JPH02153850A - アルミン酸カルシウム含有スラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明はセメント添加用速硬材などとして用いられるア
ルミン酸カルシウム含有スラグの製造方法に係り、特に
製ｖＩＩＡ程で副産する溶融状態の製銅スラグに補助添
加材を添加して反応を生起させることによりアルミン酸
カルシウム含有スラグを容易かつ安価に製造する方法に
関する。

［従来の技術］ 建築物、構築物又は道路の舗装、補修や湧水を止水する
ために数分から数時間の極短時間で硬化、強度発現する
速硬セメントあるいはセメント添加用速硬材が要望され
、その需要は年々増加する傾向にある。

従来、この種の速硬材にはアルミン酸カルシウム、特に
、１１　ＣａＯ＋　７ＡＩＬ２０ｓ　・ＣａＦ２（以下
、ｒＣｕ　Ａ７　・Ｃａ　Ｆ２　Ｊと略記する。）或い
は１２Ｃａ０・７ＡＪ１２０３　（以下、’Ｃ＋２Ａ７
Ｊと略記する。）が利用されている。

しかしながら、アルミン酸カルシウムの天然原料は非常
に高価であり、原料コストが高くつく。

また、アルミン酸カルシウムの合成には専焼炉にて１３
００℃以上で焼成する必要があることから、設備費、エ
ネルギー費等が高くつき、製造コストが高騰する。この
ようなことから、アルミン酸カルシウムを用いる従来の
製品は高価格とならざるを得ない。

このような問題を解決するものとして、本出願人は製鋼
過程から生じるＣｌ２Ａ７含有量５０％以上のスラグを
利用したセメント用速硬材の製造方法を開発し、先に特
許出願を行なった（特開昭６２−２６０７４９号）。

また、セメント技術年報４１．昭和６２年。

第５８〜６１頁「脱燐スラグを用いた速硬性セメントの
製造」及び特開昭６３−２０８３３６号では、溶銑予備
処理から生じる脱燐スラグにＡｌ１２０３源としてアル
ミ残灰を加えてＣｕ　Ａ　７・ＣａＦ２を合成する速硬
性セメントの製造方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 特開昭６２−２６０７４９号の方法によれば、安価にか
つ容易にセメント用速硬材を提供することが可能である
が、Ｃｔ２Ａ７を５０％以上含有するスラグの供給量が
少ないことから、今後増大する需要に十分対処すること
が難しいという難点があった。

また、特開昭６３−２０６３３６号等に開示される脱燐
スラグな用いる方法では、比較的安価に安定供給される
脱燐スラグを用いることから、上記の問題点は解決され
るが、そもそも製鋼所等より生成するスラグを用いるこ
とから次のような問題があった。

即ち、一般に製鋼過程における還元期スラグはＣａＯ含
有量が高く、βＣ２５（即ち２ＣａＯ・５ｉ０２）→γ
Ｃ２Ｓへの転換によるダスティング現象が生じる。また
ｆ−ＣａＯ（所謂「フリーカルシアＪ）、ｆ−ＭｇＯ（
所謂「フリーマグネシア」）含有により経時的な膨張、
崩壊の問題から有効利用率が低い、加えて、製鋼工場で
の粉塵化の問題もあり、取り扱い性が非常に悪い。

更にＣＩＩＡ７　・ＣａＦ２を合成するには多大の熱エ
ネルギを必要とする。このようなことから、同様の性状
を有する脱燐スラグな利用する特開昭６３−２０６３３
６号等の方法は、工業的に有利な方法とは言えなかった
。

