JP7131534B2 - Aggregate manufacturing method, coarse aggregate and fine aggregate - Google Patents

Aggregate manufacturing method, coarse aggregate and fine aggregate Download PDF

Info

Publication number
JP7131534B2
JP7131534B2 JP2019216820A JP2019216820A JP7131534B2 JP 7131534 B2 JP7131534 B2 JP 7131534B2 JP 2019216820 A JP2019216820 A JP 2019216820A JP 2019216820 A JP2019216820 A JP 2019216820A JP 7131534 B2 JP7131534 B2 JP 7131534B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
less
aggregate
oxide
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019216820A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021084844A (en
Inventor
久宏 松永
陽太郎 井上
建 星野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2019216820A priority Critical patent/JP7131534B2/en
Publication of JP2021084844A publication Critical patent/JP2021084844A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7131534B2 publication Critical patent/JP7131534B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Description

本発明は、金属製造工程で発生する副生成物を原料とする骨材の製造方法および当該製造方法で製造される粗骨材および細骨材に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing aggregate using by-products generated in a metal manufacturing process as a raw material, and coarse aggregate and fine aggregate produced by the method.

金属精錬工程では、原料中の不純物を高温で金属分と分離するため、大量のスラグ、ダストが発生する。また、金属精錬工程では高温の金属、スラグを保持する容器が必要であり、これら容器に使用される耐火物は経時劣化に伴い廃棄され使用済み耐火物となる。さらに、金属精錬工程で製造された鉄鋼スラブや各種金属のインゴットを、製品へ加工するにあたり、適宜圧延、加工、表面処理等が行われるが、その際に使用された水、油には金属酸化物が含まれこれを分離したスラッジが発生する。その他に、石炭火力発電所等では燃料中の灰分が燃焼後に残り、フライアッシュとして回収されている。 In the metal refining process, a large amount of slag and dust are generated because the impurities in the raw material are separated from the metal content at high temperatures. In addition, the metal refining process requires containers for holding high-temperature metal and slag, and the refractories used in these containers are discarded as they deteriorate over time and become used refractories. Furthermore, steel slabs and ingots of various metals produced in the metal refining process are subjected to appropriate rolling, processing, surface treatment, etc. when processed into products. Sludge containing and separated substances is generated. In addition, in coal-fired power plants and the like, ash in fuel remains after combustion and is collected as fly ash.

金属製造工程で発生するスラグ、ダスト、使用済み耐火物、スラッジ等の副生成物は、いずれもSiO、Al、CaO、MgO等の金属酸化物を主成分としており、砕石やコンクリート原料として利用することが期待される。しかしながら、これらの副生成物は、その組成に応じて、例えば、CaOやMgOが多いものは経時的に膨張や粉化が生じたり、微小ながら金属成分が溶出する可能性のあるものがあり、有効利用できていないものも少なくなかった。 By-products such as slag, dust, used refractories, and sludge generated in the metal manufacturing process are all mainly composed of metal oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, and MgO, and are used in crushed stone and concrete. It is expected to be used as a raw material. However, depending on the composition of these by-products, for example, those containing a large amount of CaO or MgO may expand or pulverize over time, or the metal components may be eluted, albeit minutely. There were quite a few things that could not be used effectively.

このような問題に対し、特許文献1には、溶融状態の製鋼スラグにSiO含有物質と還元材とを添加し、還元材の一部または全部として、特殊な条件に適合した廃プラスチックを使用して溶融改質する技術が開示されている。特許文献1には、具体的な手段として、溶滓鍋中に保持された溶融転炉スラグに、浸漬ランスからSiO含有物質と酸素を吹き込むと共に、還元用物質を吹込むことが開示されている。 To address this problem, Patent Document 1 discloses adding a SiO2 -containing substance and a reducing agent to molten steelmaking slag, and using waste plastics that meet special conditions as part or all of the reducing agent. A technique for melting and reforming is disclosed. Patent Document 1 discloses, as a specific means, blowing a SiO 2 -containing substance and oxygen from an immersion lance into molten converter slag held in a slag ladle and blowing a reducing substance. there is

特開2009-114023号公報JP 2009-114023 A

特許文献1に開示された技術は、溶融製鋼スラグに適用するものであるが、金属精錬工程において発生するスラグは、生成直後は溶融しているものの経時的に冷却されて固体状態になっているものがほとんどであり、特許文献1に開示される技術を有効に実施できる機会はあまりない。さらには、金属精錬工程において発生するダストは、固体状態で生成されるので、特許文献1に開示される技術では処理できない。 The technology disclosed in Patent Document 1 is applied to molten steelmaking slag, but the slag generated in the metal refining process is molten immediately after generation, but cools over time to a solid state. Most of them are things, and there are not many opportunities to effectively implement the technology disclosed in Patent Document 1. Furthermore, since the dust generated in the metal refining process is produced in a solid state, it cannot be treated by the technique disclosed in Patent Document 1.

本発明は、このような従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、常温の副生成物を溶融させて金属と酸化物とを分離・冷却し、冷却後の酸化物を用いて路盤材やコンクリート等に用いることができる骨材の製造方法および当該製造方法で製造される粗骨材および細骨材を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its object is to separate and cool the metal and oxide by melting the by-product at room temperature, and cool the oxide after cooling. It is to provide a method for producing aggregates that can be used for roadbed materials, concrete, etc., and coarse aggregates and fine aggregates produced by the production method.

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
(1)金属製造工程で発生する副生成物を加熱して前記副生成物を金属と酸化物とに分離し、分離した酸化物を用いて骨材を製造する骨材の製造方法であって、前記副生成物は、スラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物から選ばれる1種以上であり、前記副生成物に還元材を含有する原料を加え、電気炉を用いて1300℃以上に加熱し、前記酸化物の化学組成は、CaO:17質量%以上59質量%以下、SiO:17質量%以上53質量%以下、Al:5質量%以上45質量%以下MgO:2質量%以上20質量%以下、塩基度(CaO/SiO):0.7以上2.0以下であり、1300℃以上に加熱された酸化物の90体積%以上が結晶化するように冷却し、冷却された酸化物を粒径40mm以下にする、骨材の製造方法。
(2)前記副生成物は、金属および遊離炭素から選ばれる1種以上を合計で1質量%以上含有し、前記電気炉は抵抗加熱式電気炉である、(1)に記載の骨材の製造方法。
(3)前記塩基度(CaO/SiO)は0.7以上1.6以下である、(1)または(2)に記載の骨材の製造方法。
(4)前記スラグおよび使用後耐火物は還元材を含有する、(1)から(3)のいずれか1つに記載の骨材の製造方法。
(5)前記還元材を含有する原料は、石炭、コークス、製紙スラッジ、廃タイヤおよび廃プラスチックから選ばれる1種以上である、(1)から(4)のいずれか1つに記載の骨材の製造方法。
(6)前記副生成物に、酸化物の化学組成を調整する原料を更に加えて加熱する、(1)から(5)のいずれか1つに記載の骨材の製造方法。
(7)前記酸化物の化学組成を調整する原料は、フライアッシュ、砂および砂利から選ばれる1種以上である、(6)に記載の骨材の製造方法。
(8)粉化率が1.0%以下であり、絶乾密度が2.5g/cm以上であり、吸水率が3.0%以下であり、安定性試験における損失質量分率が12%以下であり、すりへり減量が40%以下である、粗骨材。
(9)粉化率が1.0%以下であり、絶乾密度が2.5g/cm以上であり、吸水率が3.0%以下であり、安定性試験における損失質量分率が10%以下であり、保水量が3質量%以上である、細骨材。
Means for solving the above problems are as follows.
(1) A method for producing an aggregate by heating a by-product generated in a metal production process to separate the by-product into a metal and an oxide, and producing an aggregate using the separated oxide. , The by-product is one or more selected from slag, dust, sludge and used refractories, and a raw material containing a reducing agent is added to the by-product and heated to 1300 ° C. or higher using an electric furnace. The chemical composition of the oxide is CaO: 17% by mass to 59% by mass, SiO 2 : 17% by mass to 53% by mass, Al 2 O 3 : 5% by mass to 45% by mass , MgO: 2 % by mass or more and 20% by mass or less, basicity (CaO/SiO 2 ): 0.7 or more and 2.0 or less, and cooled so that 90% by volume or more of the oxide heated to 1300 ° C. or more is crystallized. A method for producing an aggregate, wherein the cooled oxide is made to have a particle size of 40 mm or less.
(2) The aggregate according to (1), wherein the by-product contains a total of 1% by mass or more of one or more selected from metals and free carbon, and the electric furnace is a resistance heating electric furnace. Production method.
(3) The method for producing an aggregate according to (1) or (2), wherein the basicity (CaO/SiO 2 ) is 0.7 or more and 1.6 or less.
(4) The method for producing an aggregate according to any one of (1) to (3), wherein the slag and the used refractory contain a reducing material.
(5) The aggregate according to any one of (1) to (4), wherein the raw material containing the reducing material is one or more selected from coal, coke, papermaking sludge, waste tires and waste plastics. manufacturing method.
(6) The method for producing an aggregate according to any one of (1) to (5), wherein a raw material for adjusting the chemical composition of the oxide is further added to the by-product and heated.
(7) The method for producing an aggregate according to (6), wherein the raw material for adjusting the chemical composition of the oxide is one or more selected from fly ash, sand and gravel.
(8) A powdering rate of 1.0% or less, an absolute dry density of 2.5 g/cm 3 or more, a water absorption of 3.0% or less, and a loss mass fraction of 12 in a stability test. % or less and the abrasion weight loss is 40% or less.
(9) A powdering rate of 1.0% or less, an absolute dry density of 2.5 g/cm 3 or more, a water absorption of 3.0% or less, and a loss mass fraction of 10 in a stability test. % or less and a water retention amount of 3% by mass or more.

