JP2003327456A

JP2003327456A - 高炉水砕スラグの処理方法

Info

Publication number: JP2003327456A
Application number: JP2002138689A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Koto; 浩之光藤; Atsushi Yamaguchi; 山口　　篤
Original assignee: KOKAN KOGYO KK; Kokan Mining Co Ltd
Current assignee: KOKAN KOGYO KK; Kokan Mining Co Ltd
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2003-11-19
Anticipated expiration: 2022-05-14
Also published as: JP4262438B2

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な水和反応防止効果および固結防止効果
を発揮することができる高炉水砕スラグの処理方法を提
供すること。【解決手段】高炉水砕スラグが貯留された槽に炭酸水
溶液を通流させること、または、高炉水砕スラグが貯留
された槽に炭酸水溶液を循環させることにより高炉水砕
スラグを処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉水砕スラグの
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉水砕スラグは、製銑工程において副
産する高炉スラグに、加圧水を噴射して急冷、粒状化し
たもので、年間２０００万ｔ以上生産されている。高炉
水砕スラグは、水硬性を持つため、微粉砕し、セメント
用原料に使われてきた。また、近年、天然砂が枯渇しつ
つあるなかで、資源保護の観点から、天然砂の代替とし
て、土木工事用材料や、コンクリート用細骨材として、
高炉水砕スラグそのもの、あるいは粉砕して粒度調整し
た粒度調製物として使用する機会が増えてきている。

【０００３】ところで、高炉水砕スラグは、そのまま用
いられる場合も粒度調製物として用いられる場合も、出
荷待ち、あるいは使用待ちのため野積み状態または貯槽
内で長時間貯蔵されることが多く、さらに船舶等により
長期間をかけて輸送される場合もある。高炉水砕スラグ
の水硬性は、セメント原料として使用する際には必要不
可欠な性質であるが、使用前の長期間の貯蔵中あるいは
輸送中に既に水和反応を起こすと、セメント用原料とし
ての性能が劣化し、十分な強度を持つコンクリートにな
らない。さらに、スラグ粒子同士が水和生成物を媒体に
強固に固結し塊状になると、もはや細骨材として使えな
くなり、その結合強度も高いことから、もとの粒子状に
破砕、整粒するのに極めて労力を要する。

【０００４】また、高炉水砕スラグを土木工事用材料と
して使用する場合、強固な地盤を形成させるという目的
には水硬性が有利に働くが、軟弱地盤の表層処理工法の
サンドマット材等に使用するには、経過日数によっては
施工中に固結するため、次に、このサンドマット材にペ
ーパードレインあるいはプラスチックドレイン等の垂直
ドレイン材を打設、貫通させようとしても極めて困難に
なる。土木用途としては、盛土材、埋め戻し材、裏込め
材などとして使用されることもあるが、この場合も、施
工をした後に、数日から数年後に、その部分を掘り起こ
し新たに埋設物を埋める工事をしたり、植裁を施した
り、さらに数十年が経過した後に再度掘り起こしたりす
るケースもある。これらの場合、水砕スラグの固結は、
掘り起こし作業に大きな力を必要とし、さらに、配管工
事などでは、既埋設物の破損を引き起こす危険性もあ
る。したがって、従来は、この種の用途への高炉水砕ス
ラグの使用が制約されてきた。

【０００５】かかる水和反応および固結現象は、気温の
高い夏季に特に顕著であり、以下のような機構で進行す
ると考えられる。まず、高炉水砕スラグの水和反応は、
ガラス質からのカルシウムの溶出とｐＨ上昇から始ま
り、このアルカリ刺激によりシリコンやアルミニウム等
の成分が溶出する。溶出した成分によって、高炉水砕ス
ラグ粒子近傍の液相中のカルシウム、シリコン、アルミ
ニウム等の成分濃度が、各種水和生成物の析出条件まで
上昇すると水和物の生成が始まり、エトリンガイト（３
ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・３ＣａＳＯ_４・３２Ｈ_２Ｏ）や、
珪酸カルシウム水和物（Ｃ−Ｓ−Ｈ）等の水和物を生成
し、次第に層厚を増し、粒子同士の固結へ至る。また、
この水和物生成反応は、液相においてのみならず、高炉
水砕スラグの表面近傍の粒子内部でも生じる。

