JP5664087B2 - Method for predicting OH-load of seawater by slag injection and method for preparing or selecting slag for seawater input - Google Patents
Method for predicting OH-load of seawater by slag injection and method for preparing or selecting slag for seawater input Download PDFInfo
- Publication number
- JP5664087B2 JP5664087B2 JP2010220556A JP2010220556A JP5664087B2 JP 5664087 B2 JP5664087 B2 JP 5664087B2 JP 2010220556 A JP2010220556 A JP 2010220556A JP 2010220556 A JP2010220556 A JP 2010220556A JP 5664087 B2 JP5664087 B2 JP 5664087B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slag
- particle size
- seawater
- sea
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Description
スラグを海洋土木材料等として海域に投入した場合に、スラグが海面〜可視水深領域の海水に与えるOH−負荷量を予測するための方法と、この予測方法を利用して、海面〜可視水深領域の海水に白濁を生じさせない海域投入用スラグを調製又は選定するための方法に関する。 A method for predicting the amount of OH - load that slag gives to seawater in the sea surface to the visible water depth region when slag is introduced into the sea as marine civil engineering materials, etc., and using this prediction method, the sea surface to the visible water depth region The present invention relates to a method for preparing or selecting a slag for seawater input that does not cause white turbidity in seawater.
金属の精錬工程や製錬工程においては、高純度で上質な金属を得るために種々のスラグが発生し、製鉄所においても、高炉スラグ、溶銑予備処理スラグ、転炉脱炭スラグ、取鍋スラグ等のような組成の異なる種々のスラグが発生する。これらのスラグは、路盤材、土壌改良材、地盤改良材、セメントやコンクリートの骨材、石材だけでなく、海洋における潜堤材、裏ごめ材、裏埋め材、盛上材、サンドコンパクション、SCPサンドマット、浅場造成材などの海洋土木材料として利用されている。 In the metal refining and smelting processes, various types of slag are generated in order to obtain high-quality, high-quality metals, and even in steelworks, blast furnace slag, hot metal pretreatment slag, converter decarburization slag, ladle slag Various slags having different compositions are generated. These slags are not only roadbed materials, soil improvement materials, ground improvement materials, cement and concrete aggregates, stones, but also submarine materials in the ocean, lining materials, backfill materials, surfacing materials, sand compaction, SCP sand It is used as marine civil engineering materials such as mats and shallow-place construction materials.
これらのスラグのなかで、製鋼スラグ(例えば、溶銑予備処理スラグ、転炉脱炭スラグ、取鍋スラグ等)は、比較的多量の遊離CaOを含有しているものが多く、このような製鋼スラグを海域に施工(投入)した場合、スラグ中の遊離CaOが海水に溶出し、海水のpHが上昇することによって、海水の白濁現象が発生する。この白濁現象は、以下のメカニズムで発生するものと考えられる。すなわち、スラグから遊離CaOが海水に溶出してCa(OH)2が生成し、これにより海水のpHが上昇する。このpHの上昇により海水に溶解していたMg2+がMg(OH)2となって析出し、この析出物により海水の白濁現象が発生する。 Among these slags, many steelmaking slags (for example, hot metal pretreatment slag, converter decarburization slag, ladle slag, etc.) contain a relatively large amount of free CaO. When seawater is constructed (introduced) into the sea area, free CaO in the slag is eluted into the seawater, and the pH of the seawater rises, resulting in a clouding phenomenon of seawater. This clouding phenomenon is considered to occur by the following mechanism. That is, free CaO is eluted from the slag into the seawater to produce Ca (OH) 2 , thereby increasing the pH of the seawater. Due to this increase in pH, Mg 2+ dissolved in seawater is precipitated as Mg (OH) 2, and the white turbidity of seawater occurs due to this precipitate.
白濁化の原因となるMg(OH)2自体は無害であるが、施工中の白濁現象は、外観上の問題から港湾工事を進める上での障害となることがある。また、白濁発生は、遊離CaOに起因する海水のpH上昇(OH−負荷量の増大)を示唆し、環境上留意されなければならない。
最近の製鋼プロセスにおいては、脱Si処理、脱S処理、脱P処理及び脱C処理の各工程の効率的な分割化、順序の最適化が進み、多種多様な製鋼スラグが発生しており、その形状、組織は多岐にわたり、スラグ中の遊離CaOの溶解挙動も複雑となっている。製鋼スラグを海域に施工するにあたり、このような種々の製鋼スラグから白濁現象を発生しないスラグを選定する方法、或いは白濁現象を発生しないスラグへと加工する方法が提案されている。
Although Mg (OH) 2 itself, which causes white turbidity, is harmless, the white turbidity phenomenon during construction may be an obstacle to advancing harbor construction due to problems in appearance. Also, white turbidity occurs, pH rise of sea water due to the free CaO (OH - loading of increase) suggesting must be noted on the environment.
In the recent steelmaking process, efficient division of each step of de-Si treatment, de-S treatment, de-P treatment and de-C treatment, optimization of the order has progressed, and a wide variety of steelmaking slag has occurred, Its shape and structure are diverse, and the dissolution behavior of free CaO in slag is also complicated. In constructing steelmaking slag in the sea area, a method of selecting a slag that does not generate a white turbidity phenomenon from such various steelmaking slags or a method of processing into a slag that does not generate a white turbidity phenomenon has been proposed.
例えば、特許文献1には、遊離CaO分が0〜10.0質量%、硫黄分が0〜1.0質量%の製鋼スラグであって、2倍の質量比の海水に浸漬させて3時間経過した時点における海水のpHが10.5以下である港湾工事用製鋼スラグが提案されている。この特許文献1では、製鋼スラグの2倍の質量比の海水に浸漬させて3時間経過した時点における海水のpHが10.5以下であれば、当該製鋼スラグからのCa2+溶出量は少なく、海域に施工した場合の白濁を防止できるとしている。また、特許文献1では、遊離CaOが0〜10.0質量%、硫黄分が0〜1.0質量%であり、且つ粒径10mm未満の粒子の割合が25質量%以下の製鋼スラグであれば、白濁が抑制されるとしている。
For example,
また、特許文献2には、0.075mm以下の微粒分の多い製鋼スラグを海水に浸漬すると、微粒分から多くのCa2+が溶出して白濁現象が起こるとして、0.075mm以下の微粒分を5質量%以上含む粉状製鋼スラグと、高炉スラグ微粉末と、水とを用いて成型した造粒物が提案されている。特許文献2では、微粒分の多い製鋼スラグであっても造粒して粗大化することにより、Ca2+の溶出が抑制され、白濁が防止できるとしている。 Further, in Patent Document 2, when steelmaking slag with a large amount of fine particles of 0.075 mm or less is immersed in seawater, a large amount of Ca 2+ is eluted from the fine particles and a white turbidity phenomenon occurs. A granulated product formed using powdered steel slag containing at least mass%, blast furnace slag fine powder, and water has been proposed. Patent Document 2 states that even steel-making slag with a large amount of fine particles is granulated and coarsened, whereby elution of Ca 2+ is suppressed and white turbidity can be prevented.