本発明は上記従来の問題点を解決し、アルミン酸カルシ
ウム含有スラグを、安価かつ容易に、また製鋼所等にお
ける粉塵発生等の問題を生起することなく、効率的に製
造する方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の請求項（１）のアルミン酸カルシウム含有スラ
グの製造方法は、溶融状態の製鋼スラグにアルミナ源及
び石灰源を添加混合することによりアルミン酸カルシウ
ム含有スラグを製造する方法であって、アルミン酸カル
シウム含有スラグの化学成分が重量でＡ１２０３２５〜
３８％かつＣａ　Ｏ／　Ａ　Ｊ２２０３が１．０〜１．
８であることを特徴とする 請求項（２）の同製造方法は、溶融状態の製鋼スラグに
アルミナ源及び石灰源を添加混合することによりアルミ
ン酸カルシウム含有スラグを製造する方法であって、該
混合方法が酸化性気体を吹き込んでバブリングする方法
であることを特徴とする請求項（１）のアルミン酸カル
シウム含有スラグの製造方法である。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明のアルミン酸カルシウム含有スラグの製造方法は
、製鋼工程で副産する溶融状態の製鋼スラグ（以下「溶
融スラグ」と称する場合がある。）にアルミナ源及び石
灰源を添加混合して反応させるものである。

用いる製鋼スラグとしては特に制限はなく、ステンレス
製鋼スラグ、電気炉スラグ、脱燐、脱硫スラグ等いずれ
の製鋼スラグ等も有効に用いることができる。

アルミナ源としては、アルミニウム溶解期に副産するア
ルミ残灰（アルミドロス）、ボーキサイト、その他各種
アルミナ含有物を用いることができる。

また、石灰源としては、粉末生石灰等を用いることがで
きる。

本発明において、これらアルミナ源及び石灰源の添加量
は、溶融状態の製鋼スラグの化学成分により異なる。す
なわち合成するアルミン酸カルシウムの含有スラグの化
学成分が重量でＡＪ１２０ｓ２５〜３８％かつＣａ　Ｏ
／　Ａ　１２２０３が１．０〜１．８になるようにアル
ミナ源、石灰源の原料を供給する。

アルミン酸カルシウム含有スラグのＡｌ１２０ｚが２５
％よりも少ない場合には、アルミン酸カルシウム含有率
の高い高特性アルミン酸カルシウム含有スラグが得られ
ず、このためこれを用いて製造させる速硬材の固化性能
が劣るものとなる。

一方、Ａｌ２２　ｏｓが３８％を超えるアルミナ源の添
加はコスト面で好ましくない。また、Ｃａｂ／ＡＪＬ２
０ｓの範囲を１．０〜１．８としているが、この値が１
．０未満では速硬成分であるＣ＋２Ａ７が生成せず、固
化性能が劣るものとなる。１．８を超えても固化性能が
極端に劣化し、コスト面でも好ましくない。従って、用
いる製鋼スラグの組成により本範囲の化学成分になるよ
うアルミナ源と石灰源の添加割合を調整する。そのため
ＣａＯ量の高い製鋼スラグではＡｌ１２０３源のみ添加
すれば良い場合もある。

溶融スラグにアルミナ源、石灰源の所定量を添加した後
は、十分に混合して反応させる。混合のためには、必要
に応じて空気、酸素、窒素若しくは酸素と窒素の混合気
体等の気体を吹き込んでバブリングすることもできる。

特に空気あるいは酸素を含む酸化性気体を用いると、ア
ルミ残灰中の金属アルミニウムあるいは製鋼スラグ中の
Ｓ等の未酸化成分が酸化され、酸化熱が発生するととも
に、製品の品質が安定しかつ向上する。

また、混合槽の取鍋やノロ鍋を直接傾動させて混合する
こともできる。

本発明においては、１５００℃以上の高温度の溶融スラ
グにアルミナ源及び石灰源を添加するため、反応に要す
る熱源を別途加える必要は殆どない、特に、アルミナ源
としてアルミ残灰を用いる場合には、アルミ残灰中には
金属アルミニウムが含有されており、その酸化反応によ
り生じる反応熱で更に高温度とされるため、反応のため
の熱源は不要とされる場合が多い、しかしながら、各種
アルミナ含有物、ボーキサイト等の場合、適当な熱源に
より若干の加熱を要する場合もあるので、反応系の状態
に応じて適宜加減する。

