、安定して厚みの厚いスラグＳxを得ることができる。
【００７６】
これに対して、例えば、図１０〜図１３のような実施形態では開口５を狭めたり閉じたりすることはできないので、操業初期において冷却処理装置に対する溶融スラグＳの供給量を調整する（すなわち、開口５からの押し出し量よりも多い量の溶融スラグＳを供給する）ことにより、スラグ液溜まり部Ａを迅速に形成させる。
また、スラグ液溜まりＡの液面高さ検知手段を設けておけば、溶融スラグ受け入れ量が変化した場合に、スラグ液溜まりＡの液面高さを一定に制御できるように冷却ドラム１の回転数を変更することにより、安定して一定の厚みのスラグＳxを得ることができる。
【００７７】
通常、図４〜図６などの冷却処理装置に備えられている展伸ロール３も内部冷却機構を備えている。図２５は、その内部冷却機構の一実施形態を示す模式断面図である。展伸ロール３は、その内部に冷媒流路３０を有するとともに、ロール軸３１a，３１bの軸方向に沿って冷媒通路４０a，４０bを有している。
本実施形態では、展伸ロール３の内部を単に中空にしてこの中空部を冷媒流路３０とし、この冷媒流路３０の両端に前記冷媒通路３１a，３１bが連通した構造としてある。このような構造としたのは、次のような理由による。スラグ冷却処理装置では、冷媒を通じてスラグ顕熱の回収を行うことが好ましく、その場合のスラグ冷却・熱回収の形態の一つとして、冷媒流路を流れる冷却水の蒸発潜熱によりスラグを冷却し、その蒸気を冷媒流路から回収することが考えられる。ここで、展伸ロール３は、その下部のみが溶融スラグと接触して常に熱されるので、本実施形態のようにロール内部を中空にして冷媒流路３０を構成した場合、その内部の冷却水は熱されて沸騰し、熱水の対流が生じる。このため、冷媒通路３１aから冷媒流路３０内に導入された冷却水は、すぐに冷媒通路３１bから流出するのではなく、上記のような熱水の対流によって冷媒流路３０内に適当に留まって冷媒として機能するとともに、その蒸発潜熱により少ない冷却水量で高い冷却効果が得られる。一方、冷媒流路３０内で発生した蒸気は、冷媒流路３０を出てから冷媒循環路の途中で容易に分離・回収することができる。
【００７８】
本発明のスラグ製品の製造方法では、本発明の冷却処理方法で冷却され、凝固したスラグを破砕処理または／および磨砕処理し、必要に応じて、篩い分けなどにより整粒することにより、粒状のスラグ製品を得ることができる。本発明では粒径５ｍｍ以上のスラグ製品が容易に製造することができ、特に、粒径２０〜３０ｍｍ程度のスラグ製品も容易に製造することができる。このスラグ製品の種類に制限はないが、通常は、路盤材、粗骨材、細骨材、海洋土木材料などの土木材料・建築材料となるスラグ製品であり、とりわけ路盤材、粗骨材が好適である。
【００７９】
本発明で得られるスラグ製品は、急冷することにより製造されるため粉化が抑制され、このため微粉部分が少なくなり、海洋土木材として利用する際に海水が白濁することがない。また、目的の粒度に近い層状に急冷凝固させるため、破砕工程が簡略化でき、微粒分の少ない粗骨材、細骨材とすることができる。また、緻密質なものとなるため吸水率は低く、アスコン用にも利用できる硬質なものとなる。また、スラグ改質を行うことでフリーＣａＯが低減できるので、エージングも容易であり、蒸気エージングを適用しなくても、大気エージングで膨張が抑制できるので、路盤材としても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の一実施形態を模式的に示す正面図
【図２】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図３】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図４】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図５】図４に示す実施形態の平面図
【図６】図４に示す実施形態の冷却ドラムに付設された展伸ロールの作用を示す説明図
【図７】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す平面図
【図８】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図９】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図１０】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図１１】図１０に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図１２】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図１３】図１２に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図１４】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図１５】図１４に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図１６】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図１７】図１６に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図１８】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態の一部を模式的に示す正面図
【図１９】図１８に示す実施形態の一部を模式的に示す側面図
【図２０】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図２１】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図２２】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図２３】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図２４】本発明による溶融スラグの冷却処理装置および冷却処理方法の他の実施形態を模式的に示す正面図
【図２５】図４〜図６などに示す展伸ロールに適用される内部冷却機構の一実施形態を示す模式断面図
【図２６】本発明装置の冷却ドラムの回転数とスラグ処理量との関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００８１】
１ 横型冷却ドラム
２ 樋
３，３x，３y，３z， 展伸ロール
４ 堰
４a 堰体
４x 冷却ドラム
５ 開口
６ 流体供給手段
７ 冷却手段
８ 搬送コンベア
９ スラグバケット
