JP2008247690A - Method for treating slag - Google Patents

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Kazuhiro Hasegawa
和広 長谷川
Hisami Oyamada
久美 小山田
Satoru Shimizu
悟 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for treating slag, which is used for producing a slag material, which hardly solidifies, exhibits an excellent effect when used for restraining a pH rise and is suitable as an environment improving material or a civil engineering and construction material, from blast furnace slag and steelmaking slag inexpensively by using simple equipment. <P>SOLUTION: The method for treating slag comprises a step of bringing carbon dioxide, a microbe and nutriment or carbon dioxide and nutriment into contact with the slag coexisting with water. It is preferable that carbon dioxide is brought into contact with the slag all the time for ≥0.5 hours, a gas having ≥1 vol% carbon dioxide concentration is brought into contact with the slag and the slag to be used is blast furnace slag and/or steel slag. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高炉スラグ及び製鋼スラグなどから、固結しにくく且つpH上昇の抑制効果に優れたスラグ材を作製するためのスラグの処理方法に関するものである。   The present invention relates to a slag processing method for producing a slag material that is hard to consolidate and has an excellent effect of suppressing pH increase from blast furnace slag and steelmaking slag.

海、河川、湖沼などの水底を浄化する方法として、水底を覆砂する方法、即ち、水底を粉粒状材料で覆い、赤潮や青潮の原因となる、水底から溶出する硫化水素や栄養塩類を封じ込める方法が知られており、この覆砂に用いる材料としては、海砂や山砂などの天然砂のように水底を覆うことのみを目的とした材料の他に、石灰のように水底を覆うことに加えて水底の富栄養化成分を化学的に吸着する機能を持つものが用いられてきた。しかし、天然砂のような化学反応性を有しない材料では、覆砂効果が十分に得られないことが懸念され、一方、石灰のように化学反応性を有する材料では、費用が高価になること、及びpHの制御が困難で水質が高アルカリになる場合があるといった問題点があった。   As a method of purifying the bottom of the sea, rivers, lakes, etc., cover the bottom of the water, i.e. cover the bottom with a granular material, and remove hydrogen sulfide and nutrients eluted from the bottom that cause red tide and blue tide. There is a known method of containment, and the material used for the sand cover covers the bottom like lime in addition to the material intended only to cover the bottom like natural sand such as sea sand and mountain sand. In addition, those having the function of chemically adsorbing eutrophication components in the bottom have been used. However, there is a concern that a material that does not have chemical reactivity such as natural sand will not provide a sufficient sand covering effect, while a material that has chemical reactivity such as lime will be expensive. In addition, there is a problem that the pH is difficult to control and the water quality may become highly alkaline.

そこで、上記の問題点を解決する手段として、覆砂材料として高炉スラグ或いは製鋼スラグを用い、水質や水底の浄化を図る技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。   Therefore, as a means for solving the above-described problems, a technique for purifying water quality and bottom of water using blast furnace slag or steelmaking slag as sand-capping material has been proposed (for example, see Patent Document 1).

しかしながら、高炉スラグや製鋼スラグには水中で固まる(固結)という性質があり、固結した場合、砂泥中に生息する生物、つまり貝類やゴカイなどの主要な底生生物の生息場としては不適となり、また、アマモの根も張れない状況になってしまうという問題点があった。この固結は、スラグ粒子間の間隙水に溶出したカルシウムイオン(以下「Ca2+イオン」と記す)が沈殿し、水和物を形成してスラグ粒子を結合させる水和反応によって発生する。 However, blast furnace slag and steelmaking slag have the property of solidifying (consolidating) in water, and when consolidated, as a habitat for the main benthic organisms such as shellfish and sandworms that inhabit the sand mud. There was a problem that it became unsuitable and the roots of the eel were not able to be established. This consolidation occurs due to a hydration reaction in which calcium ions eluted in the interstitial water between the slag particles (hereinafter referred to as “Ca 2+ ions”) precipitate to form hydrates and bind the slag particles.

また、高炉スラグ及び製鋼スラグは上記の覆砂材料のみならず、様々な用途に使用されており、例えば、製鋼スラグは、土壌改良材、路盤材、地盤改良材、セメントやコンクリートの骨材などの土木建築材料として有効利用されている。しかしながら、製鋼スラグは、CaO成分などを始めとする水和性成分(遊離CaOや遊離MgO)を有しており、とりわけ遊離CaOが水に溶出することに起因するpHの上昇現象や、同じく海水に溶出してpHが増加し、Mg(OH)2 が析出することに起因する白濁現象などを生じさせることから、路盤材、骨材、石材といった土木建築材料や海洋での潜堤材などの土木建築材料として利用を図る際の阻害要因となっていた。 In addition, blast furnace slag and steelmaking slag are used not only for the above sand-capping material but also for various applications. For example, steelmaking slag is used for soil improvement materials, roadbed materials, ground improvement materials, cement and concrete aggregates, etc. It is effectively used as a civil engineering building material. However, steelmaking slag has hydratable components (free CaO and free MgO) including a CaO component and the like, and in particular, a pH increase phenomenon caused by the elution of free CaO into water, The pH increases and the turbidity is caused by precipitation of Mg (OH) 2 , so civil engineering and building materials such as roadbed materials, aggregates, and stones, and submarine materials in the ocean, etc. It was an impediment when using it as a civil engineering building material.

また更に、前述したスラグの固結は、水中のみならず、破砕して所定のサイズに調製した高炉スラグ或いは製鋼スラグを例えば野外に積み上げて仮置きし、仮置き期間が長引くと、スラグ粒子同士が固結してしまい、再度破砕しなければ、環境改善材料や土木建築材料として使用できなくという問題点もあった。   Furthermore, the consolidation of the slag described above is not only in water, but also blast furnace slag or steelmaking slag that has been crushed and prepared to a predetermined size, for example, stacked in the field, temporarily placed, and if the temporary placement period is prolonged, However, if they are consolidated and cannot be crushed again, there is a problem that they cannot be used as environmental improvement materials or civil engineering and building materials.

そこで、高炉スラグ及び製鋼スラグの固結防止及びpH上昇を抑制する手段が多数提案されている。   Therefore, many means for preventing consolidation of blast furnace slag and steelmaking slag and suppressing pH increase have been proposed.

例えば、特許文献2には、高炉水砕スラグの固結防止剤であって、全構成単位中に、アクリルアミド、アクリル酸、アクリル酸誘導体及びアクリル酸誘導体の架橋構造部分の構成単位を合計で80モル%以上含有し、且つ、アクリルアミドを14〜48モル%、アクリル酸を1〜42モル%、アクリル酸誘導体を10〜84モル%及びアクリル酸誘導体の架橋構造部分の構成単位を0.05〜1モル%の割合で含有する、水不溶性で高吸水性のアクリル系架橋重合体から成る固結防止剤が提案されている。   For example, Patent Document 2 discloses an anti-caking agent for granulated blast furnace slag, which includes 80 units in total of the structural units of the crosslinked structure portion of acrylamide, acrylic acid, acrylic acid derivatives and acrylic acid derivatives in all the structural units. Containing at least mol%, and 14 to 48 mol% of acrylamide, 1 to 42 mol% of acrylic acid, 10 to 84 mol% of acrylic acid derivative, and 0.05 to An anti-caking agent composed of a water-insoluble and highly water-absorbing acrylic cross-linked polymer containing 1 mol% has been proposed.

