特許ウォッチ

公開番号2024075096
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-03
出願番号2022186293
出願日2022-11-22
発明の名称使用済み高炉樋耐火物の処理方法および設備並びに高炉樋耐火物のリサイクル材の製造方法
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人
主分類B09B 3/30 20220101AFI20240527BHJP(固体廃棄物の処理;汚染土壌の再生)
要約【課題】高炉樋の使用済み耐火物をSL材、ML材、スラグなどに精度良く且つ効率的に分離することができ、使用済み高炉樋耐火物から高純度のSL材、ML材を効率的に回収する。
【解決手段】高炉樋の使用済み耐火物を破砕する破砕工程Aと、破砕された使用済み耐火物を磁力選別して金属鉄分を回収する磁選工程Bと、磁選後の使用済み耐火物を粗粒材x_Lと中粒材x_Mと細粒材x_Sに分級する分級工程Cと、分級されて粗粒材x_Lと中粒材x_Mを、それぞれ別々にエアテーブル式密度分離装置で高密度材y_HDと中密度材y_MDと低密度材y_LDに分離する密度分離工程D1,D2とを備え、この密度分離工程D1,D2でそれぞれ分離された高密度材y_HDをML材として回収し、同じく中密度材y_MDをSL材として回収する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
使用済み高炉樋耐火物を破砕する破砕工程（Ａ）と、
該破砕工程（Ａ）で破砕された使用済み高炉樋耐火物を磁力選別し、磁着物である金属鉄分を回収する磁力選別工程（Ｂ）と、
該磁力選別工程（Ｂ）を経た非磁着物である使用済み高炉樋耐火物を、粗粒材ｘ
Ｌ
と中粒材ｘ
Ｍ
と細粒材ｘ
Ｓ
に分級する分級工程（Ｃ）と、
該分級工程（Ｃ）で得られた粗粒材ｘ
Ｌ
と中粒材ｘ
Ｍ
を、それぞれエアテーブル式密度分離装置を用いて高密度材ｙ
ＨＤ
と中密度材ｙ
ＭＤ
と低密度材ｙ
ＬＤ
に分離する密度分離工程（Ｄ1），（Ｄ2）を備え、
該密度分離工程（Ｄ1），（Ｄ2）でそれぞれ分離された高密度材ｙ
ＨＤ
をＡｌ
２
Ｏ
３
を主成分とするメタルライン材として回収し、同じく中密度材ｙ
ＭＤ
をＳｉＣを主成分とするスラグライン材として回収することを特徴とする使用済み高炉樋耐火物の処理方法。
続きを表示（約 3,800 文字）【請求項２】
密度分離工程（Ｄ1），（Ｄ2）で用いられるエアテーブル式密度分離装置は、密度分離される材料が投入されるデッキ（５）を有し、
該デッキ（５）は、デッキ長手方向の一端側が材料投入部（１１）、他端側が材料払出し部（１２）を構成し、デッキ面（５０）の両側にデッキ長手方向に沿った側壁部（５１），（５２）を有し、
デッキ面（５０）は、材料投入部（１１）から材料払出し部（１２）に向かって下向きに傾斜するとともに、デッキ幅方向で傾斜し、
デッキ幅方向で傾斜した材料払出し部（１２）のうち、傾斜方向で高い側が高密度材払出し部（１２０）を、傾斜方向で低い側が低密度材払出し部（１２２）を、傾斜方向でそれらの中間が中密度材払出し部（１２１）をそれぞれ構成し、
デッキ面（５０）上に、デッキ長手方向での材料流れを一時的に滞留させるための邪魔板（６）がデッキ幅方向に沿って設けられ、
該邪魔板（６）の両端部（６１），（６２）のうち、デッキ幅方向で傾斜したデッキ面（５０）の高い側の端部（６１）と、一方の側壁部（５１）との間には、材料が通過できる隙間（１３）が形成され、デッキ幅方向で傾斜したデッキ面（５０）の低い側の端部（６２）は、他方の側壁部（５２）に接し若しくは近接するとともに、デッキ面（５０）からの高さが他の邪魔板部分よりも低くなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み高炉樋耐火物の処理方法。
【請求項３】
邪魔板（６）は、端部（６２）以外の邪魔板部分のデッキ面（５０）からの高さが１０～２０ｍｍであり、
邪魔板（６）の端部（６２）は、側壁部（５２）に近いほど高さが低くなるような傾斜状に構成され、その傾斜角度が１５～４５°であることを特徴とする請求項２に記載の使用済み高炉樋耐火物の処理方法。
