JP2016209847A - ふっ素の溶出抑制方法、土木・港湾用材料の製造方法、土中埋設材料の製造方法、土木・港湾用材料、及び土中埋設材料 - Google Patents

Abstract

【課題】 カルシウムアルミネートの内、溶出抑制効果が低いものを用いて、鉄鋼副産物からふっ素が溶出することを確実且つ効果的に抑制する。【解決手段】本発明のふっ素の溶出抑制方法は、溶出抑制剤としてＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３とＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３とＣａＯ・６Ａｌ２Ｏ３とのうち、少なくとも１つ以上含むものを用意しておき、溶出抑制補助剤として、カルシウムを含有するものを用意して、ふっ素を含有する鉄鋼副産物に対して、溶出抑制剤のＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３とＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３とＣａＯ・６Ａｌ２Ｏ３との合計が溶出抑制剤と溶出抑制補助剤と鉄鋼副産物との混合物の混合後の総重量に対して０．５重量％〜３０重量％未満となるように混合すると共に、混合物の混合後の総重量に対するカルシウムを含有する溶出抑制補助剤の配合率を０．５重量％以上となるように混合することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄鋼副産物からふっ素が溶出することを抑制する溶出抑制技術、この技術を用いた土木・港湾用材料や土中埋設材料の製造技術に関するものである。

近年、廃棄物を低減するためや天然資源の枯渇等の問題から、鉄鋼副産物、つまり製鋼などで生成されたスラグを土木資材や路盤材等に利用することが注目されている。スラグを土工用、路盤材などとして利用するためには、環境庁告示４６号（以下、環告４６号）に定められた土壌環境基準を満足する必要があり、同基準ではふっ素の溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下とすることが定められている。それゆえ、ふっ素を含むスラグを路盤材などに用いる場合には、ふっ素の溶出を抑制する必要がある。

このようなふっ素の溶出抑制には、カルシウムアルミネートを含む溶出抑制剤が有効であることが知られている。カルシウムアルミネートは、水との反応でカルシウムアルミネート水和相を生成し、水和相の陰イオンとふっ素イオンなどの陰イオンとが置換することで、これらのイオンを溶出しないように、水和相内に取り込んで固定する機能（ふっ素の固定化機能）を有している。例えば、特許文献１〜特許文献５などでも、ふっ素イオンと反応してCaAl₂(OH)_8-xF_xなどの化合物を生成することでふっ素を固定化すると記載されている。

特開２０００−２２５３８３号公報 特開平１１−１４８５６９号公報 特開２００７−６１８１６号公報 特開２００７−９１５９０号公報 特開２００１−３１６１４３号公報

上述した特許文献１〜特許文献５の溶出抑制技術は、いずれもカルシウムアルミネートを含む溶出抑制剤を用いてふっ素の溶出を抑制するものとなっている。
カルシウムアルミネートは、カルシウムとアルミニウムの酸化物からなる化合物の総称であり、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、５ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３などの複数種の化合物のいずれかを含むか、これらの混合物を含むものとなっている。そして、これらの化合物の中でも、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３や１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３などはふっ素の溶出抑制効果が高く、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３やＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３などは溶出抑制効果が低いため、カルシウムアルミネートとしてどの化合物を用いるかがふっ素の溶出を抑制する上では重要となる。

そのため、特許文献１〜特許文献５の方法で、環告４６号に規定される土壌環境基準を遵守しようとすれば、溶出抑制効果の低いＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３やＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３などを用いる場合は、水の存在下で加温するなど、処理工程を複雑にしたり、ハンドリング性の低下を招いたりするので、好ましいものとは言えない。
そのため、このような溶出抑制効果の低いカルシウムアルミネートを用いる場合には、処理方法によってはふっ素の溶出を確実に抑制することができない場合も十分に考えられる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、溶出抑制効果の低い化合物を主体とするカルシウムアルミネートを溶出抑制剤として用いる場合であっても、鉄鋼副産物からふっ素が溶出することを少量の溶出抑制剤で確実且つ効果的に抑制することができ、ハンドリング性に優れかつプロセスコストを低く抑えることも可能となるふっ素の溶出抑制方法、土木・港湾用材料の製造方法、土中埋設材料の製造方法、土木・港湾用材料、及び土中埋設材料を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のふっ素の溶出抑制方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のふっ素の溶出抑制方法は、溶出抑制剤としてＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３とＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３とＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３とのうち、少なくとも１つ以上含むものを用意しておき、溶出抑制補助剤として、カルシウムを含有するものを用意して、ふっ素を含有する鉄鋼副産物に対して、前記溶出抑制剤のＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３とＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３とＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３との合計が前記溶出抑制剤と前記溶出抑制補助剤と前記鉄鋼副産物との混合物の混合後の総重量に対して０．５重量％〜３０重量％未満となるように混合すると共に、前記混合物の混合後の総重量に対するカルシウムを含有する溶出抑制補助剤の配合率を０．５重量％以上となるように混合することを特徴とする。

