(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌を固化改良する固化材において、
製鋼スラグを３０〜６０質量％とし、セメントスラッジで前処理された二水石膏を１０〜４０質量％とし、セメントを５〜３０質量％とする配合で、前記製鋼スラグ、前記二水石膏及び前記セメントを混合して形成される固化材。
【請求項２】
前記セメントスラッジで前処理された前記二水石膏のフッ素溶出量が２．５ｍｇ／Ｌ以下である請求項１に記載の固化材。
【請求項３】
ブレーン比表面積が２０００〜５０００ｃｍ2／ｇの範囲内となる粉末度を有する請求項１または２に記載の固化材。
【請求項４】
土壌を固化改良する固化材の製造方法において、
粒状の二水石膏をセメントスラッジで前処理するステップと、
粒状の製鋼スラグと前記粒状の二水石膏とを混合して混合物を生成する混合ステップと、
前記混合物を粉砕して粉砕物を生成する粉砕ステップと、
前記粉砕物にセメント粉末を添加し混合する添加ステップと
を含み、
前記固化材が、前記製鋼スラグを３０〜６０質量％とし、前記二水石膏を１０〜４０質量％とし、前記セメントを５〜３０質量％とする配合を有する方法。
【請求項５】
前記セメントスラッジで前処理された前記粒状の二水石膏のフッ素溶出量が２．５ｍｇ／Ｌ以下である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記粉砕ステップでは、前記混合物を、ブレーン比表面積が２０００〜５０００ｃｍ2／ｇの範囲内となる粉末度に粉砕する請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記粒状の製鋼スラグは、ステンレス鋼スラグから選鉱処理をして地金を回収した後の塊状の製鋼スラグ及び砂粒状の製鋼スラグの少なくとも一方である請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、土壌を固化改良する固化材及び固化材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱な土壌を固化改良する固化材として、セメント系の固化材が広く使用されている。しかしながら、高アルカリ性であるセメント系固化材は、雨水と共に流出すると、改良された土壌の生態系に悪影響を与える。さらに、セメント系固化材では、セメント材料に由来するフッ素又は重金属が溶出すると、周辺環境に悪影響を与えるという問題がある。このため、様々な非セメント系の固化材が提案されており、近年は、廃棄物を利用した固化材が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ステンレス鋼の製鋼工程で発生するが従来廃棄されていた製鋼スラグを使用した固化材の製造方法が記載されている。この製造方法では、製鋼スラグと二水和以上に水和した石膏の石膏原料とを混合して一緒に粉砕した後、製鋼スラグ及び石膏の混合物を加熱することによって、固化材が製造される。二水和以上に水和した石膏を使用することによって、製鋼スラグと石膏との混合及び粉砕時に、石膏が製鋼スラグに含まれる水分と水和反応をすることなく、製鋼スラグと石膏とが均一に混合される。さらに、均一に混合された製鋼スラグ及び石膏を加熱することによって、製鋼スラグの水分が除去されると共に、二水和以上に水和した石膏が半水石膏になる。上述のような製鋼スラグ及び半水石膏からなる固化材が軟弱な土壌に混合されることによって、半水石膏が土壌の水分と水和反応を起こし、それにより、土壌の強度が早期に増加すると共に土壌のトラフィカビリティが向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１１２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載される製造方法では、製鋼スラグ及び石膏の混合物を加熱する工程が必要であるが、この加熱工程に要するコストが高くつくため、製品としての固化材の価格が高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、コストの低減を図る土壌の固化材及び固化材の製造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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る固化材は、土壌を固化改良する固化材において、製鋼スラグを３０〜６０質量％とし、セメントスラッジで前処理された二水石膏を１０〜４０質量％とし、セメントを５〜３０質量％とする配合で、該製鋼スラグ、該二水石膏及び該セメントを混合して形成される。
上記セメントスラッジで前処理された上記二水石膏のフッ素溶出量は、２．５ｍｇ／Ｌ以下であってよい。
上記固化材は、ブレーン比表面積が２０００〜５０００ｃｍ2／ｇの範囲内となる粉末度を有してよい。
【０００８】
また、本発明に係る固化材の製造方法は、土壌を固化改良する固化材の製造方法において、粒状の二水石膏をセメントスラッジで前処理するステップと、粒状の製鋼スラグと該粒状の二水石膏とを混合して混合物を生成する混合ステップと、混合物を粉砕して粉砕物を生成する粉砕ステップと、粉砕物にセメント粉末を添加し混合する添加ステップとを含み、固化材が、該製鋼スラグを３０〜６０質量％とし、該二水石膏を１０〜４０質量％とし、該セメントを５〜３０質量％とする配合を有する。
上記セメントスラッジで前処理された上記粒状の二水石膏のフッ素溶出量は、２．５ｍｇ／Ｌ以下であってよい。
粉砕ステップでは、混合物を、ブレーン比表面積が２０００〜５０００ｃｍ2／ｇの範囲内となる粉末度に粉砕してよい。
上記粒状の製鋼スラグは、ステンレス鋼スラグから選鉱処理をして地金を回収した後の塊状の製鋼スラグ及び砂粒状の製鋼スラグの少なくとも一方であってよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る土壌の固化材及び固化材の製造方法によれば、コストの低減を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】固化材を製造するための各工程を分類して示す図である。
【図２】固化材を製造する工程のうちの原料スラグ生成工程の詳細を中心に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態に係る固化材１００の製造方法について添付図面に基づいて説明する。
