難固結性高炉水砕スラグの製造方法
【課題】 安定的にかつ確実に固結を防止することができる難固結性高炉水砕スラグの製造方法を提供すること。
【解決手段】 二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を溶融スラグに噴射して冷却凝固させて難固結性とする。
【解決手段】 二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を溶融スラグに噴射して冷却凝固させて難固結性とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難固結性高炉水砕スラグの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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の技術として、特許文献１には、高炉水砕スラグの製造工程中において、炭酸ガスでバブリングした水で吹製するか、水砕攪拌層中で炭酸ガスをバブリングする方法が開示されており、特許文献２には、冷却された高炉水砕スラグを炭酸水溶液に浸漬する方法が開示されている。また、特許文献３には、高炉水砕スラグに炭酸水溶液を散布する方法が開示されている。
【０００７】
これらの技術においては、二酸化炭素を含有するガスでバブリングすることにより炭酸水溶液を製造しているが、通常のバブリングではミリバブルと呼ばれる比較的大きい径の気泡しか得られず、このような気泡は水面への浮上速度が大きいため水中での滞留時間が短く不安定であること、周囲の水との接触界面の面積が小さくなることから、特に水温が高いときに炭酸ガスの溶解度を十分に上げることができず、水砕スラグ表面への炭酸カルシウムの皮膜の形成が不安定になる場合があり、その結果充分な固結防止効果を得られないおそれがある。
【特許文献１】特開昭５４−５３１３８号公報
【特許文献２】特開平１０−９５６４４号公報
【特許文献３】特開２００２−１７９４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、安定的にかつ確実に固結を防止することができる難固結性高炉水砕スラグの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を溶融スラグに噴射して冷却凝固させて難固結性とすることを特徴とする難固結性高炉水砕スラグの製造方法を提供する。
【００１０】
また、本発明の第２の観点では、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させて難固結性とすることを特徴とする難固結性高炉水砕スラグの製造方法を提供する。
【００１１】
本発明においては、炭酸水溶液として、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させたマイクロバブル含有水を用いる。マイクロバブルは数μｍ〜十数μｍの径を有する気泡と定義される。このような数μｍ〜十数μｍという非常に微細な径を有する気泡を多量に水中に存在させると、長時間安定に水中に滞留するため、二酸化炭素の溶解度が高くなる。また、高濃度の炭酸（イオン）を含み、水中に存在する微細なマイクロバブル自身も直接水砕スラグと反応する。したがって、このようなマイクロバブル含有水を用いることにより、高炉水砕スラグの炭酸化の反応速度を向上させることができ、かつ炭酸化反応を確実に進行させて、水砕スラグ表面への炭酸カルシウムの皮膜を安定かつ確実に形成することができる。
【００１２】
上記第２の観点において、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグに散布することによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることができる。また、マイクロバブル含有水に高炉水砕スラグを浸漬させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることができる。さらに、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に通流させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることができる。さらにまた、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に循環させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることができる。
【００１３】
上記第１および第２の観点において、二酸化炭素を含有する雰囲気中で水を高圧噴射させることにより、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とすることができる。また、加圧溶解ポンプに水とともに二酸化炭素を含有する気体を吸引させることにより、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とすることができる。この場合に、前記加圧溶解ポンプとして、渦流ポンプを用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶融スラグを冷却して凝固させて高炉水砕スラグを得る際に溶融スラグに二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させたマイクロバブル含有水を噴射するか、または得られた高炉水砕スラグにそのようなマイクロバブル含有水を接触させるので、高炉水砕スラグの炭酸化の反応速度を向上することができ、かつ炭酸化反応を確実に進行させて、水砕スラグ表面への炭酸カルシウムの皮膜を安定かつ確実に形成することができる。したがって、安定的にかつ確実に固結が防止された難固結性高炉水砕スラグを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明について詳細に説明する。
本発明の第１の実施形態においては、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を溶融スラグに噴射して冷却凝固させて難固結性とする。
【００１６】