特許文献3には、水酸基またはカルボキシル基を有する、例えば脂肪酸のような有機物またはその金属塩によってスラグ表面を被覆する方法が提案されている。特許文献4には、スラグ粒子100質量部に対して、酸化アルミニウムを0.1ないし2質量部含む粉粒体と、少なくとも5質量部の水系溶媒とを加え、三者をクラッシング混合して、このときに起こる複分解反応により、スラグ粒子群の粒子表面にアルミニウム含有化合物からなる改質層を形成せしめ、必要に応じて脱水処理して、水溶出pH値を5.8ないしは8.6の中性域にする方法が提案されている。   Patent Document 3 proposes a method of covering the slag surface with an organic substance having a hydroxyl group or a carboxyl group, such as a fatty acid, or a metal salt thereof. In Patent Document 4, a powder containing 0.1 to 2 parts by mass of aluminum oxide and at least 5 parts by mass of an aqueous solvent are added to 100 parts by mass of slag particles, and the three are crushed and mixed. By the metathesis reaction occurring at this time, a modified layer made of an aluminum-containing compound is formed on the particle surface of the slag particle group, and dewatering treatment is performed as necessary, so that the water elution pH value is 5.8 to 8.6. A method of neutralization has been proposed.

また、特許文献5には、高炉水砕スラグを摩砕処理して摩砕高炉スラグとし、この摩砕高炉スラグに、無機酸または無機酸を主体とし一部有機酸を含む混酸の何れかを添加して撹拌混合処理を行い、摩砕高炉スラグから溶出するアルカリを中和することによって、含有アルカリ量を低減させる方法が提案されている。
特開2003−286711号公報 特開2006−188381号公報 特開2002−104848号公報 特開2006−290713号公報 特開2006−282432号公報
In Patent Document 5, ground granulated blast furnace slag is ground into ground granulated blast furnace slag, and this ground ground blast furnace slag contains either an inorganic acid or a mixed acid mainly containing an inorganic acid and partially containing an organic acid. A method of reducing the content of alkali by adding and stirring and mixing to neutralize the alkali eluted from the ground blast furnace slag has been proposed.
JP 2003-286711 A JP 2006-188381 A JP 2002-104848 A JP 2006-290713 A JP 2006-282432 A

しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。   However, the above prior art has the following problems.

特許文献2による固結防止剤の製造には、300kPaの圧力雰囲気中で最高温度90℃で重合反応を行わせることが必要であり、特殊な圧力容器を必要とすることから、製造コストが高価になるという問題がある。また、この固結防止剤が添加された高炉水砕スラグを水中で使用する場合、カルシウム溶出の活性点を被覆しているわけではないので、必ずしも有効な固結防止対策とはならない。   In the production of the anti-caking agent according to Patent Document 2, it is necessary to perform a polymerization reaction at a maximum temperature of 90 ° C. in a pressure atmosphere of 300 kPa, and a special pressure vessel is required. There is a problem of becoming. In addition, when the granulated blast furnace slag to which this anti-caking agent is added is used in water, it does not necessarily cover the active sites of calcium elution, and thus is not necessarily an effective anti-caking measure.

特許文献3では、スラグ表面を有機物またはその金属塩によって被覆しているが、有機物をスラグ粒子全体に被覆させるためには、有機物を使用量以上に加える必要があり、製造コスト上昇の原因となる。また、スラグ粒子が大きい場合には、有機物との混合が行い難く、均一被覆の障害になる。特許文献3の実施例によれば、90℃の加熱が必要であり、これもコスト高の原因となる。   In Patent Document 3, the surface of the slag is coated with an organic substance or a metal salt thereof. However, in order to coat the organic substance over the entire slag particles, it is necessary to add the organic substance in excess of the amount used, which causes an increase in manufacturing cost. . In addition, when the slag particles are large, it is difficult to mix with organic matter, which is an obstacle to uniform coating. According to the example of Patent Document 3, heating at 90 ° C. is necessary, which also causes high costs.

特許文献4では、基礎成分のアルミニウム塩化合物に捕捉成分の鉄含有化合物を添加した後に、混和接触、整粒工程、室温〜80℃の養生工程、室温〜190℃の脱水工程が必要であり、工程が複雑であり製造コスト上昇の原因となる。アルミノ珪酸塩生成時にCa−Si−Al−Hの反応も起こり、その反応生成物からカルシウム溶出が起こる可能性があり、長期間に亘るアルカリ溶出抑制効果が保持されない恐れがある。また、対象が高炉スラグに限られるという欠点もある。   In Patent Document 4, after adding an iron-containing compound as a capture component to an aluminum salt compound as a basic component, a mixing contact, a granulating step, a curing step at room temperature to 80 ° C, and a dehydrating step at room temperature to 190 ° C are necessary. The process is complicated and causes an increase in manufacturing cost. The reaction of Ca—Si—Al—H also occurs at the time of aluminosilicate formation, and calcium elution may occur from the reaction product, and there is a possibility that the alkali elution suppression effect over a long period may not be maintained. Moreover, there also exists a fault that an object is restricted to blast furnace slag.

特許文献5では、硫酸などの無機酸でスラグから溶出するアルカリを中和しながら、無機酸でアルカリ中のCa2+イオンを封鎖する技術であるが、硫酸は安価であるものの生成する石膏が設備に付着して、設備トラブルの原因となり、一方、硝酸や塩酸は高価であり、それに応じて処理されたスラグが高価になる。また、酸でスラグを溶解するとカルシウム溶出の活性点が新たに現れるので、完全なpH抑制対策としては不十分である。また更に、対象が高炉スラグに限られるという欠点もある。 Patent Document 5 discloses a technique of sequestering Ca 2+ ions in an alkali with an inorganic acid while neutralizing the alkali eluted from the slag with an inorganic acid such as sulfuric acid. It adheres to the equipment and causes equipment troubles, while nitric acid and hydrochloric acid are expensive, and the slag treated accordingly becomes expensive. In addition, when slag is dissolved with an acid, an active site for calcium elution appears newly, which is insufficient as a complete pH suppression measure. Furthermore, there is a drawback that the object is limited to blast furnace slag.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高炉スラグ及び製鋼スラグなどから、安価にしかも簡便な設備で、固結しにくく且つpH上昇の抑制効果に優れ、環境改善材料や土木建築材料として好適なスラグ材を作製することのできるスラグの処理方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is from blast furnace slag and steelmaking slag, etc., inexpensive and simple equipment, hardly caking, and excellent in the effect of suppressing pH increase, and the environment. It is providing the processing method of the slag which can produce a slag material suitable as an improvement material or a civil engineering building material.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究・検討を行った。その結果、スラグの表面の少なくとも一部に炭酸カルシウム(CaCO3 )の被膜を形成させた上で、スラグ表面或いは表面近傍で微生物を増殖させることにより、炭酸カルシウム被膜の形成された部位で微生物が優先的に増殖し、この微生物によって形成される、バイオフィルムと呼ばれる有機物被膜でスラグ粒子の少なくとも一部分の表面が被覆され、スラグ粒子同士の接触が物理的に妨げられてスラグの固結が抑制される、並びに、バイオフィルムによってスラグからのCa2+イオンの溶出が抑制され、pHの上昇現象も防止されるとの知見を得た。 The inventors of the present invention have conducted intensive studies and studies to solve the above problems. As a result, after a calcium carbonate (CaCO 3 ) film is formed on at least a part of the surface of the slag, the microorganisms are grown on the surface of the slag or in the vicinity of the surface so that the microorganisms are formed at the site where the calcium carbonate film is formed. The surface of at least a part of the slag particles is coated with an organic coating called biofilm, which grows preferentially and is formed by these microorganisms, and contact between the slag particles is physically hindered to suppress slag consolidation. And elution of Ca 2+ ions from the slag was suppressed by the biofilm, and the increase in pH was also prevented.

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、第1の発明に係るスラグの処理方法は、水分と共存するスラグに、炭酸ガス、微生物及び養分、または、炭酸ガス及び養分を接触させることを特徴とするものである。   The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and the method for treating slag according to the first invention is to bring carbon dioxide, microorganisms and nutrients, or carbon dioxide and nutrients into contact with slag coexisting with moisture. It is characterized by this.

第2の発明に係るスラグの処理方法は、第1の発明において、炭酸ガスを0.5時間以上、スラグと接触させることを特徴とするものである。   The slag treatment method according to the second invention is characterized in that, in the first invention, carbon dioxide gas is brought into contact with the slag for 0.5 hour or longer.

