JP2005087790A - 分級装置および分級方法ならびに粉砕設備および粉砕方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属成分を含み、その金属成分が残余の成分に付着している原料から、金属成分を除去することができる分級装置および方法、ならびに粉砕装置の前段で金属成分を除去できる粉砕設備および方法を提供する。
【解決手段】 ミルの前段の分級機１は、中空の容器２が透孔１３を有する仕切部材３によって仕切られ、上部空間１０に高炉水砕スラグが投入され、下部空間１１に分級空気が供給される。高炉水砕スラグは、分級空気によって下方から吹き上げられ、鉄粒は、仕切部材３上に滞留し、滞留成分排出管２０から排出され、純スラグは、上方へ吹き上げられ、吹上成分排出管２２から排出される。このようにして鉄粒を、純スラグから分級除去することができる。そして純スラグが、ミルに供給されて投入される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原料を分級する分級装置および方法、ならびに原料を粉砕する粉砕装置および方法に関する。

高炉水砕スラグを原料して利用する場合、この高炉水砕スラグを竪型ミルを用いて粉砕して利用している。竪型ミルは、テーブルライナと粉砕ローラとによって、原料を弾発的に圧縮して粉砕する。この竪型ミルで、原料として高炉水砕スラグを粉砕する場合、高炉水砕スラグに含まれる鉄粒がテーブルライナ上に滞留し、テーブルライナおよび粉砕ローラを摩耗させてしまう。

このような摩耗を防止するために鉄粒を除去することができる技術として、テーブルライナの周囲に噴出させる気体の流速を小さくしたシュートを設ける竪型ミルが知られている。この竪型ミルでは、原料を吹き上げて排出するためにテーブルライナの周囲に設けられる気体噴出用の噴出口からの気体の噴出流速を、周方向の一部で小さくし、この部分にシュートを設けて、鉄粒を回収できるように構成されている。これによってテーブルライナを登りきった鉄粒が、噴出される気体では吹き上げられずにテーブルライナ上に逆戻りすることを防止し、テーブルライナ上に滞留することを防止している（たとえば特許文献１参照）。

また鉄粒を除去することができる他の技術として、テーブルライナ上から半径方向外方に延びる永久磁石片を設け、その永久磁石片を覆うようにして、半径方向外方へ移動可能に、無端状の搬送体を設ける竪型ミルが知られている。この竪型ミルでは、テーブルライナ上にある鉄粒を、永久磁石片の磁気吸引力によって搬送体表面に付着させ、半径方向外方へ移動させる。永久磁石片よりも外方へ移動されると、鉄粒は搬送体から離脱され、下方に落下する。このようにして鉄粒を回収している（たとえば特許文献２参照）。

また鉄粒を除去することができる他の技術として、竪型ミルを備え、原料を竪型ミルに一旦供給し、粉砕後、再び竪型ミルに戻す循環路を形成し、循環路にマグネットセパレータを設ける粉砕装置が知られている。この粉砕装置では、マグネットセパレータに供給された原料が、永久磁石片の周囲を移動する通路を形成し、この通路の永久磁石片が配置される位置と、永久磁石片が配置されない位置とから、それぞれ延びるように排出路を形成し、鉄粒だけを永久磁石片が配置されない位置まで移動させて、回収している（たとえば特許文献３参照）。

実用新案登録第２５０２０９９号公報 特開昭６２−２３４５０号公報 特開昭６２−５７６５８号公報

前記特許文献１〜３に示される技術では、いずれも、鉄粒が竪型ミルに供給された後、鉄粒を除去している。このように鉄粒が、一旦、竪型ミルに供給される構成では、その鉄粒を回収できたとしても、竪型ミルにおけるテーブルライナおよび粉砕ローラの鉄粒による摩耗を生じてしまう。したがって竪型ミルに供給される前に、原料から鉄粒などの比重の大きい成分を除去できる技術が望まれている。

たとえば特許文献３に示されるマグネットセパレータを、循環路ではなく、竪型ミルの前段に設けることが容易に考えられるが、たとえば原料が水分を含有するなどして、付着性が強く、摩耗性が高い場合には、付着および摩耗が激しく寿命が短くなり、また原料層厚が含有量に比して厚いため鉄粒を十分除去することができない。またベルトコンベアのプーリに永久磁石片を設ける装置なども考えられるが、この場合も同様の理由、さらにはベルト上での磁気吸引力が弱くなってしまい、鉄粒を除去することができない。

本発明の目的は、比重の小さい成分および比重の大きい成分を含む原料から、金属成分を除去することができる分級装置および方法、ならびに粉砕装置の前段で金属成分を除去できる粉砕設備および方法を提供することである。