図１及び図２をあわせて参照すると、固化材１００を製造する工程は、大別すると、原料スラグ生成工程１０、原料石膏前処理工程２０、混合処理工程３０、粉砕処理工程４０、及びセメント添加工程５０によって構成されている。
固化材１００は、土壌に添加されることによって、土壌に含まれる水分と水和反応を起こして固化し、土壌の強度を向上させるものである。
【００１２】
原料スラグ生成工程１０は、ステンレス鋼１の製鋼工程で得られる製鋼スラグ２から粗粒スラグである原料スラグ３を選鉱する工程である。
原料石膏前処理工程２０は、石膏ボードなどの廃建材から再生される廃石膏、発電ボイラーからの排ガスを脱硫処理する際に発生する排煙脱硫石膏、化学工場での化学合成における副産物である化学合成石膏、天然石膏等の原料石膏４を、原料スラグ３との混合の前に、フッ素の水に対する溶出量（以下、フッ素溶出量を称す）を低位安定化させるように処理する工程である。
混合処理工程３０は、原料石膏前処理工程２０で生成された前処理後石膏５と原料スラグ３とを混合して混合物６を生成する工程である。
粉砕処理工程４０は、混合物６を粉砕して粉砕物７を生成する工程である。
セメント添加工程５０は、粉砕物７にセメント８の粉末を添加して固化材１００を生成する工程である。
混合処理工程３０と粉砕処理工程４０とは、竪型ローラーミルのように、同じ設備で混合と粉砕とを同時に行う工程であってもよい。
【００１３】
以下、各工程の詳細を説明する。
図２を参照すると、原料スラグ生成工程１０は、製鋼スラグ２が生成されるステンレス鋼１の製鋼工程１１、製鋼スラグ２を冷却する冷却工程１２、及び、冷却後の製鋼スラグ２から粒状の原料スラグ３を分級するスラグ選鉱処理工程１３の３つの工程によって構成されている。
【００１４】
製鋼工程１１では、ステンレス鋼１を溶製する際に製鋼スラグ２が発生し、この発生した製鋼スラグ２が収集される。なお、製鋼スラグ２は、電気炉で原料を溶解してステンレス鋼１の溶銑を生成する溶解工程で生成される溶製スラグと、生成された溶銑から含有される硫黄を除去する脱硫処理工程で生成される脱硫スラグと、脱硫処理後の溶銑に対して転炉及び真空脱ガス処理装置で溶銑に含有される炭素を除去する精錬工程で生成される精錬スラグとによって構成されている。そして、脱硫処理の前及び脱硫処理の後に、溶製スラグ及び脱硫スラグが、製鋼スラグ２としてステンレス鋼１の溶銑から除去される。さらに、転炉及び真空ガス処理装置で生成した精錬スラグが、製鋼スラグ２として収集される。製鋼スラグ２は、原料内の不純物及びステンレス鋼１の製鋼過程での生成物によって構成されており、その中にステンレス鋼１を構成する有用金属である地金９も含んでいる。
【００１５】
なお、本実施の形態では、溶銑の脱硫処理方法として、機械駆動される攪拌翼で溶銑を攪拌しつつ脱硫剤を添加して溶銑に含有される硫黄をスラグ化して除去するＫＲ法が用いられる。ＫＲ法では、攪拌されることによって溶銑と脱硫剤との脱硫反応が促進されるため、脱硫剤にはＣａＯ（生石灰、酸化カルシウム）を主成分とするものが用いられる。このため、本実施の形態で使用される脱硫剤は、過去に脱硫反応を促進するために用いられたＣａＦ２（蛍石、フッ化カルシウム）を含んでいない。
【００１６】
収集された製鋼スラグ２は、スラグ鍋に入れられて冷却工程１２に移され、冷却固化される。この際、製鋼スラグ２は、スラグ鍋に入れられた状態で、大気中での自然冷却による空冷と、スラグ鍋に散水して冷却する散水冷却とを組み合わせた冷却によって、長時間かけて徐冷される。これにより、製鋼スラグ２は、冷却固化後に内部の密度が高いスラグを形成する。
【００１７】
上述のように製鋼スラグ２を徐冷することによって、製鋼スラグ２が固化する際、製鋼スラグ２に含まれ且つ水和反応を起こすことが可能なフリーのＣａＯ及びＭｇＯ等の軟質な部分と、密度が高く硬質な鉱物相（シリカ［ＳｉＯ２］、アルミナ［Ａｌ２Ｏ３］等から形成される）とが、互いに分離した異なる層を形成する。実際にはこれらのＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の２種またはそれ以上に複雑に固溶した鉱物相が大部分であるが、上述のような徐冷により軟質なものと硬質な鉱物とが形成される。このため、固化後の製鋼スラグ２が後述する破砕処理を受けると、鉱物相の間の軟質な部分が細かく砕けることによって硬質な鉱物相の多くが互いに分離して塊状になり、さらにこの塊状の鉱物相が破砕されると粒状になる。これにより、製鋼スラグ２では、破砕によって粉化するのが軟質な部分によって主に構成されるため、粉化する量が少ない。
【００１８】
固化してその温度が十分に低下した製鋼スラグ２は、スラグ鍋から出鍋されて、スラグ選鉱処理工程１３を構成するジョークラッシャー破砕処理１３ａ及びロッドミル破砕処理１３ｂによる破砕を順次受ける。
ジョークラッシャー破砕処理１３ａでは、製鋼スラグ２は、気中にある状態で、ジョークラッシャーにおける固定歯と固定歯に対して接近及び離脱するように可動な可動歯との間に挟まれて押圧されることによって圧縮破砕される。製鋼スラグ２は、この処理によって、大まかに乾式破砕される。このとき、製鋼スラグ２では、硬質な鉱物相の間にあるＣａＯ等の軟質な部分の層が崩壊することによって、鉱物相が多数の塊状に分離する。
【００１９】
ジョークラッシャー破砕処理１３ａの後のロッドミル破砕処理１３ｂでは、製鋼スラグ２は、内部に水を含むロッドミル内に投入されて水中につけられた状態とされ、ロッドミルが回転されることによって、さらに細かく湿式破砕される。この湿式破砕の過程では、製鋼スラグ２に含まれる軟質なＣａＯ等は、水和反応してさらに脆くなり、微小粉状に粉砕されて水中に懸濁する。また、製鋼スラグ２に含まれる塊状の硬質な鉱物相は、ロッドミル内で角張った形状の粒に破砕される。
上記の２つの破砕処理を受ける過程では、製鋼スラグ２に含まれる地金９が、鉱物相及びＣａＯ等の微粉などの成分によって構成されるスラグから分離される。そして、製鋼スラグ２が冷却工程１２で十分に固化していることによって、破砕処理時における地金９とスラグとの分離が容易になる。
【００２０】
破砕処理を完了した製鋼スラグ２は、スラグ選鉱処理工程１３を構成する比重選鉱処理１３ｃを受ける。比重選鉱処理１３ｃでは、製鋼スラグ２は、処理水中に投入され、比重選別機によって鉱物の比重の差異を利用した選別が行われる。製鋼スラグ２において、高比重であるとして選別されたものは、続いて磁力選鉱処理１３ｄを受け、低比重であるとして選別されたものは、続いて篩い分級処理１３ｅを受ける。磁力選鉱処理１３ｄ及び篩い分級処理１３ｅもスラグ選鉱処理工程１３を構成する。
