JP2022175823A - Method for producing blast furnace annealing slag, method for producing coarse aggregate for concrete, method for producing roadbed material, and blast furnace annealing slag - Google Patents

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Abstract

To reduce elution of selenium from slag after annealing by controlling annealing conditions of molten slag.SOLUTION: A method for producing blast furnace annealing slag has a deposition process in which molten blast furnace slag is discharged into a cooling yard 1 to form a slag deposit 2, and a sprinkling process in which water of 50 L or more per ton of slag is sprinkled on a surface of the slag deposit 2 formed in the deposition process.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、高炉徐冷スラグの製造方法、コンクリート用粗骨材の製造方法、道路用路盤材の製造方法及び高炉徐冷スラグに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing air-cooled blast furnace slag, a method for producing coarse aggregate for concrete, a method for producing roadbed material, and air-cooled blast furnace slag.

高炉にて生成されるスラグは、冷却条件によってガラス質の高炉水砕スラグと結晶質の高炉徐冷スラグに分けられる。このうち、高炉徐冷スラグは、溶融状態のスラグを冷却ヤードに流し、自然放冷と適度の散水により徐冷処理が行われる。その後、破砕・篩い分け処理が行われ、必要に応じてエージング処理をした後、道路用路盤材やコンクリート用粗骨材として使用される。 Slag produced in a blast furnace is classified into vitreous granulated blast furnace slag and crystalline air-cooled blast furnace slag depending on the cooling conditions. Of these, slow-cooled blast furnace slag is poured into a cooling yard in a molten state and slowly cooled by natural cooling and moderate water sprinkling. After that, it is crushed and sieved, and aged if necessary, and then used as a roadbed material or a coarse aggregate for concrete.

また近年では、高炉操業に使われる高品位原料の枯渇の影響もあり、品質の劣る劣質原料を使用せざるを得ない状況となっている。原料の成分によっては、高炉の操業にて生成されるスラグ中のセレン含有量が増加することとなり、このため、徐冷されたスラグからのセレンの溶出量も増えることもある。 In recent years, due to the depletion of high-grade raw materials used in blast furnace operations, we are forced to use low-quality raw materials. Depending on the components of the raw material, the selenium content in the slag produced during blast furnace operation increases, and therefore the amount of selenium eluted from the slow-cooled slag may also increase.

先に述べた通り、高炉徐冷スラグのその後の用途として、道路用路盤材やコンクリート用粗骨材としての用途が求められるものの、これらの用途として使用する場合には、日本工業規格「JIS K 0058-1 スラグ類の化学物質試験方法」や「環境庁告示第46号」によるセレンの溶出試験の基準値を満足する必要がある。 As mentioned above, as a subsequent use of the air-cooled blast furnace slag, it is required to be used as a roadbed material for roads and as a coarse aggregate for concrete. 0058-1 Chemical substance test method for slag” and “Environmental Agency Notification No. 46”.

ここで、高炉徐冷スラグからのセレンの溶出対策として、例えば特許文献1には鉄鋼スラグを水の存在下で酸性ガスと接触させることによりセレンの溶出を抑制する方法が開示されている。また、特許文献2には、湿式処理によりスラグからセレンを除去する方法が開示されている。 Here, as a countermeasure against the elution of selenium from slow-cooled blast furnace slag, for example, Patent Document 1 discloses a method of suppressing the elution of selenium by contacting iron and steel slag with an acid gas in the presence of water. Further, Patent Document 2 discloses a method for removing selenium from slag by wet processing.

特開2013-234111号公報JP 2013-234111 A 特開2019-162610号公報JP 2019-162610 A

しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示された技術は、冷却された徐冷スラグを対象として処理を施す方法であり、スラグ処理工程が増えてしまうという課題があった。 However, the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are methods of treating the cooled, slowly cooled slag as a target, and there is a problem that the number of slag treatment steps increases.

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたもので、溶融スラグの徐冷条件を制御することにより、徐冷後のスラグの処理工程の増加を抑制しながら、徐冷後のスラグからのセレンの溶出量の低減を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by controlling the slow cooling conditions of the molten slag, while suppressing an increase in the processing steps of the slag after slow cooling, selenium is released from the slag after slow cooling. The purpose is to reduce the amount of elution.

