JPH01126246A - 刺激剤に転炉スラグを用いた高炉セメント - 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〕 この発明は、高炉スラグの刺激剤に転炉スラグを用い初
期強度を高めた高炉セメントに関するものである。

〔従来技術〕

鉄鋼業の製鉄、製鋼工程においては大量の高炉スラグ、
転炉スラグが発生しており、例えば転炉スラグは年間約
１０００万トンにもなる。

高炉スラグについては、従来から高炉セメント等の水滓
、バラスあるいはコンクリート用骨材などに有効利用さ
れているが、高炉°スラグと成分の異なる転炉スラグに
ついては、近年、各方面の努力によりセメントクリンカ
−原料や道路用路盤材に使用され始めているが、まだそ
の使用率はごく一部にすぎず、多大の処理費用をかけて
埋立地等で処分されているのが実態である。

これは、転炉スラグの鉄分が多く、転炉スラグをそのま
まセメント原料として使用する場合、クリンカ焼成の際
、焼成温度を高くとれないなどの不都合があるためであ
り、ポルトランドセメントのタリンカー原料の鉄源とし
て１０〜５０ｋｇ／クリンカートン程度の転炉スラグが
銅からみ等の代替として使用されているにすぎず、補助
添加材料として全原料の数％程度しか利用されていない
（第２図参照）。

一方、高炉セメントは、ポルトランドセメントに比べて
安価かつ長期強度の発現に優れている点から、近年その
利用が増大しつつあるが、初期強度が低いという欠点が
あり、工事、工程上不利となるので、その普及の阻害原
因となっており、改善が望まれていた。

このような問題点を解決すべく、転炉スラグの使用率を
大幅に向上させ、初期強度を高めた次のような高炉セメ
ントが提案されている。

（ｉ）特開昭５２−１５５６２３号 これは、転炉スラグを溶融状態で酸化処理、無水硝酸で
塩基度調整処理として、転炉スラグ中の鉄分と強磁性の
Ｍｇ　−Ｍｎフェライト相に集中固溶させ、これを破水
、粉砕した後、磁選することにより鉄分を除去し、得ら
れた転炉スラグ微粉末に高炉スラグ、石灰石の微粉末を
混合して１４２０℃で焼成し、得られたタリン力−に石
こうを加えて粉砕することにより高炉セメントを得るよ
うにしたものである。

これにより４０％以上の転炉スラグの混入が可能となり
、ＪＩＳ企画のポルトランドセメントに適合する高炉セ
メントが得られる。

（ｉｉ　）特開昭５２−７８２３４号 これは、転炉スラグを順次、粗砕、中砕、微粉砕してゆ
き、それぞれの時点で磁選を行ない最終的に１５０００
ガウスで鉄分を除去し、得られた転炉スラグ微粉末に高
炉スラグ、石灰石の微粉末を混合して１４２０℃で焼成
し、得られたクリンカーに石こうを加えて粉砕すること
により高炉セメントを得るようにしたものである。

これにより４０％以上の転炉スラグの混入が可能となり
、ＪＩＳ規格のポルトランドセメントに適合する高炉セ
メントが得られる。

また、転炉スラグの利用について次のような技術が開示
されている。

（ｉｉｉ）　　ｒ鉄と鋼Ｊ　１９８１年、Ｓ、２３６−
　（２２１）高硫酸塩スラグセメントにおよぼす転炉ス
ラグの刺激効果 これは、高炉スラグ微粉末に二水石こうを少量添加した
高炉セメントにおよぼす転炉スラグの刺激効果について
であり、これによればＣａ　（ＯＨ）　２量で約０．３
％程度に相当するＣａＯを転炉スラグで配合すればよい
とされている。

なお、この場合、ＣａＯ含有率４５％の転炉スラグであ
れば、約０．５％程度の配合となる。

（ｉｖ）特公昭５６−３８５４９号 これは、転炉スラグ粉末を成型品の材料として使用する
方法であり、８８μフルイ下が２０重量％以上含まれる
転炉スラグ粉末に、水を添加・混合した後、加圧成型し
、しかる後、高湿度雰囲気中で炭酸ガスを含む気体と接
触反応させ、強度を高めることにより成型品の材料とし
て転炉スラグを利用するものである。

〔この発明が解決すべき問題点〕

しかしながら、前述の（ｉ）、（ｉｉ）の場合、酸化・
塩基度調整処理を必要とする、あるいは高磁力によりＦ
ｅＯまで磁選除去するため、磁選作業が著しく能率が低
下するという問題点がある。