高炉水砕スラグの固結防止作用は、高炉スラグに含まれるＣａＯと、マイクロバブル含有水中の炭酸（Ｈ２ＣＯ３）とを反応させ、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を形成することにより得られる。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。
【００１７】
二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させて得られるマイクロバブル含有水は、数μｍ〜十数μｍという非常に微細な径を有する気泡を多量に含んでおり、この非常に微細な気泡は長時間安定に水中に滞留するため、二酸化炭素の溶解度が高くなる。また、高濃度の炭酸（イオン）を含み、水中に存在する微細なマイクロバブル自身も直接水砕スラグと反応する。したがって、このようなマイクロバブル含有水を溶融スラグに噴射することにより、冷却されて得られる高炉水砕スラグの炭酸化の反応速度を向上することができ、かつ炭酸化反応を確実に進行させて、表面に炭酸カルシウムの皮膜が安定かつ確実に形成された、難固結性高炉水砕スラグを得ることができる。
【００１８】
マイクロバブル含有水は、二酸化炭素を含有する雰囲気中で水を高圧噴射することにより得られる。また、高圧ポンプによって圧送される水に二酸化炭素ガスを混合させて、二酸化炭素ガスの気泡径を微細化するマイクロバブル発生装置によって得ることもできる。
【００１９】
マイクロバブル発生装置は、例えば、図１に示すように、加圧溶解ポンプ（キャビテーションポンプ）１に水を供給する配管２に二酸化炭素を含有する気体を供給する配管３を接続し、加圧溶解ポンプ１に二酸化炭素ガスを水とともに吸い込ませ、水と二酸化炭素を混合し、加圧溶解ポンプ１の吐出口に取り付けられた旋回加速器４で安定した混合比率で送り出し、旋回加速器４の出口側に設けられた分散器５のせん断力で水に混合されている二酸化炭素をマイクロバブル化し、マイクロバブル含有水を噴出させることができる。
【００２０】
また、加圧溶解ポンプとして渦流ポンプを用いることにより、より容易にマイクロバブル含有水を得ることができる。図２に示すように、渦流ポンプ１１は、円筒状の金属製のハウジング本体３２とこのハウジング本体３２に収納された羽根車３７とを有している。ハウジング本体３２は、水吸込口１２と吐出口１７とを有している。羽根車３７は、ハウジング本体３２の中央に設けられた駆動軸４０に回転可能に固定され、その外周部には複数の羽根３８と羽根の間の羽根溝３９が形成されている。羽根車３７の外周とハウジング本体３２の内周壁の間には、環状の昇圧通路３３が形成されている。この昇圧通路３３は水吸込口１２側に入口部３４が位置しており、吐出口１７側に出口部３５が位置している。水吸込口１２の上壁部からは、二酸化炭素を含有する気体を導入する気体吸込ノズル１６が羽根車３７に近接する位置まで挿入されている。なお、水吸込口１２と吐出口１７との間には隔壁３６が設けられている。
【００２１】
このような渦流ポンプ１１においては、まず、水を吸込口１２から吸引する。吸い込まれた水は、羽根車３７とともに昇圧通路３３をほぼ一周し、その間、水は、羽根車３７の各羽根溝３９内の昇圧通路３３との間で渦流となり、これが各羽根溝３９で同時に行われながら、昇圧通路３３内を進み、昇圧通路３３を進むにつれて昇圧されて吐出口１７から排出される。このとき、気体吸込ノズル１６を経て二酸化炭素を含有する気体も吸引される。このため、水吸込口１２から昇圧通路３３に水が吸込まれる際に、二酸化炭素を含有する気体も同時に吸い込まれ、水と二酸化炭素を含有する気体とが一緒に羽根車３７と昇圧通路３３との間で生じる渦流によって混合攪拌され、水中に二酸化炭素を含有するマイクロバブルが形成されマイクロバブル含有水が形成される。このマイクロバブル含有水は吐出口１７から吐出される。
【００２２】
本実施形態では、例えば、図３に示すように、樋５５から落下する溶融スラグ５１に向けて、上述のようにして得られたマイクロバブル含有水５２をノズル５５から案内部材５７に沿って水平に噴射する。これにより、溶融スラグ５１が急冷されて水砕されるとともに、マイクロバブル含有水５２により水砕されたスラグの表面に炭酸カルシウムの皮膜が速やかにかつ安定的に形成され、難固結性高炉水砕スラグ５３となる。このようにして形成された難固結性高炉水砕スラグ５３は、マイクロバブル含有水５２の噴射にともなって、案内部材５７に連続して設けられた攪拌槽５４内に導かれ、その中で図示しない攪拌装置により攪拌される。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
ここでは、通常の工程で得られた高炉水砕スラグに、上述のようにして水と二酸化炭素含有ガスとを混合して製造されたマイクロバブル含有水を接触させて難固結性高炉水砕スラグとする。
【００２４】
本実施形態の場合にも、数μｍ〜十数μｍという非常に微細な径を有する気泡を多量に含み、反応に寄与する二酸化炭素の溶解度が高く、かつ二酸化炭素のマイクロバブル自体も反応性が高いマイクロバブル含有水を用い、これを高炉水砕スラグに接触させるので、高炉水砕スラグの炭酸化の反応速度を向上することができ、かつ炭酸化反応を確実に進行させて、表面に炭酸カルシウムの皮膜が安定かつ確実に形成された、難固結性高炉水砕スラグを得ることができる。
【００２５】
マイクロバブル含有水と高炉水砕スラグとを接触させる手法は特に限定されるものではないが、具体的には、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグに散布する方法、マイクロバブル含有水に高炉水砕スラグを浸漬させる方法を挙げることができる。ただし、浸漬させる場合には高炉水砕スラグを浸漬させるのに足りるだけの大量のマイクロバブル含有水を調整する必要があるが、散布する場合には浸漬の場合よりもより少ない水溶液で高い固結防止効果を得ることができるので、散布することがより好ましい。
【００２６】
また、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に通流させる方法、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に循環させる方法を採用することもできる。このように高炉水砕スラグが貯留された槽に、上記マイクロバブル含有水を通流させる、または循環させることにより、マイクロバブル含有水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、より確実に固結防止効果を得ることができる。また、マイクロバブル含有水を循環させる場合には、単に通流させる場合よりもマイクロバブル含有水の使用量を少なくすることができる。
