JPH03159938A - 製鋼スラグの短期エージング方法 - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、転炉スラグ及び電気炉スラグのエージング安
定化方法及びエージング後のアルカリ排液の有効利用可
能な製鋼スラグの短期エージング方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 製鋼スラグ特に転炉スラグは、遊離石灰の含有量が多く
、この遊離石灰が水と接触すると反応して水酸化カルシ
ウムになる。その時約２倍の体積膨脹となりスラグが崩
壊ずることがある。

このようなスラグを路盤材等に使用した場合、基層及び
表層のアスファルト混合物やコンクリート版か持上がり
、そのため路面に凸凹を生じ車両の走行性に支障を生じ
る．更に膨脹が継続して亀裂が生じると雨水の侵入によ
り路盤が緩み、上層道路ｔｆｌ造物が損傷して路面の凸
凹が激しくなる。

更にこの損傷が進行すると陥没等が起り、交通事故の原
因となる。

このように製鋼スラグを路盤材として、そのまま使用す
ると大きな支障の生じる恐れがあるので一般に徐冷した
製鋼スラグ番破砕後粒度調整して屋外で山積みし、３〜
６カ月以上放置して雨水や空気中の炭酸ガスにより、水
和反応及び炭酸化を起こさせて安定化した後、路盤材と
して使用する方法である所謂大気エージング法が広く行
われている。

あるいは溶融状態のスラグに空気又は酸素を吹込みなが
ら、珪酸質材料等を添加して十分撹拌し、均一に溶解さ
せて遊離石灰をゲーレナイト（２ＣａＯ−Ａｌ２　０３
　・ＳｉＯ２〉、アケルマイト（２ＣａＯ−ＭｇＯ−２
ＳｉＯ２）、ダイカルシウムフェライト（２ＣａＯ−　
Ｆｅｅ３）等の安定鉱物に変化させる改質処理法が検討
されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記した大気エージング法は「製鋼スラグ路盤設計施工
指針」に６カ月以上（転炉スラグ）又は３カ月以上（電
気炉スラグ〉の期間が規定されているが、転炉スラグは
６カ月ではエージング不十分の場合もあり、実際は１２
カ月以上エージングしているところが多い。

また、エージング期間中はエージング山に散水したり、
数回切返しを行い水や空気との接触をよくしてエージン
グ効果を上げている。

このようにしてエージングが完了した製鋼スラグは、エ
ージング山よりサンプルを採取して水浸膨脹試験を実施
し、水浸膨脹比が１．５％以下であれば出荷可能であり
、１．６％以上の時は１．５％以下となる迄エージング
期間を延長している。

しかしながら、エージング山は高さ３〜４ｍの数千トン
が１ロットの場合が多く全体が均一に安定化することは
困難と考えられるので、安全をとりエージング期間を長
期間にすることが多い。

そのため占有面積が大きくなり、さらに切返して配替え
する場所を確保する必要があり、広大な面積を要し、品
質面及び経済的にも解決すべき問題点が多い。

また、前記の製鋼スラグを安定鉱物に変化させる改質処
理法では、改質困難な鋼種のあることや鍋肌スラグは、
改質されずに残るなどの制約により全量改質処理できな
いので、コスト面及び品質面で問題が多い。

一方、湿式石灰排煙脱硫法は亜硫酸ガス吸収液として石
灰乳を使用し、亜硫酸カルシウム或いは重亜硫酸カルシ
ウムとする。次に空気により酸化して硫酸カルシウム（
石膏〉とし回収する。この吸収液は消石灰を水で溶解し
て石灰乳としているが、代替品によるコスト低減が望ま
れている。

本発明は以上のような点に鑑み、製鋼スラグを密閉容器
内において短期間で均一にエージングすることにより、
連続的に小スペースで路盤材規格を満足する安定した製
鋼スラグ路盤材を製造し得られ、併せてエージング中に
排出するエージング排液を排煙脱硫用吸収液として利用
することによりクローズド化することのできる製鋼スラ
グのエージング方法を提供するにある。

［課題を解決するための千段］ ５一 上記目的を達成するため、製鋼スラグの膨脹、崩壊現象
を防止するために水蒸気又は温水加熱による短Ｍ工一ジ
ングを行う方法において、地金回収の破砕工程より生成
するバラス状のスラグを連続エージングするに必要な受
入槽３、エージング槽４、搬出槽５を設け、各々の槽に
は、蒸気又は温水ライン６を接続して加熱及び保温する
ための共通機能を持たせた共通多用途槽の構造として、
各々の槽３，４．５並びに各槽相互間でそれぞれ前記ス
ラグの受入れ、所要時間の水蒸気または温水加熱による
エージング、その後の搬出の順序で使用目的に応じて短
期間で順次切替え使用せしめると共に、エージング槽底
部より回収した温水を循環設備により各槽の加熱及び保
温の予熱の熱源として再使用するようにする。

