JPS63166739A - 改質鋼滓セメント及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は改質鋼滓セメント及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ 製鋼スラグは塩基性珪酸カルシウムを主組成とするもの
であり、その粉末は潜在水硬性があることが高炉スラグ
と同様に周知である。

しかし、通常の製鋼スラグはそれ自体の水硬速度が遅い
ためセメント材としては用いられていない。

徐冷しなスラグは粉砕してバラスとして用いられるが、
組成の変態に伴う体積膨張により粉化現象（一般にフケ
現象と称される）などあって、高炉スラグはとには有効
利用できないとされてきた。

製鋼スラグのセメントへの利用については、そのスラグ
組成を調整し、特定したものが水硬性良好なセメントと
なる提案がある（例えば、特公昭５フ一３４２２３号公
報）。

他の方法として、製鋼スラグに石膏及びアルカリ刺激剤
として塩化カルシウム、消石灰などを配合して水硬性を
加速させるものが多数提案されている。

また、前記の方法に類似するが、製鋼スラグ自体を改質
したものに石膏、塩化カルシウム等を配合することも知
られている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来、製鋼スラグのセメント材への利用は、多くは、該
スラグの他に石膏及びアルカリ刺激剤の配合を必要とす
るもので、ポルトランドセメントに比較して特徴的なも
のではなく多くの場合は性能が劣る。

製鋼スラグを改質して、それ自体鋼滓セメントとするも
のにあっては、その組成の制御が困難であり、常に特定
組成のスラグが調製できない問題があるのみならず“、
ポルトランドセメントに比して強度などの性能も格別す
ぐれ、または特徴的なものではない。

本発明の目的は製鋼スラグを改質してその潜在水硬性を
発現させて、良質の鋼滓セメントを提供することにある
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記のような問題点に鑑み、製鋼スラグセメ
ントとしてポルトランドセメント以上の性能あるいは、
該セメントに具備されない特徴的性能を付与すべく鋭意
研究の結果、製鋼スラグ中に少量のアルカリ及び硼素成
分を存在させると特徴的な水硬性が発現できることを知
見し本発明を完成した。

従って、本発明は製鋼スラグ粉末中に全重量当りアルカ
リ金属成分がＲ２０（式中、ＲはＬｉ、ＫまたはＮａを
表す）として０．０５〜３重量％及び硼素成分がＢ２Ｏ
３として０．１〜５重量％含有してなることを特徴とす
る改質鋼滓セメントを提供するにある。

更に、本発明は製鋼スラグ溶融体にアルカリ金属成分及
び硼素成分含有物質を添加した後、冷却及び粉砕するこ
とを特徴とする改質鋼滓セメントの製造方法を提供する
にある。

［作　用］ 本発明において、製鋼スラグは、鋼精錬の際に副生ずる
珪酸カルシウムを主剤とする副生物であり、特に限定す
るものではないが、例えば、普通鋼スラグ、特殊鋼スラ
グ、電炉鋼スラグ、溶洗予備処理スラグなどが挙げられ
る。多くの場合塩基度Ｃａｂ／Ｓｉｎ□が１．３〜５好
ましくは１．５〜４の範囲にあるものであり、他の成分
として一般的にＡＪ２０．が２〜２５重量％及びＭｇＯ
が５〜１５重量％含有されている。例えばステンレスス
ラグ、ニッケルスラグが代表的である。

本発明にかかるセメントは、上記スラグ粉末中にアルカ
リ金属及び硼素成分が上記の範囲に含有してなることが
重要である。ここで、含有すると＝４− いうのは、上記スラグ粉末とアルカリ金属及び硼素成分
とを単に混合したものではなく、上記スラグとアルカリ
金属成分及び硼素成分との混合物を加熱処理して上記ス
ラグを改質せしめたものであり、通常は後述の如くスラ
グ融液に出液成分を添加した後冷却して粉末としたもの
である。

なお、本発明における改質セメントは上記の如きスラグ
粉末であるが、この粉末は製鋼スラグの徐冷品である結
晶性粉末あるいは水砕による急冷品であるガラス性粉末
のいずれであっても差支えない。

なお、粉末の粒度は本発明にかかるセメントの用途及び
使用方法によって変化しうるべきであり、一様ではない
が多くの場合、ブレーン比表面積値で１５００〜８００
００ｍ２／ｇの範囲にある。

次に、本発明にかかる改質鋼滓セメントを工業的に有利
に製造する場合には、製鋼スラグ溶融体にアルカリ及び
硼素の含有物を添加して常法により冷却および粉砕する
ことを特徴とする。

アルカリ剤としてはリチウム、カリウムまたはナトリウ
ム等のアルカリ金属を挙げることができ、一般的にアル
カリ刺激剤として代表的な消石灰、生石灰または塩化カ
ルシウムなどのカルシウム成分は本発明のアルカリ剤の
定義には含まれない。