【０００６】高炉水砕スラグまたはその粒度調製物の水
和反応および固結を防止するために、従来からいくつか
の方法が提案されている。例えば、特公昭５８−３５９
４４号公報には脂肪族オキシカルボン酸、脂肪族オキシ
カルボン酸塩またはこれらの２種以上の混合物を重要成
分とする固結防止剤が示されている。また、特開昭５４
−７１７９３号公報には、高炉水砕スラグに酸水溶液を
散布し、活性なカルシウムを一度中和する固結防止方法
が示されている。

【０００７】さらに、高炉水砕スラグ中のＣａＯに炭酸
ガスを接触させ、あるいは、高炉水砕スラグ中のＣａＯ
に炭酸ガスをバブリングした水に含まれる炭酸（Ｈ_２Ｃ
Ｏ_３）等を接触させ、スラグ粒子表面に難溶性のＣａＣ
Ｏ_３の皮膜を形成し、この皮膜によって高炉水砕スラグ
からのカルシウム等の溶出反応を抑制し、水和反応ひい
ては固結を抑制する方法が示されている。

【０００８】具体的には、特開昭５４−１１２３０４号
公報、特開昭５４−１２７８９５号公報、特開昭５４−
１３１５０４号公報、特開昭５５−１６２４５４号公報
には、高炉水砕スラグあるいは高炉水砕スラグを軽破砕
したものに、気相状態の炭酸ガスを接触させる方法が示
されている。

【０００９】また、特開平１０−９５６４４号公報に
は、炭酸ガスを溶解させた炭酸水溶液に高炉水砕スラグ
を浸漬させる固結防止方法が開示されている。

【００１０】ところが、これら従来技術のうち、特公昭
５８−３５９４４号公報の固結防止剤による方法では、
野積み状態の間に雨が降れば、高炉水砕スラグの表面か
ら固結防止剤が溶離するため十分な固結防止機能を発揮
しない。また、水や海水に浸る条件での土木工事用材料
として使用する場合も、また同様に、水中や海水中に固
結防止剤が流出するため十分に固結防止することができ
ない。

【００１１】また、特開昭５４−７１７９３号公報の酸
水溶液を散布する方法では、セメント原料またはコンク
リート骨材として用いる場合に、残留酸イオンがコンク
リートの性状に悪影響を及ぼすため、添加量を十分に管
理しなければならない。

【００１２】さらに、特開昭５４−１１２３０４号公報
等の高炉水砕スラグに気相状態の炭酸ガスを接触させる
方法の場合、ホッパーまたは野積み状態に充填された粒
状の水砕スラグに炭酸ガスを均一に行き渡らせることが
困難であり、ガスが行き渡らない箇所においては、十分
な水和反応抑制効果および固結抑制効果を得ることがで
きない場合がある。

【００１３】一方、特開平１０−９５６４４号公報の冷
却された高炉水砕スラグを炭酸水溶液に浸漬させる方法
の場合には、炭酸を高炉水砕スラグに均一に供給するこ
とができるのでその点からは望ましい方法であるが、高
炉水砕スラグの炭酸化反応により炭酸水溶液中の炭酸イ
オン濃度が低下し、水和反応防止効果や固結防止効果が
減少してしまうおそれがある。すなわち、炭酸水溶液へ
の高炉水砕スラグ落下時には、攪拌により炭酸イオンの
拡散が促進され、高炉水砕スラグに炭酸カルシウムの皮
膜を形成するものの、以降、反応により炭酸水溶液中の
炭酸イオン濃度が局所的に希薄になって、水和反応防止
効果や固結防止効果が減少するのである。また、炭酸水
溶液の層に高炉水砕スラグが沈降してからは、炭酸水溶
液が静止、停滞しているため、水砕スラグ堆積層内部へ
の炭酸イオンの拡散が不十分という問題がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑みてなされたものであって、十分な水和反応防止効
果および固結防止効果を発揮することができる高炉水砕
スラグの処理方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の観点では、高炉水砕スラグが貯留さ
れた槽に炭酸水溶液を通流させることを特徴とする高炉
水砕スラグの処理方法を提供する。

