JP2636612B2 - Production method of ultra-fast hardening cement raw material modified from steel slag - Google Patents
Production method of ultra-fast hardening cement raw material modified from steel slagInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、蛍石を用いた溶銑予備
処理または製鋼過程で発生するCaF2含有鋼滓の有効利用
方法、具体的には、この鋼滓を改質して超速硬セメント
原料 (クリンカー) を製造する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for effectively utilizing CaF 2 -containing steel slag generated in a hot metal pretreatment or a steelmaking process using fluorite, and more specifically, a method for modifying this steel slag to ultra-fast hardening. The present invention relates to a method for producing a cement raw material (clinker).
【0002】[0002]
【従来の技術】溶銑予備処理または製鋼過程において、
媒溶剤 (フラックス) などの副原料の一部として蛍石
(CaF2) を使用した処理が行われることがある。例え
ば、溶銑の脱燐処理は、脱燐効率およびコストの面から
低温処理が好ましく、低温処理でスラグ滓化を促進させ
る目的で蛍石を低融点媒溶剤として使用することが多
い。2. Description of the Related Art In a hot metal pretreatment or steelmaking process,
Fluorite as a part of auxiliary materials such as solvent (flux)
Processing using (CaF 2 ) may be performed. For example, the dephosphorization of hot metal is preferably performed at a low temperature in terms of dephosphorization efficiency and cost, and fluorite is often used as a low-melting-point solvent for the purpose of promoting slag slagging at the low-temperature treatment.
【0003】このように蛍石を使用した処理で発生する
鋼滓 (スラグ) は、未反応のCaF2をかなりの量で含有し
ており、これからフッ素イオンの溶出が懸念されるた
め、埋立用以外に利用の方法がなかった。そこでかかる
CaF2含有鋼滓の高付加価値的利用を図るために、組成が
セメント原料に比較的類似していることに着目して、こ
の鋼滓を改質してセメント原料、特に超速硬型セメント
原料として利用することが試みられてきた。[0003] The steel slag (slag) generated by the treatment using fluorite contains a considerable amount of unreacted CaF 2, which may cause elution of fluorine ions. There was no other method of use. Take it there
Focusing on the fact that the composition is relatively similar to the cement raw material in order to achieve high value-added use of CaF 2 -containing steel slag, this steel slag was modified to improve the cement raw material, especially the ultra-rapid hardening cement raw material. Attempts have been made to use it.
【0004】例えば、特公昭57−34223 号公報には、重
量%で、 CaO =68〜72%、 Fe203=0.2 〜1.0 %、 SiO2 =
22〜26%、P205=0.1 〜0.6 %、 Al203=1〜3%、
TiO2 =0.4 〜0.9 %、MnO =0.4 %以下、 CaF2
=0.3〜2.0 %、 MgO =0.3 〜3.0 % からなる組成をもち、鉱物組織としては、主に3CaO・Si
O2の形で存在し、3CaO・Al203 がほとんど存在しないこ
とを特徴とする、鋼滓を改質した鋼滓セメントの製造法
が開示されている。[0004] For example, Japanese Patent Publication No. Sho 57-34223, in weight%, CaO = 68~72%, Fe 2 0 3 = 0.2 ~1.0%, SiO 2 =
22~26%, P 2 0 5 = 0.1 ~0.6%, Al 2 0 3 = 1~3%,
TiO 2 = 0.4-0.9%, MnO = 0.4% or less, CaF 2
= 0.3-2.0%, MgO = 0.3-3.0%. The mineral structure is mainly 3CaO.Si
A method for producing a steel slag cement modified from a steel slag, characterized in that it is present in the form of O 2 and is substantially free of 3CaO.Al 2 O 3, is disclosed.
【0005】これは、鋼滓セメント成分中のAl203 が少
なく、超速硬性を示す 11CaO・7Al203・CaF2の鉱物組織
がほとんど存在していない、いわゆる早強性セメントに
類するものである。特開昭63−206336号公報には、脱燐
スラグを用いた速硬セメントの製造方法として、磁選し
て金属鉄分を除いた脱燐スラグ粉末にアルミナ源と石灰
源を配合し、850 〜1250℃で焼成し、 11CaO・7Al203・
CaF2を主成分とするクリンカーを造り、これを粉砕した
後、石膏を添加して速硬セメントとする方法が開示され
ている。[0005] This, Al 2 0 3 is small in the steel slags cement component, mineral tissue ultrafast 11CaO · 7Al 2 0 3 · CaF 2 showing the hard is hardly present, those similar to the so-called early strength cement It is. Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-206336 discloses a method for producing a rapid-hardening cement using dephosphorized slag, in which an alumina source and a lime source are mixed with a dephosphorized slag powder from which magnetic iron has been removed by magnetic separation, and 850 to 1250. and fired at ℃, 11CaO · 7Al 2 0 3 ·
A method is disclosed in which a clinker containing CaF 2 as a main component is produced, pulverized, and then added with gypsum to obtain a quick-setting cement.
