JP7019903B2 - Manufacturing method of roadbed material - Google Patents
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Description
本発明は、鉄鋼スラグを用いた道路用路盤材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a roadbed material for a road using steel slag.
従来より、高炉スラグや転炉スラグなどの鉄鋼スラグを再利用する方法として、道路用路盤材への有効利用が行われており、鉄鋼スラグのうち多くのものが路盤材として出荷されており、路盤材にはいくつかの粒度品質が設けられている。一方、鉄鋼スラグは組成や冷却速度によっては粉化する性質を有しており、微粒分が多くなるスラグも存在する。粉化する原因は、冷却過程における2CaO-SiO2の相変態(α→γ)などが挙げられるが、上記のような微粒分が多いスラグは、路盤材の粒度品質を満足できないことがあり、路盤材の原料としては利用価値が低いものとなっていた。 Conventionally, as a method of reusing steel slag such as blast furnace slag and converter slag, it has been effectively used for roadbed materials, and many of the steel slags have been shipped as roadbed materials. Roadbed materials are provided with several grain size qualities . On the other hand, steel slag has the property of pulverizing depending on the composition and cooling rate, and some slags have a large amount of fine particles. The cause of pulverization is the phase transformation of 2CaO-SiO 2 (α → γ) during the cooling process, but the above-mentioned slag with a large amount of fine particles may not satisfy the particle size quality of the roadbed material. It had a low utility value as a raw material for roadbed materials.
そこで、上述した粒度が小さな微粉の鉄鋼スラグを路盤材の原料に利用する技術として、以下のようなものが提案されている。
特許文献１には、製鋼スラグとして従来海洋土木埋め立て材、サンドコンパクション材料、路盤材等の土木材料として適さないとされる０．０７５ｍｍ以下の微粒分を含むものを用いていながら、適切な粒度を有し、かつ海洋土木埋め立て材等として施工時の海水の白濁を生じさせることがなく、経済的な造粒物を製造する路盤材の製造方法が開示されている。具体的には、特許文献１の技術は、０．０７５ｍｍ以下の微粒分を５質量％以上含む粉状製鋼スラグおよび高炉スラグ微粒末、水、またはこれらにさらにフライアッシュ等を混合し、ミキサを用いて造粒し造粒物を得るものとなっている。
Therefore, the following techniques have been proposed as a technique for utilizing the above-mentioned fine powdered steel slag having a small particle size as a raw material for a roadbed material.
そして、この特許文献１には、山積みした造粒物をシート等で覆い、そこに水蒸気を吹き込み、材料の温度を高くすると、水和反応が速く進み、養生時間を短くできる点や、造粒した翌日に造粒物を重機等によりかき混ぜると造粒物の固着を効果的に抑止することができる点も記載されている。
また、特許文献２には、粉状のスラグを低い処理コストで有効に利用することができる路盤材およびその製造方法が開示されている。具体的には、特許文献２の路盤材は、粒径４５０μｍ以下の割合が９５重量％以上を占め、カルシウム分を３５重量％以上含有する粉状スラグ４と、最大粒径が４０ｍｍ以下の塊状スラグ５とを混合して形成されるものとなっている。
Further, in
Further, Patent Document 2 discloses a roadbed material capable of effectively utilizing powdered slag at a low processing cost and a method for producing the same. Specifically, the roadbed material of Patent Document 2 has a powdery slag 4 having a particle size of 450 μm or less accounting for 95% by weight or more and a calcium content of 35% by weight or more, and a lump having a maximum particle size of 40 mm or less. It is formed by mixing with slag 5.
さらに、特許文献３には、製鋼スラグを原料の一部として使用するスラグ硬化体を破砕して路盤材を製造する場合に、強度の不足、遊離ＭｇＯに起因する膨張、接触水のｐＨ上昇などの問題を一挙に解決した製鋼スラグを原料とする路盤材が開示されている。具体的には、特許文献３の路盤材は、混合物に、製鋼スラグとして粉粒状の溶銑予備処理スラグを含有し、全配合成分中における粒径１．１８ｍｍ以下の溶銑予備処理スラグの含有率が１５～５５質量％となっている。 Further, in Patent Document 3, when a hardened slag using steelmaking slag as a part of a raw material is crushed to produce a roadbed material, insufficient strength, expansion due to free MgO, increase in pH of contact water, etc. A roadbed material made of steelmaking slag that solves the above problems at once is disclosed. Specifically, the roadbed material of Patent Document 3 contains powdery and granular hot metal pretreatment slag as steelmaking slag in the mixture, and the content of hot metal pretreatment slag having a particle size of 1.18 mm or less in all the compounding components is high. It is 15 to 55% by mass.
特許文献１の路盤材は、粒径が細かいスラグの使用比率が多く、大粒径のスラク゛は有効に利用できていない。つまり、特許文献１は、粒径が細かいスラグを用いて、高密度で強度のある造粒物を製造する技術を開示しているのであって、微粉のスラグだけでなく比較的大きな粒径のスラグを用いて造粒物を製造する技術を開示するものではない。そのため、比較的大きな粒径のスラグについては、特許文献１の方法では処理できない。
In the roadbed material of
また、特許文献２の路盤材も、使用されるスラグの粒径を小さく設定し過ぎており、特許文献１と同様に比較的大きな粒径のスラグについては、資源の有効活用ができないものとなっていた。
特許文献３の路盤材は、一見すると粒径40ｍｍと粒度が粗いものが用いられているようにも見えるが、実際に実施例で用いられるスラグの粒度は細かいものを多く含む構成となっており、大粒径のスラグを多く利用できないものとなっていた。
Further, in the roadbed material of Patent Document 2, the particle size of the slag used is set too small, and as in
At first glance, the roadbed material of Patent Document 3 seems to have a coarse particle size of 40 mm, but the slag actually used in the examples has a structure including many fine particles. , It was not possible to use a lot of slag with a large particle size.