好ましくは、前記溶出抑制補助剤は、ＣａＯとＣａ(ＯＨ)_２とカルシウムシリケートとのうち、少なくとも１つ以上を含有するとよい。
好ましくは、前記混合後の総重量に対するＣａＯの配合率をＲ_１、Ｃａ(ＯＨ)_２の配合率をＲ_２、カルシウムシリケートの配合率をＲ_３とした場合に、式（１）で示される関係が成立するように、前記溶出抑制補助剤を鉄鋼副産物に混合するとよい。

また、本発明の土木・港湾用材料の製造方法は、水中または土中で使用される土木・港湾用材料を製造するに際しては、上述の溶出抑制方法を用いて、前記ふっ素の溶出が抑制された前記鉄鋼副産物を製造し、前記製造された鉄鋼副産物の一部又は全部を土木・港湾用材料とすることを特徴とする。
さらに、本発明の土木・港湾用材料は、水中または土中で使用される土木・港湾用材料であって、上述の溶出抑制方法を用いて、前記ふっ素の溶出が抑制された鉄鋼副産物を含むことを特徴とする。

さらに、本発明の土中埋設材料の製造方法は、水中または土中で使用される土中埋設材料を製造するに際して、上述した溶出抑制方法を用いて、前記ふっ素の溶出が抑制された前記鉄鋼副産物を製造し、前記製造された鉄鋼副産物の一部又は全部を土中埋設材料とすることを特徴とする。
さらに、本発明の土中埋設材料は、水中または土中で使用される土木用材料であって、上述した溶出抑制方法を用いて、前記ふっ素の溶出が抑制された鉄鋼副産物を含むことを特徴とする。

本発明のふっ素の溶出抑制方法、土木・港湾用材料の製造方法、土中埋設材料の製造方法、土木・港湾用材料、および土中埋設材料によれば、溶出抑制効果の低い化合物を主体とするカルシウムアルミネートを溶出抑制剤として用いる場合であっても、鉄鋼副産物からふっ素が溶出することを少量の溶出抑制剤で確実且つ効果的に抑制することができ、ハンドリング性に優れかつプロセスコストを低く抑えることも可能となる。

本実施形態にかかるふっ素の溶出抑制方法の手順を示した模式図である。 溶出抑制剤Ｂ（カルシウムアルミネート）の配合率に対するふっ素の溶出量の変化を、溶出抑制補助剤の有無で比較して示したグラフである。 溶出抑制剤Ｃ（ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３）の配合率に対するふっ素の溶出量の変化を、溶出抑制補助剤の有無で比較して示したグラフである。 溶出抑制剤Ｄ（ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３）の配合率に対するふっ素の溶出量の変化を、溶出抑制補助剤の有無で比較して示したグラフである。 溶出抑制剤Ｅ（ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３）の配合率に対するふっ素の溶出量の変化を、溶出抑制補助剤の有無で比較して示したグラフである。

以下、本発明のふっ素の溶出抑制方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、本実施形態のふっ素の溶出抑制方法について、その手順を模式的に示したものである。
図１に示すように、本実施形態のふっ素の溶出抑制方法は、ふっ素を含有する鉄鋼副産物１に対して、ふっ素の溶出抑制効果を有するカルシウムアルミネートを含有する溶出抑制剤２と、カルシウムアルミネートの溶出抑制効果を向上させるカルシウムイオンを含有する溶出抑制補助剤３と、を混合（配合）することで、鉄鋼副産物１からのふっ素の溶出を抑制するものとなっている。このふっ素の溶出抑制効果を有するカルシウムアルミネートは、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３のうちの少なくとも１種類以上含むものであり、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３及びＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３の合計が混合後の総重量に対して０．５重量％〜３０重量％未満となるように鉄鋼副産物１に溶出抑制補助剤３が混合されている。

