(57)【要約】【課題】水和反応が生じ難く、固結が抑制された風砕スラグ、およびそのような風砕スラグの製造方法、および風砕スラグの処理方法、ならびにそのような風砕スラグを用いたコンクリート用細骨材を提供すること。【解決手段】溶融状態のスラグＬにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグＳを製造する過程で、風砕スラグＳの表面に炭酸化物の皮膜を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に炭酸化物の皮膜が形成されていることを特徴とする風砕スラグ。
【請求項２】
溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグを製造する過程で、風砕スラグの表面に炭酸化物の皮膜を形成することを特徴とする風砕スラグの製造方法。
【請求項３】
溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグを製造するに際し、前記ガス流として、炭酸ガスもしくは炭酸ガスを含むガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を含有するものを用いることを特徴とする風砕スラグの製造方法。
【請求項４】
溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグを製造するに際し、ガス流を吹き付けることにより粒状化されたスラグを炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液に浸漬させることを特徴とする風砕スラグの製造方法。
【請求項５】
溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグを製造するに際し、前記ガス流により粒状化された後の風砕スラグをさらに冷却する工程を含み、その冷却工程の際に炭酸ガスもしくは炭酸ガスを含むガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を含有する冷却媒体を供給することを特徴とする風砕スラグの製造方法。
【請求項６】
前記炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液は、炭酸水、炭酸塩水溶液、炭酸水素塩水溶液、炭酸アンモニウム水溶液、および炭酸水素アンモニウムの１種以上であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の風砕スラグの製造方法。
【請求項７】
前記溶融状態のスラグは、製鉄スラグまたはごみ溶融スラグであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の風砕スラグの製造方法。
【請求項８】
風砕スラグに炭酸化処理を施すことを特徴とする風砕スラグの処理方法。
【請求項９】
前記炭酸化処理は、風砕スラグの製造過程で行うことを特徴とする請求項８に記載の風砕スラグの処理方法。
【請求項１０】
前記炭酸化処理は、風砕スラグを形成する際に溶融スラグに吹き付けるガス流に炭酸ガスもしくは炭酸ガスを含むガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を含有させて行うことを特徴とする請求項９に記載の風砕スラグの処理方法。
【請求項１１】
前記炭酸化処理は、溶融スラグにガス流を吹き付けて粒状化させた後、粒状化したスラグを炭酸イオンを含む水溶液に浸漬することにより行うことを特徴とする請求項９に記載の風砕スラグの処理方法。
【請求項１２】
前記炭酸化処理は、溶融スラグにガス流を吹き付けて粒状化したスラグに冷却媒体を供給してさらに冷却する際に、冷却媒体として炭酸ガスもしくは炭酸ガスを含むガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を含有したものを用いることにより行うことを特徴とする請求項９に記載の風砕スラグの処理方法。
【請求項１３】
前記溶融スラグは、製鉄スラグまたはごみ溶融スラグであることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の風砕スラグの処理方法。
【請求項１４】
前記炭酸化処理は、風砕スラグを製造した後に行うことを特徴とする請求項８に記載の風砕スラグの処理方法。
【請求項１５】
前記炭酸化処理は、製造後の風砕スラグに炭酸ガスもしくは炭酸ガスを含むガスまたは炭酸ガスと水蒸気を吹き付けるか、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を散布することにより行うことを特徴とする請求項１４に記載の風砕スラグの処理方法。
【請求項１６】
前記炭酸化処理は、製造後の風砕スラグを炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液に浸漬させることにより行われることを特徴とする請求項１４に記載の風砕スラグの処理方法。
【請求項１７】