上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下のとおりである。
[1]溶融状態の高炉スラグを冷却ヤードへ流出させてスラグ堆積物を形成させる堆積工程と、前記堆積工程で形成された前記スラグ堆積物の表面に、スラグ1トンあたり50L以上の水を散水する散水工程と、を有する高炉徐冷スラグの製造方法。
[2]前記散水工程の散水を停止した後、前記スラグ堆積物の表面が乾燥するまで放置する乾燥工程を更に有する[1]に記載の高炉徐冷スラグの製造方法。
[3]前記乾燥工程の後に更に前記堆積工程、前記散水工程を行い、前記乾燥工程、前記堆積工程、前記散水工程を1サイクルとして、前記サイクルを1回以上繰り返し、層状のスラグ堆積物を形成する[2]に記載の高炉徐冷スラグの製造方法。
[4][1]~[3]のいずれか1つに記載の高炉徐冷スラグの製造方法により製造した高炉徐冷スラグを破砕し篩い分けするコンクリート用粗骨材の製造方法。
[5][1]~[3]のいずれか1つに記載の高炉徐冷スラグの製造方法により製造した高炉徐冷スラグを破砕処理し、更にエージング処理をすることにより製造する道路用路盤材の製造方法。
[6]空隙面積が4.5%以下である高炉徐冷スラグ。
The gist and configuration of the present invention for solving the above problems are as follows.
[1] A deposition step of flowing molten blast furnace slag into a cooling yard to form slag deposits, and sprinkling 50 L or more of water per ton of slag on the surface of the slag deposits formed in the deposition step. and a method for producing air-cooled blast furnace slag.
[2] The method for producing air-cooled blast furnace slag according to [1], further comprising a drying step in which the surface of the slag deposit is left to dry after watering in the watering step is stopped.
[3] After the drying step, the deposition step and the watering step are further performed, and the drying step, the deposition step, and the watering step are regarded as one cycle, and the cycle is repeated one or more times to form a layered slag deposit. The method for producing slow-cooled blast furnace slag according to [2].
[4] A method for producing coarse aggregate for concrete, comprising crushing and sieving air-cooled blast furnace slag produced by the method for producing air-cooled blast furnace slag according to any one of [1] to [3].
[5] Roadbed material for roads manufactured by crushing and aging blast furnace slow-cooled slag produced by the method for producing slow-cooled blast furnace slag according to any one of [1] to [3]. manufacturing method.
[6] Air-cooled blast furnace slag having a void area of 4.5% or less.

本発明に係る高炉徐冷スラグの製造方法を用いることで、溶融状態の高炉スラグの徐冷条件が最適化され、徐冷スラグからのセレンの溶出量の低減及び徐冷スラグのその後の処理工程の増加を抑制できる。その結果、道路用路盤材やコンクリート用粗骨材として使用することができる。また、吸水率が低い高品質な骨材が得られるという効果も奏する。 By using the method for producing slow-cooled blast furnace slag according to the present invention, the slow-cooling conditions for the molten blast-furnace slag are optimized, the amount of selenium eluted from the slow-cooled slag is reduced, and the subsequent treatment steps of the slow-cooled slag. increase can be suppressed. As a result, it can be used as a roadbed material and a coarse aggregate for concrete. In addition, there is also the effect that a high-quality aggregate with a low water absorption can be obtained.

スラグの空隙面積とセレン溶出量との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the void area of slag and the selenium elution amount. スラグ内部に発生する空隙の状態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the state of voids generated inside the slag. 冷却ヤードにおけるスラグ堆積物の徐冷方法を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a slow cooling method for slag deposits in a cooling yard. 空冷時間と空隙面積との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between air cooling time and void area. 画像解析を用いた発明例と比較例との比較結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the comparison result of an invention example and a comparative example using image analysis.

本発明者らは、溶融状態の高炉スラグの徐冷条件が、徐冷後の高炉スラグからのセレンの溶出に影響することを見出して本発明を完成させた。以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明する。 The present inventors have completed the present invention based on the finding that the slow cooling conditions for molten blast furnace slag affect the elution of selenium from the slow cooled blast furnace slag. Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention.

図1は、スラグの空隙面積とセレン溶出量との関係を示すグラフである。図1の横軸は、スラグの空隙面積(%)である。スラグの空隙面積(%)とは所定のスラグの断面積内に存在する面積(空隙面積/スラグ面積×100)をいう。この空隙面積の画像上の具体例は後述の実施例にて説明する。図1の縦軸は、セレンの溶出量(mg/L)であり、環境庁告示46号法に準じて測定される溶出量である。図1に示すように、スラグの空隙面積が小さいほど、スラグからのセレンの溶出量が少なくなる。 FIG. 1 is a graph showing the relationship between the void area of slag and the selenium elution amount. The horizontal axis of FIG. 1 is the slag void area (%). The slag void area (%) refers to the area existing within a given slag cross-sectional area (void area/slag area×100). A specific example of the void area on the image will be described later in Examples. The vertical axis in FIG. 1 represents the elution amount (mg/L) of selenium, which is the elution amount measured according to the method of Notification No. 46 of the Environment Agency. As shown in FIG. 1, the smaller the void area of the slag, the smaller the amount of selenium eluted from the slag.

