(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉水砕スラグが貯留された槽に炭酸水溶液を通流させることを特徴とする高炉水砕スラグの処理方法。
【請求項２】
高炉水砕スラグが貯留された槽に炭酸水溶液を循環させることを特徴とする高炉水砕スラグの処理方法。
【請求項３】
前記循環させている炭酸水溶液に炭酸ガスを補給し、炭酸水溶液の炭酸濃度を一定範囲に維持することを特徴とする請求項２に記載の高炉水砕スラグの処理方法。
【請求項４】
前記槽は水砕スラグ製造の際に用いる脱水槽であり、炭酸水溶液通流または循環の前後に高炉水砕スラグを脱水することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高炉水砕スラグの処理方法。
【請求項５】
高炉水砕スラグと炭酸水溶液との混合物の温度を２０℃以上とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の高炉水砕スラグの処理方法。
【請求項６】
前記高炉水砕スラグは、製銑工程で発生した高炉水砕スラグをそのままおよび／またはその粒度を調製した粒度調製品として用いられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の高炉水砕スラグの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉水砕スラグの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉水砕スラグは、製銑工程において副産する高炉スラグに、加圧水を噴射して急冷、粒状化したもので、年間２０００万ｔ以上生産されている。
高炉水砕スラグは、水硬性を持つため、微粉砕し、セメント用原料に使われてきた。また、近年、天然砂が枯渇しつつあるなかで、資源保護の観点から、天然砂の代替として、土木工事用材料や、コンクリート用細骨材として、高炉水砕スラグそのもの、あるいは粉砕して粒度調整した粒度調製物として使用する機会が増えてきている。
【０００３】
ところで、高炉水砕スラグは、そのまま用いられる場合も粒度調製物として用いられる場合も、出荷待ち、あるいは使用待ちのため野積み状態または貯槽内で長時間貯蔵されることが多く、さらに船舶等により長期間をかけて輸送される場合もある。高炉水砕スラグの水硬性は、セメント原料として使用する際には必要不可欠な性質であるが、使用前の長期間の貯蔵中あるいは輸送中に既に水和反応を起こすと、セメント用原料としての性能が劣化し、十分な強度を持つコンクリートにならない。さらに、スラグ粒子同士が水和生成物を媒体に強固に固結し塊状になると、もはや細骨材として使えなくなり、その結合強度も高いことから、もとの粒子状に破砕、整粒するのに極めて労力を要する。
【０００４】
また、高炉水砕スラグを土木工事用材料として使用する場合、強固な地盤を形成させるという目的には水硬性が有利に働くが、軟弱地盤の表層処理工法のサンドマット材等に使用するには、経過日数によっては施工中に固結するため、次に、このサンドマット材にペーパードレインあるいはプラスチックドレイン等の垂直ドレイン材を打設、貫通させようとしても極めて困難になる。土木用途としては、盛土材、埋め戻し材、裏込め材などとして使用されることもあるが、この場合も、施工をした後に、数日から数年後に、その部分を掘り起こし新たに埋設物を埋める工事をしたり、植裁を施したり、さらに数十年が経過した後に再度掘り起こしたりするケースもある。これらの場合、水砕スラグの固結は、掘り起こし作業に大きな力を必要とし、さらに、配管工事などでは、既埋設物の破損を引き起こす危険性もある。したがって、従来は、この種の用途への高炉水砕スラグの使用が制約されてきた。
【０００５】
