(57)【要約】本発明は、製鋼スラグを加工して、高い硬化能力を有する水硬性鉱物結合材を生成し鉄を回収するための方法に関する。この目的のため、ＭｎＯを有する製鋼スラグを含んだ供給生成物が提供される。この供給生成物は、還元剤を融解物中に導入することにより、融解物としてさらに加工される。ここでは９０から１１０の間の石灰飽和度が鉱物融解部分で達成される。引き続き、融解物を、規定された手法で冷却し、元素状鉄を、凝固した融解物から機械的に分離する。次いで凝固した融解物を、水硬性鉱物結合材として使用するために供給する。さらに本発明は、水硬性鉱物結合材に関する。
2015534530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼スラグを加工して、高い硬化能力を有する水硬性鉱物結合材を生成し、かつ鉄を回収するための方法であって、
特に酸化物形態である鉄化合物、およびＭｎＯを有する、製鋼スラグを含む供給生成物であり、前記ＭｎＯが前記製鋼スラグに含有されていてもよい供給生成物を提供するステップと、
前記供給生成物を融解物として加工するステップと、
９０から１１０の間の鉱物融解部分の石灰飽和度を達成するために、前記融解物に還元剤を組み込んで鉄化合物を低減させるステップであり、前記還元剤の組込みが、非酸化雰囲気中で実施されるステップと、
規定された冷却を行うステップであり、前記融解物を最速１５分で凝固させるステップと、
元素状鉄を、前記凝固した融解物から機械的に分離するステップと、
水硬性鉱物結合材として使用するために、低い鉄含量を有する前記凝固した融解物を引き続き供給するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記供給生成物が、ＭｎＯを０．１から１０重量％有することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、前記供給生成物に、Ａｌ２Ｏ３が最大５重量％および／またはＣａＯが３０〜５０重量％および／またはＳｉＯ２が１０から２０重量％含有されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法であって、前記融解物が、前記還元の前および／または前記還元の間に約１６００℃から約１８００℃の温度を有することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法であって、前記非酸化雰囲気が還元雰囲気であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法であって、炭素、ケイ素、および／またはその他の金属、または半金属が還元剤として使用されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法であって、前記還元剤の少なくとも一部分が前記融解物中に吹き込まれることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記融解物中に吹き込まれた前記還元剤が、不活性ガス流を用いて吹き込まれることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法であって、ホウ砂が前記融解物中に組み込まれることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法であって、液体の元素状鉄が、前記還元の後で、前記融解物を凝固する前に、分離されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法であって、前記融解物が、遅くとも４時間後に凝固していることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法であって、規定された前記冷却が、冷却容器で行われることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法であって、前記元素状鉄の前記機械的分離が、研削プロセスおよび分類プロセスを用いて行われることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法により生成された、水硬性鉱物結合材であって、Ｃ３Ｓが少なくとも４０重量％の鉱物学的組成を有し、かつ石灰飽和度が約９０から１１０であることを特徴とする水硬性鉱物結合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載される、製鋼スラグを加工して高い硬化能力を有する水硬性鉱物結合材を生成し、かつ鉄を回収するための方法と、請求項１４に記載される、水硬性鉱物結合材とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＤスラグ、ＬＤＳ、ＬＤ転炉スラグ、ＢＯＳ、またはＳＷＳとも呼ばれる製鋼スラグは、プロセスによっては、非常に大量の鉄を含有したままでありうる。