本発明に係る副生成物の処理方法の実施により、常温の副生成物を金属と酸化物とに分離するとともに、当該酸化物から路盤材やコンクリート等に用いられる骨材を製造できる。これにより、有効利用されづらかった金属精錬工程で発生する副生成物を路盤材やコンクリート等に用いられる骨材の原料として有効利用できるので、廃棄物量を少なくできる。 By carrying out the method for treating by-products according to the present invention, it is possible to separate the room-temperature by-products into metals and oxides, and to produce aggregates used in roadbed materials, concrete, etc. from the oxides. As a result, by-products generated in the metal refining process, which have been difficult to effectively utilize, can be effectively utilized as raw materials for roadbed materials, aggregates used in concrete, etc., so that the amount of waste can be reduced.

保水量の測定に用いられる円筒容器10の断面図である。1 is a cross-sectional view of a cylindrical container 10 used for measuring water retention. FIG. 保水量の測定で測定される骨材20に保水された水22のイメージ図である。FIG. 2 is an image diagram of water 22 retained in aggregate 20 measured in the measurement of the amount of retained water.

本発明者らは、有効利用しづらい金属製造工程において発生するスラグとダスト、スラッジ、使用後耐火物の化学成分に着目し、この化学成分を最適化することで副生成物を酸化物と金属とに分離し易くし、さらに、分離された酸化物の90体積%以上が結晶化するように冷却することで、路盤材やコンクリートに用いられる骨材(粗骨材・細骨材)が製造でき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 focused on the chemical composition of slag, dust, sludge, and post-use refractories generated in the metal manufacturing process, which are difficult to effectively utilize, and by optimizing the chemical composition, the by-products were reduced to oxides and metals. The aggregates (coarse aggregates and fine aggregates) used for roadbed materials and concrete are produced by making it easier to separate from the oxides and further cooling so that 90% by volume or more of the separated oxides crystallize. The present invention was completed by discovering that it can be done. Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention.

本実施形態に係る骨材の製造方法では、電気炉を用いて、副生成物を1300℃以上に加熱する。副生成物を1300℃以上に加熱することで、副生成物を溶融させ、副生成物を金属と酸化物とに分離できる。一方、加熱温度が1300℃未満であると、副生成物を溶融できず副生成物を酸化物と金属とに分離できなかったり、溶融できたとしても酸化物の粘度が高く、副生成物を酸化物と金属とに十分に分離できず、酸化物に残留する金属が多くなる。 In the aggregate manufacturing method according to the present embodiment, the by-product is heated to 1300° C. or higher using an electric furnace. By heating the by-products to 1300° C. or higher, the by-products can be melted and separated into metals and oxides. On the other hand, if the heating temperature is less than 1300° C., the by-product cannot be melted and the by-product cannot be separated into an oxide and a metal. The oxide and metal cannot be sufficiently separated, and a large amount of metal remains in the oxide.

溶融状態の酸化物の温度が高いほど粘度が低減し、酸化物と金属との分離が容易となるので、副生成物の加熱温度の上限は特に定めなくてよいが、2000℃程度まで上げても問題はない。副生成物の加熱には投入できるエネルギーが大きく、温度制御が容易である電気炉を用いることが好ましい。電気炉としては、抵抗加熱式電気炉、アーク炉、誘導加熱式電気炉等種々のものが使用できる。アーク炉や誘導加熱式電気炉を用いる場合は、副生成物に溶銑等の溶融金属や金属スクラップ等を加えて処理することもできる。 The higher the temperature of the molten oxide, the lower the viscosity and the easier it is to separate the oxide and the metal. is no problem. For heating the by-product, it is preferable to use an electric furnace which can input a large amount of energy and which is easy to control the temperature. Various electric furnaces such as a resistance heating electric furnace, an arc furnace and an induction heating electric furnace can be used as the electric furnace. When an arc furnace or an induction heating electric furnace is used, molten metal such as hot metal or scrap metal can be added to the by-products for treatment.

これら電気炉の中でも抵抗加熱式電気炉を用いることが好ましい。例えば、アーク炉では電極間でアーク放電を行い、そのアーク放電により生じる熱を副生物へ伝熱させて溶融させる必要がある。これに対して、副生成物であるスラグ、ダスト等に金属または遊離炭素が合計で1質量%以上含まれていれば、抵抗加熱式電気炉を用いることで、この金属や遊離炭素中を電気が流れて抵抗発熱し、この熱が直接副生成物に伝熱するので副生成物への伝熱が効率的に行われる。このため、アーク炉で加熱する場合に比べて、五分の一程度の時間で所定温度まで副生成物を昇温させることができる。本実施形態における副生成物は、金属製造工程で発生するスラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物から選ばれる1種以上である。以後の説明では、電気炉として抵抗加熱式電気炉を用い、副生成物としてスラグ、ダストを用いたとして説明する。 Among these electric furnaces, it is preferable to use a resistance heating electric furnace. For example, in an arc furnace, it is necessary to perform arc discharge between electrodes and transfer the heat generated by the arc discharge to a by-product to melt it. On the other hand, if the by-products such as slag and dust contain a total of 1% by mass or more of metal or free carbon, a resistance heating electric furnace can be used to convert the metal and free carbon into electricity. flows to generate resistance heat, and this heat is directly transferred to the by-products, so heat transfer to the by-products is performed efficiently. Therefore, the temperature of the by-product can be raised to a predetermined temperature in about one-fifth of the time required for heating in an arc furnace. The by-product in the present embodiment is one or more selected from slag, dust, sludge, and used refractories generated in the metal manufacturing process. In the following description, a resistance heating electric furnace is used as the electric furnace, and slag and dust are used as by-products.