なお、本発明の方法は、基本的には溶融スラグとアルミ
ナ源及び石灰源とで実施されるものであるが、溶融スラ
グの流動性の改善のために置方等を添加することもでき
る。その他、必要に応じて各種特性改善の添加剤を添加
しても良い。

また、石膏を添加することにより、Ｃ４Ａ３　Ｋ（４Ｃ
ａＯＨ３ＡＪ１２０３　・Ｓｏｗ　）という、Ｃｌ２Ａ
７とは異なるアルミン酸カルシウムサルフエイトを合成
することもできる。

反応は通常３分〜２０分程度で終了する０反応終了後は
、溶融スラグを冷却する。冷却方法は特に制限はなく、
徐冷、急冷を問わない０通常の場合は、溶融スラグを取
鍋に移し、空冷する。

このようにして得られるスラグは、アルミン酸カルシウ
ムを４５重量％以上という極めて高い含有率で含有する
ものであって、高特性セメント用速硬材等として極めて
有用である。

［作用］ 本発明は製鋼過程において副産する溶融状態の製鋼スラ
グに、アルミナ源及び石灰源を添加してＣｌ２Ａ７或い
はＣＩＩＡ７　・ＣａＦ２を合成するものである。

従って、本発明によれば、製鋼過程において大量に副産
する製鋼スラグ等を用いて、安価な原料から、容易にア
ルミン酸カルシウム含有スラグを得ることができる。し
かも、溶融状態の製鋼スラグを反応させるため、熱源の
有効利用が図れる上に、粉塵の問題もなく、良好な作業
環境にて効率的な製造を行なうことができる。

なお、本発明においては、溶融スラグにアルミナ源と共
に石灰源を添加することにより、製鋼スラグ等に含まれ
るｆ−ＭｇＯ（フリーマグネシア）をスラグ中に２Ｃａ
Ｏ−ＭｇＯ・ＳｉＯ２のメリライトとして固溶させるこ
とができ、経時において膨張を防止することができると
いう効果も奏される。

［実施例］ 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。

なお、実施例及び比較例において用いた原料の組成は下
記第１表に示す通りである。

実施例１ アルミン　カルシウム含　スラグの製 製鋼過程に副産した溶融状態の製鋼スラグＡ１００重量
部に対してアルミ残灰（アルミドロス）及び粉末生石灰
を第２表に示す量投入すると共に、酸素を噴射して攪拌
混合した。

なお、この際、溶融スラグは出鋼直後のものであり、ま
た、アルミ残灰中のアルミニウムの酸化反応による発熱
から、反応のために特別の熱源を使用しなかった。

反応後の溶融スラグはノロ鍋に受け、空冷した。得られ
た反応生成物の組成（計算値）とこれをＸ線回折により
同定した結果を第２表に示す。

速硬オの　゛　と性　試験 上記で得られたアルミン酸カルシウム含有スラグを一次
微粉物とし、ブレーン値４５００　ｃｍ’／ｇに粉砕し
、弗酸製造過程で生じるＩＩ型無水石膏をスラグ：無水
石膏＝７：３（［（量比）となるように配合し、更に遅
延剤として酒石酸：炭酸ソーダ＝１：３（重量比）の混
合物を第３表に示す量（スラグに対する重量％）添加し
て混合粉砕することにより、ブレーン値５５００ｃｍ”
／ｇの速硬材を製造した。

得られた速硬材を普通ポルトランドセメント（ＮＰ）に
対して内削で２０重量％（ＮＰ：速硬材＝８０　二２０
）添加し、速硬セメントとした。

この速硬セメントを用いて、Ｗ／Ｃ＝　５０重量％の速
硬セメントミルクを調製し、これを４×４×１６ｃｍの
鉄製型枠に流し込み成形し、凝結開始時間及び凝結終了
時間を調べた。また、遅延剤添加率０．５５重量％のも
のについて、各材令の試料の曲げ強度及び圧縮強度及び
膨張量を調べた。