【００２１】
磁力選鉱処理１３ｄでは、地金９を含んだ高比重の製鋼スラグ２に対して、磁選機によって地金９が分離・回収される。
また、篩い分級処理１３ｅでは、比重選別機から取り出されて処理水中に含まれた状態の低比重の製鋼スラグ２が、振動篩い機の振動するスクリーン（篩い）上に供給され、そのうちのスクリーンの目開きの大きさ（本実施の形態では５ｍｍ）以下のものが選別される。なお、スクリーンを通過しなかった粒径５ｍｍを超える製鋼スラグ２は、これが含まれている処理水と共に、再びロッドミル破砕処理１３ｂに戻され、湿式破砕処理を受ける。
【００２２】
スクリーンを通過した粒径５ｍｍ以下の製鋼スラグ２は、その粒子及び微小粉状粒子並びに処理水が混在したサンドスライム状態であり、エーキンス分級処理１３ｆを受けて、粒状分が分離される。つまり、処理水に含まれた状態の製鋼スラグ２は、処理水と共にスパイラル型分級機であるエーキンス分級機に送られて分級を受けることによって、特定の粒径（０．１５ｍｍ程度）以上の粒状分が水中に懸濁する粉状分から分離され、粗粒スラグである原料スラグ３として選別される。これにより、この原料スラグ３は、粒径０．１５ｍｍ以上５ｍｍ以下の粒子で構成される。
原料スラグ３が除去された後の製鋼スラグ２は、その微小粉状粒子及び処理水が混在したスライム状態であり、シックナー・脱水処理１３ｇを受けて、微小粉状粒子が処理水から分離される。この処理では、処理水に含まれた状態の製鋼スラグ２が、処理水と共にシックナーに送られて分級を受け、微小粉状粒子で構成される製鋼スラグ２がスライムから分離される。さらに、水分を含んだ状態で分離された製鋼スラグ２が脱水処理を受けてパウダー状の微粉スラグ３ａとして回収される。エーキンス分級処理１３ｆ及びシックナー・脱水処理１３ｇもスラグ選鉱処理工程１３を構成する。
【００２３】
そして、上述のエーキンス分級処理１３ｆによって得られた粒径５ｍｍ以下の原料スラグ３が、固化材１００の原料として使用される。
原料スラグ３は、冷却処理を受ける前の製鋼スラグ２が下記の条件を満たし且つ冷却工程１２において上述の冷却処理を受けることによって、単位容積質量が１．９〜２．１ｋｇ／Ｌ（リットル）であり、フッ素（Ｆ）の水に対する溶出量が０．８ｍｇ／Ｌ以下であり、六価クロム（Ｃｒ６＋）の水に対する溶出量（以下、六価クロム溶出量と称す）が０．０５ｍｇ／Ｌ以下である特性を有するようになる。
なお、土壌の汚染に係る環境基準つまり土壌環境基準には、土壌のフッ素溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下とし、六価クロム溶出量とする０．０５ｍｇ／Ｌ以下とすべきことが規定されている。
【００２４】
そして、製鋼スラグ２が満たすことが好ましい条件は、製鋼スラグ２がスラグ鍋に収集されて冷却処理を受ける前の段階で、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２：ＳｉＯ２含有量に対するＣａＯ含有量の質量比）が０．８〜１．６となっており、その組成が質量％で、Ｆが０．４％未満、ＣａＯが３５〜６５％、ＳｉＯ２が２０〜５５％、Ａｌ２Ｏ３が４〜９％となっていることである。上記範囲限定の理由を以下に説明する。
【００２５】
塩基度を０．８〜１．６とする理由は、ステンレス鋼１の溶銑の脱硫処理に与える悪影響を抑えるためである。塩基度は、溶銑の脱硫反応に大きな影響を及ぼす。収集された段階の製鋼スラグ２において、塩基度が０．８未満となっている場合、脱硫処理時に製鋼スラグ２に含まれるＣａＯと溶銑に含まれるＳ（硫黄）との間で十分な脱硫反応が得られない。一方、塩基度が１．６を超えている場合、脱硫処理時に製鋼スラグ２の流動性が低く、溶銑と製鋼スラグ２との接触界面が減少して脱硫反応が促進されない。ここでいう脱硫反応とは、溶解工程で生成される溶製スラグと、脱硫処理工程で生成される脱硫スラグと、さらに、転炉及び真空脱ガス処理装置で生成する精錬スラグの全てのスラグで求められる機能である。また、本実施の形態では、脱硫処理方法を機械攪拌式のＫＲ法とし、スラグの流動性を向上させるために用いられてきた蛍石（ＣａＦ２）が使用されないため、塩基度を調節して製鋼スラグ２の流動性を確保する必要がある。
【００２６】
収集された段階の製鋼スラグ２の組成においてＦを０．４質量％未満とする理由は、固化材１００が、土壌環境基準に規定されるフッ素溶出量の基準を満足するためである。上述したように、本実施の形態では、脱硫処理に蛍石を使用しないため、製鋼スラグ２の組成におけるＦの含有率が低く抑えられ、製鋼スラグ２から生成される固化材１００は土壌環境基準を満たすことができる。
【００２７】
収集された段階の製鋼スラグ２の組成においてＣａＯを３５〜６５質量％とする理由は、効果的なステンレス鋼１の溶銑の脱硫処理を実施するためである。ＣａＯは、脱硫材の主成分であり且つ脱硫反応に必須の成分である。このため、溶銑を十分に脱硫処理するには、収集された段階の製鋼スラグ２において、ＣａＯが３５質量％以上で含有されている必要がある。一方、製鋼スラグ２内のＳｉＯ２の含有量に対してＣａＯの含有量が過剰になると、塩基度が高くなり過ぎてスラグの流動性が悪化し、製鋼スラグ２による脱硫反応が促進されなくなる。このため、収集された段階の製鋼スラグ２において、ＣａＯの含有率が６５質量％以下となっている必要がある。
【００２８】
収集された段階の製鋼スラグ２の組成においてＳｉＯ２を２０〜５５質量％とする理由は、効果的なステンレス鋼１の溶銑の脱硫処理を実施するためである。ＳｉＯ２は、ステンレス鋼１の原料から発生し、また還元剤による脱酸反応生成物として発生する。収集された段階の製鋼スラグ２においてＳｉＯ２の含有率が２０質量％未満となっていると、脱硫処理時の塩基度が高くなり過ぎていて製鋼スラグ２による脱硫反応が促進されない。一方、収集された段階の製鋼スラグ２においてＳｉＯ２の含有率が５５質量％を超えていると、脱硫処理時の塩基度が低くなり過ぎていて十分な脱硫反応が得られない。このため、収集された段階の製鋼スラグ２におけるＳｉＯ２の含有率を２０〜５５質量％とする。
【００２９】
収集された段階の製鋼スラグ２の組成においてＡｌ２Ｏ３を４〜９質量％とする理由は、製鋼スラグ２の流動性を確保するためである。Ａｌ２Ｏ３は、製鋼に使用する各鍋の耐火煉瓦及びステンレス鋼１の原料から混入する。製鋼スラグ２におけるＡｌ２Ｏ３の含有量が低過ぎても高過ぎても、スラグの融点が上昇し、スラグの流動性が低下する。
