JP2001316143A - 製鋼スラグの処理方法、ならびに土中埋設用材料の製造方法および港湾土木用材料の製造方法 - Google Patents
製鋼スラグの処理方法、ならびに土中埋設用材料の製造方法および港湾土木用材料の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製鋼スラグからのフッ素溶出量を安定かつ確
実に低減することができる製鋼スラグの処理方法を提供
すること。 【解決手段】 製鋼スラグの処理方法は、フッ素を含有
する製鋼スラグに、セメントおよびセメント原料の少な
くとも一方からなるセメント物質、および硫酸根を含む
粉末を添加混合して製鋼スラグを安定化する。
実に低減することができる製鋼スラグの処理方法を提供
すること。 【解決手段】 製鋼スラグの処理方法は、フッ素を含有
する製鋼スラグに、セメントおよびセメント原料の少な
くとも一方からなるセメント物質、および硫酸根を含む
粉末を添加混合して製鋼スラグを安定化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製鋼工程で不可避
的に発生する、例えば溶銑予備処理スラグ、転炉スラ
グ、電気炉スラグさらには二次精錬スラグといった、フ
ッ素を含む製鋼スラグを安定化する製鋼スラグの処理方
法、ならびに土中埋設用材料の製造方法および港湾土木
用材料の製造方法に関する。
的に発生する、例えば溶銑予備処理スラグ、転炉スラ
グ、電気炉スラグさらには二次精錬スラグといった、フ
ッ素を含む製鋼スラグを安定化する製鋼スラグの処理方
法、ならびに土中埋設用材料の製造方法および港湾土木
用材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】製鋼工程では、溶銑および溶鋼からリ
ン、硫黄、珪素等の不純物を除去するために、製鋼スラ
グを用いる。製鋼スラグには、スラグの融点を下げて流
動性を向上させ、スラグと溶鋼との反応性を高めるため
に、螢石（ＣａＦ２）が添加されることが一般的であ
る。
ン、硫黄、珪素等の不純物を除去するために、製鋼スラ
グを用いる。製鋼スラグには、スラグの融点を下げて流
動性を向上させ、スラグと溶鋼との反応性を高めるため
に、螢石（ＣａＦ２）が添加されることが一般的であ
る。
【０００３】例えば１９９７年の１年間において、わが
国の製鋼スラグの排出総量は約１０００万トンにも達
し、そのうちの約５７０万トンが土木工事および埋め立
てに用いられた。製鋼スラグがフッ素を含有している場
合には、スラグが水と接触するとフッ素が溶出する。近
時、環境問題への関心の高まりに伴い、このようなスラ
グからのフッ素溶出量を低減することが検討されてい
る。
国の製鋼スラグの排出総量は約１０００万トンにも達
し、そのうちの約５７０万トンが土木工事および埋め立
てに用いられた。製鋼スラグがフッ素を含有している場
合には、スラグが水と接触するとフッ素が溶出する。近
時、環境問題への関心の高まりに伴い、このようなスラ
グからのフッ素溶出量を低減することが検討されてい
る。
【０００４】このような製鋼スラグからのフッ素溶出量
低減方法として、水渡らは、先に材料とプロセス（1999
年、12巻、147〜149頁）において、カルシウムアルミネ
ートを含む二次精錬スラグ、または、カルシウムアルミ
ネートの合成化合物を製鋼スラグに添加混合し、フッ素
を含む製鋼スラグの安定化処理を行う方法を提案した。
低減方法として、水渡らは、先に材料とプロセス（1999
年、12巻、147〜149頁）において、カルシウムアルミネ
ートを含む二次精錬スラグ、または、カルシウムアルミ
ネートの合成化合物を製鋼スラグに添加混合し、フッ素
を含む製鋼スラグの安定化処理を行う方法を提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した水
渡らの提案した方法では、いずれの場合もカルシウムア
ルミネートの水和反応が完了した後にはフッ素の固定化
効果を期待することはできず、スラグからフッ素溶出量
を低減する効果の持続性が低いという問題がある。ま
た、二次精錬の内容によっては、二次精錬スラグがカル
シウムアルミネートを含有せず、鉄鋼スラグの安定化処
理に用いることができない場合もある。
渡らの提案した方法では、いずれの場合もカルシウムア
ルミネートの水和反応が完了した後にはフッ素の固定化
効果を期待することはできず、スラグからフッ素溶出量
を低減する効果の持続性が低いという問題がある。ま
た、二次精錬の内容によっては、二次精錬スラグがカル
シウムアルミネートを含有せず、鉄鋼スラグの安定化処
理に用いることができない場合もある。
【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、フッ素溶出量を長期間にわたって安定かつ確
実に低減することができる製鋼スラグの処理方法を提供
すること、および、製鋼スラグを原料としてフッ素溶出
量が少ない土中埋設材料または港湾土木用材料を製造す
る方法を提供することを目的とする。
であって、フッ素溶出量を長期間にわたって安定かつ確
実に低減することができる製鋼スラグの処理方法を提供
すること、および、製鋼スラグを原料としてフッ素溶出
量が少ない土中埋設材料または港湾土木用材料を製造す
る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】第１発明は、フッ素を含
有する製鋼スラグに、セメントおよびセメント原料の少
なくとも一方からなるセメント物質、および硫酸根を含
む粉末を添加混合して安定化することを特徴とする製鋼
スラグの処理方法を提供する。このような処理により、
硫酸根を含む物質から溶出した硫酸イオンがセメント物
質と反応して生成されるエトリンガイトやモノサルフェ
ートやＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ ４系化合物中に
フッ素を固定して、製鋼スラグからのフッ素溶出量を低
減することができる。
有する製鋼スラグに、セメントおよびセメント原料の少
なくとも一方からなるセメント物質、および硫酸根を含
む粉末を添加混合して安定化することを特徴とする製鋼
スラグの処理方法を提供する。このような処理により、
硫酸根を含む物質から溶出した硫酸イオンがセメント物
質と反応して生成されるエトリンガイトやモノサルフェ
ートやＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ ４系化合物中に
フッ素を固定して、製鋼スラグからのフッ素溶出量を低
減することができる。
【０００８】第２発明は、フッ素を含有する製鋼スラグ
に、石膏、およびアルミニウム系イオンを溶出する物質
を添加混合して安定化することを特徴とする製鋼スラグ
の処理方法を提供する。このような処理によっても、ア
ルミニウム系イオンを溶出する物質からのアルミニウム
系イオンが石膏と反応して生成されるエトリンガイトや
モノサルフェート中にフッ素を固定して、フッ素溶出量
を低減することができる。
に、石膏、およびアルミニウム系イオンを溶出する物質
を添加混合して安定化することを特徴とする製鋼スラグ
の処理方法を提供する。このような処理によっても、ア
ルミニウム系イオンを溶出する物質からのアルミニウム
系イオンが石膏と反応して生成されるエトリンガイトや
モノサルフェート中にフッ素を固定して、フッ素溶出量
を低減することができる。
【０００９】上記第１発明および第２発明における反応
は水の存在下で進行するので、これらを混合し、水の存
在下で反応させて鉄鋼スラグを安定化することが好まし
い。この場合、製鋼スラグに、上記セメント物質および
硫酸根を含む粉末、または、石膏およびアルミニウム系
イオンを溶出する物質を添加混合した後に、野積み状態
として製鋼スラグ中に含有される水分や、散水や降雨に
よって加わる水分によって常温で反応を進行させてもよ
いが、加温したり、蒸気養生したりすることによって確
実にフッ素を固定化することができる。蒸気養生する場
合には、蒸気は温度の上昇手段だけでなく、水和反応を
行わせるための反応物質としても機能する。さらに、こ
の反応をオートクレーブ中で進行させると１００℃以上
に加温しながら加圧できるため、一層確実にフッ素の固
定を行うことができる。
は水の存在下で進行するので、これらを混合し、水の存
在下で反応させて鉄鋼スラグを安定化することが好まし
い。この場合、製鋼スラグに、上記セメント物質および
硫酸根を含む粉末、または、石膏およびアルミニウム系
イオンを溶出する物質を添加混合した後に、野積み状態
として製鋼スラグ中に含有される水分や、散水や降雨に
よって加わる水分によって常温で反応を進行させてもよ
いが、加温したり、蒸気養生したりすることによって確
実にフッ素を固定化することができる。蒸気養生する場
合には、蒸気は温度の上昇手段だけでなく、水和反応を
行わせるための反応物質としても機能する。さらに、こ
の反応をオートクレーブ中で進行させると１００℃以上
に加温しながら加圧できるため、一層確実にフッ素の固
定を行うことができる。
【００１０】第３発明は、フッ素を含有する製鋼スラグ
に、セメントおよびセメント原料の少なくとも一方から
なるセメント物質および水和遅延剤を添加混合して製鋼
スラグを安定化することを特徴とする製鋼スラグの処理
方法を提供する。このような処理により、セメント物質
に含まれるカルシウムアルミネート、カルシウムシリケ
ート、カルシウムアルミニウムシリケートが水和する際
にフッ素を固定するので、フッ素溶出量を低減すること
ができ、かつ、水和遅延剤によりこれらカルシウムアル
ミネート等の水和反応を徐々に進行させ、これらカルシ
ウムアルミネート等のうちフッ素の固定化に寄与してい
ないものの水和反応を抑制するので、効率よくフッ素を
固定することができ、かつ、フッ素溶出量低減効果を長
時間持続させることができる。
に、セメントおよびセメント原料の少なくとも一方から
なるセメント物質および水和遅延剤を添加混合して製鋼
スラグを安定化することを特徴とする製鋼スラグの処理
方法を提供する。このような処理により、セメント物質
に含まれるカルシウムアルミネート、カルシウムシリケ
ート、カルシウムアルミニウムシリケートが水和する際
にフッ素を固定するので、フッ素溶出量を低減すること
ができ、かつ、水和遅延剤によりこれらカルシウムアル
ミネート等の水和反応を徐々に進行させ、これらカルシ
ウムアルミネート等のうちフッ素の固定化に寄与してい
ないものの水和反応を抑制するので、効率よくフッ素を
固定することができ、かつ、フッ素溶出量低減効果を長
時間持続させることができる。
【００１１】第４発明は、フッ素を含有する製鋼スラグ
に、カルシウムアルミネートを含有する粉末および水和
遅延剤を添加混合して製鋼スラグを安定化することを特
徴とする製鋼スラグの処理方法を提供する。このような
処理によっても、水和遅延剤により、フッ素の固定化に
寄与していないカルシウムアルミネートの水和反応が抑
制され、効率的にフッ素を固定することができ、フッ素
溶出量低減効果を長時間持続させることができる。
に、カルシウムアルミネートを含有する粉末および水和
遅延剤を添加混合して製鋼スラグを安定化することを特
徴とする製鋼スラグの処理方法を提供する。このような
処理によっても、水和遅延剤により、フッ素の固定化に
寄与していないカルシウムアルミネートの水和反応が抑
制され、効率的にフッ素を固定することができ、フッ素
溶出量低減効果を長時間持続させることができる。
【００１２】第５発明は、溶融状態のフッ素を含有する
製鋼スラグに、セメントおよびセメント原料の少なくと
も一方からなるセメント物質を添加混合して製鋼スラグ
を安定化することを特徴とする製鋼スラグの処理方法を
提供する。このような処理により、溶融状態のスラグと
セメント物質とを均一に混合して、カルシウムアルミネ
ート、カルシウムシリケート、カルシウムアルミニウム
シリケートによるフッ素固定反応を効率よく行なわせる
ことができ、より高いフッ素溶出量低減効果を長時間持
続して得ることができる。