この鉄は、一部が金属形態で存在するが、主に、鉱物によってスラグに結合された酸化物の形で存在する。スラグ中に存在するこれらの酸化鉄は、スラグ母材に固定状態で組み込まれているので純粋に機械的な方法で回収することができず、最初に熱化学的還元を経て元素状金属の形態に変換しなければならない。スラグ母材は、主に、典型的な酸化物、酸化カルシウム、二酸化ケイ素、および酸化アルミニウムからなる。しかし、例えば高炉スラグなどのその他のスラグ形態とは対照的に、製鋼スラグは、水硬活性相（ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ  ａｃｔｉｖｅ  ｐｈａｓｅ）中では生じず、したがってセメントでの高品質利用には適していない。したがって製鋼スラグは、ほとんど高速道路建設でのグリットとしてのみ使用される。
【０００３】
欧州登録特許第１３７０５０１号は、例えば、水硬性結合材の性質を持つスラグを提供するために、製鋼スラグを処理する方法を開示する。得られた生成物は、ポルトランドセメントクリンカと少なくとも同等であることが記述されている。この場合、スラグの全重量に対して少なくとも４５重量％の酸化カルシウムと３０重量％未満のＦｅ２Ｏ３とを含有する製鋼スラグは、１から１５ｂａｒに及ぶ圧力、１６５０℃から１４００℃に及ぶ温度で、酸素または空気による酸化処理を受ける。石灰源をこのスラグに添加し、必要に応じて二酸化ケイ素源または酸化アルミニウム源を補う。石灰源と任意選択の二酸化ケイ素または酸化アルミニウム源との割合は、スラグが、その変換後の室温で、少なくとも１３重量％のＦｅ２Ｏ３含量と、少なくとも４０重量％の鉱物学的相Ｃ３Ｓおよび１０重量％超の鉱物学的相Ｃ２ＦまたはＣ４ＡＦの形をとる塩化／フッ化カルシウムを含んだ鉱物学的組成物とを有するように選択される。
【０００４】
この方法の欠点は、スラグ中に存在する鉄が回収されないことである。
【０００５】
製鋼スラグを加工するための別の方法は、欧州登録特許第１６９７２７１号に記載されている。この場合、水硬性結合材は、少なくとも２５重量％のアルミノケイ酸カルシウムおよびマグネシウム、少なくとも５重量％の鉱物酸化物および／またはハロゲン化物、ならびに最大３１重量％の酸化アルミニウム、最大１０重量％のカルシウムアルミノフェライト、および最大０．０１重量％の炭素を有するものが生成される。この生成物を得るために、製鋼スラグも含めた基礎材料を、還元雰囲気中で、対応する量を融解させる。得られた生成物を単離する。これは、例えば水または空気での急冷によって、さらに徐冷によっても実施することができる。
【０００６】
冷却のタイプにかかわらず、顕著な量の主なクリンカ相エーライト（ａｌｉｔｅ）は形成されないようである。ここでは任意の元素状鉄が分離されるか否か、およびどのように分離されるのかが記述されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第１３７０５０１号明細書
【特許文献２】欧州特許第１６９７２７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明の目的は、製鋼スラグを加工するための方法であって、高い硬化能力を持つ水硬性鉱物結合材を生成することができると共に鉄を回収することもできる方法を示すことである。本発明のその他の目的は、高い硬化能力を持つ水硬性鉱物結合材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１の特徴を有する製鋼スラグを加工するための方法を経て、さらに請求項１４の特徴を有する水硬性鉱物結合材を経て、本発明により達成される。
【００１０】
本発明の有利な実施形態は、従属項および記述に示される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による方法の実施形態の、概略的なフローチャートを示す図である。