【0006】しかしながら、この方法で製造されたセメ
ントは超速硬性が低く、JIS モルタル試験での1時間経
過後の圧縮強度は2〜6kg重/cm2である。この圧縮強度
は、市販の超速硬セメントであるジェットセメントの35
〜40kg重/cm2に比べ1/6 以下とはるかに低いという問題
がある。また磁選した後の脱燐スラグを原料とするた
め、熱鋼滓の持っている顕熱を有効利用できず製造コス
トが高くつく上、MnO を除去できないので、セメント強
度の低下とセメントの色が褐色を帯びるという問題もあ
る。[0006] However, the cement produced by this method has a low ultra-rapid hardening property, and the compressive strength after 1 hour in the JIS mortar test is 2 to 6 kgf / cm2. This compressive strength is equivalent to 35
~40kg weigh / cm 2 problem that much lower and 1/6 or less compared to. In addition, since the dephosphorized slag after the magnetic separation is used as a raw material, the sensible heat of the hot steel slag cannot be used effectively, and the production cost is high.In addition, MnO cannot be removed. There is also the problem of being brown.
【0007】特開平2−236214号公報には、精錬中の溶
鋼あるいは溶銑予備処理過程の溶銑に、トップチャージ
あるいはインジェクションにて、石灰、石灰石、酸化
鉄、蛍石、アルミニウム、アルミドロス、アルミナ系廃
棄物、ボーキサイト、水酸化アルミの一種あるいは二種
以上を混合して、鋼滓成分を重量%で CaO=35〜45%、
Al203 =25〜35%とし、固化した鋼滓成分の主成分が 1
2CaO・7Al203あるいは 11CaO・7Al203・CaF2となるよう
にしたことを特徴とする、鋼滓の改質方法が記載されて
いる。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-236214 discloses that lime, limestone, iron oxide, fluorite, aluminum, aluminum dross, and alumina are added to molten steel during refining or hot metal in a hot metal pretreatment process by top charge or injection. By mixing one or more of waste, bauxite, and aluminum hydroxide, the steel slag component is CaO = 35-45% by weight,
And Al 2 0 3 = 25~35%, the main component of the solidified steel slag component 1
Characterized in that the 2CaO · 7Al 2 0 3 or 11CaO · 7Al 2 0 3 · CaF 2 and so as method for modifying the steel slags are described.
【0008】この方法で得られる改質鋼滓は、急結固化
剤として超速硬セメント原料となる。この改質方法は精
錬中に実施することから、鋼滓改質処理前に鋼滓を還元
処理することができない。そのため、得られた改質鋼滓
はFeO 、Fe203 などの鉄分を多く含み、またMnO を多く
含むため、後工程で磁選処理して鉄分を除去することが
必要となり、操作がかえって煩雑となる。また、鋼滓か
らMnO を取り除くことは不可能であり、上述したよう
に、MnO の存在は、セメント強度の阻害とセメントの色
が褐色を帯びるという問題を生ずる。[0008] The modified steel slag obtained by this method is used as an ultra-rapid hardening cement raw material as a quick setting agent. Since this reforming method is performed during refining, the steel slag cannot be reduced before the steel slag reforming process. Therefore, the resulting modified steel slags are FeO, rich in iron, such as Fe 2 0 3, and because rich in MnO, requires that to magnetic separation process in a subsequent step to remove the iron, the operation rather complicated Becomes Further, it is impossible to remove MnO from steel slag, and as described above, the presence of MnO causes a problem that the cement strength is hindered and the color of the cement becomes brownish.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本件特許出願人は、さ
きに、特願平2−413805号、同3−79117 号として、溶
銑予備処理または製鋼過程で発生したCaF2含有熱鋼滓に
還元剤を加えて1300〜1800℃で溶融還元した後、沈降し
た合金鉄を比重分離することによって、FeO +Fe203 含
有量0.1 〜5重量%、MnO +Mn203 含有量2.0 重量%以
下に成分調整し、次いでこの熱鋼滓にアルミナ源および
石灰源を配合して、その組成をCaF2 1モルに対しAl203
3 〜10モル、CaO5 〜17モルに調整した後、この熱鋼滓
を850 〜1250℃で焼成する方法を開示した。Cree INVENTION SUMMARY is] is earlier, Japanese Patent Application No. Hei 2-413805, reduced as Nos. 3-79117, the CaF 2 content thermal steel slags generated in the hot metal pretreatment or steelmaking process after agent were melted reduced at 1,300-1,800 ° C. in addition, by gravity separation ferroalloys of sediment, FeO + Fe 2 0 3 content of 0.1 to 5 wt%, MnO + Mn 2 0 3 content of 2.0 wt% to less The components were adjusted, and then an alumina source and a lime source were added to the hot steel slag, and the composition was adjusted to Al 2 O 3 with respect to 1 mole of CaF 2.
A method of firing the hot steel slag at 850 to 1250 ° C. after adjusting to 3 to 10 mol and CaO 5 to 17 mol has been disclosed.
【0010】しかし、その後の研究の結果、この方法で
は、還元処理後の熱鋼滓中にアルミナ源および石灰石を
投入し、850 〜1250℃の温度範囲で焼成するため鋼滓と
アルミナ源および石灰源の混合が充分でなく、焼成時の
生成鉱物相に焼きむらが発生する問題のあることが判明
した。[0010] However, as a result of subsequent studies, this method shows that in this method, an alumina source and limestone are charged into the hot steel slag after the reduction treatment, and calcined in a temperature range of 850 to 1250 ° C. It has been found that the mixing of the sources is not sufficient, and there is a problem that uneven baking occurs in the generated mineral phase during firing.