【００２７】
高炉水砕スラグへマイクロバブル含有水を散布する具体的な方法としては、例えば図４に示すように、高炉水砕スラグの貯槽６１の高炉水砕スラグ出側から高炉水砕スラグ６５を高炉スラグ貯蔵ヤード６３に搬送するコンベア６２の上方に、マイクロバブル含有水散布機構６４を設け、このマイクロバブル含有水散布機構６４からコンベア６２上を搬送される途中の高炉水砕スラグ６５にマイクロバブル含有水６６を散布する。このようにすることで、高炉水砕スラグ６５にマイクロバブル含有水を均一にむらなく散布することができ、容易かつ確実に難固結性高炉水砕スラグ６７を得ることができる。また、山状に積み付けられた高炉水砕スラグや、貯槽に貯蔵された高炉水砕スラグ等の上方からマイクロバブル含有水を散布するようにしてもよい。さらに、散布後の高炉水砕スラグを混合すると、マイクロバブル含有水の分布がより均一になり、一層の固結防止効果を得ることができる。
【００２８】
マイクロバブル含有水に高炉水砕スラグを浸漬する具体的な方法としては、例えば図５に示すように、高炉水砕スラグの貯槽７１の出口からコンベア７２によりマイクロバブル含有水７３が貯留された浸漬槽７４へ高炉水砕スラグ７６を順次搬送し、スクリューコンベア７５で浸漬槽７４から外部に順次搬送する方法を採用することができる。
【００２９】
マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に通流させる方法としては、例えば図６に示すように、上部に開口８２を有し、底部に多数の孔が形成された底板８３を有するホッパー型の貯留槽８１に高炉水砕スラグ８４を貯留し、その状態で貯留槽８１の上方に配置された配管８５から貯留槽８１内にマイクロバブル含有水８７を供給して底板８３から排出して通流させた後、貯留槽８１の底板８３から排出されたマイクロバブル含有水８７を容器８６に受け、容器８６に接続された循環ライン８８を通って配管８５に戻し、マイクロバブル含有水８７を渦流ポンプ８９により循環させる。このとき渦流ポンプ８９に二酸化炭素を供給可能とすることにより、マイクロバブル含有水８７のマイクロバブルの含有量を一定量に制御することができる。なお、配管８５には配管９０が接続されており、この配管９０には渦流ポンプ９２が設けられていて、この渦流ポンプ９２に二酸化炭素を供給することにより配管９０を通流している水がマイクロバブル含有水８７となる。そして、製造初期段階およびマイクロバブル含有水の交換時には循環ライン８８のバルブ８８ａを閉じ配管９０のバルブ９０ａを開けて配管８５を介してマイクロバブル含有水８７を貯留槽８１に供給し、定常状態になった時点でバルブ９０ａを閉じバルブ８８ａを開けてマイクロバブル含有水８７の循環を開始する。また、容器８６の底部には排液ライン９１が接続されておりマイクロバブル含有水を交換する場合には、排液ライン９１のバルブ９１ａを開けてマイクロバブル含有水８７を排液する。
【００３０】
この場合に、貯留槽８１の上方から高炉水砕スラグ８４に供給されたマイクロバブル含有水８７は、高炉水砕スラグ８４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。
【００３１】
また、以上のように貯留槽８１の上方からマイクロバブル含有水８７を供給する代わりに、図７では、上部に開口８２を有し、底部に配管９７が接続された底板８３′を有し、さらに、底板８３′の直上に多数の孔を有する分散板９６を有するホッパー型の貯留槽８１′に高炉水砕スラグ８４を貯留し、配管９７を介して貯留槽８１′の底部からその内部へマイクロバブル含有水８７を供給して貯留槽８１′の上部に設けられたオーバーフロー容器９８にオーバーフローさせ。そして、オーバーフロー容器９８から循環ライン８８′を通って配管９７に戻し、マイクロバブル含有水８７を渦流ポンプ８９により循環させるようになっている。そして、渦流ポンプ８９に二酸化炭素を供給可能とすることにより、マイクロバブル含有水８７のマイクロバブルの含有量を一定量に制御することができる。なお、配管９７には配管９０′が接続されており、この配管９０′には渦流ポンプ９５が設けられていて、この渦流ポンプ９５に二酸化炭素を供給することにより配管９０′を通流している水がマイクロバブル含有水８７となる。そして、初期段階および炭酸水溶液の交換時には配管９０′のバルブ９０ａ′を開けて配管９７を介してマイクロバブル含有水８７を貯留槽８１′に供給し、定常状態になった時点でバルブ９０ａ′を閉じてマイクロバブル含有水８７の循環を開始する。また、底板８３′には排液ライン９１′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９１′のバルブ９１ａ′を開けて炭酸水溶液を排液する。また、オーバーフロー容器９８にも排液ライン９９が設けられている。
【００３２】
この際に配管９７を介して底部より高炉水砕スラグ８４に供給されたマイクロバブル含有水８７は、高炉水砕スラグ８４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。
【００３３】
なお、本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。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例について説明する。
図３に示す設備を用いて、溶融スラグを５ｔｏｎ／分の流量で流し、この溶融スラグに、それぞれ７０℃に保持した未処理水（比較例１）、炭酸水（比較例２）、マイクロバブル含有水（実施例１）を３５ｍ３／分の流量で吹き付けて高炉水砕スラグを吹製した。比較例２の炭酸水は、濃度２０％の炭酸ガスをガス圧力０．４ＭＰａ（４ｋｇ／ｃｍ２）（ゲージ圧）で水に吹き込んで製造した。また、実施例１のマイクロバブル含有水は、濃度２０％の炭酸ガスを図２に示した構造の渦流ポンプで水を送給しながら濃度２０％の炭酸ガスを渦流ポンプに供給することにより製造した。
【００３５】
これら比較例１、２および実施例１の高炉水砕スラグを、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の溝に各水砕スラグを約１００ｔｏｎ装入し、水を張って固結状態を観察した（実施規模評価）。
【００３６】
