JPS5846461B2 - 転炉スラグを原料とするセメントクリンカ−の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、転炉スラグを原料とするセメントタリンカー
の製造方法、更に詳しくは、転炉スラグに一定の改質処
理を施して得られる改質転炉スラグを湿式磁選に付し鉄
分等を回収した後のスラリー状のＣａＯやＳｉＯ２に富
む相を原料とし、湿式焼成方法によってセメントクリン
カ−を製造する方法に関する。

転炉スラグの処理問題はその重大さの故に各製鉄会社を
はじめ、各方面で多大の努力が払われているが、未だに
根本的な解決法を見出し得ないのが現状である。

その主因は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇなどの金属成分と、Ｃａ
、５ｉ０２などの非金属成分との分離の困難さにある。

そのため、それぞれ単独では価値ある成分も利用されず
に廃棄せざるを得なかった。

しかも、該スラグ中に存在する遊離の酸化カルシウム、
所謂フリーライムがもとで生起する崩壊現象のために、
骨材としても利用することができず、更には雨水等を受
けた場合に生ずる高アルカリ液滲出のため、屋外の投棄
・埋立て等にも制限を受けつつあるのが現実である。

かかる問題を解決するために、本発明者等は、転炉スラ
グの改質法について鋭意研究を重ねた結果、排滓ま＼の
容融転炉スラグに、純酸素等を吹込むか、あるいは固相
状態で行う酸化処理と、ＳｉＯ２含有物質を添加するこ
とによりＣａＯ１５ｉＯ２（モル比）を約１，５〜２．
５に調整する塩基度調節処理とを施すことにより、該ス
ラグ中の鉄分やマンガン分の殆んど全量が集中固溶した
強磁性のＮｇ−Ｍｎフェライト相と、燐分等を含みＣａ
ＯやＳｉＯ２からなるダイカルシウムシリケート相の２
相、あるいは上記酸化処理における酸化度を一定の程度
に抑制することにより上記２相のほか非強磁性ではある
が一部の鉄分等を含むＭｇ Ｍｎヴスタイト相の３相
を主構成分とする改質転炉スラグを得る方法を開発し、
得られた改質転炉スラグを磁選という簡単な手段に付し
て良質の鉄資源を効率よく回収・再利用する態勢を確立
した（％願昭５１−０４３３４１号）。

ところで上記方法により製せられる改質転炉スラグを構
成する、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇリッチ相と、ＣａＯ１ＳｉＯ
２リツチ相のサイズは、各々数十ミクロンのオーダであ
るため、鉄分等を磁選により効率良く分離回収するには
、該固化スラグをかなり微細に粉砕する必要があり、従
ってかかる微細粒子の磁選処理には湿式法が適用される
こととなる。

この湿式磁選を行った場合、得られる各相は轟然にスラ
リー状となり、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎリッチ相は精鉱として
回収され、鉄源として再利用される。

一方、ＣａＯ，５ｉ０２’）ツチ相は、尾鉱として残留
する。

本発明の目的は、上記尾鉱として回収されるスラリー状
のＣａＯ２ＳｉＯ２リッチ相の有効利用法を確立し、前
記本発明者等による改質処理法と併せ、転炉滓の問題に
対する画期的解決策を提供せんとするものである。

このＣａＯ，５ｉ０２’Ｊツチ相の有効利用を図る場合
、その成分組成および量的な面を考慮するとセメント原
料として利用するのが最も得策であると考えられる。

ところが、現在日本におけるセメント業界の主流となっ
ている製造方式は、乾式（サスペンションまたは新サス
ペンション方式）であるのに対シ、改質転炉滓から得ら
れる尾鉱はスラリーであるため、該方式に適用するには
、脱水・乾燥という煩雑な前処理が必要となる。

しかし、尾鉱は、精鉱に比し、真比重が小さいので脱水
を施すことは縦側的に不利であり、上記乾式による製造
法に適用することは得策でない。

そこで本発明者等は、種々検討を重ねた結果、焼成方式
として、スラリーを焼成する湿式焼成方式を採用するこ
とによって、改質転炉スラグの湿式磁選・焼成の一連の
工程を効率よくはこぶことを可能とし、スラリー状Ｃａ
ｂ、５ｉｎ２リツチ相のセメントタリンカー原料として
の有効利用法を確立するに到った。