加えて、製鋼スラグは一般に粉砕性が悪い為、特許文献２や特許文献３に規定される粒度まで粉砕することは困難である。つまり、特許文献２や特許文献３では、現実的には製鋼スラグを篩い分けして比較的大きな粒径を除かなくては造粒物を製造することはできず、実質的には篩い分けなどの手間やコストを考えれば、路盤材の製造コストとしても高いものとなっていた。 In addition, since steelmaking slag generally has poor pulverizability, it is difficult to pulverize it to the particle size specified in Patent Document 2 and Patent Document 3. That is, in Patent Document 2 and Patent Document 3, in reality, it is not possible to produce a granulated product without sieving the steelmaking slag to remove a relatively large particle size, and the slag is substantially separated. Considering the labor and cost, the manufacturing cost of the roadbed material was also high.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、従来は用いられていなかった小さい粒径のスラグを資源として有効活用することができ、粒径が小さいスラグの商品価値を向上させることができる道路用路盤材の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is possible to effectively utilize slag having a small particle size, which has not been used in the past, as a resource, and to improve the commercial value of slag having a small particle size. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a roadbed material that can be used.
上記課題を解決するため、本発明の道路用路盤材の製造方法は以下の技術的手段を講じ
ている。
即ち、本発明の道路用路盤材の製造方法は、鉄鋼スラグ（高炉水砕スラグを除く）と、石炭灰と、高炉水砕スラグと石膏との混合物であって水和により結合する結合剤と、を配合した配合物を造粒し、造粒後にエージング処理を行って道路用路盤材を得るに際して、
前記鉄鋼スラグを粒体とするとともに、粒径75μｍ以下を4％以下に制限し且つ全体の粒度中で最大の粒径を12.5ｍｍ以下とし、造粒物全体に対して、前記鉄鋼スラグを、20質量％より多く且つ75質量％以下含むようにし、前記石炭灰を、10質量％以上多く且つ75質量％以下含むようにし、前記結合剤を、１質量％以上且つ20質量％以下含むようにし、前記鉄鋼スラグに、蒸気エージング済のスラグを用いることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the method for manufacturing a roadbed material for roads of the present invention takes the following technical means.
That is, the method for producing a roadbed material for roads of the present invention is a mixture of steel slag (excluding blast furnace granulated slag) , coal ash, blast furnace granulated slag and gypsum, and a binder that binds by hydration. When granulating a compound containing, and then performing aging treatment after granulation to obtain a roadbed material for roads,
The steel slag is used as a granule, the particle size of 75 μm or less is limited to 4% or less, and the maximum particle size of the total particle size is 12.5 mm or less. It contains more than 20% by mass and 75% by mass or less, contains 10% by mass or more and 75% by mass or less of the coal ash, and contains 1% by mass or more and 20% by mass or less of the binder. However , the steel slag is characterized by using steam-aged slag .
本発明の道路用路盤材の製造方法によれば、従来は用いられていなかった粒径が小さいスラグを資源として有効活用することができ、粒径が小さいスラグの商品価値を向上させることができる。 According to the method for producing a roadbed material for roads of the present invention, slag having a small particle size, which has not been used in the past, can be effectively used as a resource, and the commercial value of slag having a small particle size can be improved. ..
以下、本発明に係る道路用路盤材の製造方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１に示すように、本実施形態の道路用路盤材の製造方法は、鉄鋼スラグの中でも、粒径が小さなものを、塊成化してより粒径が大きな造粒物に加工し、路盤材として有効利用するものとなっている。
Hereinafter, embodiments of the method for manufacturing a roadbed material according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the method for manufacturing a roadbed material of the present embodiment, among steel slags, those having a small particle size are agglomerated and processed into granules having a larger particle size to form a roadbed material. It is intended to be effectively used as.
具体的には、本実施形態の道路用路盤材の製造方法は、高炉水砕スラグを除く鉄鋼スラグに、石炭灰と、高炉水砕スラグと石膏との混合物である結合剤とを配合して配合物を形成し、配合物を造粒し、さらにエージングを行って道路用路盤材を製造するものとなっている。ここで、配合物を形成するのに用いる鉄鋼スラグは、粒径75μｍ以下を4％以下に制限し、且つ、全体の粒度が最大でも12.5ｍｍ以下とされたものであり、先に示した従来技術に用いられていたものより粒度が大きいものを多量に含むものとなっている。 Specifically, in the method for producing a roadbed material for roads of the present embodiment , coal ash and a binder which is a mixture of blast furnace granulated slag and gypsum are mixed with steel slag excluding blast furnace granulated slag. The compound is formed, the compound is granulated, and the compound is further aged to produce a roadbed material for roads. Here, the steel slag used to form the compound has a particle size of 75 μm or less limited to 4% or less, and the overall particle size is 12.5 mm or less at the maximum. It contains a large amount of particles with a larger particle size than those used in the technology.
また、この鉄鋼スラグは、造粒物全体に対して、20質量％より多く、且つ、75質量％以下となるように含まれている。また、上述した石炭灰は、10質量％以上、且つ、75質量％以下となるように含まれており、さらに高炉水砕スラグと石膏との混合物である結合剤は、1質量％以上、且つ、20質量％以下となるように含まれている。
以降では、道路用路盤材を製造する際に用いられる鉄鋼スラグ（高炉水砕スラグを除く）、石炭灰、高炉水砕スラグと石膏との混合物である結合剤、及びこれらを配合した配合物について行われる各処理を詳しく説明する。
Further, this steel slag is contained so as to be more than 20% by mass and 75% by mass or less with respect to the entire granulated product. Further, the above-mentioned coal ash is contained so as to be 10% by mass or more and 75% by mass or less, and the binder which is a mixture of blast furnace granulated slag and gypsum is 1% by mass or more and , 20% by mass or less is included.
