JPH08259283A - 製鋼スラグのエージング方法 - Google Patents

製鋼スラグのエージング方法

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JPH08259283A
JPH08259283A JP6621095A JP6621095A JPH08259283A JP H08259283 A JPH08259283 A JP H08259283A JP 6621095 A JP6621095 A JP 6621095A JP 6621095 A JP6621095 A JP 6621095A JP H08259283 A JPH08259283 A JP H08259283A
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JP
Japan
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slag
steam
temperature
aging
time
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Pending
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JP6621095A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Toubou
博幸 當房
Hisahiro Matsunaga
久宏 松永
Masato Kumagai
正人 熊谷
Seiji Taguchi
整司 田口
Yukio Sato
幸男 佐藤
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
JFE Mineral Co Ltd
Original Assignee
Kawatetsu Mining Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】製鋼スラグの膨張・崩壊を防止するための効率
的なエージング処理方法を提供する。 【構成】温度80℃以上、相対湿度60%以上の雰囲気
下で、エージング時間t(hr)をスラグ組成X=(%
CaO)+(%MgO)の最高濃度に従って以下の式で
規定する範囲とする。 X≦47の時:t>6 47<X≦55の時:t>2.25X−99.75 55<Xの時:t>16X−856

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、路盤材として使用され
る製鋼スラグの膨張・崩壊を防止するための製鋼スラグ
のエージング処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】転炉スラグ等の製鋼スラグは遊離CaO
を含むため、水と接触することにより下記の反応を生ず
る。 CaO+H2 O → Ca(OH)2 ………(1) 上記反応によりCa(OH)2 が生成する際、体積が約
2倍に膨張する。したがって、遊離CaOを多量に含む
スラグを路盤材に使用した場合、水と接触することによ
りスラグが徐々に膨張し、この結果、路盤の凸凹、亀裂
が生じ、道路を破壊し、車両の走行に支障をきたすよう
になる。
【0003】このような製鋼スラグを使用する際の膨張
を防止するため、路盤材等に使用する前に、(1)式の
反応により遊離CaOを減少させ膨張を終わらせておく
ように、種々のエージング処理が実施されている。従
来、一般には徐冷した製鋼スラグを破砕し、粒度調整し
た後、野外に山積みし、最低3ケ月放置して、雨水等に
より水和反応を行わせることにより、遊離CaOを安定
化する大気エージング処理が実施されている。しかし、
実際には膨張率をJISの製鋼スラグの膨張基準である
1.5%以下とするためには1年以上の放置が必要とな
っており、多大な時間と土地が必要となっている。
【0004】エージング時間を短縮する方法として、特
開昭61−101441号公報に高温度の水蒸気吹き込
みにより、製鋼スラグをエージングする方法が開示され
ている。この方法では80〜100℃の水蒸気で処理が
行われるため、常温に比べ遊離CaOの安定化が速く進
み、48〜144時間で処理がなされ、大気エージング
に比べ短時間で製鋼スラグのエージング処理を実施する
ことができる。さらに特開平4−175250号公報で
は水蒸気エージングの水蒸気量削減方法として、スラグ
層に複数の温度計を埋設し、100℃まで昇温した後蒸