その結果を表１に示す。表１に示すように、比較例１の未処理水で吹製した高炉水砕スラグでは、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。比較例２の炭酸水で吹製した高炉水砕スラグでは、室内規模評価で１〜２ヶ月の間に固結が始まり、実施規模評価では３〜６ヶ月の間で固結が始まった。これに対して、実施例１のマイクロバブル含有水で吹製した高炉水砕スラグでは、室内規模評価で６ヶ月、実施規模評価で２年間固結しなかった。
【００３７】
【表１】
【００３８】
次に、未処理水を用いて高炉水砕スラグを製造した後、その高炉水砕スラグを処理した結果について説明する。ここでは、上記図６の設備を用い、高炉水砕スラグ１００ｔｏｎを貯留した貯留槽の上方から処理液としてマイクロバブル含有水を３３ｍ３／時間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、その際に貯留槽から排出されたマイクロバブル含有水に、渦流ポンプに二酸化炭素ガスを供給することによってマイクロバブルを補給し、マイクロバブル含有水の炭酸イオン濃度を初期濃度に戻した（実施例２）。また、比較のため、同様の設備を用い、高炉水砕スラグ１００ｔｏｎを貯留した貯留槽の上方から処理液として炭酸水溶液を３３ｍ３／時間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、その際に貯留槽から排出された炭酸水溶液に二酸化炭素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た（比較例３）。これらの処理液の循環時間を変えて処理した結果、実施例２の場合には、循環時間が１時間で、上記室内規模評価で６ヶ月、上記実施規模評価で２年間固結しなかった。一方、比較例３の場合には、循環時間が１時間では、室内規模評価で６ヶ月の間に固結が始まり、実施規模評価では２年間の間で固結が始まり、室内規模評価で６ヶ月、実施規模評価で２年間固結しないためには、循環時間が３時間必要であった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】マイクロバブル含有水を製造するための装置の一例を示す概略構成図。
【図２】マイクロバブル含有水を製造するための装置の他の例を示す断面図。
【図３】マイクロバブル含有水を溶融スラグに供給して難固結性高炉水砕スラグを製造するための装置の概略構成を示す図。
【図４】高炉水砕スラグへマイクロバブル含有水を散布する方法の一例を説明するための図。
【図５】マイクロバブル含有水に高炉水砕スラグを浸漬する方法の一例を説明するための図。
【図６】マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に通流させる方法の一例を説明するための図。
【図７】マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に循環させる方法の一例を説明するための図。
【符号の説明】
【００４０】
１；加圧溶解ポンプ
２；水を供給する配管
３；二酸化炭素を含有する気体を供給する配管
４；旋回加速器
５；分散器
１１；渦流ポンプ
１２；水吸込口
１６；気体吸込ノズル
１７；吐出口
５１；溶融スラグ
５２；マイクロバブル含有水
５３；難固結性高炉水砕スラグ
５４；攪拌槽
６４；マイクロバブル含有水散布機構
６５；高炉水砕スラグ
６６；マイクロバブル含有水
６７；難固結性高炉水砕スラグ
７１；貯槽
７３；マイクロバブル含有水
７４；浸漬槽
７６；高炉水砕スラグ
８１；貯留槽
８３；底板
８４；高炉水砕スラグ
８５；配管
８７；マイクロバブル含有水
８８；循環ライン
８９；渦流ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難固結性高炉水砕スラグの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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の技術として、特許文献１には、高炉水砕スラグの製造工程中において、炭酸ガスでバブリングした水で吹製するか、水砕攪拌層中で炭酸ガスをバブリングする方法が開示されており、特許文献２には、冷却された高炉水砕スラグを炭酸水溶液に浸漬する方法が開示されている。また、特許文献３には、高炉水砕スラグに炭酸水溶液を散布する方法が開示されている。
【０００７】
これらの技術においては、二酸化炭素を含有するガスでバブリングすることにより炭酸水溶液を製造しているが、通常のバブリングではミリバブルと呼ばれる比較的大きい径の気泡しか得られず、このような気泡は水面への浮上速度が大きいため水中での滞留時間が短く不安定であること、周囲の水との接触界面の面積が小さくなることから、特に水温が高いときに炭酸ガスの溶解度を十分に上げることができず、水砕スラグ表面への炭酸カルシウムの皮膜の形成が不安定になる場合があり、その結果充分な固結防止効果を得られないおそれがある。
【特許文献１】特開昭５４−５３１３８号公報
【特許文献２】特開平１０−９５６４４号公報
【特許文献３】特開２００２−１７９４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、安定的にかつ確実に固結を防止することができる難固結性高炉水砕スラグの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を溶融スラグに噴射して冷却凝固させて難固結性とすることを特徴とする難固結性高炉水砕スラグの製造方法を提供する。
【００１０】
また、本発明の第２の観点では、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させて難固結性とすることを特徴とする難固結性高炉水砕スラグの製造方法を提供する。
【００１１】
本発明においては、炭酸水溶液として、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させたマイクロバブル含有水を用いる。マイクロバブルは数μｍ〜十数μｍの径を有する気泡と定義される。このような数μｍ〜十数μｍという非常に微細な径を有する気泡を多量に水中に存在させると、長時間安定に水中に滞留するため、二酸化炭素の溶解度が高くなる。また、高濃度の炭酸（イオン）を含み、水中に存在する微細なマイクロバブル自身も直接水砕スラグと反応する。したがって、このようなマイクロバブル含有水を用いることにより、高炉水砕スラグの炭酸化の反応速度を向上させることができ、かつ炭酸化反応を確実に進行させて、水砕スラグ表面への炭酸カルシウムの皮膜を安定かつ確実に形成することができる。