第3の発明に係るスラグの処理方法は、第1または第2の発明において、炭酸ガス濃度が1vol %以上である気体をスラグに接触させることを特徴とするものである。   The slag treatment method according to the third invention is characterized in that, in the first or second invention, a gas having a carbon dioxide gas concentration of 1 vol% or more is brought into contact with the slag.

第4の発明に係るスラグの処理方法は、第1ないし第3の発明の何れかにおいて、スラグが高炉スラグ及び/または製鋼スラグであることを特徴とするものである。   A slag treatment method according to a fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the slag is blast furnace slag and / or steelmaking slag.

本発明によれば、炭酸ガスの接触によりスラグ表面に炭酸カルシウムの被膜を形成させるとともに、微生物と養分または養分を接触させてスラグ表面或いは表面近傍で微生物を増殖させるので、炭酸カルシウム被膜の形成された部位で微生物が優先的に増殖し、この微生物によって形成される、バイオフィルムと呼ばれる微生物の集合体からなる有機物被膜がスラグ粒子の表面の少なくとも一部を被い、これにより、スラグヤードに仮置きしたり、水中或いは水浜に敷設したりしてもスラグ粒子同士の接触が妨げられて、スラグの固結が抑制される。また、スラグがバイオフィルムを有することにより、スラグから溶出するCa2+イオンもバイオフィルム中に留まるため、スラグ固結の原因となるCa2+イオン自体が少なくなり、固結がより一層抑制される。スラグから溶出するCa2+が減少することにより、pHが低下し、海中に敷設した際の白濁現象を防止することができる。 According to the present invention, a calcium carbonate film is formed on the surface of the slag by contact with carbon dioxide gas, and microorganisms are grown on or in the vicinity of the surface of the slag by contacting the microorganisms with nutrients or nutrients. Microorganisms proliferate preferentially at the site, and the organic coating formed by the microorganisms and consisting of a collection of microorganisms called biofilm covers at least a part of the surface of the slag particles. Even if placed or laid on the water or on the beach, the contact between the slag particles is hindered, and slag consolidation is suppressed. In addition, since the slag has a biofilm, Ca 2+ ions eluted from the slag also remain in the biofilm, so the Ca 2+ ions themselves that cause slag consolidation are reduced, and the consolidation is further suppressed. The By reducing Ca 2+ eluted from the slag, the pH is lowered and the cloudiness phenomenon when laid in the sea can be prevented.

このバイオフィルムは、微生物と養分、または、養分をスラグに接触するだけで、スラグ粒子の1粒1粒に簡単に形成させることができるので、極めて簡単に且つ安価に形成することができる。また、バイオフィルム自体が燐や窒素といった養分を含んでいるので、バイオフィルムを有するスラグ材を環境改善材料としてアマモ基盤材などに用いた場合には、養分補給の役割も果たすことができる。更に、予めバイオフィルムつまり有機物を有しているので、海底などに沈設した際に天然の微生物も付着しやすくなり、既に海中に存在する天然石や砂の状態に、より早く近づきやすくなる。また更に、予め有機物を有していることによって、例えば海域の生物の親和性が高くなり、貝やゴカイなどの底性生物が生息しやすくなる。   Since this biofilm can be easily formed into one slag particle by simply contacting microorganisms and nutrients or nutrients with slag, it can be formed very easily and inexpensively. Further, since the biofilm itself contains nutrients such as phosphorus and nitrogen, when a slag material having a biofilm is used as an environmental improvement material for an ammo base material, it can also serve as a nutrient replenishment. Furthermore, since it has a biofilm, that is, an organic substance in advance, natural microorganisms are also likely to adhere when settling on the seabed and the like, and it becomes easier to approach the state of natural stone and sand already existing in the sea. Furthermore, by having an organic substance in advance, the affinity of living organisms in the sea area, for example, is increased, and bottom organisms such as shellfish and sandworms are liable to live.

以下、本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described.

本発明では、高炉スラグや製鋼スラグなどから、環境改善材料や土木建築材料として使用可能なスラグ材を作製するに当たり、水分と共存するスラグに、炭酸ガス(CO2 ガス)、微生物及び養分、または、炭酸ガス及び養分を接触させて、スラグを処理する。この場合に、炭酸ガスと微生物と養分、または、炭酸ガスと養分とを、同時にスラグに接触させてもよく、また、それぞれ別々に接触させてもよい。但し、別々に接触させる場合には、最初に炭酸ガスと接触させる必要がある。 In the present invention, when producing a slag material that can be used as an environmental improvement material or a civil engineering building material from blast furnace slag or steelmaking slag, carbon dioxide (CO 2 gas), microorganisms and nutrients, or slag coexisting with moisture, Treat slag with carbon dioxide and nutrients in contact. In this case, carbon dioxide and microorganisms and nutrients, or carbon dioxide and nutrients may be brought into contact with the slag at the same time, or may be brought into contact with each other separately. However, when contacting separately, it is necessary to contact with carbon dioxide gas first.

炭酸ガスをスラグに接触させることにより、スラグ表面の少なくとも一部分には炭酸カルシウムの被膜が形成される。また、スラグに、微生物と養分または養分を接触させるので、スラグ表面の炭酸カルシウム被膜の形成された部位で微生物が優先的に増殖する。これは、炭酸カルシウムの被膜が形成されることにより、その部位でのCa2+イオンの溶出が抑制されてpHが低くなり、微生物が生育しやすくなるからである。そして、この増殖した微生物によって形成されるバイオフィルムで、スラグ粒子の少なくとも一部分の表面が被覆される。このバイオフィルムによって、スラグ粒子同士の接触が物理的に妨げられてスラグの固結が抑制されるとともに、スラグから溶出するCa2+イオンがバイオフィルム中に留まるため、スラグ固結の原因となるCa2+イオン自体が少なくなり、固結がより一層抑制されると同時にpHの上昇現象も防止される。この場合、微生物を接触させずに養分のみを接触させても、自然界には種々の微生物が存在しており、これらの微生物が増殖して、スラグ粒子の少なくとも一部分の表面にバイオフィルムが形成される。 By bringing carbon dioxide gas into contact with the slag, a calcium carbonate film is formed on at least a part of the slag surface. Moreover, since microorganisms and nutrients or nutrients are brought into contact with the slag, the microorganisms proliferate preferentially at the site where the calcium carbonate coating is formed on the slag surface. This is because the formation of a calcium carbonate coating suppresses the elution of Ca 2+ ions at that site, lowers the pH, and facilitates the growth of microorganisms. And the surface of at least one part of slag particle | grains is coat | covered with the biofilm formed by this propagated microorganism. By this biofilm, the contact between slag particles is physically hindered to suppress slag consolidation, and Ca 2+ ions eluted from the slag remain in the biofilm, causing slag consolidation. Ca 2+ ions themselves are reduced, and solidification is further suppressed, and at the same time, the pH increase phenomenon is prevented. In this case, even if only nutrients are brought into contact without contacting microorganisms, various microorganisms exist in nature, and these microorganisms grow to form a biofilm on the surface of at least a part of the slag particles. The

スラグに、炭酸ガス、微生物及び養分、または、炭酸ガス及び養分を接触させる際に、スラグは水分と共存している必要がある。これは、スラグ表面にCa2+イオンを溶出させるために必要であると同時に、炭酸ガスを溶解して炭酸(H2 CO3 )を形成するためにも必要であり、更には、微生物の生育及びバイオフィルムの形成のために必要である。スラグと水分との比率は、含水率(水分質量×100/(スラグ質量+水分質量))が1〜15質量%の範囲が好ましく、更に好適には2〜10質量%である。 When carbon dioxide, microorganisms and nutrients, or carbon dioxide and nutrients are brought into contact with the slag, the slag needs to coexist with moisture. This is necessary for eluting Ca 2+ ions on the surface of the slag, as well as for dissolving carbon dioxide to form carbonic acid (H 2 CO 3 ). And for the formation of biofilms. The ratio of slag to moisture is preferably such that the moisture content (moisture mass x 100 / (slag mass + moisture mass)) is 1 to 15 mass%, more preferably 2 to 10 mass%.