まず、本発明の溶出抑制方法に用いられる鉄鋼副産物１及び溶出抑制剤２について説明する。
鉄鋼副産物１は電気炉などから排滓されるスラグを含んでおり、このスラグ中にはふっ素が含まれていることがある。その場合、そのままではスラグのリサイクルが困難になるため、本発明の溶出抑制方法を用いて、ふっ素の溶出を抑制し、路盤材などの材料として安全に使用できるようにしている。

溶出抑制剤２は、上述した鉄鋼副産物１からふっ素が溶出することを抑制する作用を有するものであり、本実施形態ではカルシウムアルミネートを含有するものとなっている。
このカルシウムアルミネートは、カルシウムとアルミニウムの酸化物からなる化合物の総称であり、一般にはＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、５ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３などの化合物のいずれかを含むものである。なお、本発明のふっ素の溶出抑制方法で用いるカルシウムアルミネートは、上述した化合物の中でも、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３のうち、少なくとも１種類以上含むものとなっている。

これらのカルシウムアルミネートは、二次精錬スラグなどで生成されるものも用いることができる。
ところで、上述したＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３のうち、少なくとも１種類以上のカルシウムアルミネートのみで、環告４６号に規定される土壌環境基準（ふっ素：０．８mg/l以下）を遵守しようとすれば、カルシウムアルミネートを大量に用いる必要があり、作業工程が概して複雑になり、ハンドリング性も悪くなりやすい。

具体的には、溶出抑制補助剤を用いない従来のやり方では、ふっ素の溶出抑制効果が低いＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３などの化合物を、混合後の総重量に対して合計で０．５重量％〜３０重量％未満（内数）と多量に混合した場合には、溶出抑制効果が高い３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３や５ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３などの相対量が減って、ふっ素の溶出が多いスラグや粒径が２５０μｍ以上のスラグを含む鉄鋼副産物１からふっ素が溶出することが十分に抑制できない場合があった。

そこで、本発明のふっ素の溶出抑制方法では、以降に示すような溶出抑制補助剤３を用いて、溶出抑制剤２（カルシウムアルミネート）の溶出抑制効果を高めることにより、溶出抑制剤２（カルシウムアルミネート）が少量であっても、またふっ素の溶出抑制効果が低いＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３などを用いていても、ふっ素の溶出抑制を確実し、ふっ素の溶出を環告４６号に規定される基準値以下に抑制可能なものとなっている。

なお、上述した溶出抑制剤２の配合率は、混合後の総重量に対して、０．５重量％以上混合されるのが良い。溶出抑制剤２を上述した配合率以上混合すれば、後述する溶出抑制補助剤３により溶出抑制剤２の溶出抑制効果を促進させることで、ふっ素の溶出量を基準値以下に抑制することが十分に可能となるからである。
上述した溶出抑制補助剤３は、溶出抑制剤２に含まれるカルシウムアルミネートの溶出抑制効果（ふっ素に対する溶出抑制効果）を向上させるものであり、溶出抑制効果を有するＣａ^２＋イオンを供給可能な化合物が用いられている。

すなわち、本発明の発明者らは、溶出液中のＣａ^２＋イオンの濃度を高くすることで、カルシウムアルミネート水和相の生成量が増加することや、カルシウムアルミネート水和相の中でもイオン固定化能の高い水和相が生成することを知見し、ふっ素や六価クロムの抑制効果が向上することを見出して、本発明を完成させている。
具体的には、溶出抑制補助剤３には、例えばＣａＯ、Ｃａ(ＯＨ)_２、カルシウムシリケートなどの化合物を用いることができ、これらのうち少なくとも１つ以上の化合物を含有するのが好ましい。

なお、溶出抑制補助剤３に用いられるカルシウムシリケートは、カルシウムとシリコンの酸化物からなる化合物の総称であり、例えば３ＣａＯ・ＳｉＯ_２、２ＣａＯ・ＳｉＯ_２、ＣａＯ・ＳｉＯ_２、３ＣａＯ・２ＳｉＯ_２などの化合物を含むものである。
上述したＣａＯ、Ｃａ(ＯＨ)_２、またはカルシウムシリケートは、精錬工程の副産物である転炉スラグなどに含まれるため安価に入手でき、転炉スラグなども用いることができる。そのため、溶出抑制処理にかかるプロセスコスト（材料コスト）を低減することが可能となる。

