(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体ステンレス鋼スラグと、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ドロマイトの１種以上、又は／およびアルカリ土類金属化合物を含有する物質を混合して土中に埋設し、六価クロム溶出を抑制することを特徴とするステンレス鋼スラグの土中埋設方法。
【請求項２】
アルカリ土類金属化合物を含有する物質として、コンクリート廃材を用いることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼スラグの土中埋設方法。
【請求項３】
固体ステンレス鋼スラグと、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ドロマイトの１種以上、又は／およびアルカリ土類金属化合物を含有する物質とを混合し、六価クロム溶出を抑制することを特徴とする土中埋設用材料。
【請求項４】
アルカリ土類金属化合物を含有する物質として、コンクリート廃材を用いることを特徴とする請求項３に記載の土中埋設用材料。
【請求項５】
土中埋設材料１質量を、１０倍の質量の水に溶解したときのｐＨが１１．５から１２．５であることを特徴とする請求項３又は４に記載の土中埋設用材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼の溶解・精錬の際に発生するステンレス鋼スラグを土中に埋設した際の六価クロムの溶出を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼の溶解・精錬の際に発生するステンレス鋼スラグには数％のクロム酸化物を含有し、操業条件によっては六価クロムが発生する場合がある。
【０００３】
このような六価クロムを含有する鉄鋼スラグを、路盤材、土木埋立て材等に利用する場合には、該スラグから雨水、地下水に徐々に溶け出し、周辺の土壌を汚染させないことが絶対条件である。そのため、該鉄鋼スラグからの六価クロムの溶出を制御する技術が必要である。
【０００４】
例えば、特許文献１は、ステンレス鋼の精錬時に発生した、酸化クロムを含有する塩基度１．３〜４．０の溶融スラグ中に、スラグ中硫黄濃度が０．２０質量％以上となるように０価またはマイナス価数を有する硫黄含有物質を添加する方法を提案している。また、特許文献２は、カルシウムアルミネートやカルシウムシリケートやカルシウムアルミニウムシリケートを含む粉末と、例えば石膏粉末、硫酸マグネシウム粉末、および硫酸ナトリウムの１種または２種以上からなる硫酸根を含む粉末の混合物を固定剤として用いて、カルシウムアルミネートやカルシウムシリケートやカルシウムアルミニウムシリケートを含む平均粒径が２ｍｍ以下の粉末５０〜１５０質量部と、硫酸根を含む粉末２０〜８０質量部と、クロムを含む産業廃棄物１００質量部と徐冷高炉スラグ、高炉水砕スラグ、コンクリート屑または石炭灰など増容材９００質量部以下とを混合して、クロムを含む産業廃棄物を安定化処理し、土中埋設用材料を製造する方法を提案している。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１９０４７号公報
【特許文献２】特開２００２−５９１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらの各技術にはそれぞれ下記のような問題がある。すなわち、特許文献１に記載された技術は、精錬時に製鋼スラグに硫黄含有物質を添加することによって、排滓、冷却後のステンレス鋼スラグ中から六価クロムの溶出が起こらないように、改質する方法を提案している。しかし、精錬時に硫黄含有物質を添加スラグにて改質する方法は、精錬中に硫黄含有物質を添加すると脱硫ができず溶鋼中の硫黄濃度を下げることができない。精錬後に硫黄含有物質を添加すると、条件によっては脱硫した硫黄が上昇する場合があり、またスラグに添加した硫黄含有物質が均質に混合できない場合は六価クロムを制御する本来の改質ができなくなり問題がある。また、特許文献２記載の技術においても、クロムを含む製鋼スラグ１００質量部に対して、希釈を目的とした増容材を９００質量部以下と大量に混合した上に、更にカルシウムアルミネートなどを含む固定剤を０〜１５０質量部、硫酸根を含む粉末２０〜８０質量部と混合することで六価クロムが抑制できるものである。この技術は、六価クロムを含まない増容材、およびスラグなどの六価クロム固定剤が同一製造敷地内で調達、あるいは容易に且つ安価に調達できない場合は、処理が必要な六価クロムを含むスラグの量に対して必要とする増容材、六価クロム固定剤が多量に必要となり効率が悪く経済的でない。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み、ステンレス鋼スラグからの六価クロムの溶出量を完全に防止する効率的、且つ安価な方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００９】