スラグ内における空隙は硫黄系ガスの発生により形成される。スラグの状態が液相と固相との混合状態ではスラグの見かけ粘度が高いため、内部にて発生したガスが外部に抜けにくく、徐冷後は、空隙として存在することとなる。したがって、スラグ内の空隙を小さくするには、液相と固相との混合状態が維持される温度域を速く徐冷すること、すなわち液相と固相との混合状態の温度域で硫黄系ガスの発生量を少なくすることが有効である。また高炉スラグにおいて、液相と固相との混合状態が維持される温度域は、おおよそ1200℃から1350℃である。 Voids within the slag are formed by the generation of sulfur-based gas. Since the apparent viscosity of the slag is high when the slag is in a state of a mixture of a liquid phase and a solid phase, it is difficult for the gas generated inside to escape to the outside, and after slow cooling, the slag exists as voids. Therefore, in order to reduce the voids in the slag, the temperature range in which the mixed state of the liquid and solid phases is maintained must be cooled rapidly. It is effective to reduce the amount of gas generated. In blast furnace slag, the temperature range in which the mixed state of the liquid phase and the solid phase is maintained is about 1200°C to 1350°C.

次に、高炉徐冷スラグにおけるセレンの溶出状況について、図2を用いて説明する。図2は、スラグ内部に発生する空隙の状態を示す模式図である。図2(a)はスラグの内部における空隙(図中の凹部)が小さい(少ない)状態を示し、図2(b)は空隙が大きい(多い)状態をそれぞれ示す。図2に示すように、スラグ表面とその周囲の水との接触面積は、空隙の小さい(少ない)方が小さくなり、空隙の大きい(多い)方が大きくなる。 Next, the state of selenium elution in slowly cooled blast furnace slag will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing the state of voids generated inside the slag. FIG. 2(a) shows a state in which the voids (recesses in the drawing) are small (small) inside the slag, and FIG. 2(b) shows a state in which the voids are large (many). As shown in FIG. 2, the contact area between the slag surface and the surrounding water is smaller when the gaps are smaller (smaller) and larger when the gaps are larger (more).

セレンの溶出は、周囲に存在する水を介してスラグの外部に溶出するので、水との接触面積が小さくなれば水を介して外部に溶出するセレンの量が少なくなる。更に、スラグ内部の空隙を少なくすることで、吸水率の低い高品質な徐冷スラグとなる。そして、空隙が小さい(少ない)状態であれば、空隙表面におけるセレンの濃化の影響が小さくなるため、セレンの溶出が抑制される。 Since selenium is eluted to the outside of the slag through the surrounding water, the smaller the contact area with water, the smaller the amount of selenium that is eluted to the outside through water. Furthermore, by reducing the voids inside the slag, a high-quality slow-cooled slag with a low water absorption rate can be obtained. If the pores are small (small), the influence of selenium enrichment on the surface of the pores is small, so the elution of selenium is suppressed.

次に、本実施形態に係るスラグの徐冷方法について、図3を用いて説明する。図3(a)~(b)は従来のスラグ徐冷方法を、図3(c)~(e)は本発明に係るスラグ徐冷方法を、それぞれ簡易的な模式図として示す。 Next, the slow cooling method for slag according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 3(a)-(b) show a conventional slag slow-cooling method, and FIGS. 3(c)-(e) show a slag slow-cooling method according to the present invention, respectively, as simplified schematic diagrams.

まず従来のスラグ徐冷方法は、図3(a)~(b)に示す通り、冷却ヤード1に溶融状態のスラグを数日間(例えば、3~30日間)にわたって、高炉から排出される度に流し込むことでスラグ堆積物2を積層(図3(a)参照)し、その後、図3(b)に示す通り、約1.2mの高さに積層されたスラグ堆積物(例えば、約1500トン)の最上層の上方から、放水銃等の水供給装置3から放出された冷却水4を流すことで、全てのスラグ堆積物を一度に徐冷する方法を採っていた。 First, in the conventional slag slow cooling method, as shown in FIGS. The slag deposit 2 is deposited by pouring (see FIG. 3(a)), and then, as shown in FIG. ) from above the uppermost layer, cooling water 4 discharged from a water supply device 3 such as a water gun is allowed to slowly cool all the slag deposits at once.

これに対し、本実施形態に係るスラグの徐冷方法は、図3(c)に示す通り、溶融状態の高炉スラグを冷却ヤード1に流してスラグ堆積物2を形成した後に、スラグ1トンあたり50L以上の冷却水4を散水する。 On the other hand, in the slag slow cooling method according to the present embodiment, as shown in FIG. 50 L or more of cooling water 4 is sprinkled.

スラグの堆積工程は、溶融スラグを複数回に分けて流してもよい。高炉から冷却ヤード1までスラグを搬送する際には、高炉の一回の出銑で排出される数十tから数百tのスラグが複数のスラグ鍋などに分けて搬送される。そして、それらのスラグ鍋から順番に冷却ヤード1へ流されるため、スラグ鍋を入れ替える間にスラグの流出が途切れて空冷状態の期間が生じる。この空冷状態の期間も含めて堆積工程とする。さらには、高炉での一回の出銑に限らず、複数回の出銑で排出されるスラグを堆積する期間を堆積工程としてもよい。 In the slag deposition step, the molten slag may be flowed in multiple steps. When transporting slag from the blast furnace to the cooling yard 1, tens to hundreds of tons of slag discharged in one tapping of the blast furnace is divided and transported to a plurality of slag pots. Since the slag pots are successively flowed to the cooling yard 1, the outflow of slag is interrupted while the slag pots are replaced, resulting in a period of air cooling. The deposition process includes this air-cooled period. Furthermore, the accumulation process may be a period of accumulating slag discharged from a plurality of times of tapping, not limited to one time of tapping in the blast furnace.

