JPH09100145A - 都市ごみ中の不燃物の利用による製鋼スラグの改質方法 - Google Patents

都市ごみ中の不燃物の利用による製鋼スラグの改質方法

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JPH09100145A
JPH09100145A JP7254408A JP25440895A JPH09100145A JP H09100145 A JPH09100145 A JP H09100145A JP 7254408 A JP7254408 A JP 7254408A JP 25440895 A JP25440895 A JP 25440895A JP H09100145 A JPH09100145 A JP H09100145A
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slag
waste
crushed
sand
municipal solid
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JP7254408A
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Kenji Maruta
賢二 丸田
Shoichi Takahashi
昭一 高橋
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WAKAMATSU NETSUREN KK
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WAKAMATSU NETSUREN KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業廃却分である製鋼スラグと都市ごみ中の
不燃物や土砂礫を溶融混合して、コンクリート等産業上
に有効に活用する。 【構成】 製鋼スラグの問題点である膨張崩壊とCaイ
オンの溶出による公害の発生を防止し、コンクリート骨
材やサンドパイル用砂等に利用するため中和・改質材と
して都市ごみの中の不燃ごみであるガラス類の破砕物、
鋳物廃砂等を使用 また中和する方法としてBが0.05〜0.1%
で、かつ塩基度0.4〜0.7%となる様、硼酸を化合
物を併用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】溶出溶液のpHが強アルカリとな
って、公害問題等を起こす製鋼スラグを、処分に困って
いる都市ごみ中の不燃ごみや土砂礫を使って中性に近い
pHを示す様に改質し、コンクリート骨材、路盤材、ケ
ーソンの中ごめ材、サンドパイルの砂の代替材等に利用
する方法に関するものである。
【従来の技術】一般に製綱スラグは冷却後、破砕、磁選
処理し、セメント原料(CaO,SiO,Al
,Fe源)、肥料等にごく一部利用されて
いる。又、同上処理後、屋外に野積してエージング、蒸
気エージング処理(特開平4−202033号公報、特
開平4−202034号公報)する方法、珪酸塩質の岩
石、鉱物や硼酸化合物等を併用して投入し、F・Ca
O,MaO(ペリクレース),γ−2CaO・SiO
が生成しない様にし、安定鉱物の2CaO・MgO・2
SiO,2CaO・Al・SiO,2CaO
・Fe等を生成させたり、これらの溶融拡散反応
を行わせるため、エネルギーを補充するのにAl,Si
炭質物を加えたり、O,N,Airを吹き込んでバ
ブリングする方法が特開昭53−43690号公報、特
公昭62−87442号公報、特開昭62−16265
7号公報等で知られ、一部の企業では実用化され路盤材
等に利用されているが、まだまだかなりの量が埋立て廃
棄処分されている。一方都市ごみの発生量が増加し、処
分地の健保も問題となっている。則ち不燃ごみを分別回
収する自治体が増加しているにもかかわらず、缶(アル
ミニウム、スチール)と良質のビン類はカレットとして
