JP2014024718A - 路盤材用スラグ及び路盤材用スラグの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の路盤材用スラグ1は、Pbが0.1ppm以上含有された製鋼スラグを粉砕して得られる路盤材用スラグであって、製鋼スラグの塩基度(CaO/SiO2)が1.5以上であり、路盤材用スラグは、粉砕後の全スラグ粒子に対して粒径が100μm以下のスラグ粒子が占める質量割合が0.5wt.%以上且つ3.5wt.%以下となるような粒度分布を有しており、100μm以下のスラグ粒子が占める質量割合と、粉砕後のスラグ粒子のPb濃度(ppm)との積が15以下となる関係を満足する。
【選択図】図1
Description
また、特許文献2には、回収したスラグを再び加熱溶融し、塩基度(CaO/SiO2)が1.5以下となるように、またMgO濃度が12wt.%以下となるように、スラグの成分を調整することで、Pbの溶出を抑制する技術が開示されている。
一方、特許文献2の技術は、スラグの塩基度を1.5以下と小さくして、Pbの溶出を抑制するものである。つまり、スラグが水に接触した際に溶出液のpHを強アルカリ性にしなければ、Pbの溶出をある程度抑制することが可能となる。
加えて、一般に製鋼スラグは塩基度(CaO/SiO2)が1.5を上回る場合が多く、塩基度を1.5以下に調整するためにはスラグを再加熱し、加熱後にSiO2やAl2O3などを大量に加える必要があり、スラグの処理量が増大しやすくなる。それゆえ、特許文献2の技術を用いると、特許文献1と同様に製造コストが高騰しやすいという問題や資源を有効に活用するという当初の目的に相反するという問題が生じる可能性が高い。
即ち、本発明の路盤材用スラグは、Pbが0.1ppm以上含有された製鋼スラグを粉砕して得られる路盤材用スラグであって、前記製鋼スラグの塩基度が(上述の通り精錬特性を確保するため一般的に)1.5以上であり、前記路盤材用スラグは、粉砕後の全スラグ粒子に対して粒径が100μm以下のスラグ粒子が占める質量割合が0.5wt.%以上且つ3.5wt.%以下となるような粒度分布を有しており、前記100μm以下のスラグ粒子が占める質量割合(wt.%)と、粉砕後のスラグ粒子のPb濃度(ppm)との積が15以下となる関係を満足することを特徴とする。
一方、本発明の路盤材用スラグの製造方法は、Pbが0.1ppm以上含有された製鋼スラグを粉砕して路盤材用スラグを得るに際しては、前記製鋼スラグは塩基度が1.5以上であり、粒径が100μm以下のスラグ粒子が粉砕後の全スラグ粒子に対して占める質量割合が、0.5wt.%以上且つ3.5wt.%以下となり、且つ前記質量割合(wt.%)と粉砕後のスラグ粒子のPb濃度(ppm)との積が15以下となるように調整することを特徴とする。
図1は、製鋼スラグとして転炉スラグを用いた場合を例示しており、転炉2より払い出された製鋼スラグを粉砕して路盤材用スラグ1を製造する過程を示したものである。
図1に示すように、転炉2は耐火材などが内張りされた有底の容器であり、内部に溶鋼や溶銑を貯留できるようになっている。転炉2の上部には上方に向かって開口する炉口3が設けられており、この炉口3には炉内に装入された溶銑へ酸素を吹き込む上吹ランス6が挿入可能となっている。また、炉口3からは、スラグの生成を促進する造滓剤が投入可能となっている。さらに、転炉2の炉壁には、炉体の傾動により精錬後の溶鋼を出湯できるように出湯口4が形成されている。
ところで、上述した転炉2での精錬工程で発生するスラグ(路盤材用スラグ1の元となる製鋼スラグ)には、原料のスクラップに不可避的に含有されているPbに起因して、PbOなどの酸化物やPbSなどの硫化物の形でPbがトータルで0.1ppm(mg/kg)以上含有されることがある。このスクラップに起因するPbは、その大半が精錬時ダ