堆積工程は、最後のスラグが流されたスラグ堆積物2の表面が固まった時点までとする。溶融状態のスラグを冷却ヤード1に流した直後、つまりスラグ堆積物2の表面が未だ流動している間はスラグ層の表面が固まりきっていないため、その状態で散水を開始すると、散水された水が溶融スラグ層の内部に入り込み、水蒸気爆発の危険を生じるため好ましくない。スラグ堆積物2の表面が固まり散水を開始できるまでの時間は、冷却ヤード1に流されるスラグの温度によるものの、通常は、流し終わってから15分程度経過すれば散水を開始できる。 The deposition process is continued until the surface of the slag deposit 2 from which the last slag has flowed has solidified. Immediately after the molten slag was poured into the cooling yard 1, that is, while the surface of the slag deposit 2 was still flowing, the surface of the slag layer was not solidified. This is not preferable because water enters the molten slag layer and creates a danger of steam explosion. The time until the surface of the slag deposit 2 hardens and watering can be started depends on the temperature of the slag flowing into the cooling yard 1, but normally watering can be started about 15 minutes after the watering is finished.

このため本実施形態では、冷却ヤード1にスラグを流出させてから少なくとも15分以上空冷し、スラグ堆積物2の表面を固化させてから、散水を開始する。なお、48時間を超えて空冷すると、スラグの内部の固化が進行し、1200℃から1350℃の温度域の徐冷測度を制御する効果が低減してしまう。空冷の好ましい時間は、30分から24時間である。 For this reason, in this embodiment, after the slag is discharged into the cooling yard 1, it is air-cooled for at least 15 minutes or more to solidify the surface of the slag deposits 2, and then watering is started. If the slag is air-cooled for more than 48 hours, the solidification of the inside of the slag progresses, and the effect of controlling the slow cooling speed in the temperature range of 1200°C to 1350°C is reduced. A preferred time for air cooling is 30 minutes to 24 hours.

図4は、空冷時間と空隙面積との関係を示すグラフである。本実施形態では空冷時間の下限を15分以上としており、これは先述した通り、15分未満の空冷時間ではスラグ層の表面から内部に散水が入り込み、水蒸気爆発の発生の恐れがあるためである。また本実施形態では空冷時間の上限を48時間以下としており、図4に示される通り、48時間を超えた空冷を実施することでスラグ内の空隙面積が大きく(グラフ内の傾きが大きく)なり、多くのセレンが溶出する恐れがあるためである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between air cooling time and void area. In this embodiment, the lower limit of the air cooling time is set to 15 minutes or more, and this is because, as described above, if the air cooling time is less than 15 minutes, water is sprinkled from the surface of the slag layer to the inside, and a steam explosion may occur. . Further, in the present embodiment, the upper limit of the air cooling time is 48 hours or less, and as shown in FIG. 4, air cooling over 48 hours increases the void area in the slag (the slope in the graph increases). , a large amount of selenium may be eluted.

また散水量をスラグ1トンあたり50L以上としたのは、50L未満ではセレンの溶出低減に十分な効果が得られないためである。そして、散水時間については特に限定するものではないものの1時間以上とすることが好ましく、3時間以上とすることがより好ましい。 The reason why the amount of water sprayed is set to 50 L or more per ton of slag is that if the amount is less than 50 L, a sufficient effect of reducing the elution of selenium cannot be obtained. Although the watering time is not particularly limited, it is preferably 1 hour or longer, more preferably 3 hours or longer.

スラグの徐冷時における温度については、おおよそ1200℃から1350℃の温度域でできる限り多くの水を散水することが重要である。したがって、この温度域でスラグ1トンあたり50L以上散水することが好ましい。ただし、水と接触するスラグの表面は温度が下がりやすい一方、スラグの内部の温度は下がりにくいため、スラグの表面の温度が1200℃に下がった後でも散水を続けることが好ましい。 Regarding the temperature during slow cooling of the slag, it is important to spray as much water as possible within a temperature range of approximately 1200°C to 1350°C. Therefore, it is preferable to spray 50 L or more of water per ton of slag in this temperature range. However, while the temperature of the slag surface in contact with water is likely to drop, the temperature inside the slag is difficult to drop.

さらに本実施形態では、スラグの表面への散水が停止された後、所定時間放置することで、スラグの堆積物の表面は内部の熱により乾燥(乾燥工程)させることができる。 Furthermore, in the present embodiment, the surface of the slag deposit can be dried by the internal heat (drying process) by leaving it for a predetermined time after watering the surface of the slag is stopped.