前記炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液は、炭酸水、炭酸塩水溶液、炭酸水素塩水溶液、炭酸アンモニウム水溶液、および炭酸水素アンモニウムの１種以上であることを特徴とする請求項１０、１１、１２、１５、１６のいずれか１項に記載の風砕スラグの処理方法。
【請求項１８】
表面に炭酸化物の皮膜が形成された風砕スラグにより構成されたことを特徴とするコンクリート用細骨材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融状態のスラグを主に空気により冷却して所定粒度に形成される風砕スラグおよびその製造方法および風砕スラグの処理方法およびそれを用いたコンクリート細骨材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉スラグは、高炉内で鉄鉱石を還元溶解して銑鉄を製造する際に、銑鉄１トン当たり３００ｋｇも副生されるため、その資源化は製鉄業界にとって大きな課題となっている。
【０００３】
このような高炉スラグは、溶融状態のスラグに高圧水を供給することにより粉砕するとともに冷却凝固して形成される水砕スラグと、溶融状態のスラグを大気中で冷却して塊状に形成される徐冷スラグと、溶融状態のスラグに高圧空気を供給して急冷することにより粒状に形成される風砕スラグとに分類される。
【０００４】
これらの中で、風砕スラグは、水砕スラグよりも形状性が良く、球状に近い形状を有しているため、多方面の用途に適用可能な材料として注目されている。特に、その良好な形状性を活かして、コンクリート細骨材として適用することにより、コンクリートの流動性を高める技術が提案されている（特許文献１，２等）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５５−６７５５４号公報
【特許文献２】
特開昭５５−１０９２６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、風砕スラグは、水の存在下でゆるやかに水和反応が進行し、固結する特性を有するため、貯蔵時や運搬時に経時的に固結して、土木・建築材料やコンクリート細骨材等として用いる場合に支障をきたす場合がある。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、水和反応が生じ難く、固結が抑制された風砕スラグ、およびそのような風砕スラグの製造方法、および風砕スラグの処理方法、ならびにそのような風砕スラグを用いたコンクリート用細骨材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、表面に炭酸化物の皮膜が形成されていることを特徴とする風砕スラグを提供する。このような表面の炭酸化物の皮膜により、カルシウム等の溶出反応を抑制し、水和反応を生じ難くして固結を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明は、このような風砕スラグを製造する方法として、溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグを製造する過程で、風砕スラグの表面に炭酸化物の皮膜を形成することを特徴とする風砕スラグの製造方法を提供する。
【００１０】
具体的な方法として、第１に、溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグを製造するに際し、前記ガス流として、炭酸ガスもしくは炭酸ガスを含むガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を含有するものを用いることを特徴とする風砕スラグの製造方法を提供する。
【００１１】
第２に、溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグを製造するに際し、ガス流を吹き付けることにより粒状化されたスラグを炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液に浸漬させることを特徴とする風砕スラグの製造方法を提供する。
【００１２】
第３に、溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグを製造するに際し、前記ガス流により粒状化された後の風砕スラグをさらに冷却する工程を含み、その冷却工程の際に炭酸ガスもしくは炭酸ガスを含むガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を含有する冷却媒体を供給することを特徴とする風砕スラグの製造方法を提供する。
【００１３】
本発明はまた、風砕スラグに炭酸化処理を施すことを特徴とする風砕スラグの処理方法を提供する。このように風砕スラグの表面に炭酸化物の皮膜を形成することにより、この皮膜がカルシウム等の溶出反応を抑制し、水和反応を生じ難くして固結を抑制することができる。
【００１４】
前記炭酸化処理は、風砕スラグの製造過程で行ってもよいし、風砕スラグの製造後に行ってもよい。
