JP5775834B2 - Method for producing steel slag hydrated solidified body and apparatus for producing kneaded product of steel slag hydrated solidified prior to solidification - Google Patents
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Description
本発明は、鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法および固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置に関し、さらに詳しくは、設備を簡素化するとともに、品質の安定した鉄鋼スラグ水和固化体を円滑に製造することができる鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法および固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a hydrated solidified body of steel slag and an apparatus for producing a kneaded product of a hydrated solidified steel slag before solidification , and more specifically, the steel slag water with simplified equipment and stable quality. The present invention relates to a method for producing a hydrated and solidified steel slag capable of smoothly producing a Japanese solidified body and an apparatus for producing a kneaded product of a hydrated and solidified steel slag before solidification .
鉄鋼の生産過程で生じるスラグ等を利用して製造される鉄鋼スラグ水和固化体が知られている。鉄鋼スラグ水和固化体は、例えば、港湾工事に使用される異形ブロック、根固め方塊、捨ブロック等の無筋構造物としての利用が期待されている。鉄鋼スラグ水和固化体は、製鋼スラグに高炉スラグ微粉末を添加して水とともに混練して固化させることにより製造される。必要に応じて、高炉水砕スラグ、フライアッシュ、アルカリ刺激材が追加して配合される。このように鉄鋼スラグ水和固化体は、不要となった材料をリサイクルできる優れたリサイクル材であるため、環境保護の観点からも注目される。 Steel slag hydrated solid bodies manufactured using slag produced in the production process of steel are known. The steel slag hydrated solidified body is expected to be used as an unreinforced structure such as a deformed block used for harbor construction, a root consolidation block, and a discarded block. The steel slag hydrated solidified body is produced by adding blast furnace slag fine powder to steelmaking slag, kneading with water and solidifying. If necessary, blast furnace granulated slag, fly ash, and alkali stimulating material are added and blended. Thus, steel slag hydrated solidified body is an excellent recycling material that can recycle materials that are no longer needed, and thus is also attracting attention from the viewpoint of environmental protection.
ところで、固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物は、生コンクリート製造設備と同等の設備を用いて製造できるとされている。しかしながら、鉄鋼スラグ水和固化体の混練物は、高炉スラグ微粉末の単位量が比較的多く、生コンクリートに比して水の単位量が少ないため、粘度が高くかつ比重が大きくなる。そのため、混練する混練機の負荷が過大になるという問題がある。また、フライアッシュやアルカリ刺激材(セメント)を配合する場合は、これらの単位量が、高炉スラグ微粉末に比して少ないので、均一に分散させて混練することが難しく品質にばらつきが生じ易い。 By the way, it is said that the kneaded product of the steel slag hydrated solid before solidification can be produced using equipment equivalent to the ready- mixed concrete production equipment. However, the kneaded mixture of steel slag hydrated solids has a relatively high unit amount of blast furnace slag fine powder and a smaller unit amount of water than that of ready-mixed concrete, and thus has a high viscosity and a high specific gravity. Therefore, there is a problem that the load on the kneader to be kneaded becomes excessive. In addition, when blending fly ash or alkali stimulating material (cement), the amount of these units is small compared to the blast furnace slag fine powder, so it is difficult to uniformly disperse and knead and the quality tends to vary. .
