JP2001316141A - 膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法 - Google Patents
膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法Info
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- JP2001316141A JP2001316141A JP2000133161A JP2000133161A JP2001316141A JP 2001316141 A JP2001316141 A JP 2001316141A JP 2000133161 A JP2000133161 A JP 2000133161A JP 2000133161 A JP2000133161 A JP 2000133161A JP 2001316141 A JP2001316141 A JP 2001316141A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のエージング処理による遊離ＣａＯの水
和反応率よりも高い水和反応率を効率よく達成すること
により、エージング時間を短縮し、エージング処理後の
製鋼系スラグの膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法
を提供する。 【解決手段】 製鋼系スラグをエージング処理する前ま
たはエージング処理中に、前記製鋼系スラグにキレート
化剤を混合する。
和反応率よりも高い水和反応率を効率よく達成すること
により、エージング時間を短縮し、エージング処理後の
製鋼系スラグの膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法
を提供する。 【解決手段】 製鋼系スラグをエージング処理する前ま
たはエージング処理中に、前記製鋼系スラグにキレート
化剤を混合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄所から発生す
る製鋼系スラグの利用技術に関し、特に、製鋼系スラグ
を埋立用材料や道路路盤材あるいは建設用材料として用
いる場合の膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法に関
する。
る製鋼系スラグの利用技術に関し、特に、製鋼系スラグ
を埋立用材料や道路路盤材あるいは建設用材料として用
いる場合の膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】製鋼系スラグは化学組成が高炉スラグほ
ど安定しておらず、時間の経過とともに膨張・粉化する
などの問題があるため、埋立用材料や道路路盤材などの
一部に利用されているに過ぎない。この製鋼系スラグの
膨張・粉化は水分の存在下で起こり、製鋼系スラグ中に
含まれる遊離ＣａＯが水和反応によって体積膨張するこ
とに起因している。
ど安定しておらず、時間の経過とともに膨張・粉化する
などの問題があるため、埋立用材料や道路路盤材などの
一部に利用されているに過ぎない。この製鋼系スラグの
膨張・粉化は水分の存在下で起こり、製鋼系スラグ中に
含まれる遊離ＣａＯが水和反応によって体積膨張するこ
とに起因している。
【０００３】製鋼系スラグの膨張・粉化を抑制する方法
として、予め製鋼系スラグの水和反応を進行させるエー
ジング処理が一般的には行われている。エージング処理
方法としては、大気中に曝しておく自然エージングの
他、エージング処理を短期間で終了させるために蒸気や
温水を用いて水和反応を促進する蒸気エージングや温水
エージングなどの方法が知られている。
として、予め製鋼系スラグの水和反応を進行させるエー
ジング処理が一般的には行われている。エージング処理
方法としては、大気中に曝しておく自然エージングの
他、エージング処理を短期間で終了させるために蒸気や
温水を用いて水和反応を促進する蒸気エージングや温水
エージングなどの方法が知られている。
【０００４】また、特開平７−２２３８５７号公報に
は、製鋼系スラグに石炭灰、シルトあるいは平均粒度
０．０１〜１．２ｍｍの高炉水砕スラグなどの含シリカ
微粉末を添加してエージングを促進し、エージング処理
時間を短縮させる方法が開示されている。
は、製鋼系スラグに石炭灰、シルトあるいは平均粒度
０．０１〜１．２ｍｍの高炉水砕スラグなどの含シリカ
微粉末を添加してエージングを促進し、エージング処理
時間を短縮させる方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
いずれの方法においてもエージング処理時に完全に遊離
ＣａＯの水和が完了するわけではない。エージング処理
により水和するのは主に粒子表面に露出した遊離Ｃａ
Ｏ、および水和した製鋼系スラグ粒子の崩壊によって新