さらに、タリン力−原料とするため、焼成工程を一旦、
経ねばならず、焼成燃料原単位が高くなり、コストが割
高になる問題点がある。

また（　ｉｉｉ　）の場合には、高硫酸塩セメントへの
転炉スラグの添加量はわずかに０．５％程度にすぎず、
この程度であれば、転炉スラグの大量使用とならず、ま
た初期強度の改善も多くは望めない。

なお（ｉｖ　）をそのまま高炉セメントに適用できない
。

この発明は、前述のような事情に鑑みて提案されたもの
で、その目的は処理を簡略化でき、効率の良い磁選を行
なうことができるとともに比較的安価に高炉セメントを
得ることができ、転炉スラグの大量使用が可能で、初期
強度の高い高炉スラグを得ることのできる刺激剤に転炉
スラグを用いた高炉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・作用〕本発明において
は、低ガウスで転炉スラグ中の粒鉄分のみを磁選除去し
、Ｆｅ０分を転炉スラグ中に残し、磁選が効率良く行な
えるようにする。

さらに、高炉スラグ徽粉末（含水比１％以下）に転炉ス
ラグ徽粉末（含水比１％以下）を１０〜３０重量％混合
して高炉セメントとし、タリン力−を用いないようにす
る。焼成工程が完全になくなり、コストを低くすること
ができる。

転炉スラグ中には、数％の未滓化石灰（ｆ　ｒｅｅＣａ
ｂ）が含まれており、これが水と反応し、消石灰Ｃａ　
（ＯＨ）　ｚとなる時に体積膨張を起こし、構造体の破
壊を生じせしめるが、セメント用原料として用いても、
この例外ではなく、いかにこの体積膨張を抑え、刺激剤
として高炉セメントの水和反応を助長するか、また転炉
スラグ自身の水硬性を生かしていくかが、本発明のポイ
ントである。

■　未滓化石灰ｆ　、　ＣａＯの膨張抑制について前述
のとおり、転炉スラグ中のｆ　、　ＣａＯ量は数％であ
り、これの抑制手段としては、転炉　　゛スラグを粉砕
して少なくとも比表面積３　、０００ｃｉ／ｇとし、ｆ
、ｃａＯが広くスラグ中に拡散するようにして、反応の
均一化を図ることにより、　ｆ、ｃａＯが水と反応し、
速やかに消石灰となって、高炉スラグ微粉末の水和反応
を助長するようにする。

■　高炉スラグ徽粉末の水和反応の助長について 高炉スラグの化学成分は表１に示すとおりポルトランド
セメントに比べＣａＯ含有量が低く、高ＣａＯ含有のＣ
ａＯポルトランドセメントに比べ、水和反応が緩やかで
、初期強度の発現が遅い。しかしながら、転炉スラグの
微粉末を加えることにより、前述のｆ、ｃａＯより消石
灰Ｃａ　（ＯＨ）　＊が速やかに供給され、高炉スラグ
微粉末の溶出シリカＳｉｎｇと反応して水和生成物を作
り出す。

■　転炉スラグ粉末の炭酸化による硬化について 転炉スラグ中のＣａＯは水および空気中の炭酸ガスＣＯ
ｔにより速やかに硬化する性質があるが、微粉末にする
ことにより、より速やかに均一な強度の発現を得られる
。

表１　□ ６９犬が２ 〔実　施　例〕 以下、この発明を図示する一実施例に基づいて説明する
。

第１図に示すように、高炉スラグ微粉末と転炉スラグ微
粉末を混合して高炉セメントを製造する。

転炉スラグの微粉末 （ｉ）転炉１より発生した転炉スラグを除冷却して得ら
れたスラグ原石を、５ｆｉ以下に破砕し、または粗破砕
機２により３０鰭程度に破砕したものを篩機３により篩
分けし、５鰭以下の転炉スラグを得る。

（１））回転炉４において熱風により含水比１％以下に
なるまで乾燥する。

（ｉｉｉ）　　３０００ガウスの磁選機５により粒鉄分
を除去し、Ｆｅ０分を残す。

（ｉｖ　）ボールミルまたは竪型ミル等の粉砕機６によ
りスラグを比表面積３０００〜５０００ｃｍ２／ｇに粉
砕して転炉スラグ微粉末を得る。

この場合、３０００ｃｒＡ／ｇ以下だと強度が劣る。

また、５０００ｃｍ２／ｇ以上としても特性の向上が、
さ程見られないとともに、粉砕費用が嵩み、不利となる
。

高炉スラグの微粉末 （ｉ）高炉７より発生したスラグを急冷して水砕スラグ
とする。

（ｉｉ）回転炉８の乾燥工程を経て、含水比１％以下に
したスラグをボールミル、竪型ミル等の粉砕機９で３７
００〜４２００ｃｍ２／ｇに粉砕し、高炉スラグ微粉末
を得る。