In the following, we will discuss steel slag (excluding blast furnace granulated slag) , coal ash, binders that are a mixture of blast furnace granulated slag and gypsum , and formulations containing these, which are used in the manufacture of roadbed materials for roads. Each process performed will be described in detail.
本実施形態の製造方法で用いられる鉄鋼スラグは、鉄鋼生産により生産されるスラグである。この鉄鋼スラグには、高炉転炉法で副産物として生産される高炉スラグ（高炉水砕スラグを除く）や製鋼スラグなどが含まれる。また、鉄鋼スラグには、電炉法で副産物として生産される電炉スラグも含まれる。これらの鉄鋼スラグは、いずれも路盤材等に利用されることがあるが、粒径が小さな粒子（微粒分の粒子）を含み、路盤剤の粒度品質の制限から利用が困難であり、使い道が乏しいとされている。 The steel slag used in the manufacturing method of the present embodiment is slag produced by steel production. This steel slag includes blast furnace slag (excluding blast furnace granulated slag) and steelmaking slag produced as by-products by the blast furnace converter method. Steel slag also includes electric furnace slag produced as a by-product by the electric furnace method. All of these steel slags may be used for roadbed materials, etc., but they contain particles with a small particle size (fine particles) and are difficult to use due to the limitation of the particle size quality of the roadbed agent, so they are not useful. It is said to be scarce.
具体的には、鉄鋼生産の副産物である鉄鋼スラグは、多くの量が路盤材として出荷されている。路盤材には含んでよい微粒成分の割合（粒径が小さな粒子の配合比率）には制限がある。例えば、鉄鋼スラグの粒子の中で、粒径が概ね20mm以下の粒子は路盤材としては細かい粒子と言え、これらを微粒と呼ぶことにする。このような微粒が多く配合されすぎると路盤材として製品にできなくなる。 Specifically, a large amount of steel slag, which is a by-product of steel production, is shipped as roadbed material. There is a limit to the proportion of fine particles that may be contained in the roadbed material (the proportion of particles with a small particle size). For example, among the particles of steel slag, particles having a particle size of about 20 mm or less can be said to be fine particles as a roadbed material, and these are referred to as fine particles. If too many such fine particles are blended, it cannot be made into a product as a roadbed material.
この為、微粒の鉄鋼スラク゛を塊成化して粒径が大きな粒子に加工し、利用先を拡大する技術が様々に開発されている。このようなスラグを塊成化して利用する技術としてはいくつかのものが知られている。しかしながら、いずれの従来技術も、粒径が概ね20mm以下の粒子であればどのような粒子でも選定するというよりは、粒径75μｍ以下となるような極微粒のスラグを多く含有するよう選定する、あるいは多量の労力をかけて粒径75μｍ以下を多量に含む超微粒に粉砕し原料として使用するものであり、極微粒のスラグが持つ結合力に頼って塊成化するものとなっていた。そのため、従来の技術では、粒径が20mm以下の中でも粗めの鉄鋼スラグは塊成化できずに、資源が無駄となるという問題や、あるいは極微粒まで粉砕するのに手間がかかりすぎて路盤材の製造コストが上昇してしまうという問題が指摘されていた。 For this reason, various technologies have been developed in which fine-grained steel slag is agglomerated and processed into particles having a large particle size to expand the applications. Several techniques are known for agglomerating and utilizing such slag. However, in any of the prior arts, rather than selecting any particle having a particle size of about 20 mm or less, it is selected to contain a large amount of ultrafine slag having a particle size of 75 μm or less. Alternatively, it is used as a raw material by crushing it into ultrafine particles containing a large amount of particle size of 75 μm or less with a large amount of labor, and agglomerates depending on the binding force of the slag of ultrafine particles. Therefore, with the conventional technology, coarse steel slag cannot be agglomerated even if the particle size is 20 mm or less, which is a waste of resources, or it takes too much time and effort to crush even fine particles. It has been pointed out that the manufacturing cost of timber will increase.
そこで、本実施形態の道路用路盤材の製造方法では、従来の方法では用いられなかった粒径が20mm以下となるものの中でも粗めの鉄鋼スラグ、すなわち粒径75μｍ以下の配合割合が４％以下であって、かつ、鉄鋼スラグ全体の中で最大の粒径が12.5ｍｍ以下とされた鉄鋼スラグ（細粒の鉄鋼スラグ）に対して、この鉄鋼スラグを塊成化できる方法を発明した。つまり、上述したような「粒径75μｍ以下の配合割合が４％以下であって、かつ、鉄鋼スラグ全体の中で最大の粒径が12.5ｍｍ以下」という粒径、端的に言えば、上述した細粒を多く含む鉄鋼スラグを使用する点に、本発明の製造方法の特徴がある。 Therefore, in the method for producing roadbed material for roads of the present embodiment, coarse steel slag, that is, a blending ratio of 4% or less, that is, a particle size of 75 μm or less is 4% or less, even though the particle size is 20 mm or less, which was not used in the conventional method. Moreover, we have invented a method that can agglomerate this steel slag with respect to the steel slag (fine-grained steel slag) having a maximum particle size of 12.5 mm or less among all the steel slags. That is, as described above, the particle size of "the compounding ratio of the particle size of 75 μm or less is 4% or less and the maximum particle size of the entire steel slag is 12.5 mm or less", in short, described above. The manufacturing method of the present invention is characterized in that steel slag containing a large amount of fine particles is used.