リサイクルされているが、その他のビン類、同じ不燃ご
みの陶磁器等の破損品類、土砂礫類や自治体の土木工事
等に伴って発生する土砂礫類は処分地に埋立て処分され
ているが、処分地の確保が難しくなって問題である。こ
の有効活用が望まれる所である。
【発明が解決しようとする課題】従来の問題点ならびに
解決しようとする課題の要点を以下の4項目に記述す
る。 (1)従来の製鋼スラグをそのまま埋めたり、道路用材
に使うと、強アルカリになりやすく、用水の汚染の原因
となるので中性化させる必要がある。即ち、これらの製
鋼スラグはCaOに富み、水に接したり環境庁告示方法
で試験を行うとCaイオン等が溶出し、pH=11.0
〜11.3と高くなる。これらの溶出水が地下に浸透し
たり、農業用水に流入したり、海岸の埋立て地や内陸部
の埋立て地から溶出し、公害問題を起こしたり、サンド
パイルの砂の代替材として利用するとCaイオンが溶出
して硬化し、水を透さなくなったりするのでほとんど使
用できない。 (2)この製鋼スラグをコンクリート骨材として利用す
るには、アルカリ性を示すのでコンクリートの流動性が
悪くなり、かつ凝固後、若干膨張するので中性化から膨
張量がほとんどない程度に改質が必要である。 (3)一方、都市ごみの不燃物や土砂礫は、廃棄する埋
立て地の確保が難しくなっており、この資源の有効活用
が望まれる。幸いにこれらの破砕物(約10mm以下)
はSiO,Al等に富んでおり、かつ、製鋼ス
ラグに較べると融点は低いし、製鋼スラグの塩基度を低
げ、中性化としてCaイオンの溶出を防止する作用を持
っている。更に膨張崩壊性をなくす作用もあるので、こ
れらの不燃物の廃ガラス類や土砂類を製鋼スラグに投入
することによって、このスラグの改質が期待できる。 (4)また、上記製鋼スラグを中和改質するには、現状
では0.3%以上のBを添加する方法があるがコ
スト高である。工業的に安価に改質できる添加物とし
て、都市ごみ中の不燃物等の廃棄物を活用することが可
能である。則ち不燃ごみのガス、陶磁器破損品、鋳物廃
砂、砂礫等は結晶水等は非常に少ないし、バブリングに
よる拡散効果がほとんどないので、適当なる結晶水を有
し改質効果を有するコレマナイト破砕物を少量併用する
と融点も約1200℃と低下させるので、溶融拡散反応
も十分に起こり都合が良い。
【問題を解決する為の手段】上記問題点と課題は、都市
ごみ中の不燃物と製鋼スラグを次に示す手段によって組
合せ、有効活用することにより解決される。則ち (1)都市ごみの中の不燃物の利用方法として溶融状態
の製鋼スラグに対し、都市ごみ中の不燃ごみである廃ガ
ラス類の破砕物、鋳物廃砂、硼酸化合物(鉱石=コレマ
ナイト)破砕物の二種以上を混合し、出鋼直前の製鋼
炉、又は出湯時の溶湯排出路にて添加した製鋼スラグを
冷却し、破砕、磁選処理後のスラグをコンクリート骨
材、路盤材、サンドパイル砂、ケーソンの中ごめ材、コ
ンクリート骨材として利用する。 (2)溶融状態のスラグを溶解炉に受けて溶融状態の製
鋼スラグに対し、都市ごみ中の不燃ごみである廃ガラス
類の破砕物、鋳物廃砂、硼酸化合物(鉱石=コレマナイ
ト)破砕物の二種以上を混合し、投入し、補助熱をかけ
て溶融拡散反応を生起させ、放流冷却後、破砕、磁選処
理し、製鋼スラグの崩壊防止およびスラグの中性化を行
う製鋼スラグの改質方法。 0.4から0.7になる様に、都市ごみ中の不燃ごみで
ある廃ガラス類の破砕物、土砂、礫、陶磁器類の破砕
物、掘削土砂類の破砕物、鋳物廃砂の二種以上を投入す
るか、Bが0.05〜0.1%でかつ塩基度が
0.4〜0.7になる様に硼酸化合物を併用する。 (4)(3)の改質を工業的に実施する方法として溶解
炉に溶融スラグを受けて、集塵装置、改質材ホッパー、
計測装置を付設した改質建屋(装置)内に入れ、補助エ
ネルギーとして電気炉方式、炉底又は炉壁からO、N
或いはAirを吹き込んで溶融拡散を生起させ、のろ
鍋に受けて、スラグ冷却場に放流後、冷却し、同スラグ
を破砕、磁選処理する。
