JP2002265240A - スラグの処理方法 - Google Patents

スラグの処理方法

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JP2002265240A
JP2002265240A JP2001062881A JP2001062881A JP2002265240A JP 2002265240 A JP2002265240 A JP 2002265240A JP 2001062881 A JP2001062881 A JP 2001062881A JP 2001062881 A JP2001062881 A JP 2001062881A JP 2002265240 A JP2002265240 A JP 2002265240A
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Kenichi Katayama
賢一 片山
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラグ中のフッ素の溶出を抑制する。 【解決手段】 カルシウムおよびフッ素を含む塊状の製
鋼スラグにＡｌ2Ｏ3系れんが屑を添加し（図１のステッ
プａ１，ａ２）、乾式処理で製鋼スラグおよびＡｌ2Ｏ3
系れんが屑を粉砕し（ａ３〜ａ５）、粉砕された粉粒体
中の金属分を分離回収し（ａ６）、乾式処理後、さらに
水を用いる湿式処理で粉粒体を粉砕し（ａ７，ａ８）、
粉粒体中の金属分を分離回収し（ａ９〜ａ１３，ａ１
６，ａ１７）、湿式処理後、粉粒体を養生する（ａ１
４，ａ１５，ａ１８，ａ１９）。水共存下で溶出したカ
ルシウムイオンとアルミニウムイオンとフッ素イオンと
が反応して難溶性の化合物を生成するので、フッ素の溶
出を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素を含むたと
えば製鋼スラグを土木建設材料などとして有効利用する
ための処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、電気炉などの溶解炉において
溶融金属、たとえばステンレス溶銑を溶製する場合、造
滓剤としてＣａＦ2源である蛍石が生石灰などとともに
装入される。ＣａＦ2はスラグの融点を低下させ、スラ
グの流動性を高めるので、スラグとステンレス溶銑との
反応を促進する。したがって、脱硫および還元精錬が効
率的に行われる。
【０００３】ＣａＦ2を含むスラグは、水に浸漬すると
フッ素を溶出する。フッ素の溶出量はスラグ中のＣａＦ
2濃度が高くなるにつれて増加するので、ＣａＦ2を高濃
度に含むスラグは環境にかかわる規制値を超える高濃度
のフッ素を溶出する恐れがあり、場合によってはバラス
材等の土木建設材料には用いることができない。したが
って、ＣａＦ2を高濃度に含むスラグは資源として有効
利用できる用途が制限され、その付加価値はきわめて低
い。さらに利用できないものは高額な処理費用をかけて
産業廃棄物として処理する必要があり、環境問題として
も大きな課題となっている。
【０００４】水共存下においてスラグ中のフッ素の溶出
を防止する方法は、特開２０００−２４７６９４号公報
に開示されている。この先行技術には、改質炉に貯留さ
れている製鋼スラグ融体に少なくともアルミニウム化合
物を添加することによってＡｌ2Ｏ3濃度の高い製鋼スラ
グを形成し、水溶液中におけるアルミニウムイオンおよ
びカルシウムイオンの溶出量を増加させてフッ素イオン
を捕捉し、製鋼スラグ中のフッ素の安定化処理を行う方
法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記先行技術では、精
錬終了後、溶解炉から排出されたスラグを改質炉に貯留
し、改質炉中のスラグに多量のＡｌ2Ｏ3源を添加し、高
Ａｌ2Ｏ3濃度になるようにスラグの成分が調整される。
このように、前記先行技術では改質炉における処理を必
要とするので、処理工程数が増加し、能率が低下する。
また多量のＡｌ2Ｏ3源が必要であるので、Ａｌ2Ｏ3原単
位の増大を招く。また多量のＡｌ2Ｏ3が添加されるの
で、スラグの温度が低下し、スラグの流動性が低下す
る。したがって、Ａｌ2Ｏ3濃度が不均一になる恐れがあ
る。またこの問題は改質炉に加熱装置を設置することに
よって解消されるけれども、設備費およびエネルギ消費
量の増大を招く。
【０００６】本発明の目的は、フッ素を含むスラグから
のフッ素の溶出を抑制することが可能な製鋼スラグの処
理方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、フッ素を含む
固形スラグにアルミニウム含有物質を添加し、少なくと
も水を用いて処理することを特徴とするスラグの処理方
法である。
【０００８】本発明に従えば、スラグに含まれるカルシ
ウムおよびフッ素と、アルミニウム含有物質に含まれる