言い換えれば、本発明で用いられる「粗めの粒径の鉄鋼スラグ」は、高密度な塊成物とするための極微粒を多少含むが、高密度化を阻害する細粒（小粒）も含んだものであり、この細粒のものの粒度の上限を規定したものとなっている。
なお、上述した鉄鋼スラグには、蒸気エージングを予め行っているものでも、未エージング品（未蒸気エージング品）でも、どちらを用いても良い。しかし、好ましくは、蒸気エージングを予め行った鉄鋼スラグを用いるのが良い。というのも、造粒前に蒸気エージングを実施していない未エージング品は、事前工程が無い為、材料準備費は安くなる。しかし、未蒸気エージング転炉スラグなどのような未エージング品の鉄鋼スラグを使うと、膨張余力が残りすぎているため、後述する造粒後の蒸気エージングで亀裂が入りやすく、この為造粒品の強度が出にくくなるためである。
In other words, the "coarse particle size steel slag" used in the present invention contains some ultrafine particles for forming a high-density agglomerate, but also contains fine particles (small particles) that hinder the densification. However, it defines the upper limit of the particle size of these fine particles.
The above-mentioned steel slag may be either steam-aged or unaged (unsteam-aged). However, it is preferable to use steel slag that has been steam-aged in advance. This is because unaged products that have not been steam-aged before granulation do not have a pre-process, so the material preparation cost is low. However, if unaged steel slag such as unsteam-aged converter slag is used, the expansion capacity remains too much, and cracks are likely to occur during steam aging after granulation, which will be described later. This is because it is difficult to obtain the strength of.
石炭灰は、石炭火力発電において、石炭燃焼時に発生する灰を指している。なお、この石炭灰は、石炭を燃焼させる炉の形式、例えば微粉炭燃焼の炉であるか流動床で石炭を燃焼させる炉であるかといった炉の形式にはとらわれず、どのような炉の石炭灰も用いることができる。また、石炭灰は、飛灰や炉底灰などのように灰が炉のどの場所で発生したかといった発生場所の違い等にもとらわれず、発生場所が異なるものを用いても良い。なお、上述した石炭灰を配合して路盤材を製造すれば、配合された石炭灰により路盤材の流体中で水和物ができやすくなり、路盤材としての強度を向上させることが可能になると、本発明者らは推測している。 Coal ash refers to the ash generated during coal combustion in coal-fired power generation. It should be noted that this coal ash is not limited to the type of coal that burns coal, for example, whether it is a pulverized coal combustion furnace or a furnace that burns coal in a fluidized bed. Ash can also be used. Further, as the coal ash, those having different generation locations, such as fly ash and bottom ash, may be used regardless of the difference in the generation location such as where the ash is generated in the furnace. If the roadbed material is manufactured by blending the above-mentioned coal ash, the blended coal ash facilitates the formation of hydrate in the fluid of the roadbed material, and it becomes possible to improve the strength of the roadbed material. , The present inventors speculate.
上述した結合剤は、高炉水砕スラグと石膏との混合微粉末を有しており、これらを合計で1質量％以上、且つ、20質量％以下含む配合とされている。つまり、これらの結合剤は、一般的に良く知られ一般的に流通している高炉スラグを使った製品である。
具体的には、結合剤としては、溶融状態の高炉スラグに水を作用させて粉砕した高炉水砕スラグ（例えば、神戸製鋼所製の「ケイメント」など）に、さらに石膏を添加したものを用いても良い。
The above-mentioned binder has a mixed fine powder of blast furnace granulated slag and gypsum, and is said to contain a total of 1% by mass or more and 20% by mass or less of these. That is, these binders are generally well-known and generally distributed products using blast furnace slag.
Specifically, the binder is blast furnace granulated slag crushed by allowing water to act on the molten blast furnace slag (for example, "Kayment" manufactured by Kobe Steel) with gypsum added . May be used.
これらの結合剤は、配合物を造粒して形成される路盤材（造粒物）の強度（圧潰強度）を向上させるために配合物に配合される。
配合物は、上述した鉄鋼スラグ（高炉水砕スラグを除く）、石炭灰、及び高炉水砕スラグと石膏との混合物である結合剤を配合したものであり、配合物を造粒することで造粒物が形成され、造粒物をエージング処理することで本実施形態の道路用路盤材が製造される。
These binders are added to the formulation in order to improve the strength (crushing strength) of the roadbed material (granulated product) formed by granulating the formulation.
The compounding is a mixture of the above-mentioned steel slag (excluding blast furnace granulated slag) , coal ash, and a binder which is a mixture of blast furnace granulated slag and gypsum. Granules are formed, and the granulated matter is aged to produce the roadbed material for roads of the present embodiment.
なお、配合物を配合する際には、上述した鉄鋼スラグ、石炭灰、及び高炉水砕スラグと石膏との混合物である結合剤を、以下の配合比率で配合する。
すなわち、造粒物全体に対して、
高炉水砕スラグを除く鉄鋼スラグについては、「20質量％より多く、且つ、75質量％以下」、石炭灰については、「10質量％以上、且つ、75質量％以下」、高炉水砕スラグと石膏との混合物である結合剤については、「1質量％以上、且つ、20質量％以下」、の配合割合で配合する。
When blending the compound, the above-mentioned steel slag, coal ash, and a binder which is a mixture of blast furnace granulated slag and gypsum are blended in the following blending ratio.
That is, for the entire granulation
For steel slag excluding blast furnace granulated slag , "more than 20% by mass and 75% by mass or less", for coal ash, "10% by mass or more and 75% by mass or less", blast furnace granulated slag. The binder , which is a mixture with gypsum, is blended in a blending ratio of "1% by mass or more and 20% by mass or less".
なお、上述した鉄鋼スラグ、石炭灰、及び結合材の配合割合の総和は、１００質量％になるものして規定されている。
上述した配合割合の例としては、例えば、鉄鋼スラグを75質量％配合した場合であれば、石炭灰を10質量％以上24質量％以下、高炉水砕スラグと石膏との混合物である結合剤を1質量％以上15質量％以下配合し、３つの原料を総和で100質量％となるように配合する例を挙げることができる。
The total mixing ratio of the above-mentioned steel slag, coal ash, and binder is specified to be 100% by mass.
