JP2009102210A

JP2009102210A - スラグの固結防止方法

Info

Publication number: JP2009102210A
Application number: JP2007277916A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Matsushita; 哲也松下; Yasuhiro Nakanishi; 康博中西
Original assignee: Nippon Magnetic Dressing Co
Current assignee: Nippon Magnetic Dressing Co
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2009-05-14

Abstract

【課題】高炉スラグのみならず、製鋼スラグや電気炉スラグ、更にはその加工品に対しても適用可能で、長期にわたって固結を抑制、更には防止することが可能なスラグの固結防止方法を提供する。
【解決手段】潜在水硬性を有するスラグに対し、ポリ塩化アルミニウムを０．１質量％以上５．０質量％以下添加して、スラグの固結防止を図る。このスラグは、高炉スラグ、製鋼スラグ、及び電気炉スラグのいずれか１又は２以上であり、生成した状態のままの生成物、生成物を粉砕又は破砕した処理物、及び生成物又は処理物を加工した加工物のいずれか１又は２以上である。
【選択図】なし

Description

本発明は、鉄鋼の生産時に発生するスラグ、即ち、高炉スラグ、製鋼スラグ、及び電気炉スラグの固結防止方法に関する。

従来、例えば、土木工事用材料やコンクリート用細骨材として、高炉水砕スラグが使用されている。この高炉水砕スラグは、銑鉄の生産時に発生する溶融状態の高炉スラグに対し、例えば、加圧水を噴射することにより製造される。
高炉水砕スラグが潜在水硬性を有することは知られており、例えば、この高炉水砕スラグを屋外のような自然条件下で放置しておくと、スラグ同士の固結が促進する。このため、この高炉水砕スラグを使用するに際しては、例えば、スラグ同士をバラバラにする作業が必要となったり、更にひどい場合は、バラバラにできず使用できなくなる恐れがある。
そこで、このスラグ同士の固結を防止する方法として、例えば、特許文献１に開示された固結防止剤が使用されている。

特開２００７−７７０２０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された固結防止剤は、高炉水砕スラグに対して使用することはできるが、同じように潜在水硬性を有する製鋼スラグ（転炉スラグ又は溶銑予備処理スラグ）や電気炉スラグ、更にはその加工品に対しては、固結を充分に防止できるものではなかった。これは、製鋼スラグや電気炉スラグの方が、高炉スラグよりはるかにアルカリ溶出度が高く（製鋼スラグと電気炉スラグのｐＨは１２程度、高炉スラグのｐＨは１０〜１１程度である）、高炉スラグよりも固結が激しいものが存在することによる。
このため、高炉水砕スラグ用として市販されている固結防止剤では、製鋼スラグや電気炉スラグの固結を防止する効果を、ほとんど得ることができなかった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高炉スラグのみならず、製鋼スラグや電気炉スラグ、更にはその加工品に対しても適用可能で、長期にわたって固結を抑制、更には防止することが可能なスラグの固結防止方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係るスラグの固結防止方法は、潜在水硬性を有するスラグに対し、ポリ塩化アルミニウムを０．１質量％以上５．０質量％以下添加して、前記スラグの固結防止を図る。
本発明に係るスラグの固結防止方法において、前記スラグは、高炉スラグ、製鋼スラグ、及び電気炉スラグのいずれか１又は２以上であることが好ましい。

本発明に係るスラグの固結防止方法において、前記スラグは、生成した状態のままの生成物、該生成物を粉砕又は破砕した処理物、及び前記生成物又は前記処理物を加工した加工物のいずれか１又は２以上であることが好ましい。
本発明に係るスラグの固結防止方法において、前記スラグは、粉砕して含まれる鉄分を除去した後、造粒処理したものであることが好ましい。

本発明に係るスラグの固結防止方法において、前記スラグへの前記ポリ塩化アルミニウムの添加は、前記スラグと該ポリ塩化アルミニウムの原液を混合機に入れ混合することにより行うことが好ましい。
本発明に係るスラグの固結防止方法において、前記スラグへの前記ポリ塩化アルミニウムの添加は、該ポリ塩化アルミニウムを水で希釈したものを、コンベアで搬送される前記スラグの表面、又は前記スラグを積み上げた貯蔵山の表面に散布することにより行うこともできる。