製鋼スラグに、セメントおよびセメント原料の少なくと
も一方からなるセメント物質を添加混合して製鋼スラグ
を安定化することを特徴とする製鋼スラグの処理方法を
提供する。このような処理により、溶融状態のスラグと
セメント物質とを均一に混合して、カルシウムアルミネ
ート、カルシウムシリケート、カルシウムアルミニウム
シリケートによるフッ素固定反応を効率よく行なわせる
ことができ、より高いフッ素溶出量低減効果を長時間持
続して得ることができる。
【００１３】第６発明は、フッ素を含有する製鋼スラグ
に、第１発明から第５発明のいずれかの処理を施し、土
中埋設用材料とすることを特徴とする土中埋設用材料の
製造方法を提供する。
に、第１発明から第５発明のいずれかの処理を施し、土
中埋設用材料とすることを特徴とする土中埋設用材料の
製造方法を提供する。
【００１４】第７発明は、フッ素を含有する製鋼スラグ
に、第１発明から第５発明のいずれかの処理を施し、港
湾土木用材料とすることを特徴とする港湾土木用材料の
製造方法を提供する。
に、第１発明から第５発明のいずれかの処理を施し、港
湾土木用材料とすることを特徴とする港湾土木用材料の
製造方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。まず、本発明の第１の実施形態について説明す
る。本実施形態においては、フッ素を含有する製鋼スラ
グに、セメントおよびセメント原料の少なくとも一方か
らなるセメント物質、および硫酸根を含む粉末を添加す
ることにより、製鋼スラグに含まれるフッ素の水中への
溶出を低減する。
する。まず、本発明の第１の実施形態について説明す
る。本実施形態においては、フッ素を含有する製鋼スラ
グに、セメントおよびセメント原料の少なくとも一方か
らなるセメント物質、および硫酸根を含む粉末を添加す
ることにより、製鋼スラグに含まれるフッ素の水中への
溶出を低減する。
【００１６】この実施形態におけるセメント物質は、製
品セメントでもセメント原料（セメントクリンカー）で
もよく、また両者の混合物であってもよい。また、両者
の中間的な材料であってもよい。ここで、セメントとし
ては、例えばポルトランドセメント、早強ポルトランド
セメント、超早強ポルトランドセメント、中よう熱ポル
トランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、高
炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメン
ト、アルミナセメント、膨張セメント、油井セメント、
地熱井セメント等が例示され、これらのうちの１種また
は２種以上の組合せであることが挙げられる。また、セ
メント原料としては、上記セメントのクリンカーが例示
され、これらのうち１種または２種以上の組み合わせを
用いることができる。また、硫酸根を含む粉末として
は、石膏、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸
ナトリウム、および硫酸鉄等の粉末が例示され、これら
のうち１種または２種以上の組み合わせを用いることが
できる。
品セメントでもセメント原料（セメントクリンカー）で
もよく、また両者の混合物であってもよい。また、両者
の中間的な材料であってもよい。ここで、セメントとし
ては、例えばポルトランドセメント、早強ポルトランド
セメント、超早強ポルトランドセメント、中よう熱ポル
トランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、高
炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメン
ト、アルミナセメント、膨張セメント、油井セメント、
地熱井セメント等が例示され、これらのうちの１種また
は２種以上の組合せであることが挙げられる。また、セ
メント原料としては、上記セメントのクリンカーが例示
され、これらのうち１種または２種以上の組み合わせを
用いることができる。また、硫酸根を含む粉末として
は、石膏、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸
ナトリウム、および硫酸鉄等の粉末が例示され、これら
のうち１種または２種以上の組み合わせを用いることが
できる。
【００１７】以下、製鋼スラグにセメント物質のみを添
加した場合と、製鋼スラグにセメント物質とともに硫酸
根を含む粉末を添加した場合とのフッ素溶出量を比較し
た実験結果について述べる。まず、セメント物質として
ポルトランドセメントのみを製鋼スラグに添加し、平成
３年環境庁告示４６号に従ってフッ素の溶出試験を行っ
た場合、スラグ１００重量部に対して２重量部の添加で
もフッ素溶出量低減効果は得られ、添加量が多いほどフ
ッ素溶出量低減効果は増大した。セメント物質の添加量
を４０重量部まで増加させると、製鋼スラグからのフッ
素溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低減することができ
た。
加した場合と、製鋼スラグにセメント物質とともに硫酸
根を含む粉末を添加した場合とのフッ素溶出量を比較し
た実験結果について述べる。まず、セメント物質として
ポルトランドセメントのみを製鋼スラグに添加し、平成
３年環境庁告示４６号に従ってフッ素の溶出試験を行っ
た場合、スラグ１００重量部に対して２重量部の添加で
もフッ素溶出量低減効果は得られ、添加量が多いほどフ
ッ素溶出量低減効果は増大した。セメント物質の添加量
を４０重量部まで増加させると、製鋼スラグからのフッ
素溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低減することができ
た。
【００１８】これに対して、ポルトランドセメントと共
に硫酸根を含む粉末として石膏を製鋼スラグに添加し、
平成３年環境庁告示４６号に従ってフッ素の溶出試験を
行った場合、製鋼スラグ重量に対してポルトランドセメ
ントを２０重量部、石膏を３重量部添加することによっ
て、ポルトランドセメントのみを４０重量部添加した場
合と同等に、フッ素溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低
減することができた。
に硫酸根を含む粉末として石膏を製鋼スラグに添加し、
平成３年環境庁告示４６号に従ってフッ素の溶出試験を
行った場合、製鋼スラグ重量に対してポルトランドセメ
ントを２０重量部、石膏を３重量部添加することによっ
て、ポルトランドセメントのみを４０重量部添加した場
合と同等に、フッ素溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低
減することができた。
【００１９】この実験結果からわかるように、セメント
物質とともに硫酸根を含む粉末を添加することによっ
て、より少ない量のセメント物質により効果的にフッ素
溶出量を低減することができる。セメント物質の添加量
の上昇は、スラグ処理の高コスト化を招き、また処理後
のスラグ量が増大してハンドリング性を悪化させるが、
セメント物質とともに硫酸根を含む粉末を添加すること
によりセメント物質添加量を低く抑えることができるの
で、スラグ処理を低コスト化することができ、処理後の
スラグ量を低減することができる。
物質とともに硫酸根を含む粉末を添加することによっ
て、より少ない量のセメント物質により効果的にフッ素
溶出量を低減することができる。セメント物質の添加量
の上昇は、スラグ処理の高コスト化を招き、また処理後
のスラグ量が増大してハンドリング性を悪化させるが、
セメント物質とともに硫酸根を含む粉末を添加すること
によりセメント物質添加量を低く抑えることができるの
で、スラグ処理を低コスト化することができ、処理後の
スラグ量を低減することができる。
【００２０】本実施形態におけるフッ素溶出量低減のメ
カニズムは、以下のように説明される。水の存在下にお
いて、製鋼スラグからはＣａ２＋イオンが溶出し、セメ
ント物質に含まれるカルシウムアルミネート、カルシウ
ムアルミニウムフェライト等からカルシウムイオン（Ｃ
ａ２＋イオン）およびアルミニウムイオン（ｐＨ値が
５．１以上でＡｌＯ２ ２−イオン）が溶出する。これら
のイオンが硫酸根を含む化合物から溶出した硫酸イオン
（ＳＯ４ ２−イオン）と反応することにより、エトリン
ガイトおよびモノサルフェートを生成し、この生成反応
の過程で一部の硫酸イオンがスラグから溶出したフッ素
イオン（Ｆ−イオン）と置換され、エトリンガイトおよ
びモノサルフェート中にフッ素が固定されるものであ
る。エトリンガイト生成に伴うフッ素の固定化機構は
（１）式で表される。
カニズムは、以下のように説明される。水の存在下にお
いて、製鋼スラグからはＣａ２＋イオンが溶出し、セメ
ント物質に含まれるカルシウムアルミネート、カルシウ
ムアルミニウムフェライト等からカルシウムイオン（Ｃ
ａ２＋イオン）およびアルミニウムイオン（ｐＨ値が
５．１以上でＡｌＯ２ ２−イオン）が溶出する。これら
のイオンが硫酸根を含む化合物から溶出した硫酸イオン
（ＳＯ４ ２−イオン）と反応することにより、エトリン
ガイトおよびモノサルフェートを生成し、この生成反応
の過程で一部の硫酸イオンがスラグから溶出したフッ素
イオン（Ｆ−イオン）と置換され、エトリンガイトおよ
びモノサルフェート中にフッ素が固定されるものであ
る。エトリンガイト生成に伴うフッ素の固定化機構は
（１）式で表される。
【００２１】
【化１】
【００２２】また、エトリンガイトと共に生成するモノ
サルフェート中へのフッ素の固定化機構は（２）式およ
び（２）’式で表される。
サルフェート中へのフッ素の固定化機構は（２）式およ
び（２）’式で表される。
【００２３】
【化２】
【００２４】また、水の存在下において、セメント物質
に含まれるカルシウムシリケート、カルシウムアルミニ
ウムシリケート等からカルシウムイオン（Ｃａ２＋イオ
ン）およびシリコンイオン（ｐＨ値が１０以上でＨＳｉ
Ｏ３ −イオン、１２以上でＳｉＯ３ ２−）が溶出する。
これらのイオンが硫酸根を含む化合物から溶出した硫酸
イオン（ＳＯ４ ２−イオン）と反応することにより、Ｃ
ａ１０（ＳｉＯ４）３（ＳＯ４）３（ＯＨ）２やＣａ５
［（Ｓｉ，Ｓ）Ｏ４］３（ＯＨ）等のＣａＯ−ＳｉＯ２
−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合物を生成し、この生成反応の過
程でスラグから溶出したフッ素イオン（Ｆ−イオン）が
水酸基（ＯＨ−イオン）サイトに組み込まれて固定され
るものである。
に含まれるカルシウムシリケート、カルシウムアルミニ
ウムシリケート等からカルシウムイオン（Ｃａ２＋イオ
ン）およびシリコンイオン（ｐＨ値が１０以上でＨＳｉ
Ｏ３ −イオン、１２以上でＳｉＯ３ ２−）が溶出する。
これらのイオンが硫酸根を含む化合物から溶出した硫酸
イオン（ＳＯ４ ２−イオン）と反応することにより、Ｃ
ａ１０（ＳｉＯ４）３（ＳＯ４）３（ＯＨ）２やＣａ５
［（Ｓｉ，Ｓ）Ｏ４］３（ＯＨ）等のＣａＯ−ＳｉＯ２
−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合物を生成し、この生成反応の過
程でスラグから溶出したフッ素イオン（Ｆ−イオン）が
水酸基（ＯＨ−イオン）サイトに組み込まれて固定され
るものである。
【００２５】例えば、水共存下でフッ素イオンおよび硫
酸イオンと反応してＣａ１０（ＳｉＯ４）３（ＳＯ４）
３［（ＯＨ）１−ｙＦｙ］２が生成する反応は（３）式
で表される。
酸イオンと反応してＣａ１０（ＳｉＯ４）３（ＳＯ４）
３［（ＯＨ）１−ｙＦｙ］２が生成する反応は（３）式
で表される。
【００２６】
【化３】
【００２７】また、カルシウムイオンおよびシリコンイ
オンがフッ素イオンおよび硫酸イオンと反応してＣａ５
［（Ｓｉ，Ｓ）Ｏ４］３（ＯＨ，Ｆ）が生成する。
オンがフッ素イオンおよび硫酸イオンと反応してＣａ５
［（Ｓｉ，Ｓ）Ｏ４］３（ＯＨ，Ｆ）が生成する。
【００２８】これらのＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ
４−Ｆ系化合物の生成によるフッ素イオンの固定化のほ
かに、硫酸イオンが関与しない反応によってＣａ５（Ｓ
ｉＯ ４）２（ＯＨ，Ｆ）２およびＣａ６Ｓｉ２Ｏ７（Ｏ
Ｈ）６等のＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−Ｆ系化合物およ
びゲル状ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−Ｆ系非晶質化合
物、Ｃａ２Ａｌ２ＳｉＯ６（ＯＨ，Ｆ）２等のＣａＯ−
Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−Ｆ系化合物が生成し、
フッ素が固定化される。
４−Ｆ系化合物の生成によるフッ素イオンの固定化のほ
かに、硫酸イオンが関与しない反応によってＣａ５（Ｓ
ｉＯ ４）２（ＯＨ，Ｆ）２およびＣａ６Ｓｉ２Ｏ７（Ｏ
Ｈ）６等のＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−Ｆ系化合物およ
びゲル状ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−Ｆ系非晶質化合
物、Ｃａ２Ａｌ２ＳｉＯ６（ＯＨ，Ｆ）２等のＣａＯ−
Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−Ｆ系化合物が生成し、
フッ素が固定化される。
【００２９】これらの反応は、製鋼スラグに、セメント
物質および硫酸根を含む粉末を添加混合した後に、野積
み状態としておくと、製鋼スラグ中に含まれる水分や、
散水や降雨により供給される水分によって、常温でも進
行する。さらに、加温したり、蒸気養生したりすること
によって、これらの反応は促進され、フッ素の固定をよ
り確実に行うことができる。蒸気養生する場合には、蒸
気は温度の上昇手段だけでなく、水和反応を行わせるた
めの反応物質としても機能する。さらに、これらの反応
をオートクレーブ中で行うと１００℃以上に加温しなが
ら加圧できるため、一層確実にフッ素を固定化すること
ができる。
物質および硫酸根を含む粉末を添加混合した後に、野積
み状態としておくと、製鋼スラグ中に含まれる水分や、
散水や降雨により供給される水分によって、常温でも進
行する。さらに、加温したり、蒸気養生したりすること
によって、これらの反応は促進され、フッ素の固定をよ
り確実に行うことができる。蒸気養生する場合には、蒸
気は温度の上昇手段だけでなく、水和反応を行わせるた
めの反応物質としても機能する。さらに、これらの反応
をオートクレーブ中で行うと１００℃以上に加温しなが
ら加圧できるため、一層確実にフッ素を固定化すること
ができる。
【００３０】このように、フッ素溶出量低減効果は、セ
メント物質からエトリンガイトやモノサルフェートやＣ
ａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合物が生成する際
に生じるものであり、これらを生成する反応が完了した
セメント物質や、これらの反応に必要とされる量に満た
ない硫酸イオン量では、フッ素の固定化反応は十分進行
しない。
メント物質からエトリンガイトやモノサルフェートやＣ
ａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合物が生成する際
に生じるものであり、これらを生成する反応が完了した
セメント物質や、これらの反応に必要とされる量に満た
ない硫酸イオン量では、フッ素の固定化反応は十分進行
しない。
【００３１】製品のセメントは粉体で、そのブレーン比
表面積は２５００〜５０００ｃｍ２／ｇであり、水の存
在下でセメントから溶出したカルシウムイオン、アルミ
ニウムイオン、シリコンイオンが硫酸イオンと接触する
ことにより、簡単に、エトリンガイト生成反応、モノサ
ルフェート生成反応、ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ
４系化合物の生成反応が進行する。これらの製品セメン
トと同じ程度の比表面積としたセメント原料を用いた場
合にも、製品セメントと同様にエトリンガイト生成反
応、モノサルフェート生成反応、ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ
２Ｏ−ＳＯ４系化合物の生成反応が進行する。これらの
ことから、ブレーン比表面積が２５００〜５０００ｃｍ
２／ｇのセメントまたはセメント原料の少なくとも一方
からなるセメント物質は、硫酸根を含む化合物と共に製
鋼スラグに添加混合された場合に、速やかにエトリンガ
イト生成反応、モノサルフェート生成反応、ＣａＯ−Ｓ
ｉＯ ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合物の生成反応が進行し、
即効性のフッ素溶出量低減効果を得ることができる。な
お、ここでいうブレーン比表面積とは、ＪＩＳ Ｒ５２
０１に規定された比表面積試験法に準拠してブレーン空
気透過装置により測定した比表面積の値をいう。
表面積は２５００〜５０００ｃｍ２／ｇであり、水の存
在下でセメントから溶出したカルシウムイオン、アルミ
ニウムイオン、シリコンイオンが硫酸イオンと接触する
ことにより、簡単に、エトリンガイト生成反応、モノサ
ルフェート生成反応、ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ
４系化合物の生成反応が進行する。これらの製品セメン
トと同じ程度の比表面積としたセメント原料を用いた場
合にも、製品セメントと同様にエトリンガイト生成反
応、モノサルフェート生成反応、ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ
２Ｏ−ＳＯ４系化合物の生成反応が進行する。これらの
ことから、ブレーン比表面積が２５００〜５０００ｃｍ
２／ｇのセメントまたはセメント原料の少なくとも一方
からなるセメント物質は、硫酸根を含む化合物と共に製
鋼スラグに添加混合された場合に、速やかにエトリンガ
イト生成反応、モノサルフェート生成反応、ＣａＯ−Ｓ
ｉＯ ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合物の生成反応が進行し、
即効性のフッ素溶出量低減効果を得ることができる。な
お、ここでいうブレーン比表面積とは、ＪＩＳ Ｒ５２
０１に規定された比表面積試験法に準拠してブレーン空
気透過装置により測定した比表面積の値をいう。
【００３２】一方、粗いセメント原料を用いる場合、エ
トリンガイト生成反応、モノサルフェート生成反応、Ｃ
ａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合物の生成反応が
ゆっくり進むことになるため、長期間これらの生成反応
が持続する。したがって、製鋼スラグに添加混合したセ
メント物質のエトリンガイト生成反応、モノサルフェー
ト生成反応、ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合
物の生成反応を遅らせて、フッ素溶出量低減効果を長期
間持続させたい場合には、粒度の粗いセメント物質を添
加する。
トリンガイト生成反応、モノサルフェート生成反応、Ｃ
ａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合物の生成反応が
ゆっくり進むことになるため、長期間これらの生成反応
が持続する。したがって、製鋼スラグに添加混合したセ
メント物質のエトリンガイト生成反応、モノサルフェー
ト生成反応、ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合
物の生成反応を遅らせて、フッ素溶出量低減効果を長期
間持続させたい場合には、粒度の粗いセメント物質を添
加する。
【００３３】ただし、セメント物質の粒度が５mmを超え
るとエトリンガイト生成量、モノサルフェート生成量、
ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合物の生成量が
少なくてフッ素溶出量低減効果が小さくなり、０．０５
mm未満ではフッ素溶出量低減効果の持続時間が短い。し
たがって、フッ素溶出量低減効果を長期間持続させるた
めには、セメント物質の粒度が０．０５〜５mmであるこ
とが好ましい。セメント物質の粒度を０．1５〜０．５m
mとすると溶出量の経時変化が少なく、一層好ましい。
るとエトリンガイト生成量、モノサルフェート生成量、
ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２Ｏ−ＳＯ４系化合物の生成量が
少なくてフッ素溶出量低減効果が小さくなり、０．０５
mm未満ではフッ素溶出量低減効果の持続時間が短い。し
たがって、フッ素溶出量低減効果を長期間持続させるた
めには、セメント物質の粒度が０．０５〜５mmであるこ
とが好ましい。セメント物質の粒度を０．1５〜０．５m
mとすると溶出量の経時変化が少なく、一層好ましい。
【００３４】硫酸根を含む粉末としては、例えば、ブレ
ーン比表面積が４５００ｃｍ２／ｇ以下の粒度のものを
用いることができる。硫酸根を含む粉末の粒度はフッ素
溶出量低減効果に影響を及ぼし、例えば、通常の製品石
膏の粉末度であるブレーン比表面積１５００〜４５００
ｃｍ２／ｇの石膏は即効性のフッ素溶出量低減効果を奏
し、粒度が０．１５〜５mmの石膏は持続性のフッ素溶出
量低減効果を奏する。しかし、硫酸根を含む粉末からの
硫酸イオンの溶出速度は溶出液中の硫酸イオン濃度に大
きく影響を受けるため、硫酸根を含む粉末の粒度は上記
に制限されるものではない。
ーン比表面積が４５００ｃｍ２／ｇ以下の粒度のものを
用いることができる。硫酸根を含む粉末の粒度はフッ素
溶出量低減効果に影響を及ぼし、例えば、通常の製品石
膏の粉末度であるブレーン比表面積１５００〜４５００
ｃｍ２／ｇの石膏は即効性のフッ素溶出量低減効果を奏
し、粒度が０．１５〜５mmの石膏は持続性のフッ素溶出
量低減効果を奏する。しかし、硫酸根を含む粉末からの
硫酸イオンの溶出速度は溶出液中の硫酸イオン濃度に大
きく影響を受けるため、硫酸根を含む粉末の粒度は上記
に制限されるものではない。
【００３５】セメント物質、および硫酸根を含む粉末の
添加量は、コストおよび処理後のハンドリング性の観点
から、製鋼スラグ１００重量部に対して、セメント物質
を３０重量部以下、硫酸根を含む粉末を１０重量部以下
とすることが好ましい。一方、フッ素溶出量を有効に低
減する観点からは、製鋼スラグ１００重量部に対して、
セメント物質を５重量部以上、硫酸根を含む粉末を１重
量部以上とすることが好ましい。
添加量は、コストおよび処理後のハンドリング性の観点
から、製鋼スラグ１００重量部に対して、セメント物質
を３０重量部以下、硫酸根を含む粉末を１０重量部以下
とすることが好ましい。一方、フッ素溶出量を有効に低
減する観点からは、製鋼スラグ１００重量部に対して、
セメント物質を５重量部以上、硫酸根を含む粉末を１重
量部以上とすることが好ましい。
【００３６】本実施形態において、セメント物質等を製
鋼スラグに添加する方法としては、冷却したスラグに添
加する方法と、製鋼工程で得られる溶融状態のスラグに
添加する方法とが考えられ、いずれの場合もフッ素溶出
量低減効果を得ることができる。しかし、溶融状態で添
加混合した場合には、セメント物質とスラグとを混合す
る過程でスラグ中にセメント物質が平均的に溶解し、ま
た、溶解しないで残ったセメント物質の粒子が平均的に
分散することから、均一性が高い。このため、溶融状態
で添加混合した方が、フッ素溶出量の低減効果はより長
時間持続するので好ましい。
鋼スラグに添加する方法としては、冷却したスラグに添
加する方法と、製鋼工程で得られる溶融状態のスラグに
添加する方法とが考えられ、いずれの場合もフッ素溶出
量低減効果を得ることができる。しかし、溶融状態で添
加混合した場合には、セメント物質とスラグとを混合す
る過程でスラグ中にセメント物質が平均的に溶解し、ま