本発明は、中空の容器と、
複数の透孔が形成され、容器を上下に仕切り、上部空間および下部空間を形成する仕切部材と、
吹上用気体を供給する気体供給手段とを含み、
容器には、
上部空間に開口し、比重の小さい成分および比重の大きい成分を含む原料が供給される投入口と、
上部空間における下層領域に開口し、原料のうち仕切部材上に滞留する成分を排出する滞留成分排出口と、
上部空間における上層領域に開口し、原料のうち吹き上げられる成分を排出する吹上成分排出口と、
下部空間に開口し、吹上用気体が供給される気体導入口とが形成され、
気体供給手段は、吹上用気体が、仕切部材の各透孔を介して下部空間から上部空間に噴出し、上部空間において、比重の大きい成分を下層領域で流動化して滞留させ、比重の小さい成分を上層領域に吹き上げるように、吹上用気体を下部空間に供給することを特徴とする分級装置である。

本発明に従えば、中空の容器が仕切部材によって仕切られて、上部空間と下部空間とが形成される。上部空間には、投入口から原料が投入され、下部空間には、気体供給手段から気体導入口を介して吹上用気体が供給される。下部空間に供給された吹上用気体は、仕切部材に形成される透孔を通過して上部空間に噴出される。吹上用気体は、上部空間において、比重の大きい成分を下層領域で流動化して滞留させ、比重の小さい成分を上層領域に吹き上げるように、供給されており、金属成分などの比重の大きい成分は、仕切部材上に滞留し、残余の比重の小さい成分は、上方へ吹き上げられる。仕切部材上に滞留する比重の大きい成分は、滞留成分排出口から排出され、吹き上げられる比重の小さい成分は、吹上成分排出口から排出される。

また本発明は、中空の容器を、複数の透孔を有する仕切部材で上下に仕切り、上部空間および下部空間を形成し、
上部空間に、比重の小さい成分および比重の大きい成分を含む原料を投入し、
下部空間に吹上用気体を導入して仕切部材の各透孔を介して上部空間に噴出させ、その吹上用気体によって、上部空間において、比重の大きい成分を下層領域で流動化して滞留させ、比重の小さい成分を上層領域に吹き上げ、
原料のうち吹上用気体によって吹き上げられる比重の小さい成分を上部空間の上層領域から外部に排出し、原料のうち仕切部材上に滞留する比重の大きい成分を上部空間の下層領域から外部に排出することを特徴とする分級方法である。

本発明に従えば、中空の容器を仕切部材によって仕切り、上部空間と下部空間とを形成する。上部空間には、原料を投入し、下部空間には、吹上用気体を供給する。下部空間に供給した吹上用気体は、仕切部材に形成される透孔を通過して上部空間に噴出される。吹上用気体は、上部空間において、比重の大きい成分を下層領域で流動化して滞留させ、比重の小さい成分を上層領域に吹き上げるように供給する。これによって、金属成分などの比重の大きい成分は、仕切部材上に滞留し、残余の比重の小さい成分は、上方へ吹き上げられる。仕切部材上に滞留する比重の大きい成分は、滞留成分排出口から排出され、吹き上げられる比重の小さい成分は、吹上成分排出口から排出される。

また本発明は、原料を粉砕するための粉砕装置と、
粉砕装置の前段に設けられて、原料に気体を吹き込むことによって、比重の小さい成分と、比重の大きい成分とに分級し、比重の大きい成分を除去する分級装置とを含むことを特徴とする粉砕設備である。

本発明に従えば、粉砕装置の前段には分級装置が設けられる。分級装置は、原料に気体を吹き込むことによって、比重の小さい成分と、比重の大きい成分とに分級し、比重の大きい成分を除去している。これによって粉砕装置には、比重の大きい成分が除去された原料が供給される。原料に、たとえば金属成分などの比重の大きな成分が含まれていると、その成分が粉砕装置内に滞留し、粉砕装置の構成部材の摩耗を進行してしまうが、このような成分を前段で除去することができる。

また本発明は、原料に気体を吹き込むことによって、比重の小さい成分と、比重の大きい成分とに分級し、原料から比重の大きい成分を除去し、
比重の大きな成分を除去した原料を粉砕装置に供給して粉砕することを特徴とする粉砕方法である。

本発明に従えば、原料に気体を吹き込むことによって、比重の小さい成分と、比重の大きい成分とに分級し、比重の大きい成分を除去する。そして比重の大きい成分を除去した原料を、粉砕装置に供給して粉砕する。原料に、たとえば金属成分などの比重の大きな成分が含まれていると、その成分が粉砕装置内に滞留し、粉砕装置の構成部材の摩耗を進行してしまうが、このような成分を前段で除去することができる。