以下、本発明方法について説明する。

転炉スラグの改質処理は、排滓された溶融転炉スラグに
酸化処理と、塩基度調整処理を施すことによって行なわ
れる。

酸化処理は、溶融状態の転炉滓に、たとえば酸素ガスを
吸込むことにより行うことができるが、そのほか、溶融
転炉スラグを酸化し得る酸素含有物質であれば、気体、
固体を問わず任意に用いてよい。

その使用量は、利用効率にもよるが、酸素ガス吹込みに
よる場合、たとえば１０ Ｎｒｎ：／７ラグーｔｏｎ程
度以上の吹込みが行なわれる。

また、この酸化処理は塩基度調整処理をしたスラグを凝
固せしめる過程あるいは凝固後に行なうことができる。

例えば、溶融状態のスラグを空気中に飛散させる方法（
遠心力利用、圧縮流体噴射など）や、いったん凝固した
スラグを高温状態（４００〜１０００’Ｃ）に保熱ある
いは再加熱し、酸化性雰囲気下で処理する方法がある。

上記酸化処理によるスラグの酸化度の程度は、スラグ中
の二価の鉄がほぼ全量３価の鉄に酸化される完全酸化で
あってもよく、また２価の鉄の１部、好ましくは全鉄量
に対する２価鉄の割合が約５０％（重量）以下となるよ
うな不完全酸化であってもよい。

塩基度調節処理は、ＳｉＯ２付与物質、すなわちＳｉＯ
２を含む物質、またはスラグ中に添加してＳ １０２を
生成し得る物質を添加することにより行なわれる。

前者の例として珪砂、高炉滓、ロウ石など、後者の例と
してＳ ｉ −Ｍｎ、 Ｆ ｅ −８ｉなどの合金、合
金鉄が挙げられる。

塩基度はＣａＯ１５ｉＯ２（モル比）が約１．５〜２．
５、好ましくは約１．７〜２．３の範囲に調整される。

上記、酸化処理および塩基度調節処理により、転炉スラ
グは、スラグ中の鉄分のほとんど全量が集中・固溶した
強磁性のＭｇ−Ｍｎフェライト相と、燐分等を含み、Ｃ
ａｂ、５ｉｎ２から成るダイカルシウムシリケート相と
を主構成分とする鉱物相よりなる改質転炉スラグが得ら
れる。

なお、酸化処理を前記不完全酸化にとどめると、上記２
相のほか非強磁性のＭｇ−Ｍｎフェライト相が生成し、
これら３相を主構成分とする鉱物相を呈する。

酸化処理、塩基度調節処理を行った後は通常の手順に従
って冷却・固化させればよい。

なお、冷却に際し、溶融状態の転炉スラグを高水流中に
流化せしめて転炉水滓としてもよい。

カくシテ得られる改質転炉滓は、微粉砕された後、湿式
磁選処理に付される。

同処理に付されるスラグの粒度に特別の規定はないが、
同磁選効率を高めるうえで、該スラグを構成する各鉱物
相の粒サイズに応じた粒度に微粉砕することが望ましく
、たとえば、約２００メツシユ篩９０饅以上通過の粒度
に粉砕される。