【0011】そのような焼きむらが発生すると、セメン
ト原料 (クリンカー) 中の 11CaO・7Al203 ・CaF 2 生成量
のバラツキが大きくなることが判かった。かくして、本
発明の目的は、上記問題点のない鋼滓を改質した超速硬
セメント原料の製造方法を提供することである。[0011] When such a baked irregularity occurs, it did not determine the variation of raw materials for cement (clinker) 11CaO · 7Al 2 0 3 · CaF 2 generation amount in the increases. Thus, an object of the present invention is to provide a method for producing a super-rapid hardened cement raw material which is obtained by modifying steel slag without the above-mentioned problems.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者らはかかる課題
を解決すべく、検討した結果、還元処理後鋼滓を一旦冷
却させ、破砕して粉状化した鋼滓にアルミナ源および石
灰石源を配合し、充分に混合させてから、850 〜1250℃
で焼成する改質処理により品質および歩留に優れた超速
硬セメント原料を製造することのできることを知り、本
発明を完成した。ここに、本発明は、次の工程(i) 〜
(v) から成る、CaF2含有熱鋼滓を改質して超速硬セメン
ト原料を製造する方法である。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have studied to solve the above problems, and as a result, after the reduction treatment, the steel slag was once cooled, crushed and pulverized to form an alumina source and a limestone source. And mix well, then 850-1250 ° C
The present inventors have found that a super-rapid hardened cement raw material excellent in quality and yield can be produced by the reforming treatment of sintering, and the present invention has been completed. Here, the present invention provides the following steps (i) to
(v) The method for producing a super-rapidly hardened cement raw material by modifying a CaF 2 -containing hot steel slag.
【0013】(i) 溶銑予備処理または製鋼過程で発生し
たCaF2含有鋼滓に還元剤を加えて1300〜1800℃で溶融還
元する工程、 (ii)溶融還元され沈降した合金鉄を比重分離して、FeO
+Fe203 含有量0.1 〜5重量%、MnO +Mn203 含有量2.
0 重量%以下に成分調整した熱鋼滓を回収する工程、 (iii) 回収された熱鋼滓を冷却し、粉砕する工程、 (iv)粉砕された鋼滓にアルミナ源および石灰源を配合し
て、その組成をCaF2 1モルに対しAl203 3〜10モル、Ca
O 5〜17モルの割合に調整し、混合する工程、そして (v) 得られた混合物を850 〜1250℃で焼成して、11CaO
・7Al203 ・CaF2を主成分とする生成物を得る工程。(I) a step of adding a reducing agent to the CaF 2 -containing steel slag generated in the hot metal pretreatment or steelmaking process to perform smelting reduction at 1300 to 1800 ° C .; (ii) separating specific gravity of the smelting-reduced and precipitated alloy iron; And FeO
+ Fe 2 0 3 content of 0.1 to 5 wt%, MnO + Mn 2 0 3 content of 2.
(Iii) cooling and grinding the recovered hot steel slag, (iv) mixing an alumina source and a lime source with the ground steel slag. Te, Al 2 0 3 3~10 moles its composition to CaF 2 1 mole, Ca
(5) adjusting the mixture to a ratio of 5 to 17 mol of O and mixing; and (v) calcining the obtained mixture at 850 to 1250 ° C.
· 7Al 2 0 3 · to obtain a product of CaF 2 as a main component.
【0014】本発明によれば、予備処理工程または精錬
過程で発生したCaF2含有鋼滓を、好ましくは転炉に残し
た熱鋼滓の状態で、アルミ灰等の還元剤を投入し、上吹
または底吹または上底吹等でN2等を用いてインジェクシ
ョンして、FeO 、Fe203 、MnO 、Mn203 を溶融還元さ
せ、合金鉄 (Fe−Mn) として比重分離させ、次いで、冷
却固化し、鋼滓を破砕して粉状化後、アルミナ源および
石灰源を配合させ、充分混合させてから、焼成処理する
ことによってCaF2含有熱鋼滓の熱源を還元処理時に有効
利用でき、かつ、還元処理後、鋼滓を冷却固化させてか
ら破砕して粉状化させ、次いで、アルミナ源および石灰
源を配合し、充分混合させた後、焼成させることにより
セメントの品質低下をもたらすFe分およびMn分を含まず
かつ焼成むらがまったくない、高品質の超速硬セメント
原料が製造できる。According to the present invention, a CaF 2 -containing steel slag generated in a pretreatment step or a refining step is charged with a reducing agent such as aluminum ash, preferably in a state of a hot steel slag left in a converter. and injection with N 2 and the like at blowing or Soko吹or upper base 吹等, FeO, Fe 2 0 3, MnO, melted reducing the Mn 2 0 3, to gravity separation as an alloy of iron (Fe-Mn), then cooled and solidified, after pulverization by crushing the steel slags, alumina source and is blended lime source, were allowed to thoroughly mix, the heat source of CaF 2 containing hot steel slags by firing treatment effect when reduction treatment It can be used, and after the reduction treatment, the steel slag is cooled and solidified, crushed and pulverized, then the alumina source and the lime source are blended, sufficiently mixed, and calcined, and the quality of the cement deteriorates. Contains no Fe and Mn components and produces no firing unevenness High quality of super-fast hard cement raw materials can be produced.