アルミニウムと、水とが共存するので、カルシウムイオ
ン、フッ素イオンおよびアルミニウムイオンが生成し、
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
オンと反応して難溶性の化合物を生成する。したがっ
て、フッ素を固定することが可能となり、フッ素の溶出
を抑制することができる。
【０００９】また本発明は、フッ素を含む塊状の製鋼ス
ラグにＡｌ2Ｏ3含有物質を添加し、乾燥状態の乾式処理
で製鋼スラグおよびＡｌ2Ｏ3含有物質を粉砕し、粉砕さ
れた粉粒体中の金属分を分離回収し、乾式処理後、さら
に水を用いる湿式処理で粉粒体を粉砕し、粉粒体中の金
属分を分離回収し、湿式処理後、粉粒体を養生すること
を特徴とするスラグの処理方法である。
【００１０】本発明に従えば、フッ素を含む塊状の製鋼
スラグにＡｌ2Ｏ3含有物質を添加した後、粉砕が行われ
るので、製鋼スラグとＡｌ2Ｏ3含有物質とを微細に、か
つ均一に混合させることができる。これによって、湿式
処理中、製鋼スラグおよびＡｌ2Ｏ3含有物質からのカル
シウムイオンおよびアルミニウムイオンの溶出を促進さ
せることができるとともに、カルシウムイオンおよびア
ルミニウムイオンとフッ素イオンとの反応を促進させる
ことが可能となる。したがって、湿式処理および養生中
にカルシウム、アルミニウムおよびフッ素から成る難溶
性の化合物を充分に生成することが可能となり、フッ素
を固定することができる。また粉粒体中の金属分の分離
回収が乾燥処理とその後の湿式処理との両方で行われ、
乾式処理では、粉砕された比較的粗大な金属分を、たと
えば磁気分離によって容易に回収することが可能であ
り、湿式処理では粉砕された微細な金属分を、たとえば
比重分離などによって容易に回収することが可能であ
る。したがって、粉粒体中の金属分を比較的粗大なもの
から微細なものまで効率的に分離回収することができ
る。
【００１１】また本発明は、前記乾式処理および湿式処
理の少なくともいずれか一方の処理中にアルミニウムイ
オン源を供給することを特徴とする。
【００１２】本発明に従えば、乾式処理および湿式処理
の少なくともいずれか一方の処理中にアルミニウムイオ
ン源が供給される。アルミニウムイオン源はＡｌ2Ｏ3含
有物質よりもイオン化しやすいので、湿式処理中におけ
るアルミニウムイオンの溶出速度を速めることが可能と
なり、フッ素の固定反応を促進させることができる。
【００１３】また本発明は、乾燥状態の乾式処理で、フ
ッ素を含む塊状の製鋼スラグを粉砕し、粉砕された粉粒
体中の金属分を分離回収し、乾式処理後、さらに水を用
いる湿式処理で粉粒体を粉砕し、粉粒体中の金属分を分
離回収するスラグの処理方法であって、前記乾式処理お
よび湿式処理の少なくともいずれか一方の処理中にアル
ミニウムイオン源を供給し、湿式処理後、粉粒体を養生
することを特徴とするスラグの処理方法である。
【００１４】本発明に従えば、製鋼スラグに対するＡｌ
2Ｏ3含有物質の添加を省略して乾式処理および湿式処理
の少なくともいずれか一方の処理中にアルミニウムイオ
ン源が供給される。アルミニウムイオン源はＡｌ2Ｏ3含
有物質よりもイオン化しやすいので、アルミニウムイオ
ンの溶出速度を速めることが可能となり、フッ素の固定
反応を促進させることができる。また微細に粉砕しなけ
ればイオン化しにくいＡｌ2Ｏ3含有物質の添加が省略さ
れるので、粉砕処理の負荷を軽減することができる。
【００１５】また本発明は、前記湿式処理時に、水を循
環して用いることを特徴とする。本発明に従えば、湿式
処理時に水が循環して用いられるので、湿式処理中、フ
ッ素の固定反応を継続させることが可能となり、フッ素
を充分に固定することができる。また湿式処理の循環水
は系外に排出されないので、未固定のフッ素の流出を防
止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の第１形態
であるスラグの処理方法を説明するためのフローチャー
トである。図１を参照して、スラグから土木建設材料と
して有効利用可能なスラグ製品を製造する方法について
説明する。
【００１７】ステップａ１では、フッ素を含むスラグが
主原料として準備される。本実施の形態では、スラグと
してステンレス鋼を溶製するときに生成する製鋼スラグ
が用いられる。さらに詳しく述べると、電気炉から排出
される製鋼スラグ（以後、電気炉スラグと呼ぶ）と真空
脱ガス装置から排出される製鋼スラグ（以後、脱ガスス
ラグと呼ぶ）とが用いられる。電気炉スラグはＣａＯ、
ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＣａＦ2を含み、脱ガススラグ
はＣａＯ、ＳｉＯ2およびＣａＦ2を含む。電気炉スラグ
および脱ガススラグのフッ素源であるＣａＦ2はスラグ
の融点を低下させてスラグの流動性を高めるために添加