ストとして揮発・回収されるため、製鋼スラグをそのまま路盤材用スラグ1として用いても、安全上問題となることはない。しかし、路盤材用スラグ1から溶出されるPb溶出量はできる限り低い方が良いので、本発明では以下の手段を講じてPb溶出量を土壌環境基準内にさらに確実に抑えるようにしている。
すなわち、製鋼スラグからのPb溶出挙動に及ぼす粒径・Pb濃度の影響を明らかにするために、製鋼スラグを2mm以下に粉砕し、100μm以下と100μm〜2mmの粒径で分級し、これら粒径の異なる製鋼スラグのPb含有量を測定するという実験を行った。加えて、粒径の異なるスラグの配合比を変えて環告46号に従った溶出試験を行うという実験をも行った。これらの実験の結果、製鋼スラグからのPb溶出量は、上述したようにスラグ粒径分布だけではなく、併せてPb濃度も考慮する必要があることが知見された。
図1に示すように、製鋼スラグは、上述した転炉2から排滓されたものである。この製鋼スラグは、スラグヤード5と呼ばれる貯蔵場所に貯蔵されており、スラグヤード5に山積みで貯蔵されている。
これら製鋼スラグは、排滓後であってスラグヤード5に貯蔵されている時点では、大きな固まりとなっていることが多く、そのままでは路盤材に用いることができない。それゆえ、原料スラグの粉砕を行う。
また、製鋼スラグは膨張源となるf−CaO(遊離性石灰又は可溶性石灰)を含有するため、膨張抑制(水和促進)処理を行うのが良い。この膨張抑制方法は、f−CaOをCa(OH)2やCaCO3に変化させることができればどのような方法を用いてもよく、蒸気エージング、大気エージング、加圧蒸気エージングなどの公知な方法を用いればよい。
すなわち、微粒分を除去(100μm以下の粒度を低減)する方法としては、スラグに大量の水を散水・静置し、微粒分を沈降除去する方法や、篩によって物理的に微粒分を除去してもよい。勿論、これらの方法以外にも、種々の粒度で一次分級したスラグを再配合し、本発明の粒度分布を満足するようにしても良いが、生産性・製造コストを考慮して適宜手法を選択してもよい。
(条件1)
路盤材用スラグ1のPb含有量が0.1ppm以上である。
(条件2)
粉砕後の全スラグ粒子に対して粒径が100μm以下のスラグ粒子が占める質量割合が、0.5wt.%以上、且つ、3.5wt.%以下となる。
(条件3)
条件2の質量割合と、粒径が100μm以下のスラグ粒子のPb濃度との積が15以下となる。
まず、条件1を満たす原料スラグの場合、スラグ粒子自体に含まれるPbの含有量が高いので、このスラグを路盤材用スラグ1として用いると、Pbの溶け出しが懸念される。それゆえ、条件1に該当する場合は、条件2や条件3を設定してPbの溶出をより確実に抑制する。
一方、条件2は、路盤材用スラグ1の中でも、100μmという微細な篩さえも通過するような微細なスラグ粒子(上述した粒子C)の量が、0.5wt.%以上、且つ、3.5wt.%以下に抑えられていることを意味している。
つまり、条件2で説明したように全スラグ粒子に対する粒径が100μm以下のスラグ粒子の質量割合(wt.%)と、粒径が100μm以下のスラグ粒子のPb濃度(ppm)との積が15以下、より好ましくは6以下となるようにすれば、路盤材用スラグ1の粒径が大きくなるだけでなく、路盤材用スラグ1に含まれるPbの濃度も小さくなり、Pbの溶出量をさらに抑制することが可能になる。
特に、本願出願人が従来から実施している路盤材用スラグ1の製造方法であっても、路盤材用スラグ1から溶出されるPb溶出量は十分に土壌環境基準である0.01mg/Lを満足している。しかし、本発明の路盤材用スラグ1であれば、Pb溶出量が0.005mg/Lという更に厳しい基準を満足できるようになり、土壌環境基準をさらに確実に遵守することが可能となる。
ていた。