ところで、上述した溶出抑制補助剤３を溶出抑制剤２と一緒に鉄鋼副産物１に混合する際には、鉄鋼副産物１に対する溶出抑制剤２及び溶出抑制補助剤３の混合率（配合率）が重要となる。
つまり、本発明のふっ素の溶出抑制方法では、混合後の総重量に対して０．５重量％（内数）以上となるように、溶出抑制補助剤３を鉄鋼副産物１に混合するものとなっている。より具体的には、この溶出抑制補助剤３の配合率は、混合後の総重量に対するＣａＯの配合率をＲ_１(重量％)、Ｃａ(ＯＨ)_２の配合率をＲ_２(重量％)、カルシウムシリケートの配合率をＲ_３(重量％)とした場合に、式（１）で示される関係（内数での関係式）が成立するようなものとなっている。

ここで、式（１）における「０．７５」及び「０．２」という数値は、化合物ごとのＣａ^２＋イオンの供給能力、言い換えればＣａ^２＋イオンの溶出のしやすさに対応した係数である。つまり、Ｃａ^２＋イオンを溶出しやすいＣａＯの係数を「１．０」とした場合に、ＣａＯよりＣａ^２＋イオンを溶出しにくいＣａ(ＯＨ)_２の係数は「０．７５」となり、ＣａＯやＣａ(ＯＨ)_２よりさらにＣａ^２＋イオンを溶出しにくいカルシウムシリケートの係数を「０．２」となる。このようにして式（１）では、溶出抑制補助剤３からＣａ^２＋イオンの溶出しやすさを、係数を用いて考慮することにより、溶出抑制剤２に対する溶出抑制補助剤３の影響を評価できるようにしている。

このようにカルシウムアルミネートが混合後の総重量に対して０．５重量％以上含まれるように溶出抑制剤２を鉄鋼副産物１に混合した上で、上述した式（１）の関係が成立するように溶出抑制剤２及び溶出抑制補助剤３を鉄鋼副産物１に混合すれば、鉄鋼副産物１から溶出されるふっ素の溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下にすることができ、環告４６号に定められた土壌環境基準の規定を満足することが可能となる。

なお、上述した式（１）の説明では、溶出抑制剤２や溶出抑制補助剤３を最低限でどの程度混合しなければならないか、言い換えれば溶出抑制剤２や溶出抑制補助剤３の配合率の下限について説明したが、処理コストを抑える観点からすると、溶出抑制剤２や溶出抑制補助剤３の配合率の上限は３０重量％未満、好ましくは２５重量％以下、さらに好ましくは２０重量％以下、最も好ましくは１５重量％以下とされるのが良い。

上述した溶出抑制方法で処理された鉄鋼副産物１を用いて製造される土木・港湾用材料や土中埋設材料は、環告４６号に規定される環境基準を確実に遵守可能となる。そのため、土中や水中で用いても有害なふっ素や六価クロムが高濃度で溶出することがない土木・港湾用材料や土中埋設材料を得ることが可能となる。
また、水中または土中で使用される港湾用土木材料または土中埋設材料を製造する際に、上述した溶出抑制方法を用いてふっ素の溶出が抑制された鉄鋼副産物１の一部又は全部を用いて土木・港湾用材料（土木用材料または港湾用材料）や土中埋設材料を製造することで、環告４６号に規定される環境基準を確実に遵守可能な土木・港湾用材料や土中埋設材料を安定して供給することが可能となる。なお、ここで言う土木・港湾用材料は、例えば陸上または港湾のいずれか一方、あるいは両方で用いられる土木材料であり、土中埋設材料は、例えば土中埋設材として用いられる土木材料である。

上述した溶出抑制剤２及び溶出抑制補助剤３は、上述した配合率で鉄鋼副産物１に対して混合される。この溶出抑制剤２及び溶出抑制補助剤３の混合は、鉄鋼副産物１が冷却などによって低温となってから行われる、言い換えれば冷間混合で行われるのが好ましい。また、溶出抑制剤に存在するカルシウムアルミネート、溶出抑制補助剤に存在するＣａＯやカルシウムシリケートが減少しない範囲での混合であれば、どのような混合方法を用いてもよい。

このような混合により溶出抑制剤２及び溶出抑制補助剤３を鉄鋼副産物１に混合すれば、溶出抑制補助剤３から供給されるＣａ^２＋イオンが、溶出抑制剤２に含まれるカルシウムアルミネートの溶出抑制効果（カルシウムアルミネートによるふっ素の固定化作用）を高めるので、鉄鋼副産物１にふっ素が含まれていても、これらの溶出を確実に抑制することが可能となる。

