JP2006023048A - 溶融スラグ製造方法及び、その装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 溶融対象物2を溶融炉1で溶かした後、水槽7に投入して水砕スラグWとして取り出す溶融スラグ製造方法において、水砕スラグWを篩選別し、その粒度が予め設定された選別粒度より大きいものに関しては、別に設定した調整粒度以下になるように粉砕して溶融炉1に投入して再溶融させる。
【選択図】 図1
Description
製造された溶融スラグは、目的に合わせて選別(例えば、粒度選別)し、粒度を調整したものを再製品の原材料として使用していた(例えば、特許文献1〜4参照)。また、溶融スラグをコンクリート骨材として使用できるようにするための技術としては、溶融スラグを空気中に晒すことによって含有する重金属を難溶性の物質に変えるもの(例えば、特許文献5参照)等があった。
即ち、骨材中の反応性を有するシリカとセメントに含まれるアルカリとが反応することによって生じた生成物が吸水して膨張し、コンクリートにひび割れなどを生じさせる(アルカリシリカ反応)現象が生じ、コンクリート構造物を著しく劣化させてしまうことにつながる。このような現象をおこす原因は、骨材として使用している溶融スラグ中の溶解性シリカの影響が大きいということが解ってきた。
そして、特に、溶解性シリカ分が凝集した粗大スラグが存在する場合に、アルカリシリカ反応を生じる危険性が高いことも見出した。この粗大スラグは、溶融対象物に花崗岩等のシリカを多く含むものが混ざっている時にでき易い傾向がある。そのメカニズムは、図3に示すように、溶融炉1内で溶融対象物2が溶融して流下していく過程で、溶解性シリカ20がスラグ溶融部分21中を浮上して表層部分に集合し、それら集合した溶解性シリカ20が凝集することで、前記アルカリシリカ反応を起こしやすい粗大スラグの元となり、そのまま水槽7に落下することで粗大スラグ22が形成されると解明できる。
このように、従来の溶融スラグ製造方法によって製造された溶融スラグには、溶解性シリカがそのまま混入している可能性が高く、コンクリート骨材として用いると、アルカリシリカ反応を生じることが有り、その反応が生じるとコンクリート構造物の耐久性低下に繋がるから、通常は使用が困難で、それでもコンクリート骨材として用いるには、例えば、低アルカリセメントを用いる等の制約を受ける問題点があった。
即ち、篩選別装置によって水砕スラグを前記選別粒度で選別することができ、選別粒度を適切な値に設定することによって、その選別粒度より小さいスラグに関しては、溶解性シリカ分が含まれている確率が低く、アルカリシリカ反応を生じ難い溶融スラグのみを選別することが可能となる。更には、選別粒度より大きな水砕スラグに関しては、前記調整粒度以下に粉砕することができ、再溶融させた時に小さな粒度の溶解性シリカ分が分散供給されて、他の溶融部分に反応しながら安定した状態に融合し、再びシリカ分が凝集して粗大スラグとなり難いようにすることが可能となる。このように、選別粒度より小さい水砕スラグも、選別粒度より大きい水砕スラグもすべてを使ってアルカリシリカ反応を生じ難い溶融スラグを形成することが可能となり、結果的には、資源の有効利用率を高く維持することができ、且つ、コンクリート骨材としても安心して使用することができる水砕スラグを製造することが可能となる。
前記溶融炉1は、投入された溶融対象物2を加熱溶融して、生成した溶融物3を水砕スラグWとして取り出すように構成してあり、前記溶融対象物2を加熱して溶融処理する主室1Aが設けられるとともに、その主室1Aのスラグ排出口4下方に、主室1Aで生成した溶融物3と共に、同じく主室1Aで生成した燃焼生成ガス5を受け入れる二次室1Bが設けられ、前記二次室1Bにガス排出路6を接続して構成されている。そして、二次室1Bの下方には、溶融物3が落下する位置に、溶融物3を急冷して水砕スラグ化する水槽7が設けられると共に、水槽7内で固化した水砕スラグWを篩選別装置8に搬送する第一搬送機構9が設けられている。
そして、篩選別装置8は、選別粒度Pを設定することにより、その選別粒度Pより大きい水砕スラグW1と、その選別粒度Pより小さい水砕スラグW0とに分離することができるように構成されている。また、篩選別装置8の下流側には、選別粒度Pより大きい水砕スラグW1を、別に設定する調整粒度X以下になるように粉砕する粉砕装置10と、粉砕した水砕スラグW2を、前記主室1Aに搬送投入して再溶融させる第二搬送機構11が設けられている。