請求項１および２記載の本発明によれば、比重の大きい成分を、仕切部材上に滞留させ、残余の比重の小さい成分を、上方へ吹き上げるようにして、原料を分級することができる。したがって、金属成分などの比重の大きい成分を、残余の成分から分級除去することができる。さらに原料が水分などを含有する付着性の高い原料であっても、金属成分などの比重の大きい成分を残余の成分から、効率良くかつ確実に除去することができる。

請求項３および４記載の本発明によれば、粉砕装置の構成部材の摩耗を進行させてしまう、金属成分などの比重の大きい成分を、粉砕装置の前段で除去することができる。したがって、粉砕装置の耐久性を高くするとともに、粉砕装置における粉砕効率を高くすることができる。

図１は、本発明の実施の一形態の分級機１を示す断面図である。分級装置は、供給される原料を、比重の大きい成分と、比重の小さい成分とに分級する装置であり、この分級装置の本体が、分級機１によって構成される。本実施の形態では、分級機１は、比重の大きい成分である金属成分と比重の小さい成分とを含む原料、さらに具体的に述べると、比重の大きい成分である鉄粒と、鉄粒を除く比重の小さい成分である残余の成分（以下「純スラグ」という場合がある）とを含む高炉水砕スラグを、金属成分である鉄粒と、非金属成分である純スラグとに分級するために用いられる。高炉水砕スラグは、高炉から排出された後、水に浸漬または水が散布されるなどして砕かれたスラグであり、通常０．３％〜０．５％、多い場合には１．０％〜２．０％の鉄粒が含まれている。

分級機１は、流動層式の分級機であり、中空の容器２と、容器２を仕切る仕切部材３とを含む。容器２は、筒状の周壁部４の両端部が平板状の端壁部５，６によって塞がれて形成される。周壁部４は、直円筒状の円筒部７と、円筒部７に連なり、円筒部７から遠ざかるにつれて縮径する円錐台状の円錐台部８とを有する。この容器２は、円筒部７が上側に配置されるように、軸線を略鉛直にして設けられる。

仕切部材３は、円板状の部材であり、容器２内の円筒部７と円錐台部８とが連なる境界部付近に設けられる。この仕切部材３は、周縁部が容器２の内表面部に連結されて設けられ、容器２を、上下に仕切れ、容器２に、上部空間１０と、下部空間１１とを形成する。仕切部材３には、厚み方向に貫通する複数の透孔１３が形成されており、上部空間１０と下部空間１１とは、これら透孔１３を介して連通している。

容器２には、下部空間１１に開口する気体導入口１５が形成され、気体導入口１５に管内の空間が連なる導入管１６が設けられる。気体導入口１５には、矢符Ａで示すように、吹上用気体が供給され、これによって下部空間１１に吹上用気体が導入される。吹上用気体は、下部空間１１に導入されると、矢符Ｂで示すように、仕切部材３の各透孔１３を介して下部空間から上部空間１０に噴出する。本実施の形態では、吹上用気体は、加熱された高温の空気、いわゆる熱風であり、以下、この吹上用気体を、分級空気という。

また容器２には、上部空間１０に開口する投入口１７が形成され、投入口１７に管内の空間が連なる原料投入管１８が設けられる。投入口１７には、矢符Ｃで示すように、原料である高炉水砕スラグが供給され、これによって上部空間１０に、高炉水砕スラグが投入される。上部空間１０には、下部空間１１から透孔１３を介して分級空気が噴出されるので、上部空間１０に投入される高炉水砕スラグは、この分級空気によって上方に吹き上げられる作用を受けることになり、流動層が形成される。流動層は、上部空間１０の下層領域１０ａに形成され、その上方はフリーボード部となる。

純スラグの比重は、約２．９であり、鉄粒の比重は、約７．９８であり、このように比重は、大きく差を有している。したがって比重の大きい成分である鉄粒は、上方へ吹き上げられずに、仕切部材３上に流動しながら滞留して、上部空間１０の下層領域１０ａに流動層を形成し、比重の小さい純スラグは、上方のフリーボード部に吹き上げられて、上部空間１０の上層領域１０ｂまで到達する。このようにして鉄粒と、純スラグとに分級される。

実際には、完全に分級できるわけではないが、極めて高い率で分級することができる。たとえば９５％の純スラグと２０％の鉄粒とを純スラグとして取り出し、５％の純スラグと８０％の鉄粒とを鉄粒として取り出すことができる。つまり極微細な鉄粒が純スラグに混ざり、極めて大径の純スラグが鉄粒に混ざって、取り出される。