そして、製鋼スラグ２では、原料の配合比と、スラグ及びステンレス鋼１の間の元素分配比とについての経験則に基づき、溶製する鋼種ごとにスラグ発生源の原料の種類と配合比とを調節することによって、塩基度及び組成を上述のように調節することができる。
【００３０】
原料石膏前処理工程２０ではまず、廃建材から再生される廃石膏、排煙脱硫石膏、化学合成石膏、天然石膏等からなる原料石膏４は、後の混合処理工程３０で原料スラグ３との混合が可能であるように破砕処理を受ける。破砕後の原料石膏４は、５〜５０ｍｍ程度の粒度である。次いで、上述のように様々な発生起源を有する原料石膏４は、その品質のバラツキが大きいため、原料石膏４に、低濃度のセメント含有物を混合して、フッ素溶出量を低下させる。原料石膏４において、低下処理前のフッ素溶出量は、８．０ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、低下処理後のフッ素溶出量は、２．５ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。なお、原料石膏４は、二水和の石膏である二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を主成分として含む。
【００３１】
なお、上記の低下処理後に得られる前処理後石膏５のフッ素溶出量を２．５ｍｇ／Ｌ以下とする根拠は、以下のような理由による。
フッ素溶出量を少なくとも２．５ｍｇ／Ｌにまで下げておけば、原料スラグ３と前処理後石膏５とを混合・粉砕して得られる粉砕物７にさらにセメント８を適正量配合して固化材１００を生成した場合に、固化材１００におけるフッ素溶出量を確実に土壌環境基準以下に下げることができる。
もし、前処理後石膏５において、フッ素溶出量を２．５ｍｇ／Ｌよりも過剰に下げようとすると、低濃度のセメント含有物の混合量が増加し、それにより、六価クロムの溶出量が高くなる。そこで、上記のような前処理後石膏５と原料スラグ３との混合・粉砕後の粉砕物７にさらにセメント８を添加する際には、固化材１００の六価クロムの溶出量を抑えるために、セメント添加量を低下する必要がある。その結果、目的の土壌固化における強度不足が発生する可能性がある。
【００３２】
また、低下処理前の原料石膏４のフッ素溶出量が８．０ｍｇ／Ｌ以下であるのが望ましいのは、以下の理由による。
８．０ｍｇ／Ｌを超えるフッ素溶出量をもつ廃石膏原料を原料石膏４として使用すると、前処理に必要な低濃度のセメント含有物の添加量が増加する。その結果、上記と同様の理由により、土壌固化における強度不足が発生する可能性がある。このため、最終製品である固化材１００が固化性能及びフッ素溶出量を満足するためには、フッ素溶出量８．０ｍｇ／Ｌ以下の原料石膏４に対して、フッ素溶出量を、前処理により少なくとも２．５ｍｇ／Ｌにまで下げることが適正である。
【００３３】
低濃度のセメント含有物としては、レディーミクストコンクリートの製造工程で発生するセメントスラッジ等が用いられる。セメントスラッジは、コンクリートの施工現場やコンクリート二次製品工場で余ったレディーミクストコンクリートから粗骨材及び細骨材を取り除いて得られるスラッジを脱水して得られるケーキ状の固化物である。このため、セメントスラッジのセメント含有率は低くなっている。
【００３４】
低濃度のセメント含有物を原料石膏４に混合すると、原料石膏４に含まれるフッ素は、低濃度のセメント含有物に含まれるエトリンガイト等によって、フッ素固化反応が促進される。これにより、上記低下処理後に得られる前処理後石膏５では、フッ素溶出量が低位安定化する。前処理後石膏５は、前処理後石膏５を含む固化材１００が固化処理した土壌において、前処理後石膏５に起因するフッ素溶出量を低く抑える。
【００３５】
なお、エトリンガイトＣａ６Ａｌ２（ＳＯ４）３（ＯＨ）１２・２６Ｈ２Ｏは、以下の反応式によって生成する。
２Ａｌ（ＯＨ）３＋３Ｃａ（ＯＨ）２＋３ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋２４Ｈ２Ｏ
→Ｃａ６Ａｌ２（ＳＯ４）３（ＯＨ）１２・２６Ｈ２Ｏ
このように、エトリンガイトは、レディーミクストコンクリートにおけるセメントの水和反応によって発生するため、セメントスラッジに含まれている。
なお、エトリンガイトは、原料スラグ３、セメント８等に含まれる酸化カルシウム及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等と、前処理後石膏５の二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）とが、水を利用して反応することによっても生成される。
【００３６】
エトリンガイトは、そのＳＯ４基及びＯＨ基を、Ｆ−と置換し、自身にＦ−を固定しＦの溶出を抑える。さらに、エトリンガイトは、そのＳＯ４基及びＯＨ基を、クロム等の重金属イオンと置換し、重金属イオンを自身に固定し溶出も抑える。
また、低濃度のセメント含有物を使用することによって、前処理後石膏５では、原料石膏４に対する六価クロムの含有率の増加が抑えられる。これにより、前処理後石膏５は、前処理後石膏５を含む固化材１００が固化処理した土壌において、前処理後石膏５に起因する六価クロム溶出量を低く抑える。
【００３７】
混合処理工程３０では、原料スラグ生成工程１０で得られた原料スラグ３と、原料石膏前処理工程２０で得られた前処理後石膏５とを、ミキサーに投入して混合し、混合物６を生成する。このとき、固化材１００に対する原料スラグ３の含有率が３０〜６０質量％となり、且つ固化材１００に対する前処理後石膏５の含有率が１０〜４０質量％となるような割合で、混合が実施される。
なお、前処理後石膏５は、その結晶質が上述のように比較的大きい。さらに、原料スラグ３も、粒径５ｍｍ以下の粒状体であり、砂のような態様を有している。このため、原料スラグ３と前処理後石膏５とは、容易に互いに均一に混合されることができる。原料スラグ３の代わりに或いは原料スラグ３と共に微粉スラグ３ａを使用すると、スラグ及び前処理後石膏５は、互いの粒子間に均等に入り込みにくく、均一に混合されにくい。
【００３８】
前処理後石膏５の二水石膏は、フッ素及び六価クロムの溶出を抑制するエトリンガイトの主成分である。このため、固化材１００における前処理後石膏５の含有率を確保する必要がある。さらに、二水石膏を主成分とする前処理後石膏５は、半水石膏よりもエトリンガイトの生成反応を起こしやすい。
