(57)【要約】      （修正有）【課題】ホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法およびホウ素溶出抑制改質材の提供。【解決手段】ホウ素含有物質に、製鉄所等の製鋼工程で副生する転炉スラグ等の製鋼スラグを水と共に混合して混合物とし、該混合物を、所定期間、風乾および/または養生する風乾・養生処理を行う。ホウ素含有物質100質量部に対する質量部で100質量部以上の製鋼スラグを配合し、混合に際しては、ホウ素含有物質と製鋼スラグの合計量100質要部に対し3質量部以上の水とともに混合することによって得られたホウ素溶出量が環境基準以下に抑制されたホウ素溶出抑制改質材は、土木建築用資材の原材料とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶出成分としてホウ素を含有するホウ素含有物質からホウ素の溶出を抑制するホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法であって、前記ホウ素含有物質に、製鋼スラグを水と共に混合して混合物とし、該混合物を、所定期間、風乾および／または養生する風乾・養生処理を行うことを特徴とするホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
【請求項２】
前記ホウ素含有物質が、粒状材料であることを特徴とする請求項１に記載のホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
【請求項３】
前記製鋼スラグの混合量を、前記ホウ素含有物質100質量部に対して100質量部以上とすることを特徴とする請求項１または２に記載のホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
【請求項４】
混合する前記水を、前記ホウ素含有物質と前記製鋼スラグとの合計量100質量部に対して3質量部以上とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
【請求項５】
前記製鋼スラグが、下記（１）式で定義されるＬ’値（質量％）が2.0以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
記
Ｌ’＝％CaO−1.87×％SiO２−1.10×％Al２O３−0.70×％Fe２O３−1.19×％P２O３＋1.00×％M.Fe  ・・（１）
（ここで、％CaO、％SiO２、％Al２O３、％Fe２O３、％P２O５：スラグ中の各化合物の含有量（質量％）、
％M.Fe：JIS A 5011-2：2003  付属書１に規定される金属鉄の分析方法によるスラグ中の金属鉄含有量の分析値（質量％））
【請求項６】
前記製鋼スラグが、粗粒率：3.5以上のスラグであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
【請求項７】
溶出成分としてホウ素を含有するホウ素含有物質と、ホウ素溶出抑制材とを水とともに混合し、風乾および／または養生して、ホウ素溶出を抑制してなるホウ素溶出改質処理材であって、前記ホウ素溶出抑制材を製鋼スラグとすることを特徴とするホウ素溶出改質処理材。
【請求項８】
前記ホウ素含有物質が、粒状材料であることを特徴とする請求項７に記載のホウ素溶出改質処理材。
【請求項９】
前記製鋼スラグを、前記ホウ素含有物質100質量部に対して100質量部以上とすることを特徴とする請求項７または８に記載のホウ素溶出改質処理材。
【請求項１０】
混合する前記水を、前記ホウ素含有物質と前記製鋼スラグとの合計量100質量部に対して3質量部以上とすることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のホウ素溶出改質処理材。
【請求項１１】
前記製鋼スラグが、下記（１）式で定義されるＬ’値（質量％）が2.0以上であることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載のホウ素溶出改質処理材。
記
Ｌ’＝％CaO−1.87×％SiO２−1.10×％Al２O３−0.70×％Fe２O３−1.19×％P２O３＋1.00×％M.Fe  ・・（１）
（ここで、％CaO、％SiO２、％Al２O３、％Fe２O３、％P２O５：スラグ中の各化合物の含有量（質量％）、
％M.Fe：JIS A 5011-2：2003  付属書１に規定される金属鉄の分析方法によるスラグ中の金属鉄含有量の分析値（質量％））
【請求項１２】