As an example of the above-mentioned blending ratio, for example, in the case of blending 75% by mass of steel slag, 10% by mass or more and 24% by mass or less of coal ash, and a binder which is a mixture of blast furnace granulated slag and gypsum . An example may be given in which 1% by mass or more and 15% by mass or less are blended, and the three raw materials are blended so as to have a total of 100% by mass.
また、鉄鋼スラグを20質量％配合した場合であれば、石炭灰を60質量％より多く75質量％以下、高炉水砕スラグと石膏との混合物である結合剤を5質量％より多く20質量％以下配合し、３つの原料を総和で100質量％となるように配合する例を挙げることもできる。
上述した配合物については、所定量だけ水分を添加し、混練機などを用いて混練して造粒物を形成する。このようにして形成された造粒物を、造粒機を用いて造粒する。このとき、造粒に用いられる造粒機には、パンペレタイザー型の造粒機を用いるのが好ましい。これは、パンペレタイザー型の造粒機は造粒機の角度や回転速度など、造粒の制御因子が多い為、また投資費用が安いうえに生産能力が高い、すなわち投資対効果が高い為である。また、パンペレタイザー型の造粒機を用いて造粒を行う際には、造粒中の配合物に水を噴霧するなどして、水分を間欠的に加えるのが好ましい。
If 20% by mass of steel slag is blended, the amount of coal ash is more than 60% by mass and 75% by mass or less, and the binder , which is a mixture of blast furnace granulated slag and gypsum, is more than 5% by mass and 20% by mass. It is also possible to give an example of blending the following and blending the three raw materials so as to have a total of 100% by mass.
For the above-mentioned compound, water is added in a predetermined amount and kneaded using a kneader or the like to form a granulated product. The granulated product thus formed is granulated using a granulator. At this time, it is preferable to use a panperetizer type granulator as the granulator used for granulation. This is because the granulator type granulator has many control factors for granulation such as the angle and rotation speed of the granulator, and the investment cost is low and the production capacity is high, that is, the return on investment is high. be. Further, when performing granulation using a bread granulator type granulator, it is preferable to intermittently add water by spraying water on the compound being granulated.
なお、好ましくはパンペレタイザー型を用いるのが良いが、造粒方法はパンペレタイザー型に特に限定されるものではない。
上述した造粒により配合物が造粒されて造粒物が形成される。このようにして得られた造粒物について、後述するようなエージング処理が行われる。
エージング処理は、造粒物中での水和反応を促進させるものであり、水和反応によって硬化された造粒物を、道路用路盤材として用いるために行われる。このエージング処理には、大気エージング、蒸気エージング、または大気エージングに続いて蒸気エージングを行う２段エージングのいずれかを行うことができる。
It is preferable to use a pan pelletizer type, but the granulation method is not particularly limited to the pan pelletizer type.
The compound is granulated by the above-mentioned granulation to form a granulated product. The granulated product thus obtained is subjected to an aging treatment as described later.
The aging treatment promotes the hydration reaction in the granulated product, and is performed in order to use the granulated product cured by the hydration reaction as a roadbed material for roads. This aging process can be either atmospheric aging, steam aging, or two-stage aging in which steam aging is performed following atmospheric aging.
大気エージングは、造粒物中での水和反応を促進させるための養生工程の一つであり、大気中の水分を用いて水和反応を行う処理である。なお、大気エージングを行う環境については特に限定はしないが、可能であれば湿潤な環境の方が水和反応に必要な水分が多い状態となる為好ましい。このような湿潤な環境としては、造粒物全体を全て湿った布で覆ったりシャワーで水を補給したりする環境が考えられる。また、大気エージングを行う時間については、特に規定はないが、一般的に良く行われる10～72時間、例えば24時間程度行うと良い。 Atmospheric aging is one of the curing steps for promoting the hydration reaction in the granulated product, and is a process of performing the hydration reaction using the moisture in the atmosphere. The environment for performing atmospheric aging is not particularly limited, but if possible, a moist environment is preferable because it requires a large amount of water for the hydration reaction. As such a moist environment, an environment in which the entire granulated material is covered with a damp cloth or water is replenished with a shower can be considered. The time for atmospheric aging is not particularly specified, but it is generally preferable to perform atmospheric aging for 10 to 72 hours, for example, about 24 hours.
蒸気エージングは、造粒物中の水和反応を促進させるための養生工程の一つであり、蒸気によって水分と熱エネルギとを双方付与することで、大気エージングよりも早く水和反応を進行させて強度を向上させるものとなっている。なお、蒸気エージングを実施する条件について特に限定はないが、山積みした造粒物をシート等で覆い、そこに水蒸気を吹き込み、また必要に応じて造粒物の温度を上げる事で、水和反応を早めることができる。このような蒸気エージングを実施する条件については、例えば特開2005-314155に記載のもの（蒸気エージングの実施条件として一般的な条件）を参考にすることができる。また、蒸気エージングを行う時間についても、特に規定はないが、例えば実機よりも処理時間が長くなる実験装置の場合でも、蒸気量80kg/hで、3～24時間程度エージングすれば十分に水和反応を促進することができる。 Steam aging is one of the curing steps for promoting the hydration reaction in the granulated product, and by applying both water and heat energy by steam, the hydration reaction proceeds faster than the atmospheric aging. It is intended to improve the strength. The conditions for carrying out steam aging are not particularly limited, but the hydration reaction is carried out by covering the piled granules with a sheet or the like, blowing steam into the granulated matter, and raising the temperature of the granulated matter as necessary. Can be accelerated. For the conditions for carrying out such steam aging, for example, those described in JP-A-2005-314155 (general conditions for carrying out steam aging) can be referred to. The time for steam aging is not particularly specified, but even in the case of an experimental device whose processing time is longer than that of the actual machine, for example, aging with a steam amount of 80 kg / h for about 3 to 24 hours is sufficient for hydration. The reaction can be accelerated.