容器２には、上部空間１０における下層領域１０ａに開口する滞留成分排出口１９が形成され、滞留成分排出口１９に管内の空間が連なる滞留成分排出管２０が設けられる。下層領域１０ａは、仕切部材３付近の領域である。上部空間１０に投入される高炉水砕スラグのうち、分級空気によって吹き上げられずに、仕切部材３上に滞留する成分、したがって前記鉄粒は、矢符Ｄで示すように、滞留成分排出口１９から排出される。

また容器２には、上部空間１０における上層領域１０ｂに開口する吹上成分排出口２１が形成され、吹上成分排出口２１に管内の空間が連なる吹上成分排出管２２が設けられる。上層領域１０ｂは、容器２の上端部に配置される一方の端壁部５付近の領域である。上部空間１０に投入される高炉水砕スラグのうち、分級空気によって吹き上げられる成分、したがって前記鉄粒を除く純スラグは、矢符Ｅで示すように、吹上成分排出口２１から排出される。

図２は、分級機１を備える鉄粒除去装置３０を示す系統図である。鉄粒除去装置３０は、前記分級機１と、捕集サイクロン３１とを含む。分級機１には、原料供給装置３３によって、スラグが供給される。原料供給装置３３は、高炉から排出されて原料ホッパ３４に投入され、一時的に貯留されるスラグを、ベルトコンベアなどの原料搬送路３５によって搬送して、原料を供給する定量供給機である。本実施の形態では、１２０ｔ／ｈの供給流量で、スラグが供給される。

分級機１の原料投入管１８には、ロータリフィーダから成る分級機供給フィーダ３６が設けられている。ロータリフィーダは、ロータリバルブとも呼ばれ、空気などの気体の通過を防止して、スラグなどの固体を通過させることができる。原料供給装置３０からの原料は、分級機供給フィーダ３６を介して、原料投入管１８から分級機１に供給される。

捕集サイクロン３１は、気体成分と固体成分とが混合される混合気体から、遠心力を利用して固体成分を分離、捕集する装置である。この捕集サイクロン３１には、分級機１の吹上成分排出管２２に接続される吹上成分搬送路３７によって、分級機１から排出される純スラグが供給される。分級機１において、純スラグは、分級空気として利用された空気と混合された状態で、吹上成分排出管２２から排出されるので、この混合気体を捕集サイクロン３１に供給し、純スラグを空気から分離して捕集する。

捕集サイクロン３１で捕集された純スラグは、ロータリフィーダから成るサイクロン排出フィーダ３８が介在されるスラグ搬送路３９に排出され、搬送される。また前述したように分級機１では、鉄粒を除去して回収することができる。分級機１の滞留成分排出管２０には、ロータリフィーダから成る分級機排出フィーダ４５が設けられており、分級機１で除去、回収される鉄粒は、分級機排出フィーダ４５を介して、滞留成分排出管２０から排出され、搬送される。このように鉄粒除去装置３０を用いることによって、高炉水砕スラグを、鉄粒と純スラグとに分級し、それぞれ個別に取り出すことができる。

分級機１と捕集サイクロン３１との間には、循環ファン４１が介在される除去装置熱風循環路４０が設けられている。捕集サイクロン３１で純スラグが除去された空気は、捕集サイクロン３１から排出されると、循環ファン４１の動力によって、除去装置熱風循環路４０を介して、吹上用気体導入口１５から分級機１に分級空気として戻される。このように分級機１と捕集サイクロン３１との間では、分級空気として利用される空気が循環される。

原料に分級空気を吹き込んだとき、その分級空気の上部空間１０における流速（以下「分級流速」という）ｖが流動化速度ｖ１以上であると、原料が流動化し、流動層が形成される。分級流速ｖが、流動化速度ｖ１よりも大きい気泡発生速度ｖ２以上になると、流動層内に気泡が発生し、不均一な流動状態となるが、流動化速度ｖ１以上かつ気泡発生速度ｖ２未満であれば、粒子が均一に分散する良好な均一流動化状態を得ることができる。分級流速ｖが、気泡発生速度ｖ２よりもさらに大きい終末速度ｖ３以上になると、全ての粒子が分級空気によって搬送されてしまい、流動層が消滅してしまう。

ここで粒子は、原料を構成する鉄粒および純スラグの総称である。流動化速度ｖ１、気泡発生速度ｖ２および終末速度ｖ３は、粒子の比重にそれぞれ依存しており、比重が大きくなるほど大きくなり、比重が小さくなるほど小さくなる。したがって分級流速ｖが、純スラグの終末速度ｖ３以上であるとともに、鉄粒の流動化速度ｖ１以上かつ終末速度ｖ３未満になるように、分級機１に分級空気を供給する。これによって、原料を純スラグと鉄粒とに分級することができる。