副生成物であるスラグやダストを抵抗加熱式電気炉内に装入する。スラグやダストが堆積した炉内に電極を差し込み、電圧を印加する。このとき、スラグやダストに金属および遊離炭素が合計で1質量%以上存在することでスラグやダストに部分的に電流が流れ、これにより抵抗熱が発生してスラグやダストが昇温する。 Slag and dust, which are by-products, are charged into a resistance heating electric furnace. An electrode is inserted into the furnace where slag and dust are deposited, and a voltage is applied. At this time, the presence of a total of 1% by mass or more of metal and free carbon in the slag or dust causes current to partially flow through the slag or dust, thereby generating resistance heat and raising the temperature of the slag or dust.

スラグやダストの主成分は金属酸化物なので、溶融状態では電気伝導性を有する。このため、昇温によりスラグやダスト自体が溶融するようになると、流れる電流の量も増加する。これにより発熱量も増加していき、1300℃以上にすることで炉内に装入したスラグやダストを全体的に溶融させることができる。スラグやダストを全体的に溶融させることができれば、スラグやダストに含まれる鉄や銅、ニッケル等の金属分は溶融して凝集するので、金属と酸化物とを分離できる。 Since the main component of slag and dust is metal oxide, it has electrical conductivity in the molten state. Therefore, when the slag or dust itself melts due to temperature rise, the amount of current flowing also increases. As a result, the calorific value also increases, and by raising the temperature to 1300° C. or higher, the slag and dust charged into the furnace can be entirely melted. If the slag and dust can be melted as a whole, metals such as iron, copper, and nickel contained in the slag and dust will be melted and agglomerated, so that metals and oxides can be separated.

本実施形態に係る骨材の製造方法では、酸化物の化学組成をCaO:17質量%以上59質量%以下、SiO:17質量%以上53質量%以下、Al:5質量%以上45質量%以下MgO:2質量%以上20質量%以下、塩基度(CaO/SiO):0.7以上2.0以下にしている。酸化物の化学組成を上記範囲とすることで、溶融酸化物の粘性が溶融金属と分離するのに好ましい範囲となり、副生成物に含まれる金属と酸化物との分離が容易となる。さらに、酸化物の化学組成を上記範囲とすることで、酸化物の水和膨張も抑制され、路盤材やコンクリート等の骨材にも利用できる有用な材料となる。一方、酸化物の塩基度(CaO/SiO)が2.0より高くなると、溶融酸化物の粘度が高くなって金属と酸化物とが分離しづらくなり、分離後に酸化物に混入する金属が多くなる。また、酸化物の塩基度(CaO/SiO)が2.0より高くなったり、MgOが20質量%より多くなると、酸化物からf-CaOやf-MgOが析出しやすくなり、水和膨張が生じる。 In the method for producing an aggregate according to the present embodiment, the chemical composition of the oxide is CaO: 17% by mass or more and 59% by mass or less, SiO 2 : 17% by mass or more and 53% by mass or less, and Al 2 O 3 : 5% by mass or more. 45 mass % or less , MgO: 2 mass % or more and 20 mass % or less, basicity (CaO/SiO 2 ): 0.7 or more and 2.0 or less. By setting the chemical composition of the oxide within the above range, the viscosity of the molten oxide is within a preferable range for separation from the molten metal, and the metal and oxide contained in the by-product can be easily separated. Furthermore, by setting the chemical composition of the oxide within the above range, the expansion of the oxide by hydration is suppressed, and the material becomes useful as a roadbed material, aggregate for concrete, and the like. On the other hand, when the basicity (CaO/SiO 2 ) of the oxide is higher than 2.0, the viscosity of the molten oxide increases, making it difficult to separate the metal and the oxide, and the metal mixed into the oxide after separation becomes become more. In addition, when the basicity (CaO/SiO 2 ) of the oxide is higher than 2.0 or the content of MgO is higher than 20% by mass, f-CaO and f-MgO are likely to precipitate from the oxide, leading to hydration expansion. occurs.

酸化物の塩基度(CaO/SiO)は、0.7以上1.6以下であることが好ましい。酸化物の塩基度度(CaO/SiO)を、0.7以上1.6以下にすることで溶融酸化物の粘度が低くなり、金属と酸化物とがさらに分離し易くなる。さらに、酸化物の冷却過程における酸化物の体積変化や、酸化物からのf-CaOおよびf-MgOの析出が抑制され、これにより、酸化物の粉化を抑制でき、水和膨張をさらに抑制できる。 The basicity (CaO/SiO 2 ) of the oxide is preferably 0.7 or more and 1.6 or less. By setting the basicity (CaO/SiO 2 ) of the oxide to 0.7 or more and 1.6 or less, the viscosity of the molten oxide is lowered and the metal and the oxide are more easily separated. Furthermore, the volume change of the oxide during the cooling process of the oxide and the precipitation of f-CaO and f-MgO from the oxide are suppressed, thereby suppressing the powdering of the oxide and further suppressing hydration expansion. can.

一方、酸化物の塩基度(CaO/SiO)が1.6より高くなると、酸化物の冷却過程での2CaO・SiOの結晶転移(α’型またはβ型からγ型への転移)によって体積が変化しはじめ、これにより、酸化物が粉化するので好ましくない。 On the other hand, when the basicity (CaO/SiO 2 ) of the oxide is higher than 1.6, the crystal transition of 2CaO SiO 2 (transition from α' type or β type to γ type) during the cooling process of the oxide causes The volume begins to change, which is undesirable as it pulverizes the oxide.

酸化物の化学組成は、抵抗加熱式電気炉に装入するスラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物の化学組成を予め確認しておき、装入するスラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物の割合を調整することで制御する。また、酸化物の化学組成を調整する原料として、フライアッシュ、砂および砂利から選ばれる1種以上を更に加えてもよく、これらを加えることで酸化物の化学組成が目標の範囲になるように制御してもよい。 For the chemical composition of the oxide, check the chemical composition of the slag, dust, sludge and used refractory to be charged into the resistance heating electric furnace in advance. Control by adjusting the ratio. In addition, as a raw material for adjusting the chemical composition of the oxide, one or more selected from fly ash, sand and gravel may be further added, and by adding these, the chemical composition of the oxide is adjusted to the target range. may be controlled.

ここで、ダストには、酸化物の塩基度をあげつつ回収する粒径を大きくして回収し易くする効果があるものがある。スラッジには、酸化物の塩基後を上げつつ還元を行う効果があるものがある。使用後耐火物には、酸化物の塩基度を下げつつ還元を行う効果があるものがある。フライアッシュ、砂、砂利には酸化物の塩基度を下げる効果があるものがある。これらの効果を考慮しながら、各原料の配合割合を調整して酸化物の化学組成を上記範囲内に制御することで、酸化物から膨張源を無くし、当該酸化物を用いて路盤材やコンクリート等の骨材に利用できる骨材を製造できる。 Here, some of the dust has the effect of increasing the basicity of the oxide and increasing the particle size of the collected dust to make it easier to collect. Some sludges have the effect of increasing the base content of oxides while reducing them. Some post-use refractories have the effect of reducing the basicity of oxides while reducing them. Some fly ash, sand and gravel have the effect of reducing the basicity of oxides. Considering these effects, by adjusting the mixing ratio of each raw material and controlling the chemical composition of the oxide within the above range, the expansion source is eliminated from the oxide, and the oxide is used for roadbed materials and concrete. It is possible to manufacture aggregates that can be used for aggregates such as

さらに、スラグ、ダスト、スラッジ、使用後耐火物およびフライアッシュといった副生成物に還元材を含有する原料を加える。副生成物が全体的に溶融した状態で還元材が存在していれば、金属酸化物の一部が還元され、酸化物に残留する金属酸化物を少なくできるとともに、分離・回収できる金属の量が増加する。還元材を含有する原料として、例えば、石炭、コークス、製紙スラッジ、廃タイヤおよび廃プラスチックから選ばれる1種以上を用いてよい。また、副生成物としてスラグや使用後耐火物を用いる場合に、還元材を含有するスラグや使用後耐火物を用いることが好ましい。還元材を含有するスラグや使用後耐火物を用いることで、酸化物を還元するために外部から加えられる還元材の量を少なくできる。 In addition, raw materials containing reducing agents are added to by-products such as slag, dust, sludge, post-consumer refractories and fly ash. If the reducing material exists in a state where the by-products are completely melted, part of the metal oxide is reduced, and the amount of metal oxide remaining in the oxide can be reduced, and the amount of metal that can be separated and recovered. increases. As the raw material containing the reducing material, for example, one or more selected from coal, coke, papermaking sludge, waste tires and waste plastics may be used. When slag or used refractories are used as by-products, it is preferable to use slag or used refractories containing a reducing agent. By using a slag containing a reducing agent or a used refractory, it is possible to reduce the amount of the reducing agent that is externally added to reduce the oxide.