[1] 各種溶融対象物2に適した前処理を行うとともに、それらを混ぜて均質化を図る。
[2] 溶融対象物2を溶融炉1の主室1Aに投入して、例えば、1250〜1400℃の雰囲気下で溶融させて、その溶融物3を落下させることで前記水槽7で水砕スラグWを形成する。
[3] 水砕スラグWを篩選別装置8に搬送して、選別粒度Pを基準にして篩選別する。この選別粒度Pは、予め、対象とする溶融対象物2から得られた水砕スラグWを各種粒度に分類しておき、夫々に対してアルカリシリカ反応性試験(JIS A 5308参照)を実施し、その結果から「無害」という結果が得られた水砕スラグWの粒度のなかでの最大値をもって設定することが好ましい。この実施形態においては、選別粒度Pは、例えば75mmに設定している。
[4] 篩選別の結果、選別粒度Pより小さい水砕スラグW0は、そのまま製品とする一方、選別粒度Pより大きい水砕スラグW1は、調整粒度X以下になるように、前記粉砕装置10で粉砕する。この実施形態においては、調整粒度Xは、例えば5mmに設定している。
[5] 粉砕された水砕スラグW2を、第二搬送機構11によって主室1Aに送って再溶融させる。
(3)分離した粗大スラグを破砕機によって破砕後、溶融炉に再投入して溶融処理した。
(4)分離した粗大スラグを溶融炉に戻さずに除去した。
(5)分離した粗大スラグを5mm以下に粉砕後、溶融炉に再投入して溶融処理した。
尚、粗大スラグそのものに対するアルカリシリカ反応性試験の結果は、「無害でない」と言う結果が得られることがあり、コンクリート骨材として使用すると、アルカリシリカ反応を生じる危険性が高いことが確認されている。
前記(3)、(4)、(5)の試料に対するアルカリシリカ反応性試験の結果は、表2に示すとおりである。
尚、アルカリシリカ反応性試験によれば、溶解シリカ量Scとアルカリ濃度減少量Rcとの関係として、Sc/Rcの値が1未満の場合に「無害」と言う判定が成されるものであり、このSc/Rcの値に注目すると、前記(5)の方法による結果が最も小さく、より好ましい状態の水砕スラグが得られていることを示している。
以下に他の実施の形態を説明する。
〈2〉 前記選別粒度は、先の実施形態で説明した75mmに限るものではなく、適宜設定することができる。但し、同じ産地から出た溶融対象物でも、物性が異なることもあり、生成された複数の水砕スラグを対象に粒度毎に実施したアルカリシリカ反応性試験の各結果で、「無害」という結果が得られた水砕スラグの粒度のなかでの最大値を選別粒度とするのが好ましい。
〈3〉 前記調整粒度は、先の実施形態で説明した5mmに限るものではなく、適宜設定することが可能である。
2 溶融対象物
7 水槽
P 選別粒度
X 調整粒度
W 水砕スラグ
Claims (5)
- 溶融対象物を溶融炉で溶かした後、水槽に投入して水砕スラグとして取り出す溶融スラグ製造方法であって、
前記溶融対象物を溶融炉に入れる前に、別に設定した前処理粒度以下に予め破砕しておく溶融スラグ製造方法。 - 溶融対象物を溶融炉で溶かした後、水槽に投入して水砕スラグとして取り出す溶融スラグ製造方法であって、
前記水砕スラグを篩選別し、その粒度が予め設定された選別粒度より小さいものだけを製造品として取り出す溶融スラグ製造方法。 - 篩選別された前記水砕スラグの内、その粒度が予め設定された選別粒度より大きいものに関しては、別に設定した調整粒度以下になるように粉砕して前記溶融炉に投入して再溶融させる請求項2に記載の溶融スラグ製造方法。
- 前記選別粒度は、生成された複数の水砕スラグを対象に粒度毎に実施したアルカリシリカ反応性試験の各結果で、「無害」という結果が得られた水砕スラグの粒度のなかでの最大値である請求項2又は3に記載の溶融スラグ製造方法。
- 溶融炉内に投入された溶融対象物を加熱溶融して、生成した溶融スラグを水砕スラグとして取り出すように構成された溶融スラグ製造装置であって、
溶融スラグを急冷して水砕スラグ化する水槽が設けられていると共に、その水砕スラグを予め設定された選別粒度で選別する篩選別装置が設けられ、選別された水砕スラグの内、前記選別粒度より大きい水砕スラグを、別に設定する調整粒度以下になるように粉砕する粉砕装置が設けられ、粉砕装置で粉砕された水砕スラグを前記溶融炉に搬送投入する搬送機構が設けられている溶融スラグ製造装置。
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