このように水分を含んだスラグに炭酸ガスを含む気体を接触させると、スラグ表面から溶出したCa2+イオンと、炭酸ガスが溶解して形成された炭酸とが反応してスラグ表面に炭酸カルシウムの被膜が形成される。本発明においては、この処理を「炭酸化処理」と定義する。 When a gas containing carbon dioxide gas is brought into contact with the slag containing moisture in this way, Ca 2+ ions eluted from the slag surface react with carbon dioxide formed by dissolving the carbon dioxide gas, and calcium carbonate is formed on the slag surface. Is formed. In the present invention, this treatment is defined as “carbonation treatment”.

通常、水分を含んだスラグ表面のpHは10を越えることが多く、高pH耐性処理を施していない通常の微生物では、菌体は死滅し、バイオフィルムは形成されないが、スラグ表面の一部を炭酸化させることにより、水分を含んだ状態でもスラグ粒子間のpHは10を下回るので、高pH耐性処理を施していない通常の微生物が増殖し、バイオフィルムの形成が可能になる。スラグ表面の一部にバイオフィルムが形成されると、その部位が起点となって菌体の増殖が起こり、スラグ表面にバイオフィルムが形成されていく。従って、スラグ表面の炭酸化被膜は、スラグ表面の全面に生じなくとも問題にならない。但し、スラグ表面の炭酸化被膜の占める割合が高くなるほど微生物の成育が促進されるので、炭酸化被膜の占める割合は高いほど好ましい。   Usually, the pH of the slag surface containing moisture often exceeds 10, and in normal microorganisms that have not been subjected to a high pH tolerance treatment, the cells are killed and no biofilm is formed. By carbonizing, the pH between the slag particles is less than 10 even in the state of containing moisture, so that normal microorganisms not subjected to high pH resistance treatment grow and biofilm formation becomes possible. When a biofilm is formed on a part of the slag surface, the cell growth starts from the site, and a biofilm is formed on the slag surface. Therefore, even if the carbonized film on the surface of the slag does not occur on the entire surface of the slag, there is no problem. However, since the growth of microorganisms is promoted as the proportion of the carbonated coating on the slag surface increases, the proportion of the carbonated coating is preferably as high as possible.

即ち、微生物の生育にはスラグ表面における最低限の炭酸化比率が必要であり、ここで、スラグ表面における炭酸化比率を測定することは困難であるのでスラグ粒子の炭酸化割合で表示すると、微生物の成育にとっては、スラグ粒子の炭酸化割合は0.05質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.1質量%以上である。但し、スラグ表面を全て炭酸化するには相応の装置と処理時間が必要であり、コスト高になり、また、スラグ粒子の炭酸化割合が5質量%程度を越えても微生物の増殖は飽和して余り変化しないので、スラグ粒子の炭酸化割合は5質量%程度を上限値としても構わない。尚、スラグ粒子の炭酸化割合が0.05質量%とは、粒子直径が10cmのスラグの場合、その表面に厚み10μmの炭酸カルシウム被膜が均一に形成された状態に相当する。   That is, the minimum carbonation ratio on the slag surface is necessary for the growth of microorganisms, and it is difficult to measure the carbonation ratio on the slag surface. For the growth of the slag, the carbonation ratio of the slag particles is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more. However, in order to carbonize the entire surface of the slag, corresponding equipment and processing time are required, resulting in high costs, and even if the carbonation rate of the slag particles exceeds about 5% by mass, the growth of microorganisms is saturated. Therefore, the carbonation ratio of the slag particles may be about 5% by mass as the upper limit value. The carbonation ratio of slag particles of 0.05% by mass corresponds to a state in which a 10 μm thick calcium carbonate coating is uniformly formed on the surface of slag having a particle diameter of 10 cm.

スラグ粒子の炭酸化割合は、炭酸化処理後のスラグを熱分析(熱質量測定)すること、或いはSEM写真とEDX分析とによって求めることができる。熱分析の場合には、600〜800℃に加熱したときの質量減少から求めることができる。   The carbonation ratio of the slag particles can be determined by thermal analysis (thermal mass measurement) of the slag after the carbonation treatment, or by SEM photography and EDX analysis. In the case of thermal analysis, it can be determined from the decrease in mass when heated to 600 to 800 ° C.

水分を含んだスラグと炭酸ガスとの接触方法は、例えば、(1)型枠内に水分を含んだスラグを充填し、下方から炭酸ガスを含有する気体を供給する方法、(2)炭酸ガスを含有する気体の導通パイプを敷設してその上に水分を含んだスラグを山積し、前記導通パイプから炭酸ガスを含有する気体を徐々に流通させる方法、(3)流動床装置を用いて下方から炭酸ガスを含有する気体を吹き込む方法、(4)コンクリートミキサーのような混合機で攪拌しながら、内部に設けたガス配管から炭酸ガスを含有する気体を吹き込む方法など、種々の方法が挙げられる。また、炭酸ガスを溶解させた水をスラグに散布する方法も適用可能である。炭酸ガスを溶解させた水を用いる場合、炭酸ガスの溶解量は標準状態(25℃、1気圧)で0.1〜1.713L/L−H2 Oの範囲で十分である。要は、スラグ表面を炭酸化できる方法ならば、どのような方法であっても構わない。 For example, (1) a method of filling a mold with slag containing water and supplying a gas containing carbon dioxide from below, (2) carbon dioxide gas. A method of laying a gas-conducting pipe containing slag, stacking slag containing water on the pipe, and gradually circulating a gas containing carbon dioxide from the conducting pipe; (3) downward using a fluidized bed apparatus Various methods such as a method of blowing a gas containing carbon dioxide from (4) a method of blowing a gas containing carbon dioxide from a gas pipe provided inside while stirring with a mixer such as a concrete mixer . Moreover, the method of spraying the water which melt | dissolved the carbon dioxide gas to slag is also applicable. When water in which carbon dioxide gas is dissolved is used, the amount of carbon dioxide dissolved in the standard state (25 ° C., 1 atm) is sufficient in the range of 0.1 to 1.713 L / L—H 2 O. In short, any method may be used as long as the slag surface can be carbonated.

スラグに接触させる炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスとしては、例えば銑鋼一貫製鉄所の石灰焼成工場で発生する排ガス(通常、炭酸ガス濃度=25vol %前後)や加熱炉の排ガス(通常、炭酸ガス濃度=6.5vol %前後)が好適であるが、これらに限定されるものではない。ガス中の炭酸ガス濃度が低いと、炭酸化反応が遅くなる傾向となるが、それ以外には特段の問題があるわけではなく、従って、炭酸ガスを含有する気体中の炭酸ガス濃度を規定する必要はないが、炭酸化処理の効率化を考慮して、炭酸ガスを含有する気体中の炭酸ガス濃度を1vol %以上、好ましくは3vol %以上、更に好ましくは5vol %以上とすることが好ましい。炭酸ガス濃度が1vol %未満では、スラグ表面の炭酸化処理効率が低下するため、好ましくない。   Examples of the carbon dioxide or carbon dioxide-containing gas to be brought into contact with the slag include exhaust gas (usually around carbon dioxide concentration = about 25 vol%) generated at a lime firing plant of a steelmaking integrated steel works, and exhaust gas from a heating furnace (usually carbon dioxide concentration) = 6.5 vol%) is preferable, but is not limited thereto. If the carbon dioxide concentration in the gas is low, the carbonation reaction tends to be slow, but there are no other special problems, so the carbon dioxide concentration in the gas containing carbon dioxide is specified. Although not necessary, considering the efficiency of the carbonation treatment, the concentration of carbon dioxide in the gas containing carbon dioxide is preferably 1 vol% or more, preferably 3 vol% or more, more preferably 5 vol% or more. If the carbon dioxide gas concentration is less than 1 vol%, the carbonation efficiency of the slag surface decreases, which is not preferable.