本実施形態では、溶融状態の高炉スラグを冷却ヤードに流し、15分以上空冷することによりスラグ層の表面を固化させる。このときスラグ層の内部は、液相のみの状態、又は液相と固相の両相が存在した状態となる。この状態でスラグ1トンあたり50L以上の水を散水することにより、徐冷後のスラグからのセレンの溶出を低減させることができる。 In this embodiment, molten blast furnace slag is poured into a cooling yard and air-cooled for 15 minutes or more to solidify the surface of the slag layer. At this time, the inside of the slag layer is in a state of only a liquid phase, or a state in which both a liquid phase and a solid phase exist. By sprinkling 50 L or more of water per ton of slag in this state, elution of selenium from the slag after slow cooling can be reduced.

更に本実施形態では、図3(d)~(e)に示す通り、冷却ヤード1へ流出させたスラグ堆積物2の徐冷(図3(c)参照)の後に、スラグ堆積物2の表面を乾燥させてもよい。また、表面が乾燥した当該スラグ堆積物2の上に、さらに溶融スラグを流出させて新たなスラグ堆積物を積層させたスラグの堆積物としてもよい。 Furthermore, in this embodiment, as shown in FIGS. may be dried. Alternatively, the slag deposit 2 may be formed by pouring molten slag onto the slag deposit 2 whose surface is dry to form a new slag deposit on top of the slag deposit.

具体的には、溶融状態の高炉スラグの冷却ヤードへの流出によるスラグ堆積物の「堆積工程」、スラグ堆積物へ水を散水する「散水工程」を経たスラグ堆積物の表面を乾燥させる「乾燥工程」を実施し、この表面が乾燥したスラグ堆積物の上に更に「堆積工程」及び「散水工程」を施し、この「乾燥工程」、「堆積工程」、「散水工程」の3工程を1サイクルとし、このサイクルを1回以上繰り返して層状のスラグ堆積物を積層することにより、その都度形成されるスラグ堆積物に対し、液相と固相の混合状態の温度域にて速く徐冷することができるだけでなく、冷却ヤードを効率的に運用することができる。 Specifically, the "deposition process" of the slag deposits by flowing molten blast furnace slag into the cooling yard, and the "drying process" of drying the surface of the slag deposits through the "watering process" of spraying water on the slag deposits. Then, the slag deposit whose surface has dried is further subjected to a "deposition process" and a "watering process", and the three processes of the "drying process", the "deposition process", and the "watering process" are combined into one. By repeating this cycle one or more times to stack layered slag deposits, the slag deposits formed each time are rapidly cooled in a temperature range in which the liquid phase and the solid phase are mixed. Not only can the cooling yard be operated efficiently.

また徐冷後のスラグ堆積物は、ショベル等により冷却ヤードから移動させる作業が必要となるため、1層毎にショベル等により移動することとなると多くのヤードが必要となる。これに対し本発明では、少ない冷却ヤードで効率的に運用することが可能となる。 In addition, since the slag deposit after slow cooling needs to be moved from the cooling yard by a shovel or the like, a large number of yards will be required if each layer is moved by a shovel or the like. On the other hand, in the present invention, it becomes possible to operate efficiently with a small number of cooling yards.

そして敷地面積の制限を受ける冷却ヤードにて効率的に本発明を運用するためには、スラグ堆積物の厚みを0.3~3mとすることが好ましい。0.3m以下では前述したようにショベル等により移動する頻度が増えてしまい、また3mを超えるとショベル等により移動する頻度が少ないものの、ショベル等での作業がしにくく効率が低下することになり好ましくない。 In order to efficiently operate the present invention in a cooling yard where the site area is limited, it is preferable that the thickness of the slag deposit is 0.3 to 3 m. If it is less than 0.3m, the frequency of movement with a shovel or the like will increase as described above. I don't like it.

本実施形態における空冷時間は、堆積工程において溶融状態の高炉スラグを冷却ヤードに最初に流し始めた時間から散水開始までの時間のことを意味する。例えば、ある日の6時に1回目の溶融スラグを流し始めた後、12時に2回目を流し始め、15時から散水を開始した場合の空冷時間は9時間となる。「乾燥工程」、「堆積工程」及び「散水工程」のサイクルを繰り返す場合は、各サイクル毎の高炉スラグを流出し始めた時間から散水開始までの時間のことを意味する。 The air-cooling time in this embodiment means the time from when the molten blast-furnace slag first started to flow into the cooling yard in the deposition process to when water was sprayed. For example, if the first flow of molten slag is started at 6:00 on a given day, the second flow is started at 12:00, and watering is started at 15:00, the cooling time will be 9 hours. When the cycle of "drying process", "accumulation process" and "sprinkling process" is repeated, it means the time from the time when blast furnace slag starts to flow out to the time when watering starts in each cycle.

