JPH06183795A - フェロニッケルスラグセメント - Google Patents
フェロニッケルスラグセメントInfo
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- JPH06183795A JPH06183795A JP43A JP33705092A JPH06183795A JP H06183795 A JPH06183795 A JP H06183795A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 33705092 A JP33705092 A JP 33705092A JP H06183795 A JPH06183795 A JP H06183795A
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- JP
- Japan
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- cement
- ferronickel slag
- slag
- ferronickel
- balance
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/14—Cements containing slag
- C04B7/147—Metallurgical slag
- C04B7/153—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 フェロニッケルスラグのセメント代替材料と
しての適用を可能にする技術を確立すること。 【構成】 Fe,Ni 含有酸化物鉱石を焼成炉中で半溶融還
元してフェロニッケルを回収する際に副生する，SiO2：
40〜60％，CaO ：３〜15％， MgO：20〜40％および Al2
O3：１〜５％含み、残部として未還元FeO と不可避不純
物を含むフェロニッケルスラグ15％以下と残部セメント
とからなるフェロニッケルスラグセメントである。これ
により、セメントの実質使用量を削減することが可能と
なって産業上極めて有益である。
しての適用を可能にする技術を確立すること。 【構成】 Fe,Ni 含有酸化物鉱石を焼成炉中で半溶融還
元してフェロニッケルを回収する際に副生する，SiO2：
40〜60％，CaO ：３〜15％， MgO：20〜40％および Al2
O3：１〜５％含み、残部として未還元FeO と不可避不純
物を含むフェロニッケルスラグ15％以下と残部セメント
とからなるフェロニッケルスラグセメントである。これ
により、セメントの実質使用量を削減することが可能と
なって産業上極めて有益である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、セメントの一部をフ
ェロニッケルスラグで置換した，いわゆるフェロニッケ
ルスラグセメントに関するものである。
ェロニッケルスラグで置換した，いわゆるフェロニッケ
ルスラグセメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】製錬スラグを利用したセメントとして
は、JIS R 5211に規定されている高炉セメントが一般的
である。この高炉セメントは、通常のセメントに比較し
て燃料や石灰石の使用量が少なくて済む省エネ，省資源
型のセメントであり、しかも、アルカリ骨材反応の抑制
など優れた性質を示すことから近年、その使用量が増大
し需要が高まっている。このような製錬スラグのセメン
トへの応用が研究されるなかにあって、鉄鋼スラグ以外
の例えば、フェロニッケルやフェロマンガン，フェロク
ロムといったフェロアロイスラグのセメントへの応用
は、これまでほとんど研究されていなかった。
は、JIS R 5211に規定されている高炉セメントが一般的
である。この高炉セメントは、通常のセメントに比較し
て燃料や石灰石の使用量が少なくて済む省エネ，省資源
型のセメントであり、しかも、アルカリ骨材反応の抑制
など優れた性質を示すことから近年、その使用量が増大
し需要が高まっている。このような製錬スラグのセメン
トへの応用が研究されるなかにあって、鉄鋼スラグ以外
の例えば、フェロニッケルやフェロマンガン，フェロク
ロムといったフェロアロイスラグのセメントへの応用
は、これまでほとんど研究されていなかった。
【０００３】とくに、このフェロアロイスラグのうちで
もフェロニッケルスラグの応用技術については、いささ
か研究が遅れているのが実情であり、従来わずかに、こ
れを粗粒と細粒とに破砕分級し、そのうちの粗粒スラグ
については、一部、砂の代替材料としてアスファルトに
混合して利用し、一方、残りの大部分を占める微粒スラ
グについては、リサイクルされないままに廃棄されてい