かかる水和反応および固結現象は、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、高炉水砕スラグの水和反応は、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、高炉水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、高炉水砕スラグの表面近傍の粒子内部でも生じる。
【０００６】
高炉水砕スラグまたはその粒度調製物の水和反応および固結を防止するために、従来からいくつかの方法が提案されている。例えば、特公昭５８−３５９４４号公報には脂肪族オキシカルボン酸、脂肪族オキシカルボン酸塩またはこれらの２種以上の混合物を重要成分とする固結防止剤が示されている。また、特開昭５４−７１７９３号公報には、高炉水砕スラグに酸水溶液を散布し、活性なカルシウムを一度中和する固結防止方法が示されている。
【０００７】
さらに、高炉水砕スラグ中のＣａＯに炭酸ガスを接触させ、あるいは、高炉水砕スラグ中のＣａＯに炭酸ガスをバブリングした水に含まれる炭酸（Ｈ２ＣＯ３）等を接触させ、スラグ粒子表面に難溶性のＣａＣＯ３の皮膜を形成し、この皮膜によって高炉水砕スラグからのカルシウム等の溶出反応を抑制し、水和反応ひいては固結を抑制する方法が示されている。
【０００８】
具体的には、特開昭５４−１１２３０４号公報、特開昭５４−１２７８９５号公報、特開昭５４−１３１５０４号公報、特開昭５５−１６２４５４号公報には、高炉水砕スラグあるいは高炉水砕スラグを軽破砕したものに、気相状態の炭酸ガスを接触させる方法が示されている。
【０００９】
また、特開平１０−９５６４４号公報には、炭酸ガスを溶解させた炭酸水溶液に高炉水砕スラグを浸漬させる固結防止方法が開示されている。
【００１０】
ところが、これら従来技術のうち、特公昭５８−３５９４４号公報の固結防止剤による方法では、野積み状態の間に雨が降れば、高炉水砕スラグの表面から固結防止剤が溶離するため十分な固結防止機能を発揮しない。また、水や海水に浸る条件での土木工事用材料として使用する場合も、また同様に、水中や海水中に固結防止剤が流出するため十分に固結防止することができない。
【００１１】
また、特開昭５４−７１７９３号公報の酸水溶液を散布する方法では、セメント原料またはコンクリート骨材として用いる場合に、残留酸イオンがコンクリートの性状に悪影響を及ぼすため、添加量を十分に管理しなければならない。
【００１２】
さらに、特開昭５４−１１２３０４号公報等の高炉水砕スラグに気相状態の炭酸ガスを接触させる方法の場合、ホッパーまたは野積み状態に充填された粒状の水砕スラグに炭酸ガスを均一に行き渡らせることが困難であり、ガスが行き渡らない箇所においては、十分な水和反応抑制効果および固結抑制効果を得ることができない場合がある。
【００１３】
一方、特開平１０−９５６４４号公報の冷却された高炉水砕スラグを炭酸水溶液に浸漬させる方法の場合には、炭酸を高炉水砕スラグに均一に供給することができるのでその点からは望ましい方法であるが、高炉水砕スラグの炭酸化反応により炭酸水溶液中の炭酸イオン濃度が低下し、水和反応防止効果や固結防止効果が減少してしまうおそれがある。すなわち、炭酸水溶液への高炉水砕スラグ落下時には、攪拌により炭酸イオンの拡散が促進され、高炉水砕スラグに炭酸カルシウムの皮膜を形成するものの、以降、反応により炭酸水溶液中の炭酸イオン濃度が局所的に希薄になって、水和反応防止効果や固結防止効果が減少するのである。また、炭酸水溶液の層に高炉水砕スラグが沈降してからは、炭酸水溶液が静止、停滞しているため、水砕スラグ堆積層内部への炭酸イオンの拡散が不十分という問題がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、十分な水和反応防止効果および固結防止効果を発揮することができる高炉水砕スラグの処理方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、高炉水砕スラグが貯留された槽に炭酸水溶液を通流させることを特徴とする高炉水砕スラグの処理方法を提供する。