本実施形態に係る徐冷スラグの製造方法を施した高炉スラグを破砕・篩い分けすることにより、「JIS A 5011-1 コンクリート用スラグ骨材 第1部:高炉スラグ骨材」のうち、高炉スラグ粗骨材(コンクリート用粗骨材)を製造することができる。具体的には、高炉スラグ粗骨材の吸水率は、区分Lが6.0%以下、区分Nが4.0%以下と規定されており、本発明に係る方法により製造した徐冷スラグは、空隙が少ない、即ち吸水率が低い良好な骨材となる。 By crushing and sieving blast furnace slag subjected to the method for producing slowly cooled slag according to the present embodiment, blast furnace slag Coarse aggregate (coarse aggregate for concrete) can be produced. Specifically, the water absorption rate of blast furnace slag coarse aggregate is defined as 6.0% or less for division L and 4.0% or less for division N, and the air-cooled slag produced by the method according to the present invention is , it becomes a good aggregate with few voids, that is, with a low water absorption rate.

そして、本実施形態に係る方法により徐冷した高炉スラグを破砕処理し、必要に応じて篩い分け等により粒度調整をし、さらにエージング処理をすることにより「JIS 5015 道路用鉄鋼スラグ」に関する道路用路盤材を製造することができる。 Then, the slowly cooled blast furnace slag is crushed by the method according to the present embodiment, and if necessary, the particle size is adjusted by sieving or the like, and then the aging treatment is performed to obtain the road use related to "JIS 5015 road steel slag". Subbase material can be manufactured.

以上説明したように、本発明に係る高炉徐冷スラグの製造方法では、溶融状態の高炉スラグを冷却ヤードに流出させることでスラグ堆積物を形成し、15分以上又は48時間以下空冷した後、スラグ1トンあたり50L以上の水を散水することにより、セレンの溶出量を低減するとともに吸水率が低い緻密なスラグを製造することができる。 As described above, in the method for producing air-cooled blast furnace slag according to the present invention, molten blast furnace slag is allowed to flow into the cooling yard to form slag deposits, and after air cooling for 15 minutes or more or 48 hours or less, By sprinkling 50 L or more of water per ton of slag, it is possible to reduce the elution amount of selenium and produce dense slag with low water absorption.

以下、本実施形態に係るスラグの製造方法を用いてスラグを製造した実施例を説明する。 Examples of producing slag using the method for producing slag according to the present embodiment will be described below.

本実施例では、徐冷スラグの製造時におけるサイクル数、スラグ堆積物の厚み、空冷時間、散水量を変えて高炉徐冷スラグを製造した。サイクルは前述したように溶融状態のスラグに対する「乾燥工程」、「堆積工程」及び「散水工程」の3工程を1サイクルとし、これを所定回数繰り返して実施した。空冷時間及び散水量の値については、2サイクル以上実施した場合にはその平均値を採用した。 In this example, air-cooled blast furnace slag was produced by changing the number of cycles, the thickness of slag deposits, the air-cooling time, and the amount of water sprinkled during the production of air-cooled slag. As described above, one cycle consisted of the three processes of "drying process", "depositing process" and "watering process" for the molten slag, and this cycle was repeated a predetermined number of times. As for the values of the air cooling time and the amount of water sprayed, the average value was adopted when two or more cycles were performed.

徐冷後のスラグは、冷却ヤードからショベルで移動させた後、破砕処理し試料とした。試料は、環境庁告示46号法によるセレンの溶出試験に基づきセレン溶出量を測定した。また、樹脂埋め及び研磨を施し、顕微鏡観察における画像解析により空隙面積を求めた。更に、破砕後のスラグに対して20~5mmの篩い分けを行い、「JIS A 1110 粗骨材の密度及び吸水率試験方法」により吸水率を測定した。 After slow cooling, the slag was removed from the cooling yard by a shovel, crushed and used as a sample. For the samples, the selenium elution amount was measured based on the selenium elution test according to the method of Notification No. 46 of the Environment Agency. In addition, resin filling and polishing were performed, and the void area was obtained by image analysis in microscopic observation. Furthermore, the crushed slag was sieved by 20 to 5 mm, and the water absorption was measured according to "JIS A 1110 Coarse Aggregate Density and Water Absorption Test Method".

画像解析は、次の1~4の方法により実施した。
1.破砕後の粒径5~15mmを樹脂に埋め込む。
2.顕微鏡観察ができるよう研磨を実施。
3.約100倍(おおよそ縦0.075×横0.1mm)で写真撮影。
4.画像解析ソフトウェアにより空隙面積を算出。
空隙面積の算出については、各冷却条件について5つのスラグ粒子の空隙面積を算出し、そのうち最大と最小の値を除いた3つのスラグ粒子の平均値で空隙面積を表した。
また本実施例において空隙面積の算出は、上記の方法にて撮影された写真面積に対する空隙箇所の合計面積の割合(%)として算出した。高炉徐冷スラグの製造条件、空隙面積、セレン溶出量、粗骨材の吸水率を表1に示す。
Image analysis was performed by the following methods 1 to 4.
1. The crushed particles with a particle size of 5 to 15 mm are embedded in resin.
2. Polished to allow microscopic observation.
3. Take a picture at about 100 times (approximately 0.075 x 0.1 mm).
4. The void area was calculated using image analysis software.
Regarding the calculation of the void area, the void areas of five slag particles were calculated for each cooling condition, and the average value of the three slag particles, excluding the maximum and minimum values, was expressed as the void area.
In this example, the void area was calculated as the ratio (%) of the total area of voids to the area of the photograph taken by the above method. Table 1 shows the production conditions, void area, amount of selenium elution, and water absorption of coarse aggregate for the air-cooled blast furnace slag.