される。真空脱ガス装置ではＡｌ2Ｏ3が添加されない。
したがって、脱ガススラグのＡｌ2Ｏ3濃度は極めて低濃
度である。このＡｌ2Ｏ3は、脱酸材として添加されるア
ルミニウムによって付随的にもたらされる。電気炉スラ
グおよび脱ガススラグの成分の一例は後述の実施例に示
すとおりである。
【００１８】電気炉スラグおよび脱ガススラグは、スラ
グポットにそれぞれ排滓され、冷却後、スラグ処理場で
スラグポットを転倒して排出される。排出された電気炉
スラグおよび脱ガススラグは、混合されてヤードに貯留
される。このように、電気炉スラグおよび脱ガススラグ
が混合されて貯留されるので、処理すべきスラグ中のＡ
ｌ2Ｏ3濃度の変動を低減することができる。以後、混合
された電気炉スラグおよび脱ガススラグを処理スラグと
呼ぶ。
【００１９】ステップａ２では、Ａｌ2Ｏ3含有物質であ
るＡｌ2Ｏ3系れんが屑が添加原料として処理スラグに添
加される。これによって、処理スラグ中のＡｌ2Ｏ3濃度
を高めることができる。Ａｌ2Ｏ3系れんが屑は、後述の
実施例に成分の一例を示すようにＡｌ2Ｏ3を主成分と
し、Ｃｒ2Ｏ3およびＦｅＯなどの金属分をわずかに含
む。Ａｌ2Ｏ3含有物質は、Ａｌ2Ｏ3系れんが屑のみに限
定されるものではなく、酸化の度合いの高いアルミニウ
ム灰でもよく、Ａｌ2Ｏ3含有鉱物等のＡｌ2Ｏ3を含んで
いるものならばいかなるものでもよい。
【００２０】ステップａ３では、処理スラグおよびＡｌ
2Ｏ3系れんが屑の粗破砕が破砕機によって行われる。破
砕機は、たとえばジョークラッシャである。ステップａ
４では、破砕された処理スラグおよびＡｌ2Ｏ3系れんが
屑が篩によってふるい分けられ、ステップａ５では、ふ
るい分けられた、たとえば６０ｍｍよりも粗粒の処理ス
ラグおよびＡｌ2Ｏ3系れんが屑が乾式粉砕機で粉砕され
る。乾式粉砕機は、たとえばロッドミルである。粉砕さ
れた処理スラグおよびＡｌ2Ｏ3系れんが屑（以後、粉粒
体と呼ぶ）は再度ステップａ４の篩に戻され、ふるい分
けられる。このステップａ４およびステップａ５は繰返
し行われる。ステップａ６では、粉砕された粉粒体が乾
式磁選機によってスラグ分と金属分とに磁気分離され
る。金属分は、クロム、鉄、マンガンおよびそれらの酸
化物から成る。
【００２１】前記ステップａ３〜ａ６の処理は、乾式処
理で行われる。乾式処理は水を用いないで乾燥状態で行
われる処理である。ステップａ５において乾式処理で粉
砕が行われるので、処理スラグとＡｌ2Ｏ3系れんが屑と
を均一に混合することができる。また、ステップａ６に
おいて乾式処理で磁気分離が行われるので、比較的粗粒
の金属分を容易に効率良く回収することができる。これ
によって、後続する工程における金属分の粉砕等に要す
る動力を軽減することができる。ステップａ６終了後、
湿式処理に移行する。湿式処理は水を用いる処理であ
る。
【００２２】ステップａ７では、比較的粗粒の金属分を
除去された粉粒体が水中で篩によってふるい分けられ、
ステップａ８では、ふるい分けられた、たとえば４ｍｍ
よりも粗粒の粉粒体が湿式粉砕機でスラリ状態で粉砕さ
れる。このように、スラリ状態で粉砕されるので、粉粒
体を効率良く微細に粉砕することができる。湿式粉砕機
は、たとえばロッドミルである。粉砕された粉粒体は、
再度ステップａ７の篩に戻され、ふるい分けられる。こ
のステップａ７およびａ８は粗粒の粉粒体が消滅するま
で繰返し行われる。ステップａ９では、ふるい分けられ
た粉粒体が湿式分級される。湿式分級は、湿式分級機で
行われ、水中に懸濁した微細な粉体が粉粒体から分離さ
れる。ステップａ１０では、微細な粉体を除去された粉
粒体が、たとえばジグ選鉱機によって比重差でスラグ分
と金属分とに比重分離される。
【００２３】ステップａ１１では、比重分離された粉粒
体が湿式磁選機によってスラグ分と金属分とに磁気分離
される。ステップａ１２では、ステップａ６、ステップ
ａ１０およびステップａ１１において分離された金属分
が地金として回収される。回収された地金は、製鋼原料
としてリサイクルされる。このように湿式処理によって
微細に粉砕された後、比重分離および磁気分離によって
湿式処理で金属分が分離回収されるので、金属分を効率
良く分離することが可能となり、地金回収率を極限まで
向上することができる。これによって、ステンレス鋼の
製鋼スラグに含まれるニッケルおよびクロム等の有価金
属を資源として有効に活用することが可能となり、省資
源を図ることができる。またＡｌ2Ｏ3系れんが屑に含ま
れる金属分も合せて分離回収することができるので、従
来別個に行われていたＡｌ2Ｏ3系れんが屑の金属分の分
離回収処理を省略することが可能となる。
【００２４】ステップａ１３では、再度湿式分級機によ
って水中に懸濁した微細な粉体がステップａ１１におい
て磁気分離された粉粒体から分離される。ステップａ１
４では、湿式分級された比較的粒径の大きい粒状の粉粒
体が養生される。養生は、たとえば屋外で予め定める期