【００１６】
このように高炉水砕スラグが貯留された槽に、炭酸水溶液を通流させることにより、炭酸水溶液が高炉水砕スラグの粒子間を通過するので、高炉水砕スラグ粒子の全体へ均一に炭酸イオンが供給され、高炉水砕スラグ粒子の表面に均一な炭酸カルシウム皮膜を形成することができる。したがって、十分な水和反応抑制効果および固結防止効果を得ることができる。
【００１７】
本発明の第２の観点では、高炉水砕スラグが貯留された槽に炭酸水溶液を循環させることを特徴とする高炉水砕スラグの処理方法を提供する。
【００１８】
このように高炉水砕スラグを装入した槽に炭酸水溶液を循環させることにより、炭酸水溶液が高炉水砕スラグの粒子間を通過するので、高炉水砕スラグ粒子の全体へ均一に炭酸イオンが供給され、高炉水砕スラグ粒子の表面に均一な炭酸カルシウム皮膜を形成することができる。したがって、十分な水和反応抑制効果および固結防止効果を得ることができる。また、このように炭酸水溶液を循環させることにより、炭酸水溶液の使用量を少なくすることができる。
【００１９】
上記第２の観点において、前記循環させている炭酸水溶液に炭酸ガスを補給し、炭酸水溶液の炭酸濃度を一定範囲に維持することが好ましい。これにより、循環している炭酸水溶液の炭酸濃度が経時的に低下することを防止することができる。
【００２０】
上記第１および第２の観点において、前記槽は水砕スラグ製造の際に用いる脱水槽であり、炭酸水溶液通流または循環前後に高炉水砕スラグを脱水することが好ましい。これにより、炭酸水溶液処理のための特別の槽を設けることなく水和反応抑制効果および固結防止効果を得ることができるので経済的である。また、高炉水砕スラグと炭酸水溶液との混合物の温度を２０℃以上とすることが好ましい。さらに、高炉水砕スラグは、製銑工程で発生する高炉水砕スラグをそのまま用いるか、さらに粒度を調製した粒度調製品として用いるか、またはこれらを混合して用いることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳細に説明する。
本発明の第１の実施形態では、高炉水砕スラグが貯留された槽に炭酸水溶液を通流させる。その具体例を図１の（ａ）および（ｂ）に示す。
【００２２】
図１の（ａ）においては、上部に開口２を有し、底部に多数の孔が形成された底板３を有するホッパー型の貯留槽１に高炉水砕スラグ４を貯留し、その状態で貯留槽１の上方に配置された配管５から貯留槽１内に炭酸水溶液を供給して底板３から排出することにより、炭酸水溶液を貯留槽１内に連続的に通流させる。
【００２３】
この際に貯留槽１の上方から高炉水砕スラグ４に供給された炭酸水溶液は、高炉水砕スラグ４の粒子間を通過し、これにより高炉水砕スラグ粒子へ炭酸イオンが供給される。
【００２４】
図１の（ｂ）においては、上部に開口２を有し、底部に配管７が接続された底板３′を有し、さらに、底板３′の直上に多数の孔を有する分散板６を有するホッパー型の貯留槽１′に高炉水砕スラグ４を貯留し、配管７を介して貯留槽１′の底部からその内部へ炭酸水溶液を供給して貯留槽１′の上部に設けられたオーバーフロー容器８にオーバーフローさせ、オーバーフロー配管９を介して排出することにより、炭酸水溶液を貯留槽１′内に連続的に通流させる。
【００２５】
この際に配管７を介して底部より高炉水砕スラグ４に供給された炭酸水溶液は、高炉水砕スラグの粒子間を通過し、これにより高炉水砕スラグ粒子へ炭酸イオンが供給される。
【００２６】
このように、上記図１の（ａ）および（ｂ）のいずれの例においても、炭酸水溶液が高炉水砕スラグの粒子間を連続的に通過するので、高炉水砕スラグ粒子の全体へ均一に炭酸イオンが供給され、高炉水砕スラグに含まれるＣａＯと、炭酸水溶液中の炭酸（Ｈ２ＣＯ３）との反応により、高炉水砕スラグの粒子表面に難溶性の炭酸カルシウム皮膜が均一に形成され、この皮膜により十分な水和反応抑制効果および固結防止効果を得ることができる。
