JP7216462B2 - Slag fine aggregate used for spraying mortar, spraying mortar using the same, and method for producing slag fine aggregate used for spraying mortar - Google Patents
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Description
本発明は、製鋼工程で生成される製鋼スラグから生成される吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材及びそれを用いた吹き付け用モルタル並びに吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材を製造する方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to slag fine aggregate used for spraying mortar produced from steelmaking slag produced in a steelmaking process, spraying mortar using the slag fine aggregate, and a method for producing slag fine aggregate for spraying mortar.
一般に、土砂崩れ等の事象を防止することを目的として、法面又は法枠にモルタルを吹き付けることが行われる。従来、モルタルに配合される細骨材として、海砂、山砂、又は砕石を加工して製造した砕砂等の天然砂が使用されてきた。しかしながら、天然砂、特に海砂の採取は禁止されつつある。このため、輸入や遠方からの輸送などで天然砂の使用コストは高くなりつつある。また、これらの天然砂を使用し続ける事は自然環境の破壊をもたらす。このような状況に対し、天然砂の代替材の開発が進められている。例えば下記の特許文献1,2等に示されるように、代替材として、ゴミ溶融スラグ及び鉄鋼スラグなどを活用することが検討されている。
In general, mortar is sprayed on slopes or slopes for the purpose of preventing events such as landslides. Conventionally, natural sand such as sea sand, mountain sand, or crushed sand produced by processing crushed stone has been used as a fine aggregate mixed with mortar. However, the extraction of natural sand, especially sea sand, is being banned. For this reason, the cost of using natural sand is increasing due to imports and transportation from distant places. In addition, continued use of these natural sands leads to destruction of the natural environment. In response to this situation, the development of substitute materials for natural sand is underway. For example, as shown in
吹き付け用モルタルへの鉄鋼スラグの適用を試みたところ、以下のような課題が生じた。すなわち、鉄鋼スラグを材料として含むモルタルを法面又は法枠等の対象に吹き付けたところ、多くのモルタルが対象の表面でリバウンドする(跳ね返る)ことがあった。リバウンドしたモルタルは産業廃棄物として処分する必要があり、モルタルのリバウンド量を低減することが望まれる。 When I tried to apply steel slag to the mortar for spraying, the following problems arose. That is, when mortar containing steel slag as a material is sprayed onto an object such as a slope or a slope frame, much of the mortar rebounds (rebounds) on the surface of the object. The rebounded mortar must be disposed of as industrial waste, and it is desired to reduce the rebound amount of mortar.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、モルタルを吹き付けた際のモルタルのリバウンド量を低減できる吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材及びそれを用いた吹き付け用モルタル並びに吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材を製造する方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and its object is to reduce the rebound amount of mortar when spraying mortar, and to use it for slag fine aggregate used for spraying mortar. It is an object of the present invention to provide a method for producing mortar for spraying and slag fine aggregate used for mortar for spraying.
本発明に係る吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材は、製鋼スラグから生成され、粒径が0mmより大きくかつ3mm以下の範囲内にある砂状スラグからなる。 The slag fine aggregate used in the mortar for spraying according to the present invention is produced from steelmaking slag and consists of sandy slag having a particle size in the range of 0 mm to 3 mm.
また、本発明に係る吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材を用いた吹き付け用モルタルは、上述のスラグ細骨材、セメント及び水が混錬されたものである。 Further, the spray mortar using slag fine aggregate used for the spray mortar according to the present invention is obtained by kneading the above-mentioned slag fine aggregate, cement and water.
また、本発明に係る吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材を製造する方法は、溶融状態の製鋼スラグを得る製鋼工程と、製鋼工程で得られた溶融状態の製鋼スラグを冷却固化させる冷却固化工程と、冷却固化工程の後に、製鋼スラグに対して破砕、選鉱及び分級を行い、粒径が0mmより大きくかつ3mm以下の範囲内にある砂状スラグを得る砂状化工程とを含む。 Further, the method for producing slag fine aggregate used in the mortar for spraying according to the present invention includes a steelmaking process for obtaining molten steelmaking slag, and a cooling solidification process for cooling and solidifying the molten steelmaking slag obtained in the steelmaking process. and, after the cooling and solidification step, the steelmaking slag is crushed, beneficiated, and classified to obtain sandy slag having a particle size of greater than 0 mm and less than or equal to 3 mm.
本発明の吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材及びそれを用いた吹き付け用モルタル並びに吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材を製造する方法によれば、スラグ細骨材を構成する砂状スラグの粒径が0mmより大きくかつ3mm以下の範囲内にあるので、モルタルを吹き付けた際のモルタルのリバウンド量を低減できる。 According to the fine slag aggregate used for the mortar for spraying of the present invention, the mortar for spraying using the same, and the method for producing the fine slag aggregate for use in the mortar for spraying of the present invention, grains of sandy slag constituting the fine slag aggregate Since the diameter is in the range of 0 mm or more and 3 mm or less, it is possible to reduce the rebound amount of the mortar when the mortar is sprayed.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。本発明は各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings. The present invention is not limited to each embodiment, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in each embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiments. Furthermore, components of different embodiments may be combined as appropriate.
図1は、本発明の実施の形態による吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材を製造する方法を示すフロチャートである。図1の方法により製造されるスラグ細骨材は、吹き付け用モルタルの材料となるものである。吹き付け用モルタルとは、法面又は法枠等の対象に吹き付ける用途に使用されるモルタルを意味する。 FIG. 1 is a flow chart showing a method of manufacturing slag fine aggregate used for spraying mortar according to an embodiment of the present invention. The slag fine aggregate manufactured by the method of FIG. 1 is used as a material for spray mortar. A spray mortar means a mortar used for spraying an object such as a slope or a slope frame.