抵抗加熱式電気炉への原料の装入は、低温で融液を生成するFeO、MnO、Alを含む原料を先に抵抗加熱式電気炉内に装入し、電圧を印加して溶融させた後に、順次他の原料を装入することが好ましい。これにより、高い効率で副生成物を全体的に溶融できる。さらに、最も低温で融液を生成する原料に加えて、原料全体の融点を低下させる原料を先に装入してもよい。 In charging the raw materials into the resistance heating electric furnace, the raw materials containing FeO, MnO, and Al 2 O 3 that form a melt at a low temperature are first charged into the resistance heating electric furnace, and a voltage is applied. After melting, it is preferable to sequentially charge other raw materials. This allows the overall melting of the by-products with high efficiency. Furthermore, in addition to the raw material that produces the melt at the lowest temperature, a raw material that lowers the melting point of the entire raw material may be charged first.

また、抵抗加熱式電気炉の炉壁耐火物保護のために、装入した副生成物の全量を溶解するのではなく、炉壁近傍の副生成物は溶解しないように操業してもよい。例えば、副生成物の全量が溶解しないように抵抗加熱式電気炉の電極を中心に寄せて操業してもよく、これにより、セルフライニング層を形成する耐火物の溶損が少なくなり、この結果、炉寿命が長くなる。なお、副生成物の全量が溶解しないように操業する場合には、溶融スラグを炉外に排出する際に、溶解していない部分が混合しないようにする必要がある。 Further, in order to protect the furnace wall refractories of the resistance heating electric furnace, the operation may be performed so that the by-products in the vicinity of the furnace wall are not melted, instead of melting all the charged by-products. For example, the electrodes of a resistance-heated electric furnace may be operated with a centered electrode so that all of the by-products are not dissolved, which results in less erosion of the refractory forming the self-lining layer, resulting in , longer furnace life. In addition, when the operation is performed so that the entire amount of the by-products is not dissolved, it is necessary to prevent the undissolved portion from being mixed when the molten slag is discharged out of the furnace.

本実施形態に係る骨材の製造方法では、副生成物を溶融させ、金属と酸化物とに分離した後、酸化物の90体積%以上が結晶化するように冷却する。このように、酸化物の90体積%以上を結晶化させることで、当該酸化物から緻密であってひずみにくく、また、緻密保水性に優れた骨材を製造できる。90体積%以上が結晶化した酸化物は、溶融状態から700℃までの冷却速度を調整することで得られる。90体積%以上を結晶化できる溶融状態から700℃までの冷却速度は、酸化物の組成により異なる。例えば、塩基度(CaO/SiO)が1.3の酸化物の場合、溶融状態から700℃までの冷却速度を20℃/sec以下にすることで90体積%以上が結晶化した酸化物が得られる。 In the aggregate manufacturing method according to the present embodiment, the by-product is melted and separated into metal and oxide, and then cooled so that 90% by volume or more of the oxide is crystallized. In this way, by crystallizing 90% by volume or more of the oxide, it is possible to produce a dense aggregate that is less likely to be distorted and that is excellent in water retentivity from the oxide. An oxide in which 90% by volume or more is crystallized can be obtained by adjusting the cooling rate from the molten state to 700°C. The cooling rate from the molten state at which 90% by volume or more can be crystallized to 700° C. varies depending on the composition of the oxide. For example, in the case of an oxide having a basicity (CaO/SiO 2 ) of 1.3, the cooling rate from the molten state to 700° C. is set to 20° C./sec or less, whereby 90% by volume or more of the oxide is crystallized. can get.

本実施形態において酸化物の結晶化率(体積%)は、以下の手順で算出する。
1.酸化物を樹脂に埋め込み、研磨したサンプルを作成する。
2.サンプルを顕微鏡観察し、非晶質と結晶質の面積の割合を算出する。
3.結晶質の面積/(非晶質の面積+結晶質の面積)から結晶質の面積の割合を算出し、これから酸化物の結晶化率(体積%)を算出する。
In this embodiment, the crystallization rate (% by volume) of the oxide is calculated by the following procedure.
1. Oxide is embedded in resin and a polished sample is created.
2. A sample is observed under a microscope, and the ratio of amorphous and crystalline areas is calculated.
3. The ratio of the crystalline area is calculated from the crystalline area/(amorphous area+crystalline area), and the crystallization rate (volume %) of the oxide is calculated from this.

本実施形態に係る骨材の製造方法では、90体積%以上が結晶化した酸化物を粒径40mm以下にする。粗骨材の最大寸法は大きくても40mmなので、酸化物を粒径40mm以下にするという意味は、粒径40mm以下の所定の目開きの篩を用いて粗骨材、細骨材に求められる粒度分布に調整するという意味である。粗骨材、細骨材に求められる粒度分布は、JIS A 5005「コンクリート用破石及び砕砂」に規定されている。これにより、コンクリートや路盤材に好適に用いられる骨材(粗骨材・細骨材)を製造できる。 In the method for producing an aggregate according to the present embodiment, the grain size of 90% by volume or more of the crystallized oxide is reduced to 40 mm or less. Since the maximum size of coarse aggregate is 40 mm at the largest, the meaning of reducing the particle size of oxides to 40 mm or less is to use a sieve with a predetermined mesh size of 40 mm or less to obtain coarse aggregate and fine aggregate. It means to adjust the particle size distribution. The particle size distribution required for coarse aggregate and fine aggregate is specified in JIS A 5005 "Crushed Stone and Crushed Sand for Concrete". As a result, aggregates (coarse aggregates and fine aggregates) suitable for use in concrete and roadbed materials can be produced.

本実施形態に係る骨材の製造方法で製造される骨材は、粗骨材または細骨材である。骨材が粗骨材である場合、当該粗骨材は、粉化率が1.0%以下であり、絶乾密度が2.5g/cm以上であり、吸水率が3.0%以下であり、安定性試験における損失質量分率が12%以下であり、すりへり減量が40%以下である。 The aggregates manufactured by the method for manufacturing aggregates according to the present embodiment are coarse aggregates or fine aggregates. When the aggregate is coarse aggregate, the coarse aggregate has a pulverization rate of 1.0% or less, an absolute dry density of 2.5 g/cm 3 or more, and a water absorption rate of 3.0% or less. , the loss mass fraction in the stability test is 12% or less, and the abrasion weight loss is 40% or less.

また、骨材が細骨材である場合、当該細骨材は、粉化率が1.0%以下であり、絶乾密度が2.5g/cm以上であり、吸水率が3.0%以下であり、安定性試験における損失質量分率が10%以下であり、保水量が3質量%以上である。これらの値は、JIS A 5005に規定された値である。 Further, when the aggregate is fine aggregate, the fine aggregate has a pulverization rate of 1.0% or less, an absolute dry density of 2.5 g/cm 3 or more, and a water absorption rate of 3.0. %, the loss mass fraction in the stability test is 10% or less, and the water retention amount is 3% by mass or more. These values are values specified in JIS A 5005.