本実施の形態では、前述のように循環される分級空気の循環流量は、たとえば約７００ｍ^３／ｍｉｎであり、分級機１における流動層部つまり、仕切部材３上の層である上部空間１０における分級流速ｖは、たとえば１５ｍ／ｓである。この程度の空気を高炉水砕スラグに吹き込むことによって、分級流速ｖが、原料に対して前述のような分級を可能にする流速となり、たとえば粒径が約３ｍｍ以下の純スラグを上方へ吹き上げて気体搬送し、粒径が約０．８ｍｍ以上の鉄粒を滞留させることができる。このようにして、前述した比率で、純スラグと鉄粒を分級することができる。

除去装置熱風循環路４０の中途部には、抽気路４２が接続され、介在される抽気弁４３の開度を調節して、循環される空気の一部、たとえば約２０％流量が、抽気される。また除去装置熱風循環路４０の中途部、具体的には、抽気路４２の分岐点よりも下流（分級機）側には、給気路４４が接続される。高温空気供給源である熱風炉３２において、燃料を燃焼して空気を加熱し、その空気が給気路４４によって供給される。高温の空気は、介在される給気弁４５の開度を調節して、たとえば循環される流量の１５％〜２０％流量で供給される。このようにして高温の空気を循環させて、分級機１に供給することができる。分級機１において高炉水砕スラグに吹き込まれる時点での温度は、たとえば３５０℃である。

このような除去装置熱風循環路４０、抽気路４２、抽気弁４３、給気路４４および給気弁４５を含んで、分級空気を供給するための気体供給手段が構成され、供給源としての熱風路３２からの空気を制御しながら、分級機１に供給する。また本体としての分級機１および気体供給手段を含んで分級装置が構成され、本実施の形態では、分級装置は、分離手段としての捕集サイクロン３１を含んで、鉄粒除去装置３０として実施される。

このような鉄粒除去装置３０では、前記流量で、かつ前記流速の分級空気を高炉水砕スラグに吹き込むことによって、たとえば粒径が約３ｍｍ以下の純スラグを上方へ吹き上げて気体搬送し、粒径が約０．８ｍｍ以上の鉄粒を滞留させることができる。このようにして、前述した比率で、純スラグと鉄粒を分級することができる。また前記温度の空気を、前記流速および流量で吹き込むことによって、純スラグを完全に乾燥させてしまうことなく、かつ原料の分級機１への付着を防止して、効率良くかつ確実に鉄粒を除去して、純スラグを得ることができる。

図３は、鉄粒除去装置３０を備える粉砕設備５０を示す系統図である。図３には、鉄粒除去装置３０を、寸法的な比率も無視して簡略化して示す。粉砕設備５０は、原料である高炉スラグを粉砕して、その高炉水砕スラグを粉砕した粒状物を得るための設備である。粉砕設備５０は、前述の鉄粒除去装置３０、熱風路３２および原料供給装置３３に加え、少なくとも粉砕装置であるミル５１を備える。このミル５１は、チューブミルであってもよいが、本実施の形態では、竪型ミルとも呼ばれる竪型ローラミルである。

このミル５１には、鉄粒除去装置３０によって、不要成分が除去された原料、つまり鉄粒が除去され、捕集サイクロン３１で捕集された純スラグが、スラグ搬送路３９によって搬送されて供給される。ミル５１は、供給された純スラグを圧縮して粉砕する。ミル５１では、下部から上方に向けて気体、たとえば高温の空気を吹き上げるように構成されている。このように空気を吹き上げることによって、微細に粉砕された純スラグ粒状物が生成物として、生成物排出管５３から排出される。

空気によって吹き上げられなかった、鉄粒および大径粒の純スラグ粒状物は、要分離処理物として、ロータリフィーダから成るミルフィーダ５５が介在される要処理物排出管５６によって排出される。排出される要分離処理物は、ベルトコンベアおよびバケットコンベアなどによって構成される処理物循環路５７を経て、ロータリフィーダから成るミル循環供給フィーダ５８を介して再びミル５１に供給され、再度ミル５１で粉砕処理される。

処理物循環路５７には、磁選機などとも呼ばれるマグネットセパレータ５９が設けられる。マグネットセパレータ５９は、半円形状の永久磁石片の周囲に、その永久磁石片に臨む部分から永久磁石片に臨まない部分にわたって延びる通路が形成される。そしてのこの通路の永久磁石片に臨む部分から延びて純スラグ排出路が形成され、永久磁石片に臨まない部分から延びて鉄粒排出路が形成される。純スラグ排出路は、ミル５１にロータリフィーダ５８を介して連なっている。また鉄粒排出路は、鉄粒回収ホッパ６０に連なっている。