本実施の形態のスラグ細骨材は、図1に示す方法により製造される。図1に示すように、本発明の実施の形態によるスラグ細骨材を製造する方法には、製鋼工程(ステップS1)、冷却固化工程(ステップS2)及び砂状化工程(ステップS3)が含まれている。砂状化工程(ステップS3)には、破砕工程(ステップS3-1)、選鉱工程(ステップS3-2)及び分級工程(ステップS3-3)が含まれている。 The slag fine aggregate of this embodiment is produced by the method shown in FIG. As shown in FIG. 1, the method for producing slag fine aggregate according to the embodiment of the present invention includes a steelmaking process (step S1), a cooling solidification process (step S2) and a sanding process (step S3). is The sanding process (step S3) includes a crushing process (step S3-1), a beneficiation process (step S3-2) and a classification process (step S3-3).
製鋼工程(ステップS1)は、溶融状態の製鋼スラグを得る工程である。製鋼スラグとは、製鋼プロセスで生じるスラグのことを意味する。例えば、ステンレス鋼の製鋼プロセスでは、ステンレス鋼を溶製する際に発生するスラグを指す。このスラグには、電気炉で原料を溶解してステンレス鋼の溶銑を生成する溶解工程で生成した溶製スラグと、生成した溶銑から含有される硫黄を除去する脱硫処理工程で生成した脱硫スラグと、脱硫処理後の溶銑に対して転炉及び真空脱ガス処理装置で溶銑に含有される炭素を除去する精錬工程で生成した精錬スラグとが含まれる。また、このスラグには、原料内の不純物、製鋼プロセスにおける生成物、有用金属の地金も含まれる。 The steelmaking process (step S1) is a process of obtaining molten steelmaking slag. Steelmaking slag means slag produced in the steelmaking process. For example, in the stainless steel manufacturing process, it refers to slag generated when stainless steel is melted. This slag consists of smelting slag generated in the melting process of melting raw materials in an electric furnace to generate stainless steel hot metal, and desulfurization slag generated in the desulfurization process of removing sulfur contained in the generated hot metal. , Refining slag generated in the refining process for removing carbon contained in hot metal after desulfurization treatment in a converter and a vacuum degassing device. This slag also includes impurities in the raw material, products in the steelmaking process, and ingots of useful metals.
なお、上記のステンレス鋼の製鋼プロセスでは、溶銑の脱硫処理方法として、機械駆動される攪拌翼で溶銑を攪拌しつつ脱硫剤を添加することにより、溶銑に含有される硫黄をスラグ化して除去するKR法を用いることができる。KR法では、攪拌することによって溶銑と脱硫剤との脱硫反応が促進されるため、CaO(生石灰、酸化カルシウム)を主成分とした脱硫剤を用いることができる。そのため、脱硫反応を促進するために有用であるとして公知のCaF2(蛍石、フッ化カルシウム)を用いなくてもよい。 In the above stainless steel steelmaking process, as a desulfurization treatment method for hot metal, a desulfurizing agent is added while the hot metal is stirred with a mechanically driven stirring blade, thereby removing sulfur contained in the hot metal by slagging it. The KR method can be used. In the KR method, stirring accelerates the desulfurization reaction between the hot metal and the desulfurizing agent, so a desulfurizing agent containing CaO (quicklime, calcium oxide) as a main component can be used. Therefore, CaF 2 (fluorite, calcium fluoride), which is known to be useful for promoting the desulfurization reaction, may not be used.
製鋼スラグは、F、CaO、SiO2及びAl2O3を含む。
製鋼スラグにおけるFの含有量は、土壌環境基準に規定される水に対するFの溶出量の基準を満足するため、0質量%超過0.4質量%未満とする必要がある。本発明では、脱硫処理に蛍石を使用しなくてもよいため、製鋼スラグにおけるFの含有量を低減することができる。したがって、製鋼スラグから製造されるスラグ細骨材におけるFの含有量も低減することができ、スラグ細骨材を含むモルタルにおいても土壌環境基準を満たすことが可能となる。
Steelmaking slag contains F, CaO , SiO2 and Al2O3 .
The F content in the steelmaking slag must be more than 0% by mass and less than 0.4% by mass in order to satisfy the criteria for the amount of F eluted into water stipulated in the soil environment standards. In the present invention, since it is not necessary to use fluorite for the desulfurization treatment, the F content in the steelmaking slag can be reduced. Therefore, the F content in slag fine aggregate produced from steelmaking slag can also be reduced, and even mortar containing slag fine aggregate can satisfy soil environmental standards.
CaOは、脱硫剤の主成分であり且つ脱硫反応に必須の成分である。したがって、製鋼スラグにおけるCaOの含有量は、35質量%以上とする必要がある。一方、製鋼スラグにおけるCaOの含有量が過剰になると、塩基度(CaO/SiO2)が高くなり過ぎてスラグの流動性が低下し、脱硫反応が促進されなくなる。したがって、製鋼スラグにおけるCaOの含有量は、65質量%以下とする必要がある。 CaO is the main component of the desulfurization agent and an essential component for the desulfurization reaction. Therefore, the content of CaO in steelmaking slag must be 35% by mass or more. On the other hand, if the content of CaO in the steelmaking slag becomes excessive, the basicity (CaO/SiO 2 ) becomes too high, the fluidity of the slag is lowered, and the desulfurization reaction is not promoted. Therefore, the content of CaO in steelmaking slag must be 65% by mass or less.