【００１５】
風砕スラグの製造過程で前記炭酸化処理を行う場合には、風砕スラグを形成する際に溶融スラグに吹き付けるガス流に炭酸ガスもしくは炭酸ガスを含むガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を含有させて行ってもよいし、溶融スラグにガス流を吹き付けて粒状化させた後、粒状化したスラグを炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液に浸漬することにより行ってもよいし、溶融スラグにガス流を吹き付けて粒状化したスラグに冷却媒体を供給してさらに冷却する際に、冷却媒体として炭酸ガスもしくは炭酸ガスを含むガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を含有したものを用いることにより行ってもよい。
【００１６】
また、風砕スラグの製造後に炭酸化処理を行う場合には、製造後の風砕スラグに炭酸ガスもしくは炭酸ガスを含むガスまたは炭酸ガスと水蒸気を吹き付けるか、または炭酸イオンを含む水溶液を散布することにより行ってもよいし、製造後の風砕スラグを炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液に浸漬させることにより行ってもよい。
【００１７】
さらに、本発明では、表面に炭酸化物の皮膜が形成された風砕スラグにより構成されたことを特徴とするコンクリート用細骨材を提供する。これにより、カルシウム等の溶出反応を抑制し、水和反応を生じ難くして固結を抑制することができる。
【００１８】
本発明において、前記炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液としては、炭酸水、炭酸塩水溶液、炭酸水素塩水溶液、炭酸アンモニウム水溶液、および炭酸水素アンモニウムの１種以上を用いることができる。また、風砕スラグの製造に用いる溶融スラグとしては、製鉄スラグまたはごみ溶融スラグを用いることができる。製鉄スラグとしては製銑段階で高炉から排出される高炉スラグや、製鋼段階で転炉、電気炉、混銑車等で発生したスラグや、脱珪スラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグ等の溶銑予備処理スラグを含む製鋼スラグを挙げることができる。これらの中では供給量が多く組成的に安定した高炉スラグが好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。
風砕スラグは、通常、溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて製造されるため、製造直後は比較的水分量が少ないが、冷却過程で水分を供給したり、製造後に吸湿や露天での貯蔵時の降雨等により、水和反応が生じて固結が発生する場合がある。
【００２０】
かかる水和反応による固結現象は、気温の高い夏季に特に顕著であり、以下のような機構で進行すると考えられる。まず、水和反応は、ガラス質からのカルシウムの溶出とｐＨ上昇から始まり、このアルカリ刺激によりシリコンやアルミニウム等の成分が溶出する。溶出した成分によって、風砕スラグ粒子近傍の液相中のカルシウム、シリコン、アルミニウム等の成分濃度が、各種水和生成物の析出条件まで上昇すると水和物の生成が始まり、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ）や、珪酸カルシウム水和物（Ｃ−Ｓ−Ｈ）等の水和物を生成し、次第に層厚を増し、粒子同士の固結へ至る。また、この水和物生成反応は、液相においてのみならず、風砕スラグの表面近傍の粒子内部でも生じる。
【００２１】
そこで、本発明では表面に炭酸化物の皮膜が形成された風砕スラグを用いる。このような風砕スラグは、溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグを製造する過程で、風砕スラグの表面に炭酸化物の皮膜を形成することにより製造することができる。このような炭酸化皮膜としては、典型的には、風砕スラグに含まれているＣａＯと炭酸（Ｈ２ＣＯ３）等とを反応させて形成される難溶性の炭酸カルシウム皮膜を挙げることができる。この皮膜により水和を生じ難くして固結を抑制することができる。
【００２２】
このような炭酸カルシウム皮膜が形成された風砕スラグを製造する場合には、溶融状態のスラグにガス流を吹き付けて粒状化するとともに冷却固化させて風砕スラグを製造するに際し、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の処理を挙げることができる。
ｉ）吹き付けるガス流として、炭酸ガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンを含む水溶液を含有するものを用いる。
ｉｉ）ガス流を吹き付けることにより粒状化されたスラグを炭酸イオンを含む水溶液に浸漬させる。
