(57)【要約】【課題】高炉スラグを含むスラグにエトリンガイトを確実に生成させ、スラグに含まれるフッ素の溶出を十分に抑制すること。【解決手段】フッ素含有量が０．０８ｗｔ％以上の高炉スラグを含むスラグ１に対して、このスラグ１を曝気させる第１工程と、第１工程の後にスラグ１に水分を付着させる第２工程と、第２工程で水分が付着したスラグ１を養生させる第３工程とを有する湿乾処理を行い、スラグ１の内部及び表面にエトリンガイトを生成させ、スラグ１に含まれるフッ素をエトリンガイトに固定させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉スラグを含むスラグに湿乾処理を行うことでスラグを改質する方法において、
前記スラグは、フッ素含有量が０．０８ｗｔ％以上であり、
前記湿乾処理は、前記スラグを曝気させる第１工程と、前記第１工程の後に前記スラグに水分を付着させる第２工程と、前記第２工程で水分が付着したスラグを養生させる第３工程とを有することで、スラグの内部及び表面にエトリンガイトを生成するものであって、
前記スラグを曝気させる第１工程では、排さい後のスラグを５００℃以上１４００℃以下の大気雰囲気下に、０．５時間以上４８時間以下の間、曝し、
前記スラグに水分を付着させる第２工程では、曝気後のスラグに水分を散水し、
前記スラグを養生させる第３工程では、水分が付着したスラグを１℃以上６５℃以下の温度下に、５時間以上７２時間以下の間、養生させることを特徴とするスラグの改質方法。
【請求項２】
高炉スラグを含むスラグの内部及び表面にエトリンガイトが生成された改質スラグにおいて、
前記生成されたエトリンガイトが、スラグに対して３ｗｔ％以上１３ｗｔ％以下の重量比であることを特徴とする改質スラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素の溶出が環境安全品質基準以下となるように抑制されて路盤材等に用いられるスラグの改質方法及び改質スラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省資源や省エネルギーの観点から、鉄鋼スラグを路盤材や土木資材等に再利用することが注目されている。スラグを路盤材や土木資材として利用するためには、例えば、日本工業標準調査会の「建設分野の規格への環境側面の導入に関する指針」の附属書に定められた環境安全品質基準を満たす必要があり、道路用スラグ（路盤材）やコンクリート骨材のフッ素の環境安全品質基準溶出量は、０．８ｍｇ／Ｌ以下とすることが規定されている。
【０００３】
高炉スラグには、フッ素（Ｆ）が比較的高い濃度で含有される場合があり、結晶質の高炉スラグには、フッ素が、ナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などと結合した状態［フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化カリウム（ＫＦ）］で存在している場合がある。
これらフッ素化合物を含有した高炉スラグに雨水などの水分（Ｈ２Ｏ）が流入すると、フッ素化合物が溶解してフッ素が外部に流出する可能性があり、路盤材や土木資材として利用するためには、フッ素の溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下にする必要がある。
【０００４】
そこで、高炉スラグ等を路盤材や土木資材として安全に利用するための技術として、特許文献１、及び特許文献２に示すものが開発されている。
特許文献１では、粒径０．２ｍｍ以下の結晶粒の占有面積率が５０％以上である高炉スラグからなる路盤材を開示している。このような路盤材は、高炉から溶融スラグを厚みが５０ｃｍ以下になるように流し出し、そのスラグ表面温度が５００℃ 以上の時に、表面に０．３ｔ／ｍ２・ｈｒ以上の流量で散水冷却し、得られた高炉スラグを破砕し、エージングすることにより得られる。
【０００５】
特許文献２には、溶融高炉スラグをノロ畑に流し込み、大気冷却して温度１００〜９００℃の高温スラグに達した時に、高温スラグ１トン当り３００〜７００ｋｇの割合で散水及び、該スラグの塊状破砕、積上げを行なう技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２４７１７２号公報