上述した処理条件に従って造粒及びエージング処理を行った造粒物は、造粒物の圧潰強度が≧30kgf/造粒物、より望ましくは≧100kgf/造粒物となるため、道路用路盤材として十分に強度を得ることができる。このようにして得られた道路用路盤材は、海域でも用いられることがあるが、好ましくは陸域用で用いることができる。 The granulated product that has been granulated and aged according to the above-mentioned treatment conditions has a crushing strength of ≧ 30 kgf / granulated product, more preferably ≧ 100 kgf / granulated product, and is therefore used as a roadbed material for roads. Sufficient strength can be obtained. The roadbed material thus obtained may be used in sea areas, but is preferably used in land areas.
次に、比較例及び実施例を用いて、本発明の道路用路盤材の製造方法が有する作用効果について詳しく説明する。
実施例及び比較例は、転炉スラグ及び脱りん炉スラグに、石炭灰、結合剤を配合、造粒、エージングし、造粒物に対して圧潰強度を計測したものである。なお、脱りん炉スラグは、粒度Ｃのもので、蒸気エージング済みのものである。これに対して、転炉スラグの粒度は粒度Ａと粒度Ｂの２種類を用意し、また蒸気エージングについてはエージング済みのものと未エージングのものを用意した。
Next, the action and effect of the method for producing a roadbed material for roads of the present invention will be described in detail with reference to Comparative Examples and Examples.
In the examples and comparative examples, coal ash and a binder are mixed with converter slag and dephosphorization slag, granulated and aged, and the crushing strength of the granulated product is measured. The dephosphorization furnace slag has a particle size of C and has been steam aged. On the other hand, two types of particle size of converter slag, particle size A and particle size B, were prepared, and steam aging was prepared for aged and unaged.
なお、粒度分布が異なる転炉スラグには、表１に示すように粒径3.35mm以下の粒子が多く含まれる「粒度Ａ」と、粒径3.35mm以下の粒子が7.9％以下とされた「粒度Ｂ」と、のいずれかを用いた。 As shown in Table 1, the converter slags having different particle size distributions have "particle size A" containing many particles having a particle size of 3.35 mm or less and 7.9% or less of particles having a particle size of 3.35 mm or less. Either "particle size B" or "particle size B" was used.
また、結合剤には、神戸製鋼製の「ケイメント（高炉水砕スラグを微粉砕することにより製造されたもの）」に、石膏を添加したものを用いた。
このようにして得られた造粒物に対して圧潰強度を計測した結果を、実験例１として表２に示す。
As the binder , Kobe Steel's "Kayment ( manufactured by finely pulverizing blast furnace granulated slag )" with gypsum added was used.
The results of measuring the crushing strength of the granulated product thus obtained are shown in Table 2 as Experimental Example 1.
「実施例１及び比較例１」
表２に示すように、実施例１は、配合前に蒸気エージングを行った粒度Ａの鉄鋼スラグを70質量％、石炭灰を29質量％、結合剤としてケイメントに石膏を添加したものを1％配合したものである。この実施例１に比して、比較例１は、実施例１と同様に配合前に蒸気エージングを行ったものではあるが、粒径3.35mm以下の粒子が7.9％以下とされた粒度Ｂの鉄鋼スラグを70質量％、石炭灰を29質量％、ケイメントに石膏を添加した結合剤を1％配合したものである。これらについて圧潰強度を計測すると、実施例１が97kgf/造粒物という圧潰強度となり、「圧潰強度が30kgf/造粒物より大きい」を満足したのに対し、比較例１は15 kgf/造粒物となり、「圧潰強度が30kgf/造粒物より大きい」を満足できなかった。さらに、「圧潰強度が30kgf/造粒物より大きい」を満足した粒度Ａについては、粒径75μｍ以下の配合割合を3.31％と4％以下に制限されており、全体の中で最大の粒径が12.5ｍｍを超える粒子がないことも分かった。
"Example 1 and comparative example 1"
As shown in Table 2, in Example 1, 70% by mass of steel slag having a particle size A that had been steam-aged before compounding, 29% by mass of coal ash, and 1% of gypsum added to Kayment as a binder. It is a mixture. Compared to this Example 1, Comparative Example 1 was subjected to steam aging before compounding as in Example 1, but the particle size B having a particle size of 3.35 mm or less was 7.9% or less. It contains 70% by mass of steel slag, 29% by mass of coal ash, and 1% of binder with gypsum added to cement. When the crushing strength was measured for these, Example 1 had a crushing strength of 97 kgf / granulated product, which satisfied that "the crushing strength was 30 kgf / larger than the granulated product" , whereas Comparative Example 1 had 15 kgf / granulated product. It became a granule, and I could not satisfy "the crushing strength is 30 kgf / larger than the granulated product" . Furthermore, for the particle size A that satisfied "the crushing strength is 30 kgf / larger than the granulated product" , the compounding ratio of the particle size of 75 μm or less is limited to 3.31% and 4% or less, which is the largest particle size in the whole. It was also found that there were no particles larger than 12.5 mm.
