JP2001026470A

JP2001026470A - スラグ成分の溶出制御方法

Info

Publication number: JP2001026470A
Application number: JP20094199A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawashima; 健川島; Norio Isoo; 典男磯尾; Tatsuto Takahashi; 達人高橋; Hirohisa Nakajima; 廣久中島
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-01-30
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JP4507298B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スラグからのフッ素などの成分の溶出を効果
的に抑制し、フッ素含有スラグなどを土木材料などとし
て利用することを可能ならしめる。【解決手段】鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを炭
酸化処理することにより、スラグに含まれるＣａ分及び
／又はＭｇ分の炭酸化反応により生成させたＣａＣＯ_３
及び／又はＭｇＣＯ_３でスラグ表面を被覆することによ
り、或いは炭酸化反応により生成させたＣａＣＯ_３及び
／又はＭｇＣＯ_３をバインダーとしてスラグ粒子を固結
させて塊状化するとともに、このスラグ塊状体表面を炭
酸化反応で生成させたＣａＣＯ_３及び／又はＭｇＣＯ_３
で被覆することにより、スラグ粒子やスラグ塊状体から
のフッ素などの成分の溶出を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、鉄鋼製造プロセス
で発生するスラグに含まれるフッ素などの成分を固定化
し、スラグからのフッ素などの成分の溶出を効果的に抑
制することができるスラグ処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄鋼製造プロセスで発生するスラ
グ（例えば、高炉スラグ、転炉スラグなど）は、その有
効利用を図る一環として埋め立て材料、路盤材料、港湾
土木材料などの土木材料として再利用されている。スラ
グをこれらの資材として利用する場合の形態としては、
塊状のスラグをそのまま利用する形態、地金除去処理の
ために粉粒状に破砕したスラグを利用する形態、元々粉
粒状であるスラグをそのまま利用する形態など様々であ
る。

【０００３】ところで、鉄鋼製造プロセスでは脱硫や脱
燐などのように溶銑から不純物元素を除去するための精
錬工程があり、その処理材としてフッ化カルシウム（Ｃ
ａＦ _２）を主成分とするホタル石が使用されることが多
い。そのためこれらの精錬工程で発生するスラグはフッ
素をＣａＦ_２、３ＣａＯ・２ＳｉＯ_２・ＣａＦ_２などの
ようなフッ化物の形で含有しており、このようなフッ素
含有スラグを水などの溶媒中に曝した場合、溶媒中にフ
ッ素イオン（Ｆ⁻）が溶出することになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、環境汚染（水質
汚染、大気汚染など）を防止する観点から、水質などに
関して新たにフッ素などの溶出量を規制しようとする動
きがある。フッ素は、人体に過剰に摂取されると骨粗ソ
ウ症や歯牙フッ素症斑状歯のように歯や骨の異常を引き
起こすと言われている。このため環境中で用いる材料に
ついては、フッ素の溶出がなるべく少ないことが望まし
い。

【０００５】上述したようなホタル石を処理材として使
用した精錬工程で発生するスラグには、ホタル石の配合
量によっては０．５重量％以上のフッ素が含有され、環
境庁告示１３号に記載される溶出試験では１ｐｐｍ〜１
５ｐｐｍ程度のフッ素溶出値となる場合があり、このよ
うなスラグを路盤材、埋め立て材料、港湾土木材料など
の土木材料として使用することは適当でない。

【０００６】したがって本発明の目的は、スラグからの
フッ素などの成分の溶出を効果的に抑制することがで
き、これにより地球環境を損なうことなく、フッ素含有
スラグなどを土木材料などとして利用することを可能な
らしめるスラグ処理方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく実験と検討を重ねた結果、鉄鋼製造プロ
セスで発生したフッ素含有スラグを炭酸化処理し、スラ
グに含まれるＣａ分（主としてＣａＯ）やＭｇ分（主と
してＭｇＯ）の炭酸化反応により生成させたＣａＣＯ_３
やＭｇＣＯ_３でスラグ表面を被覆することにより、或い
は炭酸化反応により生成させたＣａＣＯ_３やＭｇＣＯ_３
をバインダーとしてスラグ粒子を固結させて塊状化する
とともに、このスラグ塊状体表面を炭酸化反応により生
成させたＣａＣＯ_３やＭｇＣＯ_３で被覆することによ
り、スラグからのフッ素などの成分の溶出を効果的に低
減できることを見い出した。さらに、上記炭酸化処理後
のスラグやスラグ塊状体を溶媒で洗浄処理することによ
り、スラグやスラグ塊状体からのフッ素溶出をより効果
的に低減できることを見い出した。