【００１２】
上記第２の観点において、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグに散布することによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることができる。また、マイクロバブル含有水に高炉水砕スラグを浸漬させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることができる。さらに、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に通流させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることができる。さらにまた、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に循環させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることができる。
【００１３】
上記第１および第２の観点において、二酸化炭素を含有する雰囲気中で水を高圧噴射させることにより、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とすることができる。また、加圧溶解ポンプに水とともに二酸化炭素を含有する気体を吸引させることにより、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とすることができる。この場合に、前記加圧溶解ポンプとして、渦流ポンプを用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶融スラグを冷却して凝固させて高炉水砕スラグを得る際に溶融スラグに二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させたマイクロバブル含有水を噴射するか、または得られた高炉水砕スラグにそのようなマイクロバブル含有水を接触させるので、高炉水砕スラグの炭酸化の反応速度を向上することができ、かつ炭酸化反応を確実に進行させて、水砕スラグ表面への炭酸カルシウムの皮膜を安定かつ確実に形成することができる。したがって、安定的にかつ確実に固結が防止された難固結性高炉水砕スラグを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明について詳細に説明する。
本発明の第１の実施形態においては、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を溶融スラグに噴射して冷却凝固させて難固結性とする。
【００１６】
高炉水砕スラグの固結防止作用は、高炉スラグに含まれるＣａＯと、マイクロバブル含有水中の炭酸（Ｈ２ＣＯ３）とを反応させ、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を形成することにより得られる。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。
【００１７】
二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させて得られるマイクロバブル含有水は、数μｍ〜十数μｍという非常に微細な径を有する気泡を多量に含んでおり、この非常に微細な気泡は長時間安定に水中に滞留するため、二酸化炭素の溶解度が高くなる。また、高濃度の炭酸（イオン）を含み、水中に存在する微細なマイクロバブル自身も直接水砕スラグと反応する。したがって、このようなマイクロバブル含有水を溶融スラグに噴射することにより、冷却されて得られる高炉水砕スラグの炭酸化の反応速度を向上することができ、かつ炭酸化反応を確実に進行させて、表面に炭酸カルシウムの皮膜が安定かつ確実に形成された、難固結性高炉水砕スラグを得ることができる。
【００１８】
マイクロバブル含有水は、二酸化炭素を含有する雰囲気中で水を高圧噴射することにより得られる。また、高圧ポンプによって圧送される水に二酸化炭素ガスを混合させて、二酸化炭素ガスの気泡径を微細化するマイクロバブル発生装置によって得ることもできる。
【００１９】
マイクロバブル発生装置は、例えば、図１に示すように、加圧溶解ポンプ（キャビテーションポンプ）１に水を供給する配管２に二酸化炭素を含有する気体を供給する配管３を接続し、加圧溶解ポンプ１に二酸化炭素ガスを水とともに吸い込ませ、水と二酸化炭素を混合し、加圧溶解ポンプ１の吐出口に取り付けられた旋回加速器４で安定した混合比率で送り出し、旋回加速器４の出口側に設けられた分散器５のせん断力で水に混合されている二酸化炭素をマイクロバブル化し、マイクロバブル含有水を噴出させることができる。
【００２０】
また、加圧溶解ポンプとして渦流ポンプを用いることにより、より容易にマイクロバブル含有水を得ることができる。図２に示すように、渦流ポンプ１１は、円筒状の金属製のハウジング本体３２とこのハウジング本体３２に収納された羽根車３７とを有している。ハウジング本体３２は、水吸込口１２と吐出口１７とを有している。羽根車３７は、ハウジング本体３２の中央に設けられた駆動軸４０に回転可能に固定され、その外周部には複数の羽根３８と羽根の間の羽根溝３９が形成されている。羽根車３７の外周とハウジング本体３２の内周壁の間には、環状の昇圧通路３３が形成されている。この昇圧通路３３は水吸込口１２側に入口部３４が位置しており、吐出口１７側に出口部３５が位置している。水吸込口１２の上壁部からは、二酸化炭素を含有する気体を導入する気体吸込ノズル１６が羽根車３７に近接する位置まで挿入されている。なお、水吸込口１２と吐出口１７との間には隔壁３６が設けられている。
【００２１】
このような渦流ポンプ１１においては、まず、水を吸込口１２から吸引する。吸い込まれた水は、羽根車３７とともに昇圧通路３３をほぼ一周し、その間、水は、羽根車３７の各羽根溝３９内の昇圧通路３３との間で渦流となり、これが各羽根溝３９で同時に行われながら、昇圧通路３３内を進み、昇圧通路３３を進むにつれて昇圧されて吐出口１７から排出される。このとき、気体吸込ノズル１６を経て二酸化炭素を含有する気体も吸引される。このため、水吸込口１２から昇圧通路３３に水が吸込まれる際に、二酸化炭素を含有する気体も同時に吸い込まれ、水と二酸化炭素を含有する気体とが一緒に羽根車３７と昇圧通路３３との間で生じる渦流によって混合攪拌され、水中に二酸化炭素を含有するマイクロバブルが形成されマイクロバブル含有水が形成される。このマイクロバブル含有水は吐出口１７から吐出される。
