JPH08259282A - 製鋼スラグの安定化処理方法 - Google Patents

製鋼スラグの安定化処理方法

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JPH08259282A
JPH08259282A JP6022695A JP6022695A JPH08259282A JP H08259282 A JPH08259282 A JP H08259282A JP 6022695 A JP6022695 A JP 6022695A JP 6022695 A JP6022695 A JP 6022695A JP H08259282 A JPH08259282 A JP H08259282A
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JP
Japan
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slag
steam
atmosphere
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aging
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JP6022695A
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English (en)
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Hisahiro Matsunaga
久宏 松永
Hiroyuki Toubou
博幸 當房
Masato Kumagai
正人 熊谷
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】路盤材の粒度に適したスラグの膨張性を安定化
し、かつ雨水等の接触によるアルカリ水の発生を防止す
る処理方法を提供する。 【構成】製鋼スラグを大気圧下において、水蒸気雰囲気
下でエージング処理して膨張性を安定化した後、水蒸気
とCO2 ガスの混合雰囲気下で1時間以上保持し、製鋼
スラグからのCa及びMgの溶出を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、製鋼スラグの安定化処
理方法に関し、路盤材等に使用される製鋼スラグの膨張
性を安定化し、かつその後に製鋼スラグからCa及びM
gが溶出するのを防止する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】転炉スラグ等の製鋼スラグは遊離Ca
O、遊離MgOを多く含むため、水と接触して水和反応
が生じ、それぞれCa(OH)2 、Mg(OH)2 とな
る。このとき体積は約2倍になり膨張する。したがっ
て、遊離CaO、遊離MgOを多く含むスラグを路盤材
等に使用した場合、水と接触することによる膨張のた
め、スラグが徐々に崩壊、粉化し、この結果、路盤に凹
凸を生じて、車両の走行に支障を生じることになる。
【0003】このような製鋼スラグの異常膨張の原因と
なる遊離CaO、遊離MgOを減少させ、その膨張性を
安定化するための方法として、次のような方法が知られ
ている。 (1)水蒸気エージング処理方法 この処理は「住友金属」vol.45,No.4(19
93)p32や特開昭61−101441号公報に開示
されているように、徐冷した製鋼スラグを道路用鉄鋼ス
ラグの粒度規格に粗砕し、粒度調整した後、山積みし、
大気圧下で水蒸気により水和反応を行わせることによ
り、膨張性を安定化する水蒸気エージング処理方法であ
る。 (2)高温での炭酸化処理方法 この処理は、特開昭52−129672号公報に開示さ
れているように、溶滓を粒滴化し、凝固させた後、80
0〜300℃の温度領域をCO2 雰囲気下に保持し、遊
離CaOをCaCO3 に炭酸化させることにより、膨張
性を安定化させる炭酸化処理方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】水蒸気エージング処理
により膨張性を安定化したスラグは、下記(1)式に示
すように、生成したCa(OH)2 が徐々に雨水等の水
に溶解して、OH- イオンを生じるため、スラグと接触
した雨水等の水がOH- イオンにより約pH10以上の
アルカリ性になる問題がある。高pHの水が地下水に混
入すると井戸水等の水質に影響を及ぼすことが懸念され
る。