【００２７】
なお、この処理では、炭酸カルシウムを生成せずに、スラグ粒子表面に吸着する炭酸イオンも存在するが、この表面に吸着した炭酸イオンもその効果は小さいが固結を防止する。
【００２８】
次に、炭酸ガスの製造方法について説明する。
炭酸ガスは水に溶けやすく、その溶解度はＣＯ２濃度とガス圧力に比例する。２５℃大気圧でのＣＯ２１００％ガスの飽和溶解度は０．０３７規定（０．１６ｇ／１００ｇ水）になる。炭酸ガスの溶解は下記式（１）のように示され、溶解後の形態は、炭酸（Ｈ２ＣＯ３）、炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）、炭酸イオン（ＣＯ３２−）であり、酸性領域で炭酸、中性領域で炭酸水素イオン、アルカリ性領域では炭酸イオンが安定であり、ｐＨによってそれぞれの存在比が変化する。
ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＣＯ３→Ｈ＋＋ＨＣＯ３−→２Ｈ＋＋ＣＯ３２−……（１）
【００２９】
図２は、炭酸水溶液の製造設備の一例を示す概略断面図である。
この製造設備は、内部に水を貯留可能な塔１１と、塔１の下部から水を供給する水供給機構１２と、塔１内の水に炭酸ガスを吹き込むガス分散器１３と、ガス分散器１３に炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給機構１４と、塔１の上部から炭酸水溶液を取り出すための取水管１５と、塔１の上部を覆うように設けられたダクト１６と、ダクト１６から排気するための排気部１７と、排気部１７からの排気をガス分散器１３のガス入側に導く導入管１８とを有している。
【００３０】
この製造設備で炭酸水溶液を製造する際には、水供給機構１２から塔１１内に連続的に水を供給しながら、または、水供給機構１２から塔１１内に所定量の水を供給した後に水供給機構１２を停止してから、炭酸ガス供給機構１４から供給される炭酸ガスまたは炭酸ガスを含有するガスを、ガス分散器１３から塔１１内の水に連続的に吹き込み、気泡群として分散させ、塔１１内の水に炭酸ガスを吸収させて炭酸水溶液とする。この場合に、炭酸ガス供給機構１４から加圧ガスを供給するようにすれば、塔１１内の水に加圧ガスを溶解することができる。得られた炭酸水溶液は、取水管１５から取り出され高炉水砕スラグへ供給される。また、ガス分散器１３から吹き込まれた過剰分の炭酸ガス等は、ダクト１６から排気部１７を介して排気される。この際、排気されたガスはそのまま系外に排出することができるが、導入管１８を介してガス分散器１３で循環再使用することも可能である。また、ガス分散器１３から吹き込む炭酸ガスを含有するガスには排ガスを用いることも可能であり、これに塔１１上部からの排気を再使用することを組み合わせることにより、極めて安価に炭酸水溶液を製造することができる。
【００３１】
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。この場合にも炭酸ガスまたは炭酸ガスを含有するガスを加圧した状態で水に溶解させることができる。
【００３２】
次に、第２の実施形態について説明する。
本発明の第２の実施形態では、高炉水砕スラグが貯留された槽に炭酸水溶液を循環させる。その具体例を図３の（ａ）および（ｂ）に示す。これらにおいて、図１の（ａ）および（ｂ）と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図３の（ａ）においては、貯留槽１に高炉水砕スラグ４を貯留し、その状態で貯留槽１の上方に配置された配管５から貯留槽１内に炭酸水溶液を供給して底板３から排出するところまでは図１の（ａ）と同じであるが、ここでは単に通流させるだけではなく、貯留槽１の底板３から排出された炭酸水溶液を容器２０に受け、容器２０に接続された循環ライン２１を通って配管５に戻し、炭酸水溶液をポンプ２４により循環させるようになっている。なお、配管５には炭酸水溶液供給ライン２２が接続されており、初期段階および炭酸水溶液の交換時には循環ライン２１のバルブ２１ａを閉じ炭酸水溶液供給ライン２２のバルブ２２ａを開けて配管５を介して炭酸水溶液を貯留槽１に供給し、定常状態になった時点でバルブ２２ａを閉じバルブ２１ａを開けて炭酸水溶液の循環を開始する。また、容器２０の底部には排液ライン２３が接続されており炭酸水溶液を交換する場合には、排液ライン２３のバルブ２３ａを開けて炭酸水溶液を排液する。