【図２】本発明による水硬性鉱物結合材の強度に関する調査を明らかにする、棒グラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明による方法では、まず、特に酸化物形態にある鉄化合物、およびＭｎＯを有する、製鋼スラグを含む供給生成物であって、ＭｎＯが製鋼スラグに含有されていてもよい供給生成物が提供される。この供給生成物は、鉱物融解部分において９０から１１０の間の石灰飽和度（ｌｉｍｅ  ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ｆａｃｔｏｒ）を達成するために、鉄化合物が還元されるよう還元剤を融解物に組み込むことによって、融解物としてさらに加工され、この還元剤は、非酸化雰囲気中に導入されるものである。その後、融解物を規定された方法で冷却し、融解物を最速１５分で凝固させる。次いで元素状鉄を、凝固した融解物から機械的に分離する。次いで還元鉄分を有する凝固した融解物を、水硬性鉱物結合材として使用に供する。
【００１３】
本発明の意味によれば、供給生成物は、製鋼スラグを意味するものとし、必要に応じてさらにＭｎＯなどの補正成分（ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を意味するものとする。本明細書では十分なＭｎＯがスラグ中に既に存在していることがあり、これは補正成分を添加する必要がないことを意味する。これは少なくともいくらかの製鋼スラグが検査される場合に当てはまる。ほとんどの場合、鉄化合物は、ハロゲン化鉄、硫化鉄、セレン化鉄、および特にＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、またはＦｅ３Ｏ４などの酸化鉄として製鋼スラグ中に存在する。
【００１４】
供給生成物は、適切な容器（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）内で加熱して融解させることができ、または融液状態（ｍｅｌｔ−ｌｉｑｕｉｄ  ｓｔａｔｅ）で外部から提供することもできる。特に３相密閉型の電気アーク炉は、例えば供給生成物を融解するのにまたは融解物をさらに加熱するのに使用されてもよい。
【００１５】
還元剤の導入により、鉄化合物は、元素状金属の形態に変換される。鉱物融解部分では、９０から１１０の間の範囲、好ましくは９５から１０５の間の範囲にある石灰飽和度が達成される。鉱物融解部分は、元素状鉄が少ない融解物として理解することができる。石灰飽和度（ＬＳＦ、Ｋａｌｋｓｔａｎｄａｒｄ、またはＫＳｔ）は、最大の場合にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＦｅ２Ｏ３と大規模な燃焼および冷却条件下で結合することができる、それぞれのＣａＯ含量のパーセンテージとして、原材料またはクリンカ中に実際に存在するＣａＯ含量を示す。
【００１６】
石灰飽和度は、下記の方程式：
【数１】
2015534530.tif 000003
（式中、ＫＳｔ＝石灰飽和度）
により定義される。
【００１７】
非酸化雰囲気中で還元を実施することにより、既に還元された鉄の逆酸化が防止され、したがって元素状鉄の収量が増加する。これはさらに、石灰飽和度の達成に寄与する。
【００１８】
融解物が凝固した後、元素状鉄を機械的に分離し、さらなる利用に供することができる。鉄のかなりの割合が、スラグの残りの部分よりも密度が高いことに起因して、融解槽の下方領域に沈降する。その他の部分は液滴の形で残され、冷却されたスラグに含まれる。
【００１９】
還元された鉄分を有するスラグは、水硬性鉱物結合材として使用することができる。この結合材は、ＬＤＳ結合材として以下に記述される。
【００２０】
本発明による方法は、簡単かつ効率的な手法で、元素状鉄を高い割合で製鋼スラグから回収することが可能であり、さらに、高品質結合材用の複合材料として主に適している極めて反応性の高い水硬性鉱物結合材を得ることが可能である。このＬＤＳ結合材は、非常に高い反応性および硬化能力によって特徴付けられる。そのエーライト含量（Ｃ３Ｓ）は少なくとも４０重量％である。
【００２１】
本発明は、本質的に、３つの相互に作用する概念に基づく：第１に、ＭｎＯを融解物に含めて提供することであり；第２に、鉱物融解部分において、示される石灰飽和度に到達するまで、鉄を還元することであり；第３に、ゆっくりと規定された冷却（ｄｅｆｉｎｅｄ  ｃｏｏｌｉｎｇ）を行うことである。