【0005】 Ca(OH)2 →Ca+2OH- …(1) 一方、粒滴化後高温で炭酸化処理して得られるスラグ
は、例えば粒径が0.1〜10.3mmであり、路盤材
として必要な粒径40mm以下のスラグが得られない。
また、製鋼スラグ中の遊離CaO、遊離MgOは、スラ
グの塊の表面だけでなく塊の内部にも取り囲まれてお
り、その存在状態は様々である。したがって、たとえ粒
径40mmのスラグが得られたとしても、粒子内部の遊
離CaO、遊離MgOまで炭酸化するには極めて長時間
を要し、かつ高温雰囲気下にする必要があるためコスト
的に問題がある。
【0006】本発明は、上記事情に鑑み、路盤材の粒度
に適したスラグの膨張性を安定化し、かつ雨水等の接触
によるアルカリ水の発生を防止する処理方法を提供する
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、上記の問題点
を解決する手段として、製鋼スラグを大気圧下におい
て、水蒸気雰囲気下でエージング処理して膨張性を安定
化した後、水蒸気とCO 2 ガスの混合雰囲気下で1時間
以上保持することを特徴とする。ここで対象となる製鋼
スラグには、溶銑予備処理工程で生じる溶銑予備処理ス
ラグ、転炉精錬で生じる転炉スラグだけでなく、取鍋ス
ラグ、連鋳造塊スラグ、電炉スラグまで含まれる。
【0008】
【作用】本発明は上記問題点を解決するために種々の実
験、検討をした結果、水蒸気エージングによりスラグの
膨張性を安定化した後、水蒸気とCO2 ガスの混合雰囲
気中で、水蒸気エージングにより生成したCa(OH)
2 及びMg(OH)2 をそれぞれ下記(2)式、(3)
式のようにCaCO2 、MgCO3 として炭酸化するこ
とにより、雨水等の接触によるアルカリ水の発生を防止
できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】 Ca(OH)2 +CO2 → CaCO3 +H2 O …(1) Mg(OH)2 +CO2 → MgCO3 +H2 O …(2) 本発明の製鋼スラグの安定化処理方法では、製鋼スラグ
の膨張性を水蒸気エージングにより安定化した後、水蒸
気とCO2 ガスの混合雰囲気とする。図1は、遊離Ca
Oを3.2重量%含有する転炉スラグを水蒸気雰囲気下
で24時間エージングした試料(エージング曲線1)、
水蒸気にCO2 を3vol%添加した雰囲気下で24時
間エージングした試料(エージング曲線2)及び水蒸気
雰囲気下で23時間エージング後水蒸気にCO2 を3v
ol%添加した雰囲気下でさらに1時間エージングした
試料(エージング曲線3)のJIS A 5015によ
り測定した水浸膨張率の経時変化を示すグラフである。
水蒸気雰囲気下でエージングした試料は、膨張が養生7
日で停止するが、水蒸気とCO2 の混合雰囲気下でエー
ジングした試料は30日でも停止せず、膨張性が安定化
しにくい。一方、水蒸気雰囲気下で23時間エージング
後水蒸気にCO2 を3vol%混合した雰囲気下でさら
に1時間エージングした試料は、水蒸気雰囲気だけの試
料と同様に膨張が7日で停止し、膨張性を安定化し易
い。
【0010】この理由を以下に説明する。最初から水蒸
気とCO2 の混合雰囲気でエージングすると、スラグ表
面層でCaCO3 及びMgCO3 が生成し、これらがス
ラグ表面層を覆うことになる。その結果、スラグ表面が
硬化し、スラグ表面から内部に水蒸気が拡散しにくくな
り、スラグ内部に存在する遊離CaO及び遊離MgOが
それぞれCa(OH)2 、Mg(OH)2 として安定化
されずにそのまま残る。したがって、養生30日でも膨
張が停止せず、安定化しにくい。このようなスラグを路
盤材に使用した場合、施工直後は問題を生じないが、徐
々に膨張する結果、施工後数年経過してから表面に凹凸
を生じ問題となる。そこで、まず水蒸気だけの雰囲気下
でエージングしてスラグの膨張性を安定化した後、水蒸
気とCO 2 ガスの混合雰囲気でエージングすることによ
り、生成したCa(OH)2 及びMg(OH)2 をそれ
ぞれCaCO3 、MgCO3 として炭酸化し安定化する
ことができる。
【0011】鉄鋼スラグを道路用路盤材として使用する
ためには、JIS A 5015により、10日間の水
浸膨張率を1.5%以下に安定するように規定されてい
る。本発明においては、前述のように水蒸気雰囲気下で
膨張性を安定化した後、水蒸気とCO2 ガスの混合雰囲
気下にするが、膨張性を安定化するという意味は、JI
S A 5015に規定されているように水浸膨張率を
1.5%以下にすることである。
