耐火物屑のリサイクル方法
【課題】 マグネシア系耐火物屑を含有する製鋼時の耐火物屑を土木材料としてリサイクルするために、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑の土木材料としての使用時の膨張を抑制する方法を提供する。
【解決手段】 マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木用途として利用するために、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を０．３ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間以上保持するか、０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間未満保持するかのエージングを実施することによって、マグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させる、または０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下に３０時間以上保持してエージングを実施し、マグネシア系耐火物屑中のＭｇＯの水和反応を予め完了させることによって、土木材料として使用時の膨張を抑制する方法。
【解決手段】 マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木用途として利用するために、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を０．３ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間以上保持するか、０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間未満保持するかのエージングを実施することによって、マグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させる、または０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下に３０時間以上保持してエージングを実施し、マグネシア系耐火物屑中のＭｇＯの水和反応を予め完了させることによって、土木材料として使用時の膨張を抑制する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は製鉄所や鉄鋼所などで発生するマグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木材料としてリサイクルするために、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木材料として使用する際の膨張を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所や鉄鋼所で発生する耐火物屑について、これまでさまざまなリサイクル方法が提案されている。すなわち、製鉄所で使用済み耐火物を組成別に分別して粉砕して分級しそれらの組成、粒径に基づいて、一部は耐火物製造の原料と混合して耐火物に製造して再び製鉄所で使用し、他の一部は精錬用副原料として使用し、残余は土木材料として例えば路盤材としている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
これらの提案の中で、耐火物屑を土木材料として利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この提案の方法では、ＭｇＯレンガ、ＭｇＯ−Ｃレンガ、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｃレンガ、ドロマイトレンガなどの膨張を引き起こすマグネシア系耐火物屑が混在しているものは使用できない問題があった。
【０００４】
ところで、耐火物屑の発生時に非マグネシア系耐火物屑のみを分別することができる場合は、問題なく土木材料として用いることが可能である。しかし、例えば、取鍋用のレンガはＭｇＯレンガ、ＭｇＯ−Ｃレンガ、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｃレンガ、Ｈｉｇｈ−Ａｌ2Ｏ3レンガなどさまざまな種類の耐火物が使用されており、耐火物屑の発生時に、これらを完全に分別回収するのは困難である。完全分離には、通常手選などの処理工程が必要となる。しかし、この手選は非常に手間がかかるうえ目視での判断のために完全な分別は困難である。また、粉状となった耐火物屑については分別不能である。
【０００５】
一方、製鉄所や製鋼所で発生するマグネシア系耐火物はｆｒｅｅ−ＭｇＯを多量に含有している。そこでｆｒｅｅ−ＭｇＯが水と長期間接触すると、ＭｇＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2の水和反応により、体積が膨張する。このようなマグネシア系耐火物の成分の中のＭｇＯの割合を示すと、ＭｇＯレンガでは、ＭｇＯが８０〜１００％、ＭｇＯ−Ｃレンガでは、ＭｇＯが７０〜８０％で、Ｃが１０〜２０％、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｃレンガでは、ＭｇＯが１０〜３０％、Ａｌ2Ｏ3が５０〜７０％で、Ｃが０〜１０％、ドロマイトレンガでは、ＭｇＯ：４０〜７０％、ＣａＯ：３０〜４０％である。
【０００６】
上記のｆｒｅｅ−ＭｇＯを人工的に膨潤させて道路用路盤材とする製鋼スラグのエージング方法が提案されている（例えば、特許文献２あるいは特許文献３参照。）
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−５８８３５号公報
【特許文献２】特開２００７−１０６６３１号公報
【特許文献３】特開平０８−１６５１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、マグネシア系耐火物屑を含有する製鋼時の耐火物屑を土木材料としてリサイクルするために、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑の土木材料としての使用時の膨張を抑制する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによって、マグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させ、土木材料として使用時の膨張を抑制する方法からなる耐火物屑のリサイクル方法である。