高炉スラグ微粉末を配合するものではないが、掘削土等の土をリサイクルして生成されるモルタルの製造方法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1に記載の方法では、セメントと水を攪拌してセメントミルクを生成し、このセメントミルクと泥土(掘削土)をバッチ式強制二軸ミキサにより混練して泥土モルタルを製造する(段落0011、0012、0031〜0033等参照)。このようなバッチ式強制二軸ミキサでは、高粘度で比重が大きな鉄鋼スラグ水和固化体の混練物を混練するのは難しく、混練するには高負荷に耐え得る仕様にする必要がある。また、混練されたものは高粘度になるためバッチ式強制二軸ミキサから取出すことが困難である。
Although it does not mix blast furnace slag fine powder, a method for producing mortar produced by recycling soil such as excavated soil has been proposed (for example, see
特許文献2に記載の方法では、建設発生土(掘削土)と生石灰を混合して石灰改良土を生成し、水と水硬性固化材を混合して水硬性固化材スラリを生成し、生成した石灰改良土と水硬性固化材スラリとを混合して石灰改良土モルタルを製造する(段落0017等参照)。この方法では、混練工程が3段階となり設備が大型化、複雑化するという問題がある。
In the method described in
本発明の目的は、設備を簡素化するとともに、品質の安定した鉄鋼スラグ水和固化体を円滑に製造することができる鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法および固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置を提供することにある。 An object of the present invention is to simplify a facility, and to smoothly produce a slag hydrated solidified body with stable quality, and a method for producing a hydrated solidified body of steel slag and hydrated solidified steel slag before solidification It is providing the manufacturing apparatus of the kneaded material of a body .
上記目的を達成するため本発明の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法は、アルカリ刺激材とフライアッシュの少なくとも一方と、水とを混合してスラリを生成し、このスラリと製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを連続式ミキサに供給し、これら供給した材料を連続式ミキサの中で混練しつつ排出口に搬送することにより、固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物を連続的に製造しながら排出口から排出した後、固化させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for producing a hydrated solidified body of steel slag according to the present invention produces a slurry by mixing at least one of an alkali stimulating material and fly ash with water, and this slurry, steelmaking slag and blast furnace slag. By supplying the fine powder to the continuous mixer and conveying the supplied material to the discharge port while kneading in the continuous mixer, the kneaded product of the steel slag hydrated solidified before solidification is continuously obtained. It is characterized by solidifying after discharging from the discharge port during production.
本発明の固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置は、アルカリ刺激材とフライアッシュの少なくとも一方と、水とを混合してスラリを生成する混合機と、前記スラリと製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とがそれぞれ別系統で供給される連続式ミキサとを備え、供給された材料が前記連続式ミキサの中で混練されつつ排出口に搬送されて、固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物が連続的に製造されて排出口から排出される構成にしたことを特徴とする。 An apparatus for producing a kneaded mixture of steel slag hydrated solidified before solidification according to the present invention includes a mixer for mixing at least one of an alkali stimulating material and fly ash and water to produce a slurry, and the slurry and steelmaking. Steel slag before the slag and blast furnace slag fine powder are fed separately to each other, and the supplied material is kneaded in the continuous mixer and transported to the discharge port to be solidified The hydrated and solidified kneaded material is continuously produced and discharged from the discharge port.
本発明によれば、アルカリ刺激材とフライアッシュの少なくとも一方と、水とを混合して、単位量の少ない材料を予めスラリにすることで、連続式ミキサの中で単位量の少ない材料を均一に分散させ易くなる。これに伴い、安定した品質の鉄鋼スラグ水和固化体を得易くなる。また、高粘度となる材料を連続式ミキサで混練しつつミキサ内を搬送させて、連続的に鉄鋼スラグ水和固化体の混練物を製造しながら排出口から排出するので、すべての材料を最初からバッチ式ミキサに供給して混練する場合に比して、混練機に対する負荷を低減しつつ円滑に鉄鋼スラグ水和固化体の混練物を得ることができる。また、混合、混練をする設備がそれぞれ1台で足りるので設備の簡素化にもなる。 According to the present invention, at least one of the alkali stimulating material and fly ash is mixed with water, and the material with a small unit amount is made into a slurry in advance, so that the material with a small unit amount is uniformly distributed in the continuous mixer. It becomes easy to disperse. Accordingly, it becomes easy to obtain a stable slag hydrated steel slag. In addition, the material with high viscosity is kneaded with a continuous mixer and transported through the mixer, and the kneaded product of steel slag hydrated solidified body is continuously produced and discharged from the discharge port. Compared with the case where the mixture is fed to the batch mixer and kneaded, the slag hydrated and solidified kneaded material can be obtained smoothly while reducing the load on the kneader . In addition, since only one facility for mixing and kneading is sufficient, the facility can be simplified.