間静置することによって行われる。ステップａ１５で
は、養生された粒状の粉粒体が粒状スラグとして製品化
される。ステップａ１６では、ステップａ９およびステ
ップａ１３において水中に懸濁した状態で分離された微
細な粉体がシックナによって沈降分離される。ステップ
ａ１７では、沈降分離された微細な粉体がフィルタプレ
ス等によって脱水され、微細な粉体から成るスラグケー
キとして回収される。ステップａ１８では、スラグケー
キが養生される。養生はステップａ１４と同一の条件で
行われる。ステップａ１９では、養生されたスラグケー
キが粉状スラグとして製品化される。前記ステップａ７
〜ａ１３およびステップａ１６は、水を用いる湿式処理
によって行われる。本実施の形態では、湿式処理時にお
ける水は循環して使用され、系外には排出されない。
【００２５】前記湿式処理時には次のような化学反応が
生じる。前述のように、処理スラグにはＣａＯ、ＳｉＯ
2、ＣａＦ2およびＡｌ2Ｏ3が含まれており、Ａｌ2Ｏ3系
れんが屑にはＡｌ2Ｏ3が含まれている。また処理スラグ
およびＡｌ2Ｏ3系れんが屑は、乾式粉砕および湿式粉砕
によって均一に混合されており、かつ微細に粉砕されて
いる。このように、処理スラグおよびＡｌ2Ｏ3系れんが
屑が微細に粉砕されているので、湿式処理の循環水中
に、カルシウムイオン、アルミニウムイオンおよびフッ
素イオンが溶出しやすくなる。また処理スラグおよびＡ
ｌ2Ｏ3系れんが屑が均一に混合されているので、カルシ
ウムイオンとアルミニウムイオンとフッ素イオンとが反
応しやすくなる。
【００２６】この結果、カルシウムとアルミニウムとフ
ッ素とから成る化合物Ｃａ3Ａｌ2（ＯＨ）12-xＦxが生
成しやすくなる。この化合物は、水に対して難溶性であ
るので、この化合物の生成によってフッ素を固定するこ
とが可能となる。またフッ素イオンは水に溶出しやす
く、かつ前述のように処理スラグが微細に粉砕されてい
るので、処理スラグ中に含まれるフッ素を充分に循環水
中に溶出させることが可能となり、処理スラグ中に含ま
れるフッ素を充分に前記難溶性化合物として固定するこ
とができる。したがって、前記粒状および粉状スラグ製
品を土木建設材料として使用してもフッ素の溶出を抑制
することが可能となり、製鋼スラグを有効利用すること
ができる。
【００２７】また、前記湿式処理後に養生が行われるの
で、前記湿式処理期間中に処理スラグ中に含まれるフッ
素を充分に前記難溶性化合物として固定することができ
ないときでも、湿式処理後の養生期間中に粒子間の間隙
に保持されている保持水中および粒子表面に付着した付
着水中において前記フッ素固定反応を進行させてフッ素
の固定を充分に図ることができる。また湿式処理の水は
循環して使用されるので、湿式処理中、フッ素の固定反
応を継続させることが可能となり、フッ素を充分に固定
することができる。また湿式処理の循環水は系外に排出
されないので、固定化されていないフッ素イオンの流出
を防止することができる。
【００２８】このように本実施の形態では、製鋼スラグ
にＡｌ2Ｏ3系れんが屑を添加することによって製鋼スラ
グ中のフッ素を充分に固定することができるので、従来
からのスラグ処理設備をそのまま使用することが可能で
あり、設備の増設を必要としない。したがって土木建設
材料として有効利用可能な粒状および粉状スラグ製品を
効率良く製造することができる。
【００２９】図２は、本発明の実施の第２形態であるス
ラグの処理方法を説明するためのフローチャートであ
る。この実施の形態のフローチャートは、図１に示す実
施の第１形態のフローチャートと類似しており、重複す
る説明は省略する。注目すべきは、ステップｂ７におい
て湿式処理の循環水中にアルミニウムイオン源（Ａｌイ
オン源と呼ぶことがある）が添加原料として供給される
点である。アルミニウムイオン源としては、硫酸アルミ
ニウムまたはポリ塩化アルミニウムなどの高分子物質を
用いることが好ましい。本実施の形態ではアルミニウム
イオン源は水溶液として循環水中に供給される。
【００３０】このように本実施の形態ではＡｌ2Ｏ3含有
物質に加えてイオン化しやすいアルミニウムイオン源が
供給されるので、循環水中へのアルミニウムイオンの溶
出速度を速めることが可能となり、早期にアルミニウム
イオン濃度を高めることができる。したがって、前記難
溶性化合物の生成反応を促進することが可能となり、効
率良く製鋼スラグ中のフッ素を固定することができる。
またアルミニウムイオン源の供給量に応じてＡｌ2Ｏ3含
有物質であるＡｌ2Ｏ3系れんが屑の添加量を低減するこ
とができるので、粉砕の必要なＡｌ2Ｏ3系れんが屑の低
減量分に相当する粉砕負荷を軽減することが可能とな
る。また前記アルミニウムイオン源は高分子物質である
ので、ステップｂ１７の沈降分離処理において凝集剤と
して働く作用を有しており、シックナ等の沈降分離効率
を高めることができる。また前記アルミニウムイオン源
