JPH0240012B2

JPH0240012B2 -

Info

Publication number: JPH0240012B2
Application number: JP61074160A
Authority: JP
Inventors: Kozo Sawada; Osamu Isozaki; Kenji Kubota; Isao Negishi; Tsutomu Tominaga
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd; Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd; Eneos Corp
Priority date: 1986-04-02
Filing date: 1986-04-02
Publication date: 1990-09-10
Also published as: JPS62235240A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、銅製錬において産出される銅スラグ
（カラミ）の再活用のため、該銅スラグ粒子をリ
ン酸或いはリン酸塩により凝結硬化させることに
よる銅スラグのリン酸塩結合組成物の製造方法に
関するものである。本方法により得られる組成物
はそのユニークな特性により、成型品として或い
は路面等の現場補修材として有用である。成型品
は、建築用部材や各種装飾品、備品として好適に
用いることが出来る。発明の背景銅製錬においては、その製錬方法に応じて自溶
炉スラグ、反射炉スラグ、溶鉱炉スラグ、転炉ス
ラグ、MI法錬暖炉スラグ等の各種スラグが発生
する。現在もつとも多く採用されている自溶炉法
を例にとると、銅精鉱は少量の溶剤と共に自溶炉
シヤフト部に装入され、シヤフト部における溶解
及び酸化製錬の後、セツトラー部においてマツト
とスラグが生成する。産出する自溶炉スラグは一
般にT.（トータル）Fe含有量が40〜55％であり、
そして次のような成分を主成分とする：