【００１６】このように高炉水砕スラグが貯留された槽
に、炭酸水溶液を通流させることにより、炭酸水溶液が
高炉水砕スラグの粒子間を通過するので、高炉水砕スラ
グ粒子の全体へ均一に炭酸イオンが供給され、高炉水砕
スラグ粒子の表面に均一な炭酸カルシウム皮膜を形成す
ることができる。したがって、十分な水和反応抑制効果
および固結防止効果を得ることができる。

【００１７】本発明の第２の観点では、高炉水砕スラグ
が貯留された槽に炭酸水溶液を循環させることを特徴と
する高炉水砕スラグの処理方法を提供する。

【００１８】このように高炉水砕スラグを装入した槽に
炭酸水溶液を循環させることにより、炭酸水溶液が高炉
水砕スラグの粒子間を通過するので、高炉水砕スラグ粒
子の全体へ均一に炭酸イオンが供給され、高炉水砕スラ
グ粒子の表面に均一な炭酸カルシウム皮膜を形成するこ
とができる。したがって、十分な水和反応抑制効果およ
び固結防止効果を得ることができる。また、このように
炭酸水溶液を循環させることにより、炭酸水溶液の使用
量を少なくすることができる。

【００１９】上記第２の観点において、前記循環させて
いる炭酸水溶液に炭酸ガスを補給し、炭酸水溶液の炭酸
濃度を一定範囲に維持することが好ましい。これによ
り、循環している炭酸水溶液の炭酸濃度が経時的に低下
することを防止することができる。

【００２０】上記第１および第２の観点において、前記
槽は水砕スラグ製造の際に用いる脱水槽であり、炭酸水
溶液通流または循環前後に高炉水砕スラグを脱水するこ
とが好ましい。これにより、炭酸水溶液処理のための特
別の槽を設けることなく水和反応抑制効果および固結防
止効果を得ることができるので経済的である。また、高
炉水砕スラグと炭酸水溶液との混合物の温度を２０℃以
上とすることが好ましい。さらに、高炉水砕スラグは、
製銑工程で発生する高炉水砕スラグをそのまま用いる
か、さらに粒度を調製した粒度調製品として用いるか、
またはこれらを混合して用いることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。本発明の第１の実施形態では、高炉水砕スラグが貯
留された槽に炭酸水溶液を通流させる。その具体例を図
１の（ａ）および（ｂ）に示す。

【００２２】図１の（ａ）においては、上部に開口２を
有し、底部に多数の孔が形成された底板３を有するホッ
パー型の貯留槽１に高炉水砕スラグ４を貯留し、その状
態で貯留槽１の上方に配置された配管５から貯留槽１内
に炭酸水溶液を供給して底板３から排出することによ
り、炭酸水溶液を貯留槽１内に連続的に通流させる。

【００２３】この際に貯留槽１の上方から高炉水砕スラ
グ４に供給された炭酸水溶液は、高炉水砕スラグ４の粒
子間を通過し、これにより高炉水砕スラグ粒子へ炭酸イ
オンが供給される。

【００２４】図１の（ｂ）においては、上部に開口２を
有し、底部に配管７が接続された底板３′を有し、さら
に、底板３′の直上に多数の孔を有する分散板６を有す
るホッパー型の貯留槽１′に高炉水砕スラグ４を貯留
し、配管７を介して貯留槽１′の底部からその内部へ炭
酸水溶液を供給して貯留槽１′の上部に設けられたオー
バーフロー容器８にオーバーフローさせ、オーバーフロ
ー配管９を介して排出することにより、炭酸水溶液を貯
留槽１′内に連続的に通流させる。