ｉｉｉ）ガス流により粒状化された後の風砕スラグをさらに冷却する工程を含み、その冷却工程の際に炭酸ガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンを含む水溶液を含有する冷却媒体を供給する。
【００２３】
以下、具体例について説明する。
図１は、炭酸化物の皮膜を有する風砕スラグを製造するための装置の一例を示す断面図である。この風砕スラグの製造設備は、スラグ樋１を経由した溶融状態のスラグ（以下、溶融スラグという）Ｌを流出させるタンディッシュ２と、タンディッシュ２から流出した溶融スラグにガス流を吹き付けるノズル３と、圧力ガスが吹き付けられることにより風砕されて粒状化したスラグ（風砕スラグ）Ｓを冷却する容器４とを備えている。容器４の下部には風砕スラグＳを受けて容器４の側方に搬送するメッシュ状のベルトコンベア５が設けられている。ベルトコンベア５のベルトの下方には送風口７が設けられており、この送風口７からガス流を噴出させることにより、ベルトコンベア５上の風砕スラグＳが冷却され、風砕スラグＳの熱により加熱された高温空気は排気口８から排出され、熱源として利用される。ベルトコンベア５の下方には、風砕スラグＳを容器４の開口部１０から外部に搬送するベルトコンベア９が設けられている。
【００２４】
このように構成される風砕スラグの製造設備においては、スラグ樋１からタンディッシュ２を経由して溶融スラグＬを流出させ、流出した溶融スラグＬにノズル３から噴出されたガス流を吹き付け、容器４内に飛散させることにより、粒状化した風砕スラグＳとする。風砕スラグＳは落下してメッシュ状のベルトコンベア５上に落下し、送風口７から供給される空気により冷却される。そして、ベルトコンベア５上の風砕スラグは、ベルトコンベア９に移載され、開口部１０から外部へ搬送される。
【００２５】
このような処理工程において、ノズル３から噴出されるガス流として、炭酸ガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンを含む水溶液を含有するものを用いることにより、これらがスラグ中のＣａＯと反応して粒状化したスラグの表面に炭酸カルシウム皮膜が形成され、炭酸カルシウム皮膜を有する風砕スラグを得ることができる。ただし、ガス状のものよりも水分を含むものが望ましい。これは、炭酸カルシウムがカルシウムイオンとして、炭酸ガスが炭酸イオンとして溶液中に溶け込むことにより炭酸化反応が進行しやすいからである。
【００２６】
また、送風口７から噴出されるガス流として、同様に炭酸ガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンを含む水溶液を含有するものを用いることによっても、同様の反応により炭酸カルシウム皮膜を有する風砕スラグを形成することができる。
【００２７】
以上のように風砕スラグの製造過程で供給するガス流に炭酸ガスもしくは工場排ガス等の炭酸ガスを含むガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を添加するのみであるから、装置的負担をかけずに、極めて簡便な方法で炭酸化物皮膜を有する風砕スラグを得ることができる。この場合に、ノズル３からのガス流のみおよび送風口７からのガス流のみに炭酸ガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を添加してもよいし、これらの両方に添加してもよい。炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液としては、炭酸水、炭酸塩水溶液、炭酸水素塩水溶液炭酸アンモニウム水溶液、炭酸水素アンモニウム水溶液を用いることができる。
【００２８】
炭酸水は、炭酸ガス供給機構から供給された炭酸ガスまたは炭酸ガスを含有するガスを水中でバブリングする方法等により比較的容易に製造することができる。また、このように水中に炭酸ガスまたは炭酸ガスを含有するガスを吹き込む代わりに、容器内に炭酸ガスまたは工場排ガス等の炭酸ガスを含有するガスを供給し、その容器内に水を噴霧するようにしても炭酸水を製造することができるし、水と炭酸ガスとを別個に供給して炭酸水とすることもできる。
【００２９】
また、炭酸塩および炭酸水素塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられる。
【００３０】
次に、他の例について説明する。
図２は、炭酸化物の皮膜を有する風砕スラグを製造するための装置の他の例を示す断面図である。この例では、タンディッシュ２から流出した溶融スラグにガス流を吹き付けて粒状化する点は上記例と同様であるが、容器４の底部に、炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含有する水溶液１２を貯留した貯槽１１を配置し、風砕スラグＳが貯槽１１内の炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含有する水溶液１２に浸漬されるとともに、その中に設けられたベルトコンベア１３により容器４の開口部１０′から外部に搬出される点が上記例と異なっている。
【００３１】