Figure 2022175823000002
Figure 2022175823000002

図5(a)に示す画像は、表1における発明例6の画像解析結果を示すものであり、発明例6における徐冷条件は空冷時間が0.25h、散水量が200L/t-スラグとなっている。その結果、空隙面積が0.5%、セレン溶出量が0.003mg/Lとなっている。 The image shown in FIG. 5(a) shows the image analysis result of Invention Example 6 in Table 1, and the slow cooling conditions in Invention Example 6 are air cooling time of 0.25 h and water spraying amount of 200 L / t-slag. It's becoming As a result, the void area was 0.5% and the selenium elution amount was 0.003 mg/L.

また図5(b)に示す画像は、表1における比較例4の画像解析結果を示すものであり、比較例4における徐冷条件は空冷時間が0.25h、散水量が10L/t-スラグとなっている。その結果、空隙面積が7.9%、セレン溶出量が0.017mg/Lとなっている。 The image shown in FIG. 5(b) shows the image analysis results of Comparative Example 4 in Table 1, and the slow cooling conditions in Comparative Example 4 are an air cooling time of 0.25 h and a water spray amount of 10 L / t-slag. It has become. As a result, the void area was 7.9% and the selenium elution amount was 0.017 mg/L.

つまり高炉スラグの徐冷条件、特に散水量の違いに起因して、空隙の面積(図面中の黒い空隙部分)に大きな差異が生じ、この結果、セレン溶出量についても差が生じたことが確認できた。 In other words, due to the difference in the slow cooling conditions of the blast furnace slag, especially the amount of water sprayed, there was a large difference in the area of the voids (the black voids in the drawing), and as a result, it was confirmed that there was also a difference in the selenium elution amount. did it.

次に、表1に示す発明例-1~発明例-15、比較例-1~比較例-6に係る実施例について説明する。
発明例-1~発明例-3は、サイクル数1回、スラグ堆積物の厚み1m、散水量200L/t-スラグとし、空冷時間を3~48時間の範囲で変えたものである。セレン溶出量は0.004mg/L~0.007mg/Lであり、何れも土壌環境基準値の0.01mg/L以下を満足した。ただし、空冷時間が短いほどセレン溶出量が低下した。この結果から、空冷時間は短い方が好ましいことが確認された。
Next, examples according to Invention Examples-1 to Invention Examples-15 and Comparative Examples-1 to Comparative Examples-6 shown in Table 1 will be described.
In invention example-1 to invention example-3, the number of cycles was 1, the thickness of the slag deposit was 1 m, the amount of water sprayed was 200 L/t-slag, and the air cooling time was changed in the range of 3 to 48 hours. The amount of selenium eluted was 0.004 mg/L to 0.007 mg/L, all of which satisfied the soil environment standard value of 0.01 mg/L or less. However, the shorter the air-cooling time, the lower the selenium elution amount. From this result, it was confirmed that the shorter the air cooling time, the better.

発明例-1、発明例-4、発明例-5は、散水量を50L/t-スラグ~200L/t-スラグの範囲で変えたものである。セレン溶出量は何れも0.01mg/L以下を満足した。また、散水量が多いほど溶出量が低い傾向がみられた。この結果から、散水量は多い方が好ましいことが確認された。 In invention examples-1, invention examples-4, and invention examples-5, the amount of water sprinkled was changed in the range of 50 L/t-slag to 200 L/t-slag. The selenium elution amount was 0.01 mg/L or less. In addition, there was a tendency that the larger the amount of water sprinkled, the lower the amount of elution. From this result, it was confirmed that the larger the amount of water sprayed, the better.

発明例-6~発明例-8は、スラグ堆積物の厚みや空冷時間、散水量を変えたものである。セレン溶出量は何れも0.01mg/L以下であった。 In invention examples-6 to invention examples-8, the thickness of the slag deposit, the air cooling time, and the water sprinkling amount were changed. The selenium elution amount was 0.01 mg/L or less in each case.

発明例-9~発明例-15は、サイクル数を2回から7回とし、その他の条件を変えたものである。セレン溶出量は何れも0.01mg/L以下であった。 In invention examples-9 to invention examples-15, the number of cycles was changed from 2 to 7, and other conditions were changed. The selenium elution amount was 0.01 mg/L or less in each case.

一方、比較例-1~比較例-3は、空冷時間が48時間を超えたものであり、セレン溶出量は何れも0.01mg/Lを超えている。比較例-4~比較例-6は、散水量が50L/t-スラグ未満のものであり、セレン溶出量は何れも0.01mg/Lを超えている。また、粗骨材の吸水率も本発明例と比較し高い値となった。 On the other hand, in Comparative Examples-1 to 3, the air cooling time exceeded 48 hours, and the selenium elution amount exceeded 0.01 mg/L. In Comparative Examples-4 to 6, the water spray amount is less than 50 L/t-slag, and the selenium elution amount exceeds 0.01 mg/L. In addition, the water absorption rate of the coarse aggregate was also higher than that of the present invention example.