製鋼スラグの膨脹崩壊の主原因である遊離石灰を短期間
に水和及び炭酸化して安定な水酸化カルシウム又は炭酸
カルシウムとするために、相当のエージング槽４（３或
は５）の飽和水蒸気中、或いは飽和水蒸気を吹込みなが
ら加熱した温水中に６− 設備的に可能な場合は加熱炉又はボイラ排ガスも同時に
吹き込み、８〜１２時間以上或いは２４時間以上連続し
てエージングすることにより、路盤材として使用可能な
製鋼スラグが得られる。

更に焼結炉或いはボイラ用排煙脱硫装置の脱硫吸収液と
してこのエージング排液を利用することにより、クロー
ズド化された連続エージングシステムを特徴とする。

製鋼スラグの水蒸気エージング或いは温水工一ジングの
安定化効果について、既に確認されているが、均一な品
質を作り込むための装置の考案並びに安定化と経済性を
両立させて運用する方法に問題があり実用化されていな
い。

これらの問題点を考慮して本発明では、各槽に加熱及び
保温Ｉ！楕を保有させることにより、受入一エージング
ー搬出を連続的に行い、エージング後の製鋼スラグの品
質を保証するためのエージング条件等の詳細な実験を行
い工業的規模での製鋼スラグ安定化方式を確立した。

［作用］ まず、膨脹比の異なる４種類の転炉スラグ（Ａ），（Ｂ
）．　（Ｃ），　（Ｄ）をそれぞれ破砕・磁選及び篩分
けを行う。

別途、粒度別に同一条件によるエージングを実施した後
、天日で乾燥する。乾燥品を篩分けエージング前後にお
ける粒度変化を調査する。

その結果からエージング後の粒度分布が路盤用製鋼スラ
グＭＳ−２５Ｓ粒度の中央粒度になるように試算して秤
量し混合する。

このようにして得られた粒度調整転炉スラグをエージン
グ槽に装入し １）飽和水蒸気を８時間通気 ２）飽和水蒸気を１２時間通気 ３）飽和水蒸気を２４時間通気 ４）６０℃温水を注入後、２４時間浸漬保持５）８０℃
温水を注入後、１６時間浸漬保持６》８０℃温水を注入
後、２４時間浸漬保持の６条件でエージングを実施した
。また、エージング中はエージング槽下部から一定量の
アルカリ排液を抜出し槽内での永和反応及び温度保持が
均一に行われるようにした。

所定時間後は水蒸気を停止し、槽内のアルカリ排液を抜
出し冷却後転炉スラグをエージング槽から取り出す。

取り出した時にランダムに数箇所からサンプリングして
代表試料とした。

必要に応じて天日乾燥した後、水浸膨脹試験等の路盤特
性試験を行った。

特に水浸Ｉｌ５ｊ脹比の大きな転炉スラグ（八）をエー
ジング処理した改質スラグの水浸膨脹比の一例を第１図
に示す。第１図ではエージングせず（未改質スラグ〉及
び上記（１）〜《６》の条件でエージングした改質スラ
グの水浸膨脹試験時の水浸膨脹比の経時変化を示してい
る。

その他の膨脹の異なる転炉スラグの水浸ＩＡｊＭ比を第
１表に示すが、未改質スラグの水浸膨脹比の小さいもの
は、エージング後の水浸膨脹比も未改質スラグの水浸膨
脹比の大きいものよりは小さくなっている。

一９一 第１表 耘炉スラグの矩期エージング処理前 及び処理後の水浸膨脹比の一例 単位：％ 注）試料（Ａ）（Ｂ）：高膨脹スラグ 試料（Ｃ）（Ｄ）：低膨脹スラグ 路盤特性調査のため飽和水蒸気を１２時間通気処理した
改質転炉スラグの一軸圧縮試験及び修正ＣＢＲ試験を実
施し、その試験結果を第２表に示す。