このような構成によれば、粒状化したスラグが炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含有する水溶液１２に浸漬されることにより、スラグが冷却されるとともに表面に炭酸カルシウムの皮膜が形成された風砕スラグＳが得られる。この際の炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含有する水溶液１２も上記例と同様のものである。
【００３２】
このように粒状化したスラグを炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含有する水溶液に浸漬する代わりに、例えば容器４の上部から、容器４内で粒状化して飛散しているスラグに炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含有する水溶液を散布するようにしてもよい。
【００３３】
次に、さらに他の例について説明する。
図３は、炭酸化物の皮膜を有する風砕スラグを製造するための装置のさらに他の例を示す断面図である。この風砕スラグの製造設備は、容器４０から注入された溶融スラグＬを一旦貯留し、その流出口２１ａから溶融スラグを流下させるタンディッシュ２１と、タンディッシュ２１から流下した溶融スラグにガス流を吹き付けるノズル２２と、ガス流が吹き付けられることにより風砕されて粒状化したスラグを冷却するとともに固気分離のためのコーン形状を有する冷却器２３とを備えている。
【００３４】
冷却器２３は、コーン型を有する本体部２３ａと、本体部２３ａの上部に設けられた風砕スラグＳを導入する導入部２３ｂと、本体部２３ａの底部に設けられた筒状をなす排出部２３ｃとを有している。冷却器３の導入部２３ｂには、水を噴霧する噴霧ノズル２４が複数設置されている。また、本体部２３ａの側壁には水およびガスの混合体を噴霧する水／ガス噴霧ノズル２５が複数設置されている。そして、導入部２３ｂから圧力ガスのガス流とともに本体部２３ａに達した風砕スラグＳはその中で旋回しながら落下可能となっている。
【００３５】
冷却器２３内には、その中で生じた高温水蒸気またはその他の高温ガスを排出するための排気管２６が冷却器２３内の下部中央から垂直上方にその外側まで延出するように挿入されている。なお、排気管２６の途中にはバグフィルタ（図示せず）が設けられており、微粒の風砕スラグをトラップ可能となっている。なお、バグフィルタでトラップされた微粒の風砕スラグは、冷却器２３から排出される風砕スラグに戻してもよいし、別に利用してもよい。
【００３６】
冷却器２３の下方には冷却器２３と離隔した位置に、風砕スラグＳを回収するとともに回収した風砕スラグＳを二次冷却する回収容器２７が設けられている。回収容器２７の風砕スラグ入口部には、開閉扉２８が設けられており、また回収容器２７の側面下部には風砕スラグ排出用の開閉ゲート２９が設けられている。また、回収容器２７の上面には、回収容器２７内で発生した高温水蒸気およびその他の高温ガスを排出する排気管３０が接続されている。この回収容器２７の底部の全面には多数の孔が設けられており、これらの孔には回収容器２７内の風砕スラグＳを冷却するためのガスを吐出するガス吐出配管３１が接続されている。また、回収容器２７の上部には、冷却媒体を噴霧するノズル３７が設けられている。さらに、回収容器２７には開閉ゲート２９から風砕スラグＳを掻き出すための掻き出し棒３３が備え付けられている。冷却器２３から排出された風砕スラグＳはベルトコンベア３４により回収容器２７の上方に搬送され、装入口３６から回収容器２７の中に装入される。なお、符号３５は保温カバーである。
【００３７】
上記排気管２６および３０は熱回収設備３２に接続されており、冷却器２３および回収容器２７から排出された高温水蒸気およびその他の高温ガスが熱源として回収され、熱が取り出されるようになっている。
【００３８】
このように構成される風砕スラグの製造設備においては、まず、容器４０からタンディッシュ２１に溶融スラグＬを注入し、タンディッシュ２１に貯留された溶融スラグＬをその流出口２１ａから流下させ、流下した溶融スラグＬにノズル２２からガス流を吹き付け、粒状化した風砕スラグＳとするとともに、冷却器２３に導入する。冷却器２３の導入部２３ｂにおいては、風砕スラグＳに噴霧ノズル２４から水を噴霧する。これにより風砕スラグは１０００〜１２００℃程度に冷却される。冷却器２３の導入部２３ｂから本体２３ａに入った風砕スラグは、水／ガス噴霧ノズル５から噴霧された水およびガスの混合体が供給されながら、ノズル２からのガス流や水／ガス噴霧ノズル２５からの噴出流等によりコーン型の本体２３ａの内壁に沿ってサイクロン状に旋回しつつ落下し、排出部２３ｃから排出され、ベルトコンベア３４により回収容器２７に搬送される。この場合に風砕スラグは、水／ガス噴霧ノズル２５から噴霧された水およびガスの混合体により冷却されるとともにサイクロン状に旋回するため、冷却器２３の内壁に内で風砕スラグが融着することが回避される。一方、冷却器２３内で発生した高温水蒸気およびその他の高温ガス（高温空気等）は排気管２６を通って熱回収設備３２に導かれ、有効利用が図られる。回収容器２７に所定量の風砕スラグＳが貯留された段階で、開閉扉２８を閉め、回収容器２７内で発生した高温水蒸気およびその他の高温ガス（高温空気等）を配管３０から熱回収設備３２へ導く。そして、回収容器２７内の風砕スラグＳをガス吐出配管３１から吐出したガスにより輸送可能な温度まで冷却した後、掻き出し棒３３により開閉ゲート２９を開にした状態で回収容器２７から排出し、適宜の手段で輸送する。