たに露出した遊離ＣａＯのみである。このため、製鋼系
スラグ粒子内部には未反応の遊離ＣａＯ が多く残存し
ており、これをさらに水和させるためにはスラグ粒子中
の遊離ＣａＯを取り巻く水和反応活性が低い鉱物をなん
らかの方法で取り除き、遊離ＣａＯを露出させる必要が
ある。
いずれの方法においてもエージング処理時に完全に遊離
ＣａＯの水和が完了するわけではない。エージング処理
により水和するのは主に粒子表面に露出した遊離Ｃａ
Ｏ、および水和した製鋼系スラグ粒子の崩壊によって新
たに露出した遊離ＣａＯのみである。このため、製鋼系
スラグ粒子内部には未反応の遊離ＣａＯ が多く残存し
ており、これをさらに水和させるためにはスラグ粒子中
の遊離ＣａＯを取り巻く水和反応活性が低い鉱物をなん
らかの方法で取り除き、遊離ＣａＯを露出させる必要が
ある。
【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、従来のエージング処理による遊離Ｃａ
Ｏの水和反応率よりも高い水和反応率を効率よく達成す
ることにより、エージング時間を短縮し、エージング処
理後の製鋼系スラグの膨張を抑制した製鋼系スラグの製
造方法を提供することを目的とする。
なされたもので、従来のエージング処理による遊離Ｃａ
Ｏの水和反応率よりも高い水和反応率を効率よく達成す
ることにより、エージング時間を短縮し、エージング処
理後の製鋼系スラグの膨張を抑制した製鋼系スラグの製
造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために検討を行った結果、製鋼系スラグのエ
ージング処理前またはエージング処理中にキレート化剤
を混合することにより、エージング処理中に製鋼系スラ
グ中の遊離ＣａＯの水和反応が促進されることを見い出
した。
を解決するために検討を行った結果、製鋼系スラグのエ
ージング処理前またはエージング処理中にキレート化剤
を混合することにより、エージング処理中に製鋼系スラ
グ中の遊離ＣａＯの水和反応が促進されることを見い出
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、製鋼系スラグをエージング処理する前またはエ
ージング処理中に、前記製鋼系スラグにキレート化剤を
混合することを特徴とする膨張を抑制した製鋼系スラグ
の製造方法である。
もので、製鋼系スラグをエージング処理する前またはエ
ージング処理中に、前記製鋼系スラグにキレート化剤を
混合することを特徴とする膨張を抑制した製鋼系スラグ
の製造方法である。
【０００９】なお、特開平１１−２１１５４号公報には
製鋼系スラグにキレート化剤を混合する技術が開示され
ているが、これは製鋼系スラグを用いたセメントなどの
水硬性組成物を提供することを目的に、エージング処理
後の製鋼系スラグにキレート化剤を混合するものであ
る。
製鋼系スラグにキレート化剤を混合する技術が開示され
ているが、これは製鋼系スラグを用いたセメントなどの
水硬性組成物を提供することを目的に、エージング処理
後の製鋼系スラグにキレート化剤を混合するものであ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態の一
例について説明する。本発明に係る膨張を抑制した製鋼
系スラグの製造方法は、製鋼系スラグをエージング処理
する前またはエージング処理中に、この製鋼系スラグに
キレート化剤を混合するものである。
例について説明する。本発明に係る膨張を抑制した製鋼
系スラグの製造方法は、製鋼系スラグをエージング処理
する前またはエージング処理中に、この製鋼系スラグに
キレート化剤を混合するものである。
【００１１】ここで、製鋼系スラグとしては、転炉、電
気炉、混銑車などで発生したスラグのみならず、脱珪ス
ラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグなどの溶銑予備処理スラ
グなどを用いることもできる。また、キレート化剤はア
ルカリ条件化でＦｅ，Ａｌ，Ｍｎなどの金属イオンとキ
レート錯体を形成する物質であり、例えばトリエタノー
ルアミン又は／及びトリイソプロパノールアミンなどを
用いることができる。
気炉、混銑車などで発生したスラグのみならず、脱珪ス
ラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグなどの溶銑予備処理スラ
グなどを用いることもできる。また、キレート化剤はア
ルカリ条件化でＦｅ，Ａｌ，Ｍｎなどの金属イオンとキ
レート錯体を形成する物質であり、例えばトリエタノー
ルアミン又は／及びトリイソプロパノールアミンなどを
用いることができる。
【００１２】キレート化剤はエージング処理する前また
はエージング処理中の製鋼系スラグ１ｔに対し、０．０
０１ｋｇ以上２０ｋｇ以下の範囲内で混合することが好
ましい。製鋼系スラグ１ｔに対して０．００１ｋｇ未満