【００１０】
請求項２の発明では、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木用途として利用するために、加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによってマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させる方法は、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を０．３ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間以上保持するか、０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間未満保持するかのいずれかとすることによって、マグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させ、土木材料として使用時の膨張を抑制する方法からなる請求項１の手段の耐火物屑のリサイクル方法である。
【００１１】
請求項３の発明では、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木用途として利用するために、加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによってマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させる方法は、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下に３０時間以上保持することによって、マグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和反応を完了させ、土木材料として使用時の膨張を抑制する方法からなる請求項１の手段の耐火物屑のリサイクル方法である。
【００１２】
ここで、請求項３の発明の手段の加圧蒸気の圧力やエージング時間の限定理由を説明する。加圧蒸気の圧力が０．３ＭＰａ未満であると、膨張を完全に抑制するための処理時間が非常に長くなる。そこで、本発明では、加圧蒸気の圧力を０．３ＭＰａ以上とする。一方、加圧蒸気の圧力が１．０ＭＰａ以上になると、高圧ガス保安法などの制約や設備費や維持費など負荷が増大するため、１．０ＭＰａ未満とする。さらに、エージング時間は、３０時間未満では水和反応が完了せず、膨張を十分に、予め抑制することができないので３０時間以上とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記の手段とすることで、製鋼所から発生するマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを予め水和させておくことによって、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木材料として利用する際の膨張を抑制することを可能とし、土木材料として利用しうるものとすることができ、耐火物屑を埋立処分する量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に説明する。製鋼所から発生するマグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を耐圧容器内に装入し、所定圧力の加圧蒸気雰囲気下に所定時間保持するエージング処理を実施する。この場合、エージング処理による膨張抑制効果は、エージング処理後の耐火物屑の粒度調整を行った後、ＪＩＳ Ａ ５０１５に規定の鉄鋼スラグの水浸膨張試験方法に準拠して、測定した水浸膨張比で評価する。ただし、鉄鋼スラグの水浸膨張比は、８０℃の温水中に１日６時間の浸漬と放冷を１０日間繰り返したもので評価するが、マグネシア系耐火物屑の膨張は長期に渡って続くため、本発明の手段における例では２０日間連続水浸したもので評価するものとする。
【実施例】
【００１５】
マグネシア系耐火物屑としてＭｇＯ−Ｃレンガ屑を２０％程度含有する耐火物屑に対して、比較例１並びに実施例１、実施例２、実施例３および実施例４について、表１に示す所定の蒸気圧力の加圧蒸気雰囲気下に、所定の時間保持するエージング処理を実施し、水浸膨張比を測定した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
表１の比較例１はエージング処理を実施しないものであって、これは膨張が著しく大きく水浸膨張比は測定不能であった。一方、エージング処理を実施した本発明の各実施例１〜４はいずれも水浸膨張比は測定可能な値まで低減された。ここで、実施例３、実施例４は請求項３の手段の条件を満たすエージング処理であり、膨張が完全に抑制できたことを示している。
【００１８】
マグネシア系耐火物としてＭｇＯ−Ｃレンガ、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｃレンガを合わせて５０％程度含有する耐火物屑に対して、比較例２並びに実施例５、実施例６、実施例７および実施例８について、表２に示す所定の蒸気圧力の加圧蒸気雰囲気下に、所定の時間保持するエージング処理を実施し、水浸膨張比を測定した。
【００１９】
【表２】
【００２０】
表２の比較例２はエージング処理を実施しないものであって、これは膨張が著しく大きく水浸膨張比は測定不能であった。一方、エージング処理を実施した本発明の各実施例５〜８はいずれも水浸膨張比は測定可能な値まで低減された。ここで、実施例６は請求項３の条件を満たすエージング処理であり、膨張が完全に抑制できたことを示している。
【技術分野】
【０００１】
この発明は製鉄所や鉄鋼所などで発生するマグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木材料としてリサイクルするために、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木材料として使用する際の膨張を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所や鉄鋼所で発生する耐火物屑について、これまでさまざまなリサイクル方法が提案されている。すなわち、製鉄所で使用済み耐火物を組成別に分別して粉砕して分級しそれらの組成、粒径に基づいて、一部は耐火物製造の原料と混合して耐火物に製造して再び製鉄所で使用し、他の一部は精錬用副原料として使用し、残余は土木材料として例えば路盤材としている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