【００３９】
このような処理工程において、ノズル２２から噴出されるガス流として、炭酸ガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンを含む水溶液を含有するものを用いることにより、これらがスラグ中のＣａＯと反応して粒状化したスラグの表面に炭酸カルシウム皮膜が形成され、炭酸カルシウム皮膜を有する風砕スラグを得ることができる。
【００４０】
また、噴霧ノズル２４および／または水／ガス噴霧ノズル２５から噴出される冷媒として、同様に炭酸ガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンを含む水溶液を含有するものを用いることによっても、同様の反応により炭酸カルシウム皮膜を有する風砕スラグを形成することができる。
【００４１】
さらに回収容器２７において、噴霧ノズル３７から噴出される冷媒として同様に炭酸ガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンを含む水溶液を含有するものを用いることによっても、同様の反応により炭酸カルシウム皮膜を有する風砕スラグを形成することができる。この回収容器２７においては、噴霧ノズル３７から水を供給し、ガス吐出配管３１から炭酸ガスを供給することによって炭酸水を形成するようにしても同様の効果を得ることができる。また、回収容器２７に炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を貯留した槽を設け、そこに風砕スラグＳを浸漬させても同様に炭酸カルシウム皮膜を形成することができる。
【００４２】
この例では、冷却器２３で粒状化後のスラグを旋回させ、かつ水および気体を噴霧して風砕スラグを冷却するので、冷却中に風砕スラグの融着が生じず、そのため溶融スラグを高速で吹き飛ばすことができ、したがって、コンパクトであるにもかかわらず細粒の風砕スラグを得ることができる。また、冷却器２３および回収容器２７の２カ所で直接に熱源を回収するので熱回収効率が高い。
【００４３】
以上は、風砕スラグの製造過程で炭酸皮膜を形成した例であるが、炭酸皮膜を有しない風砕スラグを製造した後、搬送途中の風砕スラグ、または山状に積み付けられた風砕スラグや、貯槽に貯蔵された風砕スラグに対して、炭酸ガス、または炭酸ガスと水蒸気、または炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を接触させることによって炭酸カルシウムの皮膜を形成することができる。
【００４４】
より確実に炭酸カルシウム皮膜を形成する観点からは、風砕スラグに炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を散布する、または風砕スラグを炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液に浸漬させることが好ましい。これらの中では、少ない水溶液量で炭酸カルシウム皮膜を形成する観点から、炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンを含む水溶液を散布することが好ましい。散布する際には、ベルトコンベアから落下している状態、篩い分けしている状態等、分散している風砕スラグに散布することが好ましい。これにより風砕スラグ全体にまんべんなく水溶液が行き渡り、確実に炭酸カルシウム皮膜を形成することができる。
【００４５】
このようにして形成された炭酸カルシウム皮膜を有する風砕スラグは、水和反応が生じ難く、固結が抑制され、種々の用途に適用可能である。特にコンクリート用細骨材として適用した場合に、形状性が良好なことから、同一セメント比では流動性が良好なコンクリートを得ることができるし、流動性を同程度にした場合にはセメント量を減じることができ、安価なコンクリートを製造可能となる。
【００４６】
なお、風砕スラグＳの原料となる溶融スラグＬとしては、高炉スラグが好適であるが、これに限るものではなく、転炉等から発生する製鋼スラグ等、他の製鉄スラグであってもよいし、製鉄スラグに限らず、ごみ溶融スラグ等、他のスラグであってもよい。
【００４７】
【実施例】
（実施例１）
図１に示す装置を用い、タンディッシュ２から溶融スラグ（高炉スラグ）を０．４ｔ／ｍｉｎで落下させ、ノズル３から空気にＣＯ２を１０％を含有させたガスを２４０Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で溶融スラグに吹き付けて高炉風砕スラグを製造した。
【００４８】
（実施例２）