気を止め、温度が設定下限温度(95℃)になると蒸気
を流すことを繰り返す方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特開昭61−1014
11号公報に開示されているような方法では、大気エー
ジングに比べ短時間でエージング処理を行うことができ
るといった効果がある。しかし、スラグの種類、組成に
よらず水蒸気を流すエージング時間が48時間以上とな
っており、実際には48時間よりも短い時間でエージン
グできるスラグに対しては水蒸気を無駄に使用している
ことになる。さらに特開昭61−101411号公報で
は、48時間以上の水蒸気吹き込みの後、水蒸気の供給
を停止し、そのままの状態で7日間放置する、いわゆる
養生と称する処理を行っており、1回の処理で9日間以
上もの長い期間をエージングのため必要としていた。
【0006】また、特開昭61−175250号公報に
開示されているような方法では、水蒸気を間欠的に流す
ため10℃の温度低下中にエージングが遅れるおそれが
あり、複数本の温度計で制御するため、一番低い温度の
温度計を基準にして水蒸気を流すと水蒸気を過剰に使用
してしまうおそれがある。本発明では、水蒸気原単位
(スラグ1トン当たりの水蒸気量)を減少でき、かつ処
理時間を短縮できる製鋼スラグの水蒸気エージング方法
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するために開発されたもので、製鋼スラグをエージン
グする方法において、温度80℃以上、相対湿度60%
以上の雰囲気下で一定エージング時間保持することを特
徴とする製鋼スラグのエージング方法を提供する。この
場合に、前記エージング時間t(hr)をスラグ組成X
=(%CaO)+(%MgO)の最高濃度に従って以下
の式で規定する範囲とすればよい。
【0008】X≦47の時:t>6 47<X≦55の時:t>2.25X−99.75 55<Xの時:t>16X−856 ただし、上記「組成Xの最高濃度に従って」とはスラグ
組成が不均一なスラグに対して(%CaO)+(%Mg
O)濃度が最も高い組成Xの値を用いて上記式でエージ
ング時間を決めることを云う。
【0009】また本発明は、スラグ全体の温度とこれに
接触させる水蒸気との温度差が5℃以下になるまで水蒸
気流量をスラグ1トン当り10kg/h以上の流量で昇
温・エージングし、その後水蒸気流量を減少させ上記一
定エージング時間保持することとすると好適である。
【0010】
【作用】水蒸気エージングを行う場合に、水蒸気の雰囲
気下にさらされる製鋼スラグは80℃、相対湿度60%
以上の雰囲気に保つ必要がある。80℃未満ではエージ
ングの進行がきわめて遅くなり、不経済である。粒度を
4.75〜13.2mmに調整したスラグ230gを、
直径50mm、高さ約40mmに2ton/cm2 の圧
力でプレス成形したものを容器に入れ、所定の条件にし
た恒温恒湿槽内で保持し、膨張率を測定した。膨張率
は、ダイヤルゲージを取り付けておき、膨張した長さを
24時間毎に記録し、元の長さに対して何%膨張したか
を求めた。最終膨張率が3.75%である転炉スラグを
80℃、70℃、60℃で相対湿度を種々変化させた雰
囲気中に240時間保持した後の膨張率測定結果を図1
に示した。温度80℃で相対湿度60%以上のときスラ
グの膨張率は3.3%以上に達し、ほぼ満足すべき結果
を得た。温度が70℃、60℃では、エージング効果が
不十分であり、また温度が80℃でも相対湿度が60%
未満では、不十分である。図1によれば、雰囲気中の相
対湿度は80℃において少なくとも60%以上とするこ
とが必要である。相対湿度は高い方がよく温度80℃に
おいて好ましくは80%以上とするのがよい。
【0011】次に、製鋼スラグ中の成分X=(%Ca
O)+(%MgO)がエージングに及ぼす影響について
調べた。転炉スラグ、脱珪スラグ、脱りん、脱Sスラグ
各10kgを路盤材の粒度に調整した後、時間を変えて
水蒸気雰囲気下に保持した。その後、JISの水浸膨張
試験を実施した。転炉スラグと比較して、溶銑予備処理
スラグである脱珪スラグ、脱りん脱Sスラグは同一チャ
ージのものでも、外観上、色、形状の異なるものがあり
それらを分別して、化学組成を分析すると大きく異なる
場合があった。そこで、分別したものをそれぞれ水蒸気
でエージングし、JISの水浸膨張試験を実施した。同
一チャージで組成が異なるものも、X=(%CaO)+
(%MgO)で整理することができた。
【0012】従って、1チャージ分および数チャージ分