また、溶出抑制補助剤３により溶出抑制剤２に含まれるカルシウムアルミネートの溶出抑制効果を高めれば、溶出抑制に必要な溶出抑制剤２の量が少なくて済み、溶出抑制の処理のハンドリング性を高めることも可能となり、溶出抑制処理のプロセスが簡便となって溶出抑制処理のプロセスコストを下げることも可能となる。

次に、実施例及び比較例を用いて、本発明のふっ素の溶出抑制方法の作用効果を詳しく説明する。
実施例及び比較例は、鉄鋼副産物１の試料に、さまざまな配合率（混合率）で溶出抑制剤２と溶出抑制補助剤３とを添加して、ふっ素の溶出量を実際に分析して、溶出抑制効果を確認したものとなっている。

実施例及び比較例に用いられる鉄鋼副産物１の試料、溶出抑制剤２、および溶出抑制補助剤３は、表１〜表４に示すようなものである。なお、表１に示される電気炉酸化スラグは、ふっ素の含有量および溶出量を意図的に増やすためにＣａＦ_２を加えたものである。

上述した表１の「Ａ」に示す鉄鋼副産物１に、表２の「Ｂ」または表３の「Ｃ」〜「Ｅ」に示す溶出抑制剤２を混合後の総重量に対して０重量％〜３０重量％の配合率となるように加えると共に、表３の「Ｆ」〜「Ｈ」に示す溶出抑制補助剤３を混合後の総重量に対して０重量％〜２．５重量％の配合率となるように混合したものを、実施例及び比較例とした。これらの実施例及び比較例の試料は、溶出抑制剤２及び溶出抑制補助剤３を混合した後、環告４６号に準拠して、２ｍｍの目のふるいを通過させた後、各試料を水に溶出させ、溶出液中に溶出したふっ素の溶出量を機器分析により測定した。

なお、ふっ素の溶出量はＪＩＳ Ｋ０１０２の３４．１に規定される「ランタンアリザリンコンプレキソン吸光光度法」に準拠して分析を行った。
これらの機器分析の結果を表５〜表７に示す。

表５は、表２の「Ｂ」に示す溶出抑制剤（上述したＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３を含有する物質）を溶出抑制剤２として用いた実施例および比較例に対して、ふっ素の溶出量の計測結果を示したものである。また、図２は、溶出抑制剤Ｂの配合率に対するふっ素の溶出量（Ｆ溶出量）の変化を、溶出抑制補助剤３の有無で比較して示したものである。

図２に示すように、溶出抑制剤Ｂの配合率を高くすると、ふっ素の溶出量は徐々に低下していく傾向を示す。ここで、溶出抑制補助剤３が添加されていない比較例１〜比較例６（図２中の点線）を見ると、溶出抑制剤Ｂの配合率が増加するにつれてふっ素の溶出量は低下する傾向がある。ただ、この比較例におけるふっ素の溶出量の低下は実施例（図２中の実線）に比べると大きなものではない。例えば、溶出抑制剤２の配合率が１重量％以上の場合でも、比較例のふっ素の溶出量は２．３ｍｇ/Ｌ程度と高い値を示す。このようなふっ素の溶出量の変化傾向から、溶出抑制補助剤３が添加されていない状態では、カルシウムアルミネートを混合しても、十分にふっ素の溶出抑制が行われないことが分かる。

ところが、溶出抑制補助剤３としてＣａＯを０．５重量％混合した実施例２〜実施例４を見ると、比較例と同様に、溶出抑制剤２の配合率の増加に合わせてふっ素の溶出量が低下する傾向があることがわかる。ただ、実施例におけるふっ素の溶出量の低下は比較例に比べてはるかに大きい。具体的には、図２では溶出抑制剤２を配合率を０．５重量％程度まで上げるだけで、ふっ素の溶出量が０．２ｍｇ/Ｌ未満（検出限界）まで減少している。このことから、溶出抑制補助剤３を０．５重量％以上も混合すれば、溶出抑制剤２によるふっ素の溶出抑制効果が十分に促進され、溶出抑制剤２の配合率を０．５重量％も配合すればふっ素の溶出量を環告４６号に規定される０．８ｍｇ/Ｌ以下まで確実に低減することが可能になると判断される。