【００３９】
また、原料スラグ３は、固化材１００が加えられた土壌に対して、例えば添加後７日以降などの長期的な強度の発現に寄与する。
固化材１００における原料スラグ３の含有率が３０質量％未満となると、原料スラグ３中に含まれるＣａＯ等の水硬性成分が不足するため、固化材１００が加えられた土壌に発現する長期的な強度が低くなる。ＣａＯ等の水硬性成分は、土壌に含まれる水分と水和反応して固化し、土壌の強度を向上させる。これに加え、原料スラグ３の含有率が３０質量％未満となると、固化材１００における前処理後石膏５及びセメント８の含有率が多くなるため、石膏に含有されるフッ素及びセメントに含まれるフッ素及び六価クロムの溶出量が増加するという問題がある。
【００４０】
さらに、原料スラグ３は、微量のフッ素及びクロムを含有している。固化材１００における原料スラグ３の含有率が６０質量％超となると、固化材１００における前処理後石膏５及びセメント８の含有率が低くなるため、前処理後石膏５及びセメント８に含まれるＡｌ２Ｏ３成分及びＣａＳＯ４成分が減少する。よって、前処理後石膏５及びセメント８からのエトリンガイトの生成量が少なくなるため、フッ素及び六価クロムの溶出を十分に抑止できなくなる。
上述の点から、固化材１００に対する原料スラグ３及び前処理後石膏５の含有率を、上記範囲に設定している。
【００４１】
次いで、粉砕処理工程４０では、ミキサー内の混合物６を例えば竪型のローラーミルに投入し、混合物６をローラーミルで粉砕して粉砕物７を生成する。このとき、混合物６は、ブレーン比表面積が２０００〜５０００ｃｍ２／ｇの範囲内となるような粉砕物７に、粉砕される。粉砕処理工程４０には、竪型ローラーミルの他の設備として、ボールミル、ロッドミル等の目標とする粒度に粉砕できる装置であれば、いずれの装置を含む設備を用いてもよい。
２０００〜５０００ｃｍ２／ｇという粉砕物７のブレーン比表面積つまり粉末度は、以下に説明する理由によるためである。粉末度の下限値２０００ｃｍ２／ｇは、土粒子と固化材１００の構成粒子との間の接触表面積を確保して、互いの間での水和反応を十分に実施させるための値である。また、２０００ｃｍ２／ｇ以上の粉末度に粉砕することによって、セメント添加工程５０においてセメント８の粉末と粉砕物７とを、均等に混合することができる。一方、粉末度の上限値５０００ｃｍ２／ｇは、過度に微細な粉砕物７に粉砕することでの長時間のローラーミルの稼動を抑制し、固化材１００の生産性を確保するための値である。
【００４２】
次いで、セメント添加工程５０では、ローラーミルの粉砕物７をミキサーに投入し、さらに、セメント８の粉末をミキサーに投入し、ミキサーにより粉砕物７及びセメント８を混合して、固化材１００を生成する。このとき、固化材１００に対するセメント８の含有率は、５〜３０質量％とされる。セメント８としては、普通セメント、高炉セメント等が使用される。
セメント８は、固化材１００が加えられた土壌に対して、例えば添加後１日後などの初期強度の発現に寄与する。セメント８は、土壌に含まれる水分と水和反応して早期に固化し、土壌の強度を向上させる。また、セメント８は、クロム及びフッ素を含有する一方で、エトリンガイトの生成のための主要構成成分であるＣａＯ、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を含み、エトリンガイトの生成に貢献する。
【００４３】
固化材１００におけるセメント８の含有率が５質量％未満となると、固化材１００が加えられた土壌に十分な初期強度を発現することができない。
一方、固化材１００におけるセメント８の含有率が３０質量％超となると、セメント８中に含まれるクロムを起因とした六価クロムの溶出量が多くなるため、固化材１００が加えられた土壌は、土壌環境基準を満たすことができなくなる。
【００４４】
さらに、アルカリ性のセメント８の含有率が高くなると、固化材１００が加えられた土壌は、高いアルカリ性となる。水質汚濁防止法では、公共用水域に排出される排水のｐＨを５．８以上８．６以下とするように規定されている。降雨等が改良された土壌に浸透し浸透した水が土壌から排出される場合、排水のｐＨは、土壌のｐＨに対して希釈された低いものとなる。
このため、本実施の形態では、固化材１００による改良後の土壌のｐＨについて、改良から７日経過後でのｐＨの目標値を、９．５未満としている。さらに、固化材１００を水に溶出させた際の溶出液のｐＨの目標値を１１以下とし、固化材１００自体のアルカリ性も抑えている。
固化材１００を土壌に添加することにより、原料スラグ３の水硬反応が起こるが、この水硬反応は、遅延性である。固化処理７日後以降では、遅延性の製鋼スラグの水硬反応が進行することによって、ｐＨの増加が抑えられる。このため、上記のように、改良から７日経過後でのｐＨの目標値を定めている。
【００４５】
固化材１００を水に溶出させた際の溶出液のｐＨは、ｐＨ測定用に密閉された容器の中で１０倍量の水に、固化材１００を浸漬・攪拌して、アルカリ分を溶出させた時の溶出液のｐＨ値である。
また、改良から７日経過後での土壌のｐＨは、ｐＨ測定用に密閉された容器の中で１０倍量の水に、改良から７日経過後の土を浸漬・攪拌して、アルカリ分を溶出させた時の溶出液のｐＨ値であり、実際の土壌改良の施工現場における降雨時に土壌から流れ出す水のｐＨ値ではない。
【００４６】
そして、固化材１００を水に溶出させた際の溶出液のｐＨの目標値を１１以下とし、改良から７日経過後の土壌のｐＨの目標値を９．５未満とするのは、以下のような理由による。
改良後の土壌の使用目的にもよるが、固化材１００の土壌に対する添加量は、１割程度である。従って、水素イオン濃度を示すｐＨが１１程度のものは、希釈効果により１０倍に薄まることが経験上認められているので、改良後の土壌のｐＨは１０前後にまで下がる。
【００４７】
さらに、改良から７日経過後では、土壌の硬化もある程度進むため、改良後の土壌が降雨にさらされた場合、雨水の多くが改良土壌の表面上を下流へと流れ、雨水の一部が、改良土壌に浸透して下流へ流出することになる。
よって、実際の土壌改良の施工現場の土壌から流出する水にアルカリ分が含まれる条件は、ｐＨ測定用に密閉された容器を用いた上述のｐＨの測定条件よりも、緩くなる。