処理物循環路５７を経て、要分離処理物がマグネットセパレータ５９に導かれると、その要分離処理物は、前記永久磁石片の周囲の通路を、永久磁石片に臨む部分から永久磁石片に臨まない部分にわたって移動する。純スラグは、非磁性材料であるので、永久磁石片の磁気吸引力を受けず、鉄粒排出路に至る前に、純スラグ排出路から排出されて、ミル５１に導かれる。鉄粒は、強磁性材料であるので、永久磁石片の磁気吸引力で吸着されるので、永久磁石片に臨まない部分まで移動し、鉄粒排出路から排出され、鉄粒ホッパ６０に導かれて回収される。

このようにして、要分離処理物を循環させることによって、ミル５１における一度の粉砕および分級処理で微細に粉砕して分級することができなかった純スラグを再度粉砕することができ、純スラグを微細に粉砕することができる。また循環させるときに、マグネットセパレータ５９によって、鉄粒を除去することができ、好適である。

また鉄粒除去装置３０において除去された鉄粒、つまり分級機１の滞留成分排出管２０から排出される鉄粒は、図２に一例を示すように、処理物循環路５７のマグネットセパレータ５９よりも上流側の位置に供給され、ミル５１から排出される鉄粒および大径粒の純スラグ粒状物とともに、要分離処理物として、マグネットセパレータ５９を経て、鉄粒が除去され、残余の純スラグがミル５１に供給される。このように鉄粒除去装置３０とミル５１とを組合せることによって、鉄粒を除去しながら、純スラグを微細に粉砕することができる。

粉砕装置５０には、バグフィルタ６２が設けられている。バグフィルタ６２は、気体成分と固体成分とが混合される混合気体から、ろ布を用いて固体成分を濾し取り、捕集する装置である。このバグフィルタ６２には、生成物排出管５３によって、ミル５１から排出される生成物、つまり微細な純スラグ粒状物が供給される。ミル５１において、生成物は、その生成物を吹き上げるために利用された空気と混合された状態で、生成物排出管５３から排出されるので、この混合気体をバグフィルタ６２に供給し、生成物を空気から分離して捕集する。

また鉄粒除去装置３０から、抽気路４２によって抽気される空気が、生成物排出管５３に導かれ、バグフィルタ６２に供給される。バグフィルタ６２は、捕集サイクロン３１よりも、微細な固体成分をも捕集することができる。これによって捕集サイクロン３１で捕集しきれない純スラグ、つまり微細な純スラグ粒状物が、除去装置熱風循環路４０から抽気路４２を経て排出されても、この純スラグ粒状物を、生成物としてバグフィルタ６２で捕集することができる。本発明の実施の他の形態としては、抽気路４２によって抽気される空気が、ミル５１に設けられるセパレータに導かれるうように構成されてもよい。

バグフィルタ６２で捕集された生成物は、ロータリフィーダから成るフィルタ排出フィーダ６５が介在され、バケットエレベータおよび投入ダクトなどによって構成される生成物搬送路６６によって、サイロ６８に搬送されて貯留される。バグフィルタ６２で生成物が除去された残りの空気は、排気ファン７２が介在される排気ダクト７０から、排気ファン７２の動力を利用して煙突７１に導かれ、排出される。

また排気ダクト７０の中途部から分岐して、ミル５１に空気を導くミル熱風循環路７５が形成され、バグフィルタ６２から排出される空気の一部が、ミル５１に戻されて、前述の粉砕した原料を吹き上げるための空気として供給される。このミル熱風循環路７５には、熱風路３２からの高温の空気が供給されており、ミル５１には、高温の空気が一部循環されながら供給される。

図４は、粉砕設備５０を用いて実行される粉砕方法を示すフローチャートである。粉砕方法に従う粉砕手順は、ステップｓ０から開始し、ステップｓ１の鉄粒除去工程に進む。この鉄粒除去工程では、鉄粒除去装置３０の分級機１の上部空間１０に、原料供給装置３３から、高炉水砕スラグを供給するとともに、分級機１の下部空間１１に分級空気を供給して、高炉水砕スラグに下方から吹き込む。この分級空気は、前述のように、一部を熱風炉３２からの空気と交換しながら、除去装置熱風循環路４０によって循環される空気であり、熱風とも呼ばれる高温の空気である。

このように分級機１において、高炉水砕スラグに、下方から高温の分級空気を吹き込むことによって、高炉水砕スラグを下方から吹き上げる。高炉水砕スラグは、鉄粒と、鉄粒を除く純スラグとを含んでおり、比重の小さい成分である純スラグは上部空間１０の上層領域１０ｂに吹き上がり、比重の大きい成分である鉄粒は、上部空間１０の下層領域１０ａに滞留する。

