JP2000327396A - 粉粒状製鋼スラグの固化方法 - Google Patents

粉粒状製鋼スラグの固化方法

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Yasumasa Fukushima
康雅 福島
Hisahiro Matsunaga
久宏 松永
Hiroyuki Toubou
博幸 當房
Makiko Nakagawa
真紀子 中川
Masato Takagi
正人 高木
Masato Kumagai
正人 熊谷
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B28/14Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/16Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing anhydrite, e.g. Keene's cement
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Abstract

(57)【要約】 【課題】粉粒状製鋼スラグは遊離CaOを含み膨張崩壊
性を有するので有用固形物原料に用いることができなか
ったがこれを改善する。 【解決手段】粒径5mm以下の粒子が50重量%以上占
める粉粒状製鋼スラグと石膏を主原料とする混合物を成
形し、80〜120℃の温水又は蒸気又はこれらと二酸
化炭素の存在下でオートクレーブ養生して固化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉粒状製鋼スラグ
の固化方法に関し、製鉄工程で大量に副生する粉粒状の
製鋼スラグの処理方法に関し、路盤用材、建材土木用材
等の有用な無機質材料の製造に適用しうる粉粒状製鋼ス
ラグの固化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、製鋼スラグは、主成分として、
CaO、SiO2、Al23を含有しており、このうち
CaOは、水と反応して膨張破壊を起こすので、固形物
として土木建築用材に利用することが困難である。これ
を有効利用するには、膨張破壊しないような物質に予め
反応させておく必要がある。粉粒体の固化安定を図るた
めに、従来、種々の技術が開発されており、石膏を用い
る技術も知られている。
【0003】例えば、特公平1−54111号公報に
は、石炭灰と石膏との混合粉に、塩化鉄又は硫酸鉄を添
加して常圧水蒸気で処理する技術が開示されている。こ
の技術は石炭灰のうちのアルカリ物質、重金属の長期に
わたる溶出を抑制するもので、中和固定を短時間に達成
しようとするものである。
【0004】また、特開平5−253559号公報に
は、石炭灰とカルシウム含有脱硫石膏スラリーの混合物
をオートクレーブ中にて水熱反応させて固化体を生成す
る技術が開示されている。この技術は火力発電所から発
生する廃棄物を利用して有用固化物を製造する技術であ
って、石炭灰中のシリカとアルミナを脱硫石膏スラリー
中のカルシウムと反応させてアルミノケイ酸塩、ケイ酸
カルシウムを生成させ固化体を形成させるものである。
【0005】これらの技術はいずれも200℃以上の温
度で水熱反応させる技術である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は粉粒状製鋼ス
ラグを、路盤用材、建材土木用材等の有用な無機質材料
として利用するためのスラグ処理技術を提供することを
目的とし、石膏を用いて粉粒状製鋼スラグを固化させる
と共に、エトリンガイトを生成させた安定な固形物を形
成する方法を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、その技術手段は粉粒状製
鋼スラグと石膏との混合物を水分の存在下で固化させる
ことを特徴とする粉粒状製鋼スラグの固化方法である。
粉粒状製鋼スラグは粒径5mm以下の粒子が50重量%
以上占めることとする。粉粒状製鋼スラグが粒径5mm
以下の粒子を50重量%以上占めないと、石膏との反応
性が低下し、エトリンガイトの生成が阻害されるので好
ましくない。石膏は5〜40重量%を用いるとよい。
【0008】前記粉粒状製鋼スラグとしては、溶銑予備
処理スラグ、転炉スラグ、溶融還元炉スラグ、及びステ
ンレス精錬スラグからなる群からの選ばれた1又は2以
上を用いることができる。また前記水分は80〜120
℃の温水又は蒸気とし、オートクレーブ養生とする。前
記水分の存在と共に雰囲気を二酸化炭素雰囲気として処
理すると炭酸化により高強度の固形物を得ることができ
好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】一般に、製鋼スラグは主成分とし
て、CaO、Al23 を含有している。このうちCa
Oは、水と反応して膨張破壊を起こすので、膨張破壊し
ないような物質に予め反応させておく必要がある。
【0010】石膏は、CaSO4を主成分とするもの
で、石膏には種々の形態のものがあり、そのうち水と練
って硬化させることができるのはα型半水石膏、β型半
水石膏、II型無水石膏である。特に高強度の硬化体が
得られるのはα型半水石膏又はII型無水石膏で、石膏
そのものは表1に示すような特性を有している。なお、
高温養生を行えば、通常の二水石膏も硬化させることが
できる。
【0011】
【表1】
【0012】石膏を結合材とした硬化体は、水和硬化性
の石膏と水及び骨材を主要原料とし、これらを練り混ぜ
て固めたもので、通常のコンクリートと基材の構成は同
種である。しかし、本発明者らは結合材となる石膏が一
般のセメント類と著しく異なった性質を有し、特に、製
鋼スラグの膨張破壊性を抑止する特徴があることを見出
し、本発明を完成するに至った。
【0013】製鋼スラグと石膏とを混合して水分の存在
下で反応させた混合粉の主成分である、CaO−Al2
3−CaSO4 ―H2O系の組成においては、エトリン
ガイト相(3CaO・Al23・3CaSO4・32H2
O)が安定相として存在し、遊離CaOを固定し膨張崩