かく微粉砕されたスラグを水でスラリー化して湿式磁選
処理する。

鉄分等を含む強磁性のＭｇ −Ｍｎフェライト相の微粉
は精鉱として回収され、ＣａＯ，５ｉ０２より成るダイ
カルシウムシリケート相の微粉は尾鉱として回収される
。

尾鉱の回収量は重量比で、たとえば約２５〜３５係であ
り、そのスラリー組成は、たとえばＣａ ０５６ ％
、 Ｓ ｉｏ ２３０咎等から成る。

ついで上記回収されたスラリーに、適当なメツシュに粉
砕した高炉滓せ石灰石を適量混合する。

混合される高炉滓等の粒度は、たとえば２００メツシュ
篩９０φ以上通過程度に調整される。

また、これらの混合比率は、乾燥重量比で、たとえ申＊
ば尾鉱３０〜４０１高炉滓１５〜３０．石灰石３５〜４
５に調節される。

混合した後のスラリー濃度は、水分量でたとえば３０〜
４０φ（重量）となる。

かく混合調節されたスラリーを、ついでロータリーキル
ン等で、たとえば約１４５０℃にて焼成することにより
、セメントクリンカ−が得られる。

得られたクリンカーに石こうを若干量添加し、一定の比
表面積を与えるように粉砕することにより、セメントが
得られる。

かくして得られるセメントは、ＪＩＳに規定されるポル
トランドセメントとして要求される特性を具備し、好適
なセメントとして供することができる。

次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

実施例 転炉での製錬作業、出鋼作業の終了後、転炉内に残留す
る溶融転炉滓に、上部から無水珪酸（Ｓｉｎ２）を０．
１０３７ ｋｇ／ｋｇ−スラグ投入し、ついでランスを
用い転炉用酸素を０．０１９ Ｎ ｍ７ｋｇ−スラグ吹
込むことにより、転炉滓の改質を行った。

第１表に改質処理前転炉滓および改質処理転炉滓の化学
成分組成分析結果を示す。

同表中、（４）は改質前の滓、（Ｂ）は改質処理滓であ
る。

得られた改質転炉スラグを冷却・固化した後、２００メ
ツシュ篩９０％以上通過する粒度に粉砕し、これをスラ
リー状にして可変磁力選鉱機を用坤＊い湿式の磁選処理
に付し、重量比で２８．５％の尾鉱を回収した。

その成分を第２表に示す。上記回収された尾鉱に、第３
表に示す成分を有する高炉滓および石灰石を、予め２０
０メツシュ篩９０％以上通過する粒度に粉砕して充分に
混合撹拌し、水分３６φ（重量）のスラリーとなした。

上記スラリーの混合比率は、乾燥重量比で、尾鉱３５、
高炉滓２２．５、石灰石４２．５であった。

このスラリーをロータリーキルンにて１４５０℃の温度
で焼成してクリンカーを製造した。

得られたクリンカーの成分を第４表に示す。

このクリンカーに天然石こうを３．５ ％ （重量）添
加し、粉砕してブレーン比表面積３２００ｉ／ｇの粒度
のセメントを得た。

かくして得られたセメントをＪＩＳの規定に従って各種
の試験を行い、第５表に示す結果を得た。

同表にはポルトランドセメントについて規定されるＪＩ
Ｓの規格を併記した。

上記測定結果から明らかなように、本発明方法によれば
、改質転炉スラグの湿式磁選により回収される尾鉱を原
料とし、ポルトランドセメントとして要求されるすべて
の特性を満たす良質のセメントクリンカ−を製造するこ
とができる。

以上のように、本発明により、従来処理に困っていた転
炉スラグを大量に資源として再利用することができ、し
かもＳｉＯ２源として高炉滓をも使用するため、高炉滓
も資源として大量に再利用することができる。

また、セメント焼成に湿式法を採用したことにより、改
質転炉スラグの湿式磁選で得られたＣａＯ’Ｊツチ相を
脱水・乾燥する必要はなく、改質処理−改質スラグの湿
式磁選−尾鉱スラリーを用いたセメント焼成、の一連の
工程により効率良くセメントクリンカ−を製造すること
ができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融状態の転炉スラグに、ＳｉＯ２含有物質の添加
   によるＣａＯ１５ｉＯ２（モル比）１．５〜２．５にす
   る塩基度調整処理と溶融状態での酸化処理、あるいは核
   塩基度調整処理とその後のスラグの凝固過程または凝固
   後での酸化処理とを施して得られたＭｇ Ｍｎ フ
   ェライト相とカルシウムシリケート相またはこれらの相
   とＭｇ−Ｍｎヴスタイト相を主構成分とする改質転炉ス
   ラグを湿式の磁選処理に付し、得られたスラリー状尾鉱
   に、高炉スラグ、粘土または石灰石などの調整材を加え
   、湿式キルンにて焼成することを特徴とすぬ転炉スラグ
   を原料とするセメントタリンカーの製造法。