【特許文献２】特開昭６０−１７００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した如く、高炉スラグが比較的高濃度のフッ素を含有する場合には、これを路盤材や土木資材に用いるには、このスラグに存在するフッ素の溶出を抑制する必要がある。そのような高炉スラグに対して、例えば、何ら処理もせずに路盤材などとして用いると、スラグの中に含まれるＣａＦ２、ＮａＦ、ＫＦなどが雨水などの水分との反応［ＣａＦ２ → Ｃａ２＋  +  ２Ｆ−、ＮａＦ → Ｎａ＋  +  Ｆ−、ＫＦ → Ｋ＋  +  ２Ｆ−］により、フッ素が外部に流出してしまい、土壌などの環境に影響を与える可能性がある。
【０００８】
そこで、特許文献１及び特許文献２では、スラグを路盤材や土木資材に用いるために様々な手法でスラグを改質させるようにしている。
しかしながら、特許文献１では、５００℃以上のスラグに散水が行われているが、散水後のスラグの養生工程が十分に行われておらず、この手法では、スラグからのフッ素流出を防ぐことはできないものと思われる。なぜなら、スラグからのフッ素の流出防止に有効とされるのはスラグに生成したエトリンガイトであるが、特許文献１の技術は、このエトリンガイトを確実に生成してスラグからフッ素が流出することを防止するための技術とはなっていない。そもそも、特許文献１は、再利用されたスラグの膨張を抑制する技術を開示するものである。
【０００９】
特許文献２では、１００℃〜９００℃の範囲のスラグに散水後、蒸気エージングを施している。その結果、スラグの強度を低下させることなく、黄色水を生じさせることを防止することが可能となっている。この方法を用いると、フッ素流出の防止に有効なエトリンガイトの構成成分であるＳＯ４基を生成させることができるが、この技術で施す蒸気エージングだけでは、エトリンガイトが十分生成されない可能性がある。そのため、０．０８ｗｔ％以上のフッ素を含有する高炉スラグの場合、この技術を適用することはできない。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、スラグにエトリンガイトを確実に生成させ、その結果、フッ素濃度が高い高炉スラグを含むスラグからのフッ素の溶出を十分に抑制することができ、路盤材や土木資材として用いることが可能なスラグの改質方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係るスラグの改質方法は、高炉スラグを含むスラグに湿乾処理を行うことでスラグを改質する方法において、前記スラグは、フッ素含有量が０．０８ｗｔ％以上であり、前記湿乾処理は、前記スラグを曝気させる第１工程と、前記第１工程の後に前記スラグに水分を付着させる第２工程と、前記第２工程で水分が付着したスラグを養生させる第３工程とを有することで、スラグの内部及び表面にエトリンガイトを生成するものであって、前記スラグを曝気させる第１工程では、排さい後のスラグを５００℃以上１４００℃以下の大気雰囲気下に０．５時間以上４８時間以下で曝し、前記スラグに水分を付着させる第２工程では、曝気後のスラグに水分を散水し、前記スラグを養生させる第３工程では、水分が付着したスラグを１℃以上６５℃以下の温度下で５時間以上７２時間以下養生させることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る改質スラグは、高炉スラグを含むスラグの内部及び表面にエトリンガイトが生成された改質スラグにおいて、前記生成されたエトリンガイトが、スラグに対して３ｗｔ％以上１３ｗｔ％以下の重量比であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スラグにエトリンガイトを確実に生成させ、その結果、高炉スラグを含むスラグからのフッ素の溶出を十分に抑制することができ、路盤材や土木資材として用いることが可能なスラグを製造することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】スラグを改質する手順を示した図である。
【図２】スラグの化合物の割合を示した図である。
【図３】スラグ中のエトリンガイト量とフッ素溶出量との関係をまとめた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図を参照して説明する。
以下、本発明に係るスラグの改質方法について、図を基に説明する。
一般的に、高炉スラグを路盤材などで用いる場合には、環境基準等を遵守する必要がある。
例えば、高炉スラグには、Ｆ（フッ素）が比較的高い濃度で含有される場合がある。また、高炉スラグには、フッ素が、Ｎａ（ナトリウム）やＫ（カリウム）などと結合した状態［フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化カリウム（ＫＦ）］で存在している場合がある。