は重金属類の固定化作用も有するので、製鋼スラグ中に
万一重金属類が存在しても環境基準値以下の濃度であれ
ば完全に固定して無害化することが可能となる。通常、
製鋼スラグ中には重金属類は存在しない。
【００３１】本実施の形態のその他の処理は、前記図１
に示す実施の形態と全く同一である。すなわち、ステッ
プｂ１〜ｂ６は前記図１のステップａ１〜ａ６と全く同
一であり、ステップｂ８〜ｂ２０は前記図１のステップ
ａ７〜ａ１９と全く同一である。したがって、本実施の
形態は前記効果に加えてさらに前記実施の第１形態と同
一の効果を奏することができる。
【００３２】図３は、本発明の実施の第３形態であるス
ラグの処理方法を説明するためのフローチャートであ
る。この実施の形態のフローチャートは、前記図１に示
す実施の第１形態のフローチャートと類似しており重複
する説明は省略する。注目すべきは、ステップｃ６にお
いて乾式粉砕を行うときとステップｃ１０において湿式
粉砕を行うときとに固形のアルミニウムイオン源が添加
原料として供給される点である。すなわち、ステップｃ
５およびｃ９において粉末状のアルミニウムイオン源が
乾式および湿式粉砕機にそれぞれ供給される。アルミニ
ウムイオン源としては、前記実施の第２形態と同一の高
分子物質が用いられる。
【００３３】これによって、粉末状のアルミニウムイオ
ン源を処理スラグおよびＡｌ2Ｏ3系れんが屑と均一に混
合させることができるので、簡単な方法で、かつ効率良
くイオン化しやすいアルミニウムイオン源を処理スラグ
およびＡｌ2Ｏ3系れんが屑中に分散させることが可能と
なる。したがって、前記実施の第２形態と同様に循環水
中へのアルミニウムイオンの溶出速度を速めることが可
能となり、前記実施の第２形態と同一の効果を奏するこ
とができる。
【００３４】本実施の形態のその他の処理は、前記図１
に示す実施の第１形態と全く同一である。すなわち、ス
テップｃ１〜ｃ４は、前記図１のステップａ１〜ａ４と
全く同一であり、ステップｃ６〜ｃ８は前記図１のステ
ップａ５〜ａ７と全く同一であり、ステップｃ１０〜ｃ
２１は、前記図１のステップａ８〜ａ１９と全く同一で
ある。したがって、本実施の形態は前記効果に加えてさ
らに前記実施の第１形態と同一の効果を奏することがで
きる。
【００３５】本実施の形態では、乾式粉砕時と湿式粉砕
時との両方で固形のアルミニウムイオン源を供給するよ
うに構成されているけれども、乾式粉砕時および湿式粉
砕時のうちのいずれか一方においてのみ固形のアルミニ
ウムイオン源を供給するように構成してもよい。
【００３６】図４は、本発明の実施の第４形態であるス
ラグの処理方法を説明するためのフローチャートであ
る。この実施の形態のフローチャートは、前記図２に示
す実施の第２形態のフローチャートと類似しており、重
複する説明は省略する。注目すべきは、本実施の形態で
は前記図２のステップｂ２におけるＡｌ2Ｏ3系れんが屑
の添加が省略されている点である。すなわち本実施の形
態では、Ａｌ2Ｏ3系れんが屑を全く使用しないで、水溶
液状のアルミニウムイオン源のみが添加原料として供給
されている。
【００３７】循環水中へのアルミニウムイオン溶出速度
を水溶液状のアルミニウムイオン源と、Ａｌ2Ｏ3系れん
が屑とについて比べると、水溶液状のアルミニウムイオ
ン源の方が微細に粉砕してイオン化しやすくしたＡｌ2
Ｏ3系れんが屑よりも速い。したがって、本実施の形態
のようにＡｌ2Ｏ3系れんが屑を全て水溶液状のアルミニ
ウムイオン源に置換えることによって、Ａｌ2Ｏ3系れん
が屑の一部を水溶液状のアルミニウムイオン源に置換え
た前記図２に示す実施の第２形態に比べて循環水中への
アルミニウムイオンの溶出速度を速くすることが可能と
なり、循環水中のアルミニウムイオン濃度を早期に高め
ることができる。この結果、本実施の形態では前記図２
に示す実施の第２形態よりもさらに前記難溶性化合物の
生成反応、すなわちフッ素の固定反応を促進することが
できる。また、本実施の形態では粉砕の必要なＡｌ2Ｏ3
系れんが屑の添加が省略されるので、前記実施の第２形
態よりもさらに粉砕の負荷を軽減することが可能とな
る。
【００３８】本実施の形態のその他の処理は、前記図２
に示す実施の第２形態と全く同一である。すなわち、ス
テップｄ１は、前記図２のステップｂ１と全く同一であ
り、ステップｄ２〜ｄ１９は前記図２のステップｂ３〜
ｂ２０と全く同一である。したがって、本実施の形態は
前記効果に加えてさらに前記実施の第２形態と同一の効
果を奏することができる。
【００３９】図５は、発明の第５形態であるスラグの処
理方法を説明するためのフローチャートである。この実
施の形態のフローチャートは、前記図３に示す実施の第
３形態のフローチャートと類似しており、重複する説明
は省略する。注目すべきは、本実施の形態では前記図３
のステップｃ２におけるＡｌ2Ｏ3系れんが屑の添加が省