【００３４】
この際に貯留槽１の上方から高炉水砕スラグ４に供給された炭酸水溶液は、高炉水砕スラグ４の粒子間を通過し、これにより高炉水砕スラグ粒子へ炭酸イオンが供給される。
【００３５】
図３の（ｂ）においては、貯留槽１′に高炉水砕スラグ４を貯留し、配管７を介して貯留槽１′の底部からその内部へ炭酸水溶液を供給して貯留槽１′の上部に設けられたオーバーフロー容器８にオーバーフローさせるところまでは図１の（ｂ）と同じであるが、この図においてもオーバーフロー容器８から循環ライン２１′を通って配管７に戻し、炭酸水溶液をポンプ２４により循環させるようになっている。なお、配管７には炭酸水溶液供給ライン２２′が接続されており、初期段階および炭酸水溶液の交換時には炭酸水溶液供給ライン２２′のバルブ２２ａ′を開けて配管７を介して炭酸水溶液を貯留槽１′に供給し、定常状態になった時点でバルブ２２ａ′を閉じて炭酸水溶液の循環を開始する。また、底板３′には排液ライン２３′が接続されており炭酸水溶液を交換する場合には、排液ライン２３′のバルブ２３ａ′を開けて炭酸水溶液を排液する。
【００３６】
この際に配管７を介して底部より高炉水砕スラグ４に供給された炭酸水溶液は、高炉水砕スラグの粒子間を通過し、これにより高炉水砕スラグ粒子へ炭酸イオンが供給される。
【００３７】
このように、上記図３の（ａ）および（ｂ）のいずれの例においても、炭酸水溶液が高炉水砕スラグの粒子間を連続的に通過するので、高炉水砕スラグ粒子の全体へ均一に炭酸イオンが供給され、高炉水砕スラグに含まれるＣａＯと、炭酸水溶液中の炭酸（Ｈ２ＣＯ３）との反応により、高炉水砕スラグの粒子表面に難溶性の炭酸カルシウム皮膜が均一に形成され、この皮膜により十分な水和反応抑制効果および固結防止効果を得ることができる。また、このように炭酸水溶液を循環させることにより、炭酸水溶液の使用量を少なくすることができる。
【００３８】
第２の実施形態では、単に炭酸水溶液を循環させていると炭酸水溶液中の炭酸イオンが経時的に減少していき、炭酸水溶液の濃度が不十分になるおそれがあるため、それを回避するためには、所定回数循環させた時点で炭酸水溶液を交換する等の対策を講じることが好ましい。
【００３９】
また、このような対策としては、貯留槽１を通過後の炭酸水溶液に炭酸ガスを補給し、循環させている炭酸水溶液の炭酸濃度を一定範囲に維持するようにすることが好ましい。そのようなことを実現する装置を図４の（ａ）および（ｂ）に示す。
【００４０】
図４の（ａ）の装置は、基本構造は図３の（ａ）と同じであるが、循環ライン２１に、図２の炭酸水溶液製造設備とほぼ同様の構造を有する炭酸ガス補給装置３０が介在されており、循環している炭酸水溶液に炭酸ガスを補給可能となっている。図４の（ｂ）の装置も同様、基本構造は図３の（ｂ）と同じであるが、循環ライン２１′に同様の炭酸ガス補給装置３０が介在されている。ただし、図４の（ｂ）に介在された炭酸ガス補給装置３０は液の供給が図２の場合と逆になっている。
【００４１】
このように、図２の炭酸水溶液製造設備と同様の構造の炭酸ガス補給装置３０を設けることにより、循環している炭酸水溶液に適宜炭酸ガスを供給することができ、炭酸水溶液中の炭酸濃度を一定範囲に維持することができ、常に水和反応抑制効果および固結防止効果を維持することが可能である。
【００４２】