【００１６】
このような高炉スラグを何ら処理もせずに路盤材などとして用いると、この高炉スラグの中に含まれるＣａＦ２、ＮａＦ、ＫＦなどが雨水などの水分との反応［ＣａＦ２ → Ｃａ２＋  +  ２Ｆ−、ＮａＦ → Ｎａ＋  +  Ｆ−、ＫＦ → Ｋ＋  +  ２Ｆ−］により、フッ素が外部に流出してしまい、土壌などの環境に影響を与える可能性がある。そのため、フッ素濃度が高い高炉スラグを路盤材や土木資材に用いるためには、この高炉スラグに存在するフッ素の溶出を抑制させておく必要がある。
【００１７】
そこで、本発明では、高炉スラグを含むスラグ１を、路盤材や土木資材などとして使用できるように、スラグ１の改質を行うこととしている。なお、本発明では、高炉スラグのことをスラグ１と呼ぶ。
以下、本発明のスラグの改質方法（湿乾処理方法）について詳しく説明する。
本発明のスラグの改質方法は、スラグ１に含まれているＣａ（カルシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓ（硫黄）、Ｏ（酸素）と、散水による水（Ｈ２Ｏ）とを利用して、スラグ１にエトリンガイト［３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ］を生成させ、このエトリンガイトにスラグ１に含まれるフッ素を固定させている。エトリンガイトには、ＯＨ基やＳＯ４基が含まれており、これらＯＨ基及びＳＯ４基と、スラグ１に存在するフッ素とを置換させ固定化することが可能となっている。このようにすることで、スラグ１から溶出されるフッ素を抑制することとしている。
【００１８】
以下、本発明に係るスラグの改質方法の詳細について述べる。スラグの改質方法は３つの工程を経て、フッ素が溶出し難いリサイクル用のスラグ１を製造するものである。
具体的には、図１に示すように、まず、排さい・処理工程において、スラグ１の元材料である高炉スラグは、高炉からスラグ鍋に排さいされる。このとき、排さいされたスラグ１のうち、フッ素含有量がスラグ１の乾燥重量に対して０．０８ｗｔ％以上である場合、後述する第１工程に送られる。例えば、質量が１００ｋｇのスラグ１の場合、フッ素含有量は０．０８ｋｇ以上となる。また、排さいされたスラグ１には、スラグ１の乾燥重量に対して約１％のＳがＣａＳなどとして存在している。
【００１９】
次に、排さいされたスラグ１を大気雰囲気下に曝し、ＳをＳＯ４基に変化させる第１工程（曝気工程）を実施する。
第１工程では、排さいされた１２００℃以上のスラグ１（高炉スラグ）を５００℃以上１４００℃以下の大気雰囲気下に０．５時間以上４８時間以下で放置する。
このような大気雰囲気下にスラグ１を放置することにより、スラグ１に含まれるＣａＳ（硫化カルシウム）と、空気中のＯ（酸素）とが反応し、ＣａＳＯ４（硫酸カルシウム）が生成される。
【００２０】
図２に示すように、５００℃以上の大気雰囲気下にスラグ１を曝すと、スラグ１に存在する約１％のＳに対して、約２３％のＳが酸化する。このようにすると、スラグ１に対して３ｗｔ％以上の重量比であるエトリンガイトを生成する際に必要なＣａＳＯ４（ＳＯ４基）を得ることができる。また、多くのＣａＳＯ４（ＳＯ４基）を得るには、８００℃〜１１００℃の大気雰囲気下にスラグ１を曝すことが好ましく、スラグ１の乾燥質量に対して７５％〜９０％のＣａＳＯ４（ＳＯ４基）を得ることができる。また、ＣａＳＯ４（ＳＯ４基）を得るのに必要な曝気時間（スラグ１の滞在時間）は、０．５時間以上が好ましい。また、この曝気時間を少なくとも５分以上確保できれば、ＳＯ４基を得ることは可能であるとされている。
【００２１】
以上述べたように、第１工程では、スラグ１に存在するＳ（ＣａＳ）を酸化させることで、エトリンガイトの生成に必要なＣａＳＯ４（ＳＯ４基）を生成することができる。
なお、高炉から排さいされるスラグの温度が１６００℃以下であるため、曝気処理における大気雰囲気の温度範囲は５００℃以上１４００℃以下と設定する。また、スラグ１を改質する際の生産性を考慮すると、曝気処理の時間（上限時間）は、２日程度（４８時間）がよいことを確認している。
【００２２】
次に、大気雰囲気に曝されたスラグ１に水分を付着させる第２工程（水分付着工程）を実施する。
図１に示すように、第２工程では、大気雰囲気下に曝されたスラグ１の乾燥重量に対して、十分な量の水分を供給する。例えば、スラグ１の乾燥重量に対し２．０％以上（１００ｋｇのスラグ１に対して、２ｋｇ以上）の水分を散水し、スラグ１に満遍なく付着させる。