【請求項４】
破砕工程（Ａ）では、使用済み高炉樋耐火物を目開きが１０～１２ｍｍの篩を通過する粒径に破砕し、
分級工程（Ｃ）では、目開きが４～７ｍｍの篩のフルイ上を粗粒材ｘ
Ｌ
とし、その篩のフルイ下であって、且つ目開きが１～３ｍｍの篩のフルイ上を中粒材ｘ
Ｍ
とし、その篩のフルイ下を細粒材ｘ
Ｓ
とすることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の使用済み高炉樋耐火物の処理方法。
【請求項５】
使用済み高炉樋耐火物を破砕する破砕装置（１）と、
該破砕装置（１）で破砕された使用済み高炉樋耐火物を磁力選別し、磁着物である金属鉄分を回収する磁力選別装置（２）と、
該磁力選別装置（２）による磁力選別を経た非磁着物である使用済み高炉樋耐火物を、粗粒材ｘ
Ｌ
と中粒材ｘ
Ｍ
と細粒材ｘ
Ｓ
に分級する分級装置（３）と、
該分級装置（３）で得られた粗粒材ｘ
Ｌ
と中粒材ｘ
Ｍ
を、それぞれ高密度材ｙ
ＨＤ
と中密度材ｙ
ＭＤ
と低密度材ｙ
ＬＤ
に分離するエアテーブル式密度分離装置（４
Ｄ１
），（４
Ｄ２
）を備え、
該エアテーブル式密度分離装置（４
Ｄ１
），（４
Ｄ２
）でそれぞれ分離された高密度材ｙ
ＨＤ
をＡｌ
２
Ｏ
３
を主成分とするメタルライン材として回収し、同じく中密度材ｙ
ＭＤ
をＳｉＣを主成分とするスラグライン材として回収するようにしたことを特徴とする使用済み高炉樋耐火物の処理設備。
【請求項６】
エアテーブル式密度分離装置（４
Ｄ１
），（４
Ｄ２
）は、密度分離される材料が投入されるデッキ（５）を有し、
該デッキ（５）は、デッキ長手方向の一端側が材料投入部（１１）、他端側が材料払出し部（１２）を構成し、デッキ面（５０）の両側にデッキ長手方向に沿った側壁部（５１），（５２）を有し、
デッキ面（５０）は、材料投入部（１１）から材料払出し部（１２）に向かって下向きに傾斜するとともに、デッキ幅方向で傾斜し、
デッキ幅方向で傾斜した材料払出し部（１２）のうち、傾斜方向で高い側が高密度材払出し部（１２０）を、傾斜方向で低い側が低密度材払出し部（１２２）を、傾斜方向でそれらの中間が中密度材払出し部（１２１）をそれぞれ構成し、
デッキ面（５０）上に、デッキ長手方向での材料流れを一時的に滞留させるための邪魔板（６）がデッキ幅方向に沿って設けられ、
該邪魔板（６）の両端部（６１），（６２）のうち、デッキ幅方向で傾斜したデッキ面（５０）の高い側の端部（６１）と、一方の側壁部（５１）との間には、材料が通過できる隙間（１３）が形成され、デッキ幅方向で傾斜したデッキ面（５０）の低い側の端部（６２）は、他方の側壁部（５２）に接し若しくは近接するとともに、デッキ面（５０）からの高さが他の邪魔板部分よりも低くなるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の使用済み高炉樋耐火物の処理設備。
【請求項７】
邪魔板（６）は、端部（６２）以外の邪魔板部分のデッキ面（５０）からの高さが１０～２０ｍｍであり、
邪魔板（６）の端部（６２）は、側壁部（５２）に近いほど高さが低くなるような傾斜状に構成され、その傾斜角度が１５～４５°であることを特徴とする請求項６に記載の使用済み高炉樋耐火物の処理設備。
【請求項８】
破砕装置（１）は、使用済み高炉樋耐火物を目開きが１０～１２ｍｍの篩を通過する粒径に破砕する破砕手段を有し、
分級装置（３）は、目開きが４～７ｍｍの篩と目開きが１～３ｍｍの篩を備え、目開きが４～７ｍｍの篩のフルイ上が粗粒材ｘ
Ｌ
となり、その篩のフルイ下であって、且つ目開きが１～３ｍｍの篩のフルイ上が中粒材ｘ
Ｍ
となり、その篩のフルイ下が細粒材ｘ
Ｓ
となることを特徴とする請求項５～７のいずれかに記載の使用済み高炉樋耐火物の処理設備。
【請求項９】
使用済み高炉樋耐火物を破砕する破砕工程（Ａ）と、
該破砕工程（Ａ）で破砕された使用済み高炉樋耐火物を磁力選別し、磁着物である金属鉄分を回収する磁力選別工程（Ｂ）と、
該磁力選別工程（Ｂ）を経た非磁着物である使用済み高炉樋耐火物を、粗粒材ｘ
Ｌ
と中粒材ｘ
Ｍ
と細粒材ｘ
Ｓ
に分級する分級工程（Ｃ）と、