【００２５】この際に配管７を介して底部より高炉水砕
スラグ４に供給された炭酸水溶液は、高炉水砕スラグの
粒子間を通過し、これにより高炉水砕スラグ粒子へ炭酸
イオンが供給される。

【００２６】このように、上記図１の（ａ）および
（ｂ）のいずれの例においても、炭酸水溶液が高炉水砕
スラグの粒子間を連続的に通過するので、高炉水砕スラ
グ粒子の全体へ均一に炭酸イオンが供給され、高炉水砕
スラグに含まれるＣａＯと、炭酸水溶液中の炭酸（Ｈ_２
ＣＯ_３）との反応により、高炉水砕スラグの粒子表面に
難溶性の炭酸カルシウム皮膜が均一に形成され、この皮
膜により十分な水和反応抑制効果および固結防止効果を
得ることができる。

【００２７】なお、この処理では、炭酸カルシウムを生
成せずに、スラグ粒子表面に吸着する炭酸イオンも存在
するが、この表面に吸着した炭酸イオンもその効果は小
さいが固結を防止する。

【００２８】次に、炭酸ガスの製造方法について説明す
る。炭酸ガスは水に溶けやすく、その溶解度はＣＯ_２濃
度とガス圧力に比例する。２５℃大気圧でのＣＯ_２１０
０％ガスの飽和溶解度は０．０３７規定（０．１６ｇ／
１００ｇ水）になる。炭酸ガスの溶解は下記式（１）の
ように示され、溶解後の形態は、炭酸（Ｈ_２ＣＯ_３）、
炭酸水素イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）、炭酸イオン（ＣＯ_３
^２−）であり、酸性領域で炭酸、中性領域で炭酸水素イ
オン、アルカリ性領域では炭酸イオンが安定であり、ｐ
Ｈによってそれぞれの存在比が変化する。ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２ＣＯ_３→Ｈ^＋＋ＨＣＯ_３ ⁻→２Ｈ^＋＋ＣＯ_３ ^２− ……（１）

【００２９】図２は、炭酸水溶液の製造設備の一例を示
す概略断面図である。この製造設備は、内部に水を貯留
可能な塔１１と、塔１の下部から水を供給する水供給機
構１２と、塔１内の水に炭酸ガスを吹き込むガス分散器
１３と、ガス分散器１３に炭酸ガスを供給する炭酸ガス
供給機構１４と、塔１の上部から炭酸水溶液を取り出す
ための取水管１５と、塔１の上部を覆うように設けられ
たダクト１６と、ダクト１６から排気するための排気部
１７と、排気部１７からの排気をガス分散器１３のガス
入側に導く導入管１８とを有している。

【００３０】この製造設備で炭酸水溶液を製造する際に
は、水供給機構１２から塔１１内に連続的に水を供給し
ながら、または、水供給機構１２から塔１１内に所定量
の水を供給した後に水供給機構１２を停止してから、炭
酸ガス供給機構１４から供給される炭酸ガスまたは炭酸
ガスを含有するガスを、ガス分散器１３から塔１１内の
水に連続的に吹き込み、気泡群として分散させ、塔１１
内の水に炭酸ガスを吸収させて炭酸水溶液とする。この
場合に、炭酸ガス供給機構１４から加圧ガスを供給する
ようにすれば、塔１１内の水に加圧ガスを溶解すること
ができる。得られた炭酸水溶液は、取水管１５から取り
出され高炉水砕スラグへ供給される。また、ガス分散器
１３から吹き込まれた過剰分の炭酸ガス等は、ダクト１
６から排気部１７を介して排気される。この際、排気さ
れたガスはそのまま系外に排出することができるが、導
入管１８を介してガス分散器１３で循環再使用すること
も可能である。また、ガス分散器１３から吹き込む炭酸
ガスを含有するガスには排ガスを用いることも可能であ
り、これに塔１１上部からの排気を再使用することを組
み合わせることにより、極めて安価に炭酸水溶液を製造
することができる。