壊性をなくする。そして、エトリンガイト相は成形体の
強度を高くし、成形体の固化に有利に作用するので、エ
トリンガイト相を有する固化材は路盤用材、建材土木用
材等としての使用が可能となった。
【0014】このエトリンガイト相を生成させるために
は、製鋼スラグの粒径を規定した粉粒状製鋼スラグと石
膏を主原料とした混合物に水を加えて成形し、得られた
成形体を水の存在下で加熱することが必要であることが
判明した。例えば水蒸気養生やオートクレーブ養生とす
る。しかし温度が高すぎるとエトリンサイト相が生成さ
れにくくなり、強度が低下するので温度は80〜120
℃とする。80℃未満では反応性が低いので80℃以上
が硬化促進効果の点で好ましく、120℃を越えると上
記のように強度が低下し好ましくない。また、オートク
レーブ養生をCO2 雰囲気で行うと水との共存下におい
て炭酸化反応により硬化するので固化物の強度が高くな
る。
【0015】石膏は短時間で水和凝結反応を終了するた
め硬化直後の石膏硬化体には既に相当の強度があり、以
後含水分が乾燥することによって強度が増加し、最終的
には硬化直後の2倍近くの強度になる。したがって強制
乾燥させれば強度発現を早くできる。乾燥による強度の
増進は含水分の蒸発に比例して徐々に起こるのではなく
乾燥状態に近い所で急激に起こる特徴がある。
【0016】粉粒状製鋼スラグの適正な粒径は、5mm
以下の粒子が50重量%以上占めることであり、より好
ましくは粒径5mm以下の粒子が75重量%以上占める
とよいこともわかった。粉粒状製鋼スラグの粒径が5m
m以下の粒子を50重量%未満としてしまう水分の存在
下でも石膏との反応が促進されないためエトリンガイト
相が生成されず、その結果成形体の強度が高まらない。
【0017】このように石膏硬化体は、短い施工時間、
早強性、軽量の割に高い強度、すぐれた防火性、比較的
遮音性、断熱性がよく、衛生的であり、また室内の湿度
を自動調節するなどの長所から住環境を構成する建材と
して特に好適に利用することができる。石膏硬化体の圧
縮強度は、製造時の水石膏比と比例関係にあり、水石膏
比と骨材を適切に選ぶと乾燥状態で400kg/cm2
程度まで自由に調節できる。
【0018】オートクレーブ養生を行うと水和生成物の
構造や組成を変化させる。一般的にはオートクレーブ養
生は収縮を減少させる。製鋼スラグ中にシリカ分がない
ときは普通養生に比べ著しく収縮性が減少し、シリカ分
が増すと収縮はやや増大するが、それでも普通養生に比
べ収縮は小さい。
【0019】
【実施例】表2に示す成分を有する4種の製鋼スラグ
A、B、C、Dを用いて、本発明を実施した。石膏は無
水石膏を使用した。表3に製鋼スラグの種類、粒度、製
鋼スラグと石膏の配合、処理条件、及び結果を示した。
製鋼スラグの単味では固化しなかった。本発明の条件下
では、圧縮強度100kgf/cm2以上の固化物を得
た。石膏量が適切で処理条件が適切なものはエトリンガ
イトの生成が多く強度も大きくなった。実施例No.1
6はオートクレーブ養生の時、雰囲気を大気から二酸化
炭素雰囲気に置換して処理したもので、優れた成績を示
している。
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、粉粒状製鋼スラグと石
膏とを高圧水蒸気下で加熱することによって、エトリン
ガイト相の生成を介して十分な固化が進み、また安定な
エトリンガイトを生成するので、粉粒状製鋼スラグを有
用な無機質材料として利用することが可能になった。
フロントページの続き (72)発明者 當房 博幸 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 中川 真紀子 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 高木 正人 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 熊谷 正人 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Fターム(参考) 4G012 PA29 PB11 PE06 RA02 RA05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉粒状製鋼スラグと石膏との混合物を水
    分の存在下で固化させることを特徴とする粉粒状製鋼ス
    ラグの固化方法。
  2. 【請求項2】 前記粉粒状製鋼スラグは粒径5mm以下
    の粒子が50重量%以上占めることを特徴とする請求項
    1記載の粉粒状製鋼スラグの固化方法。
  3. 【請求項3】 前記粉粒状製鋼スラグが、溶銑予備処理
    スラグ、転炉スラグ、溶融還元炉スラグ、及びステンレ
    ス精錬スラグからなる群からの選ばれた1又は2以上で
    あることを特徴とする請求項1又2記載の粉粒状製鋼ス
    ラグの固化方法。
  4. 【請求項4】 前記水分は80〜120℃の温水又は蒸
    気であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
    載の粉粒状製鋼スラグの固化方法。
  5. 【請求項5】 前記水分の存在と共に雰囲気が二酸化炭
    素雰囲気であることを特徴とする請求項1〜4のいずれ
    かに記載の粉粒状製鋼スラグの固化方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006188369A (ja) * 2004-12-28 2006-07-20 Jfe Steel Kk 固化体の製造方法及び現場打ち固化体の施工方法
KR101738274B1 (ko) * 2015-11-24 2017-05-22 주식회사 포스코 슬래그 포밍 방지 방법
CN109704698A (zh) * 2019-01-21 2019-05-03 北京科技大学 一种利用钢渣制备低成本碳化建材的方法

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