該分級工程（Ｃ）で得られた粗粒材ｘ
Ｌ
と中粒材ｘ
Ｍ
を、それぞれエアテーブル式密度分離装置を用いて高密度材ｙ
ＨＤ
と中密度材ｙ
ＭＤ
と低密度材ｙ
ＬＤ
に分離する密度分離工程（Ｄ1），（Ｄ2）を備え、
該密度分離工程（Ｄ1），（Ｄ2）でそれぞれ分離された高密度材ｙ
ＨＤ
をＡｌ
２
Ｏ
３
を主成分とするメタルライン材のリサイクル材として回収し、同じく中密度材ｙ
ＭＤ
をＳｉＣを主成分とするスラグライン材のリサイクル材として回収することを特徴とする高炉樋耐火物のリサイクル材の製造方法。
【請求項１０】
密度分離工程（Ｄ1），（Ｄ2）で用いられるエアテーブル式密度分離装置は、密度分離される材料が投入されるデッキ（５）を有し、
該デッキ（５）は、デッキ長手方向の一端側が材料投入部（１１）、他端側が材料払出し部（１２）を構成し、デッキ面（５０）の両側にデッキ長手方向に沿った側壁部（５１），（５２）を有し、
デッキ面（５０）は、材料投入部（１１）から材料払出し部（１２）に向かって下向きに傾斜するとともに、デッキ幅方向で傾斜し、
デッキ幅方向で傾斜した材料払出し部（１２）のうち、傾斜方向で高い側が高密度材払出し部（１２０）を、傾斜方向で低い側が低密度材払出し部（１２２）を、傾斜方向でそれらの中間が中密度材払出し部（１２１）をそれぞれ構成し、
デッキ面（５０）上に、デッキ長手方向での材料流れを一時的に滞留させるための邪魔板（６）がデッキ幅方向に沿って設けられ、
該邪魔板（６）の両端部（６１），（６２）のうち、デッキ幅方向で傾斜したデッキ面（５０）の高い側の端部（６１）と、一方の側壁部（５１）との間には、材料が通過できる隙間（１３）が形成され、デッキ幅方向で傾斜したデッキ面（５０）の低い側の端部（６２）は、他方の側壁部（５２）に接し若しくは近接するとともに、デッキ面（５０）からの高さが他の邪魔板部分よりも低くなるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の高炉樋耐火物のリサイクル材の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉樋の使用済み耐火物からリサイクル可能な耐火物成分を分離回収するための処理方法および設備、並びにその処理技術を利用した高炉樋耐火物のリサイクル材の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
製銑工程では溶銑を流すための耐火物製の樋（高炉樋）が用いられており、この高炉樋は溶損による損耗が進むと解体され、使用済み耐火物となる。この使用済み高炉樋耐火物は、いわゆるスラグライン材（ＳｉＣを主成分とする耐火物。以下、説明の便宜上「ＳＬ材」という。）、メタルライン材（Ａｌ
２
Ｏ
３
を主成分とする耐火物。以下、説明の便宜上「ＭＬ材」という。）、スラグ（樋に付着していたスラグ）および金属鉄（樋に付着していた溶銑）が混在したものである。
【０００３】
この使用済み高炉樋耐火物のうち、ＳＬ材とＭＬ材は耐火物としての能力を有する成分に富んだ材料であるため、安定した状態で分離回収し、耐火物原料としてリサイクルすることが望ましい。しかし、分離回収したＳＬ材やＭＬ材にスラグや金属鉄が混入すると耐火物原料としての品位が安定しないため、リサイクル原料として使用することは難しい。したがって、使用済み高炉樋耐火物のリサイクルを行うためには、使用済み高炉樋耐火物をＳＬ材、ＭＬ材、スラグなどに精度良く分離する必要がある。
【０００４】
従来、使用済み耐火物を選別するための様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１、２には、使用済み耐火物を破砕および粒度調整したうえで、磁力選別を複数回繰り返す方法や耐火物の色彩の違いによって選別する方法が記載されている。また、特許文献３には、粉体を流動媒体とした固気流動層を用いて、使用済み耐火物を比重差を利用して選別する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００３－８３６８３号公報
特開２００３－８８８４５号公報