このように鉄粒と純スラグとを、分級機１における上部空間１０の上層領域１０ｂと下層領域１０ａとに振り分け、ステップｓ２の原料取出工程に進む。原料取得工程では、前述のように、純スラグを上層領域１０ｂから空気とともに排出して捕集サイクロン３１に導き、捕集サイクロン３１で純スラグと空気とを分離し、純スラグを捕集して取り出す。また前述のように、鉄粒を滞留成分排出管２０から排出して取り出す。このようなステップｓ１およびｓ２の工程は、本発明の分級方法に従う工程であって、高炉水砕スラグを、鉄粒と純スラグとに分級する。

鉄粒と純スラグを取り出した後、ステップｓ３の粉砕工程に進む。粉砕工程では、鉄粒を除去した原料、つまり純スラグをミル５１に投入し、粉砕する。微細に粉砕された純スラグの粒状物は、生成物としてバグフィルタ６２を経て、サイロ６８に貯留される。一度の粉砕処理で微細に粉砕することができなかった大径粒の純スラグは、処理物循環路５７によって循環され、再度ミル５１に投入され、再度粉砕される。このようにして微細になるまで粉砕処理して、微細に粉砕された純スラグ粒状物を生成物として取得し、サイロ６８に貯留する。このように純スラグを粉砕し、ステップｓ４に進んで粉砕手順を終了する。

本実施の形態の粉砕装置によれば、ミル５１の前段には分級機１を含む鉄粒除去装置３０が設けられる。分級機１は、高炉水砕スラグに気体を吹き込むことによって、純スラグと、鉄粒とに分級し、鉄粒を除去している。これによってミル５１には、鉄粒が除去された原料として純スラグが供給される。原料に、たとえば金属成分などの比重の大きな成分が含まれていると、その成分がミル５１内に滞留し、ミル５１の構成部材、たとえばテーブルライナおよび粉砕ローラなどの摩耗を進行してしまうが、このような成分を前段で除去することができる。これによってミル５１の耐久性を高くするとともに、ミル５１における粉砕効率を高くすることができる。

このように鉄粒を除去するために、ミル５１の前段に設けられる分級機１は、中空の容器２が仕切部材３によって仕切られて、上部空間１０と下部空間１１とが形成される。上部空間１０には、高炉水砕スラグが投入され、下部空間１１には、分級空気が供給される。下部空間１１に供給された分級空気は、仕切部材３に形成される透孔１３を通過して上部空間１０に噴出され、上部空間１０に投入された仕切部材３上の高炉水砕スラグを上方へ吹き上げる。このとき、鉄粒は、仕切部材３上に滞留し、滞留成分排出管２０から排出され、純スラグは、上方へ吹き上げられ、吹上成分排出管２２から排出される。このようにして鉄粒を、純スラグから分級除去することができる。

さらにこのような成分の分級にあたって、分級空気を利用することによって、高炉水砕スラグのように、水分を含有する付着性の高い原料であっても、この原料を乾燥させ、原料が分級機１に付着してしまうことを防止することができる。これによって鉄粒と純スラグとが分級機に一緒に付着して分級できなくなることを防止し、効率良くかつ確実に分級することができる。さらに詳細に述べると、磁力を利用する装置では、磁力で鉄粒だけを吸着したくても、純スラグが水分による付着力で鉄粒と一緒に付着してしまう問題を生じ、鉄粒を分級除去できなかった高炉水砕スラグに対しても、鉄粒を効率良くかつ確実に分級除去することができる。

さらに分級空気として、単に空気を用いるだけでなく、熱風炉３２からの高温の空気を用いることによって、水分を除去しやすくしているが、水分を完全に除去するのではなく、原料が分級機１に付着することを防止可能であり、かつできるだけ水分を保有する状態まで、水分を除去している。これによって後段のミル５１において純スラグを粉砕するにあたって、純スラグをテーブルライナと粉砕ローラとの間への噛み込みを良好に保ち、安定かつ効率の高い粉砕処理を達成することができる。またこのように完全に乾燥させるのではなく、いわば温める程度であるので、ミル５１に空気を送るために用いる熱風炉３２と共用することができる。

しかもこの熱風炉３２からの空気を分級機１で一度用いて廃棄するのではなく、前述のように除去装置熱風循環路４０で循環させて利用することによって、エネルギの消費量を抑制することができる。さらに循環される空気の一部を、熱風炉３２からの空気と交換することによって、一定の温度の空気を安定して分級機１に供給することができる。

さらに流動層式の分級機１を用いることによって、機械的な可動部のないシンプルな構成の分級機とし、しかも比重差を利用する分級であり、機械的な篩いなどのように、機械的操作をするものではなく、耐摩耗対策および付着対策などを、不要、または施したとしても極めて容易な対策で済むようにすることができる。これによって耐摩耗対策および付着対策を施すことによる分級効果の低下もなく、前述のように高い分級効率を達成することができる。