前記製鋼スラグが、粗粒率：3.5以上のスラグであることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載のホウ素溶出改質処理材。
【請求項１３】
請求項７ないし１２のいずれかに記載のホウ素溶出改質処理材を、原材料として使用してなる土木建築資材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶出成分としてホウ素を含有する物質に係り、とくに、ホウ素含有物質からのホウ素の溶出を抑制できる、ホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法およびそれを利用したホウ素溶出改質処理材に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業の発展にともない、各種産業において生成される産業副産物も増加の一途を辿っている。最近では、地球環境保全という観点から、このような産業副産物を有効利用することが試みられるようになってきた。例えば、火力発電所から発生する石炭灰、製鉄所から発生する高炉スラグや製鋼スラグ等は、適正な粒度調整を施された、路盤材や地盤材などの土木建築用資材として再利用されている。
【０００３】
一方、周辺環境に悪影響を及ぼす成分として代表的なものは、Cd、Hg、Cr、Pb等の重金属類が例示できるが、これら重金属類以外にも、例えば、F、Se、As、B等も、環境に悪影響を与える成分として、環境への排出（溶出）が厳しく規制されている。
【０００４】
このような環境へ悪影響を及ぼす成分の溶出抑制方法が、各種提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、フッ素またはホウ素が含まれる土壌もしくは焼却灰に、酸化マグネシウム、あるいは石膏を添加した酸化マグネシウムを粉末状またはスラリー状で添加、混合するフッ素またはホウ素の溶出抑制方法が記載されている。特許文献１に記載された技術によれば、フッ素またはホウ素が固定されて溶出せず、環境負荷が軽減するとしている。
【０００６】
また、特許文献２には、火力発電所等から排出される石炭灰に、所定期間加湿養生する加湿養生ステップを施す、石炭灰からのホウ素溶出抑制方法が記載されている。特許文献２に記載された技術では、加湿養生ステップに加えて、高炉B種セメントを固化材料として添加する添加ステップを加えることにより、さらに溶出抑制効果が高まるとしている。
【０００７】
また、特許文献３には、溶出成分含有物質に対し、水の存在下でCaイオン、AlイオンおよびS含有イオンの少なくとも１種を溶出する物質を、溶出成分含有物質100質量部に対して1〜100質量部の割合で配合して、Ca、AlおよびSを含む水和物として固定し、主としてS、Pb、F、Se等の溶出成分を安定化させて、溶出を抑制する、溶出成分含有物質の処理方法が記載されている。この技術によれば、石炭灰からのPb、F、Se等の溶出、とくにSeの溶出を著しく抑制できるとしている。特許文献３には、水の存在下でCaイオン、AlイオンおよびS含有イオンの少なくとも１種を溶出する物質としては、鉄鋼スラグ、普通ポルトランドセメント、アルミナセメント、アルミナ含有レンガ等が挙げられている。なお、鉄鋼スラグとしては、高炉スラグ（高炉徐冷スラグ）、製鋼スラグが例示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、予めクロム酸化物含有物質からのCr＋６の溶出量を測定し、Cr＋６の溶出量が所定値以上の場合には、クロム酸化物含有物質に硫黄および／または酸化数が＋５価の硫黄を含有する物質を混合して混合物としたのち、水蒸気を吹き込む蒸気エージング処理を施し、Cr＋６の溶出量が所定値未満の場合には、クロム酸化物含有物質を硫黄および／または酸化数が＋５価の硫黄を含む液中に浸漬する浸漬エージング処理を施し、Crを還元する、クロム酸化物含有物質の処理方法が記載されている。これにより、ステンレス鋼スラグ、クロム鉱滓、下水汚泥溶融スラグ等を路盤材、土木建築用資材として、容易に再利用できるとしている。特許文献４には、硫黄および／または酸化数が＋５価の硫黄を含有する物質として未エージング高炉徐冷スラグが、硫黄および／または酸化数が＋５価の硫黄を含む液として蒸気エージング処理の蒸気ドレインが例示されている。
【０００９】