上記第１の実施形態および第２の実施形態のいずれにおいても、高炉水砕スラグを貯留する貯留槽を新たな設備として設けることもできるが、既存の高炉水砕スラグ製造設備を利用することも可能である。例えば、高炉水砕スラグ製造設備としては、高炉スラグを水砕した後、スラリー状態で処理し、最後にスラリーを脱水槽で脱水し、高炉水砕スラグを得るものが知られているが、この脱水槽を利用して本発明を実施することができる。
【００４３】
以下、その例を図５を参照して説明する。図５は高炉水砕設備の脱水槽を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）に対して９０度回転した面による縦断面図である。脱水槽４１は、円筒状部４１ａとその下の円錐状部４１ｂとを有するホッパー形状をなしており、上部に開口４２を有し、底部に多数の水切り孔が形成された底板４３が開閉自在に設けられている。また、脱水槽４１の上部にはオーバーフローを受けるオーバーフロー容器４４が設けられている。脱水槽４１の円錐状部４１ｂの内部には、その中心を挟んで２枚の水切り用金網４５が平行に設けられている。脱水槽４１の上方には、複数の脱水槽に高炉水砕スラグのスラリーを供給するための分配器５１が設けられており、この分配器５１へは、配管５２を介して高炉水砕スラグのスラリーがポンプ５３により供給され、分配器５１から脱水槽４１内へ高炉水砕スラグのスラリーが充填される。
【００４４】
脱水に際しては、水切り孔を開にすると、脱水槽４１内ではスラリー中の水分のみが水切り用金網４５を通過し、さらに底板４３の水切り孔を介して外部に流出し、脱水槽４１内には脱水された高炉水砕スラグ４６が残ることとなる。そして、水切り終了後、底板４３を開けて脱水槽４１内の高炉水砕スラグ４６を排出する。
【００４５】
このように、もともと脱水槽４１は水分を前提とした設備であるから、この脱水槽４１に図１、図３、図４に示した設備を適用して、炭酸水溶液通流または循環の前後に高炉水砕スラグを脱水するようにすればよい。これにより、炭酸水溶液処理のための特別の槽を設けることなく、既存の設備で水和反応抑制効果および固結防止効果を得ることができるので極めて経済的である。
【００４６】
もちろん、このような脱水槽を経た後、高炉水砕スラグをベルトコンベア等により貯留槽に搬送して、上記のような炭酸水溶液処理を行ってもよい。
【００４７】
上記第１の実施形態および第２の実施形態のいずれにおいても、反応性の観点から、炭酸水溶液と高炉水砕スラグとの混合物の温度を２０℃以上とすることが好ましい。夏期は炭酸水溶液と高炉水砕スラグとの混合物を放置しておいても２０℃以上を確保することができるが、冬季は２０℃以上の確保が困難であるため、適宜の加熱手段により混合物を加熱することが好ましい。製造直後の高炉水砕スラグは６０℃以上であり、反応性の観点から好ましい。炭酸化反応は高温ほど進行し、炭酸イオンの溶解度は高温ほど低下するため、炭酸水溶液と高炉水砕スラグとの混合物の温度が高いほど炭酸ガス供給効果が大きい。ただし、９０℃になると炭酸イオンの溶解度が著しく低下してしまうため、事実上８０℃程度が上限となる。
【００４８】
なお、上記実施形態では高炉水砕スラグをそのまま処理する場合について説明したが、粉砕して粒度調整した高炉水砕スラグを処理するようにしてもよい。
【００４９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図１の（ａ）に示した装置を用いて、高炉水砕スラグを１００ｔを貯留した貯留槽の上方から、炭酸水溶液を３３ｍ３／ｈの速度で供給しながら、貯留槽の下方から同一速度で排水し、貯留槽内に炭酸水溶液を通流させた。炭酸水溶液は、濃度２０％の炭酸ガスをガス圧力４ｋｇ／ｃｍ２（ゲージ圧）で水に吹き込んで製造した。この時の炭酸水溶液および高炉水砕スラグの貯留槽の温度は１８℃であった。
【００５０】
（実施例２）
炭酸水溶液および貯留槽の温度を５０℃とした以外は、実施例１と同じ条件で炭酸水溶液を通流させた。
【００５１】
（実施例３）