【００２２】
規定された冷却プロセスは、非常に大きなエーライト結晶の形成を引き起こす。これらの結晶は、そのサイズがミリメートルにまでなる可能性がある。さらに、ビーライト（Ｃ２Ｓ）および遊離石灰または生石灰（ＣａＯ）への逆成プロセスは、調査中の結晶の縁部では見られない。低速冷却プロセスは、従来のクリンカ生成条件下で、エーライトからビーライトおよび遊離石灰への崩壊をもたらす。この背景に対し、高資源クリンカの冷却が、セメント生産においては必要である。
【００２３】
大きな結晶にもかかわらず得られるエーライト相の特に高い反応性は、エーライト相の格子構造に組み込まれておりかつこの格子構造を乱すＭｎ２＋イオンの存在に起因し、その結果、ＬＤＳ結合材の硬化能力は、特にエーライト相によってかなり増大する。
【００２４】
本発明の、還元条件下での融解物の加工では、Ｍｎは、その２価の形でＭｎ２＋として存在する。したがってエーライトの格子中への導入が可能であり、それによってＣａは格子内で置き換えられる。最大３％の組込み率（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｒａｔｅ）が、本明細書では実現される。
【００２５】
これは従来のセメントクリンカ生産では不可能である。Ｍｎ化合物がセメント原材料中に存在する限りにおいて、Ｍｎは、Ｍｎ３＋としてセメントクリンカ生産の酸化プロセスを経て存在することになる。このようにＭｎ３＋は、Ｃ４ＡＦ中のＦｅの格子サイトに組み込まれる傾向がある。エーライトまたはビーライトのＣａ格子サイトへのＭｎ３＋の組込みは、不可能である。
【００２６】
その結果、これと同等のエーライトの反応性の増大は、酸化雰囲気中での従来のセメントクリンカ生産において不可能であるが、それはマンガンが存在する場合にはＭｎ３＋として存在するからである。同じことが、酸化条件下で実施される、製鋼スラグを処理するための全ての方法に当てはまる。
【００２７】
エーライトの高い安定性は、一方では、従来の焼結プロセスとは対照的に、セメントクリンカ生産でのＬＤＳ結合材中のエーライトの形成が、本発明によれば融解相からゆっくりと生ずることに起因する可能性がある。他方でこの安定性は、Ｍｎ２＋の組込みに起因する。
【００２８】
最後に、必要とされる石灰飽和度は、本発明によれば、エーライトの割合が高くかつＬＤＳ結合材の反応性が高い状態で決定的な役割も演ずる。
【００２９】
原則として、ＭｎＯの任意の量が供給材料中に存在してもよい。しかし、供給生成物は、ＭｎＯを０．１重量％から１０重量％、特に０．５重量％から５重量％有する場合が有利である。酸化マンガンのこの含量レベルで、有意な量のＭｎ２＋イオンがエーライト相の結晶格子に組み込まれ、それによって結晶構造が乱れることが保証される。 
【００３０】
供給生成物が、最大５重量％のＡｌ２Ｏ３および／または３０から５０重量％のＣａＯおよび／または１０から２０重量％のＳｉＯ２を含有する場合が有利である。供給生成物が、３から５重量％のＡｌ２Ｏ３および／または３５から４５重量％のＣａＯおよび／または１５から２０重量％のＳｉＯ２を含有する場合がさらにより有利である。
【００３１】
これらの相組成により、エーライト相の形成は、熱化学的見地に鑑みて増強される。さらに、問題となっている酸化物がこれらの濃度範囲にあると、９０から１１０の間の石灰飽和度、またはさらにより好ましくは９５から１０５の間の石灰飽和度が達成される可能性が非常に高い。前述の組成物が、供給された製鋼スラグ材料中に既に含有されない場合には、不足している酸化物を、融解プロセスの前または間に任意選択で添加することができる。
【００３２】
融解物は、有利には、還元の前および／または間に、約１６００℃から約１８００℃の温度、特に１６５０℃から１７５０℃の温度を有する。供給生成物の全ての成分は、特に酸化物部分において、この温度で完全に融解し、還元反応は、還元プロセスの素早い進行がエネルギおよび熱化学的見地から保証されるように、十分迅速に生ずる。
【００３３】
非酸化雰囲気は、還元雰囲気とすることができる。固体形態に添加された還元剤によって主に生ずる還元プロセスは、その雰囲気によってさらに支援される。
【００３４】
炭素、ケイ素、および／またはその他の金属もしくは半金属（ｓｅｍｉ−ｍｅｔａｌｓ）を、還元剤として使用することが好ましい。特に石油コークスは、非常に高い比表面積とそれに対応して高い反応性を有するので、炭素の変性に適している。ケイ素、カルシウム、およびアルミニウムには、酸化物がスラグの一部を形成できるというさらなる利点がある。