SiO2は、ステンレス鋼の原料から発生し、或いは還元剤による脱酸反応生成物としても発生する。製鋼スラグにおけるSiO2の含有量は、ステンレス鋼の溶銑の脱硫処理を効率的に実施する観点から、20質量%以上かつ55質量%以下とする必要がある。SiO2の含有量が20質量%未満であると、脱硫処理時の塩基度が高くなり過ぎてしまい、脱硫反応を促進させることができない。一方、SiO2の含有量が55質量%を超えると、脱硫処理時の塩基度が低くなり過ぎてしまい、十分な脱硫反応が得られない。 SiO 2 is generated from the raw material of stainless steel or as a deoxidation reaction product by a reducing agent. The content of SiO 2 in steelmaking slag must be 20% by mass or more and 55% by mass or less from the viewpoint of efficient desulfurization of hot metal of stainless steel. If the SiO 2 content is less than 20% by mass, the basicity becomes too high during the desulfurization treatment, and the desulfurization reaction cannot be accelerated. On the other hand, when the content of SiO 2 exceeds 55% by mass, the basicity becomes too low during the desulfurization treatment, and a sufficient desulfurization reaction cannot be obtained.
Al2O3は、製鋼スラグの流動性を確保するために必須の成分である。また、Al2O3は、製鋼に使用する各鍋の耐火煉瓦、ステンレス鋼の原料からも混入する。製鋼スラグにおけるAl2O3の含有量は、製鋼スラグの流動性を確保する観点から、1質量%以上かつ15質量%以下とする必要がある。Al2O3の含有量が1質量%未満又は15質量%超過であると、製鋼スラグの融点が上昇し、製鋼スラグの流動性が低下する。 Al 2 O 3 is an essential component for ensuring the fluidity of steelmaking slag. Al 2 O 3 is also mixed in from raw materials of refractory bricks and stainless steel used in steelmaking. The content of Al 2 O 3 in the steelmaking slag should be 1% by mass or more and 15% by mass or less from the viewpoint of ensuring fluidity of the steelmaking slag. If the content of Al 2 O 3 is less than 1% by mass or more than 15% by mass, the melting point of the steelmaking slag increases and the fluidity of the steelmaking slag decreases.
製鋼スラグは、上記成分の他に、MgO、Fe2O3、MnO、Cr2O3などの成分をさらに含むことができる。これらの成分の製鋼スラグにおける含有量は、特に限定されない。
製鋼スラグの塩基度(CaO/SiO2)は、溶銑の脱硫反応に大きな影響を及ぼす。特に、脱硫処理方法を機械攪拌式のKR法とし、スラグの流動性を向上させるために用いられてきた蛍石を使用しない場合には、製鋼スラグの塩基度を調節して製鋼スラグの流動性を確保しなければならない。そのため、製鋼スラグの塩基度は、0.7以上かつ1.7以下とする必要がある。製鋼スラグの塩基度が0.7未満であると、脱硫処理時に製鋼スラグに含まれるCaOと溶銑に含まれるSとの間で十分な脱硫反応が起こらない。一方、製鋼スラグの塩基度が1.7を超えると、脱硫処理時に製鋼スラグの流動性が低くなり、溶銑と製鋼スラグとの接触界面が減少して脱硫反応を促進させることができない。
The steelmaking slag may further contain components such as MgO , Fe2O3 , MnO and Cr2O3 in addition to the above components. The content of these components in the steelmaking slag is not particularly limited.
The basicity (CaO/SiO 2 ) of steelmaking slag has a great effect on the desulfurization reaction of hot metal. In particular, when the mechanical stirring KR method is used as the desulfurization method and fluorite, which has been used to improve the fluidity of the slag, is not used, the basicity of the steelmaking slag is adjusted to improve the fluidity of the steelmaking slag. must be ensured. Therefore, the basicity of steelmaking slag should be 0.7 or more and 1.7 or less. If the basicity of the steelmaking slag is less than 0.7, a sufficient desulfurization reaction will not occur between CaO contained in the steelmaking slag and S contained in the hot metal during the desulfurization treatment. On the other hand, if the basicity of the steelmaking slag exceeds 1.7, the fluidity of the steelmaking slag becomes low during the desulfurization treatment, and the contact interface between the hot metal and the steelmaking slag decreases, making it impossible to promote the desulfurization reaction.
製鋼スラグの組成は、原料の配合比、及びスラグとステンレス鋼との間の元素分配比についての経験則に基づき、溶製する鋼種ごとにスラグ発生源の原料の種類及び配合比を調節することによって、組成及び塩基度を制御することができる。 The composition of steelmaking slag is based on empirical rules regarding the mixing ratio of raw materials and the distribution ratio of elements between slag and stainless steel. The composition and basicity can be controlled by
冷却固化工程(ステップS2)は、製鋼工程(ステップS1)で得られた溶融状態の製鋼スラグを冷却固化する工程である。溶融状態の製鋼スラグを冷却固化する方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、溶融状態の製鋼スラグは、スラグ鍋に入れられ、大気中での自然冷却による空冷と、スラグ鍋に散水して冷却する散水冷却とを組み合わせた冷却方法により、24時間以上かけて冷却される。この製鋼スラグの冷却過程において、製鋼スラグがスラグ鍋へ投入され、固化が開始する約1100℃からγ-2CaO・SiOなどの結晶構造の変化(すなわち、相変態)がほぼ終了する約700℃に温度が低下するまでの間(すなわち、約1100℃~約700℃の間)、1.0℃/分以下の速度で降温するように徐冷することが好ましい。製鋼スラグの温度が約700℃以上の時に、例えば、散水量を増加させる又は製鋼スラグに直接散水するなどすることにより、1.0℃/分を超える速度で製鋼スラグを降温させると、冷却固化後に内部の密度が低く脆いスラグが得られることがある。なお、次の破砕処理において十分な破砕を行うことができるように製鋼スラグを十分に冷却固化させるためには、外気温に応じて28~30時間にわたって或いはそれよりも長時間にわたって製鋼スラグを冷却することが好ましい。 The cooling and solidification step (step S2) is a step of cooling and solidifying the molten steelmaking slag obtained in the steelmaking step (step S1). The method for cooling and solidifying molten steelmaking slag is not particularly limited, and any method known in the art can be used. For example, molten steelmaking slag is placed in a slag ladle and cooled for 24 hours or more by a cooling method that combines air cooling by natural cooling in the atmosphere and water spray cooling in which water is sprayed on the slag ladle. be. In the cooling process of the steelmaking slag, the steelmaking slag is put into the slag pot, and the temperature rises from about 1100°C at which solidification starts to about 700°C at which the change in the crystal structure of γ-2CaO SiO (that is, phase transformation) is almost completed. It is preferable to slow cool down at a rate of 1.0° C./min or less until the temperature drops (ie between about 1100° C. and about 700° C.). When the temperature of the steelmaking slag is about 700°C or higher, for example, by increasing the amount of water sprayed or by directly spraying water on the steelmaking slag, the steelmaking slag is cooled and solidified at a rate exceeding 1.0°C/min. A slag with low internal density and brittleness may later be obtained. In order to sufficiently cool and solidify the steelmaking slag so that it can be sufficiently crushed in the next crushing process, the steelmaking slag must be cooled for 28 to 30 hours or longer depending on the outside temperature. preferably.