【００２３】
このように、スラグ１の乾燥重量に対し２％以上となる水分を付着させる湿潤（散水）環境下にスラグ１を設置すると、時間が経過するに伴い、スラグ１の全体が次第に濡れた状態になる。スラグ１全体に水分が浸透すると、エトリンガイトの生成に必要な水分量を供給することができる。
第２工程では、スラグ１全体が十分に濡れていることが目視で確認できるまでスラグ１を湿潤環境下で保持する。
【００２４】
第２工程においては、スラグ１の付着水分量がスラグ１の乾燥重量に対し２．０％以上となるようにするために、水分量や散水圧力の制御を行ってもよい。また、散水に用いる水分は、例えば、水道水、蒸留水、塩水、炭酸水等を、直接、スラグ１に散布したり噴霧したりしてもよい。
このように、第２工程では、スラグ１に対して水分を付着させることによって、エトリンガイトの生成に必要な水分を供給することができる。
【００２５】
次に、水分が付着されたスラグ１を養生し、フッ素の溶出を抑制する第３工程（養生工程）を実施する。
第３工程では、第２工程を経たスラグ１を１℃以上６５℃以下の環境下に設置してスラグ１を湿潤状態にしておき、５時間以上７２時間以下の時間をかけてエトリンガイトの生成を促進させる（養生処理を行う）。スラグ１の付着水分量がスラグ１の乾燥重量に対し０．５％以下とならないように、スラグ１を養生環境下にある雰囲気で保持する。例えば、乾燥重量が１００ｋｇのスラグ１に対して、付着している水分量が０．５ｋｇ以下とならないように、養生させることが必要となる。
【００２６】
水分が付着したスラグ１を上記した養生条件下で保持することにより、スラグ１の表面及び内部にエトリンガイトが生成されるようになる。
エトリンガイトは、水分を多量に含有する水和鉱物相であり、［３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ］の組成式で表される。エトリンガイトの結晶構造は、［Ｃａ６Ａｌ２(ＯＨ)１２・２４Ｈ２Ｏ］６＋  というＯＨ基が多量に含有されたコア部と、そのコア部にイオン結合し、ＳＯ４基が含有されたチャンネル部［（ＳＯ４）３・２Ｈ２Ｏ］６−  とで構成されている。また、エトリンガイトを構成するＣａ、Ａｌ、Ｓ、およびＯの一部は、スラグ１に含有されており、ＣａＯ、ＣａＳ、Ａｌ２Ｏ３で存在している。
【００２７】
１℃以上６５℃以下の養生環境下にスラグ１を設置すると、スラグ１に付着した水分がスラグ１に存在するＣａ、Ａｌ、Ｓ、およびＯの一部と結合し、スラグ１の内部及び表面に、スラグ１の乾燥重量に対して３ｗｔ％以上のエトリンガイト（フッ素固定相）が、生成されるようになる。エトリンガイトに存在するＯＨ基およびＳＯ４基と、スラグ１に存在するフッ素とが置換される。置換されたフッ素がエトリンガイトの結晶構造内に固定されるようになり、フッ素の溶出が０．８ｍｇ／Ｌ以下に抑制され、道路用スラグ（路盤材）のフッ素の環境安全品質基準溶出量を満たすようになる。
【００２８】
さて、スラグ１に含有されるＳ（ＣａＳ）は、スラグ１の乾燥重量に対して約１％という微量である。スラグ１に含有されるＳの量（濃度）を鑑みると、スラグ１に生成されるエトリンガイトの量は、スラグ１に対して３ｗｔ％以上１３ｗｔ％以下の重量比となる。すなわち、このような状態のスラグ１には、スラグ１に対して１３ｗｔ％より多い重量比のエトリンガイトは生成されない。
【００２９】
つまり、スラグ中のＳ濃度が高い場合には１３％超のエトリンガイトを生成させることは可能と考えられるが、フッ素溶出の観点ではエトリンガイト量が１３％を超えても問題はないと考えられる。
スラグ１に対して３ｗｔ％以上１３ｗｔ％以下の重量比のエトリンガイトを生成させるには、第１工程におけるスラグ１を酸化させる条件（大気雰囲気下の温度や滞在時間）が重要となり、これら曝気（酸化）条件を確実に管理することが必要となる。
【００３０】
さらに、スラグ１の酸化によって得られたＳＯ４基を全てエトリンガイトに用いることで、スラグ１の存在するエトリンガイトを飽和状態にし、スラグ１の膨張を抑制することが可能となる。  
なお、スラグ１を改質する際の生産性を考慮すると、養生処理の時間（上限時間）は、３日程度（７２時間）がよいと確認している。
［実験例］
以下、本発明のスラグの改質方法に基づき、スラグ１を改質した実験例について、述べる。
【００３１】