【０００８】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その特徴は、以下の通りである。 [1] 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを炭酸化処理す
ることにより、スラグに含まれるＣａ分及び／又はＭｇ
分の炭酸化反応により生成させたＣａＣＯ_３及び／又は
ＭｇＣＯ_３（但し、ＭｇＣＯ_３が水和物、水酸化物塩又
は複塩として存在する場合を含む）でスラグ表面を被覆
することを特徴とするスラグの含有成分溶出抑制化処理
方法。

【０００９】[2] 鉄鋼製造プロセスで発生した粉粒状及
び／又は粗粒状のスラグを炭酸化処理することにより、
スラグに含まれるＣａ分及び／又はＭｇ分の炭酸化反応
で生成させたＣａＣＯ_３及び／又はＭｇＣＯ_３（但し、
ＭｇＣＯ_３が水和物、水酸化物塩又は複塩として存在す
る場合を含む）をバインダーとして固結させることで塊
状化するとともに、該スラグ塊状体表面を前記炭酸化反
応で生成させたＣａＣＯ_３及び／又はＭｇＣＯ_３で被覆
することを特徴とするスラグの含有成分溶出抑制化処理
方法。 [3] 上記[1]または[2]の処理方法において、炭酸化処理
後のスラグを、溶媒で洗浄処理することを特徴とするス
ラグの含有成分溶出抑制化処理方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、鉄鋼製造プロセスで発
生するフッ素含有スラグなどの含有成分溶出抑制化処理
方法であり、この処理の対象となるスラグとしては、高
炉系スラグ（例えば、高炉徐冷スラグ、高炉水砕スラグ
など）、溶銑予備処理、転炉吹錬、鋳造などの工程で発
生する製鋼系スラグ（例えば、脱炭スラグ、脱燐スラ
グ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、造塊スラグなど）、鉱石
還元スラグ、電気炉スラグなどを挙げることができる
が、これらに限定されるものではなく、また２種以上の
スラグを混合したものを対象としてもよい。

【００１１】これらのスラグのうち、代表的なスラグ組
成（含有量はいずれも重量％）の一例を以下に示す。 (1) 脱炭スラグ…Ｔ．Ｆｅ：１７．５％、ＣａＯ：４
６．２％、ＳｉＯ_２：１１．７％、Ａｌ_２Ｏ_３：１．４
％、ＭｇＯ：８．３％、ＭｎＯ：６．２％、Ｐ：０．７
６％、Ｓ：０．０４％、Ｆ：０．５％ (2) 脱燐スラグ…Ｔ．Ｆｅ：５．８％、ＣａＯ：５４．
９％、ＳｉＯ_２：１８．４％、Ａｌ_２Ｏ_３：２．８％、
ＭｇＯ：２．３％、ＭｎＯ：１．９％、Ｐ：２．８％、
Ｓ：０．０３％、Ｆ：２．３％

【００１２】(3) 脱硫スラグ…Ｔ．Ｆｅ：１０．５％、
ＣａＯ：５０．３％、ＳｉＯ_２：１０．０％、Ａｌ_２Ｏ
_３：５．４％、ＭｇＯ：１．１％、ＭｎＯ：０．４％、
Ｐ：０．１３％、Ｓ：１．８％、Ｆ：１．６％ (4) 脱珪スラグ…Ｔ．Ｆｅ：１０．５％、ＣａＯ：１
３．６％、ＳｉＯ_２：４３．７％、Ａｌ_２Ｏ_３：３．８
％、ＭｇＯ：０．４％、ＭｎＯ：１５．８％、Ｐ：０．
１０％、Ｓ：０．１９％、Ｆ：０．６％ (5) 高炉水砕スラグ…ＦｅＯ：０．３％、ＣａＯ：４
２．０％、ＳｉＯ_２：３３．８％、Ａｌ_２Ｏ_３：１４．
４％、ＭｇＯ：６．７％、ＭｎＯ：０．３％、Ｆ：０．
３％

【００１３】また、本発明による処理の対象となるスラ
グのフッ素含有量に特別な制限はなく、本発明の効果は
スラグのフッ素含有量に拘りなく得られる。但し、フッ
素の含有量が０．１重量％未満のスラグはそのままでも
フッ素溶出量が少なく、したがって、本発明はフッ素の
含有量が０．１重量％以上のスラグに適用した場合に、
特に工業的なメリットが大きい。