請求項１〜６記載のスラグの固結防止方法は、従来凝集剤として使用されてきたポリ塩化アルミニウムに、従来の効果とは異なるスラグの固結を防止する効果があることを見出して得た発明である。
即ち、スラグに対して規定量のポリ塩化アルミニウムを添加することにより、例えば、スラグを屋外のような自然条件下に放置しても、長期にわたってスラグ同士の固結を抑制、更には防止できる。このため、スラグの使用に際し、固結したスラグ同士をバラバラにする必要がなく、スラグの品質管理が容易で、しかも使用時における作業性も良好である。
特に、請求項２記載のスラグの固結防止方法は、高炉スラグよりはるかにアルカリ溶出度が高く、高炉水砕スラグよりも固結が激しい製鋼スラグ又は電気炉スラグについても、長期にわたってスラグ同士の固結を抑制、更には防止できる。このため、これらのスラグの使用用途を、従来よりも更に広げることができる。

請求項３記載のスラグの固結防止方法は、スラグが、生成物、処理物、及び加工物のいずれか１又は２以上であるので、スラグの使用目的に応じて選択したスラグの形状を、長期にわたって維持でき、品質管理がし易くなる。
請求項４記載のスラグの固結防止方法は、スラグが、粉砕して鉄分を除去したものを造粒処理したものであるので、スラグの純度が高い良好な品質の造粒物を製造できる。また、回収した鉄分は再利用できるので、資源の有効利用が図れると共に経済的である。

請求項５記載のスラグの固結防止方法は、スラグとポリ塩化アルミニウムの原液を混合機に入れて混合することにより行うので、ポリ塩化アルミニウムを水で過剰に希釈することなく、短時間に、スラグの全体にわたってポリ塩化アルミニウムを染み渡らせることができ、固結の抑制、更には防止が図れる。
請求項６記載のスラグの固結防止方法は、水で希釈したポリ塩化アルミニウムを、スラグの表面又は貯蔵山の表面に散布するので、スラグの全体にわたってポリ塩化アルミニウムを満遍なく染み渡らせることができ、固結の抑制、更には防止が図れる。

続いて、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係るスラグの固結防止方法は、潜在水硬性を有するスラグに対し、ポリ塩化アルミニウムを０．１質量％以上５．０質量％以下添加して、スラグの固結防止を図る方法である。以下、詳しく説明する。

上記した潜在水硬性を有するスラグには、鉄鋼の生産時に発生する高炉スラグ、製鋼スラグ、及び電気炉スラグのいずれか１又は２以上を使用できる。
ここで、高炉スラグとは、例えば、急冷処理によって製造される高炉水砕スラグ、徐冷処理によって製造される高炉徐冷スラグである。
また、製鋼スラグとは、転炉スラグと溶銑予備処理スラグである。

これらのスラグは、生成した状態のままの生成物、生成物を粉砕又は破砕した処理物、及び生成物又は処理物を加工した加工物のいずれか１又は２以上である。
ここで、生成物とは、例えば、最大幅（最大径）が５〜３０ｍｍ程度の塊状となったものである。
また、処理物とは、塊状となった生成物を、例えばクラッシャー（破砕機）を使用して粉砕又は破砕したものであり、更にはこれをスクリーン（篩選別機）によって粒径調整したものであってもよい。

そして、加工物とは、例えば処理物を造粒処理したものである。
具体的には、製鋼スラグ又は電気炉スラグをクラッシャーにより粉砕し、含まれる鉄分を磁力選別機により除去した後、結合剤（例えば、セメント）により造粒処理したものがある。
以上に示したスラグは、例えば、コンベアで搬送されて屋外に山積みされ、出荷まで放置される。しかし、スラグは、潜在水硬性を有するものであるため、時間経過と共にスラグ同士が固結する問題がある。

そこで、スラグにポリ塩化アルミニウムを添加して、スラグ同士の固結を抑制、更には防止する。
このポリ塩化アルミニウムは、通称ＰＡＣとも呼ばれ、ＪＩＳＫ１４７５（１９９６年）に規定されるものであり、例えば、一般式［Ａｌ_２（ＯＨ）_ｎＣｌ_６−ｎ］ｍ（ＳＯ_４）_Ｘで示されるものである。なお、（ＳＯ_４）が無いものもある。ここで、ポリ塩化アルミニウム（原液）のＪＩＳ規格を、表１に示す。