ここで、粉化率は、沿岸技術ライブラリーNo.28「鉄鋼スラグ水和固化体技術マニュアル」附属書3に記載の「製鋼スラグの粉化率測定試験方法」により測定する。粉化率が1.0%以下の粗骨材、細骨材をコンクリート用に用いることで、当該骨材の膨張の影響を受けない耐久性に優れたコンクリートとなる。 Here, the pulverization rate is based on Coastal Technology Library No. 28 "Technical Manual for Iron and Steel Slag Hydrated Solids" Appendix 3, "Steelmaking Slag Pulverization Rate Measurement Test Method". By using coarse aggregates and fine aggregates with a pulverization rate of 1.0% or less for concrete, the concrete is excellent in durability that is not affected by the expansion of the aggregates.

絶乾密度が2.5g/cm以上、吸水率が3.0%以下、安定性試験における損失質量分率が12%以下、すりへり減量が40%以下である粗骨材をコンクリートに用いることで、フレッシュおよび硬化後の特性が良好なコンクリートになる。フレッシュの特性が良好とは、スランプ値(JIS A 1101 コンクリートのスランプ試験方法を参照)や空気量(JIS A 1116 フレッシュコンクリートの単位容積質量試験方法及び空気量の質量による試験方法を参照)が設定値どおりでコンクリートが打ち込みやすく、ブリーディングも適量なので仕上げもしやすいことを意味する。また、硬化後の特性が良好とは、強度が設定値どおり、乾燥収縮(JIS A 1129 モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法を参照)が小さく、さらに耐火性に優れることを意味する。したがって、上記基準を満足する粗骨材は、路盤材やコンクリートに好適に用いられる粗骨材となる。 Coarse aggregate with absolute dry density of 2.5 g/cm 3 or more, water absorption of 3.0% or less, loss mass fraction in stability test of 12% or less, and abrasion loss of 40% or less shall be used in concrete. results in concrete with good fresh and cured properties. Good fresh properties are defined by the slump value (see JIS A 1101 Concrete Slump Test Method) and air content (see JIS A 1116 Fresh Concrete Unit Volume Mass Test Method and Air Volume Mass Test Method). Concrete is easy to place according to the value, and bleeding is appropriate, so it means that finishing is easy. Good properties after curing mean that the strength is as set, the drying shrinkage (see JIS A 1129 Mortar and Concrete Length Change Measurement Method) is small, and the fire resistance is excellent. Therefore, the coarse aggregate that satisfies the above criteria is suitable for roadbed materials and concrete.

同様に絶乾密度が2.5g/cm以上であり、吸水率が3.0%以下であり、安定性試験における損失質量分率が10%以下であり、保水量が3質量%以上である細骨材をコンクリートに用いることで、フレッシュおよび硬化後の特性が良好なコンクリートとなる。したがって、上記基準を満足する細骨材は、路盤材やコンクリートに好適に用いられる細骨材となる。 Similarly, the absolute dry density is 2.5 g / cm 3 or more, the water absorption is 3.0% or less, the loss mass fraction in the stability test is 10% or less, and the water retention amount is 3% by mass or more. The use of certain fine aggregates in concrete results in concrete with good fresh and hardened properties. Therefore, fine aggregate satisfying the above criteria is suitable for roadbed materials and concrete.

なお、絶乾密度および吸水率の測定は、JIS A 1109「粗骨材の密度および吸水率試験方法」またはJIS A 1110「粗骨材の密度及び吸水率試験方法」に従い測定する。安定性試験における損失質量分率はJIS A 1112「硫酸ナトリウムによる骨材の安定性試験方法」に従って測定する。すりへり減量はJIS A 1121「ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験方法」に従って測定する。 The absolute dry density and water absorption are measured according to JIS A 1109 "Determination of Coarse Aggregate Density and Water Absorption" or JIS A 1110 "Determination of Coarse Aggregate Density and Water Absorption". The loss mass fraction in the stability test is measured according to JIS A 1112 "Stability test method for aggregates using sodium sulfate". Abrasion weight loss is measured according to JIS A 1121 "Abrasion test method for coarse aggregate by Los Angeles tester".

図1は、保水量の測定に用いられる円筒容器10の断面図である。円筒容器10は、直径100mm、高さ100mmの円筒部12と、ロート形状を有する底部14と、有孔板16とから構成される。細骨材の保水量は、図1に示した円筒容器10を用いて以下の手順で測定する。
1.JIS A 1109「細骨材の密度及び吸水率試験方法」により骨材の吸水率(Q)を求める。
2.表面乾燥飽水状態とした骨材を準備する。
3.図1に示す内径100mm、高さ100mmの円筒容器10にJIS A 1104「骨材の単位容積質量及び実績率試験方法」における「棒突きによる場合」に記載の方法で表面乾燥飽水状態とした骨材を詰め、表面をならす。
4.容器を底部から水が十分に排出されるまで、上部から水を散布する。
5.容器の上部に蓋をして水が蒸発するのを防ぐ。
6.24時間経過後に骨材を回収し、回収した骨材の質量を測定する(W)。
7.約110℃の乾燥機に5.の骨材を入れ、絶乾状態になるまで乾燥させる。
8.絶乾状態の骨材の質量を測定する(W)。
9.下記(1)式を用いて保水量を算出する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical container 10 used for measuring water retention. The cylindrical container 10 is composed of a cylindrical portion 12 having a diameter of 100 mm and a height of 100 mm, a bottom portion 14 having a funnel shape, and a perforated plate 16 . The water retention capacity of fine aggregate is measured by the following procedure using the cylindrical container 10 shown in FIG.
1. The water absorption rate (Q) of the aggregate is determined according to JIS A 1109 "Determination of Density and Water Absorption Rate of Fine Aggregate".
2. A surface dry saturated aggregate is prepared.
3. A cylindrical container 10 having an inner diameter of 100 mm and a height of 100 mm shown in FIG. Fill with aggregate and smooth the surface.
4. Spray the container with water from the top until the bottom drains well.
5. Cover the top of the container to prevent the water from evaporating.
6. Collect the aggregate after 24 hours, and measure the mass of the collected aggregate (W 1 ).
7. 5. in a dryer at about 110°C. Add aggregate and dry until absolutely dry.
8. Measure the mass of the bone dry aggregate ( W2).
9. The water retention amount is calculated using the following formula (1).

R=(W-W-W×Q/100)×100/W ・・・(1)
上記(1)式において、Rは保水量(質量%)であり、Wは保水状態の骨材質量(g)であり、Wは絶乾状態の骨材質量(g)であり、Qは吸水率(質量%)である。
R = (W1 - W2 - W2×Q/100) ×100/W2 ( 1 )
In the above formula (1), R is the amount of water retention (% by mass), W 1 is the amount of bone material in the water-retained state (g), W 2 is the amount of bone material in the absolutely dry state (g), and Q is the water absorption rate (% by mass).

図2は、保水量の測定で測定される骨材20に保水された水22のイメージ図である。骨材20には、骨材20の周囲の水22だけでなく骨材の孔に浸透している水も保水している。本実施形態では、この孔に浸透している水(JIS A 1109「細骨材の密度及び吸水率試験方法」で求められる吸水率分の水)は骨材20に保水される水に含めず、保水量の測定の対象にしない。 FIG. 2 is an image diagram of the water 22 retained in the aggregate 20 measured in the measurement of the retained water amount. The aggregate 20 retains not only the water 22 around the aggregate 20 but also the water permeating the pores of the aggregate. In the present embodiment, the water permeating through the pores (water corresponding to the water absorption rate determined by JIS A 1109 “Method for testing the density and water absorption rate of fine aggregates”) is not included in the water retained by the aggregate 20. , not subject to water retention measurement.