【００１４】本発明の処理方法では、鉄鋼製造プロセス
で発生したフッ素含有スラグに炭酸ガスを接触させる炭
酸化処理を施し、スラグに含まれるＣａ分及び／又はＭ
ｇ分の炭酸化反応によって生成するＣａＣＯ_３及び／又
はＭｇＣＯ_３によりスラグ表面を被覆することで、スラ
グに含まれるフッ素分などの成分の水への溶出を効果的
に抑制できることを見出したものである。なお、スラグ
中に含まれるＣａとＭｇと較べた場合、これらの炭酸化
反応によって生成するＣａＣＯ_３とＭｇＣＯ_３によるス
ラグ含有成分の溶出抑制効果は同様であるが、通常のス
ラグのＣａ、Ｍｇの含有量や炭酸化速度を考慮した場
合、少なくともＣａを含有するスラグの方が本発明を工
業的に適用しやすい。

【００１５】ＣａＯを含む粒状物をＣａＯとＣＯ_２との
反応、すなわち炭酸化反応により生じるＣａＣＯ_３を利
用して固結させること自体は古くから知られた技術であ
り、ＣａＯを含む粒状物を炭酸ガス雰囲気下に置くと、
下記反応式によってＣａＣＯ _３が生成し、このＣａＣＯ
_３をバインダーとして粒子間に固結現象を生じる。ＣａＯ＋ＣＯ_２→ＣａＣＯ_３また、ＭｇＯを含む粒状物についても、これを炭酸ガス
雰囲気下に置くと、下記反応式によってＭｇＣＯ_３が生
成し、このＭｇＣＯ_３をバインダーとして粒子間に固結
現象を生じる。ＭｇＯ＋ＣＯ_２→ＭｇＣＯ_３

【００１６】従来、このような炭酸化反応を利用した技
術としては、例えば、製鋼風砕スラグと水との混練物を
原料として建材用途などの硬化体製品を製造する方法
（例えば、特開昭５８−７４５５９号）や非焼成ペレッ
トの製造方法（例えば、特開昭５７−９２１４３号）な
どが提案されている。しかしこれらの従来技術は、いず
れも所要の強度を有する硬化体製品や非焼成ペレットを
短時間で製造することのみを目的としたものであり、炭
酸化反応によりスラグ表面にＣａＣＯ_３の被覆層を生成
させることによってフッ素などのスラグ含有成分の溶出
を抑制できるという知見事実については、何も示してい
ない。

【００１７】一般に、鉄鋼製造プロセスで発生するスラ
グには２０〜６０重量％程度のＣａＯが含まれており、
本発明の処理方法では、鉄鋼製造プロセスで生成するス
ラグに含まれているＣａＯ又はこのＣａＯが変化したＣ
ａ（ＯＨ）_２を上記反応によりＣａＣＯ_３に変化させ、
スラグ粒子又は上記ＣａＣＯ_３をバインダーとして固結
させたスラグ塊状体をＣａＣＯ_３で被覆し、スラグに含
まれるフッ素などの成分を固定化し、その溶出を抑制す
るものである。また、大部分のスラグにはＣａＯととも
にある程度の量のＭｇＯ（又はこれが変化したＭｇ（Ｏ
Ｈ）_２）が含まれており、このＭｇＯも上記炭酸化反応
によりＭｇＣＯ_３に変化してスラグ粒子又はスラグ塊状
体の表面を被覆し、フッ素などの成分の溶出抑制に寄与
する。

【００１８】なお、ＭｇＯの炭酸化反応により生じるＭ
ｇＣＯ_３は無水和物、水和物、水酸化物塩などのように
種々の形態をとるものであり、本発明の処理により生成
するＭｇＣＯ_３は、これらのうちの何れの形態のＭｇＣ
Ｏ_３でもよい。例えば、ＭｇＣＯ_３の水和物としては、
ＭｇＣＯ_３・２Ｈ_２Ｏ、ＭｇＣＯ_３・３Ｈ_２Ｏ、ＭｇＣ
Ｏ_３・５Ｈ_２Ｏなどがあり、また、水酸化物塩（塩基性
炭酸マグネシウム）としてはＭｇＣＯ_３・Ｍｇ（ＯＨ）
_２・３Ｈ_２Ｏ、４ＭｇＣＯ_３・Ｍｇ（ＯＨ）_２・４Ｈ_２
Ｏ、４ＭｇＣＯ_３・Ｍｇ（ＯＨ）_２・５Ｈ_２Ｏ、４Ｍｇ
ＣＯ_３・Ｍｇ（ＯＨ）_２・８Ｈ_２Ｏなどがある。さら
に、ＭｇＣＯ_３は他の塩と結合して種々の複塩を形成す
る場合があり、このような複塩の形態で存在するＭｇＣ
Ｏ_３でもよい。