炭酸ガスを含有する気体の流量は特に制限する必要はないが、一般的な目安として炭酸ガス純分で0.004〜0.5Nm3 /分・ton 程度の供給量が確保できればよい。供給する、炭酸ガスを含有する気体の温度は常温でも構わないが、温度が高くなると反応性が高まるために有利である。但し、温度が高くなりすぎると、スラグの乾燥や炭酸カルシウムの分解が起こるので、このような現象が起こらない範囲で温度を制御する必要がある。 The flow rate of the gas containing carbon dioxide is not particularly limited, but as a general guideline, a supply amount of about 0.004 to 0.5 Nm 3 / min · ton can be ensured as pure carbon dioxide. The temperature of the gas containing carbon dioxide gas to be supplied may be room temperature, but higher temperatures are advantageous because the reactivity increases. However, if the temperature becomes too high, the slag is dried and the calcium carbonate is decomposed. Therefore, it is necessary to control the temperature within a range where such a phenomenon does not occur.

水分を含んだスラグと炭酸ガス含有気体との接触時間は、気体中の炭酸ガス濃度や雰囲気温度などによって異なるが、0.5時間以上接触させることが好ましく、より好ましくは1時間以上、更に好ましくは3時間以上である。接触時間が0.5時間未満では、スラグ表面に炭酸化被膜を形成させることが困難であり、好ましくない。   The contact time between the moisture-containing slag and the carbon dioxide-containing gas varies depending on the carbon dioxide concentration in the gas, the ambient temperature, etc., but is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, and even more preferably Is more than 3 hours. If the contact time is less than 0.5 hour, it is difficult to form a carbonized film on the slag surface, which is not preferable.

本発明で対象とするスラグは、水に浸したときにアルカリ成分が溶出してくるスラグであり、組成や生成過程によって限定されるものではないが、特に、好適なスラグは、鉄鋼製造工程で副産物として発生する高炉スラグ及び製鋼スラグ(以下、これらを総称して「鉄鋼スラグ」と記す)である。   The slag targeted by the present invention is a slag from which alkaline components are eluted when immersed in water, and is not limited by the composition or production process. Particularly, a suitable slag is a steel production process. Blast furnace slag and steelmaking slag generated as by-products (hereinafter collectively referred to as “steel slag”).

鉄鋼スラグにも、(1)溶融状態の鉄鋼スラグをスラグ処理ヤードに流して空冷し、冷却固化した塊状のスラグを破砕機によって破砕して得たスラグ、(2)溶融状態の鉄鋼スラグに大量の水を噴射・混合攪拌して急冷する或いは溶融状態の鉄鋼スラグを大量の水の中に流し込んで急冷する方法(これらの冷却方法を「水砕法」という)によって得た、粒径がおよそ6mm以下の粒状のスラグ(「水砕スラグ」と呼ぶ)、(3)溶融状態の鉄鋼スラグを空気などの気体とともに空気中に吹き飛ばして急冷する方法(この冷却方法を「風砕法」という)によって得た、粒径がおよそ6mm以下の球状のスラグ(「風砕スラグ」と呼ぶ)があるが、どの方法により得られたスラグであっても構わない。また、その組成も所謂「高炉スラグ」及び所謂「製鋼スラグ」であるならば、組成に多少の違いがあっても構わない。ここでいう、高炉スラグとは、溶鉱炉から溶銑とともに排出されるスラグであり、製鋼スラグとは、溶銑予備処理工程で発生する脱珪スラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグ、並びに、転炉における溶銑の脱炭精錬時に発生する脱炭スラグ(「転炉スラグ」と呼ぶ)である。   Also in steel slag, (1) molten steel slag is poured into a slag processing yard and air-cooled, and cooled and solidified bulk slag is crushed by a crusher, and (2) molten steel slag is abundant. The particle size is approximately 6 mm obtained by a method of quenching by jetting, mixing and agitating water or by quenching by pouring molten steel slag into a large amount of water and quenching (these cooling methods are referred to as “water granulation methods”). The following granular slag (referred to as “granulated slag”), (3) obtained by blowing a molten steel slag together with a gas such as air into the air for rapid cooling (this cooling method is called “wind crushing method”). In addition, although there is a spherical slag having a particle size of approximately 6 mm or less (referred to as “winding slag”), it may be a slag obtained by any method. Further, if the composition is so-called “blast furnace slag” and so-called “steel slag”, there may be some difference in composition. Here, blast furnace slag is slag discharged from the blast furnace together with hot metal, and steelmaking slag is desiliconized slag, desulfurized slag, dephosphorized slag generated in the hot metal pretreatment process, and hot metal in the converter. Decarburization slag generated during decarburization refining (referred to as “converter slag”).

スラグに接触させてスラグ表面にバイオフィルムを形成させる微生物としては、バクテリア、放線菌、菌類界に含まれる麹菌などのカビ、白色腐朽菌などのキノコや酵母、を使用することができる。この中でも、バイオフィルムの形成には好気性菌が好ましく、特に、pH8程度の環境でも生育できるという観点からバチルス属細菌が好ましい。バチルス属細菌は、土壌中や枯れ草に存在し、食品では納豆、味噌、醤油などにも存在する一般的な菌である。   Bacteria, actinomycetes, molds such as gonococci contained in the fungal kingdom, mushrooms and yeasts such as white rot fungi, etc. can be used as microorganisms for forming a biofilm on the slag surface by contacting with slag. Among these, aerobic bacteria are preferable for the formation of biofilms, and Bacillus bacteria are particularly preferable from the viewpoint that they can grow even in an environment of about pH 8. Bacteria belonging to the genus Bacillus are common bacteria that are present in soil and withered grass, and are also present in foods such as natto, miso, and soy sauce.

バチルス属細菌の例として、バチルス・コーニー(Bacillus cohnii )、バチルス・アルカロフィラス(Bacillus alcalophilus)、バチルス・アガラドハエレンス(Bacillus agaradhaerens sp.)、バチルス・クラーキー(Bacillus clarkii sp.)、バチルス・クラウジー(Bacillus clausii sp.)、バチルス・ギブソニー(Bacillus gibsonii sp.)、バチルス・ハルマパラス(Bacillus halmapalus sp.)、バチルス・ハロデュランス(Bacillus halodurans comb.)、バチルス・ホリコジー(Bacillus horikosii sp.)、バチルス・シュードアルカロフィラス(Bacillus pseudoalcalophilus sp.)、バチルス・シュードファームス(Bacillus pseudofirmus sp.)、バチルス・ベッデリ(Bacillus vedderi sp.)などが上げられる。納豆菌(Bacillus subtilis natto)もこの属に属し、増殖速度が速く大量に培養しやすいことから有効に利用できる。   Examples of bacteria belonging to the genus Bacillus include Bacillus cohnii, Bacillus alcalophilus, Bacillus agaradhaerens sp., Bacillus clarkii sp., Bacillus clarkii sp. clausii sp.), Bacillus gibsonii sp., Bacillus halmapalus sp., Bacillus halodurans comb., Bacillus horikosii sp., Bacillus horikosii sp. Examples include Calophyllus (Bacillus pseudoalcalophilus sp.), Bacillus pseudofirmus (Bacillus pseudofirmus sp.), Bacillus vedderi sp. Bacillus subtilis natto also belongs to this genus and can be effectively used because of its high growth rate and ease of culturing in large quantities.