【００３５】
還元剤の少なくとも一部を、例えば不活性ガス流を用いて融解物中に吹き込むことができる。中空電極は、電気アーク炉を使用する場合、特に、融解物中に還元剤を吹き込むのに適している。融解物中の還元剤の特に効率的な分布に加え、この吹き込みによって、混合へのさらなる寄与が実現される。不活性ガスの使用により、望ましくない２次反応、特に融解物中に含有される還元剤および酸化物成分の酸化が、確実に回避される。アルゴンは、例えば、不活性ガスとして使用するのに特に適している。異なる割合の還元剤を、ある特定の比で供給スラグと任意選択で事前に混合することができる。
【００３６】
炭素を還元剤として使用する場合、一酸化炭素および二酸化炭素は、酸化物の還元の副生成物として生成することができる。これらのガスは融解物から逃げ、その結果、融解物の起泡（ｆｏａｍｉｎｇ）をもたらす。起泡を低減させるため、ホウ砂を融解物に組み込むことが有利と考えられる。
【００３７】
本発明による方法の好ましい実施形態によれば、液体の元素状鉄は、還元プロセスの後、融解物の凝固プロセスの前に、分離する。液体の元素状鉄は、融解相よりも高い密度を有するので、融解炉の底部で収集され、そこから比較的簡単に除去することができる。融解炉または融解ユニットは、追加のエネルギ入力を経て融解物を液体状態で保持するのを可能にする、融解相を受け取るための容器、例えば電気アーク炉を意味することが、本発明の範囲内で理解することができる。
【００３８】
原則として、融解物は、望み通りゆっくりと冷却することができる。しかし、融解物は遅くとも４時間後、特に２時間後に凝固している場合が好ましい。この期間内で、熱力学的に安定な鉱物学的相、特にエーライトを形成することができる。
【００３９】
規定された冷却は、冷却容器で実施することができる。特に、インゴットもしくは永久鋳型、または冷却プロセスに時間的な影響を及ぼすことが可能なその他の容器がこの目的に適している。冷却容器は、特殊な鋳造機により供給することができ、この容器には融解ユニットから充填される。
【００４０】
本発明による方法の好ましい実施形態によれば、元素状鉄の機械的分離は、研削プロセスおよび分類プロセスを用いて行われる。この方法ステップでは、特に国際特許出願の国際公開第２０１１／１０７１２４Ａ１号に開示される方法が適している。鉄は、研削プロセス中に解放され、次いで鉄と鉱物学的母材との間の密度差によって研削プレート上に分離される。その後、プレート縁部に放出され、任意選択でその後に行われる選別および分類プロセスを通してさらに高精度に分離される。凝固した融解物を低減させかつ解凝集させるために、好ましくはＬＯＥＳＣＨＥ型のローラミルを使用する。
【００４１】
さらに本発明は、エーライト（Ｃ３Ｓ）が少なくとも４０重量％の鉱物学的組成を有しかつ石灰飽和度が約９０から１１０である水硬性鉱物結合材に関する。５０重量％、特に６０重量％という、より高いエーライト含量が好ましい。水硬性鉱物結合材は、本発明による方法を用いて生成することができ、ＬＤＳ結合材としても本発明の範囲内で記述される。
【００４２】
ＬＤＳ結合材は、ガラス相が最大３０重量％である鉱物学的組成を有する。これらの相は、結合材の結合能力に全く寄与せず、遊離石灰、即ち酸化カルシウムに結合することができ、それによって石灰飽和度が増大する。
【００４３】
本発明を、図を参照することにより、概略的な例示的な実施形態の助けを借りて、より詳細に以下に説明する。
【００４４】
供給生成物は、図１によるフローチャートのステップＩで提供される。この供給生成物は、本質的にＬＤスラグを含む。供給生成物は、１重量％から５重量％の範囲のＭｎＯ含量を有する。ＳＷＳとも記述される多くのＬＤスラグは、所望の範囲のＭｎＯ含量を既に有する。そうでない場合は、ＭｎＯをスラグに添加する。還元剤は、このステップで、供給生成物に予め添加することができる。石油コークスが、この目的には特に適している。
【００４５】
後続のステップＩＩでは、必要に応じて供給生成物を融解物にする加工が行われる。スラグは、上流プロセスから融解液体状態として予め得ることができ、または冷却固体形態として予め存在させることができる。スラグの融解および／または加熱は、電気アーク炉で行うことができる。この炉は、黒鉛の耐火組成物または炭素含有耐火材料を用いて抵抗操作（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）で運転することができる。電気アーク炉は、融解ユニットと記述することもできる。