【００１９】スラグの炭酸化処理には水の存在が実質的
に不可欠であり、スラグが適量の水を含んだ状態（スラ
グ表面に水が付着した状態）で炭酸ガスと接触すること
により上述した炭酸化反応が生じる。このため被処理ス
ラグには適宜水分が添加された後、スラグを炭酸ガスと
接触させる炭酸化処理が行われる。また、一般に処理の
対象となるスラグの形態は粉粒状や粗粒状（若しくは小
塊状）であるが、処理済みスラグの形態としては、粉粒
状や粗粒状だけでなくスラグ粒子が固結したスラグ塊状
体であってもよい。すなわち、被処理スラグの充填密度
を高めた状態で炭酸化処理を行った場合には、炭酸化反
応により生成したＣａＣＯ_３やＭｇＣＯ_３がバインダー
としてスラグ粒子間を固結することによってスラグ塊状
体が得られるが、処理済みスラグはこのようなスラグ塊
状体であってもよい。このスラグ塊状体は、スラグ粉粒
物に較べて単位重量当りの表面積が小さいために、フッ
素などの成分の溶出抑制効果はさらに高まる。

【００２０】また、処理済みスラグの形態が粉粒状や粗
粒状となる場合としては、炭酸化処理工程においてスラ
グ粒子が互いに固結しないような方法で処理が行われる
場合は勿論であるが、炭酸化処理によって一旦比較的弱
い結合状態で固結したスラグ粒子が、その後個々のスラ
グ粒子又は複数のスラグ粒子の凝集体（複数のスラグ粒
子が固結したスラグ凝集体）に分離する場合もある。例
えば、後述する具体例に示すように炭酸化処理をスラグ
の充填層や積み山を形成して行う場合でも、スラグを疎
な状態（低充填率）に充填して炭酸化処理を行うと、個
々のスラグ粒子の表面がＣａＣＯ_３やＭｇＣＯ_３の被覆
層で覆われるとともに、ＣａＣＯ_３やＭｇＣＯ_３を介し
てスラグ粒子どうしが比較的弱い結合状態で固結する。
このような場合には、充填層や積み山から処理済みスラ
グを取り出す際やその後のハンドリングの過程で、比較
的弱い結合状態で固結しているスラグが個々のスラグ粒
子又は複数のスラグ粒子の凝集体に分離し、表面がＣａ
ＣＯ_３やＭｇＣＯ_３で被覆された粉粒状や粗粒状スラグ
或いはこれら複数のスラグ粒子の凝集体が得られること
になる。

【００２１】また、炭酸化処理後のスラグを水などの溶
媒で洗浄処理することにより、スラグからのフッ素の溶
出量をより顕著に低減させることができる。この洗浄処
理は、スラグに溶媒をスプレー又は通水したり、或いは
溶媒中にスラグを浸漬するなどの方法で行うことができ
る。溶媒としては水（水道水、海水、蒸留水など）を使
用できるが、これ以外に例えばアルコールなどを使用し
てもよい。

【００２２】溶媒である水にスラグを浸漬することによ
り洗浄処理を行う場合、スラグを浸漬する水の量（重
量）はスラグ重量の１０倍以上とし、これに１時間以上
浸漬することが好ましい。スラグを浸漬する水の量（重
量）がスラグ重量の１０倍未満では洗浄効果が小さい。
この洗浄処理に使用した溶媒にはスラグに付着していた
フッ素が溶出するが、この溶媒に石灰などを投入し、フ
ッ素分をＣａＦ_２として沈降除去した後に排出すれば、
地球環境を損ねるようなことはない。また、回収された
ＣａＦ_２は製鉄プロセスにおいて再利用することができ
る。

【００２３】以下、炭酸化処理によってスラグ表面がＣ
ａＣＯ_３やＭｇＣＯ_３（以下、ＣａＣＯ_３を例に説明す
る）により被覆される機構及びスラグからのフッ素溶出
が抑制される作用について、図１に基づき説明する。上
述したようにスラグに含まれるＣａ分の炭酸化反応には
水の存在が不可欠である。このため炭酸化処理前にスラ
グ粒子全体を濡らすに十分な水分が添加されるが、この
ように水分が添加されることで表面に水が付着したスラ
グを図１（ａ）に示すように炭酸ガスと接触させた場
合、スラグ中に含まれるＣａＯや２ＣａＯ・ＳｉＯ_２な
どの珪酸カルシウムからスラグ表面の付着水中にＣａイ
オン（Ｃａ^２＋）が溶解するとともに、炭酸ガスもスラ
グ表面の付着水中に炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−又はＨＣＯ
_３ ⁻）として溶解する。このように溶解したＣａイオン
と炭酸イオンは水中で反応し、溶解度の低いＣａＣＯ_３
がスラグ表面に不均一核生成し、スラグ表面をＣａＣＯ
_３層で被覆するものと考えられる。