【００３１】このように水中に炭酸ガスまたは炭酸ガス
を含有するガスを吹き込む代わりに、容器内に炭酸ガス
または炭酸ガスを含有するガスを供給し、その容器内に
水を噴霧するようにしても炭酸水を製造することができ
る。この場合にも炭酸ガスまたは炭酸ガスを含有するガ
スを加圧した状態で水に溶解させることができる。

【００３２】次に、第２の実施形態について説明する。
本発明の第２の実施形態では、高炉水砕スラグが貯留さ
れた槽に炭酸水溶液を循環させる。その具体例を図３の
（ａ）および（ｂ）に示す。これらにおいて、図１の
（ａ）および（ｂ）と同じものには同じ符号を付して説
明を省略する。

【００３３】図３の（ａ）においては、貯留槽１に高炉
水砕スラグ４を貯留し、その状態で貯留槽１の上方に配
置された配管５から貯留槽１内に炭酸水溶液を供給して
底板３から排出するところまでは図１の（ａ）と同じで
あるが、ここでは単に通流させるだけではなく、貯留槽
１の底板３から排出された炭酸水溶液を容器２０に受
け、容器２０に接続された循環ライン２１を通って配管
５に戻し、炭酸水溶液をポンプ２４により循環させるよ
うになっている。なお、配管５には炭酸水溶液供給ライ
ン２２が接続されており、初期段階および炭酸水溶液の
交換時には循環ライン２１のバルブ２１ａを閉じ炭酸水
溶液供給ライン２２のバルブ２２ａを開けて配管５を介
して炭酸水溶液を貯留槽１に供給し、定常状態になった
時点でバルブ２２ａを閉じバルブ２１ａを開けて炭酸水
溶液の循環を開始する。また、容器２０の底部には排液
ライン２３が接続されており炭酸水溶液を交換する場合
には、排液ライン２３のバルブ２３ａを開けて炭酸水溶
液を排液する。

【００３４】この際に貯留槽１の上方から高炉水砕スラ
グ４に供給された炭酸水溶液は、高炉水砕スラグ４の粒
子間を通過し、これにより高炉水砕スラグ粒子へ炭酸イ
オンが供給される。

【００３５】図３の（ｂ）においては、貯留槽１′に高
炉水砕スラグ４を貯留し、配管７を介して貯留槽１′の
底部からその内部へ炭酸水溶液を供給して貯留槽１′の
上部に設けられたオーバーフロー容器８にオーバーフロ
ーさせるところまでは図１の（ｂ）と同じであるが、こ
の図においてもオーバーフロー容器８から循環ライン２
１′を通って配管７に戻し、炭酸水溶液をポンプ２４に
より循環させるようになっている。なお、配管７には炭
酸水溶液供給ライン２２′が接続されており、初期段階
および炭酸水溶液の交換時には炭酸水溶液供給ライン２
２′のバルブ２２ａ′を開けて配管７を介して炭酸水溶
液を貯留槽１′に供給し、定常状態になった時点でバル
ブ２２ａ′を閉じて炭酸水溶液の循環を開始する。ま
た、底板３′には排液ライン２３′が接続されており炭
酸水溶液を交換する場合には、排液ライン２３′のバル
ブ２３ａ′を開けて炭酸水溶液を排液する。

【００３６】この際に配管７を介して底部より高炉水砕
スラグ４に供給された炭酸水溶液は、高炉水砕スラグの
粒子間を通過し、これにより高炉水砕スラグ粒子へ炭酸
イオンが供給される。