また、特許文献５には、有害物質低減材とそれを用いた汚水及び土壌の処理方法が記載されている。特許文献５に記載された技術で使用する有害物質低減材は、Al２O３含有量が3％以上であって、かつ、Fe２O３とAl２O３含有量の総量が15％以上である製鋼スラグを含有するものであり、製鋼スラグは、ブレーン比表面積値で3000cm２/g以上とすることが好ましいとしている。なお、特許文献５に記載された技術では、有害物質として、クロム、セレン、ヒ素、カドミウム、鉛、水銀等の重金属、全シアン、硝酸態窒素や亜硝酸態窒素、フッ素、ホウ素、リン、また、有機系物質としては、ダイオキシン類、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物類等が例示されている。なお、特許文献５には、実施例としては、ブレーン比表面積値で5000cm２/gに粉砕した製鋼スラグを有害物質低減材として、ホウ素を含む溶液に添加し、所定時間、攪拌することにより、溶液中のホウ素の濃度を低減できることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2004−298741号公報
【特許文献２】特開2007−90155号公報
【特許文献３】特開2007−136393号公報
【特許文献４】特開2011−36827号公報
【特許文献５】特開2005−36159号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ホウ素の溶出抑制という観点から考えると、特許文献１に記載された技術でホウ素の溶出抑制材として使用する酸化マグネシウムは高価であり、また、溶出抑制材を添加した混合物（最終生成物）が硬化し塊状化するため、資材とするためには更なる処理を必要とし、再利用しにくいという問題がある。また、特許文献２に記載された技術では、ホウ素の溶出を抑制するため、長期間の加湿養生ステップを必要としており、とくに、溶出量が多い物質については、溶出を抑制するためにさらに長期間の加湿養生を必要とし、生産性という観点からも問題を残していた。
【００１２】
また、特許文献３に記載された技術は、石炭灰からのPb、F、Se等の溶出、とくにSeの溶出を抑制できるとしている。しかし、特許文献３には、ホウ素含有物質からのホウ素溶出を防止することまでの言及はない。また、特許文献４に記載された技術は、６価クロムの溶出を防止することを目的としており、特許文献４には、ホウ素含有物質からのホウ素溶出を防止することまでの言及はない。
【００１３】
また、特許文献５に記載された技術では、Al２O３含有量が3％以上であって、かつ、Fe２O３とAl２O３含有量の総量が15％以上である製鋼スラグを含有する有害物質低減材を、有害物質を含む汚水、土壌等に混合して、有害物質を低減するとしている。しかし、このような組成を有する製鋼スラグは、一般的に、２次精錬スラグや取鍋スラグなど、溶鋼をアルミ脱酸した際に生じる脱酸生成物を含有する、非常に限られた種類の製鋼スラグで、予備処理スラグや転炉スラグなど、発生量の多い製鋼スラグとは組成が異なるスラグである。予備処理スラグや転炉スラグなどの製鋼スラグを用いて、上記したような組成のスラグとするためには、精錬後にスラグに大量のアルミナ源を溶解させたり、スラグを溶融状態のまま大量の酸素源を供給して、鉄あるいはFeOを酸化する処理を行い、Fe２O３とAl２O３の含有量を高めることが必要である。そのため、特許文献５に記載された技術は、実用的な技術であるとは言いにくい。
【００１４】
また、特許文献５に記載された技術では、製鋼スラグを微粉砕して使用しており、例えば、土壌からのホウ素溶出を防止するために、この技術を利用すると、大量のスラグを粉砕して配合することが必要となり、粉砕費用が増大するという問題がある。また、土壌に製鋼スラグの微粉末を大量に配合すると、細粒分が多くなり、初期に含水量が多くなった場合には、土壌の土木的安定性が低下するという問題もある。
【００１５】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、ホウ素含有物質からのホウ素の溶出を抑制でき、かつ土壌等に適用した場合に土木的安定性を保持することが可能な、簡便で安価な、ホウ素含有物質のホウ素溶出抑制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】
【００１６】
本発明者らは、上記した目的を達成するために、まず、ホウ素の溶出抑制あるいは溶出防止に有効な、ホウ素溶出防止（抑制）材について鋭意検討した。その結果、ホウ素含有物質に、鉄鋼精錬中に発生する製鋼スラグを混合し、養生することに思い至った。ホウ素含有物質に、製鋼スラグを水とともに混合し、湿潤下で養生すると、ホウ素の溶出が分析限界以下と、著しく抑制あるいは防止できることを知見した。