また、上記の微生物から選ばれる2種以上を併用することが好ましい。2種以上を併用することにより、バイオフィルムが形成されやすくなったり、しっかりとしたバイオフィルムが形成されたりする効果が得られる。これは、様々な場所で形成されているバイオフィルムにおける微生物叢を考えた場合、その多くは複合系で存在しているからである。例えば、古川等(Furukawa et al.,Proc.ASM Biofilm Conf.,p.93,2003.参照)は、複合微生物系バイオフィルムの形成機構解明に関して、43種類の食品関連微生物の2種ずつの複合培養系におけるバイオフィルム形成について検討を行った結果、全903通り中で30.6%の組み合わせでバイオフィルムの形成量が増加し、9.7%の組み合わせでバイオフィルム形成量が減少したことを報告している。   Moreover, it is preferable to use together 2 or more types chosen from said microorganisms. By using 2 or more types together, the effect that a biofilm is easily formed or a firm biofilm is formed can be obtained. This is because when considering the microflora in biofilms formed in various places, many of them exist in complex systems. For example, Furukawa et al. (See Furukawa et al., Proc. ASM Biofilm Conf., P. 93, 2003.), for the elucidation of the formation mechanism of complex microbial biofilm, As a result of examining the biofilm formation in the culture system, it was found that the biofilm formation amount increased with 30.6% combination and the biofilm formation amount decreased with 9.7% combination among all 903 patterns. Reporting.

一般的に微生物は、その周囲から無機或いは有機の溶存物質を取り込んで、分解系代謝の過程でそれらを用いてエネルギーの獲得或いは細胞構成成分の合成を行っている。これらの溶存物質を栄養源といい、栄養源は、エネルギー源、炭素源、窒素源、無機塩類、微量栄養素(或いは成育因子(ビタミンなど))に分けられる。   In general, microorganisms take in inorganic or organic dissolved substances from their surroundings, and use them to acquire energy or synthesize cell components in the process of metabolic degradation. These dissolved substances are called nutrient sources, and nutrient sources are divided into energy sources, carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts, and micronutrients (or growth factors (vitamins, etc.)).

従って、上記の微生物を増殖させるためには、この栄養源が必要であり、この栄養源としてスラグに添加する養分としては、グルコース溶液(グルコース濃度:0.5〜10質量%)、たんぱく質加水分解物、肉や酵母のエキス、血液や卵、焼酎やビールの絞り粕、サトウキビの絞り粕、糖蜜、廃糖蜜、剪定材や海藻や植物系廃棄物やその醗酵物などが好適である。これらの中でも、廃糖蜜や酒類の製造工程で発生する廃液など、pHが中性よりも低めの液であることがより好ましい。pHが中性よりも低めの液であることにより、スラグからアルカリ成分が溶出しても、pHの上昇を抑え、微生物の成育に好ましい環境に維持できるからである。この点から、養分に更に蟻酸や酢酸などの有機酸を加えることが好ましい。   Therefore, in order to grow the above microorganisms, this nutrient source is necessary. As nutrients to be added to slag as this nutrient source, glucose solution (glucose concentration: 0.5 to 10% by mass), protein hydrolysis Food, meat and yeast extracts, blood and eggs, shochu and beer squeezed sugar, sugar cane squeezed sucrose, molasses, waste molasses, pruning materials, seaweed, plant waste, and fermentation products thereof are preferred. Among these, it is more preferable that the pH is lower than neutral, such as waste molasses and waste liquid generated in the alcohol production process. This is because when the pH is lower than neutral, even if an alkaline component is eluted from the slag, it is possible to suppress an increase in pH and maintain an environment favorable for the growth of microorganisms. From this point, it is preferable to add organic acids such as formic acid and acetic acid to the nutrients.

スラグへの微生物及び養分の供給は、同時に行ってもよいし、別々に行ってもよいが、経済的には同時に行う方が好ましい。   The supply of microorganisms and nutrients to the slag may be performed simultaneously or separately, but it is more economically preferable to perform them simultaneously.

スラグ表面にバイオフィルムを形成させるには、例えばスラグヤードに堆積させたスラグに上記の微生物と養分または養分を散布し、好ましくは掻き混ぜ、1週間程度を費やして微生物を育成・生長して増殖させる。この場合、微生物は乾燥状態になると育成・生長しないので、スラグの周囲に土手を形成する、或いは、スラグをシートで覆うなどして、養分の流出並びに乾燥を防止してもよい。乾燥した場合には、水分を添加することが好ましい。本発明においては、微生物によってバイオフィルムを形成させる処理を「微生物処理」と定義する。   In order to form a biofilm on the slag surface, for example, the above-mentioned microorganisms and nutrients or nutrients are sprayed on the slag accumulated in the slag yard, preferably stirred and grown for about one week to grow and grow the microorganisms. Let In this case, since microorganisms do not grow or grow in a dry state, the outflow and drying of nutrients may be prevented by forming a bank around the slag or covering the slag with a sheet. When dried, it is preferable to add moisture. In the present invention, the treatment for forming a biofilm with microorganisms is defined as “microbe treatment”.

また、微生物によりバイオフィルムがスラグに形成されるまでの日数は、添加する微生物の個数及び養分の量に影響されるので、1週間程度でバイオフィルムを形成させるには、スラグ1m3 に対して、1mL当たり107 cells(以下、「cells/mL」と記す)程度の微生物を含有する、5質量%のグルコース溶液を0.15m3程度添加することが好ましい。通常、培養した微生物は106 〜108 cells/mL存在するので、存在する微生物個数に応じて前記関係を維持するようにすればよい。同様に、グルコース溶液の濃度に応じて前記関係を維持するようにすればよい。この場合、スラグをスラグヤードに堆積させる必要はなく、密閉した底を有する容器の中で微生物処理を実施することもできる。また、乾燥した場合には水を添加することとする。この場合、水とともに微生物及び養分を再度添加してもよい。尚、微生物の数の単位を「cells」と記載する理由は、微生物は単細胞であり、細胞(cell)の数と微生物個体の数とが一致するからである。 Further, the number of days until biofilm microorganisms are formed in the slag is affected by the number and amount of nutrients of microorganisms to be added, to thereby form a biofilm about one week, to the slag 1 m 3 It is preferable to add about 0.15 m 3 of 5 mass% glucose solution containing about 10 7 cells (hereinafter referred to as “cells / mL”) per mL. Usually, the cultured microorganisms are present at 10 6 to 10 8 cells / mL, and therefore the above-described relationship may be maintained according to the number of microorganisms present. Similarly, the relationship may be maintained according to the concentration of the glucose solution. In this case, it is not necessary to deposit slag in the slag yard, and the microbial treatment can be performed in a container having a closed bottom. In addition, water is added when dried. In this case, microorganisms and nutrients may be added again together with water. The reason why the unit of the number of microorganisms is described as “cells” is that the microorganism is a single cell, and the number of cells and the number of individual microorganisms match.

微生物と養分または養分をスラグへ供給する時期は、炭酸ガスをスラグに接触させる時期と同時でもよく、また、炭酸ガスをスラグに接触させた後に実施してもどちらでも構わない。   The timing of supplying microorganisms and nutrients or nutrients to the slag may be the same as the timing of contacting carbon dioxide with the slag, or may be performed after contacting the carbon dioxide with the slag.

炭酸ガスを、型枠内に充填されたスラグの下方から供給する場合や、導通パイプの上にスラグを山積して導通パイプから供給する場合には、炭酸ガスの供給と同時に微生物と養分または養分をスラグへ供給することができるが、コンクリートミキサーのような混合機でスラグを攪拌しながら、内部に設けたガス配管から炭酸ガスを供給する場合には、混合機の稼働率を高める観点から、炭酸ガスによる炭酸化が終了した後に、混合機からスラグを排出し、スラグをスラグヤードなどに堆積させ、その後、微生物と養分または養分をスラグへ供給することが好ましい。勿論、スラグを山積して導通パイプから炭酸ガスを供給する場合にも、炭酸ガスによる炭酸化が終了した後に、微生物と養分または養分をスラグへ供給しても構わない。   When carbon dioxide is supplied from below the slag filled in the mold, or when slag is piled up on the conducting pipe and supplied from the conducting pipe, microorganisms and nutrients or nutrients are simultaneously supplied with the carbon dioxide. In the case of supplying carbon dioxide gas from the gas pipe provided inside while stirring the slag with a mixer such as a concrete mixer, from the viewpoint of increasing the operating rate of the mixer, After carbonation with carbon dioxide gas is completed, it is preferable to discharge slag from the mixer, deposit the slag in a slag yard, etc., and then supply microorganisms and nutrients or nutrients to the slag. Of course, when supplying slag in a pile and supplying carbon dioxide gas from a conducting pipe, microorganisms and nutrients or nutrients may be supplied to the slag after carbonation with carbon dioxide gas is completed.