これらの提案の中で、耐火物屑を土木材料として利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この提案の方法では、ＭｇＯレンガ、ＭｇＯ−Ｃレンガ、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｃレンガ、ドロマイトレンガなどの膨張を引き起こすマグネシア系耐火物屑が混在しているものは使用できない問題があった。
【０００４】
ところで、耐火物屑の発生時に非マグネシア系耐火物屑のみを分別することができる場合は、問題なく土木材料として用いることが可能である。しかし、例えば、取鍋用のレンガはＭｇＯレンガ、ＭｇＯ−Ｃレンガ、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｃレンガ、Ｈｉｇｈ−Ａｌ2Ｏ3レンガなどさまざまな種類の耐火物が使用されており、耐火物屑の発生時に、これらを完全に分別回収するのは困難である。完全分離には、通常手選などの処理工程が必要となる。しかし、この手選は非常に手間がかかるうえ目視での判断のために完全な分別は困難である。また、粉状となった耐火物屑については分別不能である。
【０００５】
一方、製鉄所や製鋼所で発生するマグネシア系耐火物はｆｒｅｅ−ＭｇＯを多量に含有している。そこでｆｒｅｅ−ＭｇＯが水と長期間接触すると、ＭｇＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2の水和反応により、体積が膨張する。このようなマグネシア系耐火物の成分の中のＭｇＯの割合を示すと、ＭｇＯレンガでは、ＭｇＯが８０〜１００％、ＭｇＯ−Ｃレンガでは、ＭｇＯが７０〜８０％で、Ｃが１０〜２０％、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｃレンガでは、ＭｇＯが１０〜３０％、Ａｌ2Ｏ3が５０〜７０％で、Ｃが０〜１０％、ドロマイトレンガでは、ＭｇＯ：４０〜７０％、ＣａＯ：３０〜４０％である。
【０００６】
上記のｆｒｅｅ−ＭｇＯを人工的に膨潤させて道路用路盤材とする製鋼スラグのエージング方法が提案されている（例えば、特許文献２あるいは特許文献３参照。）
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−５８８３５号公報
【特許文献２】特開２００７−１０６６３１号公報
【特許文献３】特開平０８−１６５１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、マグネシア系耐火物屑を含有する製鋼時の耐火物屑を土木材料としてリサイクルするために、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑の土木材料としての使用時の膨張を抑制する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによって、マグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させ、土木材料として使用時の膨張を抑制する方法からなる耐火物屑のリサイクル方法である。
【００１０】
請求項２の発明では、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木用途として利用するために、加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによってマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させる方法は、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を０．３ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間以上保持するか、０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間未満保持するかのいずれかとすることによって、マグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させ、土木材料として使用時の膨張を抑制する方法からなる請求項１の手段の耐火物屑のリサイクル方法である。
【００１１】
請求項３の発明では、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木用途として利用するために、加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによってマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させる方法は、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下に３０時間以上保持することによって、マグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和反応を完了させ、土木材料として使用時の膨張を抑制する方法からなる請求項１の手段の耐火物屑のリサイクル方法である。
【００１２】
ここで、請求項３の発明の手段の加圧蒸気の圧力やエージング時間の限定理由を説明する。加圧蒸気の圧力が０．３ＭＰａ未満であると、膨張を完全に抑制するための処理時間が非常に長くなる。そこで、本発明では、加圧蒸気の圧力を０．３ＭＰａ以上とする。一方、加圧蒸気の圧力が１．０ＭＰａ以上になると、高圧ガス保安法などの制約や設備費や維持費など負荷が増大するため、１．０ＭＰａ未満とする。さらに、エージング時間は、３０時間未満では水和反応が完了せず、膨張を十分に、予め抑制することができないので３０時間以上とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記の手段とすることで、製鋼所から発生するマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを予め水和させておくことによって、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を土木材料として利用する際の膨張を抑制することを可能とし、土木材料として利用しうるものとすることができ、耐火物屑を埋立処分する量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に説明する。製鋼所から発生するマグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を耐圧容器内に装入し、所定圧力の加圧蒸気雰囲気下に所定時間保持するエージング処理を実施する。この場合、エージング処理による膨張抑制効果は、エージング処理後の耐火物屑の粒度調整を行った後、ＪＩＳ Ａ ５０１５に規定の鉄鋼スラグの水浸膨張試験方法に準拠して、測定した水浸膨張比で評価する。ただし、鉄鋼スラグの水浸膨張比は、８０℃の温水中に１日６時間の浸漬と放冷を１０日間繰り返したもので評価するが、マグネシア系耐火物屑の膨張は長期に渡って続くため、本発明の手段における例では２０日間連続水浸したもので評価するものとする。