その要旨構成は次の通りである。
（１）固体ステンレス鋼スラグと、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ドロマイトの１種以上、又は／およびアルカリ土類金属化合物を含有する物質を混合して土中に埋設し、六価クロム溶出を抑制することを特徴とするステンレス鋼スラグの土中埋設方法。
（２）アルカリ土類金属化合物を含有する物質として、コンクリート廃材を用いることを特徴とする上記（１）に記載のステンレス鋼スラグの土中埋設方法。
（３）固体ステンレス鋼スラグと、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ドロマイトの１種以上、又は／およびアルカリ土類金属化合物を含有する物質とを混合し、六価クロム溶出を抑制することを特徴とする土中埋設用材料。
（４）アルカリ土類金属化合物を含有する物質として、コンクリート廃材を用いることを特徴とする上記（３）に記載の土中埋設用材料。
（５）土中埋設材料１質量を、１０倍の質量の水に溶解したときのｐＨが１１．５から１２．５であることを特徴とする上記（３）又は（４）に記載の土中埋設用材料。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、ステンレス鋼スラグから六価クロムの溶出量を環境汚染の恐れの無いレベルまで抑制し路盤材、埋立て材、海洋土木などの土中埋設物に有効利用することができる。且つアルカリ土類金属化合物を含有する物質として、産業副生物である安価な物質をも利用するようにした利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１２】
本発明の対象とするステンレス鋼スラグは、ステンレス鋼の溶解・精錬の際に発生するステンレス鋼スラグであって、例えば電気炉スラグ、精錬スラグ、転炉スラグ、二次精錬スラグ等である。これらのスラグは六価クロムを含む場合があり、発生したスラグのまま、路盤材あるいは埋立て材として使用した場合、雨水等の水と接触して、六価クロムが水に徐々に溶解し、土壌を汚染することがある。
【００１３】
ここに本発明にかかる六価クロムの抑制方法について説明する。発明者らは六価クロムの溶出を抑制する物質を見出すために、六価クロムが溶出する鉄鋼スラグに種々の物質を混合して溶出試験を繰り返したところ、六価クロムの溶出量は、溶出溶液のｐＨと強い関係が有り、ｐＨが高く成る程溶出量が抑制できることが分かった。図１に六価クロムの溶出量とｐＨとの関係を示す。溶出溶液のｐＨが１１．５を超えると土壌環境基準である六価クロムの溶出量の０．０５ｍｇ／ｌ以下となり、１２．２以上でほぼ分析下限の０．０２ｍｇ／ｌ以下となることが分かった。またｐＨは混合する物質の量を増加してもおよそ１２．５以上は上がらなかった。
【００１４】
そこで、六価クロムの溶出機構を調査するために鉄鋼スラグとアルカリ土類金属化合物を含有する物質、およびこれらを１対１に混合した混合材のそれぞれの六価クロム、Ｃａ、Ｓの溶出量を分析し、併せてｐＨも測定した。表１に鉄鋼スラグとアルカリ土類金属化合物を含有する物質を混合した時の調査結果を示す。鉄鋼スラグの六価クロムの溶出量は０．４８ｍｇ／ｌ、ｐＨは１０．８であり、アルカリ土類金属化合物を含有する物質の六価クロムの溶出量は０．０２ｍｇ／ｌ以下、ｐＨは１２．１であったが、これらを１対１に混合した混合材の六価クロムは０．０３ｍｇ／ｌとそれぞれの六価クロムの溶出量の平均値よりも大幅に低減している。またｐＨは１２．０とアルカリ土類金属化合物を含有する物質とほぼ同じ値を示した。アルカリ土類金属であるＣａの溶出量は鉄鋼スラグの２６ｍｇ／ｌからアルカリ物質を混合することによって、１８１ｍｇ／ｌと大きく上昇している。また、Ｓも鉄鋼スラグの２ｍｇ／ｌ、アルカリ土類金属化合物を含有する物質が６ｍｇ／ｌに対して、これらを１対１に混合した混合材は１４ｍｇ／ｌと混合したそれぞれの材料のＳ溶出量よりも大きくなっていた。これらのことから、鉄鋼スラグにアルカリ土類金属化合物を含有する物質、例えば水溶性のＣａを含む物質を混合することによって、混合材のＣａ濃度が上昇してｐＨを上昇させ、（Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃａ）ＳなどのＳを含む鉱物相を溶解して溶液中のＳ濃度が高くなると考えられる。六価クロムは高くなった溶液中のＳにより水に溶解しない三価クロムに還元されたものと考えられる。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