一方、特許文献3には、特許文献1,2について次のように記載されている。まず、特許文献1については、スラグを浸漬したときに海水のpHが10.5以下であれば白濁を防止できるとしているが、実際にはpHが10を超える海水では白濁の発生があることから、白濁防止の評価法としては不十分であるとしている。また、特許文献2については、白濁は防止できるものの、新たに造粒工程が必要であり、スラグの処理費用を大幅に増大させるとしている。このような問題に対して、特許方法3では、以下のような海水のpH上昇予測法を提案している。この方法は、スラグをスラグ質量の1000倍以上の純水に浸漬させたときのCa2+溶出量を測定し、このCa2+溶出量と当該スラグの比表面積との関係、並びに予め求めておいたスラグの粒度分布に基づき、前記スラグを海水に投入したときの所定深さにおける海水へのスラグからのCa2+の溶出量を求め、このCa2+の溶出量から、海水中に存在するMg2+の緩衝作用を考慮して、海水のpHを予測するものである。
On the other hand,
しかしながら、上記従来技術には以下のような問題点がある。
特許文献3にも記載されているように、特許文献1ではスラグを浸漬したときに海水のpHが10.5以下であれば白濁を防止できるとしているが、白濁の主原因たるMg(OH)2はpH≧9.5〜9.8領域にて発生し得ること、pH10を超える海水では白濁発生が実際にあることから、特許文献1は白濁防止の評価法としては不十分であると考えられる。
同じく特許文献3に記載されているように、特許文献2では白濁は防止できるものの、新たに造粒工程が必要であり、スラグの処理費用を大幅に増大させる問題がある。
However, the above prior art has the following problems.
As described in
Similarly, as described in
一方、以上のような特許文献1,2の問題点を踏まえて提案された特許文献3であるが、同文献の方法は、スラグの1000倍以上という大量の純水が必要であり、試験法としては簡便ではない。また、特許文献3では、溶媒として純水を使用し、pH測定結果からCa2+イオンの溶出量を換算する。次に、海水にスラグを投入した時の状況を推定するに際し、Ca2+イオンの溶出量をOH−溶出量に換算してpHを計算している。さらにpHが9.8に到達してからは、海中のMg2+イオン全てがスラグから溶出したOH−と反応してMg(OH)2が析出し、完全にMg(OH)2析出した後は再びpHが上昇すると仮定して、海水の緩衝効果(pH上昇の抑制効果)を再現した、としている。しかしながら、この導出には海水の緩衝作用としてMg(OH)2析出のみしか考慮していない、という問題がある。
On the other hand, although it is the
ここで、Ca(OH)2飽和溶液5ml(予め測定によりpH12.5を確認)を、2Lの純水と海水にそれぞれ入れた時のpH値を測定した。その上で海水にも純水と同じく全く緩衝作用が生じない、(すなわちpH12.5のCa(OH)2飽和溶液が希釈されるのみ)と仮定した時の計算pHを横軸に、縦軸に実測pHをプロットしたものを図1に示す。図1によれば、溶媒として海水を使用した場合、pHはMg(OH)2析出による緩衝効果が働く9.5〜9.8以下となっていることから、この低pH領域においても緩衝効果が働いていることが明白である。これは、下記(1)式で示されるCaCO3析出による緩衝作用によるものと考えられる。
Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+2H2O …(1)
Here, the pH value when 5 ml of Ca (OH) 2 saturated solution (pH 12.5 was confirmed by measurement in advance) was put in 2 L of pure water and seawater was measured. On top of that, the calculated pH when assuming that seawater does not have a buffering effect as well as pure water (that is, only a Ca (OH) 2 saturated solution having a pH of 12.5 is diluted) is plotted on the horizontal axis and the vertical axis. A plot of the measured pH is shown in FIG. According to FIG. 1, when seawater is used as the solvent, the pH is 9.5 to 9.8 or less, which acts as a buffer effect due to Mg (OH) 2 precipitation, and therefore, even in this low pH region, the buffer effect. It is clear that is working. This is considered to be due to a buffering action due to CaCO 3 precipitation represented by the following formula (1).
Ca (OH) 2 + H 2 CO 3 → CaCO 3 + 2H 2 O (1)
スラグの遊離CaOがCa(OH)2となり溶出したCa2+イオンは、炭酸H2CO3から生じた炭酸イオンと炭酸カルシウムを形成し、スラグからのOH−は炭酸から生じたH+と打ち消しあうことで、pH上昇が抑制される。
以上の点から、特許文献3のように溶出試験の溶媒として純水を用いることは、スラグの影響による海水のOH−濃度上昇を再現する上で、相当な過大評価であり、厳しい条件であると考えられる。
Free CaO of slag becomes Ca (OH) 2 and the eluted Ca 2+ ions form carbonate ions and calcium carbonate generated from carbonate H 2 CO 3 , and OH − from the slag counteracts H + generated from carbonate. As a result, an increase in pH is suppressed.
From the above points, the use of pure water as the solvent for the dissolution test as in
本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、スラグを海域に投入した場合に海面〜可視水深領域の海水に与えるOH−負荷量(海水のpH上昇量)を正確且つ簡便に予測することができる方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記予測方法を利用して、海面〜可視水深領域の海水に白濁を生じさせない海域投入用スラグを調製又は選定することができる方法を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to accurately and easily determine the amount of OH - load (the amount of increase in seawater pH) given to seawater from the sea surface to the visible water depth when slag is introduced into the sea. It is to provide a method that can be predicted.
Another object of the present invention is to provide a method capable of preparing or selecting a slag for charging into the sea area that does not cause white turbidity in seawater from the sea surface to the visible water depth region using the prediction method.
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
[1]或る任意のスラグAを海域に投入した場合にスラグが海面〜可視水深領域の海水に与えるOH−負荷量を予測するための方法であって、
スラグAの粒度分布を複数の粒度帯gに区分けし、各粒度帯gのスラグについて、比表面積sと海域に投入した際の海面から可視水深までの沈降時間tを求めるとともに、複数の粒度帯gの中から任意の1つの粒度帯gxを選択し、下記(i)〜(iii)の手順に従い、スラグAを海域に投入した際の海面〜可視水深領域でのスラグからの単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dを求めることを特徴とする、スラグ投入による海水のOH−負荷量の予測方法。
(i)粒度帯gxのスラグを供試体とする溶出試験を行い、スラグを海水に浸漬した時のpH測定結果に基づき、粒度帯g x のスラグの単位スラグ質量当たりの海水のOH−濃度増加速度vxを求める。
(ii)粒度帯gxのスラグの比表面積sxと単位スラグ質量当たりのOH−濃度増加速度vxに基づき、スラグAにおける単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分を求め、この単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分を、粒度帯gx以外の他の全ての粒度帯gの各スラグの比表面積sに乗ずることで、粒度帯gx以外の他の全ての粒度帯gの各スラグの単位スラグ質量当たりのOH−濃度増加速度vを求める。
(iii)各粒度帯gのスラグについて、[OH−濃度増加速度v]×[海面から可視水深までの沈降時間t]×[スラグA中に占める質量割合w]=OH−溶出量dを求め、全ての粒度帯gのスラグのOH−溶出量dの総和を単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dとして求める。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
[1] A method for predicting the amount of OH - load that slag gives to seawater from the sea surface to the visible depth region when any arbitrary slag A is introduced into the sea area,
The particle size distribution of the slag A is divided into a plurality of particle size bands g, and the slag of each particle size band g is obtained with a specific surface area s and a settling time t from the sea surface to the visible water depth when thrown into the sea area. The unit slag mass from the slag in the sea surface to the visible water depth region when any one particle size zone g x is selected from g and slag A is thrown into the sea according to the procedures (i) to (iii) below A method for predicting the OH - loading amount of seawater by introducing slag , wherein the OH - elution amount D per hit is obtained.