【表】この他、AL₂O₃、MgO、CaO、Zn、Pb、Cu等
が少量含まれている。自溶炉で産出するマツトは
転炉精錬されるが、この場合に転炉スラグが産出
する。転炉スラグは５％前後の銅を含んでいるの
で〓選鉱場へ送り、銅を回収するが、その残りの
スラグは高い鉄組成により「鉄精鉱」と呼ばれて
いる。反射炉スラグ及び溶鉱炉スラグもそれぞれ
反射炉及び溶鉱炉において産出するスラグであ
り、若干の変動はあるが、上記と同様の組成を有
している。更には、近年、MI法と呼ばれる連続
製銅法が実施されており、これは溶融炉、錬〓炉
及び製銅炉という３つの炉を樋で連結し、連続的
に粗銅を製造するものである。この場合に錬〓炉
から産出するスラグがMI法錬〓炉スラグと呼ば
れる。こうして、国内では銅スラグが年間約200
万トン程産出されている。こうした銅スラグは従来、粉砕後、主として埋
立材として再利用されていただけであつた。しかしながら、最近、銅スラグの有する性状を
もつと積極的に多様な製品として活用する気運が
高まつており、銅スラグの再活用の仕方について
検討が加えられつつある。従来技術これまで、鉄製錬スラグをセメントその他の構
造品への骨材として用いる試みはあつたが、あく
まで補強材の一部として用いるだけであり、鉄製
錬スラグ自体の積極的な且つ多様な活用には程遠
いものであつた。また、こうしたスラグを特殊な
結合材を用いて凝結する試みもあるが、コスト高
となつた。銅スラグの再活用の為には、コスト高となつて
は意味がなく、また活用法も簡便なものでなけれ
ばならない。従来法はこうした基本的要件を満さ
ない。発明の概要銅スラグの再活用法として、銅スラグ粒子の焼
結法、成型−焼成法その他幾つかの方法が考慮し
うるが、上記要件を満すためには、適切な結合材
を選定して、不焼成条件の下で銅スラグを硬化さ
せる方式が最善との結論に達した。そこで、本発
明者等は銅スラグとの適合性のよい結合材を追究
するべく試行を重ねた。その結果、銅スラグ粒子
をリン酸或いはリン酸塩結合材により凝結硬化さ
せることにより、焼成せずとも充分の強度を有す
る、以下のようなユニークな特性を持つ、銅スラ
グのリン酸塩結合組成物が生成しうるとの知見を
得た： (1) 焼成せずに硬化する。 (2) 固化速度が極めて速い。 (3) 耐熱性がある。 (4) 加熱減量が少い。 (5) 硬度が高い。 (6) 磁性がある。 (7) イオウが少いため、結合剤添加した場合であ
つてもガス発生等の問題がない。 (8) 水に溶出しない。 (9) 特殊セメント等に較べ非常に安価である。 (10) 通常の酸化物に較べ電気抵抗が低く、１×
10¹⁰Ωcm以下である。 (11) 重量観のある、美しい外観を呈する。 (12) 塗料による彩色が自在である。 (13) 補強繊維により強度を上げることが出来
る。こうした特性を生かすことにより、銅スラグ−
リン酸塩結合組成物は、クリーンルーム用建材、
高級タイル、墓標・石碑・石材類、家庭用装飾
品・備品・置き物類、黒板・伝言板・掲示板等の
表示板、テトラポツト、速硬性セメント、装身
具、額縁、建築外装材その他の用途に好適に用い
ることが出来る。上記のような銅スラグ−リン酸塩結合組成物
は、銅スラグ粒子にリン酸及び（又は）リン酸塩
結合剤を１〜60重量％添加混合するだけで、何ら
焼成操作を必要とすることなく、生成することが
出来る。斯くして、本発明は、Ｔ−Fe：40〜55重量％、
2FeO・SiO₂：20〜30重量％、Fe₃O₄：15〜25重
量％及びSiO₂：21〜29重量％を主成分として含
む銅スラグに、速硬性凝結硬化剤としてのリン酸
及び（又は）リン酸塩を、必要に応じ着色剤と共
に、添加した混合物を硬化させることを特徴とす
る銅スラグのリン酸塩結合組成物の製造方法を提
供する。特に、スラグとして転炉産出鉄精鉱の使
用が好ましい。リン酸塩としては、リン酸塩が第
１リン酸アルミニウム、第１リン酸ナトリウム及
び第１リン酸マグネシウムの内の１種以上が好適
に用いられる。発明の具体的説明銅製錬から産出される銅スラグとしては前述し
たような各種のものがあるが、それぞれの製造方
式に基き、組成の差異を有している。しかしなが
ら、その主成分は、T.Fe35〜60％、2FeO・
SiO₂20〜40％、Fe₃O₄1〜25％そしてSiO₂20〜35
％の範囲にあると一般的に言うことが出来る。但
し、転炉産出銅スラグはFe₃O₄が多いことを特徴
とする。次は自溶炉スラグと転炉鉄精鉱との差異
を示す：