上記のような冷却速度で製鋼スラグを冷却固化させると、製鋼スラグに含まれ且つ水和反応を起こすことが可能なフリーライム(f-CaO)、フリーマグネシア(f-MgO)、γ-2CaO・SiOなどを含む軟質な部分と、密度が高く硬質な鉱物相(SiO2、Al2O3などから形成される)とが、互いに分離した異なる相が形成される。そして、冷却過程において、γ-2CaO・SiOなどを含む軟質な部分は、γ-2CaO・SiOなどの結晶構造の変化による体積膨張によって粉化する。また、冷却固化した製鋼スラグが後述する湿式での破砕処理を受けると、硬質な鉱物相の間の軟質な部分が細かく砕けることにより、硬質な鉱物相の多くが互いに分離して塊状になり、さらにこの塊状の鉱物相が破砕されると粒状になる。したがって、処理では、軟質な部分が主に粉化し、硬質な鉱物相は粉化し難いため、後述する分級処理によって軟質な部分から、γ-2CaO・SiOなどを含まない硬質な鉱物相(粒状分)を分離、回収することができる。 When the steelmaking slag is cooled and solidified at the cooling rate as described above, free lime (f-CaO), free magnesia (f-MgO), γ-2CaO, which are contained in the steelmaking slag and can cause a hydration reaction. A soft portion containing SiO or the like and a high-density hard mineral phase (made of SiO 2 , Al 2 O 3 , etc.) separate from each other and different phases are formed. In the cooling process, the soft portion containing γ-2CaO.SiO and the like pulverizes due to volume expansion due to changes in the crystal structure of γ-2CaO.SiO and the like. In addition, when the cooled and solidified steelmaking slag is subjected to a wet crushing treatment, which will be described later, the soft parts between the hard mineral phases are finely crushed, and many of the hard mineral phases are separated from each other and become lumps. Furthermore, when this massive mineral phase is crushed, it becomes granular. Therefore, in the treatment, the soft part is mainly pulverized, and the hard mineral phase is difficult to pulverize. ) can be separated and recovered.
破砕工程(ステップS3-1)は、冷却固化工程(ステップS2)において冷却固化された製鋼スラグを破砕する工程である。冷却固化した製鋼スラグを破砕する方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、冷却固化した製鋼スラグをジョークラッシャー破砕処理した後、ロッドミル破砕処理すればよい。 The crushing step (step S3-1) is a step of crushing the steelmaking slag that has been cooled and solidified in the cooling and solidifying step (step S2). The method for crushing the cooled and solidified steelmaking slag is not particularly limited, and any method known in the art can be used. For example, the cooled and solidified steelmaking slag may be crushed with a jaw crusher and then crushed with a rod mill.
ジョークラッシャー破砕処理では、製鋼スラグは、気中にある状態で、ジョークラッシャーにおける固定歯と固定歯に対して接近及び離脱するように可動な可動歯との間に挟まれて押圧されることによって圧縮破砕される。製鋼スラグは、この処理によって、大まかに乾式破砕される。このとき、製鋼スラグでは、硬質な鉱物相の間にある軟質な部分が崩壊することにより、硬質な鉱物相が多数の塊状に分離する。 In the jaw crusher crushing process, the steelmaking slag is sandwiched and pressed while in the air between fixed teeth in the jaw crusher and movable teeth that move toward and away from the fixed teeth. Compressed and crushed. Steelmaking slag is roughly dry-crushed by this process. At this time, in the steelmaking slag, the soft portions between the hard mineral phases collapse, thereby separating the hard mineral phases into a large number of lumps.
ロッドミル破砕処理では、製鋼スラグは、内部に水を含むロッドミル内に投入されて水中に浸漬された状態となり、ロッドミルを回転させることにより、さらに細かく湿式破砕される。この湿式破砕の過程では、製鋼スラグに含まれる軟質な部分は、水和反応してさらに脆くなり、微小粉状に破砕されて水中に懸濁する。このようにして微小粉状に破砕された軟質な部分を以下では「微小粉状分」という。他方、塊状の硬質な鉱物相は、ロッドミル内で粒状に破砕される。このようにして粒状に破砕された硬質な鉱物相を以下では「粒状分」という。 In the rod mill crushing treatment, the steelmaking slag is put into a rod mill containing water inside, is immersed in water, and is further finely wet crushed by rotating the rod mill. In the wet crushing process, the soft parts contained in the steelmaking slag become more brittle due to hydration reaction, crushed into fine powder and suspended in water. The soft portion crushed into fine powder in this way is hereinafter referred to as "fine powder". On the other hand, massive hard mineral phases are crushed into granules in rod mills. The hard mineral phase crushed into granules in this way is hereinafter referred to as "particulate fraction".