【0015】本発明で処理する熱鋼滓は、溶銑予備処理
または製鋼過程で発生するCaF2含有熱鋼滓であれば特に
限定されない。その代表例は、媒溶剤の一部として蛍石
を使用した脱燐スラグであるが、CaF2を含有する限り、
他の鋼滓も使用することができる。鋼滓中のCaF2量も特
に限定されないが、目的とする 11CaO・7Al203・CaF2を
効果的に生成させるためにはCaF2含有量が3重量%以上
あることが好ましい。The hot steel slag to be treated in the present invention is not particularly limited as long as it is a CaF 2 -containing hot slag generated in the hot metal pretreatment or steelmaking process. A typical example is a dephosphorized slag using fluorite as a part of a solvent, but as long as CaF 2 is contained,
Other steel slag can also be used. The amount of CaF 2 in the steel slag is also not particularly limited, but the CaF 2 content is preferably 3% by weight or more in order to effectively produce the desired 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2 .
【0016】かかる熱鋼滓に添加する還元剤としては、
金属アルミニウム、金属アルミニウム含有物 (アルミニ
ウム缶、アルミ灰等) 、炭素または炭素源 (粉コーク
ス、石炭、ピッチ、電極屑等) 、一酸化炭素などが使用
できるが、酸化熱が高く、反応性の良い金属アルミニウ
ムまたは金属アルミニウム含有物が最も好ましい。As the reducing agent to be added to the hot steel slag,
Metallic aluminum, metallic aluminum-containing materials (aluminum cans, aluminum ash, etc.), carbon or carbon sources (coke breeze, coal, pitch, electrode scraps, etc.), carbon monoxide, etc. can be used. Good metallic aluminum or metallic aluminum inclusions are most preferred.
【0017】アルミナ源としては、Al203 を含む材料で
あれば何でも使用できる。好適なアルミナ源の例は、ア
ルミ灰、アルミドロス、ボーキサイト、水酸化アルミニ
ウムである。石灰源としては、CaO を含有する任意の材
料が使用できる。好ましい石灰源には、生石灰、石灰
石、消石灰がある。[0017] As the alumina source, anything can be used as long as the material containing Al 2 0 3. Examples of suitable alumina sources are aluminum ash, aluminum dross, bauxite, aluminum hydroxide. As the lime source, any material containing CaO can be used. Preferred lime sources include quicklime, limestone, slaked lime.
【0018】合金鉄が分離された熱鋼滓の冷却、粉砕
は、一旦転炉などの冶金処理炉から熱鋼滓を排出させ、
そのまま大気中で冷却してもよく、強制空冷した風砕と
してもよい。更には、水冷による急冷水砕であってもよ
い。冷却後の粉砕は、ボールミルなど慣用の粉砕手段で
行えばよい。好ましくは、比表面積で1000〜20,000cm2/
g の範囲とするが、最も好ましくは3000〜7000cm2/g 程
度にまで粉砕する。For cooling and pulverizing the hot steel slag from which the ferromagnetic iron has been separated, the hot steel slag is once discharged from a metallurgical processing furnace such as a converter,
It may be cooled in the air as it is, or may be forced air-cooled air crushing. Furthermore, rapid cooling water granulation by water cooling may be used. The pulverization after cooling may be performed by a conventional pulverizing means such as a ball mill. Preferably, the specific surface area is 1000 to 20,000 cm 2 /
and g range, but most preferably milled to about 3000~ 7000 cm 2 / g.
【0019】[0019]
【作用】次に、本発明における各処理工程についてその
作用を具体的に説明する。 (i) 溶融還元工程:本発明の方法によれば、まず、溶銑
予備処理または製鋼過程で発生したCaF2を含有する鋼滓
(一部鋼を含んでもよい) 、例えば、転炉での脱燐処理
で発生したCaF2含有熱鋼滓を転炉に残し、溶融状態で直
ちに還元剤を加えて1300〜1800℃で溶融還元する。Next, the operation of each processing step in the present invention will be specifically described. (i) Smelting reduction step: According to the method of the present invention, first, a steel slag containing CaF 2 generated in a hot metal pretreatment or steelmaking process.
(For example, some steel may be included.) For example, the CaF 2 -containing hot steel slag generated by the dephosphorization treatment in the converter is left in the converter, and a reducing agent is immediately added in a molten state to reduce the temperature at 1300 to 1800 ° C. I do.
【0020】好適態様にあっては、還元剤を加えた後、
上吹または底吹または上底吹で不活性ガス (N2、Arガス
等) を用いてインジェクションを行い還元反応を均一化
させながら1300〜1800℃で溶融還元し、鋼滓中のFeO ・
Fe203 ・MnO ・Mn203 を還元して合金鉄 (Fe−Mn) とす
る。In a preferred embodiment, after adding the reducing agent,
Injection using inert gas (N 2 , Ar gas, etc.) in top blowing or bottom blowing or top and bottom blowing to reduce and homogenize the reduction reaction at 1300 to 1800 ° C while homogenizing the reduction reaction.
