JP2000334418A - 製鋼スラグの固化方法 - Google Patents

製鋼スラグの固化方法

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JP2000334418A
JP2000334418A JP11154098A JP15409899A JP2000334418A JP 2000334418 A JP2000334418 A JP 2000334418A JP 11154098 A JP11154098 A JP 11154098A JP 15409899 A JP15409899 A JP 15409899A JP 2000334418 A JP2000334418 A JP 2000334418A
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slag
steelmaking slag
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steelmaking
solidifying
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JP11154098A
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English (en)
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Makiko Nakagawa
真紀子 中川
Yasumasa Fukushima
康雅 福島
Hisahiro Matsunaga
久宏 松永
Hiroyuki Toubou
博幸 當房
Masato Takagi
正人 高木
Masato Kumagai
正人 熊谷
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】崩壊しやすい製鋼スラグを固化させて路盤用
材、建材土木用材等の有用な無機質材料として利用す
る。 【解決手段】製鋼スラグに高炉水砕スラグ微粉末、石
膏、セメントのいずれか1種類又は2種類以上を混合
し、この混合物を含水状態で例えば温度60〜120℃
で12〜24時間保持し、続いて高湿潤雰囲気中で炭酸
ガスを含有する気体または炭酸水と接触反応させて炭酸
化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄工程で大量に
副生する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得る製鋼
スラグの固化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】特開昭58−74559号公報には、粒
径2.5mm以下の製鋼風砕スラグに、所定量の水を加
えて混練した混練物を、所定形状に加圧成形した後、炭
酸化反応を施して、これを硬化させる硬化体の製造方法
が開示されている。この場合、製鋼風砕スラグに、高炉
水砕スラグ、セメントおよび石膏の少なくとも1つを添
加してから水を加えて混練することも記載されている。
この技術は製鋼風砕スラグを用いるものであって、製鋼
風砕スラグは転炉での製鋼作業の際に発生する溶融スラ
グを樋等から一定の量で流出させ、これを高速空気流に
よって吹き飛ばし急冷することにより製造するものであ
る。この製鋼風砕スラグは黒色の光沢を帯びた球形の細
粒状のスラグであって、粒径2.5mm以下になるよう
に製造管理を行うことにより、風化崩壊が生じないスラ
グとしたものである。また、この技術は、混練物を10
0kg/cm2の圧力で加圧成形し、その後炭酸化反応
を行うもので、特殊な製鋼スラグを用い、特殊な加圧成
形加工を行うことを必須とするものである。
【0003】特開昭56−38549号公報には、88
μフルイ下の微粉末が重量比で20%以上含まれるよう
にした転炉滓粉末に、湿潤状態に相当する水を添加し均
一に混合した後加圧成径し、この成径したものを高湿度
雰囲気中で炭酸ガスを含有する気体と接触反応させるこ
とを特徴とする成径品の製造方法が開示されている。こ
の技術は転炉スラグの粉末を細かくして深部まで全体に
炭酸化してやることにより硬度、強度を所定の程度まで
高めるものである。
【0004】特開昭49−88922号公報は 転炉ス
ラグの微粉末に5〜30wt%の消石灰又は生石灰を加
え、これに5〜15wt%の水を添加して混練、成型後
20〜90℃の温度において炭酸ガス含有気体と接触さ
せる人造石の製造法を開示している。転炉滓微粉末にC
a分を加えることが必要である。
【0005】特開昭54−131624号公報には、平
均粒径が50μ以下の石膏20〜80重量部と平均粒径
が100μ以下の転炉スラグ80〜20重量部とを混合
し、この混合物に水を加えて混練した後、所望の形に成
形し、さらに得られた成形物をCO2と水蒸気とを含む
常温〜70℃の雰囲気中に置き炭酸化反応を行わせる人
工骨材の製造方法が記載されている。この技術は、格別
に微細な50μm以下の石膏と100μm以下の転炉ス