従って、固化材１００を水に溶出させた際の溶出液のｐＨの目標値を１１以下とし、且つ改良から７日経過後の土壌のｐＨの目標値を９．５未満とすることによって、施工現場での流出水のｐＨを、確実に８．５未満とすることができ、水質汚濁防止法の排水基準の８．６以下を満足するものとすることができる。
【００４８】
上述の点から、固化材１００に対するセメント８の含有率を、５質量％〜３０質量％の範囲内に設定している。
【００４９】
従って、固化材１００は、製鋼スラグ材料が３０〜６０質量％、石膏材料が１０〜４０質量％、セメント材料が５〜３０質量％となる配合構成によって生成され、その粉末度をブレーン比表面積が２０００〜５０００ｃｍ２／ｇの範囲内のものとしている。
【００５０】
また、本実施の形態では、セメント８の添加及び混合を、原料石膏前処理工程２０、混合処理工程３０、粉砕処理工程４０の後に実施している。
このため、セメント８は、粉砕物７内において安定した状態にある原料スラグ３と二水石膏を主成分とする前処理後石膏５と共に、混合されるだけである。よって、セメント添加工程５０では、セメント８は、原料スラグ３及び前処理後石膏５と、水和反応による固化反応及びエトリンガイトの生成反応をほとんど起こさない。例えば、原料石膏前処理工程２０の前又はこの工程においてセメント８を添加すると、セメント８がセメントスラッジの水分と水和反応して、固化材１００製造完了前に固化が始まる。混合処理工程３０又は粉砕処理工程４０においてセメント８を添加すると、セメント８は、粉砕により生じる原料スラグ３からの水分（具体的には、気化状態となっている水分）及び前処理後石膏５からの水分と水和反応を起こして、固化を始める。
そして、セメント添加工程５０の後に得られる固化材１００は、含まれる各構成成分が安定した状態にあるため、吸湿性が低く、例えばセメントよりも長い１ヶ月以上の長期保存を可能にする。
【００５１】
また、上述のようにして生成された固化材１００は、土壌に添加されて混合されると、以下のような作用を生じる。
固化材１００中のセメント材料が、土壌に含まれる水分と水和反応して早期に固化し、土壌の初期強度を発現させる。
固化材１００中のスラグ材料のＣａＯ等の水硬性成分が、土壌に含まれる水分と水和反応して、セメント材料よりも遅延して固化して固化状態を持続し、土壌の長期強度を発現させる。
固化材１００中のセメント材料に含まれるＣａＯ、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３と、石膏材料のＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏと、土壌の水分とが反応し、エトリンガイトを生成する。
固化材１００中のスラグ材料に含まれるＣａＯ及びＡｌ２Ｏ３と、石膏材料のＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏと、土壌の水分とが反応し、エトリンガイトを生成する。
特に、固化材１００中のセメント材料及び石膏材料によるエトリンガイトの生成量が多い。エトリンガイトは、固化材１００の各材料中の含まれるＦイオン及びＣｒイオンを、自身に固定して、溶出を防ぐ。また、土壌がＦイオンや重金属類を含有する場合にも、固化材１００中のセメント材料に含まれる成分と土壌の水分とが反応し、エトリンガイトが生成され、これらの溶出を防ぐ。
よって、固化材１００を用いて改良を受けた土壌は、十分な初期強度及び長期強度を発現すると共に、フッ素及び六価クロムの溶出を低く抑制する。
【００５２】
また、上述の実施形態では、混合処理工程３０において、前処理後石膏５と原料スラグ３とを混合していたが、フッ素含有量の低い原料石膏４を用いる場合には、フッ素溶出量を低位化する前処理を行わずに原料石膏４と原料スラグ３とを混合してもよい。さらに、原料石膏４と原料スラグ３との混合物を使用して、粉砕処理工程４０及びセメント添加工程５０を実施して、固化材１００を生成してもよい。このような固化材１００においても、以下に記載する実施例に示されるように、所望の特性を得ることができる。なお、フッ素溶出量を低位化する前処理を行わない場合でも、固化材１００の配合は、製鋼スラグ材料が３０〜６０質量％となり、石膏材料が１０〜４０質量％となり、セメント材料が５〜３０質量％となる。
【００５３】
［実施例］
以下、本実施の形態の製造方法を用いて製造した固化材１００の実施例と、原料の配合を変更して本実施の形態の製造方法を用いて製造した固化材の比較例とを比較検証する。
実施例及比較例の固化材の製造で使用した原料スラグとしてのステンレス鋼の製鋼スラグ、フッ素溶出量を低位化する前処理を行っていない原料石膏、原料石膏を前処理した前処理後石膏、及びセメントにおける組成及び各元素の溶出量等を表１に示す。表１中及び以下の表中で、ＮＤで示す欄は、各元素についての溶出試験値が検出限界値未満であったことを示す
実施例及比較例では、原料石膏としては、廃石膏を破砕処理して得られる二水石膏が用いられ、前処理後石膏としては、上記原料石膏をセメントスラッジで前処理したものが用いられている。前処理つまり原料石膏前処理工程２０での原料石膏とセメントスラッジとの混合質量比率は、８０：２０とした。セメントとしては、普通ポルトランドセメントの粉末が用いられている。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
さらに、実施例及比較例の固化材は、表２に示す配合で製造された。なお、表２には、固化材自体に対して実施した溶出試験によって得られた各元素の溶出試験値つまり溶出量も、記載されている。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
実施例１〜３の固化材は、製鋼スラグ、原料石膏（未処理石膏）及びセメントによって生成されている。実施例１〜３の固化材では、製鋼スラグが５０〜６０質量％、原料石膏（未処理石膏）が２０〜２５質量％、セメントが１５〜２５質量％含まれている。
実施例４〜１４の固化材は、製鋼スラグ、前処理後石膏及びセメントによって生成されている。実施例４〜１４の固化材では、製鋼スラグが３０〜６０質量％、前処理後石膏が１２〜４０質量％、セメントが７〜３０質量％含まれている。
【００５８】
比較例１の固化材は、製鋼スラグ、原料石膏（未処理石膏）及びセメントによって生成されている。比較例１の固化材では、製鋼スラグが７０質量％、原料石膏（未処理石膏）が１５質量％、セメントが１５質量％含まれている。比較例１の固化材では、製鋼スラグの配合割合が、実施の形態で規定した固化材１００の配合割合を満たしていない。
