JPH0859309A - 製鋼スラグのエージング促進方法 - Google Patents

製鋼スラグのエージング促進方法

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JPH0859309A
JPH0859309A JP6260296A JP26029694A JPH0859309A JP H0859309 A JPH0859309 A JP H0859309A JP 6260296 A JP6260296 A JP 6260296A JP 26029694 A JP26029694 A JP 26029694A JP H0859309 A JPH0859309 A JP H0859309A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、シリカ系物質を配合して製鋼・溶
銑予備処理スラグをエージングする際に、エージング促
進を可能にするシリカ系物質を評価・選定することを目
的とする。 【構成】 エージング前の製鋼・溶銑予備処理スラグ
に、シリカ系物質を配合後の総重量に対し1〜30重量
%配合してエージングする際に、該シリカ系物質が次の
条件を満たすものとする。すなわち該シリカ系物質と水
をpH=11〜13の範囲に調整した水溶液を混合攪拌し
た後、(1)溶出したSi≧0.05mg/シリカ系物質
1g、(2)〔Ca/Si〕≦10。 【効果】 短期間でかつ少ない蒸気量でエージングが達
成され、しかも道路材や土木用材などに利用可能な粒度
分布を有するスラグが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリカ系物質を配合し
て製鋼・溶銑予備処理スラグをエージングする際に、エ
ージング促進を可能にするシリカ系物質の選択方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に製鋼・溶銑予備処理スラグ(以下
でスラグと略す)は、スラグ中に石灰が遊離した形(以
下で遊離CaOと称す)で残存しているため、そのまま
の形で道路材、土木用材などに利用した場合、遊離Ca
Oの水酸化、炭酸化により膨張が起こることが知られて
いる。
【0003】そこで、現在一般にスラグを自然冷却し、
破砕した後、屋外で山積みして、スラグ中の遊離CaO
を空気と水に自然に接触させることにより、Ca(O
H)2あるいはCaCO3 に変化安定させている。天然
の水だけではなく、人為的に水分を供給してエージング
を促進させる方法もある。例えば、特開昭57−57
815号公報に示されるように、破砕後に散水して水分
を供給し山積みにして、所定の期間後に再び水分を供給
し、スラグの崩壊を促進させてスラグの膨張率の急速な
低下を可能にするという方法である。また、破砕後スラ
グに石炭灰を配合し、スラグに水硬性を持たせる方法と
しては、特開平4−16534号公報にその内容が開
示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、高純度鋼製造に
伴って脱燐脱硫を促進させるためスラグの塩基度が増加
し、スラグ中の遊離CaOも増加してきた。これはエー
ジング長期化の原因となっている。エージング長期化は
エージングヤード不足や生産性低下を引き起こしてい
る。
【0005】エージング促進を目的として、発明者は前
記特開昭57−57815号公報の方法を実施したと
ころ、近年の高塩基度スラグについては効果が不十分で
あることを見出した。そこで、発明者は次に前記特開
平4−16534号公報の方法の実施を検討した。しか
し、スラグが発生する製鉄所の近辺に必ずしも石炭灰は
発生せず、その場合遠方から石炭灰を運ぶと運搬費増加
によるデメリットが顕著となる。また可溶性Caの多い
石炭灰は効果がないことも判明した。これは以下で述べ
るようにエージング促進には可溶性シリカが必要である
が、該石炭灰の可溶性シリカが自らの可溶性Caと反応
して消費され、スラグ中の遊離CaOと反応してエージ
ングを促進されるのに必要な可溶性シリカが確保されな
いからであった。
【0006】本発明は上記の問題を解決し、低コストで
確実に製鋼スラグのエージング促進を可能にすることを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、(1)エージングを行う前にシリカ系物
質を配合し、それからエージングする際、該シリカ系物
質が一定以上のシリカを溶出するものであること、
(2)該シリカ系物質から溶出したCaとSiの比が一
定以下であることを特徴とする。
【0008】すなわち、本発明の要旨とするところは、
エージング前の製鋼スラグ及び/または溶銑予備処理ス
ラグに、シリカ系物質を配合後の総重量に対し1〜30
重量%配合してエージングする際に、乾燥した該シリカ
系物質と、水にアルカリ性物質を添加してpH=11〜1
3の範囲に調整した水溶液とを混合攪拌した後の水溶液
において、(1)水溶液中へ溶出したシリカ量が該シリ
カ系物質の乾燥重量1g当たり0.05mg以上となるシ
リカ系物質を配合すること、(2)水溶液中へ溶出した
Caの重量をCa、水溶液中へ溶出したSiの重量をS
iとすると、該シリカ系物質の乾燥重量1g当たりのS
iが0.05mg以上かつ、(Ca/Si)が10以下と
なるようなシリカ系物質を配合することを特徴とする製
鋼スラグのエージング促進方法である。
【0009】ここで、シリカ系物質とは、石炭灰、シル
ト、粘土、コンクリート廃材、工事残土、火山灰、酸性
白土、もみがら灰、シリカヒューム、などを指す。すな
わち、含まれる金属酸化物の内でシリカが最も多い物質
である。なお、シルトとは土質材料の中で5〜74ミク
ロンの粒径範囲のものである。また、エージング方法と
しては自然エージングと蒸発や温水を用いた強制エージ
ングのどちらでも該シリカ系物質配合により、配合しな
い場合と比較してエージング促進効果が発現する。
【0010】
【作用】以下で、本発明の詳細について説明する。転炉
や混銑車などで発生した製鋼スラグ及び/または溶銑予
備処理スラグをエージング処理のため、まず冷却・凝固
させる。次に、該スラグを破砕する前、または途中、ま
たは後に、エージングする前の該スラグに、シリカ系物
質を配合後の総重量に対し1〜30重量%配合する。
【0011】スラグ中の遊離CaOがエージング中に水
と反応してその表面にCa(OH) 2 層を形成する。し
かしCa(OH)2 の溶解度は小さいので(0℃で0.