スラグ表面におけるバイオフィルム付着同定は、グラム染色によって染色された菌体面積を顕微鏡によって計測する方法によって行うことができる。微生物から由来した有機物と判断するには、元素分析において、炭素量及び窒素量がスラグ自体の含有量より明らかに多いことから識別できる。また微生物の形態がはっきりしていれば識別することができる。スラグ表面の一部が炭酸化されて、スラグ粒子の5%以上にバイオフィルムが付着していれば、スラグ粒子からのアルカリ溶出や、スラグの固結が防止される。   Biofilm adhesion identification on the slag surface can be performed by a method of measuring the area of the cells stained by Gram staining with a microscope. In order to judge organic matter derived from microorganisms, it can be identified from the fact that the amount of carbon and nitrogen are clearly larger than the content of slag itself in elemental analysis. Moreover, if the form of microorganisms is clear, it can be identified. If a part of the slag surface is carbonated and a biofilm adheres to 5% or more of the slag particles, alkali elution from the slag particles and consolidation of the slag are prevented.

また、スラグに存在する微生物の数を、微生物の生死に拘わらず計数する方法としては計数盤法がある。計数盤法とは、スライドグラスの表面を極薄く削って低くした部分に、小さな溝を刻んでつくった格子を描いたものを用い、そこに、スラグ5gを生理的食塩水10mLに入れて超音波で2分間程度処理してスラグから微生物を剥離し、剥離した微生物を含む生理的食塩水を滴下し、カバーグラスをかけて一定の間隙が液で満たされるようにし、顕微鏡でスライドグラスにある格子状の最少区画内にいる微生物の数を数え、そこから単位容量当たりの数を計算で求める方法である。また、スラグから遺伝子を抽出し、リアルタイムPCR法と呼ばれる遺伝子解析手法を用いて、遺伝子の数を計測して微生物の数を求める手法も用いることができる。具体的には、0.5gのスラグを抽出キットに装入し、DNAを抽出する方法である。   Moreover, there is a counting board method as a method of counting the number of microorganisms present in the slag regardless of the life or death of the microorganisms. The counting plate method uses a lattice glass made by carving a small groove on the lower part of the surface of the slide glass, and put 5 g of slag in 10 mL of physiological saline. Remove the microorganisms from the slag by sonication for about 2 minutes, drop the physiological saline containing the detached microorganisms, cover the glass so that a certain gap is filled with the solution, and place it on the slide glass with a microscope In this method, the number of microorganisms in the lattice-like minimum compartment is counted, and the number per unit volume is obtained by calculation. Further, it is also possible to use a technique for extracting genes from slag and measuring the number of genes by using a gene analysis technique called a real-time PCR method to determine the number of microorganisms. Specifically, it is a method of extracting DNA by charging 0.5 g of slag into an extraction kit.

スラグに所定量のバイオフィルムを形成させた後に乾燥させて、バイオフィルムをスラグ粒子の表面に密着させることが好ましい。乾燥して密着させることで効果が高まるが、必ずしも乾燥させる必要はない。スラグを乾燥するには、スラグをスラグヤードにそのまま放置する、或いは、スラグヤードから掻き出してコンテナに収容するなどして行うことができる。スラグを乾燥することで、微生物の大半は死滅するが、バイオフィルムとしてスラグに存在しており、スラグ粒子の固結及びアルカリ溶出が防止される。   It is preferable that after a predetermined amount of biofilm is formed on the slag, the biofilm is adhered to the surface of the slag particles by drying. Although the effect is enhanced by drying and closely contacting, it is not always necessary to dry. The slag can be dried by leaving the slag as it is in the slag yard, or scraping it out from the slag yard and storing it in a container. By drying the slag, most of the microorganisms are killed, but they are present in the slag as a biofilm, which prevents the slag particles from consolidating and alkaline elution.

このようにして得られたスラグ材は、海、河川、湖沼などの水底の環境及び水質を改善するための環境改善材料として好適であり、また、路盤材、土壌改良材、地盤改良材、セメントやコンクリートの骨材、石材、及び、海洋における、潜堤材、裏ごめ材、裏埋め材、盛土材、サンドコンパクション、SCPサンドマット、浅場造成材などの土木建築材料としても好適である。   The slag material obtained in this way is suitable as an environmental improvement material for improving the environment and water quality of the bottom of the sea, rivers, lakes, etc., and is also a roadbed material, soil improvement material, ground improvement material, cement It is also suitable for civil engineering and construction materials such as aggregates, concrete aggregates, stones, and submerged dike materials, lining materials, backfill materials, embankment materials, sand compactions, SCP sand mats, and shallow-field materials.

体積10m3 の高炉水砕スラグ及び冷却固化した後に破砕した転炉スラグを、スラグヤードに堆積させ、先ず、散水して水分を含有させ、炭酸ガスを含有する気体を、堆積させたスラグの底部に設置した導通パイプを介して、堆積させたスラグに供給し、スラグ表面の炭酸化処理を実施した。炭酸ガス濃度は4.8〜5.1vol %、炭酸ガスとスラグとの接触時間(炭酸ガス含有気体の吹き込み時間)は30分、炭酸ガスを含有する気体の温度は25℃に調整した。 Blast furnace granulated slag having a volume of 10 m 3 and converter slag crushed after being cooled and solidified are deposited in a slag yard, and water is firstly sprinkled to contain water, and a gas containing carbon dioxide is deposited at the bottom of the deposited slag. The slag surface was carbonized by supplying it to the slag deposited through a conduction pipe installed in the slag. The carbon dioxide gas concentration was adjusted to 4.8 to 5.1 vol%, the contact time between carbon dioxide gas and slag (blowing time of carbon dioxide-containing gas) was 30 minutes, and the temperature of the gas containing carbon dioxide gas was adjusted to 25 ° C.

炭酸ガスを含有する気体の供給を終了した後、微生物として納豆菌、及び、その養分としてグルコースまたは糖蜜をスラグに添加し、微生物処理を実施した。但し、微生物処理を実施する際に、微生物を添加せずにグルコースのみを添加する処理も実施(本発明例13)した。スラグが乾燥しないようにするために必要に応じて散水しながら、7日間または11日間に亘って微生物処理を継続した。微生物処理終了後、スラグから試料を採取してスラグに存在する菌コロニー数を測定するとともに、スラグ間隙水のpHを測定した。   After the supply of the gas containing carbon dioxide gas was completed, natto bacteria as microorganisms and glucose or molasses as nutrients were added to the slag, and the microorganism treatment was carried out. However, when the microorganism treatment was carried out, a treatment in which only glucose was added without adding the microorganism was also carried out (Example 13 of the present invention). The microbial treatment was continued for 7 or 11 days with watering as necessary to prevent the slag from drying. After the completion of the microorganism treatment, a sample was collected from the slag, and the number of bacterial colonies present in the slag was measured, and the pH of the slag pore water was measured.