なお、上述した実施例２〜実施例４は溶出抑制補助剤３としてＣａＯを用いたものであったが、溶出抑制補助剤３にＣａ(ＯＨ)_２を用いたり、カルシウムシリケート（２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）を用いたりすると、カルシウムイオンの供給能が変化して溶出抑制補助剤３として必要な配合率も変化する。
例えば、ふっ素の溶出量を０．２ｍｇ/Ｌ未満まで低減可能な溶出抑制補助剤３の配合率を考える。まず、溶出抑制補助剤３にＣａ(ＯＨ)_２を用いた場合（表５における溶出抑制補助剤３に「Ｇ」を用いた場合）では、実施例１１と実施例１２との比較からわかるように、ふっ素の溶出量を０．２ｍｇ/Ｌ未満に低減するためには、溶出抑制補助剤３（Ｃａ(ＯＨ)_２）を配合率で０．７５重量％混合する必要がある。ところが、溶出抑制補助剤３にカルシウムシリケートを用いる（表５における溶出抑制補助剤３に「Ｈ」を用いる）と、実施例１３と実施例１４との比較から、溶出抑制補助剤３（カルシウムシリケート）の配合率を２．５重量％まで多くしなければ、ふっ素の溶出量を０．２ｍｇ/Ｌ未満に低減できない。つまり、Ｃａ(ＯＨ)_２を溶出抑制補助剤３に用いた場合は、ＣａＯを溶出抑制補助剤３に用いた場合よりも溶出抑制補助剤３の配合率を高くする必要があり、カルシウムシリケートを溶出抑制補助剤３に用いた場合は、ＣａＯを溶出抑制補助剤３に用いた場合より溶出抑制補助剤３の配合率をさらに高くする必要があると判断される。

そこで、本実施形態では、Ｃａ(ＯＨ)_２の配合率Ｒ_２（重量％）に「０．７５」という補正係数をかけたもの、あるいはカルシウムシリケートの配合率Ｒ_３（重量％）に「０．２」という補正係数をかけたものを、ＣａＯの配合率Ｒ_１（重量％）と等しくなるものとして、化合物による促進作用の差を補正している。つまり、ＣａＯの配合率をＲ_１（重量％）、Ｃａ(ＯＨ)_２の配合率をＲ_２（重量％）、カルシウムシリケートの配合率をＲ_３（重量％）とした場合に、それぞれの配合率に各補正係数をかけた値の和をとれば、ＣａＯの配合率に換算した各溶出抑制補助剤３の配合率の合計を計算することができる。

なお、上述した実施例２〜４の結果から、ふっ素の溶出量を０．２ｍｇ/Ｌ未満（検出限界）まで減少するのに必要な溶出抑制補助剤３の配合率は０．５重量％以上であると判断できるので、各溶出抑制補助剤３の配合率Ｒ_１（重量％）〜Ｒ_３（重量％）を用いると、以下のような式（１）が成立することは明らである。

なお、上述した式（１）の関係は、表５の実施例１６の結果からも実証される。
つまり、表４の実施例１６に示すように、Ｒ_１が０．３重量％、Ｒ_２が０．３重量％、Ｒ_３が０．１重量％の場合には、式（１）の左辺を計算すると０．５２７重量％となる。つまり、実施例１７はＣａＯの配合率に換算すると０．５重量％を超えることになり、上述した式（１）を満足したものとなる。なお、この実施例１６のふっ素の溶出量は、０．２ｍｇ/Ｌ未満（検出限界）となっており、環境基準を満足するような値を示している。このことから、式（１）の関係を満足すれば、ふっ素の溶出量を０．２ｍｇ/Ｌ未満（検出限界）まで確実に低減できると判断される。

以上のことから、混合後の総重量に対してカルシウムアルミネートが０．５重量％以上含まれるように溶出抑制剤２を鉄鋼副産物１に混合すると共に、式（１）の関係式を満足するように溶出抑制補助剤３を鉄鋼副産物１に混合することで、ふっ素の溶出量を環告４６号に規定される基準値以下まで確実に低減することが可能になると判断される。