ここで、例えば、前記排出口から排出された鉄鋼スラグ水和固化体の混練物のスランプ値を測定して、そのスランプ測定値と予め設定した目標値との比較に基づいて連続式ミキサに量を調整して水を供給し、以後に排出される鉄鋼スラグ水和固化体の混練物のスランプ値が目標値になるようにする。これにより、含水率のばらつき等があって性状が安定してない製鋼スラグを用いながらも、安定した品質の鉄鋼スラグ水和固化体を得ることが可能になる。 Here, for example, the slump value of the steel slag hydrated solidified material discharged from the discharge port is measured, and the amount of the slump measured value is compared with the preset target value. Is adjusted so that the slump value of the kneaded product of the hydrated solidified steel slag discharged after that becomes the target value. Thereby, it is possible to obtain a hydrated solidified body of steel slag having a stable quality while using a steelmaking slag that has variations in moisture content and the like and whose properties are not stable.
高強度の鉄鋼スラグ水和固化体を得るには、連続式ミキサに供給された材料中の高炉スラグ微粉末の単位量を、水の単位量よりも多くする。例えば、前記高炉スラグ微粉末の単位量を、300kg/m3以上400kg/m3以下にする。 In order to obtain a high strength steel slag hydrated solid body, the unit amount of the blast furnace slag fine powder in the material supplied to the continuous mixer is made larger than the unit amount of water. For example, the unit amount of the blast furnace slag fine powder is set to 300 kg / m 3 or more and 400 kg / m 3 or less.
以下、本発明を図に示した実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
図1に例示する本発明の固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物の製造装置(以下、製造装置という)は、連続式ミキサ1と混合機3とを備えている。混合機3はバッチ式ミキサとアジテータとを備えている。
The apparatus for producing a kneaded product of steel slag hydrated solidified before solidification of the present invention illustrated in FIG. 1 (hereinafter referred to as production apparatus) includes a
混合機3の上部には、計量計5aを備えたセメントサイロ5および計量計6aを備えたフライアッシュサイロ6が設置されている。また、混合機3には水タンク9に設置された水供給ポンプ7が配管を介して接続されている。
A cement silo 5 equipped with a
混合機3には、セメントサイロ5およびフライアッシュサイロ6からそれぞれの計量計5a、6aを通じて、予め設定された量のアルカリ刺激材A、フライアッシュFが供給される。また、水タンク9から予め設定された量の水Wが供給される。混合機3のバッチ式ミキサでは、供給された材料A、Fと水Wとが混合されてスラリが生成されるとともに、混合された材料A、Fの沈殿を防止するため、アジテータにより継続的に攪拌が行なわれる。
A preset amount of alkali stimulating material A and fly ash F are supplied to the mixer 3 from the cement silo 5 and the fly ash silo 6 through the
連続式ミキサ1は、一方端部に投入口1a、他方端部に排出口1bを有し、ハウジングの内部に並置された1本のスパイラル状の混練羽根を有する一軸ミキサである。投入口1aには混合機3から延びる配管が配置されている。この配管を通じて、混合機3で生成されたスラリが連続的に連続式ミキサ1に供給される。
The
さらに、製鋼スラグ供給機2および高炉スラグ微粉末供給機4が設置され、製鋼スラグ供給機2からは予め設定された量の製鋼スラグSが連続的に投入口1aに供給され、高炉スラグ微粉末供給機4からは予め設定された量の高炉スラグ微粉末SPが連続的に投入口1aに供給される。
Furthermore, a steelmaking
また、投入口1aには水タンク9に設置された調整用水供給ポンプ8が配管を介して接続されている。この配管には水量調整部8aが設けられている。水量調整部8aは、例えば制御弁や流量計である。
In addition, an adjustment water supply pump 8 installed in the water tank 9 is connected to the input port 1a through a pipe. This pipe is provided with a water
上記の構造によって、連続式ミキサ1にはスラリと製鋼スラグSと高炉スラグ微粉末SPとがそれぞれ別系統で連続的に供給される。また、連続式ミキサ1には、必要に応じて調整用水供給ポンプ8から水Wが供給される。
With the above structure, slurry, steelmaking slag S, and blast furnace slag fine powder SP are continuously supplied to the
製鋼スラグSは、鉄鋼生産の製鋼過程で生成するスラグであり、Caを放出して高炉スラグ微粉末SPに対する刺激材として機能し、骨材としても機能する。また、フライアッシュのポゾラン反応のCa供給源となる。 The steelmaking slag S is slag generated in the steelmaking process of steel production, releases Ca, functions as a stimulating material for the blast furnace slag fine powder SP, and also functions as an aggregate. Moreover, it becomes a Ca supply source of the pozzolanic reaction of fly ash.