た、溶解しないで残ったセメント物質の粒子が平均的に
分散することから、均一性が高い。このため、溶融状態
で添加混合した方が、フッ素溶出量の低減効果はより長
時間持続するので好ましい。
【００３７】また、冷却したスラグにセメント物質等を
添加する場合には、さらに水和遅延剤を添加することに
よっても、フッ素溶出量低減効果をより長期間持続させ
ることができるので、さらに水和遅延剤を添加すること
が好ましい。水和遅延剤としては、オキシカルボン酸
塩、アルキルアミノリン酸塩、グルコン酸塩、しょ糖等
が例示され、これらを単独で用いてもよいし、２種以上
を組み合わせて用いてもよい。水和遅延剤の添加量は、
スラグの種類、セメント物質および硫酸根を含む粉末の
種類、水和遅延剤の種類によっても異なるが、硫酸根を
含む粉末の１０重量％以下とすることが好ましい。
添加する場合には、さらに水和遅延剤を添加することに
よっても、フッ素溶出量低減効果をより長期間持続させ
ることができるので、さらに水和遅延剤を添加すること
が好ましい。水和遅延剤としては、オキシカルボン酸
塩、アルキルアミノリン酸塩、グルコン酸塩、しょ糖等
が例示され、これらを単独で用いてもよいし、２種以上
を組み合わせて用いてもよい。水和遅延剤の添加量は、
スラグの種類、セメント物質および硫酸根を含む粉末の
種類、水和遅延剤の種類によっても異なるが、硫酸根を
含む粉末の１０重量％以下とすることが好ましい。
【００３８】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。本実施形態においては、フッ素を含有する製鋼
スラグに、石膏、およびアルミニウム系イオンを溶出す
る物質を添加することにより、製鋼スラグに含まれるフ
ッ素の水中への溶出を低減する。
明する。本実施形態においては、フッ素を含有する製鋼
スラグに、石膏、およびアルミニウム系イオンを溶出す
る物質を添加することにより、製鋼スラグに含まれるフ
ッ素の水中への溶出を低減する。
【００３９】ここでいうアルミニウム系イオンを溶出す
る物質とは、水と接触することにより、アルミニウムイ
オンやアルミン酸イオン等のアルミニウム系イオンを溶
出する鉱物や化合物であり、硫酸アルミニウム、塩化ア
ルミニウム、水酸化アルミニウム、アルミン酸ソーダ等
が例示され、これらのうち１種または２種以上を用いる
ことができる。
る物質とは、水と接触することにより、アルミニウムイ
オンやアルミン酸イオン等のアルミニウム系イオンを溶
出する鉱物や化合物であり、硫酸アルミニウム、塩化ア
ルミニウム、水酸化アルミニウム、アルミン酸ソーダ等
が例示され、これらのうち１種または２種以上を用いる
ことができる。
【００４０】本実施形態におけるフッ素溶出量低減のメ
カニズムは、水の存在下において、製鋼スラグからはＣ
ａ２＋イオン、アルミニウム系イオンを溶出する物質か
らはｐＨ値が５．１以上でＡｌＯ２ ２−イオンが溶出
し、石膏からはＣａ２＋イオンとＳＯ４ ２−イオンが溶
出する。これらの溶出イオンが石膏と反応してエトリン
ガイドおよびモノサルフェートを生成する際に、エトリ
ンガイドおよびモノサルフェートの生成に寄与する硫酸
基の一部がフッ素と置換または取り込まれることによ
り、エトリンガイドおよびモノサルフェート中にフッ素
が固定化され、溶出液中のフッ素が低減するものであ
る。エトリンガイドおよびモノサルフェートが生成する
際にフッ素が固定される機構は、それぞれ、前記（１）
式および（２）式で表される。
カニズムは、水の存在下において、製鋼スラグからはＣ
ａ２＋イオン、アルミニウム系イオンを溶出する物質か
らはｐＨ値が５．１以上でＡｌＯ２ ２−イオンが溶出
し、石膏からはＣａ２＋イオンとＳＯ４ ２−イオンが溶
出する。これらの溶出イオンが石膏と反応してエトリン
ガイドおよびモノサルフェートを生成する際に、エトリ
ンガイドおよびモノサルフェートの生成に寄与する硫酸
基の一部がフッ素と置換または取り込まれることによ
り、エトリンガイドおよびモノサルフェート中にフッ素
が固定化され、溶出液中のフッ素が低減するものであ
る。エトリンガイドおよびモノサルフェートが生成する
際にフッ素が固定される機構は、それぞれ、前記（１）
式および（２）式で表される。
【００４１】例えば、石膏添加量を製鋼スラグ重量の１
０％とし、溶出液中のアルミニウムイオン濃度が３００
ｐｐｍとなるようにアルミニウム系イオンを溶出する物
質を添加すると、フッ素溶出量を０．６ｍｇ／ｌまで低
減することができる。このように本実施形態では、第一
の実施形態におけるセメント物質よりも少量の石膏を添
加することで、より高いフッ素溶出量低減効果を得るこ
とができる。
０％とし、溶出液中のアルミニウムイオン濃度が３００
ｐｐｍとなるようにアルミニウム系イオンを溶出する物
質を添加すると、フッ素溶出量を０．６ｍｇ／ｌまで低
減することができる。このように本実施形態では、第一
の実施形態におけるセメント物質よりも少量の石膏を添
加することで、より高いフッ素溶出量低減効果を得るこ
とができる。
【００４２】これらの反応は、製鋼スラグに、石膏およ
びアルミニウム系イオンを溶出する物質を添加混合した
後に、野積み状態としておくと、製鋼スラグ中に含まれ
る水分や、散水や降雨により供給される水分によって、
常温でも進行する。さらに、加温したり、蒸気養生した
りすることによって、これらの反応は促進され、フッ素
の固定をより確実に行うことができる。蒸気養生する場
合には、蒸気は温度の上昇手段だけでなく、水和反応を
行わせるための反応物質としても機能する。さらに、こ
れらの反応をオートクレーブ中で行うと１００℃以上に
加温しながら加圧できるため、一層確実にフッ素を固定
化することができる。
びアルミニウム系イオンを溶出する物質を添加混合した
後に、野積み状態としておくと、製鋼スラグ中に含まれ
る水分や、散水や降雨により供給される水分によって、
常温でも進行する。さらに、加温したり、蒸気養生した
りすることによって、これらの反応は促進され、フッ素
の固定をより確実に行うことができる。蒸気養生する場
合には、蒸気は温度の上昇手段だけでなく、水和反応を
行わせるための反応物質としても機能する。さらに、こ
れらの反応をオートクレーブ中で行うと１００℃以上に
加温しながら加圧できるため、一層確実にフッ素を固定
化することができる。
【００４３】石膏、およびアルミニウム系イオンを溶出
する物質の添加量は、コストと処理後のハンドリング性
の観点から、製鋼スラグ１００重量部に対して、石膏は
３０重量部以下、アルミニウム系イオンを溶出する物質
は１０重量部以下とすることが好ましい。一方、フッ素
溶出量を効果的に低減する観点からは、製鋼スラグ１０
０重量部に対して、石膏の添加量は１０重量部以上、ア
ルミニウム系イオンを溶出する物質の添加量は１重量部
以上とすることが好ましい。
する物質の添加量は、コストと処理後のハンドリング性
の観点から、製鋼スラグ１００重量部に対して、石膏は
３０重量部以下、アルミニウム系イオンを溶出する物質
は１０重量部以下とすることが好ましい。一方、フッ素
溶出量を効果的に低減する観点からは、製鋼スラグ１０
０重量部に対して、石膏の添加量は１０重量部以上、ア
ルミニウム系イオンを溶出する物質の添加量は１重量部
以上とすることが好ましい。
【００４４】前記第１の実施の形態における場合と同様
に、石膏の粒度はフッ素溶出量低減効果に影響を及ぼ
し、通常の製品石膏の粉末度であるブレーン比表面積１
５００〜４５００ｃｍ２／ｇの石膏は即効性のフッ素溶
出量低減効果を奏し、粒度が０．１５〜５mmの石膏は持
続性のフッ素溶出量低減効果を奏する。しかし、前述し
たように、硫酸根を含む化合物からの硫酸イオンの溶出
速度は溶出液中の硫酸イオン濃度に大きく影響を受ける
ため、硫酸根を含む化合物の粒度は、特に制限されるも
のではない。
に、石膏の粒度はフッ素溶出量低減効果に影響を及ぼ
し、通常の製品石膏の粉末度であるブレーン比表面積１
５００〜４５００ｃｍ２／ｇの石膏は即効性のフッ素溶
出量低減効果を奏し、粒度が０．１５〜５mmの石膏は持
続性のフッ素溶出量低減効果を奏する。しかし、前述し
たように、硫酸根を含む化合物からの硫酸イオンの溶出
速度は溶出液中の硫酸イオン濃度に大きく影響を受ける
ため、硫酸根を含む化合物の粒度は、特に制限されるも
のではない。
【００４５】また、本実施形態においても、前記第１の
実施形態と同様に、フッ素溶出量の低減効果をより長時
間持続させるためには、溶融状態のスラグに石膏、およ
びアルミニウム系イオンを溶出する物質を添加すること
により、スラグを安定化処理することが好ましい。ただ
し、この際に用いるアルミニウム系イオンを溶出する物
質としては、結晶水を含まない硫酸アルミニウム、塩化
アルミニウム、アルミン酸ソーダ等が例示され、これら
のうち１種または２種以上を用いることができる。
実施形態と同様に、フッ素溶出量の低減効果をより長時
間持続させるためには、溶融状態のスラグに石膏、およ
びアルミニウム系イオンを溶出する物質を添加すること
により、スラグを安定化処理することが好ましい。ただ
し、この際に用いるアルミニウム系イオンを溶出する物
質としては、結晶水を含まない硫酸アルミニウム、塩化
アルミニウム、アルミン酸ソーダ等が例示され、これら
のうち１種または２種以上を用いることができる。
【００４６】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。本実施形態においては、フッ素を含有する製鋼
スラグに、セメント物質および水和遅延剤を添加するこ
とにより、製鋼スラグに含まれるフッ素の水中への溶出
を低減する。
明する。本実施形態においては、フッ素を含有する製鋼
スラグに、セメント物質および水和遅延剤を添加するこ
とにより、製鋼スラグに含まれるフッ素の水中への溶出
を低減する。
【００４７】本実施形態は、セメント物質中に含まれる
カルシウムアルミネート、カルシウムシリケートおよび
カルシウムアルミニウムシリケートの水和反応を、水和
遅延剤を添加することにより徐々に進行させ、これらが
水和物になる際のフッ素イオンの取り込みを効率よく行
わしめるものである。
カルシウムアルミネート、カルシウムシリケートおよび
カルシウムアルミニウムシリケートの水和反応を、水和
遅延剤を添加することにより徐々に進行させ、これらが
水和物になる際のフッ素イオンの取り込みを効率よく行
わしめるものである。
【００４８】例えば、セメント物質中に含まれる３Ｃａ
Ｏ・Ａｌ２Ｏ３粉末が水共存下でフッ素イオンと反応し
てＣａ３Ａｌ２（ＯＨ）１２−ｘＦｘが生成する場合、
３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３粉末からカルシウムおよびアルミ
ニウムが溶出してイオンとなる（４）式に示す反応と、
カルシウムイオンおよびアルミニウムイオンがフッ素イ
オンと反応してＣａ３Ａｌ２（ＯＨ）１２−ｘＦｘが生
成する（５）式に示す反応が進行する。
Ｏ・Ａｌ２Ｏ３粉末が水共存下でフッ素イオンと反応し
てＣａ３Ａｌ２（ＯＨ）１２−ｘＦｘが生成する場合、
３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３粉末からカルシウムおよびアルミ
ニウムが溶出してイオンとなる（４）式に示す反応と、
カルシウムイオンおよびアルミニウムイオンがフッ素イ
オンと反応してＣａ３Ａｌ２（ＯＨ）１２−ｘＦｘが生
成する（５）式に示す反応が進行する。
【００４９】
【化４】
【００５０】あるいは、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３粉末が直
接フッ素イオンおよび水と反応してＣａ３Ａｌ２（Ｏ
Ｈ）１２−ｘＦｘが生成する（６）式に示す反応が進行
する。
接フッ素イオンおよび水と反応してＣａ３Ａｌ２（Ｏ
Ｈ）１２−ｘＦｘが生成する（６）式に示す反応が進行
する。
【００５１】
【化５】
【００５２】さらには、セメント物質中に含まれる３Ｃ
ａＯ・ＳｉＯ２粉末や２ＣａＯ・ＳｉＯ２粉末や２Ｃａ
Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２粉末が水共存下でフッ素イオ
ンと反応して、例えばＣａ５（ＳｉＯ４）２（ＯＨ，
Ｆ）２およびＣａ６Ｓｉ２Ｏ７（ＯＨ）６が生成する場
合、まず３ＣａＯ・ＳｉＯ２粉末からカルシウムおよび
シリコンが溶出してイオンとなる（７）式に示す反応
と、２ＣａＯ・ＳｉＯ２粉末からカルシウムおよびシリ
コンが溶出してイオンとなる（８）式に示す反応と、２
ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２粉末からカルシウムおよ
びアルミニウムおよびシリコンが溶出してイオンとなる
（９）式に示す反応が進行する。
ａＯ・ＳｉＯ２粉末や２ＣａＯ・ＳｉＯ２粉末や２Ｃａ
Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２粉末が水共存下でフッ素イオ
ンと反応して、例えばＣａ５（ＳｉＯ４）２（ＯＨ，
Ｆ）２およびＣａ６Ｓｉ２Ｏ７（ＯＨ）６が生成する場
合、まず３ＣａＯ・ＳｉＯ２粉末からカルシウムおよび
シリコンが溶出してイオンとなる（７）式に示す反応
と、２ＣａＯ・ＳｉＯ２粉末からカルシウムおよびシリ
コンが溶出してイオンとなる（８）式に示す反応と、２
ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２粉末からカルシウムおよ
びアルミニウムおよびシリコンが溶出してイオンとなる
（９）式に示す反応が進行する。
【００５３】
【化６】
【００５４】その後に、カルシウムイオンおよびシリコ
ンイオンがフッ素イオンと反応して、Ｃａ５（Ｓｉ
Ｏ４）２（ＯＨ，Ｆ）２が生成する（１０）式に示す反
応およびＣａ６Ｓｉ２Ｏ７（ＯＨ，Ｆ）６が生成する
（１１）式に示す反応が進行する。
ンイオンがフッ素イオンと反応して、Ｃａ５（Ｓｉ
Ｏ４）２（ＯＨ，Ｆ）２が生成する（１０）式に示す反
応およびＣａ６Ｓｉ２Ｏ７（ＯＨ，Ｆ）６が生成する
（１１）式に示す反応が進行する。
【００５５】
【化７】
【００５６】また、カルシウムイオンおよびシリコンイ
オンおよびアルミニウムイオンがフッ素イオンと反応し
て、例えばＣａ２Ａｌ２ＳｉＯ６（ＯＨ，Ｆ）２が生成
する（１２）式に示す反応が進行する。
オンおよびアルミニウムイオンがフッ素イオンと反応し
て、例えばＣａ２Ａｌ２ＳｉＯ６（ＯＨ，Ｆ）２が生成
する（１２）式に示す反応が進行する。
【００５７】
【化８】
【００５８】水和遅延剤の添加により、（５）式、
（６）式、および（１０）〜（１２）式に示した反応以
外の、フッ素が関与しない水和反応は徐々に進行するこ
ととなり、結果的に（５）式、（６）式、および（１
０）〜（１２）式に示すフッ素イオンの取り込みが効率
よく起こることになる。
（６）式、および（１０）〜（１２）式に示した反応以
外の、フッ素が関与しない水和反応は徐々に進行するこ
ととなり、結果的に（５）式、（６）式、および（１
０）〜（１２）式に示すフッ素イオンの取り込みが効率
よく起こることになる。
【００５９】セメント物質および水和遅延剤としては、
前記第一の実施形態において説明したセメント物質およ
び水和遅延剤を用いることができる。本実施形態におけ
るセメント物質の添加量は、製鋼スラグ１００重量部に
対して５〜３０重量部とすることが好ましい。また、水
和遅延剤の添加量は、スラグの種類、セメント物質の種
類、水和遅延剤の種類によっても異なるが、セメント物
質の重量に対して１０％以下とすればよい。
前記第一の実施形態において説明したセメント物質およ
び水和遅延剤を用いることができる。本実施形態におけ
るセメント物質の添加量は、製鋼スラグ１００重量部に
対して５〜３０重量部とすることが好ましい。また、水
和遅延剤の添加量は、スラグの種類、セメント物質の種
類、水和遅延剤の種類によっても異なるが、セメント物
質の重量に対して１０％以下とすればよい。
【００６０】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。本実施形態においては、フッ素を含有する製鋼
スラグに、カルシウムアルミネートを含む粉末とともに
水和遅延剤を添加することにより、製鋼スラグに含まれ
るフッ素の水中への溶出を低減する。
明する。本実施形態においては、フッ素を含有する製鋼
スラグに、カルシウムアルミネートを含む粉末とともに
水和遅延剤を添加することにより、製鋼スラグに含まれ
るフッ素の水中への溶出を低減する。
【００６１】本実施形態における反応機構は、前記第３
の実施形態における反応機構と同様であり、水和遅延剤
の添加により、（５）式および（６）式以外のフッ素が
関与しない水和反応が徐々に進行することになり、結果
的に（５）式あるいは（６）式で表されるフッ素イオン
の取り込みが効率よく起こることになることで、説明さ
れる。
の実施形態における反応機構と同様であり、水和遅延剤
の添加により、（５）式および（６）式以外のフッ素が
関与しない水和反応が徐々に進行することになり、結果
的に（５）式あるいは（６）式で表されるフッ素イオン
の取り込みが効率よく起こることになることで、説明さ
れる。
【００６２】カルシウムアルミネートを含む粉末として
は、合成されたカルシウムアルミネート化合物、天然に
産するアルミネート鉱物、カルシウムアルミネートを含
む二次精錬スラグの１種または２種以上に由来する粉末
を用いることができる。本発明では、「カルシウムアル
ミネート」とは、例えばＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、５ＣａＯ
・３Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、９ＣａＯ
・５Ａｌ２Ｏ３、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、３ＣａＯ・Ａ
ｌ２Ｏ３、３ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・ＭｇＯ、４ＣａＯ
・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、およびこれらの水和物等の
うち１種または２種以上の混合物を意味する。
は、合成されたカルシウムアルミネート化合物、天然に
産するアルミネート鉱物、カルシウムアルミネートを含
む二次精錬スラグの１種または２種以上に由来する粉末
を用いることができる。本発明では、「カルシウムアル
ミネート」とは、例えばＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、５ＣａＯ
・３Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、９ＣａＯ
・５Ａｌ２Ｏ３、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、３ＣａＯ・Ａ
ｌ２Ｏ３、３ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・ＭｇＯ、４ＣａＯ
・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、およびこれらの水和物等の
うち１種または２種以上の混合物を意味する。
【００６３】本実施形態では、カルシウムアルミネート
を含む粉末の平均粒径が２mmを超えると、水存在下にお
いて、これらの粉末と水との反応界面積が少なくなるこ
とにより、粉末からのＣａイオンとＡｌイオンの供給が
遅くなる。例えば３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３粉末の場合には
（４）式の溶解反応が進行しにくくなり、結果的に
（５）式の反応が進行しにくくなる。また、溶出液中の
フッ素イオンとの反応界面積が小さくなることにより
（６）式の反応が進行しにくくなるため、カルシウムア
ルミネートを含む粉末の平均粒径は２mm以下であること
が望ましく、０．２mm以下であれば一層望ましい。一
方、カルシウムアルミネートを含む粉末の平均粒径が
０．０２mm未満であると、取り扱いが面倒になるため
０．０２mm以上であることが望ましい。
を含む粉末の平均粒径が２mmを超えると、水存在下にお
いて、これらの粉末と水との反応界面積が少なくなるこ
とにより、粉末からのＣａイオンとＡｌイオンの供給が
遅くなる。例えば３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３粉末の場合には
（４）式の溶解反応が進行しにくくなり、結果的に
（５）式の反応が進行しにくくなる。また、溶出液中の
フッ素イオンとの反応界面積が小さくなることにより
（６）式の反応が進行しにくくなるため、カルシウムア
ルミネートを含む粉末の平均粒径は２mm以下であること
が望ましく、０．２mm以下であれば一層望ましい。一
方、カルシウムアルミネートを含む粉末の平均粒径が
０．０２mm未満であると、取り扱いが面倒になるため
０．０２mm以上であることが望ましい。
【００６４】また、カルシウムアルミネートを含む粉末
の量が多いほどフッ素の固定化効果は大きいが、処理コ
ストを低減させるためには、製鋼スラグ１００重量部に
対して前記カルシウムアルミネートを含む粉末を２０〜
８０重量部添加し、さらにカルシウムアルミネートを含
む粉末の１０重量％以下の水和遅延剤を添加することが
好ましい。
の量が多いほどフッ素の固定化効果は大きいが、処理コ
ストを低減させるためには、製鋼スラグ１００重量部に
対して前記カルシウムアルミネートを含む粉末を２０〜
８０重量部添加し、さらにカルシウムアルミネートを含
む粉末の１０重量％以下の水和遅延剤を添加することが
好ましい。
【００６５】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。本実施形態においては、溶融状態のフッ素を含
有する製鋼スラグに、セメントおよびセメント原料の少
なくとも一方からなるセメント物質を添加することによ
り、製鋼スラグに含まれるフッ素の水中への溶出を低減
する。
明する。本実施形態においては、溶融状態のフッ素を含
有する製鋼スラグに、セメントおよびセメント原料の少
なくとも一方からなるセメント物質を添加することによ
り、製鋼スラグに含まれるフッ素の水中への溶出を低減
する。
【００６６】前述したように鉄鋼スラグにセメント物質
のみを添加混合する処理では、セメント物質を多量に必
要とし、このためコストが高く、処理後のハンドリング
性が悪くなるおそれがあるが、溶融状態の鉄鋼スラグに
セメント物質のみを添加混合した場合には、セメント物
質を均一に分散させることによりセメント物質の必要量
を低減することができ、これらの問題を改善することが
できる。
のみを添加混合する処理では、セメント物質を多量に必
要とし、このためコストが高く、処理後のハンドリング
性が悪くなるおそれがあるが、溶融状態の鉄鋼スラグに
セメント物質のみを添加混合した場合には、セメント物
質を均一に分散させることによりセメント物質の必要量
を低減することができ、これらの問題を改善することが
できる。
【００６７】この場合に用いるセメント物質としては、
前記第１の実施形態において説明したセメント物質を用
いることができ、その添加量は、セメント物質１００重
量部に対して、５〜３０重量部とすることが好ましい。
前記第１の実施形態において説明したセメント物質を用
いることができ、その添加量は、セメント物質１００重
量部に対して、５〜３０重量部とすることが好ましい。
【００６８】上記第１〜５の実施形態のいずれかの処理
を施した製鋼スラグは、水と接触した場合に溶出するフ
ッ素が低減されているので、環境を汚染することなく、
土中埋設用材料または港湾土木用材料として利用するこ
とができる。
を施した製鋼スラグは、水と接触した場合に溶出するフ
ッ素が低減されているので、環境を汚染することなく、
土中埋設用材料または港湾土木用材料として利用するこ
とができる。
【００６９】なお、本発明における製鋼スラグとして
は、製鋼工程で発生する溶銑予備処理スラグ、転炉スラ