By reduction of Fe 2 0 3 · MnO · Mn 2 0 3 and alloy iron (Fe-Mn).
【0021】使用する還元剤の種類は、還元処理時の鋼
滓の温度を1300〜1800℃とするために、酸化熱と還元処
理前の鋼滓の温度および反応性の面から選定すればよい
が、特に好適な還元剤としては金属アルミニウムまたは
金属アルミニウム含有物がある。この還元処理を行う理
由は次の通りである。The type of reducing agent to be used may be selected in view of the heat of oxidation, the temperature of the steel slag before the reduction treatment and the reactivity in order to keep the temperature of the steel slag during the reduction treatment at 1300 to 1800 ° C. However, particularly suitable reducing agents include metallic aluminum or metallic aluminum containing materials. The reason for performing the reduction process is as follows.
【0022】〔セメント中のFe203 〕Fe203はセメント
製造において媒溶剤として作用し、セメント原料の焼成
およびその化合を容易ならしめるほかセメント特有の配
色を付与する重要な役目をもっている。しかし、Fe203
は 11CaO・7Al203・CaF2および3CaO・SiO2などの水和を
抑制する働きがあることから、超速硬性セメントにおい
ては酸化鉄分を低位にすることが重要である。そのた
め、超速硬セメントにおいては、Fe203 含有量を0.1 〜
2.0 重量%としている。[0022] [Fe 2 0 3 in the cement] Fe 2 0 3 has an important role to act as a medium solvent in cement production, to impart other cement unique color scheme makes it easy firing and compounds of cement material . But Fe 2 0 3
From that acts to suppress the hydration of such 11CaO · 7Al 2 0 3 · CaF 2 and 3CaO · SiO 2, in the ultrarapid hardening cement it is important to the oxidation iron to low. Therefore, in the ultrarapid cement, the Fe 2 0 3 content of 0.1 to
2.0% by weight.
【0023】〔セメント中のMnO 、Mn203 〕MnO(Mn203)
はセメント製造において、焼成中の3CaO・SiO2の生成量
を減少させることにより、セメント強度を阻害する。ま
た、セメントの色を褐色化させる問題もあり、セメント
中のMnO(Mn203)含有量は少ない程良いとされている。セ
メント協会発行の文献 (第35回セメント技術大会の日本
セメント発表資料)によれば、Mn203 として0.2 %を越
えるとセメント強度の低下がみられるとしている。[0023] [MnO in the cement, Mn 2 0 3] MnO (Mn 2 0 3)
In cement production, cement strength is impaired by reducing the amount of 3CaO · SiO 2 generated during firing. There is also the color of the cement problem of browning, MnO (Mn 2 0 3) content in the cement is a better low. According to the Cement Association issue of the literature (Japan cement press release of the 35th cement technology tournament), reduction of the cement strength is as seen when more than 0.2% as Mn 2 0 3.
【0024】上記の理由から、鋼滓中のFeO 、Fe203 、
MnO 、Mn203 を除去し、生成クリンカー中のFeO 、Fe20
3 、MnO 、Mn203 を減少させることが好ましい。このた
めの方法として溶融還元法を採用するのは、比重分離と
いう簡便な方法で鉄およびマンガンの分離が可能であ
り、また、熱鋼滓を使用する場合その顕熱をそのまま利
用できるからである。[0024] For the above reasons, FeO in the steel slag, Fe 2 0 3,
MnO, to remove Mn 2 0 3, FeO in the produced clinker, Fe 2 0
3, MnO, it is preferable to reduce the Mn 2 0 3. The smelting reduction method is employed as a method for this purpose because iron and manganese can be separated by a simple method of specific gravity separation, and when using hot steel slag, the sensible heat can be used as it is. .
【0025】改質された生成クリンカー中の主要生成物
である 11CaO・7Al203・CaF2の生成量を大きくするため
には、焼成温度を1250℃以下とする必要性があることか
ら、還元処理工程は 11CaO・7Al203・CaF2の焼成工程の
前でなくてはならない。また、還元処理温度としては、
前述の理由から鋼滓の溶融温度以上で、かつCaO および
Al203 が還元されない温度以下とする必要があることか
ら、1300〜1800℃の範囲とする。好ましい還元処理温度
は、1400〜1700℃である。還元処理時の容器としては、
熱鋼滓の熱ロスを最少にする面から転炉が好適である
が、取鍋等へ熱鋼滓を移し変えてもよい。[0025] Since in order to increase the production amount of 11CaO · 7Al 2 0 3 · CaF 2 is the main product in the produced clinker was reformed, the firing temperature there is a need to 1250 ° C. or less, reduction process must be before the 11CaO · 7Al 2 0 3 · CaF 2 of the firing process. Further, as the reduction treatment temperature,
For the reasons described above, the temperature is above the melting temperature of steel slag, and CaO and
Since the Al 2 0 3 needs to be less than a temperature which is not reduced, the range of from 1,300 to 1800 ° C.. A preferred reduction treatment temperature is 1400 to 1700 ° C. As a container for the reduction process,
A converter is preferred from the viewpoint of minimizing the heat loss of the hot slag, but the hot slag may be transferred to a ladle or the like.