高炉スラグ微粉末SPは、鉄鋼生産の製銑過程で生成するスラグを水によって急冷微粒化した後、乾燥、粉砕して得たガラス質の微粉末である。そして、アルカリ刺激材Aの存在下で水和反応を促進させて結合材として機能する。 The blast furnace slag fine powder SP is a vitreous fine powder obtained by rapidly cooling and pulverizing slag produced in the iron making process of steel production with water, followed by drying and pulverization. And it functions as a binder by promoting the hydration reaction in the presence of the alkali stimulating material A.
フライアッシュFは、微粉炭燃焼ボイラーで発生する微粉灰であり、Ca(OH)2とポゾラン反応を起こして硬化し、結合材として機能する。 Fly ash F is fine ash generated in a pulverized coal combustion boiler, is cured by causing a pozzolanic reaction with Ca (OH) 2, and functions as a binder.
アルカリ刺激材Aは、高炉スラグ微粉末の硬化反応を助け、フライアッシュFのポゾラン反応を促進する。アルカリ刺激材Aとしては、セメント、Ca(OH)2、CaO等を例示できる。 The alkali stimulating material A assists the curing reaction of the blast furnace slag fine powder and promotes the pozzolanic reaction of fly ash F. Examples of the alkali stimulating material A include cement, Ca (OH) 2 , and CaO.
以下、本発明の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法を説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the steel slag hydrate solidification body of this invention is demonstrated.
混合機3では、それぞれ所定量のアルカリ刺激材AとフライアッシュFと水Wとを混合してスラリを生成する。この実施形態ではセメントサイロ5とフライアッシュサイロ6が設置されているが、少なくとも一方を設ければよい。そして、混合機3では、アルカリ刺激材AとフライアッシュFの少なくとも一方と、水Wとを混合されてスラリを生成する。 In the mixer 3, a predetermined amount of alkali stimulating material A, fly ash F, and water W are mixed to generate a slurry. In this embodiment, the cement silo 5 and the fly ash silo 6 are installed, but at least one may be provided. In the mixer 3, at least one of the alkali stimulating material A and the fly ash F and the water W are mixed to generate a slurry.
