(57)【要約】【課題】製鋼スラグ（特には粉状の製鋼スラグ）を、例えば藻場、魚礁等の海洋資材として有効に再利用すべく、上記製鋼スラグを用い、水中での耐崩壊性に優れた製鋼スラグ造粒物を、迅速かつ簡易に得るための製造方法を確立する。【解決手段】製鋼スラグに、少なくとも酸性のコロイド状シリカ（好ましくはｐＨが５以下のコロイド状シリカ）を添加し、転動造粒することによって製鋼スラグ造粒物を製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼スラグを用いて造粒物を製造する方法であって、
前記製鋼スラグに、少なくとも酸性のコロイド状シリカを添加して、転動造粒することを特徴とする製鋼スラグ造粒物の製造方法。
【請求項２】
前記酸性のコロイド状シリカのｐＨは５以下である請求項１に記載の製鋼スラグ造粒物の製造方法。
【請求項３】
前記製鋼スラグ造粒物は、海洋資材に用いられるものである請求項１または２に記載の製鋼スラグ造粒物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所で発生する予備処理スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ、鋳造スラグなどの製鋼スラグを再利用することを目的に、この製鋼スラグを用いて造粒物を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄プロセスで発生する上記製鋼スラグの有効利用法として、藻場や魚礁などの海洋資材に活用する試みがなされている。
【０００３】
しかし、発生する製鋼スラグは、必ずしも上記用途に適したサイズではなく、例えば粉状の場合、そのままの形態で上記用途に用いると、海洋中の汚濁物となるといった問題がある。よって、粉状の製鋼スラグを上記用途に用いる場合、塊成化することが必要となる。
【０００４】
これまでに、粉状スラグを塊成化する方法として、下記の技術が提案されている。例えば特許文献１には、ボロン成分含有水硬性スラグ粉末（スラグ溶融体にボロン成分を添加して改質させたものであって冷却後に微粉砕したもの）に、活性シリカおよび骨材を調合し、水を加えて成形することが提案されている。この方法では、シリカ、アルミナおよび水酸化カルシウムが緩やかに進行するポゾラン反応が利用されており、この反応により結合能力が発現されて、硬化体が得られる。
【０００５】
上記反応は、進行が緩やかであるため、成形時の脱型に２４時間程度と長時間の養生が必要となる。よって、より早く成形することが求められている。また特許文献１には、強度のより高いものを得るべく１０００℃近傍で焼成することが記載されているが、この様な焼成は、別途設備が必要であり、かつ高エネルギーを要することから、より簡易に塊成化する方法が求められる。
【０００６】
特許文献２には、溶銑脱リン処理スラグを用いて再生資源を製造する方法が提案されている。詳細には、遊離ＣａＯを含有する溶銑脱リン処理スラグに、潜在水硬性またはポゾラン反応性を有するシリカ含有物質を混合することによって、ポゾラン反応を生じさせ、不溶性のｌＣａＯ−ｍＳｉＯ２−ｎＨ２Ｏゲルを生成することが示されている。
【０００７】
この技術も、ポゾラン反応を使用したものであるが、上述した通り反応の進行が緩やかであるため、処理時間が長くなるといった問題がある。
【０００８】
また、特許文献１，２のようにポゾラン反応により得られた硬化体は、上記反応が長時間かけて十分に完了していなければ、海水の白濁を招くおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２５９２８８７号公報
【特許文献２】特許第３５４１６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したとおり、粉状スラグの処理に利用されているポゾラン反応は、緩やかであるため処理に時間を要したり、加熱等の別処理を要する。よって、より迅速にかつ簡便な方法で粉状スラグを塊成化し、造粒物を得ることが求められている。また、得られる造粒物を海洋資材に用いる場合には、該造粒物が水中（特には海水中）での耐崩壊性に優れていることも求められる。
【００１１】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、海洋資材として用いた場合であっても、水中（特には海水中）で汚濁物とならない（以下、この様な特性を「水中での耐崩壊性に優れた」ということがある）製鋼スラグ造粒物を、迅速かつ簡易に製造する方法を確立することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成し得た本発明の製鋼スラグ造粒物の製造方法は、製鋼スラグを用いて該造粒物を製造する方法であって、前記製鋼スラグに、少なくとも酸性のコロイド状シリカを添加して、転動造粒するところに特徴を有する。
【００１３】
好ましい実施形態として、前記酸性のコロイド状シリカのｐＨは５以下である。