以上から、本実施例である溶融状態の高炉スラグを冷却ヤードに流し、15分以上48時間以下空冷した後、スラグ1トンあたり50L以上の水を散水することにより、セレン溶出量が0.01mg/L以下となる高炉徐冷スラグが製造できることが確認された。 From the above, the molten blast furnace slag of this example is poured into the cooling yard, air-cooled for 15 minutes or more and 48 hours or less, and then sprinkled with 50 L or more of water per ton of slag. It was confirmed that the air-cooled blast furnace slag with a /L or less can be produced.

また、各発明例の粗骨材の吸水率は3.9%以下であり、「JIS A 5011-1 コンクリート用スラグ骨材 第1部:高炉スラグ骨材」の区分Nを満足する良質な粗骨材が得られた。さらに、破砕・粒度調整後に3か月間大気中でエージング処理をしたスラグは、「JIS 5015 道路用鉄鋼スラグ」に記載の粒度調整鉄鋼スラグMS-25およびクラッシャラン鉄鋼スラグCS-40の全ての規格を満足した。 In addition, the water absorption rate of the coarse aggregate of each invention example is 3.9% or less, and it is a high-quality coarse aggregate that satisfies the category N of "JIS A 5011-1 Slag aggregate for concrete Part 1: blast furnace slag aggregate". An aggregate was obtained. Furthermore, the slag that has been aged in the atmosphere for 3 months after crushing and grain size adjustment meets all the standards of grain size adjusted steel slag MS-25 and Crusheran steel slag CS-40 described in "JIS 5015 Steel slag for roads". Satisfied.

更に、製造されたスラグは、空隙面積が4.5%以下であればセレン溶出量が0.01mg/L以下となり、空隙面積が4.5%以下のスラグはセレン溶出量が0.01mg/L以下に抑制できるスラグになることが確認された。 Furthermore, the produced slag has a selenium elution amount of 0.01 mg/L or less if the void area is 4.5% or less, and a selenium elution amount of slag with a void area of 4.5% or less is 0.01 mg/L. It was confirmed that the slag can be suppressed to L or less.

1 冷却ヤード
2 スラグ堆積物
3 水供給装置
4 冷却水
REFERENCE SIGNS LIST 1 cooling yard 2 slag deposits 3 water supply device 4 cooling water

Claims (6)

溶融状態の高炉スラグを冷却ヤードへ流出させてスラグ堆積物を形成させる堆積工程と、
前記堆積工程で形成された前記スラグ堆積物の表面に、スラグ1トンあたり50L以上の水を散水する散水工程と、
を有する高炉徐冷スラグの製造方法。
a deposition step for flowing molten blast furnace slag into a cooling yard to form a slag deposit;
a sprinkling step of sprinkling 50 L or more of water per ton of slag on the surface of the slag deposit formed in the depositing step;
A method for producing slow-cooled blast furnace slag.
前記散水工程の散水を停止した後、前記スラグ堆積物の表面が乾燥するまで放置する乾燥工程を更に有する請求項1に記載の高炉徐冷スラグの製造方法。 2. The method for producing air-cooled blast furnace slag according to claim 1, further comprising a drying step of leaving the deposited slag until the surface of the slag deposit is dried after stopping watering in the watering step. 前記乾燥工程の後に更に前記堆積工程、前記散水工程を行い、前記乾燥工程、前記堆積工程、前記散水工程を1サイクルとして、前記サイクルを1回以上繰り返し、層状のスラグ堆積物を形成する請求項2に記載の高炉徐冷スラグの製造方法。 The drying step is followed by the deposition step and the watering step, and the drying step, the deposition step, and the watering step are set as one cycle, and the cycle is repeated one or more times to form a layered slag deposit. 2. The method for producing slow-cooled blast furnace slag according to 2. 請求項1~3のいずれか1項に記載の高炉徐冷スラグの製造方法により製造した高炉徐冷スラグを破砕し篩い分けするコンクリート用粗骨材の製造方法。 A method for producing coarse aggregate for concrete, comprising crushing and sieving air-cooled blast furnace slag produced by the method for producing air-cooled blast furnace slag according to any one of claims 1 to 3. 請求項1~3のいずれか1項に記載の高炉徐冷スラグの製造方法により製造した高炉徐冷スラグを破砕処理し、更にエージング処理をすることにより製造する道路用路盤材の製造方法。 A method for producing a roadbed material by crushing and aging the blast furnace annealed slag produced by the method for producing blast furnace annealed slag according to any one of claims 1 to 3. 空隙面積が4.5%以下である高炉徐冷スラグ。 Slow-cooled blast furnace slag having a void area of 4.5% or less.
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