比較例２〜１１の固化材は、製鋼スラグ、前処理後石膏及びセメントによって生成されている。比較例２〜１１の固化材では、製鋼スラグが２５〜７０質量％、前処理後石膏が５〜５０質量％、セメントが３〜３５質量％含まれている。比較例２〜１１の固化材では、製鋼スラグ、前処理後石膏及びセメントのうちの少なくとも１つが、実施の形態で規定した固化材１００の配合割合を満たしていない。
【００５９】
実施例１〜３及び比較例１の固化材は、原料スラグ生成工程１０、混合処理工程３０、粉砕処理工程４０及びセメント添加工程５０が実施の形態で説明したように実施されることによって、生成されている。
実施例４〜１４及び比較例２〜１１の固化材は、原料スラグ生成工程１０、原料石膏前処理工程２０、混合処理工程３０、粉砕処理工程４０及びセメント添加工程５０が実施の形態で説明したように実施されることによって、生成されている。
【００６０】
表２の結果によると、比較例１、３〜５、８及び９の固化材でのフッ素溶出試験値が、土壌環境基準の０．８ｍｇ／Ｌを超え、比較例２〜１１の固化材での六価クロム溶出試験値が、土壌環境基準の０．０５ｍｇ／Ｌを超えている。一方、実施例１〜１４の固化材では、フッ素溶出試験値も六価クロム溶出試験値も土壌環境基準を超えていない。
【００６１】
さらに、実施例及比較例の固化材を表５に示す浚渫汚泥（以下、土壌Ｉと称す）に混合して固化処理することにより得られた改良土に対して実施した各元素の溶出量の試験結果が、表３に示されている。上記固化処理において、土壌Ｉへの固化材の添加量は、１５０ｋｇ／ｍ３であった。なお、表５には、固化処理前の土壌Ｉに対してなされた溶出試験の結果が示されている。
【００６２】
【表３】
0006442346.tif 000004
【００６３】
【表４】
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【００６４】
【表５】
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【００６５】
表３の結果によると、比較例２〜５及び８〜１０の固化材による改良土において、フッ素溶出試験値が、土壌環境基準の０．８ｍｇ／Ｌを超えている。比較例４〜７及び１１の固化材による改良土において、六価クロム溶出試験値が、土壌環境基準の０．０５ｍｇ／Ｌを超えている。比較例８及び９の固化材による改良土において、砒素溶出試験値も、土壌環境基準の０．０１ｍｇ／Ｌを超えている。
一方、実施例１〜１４の固化材による改良土では、フッ素溶出試験値、六価クロム溶出試験値、砒素溶出試験値、ホウ素溶出試験値のいずれも土壌環境基準を超えていない。
【００６６】
また、実施例及比較例の固化材それぞれを表５に示す浚渫汚泥（土壌Ｉ）及び粘土質軟弱土（以下、土壌ＩＩと称す）に混合して固化処理することにより得られた改良土に対して実施した特性試験結果が、表４に示されている。上記特性試験として、強度及び耐再泥化を評価する試験を採用した。上記固化処理において、土壌Ｉへの固化材の添加量を１５０ｋｇ／ｍ３とし、土壌ＩＩへの固化材の添加量も同条件とした。なお、表５には、固化処理前の土壌ＩＩに対してなされた溶出試験の結果も示されている。
【００６７】
表４の結果について、改良土の強度には、ＪＩＳ  Ａ  １２２８規格に従った締固めた土のコーン指数試験方法により測定したコーン指数を用いた。コーン指数は、その値が大きいほど土壌の強度が高いことを表す。
コーン指数は、固化処理した後の７日経過後の土壌に対して測定した。コーン指数４００ｋＮ／ｍ２以上ある土壌については、建設工事において盛土、堤防構築、宅地造成に適用することができ、土壌を取り扱い易く作業性が良好である。つまり、コーン指数４００ｋＮ／ｍ２以上ある土壌は、建設工事遂行のための十分な強度を有していると評価できる。さらに、コーン指数８００ｋＮ／ｍ２以上ある土壌については、建設工事において道路の路床等のあらゆる工種に適用することができ、構造物としての十分な強度を有していると評価できる。例えば、固化処理前の汚泥の場合、コーン指数は２００ｋＮ／ｍ２以下となる。
【００６８】
表４の結果について、耐再泥化の評価では、固化材により土壌を固化処理して形成した供試体を、７日間気中養生し、その後、供試体を水中に浸漬して２４時間経過後の供試体の状態を写真を用いて目視評価した。なお、供試体には、直径１００ｍｍ×高さ２００ｍｍの寸法の円柱形状のものを使用した。
目視評価では、直立して水中に配置された供試体が原形を留め且つ直立状態を維持している場合、良好つまり○と評価した。直立して水中に配置された供試体がその輪郭をほぼ維持しているが直立状態を維持できていない場合、可つまり△と評価した。直立して水中に配置された供試体がその輪郭及び直立状態を維持できないほど崩れている場合、不良つまり×と評価した。
【００６９】
さらに、表４の結果について、ｐＨを、固化処理した後の７日経過後の土壌Ｉに対して測定した。
【００７０】
実施例１〜１４の固化材と土壌Ｉとによる改良土はすべて、固化処理７日後で４００ｋＮ／ｍ２以上のコーン指数を有し、建設工事遂行のための十分な強度を発現していた。この中で、実施例１〜１２の固化材による改良土は、８００ｋＮ／ｍ２以上ともなるコーン指数を有し、構造物としての十分な強度を発現していた。
実施例１〜１４の固化材と土壌Ｉによる改良土はすべて、耐再泥化については、良好な特性を示した。なお、実施例１３及び１４の固化材と土壌Ｉによる改良土は、固化処理７日後のコーン指数が４００ｋＮ／ｍ２に近い値であったが、良好な耐再泥化特性を示した。
【００７１】
実施例１〜１４の固化材と土壌ＩＩとによる改良土はすべて、固化処理７日後で４００ｋＮ／ｍ２以上のコーン指数を有していた。この中で、実施例１〜１２の固化材による改良土は、８００ｋＮ／ｍ２以上ともなるコーン指数を有していた。
実施例１〜１４の固化材と土壌ＩＩによる改良土はすべて、耐再泥化については、良好な特性を示した。なお、実施例１３及び１４の固化材と土壌ＩＩによる改良土は、固化処理７日後のコーン指数が４００ｋＮ／ｍ２に近い値であったが、良好な耐再泥化特性を示した。
【００７２】
比較例１〜１１の固化材と土壌Ｉとによる改良土のうち、比較例１〜９及び１１による改良土のみが、固化処理７日後で４００ｋＮ／ｍ２以上のコーン指数を有していた。この中で、比較例１、４〜７及１１による改良土のみが、８００ｋＮ／ｍ２以上ともなるコーン指数を有していた。