【００２２】
本実施形態では、例えば、図３に示すように、樋５５から落下する溶融スラグ５１に向けて、上述のようにして得られたマイクロバブル含有水５２をノズル５５から案内部材５７に沿って水平に噴射する。これにより、溶融スラグ５１が急冷されて水砕されるとともに、マイクロバブル含有水５２により水砕されたスラグの表面に炭酸カルシウムの皮膜が速やかにかつ安定的に形成され、難固結性高炉水砕スラグ５３となる。このようにして形成された難固結性高炉水砕スラグ５３は、マイクロバブル含有水５２の噴射にともなって、案内部材５７に連続して設けられた攪拌槽５４内に導かれ、その中で図示しない攪拌装置により攪拌される。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
ここでは、通常の工程で得られた高炉水砕スラグに、上述のようにして水と二酸化炭素含有ガスとを混合して製造されたマイクロバブル含有水を接触させて難固結性高炉水砕スラグとする。
【００２４】
本実施形態の場合にも、数μｍ〜十数μｍという非常に微細な径を有する気泡を多量に含み、反応に寄与する二酸化炭素の溶解度が高く、かつ二酸化炭素のマイクロバブル自体も反応性が高いマイクロバブル含有水を用い、これを高炉水砕スラグに接触させるので、高炉水砕スラグの炭酸化の反応速度を向上することができ、かつ炭酸化反応を確実に進行させて、表面に炭酸カルシウムの皮膜が安定かつ確実に形成された、難固結性高炉水砕スラグを得ることができる。
【００２５】
マイクロバブル含有水と高炉水砕スラグとを接触させる手法は特に限定されるものではないが、具体的には、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグに散布する方法、マイクロバブル含有水に高炉水砕スラグを浸漬させる方法を挙げることができる。ただし、浸漬させる場合には高炉水砕スラグを浸漬させるのに足りるだけの大量のマイクロバブル含有水を調整する必要があるが、散布する場合には浸漬の場合よりもより少ない水溶液で高い固結防止効果を得ることができるので、散布することがより好ましい。
【００２６】
また、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に通流させる方法、マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に循環させる方法を採用することもできる。このように高炉水砕スラグが貯留された槽に、上記マイクロバブル含有水を通流させる、または循環させることにより、マイクロバブル含有水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、より確実に固結防止効果を得ることができる。また、マイクロバブル含有水を循環させる場合には、単に通流させる場合よりもマイクロバブル含有水の使用量を少なくすることができる。
【００２７】
高炉水砕スラグへマイクロバブル含有水を散布する具体的な方法としては、例えば図４に示すように、高炉水砕スラグの貯槽６１の高炉水砕スラグ出側から高炉水砕スラグ６５を高炉スラグ貯蔵ヤード６３に搬送するコンベア６２の上方に、マイクロバブル含有水散布機構６４を設け、このマイクロバブル含有水散布機構６４からコンベア６２上を搬送される途中の高炉水砕スラグ６５にマイクロバブル含有水６６を散布する。このようにすることで、高炉水砕スラグ６５にマイクロバブル含有水を均一にむらなく散布することができ、容易かつ確実に難固結性高炉水砕スラグ６７を得ることができる。また、山状に積み付けられた高炉水砕スラグや、貯槽に貯蔵された高炉水砕スラグ等の上方からマイクロバブル含有水を散布するようにしてもよい。さらに、散布後の高炉水砕スラグを混合すると、マイクロバブル含有水の分布がより均一になり、一層の固結防止効果を得ることができる。
【００２８】
マイクロバブル含有水に高炉水砕スラグを浸漬する具体的な方法としては、例えば図５に示すように、高炉水砕スラグの貯槽７１の出口からコンベア７２によりマイクロバブル含有水７３が貯留された浸漬槽７４へ高炉水砕スラグ７６を順次搬送し、スクリューコンベア７５で浸漬槽７４から外部に順次搬送する方法を採用することができる。
【００２９】
マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に通流させる方法としては、例えば図６に示すように、上部に開口８２を有し、底部に多数の孔が形成された底板８３を有するホッパー型の貯留槽８１に高炉水砕スラグ８４を貯留し、その状態で貯留槽８１の上方に配置された配管８５から貯留槽８１内にマイクロバブル含有水８７を供給して底板８３から排出して通流させた後、貯留槽８１の底板８３から排出されたマイクロバブル含有水８７を容器８６に受け、容器８６に接続された循環ライン８８を通って配管８５に戻し、マイクロバブル含有水８７を渦流ポンプ８９により循環させる。このとき渦流ポンプ８９に二酸化炭素を供給可能とすることにより、マイクロバブル含有水８７のマイクロバブルの含有量を一定量に制御することができる。なお、配管８５には配管９０が接続されており、この配管９０には渦流ポンプ９２が設けられていて、この渦流ポンプ９２に二酸化炭素を供給することにより配管９０を通流している水がマイクロバブル含有水８７となる。そして、製造初期段階およびマイクロバブル含有水の交換時には循環ライン８８のバルブ８８ａを閉じ配管９０のバルブ９０ａを開けて配管８５を介してマイクロバブル含有水８７を貯留槽８１に供給し、定常状態になった時点でバルブ９０ａを閉じバルブ８８ａを開けてマイクロバブル含有水８７の循環を開始する。また、容器８６の底部には排液ライン９１が接続されておりマイクロバブル含有水を交換する場合には、排液ライン９１のバルブ９１ａを開けてマイクロバブル含有水８７を排液する。
【００３０】
この場合に、貯留槽８１の上方から高炉水砕スラグ８４に供給されたマイクロバブル含有水８７は、高炉水砕スラグ８４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。
【００３１】