スラグ１の改質を行うには、まず、フッ素含有量がスラグ１の乾燥重量に対して０．０８ｗｔ％以上となるスラグ１を用意する。すなわち、フッ素含有量がスラグ１の乾燥重量に対して０．０８ｗｔ％より少ないスラグ１を排除する。このようなスラグ１を０．１ｋｇずつ、１１個用意する。そして、用意したスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に曝し、１２００℃以上から５００℃にまで冷却する。
【００３２】
以下、表１及び表２に示されている実施番号１〜１１の条件下で、スラグ１からのフッ素溶出の測定を行った。
なお、このフッ素溶出の測定は、「スラグ類の化学物質試験方法−第１部：溶出量試験方法（ＪＩＳＫ００５８−１の６）」に準じて実施した。
具体的には、まず、採取したスラグ１をポリエチレン製容器に収容し、暗所に保存する。暗所からスラグ１を取り出した後、スラグ１を２ｍｍ程度の大きさに粉砕する。粉砕したスラグ１をふるい（２ｍｍの目）に掛け、２ｍｍ以下のスラグ１を選び出す。
【００３３】
選び出されたスラグ１と、溶媒とを容器に入れ、５００ｍｌ以上の混合液を作成する。この混合液に混ぜられた溶媒は、純水に塩酸を加え、水素イオン濃度指数が５．８以上６．３以下となるようにしたものである。また、この混合液は、スラグ１（単位ｇ）と、溶媒（単位ｍｌ）とを重量体積比１０％の割合で混合したものである。
調製した混合液を振とう機に設置し、常温常圧の基で、毎分約２００回、６時間連続して振とうを行う。その後、混合液を３０分程度静置後、毎分約３０００回転で２０分間遠心分離を行う。遠心分離した後、混合液の上澄み液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルタでろ過する。このろ液を検液とする。イオンクロマトグラフ法により、検液中に存在するフッ素を定量する。このようにすると、スラグ１からのフッ素溶出が測定できる。
【００３４】
また、スラグ１のエトリンガイト相に同定される回折ピークと、Ｘ線回折法を用いて当業者常法によりスラグ１のエトリンガイトを定量する。
以下、表１、表２及び図３に従って、スラグ１を改質した実験例の結果を説明する。
表１及び表２は、本発明のスラグの改質方法に基づき、スラグ１を改質した実験例の結果をまとめたものである。図３は、これら実験例の結果をプロットし、グラフ化したものである。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
【表２】
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【００３７】
表１の実施番号１では、１２００℃以上のスラグ１に対して水分を散水し、水分が付着したスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に０．０５時間曝し、その後養生を行わなかった。このように、急速に常温まで冷却し、養生を行わないスラグ１のフッ素含有量は０．１１ｗｔ％であった。また、スラグ１中のエトリンガイト量は、１．１ｗｔ％であり、フッ素溶出量は１．２ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号１の実験では、フッ素溶出量を基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができなかった。（比較例）
実施番号２では、１２００℃以上のスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に２４時間曝し、その後散水も養生も行わなかった。すなわち、スラグ１を大気雰囲気に曝した後、スラグ１を放置した状態にしておいた。このように、緩やかに常温まで冷却し、散水も養生も行わないスラグ１のフッ素含有量は０．１３ｗｔ％であった。また、スラグ１中のエトリンガイト量は、０．０ｗｔ％であり、フッ素溶出量は１．９ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号２の実験では、フッ素溶出量を基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができなかった。（比較例）
【００３８】
実施番号３では、１２００℃以上のスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に１０時間曝し、その後、このスラグ１に散水を行った。水分が付着したスラグ１を２５℃の養生環境下に設置し、６時間養生を行った。このような工程で処理されたスラグ１のフッ素含有量は０．１１ｗｔ％であった。また、スラグ１中のエトリンガイト量は、３．７ｗｔ％であり、フッ素溶出量は０．８ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号３の実験では、フッ素溶出量を基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができた。（発明例）