１０ ガス噴射手段
１１ 支持アーム
１３ 破砕装置
１４，１４a，１４b，１４c， 冷却用容器
１５ スクリューフィーダー
１６，１６a 冷媒供給手段
１７ カバー
１８ 排気管
１９ 熱交換器
２０ ガス温度計
２１ 制御装置
２２ 供給装置
３０ 冷媒流路
３１a，３１b ロール軸
４０a，４０b 冷媒通路
１００ ドラム面
１０１，１０２ 環状溝
１０３ 凹部
１１０ 軸受孔
２００ 側壁
３００ 外周面
３０１ ロール軸
４００ ドラム面
４０１，４０２，４０３ 環状溝
４０４ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周のドラム面（１００）に溶融スラグを付着させて冷却する、回転可能な単一の横型冷却ドラム（１）と、該横型冷却ドラム（１）に溶融スラグを供給する樋（２）を備え、ドラム面（１００）に付着して冷却されたスラグが、横型冷却ドラム（１）の回転に伴い、ドラム面（１００）から剥離して一方向に排出されるようにしたことを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項２】
樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設け、溶融スラグが樋（２）の先端部からドラム面（１００）に直接供給され、ドラム面（１００）に付着するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項３】
樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設けるとともに、樋（２）とドラム面（１００）とによりスラグ液溜まり部（Ａ）を形成し、横型冷却ドラム（１）の回転に伴い、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグがドラム面（１００）に付着して持ち出されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項４】
横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール（３）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項５】
樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設けるとともに、横型冷却ドラム（１）の上方に堰（４）を設け、該堰（４）とドラム面（１００）と樋（２）とによりスラグ液溜まり部（Ａ）を形成し、堰（４）と横型冷却ドラム（１）間には、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグが押し出される開口（５）を有することを特徴とする請求項１に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項６】
堰（４）が、下部外周面が反スラグ液溜まり部（Ａ）方向に回転する回転方向を有する冷却ドラム（４x）からなることを特徴とする請求項５に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項７】
スラグ液溜まり部（Ａ）内に流体を吹き込むための流体供給手段（６）を有することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項８】
横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）から剥離したスラグを冷却するための冷却手段（７）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の冷却処理装置を用い、溶融スラグを冷却処理することを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１０】
展伸ロール（３）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］が２以上の溶融スラグを処理対象とし、ドラム面（１００）に付着した溶融スラグを展伸ロール（３）により圧延してドラム幅方向に展伸させることを特徴とする請求項９に記載の溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１１】
堰（４）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、開口（５）からスラグが押し出されることを特徴とする請求項９に記載の溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１２】
開口（５）から厚さ５ｍｍ以上の板状のスラグが押し出されることを特徴とする請求項１１に記載の溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１３】
スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグに粉体を添加することを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１４】
スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグ中に流体を吹き込むことを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１５】
下記（ｉ）〜（iv）のうちの少なくとも１つの熱回収を行うことを特徴とする請求項９〜１４のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理方法。
（ｉ）横型冷却ドラム（１）の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（ii）堰（４）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、堰（４）の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（iii）横型冷却ドラム（１）で冷却されたスラグを、さらに冷媒と接触させ冷却し、該冷媒から熱回収を行う。
（iv）スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグ中に流体を吹き込む場合、吹き込まれた流体を回収し、該流体から熱回収を行う。
【請求項１６】
請求項９〜１５のいずれかに記載の冷却処理方法で冷却され、凝固したスラグを破砕処理または／および磨砕処理して粒状のスラグ製品を得ることを特徴とするスラグ製品の製造方法。
【請求項１】