の大量のスラグを水蒸気エージング処理する際には、全
体のスラグ中で最も(%CaO)+(%MgO)の高い
部分を基準に水蒸気エージング時間を決める必要があ
る。具体的な時間の決め方としては、1つのチャージ中
で外観の異なるものなどを多数サンプリングし、最も
(%CaO)+(%MgO)の高い値を予め求めてお
き、その濃度を基準に同様の処理を行っているスラグに
対する水蒸気エージング時間を設定すればよい。
【0013】図2はX=(%CaO)+(%MgO)が
40〜65%の各種のスラグについて温度80℃相対温
度60%の条件下でエージングしたときに、エージング
後のスラグの膨張率が1.5%未満となるまでの時間を
プロットしたものである。図2に示すように、Xが増加
するに従って、エージングの所要時間が長くなりエージ
ングが困難になることが判明した。特にXが60%を越
えるとエージング時間は著しく長くなる。
【0014】これらの結果をまとめると、スラグの膨張
率が1.5%未満となるエージング時間t(hr)は次
のようにする必要がある。 X≦47の時:t>6 47<X≦55の時:t>2.25X−99.75 55<Xの時:t>16X−856 ここでのエージング時間t(hr)は、スラグ全体の温
度が流している80℃以上の水蒸気の温度との温度差が
5℃以下となった後の時間を指す。この場合、水蒸気を
止めた後の養生時間は必要としない。
【0015】製鋼スラグ中の遊離CaO等をエージング
処理するために、山積みしてその底部から水蒸気を供給
してエージングする方法では、山積みしたスラグ全体が
水蒸気の温度にほぼ近い高温になるまでにはスラグの必
要顕熱、熱伝達機構及び水蒸気流量に応じた時間がかか
る。また、山積みしたスラグ全体をエージング処理する
には、スラグの性状にもよるが、水蒸気が接している一
定以上の時間が必要である。従来の一定流量の水蒸気を
所定時間流す方法では、山積みしたスラグの昇温に時間
が掛かり過ぎ、逆にスラグの温度が水蒸気温度に近い温
度になると熱伝達量が少なくなり水蒸気量が過剰となり
無駄になる。山積みしたスラグの高さが2mの場合の水
蒸気流量とスラグ頂上の部分の温度が100℃に到達す
る時間との関係を図3に示す。図3から明らかなよう
に、昇温中は水蒸気量が多いほど昇温時間が短く、処理
時間を短縮することができる。スラグ温度が水蒸気の温
度に近い温度まで昇温した後はできるだけ水蒸気流量を
絞った方が蒸気原単位が少なくなる。ただし、水蒸気流
量を絞り過ぎるとスラグ層の温度低下を招くのでこれを
避けなければならない。
【0016】本発明においては、山積みしたスラグを昇
温する際に水蒸気流量をスラグ1トン当り10kg/h
以上にしたため、昇温が速く進み2mの高さでは16時
間以内で100℃まで昇温できる。また、昇温後は、ス
ラグの熱伝導率が低く、山積みしたスラグの保温効果が
高いため、温度低下が非常に遅い、そのため、山積みし
たスラグ全体を100℃近い高温に保つには、少量の蒸
気でよい。図4は水蒸気エージングパイロットプラント
における2mの高さに山積みした各種のスラグについ
て、100℃に近い温度になった後に少量の水蒸気を供
給した場合のスラグ頂部から200mm下の位置の温度
変化の例を示したものである。スラグ1トン当り0.3
kg/h以上の水蒸気を供給すればよいことが分かる。
【0017】本発明では、山積みしたスラグ全体が10
0℃に近い温度になった時点で、高温に保つことができ
る水蒸気量に流量を絞って水蒸気の無駄をなくすように
した。この保温用の水蒸気流量はスラグの種類、粒度、
山積みの形状、周囲の環境、外気温度、その他の条件に
応じて実験値等を参照して適切に定めることが可能であ
る。
【0018】
【実施例】本発明の実施例を比較例と共に説明する。蒸
気エージング設備は蒸気配管を複数本平行に並べ、玉砂
利層内に埋設したものである。この蒸気配管には一定間
隔毎に蒸気吹き出し口が設けられている。製鋼スラグの
水蒸気エージングは、この水蒸気配管を埋設した玉砂利
層の上に所定粒度に調整したスラグを山積みし、配管よ
り水蒸気を吹き出すことにより行った。処理を行ったス
ラグの化学組成を表1に示す。転炉スラグ、脱珪スラ
グ、脱燐脱硫スラグに対し水蒸気エージング処理を実施
した。1回のスラグ処理量は100〜150ton、配
管出口での温度100℃の水蒸気を使用した。水蒸気エ
ージング処理条件および処理後のJIS水浸膨張試験結
果を表2に示す。
【0019】実施例では昇温中の蒸気流量を増加させた
ため、短時間で山積みしたスラグの昇温が完了した。そ