ではキレート化剤の濃度が希薄すぎて水和促進効果が十
分でなく、２０ｋｇを超えるとキレート化剤の添加によ
るコストが嵩み、製鋼系スラグの水和促進効果を上回る
ため不適切である。
はエージング処理中の製鋼系スラグ１ｔに対し、０．０
０１ｋｇ以上２０ｋｇ以下の範囲内で混合することが好
ましい。製鋼系スラグ１ｔに対して０．００１ｋｇ未満
ではキレート化剤の濃度が希薄すぎて水和促進効果が十
分でなく、２０ｋｇを超えるとキレート化剤の添加によ
るコストが嵩み、製鋼系スラグの水和促進効果を上回る
ため不適切である。
【００１３】キレート化剤と製鋼系スラグの混合方法は
特に限定されないが、たとえば、キレート化剤を水に溶
解させて水溶液を作成し、適当な容器内にてキレート化
剤水溶液に製鋼系スラグを浸漬させるか、もしくは製鋼
系スラグにキレート化剤水溶液を散布するなどの方法を
用いることができる。また、蒸気エージングや温水エー
ジングを利用する場合には、蒸気または温水中にあらか
じめキレート化剤を含有させても良い。
特に限定されないが、たとえば、キレート化剤を水に溶
解させて水溶液を作成し、適当な容器内にてキレート化
剤水溶液に製鋼系スラグを浸漬させるか、もしくは製鋼
系スラグにキレート化剤水溶液を散布するなどの方法を
用いることができる。また、蒸気エージングや温水エー
ジングを利用する場合には、蒸気または温水中にあらか
じめキレート化剤を含有させても良い。
【００１４】蒸気や温水中にキレート化剤を含有させず
に蒸気エージングや温水エージングを実施する場合は、
キレート化剤を添加後エージング処理の開始までに１時
間程度放置することが望ましい。なお、蒸気や温水中に
キレート化剤を含有させる場合はこの必要はない。
に蒸気エージングや温水エージングを実施する場合は、
キレート化剤を添加後エージング処理の開始までに１時
間程度放置することが望ましい。なお、蒸気や温水中に
キレート化剤を含有させる場合はこの必要はない。
【００１５】キレート化剤混合による製鋼系スラグの膨
張抑制メカニズムについて以下に説明する。
張抑制メカニズムについて以下に説明する。
【００１６】製鋼系スラグの膨張抑制は、製鋼系スラグ
のエージング処理中にキレート化剤により製鋼系スラグ
に含まれる遊離ＣａＯの水和反応が促進され、高い水和
反応率が達成されることに起因する。
のエージング処理中にキレート化剤により製鋼系スラグ
に含まれる遊離ＣａＯの水和反応が促進され、高い水和
反応率が達成されることに起因する。
【００１７】上記遊離ＣａＯの水和反応を促進させる要
因としては以下（１）〜（３）のように考えられる。 （１）スラグ粒子中の２ＣａＯ（Ａｌ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3）
鉱物に含まれるＡｌ，Ｆｅ成分の溶解を促進することに
より、２ＣａＯ（Ａｌ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3）鉱物の水和反応
（溶解・析出反応）を促進し、スラグ粒子に内在してい
る遊離ＣａＯと水との接触確率を向上させる。
因としては以下（１）〜（３）のように考えられる。 （１）スラグ粒子中の２ＣａＯ（Ａｌ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3）
鉱物に含まれるＡｌ，Ｆｅ成分の溶解を促進することに
より、２ＣａＯ（Ａｌ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3）鉱物の水和反応
（溶解・析出反応）を促進し、スラグ粒子に内在してい
る遊離ＣａＯと水との接触確率を向上させる。
【００１８】製鋼系スラグ中に含まれる２ＣａＯ（Ａｌ
2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3）はポルトランドセメント中のカルシウ
ム・アルミネート系鉱物と同様に、水和反応により水和
物を生成するが、鉄イオンの水への溶解度が小さいため
水和反応活性が低い。そこで、溶解剤、反応促進剤とし
てキレート化剤を添加することにより、２ＣａＯ（Ａｌ
2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3）中のＡｌ、Ｆｅ成分が強制溶解し、溶
解・析出反応である水和反応を著しく促進させる。これ
により内在していた遊離ＣａＯ を水分と接触させ、水
和を進行させることができ、残存する遊離ＣａＯを減少
させることが可能になる。 （２）遊離ＣａＯに固溶しているＦｅ，Ｍｎ成分（２価
の金属）の溶解を促進することにより、遊離ＣａＯの水
和活性を向上させる。
2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3）はポルトランドセメント中のカルシウ
ム・アルミネート系鉱物と同様に、水和反応により水和
物を生成するが、鉄イオンの水への溶解度が小さいため