(I) Tsubudotai g x slag was subjected to dissolution test with specimens, based on pH measurements when immersed slag seawater, seawater per unit slag weight of slag Tsubudotai g x OH - concentration An increase rate v x is obtained.
(Ii) Tsubudotai g specific surface area x of slag s x and per unit slag weight OH - based on the concentration increased speed v x, OH per unit specific surface area of slag A - determine the concentration increasing speed amount, the unit ratio OH per surface area - the density increasing speed component, by multiplying the specific surface area s of each slug of all other Tsubudotai g except Tsubudotai g x, of Tsubudotai g x other than all other Tsubudotai g The OH - concentration increase rate v per unit slag mass of each slag is obtained.
(Iii) For slag of each particle size zone g, [OH - concentration increasing speed v] × [sedimentation time t from the sea surface to visible water depth] × [ mass ratio w in slag A] = OH — elution amount d is obtained. The total of OH - elution amount d of slag in all the particle size bands g is obtained as OH - elution amount D per unit slag mass .
[2]上記[1]の予測方法において、粒度帯gxのスラグは、比表面積が0.5m2/kg以上であることを特徴とする、スラグ投入による海水のOH−負荷量の予測方法。
[3]上記[1]又は[2]の予測方法において、粒度帯gxのスラグを供試体とする溶出試験では、スラグ質量の3〜20倍の質量の海水中にスラグ浸漬させ、50〜300rpmの回転速度で撹拌を与えながらpHを測定し、このpH変化からOH−濃度増加速度を求めることを特徴とする、スラグ投入による海水のOH−負荷量の予測方法。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかの予測方法において、単位スラグ質量当たりのOH − 溶出量Dに基づき、さらに[OH−溶出量D]×[海域へのスラグ投入速度]=実OH − 負荷量Fを求めることを特徴とする、スラグ投入による海水のOH − 負荷量の予測方法。
[2] The prediction method of [1 ] above, wherein the slag of the particle size zone g x has a specific surface area of 0.5 m 2 / kg or more, and the prediction method of OH - load amount of seawater by slag injection .
[3] In the prediction method of [1] or [2 ] above, in an elution test using a slag having a particle size band g x as a specimen, the slag is immersed in seawater having a mass of 3 to 20 times the slag mass. A method for predicting OH - loading amount of seawater by adding slag, wherein pH is measured while applying stirring at a rotational speed of 300 rpm, and an OH - concentration increasing rate is obtained from this pH change .
[4] In the prediction method of any one of [1] to [3] above , based on the OH - elution amount D per unit slag mass , [OH-elution amount D] × [slag injection rate into the sea area] = A method for predicting the OH - load amount of seawater by introducing slag, wherein the actual OH - load amount F is obtained .
[5]上記[1]〜[3]のいずれかの予測方法を用いた海域投入用スラグの調製方法であり、下記(a)に従いスラグの粒度調整を行うことを特徴とする海域投入用スラグの調製方法。
(a)単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dについて、スラグ投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じない基準値D0を設定し、算出される単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dが基準値D0以下となるように、スラグの粒度調整を行う。
[6]上記[1]〜[3]のいずれかの予測方法を用いた海域投入用スラグの選定方法であり、下記(a)に従いスラグの選定を行うことを特徴とする海域投入用スラグの選定方法。
(a)単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dについて、スラグ投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じない基準値D0を設定し、算出される単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dが基準値D0以下のスラグを選定する。
[7]上記[4]の予測方法を用いた海域投入用スラグの調製方法であり、下記(b)に従いスラグの粒度調整を行うことを特徴とする海域投入用スラグの調製方法。
(b)実OH − 負荷量Fについて、スラグ投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じない基準値F 0 を設定し、算出される実OH − 負荷量Fが基準値F 0 以下となるように、スラグの粒度調整を行う。
[8]上記[4]の予測方法を用いた海域投入用スラグの選定方法であり、下記(b)に従いスラグの選定を行うことを特徴とする海域投入用スラグの選定方法。
(b)実OH − 負荷量Fについて、スラグ投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じない基準値F 0 を設定し、算出される実OH − 負荷量Fが基準値F 0 以下のスラグを選定する。
[5] a [1] to [3] or a method for the preparation of waters introduced for slag using a prediction method, a sea-on, characterized in that performing particle size control of slag proceed as follows (a) A method for preparing slag.
(A) per unit slag weight OH - for the elution amount D, sets the reference value D 0 that does not cause turbidity in sea surface to visible depth region upon slag charged, OH per unit slag weight calculated - elution volume D are formed so that the reference value D 0 following, the particle size adjustment of the slag.
[6] [1] ~ is any method of selecting the waters turned for slag using a prediction method of [3], waters charged for slag and performing selection of slag proceed as follows (a) Selection method.
(A) per unit slag weight OH - for the elution amount D, sets the reference value D 0 that does not cause turbidity in sea surface to visible depth region upon slag charged, OH per unit slag weight calculated - elution volume D is selected the reference value D 0 following slug.
[7] A method for preparing a slag for seawater input, which is a method for preparing a slag for seawater input using the prediction method of [4] above, wherein the particle size of the slag is adjusted according to the following (b).
(B) For the actual OH - load amount F, when a slag is introduced, a reference value F 0 that does not cause white turbidity in the sea surface to visible water depth region is set, and the calculated actual OH - load amount F is less than the reference value F 0 The slag particle size is adjusted so that
[8] A method for selecting a slag for entering the sea using the prediction method of [4] above, wherein the slag is selected according to (b) below.
(B) For the actual OH - load amount F, when the slag is introduced, a reference value F 0 that does not cause white turbidity in the sea surface to visible water depth region is set, and the calculated actual OH - load amount F is less than the reference value F 0 Select slag.
本発明の海水のOH−負荷量の予測方法によれば、溶媒として比較的少ない量の海水を用いて行うことができる簡便な溶出試験を、対象スラグのうちの一部の粒度帯のスラグについてだけ実施すればよく、しかも溶媒として純水を用いることによるOH−濃度上昇の過大評価も防ぐことができるので、スラグを海域に投入した場合にスラグが海面〜可視水深領域の海水に与えるOH−負荷量(海水のpH上昇量)を正確且つ簡便に予測することができる。
また、本発明の海域投入用スラグの調製又は選定方法によれば、上記予測方法を利用することにより、海面〜可視水深領域の海水に白濁を生じさせない海域投入用スラグを正確且つ簡便に調製又は選定することができる。
According to the seawater OH - load amount prediction method of the present invention, a simple dissolution test that can be performed using a relatively small amount of seawater as a solvent is performed on slag in some of the particle size zones of the target slag. It may be carried out by, moreover OH by using a pure water as a solvent - it is possible to prevent also overestimate the increase in concentration, giving slag seawater sea to visible depth region when charged with slag waters OH - The amount of load (the amount of seawater pH increase) can be predicted accurately and simply.
In addition, according to the method for preparing or selecting a slag for sea area input according to the present invention, by using the prediction method, a slag for sea area input that does not cause white turbidity in seawater from the sea surface to the visible water depth region can be accurately and simply prepared. Can be selected.