また、上記の破砕処理により、製鋼スラグに含まれる地金が、軟質な部分と共に粒状分から分離される。このとき、製鋼スラグが冷却によって十分に固化していれば、破砕処理時に地金の分離が容易になる。 In addition, the above-described crushing treatment separates the base metal contained in the steelmaking slag from the particulate matter together with the soft portion. At this time, if the steelmaking slag is sufficiently solidified by cooling, the base metal can be easily separated during the crushing process.
選鉱工程(ステップS3-2)は、破砕工程(ステップS3-1)で破砕された選鉱スラグを選鉱する工程である。製鋼スラグを選鉱する方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、破砕処理を行った製鋼スラグを比重選鉱処理及び磁力選鉱処理すればよい。比重選鉱処理では、製鋼スラグを処理水中に投入し、比重選別機によって鉱物の比重の違いを利用した選別を行うことができる。比重選鉱処理により、高比重であるとして選別された製鋼スラグについては、続いて磁力選鉱処理が行われる。磁力選鉱処理では、地金を含む高比重の製鋼スラグに対して、磁選機によって地金を分離・回収することができる。 The beneficiation step (step S3-2) is a step of beneficiation of the beneficiation slag crushed in the crushing step (step S3-1). The method for beneficiation of steelmaking slag is not particularly limited, and any method known in the art can be used. For example, steelmaking slag that has been crushed may be subjected to specific gravity beneficiation and magnetic beneficiation. In the specific gravity beneficiation process, steelmaking slag is put into the treated water, and sorting can be performed using the difference in specific gravity of minerals with a specific gravity sorter. The steelmaking slag selected by the specific gravity beneficiation process as having a high specific gravity is subsequently subjected to a magnetic beneficiation process. In the magnetic separation process, metals can be separated and recovered from high specific gravity steelmaking slag containing metals by a magnetic separator.
分級工程(ステップS3-3)は、選鉱工程(ステップS3-2)において低比重であるとして選別された製鋼スラグについて分級処理を行う工程である。分級処理としては、特に限定されないが、篩い分級処理を用いることができる。篩い分級処理では、比重選別機から取り出されて処理水中に含まれた状態の低比重の製鋼スラグが、振動篩い機の振動するスクリーン(篩い)上に供給され、そのうちのスクリーンの目開きの大きさ(例えば、3mm)以下のものが選別される。これにより、粒径が0mmより大きくかつ3mm以下の範囲内にある砂状スラグからなるスラグ細骨材が得られる。スクリーンを通過しなかった粒径3mmを超える製鋼スラグについては、処理水と共にロッドミル破砕処理に再び戻され、湿式破砕処理が行われる。 The classification step (step S3-3) is a step of classifying steelmaking slag selected as having a low specific gravity in the beneficiation step (step S3-2). Although the classification treatment is not particularly limited, a sieve classification treatment can be used. In the sieve classification process, low-specific-gravity steelmaking slag taken out from the gravity sorter and contained in the treated water is supplied onto the vibrating screen (sieve) of the vibrating sieve, and the size of the screen opening is Those with a height (eg, 3 mm) or less are sorted out. As a result, slag fine aggregate consisting of sand-like slag having a particle size of greater than 0 mm and less than or equal to 3 mm is obtained. The steelmaking slag having a particle size of more than 3 mm that does not pass through the screen is returned to the rod mill crushing treatment together with the treated water, and subjected to wet crushing treatment.
上記のようにして製造される砂状スラグからなるスラグ細骨材は、原料に用いた製鋼スラグとほぼ同じ組成及び塩基度を有する。すなわち、スラグ細骨材は、0質量%超過0.4質量%未満のF、35質量%以上かつ65質量%以下のCaO、20質量%以上かつ55質量%以下のSiO2及び1質量%以上かつ15質量%以下のAl2O3を含み、塩基度(CaO/SiO2)が0.7以上かつ1.7以下である。 The slag fine aggregate composed of sandy slag produced as described above has substantially the same composition and basicity as the steelmaking slag used as the raw material. That is, the slag fine aggregate contains more than 0% by mass and less than 0.4% by mass of F, 35% by mass or more and 65% by mass or less of CaO, 20% by mass or more and 55% by mass or less of SiO 2 and 1% by mass or more It also contains 15% by mass or less of Al 2 O 3 and has a basicity (CaO/SiO 2 ) of 0.7 or more and 1.7 or less.
本発明のスラグ細骨材は、セメント及び水と混練されて吹き付け用モルタルを形成する。セメントとしては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。セメントの例としては、普通、早強、超早強、低熱、中庸熱などの各種ポルトランドセメント、混合セメント、エコセメントなどを用いることができる。 The slag fine aggregate of the present invention is mixed with cement and water to form a spray mortar. Cement is not particularly limited, and those known in the art can be used. Examples of cement that can be used include various Portland cements such as normal, high early strength, super high early strength, low heat, moderate heat, mixed cement, and ecocement.
混練時の水/セメント比(セメントに対する水の重量比)は、特に限定されないが、本発明のスラグ細骨材に適正な量として55%以上かつ62%以下である。水/セメント比が55%未満であると、モルタルが固くなり、圧送が不安定になる。一方、水/セメント比が62%超であると、モルタルの強度が不十分となる。 The water/cement ratio (weight ratio of water to cement) during kneading is not particularly limited, but is 55% or more and 62% or less as an appropriate amount for the slag fine aggregate of the present invention. If the water/cement ratio is less than 55%, the mortar becomes hard and the pumping becomes unstable. On the other hand, if the water/cement ratio exceeds 62%, the strength of the mortar will be insufficient.