【００２４】一方、スラグ中に含まれるフッ素成分の一
部も、上記炭酸化処理過程でフッ素イオン（Ｆ⁻）とし
てスラグ表面の付着水中に溶解する。そして、炭酸化処
理過程が進行するとスラグ表面にＣａＣＯ_３層が生成す
るが、スラグ表面の付着水中に溶解したフッ素イオン
は、図１（ｂ）に示すようにＣａＣＯ_３層表面にフッ化
物（例えば、ＣａＦ_２など）として析出するものと考え
られる。この状態でスラグを水中に浸漬した場合、スラ
グ表面のＣａＣＯ_３層によってスラグ内部からのフッ素
の溶出が抑制され、水に溶出するフッ素分はスラグ表面
を覆うＣａＣＯ_３層表面に析出したフッ化物からの溶出
分だけであり、このため炭酸化処理前のスラグに較べて
フッ素溶出量は低減する。

【００２５】さらに、上記のように炭酸化処理して得ら
れたスラグ又はスラグ塊状体を水などの溶媒で洗浄処理
した場合には、図１（ｃ）に示すようにＣａＣＯ_３層表
面に付着（析出）しているフッ化物が除去される結果、
スラグ又はスラグ塊状体表面にはフッ素成分が存在しな
くなり、しかもスラグ内部からのフッ素の溶出がＣａＣ
Ｏ_３層によって抑制されるため、フッ素溶出量を著しく
低減できる。

【００２６】次に、本発明の処理方法の具体的な実施形
態について説明する。図２は本発明の処理方法における
処理フローの一例を示している。通常、鉄鋼製造プロセ
スで発生したスラグには地金除去処理が施され、主要な
地金（粒鉄）分が除去される。一般にスラグ中のスラグ
成分と地金とは緻密に絡み合った状態で混在しているた
めに、地金除去処理はスラグを粉粒状又は粗粒状にして
行う必要があり、したがって、通常はスラグを粉砕機な
どによりｍｍオーダー又はそれ以下の粒径（例えば５ｍ
ｍ以下）まで粉砕した後、地金除去処理が行われる。但
し、スラグは地金除去処理が可能な粒径であればよく、
スラグの性状などにより比較的粗粒状でも地金除去が可
能なものについては、地金除去が可能な粒径まで粉砕す
ればよい。

【００２７】また、スラグによっては、地金除去が可能
な程度の粒径に自然粉化又は粒状化した状態で搬入され
るものもあり、粉砕処理が不要なスラグもある。通常、
地金除去処理は磁気選別により行われるが、必ずしもこ
れに限定されるものではない。この地金除去処理によっ
て、スラグ中の主要な地金成分が除去される。

【００２８】このような地金除去処理を経た粉粒状およ
び／または粗粒状のスラグには、炭酸化反応に必要なＣ
ａＯ、ＭｇＯがスラグ中に不足している場合があり、こ
の場合、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ、Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）_２の中から選ばれる１種以上が添加され、スラグと
混合される。さらに、炭酸化反応を効率よく行わせるた
めにはスラグ粒子に表面付着水が存在すること、より好
ましくはスラグ粒子が水で覆われることが必要であり、
これに必要な水分の添加が不可欠である。最適な添加水
分量はスラグ粒径などに応じて決められるが、通常、ス
ラグ重量の３〜１５重量％程度の水分を添加すること望
ましい。

【００２９】この添加水分とスラグ、さらに必要に応じ
て添加されるＣａＯなどの添加材の混合方法は、地金除
去処理設備内で地金除去処理済みのスラグに所定量の水
分や添加材を添加して混合する方法、ショベルなどの重
機により混合する方法など、任意の方法を採ることがで
きる。

【００３０】このようにして水分調整がなされ、必要に
応じて添加材が添加、混合されたスラグは、炭酸化処理
のために山積みされ若しくは任意の空間内に充填され
る。スラグの山積み又は充填には、三方を仕切壁で囲ん
だようなピット、四方を仕切壁で囲んだ型枠又は容器な
どを用いることが好ましい。この場合、積み山や充填層
はその上部をシートなどで覆うことが好ましい。また型
枠や容器を用いる場合にも、スラグの充填層をシートな
どで覆うか或いは蓋を設けることが望ましい。図３は型
枠内部にスラグ充填層を形成し、蓋をした状態を示して
いる。