このことから、比較例１は12.5ｍｍ以上の粒径のスラグ粒子を含むため、大粒径の製品ができにくく、かつできたとしても強度が出ないと考えられる。また、粒径75μｍ以下を4％以下に制限し且つ全体の粒度中で最大の粒径を12.5ｍｍ以下とすることで、「圧潰強度が30kgf/造粒物より大きい」を満足する道路用路盤材が得られるものと考えられる。
「実施例２～４及び比較例２」
実施例２～４は、配合前に蒸気エージングを行った粒度Ａの鉄鋼スラグ82質量％、70質量％、55質量％に対し、石炭灰を15質量％、27質量％、42質量％配合し、結合剤としてケイメントに石膏を添加したものをいずれも3％配合したものである。この実施例２～実施例４に比して、比較例２は、石炭灰の配合率が0質量％と15質量％以下となるものである。これらについて圧潰強度を計測すると、実施例２～実施例４が、110kgf/造粒物、128 kgf/造粒物、115 kgf/造粒物となり、30kgf/造粒物という圧潰強度、より好適には100kgf/造粒物という圧潰強度を満足した。これに対し、比較例２は19 kgf/造粒物となり、30kgf/造粒物という圧潰強度でさえも満足できなかった。このことから、比較例２は実施例２～４に比べ、石炭灰が入っていない為、強度が出ないものと考えられる。また、石炭灰を10質量％より多く、75質量％以下配合することで、30kgf/造粒物という圧潰強度、より好適には100kgf/造粒物より大きいという圧潰強度を満足する道路用路盤材が得られるものと考えられる。
「実施例１及び比較例３」
さらに、実施例１は、上述したように配合前に蒸気エージングを行った粒度Ａの鉄鋼スラグ70質量％に対し、石炭灰を29質量％配合し、結合剤としてケイメントに石膏を添加したものを1％配合したものである。この実施例１に比して、比較例３は、結合剤（ケイメントに石膏を添加したもの）の配合率が0.5質量％と1質量％以下となるものである。これらについて圧潰強度を計測すると、実施例１が97kgf/造粒物となり、30kgf/造粒物より大きい状態を満足した。これに対し、比較例３は11 kgf/造粒物となり、「圧潰強度が30kgf/造粒物より大きい」を満足できなかった。このことから、比較例３は実施例１に比べて結合材（ケイメント）の量が少ないため、強度が出ないものと考えられる。また、結合剤を、1質量％より多く且つ20質量％以下配合することで、「圧潰強度が30kgf/造粒物より大きい」を満足する道路用路盤材が得られるものと考えられる。
「実施例５及び実施例３」
さらにまた、実施例５は、蒸気エージングを行っていない未エージング品の粒度Ａの鉄鋼スラグ70質量％に対し、石炭灰を27質量％配合し、結合剤としてケイメントに石膏を添加したものをいずれも3％配合したものである。この実施例５に比して、実施例３は、予め蒸気エージングを行った粒度Ａの鉄鋼スラグを用いたものである。これらについて圧潰強度を計測すると、実施例３が100kgf/造粒物より大きい128 kgf/造粒物となり、30kgf/造粒物という圧潰強度より大きい、より好適には100kgf/造粒物より大きいという圧潰強度を満足した。これに対し、実施例３は62 kgf/造粒物となり、30kgf/造粒物という圧潰強度は満足したが、100kgf/造粒物は満足できなかった。このことから、実施例５のように未エージング品を原料にすると、実施例３に比べて強度は落ちるものの目標以上の強度の製品は製造できることがわかる。つまり、路盤材には、蒸気エージングを予め行った鉄鋼スラグを用いるのが良いものと考えられる。
「実施例６～８」
実験例６～８は、予め蒸気エージングを行った粒度Ｃの脱りん炉スラグを70質量%配合して試験を行ったものである。これらについて圧潰強度を計測すると、いずれも圧潰強度は100kgf/pを超えており、脱りん炉スラグを原料に用いても路盤材として十分な強度が得られたことが分かる。
From this, it is considered that since Comparative Example 1 contains slag particles having a particle size of 12.5 mm or more, it is difficult to produce a product having a large particle size, and even if it is produced, the strength is not obtained. In addition, by limiting the particle size of 75 μm or less to 4% or less and setting the maximum particle size of the total particle size to 12.5 mm or less, the roadbed for roads satisfies "crushing strength is 30 kgf / larger than granulated material" . It is thought that the material can be obtained.
"Examples 2 to 4 and Comparative Example 2"
In Examples 2 to 4, 15% by mass, 27% by mass, and 42% by mass of coal ash were mixed with 82% by mass, 70% by mass, and 55% by mass of steel slag having a particle size A that had been steam-aged before blending. , 3% of slag added to Kayment as a binder is blended. Compared with Examples 2 to 4, in Comparative Example 2, the blending ratio of coal ash is 0% by mass and 15 % by mass or less. When the crushing strengths of these are measured, Examples 2 to 4 are 110 kgf / granulated product, 128 kgf / granulated product, 115 kgf / granulated product, and the crushing strength of 30 kgf / granulated product is more preferable . Satisfied the crushing strength of 100 kgf / granulated product. On the other hand, Comparative Example 2 was 19 kgf / granulated product, and even the crushing strength of 30 kgf / granulated product was not satisfactory. From this, it is considered that Comparative Example 2 does not have higher strength than Examples 2 to 4 because it does not contain coal ash. In addition, by blending more than 10% by mass and 75% by mass or less of coal ash, the roadbed material for roads satisfies the crushing strength of 30kgf / granulated product, more preferably 100 kgf / larger than the granulated product. Is considered to be obtained.
"Example 1 and comparative example 3"
Further, in Example 1, 29% by mass of coal ash was blended with 70% by mass of steel slag having a particle size A that had been steam-aged before blending as described above , and gypsum was added to Kayment as a binder. It contains 1%. Compared with this Example 1, in Comparative Example 3, the blending ratio of the binder ( gypsum added to Kayment) is 0.5% by mass and 1 % by mass or less. When the crushing strength was measured for these, Example 1 was 97 kgf / granulated product, which satisfied the state larger than 30 kgf / granulated product. On the other hand, Comparative Example 3 was 11 kgf / granulated product, and could not satisfy "the crushing strength is larger than 30 kgf / granulated product" . From this, it is considered that Comparative Example 3 does not have high strength because the amount of the binder (cament) is smaller than that of Example 1. Further, it is considered that a roadbed material satisfying "the crushing strength is 30 kgf / larger than the granulated product" can be obtained by blending the binder in an amount of more than 1% by mass and 20% by mass or less.