もっとも、これらの成分がセメントとして使用する際に
補助的に含有することを否定するものではない。

アルカリ剤として例えば、水酸化物、炭酸塩、リン酸塩
、珪酸塩、ホウ酸塩などが挙げられる。

他方、硼素剤としては硼酸、硼酸ソーダ、硼酸カルシウ
ム、ウレキサイト、チンカル、カーナイトまたはコレマ
ナイト等の如き天然または合成品等が挙げられる。

他の原料として、アルカリ及び硼素を含有するガラスす
なわち硼珪酸アルカリガラスを好適なものとして挙げる
ことができる。

ガラス組成は特に限定はないが、予め原料としてガラス
を製造する場合を考慮した場合、Ｂ　２０　ｓ：２０〜
５０重量％、ＣａＯ：１０〜３５重量％、Ｓ　ｉ　Ｏ２
：　２０〜４０重量％およびＰ、、Ｏ（式中、Ｒは上述
と同意義をもつ）二３〜１３０重量％の範囲が好適であ
る。

また、他のアルカリ剤原料として、珪酸アルカリガラス
、ガラス屑なども用いられる。

なお、かかる原料を製鋼スラグ融液に添加する場合、溶
融スラグへの添加態様によっては溶融スラグへの円滑な
溶融が劣る場合があり、時には不溶融塊いわゆる「まま
こ」を生ずる場合がある。

従ってアルカリ及び硼素含有物の添加後速やかな溶融ス
ラグへの良好な溶融、拡散および混合効果を助長させる
ため必要に応じ、補助剤を配合させることができる。

このような補助剤とは、加熱により、脱水及び／または
脱炭酸反応を生ずるような粉末をいい、かかる粉末とし
ては例えば粘土類、活性白土、珪藻土の如きアルミノシ
リケート、ベントナイト、ゼオライトの如きアルミノシ
リゲート、真珠岩、石灰石、カルシウム、マグネシウム
若しくはバリウム等の炭酸塩から選ばれた少なくとも１
種または２種以上が挙げられる。

これら補助剤の添加量はその種類やアルカリ剤等つ添加
方式あるいは、溶融スラグの物性や状態によって一様で
はないが、多くともアルカリ及び硼素含有物に対し３０
重量％まででよく、好ましくは５〜１５重量％の範囲に
ある。

製鋼スラグ中に、アルカリ剤及び硼素剤の添加量は、該
スラグを冷却後得られるスラグ粉末中、全重量当りＲ２
０として０．０５〜３重量％及びＢ、０．として０．１
〜５重量％の範囲となるように設定することが必要であ
る。

この理由は、上記範囲外では、実用性ある水硬性が得ら
れず、また水硬性はあっても、過剰障害または経済的に
不都合となるからである。

溶融スラグ中にアルカリ剤等を添加した後、均一に溶解
するに必要な時間を保持すれば、常法により徐冷するか
、あるいは水砕急冷するか所望の手段で冷却固化し、次
いで粉砕して製品とする。

改質硬滓セメントの製品粒度は用途等により一様ではな
いが前記のようにブレーン比表面積値で１５００〜８０
００ｅ輸２／ｇであり、好ましくは２０００〜６０００
ｃＩＩ１２／ｇの範囲にある。

なお、製鋼スラグの徐冷品は、通常、珪酸カルシウムの
結晶変態により体積膨張を起こして粉化するが、本発明
における徐冷品は驚くほど安定で実質的に粉化すること
はない。この点からみても、製鋼スラグが改質されてい
ることがわかる。従って、この徐冷塊状スラグを前記の
ように微粉砕してセメントに供することは勿論であるが
、必要に応じ、所望の粒度の粗砕品を該セメントの骨材
として有効に利用することもできる。

本発明にかかる改質鋼滓セメントは、少量の改質剤で、
かつ容易に水硬性を付与でき、その効果は予想を越える
ものである。更に、本発明にががるセメントは耐熱性に
著しい特徴を有すことである。

この事は、ポルトランドセメントの如き通常のセメント
は加熱すると強度劣化が著しく、耐熱性がないのに比較
すると全く予想外の驚くべき効果、として指摘できるこ
とである。

なお、本発明にかかるセメントは、それ自体セメント材
として用いることは勿論であるが、ポルトランドセメン
ト、アルミナセメント、高炉セメントなどの他のセメン
ト材と併用することも回答差止えない。

また、他のスラグ、例えば高炉スラグとも併用でき必要
に応じ石膏あるいは周知のアルカリ刺激剤、セメント製
品への補助添加剤等を用いて効果的に利用できる。

［実　施　例］ 実」１例」− １）改質鋼滓セメントの調製 製鋼用電気炉（３０トン容量）にて取出されるステンレ
ス製鋼スラグを取鍋に移し、次いでこれよりスラグボッ
トで除滓する際、スラグ量３．７トンに対し硼珪酸アル
カリガラス粉末１０に！？／袋を５個そのまま投入添加
した。

