JP2010241653A - 水域投入用製鋼スラグの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水域投入用製鋼スラグの製造方法において、酸化剤を水で希釈又は溶解して製鋼スラグに添加し、製鋼スラグに含まれる還元性硫黄化合物を硫酸イオンまで酸化することにより、製鋼スラグに含まれる還元性硫黄化合物の水域への溶出を低減する。また、希釈又は溶解に使用する水を海水として、より水域への溶出を低減する。
【選択図】図1
Description
製鐵所から発生する鉄鋼スラグは鉄鋼製造工程において副産物として発生する。鉄鋼スラグは大別して、高炉スラグと製鋼スラグに分けられ、それぞれ、有用な資材として各方面で利用されている。
高炉スラグは、高炉で銑鉄(炭素含有量が2%を超える鉄材)を製造する際に発生するスラグの総称である。高炉で溶融された鉄鉱石の鉄以外の成分や副原料の石灰石やコークスの灰分が高炉スラグとなる。高炉スラグは、銑鉄1tあたり290〜300kg程度生成する(スラグ比kg/t-銑鉄)。高炉から取り出されたばかりのスラグは、約1500℃の溶融状態にあるが、製造方法(冷却方法)によって、さらに、水砕スラグと徐冷スラグの2種類のスラグに分類される。
製鋼スラグは、製鋼炉(転炉、電気炉)において、銑鉄やスクラップから鋼(圧延・鍛造に適した炭素含有量が2%以下の鉄材)を製造する際に発生するスラグの総称である。以下、銑鉄を主として用いる転炉系製鋼スラグを中心に説明する。近年、鋼品質の高度化に対応するため、転炉による精錬のみでは不純物の除去が不十分となり、転炉前後の工程(溶銑予備処理、2次精錬)を付加する精練方法が一般的となった。このような高級鋼製造工程から発生する溶銑予備処理スラグや2次精錬スラグも、転炉スラグと同様に転炉系製鋼スラグに含まれる。転炉系製鋼スラグは、粗鋼1tあたり約110〜130kg生成する。
1)土木資材としての活用:スラグブロック(水和固化体)
2)藻場造成材としての活用:炭酸化したスラグ固化体、海域肥料材
3)海域底質浄化材としての活用:リンなどの栄養塩溶出防止
4)深ぼれ埋め戻し材としての活用:硫化水素の発生防止
[チオ硫酸の反応式]
S2O3 2-+2O2+H2O → 2SO4 2-+2H+ (1)
S2O3 2-のCOD理論値は、64/112=0.57(g-COD/g-チオ硫酸)である。COD(過マンガン酸カリウム酸化法)の場合、完全にはS2O3 2-を酸化できないため、実測では、0.48g-COD/g-チオ硫酸程度である。
[硫化物の反応式]
S2-+2O2 → SO4 2- (2)
S2-のCOD理論値は、64/32=2(g-COD/g-硫化物)である。
[H+][HS-]/ [H2S(g)] =10-7 (3)
[H+][S2-]/ [HS-] =10-13 (4)
表2に主要な硫黄化合物の水環境への影響をまとめて示す。
(2)製鋼スラグが脱硫スラグであることを特徴とする(1)に記載の水域投入用製鋼スラグの改質方法。
(3)前記次亜塩素酸を含む酸化剤が、次亜塩素酸ナトリウム又は次亜塩素酸カルシウムであることを特徴とする(1)又は(2)に記載の水域投入用製鋼スラグの製造方法。
(4)前記希釈又は溶解に使用する水が海水であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1つに記載の水域投入用製鋼スラグの製造方法。
(5)前記(1)〜(4)のいずれか1つの方法で製造した水域投入用製鋼スラグを、更に、大気エージング処置をすることを特徴とする水域投入用製鋼スラグの製造方法。
薬品で用いる次亜塩素酸(HOCl)は、pHによってその形態は変化し、通常、中性域ではHOClの形で、アルカリ域ではClO-の形態で存在する。
HOCl → H+ + ClO- (5)
S2O3 2-+4ClO-+H2O → 2SO4 2-+4Cl-+2H+ (6)
S2-+4ClO- → SO4 2-+4Cl- (7)
製鋼スラグ(脱硫スラグ)を対象として、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウム(5%水溶液)、及び、次亜塩素酸カルシウム(固体)を、それぞれ純水を用い希釈又は溶解して洗浄液を作製し(表3参照)、製鋼スラグ(脱硫スラグ)に添加し、還元性硫黄化合物の酸化効果(純水への還元性硫黄化合物およびCODの溶出量低減)を検討した。