水和反応活性が低い。そこで、溶解剤、反応促進剤とし
てキレート化剤を添加することにより、２ＣａＯ（Ａｌ
2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3）中のＡｌ、Ｆｅ成分が強制溶解し、溶
解・析出反応である水和反応を著しく促進させる。これ
により内在していた遊離ＣａＯ を水分と接触させ、水
和を進行させることができ、残存する遊離ＣａＯを減少
させることが可能になる。 （２）遊離ＣａＯに固溶しているＦｅ，Ｍｎ成分（２価
の金属）の溶解を促進することにより、遊離ＣａＯの水
和活性を向上させる。
【００１９】遊離ＣａＯに固溶しているＦｅ、Ｍｎ成分
などの２価金属の固溶量が大きいほど遊離ＣａＯが安定
化し、水和活性が低下することが広く知られている。な
お、通常の遊離ＣａＯ中のＦｅ、Ｍｎ成分などの２価金
属の固溶量は、ＦｅＯ及びＭｎＯとして１０〜２０％
（質量百分率）程度である。キレート化剤を添加するこ
とにより、遊離ＣａＯ中のＦｅ、Ｍｎ成分が強制溶解
し、製鋼系スラグ中の遊離ＣａＯの水和活性を向上さ
せ、残存する遊離ＣａＯを減少させることが可能にな
る。 （３）遊離ＣａＯの表面には水和反応速度の遅い２Ｃａ
Ｏ・Ｆｅ2Ｏ3の層が存在し、これが遊離ＣａＯのエージ
ング処理による水和を遅らせていると報告されている。
キレート化剤を添加することにより、２ＣａＯ・Ｆｅ2
Ｏ3中のＦｅ成分の溶解を促進し、遊離ＣａＯ表面の２
ＣａＯ・Ｆｅ2Ｏ3層の水和反応（溶解・析出反応）が促
進され、内部の遊離ＣａＯの水和反応を向上させる。こ
れにより、残存する遊離ＣａＯを減少させることが可能
になる。
などの２価金属の固溶量が大きいほど遊離ＣａＯが安定
化し、水和活性が低下することが広く知られている。な
お、通常の遊離ＣａＯ中のＦｅ、Ｍｎ成分などの２価金
属の固溶量は、ＦｅＯ及びＭｎＯとして１０〜２０％
（質量百分率）程度である。キレート化剤を添加するこ
とにより、遊離ＣａＯ中のＦｅ、Ｍｎ成分が強制溶解
し、製鋼系スラグ中の遊離ＣａＯの水和活性を向上さ
せ、残存する遊離ＣａＯを減少させることが可能にな
る。 （３）遊離ＣａＯの表面には水和反応速度の遅い２Ｃａ
Ｏ・Ｆｅ2Ｏ3の層が存在し、これが遊離ＣａＯのエージ
ング処理による水和を遅らせていると報告されている。
キレート化剤を添加することにより、２ＣａＯ・Ｆｅ2
Ｏ3中のＦｅ成分の溶解を促進し、遊離ＣａＯ表面の２
ＣａＯ・Ｆｅ2Ｏ3層の水和反応（溶解・析出反応）が促
進され、内部の遊離ＣａＯの水和反応を向上させる。こ
れにより、残存する遊離ＣａＯを減少させることが可能
になる。
【００２０】以上により、製鋼系スラグの膨張抑制が達
成される。
成される。
【００２１】
【実施例】（実施例１）エージング処理前の製鋼系スラ
グを容器に入れ、所定の濃度のキレート化剤水溶液中に
浸漬し、２４時間常温で静置した。このスラグを蒸気流
量５０ｋｇ／ｔ（ｓｌａｇ）で蒸気エージング処理し
た。なお、エージング処理する製鋼系スラグの粒度は５
０ｍｍ以下とした。このスラグについて、ＪＩＳ Ａ
５０１５に則り、水浸膨張試験の試験体を作製し、８０
℃水浸膨張比を測定した。
グを容器に入れ、所定の濃度のキレート化剤水溶液中に
浸漬し、２４時間常温で静置した。このスラグを蒸気流
量５０ｋｇ／ｔ（ｓｌａｇ）で蒸気エージング処理し
た。なお、エージング処理する製鋼系スラグの粒度は５
０ｍｍ以下とした。このスラグについて、ＪＩＳ Ａ
５０１５に則り、水浸膨張試験の試験体を作製し、８０
℃水浸膨張比を測定した。
【００２２】表１にキレート化剤としてトリエタノール
アミンを使用したときの水溶液中キレート化剤濃度に対
する水浸膨張率の結果を示す。
アミンを使用したときの水溶液中キレート化剤濃度に対
する水浸膨張率の結果を示す。
【００２３】また、表２にキレート化剤としてトリイソ
プロパノールアミンを使用したときの水溶液中キレート
化剤濃度に対する水浸膨張率の結果を示す。
プロパノールアミンを使用したときの水溶液中キレート
化剤濃度に対する水浸膨張率の結果を示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】比較例のキレート化剤を添加しない製鋼系
スラグに対し、トリエタノールアミンまたはトリイソプ
ロパノールアミンを混合することにより、低い膨張率が
得られており、特に０．００１ｋｇ／ｔ（ｓｌａｇ）以
上の混合でその効果が顕著になっている。
スラグに対し、トリエタノールアミンまたはトリイソプ
ロパノールアミンを混合することにより、低い膨張率が
得られており、特に０．００１ｋｇ／ｔ（ｓｌａｇ）以
上の混合でその効果が顕著になっている。
【００２７】（実施例２）エージング処理前の製鋼系ス
ラグを容器に入れ、０．１質量％のトリエタノールアミ
ン水溶液中に浸漬し、常温で所定の時間静置した。この
スラグを蒸気流量５０ｋｇ／ｔ（ｓｌａｇ）で蒸気エー