次いで、冷却後、改質ステンレス製鋼スラグ塊を比表面
積３４０００ｍ２／　９＜ブレーン値）まで粉砕して改
質製鋼セメントを得た。

なお、この改質ステンレス製鋼スラグ塊は３ケ月放置し
たが完全に固化しており、全く崩壊現象が生じないこと
が確認された。

改質前後の製鋼スラグおよび改質剤として用いた硼珪酸
アルカリガラス粉末の組成は次のとおりであった。

２）評価 ｉ）水硬性の評価 ＪＩＳ　Ｒ−５２０１−１９８１のセメントの物理試験
方法に基づき、強さ試験方法供試体作製用成型に改質鋼
滓セメントを充填して、水中及び海水中に浸漬養生して
水硬性を観察した。その結果は第２表のとおりである。

なお、スラグポットにある製鋼スラグに硼珪酸アルカリ
ガラスを添加しない従来のスラグを徐冷したが、冷却後
次第に塊が崩壊し、やがて完全に粉化した。この粉末を
粉砕して３’ＯＯＯ０ｍ２／　ｇとした粉体について、
上記と同様の水硬性をみたが全て水硬性のあるものでは
なかった。

ｉｉ）虐待試験 ５日間水硬後の供試体を取出して３ケ月間放置したもの
について（４Ｘ４Ｘ１６ｃｍ）オートクレーブによる飽
和水蒸気加圧虐待試験を各圧力で３時間行ったところ第
３表の結果が得られた。

ｉｉｉ　）耐熱耐炎試験 ＪＩＳ＾１３０４の建築構造部分の耐火試験方法の構造
部分が壁である場合の試験方法に準じた加熱試験を１０
１００Ｘ１００Ｘ２０の試験片についてプロパンガス加
熱炉内にて試験片の表面温度が約１１００℃となるよう
な条件で行なったところ、第４表の結果が得られた。

なお、加熱試験を終了した試験片はそのまま炉より取出
し、放冷したが、表面に生じた微細な僅かなりラックは
そのままでクラックの成長、割れ、剥離等の現象は一切
認められなかった。

ポルトランドセメント成型板が、耐熱性に弱く加熱する
と強度劣化により、崩壊する現象が一般的に認められる
が、これと対比すると、本発明の改質鋼滓セメントにか
かる成型体は驚くほどの耐熱性を有することが確認され
た。

え１燵え 第５表に示す各種の製鋼スラグについて、第６表に示す
改質剤を該スラグ溶融体に添加してスラグを改質せしめ
た後、水砕または徐冷したものについて粉砕して第７表
に示す種々の比表面積をもつ粉末を得た。

これらの各粉末について、実施例１と同様な評価法で水
硬性及び水硬しで成形した試験供試体について観察した
ところ、水砕品の方が徐冷品よりも、水硬性がよいこと
の他は殆ど実施例１と同様の結果が得られた。

［発明の効果］ 本発明は従来有効利用されていなかって製鋼スラグを改
質して改質鋼滓セメントとして工業的に有利に利用でき
る。このセメントは、従来の通常のセメントに比べて驚
くほど耐熱性があり、その二次製品への用途が期待でき
る。

また、本発明にかかる製法によれば、特にセメント製造
の際に新たな熱エネルギーを必要とすることなく、従来
の製鋼工程において、副生スラグを容易に改質してセメ
ント材を得ることができるので、その工業的価値は非常
に大きいものと確信できるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、製鋼スラグ粉末中に全重量当りアルカリ金属成分が
   Ｒ＿２Ｏ（式中、ＲはＬｉ、ＫまたはＮａを表す）とし
   て０．０５〜３重量％及び硼素成分がＢ＿２Ｏ＿３とし
   て０．１〜５重量％含有してなることを特徴とする改質
   鋼滓セメント。 ２、製鋼スラグ粉末が塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ＿２）１
   ．３〜５をもつステンレススラグ粉末である特許請求の
   範囲第１項記載の改質鋼滓セメント。 ３、製鋼スラグ粉末がブレーン比表面積値で１５００〜
   ８０００ｃｍ＾２／ｇの粉末である特許請求の範囲第１
   項記載の改質鋼滓セメント。 ４、製鋼スラグ溶融体にアルカリ金属成分及び硼素成分
   含有物質を添加した後、冷却及び粉砕することを特徴と
   する改質鋼滓セメントの製造方法。 ５、アルカリ金属成分及び硼素含有物質が、硼珪酸アル
   カリガラスである特許請求の範囲第４項記載のセメント
   組成物の製造方法。 ６、硼珪酸アルカリガラスは化学組成としてＢ＿２Ｏ＿
   ３：２０〜５０重量％、ＣａＯ：１５〜３５重量％、Ｓ
   ｉＯ＿２：２０〜４０重量％及びＲ＿２Ｏ：３〜１５重
   量％（式中ＲはＬｉ、ＫまたはＮａを表す）である特許
   請求の範囲第５項記載の改質鋼滓セメントの製造方法。