−１　０＝ 第２表 短期エージング後転炉スラグの路盤特性試験結果の一例 これらの結果から破砕して粒度調整した転炉スラグを飽
和水蒸気中に８〜１２時間以上、好ましくは１２時間エ
ージング又は８０℃温水中に１６〜２４時間以上、好ま
しくは２４時間浸漬エージンングすれば、転炉スラグの
水浸膨脹比はエージング前の膨脹比が十数％以上の場合
も含めてずべて１％以下となり「製鋼スラグ路盤設計指
針」に規定された１．５％以下を十分満足することが分
った。

また、一軸圧縮強さ１　２　ｋｇ４　／　ｃｉ以上及び
修正ＣＢＲ８０％以上の規定も同時にクリアしており製
鋼スラグ路盤材として使用可能であることを立証できた
。

６０℃温水中で２４時間エージングの場合で、エージン
グ前スラグの水浸膨脹比が高値の高膨脹スラグの場合は
、規定値を大幅に上回っているが、製造の大半を占める
低膨脹スラグの場合はエージング前の水１浸膨脹比が４
．０％のものがエージング後１．５％に低下し規定内に
入っている。しかし、より厳しい１．０％以下の納入規
格を要求する取扱業者もあり、高膨脹比の場合でも対応
可能な８０℃温水エージング又は水蒸気エージング方法
を採用することにした。

即ち飽和水蒸気による８〜１２時間エージング又は８０
℃温水浸漬１６〜２４時間エージングにより製鋼スラグ
を安定化処理することにより路盤として使用できること
が判明したので、連続エージングするのに必要な加熱及
び保温を可能にした密閉型エージング槽を考案した。更
に本エージング槽の特徴は受入槽または搬出槽としても
使用できる機能とした多用途槽であり、各工程毎に容易
に順次切換え可能なことである。又設備配置上可能な範
囲でボイラ等の排ガスを吹き込めるようにして省エネル
ギー及び炭酸化による製鋼スラグのより一層の安定化を
図る装置として考慮している。

加熱及び温度保持用熱源としての水蒸気を節約するため
に、上述の如く保温材による断熱及び排ガス導入は勿論
、温度制御にも工夫を行い水蒸気エージングの場合は、
エージング槽上部に設けた温度センサーの設定温度を９
８℃とし槽底水蒸気管より水蒸気を供給する。槽底の温
アルカリ排液を常時ポンプで定量を抜き出し、一部はエ
ージング槽内の製鋼スラグの初期予熱用として上部より
散水し、所定温度に達すると散水を停止する。同時に受
入槽ヘコンベヤーより落下供給中の製鋼スラグの上部へ
散水し加温する。

温水エージングの場合はエージング槽の温水抜き出し口
側下部に温度センサーを取付け８０℃に温度設定し、水
蒸気吹込みにより温度を制御する。

温水抜き出し口から温水をポンプにより定量抜き出し、
抜き出し口の反対側上部へ送水し循環する。

ｌ３ 槽上部には液面計を取付けて液面制御を行い、増量した
温水を流量調節弁により分岐し受入槽の製鋼スラグに散
水し加温後、集水ピットに貯留する。

貯留した温アルカリ排液は排煙脱硫装置へ脱硫液として
送液し利用する。

［実施例１ 実施例について図面を参照して説明すると、１は製鋼ス
ラグ破砕工場であり、破砕・磁選後の製鋼スラグはコン
ベヤーにより隣接した短期エージング場へ輸送し、切出
しライン２により密閉構造で且つ、水蒸気吹込み管を有
する受入槽３へ均一高さになるように自動切出し装置等
により投入する。投入中はエージング槽４から抜出した
温アルカリ液（温ドレン水〉の一部を上部より散水し製
鋼スラグを加温する。（本循環ラインは省略している〉 所定量貯留すると槽底部の水蒸気管６より排熱回収装置
９或いはボイラから送気された水蒸気を吹込み、エージ
ング槽４として切替え使用する。

１４ 同時に切替えライン２は搬出を終わり、空槽になった搬
出槽５へ製鋼スラグを投入し受入槽３として使用切替え
を行う。

エージング槽４は水蒸気エージングとして実施の場合は
温度センサーでエージング槽上部を９８℃に設定して水
蒸気を吹込み量を調節ずるく排ガス吹込みラインは省略
している〉。

温水エージングの場合はエージング槽底部温度を８０℃
に調節して、各々所定時間温度を保持する。

工−ジング槽底から抜出した温ドレン水はポンプにより
製鋼スラグ予熱用として受入槽３或いはエージング槽４
内の製鋼スラグ上部へ散水し、その保有する熱エルネル
ギーを利用する。