ジング処理した。なお、エージング処理する製鋼系スラ
グの粒度は５０ｍｍ以下とした。このスラグについて、
ＪＩＳ Ａ５０１５に則り、水浸膨張試験の試験体を作
製し、８０℃水浸膨張比を測定した。表３に、静置した
時間に対する水浸膨張率の結果を示す。
ラグを容器に入れ、０．１質量％のトリエタノールアミ
ン水溶液中に浸漬し、常温で所定の時間静置した。この
スラグを蒸気流量５０ｋｇ／ｔ（ｓｌａｇ）で蒸気エー
ジング処理した。なお、エージング処理する製鋼系スラ
グの粒度は５０ｍｍ以下とした。このスラグについて、
ＪＩＳ Ａ５０１５に則り、水浸膨張試験の試験体を作
製し、８０℃水浸膨張比を測定した。表３に、静置した
時間に対する水浸膨張率の結果を示す。
【００２８】
【表３】
【００２９】静置時間１時間以上で効果が顕著となり、
７２時間以降では効果は飽和する。
７２時間以降では効果は飽和する。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のエージング処理による遊離ＣａＯの水和反応率より
も高い水和反応率が効率よく達成することにより、エー
ジング時間を短縮し、エージング処理後の製鋼系スラグ
の膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法が提供され
る。
来のエージング処理による遊離ＣａＯの水和反応率より
も高い水和反応率が効率よく達成することにより、エー
ジング時間を短縮し、エージング処理後の製鋼系スラグ
の膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法が提供され
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藪田 和哉 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 JD02 JD03 JE02 4K063 BA06 CA03 HA39
Claims (1)
- 【請求項１】 製鋼系スラグをエージング処理する前ま
たはエージング処理中に、前記製鋼系スラグにキレート
化剤を混合することを特徴とする膨張を抑制した製鋼系
スラグの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000133161A JP2001316141A (ja) | 2000-05-02 | 2000-05-02 | 膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000133161A JP2001316141A (ja) | 2000-05-02 | 2000-05-02 | 膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001316141A true JP2001316141A (ja) | 2001-11-13 |
Family
ID=18641709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000133161A Pending JP2001316141A (ja) | 2000-05-02 | 2000-05-02 | 膨張を抑制した製鋼系スラグの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001316141A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008247715A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Jfe Steel Kk | セメント向け高炉水砕スラグの選別方法及びセメント組成物の製造方法 |
| JP2015101528A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 土木用資材及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-05-02 JP JP2000133161A patent/JP2001316141A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008247715A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Jfe Steel Kk | セメント向け高炉水砕スラグの選別方法及びセメント組成物の製造方法 |
| JP2015101528A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 土木用資材及びその製造方法 |
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