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公開番号2024018043
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-08
出願番号2022121086
出願日2022-07-29
発明の名称鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人アセンド弁理士法人
主分類C04B 28/08 20060101AFI20240201BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】優れた膨張安定性が得られる鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法を提供する。
【解決手段】本実施形態の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法は、MgO含有率が質量%で8.5%を超える電気炉スラグを準備する準備工程と、1m³あたりで、1000～2000kgの製鋼スラグと、300～400kgの結合材と、150～250kgの水と、0～700kgの高炉スラグと、を練混ぜる練混ぜ工程とを含む。練混ぜ工程では、製鋼スラグにおいて、電気炉スラグの配合率を質量%で25超～100%とし、MgO含有率が質量%で8.5%以下の低Mg含有製鋼スラグの配合率を質量%で0～75%未満とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＭｇＯ含有率が質量％で８．５％を超える電気炉スラグを準備する準備工程と、
１ｍ
３
あたりで、
１０００～２０００ｋｇの製鋼スラグと、
３００～４００ｋｇの結合材と、
１５０～２５０ｋｇの水と、
０～７００ｋｇの高炉スラグとを練混ぜる練混ぜ工程と、
を含み、
前記練混ぜ工程では、
前記製鋼スラグにおいて、前記電気炉スラグの配合率を質量％で２５超～１００％とし、ＭｇＯ含有率が質量％で８．５％以下の製鋼スラグである低Ｍｇ含有製鋼スラグの配合率を質量％で０～７５％未満とする、
鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法であって、
前記電気炉スラグ中のＭｇを含有する化合物は、主としてＭｇを含有する鉱物相であるＭｇ含有鉱物相である、
鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法であって、
前記Ｍｇ含有鉱物相は、
オケルマナイト、ダイオプサイド、モンチセライト及びスピネルからなる群から選択される１種以上からなる、
鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法であって、
前記電気炉スラグ中のＭｇを含有する化合物のうち、前記Ｍｇ含有鉱物相の含有率は、質量％で５０％以上である、
鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法であって、
前記電気炉スラグ中のＭｇを含有する化合物のうち、遊離ＭｇＯの含有率は質量％で５％以下である、
鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、鉄鋼スラグ水和固化体の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄鋼の生産工程では、鉄鋼の生産の副産物として、鉄鋼スラグが生成する。鉄鋼産業における環境対策の一つとして、鉄鋼スラグをリサイクル材として、道路材、コンクリート材、建築材等に利用するための開発が行われている。
【０００３】
鉄鋼スラグは、製銑工程で得られる高炉スラグ、製鋼工程で得られる製鋼スラグ、に分類される。高炉スラグはさらに、高炉徐冷スラグと、高炉水砕スラグと、高炉スラグ微粉末とに分類される。高炉スラグ微粉末は、高炉水砕スラグをさらに粉砕して形成される。
【０００４】
製鋼スラグはさらに、主として、転炉スラグ、電気炉スラグ、還元炉スラグに分類される。転炉スラグは転炉を用いた精錬工程で生成するスラグである。転炉スラグには、溶銑予備処理スラグも含まれる。溶銑予備処理スラグは、溶銑予備処理で生成するスラグである。電気炉スラグは、電気炉を用いた精錬工程で生成するスラグである。還元炉スラグは、特殊鋼等の製造工程での還元炉での精錬工程で生成するスラグである。還元炉は例えば、ＡＯＤ炉、ＶＯＤ炉等である。
【０００５】
鉄鋼スラグをリサイクル材として上述の用途に利用する場合、鉄鋼スラグを原材料とした鉄鋼スラグ水和固化体を製造する。鉄鋼スラグ水和固化体は、次の方法で製造される。鉄鋼スラグ水和固化体の原料として、製鋼スラグ、結合材及び水を準備する。製鋼スラグは骨材として使用される。これらの原料を練混ぜる。このとき、水和反応により練混ぜた原料が固化して、鉄鋼スラグ水和固化体が生成する。
【０００６】
ところで、製鋼スラグの一部は、時間の経過に伴って膨張する場合がある。このような膨張する可能性のある製鋼スラグを鉄鋼スラグ水和固化体の骨材として使用した場合、時間の経過に伴い、鉄鋼スラグ水和固化体が変形して、亀裂が生じる可能性がある。そのため、鉄鋼スラグ水和固化体で亀裂を抑制するためには、骨材として用いる製鋼スラグに、時間が経過しても膨張しにくい特性が求められる。本明細書において、時間が経過しても膨張しにくい特性を「膨張安定性」と称する。
【０００７】
鉄鋼スラグ水和固化体の時間の経過に伴う亀裂の発生を抑制する研究は従来から行われている。鉄鋼スラグの時間の経過に伴う亀裂は、次のメカニズムで発生すると考えられている。鉄鋼スラグ水和固化体の原料である製鋼スラグは、遊離ＭｇＯ（ｆｒｅｅ－ＭｇＯ）を含有する場合がある。遊離ＭｇＯとは、製鋼スラグ内で他の化合物と水和反応せずに、単体で残存する酸化マグネシウム（ＭｇＯ）である。
【０００８】
遊離ＭｇＯを含有する製鋼スラグを原料として鉄鋼スラグ水和固化体を製造した場合、製造した鉄鋼スラグ水和固化体内に遊離ＭｇＯが残存する。鉄鋼スラグ水和固化体内の遊離ＭｇＯは、時間の経過とともに水と反応して（水和して）、Ｍｇ（ＯＨ）
２
に変化する。遊離ＭｇＯがＭｇ（ＯＨ）
２
に変化すると、体積が膨張する。遊離ＭｇＯの水和反応速度は遅い。そのため、長期に亘って膨張が進行する。以上のメカニズムにより、鉄鋼スラグ水和固化体が膨張して変形し、亀裂が発生すると考えられる。
【０００９】
上述のとおり、遊離ＭｇＯは、鉄鋼スラグ水和固化体の亀裂を発生させる要因の一つである。したがって、鉄鋼スラグ水和固化体の亀裂や変形を抑制するためには、鉄鋼スラグ水和固化体の原料に含まれる遊離ＭｇＯは少ない方が好ましい。そのため、「鉄鋼スラグ水和固化体技術マニュアル（改訂版）」の「附属書１鉄鋼スラグ水和固化体用製鋼スラグ」（非特許文献１）では、ＪＩＳＭ８２０５：２０００に準拠して求められるＭｇＯ含有率が質量％で８．５％以下である製鋼スラグを、鉄鋼スラグ水和固化体の原料として使用することを推奨している。
【００１０】
鉄鋼スラグ水和固化体の亀裂の発生を抑制する技術が、特開２００１－３２３４０３号公報（特許文献１）、特開２００２－３０８６６２号公報（特許文献２）に提案されている。特許文献１では、製鋼スラグのうちの溶銑予備処理スラグを用いて、鉄鋼スラグ水和固化体を製造する。特許文献２では、製鋼スラグのうちの転炉スラグを用いて、鉄鋼スラグ水和固化体を製造する。溶銑予備処理スラグ及び転炉スラグは、上述のＪＩＳ規格に準拠して求められるＭｇＯ含有率が８．５％以下である。特許文献１及び特許文献２では、ＭｇＯ含有率の低い製鋼スラグを用いて、鉄鋼スラグ水和固化体の膨張を抑制し、変形に伴う亀裂の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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