このポリ塩化アルミニウムは、凝集沈殿、作業性、経済性に優れ、水質、水温の変動にも対応性があるなど、多くの利点をもった無機高分子凝集剤として、従来から使用されてきたものである。
しかし、本願発明では、従来の使用方法とは異なる使用方法、即ちスラグの固結防止剤として使用する。

このポリ塩化アルミニウムをスラグに添加する場合、ポリ塩化アルミニウムの原液を、固結防止を図るスラグ量に対して、０．１質量％以上５．０質量％以下添加する。この場合、スラグへのポリ塩化アルミニウムの添加は、スラグとポリ塩化アルミニウムの原液を混合機（例えば、ドラムミキサー、アイリッヒミキサー等の混練機）に入れ混合して行う。
ここで、ポリ塩化アルミニウムの添加量が０．１質量％未満の場合、添加量が少な過ぎて、スラグの固結を防止できる効果が充分に発揮されない。一方、添加量が５．０質量％を超える場合、スラグの固結を防止する効果の上昇が顕著に現れなくなり、不経済である。
従って、固結防止を図るスラグ量に対して、ポリ塩化アルミニウムの原液を０．１質量％以上５．０質量％以下添加したが、好ましくは、下限を０．２質量％、更には０．２５質量％、上限を４．０質量％とする。

このように、ポリ塩化アルミニウムをスラグに添加するに際しては、ポリ塩化アルミニウムの原液を使用することが望ましいが、スラグに対するポリ塩化アルミニウムの添加率が少ないときは、この原液を水で希釈したものを使用することもできる。これは、スラグに対するポリ塩化アルミニウムの添加率が高い場合、スラグに添加される液体の量が多くなって、スラグが水分過多になるからである。なお、ポリ塩化アルミニウムを水で希釈する場合は、ポリ塩化アルミニウムの原液の体積の１倍超１００倍以下（好ましくは、下限を１０倍、上限を５０倍）の水で希釈すれば充分である。
このように、水で希釈したポリ塩化アルミニウムを使用する場合、コンベアで搬送されるスラグの表面、又はスラグを積み上げた貯蔵山の表面に散布することにより、スラグ全体にわたってポリ塩化アルミニウムを満遍なく行き渡らせることができる。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、有効容量１５００Ｌ（リットル）のアイリッヒミキサーを運転させながら、このミキサー内にスラグ１０００ｋｇを入れ、次にポリ塩化アルミニウムの原液（以下、ＰＡＣともいう）を投入して、スラグとポリ塩化アルミニウムの原液との混合を１分間行った。この混合が終了した後、アイリッヒミキサーから全量を排出し、スラグ１０００ｋｇを一山として屋外に山積みし、一定期間そのままの状態で放置して、スラグの固結状況を確認した。

このスラグの固結防止の検討に際しては、鉄鋼の生産時に発生した溶銑予備処理スラグの砂サイズ品と、溶銑予備処理スラグのダストの砂サイズ造粒品の２種類のスラグを使用した。
この溶銑予備処理スラグの砂サイズ品は、溶銑予備処理スラグを主体（全スラグの９０質量％以上）に処理している工場から発生する鉄分を除去したスラグを、コンクリート用砕砂（ＪＩＳＡ５００５）の粒度になるように、篩選別して粒度調整したものである。
また、溶銑予備処理スラグのダストの砂サイズ造粒品は、上記した工場から発生する集塵ダストに対し、ポルトランドセメントを５質量％添加して混合し、コンクリート用砕砂（ＪＩＳＡ５００５）の粒度になるように造粒処理したものである。