【００３１】炭酸化処理後のスラグの形態は、スラグの
積み山や充填層の充填率（かさ比重／真比重）に依存
し、比較的低い充填率の場合には、スラグ全体のうちの
一部のスラグについてスラグ粒子どうしが固結して凝集
体を生じる程度であるが、比較的高い充填率の場合に
は、積み山や充填層全体のスラグ粒子が固結した高い強
度を有する固化体となる。したがって、積み山や充填層
の締め固めの度合いを調整し、その充填率を調整するこ
とで、炭酸化処理後のスラグの形態を任意に調整するこ
とができる。

【００３２】通常、スラグの積み山や充填層の充填率は
０．２〜０．８の範囲で調整されることが好ましい。ス
ラグの積み山又は充填層の締め固めを行う場合、積み山
又は充填層の上部から重機で締め固める方法や、積み山
又は充填層に振動を与えることにより締め固める方法な
どを採用でき、これらを行う際の締め固めの度合いを調
整することにより、積み山又は充填層の嵩密度の調整を
行う。また、スラグの山積み量又は充填量は特に限定さ
れず、例えば数トンないし数百トン規模の山積み量また
は充填量としてもよいし、より少量の山積み量又は充填
量としてもよく、その量は任意である。

【００３３】以上のようなスラグの積み山又は充填層の
充填率の調整が完了した後、積み山又は充填層に炭酸ガ
ス存在下で炭酸化反応を生じさせ、この炭酸化反応によ
り生成させたＣａＣＯ_３やＭｇＣＯ_３（以下、ＣａＣＯ
_３を例に説明する）でスラグ表面を被覆させ、或いは炭
酸化反応で生成させたＣａＣＯ_３でスラグを固結・塊状
化するとともに、ＣａＣＯ_３でスラグ表面を被覆させ
る。具体的には、スラグの積み山又は充填層内のスラグ
粒子全体に炭酸ガスが接触するように炭酸ガス又は炭酸
ガス含有ガスを供給し、スラグの炭酸化処理を行う。ま
た、スラグの積み山又は充填層を炭酸ガス又は炭酸ガス
含有ガス雰囲気下に置き、スラグの炭酸化処理を行って
もよい。

【００３４】スラグの積み山又は充填層内に炭酸ガス又
は炭酸ガス含有ガスを供給する方法に特別な制限はない
が、積み山又は充填層の底部にガス吹き込み手段を設
け、このガス吹き込み手段を通じてガスを吹き込むこと
が最も効果的である。具体的には、積み山又は充填層の
底部（ピット、型枠又は容器などを用いる場合には、そ
れらの床部）にガス供給用の配管又はホースなどを適当
な配置密度で配し、これら配管又はホースに適当なピッ
チ（例えば、３０〜３００ｍｍ×４０〜４００ｍｍピッ
チ）で設けたガス吹出孔から炭酸ガス又は炭酸ガス含有
ガスが吹き出されるようにすることができる。

【００３５】また、スラグの積み山又は充填層を炭酸ガ
ス又は炭酸ガス含有ガス雰囲気中に置く方法としては、
積み山や充填層を気密性の空間（容器などを含む）内に
置き、この空間内に炭酸ガスや炭酸ガス含有ガスを任意
の態様で供給する方法などを採ることができる。また、
本発明では、積み山又は充填層のような固定床方式だけ
でなく、流動床方式のようにスラグ粒子を炭酸ガス又は
炭酸ガス含有ガス中で浮遊させながらの炭酸化処理を行
うことも可能である。

【００３６】炭酸化処理で使用する炭酸ガス又は炭酸ガ
ス含有ガスについては、炭酸ガス含有ガス中の炭酸ガス
濃度が低すぎると処理効率が低下するという問題を生じ
るが、それ以外の制約は格別ない。したがって、炭酸ガ
ス濃度は特に限定しないが、効率的な処理を行うには３
％以上の炭酸ガス濃度とすることが好ましい。また、炭
酸ガス又は炭酸ガス含有ガスの流量にも特別の制限はな
く、また、処理時間にも特別な制約はないが、目安とし
て、炭酸ガス（ＣＯ_２純分として）供給量がスラグ重量
の５重量％以上となる時点、すなわち、ガス量に換算し
た場合、材料１トン当たり２５ｍ^３以上の炭酸ガスが供
給されるまでガス吹き込みを行うことが望ましい。