水蒸気エージングの場合の多用途槽の構造は両側面、後
面、底面及び上面を保温格造とし前面は一槽幅を有する
保温横造の移動扉とする。

この移動扉は、３時間を順次移動しエージング槽４とし
て使用する時は、当該槽の前部と容易に緊密にできる構
造のものとしている。

搬出槽５として使用する時は移動扉を開放して、エージ
ングが完了した製鋼スラグをショベルドーザー等の重機
により槽外へ搬出する。この移動扉の代わりに各槽前面
に固定保温扉を取付けることも可能である。

温水エージングの場合の構造は、前面、後面、両側面、
底面を密閉保温横造とし、上面を一槽幅を有する保温構
造の移動屋根又は耐熱、耐水合成樹脂塗布帆布を利用し
た軽量移動屋根とし、槽本体とのシールを考慮したもの
とする。

移動屋根は、３槽間を順次移動しエージング槽４として
使用する時は、上面をカバーし、水蒸気の洩れを少なく
して保温効果を上げ、水蒸気使用量の減少を図る。

搬出槽５として使用する時は、移動屋根を次回エージン
ング槽へ移動し、エージングを完了した製鋼スラグは、
円型クレーン等のパケットにより槽外へ搬出する。

門型クレーンは第２図では省略しているが、多用途槽間
を移動して作業できるものとする。

エージング槽４から抜き出され製鋼スラグの予熱に利用
後の温アルカリ液は、エージング中に製鋼スラグに含ま
れる遊離石灰が水蒸気又は温水と反応して水酸化カルシ
ウムとなり、水蒸気ドレン又は温水に溶出したものであ
り、未溶解水酸化カルシウムも蓄積し亜硫酸ガスとの反
応力も強いので、ポンプによりアルカリ排液ライン７を
通り湿式石灰石膏法排煙脱硫装Ｍ１０の亜硫酸ガス吸収
液貯槽へ送液し、石灰乳と混合して亜硫酸ガス吸収用に
使用する。このアルカリ排液は少量の水酸化鉄を混入し
ているが脱硫効率の低下もなく順調に操業可能である。

（第３表〉 ［発明の効果］ １７ 本発明は、上記の横成により製鋼スラグ短期エージング
及びそのエージング排液を排煙脱硫吸収液として活用す
る一連のフローは、省エネルギーを加味した無公害クロ
ーズドシステムとなり、産業廃棄物である製鋼スラグを
短時間で処理できるとともに、製鋼スラグの路盤材への
小スペースでの有価値化及び排液の有効活用を図ること
ができる。

以上の如く本発明は公害防止対策並びに資源リサイクル
の一石二鳥を充たすことができる有効な方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるエージング前の水浸膨脹比の大
きなスラグの短期エージング条件による、水浸膨脹試験
中の膨脹比の経時変化を表わす図表、第２図は本発明の
実施例における工程システムを示すブロック図である。 １・・・スラグ破砕工場 ２・・・破砕スラグ切出しライン ３・・・受入槽（共通多用途槽〉 ＝１８ １ １ ４・・・エージング槽（共通多用途槽）５・・・搬出槽
（共通多用途槽） ６・・・蒸気または温水ライン ７・・・アルカリ排液ライン ８・・・生産工場（排熱回収又は要脱硫装Ｗ）９・・・
排熱回収装置 ０・・・脱硫装置 １・・・排煙筒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）製鋼スラグの膨脹、崩壊現象を防止するために水
   蒸気又は温水加熱による短期間エージングを行う方法に
   おいて、地金回収の破砕工程より生成するバラス状のス
   ラグを連続エージングするに必要な受入槽、エージング
   槽、搬出槽を設け、各々の槽に加熱及び保温機能を保有
   させて、各槽並びに槽相互間で前記スラグの受入、エー
   ジング、搬出を連続的に、かつ使用目的に応じ短期間で
   順次切替えて行うとともに、エージング槽底部より回収
   した温水を循環設備により各槽の加熱及び保温の予熱の
   熱源として再使用することにより、連続短期エージング
   を可能とすることを特徴とする製鋼スラグの短期エージ
   ング方法。
2. （２）前記短期エージング方法のエージング槽より排出
   する温アルカリ排液をポンプ類にて抜き出し、排煙脱硫
   装置の脱硫用アルカ源として活用することにより、石灰
   の有効利用を図ると共に、排液のクローズド化を特徴と
   する請求項１記載の製鋼スラグの短期エージング方法。