また、以上のように貯留槽８１の上方からマイクロバブル含有水８７を供給する代わりに、図７では、上部に開口８２を有し、底部に配管９７が接続された底板８３′を有し、さらに、底板８３′の直上に多数の孔を有する分散板９６を有するホッパー型の貯留槽８１′に高炉水砕スラグ８４を貯留し、配管９７を介して貯留槽８１′の底部からその内部へマイクロバブル含有水８７を供給して貯留槽８１′の上部に設けられたオーバーフロー容器９８にオーバーフローさせ。そして、オーバーフロー容器９８から循環ライン８８′を通って配管９７に戻し、マイクロバブル含有水８７を渦流ポンプ８９により循環させるようになっている。そして、渦流ポンプ８９に二酸化炭素を供給可能とすることにより、マイクロバブル含有水８７のマイクロバブルの含有量を一定量に制御することができる。なお、配管９７には配管９０′が接続されており、この配管９０′には渦流ポンプ９５が設けられていて、この渦流ポンプ９５に二酸化炭素を供給することにより配管９０′を通流している水がマイクロバブル含有水８７となる。そして、初期段階および炭酸水溶液の交換時には配管９０′のバルブ９０ａ′を開けて配管９７を介してマイクロバブル含有水８７を貯留槽８１′に供給し、定常状態になった時点でバルブ９０ａ′を閉じてマイクロバブル含有水８７の循環を開始する。また、底板８３′には排液ライン９１′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９１′のバルブ９１ａ′を開けて炭酸水溶液を排液する。また、オーバーフロー容器９８にも排液ライン９９が設けられている。
【００３２】
この際に配管９７を介して底部より高炉水砕スラグ８４に供給されたマイクロバブル含有水８７は、高炉水砕スラグ８４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。
【００３３】
なお、本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。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例について説明する。
図３に示す設備を用いて、溶融スラグを５ｔｏｎ／分の流量で流し、この溶融スラグに、それぞれ７０℃に保持した未処理水（比較例１）、炭酸水（比較例２）、マイクロバブル含有水（実施例１）を３５ｍ３／分の流量で吹き付けて高炉水砕スラグを吹製した。比較例２の炭酸水は、濃度２０％の炭酸ガスをガス圧力０．４ＭＰａ（４ｋｇ／ｃｍ２）（ゲージ圧）で水に吹き込んで製造した。また、実施例１のマイクロバブル含有水は、濃度２０％の炭酸ガスを図２に示した構造の渦流ポンプで水を送給しながら濃度２０％の炭酸ガスを渦流ポンプに供給することにより製造した。
【００３５】
これら比較例１、２および実施例１の高炉水砕スラグを、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の溝に各水砕スラグを約１００ｔｏｎ装入し、水を張って固結状態を観察した（実施規模評価）。
【００３６】
その結果を表１に示す。表１に示すように、比較例１の未処理水で吹製した高炉水砕スラグでは、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。比較例２の炭酸水で吹製した高炉水砕スラグでは、室内規模評価で１〜２ヶ月の間に固結が始まり、実施規模評価では３〜６ヶ月の間で固結が始まった。これに対して、実施例１のマイクロバブル含有水で吹製した高炉水砕スラグでは、室内規模評価で６ヶ月、実施規模評価で２年間固結しなかった。
【００３７】
【表１】
【００３８】
次に、未処理水を用いて高炉水砕スラグを製造した後、その高炉水砕スラグを処理した結果について説明する。ここでは、上記図６の設備を用い、高炉水砕スラグ１００ｔｏｎを貯留した貯留槽の上方から処理液としてマイクロバブル含有水を３３ｍ３／時間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、その際に貯留槽から排出されたマイクロバブル含有水に、渦流ポンプに二酸化炭素ガスを供給することによってマイクロバブルを補給し、マイクロバブル含有水の炭酸イオン濃度を初期濃度に戻した（実施例２）。また、比較のため、同様の設備を用い、高炉水砕スラグ１００ｔｏｎを貯留した貯留槽の上方から処理液として炭酸水溶液を３３ｍ３／時間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、その際に貯留槽から排出された炭酸水溶液に二酸化炭素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た（比較例３）。これらの処理液の循環時間を変えて処理した結果、実施例２の場合には、循環時間が１時間で、上記室内規模評価で６ヶ月、上記実施規模評価で２年間固結しなかった。一方、比較例３の場合には、循環時間が１時間では、室内規模評価で６ヶ月の間に固結が始まり、実施規模評価では２年間の間で固結が始まり、室内規模評価で６ヶ月、実施規模評価で２年間固結しないためには、循環時間が３時間必要であった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】マイクロバブル含有水を製造するための装置の一例を示す概略構成図。
【図２】マイクロバブル含有水を製造するための装置の他の例を示す断面図。
【図３】マイクロバブル含有水を溶融スラグに供給して難固結性高炉水砕スラグを製造するための装置の概略構成を示す図。
【図４】高炉水砕スラグへマイクロバブル含有水を散布する方法の一例を説明するための図。
【図５】マイクロバブル含有水に高炉水砕スラグを浸漬する方法の一例を説明するための図。
【図６】マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に通流させる方法の一例を説明するための図。
【図７】マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に循環させる方法の一例を説明するための図。
【符号の説明】
【００４０】
１；加圧溶解ポンプ
２；水を供給する配管
３；二酸化炭素を含有する気体を供給する配管
４；旋回加速器
５；分散器
１１；渦流ポンプ
１２；水吸込口
１６；気体吸込ノズル
１７；吐出口
５１；溶融スラグ
５２；マイクロバブル含有水
５３；難固結性高炉水砕スラグ
５４；攪拌槽
６４；マイクロバブル含有水散布機構
６５；高炉水砕スラグ
６６；マイクロバブル含有水
６７；難固結性高炉水砕スラグ
７１；貯槽
７３；マイクロバブル含有水
７４；浸漬槽
７６；高炉水砕スラグ
８１；貯留槽
８３；底板
８４；高炉水砕スラグ
８５；配管
８７；マイクロバブル含有水
８８；循環ライン