表1は、粒度分布やPb濃度がそれぞれ異なる路盤材用スラグ1について、各粒度の質量割合(wt.%)、各粒度のスラグ粒子のPb濃度(ppm)、路盤材用スラグ1としてのPb含有量(ppm)、及び路盤材用スラグ1から溶出するPb溶出量(mg/L)の分析結果をまとめたものである。
子(粒径が100μm〜2mmの粒子)が、全原料スラグ粒子に対して示す質量割合を示したものである。さらに、「<100μm」は、目開きが100μmの2次分級の篩も通過したスラグ粒子(粒径が100μm以下の粒子)が、全原料スラグ粒子に対して示す質量割合を示したものである。
「比較例1〜比較例6」
比較例1〜比較例6は、Pb含有量はいずれも0.1ppm以上となっており、上述した条件1を満足する。また、「<100μm」の粒度分布も2.9〜3.4wt.%となっており、条件2も満足する。しかしながら、「<100μm」の質量割合(wt.%)と、「<100μm」のPb濃度(ppm)との積は、15.1〜19.5と15を上回っており、条件3を満足していない。
「比較例7〜比較例13」
比較例7〜比較例13は、Pb含有量はいずれも0.1ppm以上となっており、上述した条件1を満足する。しかし、「<100μm」の粒度分布は3.6〜8.8wt.%となっており、条件2は満足しない。また、「<100μm」の質量割合(wt.%)と、「<100μm」のPb濃度(ppm)との積も、24.3〜37.3と15を上回っており、条件3も満足していない。
「実施例1〜実施例12」
上述した比較例1〜比較例13に対して、実施例1〜実施例12(表1においてグレーの網掛けで示される範囲に存在するデータ)は、条件1〜条件3を全て満足している。また、実施例1〜実施例12のPb溶出量は、0.005(mg/L)以下となっておりPb溶出量の許容上限値0.005(mg/L)を下回っている。このことから、条件1〜条件3をすべて満足する実施例1〜実施例12ではPb溶出量を0.005mg/L以下(環境基準内)に確実に抑えることが可能となると判断される。
図2において、黒丸は、実施例1〜12の結果であり、白丸は、比較例1〜13の結果である。図2からも明らかなように、本願発明に係る路盤材用スラグ1、すなわち、上記した条件1を満たし、条件2に規定する粒度分布を満足する粒度分布に調整され、条件3を満たすように組成が調整されたスラグであれば、Pb溶出量を土壌環境基準内に確実に抑えることができる。
通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
2 転炉
3 炉口
4 出湯口
5 スラグヤード
6 上吹ランス
Claims (3)
- Pbが0.1ppm以上含有された製鋼スラグを粉砕して得られる路盤材用スラグであって、
前記製鋼スラグの塩基度が1.5以上であり、
前記路盤材用スラグは、粉砕後の全スラグ粒子に対して粒径が100μm以下のスラグ粒子が占める質量割合が0.5wt.%以上且つ3.5wt.%以下となるような粒度分布を有しており、
前記100μm以下のスラグ粒子が占める質量割合(wt.%)と、粉砕後のスラグ粒子のPb濃度(ppm)との積が15以下となる関係を満足することを特徴とする路盤材用スラグ。 - 前記路盤材用スラグは、前記100μm以下のスラグ粒子が占める質量割合と、粉砕後のスラグ粒子のPb濃度との積が、6以下となる粒度分布を有していることを特徴とする請求項1に記載の路盤材用スラグ。
- Pbが0.1ppm以上含有された製鋼スラグを粉砕して路盤材用スラグを得るに際しては、
前記製鋼スラグは塩基度が1.5以上であり、
粒径が100μm以下のスラグ粒子が粉砕後の全スラグ粒子に対して占める質量割合が、0.5wt.%以上且つ3.5wt.%以下となり、且つ前記質量割合(wt.%)と粉砕後のスラグ粒子のPb濃度(ppm)との積が15以下となるように調整することを特徴とする路盤材用スラグの製造方法。
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