また、比較例として、以下の条件についても検討した。
（１）添加なし（ブランク）
（２）市販品である薬剤Ａを添加したもの（薬剤Ａの原液を１／１０に水で希釈）
なお、上記（２）については、通常製鉄所で固結防止剤として使用されているリン酸系のもの使用した。
ここで、前記したポリ塩化アルミニウムの原液の添加量は、０．１質量％、０．２５質量％、０．５質量％、１．０質量％、２．０質量％、及び４．０質量％に、それぞれ調整した。
一方、前記した薬剤Ａの添加量は、原液換算で、通常０．０５〜０．１質量％の範囲であるが、ここでは、０．０５質量％、０．１質量％、０．２５質量％、０．５質量％、及び１．０質量％に、それぞれ調整した。

なお、スラグ同士の固結度合いの評価方法は、以下の手順で行った。
一定期間屋外に放置していた山積みのスラグの表層部より、約５００ｇのスラグを採取した。このとき、スラグ同士が固結していれば、その固結部が崩れないように採取した。なお、スラグの採取時期は、スラグを山積みしてから１ヶ月、２ヶ月、３ヶ月、及び６ヶ月とした。
次に、採取した砂又は砂の塊を、約１０ｍｍの標準篩に入れ、ロータップ型振動篩機にて５秒間、振動と軽い衝撃を与え、篩上の残存率を測定した。この測定では、スラグ同士がよく固結しているものほど、篩上の残存率が高くなる。
以上に示した実施例及び比較例におけるスラグの固結状況を示す結果を、表２、表３に示す。なお、表２は、溶銑予備処理スラグの砂サイズ品を、表３は溶銑予備処理スラグのダストの砂サイズ造粒品を、それぞれ使用した結果である。

表２、表３から明らかなように、ポリ塩化アルミニウムを０．１〜４．０質量％添加したスラグ（実施例）は、薬剤Ａを使用したスラグ（比較例）よりも、スラグの固結防止効果が格段に向上することを確認できた。
特に、表２に示す溶銑予備処理スラグの砂サイズ品については、ポリ塩化アルミニウムの添加量が少ない０．１質量％の場合でも、放置期間が１ヶ月程度であれば、スラグの固結を充分に防止できることを確認できた。
また、表３に示す溶銑予備処理スラグのダストの砂サイズ造粒品は、セメントを使用して造粒処理されているが、ポリ塩化アルミニウムの添加は、セメントの強度発現に悪影響を及ぼさないことも確認できた。

本実施例では、溶銑予備処理スラグにポリ塩化アルミニウムを添加した場合の結果を示したが、高炉スラグについては更に良好な結果が、また転炉スラグや電気炉スラグについては、前記した結果と同様の結果が得られた。
以上のことから、本発明を使用することにより、高炉スラグのみならず、製鋼スラグや電気炉スラグ、更にはその加工品であっても、長期にわたって固結を抑制、更には防止できることを確認できた。なお、ポリ塩化アルミニウムの価格は、従来市販されている固結防止剤の価格の１／１０程度であり、コスト面でも非常にメリットがある。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明のスラグの固結防止方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。

Claims

潜在水硬性を有するスラグに対し、ポリ塩化アルミニウムを０．１質量％以上５．０質量％以下添加して、前記スラグの固結防止を図ることを特徴とするスラグの固結防止方法。
請求項１記載のスラグの固結防止方法において、前記スラグは、高炉スラグ、製鋼スラグ、及び電気炉スラグのいずれか１又は２以上であることを特徴とするスラグの固結防止方法。
請求項１記載のスラグの固結防止方法において、前記スラグは、生成した状態のままの生成物、該生成物を粉砕又は破砕した処理物、及び前記生成物又は前記処理物を加工した加工物のいずれか１又は２以上であることを特徴とするスラグの固結防止方法。
請求項１記載のスラグの固結防止方法において、前記スラグは、粉砕して含まれる鉄分を除去した後、造粒処理したものであることを特徴とするスラグの固結防止方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラグの固結防止方法において、前記スラグへの前記ポリ塩化アルミニウムの添加は、前記スラグと該ポリ塩化アルミニウムの原液を混合機に入れ混合することにより行うことを特徴とするスラグの固結防止方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラグの固結防止方法において、前記スラグへの前記ポリ塩化アルミニウムの添加は、該ポリ塩化アルミニウムを水で希釈したものを、コンベアで搬送される前記スラグの表面、又は前記スラグを積み上げた貯蔵山の表面に散布することにより行うことを特徴とするスラグの固結防止方法。