185g/100ml、100℃で0.077g/100
ml)、もしスラグ単独であればスラグ中の水はすぐにC
2+で飽和してCa(OH)2 が溶解できなくなり、遊
離CaOと水との反応は妨げられる。しかし、ポゾラン
反応性を有するシリカ系物質を配合すれば、該シリカ系
物質から溶出した可溶性シリカがCa2+および水と反応
し、不溶性のCaO−SiO2 −H2 Oゲル(以下でC
−S−Hゲルと呼ぶ)を生成する。
【0012】このC−S−Hゲルが生成することにより
Ca2+濃度が低下し、再びCa(OH)2 の溶解が促進
され、遊離CaOと水の反応が活発となる。これはエー
ジングが促進されることを意味する。このときポゾラン
反応でエージングが促進されるためには、一定以上のシ
リカが溶出するシリカ系物質でなければならず、逆にそ
の条件を満たすものであれば石炭灰に限定されない。
【0013】乾燥した該シリカ系物質と、水にアルカリ
性物質を添加してpH=11〜13の範囲に調整した水溶
液とを混合攪拌した後の水溶液において、水溶液中へ溶
出したCaの重量をCa、水溶液中に溶出したSiの重
量をSiとすると、(1)Siが該シリカ系物質の乾燥
重量1g当たりで0.05mg以上となるシリカ系物質
が、(2)Siが該シリカ系物質の乾燥重量1g当たり
で0.05mg以上、かつ(Ca/Si)が10以下とな
るようなシリカ系物質を配合する。ここで、アルカリ性
物質とは、NaOH,KOH等のアルカリ金属またはア
ルカリ土類金属の水酸化物に代表される物質であるが、
SiやCaを含むものは除く。
【0014】シリカ系物質の配合量を1〜30重量%と
するのは、1重量%未満ではポゾラン反応が十分に行わ
れずエージングが促進されない。30重量%を越えると
ポゾラン反応が過剰となり、大粗粒が発生して道路材と
して好ましい粒度分布から外れやすくなる。乾燥した該
シリカ系物質と、水にアルカリ性物質を添加してpH=1
1〜13の範囲に調整した水溶液とを混合攪拌した後の
水溶液において、水溶液中へ溶出したCaの重量をC
a、水溶液中へ溶出したSiの重量をSiとすると、S
iが該シリカ系物質の乾燥重量1g当たり0.05mg以
上とするのは、この値が0.05mg未満のシリカ系物質
では製鋼スラグへの配合量が多くなり、製鋼スラグのエ
ージング促進の目的には適さないからである。
【0015】さらに、また(Ca/Si)を10以下と
するのは、(Ca/Si)が10を越えると可溶性Si
が同じ石炭灰からの可溶性Caによって消費され、製鋼
スラグのエージング促進の目的には適さないからであ
る。なお、溶液中では可溶性CaはCa2+、可溶性Si
はSiO4 4- の形態で存在すると考えられる。水溶液の
pH=11〜13とするのは、エージング時のスラグ中の
水分のpHが遊離CaOや遊離MgOの溶解により11〜
13の範囲に入っているので、エージング中のpHと同様
の状態にするため、水中にアルカリ物質を添加してpH=
11〜13にすることが必要だからである。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて、更に詳細
に説明する。本実施例に使用した製鋼スラグおよびシリ
カ系物質の化学組成を表1にまとめて示す。
【0017】
【表1】
【0018】本実施例においては製鋼スラグを冷却・凝
固させた後、表2に示すような割合でシリカ系物質を配
合し、30mm以下に破砕・磁選した。
【0019】
【表2】
【0020】今回配合したシリカ系物質は石炭灰、シル
ト、コンクリート廃材である。これらについて次の方法
で可溶性Caおよび可溶性Siの溶出量を測定した。ま
ず水をNaOHでpH=12.5に調整しこれを溶媒とし
た。この溶媒500mlに乾燥したシリカ系物質を5g投
入して混合攪拌し、ろ液のCaおよびSi濃度を分析し
た後、乾燥したシリカ系物質1g当たりのSiおよび
(Ca/Si)を算出した。前者を表2、後者を表3に
まとめて示す。
【0021】
【表3】
【0022】次に配合品を屋外に山積みした自然エージ
ングと蒸気を用いた強制エージングを行った。表2にお
ける比較例としては、比較例1は何も配合せずに破砕・
磁選したスラグ単味を屋外に山積みして自然水のみでエ
ージングしたもので、比較例2は該スラグを特開昭57
−57815号公報に示されるように、破砕後のスラグ
に重量比で(水/スラグ)=0.1の割合で人為的に散
水して水分を供給したものである。比較例3は特開平4
−16534号公報に示されるように、破砕後スラグに
石炭灰を配合して屋外に山積みし自然水のみでエージン
グする際にシリカの溶出量が本発明の範囲を外れる場合
のものであり、比較例4は破砕後スラグに石炭灰を配合
して屋外に山積みし自然水のみでエージングする際にシ