以上説明したように、本実施形態に係る骨材の製造方法では、常温のスラグやダスト等の副生成物を1300℃以上に加熱して所定の化学成分の酸化物と金属とに分離する。そして、1300℃以上の酸化物の90体積%以上が結晶化するように冷却し、冷却した酸化物を40mm以下の粗骨材または細骨材として要求される粒度にする。これにより、有効利用されづらかった金属製造工程で発生する副生成物から金属を回収するとともに、分離された酸化物から路盤材やコンクリート等に用いられる骨材を製造でき、この結果、廃棄物量を少なくできる。 As described above, in the aggregate manufacturing method according to the present embodiment, by-products such as slag and dust at room temperature are heated to 1300° C. or higher to separate oxides and metals of predetermined chemical components. Then, it is cooled so that 90% by volume or more of the oxide at 1300° C. or higher is crystallized, and the cooled oxide is reduced to a grain size of 40 mm or less, which is required for coarse aggregate or fine aggregate. As a result, it is possible to recover metals from the by-products generated in the metal manufacturing process, which have been difficult to effectively utilize, and to manufacture aggregates used in roadbed materials, concrete, etc. from the separated oxides, thereby reducing the amount of waste. can be less.

次に、本発明に係る骨材の製造方法の実施例を説明する。まず、100kVAの抵抗加熱式電気炉に常温の副生成物を20kg装入し、通電を開始した。電極間の副生成物の溶融が確認された後に原料を追装していき、200kgの副生成物が装入された後、1550℃で1時間保持し、その後、10℃/minで700℃まで冷却し、以降は自然冷却させた(熱処理条件A)。使用した各原料の化学組成を表1に示す。表1中、製鋼スラグBは、低温で融液を生成する原料である。フライアッシュや高炉樋耐火物屑は、原料全体の融点を低下させる原料である。また、Cr鉱石溶融還元炉スラグ、SUSダスト、冷延スラッジ、フライアッシュは、還元材を含有する原料である。使用済耐火物に含まれる還元材は炭化ケイ素(SiC)である。表1中の「<0.1」は含有量が0.1質量%未満であることを示し、「<1」は含有量が1質量%未満であることを示す。また、表1において、化学組成の和が100に満たない材料があるが、この理由は、表1に示した原料が当該化学成分以外の他の成分を含むためである。 Next, an example of the method for producing an aggregate according to the present invention will be described. First, 20 kg of room-temperature by-products were charged into a 100 kVA resistance-heating electric furnace, and energization was started. After confirming the melting of the by-product between the electrodes, the raw material was added. After 200 kg of the by-product was charged, the temperature was maintained at 1550°C for 1 hour, and then 700°C at 10°C/min. After that, it was allowed to cool naturally (heat treatment condition A). Table 1 shows the chemical composition of each raw material used. In Table 1, steelmaking slag B is a raw material that produces a melt at a low temperature. Fly ash and blast furnace gutter refractory waste are raw materials that lower the melting point of the entire raw material. Cr ore smelting reduction furnace slag, SUS dust, cold-rolled sludge, and fly ash are raw materials containing reducing agents. Silicon carbide (SiC) is the reducing material contained in the spent refractory. "<0.1" in Table 1 indicates that the content is less than 0.1% by mass, and "<1" indicates that the content is less than 1% by mass. In addition, in Table 1, the sum of chemical compositions of some materials is less than 100. This is because the raw materials shown in Table 1 contain components other than the chemical components concerned.

Figure 0007131534000001
Figure 0007131534000001

また、発明例1~6における各原料の配合割合を表2に示す。同様に、比較例1~6における各原料の配合割合を表3に示す。表2、3におけるコークス、製紙スラッジおよび廃タイヤはいずれも還元材を含む原料である。なお、比較例4では100kVAの抵抗加熱式電気炉に常温の副生成物を20kg装入し、通電を開始した。電極間の副生成物の溶融が確認された後に原料を追装していき、200kgの副生成物が装入された後、1250℃で1時間保持し、その後、10℃/minで700℃まで冷却し、以降は自然冷却させた(熱処理条件B)。 Table 2 shows the mixing ratio of each raw material in Examples 1 to 6. Similarly, Table 3 shows the mixing ratio of each raw material in Comparative Examples 1 to 6. Coke, papermaking sludge and waste tires in Tables 2 and 3 are all raw materials containing reducing agents. In Comparative Example 4, 20 kg of room-temperature by-products were charged into a 100 kVA resistance heating electric furnace, and energization was started. After confirming the melting of the by-product between the electrodes, the raw material was added. After 200 kg of the by-product was charged, the temperature was maintained at 1250°C for 1 hour, and then 700°C at 10°C/min. After that, it was allowed to cool naturally (heat treatment condition B).

Figure 0007131534000002
Figure 0007131534000002

Figure 0007131534000003
Figure 0007131534000003

また、発明例1~6、比較例1~6における分離後の酸化物の化学組成、還元の有無、酸化物と金属との分離状態、および結晶化率を表4に示す。本実施例では、酸化物のFe+Feが4質量%以下、Crが1質量%未満の場合に還元が良好と判断し、表4の「還元」列に「〇」を記載した。この量であれば、当該酸化物を用いて製造される骨材が環境基準を満足できる骨材となる。一方、Fe+Feが4質量%より多い、もしくは、Crが1質量%以上の場合に還元が良好ではないとし、表4の「還元」列に「×」を記載した。また、酸化物への金属の混入量が10質量%以下である場合に分離が良好とし、表4の「分離」列に「〇」を記載した。一方、酸化物への金属の混入量が10質量%より多い場合に分離が良好ではないとし、表4の「分離」列に「×」を記載した。 Table 4 shows the chemical composition of the oxide after separation, the presence or absence of reduction, the state of separation between the oxide and the metal, and the crystallization rate in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6. In this example, when Fe + Fe 2 O 3 in the oxide is 4% by mass or less and Cr 2 O 3 is less than 1% by mass, it is judged that the reduction is good, and “○” is entered in the “Reduction” column of Table 4. did. With this amount, the aggregate produced using the oxide is an aggregate that satisfies environmental standards. On the other hand, when Fe + Fe 2 O 3 is more than 4% by mass or Cr 2 O 3 is 1% by mass or more, the reduction is not good, and "x" is entered in the "Reduction" column of Table 4. In addition, when the amount of metal mixed in the oxide was 10% by mass or less, the separation was judged to be good, and "○" was entered in the "Separation" column of Table 4. On the other hand, when the amount of metal mixed into the oxide was more than 10% by mass, the separation was not good, and "X" was entered in the "Separation" column of Table 4.

Figure 0007131534000004
Figure 0007131534000004

発明例1~6、比較例1~6で得られた酸化物を粉砕し、篩分け処理し、JIS A 5005「コンクリート用砕石及び砕砂」における砕石4005、砕石2005に相当する粗骨材、もしくは砕砂に相当する細骨材を製造した。なお、発明例1、3では、細骨材と粗骨材の両者を製造した。これら骨材の粉化率、絶乾密度、吸水率、損失質量、すり減り減量、保水量を測定した。これらの測定結果を表5に示す。 The oxides obtained in Invention Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 are pulverized and sieved, and coarse aggregate corresponding to crushed stone 4005 and crushed stone 2005 in JIS A 5005 "crushed stone and crushed sand for concrete", or Fine aggregate equivalent to crushed sand was produced. In addition, in invention examples 1 and 3, both fine aggregate and coarse aggregate were produced. The pulverization rate, absolute dry density, water absorption, mass loss, wear loss, and water retention of these aggregates were measured. Table 5 shows these measurement results.