本発明の対象となるスラグに特別な制限はない。スラグとしては、鉄鋼スラグ(鉄鋼製造プロセスで発生するスラグ)が代表的なものとして挙げられるが、これに限定されるものではなく、例えば、鉄鋼以外の金属の精錬又は製錬スラグ、廃棄物ガス化溶融スラグ、ごみ焼却灰溶融スラグなどであってもよい。
鉄鋼スラグとしては、高炉スラグ、製鋼スラグ、鉱石溶融還元スラグなどが挙げられ、また、製鋼スラグとしては、例えば、溶銑予備処理スラグ(脱燐スラグ、脱珪スラグ、脱硫スラグなど)、転炉脱炭スラグ、鋳造スラグ、電気炉スラグなどが挙げられる。これらのなかでも、製鋼スラグは遊離CaOの含有量が比較的多く、一方において海域利用が増えつつあるので、本発明法は、製鋼スラグを海域に用いる場合のOH−負荷量の予測方法として特に有用であると言える。
There is no special restriction on the slag that is the subject of the present invention. Typical examples of slag include steel slag (slag generated in the steel manufacturing process), but the slag is not limited to this. For example, slag of metals other than steel or smelting slag, waste gas It may be a molten slag, a waste incineration ash molten slag, or the like.
Examples of steel slag include blast furnace slag, steelmaking slag, ore smelting reduction slag, and examples of steelmaking slag include hot metal pretreatment slag (dephosphorization slag, desiliconization slag, desulfurization slag, etc.), converter desorption. Examples include charcoal slag, cast slag, and electric furnace slag. Among these, steelmaking slag has a relatively high free CaO content, and on the other hand, sea area utilization is increasing. Therefore, the method of the present invention is particularly useful as a method for predicting OH - load when steelmaking slag is used in the sea area. It can be said that it is useful.
本発明者等は、遊離CaOを含有する製鋼スラグ等のスラグの海域での利用を、安全性を確保しつつ拡大させることを目的として、スラグを海域に投入した場合に、海水のpHがどの程度増加するか、またそれによる白濁発生の有無を予測することを検討した。
まず最初に、スラグを海域に投入した場合の海水に与えるOH−負荷量(海水のpH上昇量)の算出手法について検討を行った。
スラグ投入による海水のpH上昇は、下記(2)式で表すことができる。
CaO+H2O→Ca(OH)2→Ca2++2OH− …(2)
すなわち、スラグ中のCaO(酸化カルシウム)が水分と反応してCa(OH)2(水酸化カルシウム)に変化し、このCa(OH)2が海水に溶解してCa2+(カルシウムイオン)とOH−(水酸化物イオン)を生成することで、アルカリ性となる。
In order to expand the use of slag such as steelmaking slag containing free CaO in the sea area while ensuring safety, the inventors have determined what pH of the seawater is. The possibility of increasing the degree and the occurrence of white turbidity due to the increase was examined.
First, the calculation method of the OH - load amount (the amount of increase in seawater pH) given to seawater when slag was introduced into the sea area was examined.
The increase in pH of seawater due to slag injection can be expressed by the following equation (2).
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 → Ca 2+ + 2OH − (2)
That is, CaO (calcium oxide) in the slag reacts with moisture to change to Ca (OH) 2 (calcium hydroxide), and this Ca (OH) 2 dissolves in seawater to cause Ca 2+ (calcium ions) and OH. - by generating (hydroxide ion), and alkaline.
以下に示すスラグによる海水のpH上昇を測定する溶出試験は、JIS−K−0058−1:2005「スラグ類の化学物質試験方法−第1部:溶出量試験方法」に準拠した。この溶出試験では、対象スラグ質量の10倍相当の溶媒(海水)を用い、200rpmでの撹拌を保った状態でpH測定を行う。溶媒として海水を用いることで、実海域にスラグを投入したときの海水のpH上昇を精確に再現することが可能となる。
予め破砕された製鋼スラグを20℃、相対湿度50%環境で風乾状態とし、この製鋼スラグを篩分けして、2mm超4.75mm以下、9.5mm超13.2mm以下、30mm超50mm以下の3種類の粒度帯のスラグを取り出し、各粒度帯のスラグ毎にpH測定を行った。
The dissolution test for measuring the pH increase of seawater due to slag shown below was based on JIS-K-0058-1: 2005 “Testing method for chemical substances of slags—Part 1: Elution test method”. In this dissolution test, a solvent (seawater) equivalent to 10 times the mass of the target slag is used, and the pH is measured while stirring at 200 rpm is maintained. By using seawater as the solvent, it is possible to accurately reproduce the pH increase of seawater when slag is introduced into the actual sea area.
The steelmaking slag previously crushed is air-dried in an environment of 20 ° C. and a relative humidity of 50%, and the steelmaking slag is sieved to a size of 2 mm to 4.75 mm or less, 9.5 mm to 13.2 mm or less, 30 mm to 50 mm or less. Three types of particle size slag were taken out, and pH was measured for each slag of each particle size zone.
溶出試験では、各粒度帯のスラグから200gのスラグを採取し、このスラグをビーカーに収容された2Lの海水に浸漬させ、回転翼撹拌器にて200rpmの回転速度で撹拌しつつ、pH測定計を用いて溶媒のpHを測定した。各粒度帯のスラグのpH測定結果を図2に示すが、スラグ粒度の違いによってpH変化に差があることが判る。すなわち、スラグ粒度が細かいほどpHの変化が大きく、また、最終的なpH値が高くなることが判る。図3は、図2のpHをOH−濃度に換算したものである。図2および図3から、pH≦9.5(OH−濃度:約3.2×10−5mol/L)までは時間に対して直線的にOH−濃度が上昇すること、及びその直線の傾きはスラグ粒度が細かいほど大きいことが判る。この直線の傾きは、単位スラグ量当たりの海水のOH−濃度増加速度に相当する。 In the dissolution test, 200 g of slag was collected from the slag of each particle size zone, this slag was immersed in 2 L of seawater contained in a beaker, and stirred at a rotational speed of 200 rpm with a rotary blade stirrer, a pH meter Was used to measure the pH of the solvent. FIG. 2 shows the pH measurement results of the slag in each particle size band, and it can be seen that there is a difference in pH change depending on the difference in the slag particle size. That is, it can be seen that the finer the slag particle size, the greater the change in pH and the higher the final pH value. FIG. 3 shows the pH of FIG. 2 converted to OH − concentration. From Figures 2 and 3, pH ≦ 9.5 -: linearly OH respect (OH concentration of about 3.2 × 10 -5 mol / L) to the time - that concentration increases, and the straight line It can be seen that the inclination is larger as the slag particle size is smaller. The slope of this straight line corresponds to the OH - concentration increase rate of seawater per unit slag amount.
図4は、図3の結果である単位時間、単位スラグ量当たりの海水のOH−濃度増加速度をスラグの比表面積との関係で示したものである。ここで、各粒度帯のスラグの比表面積を求めるにあたり、スラグの形状は球体と仮定し、スラグ密度はスラグ単体の真比重(3.5t/m3)とした。また、スラグ粒径は、各粒度帯の平均粒径(粒度帯上限値と下限値の平均値)を用いた。
図4によれば、スラグの比表面積とOH−濃度増加速度は比例関係にあることが判る。すなわち、単位時間、単位スラグ比表面積当たりの海水のOH−濃度増加速度はほぼ一定であり、スラグ粒度が細かいほど比表面積が大きくなるため、OH−濃度増加速度が大きくなると結論される。
FIG. 4 shows the OH - concentration increase rate of seawater per unit time and unit slag amount as a result of FIG. 3 in relation to the specific surface area of slag. Here, in determining the specific surface area of the slag in each particle size zone, the shape of the slag was assumed to be a sphere, and the slag density was the true specific gravity (3.5 t / m 3 ) of the slag alone. Moreover, the average particle size (average value of particle size zone upper limit value and lower limit value) of each particle size zone was used as the slag particle size.