たのである。このことは、省資源，省エネルギーの観点
に立つとき、資源の乏しい我国にとっては重大な問題で
あり、粗粒を含めフェロニッケルスラグの広範な利用法
の開発が切望されていた。
もフェロニッケルスラグの応用技術については、いささ
か研究が遅れているのが実情であり、従来わずかに、こ
れを粗粒と細粒とに破砕分級し、そのうちの粗粒スラグ
については、一部、砂の代替材料としてアスファルトに
混合して利用し、一方、残りの大部分を占める微粒スラ
グについては、リサイクルされないままに廃棄されてい
たのである。このことは、省資源，省エネルギーの観点
に立つとき、資源の乏しい我国にとっては重大な問題で
あり、粗粒を含めフェロニッケルスラグの広範な利用法
の開発が切望されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】さて、出願人はニッケ
ル製錬設備を有し、この製錬設備から副生する製錬スラ
グ（フェロニッケルスラグ）の使途について長い間研究
を重ねてきた。もちろん、この製錬スラグを上述したセ
メント代替材料としての適用に関しても研究し、特に、
上記セメント代替材料として使用するときの適性につい
て研究したところ、次のような事実が判った。
ル製錬設備を有し、この製錬設備から副生する製錬スラ
グ（フェロニッケルスラグ）の使途について長い間研究
を重ねてきた。もちろん、この製錬スラグを上述したセ
メント代替材料としての適用に関しても研究し、特に、
上記セメント代替材料として使用するときの適性につい
て研究したところ、次のような事実が判った。
【０００５】従来、フェロニッケルスラグがセメント代
替材料として検討の対象から外されていた背景には、こ
のスラグはセメントに比べるとCa成分が非常に少なく、
一方で、セメントにとって好ましくないMg成分が多いこ
とから、セメント代替材料として好ましくなかったこと
が原因である。ところが、このスラグ中のMg成分は、比
較的安定した鉱物相となっていることから、セメントの
一部をこのスラグで代替可能なことを新規に見出したの
である。
替材料として検討の対象から外されていた背景には、こ
のスラグはセメントに比べるとCa成分が非常に少なく、
一方で、セメントにとって好ましくないMg成分が多いこ
とから、セメント代替材料として好ましくなかったこと
が原因である。ところが、このスラグ中のMg成分は、比
較的安定した鉱物相となっていることから、セメントの
一部をこのスラグで代替可能なことを新規に見出したの
である。
【０００６】そこで本発明の目的は、フェロニッケルス
ラグ，とりわけ微粒フェロニッケルスラグについての有
効利用技術を開発すること、すなわち、セメント代替材
料としての適用を可能にする技術を確立することにあ
る。
ラグ，とりわけ微粒フェロニッケルスラグについての有
効利用技術を開発すること、すなわち、セメント代替材
料としての適用を可能にする技術を確立することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】フェロニッケルスラグを
セメント代替材料として有効利用すべく、上述した知見
を下に鋭意研究を行った結果、以下に述べるような手段
が有効であることが判った。
セメント代替材料として有効利用すべく、上述した知見
を下に鋭意研究を行った結果、以下に述べるような手段
が有効であることが判った。
【０００８】すなわち、本発明にかかるフェロニッケル
スラグセメントは、 Fe,Ni含有酸化物鉱石を焼成炉中で
半溶融還元してフェロニッケルを回収する際に副生する
フェロニッケルスラグ15％以下と残部セメントとからな
るフェロニッケルスラグセメントである。また、このフ
ェロニッケルスラグとしては、SiO2：40〜60％,CaO：３
〜15％,MgO：20〜40％およびAl2O3:１〜５％含み、残部
として未還元FeO と不可避不純物を含むことが好まし
い。
スラグセメントは、 Fe,Ni含有酸化物鉱石を焼成炉中で
半溶融還元してフェロニッケルを回収する際に副生する
フェロニッケルスラグ15％以下と残部セメントとからな
るフェロニッケルスラグセメントである。また、このフ
ェロニッケルスラグとしては、SiO2：40〜60％,CaO：３
〜15％,MgO：20〜40％およびAl2O3:１〜５％含み、残部
として未還元FeO と不可避不純物を含むことが好まし
い。
【０００９】
【作用】フェロニッケルスラグの主要成分は、SiO2,Ca
O,MgO,Al2O3からなり、その他の成分として、微量の未
還元のFeO および不可避不純物を含むものとからなるも
のである。ここで主成分であるSiO2,CaO,MgO,Al2O3の各
含有量は、それぞれ、 SiO2： 40〜60％， CaO ： ３〜15％ MgO ： 20〜40％， Al2O3： １〜５％ である。この主要成分組成の範囲は、ニッケル製錬条件