実施番号４では、１２００℃以上のスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に１０時間曝し、その後、このスラグ１に散水を行った。水分が付着したスラグ１を５℃の養生環境下に設置し、２４時間養生を行った。このような工程で処理されたスラグ１のフッ素含有量は０．１０ｗｔ％であった。また、スラグ１中のエトリンガイト量は、３．１ｗｔ％であり、フッ素溶出量は０．８ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号３の実験では、フッ素溶出量を基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができた。（発明例）
【００３９】
実施番号５では、１２００℃以上のスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に１時間曝し、その後、このスラグ１に散水を行った。水分が付着したスラグ１を６０℃の養生環境下に設置し、２４時間養生を行った。このような工程で処理されたスラグ１のフッ素含有量は０．１２ｗｔ％であった。また、スラグ１中のエトリンガイト量は、４．１ｗｔ％であり、フッ素溶出量は０．４ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号３の実験では、フッ素溶出量を基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができた。（発明例）
表２の実施番号６では、１２００℃以上のスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に１０時間曝し、その後散水も養生も行わなかった。このように、緩やかに常温まで冷却し、散水も養生も行わないスラグ１のフッ素含有量は０．０８ｗｔ％であった。また、エトリンガイト量は、２．２ｗｔ％であり、フッ素溶出量は１．１ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号６の実験では、スラグ１のエトリンガイト量が３．０ｗｔ％以上生成されず、フッ素溶出量も基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができなかった。（比較例）
【００４０】
実施番号７では、１２００℃以上のスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に５時間曝し、その後、このスラグ１に散水を行った。水分が付着したスラグ１を２５℃の養生環境下に設置し、６時間養生を行った。このような工程で処理されたスラグ１のフッ素含有量は０．１０ｗｔ％であった。また、スラグ１中のエトリンガイト量は、３．０ｗｔ％であり、フッ素溶出量は０．８０ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号７の実験では、スラグ１のエトリンガイト量が３．０ｗｔ％以上生成され、フッ素溶出量も基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができた。（発明例）
実施番号８では、１２００℃以上のスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に５時間曝し、その後、このスラグ１に散水を行った。水分が付着したスラグ１を２５℃の養生環境下に設置し、２４時間養生を行った。このような工程で処理されたスラグ１のフッ素含有量は０．０９ｗｔ％であった。また、エトリンガイト量は、４．０ｗｔ％であり、フッ素溶出量は０．６２ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号８の実験では、スラグ１のエトリンガイト量が３．０ｗｔ％以上生成され、フッ素溶出量も基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができた。（発明例）
【００４１】