外周のドラム面（１００）に溶融スラグを付着させて冷却する、回転可能な単一の横型冷却ドラム（１）と、該横型冷却ドラム（１）に溶融スラグを供給する樋（２）を備え、ドラム面（１００）に付着して冷却されたスラグが、横型冷却ドラム（１）の回転に伴い、ドラム面（１００）から剥離して一方向に排出されるようにしたことを特徴とする溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項２】
樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設け、溶融スラグが樋（２）の先端部からドラム面（１００）に直接供給され、ドラム面（１００）に付着するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項３】
樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設けるとともに、樋（２）とドラム面（１００）とによりスラグ液溜まり部（Ａ）を形成し、横型冷却ドラム（１）の回転に伴い、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグがドラム面（１００）に付着して持ち出されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項４】
横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に付着した溶融スラグを圧延してドラム幅方向に展伸させるための展伸ロール（３）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項５】
樋（２）を、その先端部が横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）に接するか若しくは近接するように設けるとともに、横型冷却ドラム（１）の上方に堰（４）を設け、該堰（４）とドラム面（１００）と樋（２）とによりスラグ液溜まり部（Ａ）を形成し、堰（４）と横型冷却ドラム（１）間には、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグが押し出される開口（５）を有することを特徴とする請求項１に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項６】
堰（４）が、下部外周面が反スラグ液溜まり部（Ａ）方向に回転する回転方向を有する冷却ドラム（４x）からなることを特徴とする請求項５に記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項７】
スラグ液溜まり部（Ａ）内に流体を吹き込むための流体供給手段（６）を有することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項８】
横型冷却ドラム（１）のドラム面（１００）から剥離したスラグを冷却するための冷却手段（７）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の冷却処理装置を用い、溶融スラグを冷却処理することを特徴とする溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１０】
展伸ロール（３）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ塩基度［質量比：％ＣａＯ／％ＳｉＯ２］が２以上の溶融スラグを処理対象とし、ドラム面（１００）に付着した溶融スラグを展伸ロール（３）により圧延してドラム幅方向に展伸させることを特徴とする請求項９に記載の溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１１】
堰（４）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、開口（５）からスラグが押し出されることを特徴とする請求項９に記載の溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１２】
開口（５）から厚さ５ｍｍ以上の板状のスラグが押し出されることを特徴とする請求項１１に記載の溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１３】
スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグに粉体を添加することを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１４】
スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理方法であって、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグ中に流体を吹き込むことを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理方法。
【請求項１５】
下記（ｉ）〜（iv）のうちの少なくとも１つの熱回収を行うことを特徴とする請求項９〜１４のいずれかに記載の溶融スラグの冷却処理方法。
（ｉ）横型冷却ドラム（１）の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（ii）堰（４）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、堰（４）の内部を通過する冷媒から熱回収を行う。
（iii）横型冷却ドラム（１）で冷却されたスラグを、さらに冷媒と接触させ冷却し、該冷媒から熱回収を行う。
（iv）スラグ液溜まり部（Ａ）を有する冷却処理装置を用いた溶融スラグの冷却処理において、スラグ液溜まり部（Ａ）内の溶融スラグ中に流体を吹き込む場合、吹き込まれた流体を回収し、該流体から熱回収を行う。
【請求項１６】
請求項９〜１５のいずれかに記載の冷却処理方法で冷却され、凝固したスラグを破砕処理または／および磨砕処理して粒状のスラグ製品を得ることを特徴とするスラグ製品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−２２７４９７（Ｐ２００９−２２７４９７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２６９２（Ｐ２００８−７２６９２）
【出願日】平成２０年３月２０日（２００８．３．２０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２０日（２００８．３．２０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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