に依存して必然的に決定されるが、この組成について
は、製錬用原料の配合調整により、常にこの範囲内に収
まるようにコントロールされている。従って、この成分
組成はフェロニッケルスラグとしての変わらない組成と
いうことができる。
O,MgO,Al2O3からなり、その他の成分として、微量の未
還元のFeO および不可避不純物を含むものとからなるも
のである。ここで主成分であるSiO2,CaO,MgO,Al2O3の各
含有量は、それぞれ、 SiO2： 40〜60％， CaO ： ３〜15％ MgO ： 20〜40％， Al2O3： １〜５％ である。この主要成分組成の範囲は、ニッケル製錬条件
に依存して必然的に決定されるが、この組成について
は、製錬用原料の配合調整により、常にこの範囲内に収
まるようにコントロールされている。従って、この成分
組成はフェロニッケルスラグとしての変わらない組成と
いうことができる。
【００１０】本発明において用いられるフェロニッケル
スラグは、ロータリーキルンなどの焼成炉内に酸化Ｎｉ
鉱石とともに還元剤（無煙炭等）を装入し、これを燃焼
気流中で転動造粒して半溶融還元することにより、鉱石
中の酸化Ｎｉ，酸化Ｆｅ分を還元し、その後、炉外に排
出して水砕してから比重選鉱や磁力選鉱を重ねることに
よって得られるフェロニッケルとは、別に回収されるも
のである。なお、このフェロニッケルスラグについて
は、フェロニッケルと同様、排出時に水冷破砕を受ける
ので、その水冷の熱衝撃による粉砕が自然に起こるので
処理が容易である。
スラグは、ロータリーキルンなどの焼成炉内に酸化Ｎｉ
鉱石とともに還元剤（無煙炭等）を装入し、これを燃焼
気流中で転動造粒して半溶融還元することにより、鉱石
中の酸化Ｎｉ，酸化Ｆｅ分を還元し、その後、炉外に排
出して水砕してから比重選鉱や磁力選鉱を重ねることに
よって得られるフェロニッケルとは、別に回収されるも
のである。なお、このフェロニッケルスラグについて
は、フェロニッケルと同様、排出時に水冷破砕を受ける
ので、その水冷の熱衝撃による粉砕が自然に起こるので
処理が容易である。
【００１１】本発明によれば、このフェロニッケルスラ
グをセメントに添加することにより、セメント代替材料
としての適用を可能にすることができるのである。
グをセメントに添加することにより、セメント代替材料
としての適用を可能にすることができるのである。
【００１２】このフェロニッケルスラグの添加量は、セ
メントに対し、内枠量で15％以下とする。この理由は、
15％超では、フェロニッケルスラグのポゾラン反応が多
くなり、ポルトランドセメント自身の水和反応を低下さ
せるからである。
メントに対し、内枠量で15％以下とする。この理由は、
15％超では、フェロニッケルスラグのポゾラン反応が多
くなり、ポルトランドセメント自身の水和反応を低下さ
せるからである。
【００１３】なお、フェロニッケルスラグの粒度分布
は、特に限定されるものではないが、セメントとの結合
を促進するためには、より高い表面エネルギーを有する
微細粒が多い方が好ましく、例えば、0.105mm ふるい百
分率が90％以上であることが好ましい。
は、特に限定されるものではないが、セメントとの結合
を促進するためには、より高い表面エネルギーを有する
微細粒が多い方が好ましく、例えば、0.105mm ふるい百
分率が90％以上であることが好ましい。
【００１４】また、上述のようにして製造されるフェロ
ニッケルスラグは、大部分がエンスタタイト(MgO・Si
O2) の緻密な集合体で、他にフォルステライト(2MgO ・
SiO2)および少量のクォーツ(SiO2)よりなり、いずれも
極めて安定な結晶構造を有している。それ故に、このフ
ェロニッケルスラグは、酸やアルカリにほとんど溶出せ
ず、また、塩分も0.005 ％以下と極めて低い値である。
このようなフェロニッケルスラグの特性から、本発明の
フェロニッケルスラグセメントは、コンクリートの化学
抵抗性や長期強度などを必要とする海洋構造物や水処理
施設等の用途に適している。
ニッケルスラグは、大部分がエンスタタイト(MgO・Si
O2) の緻密な集合体で、他にフォルステライト(2MgO ・
SiO2)および少量のクォーツ(SiO2)よりなり、いずれも
極めて安定な結晶構造を有している。それ故に、このフ
ェロニッケルスラグは、酸やアルカリにほとんど溶出せ
ず、また、塩分も0.005 ％以下と極めて低い値である。
このようなフェロニッケルスラグの特性から、本発明の
フェロニッケルスラグセメントは、コンクリートの化学
抵抗性や長期強度などを必要とする海洋構造物や水処理
施設等の用途に適している。
【００１５】
【実施例】ロータリーキルン内に、酸化Ｎｉ鉱石1000kg
および還元剤として無煙炭135kgを装入し、このロータ
リーキルン内の最高温度1360℃の条件下で、酸化Ｎｉ鉱
石を還元し、その後、水冷破砕し、選鉱，分級して、フ