特開２０１６－７７９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、使用済み高炉樋耐火物は、物性が近い材料（成分）が混在することから、特許文献１、２に記載されるような機械的な乾式分離手法では材料毎に分離することは難しい。また、分離しようとする材料は色合いが酷似しているため、色彩の違いによって選別する方法を適用することは困難である。また、特許文献３の密度分離手法は、粒径１０ｍｍ以下程度となった耐火物の選別には不向きであり、発生品の８割程を分離できないという問題点がある。
【０００７】
一方、密度が異なる材料粒子の混合物（粒状混合物）を対象とする材料分離手段として、材料粒子の密度差を利用したエアテーブル式密度分離装置が使用されており、主にリサイクル廃棄物（廃プラなど）の選別技術として広く用いられている。しかし、従来のエアテーブル型密度分離装置を使用して単に使用済み高炉樋耐火物を密度分離するだけでは、使用済み高炉樋耐火物をＳＬ材、ＭＬ材、スラグなどに精度良く分離することができず、高純度のＳＬ材、ＭＬ材を回収することはできない。
【０００８】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、使用済み高炉樋耐火物をＳＬ材、ＭＬ材、スラグなどに精度良く且つ効率的に分離することができ、使用済み高炉樋耐火物から高純度のＳＬ材、ＭＬ材を効率的に回収することができる処理方法および設備を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのような処理技術を利用した高炉樋耐火物のリサイクル材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］使用済み高炉樋耐火物を破砕する破砕工程（Ａ）と、
該破砕工程（Ａ）で破砕された使用済み高炉樋耐火物を磁力選別し、磁着物である金属鉄分を回収する磁力選別工程（Ｂ）と、
該磁力選別工程（Ｂ）を経た非磁着物である使用済み高炉樋耐火物を、粗粒材ｘ
Ｌ
と中粒材ｘ
Ｍ
と細粒材ｘ
Ｓ
に分級する分級工程（Ｃ）と、
該分級工程（Ｃ）で得られた粗粒材ｘ
Ｌ
と中粒材ｘ
Ｍ
を、それぞれエアテーブル式密度分離装置を用いて高密度材ｙ
ＨＤ
と中密度材ｙ
ＭＤ
と低密度材ｙ
ＬＤ
に分離する密度分離工程（Ｄ1），（Ｄ2）を備え、
該密度分離工程（Ｄ1），（Ｄ2）でそれぞれ分離された高密度材ｙ
ＨＤ
をＡｌ
２
Ｏ
３
を主成分とするメタルライン材として回収し、同じく中密度材ｙ
ＭＤ
をＳｉＣを主成分とするスラグライン材として回収することを特徴とする使用済み高炉樋耐火物の処理方法。
【００１０】
［2］上記［1］の処理方法において、密度分離工程（Ｄ1），（Ｄ2）で用いられるエアテーブル式密度分離装置は、密度分離される材料が投入されるデッキ（５）を有し、
該デッキ（５）は、デッキ長手方向の一端側が材料投入部（１１）、他端側が材料払出し部（１２）を構成し、デッキ面（５０）の両側にデッキ長手方向に沿った側壁部（５１），（５２）を有し、
デッキ面（５０）は、材料投入部（１１）から材料払出し部（１２）に向かって下向きに傾斜するとともに、デッキ幅方向で傾斜し、
デッキ幅方向で傾斜した材料払出し部（１２）のうち、傾斜方向で高い側が高密度材払出し部（１２０）を、傾斜方向で低い側が低密度材払出し部（１２２）を、傾斜方向でそれらの中間が中密度材払出し部（１２１）をそれぞれ構成し、
デッキ面（５０）上に、デッキ長手方向での材料流れを一時的に滞留させるための邪魔板（６）がデッキ幅方向に沿って設けられ、
該邪魔板（６）の両端部（６１），（６２）のうち、デッキ幅方向で傾斜したデッキ面（５０）の高い側の端部（６１）と、一方の側壁部（５１）との間には、材料が通過できる隙間（１３）が形成され、デッキ幅方向で傾斜したデッキ面（５０）の低い側の端部（６２）は、他方の側壁部（５２）に接し若しくは近接するとともに、デッキ面（５０）からの高さが他の邪魔板部分よりも低くなるように構成されていることを特徴とする使用済み高炉樋耐火物の処理方法。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許