According to FIG. 4, it can be seen that the specific surface area of slag and the OH - concentration increasing rate are in a proportional relationship. That is, it is concluded that the OH − concentration increase rate of seawater per unit time and unit slag specific surface area is substantially constant, and the specific surface area increases as the slag particle size becomes finer, so that the OH − concentration increase rate increases.
以上の点から、対象となるスラグAからの海水へのOH−溶出量は、以下のようにして予測可能である。すなわち、対象となるスラグAを篩分けして取り出された或る任意の粒度帯gxのスラグについて、海水を溶媒とする前出の溶出試験を行ってpHを測定し、このpH測定結果から、当該粒度帯gxのスラグのOH−濃度増加速度vxを求める。スラグの比表面積とOH−濃度増加速度は比例関係にあるため(図4)、粒度帯gxのスラグの比表面積sxとOH−濃度増加速度vxから、スラグAにおける単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分を求めることができる。そして、この単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分を、スラグAの粒度帯gx以外の他の粒度帯gの各スラグの比表面積sに乗ずることで、粒度帯gx以外の他の粒度帯gの各スラグのOH−濃度増加速度vを求めることができ、これら各粒度帯gのOH−濃度増加速度vから、スラグAからの海水へのOH−溶出量を求めることができる。
以上のように、溶媒として海水を用いてスラグのpH測定試験をすることで、溶媒のpH測定値からOH−濃度増加速度を精度良く且つ迅速に測定できること、そして、得られたOH−濃度増加速度とスラグの比表面積(すなわちスラグの粒度分布)とから、そのスラグを海域に投入した際のOH−溶出量(OH−濃度増加量)を予測できることが判った。
From the above points, the amount of OH − eluted from the target slag A into the seawater can be predicted as follows. That is, the slag of a certain particle size band g x extracted by sieving the target slag A is subjected to the above elution test using seawater as a solvent to measure the pH, and from this pH measurement result Then, the OH - concentration increase rate v x of the slag in the particle size zone g x is obtained. The specific surface area and OH slag - for concentration increase rate is proportional to (4), Tsubudotai specific surface area of g x slag s x and OH - from the density increase rate v x, per unit specific surface area of slag A The OH - concentration increase rate can be determined. Then, per the unit specific surface area OH - concentration increased speed amount, by multiplying the specific surface area s of each slug other granularity band g other than the particle size range g x of slag A, Tsubudotai g x other than the other The OH − concentration increase rate v of each slag in the particle size zone g can be obtained, and the OH − elution amount from the slag A to the seawater can be obtained from the OH − concentration increase rate v of each particle size zone g.
As described above, by performing a pH measurement test of slag using seawater as a solvent, it is possible to accurately and quickly measure the OH - concentration increase rate from the measured pH value of the solvent, and the obtained OH - concentration increase From the speed and the specific surface area of the slag (that is, the particle size distribution of the slag), it was found that the OH - elution amount (OH - concentration increase amount) when the slag was introduced into the sea area could be predicted.
次に、スラグを海域に投入した際の海水のpH変化を、スラグ粒度の観点から検討した。
まず、海水に投入した際のスラグ粒子の沈降挙動について検討を行った。これは、粒子径の小さいスラグほど海水のOH−濃度増加速度が大きいことから白濁現象の主原因となり得るので、スラグ投入による海水pHの上昇を求めるにあたり、白濁に影響を及ぼす粒子径の小さいスラグが海面近傍でどの程度の時間漂っているかを把握するためである。ここで、海中の可視水深よりも深い領域は海面上方から目視により確認できないため、スラグを施工した直後で問題となる白濁現象としては、海面から可視水深までの領域を考えればよい。通常の海域では、海中の可視水深は約5m程度であり、ここでは、水深5mまでを可視水深とした。したがって、沈降速度の大きいスラグは直ちに水深5m以上まで沈降するため、海面近傍でのpH上昇に与える影響は小さいであろうことが推察される。
Next, the pH change of seawater when slag was introduced into the sea area was examined from the viewpoint of slag particle size.
First, the sedimentation behavior of slag particles when put into seawater was examined. This is because the slag with a smaller particle size has a higher OH - concentration increase rate in seawater, which can be the main cause of white turbidity. Therefore, when seeking an increase in seawater pH due to slag injection, slag with a small particle size that affects white turbidity. This is in order to understand how much time is drifting near the sea surface. Here, since a region deeper than the visible water depth in the sea cannot be visually confirmed from above the sea surface, the region from the sea surface to the visible water depth may be considered as a clouding phenomenon that becomes a problem immediately after the construction of the slag. In a normal sea area, the visible water depth in the sea is about 5 m. Here, the water depth up to 5 m is defined as the visible water depth. Therefore, it is presumed that slag with a high sedimentation velocity immediately sinks to a depth of 5 m or more, so that the influence on the pH increase near the sea surface will be small.
スラグ粒子の沈降挙動は、微粒子の沈降に広く使用されるストークスの式、アレンの式およびニュートンの式を用いて求めた。下記の(3)式にストークスの式、(4)式にアレンの式、(5)式にニュートンの式を示す。ここで、ストークスの式はレイノズル数<1の場合、アレンの式は1≦レイノズル数≦500の場合、ニュートンの式はレイノズル数>500の場合に適用される。
Vt=(ρs−ρ)×g×(D2/18μ) …(3)
Vt=[4/225×(ρs−ρ)2×g2/ρμ]1/3×D2 …(4)
Vt=[3×(ρs−ρ)×g×(D/ρ)]1/2 …(5)
ここで Vt:粒子の終末速度(cm/s)
ρs:粒子の密度(g/cm3)
ρ:液体の密度(g/cm3)
μ:液体の粘性係数(g/cm・s)
D:粒子径(cm)
g:重力加速度(cm/s2)
製鋼スラグの粒度分布を複数の粒度帯に区分けし、各粒度帯のスラグの沈降速度を計算した結果を表1に示す。ここでは、製鋼スラグの密度は3.5t/m3(3.5g/cm3)として計算した。また、スラグ粒径は、各粒度帯の平均粒径(粒度帯上限値と下限値の平均値)を用いた。
The sedimentation behavior of slag particles was determined using Stokes' formula, Allen's formula, and Newton's formula widely used for sedimentation of fine particles. The following equation (3) shows the Stokes equation, equation (4) shows the Allen equation, and equation (5) shows the Newton equation. Here, the Stokes equation is applied when the number of ray nozzles <1, the Allen equation is applied when 1 ≦ the number of ray nozzles ≦ 500, and the Newton equation is applied when the number of ray nozzles> 500.