８９；渦流ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を溶融スラグに噴射して冷却凝固させて難固結性とすることを特徴とする難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項２】
二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させて難固結性とすることを特徴とする難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項３】
マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグに散布することによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることを特徴とする請求項２に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項４】
マイクロバブル含有水に高炉水砕スラグを浸漬させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることを特徴とする請求項２に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項５】
マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に通流させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることを特徴とする請求項２に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項６】
マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に循環させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることを特徴とする請求項２に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項７】
二酸化炭素を含有する雰囲気中で水を高圧噴射させることにより、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項８】
加圧溶解ポンプに水とともに二酸化炭素を含有する気体を吸引させることにより、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項９】
前記加圧溶解ポンプが、渦流ポンプであることを特徴とする請求項８に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項１】
二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を溶融スラグに噴射して冷却凝固させて難固結性とすることを特徴とする難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項２】
二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とし、そのマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させて難固結性とすることを特徴とする難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項３】
マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグに散布することによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることを特徴とする請求項２に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項４】
マイクロバブル含有水に高炉水砕スラグを浸漬させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることを特徴とする請求項２に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項５】
マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に通流させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることを特徴とする請求項２に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項６】
マイクロバブル含有水を高炉水砕スラグが貯留された槽に循環させることによりマイクロバブル含有水を高炉水砕スラグと接触させることを特徴とする請求項２に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項７】
二酸化炭素を含有する雰囲気中で水を高圧噴射させることにより、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項８】
加圧溶解ポンプに水とともに二酸化炭素を含有する気体を吸引させることにより、二酸化炭素を含有する気体を水中にマイクロバブルとして分散させてマイクロバブル含有水とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【請求項９】
前記加圧溶解ポンプが、渦流ポンプであることを特徴とする請求項８に記載の難固結性高炉水砕スラグの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１８６３６４（Ｐ２００７−１８６３６４Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４０７５（Ｐ２００６−４０７５）
【出願日】平成１８年１月１１日（２００６．１．１１）
【出願人】（０００２００３０１）ＪＦＥミネラル株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１１日（２００６．１．１１）
【出願人】（０００２００３０１）ＪＦＥミネラル株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
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