尚、スラグに存在する菌コロニー数は、次のようにして求めた。表乾状態のスラグ(「wet-slag」という)3gを燐酸緩衝溶液30mLに入れ、超音波振動を与えながらスラグに存在する菌体を燐酸緩衝溶液に抽出し、抽出した菌体を従属栄養細菌用寒天培地で培養し、24時間経過後のコロニー数を計測し、wet-slag1g当たりのコロニー数に換算して求めた。   The number of bacterial colonies present in the slag was determined as follows. 3 g of surface-slag slag (referred to as “wet-slag”) is placed in 30 mL of a phosphate buffer solution, and the cells present in the slag are extracted into the phosphate buffer solution while applying ultrasonic vibration, and the extracted cells are heterotrophic bacteria. The number of colonies after 24 hours was counted and converted into the number of colonies per 1 g of wet-slag.

また、比較のために、炭酸ガスを除去した空気を、堆積させたスラグの底部に設置した導通パイプを介して、堆積させたスラグに30分間または20分間供給し、その後、微生物とその養分とをスラグに供給して微生物処理した例(比較例1〜10)、及び、炭酸ガスを含有する気体を、堆積させたスラグの底部に設置した導通パイプを介して、堆積させたスラグに30分間供給し、その後、微生物も養分も添加せずにスラグが乾燥しないようにするために必要に応じて散水だけを実施した例(比較例11〜14)も実施した。   For comparison, air from which carbon dioxide has been removed is supplied to the deposited slag for 30 minutes or 20 minutes through a conducting pipe installed at the bottom of the deposited slag, and then the microorganisms and their nutrients are supplied. 30 minutes to the deposited slag through the conduction pipe installed at the bottom of the deposited slag with the example (Comparative Examples 1 to 10) in which the slag was supplied to the slag and the gas containing carbon dioxide gas Then, examples (Comparative Examples 11 to 14) in which only watering was performed as necessary to prevent slag from drying without adding microorganisms and nutrients were also performed.

表1に本発明例及び比較例の処理条件及び処理結果を示す。   Table 1 shows the processing conditions and processing results of the inventive examples and the comparative examples.

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Figure 2008247690

表1に示すように、比較例1〜10では、処理後の菌コロニー数はゼロであり、またスラグ間隙水のpHは11〜12と高いままであった。これは、スラグ表面に炭酸化処理が行われていないので、スラグから溶出されるCa2+イオンによってスラグ周囲のpHが高くなり、添加した微生物が死滅してしまったことによる。このスラグ材を環境改善材料や土木建築材料として使用した場合には、固結やアルカリ溶出を防止できないことが予測される。 As shown in Table 1, in Comparative Examples 1 to 10, the number of bacterial colonies after the treatment was zero, and the pH of the slag pore water remained as high as 11 to 12. This is because the carbonation treatment was not performed on the slag surface, and the pH around the slag was increased by Ca 2+ ions eluted from the slag, and the added microorganisms were killed. When this slag material is used as an environmental improvement material or a civil engineering / building material, it is predicted that consolidation and alkali elution cannot be prevented.

比較例11〜14では、スラグ間隙水のpHは11程度であったが、処理後の菌コロニー数はゼロであった。これは、微生物の養分が供給されていないために、微生物が増殖できなかったことによる。このスラグ材を環境改善材料や土木建築材料として使用した場合にも、比較例1〜10と同様に、固結やアルカリ溶出を防止できないことが予測される。スラグ表面を炭酸化しただけでは十分でなく、微生物処理が必要であることが分る。   In Comparative Examples 11 to 14, the pH of the slag pore water was about 11, but the number of bacterial colonies after the treatment was zero. This is because the microorganisms could not grow because the nutrients of the microorganisms were not supplied. Even when this slag material is used as an environmental improvement material or a civil engineering / building material, it is predicted that caking and alkali elution cannot be prevented as in Comparative Examples 1-10. It can be seen that carbonation of the slag surface is not sufficient and microbial treatment is necessary.

これに対して本発明例1〜20では、菌コロニー数は106 以上であり、また、またスラグ間隙水のpHは10以下であった。このスラグ材を環境改善材料や土木建築材料として使用した場合には、固結やアルカリ溶出が防止され、長期間の適用が可能となる。 On the other hand, in Examples 1 to 20 of the present invention, the number of fungal colonies was 10 6 or more, and the pH of the slag pore water was 10 or less. When this slag material is used as an environmental improvement material or a civil engineering and building material, caking and alkali elution are prevented, and long-term application is possible.

水分を含んだ状態のスラグは、その周囲のpHは10を越える場合がほとんどであり、微生物が容易に増殖できる環境ではない。そのため、比較例1〜10に示すように、初期には微生物が存在していても、それが増殖してバイオフィルムを形成することは不可能であった。本発明では、水分を含んだ状態のスラグに炭酸ガスを接触させるとともに、スラグに微生物と養分または養分を供給して微生物を増殖させるので、スラグからのアルカリ溶出防止やスラグの固結防止が可能となる。   In the slag containing water, the pH around the slag often exceeds 10, and it is not an environment in which microorganisms can easily grow. Therefore, as shown in Comparative Examples 1 to 10, even if microorganisms were present at the beginning, it was impossible to grow and form a biofilm. In the present invention, carbon dioxide gas is brought into contact with moisture-containing slag, and microorganisms and nutrients or nutrients are supplied to the slag to grow the microorganisms, thereby preventing alkali elution from the slag and preventing solidification of the slag. It becomes.

Claims (4)

水分と共存するスラグに、炭酸ガス、微生物及び養分、または、炭酸ガス及び養分を接触させることを特徴とする、スラグの処理方法。   A method for treating slag, comprising bringing carbon dioxide, microorganisms and nutrients, or carbon dioxide and nutrients into contact with slag coexisting with moisture. 炭酸ガスを0.5時間以上、スラグと接触させることを特徴とする、請求項1に記載のスラグの処理方法。   The method for treating slag according to claim 1, wherein carbon dioxide gas is brought into contact with slag for 0.5 hour or longer. 炭酸ガス濃度が1vol %以上である気体をスラグに接触させることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のスラグの処理方法。   The slag treatment method according to claim 1 or 2, wherein a gas having a carbon dioxide gas concentration of 1 vol% or more is brought into contact with the slag. スラグが高炉スラグ及び/または製鋼スラグであることを特徴とする、請求項1ないし請求項3の何れか1つに記載のスラグの処理方法。   The slag treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the slag is blast furnace slag and / or steelmaking slag.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102295301A (en) * 2011-06-13 2011-12-28 攀枝花火凤凰再生资源回收利用有限责任公司 Resource utilization method of sintering dust and fume
JP2012254026A (en) * 2011-06-07 2012-12-27 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Method for producing mixture of fermented fish meal and surface-modified steelmaking slag, and method for making seaweed bed
JP2014201460A (en) * 2013-04-02 2014-10-27 株式会社神戸製鋼所 Method of modifying surface of iron and steel slag and method of modifying surface of slag mixture
JP2014234332A (en) * 2013-06-04 2014-12-15 新日鐵住金株式会社 Carbonization method for seel making slag
CN105057314A (en) * 2015-08-23 2015-11-18 长春黄金研究院 In-situ bioremediation processing method for cyanide-contained tailing slag

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012254026A (en) * 2011-06-07 2012-12-27 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Method for producing mixture of fermented fish meal and surface-modified steelmaking slag, and method for making seaweed bed
CN102295301A (en) * 2011-06-13 2011-12-28 攀枝花火凤凰再生资源回收利用有限责任公司 Resource utilization method of sintering dust and fume
CN102295301B (en) * 2011-06-13 2013-06-05 攀枝花火凤凰再生资源回收利用有限责任公司 Resource utilization method of sintering dust and fume
JP2014201460A (en) * 2013-04-02 2014-10-27 株式会社神戸製鋼所 Method of modifying surface of iron and steel slag and method of modifying surface of slag mixture
JP2014234332A (en) * 2013-06-04 2014-12-15 新日鐵住金株式会社 Carbonization method for seel making slag
CN105057314A (en) * 2015-08-23 2015-11-18 长春黄金研究院 In-situ bioremediation processing method for cyanide-contained tailing slag

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