グ、電気炉スラグ、および二次精錬スラグ等が例示さ
れ、これらのうち少なくとも１種を用いることができ
る。
は、製鋼工程で発生する溶銑予備処理スラグ、転炉スラ
グ、電気炉スラグ、および二次精錬スラグ等が例示さ
れ、これらのうち少なくとも１種を用いることができ
る。
【００７０】
【実施例】［実施例１］溶銑予備処理脱リンスラグ（粒
度：３０mm以下、スラグ保有水分：６％）に、表１に示
す量の普通ポルトランドセメント（粒度０．０５〜０．
１５mm）および石膏（ブレーン比表面積４５００cm２／
g）を添加混合する処理を施し、処理後のスラグを２mm
以下に粉砕し、平成３年環境庁告示第４６号によるフッ
素溶出試験を行い、フッ素溶出量を測定した。結果を表
１に併せて示す。
度：３０mm以下、スラグ保有水分：６％）に、表１に示
す量の普通ポルトランドセメント（粒度０．０５〜０．
１５mm）および石膏（ブレーン比表面積４５００cm２／
g）を添加混合する処理を施し、処理後のスラグを２mm
以下に粉砕し、平成３年環境庁告示第４６号によるフッ
素溶出試験を行い、フッ素溶出量を測定した。結果を表
１に併せて示す。
【００７１】
【表１】
【００７２】表１より、溶銑予備処理脱リンスラグにポ
ルトランドセメントおよび石膏を添加混合した場合に
は、ポルトランドセメントのみを添加した場合よりも効
果的にフッ素溶出量を低減することができることがわか
る。例えば、製鋼スラグからのフッ素溶出量を０．８ｍ
ｇ／Ｌ以下まで低減するためには、セメント物質のみを
添加した場合には製鋼スラグ１００重量部に対して４０
重量部のポルトランドセメントが必要であったのに対
し、セメント物質とともに石膏を製鋼スラグに添加した
場合には製鋼スラグ１００重量部に対してポルトランド
セメントを２０重量部および石膏３重量部添加すること
で達成可能である。また、製鋼スラグ１００重量部に対
してポルトランドセメントを１５重量部および石膏を５
重量部添加した場合にも、製鋼スラグからのフッ素溶出
量は０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低減することができ、同じ
セメント添加量で石膏添加量をさらに１０重量部まで増
加させた場合にはフッ素溶出量を０．５６ｍｇ／Ｌまで
低減することができた。
ルトランドセメントおよび石膏を添加混合した場合に
は、ポルトランドセメントのみを添加した場合よりも効
果的にフッ素溶出量を低減することができることがわか
る。例えば、製鋼スラグからのフッ素溶出量を０．８ｍ
ｇ／Ｌ以下まで低減するためには、セメント物質のみを
添加した場合には製鋼スラグ１００重量部に対して４０
重量部のポルトランドセメントが必要であったのに対
し、セメント物質とともに石膏を製鋼スラグに添加した
場合には製鋼スラグ１００重量部に対してポルトランド
セメントを２０重量部および石膏３重量部添加すること
で達成可能である。また、製鋼スラグ１００重量部に対
してポルトランドセメントを１５重量部および石膏を５
重量部添加した場合にも、製鋼スラグからのフッ素溶出
量は０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低減することができ、同じ
セメント添加量で石膏添加量をさらに１０重量部まで増
加させた場合にはフッ素溶出量を０．５６ｍｇ／Ｌまで
低減することができた。
【００７３】［実施例２］溶銑予備処理脱リンスラグ
（粒度：３０mm以下、スラグ保有水分：６％）１００重
量部に対して、普通ポルトランドセメント（粒度０．０
５〜０．１５mm）２０重量部および石膏（ブレーン比表
面積４５００cm２／g）３重量部を添加混合し、さらに
適量の水を加えて混練し、養生なし、２５℃で１週間養
生、８０℃の恒温室で４８時間養生、１２０℃のオート
クレーブ内で６時間養生のそれぞれの条件で処理を施
し、処理後のスラグを２mm以下に粉砕し、平成３年環境
庁告示第４６号によるフッ素溶出試験を行い、フッ素溶
出量を測定した。結果を表２に示す。
（粒度：３０mm以下、スラグ保有水分：６％）１００重
量部に対して、普通ポルトランドセメント（粒度０．０
５〜０．１５mm）２０重量部および石膏（ブレーン比表
面積４５００cm２／g）３重量部を添加混合し、さらに
適量の水を加えて混練し、養生なし、２５℃で１週間養
生、８０℃の恒温室で４８時間養生、１２０℃のオート
クレーブ内で６時間養生のそれぞれの条件で処理を施
し、処理後のスラグを２mm以下に粉砕し、平成３年環境
庁告示第４６号によるフッ素溶出試験を行い、フッ素溶
出量を測定した。結果を表２に示す。
【００７４】
【表２】
【００７５】表２に示すように、養生なしの場合のフッ
素溶出量は０．７ｍｇ／Ｌであったが、２５℃で１週間
養生するとフッ素溶出量は０．５５ｍｇ／Ｌまで低下し
た。また、温度を高くするとより短い養生期間で溶出量
を低減することができた。
素溶出量は０．７ｍｇ／Ｌであったが、２５℃で１週間
養生するとフッ素溶出量は０．５５ｍｇ／Ｌまで低下し
た。また、温度を高くするとより短い養生期間で溶出量
を低減することができた。
【００７６】［実施例３］溶銑予備処理脱リンスラグ１
００重量部に対して、０．０５〜０．１５mm、０．１５
〜０．５mm、０．５〜１．０mm、１．０〜２．０mmおよ
び２．０〜５．０mmの粒度に調整したポルトランドセメ
ントまたはセメントクリンカー１５重量部、および石膏
（ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／g）１０重量部を
添加混合する処理を行い、処理後のスラグを採取して平
成３年環境庁告示４６号に従って、６時間振とうする試
験を行い、フッ素溶出量を測定した。スラグの処理に用
いたポルトランドセメントまたはセメントクリンカーの
粒度と、フッ素溶出量との関係を図１に示す。
００重量部に対して、０．０５〜０．１５mm、０．１５
〜０．５mm、０．５〜１．０mm、１．０〜２．０mmおよ
び２．０〜５．０mmの粒度に調整したポルトランドセメ
ントまたはセメントクリンカー１５重量部、および石膏
（ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／g）１０重量部を
添加混合する処理を行い、処理後のスラグを採取して平
成３年環境庁告示４６号に従って、６時間振とうする試
験を行い、フッ素溶出量を測定した。スラグの処理に用
いたポルトランドセメントまたはセメントクリンカーの
粒度と、フッ素溶出量との関係を図１に示す。
【００７７】図１より、いずれの粒度のセメント物質を
添加した場合も、スラグからのフッ素溶出量は大きく低
減しており、特にポルトランドセメントまたはセメント
クリンカーの粒度が１．０mm以下の場合には、フッ素溶
出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低減することができるこ
とがわかる。
添加した場合も、スラグからのフッ素溶出量は大きく低
減しており、特にポルトランドセメントまたはセメント
クリンカーの粒度が１．０mm以下の場合には、フッ素溶
出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低減することができるこ
とがわかる。
【００７８】スラグの処理にポルトランドセメントを用
いた場合の溶出試験について、さらに２４時間まで振と
うを行った場合のフッ素溶出量を測定した。この場合に
おけるスラグの処理に用いたポルトランドセメントの粒
度と、フッ素溶出量との関係を図２に示す。図２に示す
ように、ポルトランドセメントの粒度が５．０mm以下の
場合にフッ素溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低減する
ことができている。これは、長時間の振とうでは、粗大
なセメント粒子からカルシウム、アルミニウム、シリコ
ンが徐々に溶出するため、フッ素イオンが徐々にエトリ
ンガイトやモノサルフェートやＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２
Ｏ−ＳＯ４系化合物中に取り込まれるためである。図２
より、セメント物質によるフッ素の固定化効果は長期に
わたって持続することがわかる。
いた場合の溶出試験について、さらに２４時間まで振と
うを行った場合のフッ素溶出量を測定した。この場合に
おけるスラグの処理に用いたポルトランドセメントの粒
度と、フッ素溶出量との関係を図２に示す。図２に示す
ように、ポルトランドセメントの粒度が５．０mm以下の
場合にフッ素溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低減する
ことができている。これは、長時間の振とうでは、粗大
なセメント粒子からカルシウム、アルミニウム、シリコ
ンが徐々に溶出するため、フッ素イオンが徐々にエトリ
ンガイトやモノサルフェートやＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｈ２
Ｏ−ＳＯ４系化合物中に取り込まれるためである。図２
より、セメント物質によるフッ素の固定化効果は長期に
わたって持続することがわかる。
【００７９】［実施例４］溶銑予備処理脱リンスラグ１
００重量部に、０．０５〜０．１５mmの粒度のポルトラ
ンドセメントまたはセメントクリンカー１５重量部を添
加し、さらにブレーン比表面積１５００ｃｍ２／ｇ、３
０００ｃｍ２／ｇ、４５００ｃｍ２／ｇおよび５５００
ｃｍ２／ｇのいずれかの粒度に調整した石膏１０重量部
を添加して混合する処理を行った。処理後のスラグを採
取し、平成３年環境庁告示４６号に従って、６時間振と
うする試験を行い、フッ素溶出量を検出した。スラグの
処理に用いた石膏の粒度と、得られたフッ素溶出量との
関係を図３に示す。
００重量部に、０．０５〜０．１５mmの粒度のポルトラ
ンドセメントまたはセメントクリンカー１５重量部を添
加し、さらにブレーン比表面積１５００ｃｍ２／ｇ、３
０００ｃｍ２／ｇ、４５００ｃｍ２／ｇおよび５５００
ｃｍ２／ｇのいずれかの粒度に調整した石膏１０重量部
を添加して混合する処理を行った。処理後のスラグを採
取し、平成３年環境庁告示４６号に従って、６時間振と
うする試験を行い、フッ素溶出量を検出した。スラグの
処理に用いた石膏の粒度と、得られたフッ素溶出量との
関係を図３に示す。
【００８０】図３より、いずれの粒度の石膏を添加した
場合も、フッ素溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低減さ
せることができており、このことからフッ素溶出量は石
膏粒度には大きく影響を受けないことがわかる。
場合も、フッ素溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下まで低減さ
せることができており、このことからフッ素溶出量は石
膏粒度には大きく影響を受けないことがわかる。
【００８１】［実施例５］転炉スラグ１００重量部に、
セメント物質として０．０５〜０．１５mmの粒度のポル
トランドセメント１５重量部、硫酸根を含む粉末として
ブレーン比表面積が４５００ｃｍ２／ｇの石膏１０重量
部を添加混合する処理、および、さらに水和遅延剤とし
てオキシカルボン酸塩０．２または１．０重量部を添加
して混合する処理を行った。なお、オキシカルボン酸塩
は、あらかじめ水２０部に溶解したものを用いた。それ
ぞれの処理後のスラグを採取し、平成３年環境庁告示４
６号に従って、６時間振とうする試験を行い、フッ素溶
出量を検出した。また、２４時間および７２時間振とう
する試験も行い、同じくフッ素溶出量を測定した。それ
ぞれの場合における振とう時間とフッ素溶出量との関係
を図４に示す。図４より、水和遅延剤を添加しなかった
場合には振とう時間とともにフッ素溶出量が上昇する
が、水和遅延剤を添加した場合にはフッ素溶出量の上昇
を抑制することができることがわかる。
セメント物質として０．０５〜０．１５mmの粒度のポル
トランドセメント１５重量部、硫酸根を含む粉末として
ブレーン比表面積が４５００ｃｍ２／ｇの石膏１０重量