【表】本発明においては、自溶炉スラグ、反射炉スラ
グ、溶鉱炉スラグ、転炉スラグ、MI法錬〓炉ス
ラグ等いずれも対象とするが、特にはT.Fe40〜
55％、2FeO・SiO₂20〜30％、Fe₃O₄15〜25％そ
してSiO₂21〜29％を主成分とするスラグ、特定
的には転炉産出鉄精鉱を対象とする。こうしたス
ラグは、通常、0.5〜４％Al₂O₃、0.2〜３％MgO、
0.5〜４％、CaO、１〜５％Znその他の不純物を
含有しているが、これら副成分は非常に少いもの
である。但し、深味のある外観色の現出には微妙
な作用を呈しているものと思われる。こうした銅スラグは、水砕、風砕、機械的粉砕
により細く粉砕される。200メツシユ以下に整粒
することが好ましい。リン酸は、それ自身が接着力を有しているわけ
ではないが、金属酸化物等の他の物質と反応して
塩類をつくり、こうした塩類が結合材としての役
割を果し、特に銅スラグ粒子用結合材として優れ
た適性を有している。不定形耐火物等へのリン酸
及び燐酸塩結合材の使用は知られているが、銅ス
ラグ用結合剤としてこれらを単独で使用する試み
は本発明が初めてである。リン酸としては、次亜リン酸、亜リン酸、次リ
ン酸、メタリン酸、ピロリン酸及びオルソリン酸
等種々のものが存在するが、本発明においてはそ
のいずれをも含むものである。しかし、工業的に
もつとも重要で、生産量を多いのがオルソリン酸
であり、実用的にはこれで充分である。リン酸塩
には、オルソリン酸塩、ピロリン酸塩、ポリリン
酸塩、メタリン酸塩等があり、本発明では、広く
用いられるリン酸アルミニウム（例第１リン酸ア
ルミニウム）、リン酸ナトリウム（例第１リン酸
ナトリウム）及びリン酸マグネシウム（例第１リ
ン酸マグネシウム）を単独であるいは組合せ及び
又は結合組成物も好適に用いることが出来る。リン酸及びリン酸塩は水溶液として用いる場合
は、30〜80％水溶液として用いられる。リン酸は
一般に85〜70％程度の水溶液として市販されてお
り、これらをそのまま用いてもよい。粉末状で用
いる場合は、適当量の水を添加し使用される。銅スラグ粒子とリン酸及び（或いは）リン酸塩
との混合物は、例えばリン酸及び（或いは）リン
酸塩を１〜60重量％好ましくは１〜40重量％添加
し、充分に混錬することにより生成される。必要に応じ、ベンガラのような着色料、顔料等
を添加してもよい。これらは、銅スラグの60％ま
で添加することが出来る。生成する銅スラグ粒子スラリーは、目的とする
製品に応じた型枠内に流込まれる。或いは、この
スラリーは路面補修その他の目的で、補修材とし
て多くの現場で直接補修材として用いることが出
来る。本発明の基本的に重要な特徴は、速硬性であり
そして不焼成状態において多くの製品としての使
用に耐える充分の強度を発現することである。硬
化は30秒〜10分の短時間で完了する。あまり急速
な硬化が望ましくない場合には、結合材添加量を
コントロールすることによつて目標に合わせる。本発明による生成物は、前述したように、着色
剤を適量混合することにより様々の色を発現する
ことが出来る。例えば、ベンガラ（Fe₂O₃）は赤
褐色をそしてTiO₂は白青色を生みだす。その他
斯界で知られる着色剤を単独で或いは複数種組合
せて使用することにより無数の着色が可能であ
る。更には、80℃前後の蒸気養生によつて白色を
生みだすことが出来る。着色剤と蒸気養生との組
合せによつて一段と深味のある色を生みだすこと
が出来る。本発明による組成物は塗料との適合性も良好で
あり、実質上すべての塗料によつて彩色可能であ
る。特に、アルカリ分を含まないことから、
EBC塗料（電子線硬化塗料）の使用が可能であ
り、きわめて美しい外観の密着性の良い塗膜の成
が可能であり、これら製品の高級感、重厚感等を
かもし出し、更に一層広い分野での製品化を可能
ならしめる。次に、本発明により生成しうる製品の実用例に
ついて説明する： (イ) クリーンルーム用建材クリーンルームにおいて粉塵を特に嫌うこと
から静電気を蓄積しない電気比抵抗１×10¹⁰Ω
cm以下の建材を用いることが望まれ、本製品は
この条件に適合する。焼成せずに大きな平面板