"Example 5 and Example 3"
Furthermore, in Example 5, 27% by mass of coal ash was blended with 70% by mass of steel slag having a particle size A of an unaged product that had not been steam-aged , and gypsum was added to Kayment as a binder. Also contains 3%. Compared to this Example 5, Example 3 uses steel slag having a particle size A that has been steam-aged in advance. When the crushing strength is measured for these, Example 3 is 128 kgf / granulated product, which is larger than 100 kgf / granulated product, which is larger than the crushed strength of 30 kgf / granulated product, and more preferably 100 kgf / granulated product. Satisfied with crushing strength . On the other hand, in Example 3, 62 kgf / granulated product was obtained, and the crushing strength of 30 kgf / granulated product was satisfied, but 100 kgf / granulated product was not satisfied. From this, it can be seen that when an unaged product is used as a raw material as in Example 5, a product having a strength higher than the target can be manufactured although the strength is lower than that of Example 3. That is, it is considered that it is better to use steel slag that has been steam-aged in advance as the roadbed material.
"Examples 6 to 8"
Experimental Examples 6 to 8 were tested by blending 70% by mass of dephosphorization furnace slag having a particle size C that had been steam-aged in advance. When the crushing strength was measured for these, it was found that the crushing strength exceeded 100 kgf / p, and that sufficient strength was obtained as a roadbed material even when the dephosphorization furnace slag was used as a raw material.
また、実験例６～８は、結合剤としてケイメントと石膏との混合物を、実施例１～５よりも5%～20%に増配し、その代わりに石炭灰を10%まで低減したものとなっている。このことから、高炉水砕スラグと石膏の混合物を5%～20%配合しても、また石炭灰を10%まで低減しても、十分な圧潰強度が得られるものと考えられる。
次に、実験例２として、蒸気エージング時間が圧潰強度に及ぼす影響を検討した。
Further, in Experimental Examples 6 to 8, the mixture of Kayment and gypsum as a binder was increased to 5% to 20% as compared with Examples 1 to 5, and the coal ash was reduced to 10% instead. ing. From this, it is considered that sufficient crushing strength can be obtained even if a mixture of blast furnace granulated slag and gypsum is mixed at 5% to 20% or coal ash is reduced to 10%.
Next, as Experimental Example 2, the effect of steam aging time on the crushing strength was examined.
具体的には、上述した表１に示す粒度Ａの転炉スラグに対して、石炭灰とケイメントとを配合した。この実験例２に用いた転炉スラグはエージング済みの転炉スラグである。また、石炭灰とケイメントとの配合率は、エージング済みの転炉スラグを７０％、石炭灰を２７％、ケイメントを３％配合するものとなっている。
これらの原料を、混合後に、蒸気量８０kg/hで０～３０時間に亘って蒸気エージングし、蒸気エージングの時間に対する圧潰強度の変化を求めた。
Specifically, coal ash and cagement were mixed with the converter slag having the particle size A shown in Table 1 described above. The converter slag used in Experimental Example 2 is an aged converter slag. The mixing ratio of coal ash and cation is 70% for aged converter slag, 27% for coal ash, and 3% for cation.
After mixing, these raw materials were steam-aged at a steam amount of 80 kg / h for 0 to 30 hours, and the change in crushing strength with respect to the steam aging time was determined.
図３に示すように、原料の圧潰強度はエージング時間と共に急激に上昇する傾向があり、３時間もエージングすれば３０kgf/p以上と路盤材として十分な圧潰強度、さらには１００kgf/p以上と余裕がある圧潰強度を実現可能なことが分かった。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
As shown in FIG. 3, the crushing strength of the raw material tends to increase sharply with the aging time, and if it is aged for 3 hours, the crushing strength is 30 kgf / p or more, which is sufficient as a roadbed material, and further, the crushing strength is 100 kgf / p or more. It was found that a certain crushing strength could be achieved.
It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. In particular, in the embodiments disclosed this time, matters not explicitly disclosed, for example, operating conditions, operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes of components, etc., deviate from the scope normally implemented by those skilled in the art. A value that can be easily assumed by a person skilled in the art is adopted.
Claims (1)
前記鉄鋼スラグを粒体とするとともに、粒径75μｍ以下を4％以下に制限し且つ全体の粒度中で最大の粒径を12.5ｍｍ以下とし、
造粒物全体に対して、前記鉄鋼スラグを、20質量％より多く且つ75質量％以下含むようにし、前記石炭灰を、10質量％以上多く且つ75質量％以下含むようにし、前記結合剤を、１質量％以上且つ20質量％以下含むようにし、
前記鉄鋼スラグに、蒸気エージング済のスラグを用いる
ことを特徴とする道路用路盤材の製造方法。 After granulation, a compound containing steel slag (excluding blast furnace granulated slag) , coal ash, and a binder that is a mixture of blast furnace granulated slag and gypsum and binds by hydration is granulated. When performing aging treatment to obtain roadbed material for roads
The steel slag is used as a granular material, and the particle size of 75 μm or less is limited to 4% or less, and the maximum particle size of the total particle size is 12.5 mm or less.
The steel slag is contained in an amount of more than 20% by mass and 75% by mass or less, and the coal ash is contained in an amount of 10% by mass or more and 75% by mass or less with respect to the entire granulated product. 1% by mass or more and 20% by mass or less
Steam-aged slag is used for the steel slag.
A method for manufacturing roadbed materials, which is characterized by this.
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