ェロニッケルスラグを副生させた。この副生されたフェ
ロニッケルスラグの化学成分を表１に示す。また、この
スラグの粒度分布を表２に示す。
および還元剤として無煙炭135kgを装入し、このロータ
リーキルン内の最高温度1360℃の条件下で、酸化Ｎｉ鉱
石を還元し、その後、水冷破砕し、選鉱，分級して、フ
ェロニッケルスラグを副生させた。この副生されたフェ
ロニッケルスラグの化学成分を表１に示す。また、この
スラグの粒度分布を表２に示す。
【００１６】次に、このフェロニッケルスラグを種々の
割合で添加したセメント520g, 標準砂1040g,水338gを配
合し、JIS R 5201に従い供試体を作成した。その後、24
時間20℃の湿気箱に入れて養生してから脱型した。さら
に、20℃飽和湿潤状態にて所定期間養生し、曲げ強度、
圧縮強度を測定した。
割合で添加したセメント520g, 標準砂1040g,水338gを配
合し、JIS R 5201に従い供試体を作成した。その後、24
時間20℃の湿気箱に入れて養生してから脱型した。さら
に、20℃飽和湿潤状態にて所定期間養生し、曲げ強度、
圧縮強度を測定した。
【００１７】かかる測定結果を図１，図２に示す。図
１，図２に示す結果から明らかなように、供試体の曲げ
強度ならびに圧縮強度は、フェロニッケルスラグの混合
率の増加により低下する傾向にあるが、内枠量で15％ま
ではその低下はわずかであって実際の使用に際しては問
題ないと考えられる。また、図３に示す結果から明らか
なように、供試体の体積変化率は、いずれの含有量，養
生日数においても、ほとんど変化が無く良好な結果とな
った。
１，図２に示す結果から明らかなように、供試体の曲げ
強度ならびに圧縮強度は、フェロニッケルスラグの混合
率の増加により低下する傾向にあるが、内枠量で15％ま
ではその低下はわずかであって実際の使用に際しては問
題ないと考えられる。また、図３に示す結果から明らか
なように、供試体の体積変化率は、いずれの含有量，養
生日数においても、ほとんど変化が無く良好な結果とな
った。
【００１８】以上の結果より、セメントに対して、内枠
量で15％以下のフェロニッケルスラグを添加含有させて
も、実際上の使用に際しては問題ないことを確認した。
量で15％以下のフェロニッケルスラグを添加含有させて
も、実際上の使用に際しては問題ないことを確認した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれ
ば、従来、埋立廃棄処分されていたフェロニッケルスラ
グをセメントに有効利用することができ、これにより、
セメントの実質使用量を削減することが可能となって産
業上極めて有益である。
ば、従来、埋立廃棄処分されていたフェロニッケルスラ
グをセメントに有効利用することができ、これにより、
セメントの実質使用量を削減することが可能となって産
業上極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】フェロニッケルスラグ添加量と曲げ強度の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図２】フェロニッケルスラグ添加量と圧縮強度の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】フェロニッケルスラグ添加量と体積変化率の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 恭輔 京都府宮津市字須津413 日本冶金工業株 式会社大江山製造所内 (72)発明者 新居 治男 京都府与謝郡加悦町字加悦204−２ カヤ 興産株式会社内 (72)発明者 松森 豊己 京都府宮津市字須津413 日本冶金工業株 式会社大江山製造所内
Claims (2)
- 【請求項１】 Fe,Ni含有酸化物鉱石を焼成炉中で半溶
融還元してフェロニッケルを回収する際に副生するフェ
ロニッケルスラグ15％以下と残部セメントとからなるフ
ェロニッケルスラグセメント。 - 【請求項２】 フェロニッケルスラグは、SiO2：40〜60
％,CaO：３〜15％,MgO：20〜40％およびAl2O3:１〜５％
含み、残部として未還元FeO と不可避不純物を含む請求
項１に記載のフェロニッケルスラグセメント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06183795A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | フェロニッケルスラグセメント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06183795A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | フェロニッケルスラグセメント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06183795A true JPH06183795A (ja) | 1994-07-05 |