部を添加混合する処理、および、さらに水和遅延剤とし
てオキシカルボン酸塩０．２または１．０重量部を添加
して混合する処理を行った。なお、オキシカルボン酸塩
は、あらかじめ水２０部に溶解したものを用いた。それ
ぞれの処理後のスラグを採取し、平成３年環境庁告示４
６号に従って、６時間振とうする試験を行い、フッ素溶
出量を検出した。また、２４時間および７２時間振とう
する試験も行い、同じくフッ素溶出量を測定した。それ
ぞれの場合における振とう時間とフッ素溶出量との関係
を図４に示す。図４より、水和遅延剤を添加しなかった
場合には振とう時間とともにフッ素溶出量が上昇する
が、水和遅延剤を添加した場合にはフッ素溶出量の上昇
を抑制することができることがわかる。
【００８２】［実施例６］転炉スラグ、電気炉スラグま
たは二次精錬スラグに、表３に示す量の石膏（ブレーン
比表面積１５００ｃｍ２／ｇ）、および硫酸アルミニウ
ム（ブレーン比表面積１５００ｃｍ２／ｇ）を添加混合
する処理を行なった。処理後のスラグについて、平成３
年環境庁告示４６号に従ってフッ素溶出試験を行い、フ
ッ素溶出量を測定した。その結果を表３に併せて示す。
たは二次精錬スラグに、表３に示す量の石膏（ブレーン
比表面積１５００ｃｍ２／ｇ）、および硫酸アルミニウ
ム（ブレーン比表面積１５００ｃｍ２／ｇ）を添加混合
する処理を行なった。処理後のスラグについて、平成３
年環境庁告示４６号に従ってフッ素溶出試験を行い、フ
ッ素溶出量を測定した。その結果を表３に併せて示す。
【００８３】
【表３】
【００８４】表３より、製鋼スラグ１００重量部に対し
て、石膏を５〜３０重量部、アルミニウム系イオンを溶
出する物質を１〜１５重量部添加することにより、フッ
素溶出量を０．６ｍｇ／Ｌ以下まで低減させることがで
きることがわかる。
て、石膏を５〜３０重量部、アルミニウム系イオンを溶
出する物質を１〜１５重量部添加することにより、フッ
素溶出量を０．６ｍｇ／Ｌ以下まで低減させることがで
きることがわかる。
【００８５】［実施例７］転炉スラグ１００重量部に対
して、石膏（ブレーン比表面積１５００ｃｍ２／ｇ）１
０重量部、および硫酸アルミニウム（ブレーン比表面積
１５００ｃｍ２／ｇ）５重量部を添加混合し、さらに適
量の水を加えて混練し、養生なし、２５℃で１週間養
生、８０℃の恒温室で４８時間養生、１２０℃のオート
クレーブ内で６時間養生のそれぞれの条件で処理を施
し、処理後のスラグを２mm以下に粉砕し、平成３年環境
庁告示第４６号によるフッ素溶出試験を行い、フッ素溶
出量を測定した。結果を表４に示す。
して、石膏（ブレーン比表面積１５００ｃｍ２／ｇ）１
０重量部、および硫酸アルミニウム（ブレーン比表面積
１５００ｃｍ２／ｇ）５重量部を添加混合し、さらに適
量の水を加えて混練し、養生なし、２５℃で１週間養
生、８０℃の恒温室で４８時間養生、１２０℃のオート
クレーブ内で６時間養生のそれぞれの条件で処理を施
し、処理後のスラグを２mm以下に粉砕し、平成３年環境
庁告示第４６号によるフッ素溶出試験を行い、フッ素溶
出量を測定した。結果を表４に示す。
【００８６】
【表４】
【００８７】表４に示すように、養生なしの場合のフッ
素溶出量は０．４８ｍｇ／Ｌであったが、２５℃で１週
間養生するとフッ素溶出量は０．３３ｍｇ／Ｌまで低下
した。また、温度を高くするとより短い養生期間で溶出
量を低減することができた。
素溶出量は０．４８ｍｇ／Ｌであったが、２５℃で１週
間養生するとフッ素溶出量は０．３３ｍｇ／Ｌまで低下
した。また、温度を高くするとより短い養生期間で溶出
量を低減することができた。
【００８８】［実施例８］溶銑予備処理脱リンスラグ１
００重量部に、粒度０．０５〜０．１５mmのポルトラン
ドセメント４０重量部と、表５に示す量の水和遅延剤
（オキシカルボン酸塩）を添加し、混合する処理を行な
った。なお、水和遅延剤はあらかじめ水２０部に溶解し
たものを用いた。処理後のスラグについて、平成３年環
境庁告示４６号によるフッ素溶出試験（６時間振とう）
を行い、フッ素溶出量を測定した結果と、７２時間振と
うした後のフッ素溶出量の測定結果とを表５に併せて示
す。
００重量部に、粒度０．０５〜０．１５mmのポルトラン
ドセメント４０重量部と、表５に示す量の水和遅延剤
（オキシカルボン酸塩）を添加し、混合する処理を行な
った。なお、水和遅延剤はあらかじめ水２０部に溶解し
たものを用いた。処理後のスラグについて、平成３年環
境庁告示４６号によるフッ素溶出試験（６時間振とう）
を行い、フッ素溶出量を測定した結果と、７２時間振と
うした後のフッ素溶出量の測定結果とを表５に併せて示
す。
【００８９】
【表５】
【００９０】表５に示すように、水和遅延剤を添加する
ことにより、ポルトランドセメントのみで処理した場合
よりもフッ素溶出量低減効果が長期持続することがわか
る。また、水和遅延剤の効果は４重量部で飽和している
ことから、ポルトランドセメント４０重量部に対して水
和遅延剤は４重量部で十分であることがわかる。
ことにより、ポルトランドセメントのみで処理した場合
よりもフッ素溶出量低減効果が長期持続することがわか
る。また、水和遅延剤の効果は４重量部で飽和している
ことから、ポルトランドセメント４０重量部に対して水
和遅延剤は４重量部で十分であることがわかる。
【００９１】［実施例９］溶銑予備処理脱リンスラグ１
００重量部に、粒度０．１mm以下の３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ
３合成化合物または粒度０．１mm以下の二次精錬スラグ
を３０重量部、表６に示す量の水和遅延剤（オキシカル
ボン酸塩系）を添加し、平成３年環境庁告示４６号で規
定された溶出試験（６時間振とう）を行った。また、７
２時間振とうする試験も行った。それぞれの試験後のフ
ッ素溶出量の測定結果を表６に示す。
００重量部に、粒度０．１mm以下の３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ
３合成化合物または粒度０．１mm以下の二次精錬スラグ
を３０重量部、表６に示す量の水和遅延剤（オキシカル
ボン酸塩系）を添加し、平成３年環境庁告示４６号で規
定された溶出試験（６時間振とう）を行った。また、７
２時間振とうする試験も行った。それぞれの試験後のフ
ッ素溶出量の測定結果を表６に示す。
【００９２】
【表６】
【００９３】表６より、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３合成化合
物のみまたは二次精錬スラグのみで処理した場合より
も、水和遅延剤を添加することによりフッ素溶出量低減
効果が長期持続することがわかる。また、水和遅延剤の
効果は３重量部で飽和していることから、３ＣａＯ・Ａ
ｌ２Ｏ３合成化合物または二次精錬スラグ３０重量部に
対して水和遅延剤は３重量部で十分であることがわか
る。
物のみまたは二次精錬スラグのみで処理した場合より
も、水和遅延剤を添加することによりフッ素溶出量低減
効果が長期持続することがわかる。また、水和遅延剤の
効果は３重量部で飽和していることから、３ＣａＯ・Ａ
ｌ２Ｏ３合成化合物または二次精錬スラグ３０重量部に
対して水和遅延剤は３重量部で十分であることがわか
る。
【００９４】［実施例１０］溶銑鍋中で溶融している溶
銑予備脱リンスラグ１００重量部に、表７に示す量のセ
メントを添加し、機械的撹拌する処理を行った後に、ス
ラグヤードに排滓し、凝固させた。また、凝固後の溶銑
予備脱リンスラグ１００重量部に、表７に示す量のセメ
ントを添加混合する処理を行なった。それぞれの処理後
のスラグを採取し、平成３年環境庁告示４６号で規定さ
れた溶出試験を行った後、フッ素溶出量を測定した。結
果を表７に併せて示す。
銑予備脱リンスラグ１００重量部に、表７に示す量のセ
メントを添加し、機械的撹拌する処理を行った後に、ス
ラグヤードに排滓し、凝固させた。また、凝固後の溶銑
予備脱リンスラグ１００重量部に、表７に示す量のセメ
ントを添加混合する処理を行なった。それぞれの処理後
のスラグを採取し、平成３年環境庁告示４６号で規定さ
れた溶出試験を行った後、フッ素溶出量を測定した。結
果を表７に併せて示す。
【００９５】
【表７】
【００９６】表７より、溶融状態のスラグにポルトラン
ドセメントを添加混合した場合の方が、フッ素溶出量は
低くなっており、また、フッ素溶出量の低減効果がより
長時間持続することがわかる。
ドセメントを添加混合した場合の方が、フッ素溶出量は
低くなっており、また、フッ素溶出量の低減効果がより
長時間持続することがわかる。
【００９７】
【発明の効果】本発明によれば、セメントン物質、石
膏、硫酸根を含む粉末、アルミニウム系イオンを溶出す
る物質等、水和遅延剤等から選ばれる所定の組み合わせ
からなり、安価かつ成分組成の安定した処理剤を用いて
製鋼スラグに含まれるフッ素を安定化することにより、
フッ素の溶出量を長期間にわたって確実に低減させるこ
とができる。特に、石膏にアルミニウム系イオンを溶出
する物質を加えた処理剤を用いる場合には、極めて少量
の処理剤の添加によりフッ素溶出量を０．８ｍｇ／ｌ以
下に低減することが可能である。また、本発明によれ
ば、セメント物質、または、二次精錬スラグやカルシウ
ムアルミネートの合成化合物等のカルシウムアルミネー
トを含む粉末とともに水和遅延剤を処理剤として用いる
ことによって、カルシウムアルミネートの水和反応を遅
らせて、フッ素溶出量低減効果を長時間持続させること
ができる。さらに本発明によれば、製鋼スラグにこれら
の処理を施してフッ素を安定化して、道路材、土木材
料、土中埋設用材料、港湾土木用材料等とすることがで
きる。
膏、硫酸根を含む粉末、アルミニウム系イオンを溶出す
る物質等、水和遅延剤等から選ばれる所定の組み合わせ
からなり、安価かつ成分組成の安定した処理剤を用いて
製鋼スラグに含まれるフッ素を安定化することにより、
フッ素の溶出量を長期間にわたって確実に低減させるこ
とができる。特に、石膏にアルミニウム系イオンを溶出
する物質を加えた処理剤を用いる場合には、極めて少量
の処理剤の添加によりフッ素溶出量を０．８ｍｇ／ｌ以
下に低減することが可能である。また、本発明によれ
ば、セメント物質、または、二次精錬スラグやカルシウ
ムアルミネートの合成化合物等のカルシウムアルミネー
トを含む粉末とともに水和遅延剤を処理剤として用いる
ことによって、カルシウムアルミネートの水和反応を遅
らせて、フッ素溶出量低減効果を長時間持続させること
ができる。さらに本発明によれば、製鋼スラグにこれら
の処理を施してフッ素を安定化して、道路材、土木材
料、土中埋設用材料、港湾土木用材料等とすることがで
きる。
【図１】実施例３におけるセメント物質の粒度と６時間
振とうした後のフッ素溶出量との関係を示すグラフ。
振とうした後のフッ素溶出量との関係を示すグラフ。
【図２】実施例３におけるセメント物質の粒度と２４時
間振とうした後のフッ素溶出量との関係を示すグラフ。
間振とうした後のフッ素溶出量との関係を示すグラフ。
【図３】実施例４における石膏の粒度とフッ素溶出量と
の関係を示すグラフ。
の関係を示すグラフ。
【図４】実施例５における振とう時間とフッ素溶出量と
の関係を示すグラフ。
の関係を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光藤 浩之 東京都港区港南２丁目15番１号 鋼管鉱業 株式会社内 (72)発明者 水渡 英昭 宮城県仙台市太白区八木山本町１丁目25番 １号 (72)発明者 井上 亮 宮城県仙台市泉区南中山四丁目29番４号 Ｆターム(参考） 4G012 JL02 JL03 JM04
Claims (26)
- 【請求項１】 フッ素を含有する製鋼スラグに、セメン
トおよびセメント原料の少なくとも一方からなるセメン
ト物質、および硫酸根を含む粉末を添加混合して製鋼ス
ラグを安定化することを特徴とする製鋼スラグの処理方
法。 - 【請求項２】 前記製鋼スラグに前記セメント物質およ
び前記硫酸根を含む粉末を添加混合後、水の存在下で反
応させて製鋼スラグを安定化することを特徴とする請求