また、混練時のセメント単位量は、特に限定されないが、本発明のスラグ細骨材に適正な量として300kg/m3以上かつ410kg/m3以下である。セメント単位量比が300kg/m3未満であると、モルタルの強度が不十分となる。一方、セメント単位量比が410kg/m3超であると、モルタルが固くなり、圧送が不安定になる。 Also, the cement unit amount during kneading is not particularly limited, but is 300 kg/m 3 or more and 410 kg/m 3 or less as an appropriate amount for the slag fine aggregate of the present invention. If the cement unit amount ratio is less than 300 kg/m 3 , the strength of the mortar will be insufficient. On the other hand, if the cement unit amount ratio exceeds 410 kg/m 3 , the mortar will become hard and pumping will become unstable.
さらに、混練時のスラグ細骨材/セメント比(セメントに対するスラグ細骨材の重量比)は、特に限定されないが、一般的には5.0以上かつ6.8以下である。スラグ細骨材/セメント比が5.0未満であると、圧送が不安定になる。一方、スラグ細骨材/セメント比が6.8超であると、モルタルの強度が不十分となる。 Furthermore, the slag fine aggregate/cement ratio (weight ratio of slag fine aggregate to cement) during kneading is not particularly limited, but is generally 5.0 or more and 6.8 or less. If the slag fine aggregate/cement ratio is less than 5.0, pumping becomes unstable. On the other hand, when the slag fine aggregate/cement ratio exceeds 6.8, the strength of the mortar becomes insufficient.
吹き付け用モルタルは、上記の成分の他に、本発明の効果を阻害しない範囲において、公知の添加材をさらに含むことができる。公知の添加材の例としては、減水剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、低収縮剤、膨張材、分散剤などが挙げられる。また、凍結の恐れがある場所で吹き付け用モルタルを用いる場合は、市販のAE剤を吹き付け用モルタルに配合して空気量を調整してもよい。 The mortar for spraying can further contain known additives in addition to the above components within a range that does not impair the effects of the present invention. Examples of known additives include water reducing agents, antifoaming agents, thickening agents, rust inhibitors, low shrinkage agents, expanding agents, dispersing agents and the like. Moreover, when using a spray mortar in a place where there is a risk of freezing, a commercially available AE agent may be added to the spray mortar to adjust the amount of air.
吹き付け用モルタルは、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。具体的には、セメントに水及びスラグ細骨材を加えて混合すればよい。混合方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の混合装置を用いて混合すればよい。 The mortar for spraying can be produced according to methods known in the art. Specifically, water and slag fine aggregate may be added to cement and mixed. The mixing method is not particularly limited, and may be mixed using a known mixing device in the technical field.
以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
(スラグ細骨材)
ステンレス鋼の製鋼プロセスにおいて、CaOを主成分とした脱硫剤を用いたKR法により、溶銑の脱硫処理を行った。この製鋼プロセスにおいて発生した溶融状態の製鋼スラグをスラグ鍋に収集した。溶融状態の製鋼スラグは、0.2質量%のF、38.7質量%のCaO、27.3質量%のSiO2、8.7質量%のAl2O3及び9.4質量%のMgO、3.4質量%のFe2O3、2.3質量%のMnO、3.3質量%のCr2O3を含み、塩基度(CaO/SiO2)が1.4であった。次に、スラグ鍋に入れられた溶融状態の製鋼スラグを、大気中での自然冷却による空冷と、スラグ鍋に散水して冷却する散水冷却とを組み合わせた冷却方法により、約1100℃~約700℃の間を0.8℃/分以下の速度で7.8時間かけて、さらに700℃から常温(80℃以下)まで約18時間かけて冷却した。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.
(slag fine aggregate)
In the steelmaking process of stainless steel, hot metal was desulfurized by the KR method using a desulfurizing agent containing CaO as a main component. The molten steelmaking slag generated in this steelmaking process was collected in a slag ladle. The molten steelmaking slag contains 0.2 wt% F, 38.7 wt% CaO, 27.3 wt% SiO2 , 8.7 wt% Al2O3 and 9.4 wt% MgO. , 3.4% Fe 2 O 3 , 2.3% MnO, 3.3% Cr 2 O 3 and a basicity (CaO/SiO 2 ) of 1.4. Next, the molten steelmaking slag placed in the slag ladle is cooled to a temperature of about 1100° C. to about 700° C. by a cooling method that combines air cooling by natural cooling in the atmosphere and water spray cooling by spraying water on the slag pot. C. over 7.8 hours at a rate of 0.8.degree. C./min or less, and further cooled from 700.degree.
次に、冷却固化した製鋼スラグをジョークラッシャー破砕処理した後、ロッドミル破砕処理した。次に、粉砕処理を行った製鋼スラグを比重選鉱処理した後、高比重であるとして選別された製鋼スラグについては、磁力選鉱処理を行って地金を分離・回収すると共に、低比重であるとして選別された製鋼スラグについては、目開きの大きさが3mmのスクリーンを用いて篩い分級処理を行い、粒径が0mmより大きくかつ3mm以下の範囲内にある砂状スラグ(砂状スラグA)を得た。また、比較例として、目開きの大きさが5mmのスクリーンを用いて篩い分級処理を行い、粒径が0mmより大きくかつ5mm以下の範囲内にある砂状スラグ(砂状スラグB)を得た。 Next, the cooled and solidified steelmaking slag was crushed with a jaw crusher and then crushed with a rod mill. Next, after the pulverized steelmaking slag is subjected to specific gravity beneficiation treatment, the steelmaking slag selected as having high specific gravity is subjected to magnetic beneficiation treatment to separate and recover the base metal, and is treated as having low specific gravity. The sorted steelmaking slag is subjected to a sieve classification process using a screen with an opening size of 3 mm, and sandy slag (sandy slag A) having a particle size larger than 0mm and within a range of 3mm or less is selected. Obtained. In addition, as a comparative example, a sieve classification process was performed using a screen with an opening size of 5 mm to obtain sand-like slag (sand-like slag B) having a particle size in the range of greater than 0 mm and 5 mm or less. .