結果を第３表及び第４表に示す。

比較例１ 粉末生石灰を添加せず、アルミ残灰（アルミドロス）の
添加量を第２表に示す通りとしたこと以外は実施例１と
同様にして反応を行ない、得られた反応生成物の組成（
計算値）及びＸ線回折結果を第２表に示した。

また、得られたスラグを用いて実施例１と同様にして速
硬材を調製しく遅延剤の添加量は第３表に示す量とした
。）その性能を調べ、結果を第３表及び第４表に示した
。

実施例１及び比較例１の比較から、次のことが明らかで
ある。即ち、製鋼スラグＡはｆ−ＭｇＯ（フリーマグネ
シア）を相当量多く含有するものである。このような製
鋼スラグにアルミナ源のみを添加してもスピネル（Ｍｇ
Ｏ−Ａｌ２２　ｏｎ　）を生成し、その他ゲーレナイト
、ｆ−ＭｇＯ。

Ａｌ１２０３が認められるのみでＣｌ２Ａ７を合成する
ことはできない（比較例１）。しかしながら、本発明に
従って、ＣａＯ／Ａｕ２０１．０４：なるようアルミナ
源と共に石灰源を添加することによりＣｌ２Ａ７を合成
することができる（実施例１）、この場合、Ｃａ　Ｏ／
　Ａ　Ｊ！　２０３は１．０以上とすることは必須条件
である。

比較例２ 比較のためスラグを用い、実施例１と同様にして速硬材
を調製しく遅延剤の添加量は第３表に示す量とした。）
、その性能を調べ、結果を第３表及び第４表に示した。

第 表 実施例２〜９、比較例３〜１２ 製鋼過程において副産した溶融状態の製鋼スラグＡ、Ｂ
、Ｃを用い、第５表に示す原料配合にて、実施例１と同
様にして反応を行なった。

得られた反応生成物のＸ線回折による同定結果を第５表
に示す。

また、得られたスラグを一次微粉物としてブレーン値４
０００ｃｒｒ？／ｇに粉砕し、遅延剤の添加量を１．５
重量％とじ、ブレーン値６０００ｃ　ｒｎ’　／　ｇの
速硬材としたこと以外は、実施例１と同様にして速硬材
の調製を行ない、その性能を調べた。結果を第５表に示
す。

上記実施例及び比較例の結果から明らかなように、本発
明によれば、製鋼過程で副産するスラグからアルミン酸
カルシウム含有スラグを容易かつ効率的に製造すること
ができる。しかして、製造されたアルミン酸カルシウム
含有スラグは、高特性速硬材として極めて有用である。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明のアルミン酸カルシウム含有
スラグの製造方法によれば、速硬材の原料として有用な
アルミン酸カルシウムを多量に含有するスラグを高い生
産効率にて容易かつ安価に製造することが可能とされる
。しかして、製造に際しては、溶融状態のスラグを利用
するため、粉匹発生等の問題もなく、またスラグの有効
利用を図ることができる。

本発明の方法に従って製造されたアルミン酸カルシウム
含有スラグは、固化性能に（！れる高特性速硬材原料等
として極めて有用である。

代理人　弁理士　　重　野　　剛

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融状態の製鋼スラグにアルミナ源及び石灰源を
   添加混合することによりアルミン酸カルシウム含有スラ
   グを製造する方法であって、該アルミン酸カルシウム含
   有スラグの化学成分が重量でＡｌ＿２Ｏ＿３２５〜３８
   ％かつＣａＯ／Ａｌ＿２Ｏ＿３が１．０〜１．８である
   ことを特徴とするアルミン酸カルシウム含有スラグの製
   造方法。
2. （２）溶融状態の製鋼スラグにアルミナ源及び石灰源を
   添加混合することによりアルミン酸カルシウム含有スラ
   グを製造する方法であって、該混合方法が酸化性気体を
   吹き込んでバブリングする方法であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のアルミン酸カルシウム含
   有スラグの製造方法。