Vt = (ρs−ρ) × g × (D2 / 18μ) (3)
Vt = [4/225 × (ρs−ρ) 2 × g2 / ρμ] 1/3 × D2 (4)
Vt = [3 × (ρs−ρ) × g × (D / ρ)] 1/2 (5)
Where Vt: particle end velocity (cm / s)
ρs: density of particles (g / cm 3 )
ρ: Density of liquid (g / cm 3 )
μ: Viscosity coefficient of liquid (g / cm · s)
D: Particle size (cm)
g: Gravity acceleration (cm / s 2 )
Table 1 shows the result of dividing the particle size distribution of the steelmaking slag into a plurality of particle size bands and calculating the slag sedimentation rate in each particle size band. Here, the density of the steelmaking slag was calculated as 3.5 t / m 3 (3.5 g / cm 3 ). Moreover, the average particle size (average value of particle size zone upper limit value and lower limit value) of each particle size zone was used as the slag particle size.
表1に示すように、スラグ粒径が小さいほど水深5mまでの沈降に要する時間は長いことが判る。ここで、表1の各粒度帯のスラグについて、それらのOH−濃度増加速度に水深5m(可視水深)までの沈降時間を乗ずることで、各粒度帯のスラグの海面〜水深5m(可視水深)でのOH−濃度増加量を求めることができる。
したがって、対象となるスラグAの各粒度帯のスラグについて、各々の「OH−濃度増加速度v」に「海面から可視水深(水深5m)までの沈降時間t」と「スラグA中に占める質量割合w」を乗じ、その値の全粒度帯の総和を求めることにより、スラグAの海面〜可視水深(水深5m)でのOH−濃度増加量、すなわち海水へのOH−溶出量を求めることができる。
As shown in Table 1, it can be seen that the smaller the slag particle size, the longer the time required for sedimentation to a depth of 5 m. Here, about the slag of each particle size zone of Table 1, the OH - concentration increase speed is multiplied by the sedimentation time to the water depth of 5 m (visible water depth), so that the slag sea surface to the water depth of 5 m (visible water depth) of each particle size zone. The amount of increase in OH - concentration at can be determined.
Therefore, regarding the slag of each particle size zone of the target slag A, each “OH — concentration increase rate v” includes “sedimentation time t from the sea surface to visible water depth (5 m depth)” and “mass ratio in the slag A” By multiplying "w" and calculating the sum of all the particle size bands of the value, the amount of OH - concentration increase from the sea surface to the visible water depth (5 m depth) of slag A, that is, the amount of OH - elution into seawater can be determined. .
そこで、本発明では、或る任意のスラグAを海域に投入した場合にスラグAが海面〜可視水深領域の海水に与えるOH−負荷量を、以下のようにして予測するものである。以下、これを図5及び図6に基づいて説明する。図5は、スラグAに相当する或る任意の2つの製鋼スラグの粒度分布(水準a,b)を示す。水準aは、篩目として下:13mm、上:85mmの篩を用いて選別したスラグであり、水準bは、篩目として下:30mm、上:85mmの篩を用いて選別したスラグである。図6は、スラグの粒度帯別の水深5mまでの沈降時間とOH−濃度増加速度、及び図5に示す製鋼スラグにおける粒度帯別のスラグの質量割合(各粒度帯のスラグのスラグ全体に占める質量割合)と粒度帯別のOH−溶出量を示している。 Therefore, in the present invention, when an arbitrary slag A is introduced into the sea area, the OH - load amount that the slag A gives to the seawater in the sea surface to the visible water depth region is predicted as follows. Hereinafter, this will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows the particle size distribution (level a, b) of any two steelmaking slags corresponding to slag A. Level a is a slag selected using a sieve of 13 mm below and 85 mm as the sieve mesh, and level b is a slag selected using a sieve of 30 mm below and 85 mm as the sieve mesh. FIG. 6 shows the sedimentation time and the OH - concentration increase rate to a depth of 5 m for each slag particle size band, and the mass ratio of slag by particle size band in the steelmaking slag shown in FIG. Mass ratio) and OH - elution amount by particle size band.
本発明では、まず、対象となるスラグAの粒度分布を複数の粒度帯gに区分けする。図6に示す例では、図5の水準a,bの粒度分布を有する製鋼スラグを12の粒度帯g(0.075mm以下、0.075mm超-0.15mm以下、0.15mm超-0.3mm以下、0.3mm超-0.6mm以下、0.6mm超-1.18mm以下、1.18mm超-2.36mm以下、2.36mm超-4.75mm以下、4.75mm超-9.5mm以下、9.5mm超-13.2mm以下、13.2mm超-19mm以下、19mm超-26.5mm以下、26.5mm超-85mm以下)に区分けしている。
そして、各粒度帯gのスラグについて、比表面積s(m2/kg)と、海域に投入した際の海面から可視水深までの沈降時間t(分)を求める。通常、各粒度帯gのスラグの比表面積sの算出では、スラグの形状は球体と仮定し、スラグ密度はスラグ単体の真比重(3.5t/m3)とする。また、スラグ粒径は、各粒度帯の平均粒径(粒度帯上限値と下限値の平均値)を用いればよい。
また、各粒度帯gのスラグの海面から可視水深(例えば、5m水深)までの沈降時間tは、さきに挙げたストークスの式、アレンの式及びニュートンの式により、表1及び図6(ア)に示すように算出する。
ここで、海域の「可視水深」の決め方は、一般に行われる透明度板を用いた海水透明度の測定手法を用い、透明度板を海中に下ろし、海面上から透明度板を目視できる水深を求めればよい。
In the present invention, first, the particle size distribution of the target slag A is divided into a plurality of particle size bands g. In the example shown in FIG. 6, steelmaking slag having the particle size distribution of levels a and b in FIG. 5 is divided into 12 particle size bands g (0.075 mm or less, 0.075 mm to 0.15 mm or less, 0.15 mm to 0.3 mm or less, 0.3 mm). Ultra-0.6mm or less, 0.6mm or more-1.18mm or less, 1.18mm or more -2.36mm or less, 2.36mm or more -4.75mm or less, 4.75mm or more -9.5mm or less, 9.5mm or more -13.2mm or less, 13.2mm or more- 19mm or less, more than 19mm -26.5mm or less, more than 26.5mm -85mm or less).
And about the slag of each particle size zone g, the specific surface area s (m < 2 > / kg) and the sedimentation time t (minute) from the sea surface at the time of throwing into a sea area to visible water depth are calculated | required. Usually, in the calculation of the specific surface area s of the slag of each particle size zone g, the shape of the slag is assumed to be a sphere, and the slag density is the true specific gravity (3.5 t / m 3 ) of the slag alone. Moreover, what is necessary is just to use the average particle diameter (Average value of a particle size zone | band upper limit value and a lower limit) for each slag particle size.
Moreover, the sedimentation time t from the sea surface of the slag of each particle size zone g to the visible water depth (for example, 5 m water depth) is shown in Table 1 and FIG. 6 (A) according to the Stokes equation, Allen equation and Newton equation mentioned above. ).
Here, the method of determining the “visible water depth” of the sea area may be a method of measuring seawater transparency using a commonly used transparency plate, lowering the transparency plate into the sea, and obtaining a water depth at which the transparency plate can be seen from above the sea surface.