【００３７】このように、上記図３の（ａ）および
（ｂ）のいずれの例においても、炭酸水溶液が高炉水砕
スラグの粒子間を連続的に通過するので、高炉水砕スラ
グ粒子の全体へ均一に炭酸イオンが供給され、高炉水砕
スラグに含まれるＣａＯと、炭酸水溶液中の炭酸（Ｈ_２
ＣＯ_３）との反応により、高炉水砕スラグの粒子表面に
難溶性の炭酸カルシウム皮膜が均一に形成され、この皮
膜により十分な水和反応抑制効果および固結防止効果を
得ることができる。また、このように炭酸水溶液を循環
させることにより、炭酸水溶液の使用量を少なくするこ
とができる。

【００３８】第２の実施形態では、単に炭酸水溶液を循
環させていると炭酸水溶液中の炭酸イオンが経時的に減
少していき、炭酸水溶液の濃度が不十分になるおそれが
あるため、それを回避するためには、所定回数循環させ
た時点で炭酸水溶液を交換する等の対策を講じることが
好ましい。

【００３９】また、このような対策としては、貯留槽１
を通過後の炭酸水溶液に炭酸ガスを補給し、循環させて
いる炭酸水溶液の炭酸濃度を一定範囲に維持するように
することが好ましい。そのようなことを実現する装置を
図４の（ａ）および（ｂ）に示す。

【００４０】図４の（ａ）の装置は、基本構造は図３の
（ａ）と同じであるが、循環ライン２１に、図２の炭酸
水溶液製造設備とほぼ同様の構造を有する炭酸ガス補給
装置３０が介在されており、循環している炭酸水溶液に
炭酸ガスを補給可能となっている。図４の（ｂ）の装置
も同様、基本構造は図３の（ｂ）と同じであるが、循環
ライン２１′に同様の炭酸ガス補給装置３０が介在され
ている。ただし、図４の（ｂ）に介在された炭酸ガス補
給装置３０は液の供給が図２の場合と逆になっている。

【００４１】このように、図２の炭酸水溶液製造設備と
同様の構造の炭酸ガス補給装置３０を設けることによ
り、循環している炭酸水溶液に適宜炭酸ガスを供給する
ことができ、炭酸水溶液中の炭酸濃度を一定範囲に維持
することができ、常に水和反応抑制効果および固結防止
効果を維持することが可能である。

【００４２】上記第１の実施形態および第２の実施形態
のいずれにおいても、高炉水砕スラグを貯留する貯留槽
を新たな設備として設けることもできるが、既存の高炉
水砕スラグ製造設備を利用することも可能である。例え
ば、高炉水砕スラグ製造設備としては、高炉スラグを水
砕した後、スラリー状態で処理し、最後にスラリーを脱
水槽で脱水し、高炉水砕スラグを得るものが知られてい
るが、この脱水槽を利用して本発明を実施することがで
きる。

【００４３】以下、その例を図５を参照して説明する。
図５は高炉水砕設備の脱水槽を示す図であり、（ａ）は
縦断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）に対して９
０度回転した面による縦断面図である。脱水槽４１は、
円筒状部４１ａとその下の円錐状部４１ｂとを有するホ
ッパー形状をなしており、上部に開口４２を有し、底部
に多数の水切り孔が形成された底板４３が開閉自在に設
けられている。また、脱水槽４１の上部にはオーバーフ
ローを受けるオーバーフロー容器４４が設けられてい
る。脱水槽４１の円錐状部４１ｂの内部には、その中心
を挟んで２枚の水切り用金網４５が平行に設けられてい
る。脱水槽４１の上方には、複数の脱水槽に高炉水砕ス
ラグのスラリーを供給するための分配器５１が設けられ
ており、この分配器５１へは、配管５２を介して高炉水
砕スラグのスラリーがポンプ５３により供給され、分配
器５１から脱水槽４１内へ高炉水砕スラグのスラリーが
充填される。

【００４４】脱水に際しては、水切り孔を開にすると、
脱水槽４１内ではスラリー中の水分のみが水切り用金網
４５を通過し、さらに底板４３の水切り孔を介して外部
に流出し、脱水槽４１内には脱水された高炉水砕スラグ
４６が残ることとなる。そして、水切り終了後、底板４
３を開けて脱水槽４１内の高炉水砕スラグ４６を排出す
る。