３７００ｃｍ２／ｇ以下では初期強度が劣る。又、４２
００ｃｎ／ｇ以上にすれば初期強度は向上するが、粉砕
効率が著しく悪くなり、コストが嵩み、不利となる。

以上のようにして得られた高炉スラグ徽粉末と転炉スラ
グ微粉末とを、セメント工場におけるエアブレンディン
グサイロ１０において混合する。あるいは、生コン工場
のセメントタンクに別々に貯蔵し、生コン製造時に所定
の割合で切出し、ミキサーで混ぜる。

ここで、転炉スラグ徽粉末の混合量は、後に述べる理由
から１０〜３０重量％とする。

次に、高炉スラグ微粉末に転炉スラグ微粉末を混合する
テストを、転炉スラグ微粉末の混合比を０〜５０％まで
変化させて行ない、強度発現および供試体の膨張の有無
を調べた。

条　　件 （ａ）　　微粉末の粉砕度 高炉スラグ　　３９８０ｃａｌ／ｇ 転炉スラグ　　４７５０（Ｊｌ／　ｇ （ｂ）　　供試体の作成順序 所定の混合比率でコンクリート練り鉢に各微粉末を入れ
、水分３０％を添加し混錬しモルタルを作成する。次い
で、モルタルをφ５（ＪＸＩＯＣＩＩ高さの型枠に入れ
、２日間静置後、脱型して供試体を取り出す。

（Ｃ１供試体の養生条件、順序 温度７０℃、潤度Ｏ％で７日間静置 室温で２日間静置 水温６０℃の水槽中に供試体の下部を浸し、７日間静置 ！ｄｌ　　この後、圧縮強度試験機で強度を測定し、表
２のような試験結果が得られた。

表２　モルタル試験結果 この試験結果から次のようなことがいえる。

■　初期強度発現の改善 高炉スラグ１００％の圧縮強度は５　ｋｇ　／　ｃｒＡ
であったが、転炉スラグを混合すると、混合比に比例し
て圧縮強度が向上し、混合比５０％では１３９ｋｇ／ｃ
ｎｌに達し、明らかに、転炉スラグの混合により高炉ス
ラグ徽粉末の初期強度の改善に効果がある事がわかった
。

■　供試体の膨張の有無 転炉スラグの混合比が３０％までは膨張が見られなかっ
たが、５０％になると供試体の膨張亀裂が発生し、転炉
スラグの混合に限度がある事がわかった。

したがって、本発明では、転炉スラグ微粉末の混合比を
１０〜３０重量比とする。

〔発明の効果〕

前述のとおり、この発明によれば、粒鉄分のみを除去し
た転炉スラグ微粉末を高炉スラグ微粉末に適当な混合比
で混合して高炉セメントを得るようにしたため、従来の
ような酸化・塩基度調整処理あるいは高磁力による鉄分
の除去を必要とせず、処理が簡略化されるとともに効率
の良い磁選を行なうことができ、さらにタリン力−を用
いないため、高炉セメントを安価に得ることができる。

また、転炉スラグを比較的大量に使用できるとともに、
初期強度が高く膨張亀裂のない高炉セメントを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る高炉セメントの製造フロー図
、第２図は従来の高炉セメントの製造方法の一例を示す
製造フロー図である。 １・・・・・・転炉、２・・・・・・粗破砕機、３・・
・・・・篩機、４・・・・・・回転炉、５・・・・・・
磁選機、６・・・・・・粉砕機、７・・・・・・高炉、
８・・・・・・回転炉、９・・・・・・粉砕機、１０・
・・・・・エアブレンディングサイロ。 第　１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）転炉スラグを５ｍｍ以下に粉砕後、磁選して転炉
   スラグ中の粒鉄分を除去し、転炉スラグ含水比が１％以
   下になるまで乾燥した後、比表面積が３０００〜５００
   ０ｃｍ＾２／ｇとなるように微粉砕し、この転炉スラグ
   微粉末を、含水比が１％以下で比表面積が３８００〜４
   ２００ｃｍ＾２／ｇの高炉スラグ微粉末に、１０〜３０
   重量％の混合比で混合してなることを特徴とする刺激剤
   に転炉スラグを用いた高炉セメント。