【0012】水蒸気とCO2 ガスの混合雰囲気にする理
由は、高温に保って炭酸化反応を促進させるためであ
り、CO2 ガスだけの場合には雰囲気の温度が低くな
り、Ca(OH)2 及びMg(OH)2 の炭酸化が促進
されず、効率が悪いためである。水蒸気としては100
℃1気圧の水蒸気を用いる。CO2 ガスの添加率につい
ては、特に限定されないが、100℃1気圧の水蒸気に
対して外割で1〜100vol%添加すると好適であ
る。1vol%未満ではCa(OH)2 及びMg(O
H)2 の炭酸化が促進されにくく、また100vol%
より多いと雰囲気の温度が80℃以下に下がり炭酸化が
促進されにくいからである。
【0013】本発明において使用されるCO2 ガスは、
純CO2 ガスだけでなく、ボイラー排ガス、加熱炉排ガ
スその他、例えばCO2 を2vol%以上含有するよう
なガスを使用することができ、経済的にも本発明の有効
性を最大限に発揮することができる。排ガスを混合する
際、雰囲気の温度を80℃以上にするためには、水蒸気
分圧を0.5気圧以上にする必要がある。したがって、
炭酸化を促進するためには2%以上のCO2 を含有する
排ガスを用いる必要がある。
【0014】また、本発明では水蒸気とCO2 ガスの混
合雰囲気下で1時間以上保持する必要がある。1時間未
満では炭酸化反応が粒子内部まで十分進行しないので不
可である。余り長時間この雰囲気下に保持しても反応が
完了した後は無駄となるだけである。
【0015】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。表1は本
実施例の実験に供した製鋼スラグの化学組成である。実
験に供した製鋼スラグは、遊離CaOを1.35重量%
含む溶銑予備処理スラグ及び遊離CaOを5.74重量
%含む転炉スラグである。これらのスラグは路盤材とし
て規定された粒度になるように粉砕後実験に供した。
【0016】これらのスラグに表2に示す雰囲気化でエ
ージング処理を施した。エージング処理後、JIS A
5015による水浸膨張率の測定及び試料を重量比1
0倍の純水に浸漬し、JIS A 5015による水浸
膨張率の測定及び試料を重量比10倍の純水に浸漬し、
試料浸漬6時間後の浸漬水のpHを測定した。これらの
結果を表3に示す。なお、膨張率は養生10日及び30
日の値を示している。浸漬水のpHは、比較例−1、比
較例−2に示すように、水蒸気エージングだけでは溶銑
予備処理スラグが11.6、転炉スラグが12.5と高
い。また、比較例−3、比較例−4、比較例−5に示す
ように、最初から水蒸気にCO 2 を添加してエージング
すると浸漬水のpHは10以下になるが、養生30日の
膨張率が養生10日の膨張率よりも高くなっている。即
ち、膨張性が安定化しにくい。一方、実施例−1から実
施例−7に示すように水蒸気だけでエージングした後、
水蒸気にCO2 ガスを添加してさらに1時間以上エージ
ングすることにより、膨張性を安定化し、かつ浸漬水の
pHを10以下にすることができる。
【0017】従来、スラグと接触した雨水等の水がOH
- イオンにより約pH10以上のアルカリ性になる問題
があったが、本発明により浸漬水のpHを10以下にす
ることができる。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、製鋼スラグを大気
圧下で水蒸気雰囲気下でエージング処理して膨張性を安
定化した後、水蒸気とCO2 ガスの混合雰囲気下で1時
間以上保持することにより、雨水等の接触によるアルカ
リ水の発生を防止し、路盤材等に適したスラグにするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】養生時間と膨張率との関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1、2、3 エージング曲線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製鋼スラグを大気圧下において水蒸気雰
    囲気下でエージング処理して膨張性を安定化した後、水
    蒸気とCO2 ガスの混合雰囲気下で1時間以上保持する
    ことを特徴とする製鋼スラグの安定化処理方法。
JP6022695A 1995-03-20 1995-03-20 製鋼スラグの安定化処理方法 Withdrawn JPH08259282A (ja)

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