【００１７】
まず、本発明者らが行った、基礎的な実験結果について説明する。
【００１８】
ホウ素含有物質として、40mmアンダーに粒度調整した粒状材料を準備した。そして、ホウ素溶出防止（抑制）材として、粒度：40mmアンダーに粒度調整された製鋼スラグ（転炉スラグ等）および高炉徐冷スラグを用意した。これらスラグを、種々の配合比で粒状材料と混合した。なお、混合に際しては、粒状材料とホウ素溶出防止（抑制）材の合計量100質量部に対してイオン水（pH7）を3質量部配合した。
【００１９】
なお、使用した粒状材料のホウ素溶出量は0.6mg/Lで、製鋼スラグ（転炉スラグ）のホウ素溶出量は分析限界未満であり、高炉徐冷スラグのホウ素溶出量は0.2mg/Lであった。
【００２０】
混合後、養生処理を行った。ここでいう「養生」とは、通常、湿潤下で所定期間、山積みする処理をいうが、ここでは袋詰めとした。所定期間は、３日間とした。なお、「養生」処理を終了したのち、さらに風乾を行った。ここでいう「風乾」とは、大気中のバット内で放置して乾燥する処理をいう。期間は１日間とした。
【００２１】
上記処理後、ホウ素の溶出試験を実施した。溶出試験方法は、環境庁告知46号の規定に準拠して行い、ホウ素（B）の溶出量を測定した。なお、ホウ素（B）の分析限界は0.1mg/Lである。
【００２２】
得られた結果を図１に示す。
【００２３】
粒状材料に高炉徐冷スラグを混合して養生処理を行った場合には、ホウ素の溶出量は混合比で予測される溶出量程度であり、溶出抑制効果は認められなかった。一方、製鋼スラグを混合した場合には、実験した範囲では混合比によらず、ホウ素の溶出量は分析検出限界以下で、ホウ素の溶出は認められず、溶出抑制効果は顕著であった。
【００２４】
このように、ホウ素含有物質である粒状材料に、製鋼スラグを水とともに混合し、養生処理を行うことにより、ホウ素の溶出を効果的に抑制、防止できることを見出した。
【００２５】
そこで、本発明者らは、製鋼スラグでは、ホウ素の溶出を効果的に抑制、防止できるのに対し、高炉徐冷スラグでは溶出抑制効果が認められなかった理由について、さらに検討した。
【００２６】
製鋼スラグと高炉徐冷スラグとは、酸化鉄含有量の相違に加えて、他にも色々な差異があるが、なかでも、鉱物相の差異が挙げられる。製鋼スラグには、Lime相やDicalcium Silicate相、Dicalcium Ferrite相などの水との反応性の高い鉱物相が多く含まれる。これらのうち、Lime相は特に水との反応性が高く、製鋼スラグによるホウ素の溶出抑制について、何らかの役割を担っているものと、本発明者らは考えた。
【００２７】
しかし、lime相は、スラグ粒子の表面に露出すると空気中の水分とも容易に反応する不安定なものであり、また、他のCaOを含有する不安定な鉱物が共存すると、測定結果に影響を受ける恐れもある。このため、一般的には、lime相の定量分析は、信頼性が乏しいといわれている。
【００２８】
そこで、本発明者らは、製鋼スラグの組成から、Lime相の量をより正確に評価することができ、ホウ素の溶出抑制効果を推し量る指標について鋭意検討した。その結果、次（１）式
Ｌ’＝％CaO−1.87×％SiO２−1.10×％Al２O３−0.70×％Fe２O３−1.19×％P２O３＋1.00×％M.Fe  ・・（１）
（ここで、％CaO、％SiO２、％Al２O３、％Fe２O３、％P２O５：スラグ中の各化合物の含有量（質量％）、
％M.Fe：JIS A 5011-2：2003  付属書１に規定される金属鉄の分析方法によるスラグ中の金属鉄含有量の分析値（質量％））
で定義されるＬ’値を用いれば、製鋼スラグの組成から、含有するLime相の量をより正確に評価することができ、製鋼スラグのホウ素の溶出抑制効果を推し量る指標として、利用できることを見出した。
【００２９】
また、更なる検討の結果、上記した（１）式で計算されるＬ’値が、2.0以上となる製鋼スラグ、より望ましくはＬ’値が4.0以上となる製鋼スラグを使用することが、ホウ素の溶出抑制効果の向上という観点から、望ましいことを見出した。
【００３０】
また、上記したようなＬ’値が高い製鋼スラグは、エージングにより崩壊するなどして、同じ粉砕負荷であっても比表面積が増大する傾向があり、製鋼スラグを微粉砕することなく、安価にホウ素の溶出を抑制することが可能となるという知見も得た。
【００３１】
また、本発明者らは、土壌等の土木的安定性を保つため、使用する製鋼スラグの粒度を、40mmアンダー、あるいは、篩目開きが37.5、19.0、9.5、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mmの各篩に留まるものの質量百分率を総和して100で割った値で定義される粗粒率を3.5以上とすることが好ましいことも知見している。