【0026】(ii)分離・回収工程:還元処理後、生成し
た合金鉄は、鋼滓より比重が大きいため、炉底に沈むの
で、比重分離により鋼滓から分離できる。この合金鉄分
離後に回収された鋼滓の組成は、上記の還元処理によ
り、鋼滓中のFeO +Fe203 含有量およびMnO +Mn203含
有量が成分調整されており、FeO +Fe203 含有量0.1 〜
5重量%、MnO +Mn203 含有量2.0 重量%以下となる。
鋼滓中の酸化鉄および酸化マンガンの含有量をこの範囲
内に低減しておけば、本発明の方法により改質されたク
リンカーに石膏やポルトランドセメントを配合して得ら
れる超速硬セメントのFe203 含有量およびMnO(Mn203)含
有量を前述の範囲内に調整することが可能となり、品質
に優れた超速硬セメントとすることができる。(Ii) Separation / recovery step: After the reduction treatment, the ferroalloy produced has a higher specific gravity than the steel slag and sinks to the furnace bottom, so that it can be separated from the steel slag by specific gravity separation. Composition of the steel slag recovered after the ferroalloy separation by the above reduction process, FeO + Fe 2 0 3 content and MnO + Mn 2 0 3 content in the steel slags are component adjustment, FeO + Fe 2 0 3 Content 0.1 〜
5 wt%, and MnO + Mn 2 0 3 content of 2.0 wt% or less.
If by reducing the content of iron oxide and manganese oxide in steel slag within this range, the ultra-fast cement clinker that has been modified by the method of the present invention obtained by blending the gypsum and Portland cement Fe 2 0 3 content and MnO (Mn 2 0 3) it is possible the content is adjusted to within the range described above, as a super-rapid setting cements with excellent quality.
【0027】(iii) 冷却・粉砕工程:アルミナ源、石灰
源の配合に先立って、本発明によれば、溶融熱鋼滓は冷
却固化されてから粉砕される。熱鋼滓を冷却固化させた
後、破砕し粉状化するのは、アルミナ源および石灰源と
の混合を十分なものとし、焼成時に、アルミナ源および
石灰源と鋼滓を均一に反応させて、 11CaO・7Al203・Ca
F2の生成の均一化のために行うものである。したがっ
て、アルミナ源および石灰源も同様に粉砕したものを配
合するのが好ましい。(Iii) Cooling / Pulverizing Step: Prior to mixing the alumina source and the lime source, according to the present invention, the molten hot steel slag is cooled and solidified and then pulverized. After the hot steel slag is cooled and solidified, it is crushed and pulverized by sufficiently mixing the alumina source and the lime source and, during firing, uniformly reacting the alumina source and the lime source with the steel slag. , 11CaO · 7Al 2 0 3 · Ca
It is performed for homogenizing the product of F 2. Therefore, it is preferable that the alumina source and the lime source are similarly pulverized.
【0028】鋼滓、アルミナ源および石灰源の破砕粒度
は比表面積で1000〜20,000cm2/g の範囲とするが、3000
〜7000cm2/g が最も好ましい。1000cm2/g 未満では焼成
後の生成鉱物相のバラツキが大きく、20,000cm2/g を越
えると混合時に粉煙となって巻き上がり易いため混合作
業が難しいばかりか、破砕コストも膨大となり微粉砕化
の効果がなくなる。The crushing particle size of the steel slag, the alumina source and the lime source is set to a specific surface area in a range of 1000 to 20,000 cm 2 / g.
~ 7000 cm 2 / g is most preferred. Large variations in the production mineral phase after firing is less than 1000 cm 2 / g, not only it is difficult mixing operation liable up winding becomes Konakemuri when mixed with exceeding 20,000 cm 2 / g, crushed cost becomes enormous milling The effect of conversion is lost.
【0029】(iv)調整・混合工程:焼成前に鋼滓とアル
ミナ源および石灰源を充分に混合させる。よって、アル
ミナ源および石灰源についても、粉状のものを使用し、
焼成前に鋼滓とアルミナ源および石灰源を充分に混合さ
せてから焼成を行う。混合手段は特に制限されないが、
粉砕と混合を兼ねてボールミルにて混合粉砕すれば充分
である。(Iv) Adjustment / mixing step: Before sintering, the steel slag, the alumina source and the lime source are sufficiently mixed. Therefore, the alumina source and the lime source are also used in powder form,
Before sintering, the slag is sufficiently mixed with the alumina source and the lime source before firing. The mixing means is not particularly limited,
It is sufficient to mix and pulverize with a ball mill for both pulverization and mixing.
【0030】配合後の鋼滓中の成分は、CaF2 1モルに対
しAl203 3 〜10モル、好ましくは5〜8モル、CaO 5 〜
17モル、好ましくは7〜13モルとする。 11CaO・7Al203
・CaF2の生成量を最大とするためには、Al203 約7モ
ル、CaO 約11モルが最も好ましい。The components in the steel slag after mixing are Al 2 0 3 3 to 10 mol, preferably 5 to 8 mol, and CaO 5 to 1 mol of CaF 2.