5mmでふるいわけした粒径5mm以下の製鋼スラグ(脱硫スラグ)を入れたガラスビーカー(容量:1L)に、製鋼スラグ(脱硫スラグ)と薬品を純水で希釈した液(以下、洗浄液)の比率が1:10(質量比)となるよう、それぞれの洗浄液を添加し、攪拌した。その後、水没環境、且つ大気開放状態で室温(20℃)で5日間静置した。5日後の洗浄液中の残留有効塩素濃度を測定した結果、5日後の洗浄液中の残留有効塩素濃度は、323mg/L(次亜塩素酸ナトリウムの場合、以下「Na系」という)、134mg/L(次亜塩素酸カルシウムの場合、以下「Ca系」という)であり、それぞれ273mg/L(=597-323)、178mg/L(=312-134)の次亜塩素酸が消費されていることから、還元性硫黄化合物を酸化していることが推定された。
製鋼スラグ(脱硫スラグ)を対象として、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウム(5%水溶液)を純水を用い100倍に希釈して洗浄液を作製し(表4参照)、製鋼スラグ(脱硫スラグ)に添加し、還元性硫黄化合物の酸化効果(海水への還元性硫黄化合物およびCODの溶出量低減)を検討した。
5mmでふるいわけした粒径5mm以下の製鋼スラグ(脱硫スラグ)を入れたガラスビーカー(容量:1L)に、製鋼スラグ(脱硫スラグ)と洗浄液の比率が1:10(質量比)となるよう洗浄液を添加し、攪拌した。その後、水没環境、且つ大気開放状態で室温(20℃)で5日間静置した。5日後の洗浄液中の残留有効塩素濃度を測定した結果、5日後の洗浄液中の残留有効塩素濃度は、323mg/Lであり、273mg/L(=597-323)の次亜塩素酸が消費されていることから、還元性硫黄化合物を酸化していることが推定された。
製鋼スラグ(脱硫スラグ)を対象として、次亜塩素酸カルシウム(固体)を、純水を用い500mg/L、または、1g/Lとなるように溶解して2種類の洗浄液を作製し(表5参照)、それぞれ製鋼スラグ(脱硫スラグ)に添加し、還元性硫黄化合物の酸化効果(純水への還元性硫黄化合物およびCODの溶出量低減)を検討した。
5mmでふるいわけした粒径5mm以下の製鋼スラグ(脱硫スラグ)を入れたガラスビーカー(容量:1L)に、製鋼スラグ(脱硫スラグ)と薬品を純水で希釈した液(以下、洗浄液)の比率が1:10(質量比)となるよう、それぞれの洗浄液を添加し、攪拌した。その後、水没環境、且つ大気開放状態で室温(20℃)で5日間静置した。5日後の洗浄液中の残留有効塩素濃度を測定した結果、5日後の洗浄液中の残留有効塩素濃度は、134mg/L、630mg/Lであり、それぞれ178mg/L(=312-134)、210mg/L(=840-630)の次亜塩素酸が消費されていることから、還元性硫黄化合物を酸化していることが推定された。
製鋼スラグ(脱硫スラグ)を対象として、海水を用い洗浄し、製鋼スラグ(脱硫スラグ)から水への還元性硫黄化合物およびCODの溶出量低減並びにpH低減効果を検討した。比較として、純水による洗浄効果と比較した。
製鋼スラグ(脱硫スラグ)を対象として、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウム(5%水溶液)、及び、次亜塩素酸カルシウム(固体)を、人工海水を用い希釈又は溶解して洗浄液を作製し(表7参照)、製鋼スラグ(脱硫スラグ)に添加するとともに、20日間の大気エージング処置を施し、還元性硫黄化合物の酸化効果(純水への還元性硫黄化合物およびCODの溶出量低減)を検討した。
5mmでふるいわけした粒径5mm以下の製鋼スラグ(脱硫スラグ)をガラスビーカー(容量:1L)に100g添加した。この製鋼スラグ(脱硫スラグ)に各薬品を人工海水で希釈した液(以下、洗浄液)の比率が1:1(質量比)となるよう、それぞれ100mL散布し、散布後、スラグを攪拌した。
Claims (5)
- 製鋼スラグを、次亜塩素酸を含む酸化剤を水で希釈又は溶解した洗浄液と接触させて、或いは、海水中に浸漬させて、前記製鋼スラグ中の還元性硫黄化合物を除去することを特徴とする水域投入用製鋼スラグの製造方法。
- 製鋼スラグが脱硫スラグであることを特徴とする請求項1に記載の水域投入用製鋼スラグの製造方法。
- 前記次亜塩素酸を含む酸化剤が、次亜塩素酸ナトリウム又は次亜塩素酸カルシウムであることを特徴とする請求項1又は2に記載の水域投入用製鋼スラグの製造方法。
- 前記希釈又は溶解に使用する水が海水であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の水域投入用製鋼スラグの製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項の方法で製造した水域投入用製鋼スラグを、更に、大気エージング処置をすることを特徴とする水域投入用製鋼スラグの製造方法。
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