次いで、それぞれ所定量のスラリ、製鋼スラグS、高炉スラグ微粉末SPを連続式ミキサ1に供給する。
Next, predetermined amounts of slurry, steelmaking slag S, and blast furnace slag fine powder SP are supplied to the
連続式ミキサ1の中では、これら供給した材料を混練しつつ、投入口1a側から排出口1bに向かって搬送する。排出口1b近傍まで搬送される過程で、供給された材料は十分に混練されて固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cとなる。このようにして連続式ミキサ1では、連続的に鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cを製造しながら排出口1bから排出する。この時の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cの粘度は、スランプ値(JIS A 1101に規定された試験に基づく測定値)で5cm以上、好ましくは7cm以上となる。
In the
連続式ミキサ1に供給するそれぞれの材料の配合は、鉄鋼スラグ水和固化体の混練物C1m3当りの単位量として、例えば、以下のとおりである。
Formulation of each material supplied to the
鉄鋼スラグS:1500〜2000kg/m3
高炉スラグ微粉末SP:250〜450kg/m3
水W:150〜300kg/m3
フライアッシュF:100〜200kg/m3
アルカリ刺激材A:20〜50kg/m3
高強度の鉄鋼スラグ水和固化体を得るには、連続式ミキサ1に供給された材料中の高炉スラグ微粉末SPの単位量を水Wの単位量よりも多くする。例えば、高炉スラグ微粉末SPの単位量を、300kg/m3以上400kg/m3以下にするとよい。
Steel slag S: 1500 to 2000 kg / m 3
Blast furnace slag fine powder SP: 250 to 450 kg / m 3
Water W: 150-300 kg / m 3
Fly ash F: 100-200 kg / m 3
Alkali stimulant A: 20-50 kg / m 3
In order to obtain a high strength steel slag hydrated solid body , the unit amount of the blast furnace slag fine powder SP in the material supplied to the
鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cが硬化し、鉄鋼スラグ水和固化体が製造されるメカニズムは、上記スラリ、製鋼スラグSおよび高炉スラグ微粉末SPを混合した際に、製鋼スラグSに含まれているCa2+が溶出し、高炉スラグ微粉末SPやフライアッシュFに含まれている非晶質相のSi、Alなどの元素との水和反応によって水和ゲルを生じて硬化することによる。アルカリ刺激材Aを添加することにより水和反応を促進させることができる。 The kneaded product C of the steel slag hydrated solidified body is hardened, and the mechanism for producing the steel slag hydrated solidified body is included in the steelmaking slag S when the slurry, the steelmaking slag S and the blast furnace slag fine powder SP are mixed. Ca 2+ is eluted, and a hydrated gel is formed and hardened by a hydration reaction with elements such as Si and Al in the amorphous phase contained in blast furnace slag fine powder SP and fly ash F. by. The hydration reaction can be promoted by adding the alkali stimulating material A.
鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cを製造する際に、すべての材料を最初から混練すると、水Wの単位量が少なくて粘度が高くなるため、混練機に対する負荷が過大になるとともに、混練物を混練機の外部に移送するのが困難になる。また、アルカリ刺激材AやフライアッシュFの配合量は相対的に少ないので、均一に分散させることができなくなる。 When the kneaded product C of the slag hydrated and solidified product is produced, if all materials are kneaded from the beginning, the unit amount of water W is small and the viscosity becomes high. It becomes difficult to transfer the product to the outside of the kneader. Further, since the blending amount of the alkali stimulating material A and fly ash F is relatively small, it cannot be uniformly dispersed.
本発明では、単位量が少ないアルカリ刺激材AおよびフライアッシュFを、混合機3において水Wと混合して予めスラリにすることで、連続式ミキサ1の中ですべての材料中に均一に分散させ易くなっている。これに伴い、安定した品質の鉄鋼スラグ水和固化体を得るには有利になっている。
In the present invention, the alkali stimulating material A and fly ash F having a small unit amount are mixed with water W in the mixer 3 and made into a slurry in advance so that they are uniformly dispersed in all materials in the
また、鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cは高粘度となるが、連続式ミキサ1で混練しつつミキサ内を搬送させて、連続的に鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cを製造しながら排出口1bから排出するので、すべての材料を最初から供給して混練する場合に比して、連続式ミキサ1に対する負荷を低減しつつ円滑に鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cを得ることができる。また、混合、混練をする設備がそれぞれ1台で足りるので設備の簡素化にもなる。
Further, the kneaded material C of the steel slag hydrated solid material becomes a high viscosity, and is conveyed through the mixer while kneading in a
排出口1bから排出した鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cは、例えば、ベルトコンベヤ10によって所定位置まで搬送する。そして、その鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cは、例えば、養生ヤードに運搬して適宜の厚さに敷き均して養生、乾燥させる。鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cを乾燥させた鉄鋼スラグ水和固化体の密度は1800〜2700kg/m3程度、一軸圧縮強度(JIS A 1108に規定された試験に基づく測定値)は9.8〜35.0N/mm2程度である。
The kneaded product C of the hydrated and solidified steel slag discharged from the
鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cを乾燥させた鉄鋼スラグ水和固化体は、破砕機等により砕いて所望の大きさにする。そして、砕いた鉄鋼スラグ水和固化体を、例えば、港湾工事に使用される異形ブロック、根固め方塊、捨ブロック等として使用する。 Steel slag hydrated solidified drying the kneaded material C of the steel slag hydrated solid material to the desired size crushed by crusher or the like. The crushed steel slag hydrated solidified body is used as, for example, a deformed block, a root consolidation block, a discarding block, or the like used for harbor construction.