リカの溶出量は本発明の範囲を満たすが配合量が本発明
の範囲を外れるものである。比較例5はスラグ単味を蒸
気を用いた強制エージングを行った場合について実施し
た。
【0023】次に表3で、比較例6は比較例1と同様
に、何も配合せずに破砕・磁選したスラグ単味を屋外に
山積みして自然水のみでエージングしたもので、比較例
7は比較例2と同様に、該スラグを特開昭57−578
15号公報に示されるように、破砕後のスラグに重量比
で(水/スラグ)=0.1の割合で人為的に散水して水
分を供給したものである。比較例8は特開平4−165
34号公報に示されるように、破砕後スラグに石炭灰を
配合して屋外に山積みし自然水のみでエージングする際
に(Ca/Si)が本発明の範囲を外れる場合のもので
あり、比較例9は破砕後スラグに石炭灰を配合して屋外
に山積みし自然水のみでエージングする際に(Ca/S
i)は本発明の範囲を満たすが配合量が本発明の範囲を
外れるものである。比較例10はスラグ単味を蒸気を用
いた強制エージングを行った場合について実施した。
【0024】表2および表3でエージング期間は鉄連法
の80℃温水膨張試験において基準値1.5%以下とな
るのに要したエージング月数を意味する。該試験におい
て基準値1.5%以下になったときエージング完了とみ
なす。また、エージング後の30mm以上の粒が全体に占
める重量割合を測定し、これを大粗粒発生率とした。配
合量が本発明の範囲内にある実施例1〜6および7〜1
2はエージング期間が短縮され、大粗粒発生率も少なか
った。
【0025】一方、シリカ系物質を配合しないかあるい
は配合量、シリカの溶出量、(Ca/Si)が本発明の
範囲を外れる比較例において、比較例1,2,3,5お
よび6,7,8,10は対応する実施例と比較してエー
ジング期間が長く、比較例4および9は大粗粒発生率が
悪化し、道路材として使用困難であった。
【0026】
【発明の効果】本発明により、製鋼スラグのエージング
に適したシリカ系物質及び添加量が容易に選定でき、短
期間で且つ少ない蒸気量でエージングが達成され、しか
も道路材や土木用材などに利用可能な粒度分布を有する
スラグが得られる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エージング前の製鋼スラグ及び/または
    溶銑予備処理スラグに、シリカ系物質を、配合後の総重
    量に対し1〜30重量%配合してエージングする際に、
    乾燥した該シリカ系物質と、水にアルカリ性物質を添加
    してpH=11〜13の範囲に調整した水溶液とを混合攪
    拌した後、水溶液中へ溶出したシリカ量が該シリカ系物
    質の乾燥重量1g当たり0.05mg以上となるシリカ系
    物質を配合することを特徴とする製鋼スラグのエージン
    グ促進方法。
  2. 【請求項2】 エージング前の製鋼スラグ及び/または
    溶銑予備処理スラグに、シリカ系物質を、配合後の総重
    量に対し1〜30重量%配合してエージングする際に、
    乾燥した該シリカ系物質と、水にアルカリ性物質を添加
    してpH=11〜13の範囲に調整した水溶液とを混合攪
    拌した後の水溶液において、水溶液中へ溶出したCaの
    重量をCa、水溶液中へ溶出したSiの重量をSiとす
    ると、該シリカ系物質の乾燥重量1g当たりのSiが
    0.05mg以上かつ(Ca/Si)が10以下となるよ
    うなシリカ系物質を配合することを特徴とする製鋼スラ
    グのエージング促進方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6827776B1 (en) * 2001-08-24 2004-12-07 Isg Resources, Inc. Method for accelerating setting of cement and the compositions produced therefrom
JP2012126617A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Nippon Steel Corp 製鋼スラグの処理方法
JP2016044102A (ja) * 2014-08-22 2016-04-04 株式会社神戸製鋼所 鉄鋼副産物からのふっ素溶出抑制方法

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JP2016044102A (ja) * 2014-08-22 2016-04-04 株式会社神戸製鋼所 鉄鋼副産物からのふっ素溶出抑制方法

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