【作用】上記解決策において 理由を次に述べる。塩基度が0.7を越えるとpH=8
以上となり、中性点を超えアルカリ性を示すためCaイ
オンの溶出等公害の問題を生じる恐れがある。一方、塩
基度の0.4未満になると黒色ガラスを生じ、ガラス特
有の脆化を示し、コンクリート骨材には不適となる。
又、コスト的にも不利である。実際には、塩基度0.4
〜0.7に保つためには都市ごみ中の不燃物の投入量は
約25〜30重量%必要となる。さらに硼酸化合物を併
用する場合にB分を0.05〜0.1重量%に限
定した理由は、Bが0.05%未満になるとγ−
2CaO・SiOを生成し、膨張崩壊しやすくなるの
で、コンクリート骨材への活用が難しくなる。またB
が0.1%を越えると膨張崩壊は防止できるがコス
ト高となり経済的に不利となる。
【実施例】以下の実験と実施例に於いて用いた各原料の
化学分折を第1表に示す。
【実施例1】各原料のうち製鋼スラグを約25mm以下
に粗破砕後磁選し、再び約2.5mm以下に粗砕して、
磁選した原料を用い、溶解原料に、又、このスラグを他
の原料と同様に粉砕(約0.3mm以下)して、JIS
法に沿って、ゼーゲル錐を作り、溶湯温度の測定をエレ
マ電気炉で行った。更に、電融マグネシアルツボ(内径
5cm高さ10cm)に第2表に示す配合割合で入れ
て、約30℃/mimでエルマ電気炉を昇温し、150
0℃で5分間保持後、溶解し、炉外に取り出して空冷
し、各スラグの生成鉱物をx線回析で環境庁告示方法で
溶出試験を、2.5〜5.0mmのスラグをフルイ分け
て試料とし、JIS法で物理性状(表乾比重、吸水率、
単位容積重量等)を測定し、第3表に示す。 以上の如く製鋼スラグの溶湯温度は1515〜1550
℃と非常に高いが、廃ガラスビン類、土砂礫、陶磁器類
破損物等を10〜30wt%配合すると約1070〜1
250℃と低下し、特に廃ガラスビン類を配合すると融
点低下の効果が大きい。則ち、顕熱を有効に活用し、補
助エネルギーをかけるにしても融点が低下するので省エ
ネ効果がある。 以上の如く、γ−2CaO・SiO主体の製鋼スラグ
(B)は冷却の過程でダスティングを起こして粉化する
ので100%とした。しかし、コレマイトを1%配合
(Bで約0.3%)すると崩壊防止はできるが、
溶出溶液のpHは11.2と非常に高い。又、廃ガラス
ビン類、土砂類、工事残土等を30〜40%配合する
と、ガス化が進むし、40%になると黒色ガラスとなり
溶出溶液のpHは約8.2〜8.7と中性に近くなる。
もちろん、重金属イオンの溶出はない。しかし、添加量
が10〜25wt%と少ないと崩壊防止は行われるが、
溶出溶液のpHは約10.7〜11.0と高い。 (実施例.2)40t電気炉でスクラップを溶解した溶
解期のスラグ(4000kg)の出湯直前に補助原料ホ
ッパーから改質材(廃ガラスビンクズ200kg、土砂
類200kg、工事残土1000kg)を投入し、1分
間通電してのろ鍋に排出し、ラガー車で運搬し、スラグ
畑に放流し冷却した。 (実施例.3)40t電気炉で製鋼原料を溶解し、溶解
期のスラグを実施例1にて改質してのろ鍋に排出後、還
元期操業を行い、出鋼後、取鍋に受けて連鋳作業を行っ
て終了後、取鍋から溶融スラグ約400kgを電気炉に
戻し、補助原料ホッパーから改質材(コレマナイト20
kg、廃ガラスビンクズ200kg,土砂礫200k
g,鋳物廃砂1000kg,工事残土200kg)を投
入しを投入し、1分間通電して溶解し、のろ鍋に排出
し、ラガー車で運搬し、スラグ畑に放流し冷却した。同
上のスラグを破砕、磁選処理して、物理性状をJIS法
で、環境庁告示方法で溶出試験を行った結果を第4表に
示す。 又、同上スラグや製鋼スラグ(元スラグ)等の環境庁告
示方法による溶出試験結果、化学分折、塩基度等の結果
を第5表に、環境庁告示方法による粒度のスラグや天然
の骨材の時間経過によるpH変化状況を調べ第6表に示
更に、天然骨材や実施例に示したスラグ骨材を使用し
て、JIS法にて、配合、混練し、スラグからはCaイ