Figure 0007131534000005
Figure 0007131534000005

発明例1~6の骨材は、粉化率が0.5%以下となった。この結果から、耐久性に優れるコンクリートや路盤材となる骨材を製造できることがわかる。また、発明例1-6の骨材は、JIS A 5005に規定された絶乾密度、吸水率、安定性試験における損失質量、すり減り減量の要求値を満たし、路盤材やコンクリートに好適に用いられる骨材(粗骨材・細骨材)が製造できることが確認された。 The aggregates of Invention Examples 1 to 6 had a pulverization rate of 0.5% or less. From this result, it can be seen that concrete with excellent durability and aggregate for roadbed materials can be produced. In addition, the aggregate of Invention Example 1-6 satisfies the required values for absolute dry density, water absorption, mass loss in stability tests, and abrasion loss specified in JIS A 5005, and is suitably used for roadbed materials and concrete. It was confirmed that aggregate (coarse aggregate/fine aggregate) can be produced.

一方、比較例1は、SiO量が少ないために酸化物の粘度が高くなり、酸化物と金属とを良好に分離できなかった。骨材にFeやCrが多量に含まれると、使用中にこれら金属が酸化し、錆汁が流出し美観を損ねるおそれがあるので、路盤材やコンクリートに用いることは好ましくない。したがって、比較例1からは、路盤材やコンクリートに好適に用いられる骨材を製造できなかった。 On the other hand, in Comparative Example 1, since the amount of SiO 2 was small, the viscosity of the oxide became high, and the oxide and the metal could not be separated satisfactorily. If the aggregate contains a large amount of Fe or Cr, these metals may oxidize during use, and rust juice may flow out, impairing the appearance of the aggregate. Therefore, from Comparative Example 1, it was not possible to produce an aggregate suitably used for a roadbed material or concrete.

比較例2は、副生成物として銅スラグのみを用いた場合であって還元材を含まないので、FeO、Fe、Crが還元されないまま酸化物中に残る結果となった。FeO、Fe、Crを多く含む骨材は、使用中にこれら金属の流出のおそれがあるので、路盤材やコンクリートに用いることは好ましくない。したがって、比較例2からは、路盤材やコンクリートに好適に用いられる骨材を製造できなかった。 In Comparative Example 2, only copper slag was used as a by-product and no reducing agent was included, so FeO, Fe 2 O 3 and Cr 2 O 3 remained in the oxide without being reduced. . Aggregates containing a large amount of FeO, Fe 2 O 3 , and Cr 2 O 3 are not preferable for use in roadbed materials or concrete because these metals may flow out during use. Therefore, from Comparative Example 2, it was not possible to produce an aggregate suitable for use as a roadbed material or concrete.

比較例3は、塩基度が高いために酸化物の粘度が高くなり、酸化物と金属とを良好に分離できなかった。このため、製造される骨材は金属を多量に含むものとなり、比較例3からは、路盤材やコンクリートに好適に用いられる骨材を製造できなかった。 In Comparative Example 3, since the basicity was high, the viscosity of the oxide was high, and the oxide and the metal could not be separated satisfactorily. For this reason, the produced aggregates contained a large amount of metal, and from Comparative Example 3, it was not possible to produce aggregates suitable for roadbed materials and concrete.

比較例4は、加熱処理温度が低いために不完全溶融となり、酸化物と金属とを良好に分離できなかった。このため、比較例4から製造される骨材は金属を多量に含むものとなり、路盤材やコンクリートに好適に用いられる骨材を製造できなかった。また、比較例4の酸化物を砕砂相当に粉砕して細骨材とした所、保水量が3%未満となり、フレッシュおよび硬化後の特性が良好なコンクリートを製造できる細骨材にならなかった。 In Comparative Example 4, the heat treatment temperature was low, resulting in incomplete melting, and the oxide and metal could not be separated satisfactorily. For this reason, the aggregate produced from Comparative Example 4 contained a large amount of metal, and it was not possible to produce an aggregate suitably used for roadbed materials and concrete. In addition, when the oxide of Comparative Example 4 was pulverized to a level equivalent to crushed sand to obtain fine aggregate, the water retention amount was less than 3%, and the fine aggregate was not capable of producing concrete having good properties fresh and after hardening. .

比較例5は、塩基度が高いために酸化物の粘度が高くなり、酸化物と金属とを良好に分離できなかった。このため、比較例5から製造される骨材は金属を多量に含むものとなり、路盤材やコンクリートに好適に用いられる骨材を製造できなかった。さらに、比較例5の酸化物は、冷却過程で粉化したため、粒径が大きい粗骨材に求められる粒度分布にできなかった。 In Comparative Example 5, since the basicity was high, the viscosity of the oxide was high, and the oxide and the metal could not be separated satisfactorily. For this reason, the aggregate produced from Comparative Example 5 contained a large amount of metal, and it was not possible to produce an aggregate suitably used for roadbed materials and concrete. Furthermore, since the oxide of Comparative Example 5 was pulverized during the cooling process, the particle size distribution required for coarse aggregate having a large particle size could not be achieved.

比較例6は、副生成物としてCr鉱石溶融還元炉スラグを多量に用いた場合であって、MgOの含有量が多く、free-MgOが存在することから骨材の粉化率が1.7%と高くなった。このため、比較例6からは、耐久性に優れるコンクリートや路盤材にできる骨材を製造できなかった。 Comparative Example 6 is a case where a large amount of Cr ore smelting reduction furnace slag is used as a by-product, and the content of MgO is large and free-MgO is present, so the aggregate pulverization rate is 1.7. % increased. For this reason, from Comparative Example 6, it was not possible to produce aggregates that can be used as concrete or roadbed materials with excellent durability.

10 円筒容器
12 円筒部
14 底部
16 有孔板
20 骨材
22 水
10 Cylindrical container 12 Cylindrical part 14 Bottom part 16 Perforated plate 20 Aggregate 22 Water

Claims (9)