【００４５】このように、もともと脱水槽４１は水分を
前提とした設備であるから、この脱水槽４１に図１、図
３、図４に示した設備を適用して、炭酸水溶液通流また
は循環の前後に高炉水砕スラグを脱水するようにすれば
よい。これにより、炭酸水溶液処理のための特別の槽を
設けることなく、既存の設備で水和反応抑制効果および
固結防止効果を得ることができるので極めて経済的であ
る。

【００４６】もちろん、このような脱水槽を経た後、高
炉水砕スラグをベルトコンベア等により貯留槽に搬送し
て、上記のような炭酸水溶液処理を行ってもよい。

【００４７】上記第１の実施形態および第２の実施形態
のいずれにおいても、反応性の観点から、炭酸水溶液と
高炉水砕スラグとの混合物の温度を２０℃以上とするこ
とが好ましい。夏期は炭酸水溶液と高炉水砕スラグとの
混合物を放置しておいても２０℃以上を確保することが
できるが、冬季は２０℃以上の確保が困難であるため、
適宜の加熱手段により混合物を加熱することが好まし
い。製造直後の高炉水砕スラグは６０℃以上であり、反
応性の観点から好ましい。炭酸化反応は高温ほど進行
し、炭酸イオンの溶解度は高温ほど低下するため、炭酸
水溶液と高炉水砕スラグとの混合物の温度が高いほど炭
酸ガス供給効果が大きい。ただし、９０℃になると炭酸
イオンの溶解度が著しく低下してしまうため、事実上８
０℃程度が上限となる。

【００４８】なお、上記実施形態では高炉水砕スラグを
そのまま処理する場合について説明したが、粉砕して粒
度調整した高炉水砕スラグを処理するようにしてもよ
い。

【００４９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。（実施例１）図１の（ａ）に示した装置を用いて、高炉
水砕スラグを１００ｔを貯留した貯留槽の上方から、炭
酸水溶液を３３ｍ^３／ｈの速度で供給しながら、貯留槽
の下方から同一速度で排水し、貯留槽内に炭酸水溶液を
通流させた。炭酸水溶液は、濃度２０％の炭酸ガスをガ
ス圧力４ｋｇ／ｃｍ^２（ゲージ圧）で水に吹き込んで製
造した。この時の炭酸水溶液および高炉水砕スラグの貯
留槽の温度は１８℃であった。

【００５０】（実施例２）炭酸水溶液および貯留槽の温
度を５０℃とした以外は、実施例１と同じ条件で炭酸水
溶液を通流させた。

【００５１】（実施例３）図１の（ｂ）に示した装置を
用いて、高炉水砕スラグを１００ｔを貯留した貯留槽の
上方から、炭酸水溶液を３３ｍ^３／ｈの速度で供給しな
がら、貯留槽の下方から同一速度で排水し、循環させ
た。この際に、貯留槽から排出された炭酸水溶液に炭酸
ガスを補給して炭酸水溶液中の炭酸イオン濃度を初期濃
度に戻し、貯留槽に循環させた。炭酸水溶液は、濃度２
０％の炭酸ガスをガス圧力４ｋｇ／ｃｍ^２（ゲージ圧）
で水に吹き込んで製造した。この時の炭酸水溶液および
高炉水砕スラグの貯留槽の温度は５０℃であった。

【００５２】（比較例１，２，３）全く未処理の高炉水
砕スラグを比較例１とし、容器内に実施例１と同様の条
件で炭酸ガスを水に吹き込んで製造された炭酸水溶液１
００ｍ^３と高炉水砕スラグ１００ｔとを装入して高炉水
砕スラグを炭酸水溶液に浸漬させ、温度を１８℃とした
ものを比較例２とし、容器内に同様にして製造された炭
酸水溶液１００ｍ^３と高炉水砕スラグ１００ｔとを装入
して高炉水砕スラグを炭酸水溶液に浸漬させ、温度を５
０℃としたものを比較例３とした。