【００３７】また、上述したようにスラグ表面の炭酸化
反応には水分が必要であり、炭酸化処理直前のスラグ中
の水分量は、スラグ重量の３〜１５重量％程度とするこ
とが好ましい。したがって、スラグは必要に応じて最適
水分量に水分調整した上で、炭酸ガス存在下で炭酸化反
応を生じさせるようにすることが好ましい。このためス
ラグの水分含有率が低過ぎる場合には、例えば、図２の
処理フローに示す段階などにおいてスラグに水を加え、
スラグの水分含有率を高めるなどの水分調整を行うこと
が好ましい。

【００３８】さらに、処理中にスラグの乾燥を防止して
炭酸化反応を促進するために、炭酸ガス又は炭酸ガス含
有ガスを一旦水中に吹き込んでＨ_２Ｏを飽和させた後、
炭酸化処理用のガスとして供給することが望ましい。ま
た、供給される炭酸ガス又は炭酸ガス含有ガスは常温で
よいが、ガスが常温よりも高温であればそれだけ反応性
が高まるため有利である。但し、ガスの温度が過剰に高
いと原料層の水分を蒸発させたり、ＣａＣＯ_３がＣａＯ
とＣＯ_２に分解してしまう。したがって、ガス温度は原
料層を乾燥させない温度・圧力条件、具体的には原料層
内での水の沸点以下の温度とすることが好ましい。

【００３９】以上のようにして炭酸ガス又は炭酸ガス含
有ガスを所定時間（通常、数十時間〜数百時間）供給し
続け、スラグと炭酸ガスを反応させることにより、スラ
グ表面及び／又はスラグ粒子間にＣａＣＯ_３が生成し、
これがスラグ粒子表面又は固結したスラグ塊状体表面を
被覆するためフッ素などの成分がスラグ内に固定化さ
れ、スラグ粒子又はスラグ塊状体が水に接触した際にフ
ッ素などの成分の溶出が抑制される。

【００４０】また、このスラグ粒子やスラグ塊状体から
はフッ素以外の他の成分の溶出も抑制される。例えば、
スラグ中の重金属の溶出抑制効果を調査するために、小
型炉において溶融スラグ中に酸化クロム（３価）を２重
量％程度添加・混合した試験材を作製し、このスラグを
後述する実施例に準じた方法で炭酸化処理（炭酸固化）
した後、溶出試験装置でクロム（３価、６価）の溶出量
を測定する試験を行ったところ、クロム溶出量は分析下
限以下となり、スラグからのクロム溶出が効果的に抑制
されることが確認できた。

【００４１】また、スラグからのフッ素溶出をより効果
的に抑制したい場合には、以上のような炭酸化処理を施
したスラグ又はスラグ塊状体を、さらに水などの溶媒で
洗浄処理する。先に述べたように、この洗浄処理では炭
酸化処理を施したスラグ又はスラグ塊状体に対して水を
スプレー又は通水したり、或いはそれらを貯水槽や貯水
池に浸漬するなどの方法で行うが、その方法は特に限定
されるものではない。以上のようにして本発明の処理方
法で処理されたスラグは、主として埋め立て材料、路盤
材料、港湾土木材料などの土木材料や、漁礁、藻礁、景
観ブロックなど、種々の用途に利用される。

【００４２】

【実施例】・本発明例１表１に示す組成を有する粒度３ｍｍ以下の脱燐スラグ粉
１２００ｇと蒸留水９０ｇをボールミルを用いて１時間
混合した後、１０ｃｍ×１０ｃｍ×２０ｃｍ（高さ）の
サイズの型枠内に押し固めることなく充填（充填高さ：
１５ｃｍ、充填率：２５％）した。この型枠に蓋をした
後、図３に示すように型枠内にその下部から炭酸ガス
（ＣＯ_２濃度：９９％）を供給した。使用した炭酸ガス
は水槽内を通すことでＨ_２Ｏを飽和させたもので、型枠
内に５００ｍｌ／分の流量で３日間供給し、型枠上部か
ら排出した。

【００４３】このような炭酸化処理を実施した後、型枠
から処理済みスラグを回収した。この実施例では型枠内
でのスラグ充填率を低くしたためスラグは塊状化せず、
粒状のままであった。乾燥後のスラグ重量は１２９６ｇ
であり、炭酸化処理による重量増加分は８％であった。
この処理済みスラグ粒について、図４に示す溶出試験装
置（振盪装置）及び試験条件で溶出フッ素濃度の測定を
実施したところ、溶出フッ素濃度は０．８ｐｐｍであっ
た。