略されている点である。すなわち、本実施の形態ではＡ
ｌ2Ｏ3系れんが屑を全く使用しないで固形のアルミニウ
ムイオン源のみが添加原料として供給されている。
【００４０】循環水中へのアルミニウムイオン溶出速度
を固形のアルミニウムイオン源とＡｌ2Ｏ3系れんが屑と
について比べると、固形のアルミニウムイオン源の方が
微細に粉砕してイオン化しやすくしたＡｌ2Ｏ3系れんが
屑よりも速い。したがって、本実施の形態のようにＡｌ
2Ｏ3系れんが屑を全て固形のアルミニウムイオン源に置
換えることによって、Ａｌ2Ｏ3系れんが屑の一部を固形
のアルミニウムイオン源に置換えた前記図３に示す実施
の第３形態に比べて循環水中へのアルミニウムイオンの
溶出速度を速くすることが可能となり、循環水中のアル
ミニウムイオン濃度を早期に高めることができる。この
結果、本実施の形態は前記図３に示す実施の第３形態よ
りもさらに前記難溶性化合物の生成反応、すなわちフッ
素の固定反応を促進することができる。また本実施の形
態では、粉砕の必要なＡｌ2Ｏ3系れんが屑の添加が省略
されるので、前記実施の第３形態に比べて粉砕の負荷を
軽減することが可能となる。
【００４１】本実施の形態のその他の処理は、前記図３
に示す実施の第３形態と全く同一である。すなわち、ス
テップｅ１は、前記図３のステップｃ１と全く同一であ
り、ステップｅ２〜ｅ２０は、前記図３のステップｃ３
〜ｃ２１と全く同一である。したがって、本実施の形態
は、前記効果に加えてさらに前記実施の第３形態と同一
の効果を奏することができる。
【００４２】また循環水中へのアルミニウムイオン溶出
速度を固形のアルミニウムイオン源と水溶液状のアルミ
ニウムイオン源とについて比べると、ほぼ同一であるの
で、固形のアルミニウムイオン源が用いられる本実施の
形態と水溶液状のアルミニウムイオン源が用いられる前
記実施の第４形態とはほぼ同一のフッ素固定化能を有す
る。
【００４３】このように、本実施の形態では、乾式粉砕
時と湿式粉砕時との両方で固形のアルミニウムイオン源
を供給するように構成されているけれども、乾式粉砕時
および湿式粉砕時のうちのいずれか一方においてのみ固
形のアルミニウムイオン源を供給するように構成しても
よい。
【００４４】（実施例）原料の配合が本発明の条件を満
たす実施例１〜１２のスラグ製品と、原料の配合が本発
明の条件から外れた比較例１〜４のスラグ製品とを製造
し、フッ素溶出量を測定して評価した。原料としては電
気炉スラグと、脱ガススラグと、Ａｌ2Ｏ3系れんが屑
と、ポリ塩化アルミニウムと、硫酸アルミニウムとを準
備し、種々の割合で配合した。電気炉スラグおよび脱ガ
ススラグの成分分析値を表１に、Ａｌ2Ｏ3系れんが屑の
成分分析値を表２に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】表１から、電気炉スラグおよび脱ガススラ
グはともにフッ素源であるＣａＦ2を含み脱ガススラグ
はＡｌ2Ｏ3を少量しか含まないことが判る。また表２か
らＡｌ2Ｏ3系れんが屑はＡｌ2Ｏ3を主成分とし、Ａｌ2
Ｏ3含有率はほぼ８０％であることが判る。スラグ製品
としては粒状スラグとケーキ状の粉状スラグとを製造し
た。フッ素溶出量は、環境庁告示第４６号に準じて粒状
スラグおよび粉状スラグのフッ素溶出試験液を作製し、
日本工業規格Ｋ０１０２．３４．１に規定される方法で
測定した。フッ素溶出量の自主管理基準値は２．４ｍｇ
／Ｌに設定した。実施例１〜１２および比較例１〜４の
原料の配合重量、スラグ製品重量およびフッ素溶出量を
表３にそれぞれ示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】処理スラグである電気炉スラグおよび脱ガ
ススラグは、塊状の状態で表３に示すようにほぼ一定の
配合割合（電気炉スラグ５対脱ガススラグ３）になるよ
うに配合し、均一に混合してヤードに所定量（約８０ト
ン）ずつ貯留した。実施例１および２は、図１に示す処
理フローに従ってヤードに貯留されている処理スラグに
対してＡｌ2Ｏ3系れんが屑を約５重量％の配合割合にな
るように添加し、スラグ製品を製造した。実施例３およ
び４は、図１に示す処理フローに従って処理スラグに対
してＡｌ2Ｏ3系れんが屑を約１０重量％の配合割合にな
るように添加し、スラグ製品を製造した。
【００５０】実施例５および６は、図５に示す処理フロ
ーに従って、処理スラグにアルミニウムイオン源である
ポリ塩化アルミニウム粉末を添加してスラグ製品を製造
した。すなわち、Ａｌ2Ｏ3系れんが屑を用いないで、ポ
リ塩化アルミニウム粉末を乾式および湿式粉砕機に等分
に投入してスラグ製品を製造した。実施例５および６に
おける処理スラグに対するポリ塩化アルミニウム粉末の
配合割合は、それぞれ約０．５重量％および５重量％に
なるように設定した。実施例７および８は、図５に示す
処理フローに従って、処理スラグに硫酸アルミニウム粉