【００３２】
本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
（１）溶出成分としてホウ素を含有するホウ素含有物質からホウ素の溶出を抑制するホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法であって、前記ホウ素含有物質に、製鋼スラグを水と共に混合して混合物とし、該混合物を、所定期間、風乾および／または養生する風乾・養生処理を行うことを特徴とするホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
（２）（１）において、前記ホウ素含有物質が、粒状材料であることを特徴とするホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
（３）（１）または（２）において、前記製鋼スラグの混合量を、前記ホウ素含有物質100質量部に対して100質量部以上とすることを特徴とするホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、混合する前記水を、前記ホウ素含有物質と前記製鋼スラグとの合計量100質量部に対して3質量部以上とすることを特徴とするホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
（５）（１）ないし（４）のいずれかにおいて、前記製鋼スラグが、次（１）式
Ｌ’＝％CaO−1.87×％SiO２−1.10×％Al２O３−0.70×％Fe２O３−1.19×％P２O３＋1.00×％M.Fe  ・・（１）
（ここで、％CaO、％SiO２、％Al２O３、％Fe２O３、％P２O５：スラグ中の各化合物の含有量（質量％）、
％M.Fe：JIS A 5011-2：2003  付属書１に規定される金属鉄の分析方法によるスラグ中の金属鉄含有量の分析値（質量％））
で定義されるＬ’値（質量％）が2.0以上であることを特徴とするホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
（６）（１）ないし（５）のいずれかにおいて、前記製鋼スラグが、粗粒率：3.5以上のスラグであることを特徴とするホウ素含有物質のホウ素溶出抑制方法。
（７）溶出成分としてホウ素を含有するホウ素含有物質と、ホウ素溶出抑制材とを水とともに混合し、風乾および／または養生して、ホウ素溶出を抑制してなるホウ素溶出改質処理材であって、前記ホウ素溶出抑制材を製鋼スラグとすることを特徴とするホウ素溶出改質処理材。
（８）（７）において、前記ホウ素含有物質が、粒状材料であることを特徴とするホウ素溶出改質処理材。
（９）（７）または（８）において、前記製鋼スラグを、前記ホウ素含有物質100質量部に対して100質量部以上とすることを特徴とするホウ素溶出改質処理材。
（１０）（７）ないし（９）のいずれかにおいて、混合する前記水を、前記ホウ素含有物質と前記製鋼スラグとの合計量100質量部に対して3質量部以上とすることを特徴とするホウ素溶出改質処理材。
（１１）（７）ないし（１０）のいずれかにおいて、前記製鋼スラグが、次（１）式
Ｌ’＝％CaO−1.87×％SiO２−1.10×％Al２O３−0.70×％Fe２O３−1.19×％P２O３＋1.00×％M.Fe  ・・（１）
（ここで、％CaO、％SiO２、％Al２O３、％Fe２O３、％P２O５：スラグ中の各化合物の含有量（質量％）、
％M.Fe：JIS A 5011-2：2003  付属書１に規定される金属鉄の分析方法によるスラグ中の金属鉄含有量の分析値（質量％））
で定義されるＬ’値（質量％）が2.0以上であることを特徴とするホウ素溶出改質処理材。
（１２）（７）ないし（１１）のいずれかにおいて、前記製鋼スラグが、粗粒率：3.5以上のスラグであることを特徴とするホウ素溶出改質処理材。