図１の（ｂ）に示した装置を用いて、高炉水砕スラグを１００ｔを貯留した貯留槽の上方から、炭酸水溶液を３３ｍ３／ｈの速度で供給しながら、貯留槽の下方から同一速度で排水し、循環させた。この際に、貯留槽から排出された炭酸水溶液に炭酸ガスを補給して炭酸水溶液中の炭酸イオン濃度を初期濃度に戻し、貯留槽に循環させた。炭酸水溶液は、濃度２０％の炭酸ガスをガス圧力４ｋｇ／ｃｍ２（ゲージ圧）で水に吹き込んで製造した。この時の炭酸水溶液および高炉水砕スラグの貯留槽の温度は５０℃であった。
【００５２】
（比較例１，２，３）
全く未処理の高炉水砕スラグを比較例１とし、容器内に実施例１と同様の条件で炭酸ガスを水に吹き込んで製造された炭酸水溶液１００ｍ３と高炉水砕スラグ１００ｔとを装入して高炉水砕スラグを炭酸水溶液に浸漬させ、温度を１８℃としたものを比較例２とし、容器内に同様にして製造された炭酸水溶液１００ｍ３と高炉水砕スラグ１００ｔとを装入して高炉水砕スラグを炭酸水溶液に浸漬させ、温度を５０℃としたものを比較例３とした。
【００５３】
以上のように処理した実施例１〜３、比較例２，３と、未処理の比較例１とを、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た（室内規模評価）。また、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（実施規模評価）。これらの結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
表１に示すように、比較例１の未処理のスラグでは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った。１８℃の条件で炭酸水溶液に浸漬した比較例２では、室内規模で２〜３ヶ月の間に固結が始まり、実施規模では６ヶ月から１年で固結が始まった。５０℃の条件で炭酸水溶液に浸漬した比較例３では、室内規模で１〜２ヶ月の間に固結が始まり、実施規模では３ヶ月から６ヶ月で固結が始まった。これに対して、１８℃の条件で、炭酸水溶液を通流させた実施例１は、室内規模で３ヶ月、実施規模で１年間固結しなかった。また、５０℃の条件で、炭酸水溶液を通流させた実施例２は、室内規模で６ヶ月、実施規模では２年間固結しなかった。また、５０℃の条件で、炭酸ガスを補給しながら炭酸水溶液を循環させた実施例３でも、実施例２と同様、室内規模で６ヶ月、実施規模では２年間固結しなかった。実施例３は、炭酸水溶液を循環使用することができるため、使用する水の量、炭酸ガスの量を削減することができた。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、十分な水和反応防止効果および固結防止効果を発揮することができる高炉水砕スラグの処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る方法の実施状態を説明するための図。
【図２】炭酸水溶液の製造設備の一例を示す概略断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る方法の実施状態を説明するための図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るの他の方法の実施状態を説明するための図。
【図５】本発明が適用可能な高炉水砕スラグ製造設備の脱水槽の構造を説明するための図。
【符号の説明】
１，１′；貯留槽
２；開口
３，３′′；底板
４；高炉水砕スラグ
５，７；配管
６；分散板
８；オーバーフロー容器
２０；容器
２１，２１′；循環ライン
３０；炭酸ガス補給装置
４１；脱水槽
４５；水切り用金網
４６；高炉水砕スラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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