【００４４】

【表１】

【００４５】・本発明例２表１に示す組成を有する粒度３ｍｍ以下の脱燐スラグ粉
１２００ｇと蒸留水９０ｇをボールミルを用いて１時間
混合した後、１０ｃｍ×１０ｃｍ×２０ｃｍ（高さ）の
型枠内に押し固めて高密度に充填（充填高さ：５ｃｍ、
充填率：７５％）した。この型枠に蓋をした後、図３に
示すように型枠内にその下部から炭酸ガス（ＣＯ_２濃
度：９９％）を供給した。使用した炭酸ガスは水槽内を
通すことでＨ_２Ｏを飽和させたもので、型枠内に５００
ｍｌ／分の流量で３日間供給し、型枠上部から排出し
た。

【００４６】このような炭酸化処理を実施した後、型枠
から処理済みスラグを回収した。この実施例では型枠内
でのスラグ充填率を高くしたためスラグは塊状化し、ス
ラグの固化体（スラグ塊状体）が得られた。乾燥後のス
ラグ重量は１３０２ｇであり、炭酸化処理による重量増
加分は８．５％であった。このスラグ固化体について、
図４に示す溶出試験装置（振盪装置）及び試験条件で溶
出フッ素濃度の測定を実施したところ、溶出フッ素濃度
は０．７ｐｐｍであった。

【００４７】・本発明例３本発明例１の炭酸化処理を行って得られたスラグ粒を２
０ｋｇの水中に３時間浸漬した。その後、水槽からスラ
グ粒を回収してこれを乾燥させ、図４に示す溶出試験装
置（振盪装置）及び試験条件で溶出フッ素濃度の測定を
実施したところ、溶出フッ素濃度は０．３ｐｐｍまで低
下した。

【００４８】・本発明例４本発明例２の炭酸化処理を行って得られたスラグ固化体
を２０ｋｇの水中に３時間浸漬した。その後、水槽から
スラグ固化体を回収してこれを乾燥させ、図４に示す溶
出試験装置（振盪装置）及び試験条件で溶出フッ素濃度
の測定を実施したところ、溶出フッ素濃度は０．２ｐｐ
ｍまで低下した。

【００４９】・比較例表１に示す組成を有する粒度３ｍｍ以下の脱燐スラグ粉
１２００ｇについて、図４に示す溶出試験装置（振盪装
置）及び試験条件で溶出フッ素濃度の測定を実施したと
ころ、溶出フッ素濃度は７．３ｐｐｍであった。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係るスラグの
含有成分溶出抑制化処理方法によれば、フッ素含有スラ
グなどからのフッ素などの成分の溶出を効果的に抑制す
ることができる。また、特に本願の請求項５に係る発明
によれば、フッ素含有スラグからのフッ素の溶出をより
効果的に抑制することができる。このため本発明によれ
ば、フッ素含有スラグなどを地球環境を損なうことなく
土木材料や構造材料などとして利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】炭酸化処理によってスラグ表面がＣａＣＯ_３に
より被覆される機構及びスラグからのフッ素の溶出が抑
制される作用を示す説明図

【図２】本発明の処理方法における処理フローの一例を
示す説明図

【図３】実施例におけるスラグの炭酸化処理の実施状況
を示す説明図

【図４】スラグからの溶出フッ素濃度の測定を行うため
の試験装置（振盪装置）及び試験条件を示す説明図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋達人東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者中島廣久東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4G012 JD01 JD02 JD03 JE02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを炭
酸化処理することにより、スラグに含まれるＣａ分及び
／又はＭｇ分の炭酸化反応により生成させたＣａＣＯ_３
及び／又はＭｇＣＯ_３（但し、ＭｇＣＯ_３が水和物、水
酸化物塩又は複塩として存在する場合を含む）でスラグ
表面を被覆することを特徴とするスラグの含有成分溶出
抑制化処理方法。
【請求項２】鉄鋼製造プロセスで発生した粉粒状及び
／又は粗粒状のスラグを炭酸化処理することにより、ス
ラグに含まれるＣａ分及び／又はＭｇ分の炭酸化反応で
生成させたＣａＣＯ_３及び／又はＭｇＣＯ_３（但し、Ｍ
ｇＣＯ_３が水和物、水酸化物塩又は複塩として存在する
場合を含む）をバインダーとして固結させることで塊状
化するとともに、該スラグ塊状体表面を前記炭酸化反応
で生成させたＣａＣＯ_３及び／又はＭｇＣＯ_３で被覆す
ることを特徴とするスラグの含有成分溶出抑制化処理方
法。
【請求項３】炭酸化処理後のスラグを、溶媒で洗浄処
理することを特徴とする請求項１または２に記載のスラ
グの含有成分溶出抑制化処理方法。