比較例１、４〜７及び１１の固化材と土壌Ｉとによる改良土が、耐再泥化について、良好な特性を示した。比較例２、３、８及び９の固化材と土壌Ｉによる改良土が、耐再泥化について、可となる特性を示した。比較例１０の固化材と土壌Ｉによる改良土が、耐再泥化について、不良となる特性を示した。なお、比較例２、３、８及び９の固化材と土壌Ｉによる改良土では、固化処理７日後のコーン指数が４００ｋＮ／ｍ２に近い値であり、比較例１０の固化材と土壌Ｉに改良土では、固化処理７日後のコーン指数が４００ｋＮ／ｍ２未満である。
【００７３】
比較例１〜１１の固化材と土壌ＩＩとによる改良土のうち、比較例１、４〜７及び１１による改良土のみが、固化処理７日後で４００ｋＮ／ｍ２以上であり且つ８００ｋＮ／ｍ２以上であるコーン指数を有していた。
比較例１、４〜７及び１１の固化材と土壌ＩＩとによる改良土が、耐再泥化について、良好な特性を示した。比較例２、３及び８〜１０の固化材と土壌ＩＩとによる改良土が、耐再泥化について、不良である特性を示した。なお、比較例２、３及び８〜１０の固化材と土壌ＩＩに改良土では、固化処理７日後のコーン指数も４００ｋＮ／ｍ２未満である。
【００７４】
また、実施例１〜１４の固化材と土壌Ｉとによる改良土ではすべて、ｐＨは、目標値の９．５未満であった。
一方、比較例２、３、５及び８〜１０の固化材と土壌Ｉとによる改良土では、ｐＨは、９．５未満であったが、比較例１、４、６、７及び１１の固化材と土壌Ｉとによる改良土では、ｐＨは、９．５以上であった。
【００７５】
上述の結果より、固化材におけるセメント及び製鋼スラグの含有率が、改良土の強度に大きく影響を与え、特にセメントの含有率が改良土の強度に与える影響が大きい。
そして、比較例のように、固化材の配合について製鋼スラグ材料３０〜６０質量％、石膏材料１０〜４０質量％、セメント材料５〜３０質量％のうちの少なくとも１つの含有率条件を満たさない固化材では、改良土におけるフッ素溶出量、六価クロム溶出量、ｐＨのうちの少なくとも１つが、基準値又は目標値を満たさない。
【００７６】
上述で説明したように、本発明に係る固化材１００の製造方法は、粒状の製鋼スラグである原料スラグ３と粒状の二水石膏である原料石膏４とを混合して混合物６を生成する混合ステップと、混合物６を粉砕して粉砕物７を生成する粉砕ステップと、粉砕物７にセメント８の粉末を添加し混合する添加ステップとを含む。なお、固化材１００は、原料スラグ３を３０〜６０質量％とし、原料石膏４を１０〜４０質量％とし、セメント８を５〜３０質量％とする配合を有する。
【００７７】
上述の構成において、固化材１００は、原料を混合処理、粉砕処理及び添加・混合処理をすることのみによって製造されることができる。よって、固化材１００の製造に加熱等のコストがかかる処理が含まれないため、製造コストの低減が可能になる。
さらに、固化材１００が上記配合を有することによって、固化材１００により固化処理された改良土は、その初期強度及び長期強度を確保すると共に、フッ素及び六価クロムの溶出量を低く抑えることができる。固化材１００では、セメント８を原料として含むが、原料スラグ３及び原料石膏４を主原料とするため、セメント８に由来するフッ素及び重金属の溶出量が低く抑えられる。
【００７８】
また、上述の構成において、粒状の原料スラグ３と粒状の原料石膏４とを混合しているため、均等な混合物６を容易に得ることができる。これにより、混合物６から形成される固化材１００の品質の向上が可能になると共に、混合処理が簡易にすむことによるコストの低減が可能になる。
さらに、セメント８を添加する前に、原料スラグ３と原料石膏４との混合及び粉砕が完了している。これにより、セメント８が、上記粉砕処理中に、粉砕により生じる原料スラグ３からの水分及び原料石膏４からの水分と水和反応を起こし固化することが防がれる。そして、固化材１００中では、セメント８は、安定した状態にある原料スラグ３及び原料石膏４と共に、安定した状態で共存する。よって、固化材１００の品質の向上及び長期保存が可能になる。
【００７９】
また、固化材１００の製造方法は、混合ステップの前に、原料用二水石膏である原料石膏４に対してフッ素の水に対する溶出量を低下させる前処理を実施して前処理後石膏５を生成する前処理ステップを含む。上記構成において、原料石膏４として廃石膏、排煙脱硫石膏及び化学合成石膏等を使用する場合、含有されるフッ素量が様々である。原料石膏４に対して上記前処理を実施することによって、混合ステップで混合処理される前処理後石膏５のフッ素溶出量を低位安定化することができる。そして、フッ素溶出量の低位安定化処理は、他の工程である混合処理、粉砕処理、添加・混合処理よりも前に実施されるため、これらの処理に影響を与えない。よって、固化材１００の品質を安定化することが可能になる。
さらにまた、フッ素溶出量の低位安定化処理に、本来廃棄されるセメントスラッジを使用すれば、製造コストの低減も可能になる。
【００８０】
また、固化材１００の製造方法において、粉砕ステップでは、混合物６を、ブレーン比表面積が２０００〜５０００ｃｍ２／ｇの範囲内となる粉末度に粉砕する。上記構成によって、粉砕物７の過度な粉砕が抑えられると共に、粉砕物７とセメント８の粉末との混合が均一且つ簡易になる。
【００８１】
また、固化材１００の製造方法において、製鋼スラグは、ステンレス鋼スラグから選鉱処理をして地金を回収した後の塊状の製鋼スラグ及び砂粒状の製鋼スラグの少なくとも一方である。ステンレス製鋼の副産物である製鋼スラグは、近年の環境規制によってフッ素を含むせいで用途が縮小しているが、廃棄することなく資源として有効に再利用することが可能になる。
【００８２】
また、実施の形態に係る固化材１００では、原料用の製鋼スラグとして、砂のような態様を有している粗粒スラグつまり原料スラグ３が使用されていたが、これに限定されるものでなく、粒径５０ｍｍ程度までの塊状の製鋼スラグが使用されてもよい。
また、実施の形態に係る固化材１００では、原料用の製鋼スラグとして、ステンレス鋼の製鋼スラグが使用されていたが、これに限定されるものでなく、いかなる鉄鋼スラグが使用されてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
３  原料スラグ（製鋼スラグ）、４  原料石膏（二水石膏、原料用二水石膏）、５  前処理後石膏（二水石膏）、６  混合物、７  粉砕物、８  セメント、１００  固化材。
【図１】
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【図２】
0006442346.tif 000008