鉄鋼製造工程で発生する副生成物を加熱して前記副生成物を金属と酸化物とに分離し、分離した酸化物を用いて骨材を製造する骨材の製造方法であって、
前記副生成物は、スラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物から選ばれる1種以上であり、
前記副生成物に還元材を含有する原料を加え、電気炉を用いて1300℃以上に加熱し、
前記酸化物の化学組成は、CaO:17質量%以上59質量%以下、SiO:17質量%以上53質量%以下、Al:5質量%以上45質量%以下MgO:2質量%以上20質量%以下、塩基度(CaO/SiO):0.7以上2.0以下であり、
1300℃以上に加熱された酸化物の90体積%以上が結晶化するように冷却し、冷却された酸化物を粒径40mm以下にする、骨材の製造方法。
A method for producing aggregate by heating a by-product generated in a steel manufacturing process to separate the by-product into a metal and an oxide, and producing aggregate using the separated oxide,
The by-product is one or more selected from slag, dust, sludge and used refractories,
A raw material containing a reducing agent is added to the by-product, heated to 1300 ° C. or higher using an electric furnace,
The chemical composition of the oxide is CaO: 17% by mass or more and 59% by mass or less, SiO 2 : 17% by mass or more and 53% by mass or less, Al 2 O 3 : 5% by mass or more and 45% by mass or less , MgO: 2% by mass. 20 mass% or less, basicity (CaO/SiO 2 ): 0.7 or more and 2.0 or less,
A method for producing an aggregate, comprising cooling an oxide heated to 1300° C. or higher so that 90% by volume or more of the oxide is crystallized, and reducing the grain size of the cooled oxide to 40 mm or less.
前記副生成物は、金属および遊離炭素から選ばれる1種以上を合計で1質量%以上含有し、前記電気炉は抵抗加熱式電気炉である、請求項1に記載の骨材の製造方法。 2. The method for producing an aggregate according to claim 1, wherein the by-product contains 1% by mass or more in total of one or more selected from metals and free carbon, and the electric furnace is a resistance heating electric furnace. 前記塩基度(CaO/SiO)は0.7以上1.6以下である、請求項1または請求項2に記載の骨材の製造方法。 The method for producing an aggregate according to claim 1 or 2, wherein the basicity (CaO/ SiO2 ) is 0.7 or more and 1.6 or less. 前記スラグおよび使用後耐火物は還元材を含有する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の骨材の製造方法。 The method for producing an aggregate according to any one of claims 1 to 3, wherein the slag and the used refractory contain a reducing material. 前記還元材を含有する原料は、石炭、コークス、製紙スラッジ、廃タイヤおよび廃プラスチックから選ばれる1種以上である、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の骨材の製造方法。 The method for producing an aggregate according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw material containing the reducing material is one or more selected from coal, coke, paper sludge, waste tires and waste plastics. . 前記副生成物に、酸化物の化学組成を調整する原料を更に加えて加熱する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の骨材の製造方法。 The method for producing an aggregate according to any one of claims 1 to 5, wherein a raw material that adjusts the chemical composition of the oxide is further added to the by-product and heated. 前記酸化物の化学組成を調整する原料は、フライアッシュ、砂および砂利から選ばれる1種以上である、請求項6に記載の骨材の製造方法。 7. The method for producing an aggregate according to claim 6, wherein the raw material for adjusting the chemical composition of said oxides is one or more selected from fly ash, sand and gravel. 粉化率が1.0%以下であり、絶乾密度が2.5g/cm以上であり、吸水率が3.0%以下であり、安定性試験における損失質量分率が12%以下であり、すりへり減量が40%以下であり、結晶化率が90体積%以上であり、
化学組成がCaO:17質量%以上59質量%以下、SiO :17質量%以上53質量%以下、Al :5質量%以上45質量%以下 MgO:2質量%以上20質量%以下、塩基度(CaO/SiO ):0.7以上2.0以下である、粗骨材。
A powdering rate of 1.0% or less, an absolute dry density of 2.5 g/cm 3 or more, a water absorption of 3.0% or less, and a loss mass fraction of 12% or less in a stability test. Yes, the abrasion weight loss is 40% or less, the crystallization rate is 90% by volume or more,
The chemical composition is CaO: 17% by mass or more and 59% by mass or less, SiO 2 : 17% by mass or more and 53% by mass or less, Al 2 O 3 : 5% by mass or more and 45% by mass or less , MgO: 2% by mass or more and 20% by mass or less , Basicity (CaO/SiO 2 ): 0.7 or more and 2.0 or less , coarse aggregate.
粉化率が1.0%以下であり、絶乾密度が2.5g/cm以上であり、吸水率が3.0%以下であり、安定性試験における損失質量分率が10%以下であり、保水量が3質量%以上4.5質量%以下であり、結晶化率が90体積%以上であり、
化学組成がCaO:17質量%以上59質量%以下、SiO :17質量%以上53質量%以下、Al :5質量%以上45質量%以下 MgO:2質量%以上20質量%以下、塩基度(CaO/SiO ):0.7以上2.0以下である、細骨材。
A powdering rate of 1.0% or less, an absolute dry density of 2.5 g/cm 3 or more, a water absorption of 3.0% or less, and a loss mass fraction of 10% or less in a stability test. has a water retention amount of 3% by mass or more and 4.5% by mass or less, and a crystallization rate of 90% by volume or more,
The chemical composition is CaO: 17% by mass or more and 59% by mass or less, SiO 2 : 17% by mass or more and 53% by mass or less, Al 2 O 3 : 5% by mass or more and 45% by mass or less , MgO: 2% by mass or more and 20% by mass or less , Basicity (CaO/SiO 2 ): 0.7 or more and 2.0 or less , fine aggregate.
JP2019216820A 2019-11-29 2019-11-29 Aggregate manufacturing method, coarse aggregate and fine aggregate Active JP7131534B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019216820A JP7131534B2 (en) 2019-11-29 2019-11-29 Aggregate manufacturing method, coarse aggregate and fine aggregate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019216820A JP7131534B2 (en) 2019-11-29 2019-11-29 Aggregate manufacturing method, coarse aggregate and fine aggregate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021084844A JP2021084844A (en) 2021-06-03
JP7131534B2 true JP7131534B2 (en) 2022-09-06

Family

ID=76086821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019216820A Active JP7131534B2 (en) 2019-11-29 2019-11-29 Aggregate manufacturing method, coarse aggregate and fine aggregate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7131534B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7095674B2 (en) * 2019-11-29 2022-07-05 Jfeスチール株式会社 How to make concrete

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003216820A (en) 2002-01-28 2003-07-31 Oki Electric Ind Co Ltd Cash request reception system and control program therefor
JP2005320177A (en) 2004-05-06 2005-11-17 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Fiber-reinforced rapid hardening mortar for dry blowing, and dry blowing application method using the fiber-reinforced rapid hardening mortar
JP2008169055A (en) 2007-01-09 2008-07-24 Denki Kagaku Kogyo Kk Cement composition, grouting material using the same and use thereof
JP2015027922A (en) 2013-07-30 2015-02-12 Jfeスチール株式会社 Hydration-cured body
JP2016145125A (en) 2015-02-06 2016-08-12 新日鐵住金株式会社 Slag product raw material and manufacturing method therefor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003216820A (en) 2002-01-28 2003-07-31 Oki Electric Ind Co Ltd Cash request reception system and control program therefor
JP2005320177A (en) 2004-05-06 2005-11-17 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Fiber-reinforced rapid hardening mortar for dry blowing, and dry blowing application method using the fiber-reinforced rapid hardening mortar
JP2008169055A (en) 2007-01-09 2008-07-24 Denki Kagaku Kogyo Kk Cement composition, grouting material using the same and use thereof
JP2015027922A (en) 2013-07-30 2015-02-12 Jfeスチール株式会社 Hydration-cured body
JP2016145125A (en) 2015-02-06 2016-08-12 新日鐵住金株式会社 Slag product raw material and manufacturing method therefor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
付25. コンクリート用砕石及び砕砂 JIS A5005:2009,建築工事標準仕様書・同解説 JASS5 鉄筋コンクリート工事2009 ,日本建築学会,p.736

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021084844A (en) 2021-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4351490B2 (en) Method for modifying steelmaking slag and modified steelmaking slag
US4124404A (en) Steel slag cement and method for manufacturing same
JP6788655B2 (en) Calcium aluminates manufacturing process
JP5047468B2 (en) Method for producing reduced iron
CN104556702A (en) Method for preparing high-alkalinity glass ceramic from metallurgical slag
CN105152536B (en) A kind of method that microcrystal glass material is synthesized using ferrochrome slag
JP7131534B2 (en) Aggregate manufacturing method, coarse aggregate and fine aggregate
US10703675B2 (en) Method for processing steel slag and hydraulic mineral binder
JP4712611B2 (en) Method for producing crystalline molten slag
JP4540488B2 (en) Desulfurization method of ferronickel
Zong et al. Complementation in the composition of steel slag and red mud for preparation of novel ceramics
JP3965139B2 (en) Method for reforming steelmaking slag
JP7095674B2 (en) How to make concrete
JP2021084091A (en) By-product processing method
CN115636607A (en) Method and system for cooperatively treating high-iron red mud and electrolytic manganese slag
JP2021084092A (en) By-product processing method
JP2009228042A (en) Material and method for removing slag
JPS6126537A (en) Use of steel slag
KR102221329B1 (en) Supplimentary cementitious material manufactured by using the secondary slag generated from valuable metal recovery process for Cupper slag and Zinc slag
JP7473863B1 (en) Molten iron production method using solid reduction furnace and submerged arc furnace
PL114057B1 (en) Addition in the form of moulded piece of silicon carbide
US20170130284A1 (en) Products and processes for producing steel alloys using an electric arc furnace
JPH09156991A (en) Method for producing artificial rock from molten slag of baked ash and apparatus therefor
KR20090017276A (en) Method for recovering high carbon and low carbon ferro alloy from spent manganese dust using leading passage
JPH07300331A (en) Simultaneous production of valuable metal and inorganic fiber from metal-containing oxide

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210623

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220328

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220412

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220510

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220726

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220808

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7131534

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150