ラグをCO2と水蒸気を含む雰囲気中で炭酸化反応させ
る技術である。
【0006】特開昭56−36147号公報は、転炉滓
粉末にポルトランドセメントを混合し、これに湿潤状態
に相当する水を添加し均一に混合した後加圧成型し、成
型したものを高湿度雰囲気中で炭酸ガスを含有する気体
と接触反応させる成型品の製造方法を示している。この
技術は、1.19mmのフルイ下の微細な転炉滓粉末と
ポルトランドセメントを均一混合し250kg/cm2
で加圧成形し、高湿潤雰囲気中で炭酸ガス含有気体と接
触反応させるものである。
【0007】特開昭56−31305号公報は転炉滓、
造塊滓、電気炉滓等を50mm以下の粒径に粗砕し、C
2ガスを導入して10〜20気圧に保ったオートクレ
ーブ中に1〜5時間放置し、残滓中の活性遊離生石灰等
を急速に炭酸化あるいは水和、膨張、崩壊させて製鋼ス
ラグを骨材として安定化する技術を開示している。この
技術は転炉スラグ等をCO2ガスを導入したオートクレ
ーブ処理して、製鋼滓を骨材として安定化する技術であ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は崩壊しやすい
製鋼スラグを固化させて有用な固形物にする技術を提供
するもので、製鋼スラグそのものに特殊な加工、例えば
風砕スラグとするとか、微粉砕するとか、微粉砕スラグ
に生石灰又は消石灰を添加するとか、の加工を施すこと
なく、また加圧成形等の特殊成形工程を必要とすること
なく、潜在水硬性、水硬性又は硬化性を有する物質を加
えて処理し、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の固化方
法を提案することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために開発されたもので、その技術手段は、製鋼ス
ラグに高炉水砕スラグ微粉末、石膏、セメントのいずれ
か1種類又は2種類以上を混合し、この混合物を含水状
態に保持し、続いて高湿潤雰囲気中で炭酸ガスを含有す
る気体または炭酸水と接触反応させて炭酸化することを
特徴とする製鋼スラグの固化方法である。
【0010】本発明において含水状態に保持するとは、
前記製鋼スラグに高炉水砕スラグ微粉末、石膏、セメン
トのいずれか1種類または2種類以上を混合した原料
を、その内部まで固化に必要十分な水分を含有ないしは
浸透させた状態にて適切な温度のもとで一定時間保持す
ることを意味する。この際水分の供給は上記原料の混合
時に水を添加する方法、原料を乾燥状態で混合した後蒸
気や噴霧水などによって吸水浸透させる方法等を採用す
ることができる。例えば温度60〜120℃で12〜2
4時間保持する。また、オートクレーブ養生でもよい。
【0011】また、本発明の別の技術手段は、製鋼スラ
グにフライアッシュを混合し、この混合物を高圧水蒸気
下で加熱し、続いて高湿潤雰囲気中で炭酸ガスを含有す
る気体または炭酸水と接触反応させて炭酸化することを
特徴とする製鋼スラグの固化方法である。
【0012】前記製鋼スラグとしては、溶銑予備処理ス
ラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ、溶融還元炉スラグ、
二次精錬スラグ、ステンレススラグの1種又は2種以上
を固化させることができるので、好適である。また、前
記製鋼スラグとしては粒径5mm以下の粒子を50重量
%以上含有したものを用いると反応性がよくなり、好ま
しい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【0014】一般に、製鋼スラグは、主成分としてCa
O、Al23を含有している。このうちCaO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。また、高炉水砕ス
ラグ微粉末はSiO2、CaOを主成分とし、フライア
ッシュはSiO2、Al23を主成分とし、石膏はCa
SO4を一般に主成分とする。
【0015】製鋼スラグを含水状態に保持することによ
って、製鋼スラグ粒子間にトバモライト相(5CaO・
6SiO2・5H2O)が安定相として存在するようにな
る。トバモラ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。さらにトバモライト相だけでは
製鋼スラグ粒子間の隙間を埋め尽くすことができないの
で、本発明では、つづいて炭酸ガスを含有する気体また
は炭酸水と接触反応させ,Caを炭酸化することによっ
て製鋼スラグ粒子間のほぼ全ての粒子間を覆い尽くすこ
とができ、路盤用材、建材土木用材等としての使用を可
能にした。
【0016】さて、製鋼スラグと高炉水砕スラグ微粉末
を水の存在下で反応させるとトバモライト相を生成し、
製鋼スラグと石膏を水の存在下で反応させるとエトリン
ガイト相(3CaO・Al23・3CaSO4・32H2
O)を生成し、製鋼スラグとフライアッシュを高圧水蒸
気下で加熱反応させるとトバモライト相を生成する。こ
れらは安定相として存在する。さらに、その後つづいて
炭酸化することによって製鋼スラグ粒子間をほぼ埋め尽