表５は、表２の「Ｃ」に示すＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３（カルシウムアルミネートの一種）を溶出抑制剤２に用いた実施例及び比較例に対して、ふっ素の溶出量の計測結果を示したものである。また、図３は、溶出抑制剤Ｃの配合率に対するふっ素の溶出量（Ｆ溶出量）の変化を、溶出抑制補助剤３の有無で比較して示したものである。
この溶出抑制剤２にＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を用いた表６の場合にも、表５と同様にふっ素の溶出抑制効果が得られている。

すなわち、図３に示す実線（実施例１８、１９）と点線（比較例７〜比較例１２）との比較から、溶出抑制剤２にＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を混合後の総量に対して０．５重量％用いた場合にも、溶出抑制補助剤３としてＣａＯを０．５重量％以上混合すれば、溶出抑制剤２によるふっ素の溶出抑制効果が十分に促進され、ふっ素の溶出量を環告４６号に規定される０．８ｍｇ/Ｌ以下まで確実に低減可能となることがわかる。

また、実施例２０と実施例２１との比較、あるいは実施例２３と実施例２４との比較から、「０．７５」や「０．２」などの補正係数を用いてＣａ(ＯＨ)_２の配合率Ｒ_２(重量％)やカルシウムシリケートの配合率Ｒ_３(重量％)をＣａＯの配合率Ｒ_１(重量％)に換算できることがわかる。
なお、溶出抑制剤２にＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を用いた表６の場合でも、ふっ素の溶出抑制には溶出抑制補助剤３としてＣａＯを０．５重量％以上混合する必要があるので、式（１）の関係は表５のときと同様に成立する。

以上のことから、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３が混合後の総重量に対して０．５重量％以上含まれるように溶出抑制剤２を鉄鋼副産物１に混合すると共に、式（１）の関係式を満足するように溶出抑制補助剤３を鉄鋼副産物１に混合することで、ふっ素の溶出量を環告４６号に規定される基準値以下まで確実に低減することが可能になると判断される。

表７は、表３の「Ｄ」に示すＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３（カルシウムアルミネートの一種）を溶出抑制剤２として用いた実施例及び比較例に対して、ふっ素の溶出量の計測結果を示したものである。また、図４は、溶出抑制剤２の配合率に対するふっ素の溶出量（Ｆ溶出量）の変化を、溶出抑制補助剤３の有無で比較して示したものである。
この溶出抑制剤２にＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３を用いた表７の場合にも、表５や表６と同様なふっ素の溶出抑制効果が得られている。

すなわち、図４に示す実線（実施例２８、２９）と点線（比較例１３〜比較例１８）との比較から、溶出抑制剤２にＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３を、混合後の総量に対して０．３重量％用いた場合にも、溶出抑制補助剤３としてＣａＯを０．５重量％以上混合すれば、溶出抑制剤２によるふっ素の溶出抑制効果が十分に促進され、ふっ素の溶出量を環告４６号に規定される０．８ｍｇ/Ｌ以下まで確実に低減可能となることがわかる。

また、実施例３０と実施例３１との比較、あるいは実施例３３と実施例３４との比較から、「０．７５」や「０．２」などの補正係数を用いてＣａ(ＯＨ)_２の配合率Ｒ_２(重量％)やカルシウムシリケートの配合率Ｒ_３(重量％)をＣａＯの配合率Ｒ_１(重量％)に換算できることがわかる。
なお、溶出抑制剤２にＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３を用いた表７の場合では、ふっ素の溶出抑制には溶出抑制補助剤３としてＣａＯを０．５重量％以上混合する必要があるので、他の溶出抑制剤２と同様に上述した式（１）のような関係が成立する。

以上のことから、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３が溶出抑制剤２として混合後の総重量に対して０．５重量％以上含まれるように溶出抑制剤２を鉄鋼副産物１に混合すると共に、式（１）の関係式を満足するように溶出抑制補助剤３を鉄鋼副産物１に混合することで、ふっ素の溶出量を環告４６号に規定される基準値以下まで確実に低減することが可能になると判断される。

表８は、表３の「Ｅ」に示すＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３（カルシウムアルミネートの一種）を溶出抑制剤２として用いた実施例及び比較例に対して、ふっ素の溶出量の計測結果を示したものである。また、図５は、溶出抑制剤Ｅの配合率に対するふっ素の溶出量（Ｆ溶出量）の変化を、溶出抑制補助剤３の有無で比較して示したものである。
この溶出抑制剤２にＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３を用いた表８の場合にも、表５〜表７と同様なふっ素の溶出抑制効果が得られている。