【００４６】
融解物は、還元剤の添加がステップＩＩＩで開始される前に、約１６５０℃から１７５０℃の間の温度に到達すべきである。
【００４７】
融解物中で鉄化合物を還元することにより、一酸化炭素および／または二酸化炭素が生成され、融解物からガスとして逃げる可能性がある。これは、融解物の起泡をもたらす可能性がある。起泡を低減させるために、少量のホウ砂を融解物に添加することができる。それにより融解物の粘度は低減する。
【００４８】
還元鉄の再酸化を抑制するために、炉の雰囲気の不活性ガス、例えばアルゴンの濃度を高める。アルゴンは、融解物中に直接導入することもできる。次いで還元剤の一部を、アルゴン流と共に、融解物中に直接吹き込むこともできる。融解物中を流れるアルゴンは、融解浴に渦を形成し、それが金属分離に良い影響を与える。
【００４９】
供給生成物中に存在する本質的に全ての鉄化合物が低減されたらすぐに、残りの鉱物融解部分は９０から１１０の間の石灰飽和度を有するべきである。これは、供給生成物の組成と共に注目すべきである。所望の石灰飽和度は、多くのＬＤスラグで達成することができる。
【００５０】
ステップＩＶでは、液体融解物を、例えば注入装置を介してインゴット鋳型などの特殊な冷却ユニット内に搬送し、そこで少なくとも１５分から約２時間にわたり、ゆっくり冷却する。鉄の一部（約８０％）が、融解ユニット内および冷却ユニット内の両方に、分離相として底部に堆積する。鉄は、ここでは依然として液体状態で分離することができる。しかし金属相の別の部分は、冷却後、液滴の形のままで存在し、鉱物部分に含まれる。この場合、金属の収量を増加させるためにその機械的な加工が必要である。
【００５１】
元素状鉄のこの機械的分離は、ＬＯＥＳＣＨＥローラミルを用いた研削プロセスにより、かつ後続の分類により、段階Ｖで行われる。この場合、鉄は、鉱物学的部分との密度の差によって分離することができる。国際公開第２０１１／１０７１２４Ａ１号に記述される方法は、この目的に特に適している。
【００５２】
残りの鉱物部分は、段階ＶＩで存在する本発明によるＬＤＳ結合材である。この結合材は、高品質水硬性鉱物結合材として利用することができる。
【００５３】
表１は、未処理のＬＤスラグである供給生成物と、本発明による方法を用いて得られたＬＤＳ結合材との化学組成を列挙する。値は、それぞれの場合においてここでは重量％で示す。
【００５４】
【表１】
2015534530.tif 000004
【００５５】
表１によれば、ベーススラグの石灰飽和度は７０．１であり、ＬＤＳ結合材の場合は１０４．３である。表２は、ベーススラグおよびＬＤＳ結合材の結晶質組成（重量％）を再現する。
【００５６】
【表２】
2015534530.tif 000005
【００５７】
表２から推論できるように、本発明による方法では、ＬＤＳ結合材中、最大６６重量％という高いエーライト部分を得ることが可能である。本発明による方法では、例えばビーライト（Ｃ２Ｓ）などのその他の低反応性の相の形成が低減されることも強調される。ビーライト相も、確かにＬＤＳ結合材の強度に寄与するが、エーライト相よりも程度は低くかつ遅い時点で寄与する。水硬性鉱物結合材中のエーライト部分が多くなるにつれ、その硬化能力は高くなり、構造材料としてのその適切性がより普遍的になる。
【００５８】
ＬＤＳ結合材の良好な反応性は、標準的なモルタルプリズム（ｍｏｒｔａｒ  ｐｒｉｓｍ）で、２日、７日、および２８日後にＤＩＮ  ＥＮ  １９６に従い強度を調査することによって実証された。強度研究の結果を図２に示す。
【００５９】
３つの異なるサンプルをこの目的で配合し、その結果を互いに比較した。参照セメントＣＥＭ  Ｉ  ４２．５  Ｒを第１のサンプルとして使用した。第２のサンプルは、参照セメント７０％およびケイ砂３０％の組成を有し、０〜２ｍｍのフラクション（ｆｒａｃｔｉｏｎ）であり、ケイ砂は非反応性不活性凝集体として使用した。第３のサンプルは、参照セメント７０％およびＬＤＳ結合材３０％を含んでいた。ＬＤＳ結合材は、ここで研削して比表面積４０００ｃｍ２／ｇ  Ｂｌａｉｎｅにした。
【００６０】