【００５３】以上のように処理した実施例１〜３、比較
例２，３と、未処理の比較例１とを、内径１００ｍｍ、
高さ１２７ｍｍ（内容積１リットル）の容器に充填し、
容器ごと８０℃の恒温水槽中に浸漬し、所定期間養生後
の固結状態を観察した（室内規模評価）。また、深さ
１．５ｍ、幅４ｍ、１区画の長さ１０ｍの溝に、各処理
スラグを約１００ｔ装入し、水を張り固結状態を観察し
た（実施規模評価）。これらの結果を表１に示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】表１に示すように、比較例１の未処理のス
ラグでは８０℃の室内規模評価で１ヶ月以内に、常温の
実施規模評価でも３ヶ月以内に固結が始まった。１８℃
の条件で炭酸水溶液に浸漬した比較例２では、室内規模
で２〜３ヶ月の間に固結が始まり、実施規模では６ヶ月
から１年で固結が始まった。５０℃の条件で炭酸水溶液
に浸漬した比較例３では、室内規模で１〜２ヶ月の間に
固結が始まり、実施規模では３ヶ月から６ヶ月で固結が
始まった。これに対して、１８℃の条件で、炭酸水溶液
を通流させた実施例１は、室内規模で３ヶ月、実施規模
で１年間固結しなかった。また、５０℃の条件で、炭酸
水溶液を通流させた実施例２は、室内規模で６ヶ月、実
施規模では２年間固結しなかった。また、５０℃の条件
で、炭酸ガスを補給しながら炭酸水溶液を循環させた実
施例３でも、実施例２と同様、室内規模で６ヶ月、実施
規模では２年間固結しなかった。実施例３は、炭酸水溶
液を循環使用することができるため、使用する水の量、
炭酸ガスの量を削減することができた。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
十分な水和反応防止効果および固結防止効果を発揮する
ことができる高炉水砕スラグの処理方法を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る方法の実施状態
を説明するための図。

【図２】炭酸水溶液の製造設備の一例を示す概略断面
図。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る方法の実施状態
を説明するための図。

【図４】本発明の第２の実施形態に係るの他の方法の実
施状態を説明するための図。

【図５】本発明が適用可能な高炉水砕スラグ製造設備の
脱水槽の構造を説明するための図。

【符号の説明】

１，１′；貯留槽２；開口３，３′′；底板４；高炉水砕スラグ５，７；配管６；分散板８；オーバーフロー容器２０；容器２１，２１′；循環ライン３０；炭酸ガス補給装置４１；脱水槽４５；水切り用金網４６；高炉水砕スラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G012 JH11 4G035 AA05 4K063 AA02 BA06 CA00 CA02 HA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉水砕スラグが貯留された槽に炭酸水
溶液を通流させることを特徴とする高炉水砕スラグの処
理方法。
【請求項２】高炉水砕スラグが貯留された槽に炭酸水
溶液を循環させることを特徴とする高炉水砕スラグの処
理方法。
【請求項３】前記循環させている炭酸水溶液に炭酸ガ
スを補給し、炭酸水溶液の炭酸濃度を一定範囲に維持す
ることを特徴とする請求項２に記載の高炉水砕スラグの
処理方法。
【請求項４】前記槽は水砕スラグ製造の際に用いる脱
水槽であり、炭酸水溶液通流または循環の前後に高炉水
砕スラグを脱水することを特徴とする請求項１から請求
項３のいずれか１項に記載の高炉水砕スラグの処理方
法。
【請求項５】高炉水砕スラグと炭酸水溶液との混合物
の温度を２０℃以上とす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項に記載の高炉水砕スラグの処
理方法。
【請求項６】前記高炉水砕スラグは、製銑工程で発生
した高炉水砕スラグをそのままおよび／またはその粒度
を調製した粒度調製品として用いられることを特徴とす
る請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の高炉水
砕スラグの処理方法。