(細骨材粒度の影響)
実施例で得られた砂状スラグA(粒径が0mmより大きくかつ3mm以下の範囲内)及び水を普通ポルトランドセメントに加えて混練することにより以下の表1に示すテストNo.1~5の吹き付け用モルタルを作製した。比較例として、実施例で得られた砂状スラグB(粒径が0mmより大きくかつ5mm以下の範囲内)又は砕砂(粒径が0mmより大きくかつ5mm以下の範囲内)と水とを普通ポルトランドセメントに加えて混練することにより以下の表1に示すテストNo.6,7の吹き付け用モルタルを作製した。各成分の配合量及び割合などについては表1に示す。また、使用した砕砂の吸水率は0.86%であり、その絶乾密度は2.69g/cm3であった。テストNo.6の配合量等は、テストNo.1の配合量等と同じである。テストNo.7の配合量等は、テストNo.4の配合量等と同じである。
(Influence of fine aggregate particle size)
The sandy slag A obtained in the example (having a particle size in the range of 0 mm or more and 3 mm or less) and water were added to ordinary Portland cement and kneaded to obtain Test No. 1 shown in Table 1 below. Spray
これらのテストNo.1~7の吹き付け用モルタルを法面又は法枠等の対象に吹き付けて、リバウンド率(%)の測定を行った。その結果を表1に示す。なお、リバウンド率(%)は、法面の施工面直下にブルーシートを敷き、吹付け機で250kg/バッチを2バッチ分の合計500kgのモルタルを法面の施工面に吹付け、ブルーシート上に落下したモルタルを回収して重量を測定し、リバウンド率(%)=(落下回収量/500)×100)により算出した。 These test nos. The mortar for spraying No. 1 to 7 was sprayed onto an object such as a slope or a slope frame, and the rebound rate (%) was measured. Table 1 shows the results. In addition, the rebound rate (%) was measured by laying a blue sheet directly under the construction surface of the slope, spraying 250 kg / batch of 2 batches of mortar on the construction surface of the slope with a total of 500 kg with a spray machine, The weight of the mortar that had dropped was collected, and the weight was measured, and calculated by rebound rate (%) = (amount collected by dropping / 500) x 100).
表1に示すように、粒径が0mmより大きくかつ3mm以下の範囲内の砂状スラグAを用いたテストNo.1~5のリバウンド率は8.2%等と10%を下回っていた。これに対して、粒径が3mm超のものを含む砂状スラグB又は砕砂を用いたテストNo.6,7のリバウンド率は17.9%及び18.1%と高かった。これらの結果から、粒径が0mmより大きくかつ3mm以下の範囲内の砂状スラグを用いることにより、モルタルを吹き付けた際のモルタルのリバウンド量を低減できることが確認された。 As shown in Table 1, test no. The rebound rate of 1-5 was 8.2%, etc., which was less than 10%. In contrast, Test No. 1 using sandy slag B or crushed sand containing particles with a particle size greater than 3 mm. The rebound rates for 6 and 7 were as high as 17.9% and 18.1%. From these results, it was confirmed that the rebound amount of mortar when mortar is sprayed can be reduced by using sandy slag with a particle size in the range of greater than 0 mm and 3 mm or less.
(配合条件の影響)
次に、上述のテストNo.1~5のサンプルを用いて、7日強度(N/mm2)、28日強度(N/mm2)の測定、及び施工性の評価を行った。上述のテストNo.1~5は、好ましいと考えられる配合条件(混練時の水/セメント比が55%以上かつ62%以下であり、セメント単位量が300kg/m3以上かつ410kg/m3以下であり、スラグ細骨材/セメント比が5.0以上かつ6.8以下)で作製されている。また、比較例として、この好ましいと考えられる配合条件から外れた条件にて配合を行って、テストNo.8~14の吹き付け用モルタルのサンプルを作製した。テストNo.8~14の配合条件については表2に示す。これらテストNo.8~14のサンプルを用いて、7日強度(N/mm2)、28日強度(N/mm2)の測定、及び施工性の評価を行った。その結果を表2に示す。
(Influence of compounding conditions)
Next, the above test No. Using
なお、7日及び28日強度(N/mm2)は、JISA1108土木学会基準JSCE F561-1994に準拠して測定した。具体的には、施工時に法面とは別にサンプル用型枠に吹付け材を充填し、吹付け材の固化後、3本のサンプル供試体をコア抜きサンプリングし、3本の圧縮強度試験を実施して3測定値の平均値をとった。7日強度が18N/mm2以上、28日強度が21N/mm2以上であることを目標視した。
施工性は、モルタル湿式ホース(内径70φ)を100m長さに連結して使用し、モルタルガンによる圧送した際の吐出安定性(詰まり又は変動等)で評価した。
The 7-day and 28-day strengths (N/mm 2 ) were measured according to JISA1108, the Japan Society of Civil Engineers standard, JSCE F561-1994. Specifically, at the time of construction, the sample formwork was filled with sprayed material separately from the slope surface, and after the sprayed material solidified, three sample specimens were cored and sampled, and three compressive strength tests were performed. An average of 3 measurements was taken. The goal was to achieve a 7-day strength of 18 N/mm 2 or more and a 28-day strength of 21 N/mm 2 or more.
Workability was evaluated by discharge stability (clogging, fluctuation, etc.) when a wet mortar hose (inner diameter 70φ) was connected to a length of 100 m and pumped by a mortar gun.