【００１４】
前記製鋼スラグ造粒物は、上述した通り、海洋資材に用いることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、粉状の製鋼スラグを用いた場合でも、水中での耐崩壊性に優れた製鋼スラグ造粒物を、迅速かつ簡易に得ることができる。得られた製鋼スラグ造粒物は、藻場、魚礁等の海洋資材として好適に活用することができるため、結果として、製鋼スラグの資源としての利用を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例における試験結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明者は、製鋼スラグ（特には粉状の製鋼スラグ）を、例えば藻場、魚礁等の海洋資材として有効に再利用すべく、水中での耐崩壊性に優れた製鋼スラグ造粒物を、迅速かつ簡易に得る方法について鋭意研究を重ねた。その結果、特に、製鋼スラグに対して少なくとも酸性のコロイド状シリカを添加して転動造粒すれば、上記製鋼スラグ造粒物（以下、単に「造粒物」ということがある）が迅速かつ簡便に得られることを見出し、本発明を完成した。
【００１８】
以下、本発明について詳述する。
【００１９】
本発明は、上記の通り、製鋼スラグと酸性のコロイド状シリカとの組み合わせが、製鋼スラグの塊成化に適していることを特に見出したものであるが、酸性のコロイド状シリカが、製鋼スラグの塊成化に最適である理由について、以下の様に考えられる。
【００２０】
コロイド状シリカは液体溶媒中にシリカ粒子が分散した状態にあるが、この分散状態は、液性に影響を受け、酸性（特にはｐＨ５以下）の場合に準安定領域が存在する。一方、製鋼スラグはアルカリ性を示すことから、上記酸性のコロイド状シリカと、製鋼スラグとが接触することによって、コロイド状シリカのｐＨが上昇し、安定領域を外れて不安定になると思われる。そしてその結果、ゲル化が生じて製鋼スラグとの塊成化が進行し、強固な粒状物が得られるものと考えられる。
【００２１】
この様な観点から、シリカ物質（例えばヒュームドシリカ、シリカゲル、コロイド状シリカ等）の中でも、コロイド状シリカを用いることが重要であると思われる。また、コロイド状シリカとして酸性のものを用いることが、水中（特には海水中）での耐崩壊性に優れた強固な造粒物を得るのに重要であると思われる。
【００２２】
上記液体溶媒として水が挙げられるが、コロイド状シリカの分散状態の制御等を目的に、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ、第４級アンモニウム等のアルカリ種が水に含まれうる。
【００２３】
コロイド状シリカの安定領域を考慮すると、酸性のコロイド状シリカのｐＨは、５以下であることが好ましく、より好ましくは４以下である。尚、ｐＨの下限は２程度である。
【００２４】
用いうるコロイド状シリカとしては、平均粒子径が１〜１００ｎｍのものが挙げられる。
【００２５】
なお、コロイド状シリカは、「スノーテックス」（登録商標）（日産化学工業（株）製）、「シリカドール」（登録商標）（日本化学工業（株）製）等、市販品を用いることができる。
【００２６】
本発明では、上記酸性のコロイド状シリカを用いればよく、その添加量については特に問わないが、造粒物の成形性等を考慮するならば、製鋼スラグ１００質量部に対し、１〜５０質量部とすることが好ましい。コロイド状シリカの添加量が少なすぎると、結果としてバインダーが不足した状態となり、良好に成形することが困難になると思われる。一方、コロイド状シリカの添加量が過剰であっても、良好に成形することが困難になると思われる。
【００２７】
製鋼スラグとしては、上述したとおり、製鉄所で発生する予備処理スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ、鋳造スラグなどが挙げられる。本発明は、用いる製鋼スラグのサイズについてまで問わないが、特には、水中で汚濁物となりやすい粉状（例えば平均粒子径が２ｍｍ以下）の製鋼スラグ、または該粉状のものを含む製鋼スラグを対象とした場合に、本発明の効果が存分に発揮される。
【００２８】
製鋼スラグ造粒物の製造には、製鋼スラグと、少なくとも、酸性のコロイド状シリカとを用いればよく、その他必要に応じて添加物を用いてもよい。例えば、得られる製鋼スラグ造粒物を陸上植物の栄養源として用いる場合には、植物の栄養素となるＮ、Ｋ、Ｐ等を含む水溶性の添加物が含まれていてもよい。また、造粒に際し、必要に応じて水を少量添加してもよい。
【００２９】
本発明によれば、酸性のコロイド状シリカが、製鋼スラグと接触することで良好なバインダーとして作用するため、造粒に際してこれらの混合を、予め行わなくとも、混合・造粒を、下記の転動造粒で行うことができる。
【００３０】
転動造粒は、パン型の転動造粒機（パンペレタイザー）またはドラム式の転動造粒機を用いて行うことができる。
【００３１】