実施番号９では、１２００℃以上のスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に５時間曝し、その後、このスラグ１に散水を行った。水分が付着したスラグ１を４０℃の養生環境下に設置し、２４時間養生を行った。このような工程で処理されたスラグ１のフッ素含有量は０．０８ｗｔ％であった。また、スラグ１中のエトリンガイト量は、５．８ｗｔ％であり、フッ素溶出量は０．３５ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号９の実験では、スラグ１のエトリンガイト量が３．０ｗｔ％以上生成され、フッ素溶出量も基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができた。（発明例）
実施番号１０では、１２００℃以上のスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に１２時間曝し、その後、このスラグ１に散水を行った。水分が付着したスラグ１を２５℃の養生環境下に設置し、７２時間養生を行った。このような工程で処理されたスラグ１のフッ素含有量は０．０８ｗｔ％であった。また、スラグ１中のエトリンガイト量は、７．０ｗｔ％であり、フッ素溶出量は０．１０ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号１０の実験では、スラグ１のエトリンガイト量が３．０ｗｔ％以上生成され、フッ素溶出量も基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができた。（発明例）
【００４２】
実施番号１１では、１２００℃以上のスラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下に２４時間曝し、その後、このスラグ１に散水を行った。水分が付着したスラグ１を２５℃の養生環境下に設置し、６時間養生を行った。このような工程で処理されたスラグ１のフッ素含有量は０．０９ｗｔ％であった。また、スラグ１中のエトリンガイト量は、１３．０ｗｔ％であり、フッ素溶出量は０．１０ｍｇ／Ｌであった。その結果、実施番号１１の実験では、スラグ１のエトリンガイト量が３．０ｗｔ％以上生成され、フッ素溶出量も基準値以下（０．８ｍｇ／Ｌ以下）に抑制することができた。（発明例）
図３に示すように、実施番号１、２、６のスラグの改質方法では、フッ素溶出量が０．８ｍｇ／Ｌを超えてしまい、日本工業標準調査会の「建設分野の規格への環境側面の導入に関する指針」の附属書に定められた環境安全品質基準のフッ素の環境安全品質基準溶出量（０．８ｍｇ／Ｌ以下）を満たすことができず、高炉スラグを含むスラグの改質方法として用いることができない。
【００４３】
一方、実施番号３〜５及び、７〜１１のスラグの改質方法では、フッ素溶出量が０．８ｍｇ／Ｌ以下となり、フッ素の環境安全品質基準溶出量（０．８ｍｇ／Ｌ以下）を満たすことができる。その結果、高炉スラグを含むスラグの改質方法として用いることができ、高濃度のフッ素が含有されたスラグ１でも路盤材や土木資材に用いることができる。
これらから分かるように、第１工程（曝気処理）では、スラグ１を５００℃以上の大気雰囲気下で０．５時間以上曝すことで、スラグ１を確実に酸化させ、スラグ１に存在するＳをＳＯ４に変化させるようにしている。第２工程（水分付着処理）では、酸化させたスラグ１に対して、エトリンガイトを生成するのに必要な水分を供給するようにしている。第３工程（養生工程）では、水分が付着したスラグ１を１℃以上６５℃以下の養生環境下に設置して、スラグ１の全体を湿潤状態にしておき、５時間以上掛けてスラグ１の全体にエトリンガイト（フッ素固定相）を生成させるようにしている。第１工程〜第３工程（湿乾処理）を経ることで、スラグ１にエトリンガイトが生成され、スラグ１に存在するフッ素の溶出を抑制することができるようになる。また、このように改質されたスラグ１は、路盤材などに用いられた後においても、残留している極めて微量のフッ素を固定化することも可能である。
【００４４】
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、操業条件、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する領域を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。
【符号の説明】
【００４５】
１    スラグ（高炉スラグ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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