発明者らが調査した結果、六価クロムの溶出を抑制するためには、アルカリ土類金属化合物又は／およびアルカリ土類金属化合物を含有する物質を混合するのがよい。アルカリ土類金属化合物が、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ドロマイトなどの水溶性の化合物であれば１種以上複数の化合物を選択することができる。また、アルカリ土類金属化合物を含有する物質は、コンクリート、モルタルなどのセメントを使用して製造した構造物・建築物から発生するコンクリート廃材がアルカリ土類金属化合物を含有しており利用することができる。これらのアルカリ土類金属化合物又は／およびアルカリ土類金属化合物を含有する物質は、これらと鉄鋼スラグを混合したものを２ｍｍ以下に粉砕した材料１質量に対して１０倍の水に溶解した時のｐＨが１１．５から１２．５であることが望ましい。
【００１７】
鉄鋼スラグとアルカリ土類金属化合物又は／およびアルカリ土類金属化合物を含有する物質の混合比は、鉄鋼スラグの六価クロムの溶出量とアルカリ土類金属化合物又は／およびアルカリ土類金属化合物を含有する物質に含まれるアルカリ土類金属により経済的な最適値があり、鉄鋼スラグとコンクリートなどの廃材との混合比における実施対応については、簡単な事前調査が必要である。ロット単位で、鉄鋼スラグとコンクリート廃材などの六価クロムの溶出量を把握し、これらを基に任意に３水準程度の混合比を変えて溶出試験を行なって、目標とする六価クロム溶出管理値以下となる混合を決定する事ができる。
【００１８】
これらの方法により、ステンレス鋼スラグに、アルカリ土類金属化合物又は／およびアルカリ土類金属化合物を含有する物質を混合することにより、土中埋設物として土壌を汚染させる恐れはなく、路盤材、埋立て、海洋土木に使用することができる。
【実施例】
【００１９】
本発明に従い、ステンレス鋼スラグからの六価クロムの溶出を抑制した。表２に調査した供試材の組成分析値とそれらの溶出量の結果を示す。溶出試験は環境庁告示４６号で行なった。溶出試験に供した試料の粒度は環境庁告示４６号法に従い、２ｍｍ以下に調整した。試料の六価クロムの溶出量は０．４４ｍｇ／ｌであった。アルカリ土類金属化合物を含有する物質は３種類を準備した。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
これらの試料を用いて混合比を変化させて溶出試験を行なった。混合材の六価クロム溶出量の目標は、土壌環境基準である０．０５ｍｇ／ｌ以下をクリアすることとした。表３に本発明の実施例をまとめて示す。鉄鋼スラグ試料とアルカリ土類金属化合物を用いて実施した例を本発明例１〜１３に示す。鉄鋼スラグそのままでは六価クロムが０．４４ｍｇ／ｌ溶出するが、アルカリ土類金属化合物を混合することにより目標の土壌環境基準である０．０５ｍｇ／ｌ以下をクリアした。
【００２２】
鉄鋼スラグ試料とコンクリート廃材を用いて実施した例を本発明例１４〜１７に示す。いずれも目標の土壌環境基準を満足することができた。
【００２３】
鉄鋼スラグ試料とアルカリ土類金属化合物およびコンクリート廃材を用いて実施した例を本発明例１８〜２２に示す。いずれも目標の土壌環境基準を満足することができた。
【００２４】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００２５】
この発明は、ステンレス鋼スラグからの六価クロムの溶出を効果的に抑制する方法に関し、この技術によってステンレス鋼スラグを土中埋設用材料へ適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】六価クロムの溶出量におよぼすｐＨの影響を示す図である。
【図１】
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