【実施例】
【００１５】
マグネシア系耐火物屑としてＭｇＯ−Ｃレンガ屑を２０％程度含有する耐火物屑に対して、比較例１並びに実施例１、実施例２、実施例３および実施例４について、表１に示す所定の蒸気圧力の加圧蒸気雰囲気下に、所定の時間保持するエージング処理を実施し、水浸膨張比を測定した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
表１の比較例１はエージング処理を実施しないものであって、これは膨張が著しく大きく水浸膨張比は測定不能であった。一方、エージング処理を実施した本発明の各実施例１〜４はいずれも水浸膨張比は測定可能な値まで低減された。ここで、実施例３、実施例４は請求項３の手段の条件を満たすエージング処理であり、膨張が完全に抑制できたことを示している。
【００１８】
マグネシア系耐火物としてＭｇＯ−Ｃレンガ、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｃレンガを合わせて５０％程度含有する耐火物屑に対して、比較例２並びに実施例５、実施例６、実施例７および実施例８について、表２に示す所定の蒸気圧力の加圧蒸気雰囲気下に、所定の時間保持するエージング処理を実施し、水浸膨張比を測定した。
【００１９】
【表２】
【００２０】
表２の比較例２はエージング処理を実施しないものであって、これは膨張が著しく大きく水浸膨張比は測定不能であった。一方、エージング処理を実施した本発明の各実施例５〜８はいずれも水浸膨張比は測定可能な値まで低減された。ここで、実施例６は請求項３の条件を満たすエージング処理であり、膨張が完全に抑制できたことを示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによってマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させて土木材料として使用する際の膨張を抑制することを特徴とする耐火物屑のリサイクル方法。
【請求項２】
加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによってマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させる方法は、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を０．３ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間以上保持するか０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間未満保持するかのいずれかとすることを特徴とする請求項１に記載の耐火物屑のリサイクル方法。
【請求項３】
加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによってマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させる方法は、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下に３０時間以上保持することからなることを特徴とする請求項１に記載の耐火物屑のリサイクル方法。
【請求項１】
マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによってマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させて土木材料として使用する際の膨張を抑制することを特徴とする耐火物屑のリサイクル方法。
【請求項２】
加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによってマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させる方法は、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を０．３ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間以上保持するか０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下で３０時間未満保持するかのいずれかとすることを特徴とする請求項１に記載の耐火物屑のリサイクル方法。
【請求項３】
加圧蒸気雰囲気下でエージングすることによってマグネシア系耐火物屑中のＭｇＯを水和させる方法は、マグネシア系耐火物屑を含有する耐火物屑を０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満の加圧蒸気雰囲気下に３０時間以上保持することからなることを特徴とする請求項１に記載の耐火物屑のリサイクル方法。
【公開番号】特開２０１０−１２４０３（Ｐ２０１０−１２４０３Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７４２７６（Ｐ２００８−１７４２７６）
【出願日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（０００１８００７０）山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（０００１８００７０）山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【Ｆターム（参考）】
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