（１３）（７）ないし（１２）のいずれかに記載のホウ素溶出改質処理材を、原材料として使用してなる土木建築資材。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、溶出成分としてホウ素を含有するホウ素含有物質からのホウ素溶出を、簡便でかつ安価な方法で抑制でき、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、ホウ素を含有する粒状材料の有効利用が可能になり、利材化を促進できるという効果もある。また、製鉄所から副産物として発生する製鋼スラグの有効利用が可能となる、という効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】B溶出量に及ぼす鉄鋼スラグ混合量の影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明では、溶出成分としてホウ素を含有するホウ素含有物質に、製鉄所から副産物として発生する製鋼スラグを混合して、ホウ素含有物質からのホウ素溶出を抑制する。
【００３６】
なお、対象とする「ホウ素含有物質」については、予め、ホウ素の溶出量を測定しておくことが、処理効率を高めるという観点から好ましい。ホウ素の溶出量の測定は、環境庁告示46号に規定される溶出試験を用いて行うものとする。なお、ホウ素の溶出量の土壌環境基準は、1mg/L以下である。また、「ホウ素含有物質」は、粒状材料とすることが好ましい。ここでいう「粒状材料」とは、粒径が0.1mm以下の粉状物の含有比率が20質量％以下の材料であり、例えば、粒度：40mmアンダーに粒度調整された材料とすることが好ましい。
【００３７】
上記したような溶出元素としてホウ素を含むホウ素含有物質に、製鋼スラグを混合して混合物とする。本発明で使用する「製鋼スラグ」は、製鉄所における製鋼工程で、鋼の精錬時に副産物として産出されるスラグ、いわゆる製鋼スラグとする。なお、「製鋼スラグ」には、溶銑等を転炉等での精錬前に行う予備精錬時に発生する、予備精錬スラグをも含むものとする。
【００３８】
混合する製鋼スラグの配合量は、ホウ素含有物質100質量部に対して100質量部以上とすることが好ましい。なお、実操業においては、ホウ素含有物質のホウ素溶出量をあらかじめ、測定しておき、得られたホウ素溶出量に応じて製鋼スラグの配合量を、上記した範囲内で適宜調整することが好ましい。
【００３９】
本発明で使用する製鋼スラグは、予め、スラグ組成から、製鋼スラグのホウ素の溶出抑制効果を推し量る指標として、次（１）式
Ｌ’＝％CaO−1.87×％SiO２−1.10×％Al２O３−0.70×％Fe２O３−1.19×％P２O３＋1.00×％M.Fe  ・・（１）
（ここで、％CaO、％SiO２、％Al２O３、％Fe２O３、％P２O５：スラグ中の各化合物の含有量（質量％）、
％M.Fe：JIS A 5011-2：2003  付属書１に規定される金属鉄の分析方法によるスラグ中の金属鉄含有量の分析値（質量％））
で定義されるＬ’値（質量％）を算出しておくことが好ましい。ただし、通常は、製鋼スラグの発生プロセスの操業条件は一定の範囲にあって、スラグ組成の変動は限られた範囲であるため、製造ロット毎に毎回測定する必要はなく、一旦、Ｌ’値が適正な範囲であるか確認するか、あるいは、１ヶ月〜１年に１回程度の頻度で定期的に追確認する程度で十分である場合が多い。
【００４０】
Ｌ’値は、％CaO/％SiO２が2.0以上といった比較的高塩基性の製鋼スラグが含有するLime相の量を、スラグ組成から正確に評価することができる値として導入されたものである。
【００４１】
従来から、lime相の定量分析は、信頼性が乏しいといわれており、高温の溶融スラグから析出するLime相の量を、スラグ組成から概算する方法が提案されている（例えば、和田ら：製鉄研究  第301号（1980年）、第59頁〜第70頁参照）。転炉スラグなどの比較的高塩基度のスラグの場合には、次（２）式
Ｌ（質量％）＝％CaO−1.87×％SiO２−1.10×％Al２O３−0.70×％Fe２O３−1.19×％P２O５    ・・（２）
（ここで、％CaO、％SiO２、％Al２O３、％Fe２O３、％P２O５：スラグ中の各化合物の含有量（質量％））
で定義される指標Ｌによって、Lime相の量を推定できるとされている。
【００４２】
この式は、例えば、％CaO／％SiO２が2.0以上といった比較的高塩基度の溶融スラグが凝固して生成するCaO含有複合酸化物が、主に、2CaO・SiO２、2CaO・(Fe２O３,Al２O３)および3CaO・P２O５であることから、これらの複合酸化物を形成するのに化学量論的に必要なCaO量を、全CaO量から差し引いた残部が、最終的にCaOとして析出することから、導かれた式である。
【００４３】
なお、％Fe２O３は、化学的な方法などにより定量分析したT.Fe、M.Fe（金属鉄）およびFeOの各含有量の分析値から、次（３）式
％Fe２O３＝{％T.Fe−％M.Fe−％FeO×56/(56＋16)}×(56＋16×3/2)/56  ・・（３）