実施例１と同様に図１に示す装置を用い、タンディッシュ２からの溶融スラグ（高炉スラグ）を０．４ｔ／ｍｉｎで落下させ、ノズル３から飽和炭酸水１００ｋｇ／ｍｉｎと空気２４０Ｎｍ３／ｍｉｎを混合霧化させて溶融スラグに吹き付けて高炉風砕スラグを製造した。
【００４９】
（実施例３）
図２に示す装置を用い、タンディッシュ２から溶融スラグ（高炉スラグ）を０．４ｔ／ｍｉｎで落下させ、ノズル３から空気を２４０Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で溶融スラグに吹き付けて粒状化させた後、粒状化したスラグを貯槽１１に貯留した炭酸水に落下させ浸漬させて高炉風砕スラグを製造した。
【００５０】
（実施例４）
図１に示す装置を用い、タンディッシュ２から溶融スラグ（高炉スラグ）を０．４ｔ／ｍｉｎで落下させ、ノズル３から空気を２４０Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で溶融スラグに吹き付けて風砕スラグを製造した後、風砕スラグを山状に積み付け、そこに飽和炭酸水を風砕スラグの質量に対して１０質量％散布した。
【００５１】
（比較例１）
図１に示す装置を用い、タンディッシュ２から溶融スラグ（高炉スラグ）を０．４ｔ／ｍｉｎで落下させ、ノズル３から空気を２４０Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で溶融スラグに吹き付けて風砕スラグを製造した。
【００５２】
（比較例２）
高炉スラグに水を吹き付けて製造された高炉水砕スラグを準備した。
【００５３】
以上のように処理した実施例１〜４および比較例１、２のスラグについて、粒子形状および耐固結性を評価した。
【００５４】
耐固結性については、室内規模評価として、内径１００ｍｍ、高さ１２７ｍｍ（内容積１リットル）の容器に充填し、容器ごと８０℃の恒温水槽中に浸漬し、所定期間養生後の固結状態を観察し、実施規模評価として、深さ１．５ｍ、幅４ｍ、１区画の長さ１０ｍの溝に、各処理スラグを約１００ｔ装入し、水を張り固結状態を観察した。
【００５５】
その結果、粒子形状については、風砕スラグである実施例１〜４および比較例１はほぼ球状を呈しており、良好な形状性を有しているのに対し、水砕スラグである比較例２は角張っており、形状性に劣っていた。
【００５６】
一方、耐固結性については、比較例１の未処理の風砕スラグおよび未処理の水砕スラグでは８０℃の室内規模評価で１ヶ月以内に、常温の実施規模評価でも３ヶ月以内に固結が始まるが、炭酸化処理を実施した実施例１〜４では、室内規模評価で６ヶ月間、実施規模評価でも２年間、固結が生じず、優れた固結防止効果を得ることができた。
【００５７】
次に、上記実施例２の風砕スラグをＪＩＳ  Ａ  ５０１１「５ｍｍ高炉スラグ細骨材」に適合するように粒度調整し、細骨材として用いてモルタルを調合した（モルタルＡ）。比較のために細骨材として天然砂を用いて上記モルタルと同じ水セメント比（５０％）および同じ単位セメント量としモルタルを調合した（モルタルＢ）。その結果、表１に示すように、実施例２の細骨材を加えたモルタルＡは天然砂細骨材を用いたモルタルＢよりもフロー値が大きく流動性が高かった。また、水、セメント、実施例２の細骨材の組成を変化させたところ、天然砂を細骨材として用いたモルタルと同一のフロー値を得るために、セメント量が少なくてよいことが判明した（モルタルＣ）。
【００５８】
これらのモルタルに粗骨材を加えてコンクリートとし、スランプ値を測定した。その結果、表２に示すように、実施例２の細骨材を加えたもの（コンクリートＡ）は天然砂細骨材を用いたもの（コンクリートＢ）よりもスランプ値が大きかった。
【００５９】
【表１】
2004238234.tif 000003
【００６０】
【表２】
2004238234.tif 000004
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面に炭酸化物皮膜が形成された風砕スラグを得ることにより、水和を生じ難くして固結を抑制することができる。本発明の風砕スラグの好適な用途の一つとしてコンクリート用細骨材が挙げられる。本発明の風砕スラグをモルタルやコンクリート用細骨材として用いる場合には、モルタルやコンクリートの流動性を高くすることができ、かつ保存時の固結抵抗性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】炭酸化物の皮膜を有する風砕スラグを製造するための装置の一例を示す断面図。
【図２】炭酸化物の皮膜を有する風砕スラグを製造するための装置の他の例を示す断面図。
【図３】炭酸化物の皮膜を有する風砕スラグを製造するための装置のさらに他の例を示す断面図。
【符号の説明】
２；タンディッシュ
３；ノズル
４；容器
５，９；ベルトコンベア
２１；タンディッシュ
２２；ノズル
２３；冷却器
２４；噴霧ノズル
２５；水／ガス噴霧ノズル
２６，３０；排気管
２７；回収容器
３２；熱回収設備
Ｌ；溶融スラグ
Ｓ；風砕スラグ
【図１】
2004238234.tif 000005
【図２】
2004238234.tif 000006
【図３】
2004238234.tif 000007