複数の粒度帯gの中から任意の粒度帯gxを選択し、下記(i)〜(iii)の手順に従い、スラグAを海域に投入した際の海面〜可視水深領域でのスラグからのOH−溶出量Dを求める。
(i)粒度帯gxのスラグを供試体とする溶出試験を行い、スラグを海水に浸漬した時のpH測定結果に基づき、海水のOH−濃度増加速度vxを求める。
(ii)粒度帯gxのスラグの比表面積sxとOH−濃度増加速度vxに基づき、スラグAにおける単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分を求め、この単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分を、粒度帯gx以外の他の粒度帯gの各スラグの比表面積sに乗ずることで、粒度帯gx以外の他の粒度帯gの各スラグのOH−濃度増加速度vを求める。
(iii)各粒度帯gのスラグについて、[OH−濃度増加速度v]×[海面から可視水深までの沈降時間t]×[スラグA中に占める割合w]=OH−溶出量dを求め、全ての粒度帯gのスラグのOH−溶出量dの総和をOH−溶出量Dとして求める。
OH from slag in the sea surface to visible water depth region when arbitrary sizing zone g x is selected from a plurality of sizing zones g and slag A is thrown into the sea area according to the following procedures (i) to (iii) - obtaining the elution amount D.
(I) An elution test using a slag having a particle size band g x as a specimen is performed, and an OH - concentration increase rate v x of seawater is obtained based on a pH measurement result when the slag is immersed in seawater.
Based on the concentration increasing rate v x, OH per unit specific surface area of slag A - - (ii) Tsubudotai g specific surface area s x and OH slug x determine the concentration increasing speed amount, OH per the unit specific surface area - the concentration rate of increase amount, Tsubudotai g x other than that multiplied with the specific surface area s of each slug other granularity band g, Tsubudotai g OH of each slug other granularity band g other than x - concentration increased velocity v Ask for.
(Iii) For the slag of each particle size band g, [OH - concentration increasing speed v] × [sedimentation time t from the sea surface to visible water depth] × [proportion w in slag A] = OH — elution amount d OH slag of all particle size band g - obtained as elution D - the sum of the elution amounts d OH.
本発明では、スラグAのうちの1つの粒度帯gxのスラグについてだけ溶出試験を実施してpH測定を行うものである。選択される粒度帯gxは複数の粒度帯gのうちのいずれでもよく、図6の場合には、12の粒度帯gのうちいずれでもよい。ただし、本発明では、粒度帯gxのスラグの比表面積sxと、pH測定結果に基づく海水のOH−濃度増加速度vxにより、「スラグAにおける単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分」(図4に表された直線X(=原点を通過)の傾きに相当)を求めるものであるため、粒度帯gxとして比表面積の大きいスラグからなる粒度帯を選択した方が、算出誤差を小さくするという面から好ましい。具体的には、選択される粒度帯gxのスラグは、比表面積が0.5m2/kg以上であることが好ましい。 In the present invention, only the slag of one particle size zone g x of the slag A is subjected to a dissolution test to perform pH measurement. The selected particle size band g x may be any of a plurality of particle size bands g, and in the case of FIG. 6, it may be any of the 12 particle size bands g. However, in the present invention, the specific surface area s x slug Tsubudotai g x, OH seawater based on pH measurements - Higher levels velocity v x, per unit specific surface area in the "slug A OH - concentration increasing rate min ”(Corresponding to the slope of the straight line X (= passing through the origin) shown in FIG. 4), it is more difficult to select a particle size zone made of slag with a large specific surface area as the particle size zone g x. Is preferable from the viewpoint of reducing the size. Specifically, the slag of the selected particle size band g x preferably has a specific surface area of 0.5 m 2 / kg or more.
上記(i)における粒度帯gxのスラグを供試体とする溶出試験(タンクリーチング試験)では、スラグ質量の3〜20倍の質量の海水中にスラグ浸漬させ、回転翼撹拌器などを用いて撹拌を与えながらpHを測定することが好ましい。溶媒として用いる海水の質量がスラグ質量の3倍未満では、溶出試験開始後にpHがすぐに9.5まで上昇してしまい測定に支障をきたすおそれがある。一方、20倍を超えると、装置の規模が大きくなり試験法としては簡便ではなくなる。このような観点からより好ましい海水の量は、スラグ質量の5〜10倍程度である。また、実海域で生じている海流の乱流状態を溶出試験でも再現するという意味で、撹拌は50〜300rpm程度、好ましくは100〜200rpm程度の回転速度で行うことが望ましい。溶出試験のその他の試験条件は、JIS−K−0058−1:2005「スラグ類の化学物質試験方法−第1部:溶出量試験方法」に準拠することが好ましい。
この溶出試験で測定された粒度帯gxのスラグのpH値をOH−濃度に換算し、図3に示すような海水のOH−濃度増加速度を求める。
In the elution test (tank leaching test) using the slag of the particle size zone g x in the above (i) as a specimen, the slag is immersed in seawater having a
The pH value of the slag measured particle size range g x In this dissolution test OH - in terms of concentration, OH seawater as shown in Figure 3 - to determine the concentration increasing speed.
図4に示すようにスラグの比表面積sとOH−濃度増加速度vは比例関係あり、単位時間、単位スラグ比表面積当たりの海水のOH−濃度増加速度はほぼ一定である。上記(ii)においては、粒度帯gxのスラグの比表面積sxとOH−濃度増加速度vxから、「スラグAにおける単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分」(図4に表された直線X(=原点を通過)の傾きに相当)を求める。そして、この「スラグAにおける単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分」を、スラグAの粒度帯gx以外の他の粒度帯gの各スラグの比表面積sに乗ずることで、粒度帯gx以外の他の粒度帯gの各スラグのOH−濃度増加速度vを求める。 Figure 4 on the specific surface area s and OH slag as shown - concentration increased velocity v is proportional, time unit, seawater OH per unit slag specific surface area - concentration rate of increase is substantially constant. In the above (ii), Tsubudotai g specific surface area of x slag s x and OH - expressed in - "concentration rate of increase amount OH per unit specific surface area of slag A" (Fig. 4 from the density increase rate v x, The straight line X (corresponding to the inclination of the passing through the origin) is obtained. Then, by multiplying this “OH - concentration increasing rate per unit specific surface area in slag A” by the specific surface area s of each slag other than the particle size band g x of slag A, the particle size band g The OH - concentration increase rate v of each slag in the particle size band g other than x is obtained.
そして、上記(iii)においては、各粒度帯gのスラグについて、[OH−濃度増加速度v(mol/分・スラグ1kg)]×[海面から可視水深までの沈降時間t(分)]×[スラグA中に占める割合w(質量%)]=OH−溶出量dを求め、全ての粒度帯gのスラグのOH−溶出量dの総和をOH−溶出量Dとして求める。
図6において、各粒度帯gのスラグの[OH−濃度増加速度v(mol/分・スラグ1kg)]が図6(イ)であり、各粒度帯gのスラグの[海面から可視水深までの沈降時間t(分)]が図6(ア)であり、各粒度帯gのスラグの[スラグA中に占める割合w(質量%)]が図6(ウ)であり、各粒度帯gのスラグについて、それらの値を乗算することにより、スラグAを海域に投入した際の海面〜可視水深領域での、各粒度帯gのスラグからのOH−溶出量d、すなわち図6(エ)が求まる。そして、各粒度帯gのスラグからのOH−溶出量dの総和(=Σ(v×t×w))が、スラグAを海域に投入した際の海面〜可視水深領域でのスラグからのOH−溶出量Dということになる。
本発明では、このOH−溶出量Dを、スラグAを海域に投入した場合にスラグが海面〜可視水深領域の海水に与えるOH−負荷量として捉え、例えば、海面〜可視水深領域での白濁発生の有無を判断する指標などとして用いるものである。
And in said (iii), about the slag of each particle size zone g, [OH - concentration increase speed v (mol / min * slag 1kg)] x [sedimentation time t (min) from the sea surface to visible water depth] x [ percentage slag a w (weight%)] = OH - determined quantity eluted d, OH slug of all particle size band g - obtained as elution D - the sum of the elution amounts d OH.