によって算出される。ここで、式中の定数56および16は、それぞれ鉄および酸素の原子量である。
【００４４】
しかし、製鋼スラグの場合には、スラグ中に含まれるM.FeおよびFe２O３の一部は、凝固後のスラグの冷却過程において、次（４）式
4FeO＝M.Fe＋FeO・Fe２O３    ・・（４）
の反応によりFeOから生じたものであり、また、このFe２O３は、2CaO・Fe２O３の形成には寄与しない。なお（４）式中の、M.Feは金属鉄であり、FeO・Fe２O３は、一般的にはマグネタイト（Fe３O４）と称されるが、これを構成するFeOも、化学分析では上記した％FeOに含まれる。したがって、これを構成するFe２O３も（３）式による算出値に含まれる。
【００４５】
このようなことから、（２）式と（３）式から算出されるＬ値では、Lime相の量を過少に評価することになる。そこで、製鋼スラグでは、M.Fe含有量の化学分析値の約半量が（４）式の反応に由来するM.Feであることから、（４）式の反応に由来するFe２O３の含有量％Fe２O３’を、次（５）式
％Fe２O３’＝％M.Fe×0.5×(56×2＋16×3)/56 ＝％M.Fe×(56＋16×3/2)/56・・(５)
によって見積もることができる。
【００４６】
このことから、（２）式の％Fe２O３から％Fe２O３’を減じた、次（１）式
Ｌ’＝％CaO−1.87×％SiO２−1.10×％Al２O３−0.70×％Fe２O３−1.19×％P２O３＋1.00×％M.Fe  ・・（１）
（ここで、％CaO、％SiO２、％Al２O３、％Fe２O３、％P２O５：スラグ中の各化合物の含有量（質量％）、
％M.Fe：JIS A 5011-2：2003  付属書１に規定される金属鉄の分析方法によるスラグ中の金属鉄含有量の分析値（質量％））
で定義されるＬ’値（質量％）は、スラグ中のLime相の量をより正確に評価していることになる。
【００４７】
本発明では、（１）式で定義されるＬ’値を指標として用いて、使用する製鋼スラグのホウ素の溶出抑制効果を推し図ることが望ましい。ホウ素の溶出抑制効果を十分に発揮するためには、使用する製鋼スラグは、2.0以上のＬ’値を保持する製鋼スラグとすることが望ましい。なお、より望ましくは4.0以上である。
【００４８】
なお、Ｌ’値を上記したような範囲に調整する手段としては、精錬時に使用するCaO源使用量の増加、SiO２源あるいはSi源の制限、溶銑予備処理による精錬前の溶銑P濃度の低下、送酸速度の減少や溶鉄の攪拌力の増大によるスラグ中Fe２O３濃度の低減、転炉での脱炭終了時の鋼中C濃度の上昇、などが例示できる。
【００４９】
このようなＬ’値を保持する製鋼スラグは、エージングにより崩壊するなどして、同じ粉砕負荷であっても比表面積が増大する傾向がある。これも、ホウ素の溶出抑制効果が向上する要因の一つとなっていると考えられる。また、このような製鋼スラグを用いることにより、スラグを微粉砕することなく、また、土壌等の土木的な安定性を維持しつつ、安価にホウ素の溶出を抑制することが可能となる。
【００５０】
また、使用する製鋼スラグは、土壌等の土木的な安定性を維持しつつ、有害物質の溶出抑制するという観点から、予め、粉砕機等を利用して、粉砕したのち、篩がけして、好ましくはホウ素含有物質と同程度の粒径、例えば、40mmアンダー、あるいは粗粒率：3.5以上に粒度調整しておくことが好ましい。なお、ここでいう「粗粒率」とは、篩目開きが37.5、19.0、9.5、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mmの各篩に留まるものの質量百分率を総和して100で割った値で定義される値を用いるものとする。
【００５１】
また、ホウ素含有物質と製鋼スラグとの混合は、常用の混合撹拌機がいずれも適用できる。
【００５２】
ホウ素含有物質と製鋼スラグとの混合は、水と共に行う。また、水の配合量は、ホウ素含有物質と製鋼スラグとの合計量100質量部に対して3質量部以上とすることが好ましい。水の配合量が3質量部未満では、所望の反応を惹起できず、ホウ素の溶出を所定値未満に抑制することが難しくなる。なお、より好ましくは5質量部以上である。
【００５３】
得られた混合物は、ついで、風乾・養生工程を施される。
【００５４】
風乾・養生工程では、混合物を、所定期間、風乾および／または養生する。
【００５５】
ここで、「養生」は、湿潤下で所定期間、山積みする処理をいう。なお、湿潤下で所定期間、袋詰めする処理としてもよく、散水やシートで覆うなどの方法で湿潤状態を維持できれば、露天での処理としてもよい。また、所定期間は、「養生」では１日間以上とすることが好ましい。しかし、３日を超えて処理しても、反応の進行が飽和する。このため、「養生」の所定期間は１〜３日間とすることが好ましい。なお、「養生」は、対象とするホウ素含有物質の溶出ホウ素量が比較的高い場合に適用することが好ましい。