オンが流出し、スランプが低下する状況、しかし、改質
し、中性に近くなる骨材ではその現象がなくなる、これ
らの状況を第7表に、且つ使用した天然骨材の物理性状
を第8表に示した。
【発明の効果】本発明の方法で改質された製鋼スラグは
F・CaO等膨張、崩壊の原因となる鉱物はほとんど含
有されず、Caイオンの溶出も少なく、破砕、磁選後、
屋外に積み置いて放置していても硬化しないし、コンク
リートの骨材として、天然砂に混合したりして有効活用
できる。同様に、Caイオンの溶出が防止され、硬化し
ないのでサンドパイルの砂の代替材や天然砂と混合使用
可能である。又、本発明に用いる製鋼スラグは産業廃棄
物であるし、改質材は都市ごみの中の不燃物や産業廃棄
物の鋳物廃砂等、捨て場所に困ったり、困り始めている
物を有効利用できるので、環境上、経済的にも効果が大
きい。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年9月26日
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 都市ごみ中の不燃物の利用によ
る製鋼スラグの改質方法

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融状態の製鋼スラグに対し、都市ごみ
    中の不燃ごみである廃ガラス類の破砕物、鋳物廃砂、硼
    酸化合物(鉱石=コレマナイト)破砕物の二種以上を混
    合し、出鋼直前の製鋼炉、又は出湯時の溶湯排出路にて
    添加し溶融反応を生起させ、冷却後のスラグを破砕、磁
    選処理後のスラグをコンクリート骨材、路盤材、サンド
    パイル砂、ケーソンの中ごめ材として利用することを特
    徴とする都市ごみの中の不燃物の利用方法。
  2. 【請求項2】 溶融状態のスラグを溶解炉に受けて溶融
    状態の製鋼スラグに対し、都市ごみ中の不燃ごみである
    廃ガラス類の破砕物、鋳物廃砂、硼酸化合物(鉱石=コ
    レマナイト)破砕物の二種以上を混合し、投入し、補助
    熱をかけて溶融拡散反応を生起させ、放流冷却後、破
    砕、磁選処理し、製鋼スラグの崩壊防止およびスラグの
    中性化を行う製鋼スラグの改質方法。
  3. 【請求項3】 0.4から0.7になる様に、都市ごみ中の不燃ごみで
    ある廃ガラス類の破砕物、土砂、礫、陶磁器類の破砕
    物、掘削土砂類の破砕物、鋳物廃砂の二種以上を投入す
    るか、Bが0.05〜0.1%でかつ塩基度が
    0.4〜0.7になる様に硼酸化合物を併用する。
  4. 【請求項4】 請求項3の改質を工業的に実施する方法
    として溶解炉に溶融スラグを受けて、集塵装置、改質材
    ホッパー、計測装置を付設した改質建屋(装置)内に入
    れ、補助エネルギーとして電気炉方式、炉底又は炉壁か
    らO,N或いはAirを吹き込んで溶融拡散を生起
    させ、のろ鍋に受けて、スラグ冷却場に放流後、冷却
    し、同スラグを破砕、磁選処理する方法。
JP7254408A 1995-08-26 1995-08-26 都市ごみ中の不燃物の利用による製鋼スラグの改質方法 Pending JPH09100145A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1298429C (zh) * 2004-02-06 2007-02-07 上海宝钢冶金建设公司 一种用于替代黄砂的钢渣水洗砂的制备方法
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CN114507054A (zh) * 2022-03-28 2022-05-17 河北工程大学 一种无碱激发剂的煤矸石钢渣路面基混合料及其制备方法

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