テストNo.1~5については、良好な強度及び施工性が得られた。これに対して、細骨材/セメント比が低いサンプルNo.8,9については、閉塞気味又は吐出不安定となり、良好な施工評価が得られなかった。また、細骨材/セメント比が高いテストNo.10については、目標とする強度が得られなかった。水/セメント比が低いテストNo.11については、閉塞気味となり、良好な施工評価が得られなかった。水/セメント比が高いテストNo.12については、目標とする強度が得られなかった。テストNo.13,14では上述の好ましいと考えられる配合条件の範囲内で天然砂である砕砂を用いたが、テストNo.13は閉塞気味でリバウンドも多く施工不可能であり、またテストNo.14は目標とする強度が得られなかった。 Test no. Good strength and workability were obtained for 1 to 5. On the other hand, sample No. with a low fine aggregate/cement ratio. As for Nos. 8 and 9, there was a tendency to clog or the discharge was unstable, and a good construction evaluation could not be obtained. In addition, Test No. 1 with a high fine aggregate/cement ratio. For 10, the target strength was not obtained. Test No. with low water/cement ratio. As for No. 11, it was somewhat clogged, and a good construction evaluation could not be obtained. Test No. with high water/cement ratio. For No. 12, the target strength was not obtained. Test no. In Test Nos. 13 and 14, crushed sand, which is natural sand, was used within the range of the mixing conditions considered preferable as described above. Test No. 13 is somewhat clogged and has many rebounds and cannot be constructed. No. 14 could not obtain the target strength.
このような吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材及びそれを用いた吹き付け用モルタル並びに吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材を製造する方法では、スラグ細骨材を構成する砂状スラグの粒径が0mmより大きくかつ3mm以下の範囲内にあるので、モルタルを吹き付けた際のモルタルのリバウンド量を低減できる。 In the method of producing fine slag aggregate used for such mortar for spraying, mortar for spraying using the same, and fine slag aggregate for use in mortar for spraying, the particle size of sandy slag constituting the fine slag aggregate is Since it is in the range of greater than 0 mm and 3 mm or less, it is possible to reduce the rebound amount of mortar when mortar is sprayed.
また、モルタル混練時の水/セメント比が55%以上かつ62%以下であり、セメント単位量が300kg/m3以上かつ410kg/m3以下であり、スラグ細骨材/セメント比が5.0以上かつ6.8以下であるので、良好な強度及び施工性を確保することができる。 Further, the water/cement ratio during mortar kneading is 55% or more and 62% or less, the cement unit amount is 300 kg/m 3 or more and 410 kg/m 3 or less, and the slag fine aggregate/cement ratio is 5.0. Since it is more than or equal to 6.8 and less than or equal to 6.8, it is possible to ensure good strength and workability.
さらに、冷却固化工程は、24時間以上かけて前記製鋼スラグを冷却固化するとともに、前記製鋼スラグが700℃以上のとき、前記製鋼スラグの温度を毎分1℃以下で低下させるので、冷却固化後に内部の密度が低く脆いスラグが得られることを回避することができる。 Furthermore, in the cooling and solidification step, the steelmaking slag is cooled and solidified over 24 hours or more, and when the steelmaking slag is 700° C. or higher, the temperature of the steelmaking slag is lowered by 1° C. or less per minute. It is possible to avoid obtaining a slag with low internal density and brittleness.
Claims (8)
吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材。 It consists of sandy slag produced from steelmaking slag and having a particle size in the range of greater than 0 mm and 3 mm or less,
Slag fine aggregate used for spray mortar.
請求項1記載の吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材。 Said sandy slag contains more than 0% by mass and less than 0.4% by mass of F, 35% by mass or more and 65% by mass or less of CaO, 20% by mass or more and 55% by mass or less of SiO 2 and 1% by mass or more and 15% by mass of containing Al 2 O 3 at mass % or less and having a basicity (CaO/SiO 2 ) of 0.7 or more and 1.7 or less;
Slag fine aggregate used for the mortar for spraying according to claim 1.
請求項3記載の吹き付け用モルタル。 The water/cement ratio during kneading is 55% or more and 62% or less, the cement unit amount is 300 kg/m 3 or more and 410 kg/m 3 or less, and the slag fine aggregate/cement ratio is 5.0 or more and 6 is less than or equal to .8;
A spray mortar according to claim 3.
請求項4記載の吹き付け用モルタル。A spray mortar according to claim 4.
溶融状態の製鋼スラグを得る製鋼工程と、
前記製鋼工程で得られた溶融状態の前記製鋼スラグを冷却固化させる冷却固化工程と、
前記冷却固化工程の後に、前記製鋼スラグに対して破砕、選鉱及び分級を行い、粒径が0mmより大きくかつ3mm以下の範囲内にある砂状スラグを得る砂状化工程と
を含む、
吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材を製造する方法。 A method for producing slag fine aggregate used in the mortar for spraying according to claim 1,
a steelmaking process for obtaining steelmaking slag in a molten state;
a cooling and solidification step of cooling and solidifying the molten steelmaking slag obtained in the steelmaking step;
After the cooling and solidification step, the steelmaking slag is crushed, beneficiated, and classified to obtain sandy slag having a particle size of greater than 0 mm and 3 mm or less.
A method for producing slag fine aggregate used in spray mortar.
請求項6記載の吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材を製造する方法。 In the cooling and solidification step, the steelmaking slag is cooled and solidified over 24 hours or more, and when the steelmaking slag is 700°C or higher, the temperature of the steelmaking slag is lowered by 1°C or less per minute.
A method for producing slag fine aggregate used in the mortar for spraying according to claim 6 .
請求項6又は請求項7に記載の吹き付け用モルタルに用いるスラグ細骨材を製造する方法。 Said sandy slag contains more than 0% by mass and less than 0.4% by mass of F, 35% by mass or more and 65% by mass or less of CaO, 20% by mass or more and 55% by mass or less of SiO 2 and 1% by mass or more and 15% by mass of containing Al 2 O 3 at mass % or less and having a basicity (CaO/SiO 2 ) of 0.7 or more and 1.7 or less;
A method for producing slag fine aggregate used in the mortar for spraying according to claim 6 or 7 .
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