【００５６】
また、「風乾」は、降水および天日に晒されない状態で大気中に放置して乾燥する処理をいう。スラグを高く積み上げずに、薄く広げて所定期間放置することにより、大気の湿度と平衡する含水量よりも過剰な含水量を低減することができる。「風乾」の所定期間は、スラグの量や厚さ、大気の流動状況などの条件によって好適な範囲が異なるが、通常は1日程度以上とすることが好ましい。
【００５７】
上記した処理を施された混合物は、改質され、ホウ素の溶出が環境基準以下にまで顕著に抑制された、ホウ素溶出抑制改質処理材となる。このようなホウ素溶出抑制改質処理材は、ホウ素の溶出はなく、環境を悪化させる懸念が全くないため、土木建築用資材の原料として利用することが可能となる。
【実施例】
【００５８】
（実施例１）
ホウ素含有物質として、ホウ素溶出量が0.6mg/Lの粒状材料を対象とした。40mmアンダーの粒度の粒状材料100質量部に対し、表１に示した組成の転炉スラグ１（製鋼スラグ）を表２に示す配合量（質量部）で混合し混合物（10kg）とした。
【００５９】
なお、転炉スラグ１（製鋼スラグ）は、粉砕し、篩で40mmアンダーに粒度調整した、粗粒率：4.2の粒度のものを使用した。なお、転炉スラグ１（製鋼スラグ）（スラグNo.Ａ）のスラグ組成データから（１）式を用いて計算したＬ’値は11.11であり、転炉スラグ１（スラグNo.Ａ）のホウ素溶出量は0.1mg/L未満であった。なお、一部では、転炉スラグ１（製鋼スラグ）に代えて、表１に示す組成の、粗粒率5.0の粒度の高炉徐冷スラグ（スラグNo.Ｂ）を混合し比較例とした。高炉徐冷スラグのＬ’値は、−39.71であり、高炉徐冷スラグのホウ素溶出量は0.2mg/Lであった。
【００６０】
なお、混合に際して、粒状材料と製鋼スラグまたは高炉徐冷スラグの合計量100質量部に対し、3質量部の水（イオン水）を配合した。
【００６１】
得られた混合物に、袋詰めにして湿潤状態で３日間放置する養生を行ったのち、さらに大気中のバット内で１日間放置して乾燥する風乾を行う「風乾・養生工程」を施した。なお、一部では、得られた混合物に、大気中のバット内で１日間放置して乾燥する風乾のみを行う「風乾・養生工程」を施した。
【００６２】
「風乾・養生工程」を施したのちの混合物について、環境庁告示46号に規定される溶出試験により、ホウ素の溶出量を測定した。得られた結果を表２に示す。
【００６３】
【表１】
2015178098.tif 000003
【００６４】
【表２】
2015178098.tif 000004
【００６５】
本発明例は、いずれも、ホウ素の溶出量は、分析限界である0.1mg/L未満であり、ホウ素の溶出は認められなかった。一方、本発明の範囲を外れる比較例は、ほとんどホウ素の溶出抑制効果は認められなかった。対象とする粒状材料（ホウ素含有材料）のホウ素溶出量が比較的少ない場合には、製鋼スラグと水を混合した後、袋詰めにして養生を行わずに、風乾のみでも、十分にホウ素の溶出量は環境基準以下となっている。
（実施例２）
ホウ素含有物質として、ホウ素溶出量が1.0mg/Lの粒状材料を対象とした。40mmアンダーの粒状材料100質量部に対し、表３に示した組成の、粗粒率4.6の粒度の転炉スラグ２（製鋼スラグ）（スラグNo.Ｃ）を表４に示す配合量（質量部）で混合し混合物（10kg）とした。なお、転炉スラグ２（製鋼スラグ）のスラグ組成データから（１）式を用いて計算したＬ’値は4.03であった。
【００６６】
なお、混合に際して、粒状材料と製鋼スラグまたは高炉徐冷スラグの合計量100質量部に対し、3質量部の水（イオン水）を配合した。
【００６７】
得られた混合物に、袋詰めにして湿潤状態で３日間放置する「養生」を行ったのち、さらに大気中のバット内で１日間放置して乾燥する風乾を行う「風乾・養生工程」を施した。
【００６８】
「風乾・養生工程」を施したのちの混合物について、実施例１と同様に、環境庁告示46号に規定される溶出試験により、ホウ素の溶出量を測定した。得られた結果を表４に示す。
【００６９】
【表３】
2015178098.tif 000005
【００７０】
【表４】
2015178098.tif 000006
【００７１】
本発明例は、いずれも、ホウ素の溶出量は、分析限界である0.1mg/L未満であり、ホウ素の溶出は認められなかった。
【図１】
2015178098.tif 000007