が得られしかも単価が安いことから建設費を大
巾に切下げる。大理石のような重厚感のある製
品が得られるのでルーム内も美感を保持しう
る。 (ロ) 高級タイル従来のタイルは焼成を必要とする為、寸法に
制約があつたが、本製品は焼成を要しないので
大きな面積のものを得ることが出来る。現場施
行も可能である。耐水性があるので浴室等の水
回り内装にも適する。EBC塗料の使用により
美しい外観を与え、また模様等の自由な現出が
可能である。 (ハ) 墓標・石砺・石材類単に型砕に流込むだけで製造しうるので形態
の選定が自由でありまた重厚感や重量感のある
製品が得られる。成型時に氏名、詩歌等を転写
しうるので、それらを彫刻することに伴うコス
トや労力を節約しうる。高価な石材に代つて安
価でしかも同等の外観を呈する。 (ニ) 家庭内装飾品、備品、置き物類前述した様々の色を発現しうるので、これま
で陶磁器、金属製品が用いられてものの代替品
として利用しうる。耐水性、耐熱性もあること
から、花びん、植木鉢、灰皿等にも好適であ
る。 (ホ) 黒板、伝言板、掲示板等の表示板磁性があることからマグネツトにより紙を貼
示することが出来る。また、薄くて広い表面積
の製品が安価に入手しうることからもこうした
用途に適する。 (ヘ) 防波或いは消波構造物銅スラグは大量にあるから、こうした重量物
を安価に製造しうる。任意の形状に容易に流込
成型しうる。 (ト) 速硬性セメント速硬性を利用して路面や飛行場の緊急補修用
セメント、トンネルの早期充填補修、その他の
補修現場での速硬性セメントとして有用であ
る。安価で大量に供給しうる。 (チ) 装身具高級感、重厚感のある製品を得ることが出来
る。EBC塗料により一層優れた外観が得られ
る。自由に造形可能である。 (リ) 額縁自由に装飾模を現出でき、重厚感を出すこと
が出来る。EBC塗料により金、銀、黒、赤等
自在に彩色しうる。 (ヌ) 建築外装材強度、耐水性、軽量性、耐熱性、美観等の点
から屋根瓦、ブロツク等の外装材としして適す
る。EBC塗料による自由な彩色が可能である。
大きさ、形状も自由である。実施例１粒度200メツシユ以下の次の鉄精鉱を使用し
た： T.Fe 48％ Fe₃O₄ 21.3％ 2FeO・SiO₂ 26.3％ SiO 24％ Al₂O₃ 1.5％ MgO 0.7％ CaO 1.5％ Zn ３％ Pb 1.5％ Cu 0.7％Ｓ 0.05％上記鉄精鉱にベンガラ（Fe₂O₃90％以上）を
１：１の割合で混合し、この混合物に第１リン酸
アルミニウムの50％水溶液を重量比で４：１の割
合で添加し、良く混錬した。混錬したスラリーを
平面状の型枠に流込み、そのまま放置した。10分
後にはやくも硬化し、赤褐色の美しい外観を有す
るタイル状板成型品が得られた。この成型品は、
不焼成品にもかかわらず、タイルとして使用する
に充分の強度を有した。この製品を700℃に加熱しても変形せず、また
120℃における減量を測定したが、減量は実質零
であつた。更に、高温加熱後であつても、一般セメント製
品のような強度低下が生ぜず、この点でも非常に
好ましいものである。この製品は磁性があるため、磁石が付着した。実施例２実施例１と同じ鉄精鉱に濃度50％のリン酸水溶
液を、重量比で５：１に混合し、同様の型枠に流
込んで固化させたところ、30秒で硬化し、速硬性
を示した。得られた成型品の色は黒色であつた。
実施例１と同じく、700℃に加熱しても変形を生
じず、120℃での加熱減量も実質零であり、そし
て高温加熱後の強度低下も生じなかつた。

Claims

【特許請求の範囲】１ T.Fe：40〜55重量％、2Fe0・SiO₂：20〜30
重量％、Fe₃0₄：15〜25重量％及びSiO₂：21〜29
重量％を主成分として含む銅スラグに、速硬性凝
結硬化剤としてのリン酸及び（又は）リン酸塩
を、必要に応じ着色剤と共に、添加した混合物を
硬化させることを特徴とする銅スラグのリン酸塩
結合組成物の製造法。２銅スラグが転炉産出鉄精鉱である特許請求の
範囲第１項記載の製造法。３リン酸塩が第１リン酸アルミニウム、第１リ
ン酸ナトリウム及び第１リン酸マグネシウムの内
の１種以上である特許請求の範囲第１項記載の製
造法。