ところで、製鋼スラグSは、鉄鋼生産の製鋼過程で生成する副産物である。また、ストックされている際に降雨等の影響によって含水率が変化してばらつきが生じるので性状が安定していない。
そこで図2に示すように、例えば、排出口1bから排出された鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cのスランプ値を測定して、そのスランプ測定値と予め設定した目標値との比較に基づいて連続式ミキサ1に量を調整して水Wを供給する。そして、以後に排出される鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cのスランプ値が目標値になるように(近づくように)するとよい。
Incidentally, the steelmaking slag S is a by-product generated in the steelmaking process of steel production. In addition, when stocked, the moisture content changes due to the influence of rainfall, etc., resulting in variations, so the properties are not stable .
Therefore, as shown in FIG. 2, for example, the slump value of the kneaded product C of the steel slag hydrated solid body discharged from the
具体的には、まず、水供給ポンプ7から混合機3に供給する水Wの量を予め少なめにしておく。即ち、混合機3から連続式ミキサ1に供給するスラリにおける含水率を若干小さくしておき、排出口1bから排出された鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cのスランプ測定値が目標値以下になるようにしておく。そして、排出口1bから排出された鉄鋼スラグ水和固化体の混練物Cのスランプ測定値(JIS A 1101に規定された試験に基づく測定値)と、予め設定した目標値とを比較する。
Specifically, first, the amount of water W supplied from the
スランプ測定値が目標値(許容範囲)になっている場合は、連続式ミキサ1に対して調整用の水Wの供給は行なわない。一方、スランプ測定値が目標値(許容範囲)よりも小さい場合は、目標値になるように調整用水供給ポンプ8を稼動させて連続式ミキサ1に必要な量の調整用の水Wを供給する。例えば、水量調整部8aを用いて(操作して)連続式ミキサ1に対する水Wの供給量をコントロールする。このコントロールは、作業者による手作業、或いは、制御装置による自動制御により行なうことができる。
When the slump measurement value is the target value (allowable range), the adjustment water W is not supplied to the
これにより、連続式ミキサ1に調整用の水Wを供給した時点からは、水Wの単位量が最適になり、目標とする所定性能の鉄鋼スラグ水和固化体を得ることができる。したがって、性状が安定してない製鋼スラグSを用いながらも、安定した品質の鉄鋼スラグ水和固化体を得易くなる。
Thereby, from the time of supplying the adjustment water W to the
1 連続式ミキサ
1a 投入口
1b 排出口
2 製鋼スラグ供給機
3 混合機
4 高炉スラグ微粉末供給機
5 セメントサイロ
5a 計量計
6 フライアッシュサイロ
6a 計量計
7 水供給ポンプ
8 調整用水供給ポンプ
8a 水量調整部(制御弁、流量計)
9 水タンク
10 ベルトコンベア
A アルカリ刺激材
F フライアッシュ
C 固化する前の鉄鋼スラグ水和固化体の混練物
S 製鉄スラグ
SW 高炉スラグ微粉末
W 水
DESCRIPTION OF
9
C Mixture of steel slag hydrated solid before solidification S Steel slag SW Blast furnace slag fine powder W Water
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