17 mol, preferably 7 to 13 mol. 11CaO ・ 7Al 2 0 3
- the amount of CaF 2 and to the maximum, Al 2 0 3 to about 7 moles, CaO about 11 moles being most preferred.
【0031】(v) 焼成工程: 焼成炉としては、焼成物の均一化の上で、ロータリーキ
ルンが最も好ましいが、均一に加熱焼成できる炉であれ
ば何でもよい。焼成温度は、850 〜1250℃とする。この
範囲外では 11CaO・7Al203・CaF2の生成効率が低下す
る。好ましい焼成温度は900 〜1200℃である。この焼成
により改質された 11CaO・7Al203・CaF2を主成分とする
生成物を加熱炉から回収し、超速硬セメント原料 (クリ
ンカー) を得る。(V) Firing step: As the firing furnace, a rotary kiln is most preferable in order to make the fired product uniform, but any furnace capable of uniformly heating and firing can be used. The firing temperature is 850 to 1250 ° C. Outside this range lowers the production efficiency of 11CaO · 7Al 2 0 3 · CaF 2. The preferred firing temperature is 900-1200 ° C. This baked product mainly composed of 11CaO · 7Al 2 0 3 · CaF 2 that has been modified is recovered from the furnace gives ultrafast cement raw material (clinker).
【0032】このクリンカーに、石膏やポルトランドセ
メントを配合し、超速硬セメントとして使用する。石膏
やポルトランドセメントの配合量は速硬性やセメント強
度を考慮して調整するが、通常は重量%で本発明の方法
で得たクリンカー20〜40%、石膏10〜25%、ポルトラン
ドセメント35〜70%の範囲内である。次に、実施例によ
り本発明をさらに説明する。実施例中、「%」は特に指
定しない限り、「重量%」である。Gypsum or Portland cement is blended with this clinker and used as an ultra-rapid hardening cement. The amount of gypsum or Portland cement is adjusted in consideration of quick-setting properties and cement strength, but usually 20 to 40% of clinker obtained by the method of the present invention, 10 to 25% of gypsum, 35 to 70 of Portland cement are obtained by weight%. %. Next, the present invention will be further described with reference to examples. In Examples, "%" is "% by weight" unless otherwise specified.
【0033】[0033]
【実施例】転炉にて脱燐処理完了後、転炉内に熱鋼滓を
残し、上部より還元剤としてアルミ灰を鋼滓量に対し20
%の量で投入し、転炉のランスを利用して上吹にてN2ガ
スを吹込みインジェクションを行いながら15分還元処理
した。このときの熱鋼滓の温度は1600〜1650℃であっ
た。還元処理後、転炉から熱鋼滓を排出して冷却固化し
た。炉底に沈降した合金鉄は熱鋼滓を排出した後、分離
して排出した。[Example] After the dephosphorization treatment was completed in the converter, the hot steel slag was left in the converter, and aluminum ash was used as a reducing agent from the upper part to the steel slag amount to 20%.
%, And a reduction treatment was carried out for 15 minutes while injecting N 2 gas by using a lance of the converter and blowing in N 2 gas. The temperature of the hot steel slag at this time was 1600 to 1650 ° C. After the reduction treatment, the hot steel slag was discharged from the converter and solidified by cooling. The ferroalloy settled at the furnace bottom was separated and discharged after discharging the hot steel slag.
【0034】次に、冷却固化した鋼滓とアルミナ源とし
てアルミ灰および石灰源として生石灰をボールミルにて
比表面積5000cm2/g に混合粉砕した。しかる後、ロータ
リーキルンで焼成した。使用した脱燐スラグ、還元剤
(アルミ灰) 、アルミナ源 (アルミ灰) および石灰源
(生石灰) の組成を表1にまとめて示す。Next, the cooled and solidified steel slag, aluminum ash as an alumina source, and quick lime as a lime source were mixed and ground to a specific surface area of 5000 cm 2 / g by a ball mill. Thereafter, firing was performed in a rotary kiln. Dephosphorized slag used, reducing agent
(Aluminum ash), alumina source (aluminum ash) and lime source
Table 1 summarizes the composition of (quick lime).
【0035】焼成条件および結果は表2にまとめて示す
が、本発明の方法によれば 11CaO・7Al203・CaF2生成量
のバラツキが小さいことが分かる。一方、比較例として
示す特願平2−413805号の方法によれば、同表に示す通
り、 11CaO・7Al203・CaF2の生成量のバラツキが大きい
ことが判明した。The firing conditions and results are shown in Table 2, it can be seen the variation of 11CaO · 7Al 2 0 3 · CaF 2 generation amount according to the method of the present invention is small. On the other hand, according to the method of JP Gantaira 2-413805 as a comparative example, as shown in the same table, that variation in the 11CaO · 7Al 2 0 3 · CaF 2 production amount is large was found.