項１に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項３】 前記反応を水の存在下で加温して行う
か、または、蒸気養生下で行うことを特徴とする請求項
２に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項４】 前記反応を水の存在下でオートクレーブ
を用い、１００℃以上に加温、加圧して行うことを特徴
とする請求項２に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項５】 前記セメント物質の粒度は０．０５〜５
mmであることを特徴とする請求項１から請求項４のいず
れか１項に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項６】 前記製鋼スラグ１００重量部に対して、
前記セメント物質を５〜３０重量部とし、前記硫酸根を
含有する粉末を１〜１０重量部とすることを特徴とする
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の製鋼スラ
グの処理方法。 - 【請求項７】 前記硫酸根を含む粉末のブレーン比表面
積は４５００ｃｍ２／ｇ以下であることを特徴とする請
求項１から請求項６のいずれか１項に記載の製鋼スラグ
の処理方法。 - 【請求項８】 前記製鋼スラグは溶融状態であることを
特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載
の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項９】 さらに、水和遅延剤を、前記硫酸根を含
む粉末の１０重量％以下添加混合することを特徴とする
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の製鋼スラ
グの処理方法。 - 【請求項１０】 フッ素を含有する製鋼スラグに、石
膏、およびアルミニウム系イオンを溶出する物質を添加
混合して製鋼スラグを安定化することを特徴とする製鋼
スラグの処理方法。 - 【請求項１１】 前記製鋼スラグに石膏、およびアルミ
ニウム系イオンを溶出する物質を添加混合後、水の存在
下で反応させて製鋼スラグを安定化することを特徴とす
る請求項１０に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項１２】 前記反応を水の存在下で加温して行う
か、または、蒸気養生下で行うことを特徴とする請求項
１１に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項１３】 前記反応を水の存在下でオートクレー
ブを用い、１００℃以上に加温、加圧して行うことを特
徴とする請求項１１に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項１４】 前記製鋼スラグ１００重量部に対し
て、前記石膏を５〜３０重量部とし、前記アルミニウム
系イオンを溶出する物質を１〜１０重量部とすることを
特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に
記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項１５】 前記製鋼スラグは溶融状態であること
を特徴とする請求項１０から請求項１４のいずれか１項
に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項１６】 フッ素を含有する製鋼スラグに、セメ
ントおよびセメント原料の少なくとも一方からなるセメ
ント物質および水和遅延剤を添加混合して製鋼スラグを
安定化することを特徴とする製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項１７】 前記セメント物質を前記製鋼スラグ１
００重量部に対して５〜３０重量部とし、前記水和遅延
剤を前記セメント物質の１０重量％以下とすることを特
徴とする請求項１６に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項１８】 フッ素を含有する製鋼スラグに、カル
シウムアルミネートを含有する粉末および水和遅延剤を
添加混合して製鋼スラグを安定化することを特徴とする
製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項１９】 前記カルシウムアルミネートを含有す
る粉末は、合成品、天然鉱物、および二次精錬スラグの
うちの１種または２種以上であることを特徴とする請求
項１８に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項２０】 前記カルシウムアルミネートを含有す
る粉末の粒度は２mm以下であることを特徴とする請求項
１８または請求項１９に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項２１】 前記製鋼スラグ１００重量部に対して
前記カルシウムアルミネートを含有する粉末を２０〜８
０重量部とし、前記水和遅延剤を前記カルシウムアルミ
ネートを含有する粉末の１０重量％以下とすることを特
徴とする請求項１８から請求項２０のいずれか１項に記
載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項２２】 溶融状態のフッ素を含有する製鋼スラ
グに、セメントおよびセメント原料の少なくとも一方か
らなるセメント物質を添加混合して製鋼スラグを安定化
することを特徴とする製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項２３】 前記製鋼スラグ１００重量部に対し
て、前記セメント物質を５〜３０重量部とすることを特
徴とする請求項２２に記載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項２４】 前記製鋼スラグは、製鋼工程で発生す
る溶銑予備処理スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ、お
よび二次精錬スラグのうち少なくとも１種であることを
特徴とする請求項１から請求項２３のいずれか１項に記
載の製鋼スラグの処理方法。 - 【請求項２５】 フッ素を含有する製鋼スラグに、請求
項１から請求項２４のいずれか１項に記載の処理を施
し、土中埋設用材料とすることを特徴とする土中埋設用
材料の製造方法。 - 【請求項２６】 フッ素を含有する製鋼スラグに、請求
項１から請求項２４のいずれか１項に記載の処理を施
し、港湾土木用材料とすることを特徴とする港湾土木用
材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001049032A JP4585131B2 (ja) | 2000-02-24 | 2001-02-23 | 製鋼スラグの処理方法、ならびに土中埋設用材料の製造方法および港湾土木用材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-47946 | 2000-02-24 | ||
| JP2000047946 | 2000-02-24 | ||
| JP2001049032A JP4585131B2 (ja) | 2000-02-24 | 2001-02-23 | 製鋼スラグの処理方法、ならびに土中埋設用材料の製造方法および港湾土木用材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001316143A true JP2001316143A (ja) | 2001-11-13 |
| JP4585131B2 JP4585131B2 (ja) | 2010-11-24 |
Family
ID=26586024
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001049032A Expired - Lifetime JP4585131B2 (ja) | 2000-02-24 | 2001-02-23 | 製鋼スラグの処理方法、ならびに土中埋設用材料の製造方法および港湾土木用材料の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4585131B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005239509A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp | 鉄鋼スラグからのフッ素溶出抑制方法および土中埋設用材料 |
| JP2007022818A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Nippon Steel Corp | フッ素含有製鋼スラグの処理方法 |
| JP2009040652A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Jfe Steel Kk | 製鋼スラグの処理方法 |
| JP2016182572A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 株式会社神戸製鋼所 | ふっ素および六価クロムの溶出抑制方法、土木・港湾用材料の製造方法、土中埋設材料の製造方法、土木・港湾用材料、及び土中埋設材料 |
| CN106517974A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-03-22 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种铸余渣自动分割用格栅材料及格栅的制作方法 |
| US20210024421A1 (en) * | 2016-03-16 | 2021-01-28 | Kerneos S.A. | Method for refining metal melts or slags |
Citations (1)
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| JP2001259570A (ja) * | 2000-01-13 | 2001-09-25 | Hideaki Suito | フッ素を含む産業廃棄物の安定化処理技術 |
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| JPS5832623B2 (ja) * | 1976-02-09 | 1983-07-14 | 三菱軽金属工業株式会社 | アルミニウム電解廃棄物の固形化処理方法 |
| JPS54113911A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-05 | Onoda Cement Co Ltd | Improving material of organic matter soft ground |
| JPS6148468A (ja) * | 1984-08-13 | 1986-03-10 | 日本磁力選鉱株式会社 | 製鋼スラグの利用方法 |
| JPS62171951A (ja) * | 1986-01-21 | 1987-07-28 | 日本磁力選鉱株式会社 | 脱ｐ・ｓスラグの利用方法 |
| JP2630665B2 (ja) * | 1990-05-07 | 1997-07-16 | 日本磁力選鉱株式会社 | スラグ・石炭灰の利用方法 |
-
2001
- 2001-02-23 JP JP2001049032A patent/JP4585131B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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