図２に示されるこの調査の結果から、ＬＤＳ結合材を有するサンプル３は、ケイ砂を有する比較サンプル２の強度レベルよりも上にある。この結果から、既に２日後に、ＬＤＳ結合材は強度に独自に寄与すると結論付けることができる。７日後、ＬＤＳ結合材を有するサンプル３は、参照セメントの強度レベルにほぼ到達し、２８日後にはその強度レベルをも超える。
【００６１】
まとめると、本発明による方法を通して、製鋼スラグから鉄を回収することおよび驚くほど良好な硬化能力を有する水硬性鉱物結合材を生成することが可能であることを、確実にすることができる。
【図１】
2015534530.tif 000006
【図２】
2015534530.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月13日(2014.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼スラグを加工して、高い硬化能力を有する水硬性鉱物結合材を生成し、かつ鉄を回収するための方法であって、
特に酸化物形態である鉄化合物、およびＭｎＯを有する、製鋼スラグを含む供給生成物であり、前記ＭｎＯが前記製鋼スラグに含有されていてもよい供給生成物を提供するステップと、
前記供給生成物を融解物として加工するステップと、
９０から１１０の間の鉱物融解部分の石灰飽和度を達成するために、前記融解物に還元剤を組み込んで鉄化合物を低減させるステップであり、前記還元剤の組込みが、非酸化雰囲気中で実施されるステップと、
ゆっくりと冷却を行うステップであり、前記融解物を最速１５分で凝固させるステップと、
元素状鉄を、前記凝固した融解物から機械的に分離するステップと、
水硬性鉱物結合材として使用するために、低い鉄含量を有する前記凝固した融解物を引き続き供給するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記供給生成物が、ＭｎＯを０．１から１０重量％有することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、前記供給生成物に、Ａｌ２Ｏ３が最大５重量％および／またはＣａＯが３０〜５０重量％および／またはＳｉＯ２が１０から２０重量％含有されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法であって、前記融解物が、前記還元の前および／または前記還元の間に約１６００℃から約１８００℃の温度を有することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法であって、前記非酸化雰囲気が還元雰囲気であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法であって、炭素、ケイ素、および／またはその他の金属、または半金属が還元剤として使用されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法であって、前記還元剤の少なくとも一部分が前記融解物中に吹き込まれることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記融解物中に吹き込まれた前記還元剤が、不活性ガス流を用いて吹き込まれることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法であって、ホウ砂が前記融解物中に組み込まれることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法であって、液体の元素状鉄が、前記還元の後で、前記融解物を凝固する前に、分離されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法であって、前記融解物が、遅くとも４時間後に凝固していることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法であって、規定された前記冷却が、冷却容器で行われることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法であって、前記元素状鉄の前記機械的分離が、研削プロセスおよび分類プロセスを用いて行われることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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