すなわち、図５に示す実線（実施例３８、３９）と点線（比較例１９〜比較例２４）との比較から、溶出抑制剤２にＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３を、混合後の総量に対して０．５重量％用いた場合にも、溶出抑制補助剤３としてＣａＯを０．５重量％以上混合すれば、溶出抑制剤２によるふっ素の溶出抑制効果が十分に促進され、ふっ素の溶出量を環告４６号に規定される０．８ｍｇ/Ｌ以下まで確実に低減可能となることがわかる。

また、実施例４０と実施例４１との比較、あるいは実施例４３と実施例４４との比較から、「０．７５」や「０．２」などの補正係数を用いてＣａ(ＯＨ)_２の配合率Ｒ_２(重量％)やカルシウムシリケートの配合率Ｒ_３(重量％)をＣａＯの配合率Ｒ_１(重量％)に換算できることがわかる。
なお、溶出抑制剤２にＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３を用いた表８の場合でも、ふっ素の溶出抑制には溶出抑制補助剤３としてＣａＯを０．５重量％以上混合する必要があるので、他の溶出抑制剤２と同様に上述した式（１）のような関係が成立する。

以上のことから、ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３が溶出抑制剤２として混合後の総重量に対して０．５重量％以上含まれるように溶出抑制剤２を鉄鋼副産物１に混合すると共に、式（１）の関係式を満足するように溶出抑制補助剤３を鉄鋼副産物１に混合することで、ふっ素の溶出量を環告４６号に規定される基準値以下まで確実に低減することが可能になると判断される。

また、表５〜表８の結果から、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、及びＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３の合計が混合後の総重量に対して０．５重量％以上となった場合にも、ふっ素の溶出量を環告４６号に規定される基準値以下まで確実に低減することが可能になると判断される。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が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。

１ 鉄鋼副産物
２ 溶出抑制剤
３ 溶出抑制補助剤

Claims (7)

1. 溶出抑制剤としてＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３とＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３とＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３とのうち、少なくとも１つ以上含むものを用意しておき、溶出抑制補助剤として、カルシウムを含有するものを用意して、
   ふっ素を含有する鉄鋼副産物に対して、
   前記溶出抑制剤のＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３とＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３とＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３との合計が前記溶出抑制剤と前記溶出抑制補助剤と前記鉄鋼副産物との混合物の混合後の総重量に対して０．５重量％〜３０重量％未満となるように混合すると共に、
   前記混合物の混合後の総重量に対するカルシウムを含有する溶出抑制補助剤の配合率を０．５重量％以上となるように混合することを特徴とするふっ素の溶出抑制方法。
2. 前記溶出抑制補助剤は、
   ＣａＯとＣａ(ＯＨ)_２とカルシウムシリケートとのうち、少なくとも１つ以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のふっ素の溶出抑制方法。
3. 前記混合後の総重量に対するＣａＯの配合率をＲ_１、Ｃａ(ＯＨ)_２の配合率をＲ_２、カルシウムシリケートの配合率をＲ_３とした場合に、式（１）で示される関係が成立するように、前記溶出抑制補助剤を鉄鋼副産物に混合することを特徴とする請求項２に記載のふっ素の溶出抑制方法。
   
4. 水中または土中で使用される土木・港湾用材料を製造するに際しては、
   請求項１〜３のいずれかに記載の溶出抑制方法を用いて、前記ふっ素の溶出が抑制された前記鉄鋼副産物を製造し、前記製造された鉄鋼副産物の一部又は全部を土木・港湾用材料とすることを特徴とする土木・港湾用材料の製造方法。
5. 水中または土中で使用される土木・港湾用材料であって、
   請求項１〜３のいずれかに記載の溶出抑制方法を用いて、前記ふっ素の溶出が抑制された鉄鋼副産物を含むことを特徴とする土木・港湾用材料。
6. 水中または土中で使用される土中埋設材料を製造するに際しては、
   請求項１〜３のいずれかに記載の溶出抑制方法を用いて、前記ふっ素の溶出が抑制された前記鉄鋼副産物を製造し、前記製造された鉄鋼副産物の一部又は全部を土中埋設材料とすることを特徴とする土中埋設材料の製造方法。
7. 水中または土中で使用される土中埋設材料であって、
   請求項１〜３のいずれかに記載の溶出抑制方法を用いて、前記ふっ素の溶出が抑制された鉄鋼副産物を含むことを特徴とする土中埋設材料。