末を添加してスラグ製品を製造した。すなわち、Ａｌ2
Ｏ3系れんが屑を用いないで硫酸アルミニウム粉末を乾
式および湿式粉砕機に等分に投入してスラグ製品を製造
した。実施例７および８における処理スラグに対する硫
酸アルミニウム粉末の配合割合は、それぞれ約０．５重
量％および５重量％になるように設定した。
【００５１】実施例９および１０は、図３に示す処理フ
ローに従って、処理スラグに対してＡｌ2Ｏ3系れんが屑
を約３重量％の配合割合になるように添加し、さらにポ
リ塩化アルミニウム粉末を乾式および湿式粉砕機に等分
に投入してスラグ製品を製造した。実施例９および１０
における処理スラグに対するポリ塩化アルミニウム粉末
の配合割合は、それぞれ約０．５重量％および３重量％
に設定した。実施例１１および１２は、図３に示す処理
フローに従って、処理スラグに対してＡｌ2Ｏ3系れんが
屑を約６重量％の配合割合になるように添加し、さらに
硫酸アルミニウム粉末を乾式および湿式粉砕機に等分に
投入してスラグ製品を製造した。実施例１１および１２
における処理スラグに対する硫酸アルミニウム粉末の配
合割合はそれぞれ約０．５重量％および３重量％に設定
した。
【００５２】比較例１〜４は、処理スラグにＡｌ2Ｏ3系
れんが屑、ポリ塩化アルミニウム粉末および硫酸アルミ
ニウム粉末のいずれも添加しないで、図１のステップａ
３以降の処理フローに従ってスラグ製品を製造した。実
施例１〜１２および比較例１〜４のスラグ製品は、最終
工程で養生処理を施して製品化した。養生処理は、粒状
スラグおよび粉状スラグを屋外で約２４時間、自然養生
させることによって行った。この養生処理条件は実施例
１〜１２および比較例１〜４とも同一に設定した。
【００５３】表３から次のことが判る。 （１）実施例１〜１２のフッ素溶出量は、いずれも自主
管理基準値以下である。これは、アルミニウム含有物質
の添加によって前記フッ素固定反応が促進されることに
よる。
【００５４】（２）比較例１〜４のフッ素溶出量は、い
ずれも自主管理基準値を超えている。これは、アルミニ
ウム含有物質の添加が行われないので、アルミニウムイ
オンが不足して前記フッ素固定反応が充分進行しないこ
とによる。
【００５５】（３）実施例６および８のフッ素溶出量
は、ともに０．９ｍｇ／Ｌ以下であり、自主管理基準値
の１／２以下の良好な値を示す。これは、イオン化しや
すいポリ塩化アルミニウムまたは硫酸アルミニウムがア
ルミニウムイオン源として充分に添加されていることに
よる。したがって、アルミニウムイオン源であるポリ塩
化アルミニウムまたは硫酸アルミニウムの添加量は、処
理スラグに対して５重量％以上添加することが好まし
い。
【００５６】（４）実施例１０および１２のフッ素溶出
量は、ともに０．７ｍｇ／Ｌ以下であり、自主管理基準
値の１／３以下の非常に良好な値を示す。これは、Ａｌ
2Ｏ3含有物質であるＡｌ2Ｏ3系れんが屑とアルミニウム
イオン源とが充分に複合添加されていることによる。し
たがって、アルミニウム含有物質の添加量は処理スラグ
に対してＡｌ2Ｏ3系れんが屑を３重量％以上添加し、さ
らにポリ塩化アルミニウムまたは硫酸アルミニウムを３
重量％以上添加することが特に好ましい。
【００５７】（５）実施例１〜１２および比較例１〜４
のスラグ製品重量は、いずれも粒状スラグの重量の方が
粉状スラグの重量よりも上回っている。
【００５８】したがって、本発明のスラグ処理方法によ
れば、土木建設材料として使用してもフッ素溶出量を自
主管理基準値以下に確実に抑制することが可能なスラグ
製品を容易に、かつ効率良く製造することができる。
【００５９】以上述べたように、前記実施の第１〜第５
形態ではフッ素を含む塊状の製鋼スラグが処理すべき原
料として用いられているけれども、処理すべき原料は製
鋼スラグに限定されるものではなく、カルシウムとフッ
素とを含むスラグであれば他の物質でもよい。また塊状
でなくてもよく固形であれば粉粒状のものでもよい。ま
た乾式処理および湿式処理によって粉砕および金属分の
分離回収が行われているけれども、このような構成に限
定されるものではなく、湿式処理のみによって粉砕およ
び金属分の分離回収を行うように構成してもよい。また
湿式処理時に水を循環使用するように構成されているけ
れども、水を循環しない構成にしてもよい。また、前記
実施の第２および第４形態では水溶液状のアルミニウム
イオン源が循環水中に供給されるように構成されている
けれども、ステップａ１６の沈降分離処理の行われるシ
ックナに供給して凝集剤としての作用を有効に発揮させ
るように構成してもよい。また、前記実施の第３および
第５形態では粉末状のアルミニウムイオン源が乾式およ
び湿式粉砕機に供給されるように構成されているけれど
も、他の処理工程、たとえばふるい分け工程の篩に供給
するように構成してもよい。
【００６０】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の本発明によ