くすことができ、固化強度が向上する。エトリンガイト
相もトバモライト相と同様に成形体の強度を高くし、炭
酸化した成形体の固化にさらに有利に作用するので、路
盤用材、建材土木用材等としての使用を可能にした。
【0017】そして、その製鋼スラグの適正な粒径は、
5mm以下の粒子が50重量%以上で、より好ましく粒
径は5mm以下の粒子が75重量%以上であることもわ
かった。製鋼スラグの粒径が5mm以下の粒子が50重
量%以下だと、含水状態に保持した場合に固化反応が進
展せず、または高圧水蒸気下で加熱しても反応が促進し
ないため、トバモライト相またはエトリンガイト相が効
果的に生成されず、その結果成形体の強度が高まらな
い。
【0018】
【実施例】実施例1 表1に示す成分の製鋼スラグを用い、これらに高炉水砕
スラグを混入し、水を加えて混練し、含水状態に保持す
る処理を行い、ついで炭酸化処理を行った。配合、処理
条件を表2に示した。これらのX線回折結果、及び強度
を併せて表2に示した。含水状態に保持する処理の欄の
内、★を付して示したものはオートクレーブ養生条件、
※を付したものは乾燥保持、その他は常圧処理である。
実施例1〜7、9〜22は何れも優れた成績を示してい
る。
【0019】実施例2 表1に示す成分の製鋼スラグを用い、これらに石膏及び
水を加えて混練し、水分の存在下にさらす処理を行い、
ついで炭酸化処理を行った。配合、処理条件を表3に示
した。これらのX線回折結果及び強度を併せて表3に示
した。含水状態に保持する処理の欄の内、★を付して示
したものはオートクレーブ養生条件、※を付したものは
乾燥保持、その他は常圧処理である。実施例31〜51
は何れも優れた成績を示している。
【0020】実施例3 表1に示す成分の製鋼スラグを用い、これらにセメント
を混入し、水を加えて混練し、含水状態に保持する処理
を行い、ついで炭酸化処理を行った。配合、処理条件を
表4に示した。これらのX線回折結果、及び強度を併せ
て表4に示した。含水状態に保持する欄の内、★を付し
て示したものはオートクレーブ養生条件、※を付したも
のは乾燥保持、その他は常圧処理である。実施例61〜
81は何れも優れた成績を示している。
【0021】実施例4 表1に示す成分の製鋼スラグを用い、これらにフライア
ッシュを混入し、水を加えて混練し、オートクレーブ養
生を行い、ついで炭酸化処理を行った。配合、処理条件
を表5に示した。これらのX線回折結果及び強度を併せ
て表5に示した。実施例91〜96、98〜111は何
れも優れた成績を示している。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】
【表5】
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、従来、産業廃棄物とし
て処理されてきた製鋼スラグ、特に粉粒状製鋼スラグ
を、路盤用材、建材土木用材などといった有用な無機質
材料として利用することが可能になり、資源の再利用、
環境の向上などに寄与するところが極めて大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 久宏 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 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 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) 4D004 AA37 AA43 BA02 CA22 CA45 CB31 CC13 CC20 DA03 DA10 4G012 JD01 JD03 JE02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製鋼スラグに高炉水砕スラグ微粉末、石
    膏、セメントのいずれか1種類又は2種類以上を混合
    し、該混合物を含水状態に保持し、続いて高湿潤雰囲気
    中で炭酸ガスを含有する気体または炭酸水と接触反応さ
    せて炭酸化することを特徴とする製鋼スラグの固化方
    法。
  2. 【請求項2】 製鋼スラグにフライアッシュを混合し、
    該混合物を高圧水蒸気下で加熱し、続いて高湿潤雰囲気
    中で炭酸ガスを含有する気体または炭酸水と接触反応さ
    せて炭酸化することを特徴とする製鋼スラグの固化方
    法。
  3. 【請求項3】 前記製鋼スラグが、溶銑予備処理スラ
    グ、転炉スラグ、電気炉スラグ、溶融還元炉スラグ、二
    次精錬スラグ、ステンレススラグの1種又は2種以上で
    あることを特徴とする請求項1又は2記載の製鋼スラグ
    の固化方法。
  4. 【請求項4】 前記製鋼スラグは粒径5mm以下の粒子
    を50重量%以上含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製鋼スラグの固化方法。
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