Family
ID=18304960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Pending JPH06183795A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | フェロニッケルスラグセメント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06183795A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6093550A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-05-25 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 乗算機構とその作動方法 |
| US7884055B2 (en) | 2008-12-04 | 2011-02-08 | Intevep, S.A. | Ceramic microspheres for cementing applications |
| KR101247707B1 (ko) * | 2010-11-05 | 2013-03-25 | 한국세라믹기술원 | 페로니켈 슬래그를 포함하는 시멘트, 모르타르 및 콘크리트용 혼합재 |
| JP2015147711A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | 株式会社日向製錬所 | スラグの製造方法、スラグの製造システム及びスラグ |
| JP2017122016A (ja) * | 2016-01-05 | 2017-07-13 | 株式会社トクヤマ | ポルトランドセメントクリンカーの製造方法 |
| JP2021021040A (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-18 | 日本冶金工業株式会社 | 建設材料、その製造方法、補強された地盤構造、および補強地盤の敷設方法 |
-
1992
- 1992-12-17 JP JP43A patent/JPH06183795A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6093550A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-05-25 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 乗算機構とその作動方法 |
| US7884055B2 (en) | 2008-12-04 | 2011-02-08 | Intevep, S.A. | Ceramic microspheres for cementing applications |
| US8143196B2 (en) | 2008-12-04 | 2012-03-27 | Intevep, S.A. | Ceramic microspheres for cementing applications |
| US8291727B2 (en) | 2008-12-04 | 2012-10-23 | Intevep, S.A. | Apparatus for manufacturing ceramic microspheres for cementing applications |
| KR101247707B1 (ko) * | 2010-11-05 | 2013-03-25 | 한국세라믹기술원 | 페로니켈 슬래그를 포함하는 시멘트, 모르타르 및 콘크리트용 혼합재 |
| JP2015147711A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | 株式会社日向製錬所 | スラグの製造方法、スラグの製造システム及びスラグ |
| JP2017122016A (ja) * | 2016-01-05 | 2017-07-13 | 株式会社トクヤマ | ポルトランドセメントクリンカーの製造方法 |
| JP2021021040A (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-18 | 日本冶金工業株式会社 | 建設材料、その製造方法、補強された地盤構造、および補強地盤の敷設方法 |
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