れば、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難溶性の化合物を生成するので、
フッ素を固定することが可能となり、フッ素の溶出を抑
制することができる。
【００６１】また請求項２記載の本発明によれば、フッ
素を含む塊状の製鋼スラグにＡｌ2Ｏ3含有物質を添加し
た後、粉砕が行われるので、製鋼スラグとＡｌ2Ｏ3含有
物質とを微細に、かつ均一に混合させることができる。
これによって、湿式処理および養生中にカルシウム、ア
ルミニウムおよびフッ素から成る難溶性の化合物を充分
に生成することが可能となり、フッ素を固定することが
できる。また粉粒体中の金属分の分離回収が乾式処理
と、その後の湿式処理とによって行われるので粉粒体中
の金属分を比較的粗大なものから微細なものまで効率的
に分離回収することができる。
【００６２】また請求項３記載の本発明によれば、乾式
処理および湿式処理の少なくともいずれか一方の処理中
にアルミニウムイオン源が供給されるので、湿式処理中
におけるアルミニウムイオンの溶出速度を速めることが
可能となり、フッ素の固定反応を促進させることができ
る。
【００６３】また請求項４記載の本発明によれば、製鋼
スラグに対するＡｌ2Ｏ3含有物質の添加を省略して乾式
処理および湿式処理の少なくとも一方の処理中にアルミ
ニウムイオン源が供給されるので、アルミニウムイオン
の溶出速度を速めることが可能となり、フッ素の固定反
応を促進させることができる。また微細に粉砕しなけれ
ばイオン化しにくいＡｌ2Ｏ3含有物質の添加が省略され
るので、粉砕処理の負荷を軽減することができる。
【００６４】また請求項５記載の本発明によれば、湿式
処理時に水が循環して用いられるので、湿式処理中、フ
ッ素の固定反応を継続させることが可能となり、フッ素
を充分に固定することができる。また湿式処理の循環水
は系外に排出されないので、未固定のフッ素の流出を防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態であるスラグの処理方
法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の実施の第２形態であるスラグの処理方
法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の第３形態であるスラグの処理方
法を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の第４形態であるスラグの処理方
法を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の第５形態であるスラグの処理方
法を説明するためのフローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２１Ｃ 5/28 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｃ 5/54 5/00 Ｊ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フッ素を含む固形スラグにアルミニウム
    含有物質を添加し、少なくとも水を用いて処理すること
    を特徴とするスラグの処理方法。
  2. 【請求項２】 フッ素を含む塊状の製鋼スラグにＡｌ2
    Ｏ3含有物質を添加し、 乾燥状態の乾式処理で製鋼スラグおよびＡｌ2Ｏ3含有物
    質を粉砕し、粉砕された粉粒体中の金属分を分離回収
    し、 乾式処理後、さらに水を用いる湿式処理で粉粒体を粉砕
    し、粉粒体中の金属分を分離回収し、 湿式処理後、粉粒体を養生することを特徴とするスラグ
    の処理方法。
  3. 【請求項３】 前記乾式処理および湿式処理の少なくと
    もいずれか一方の処理中にアルミニウムイオン源を供給
    することを特徴とする請求項２記載のスラグの処理方
    法。
  4. 【請求項４】 乾燥状態の乾式処理で、フッ素を含む塊
    状の製鋼スラグを粉砕し、粉砕された粉粒体中の金属分
    を分離回収し、乾式処理後、さらに水を用いる湿式処理
    で粉粒体を粉砕し、粉粒体中の金属分を分離回収するス
    ラグの処理方法であって、 前記乾式処理および湿式処理の少なくともいずれか一方
    の処理中にアルミニウムイオン源を供給し、湿式処理
    後、粉粒体を養生することを特徴とするスラグの処理方
    法。
  5. 【請求項５】 前記湿式処理時に、水を循環して用いる
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスラ
    グの処理方法。
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