のため、処理全体の時間が同一スラグで比較例の50〜
70%に短縮された。山積みしたスラグ全体がほぼ10
0℃になった後、水蒸気流量をスラグ1トン当り0.3
〜1kg/hに絞って保温した。従って、無駄な水蒸気
を削減することができ、水蒸気原単位が同一スラグで比
較例の60〜90%に削減することができた。比較例で
は処理の初めに十分な水蒸気を供給せず、終わりまで比
較的多量の水蒸気を供給したため、山積みしたスラグの
上部までの昇温に1日以上の所要時間が掛かり、昇温後
は山積みしたスラグを通過して大気中に放散される水蒸
気が多く水蒸気の無駄が多い。水浸膨張率については同
種スラグで比較すると、実施例と比較例でほぼ同一の基
準値以下の低値が得られた。
【0020】本発明においては、特に設備の改造を必要
としなかった。本発明法により、路盤材向け製鋼スラグ
のエージング処理を短時間かつ少ない水蒸気量で実施で
きるようになった。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】本発明は製鋼スラグを水蒸気エージング
処理する際に、昇温中はスラグ1トン当り10kg/h
以上の大量の水蒸気を流すため、昇温時間を短縮するこ
とができ、山積みしたスラグ全体が水蒸気温度にほぼ近
い温度まで上昇した後は、水蒸気流量を保温に必要な流
量、例えばスラグ1トン当り0.3kg/h程度に減少
させたため、水蒸気原単位を従来の60〜90%に削減
することができ、処理時間も短縮することができた。本
発明法により、処理時間の短縮と水蒸気原単位削減によ
る経済性の両立ができ、かつ遊離CaOの安定化を完了
でき、路盤材に適したスラグに処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】雰囲気の温度・相対湿度と未エージングスラグ
の膨張率との関係を示すグラフである。
【図2】(%CaO)+(%MgO)とエージング時間
との関係を示すグラフである。
【図3】水蒸気流量と昇温時間の関係を示すグラフであ
る。
【図4】水蒸気流量と温度低下の関係を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 久宏 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 熊谷 正人 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 田口 整司 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 佐藤 幸男 千葉市中央区川崎町1番地 川鉄鉱業株式 会社千葉製造所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製鋼スラグをエージングする方法におい
    て、温度80℃以上、相対湿度60%以上の雰囲気下で
    一定エージング時間保持することを特徴とする製鋼スラ
    グのエージング方法。
  2. 【請求項2】 前記エージング時間t(hr)をスラグ
    組成X=(%CaO)+(%MgO)の最高濃度に従っ
    て以下の式で規定する範囲とすることを特徴とする請求
    項1記載の製鋼スラグのエージング方法。 X≦47の時:t>6 47<X≦55の時:t>2.25X−99.75 55<Xの時:t>16X−856
  3. 【請求項3】 スラグ全体の温度と水蒸気の温度差が5
    ℃以下になるまで水蒸気流量をスラグ1トン当り10k
    g/h以上の流量で昇温・エージングし、その後水蒸気
    流量を減少させ一定エージング時間保持することを特徴
    とする請求項1記載の製鋼スラグのエージング方法。
JP6621095A 1995-03-24 1995-03-24 製鋼スラグのエージング方法 Pending JPH08259283A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008247665A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Iwate Industrial Research Center 鉄鋼スラグ肥料の製造方法
JP2018124276A (ja) * 2017-02-02 2018-08-09 Jfeスチール株式会社 鉄含有酸化物の膨張率測定方法および粒状材の製造方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030128