【0036】(モルタル圧縮強度試験) 本例によって焼成されたクリンカーをボールミルにて比
表面積5300cm2/g に粉砕した粉体を、表3に示す条件で
組合わせて配合した。同表中、超速硬性原料は本例で得
られた5300cm2/g の粉体、二水石膏(CaSO4 ・2H 2 O) は市
販品、ポルトランドセメントは市販の普通ポルトランド
セメントであった。(Mortar Compressive Strength Test) Powder obtained by pulverizing the clinker fired in this example to a specific surface area of 5300 cm 2 / g by a ball mill was combined under the conditions shown in Table 3. In the table, ultra fast curing material is a powder of 5300cm 2 / g obtained in the present example, gypsum (CaSO 4 · 2H 2 O) is commercially available, Portland cement was a commercial ordinary Portland cement.
【0037】配合後のセメント組成物中のFeO +Fe203
およびMnO +Mn203 の含有量を調査した。その結果を表
3に示す。次に、JIS R5201 に規定するモルタル供試体
を作成し、圧縮強度を調べた。その結果を同表に示す。
なお、表中の比較例には、比較例および市販の超速硬性
セメントであるジェットセメントの圧縮強度を併記し
た。比較例では圧縮強度のバラツキが大きいのに対し、
本発明例ではバラツキが小さく、市販のジェットセメン
トと同等の性能を示した。[0037] FeO + Fe 2 0 3 of the cement composition after compounding
And to investigate the content of MnO + Mn 2 0 3. Table 3 shows the results. Next, a mortar specimen specified in JIS R5201 was prepared and its compressive strength was examined. The results are shown in the same table.
In addition, the compressive strength of the comparative example and the jet cement which is a commercially available ultra-fast-setting cement is also described in the comparative examples in the table. In the comparative example, the variation in the compressive strength is large,
In the examples of the present invention, the dispersion was small, and the performance was equivalent to that of a commercially available jet cement.
【0038】[0038]
【表1】 [Table 1]
【0039】[0039]
【表2】 [Table 2]
【0040】[0040]
【表3】 [Table 3]
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明によれば、従来は埋め立て用とし
て廃棄されていたCaF2を含有する溶融鋼滓から、その顕
熱を有効利用して、かつ、還元処理を併用することによ
って、鋼滓中のFe分、Mn分を合金鉄 (Fe−Mn) として除
去回収することができ、焼成されたクリンカーは超速硬
性能が極めて安定しており、超速硬性セメント原料とし
て安定使用できるのと同時に、回収された合金鉄は製鋼
等の副原料として有効利用可能であるため、鋼滓を全量
有効に活用することができる。従って、本発明の方法
は、資源の有効利用のみならず、従来は比較的高価であ
った超速硬セメントをより安価に供給することができる
という、産業上極めて優れた効果を発揮するものであ
る。According to the present invention, a molten steel slag containing CaF 2 which has been conventionally discarded for landfills can be used effectively by utilizing its sensible heat and simultaneously using a reduction treatment. The Fe and Mn components in the slag can be removed and recovered as ferrous alloys (Fe-Mn), and the calcined clinker has extremely stable ultra-rapid hardening performance. Since the recovered ferromagnetic iron can be effectively used as an auxiliary material for steelmaking or the like, the entire amount of steel slag can be effectively used. Accordingly, the present onset Ming method is not only effective use of resources, conventionally being able to supply the ultra-fast cement was relatively expensive and more cheaply, as it exhibits an extremely excellent effect on industrial is there.
Claims (1)
たCaF2含有鋼滓に還元剤を加えて1300〜1800℃で溶融還
元する工程、 (ii)溶融還元され沈降した合金鉄を比重分離し、FeO +
Fe203 含有量0.1 〜5重量%、MnO +Mn203 含有量2.0
重量%以下に成分調整した熱鋼滓を回収する工程、 (iii) 回収された熱鋼滓を冷却し、粉砕する工程、 (iv)粉砕された鋼滓にアルミナ源および石灰源を配合し
て、その組成をCaF2 1モルに対しAl203 3〜10モル、Ca
O 5〜17モルの割合に調整し、混合する工程、そして (v) 得られた混合物を850 〜1250℃で焼成して、11CaO
・7Al203 ・CaF2を主成分とする生成物を得る工程から
成ることを特徴とする、鋼滓を改質した超速硬セメント
原料の製造方法。(1) a step of adding a reducing agent to CaF 2 -containing steel slag generated in a hot metal pretreatment or a steelmaking process and reducing the molten iron at 1300 to 1800 ° C .; (ii) a specific gravity of the molten reduced and precipitated iron alloy Separated, FeO +
Fe 2 0 3 content of 0.1 to 5 wt%, MnO + Mn 2 0 3 content of 2.0
(Iii) cooling and grinding the recovered hot steel slag, (iv) blending the crushed steel slag with an alumina source and a lime source. , The composition of which is 3 to 10 mol of Al 2 O 3 per 1 mol of CaF 2 ,
(5) adjusting the mixture to a ratio of 5 to 17 mol of O and mixing; and (v) calcining the obtained mixture at 850 to 1250 ° C.
· 7Al 2 0 3 · a CaF 2, characterized in that comprising the step of obtaining a product consisting mainly method of ultra-rapid-cement material which was modified steel slags.
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