さらに流動式の分級機１で高炉水砕スラグに吹き込む空気の量を調整することによって、分級粒度、分級率を容易に調整することができ、調整が容易である。さらに前記１２０ｔ／ｈ程度の処理能力を有する分級機では、容器の外径が約１．０ｍ程度、高さが約３．２ｍ程度と、コンパクトなサイズとして、低コストで実現することができる。

またミル５１において、微細に粉砕できなかった純スラグを、処理物循環路５７で循環させることによって、再度粉砕処理して微細に粉砕することができる。純スラグを循環させるにあたって、中途部でマグネットセパレータ５９で、鉄粒を除去する。これによって鉄粒除去装置３０によって、鉄粒を完全に除去できずに、ミル５１に供給される純スラグに鉄粒が含まれていても、その鉄粒を除去することができる。またさらに、鉄粒除去装置３０で除去した鉄粒を、この処理物循環路５７に導くことによって、鉄粒除去装置３０で鉄粒とともに除去されてしまった純スラグを、ミル５１に与えることが可能になる。

しかもマグネットセパレータ５９に戻される量は、少量であり、マグネットセパレータ５９を小型にすることができる。しかも極めて大径の純スラグが導かれることはなく、付着の問題もなく、鉄粒を確実に分離できる。

前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば例示した数値が一例に過ぎないことは言うまでもない。またたとえば分級機１およびこれを備える鉄粒除去装置３０は、気体を吹き込むことによって、分級する装置であればよく、同様の効果を達成することができる。また粉砕設備５０の構成も、他の粉砕装置を用いる構成であってもよい。

また原料は、高炉水砕スラグに限定されることはなく、たとえば他のセメント原料などであってもよい。鉄粒以外の金属成分を含む原料から、金属成分を分級除去した後、粉砕するようにしてもよい。

本発明の実施の一形態の分級機１を示す断面図である。 分級機１を備える鉄粒除去装置３０を示す系統図である。 鉄粒除去装置３０を備える粉砕設備５０を示す系統図である。 粉砕設備５０を用いて実行される粉砕方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 分級機
２ 容器
３ 仕切部材
１０ 上部空間
１１ 下部空間
１３ 透孔
３０ 原料供給装置
３１ 捕集サイクロン
３２ 熱風炉
４０ 除去装置熱風循環路
５０ 粉砕設備
５１ ミル
６２ バグフィルタ
６８ サイロ

Claims (4)

1. 中空の容器と、
   複数の透孔が形成され、容器を上下に仕切り、上部空間および下部空間を形成する仕切部材と、
   吹上用気体を供給する気体供給手段とを含み、
   容器には、
   上部空間に開口し、比重の小さい成分および比重の大きい成分を含む原料が供給される投入口と、
   上部空間における下層領域に開口し、原料のうち仕切部材上に滞留する成分を排出する滞留成分排出口と、
   上部空間における上層領域に開口し、原料のうち吹き上げられる成分を排出する吹上成分排出口と、
   下部空間に開口し、吹上用気体が供給される気体導入口とが形成され、
   気体供給手段は、吹上用気体が、仕切部材の各透孔を介して下部空間から上部空間に噴出し、上部空間において、比重の大きい成分を下層領域で流動化して滞留させ、比重の小さい成分を上層領域に吹き上げるように、吹上用気体を下部空間に供給することを特徴とする分級装置。
2. 中空の容器を、複数の透孔を有する仕切部材で上下に仕切り、上部空間および下部空間を形成し、
   上部空間に、比重の小さい成分および比重の大きい成分を含む原料を投入し、
   下部空間に吹上用気体を導入して仕切部材の各透孔を介して上部空間に噴出させ、その吹上用気体によって、上部空間において、比重の大きい成分を下層領域で流動化して滞留させ、比重の小さい成分を上層領域に吹き上げ、
   原料のうち吹上用気体によって吹き上げられる比重の小さい成分を上部空間の上層領域から外部に排出し、原料のうち仕切部材上に滞留する比重の大きい成分を上部空間の下層領域から外部に排出することを特徴とする分級方法。
3. 原料を粉砕するための粉砕装置と、
   粉砕装置の前段に設けられて、原料に気体を吹き込むことによって、比重の小さい成分と、比重の大きい成分とに分級し、比重の大きい成分を除去する分級装置とを含むことを特徴とする粉砕設備。
4. 原料に気体を吹き込むことによって、比重の小さい成分と、比重の大きい成分とに分級し、原料から比重の大きい成分を除去し、
   比重の大きな成分を除去した原料を粉砕装置に供給して粉砕することを特徴とする粉砕方法。

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