転動造粒の条件として、常温で行うことが挙げられる。また、転動造粒機の回転数を例えば１０〜４０ｒｐｍ、傾斜角度を１０〜５０°とすることが挙げられる。更に転動造粒の時間は、目的とする造粒物のサイズおよび量にもよるが、おおよそ５分〜１時間であり、従来よりも短時間で造粒物を得ることができる。
【００３２】
尚、上記転動造粒後は、水分を飛ばす自然乾燥等を適宜実施して、造粒物を得ることができる。
【００３３】
本発明は、上記転動造粒により得られる造粒物のサイズまで規定するものではないが、平均粒子径が、例えばおおよそ１０ｍｍ以下、具体的に例えば海洋資材に用いる場合には、造粒物の平均粒子径を数ミリレベルとすることが挙げられる。
【００３４】
本発明で得られる造粒物は、特に藻場、魚礁等の海洋資材として有効に活用できるが、これに限定されず、例えば陸上植物の栄養源（粒状肥料）等として用いることもできる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００３６】
表１に示す転炉スラグ、各種バインダー、水を、パンペレタイザー（アズワン株式会社製  ＤＰＺ−０１Ｒ）を用いて混合・造粒し、平均粒子径がおおよそ１０ｍｍ以下の造粒物を得た。尚、パンペレタイザーは、回転数３５ｒｐｍ、傾斜角度３０°、常温の条件で稼動させた。
【００３７】
本実施例では、上記バインダーとして、
（ａ）コロイド状シリカとして、日本化学工業（株）製の「シリカドール（登録商標）２０Ｐ」（ｐＨ＝４〜５）、
（ｂ）コロイド状アルミナとして、日産化学工業（株）製の「アルミナゾル５２０」（ｐＨ＝３〜５）、
（ｃ）高炉スラグ微粉末、または、
（ｄ）ベントナイト（カネサン工業株式会社製）を用いた。
【００３８】
詳細には、表１の配合Ｎｏ．１は、下記（ｉ）〜（ｉｖ）の手順で造粒物を得た（尚、下記では、転炉スラグ、水を複数回に分けて投入しているが、転炉スラグ、水それぞれの合計投入量は、表１に示す通りである。以下、配合Ｎｏ．２〜５の転炉スラグ、バインダー、水についても同じである）。
（ｉ）任意量の転炉スラグを回転しているパンペレタイザーに投入した。
（ｉｉ）水を霧吹き状で投入した。
（ｉｉｉ）転炉スラグを追加投入し、造粒具合を見て水を霧吹き状で追加投入した。
（ｉｖ）所望のサイズとなるまで造粒を行った後、得られた造粒物を回収した。
【００３９】
配合Ｎｏ．２および３は、バインダーがコロイド状（液状）であるため、水のかわりにコロイド状シリカまたはコロイド状アルミナを用いる以外は、上記配合Ｎｏ．１と同じ操作を行って造粒物を得た。
【００４０】
配合Ｎｏ．４および５は、バインダーが粉状であるため、予め、転炉スラグと粉状バインダー（高炉スラグ微粉末またはベントナイト）を混合しておいた。そして、転炉スラグのかわりにこの（転炉スラグ＋バインダーの混合物）を用いる以外は、上記配合Ｎｏ．１と同じ操作を行って造粒物を得た。
【００４１】
尚、転動造粒に要した時間は、各例につき１５分ほどであった。
【００４２】
得られた造粒物を用い、例えば海洋資材として用いる場合に必要な特性「水中（特には海水中）での耐崩壊性」を評価すべく、下記に詳述する通り、海水に浸漬させた直後の造粒物の状態と海水の懸濁状態を調べると共に、海流や波の衝撃を模擬して振とう試験を行ったときの造粒物の状態と海水の懸濁状態を調べた。
【００４３】
詳細は次の通りである。即ち、ビーカーに造粒物１５ｇと海水１５０ｇを投入し、まず、海水浸漬直後の造粒物の状態と海水の懸濁状態を観察した。次いで、このビーカーを振とう機に設置し、水平往復移動の振とうを、振幅：約３ｃｍ、振とう回数：６０ｒｐｍ、振とう時間：２４時間の条件で実施した。そして、振とう開始から５時間後と２４時間後に、造粒物の状態と海水の懸濁状態とを調べた。
【００４４】
【表１】
2013028488.tif 000002
【００４５】
その結果を図１に示す（尚、配合Ｎｏ．３において、ビーカー内壁に付着しているのは気泡である）。この図１より、製鋼スラグに酸性のコロイド状シリカを添加して造粒した配合Ｎｏ．２は、２４時間の振とう後も海水の白濁が生じていないことがわかる。よって本発明の方法で得られた製鋼スラグ造粒物は、海水中で汚濁物とならずに、例えば藻場、魚礁等の海洋資材として好適に用いうることがわかる。
【００４６】
これに対し、製鋼スラグに水のみ添加した場合（配合Ｎｏ．１）は、海水の白濁が生じた。また、酸性のコロイド状シリカの代わりに酸性のコロイド状アルミナ（アルミナゾル）を用いた例（配合Ｎｏ．３）では、海水浸漬振とう中に一部粉化が生じた。これは、上記コロイド状アルミナが、同じコロイド状物質であるコロイド状シリカと比べ、バインダーとしての作用が弱く、造粒物の強度が不足したためと思われる。更に、上記コロイド状シリカの代わりに高炉スラグ微粉末を用いた場合（配合Ｎｏ．４）やベントナイトを用いた場合（配合Ｎｏ．５）も、海水が白濁した。上記ベントナイトを用いた場合（配合Ｎｏ．５）には、一部粉化もみられた。
【図１】
2013028488.tif 000003