In FIG. 6, the [OH - concentration increase rate v (mol / min ·
In the present invention, this OH - elution amount D is regarded as the OH - load amount that slag gives to seawater in the sea surface to the visible water depth region when slag A is introduced into the sea region, for example, the occurrence of cloudiness in the sea surface to visible water depth region It is used as an index for determining the presence or absence of the.
図7は、図5(ア),(イ)の水準a,bの製鋼スラグについて、図6(エ)に示す各粒度帯gのスラグからのOH−溶出量dの総和である「スラグAを海域に投入した際の海面〜可視水深領域でのスラグからのOH−溶出量D」を示したものである。これによれば、水準bのスラグは、OH−濃度増加速度及び沈降時間が大きい細かい粒径のスラグ粒子の割合が、水準aのスラグに較べて少ないため、OH−溶出量Dが水準aのスラグの1/5程度である。 FIG. 7 shows the sum of OH - elution amount d from the slag of each particle size zone g shown in FIG. 6D for the steelmaking slag of the levels a and b of FIGS. 5 (a) and 5 (a). The OH - elution amount D from the slag from the sea surface to the visible water depth region when the is introduced into the sea area. According to this, since the ratio of fine slag particles having a large OH - concentration increasing rate and settling time is smaller in the level b slag than the level a slag, the OH - elution amount D is the level a. It is about 1/5 of slag.
また、後述するように、実際にスラグを投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じるかどうかは、本発明で予測されるOH−溶出量Dとスラグの海域への投入速度(t/hr)によって決まるので、算出されたOH−溶出量D(mol/スラグ1kg)と予め決められているスラグ投入速度(t/hr)に基づき、さらに[OH−溶出量D(mol/スラグ1kg)]×[海域へのスラグ投入速度(t/hr)]=実OH−負荷量F(mol/hr)を求めてもよく、この実OH−負荷量Fを、例えば、海面〜可視水深領域での白濁発生の有無を判断する指標などとして用いてもよい。
In addition, as will be described later, whether or not white turbidity occurs from the sea surface to the visible water depth region when slag is actually added depends on the OH - elution amount D predicted by the present invention and the slag injection rate (t / hr), based on the calculated OH - elution amount D (mol /
次に、本発明による海域投入用スラグの調製方法又は選定方法について説明する。この海域投入用スラグの調製方法又は選定方法では、上述したような本発明の予測方法を用い、この予測方法で算出されたOH−溶出量D又は[OH−溶出量D]×[海域へのスラグ投入速度]=実OH−負荷量Fを用いて、スラグの調製又は選定を行う。
1つの方法としては、OH−溶出量Dについて、スラグ投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じない基準値D0を設定する。この場合、海域投入用スラグの調製方法では、前記予測方法で算出されるOH−溶出量Dが基準値D0以下となるように、スラグの粒度調整を行う。通常、この粒度調整では、スラグを篩分けして細かい粒径のスラグ粒子を取り除く。また、海域投入用スラグの選定方法では、前記予測方法で算出されるOH−溶出量Dが基準値D0以下のスラグを海域投入に適したスラグとして選定する。
Next, the preparation method or selection method of the slag for sea area input by this invention is demonstrated. In this method for preparing or selecting a slag for use in the sea area, the prediction method of the present invention as described above is used, and the OH - elution amount D or [OH - elution amount D] calculated by this prediction method × [ Slag injection speed] = actual OH − load amount F is used to prepare or select slag.
As one method, for the OH - elution amount D, a reference value D 0 that does not cause white turbidity from the sea surface to the visible water depth region when slag is introduced is set. In this case, the process for the preparation of waters introduced for slag, the OH is calculated by the prediction method - as elution amount D becomes the reference value D 0 following, the particle size adjustment of the slag. Usually, in this particle size adjustment, slag is sieved to remove fine slag particles. Further, in the method of selecting the waters turned for slag, OH is calculated by the prediction method - selecting the elution amount D is the reference value D 0 following slag as slag suitable for waters on.
ここで、実際にスラグを投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じるかどうかは、本発明で予測されるOH−溶出量Dとスラグの海域への投入速度(t/hr)によって決まる。図7に示される水準a,bの製鋼スラグを例にとると、水準aのスラグのOH−溶出量Dは1.04×10−3mol/スラグ1kg、水準bのスラグのOH−溶出量Dは1.98×10−4mol/スラグ1kgであるが、仮に、水準aのスラグを200t/hrの投入速度で投入した場合に海面〜可視水深領域で白濁を生じないとすると、水準bのスラグ(OH−溶出量Dは水準aのスラグの約1/5)をその約3倍の投入速度(600t/hr)で投入しても海面〜可視水深領域で白濁を生じないことになる。したがって、基準値D0は、スラグの実際の投入速度を考慮して決めることが好ましい。 Here, whether or not white turbidity is generated from the sea surface to the visible water depth when slag is actually added is determined by the OH - elution amount D predicted by the present invention and the slag injection speed (t / hr). . Taking the steelmaking slag of level a and b shown in FIG. 7 as an example, the OH - elution amount D of the slag of level a is 1.04 × 10 −3 mol / kg of slag, and the OH - elution amount of slag of level b. D is 1.98 × 10 −4 mol / kg of slag, but if the slag of level a is charged at a charging speed of 200 t / hr, it is assumed that white turbidity does not occur from the sea surface to the visible water depth region. Of slag (OH - elution amount D is about 1/5 of level a slag) at about 3 times the input speed (600 t / hr) will not cause white turbidity in the sea surface to visible water depth region. . Therefore, the reference value D 0 is preferably determined by considering the actual input rate of the slag.
例えば、或る製鋼スラグについて、本発明の予測方法により求めたOH−溶出量Dがα(mol/スラグ1kg)であり、この製鋼スラグを投入速度β(t/hr)で海域に投入した場合に海面〜可視水深領域で白濁を生じないとすると、以下のように基準値D0を設定することができる。
・スラグ投入速度:β(t/hr)以下の場合、基準値D0:α(mol/スラグ1kg)
・スラグ投入速度:β(t/hr)超、2×β(t/hr)以下の場合、基準値D0:0.5×α(mol/スラグ1kg)
・スラグ投入速度:2×β(t/hr)超、3×β(t/hr)以下の場合、基準値D0:0.33×α(mol/スラグ1kg)
For example, when a certain steelmaking slag has an OH - elution amount D determined by the prediction method of the present invention is α (mol /
-Slag charging speed: When β (t / hr) or less, standard value D 0 : α (mol /
・ Slag charging speed: When β exceeds (t / hr), 2 × β (t / hr) or less, reference value D 0 : 0.5 × α (mol /
・ Slag charging speed: In the case of more than 2 × β (t / hr) and 3 × β (t / hr) or less, the reference value D 0 : 0.33 × α (mol /
また、他の方法としては、[OH−溶出量D(mol/スラグ1kg)]×[海域へのスラグ投入速度(t/hr)]=実OH−負荷量F(mol/hr)について、スラグ投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じない基準値F0を設定してもよい。この場合、海域投入用スラグの調製方法では、OH−溶出量D(mol/スラグ1kg)と予め決められているスラグ投入速度(t/hr)から求まる実OH−負荷量Fが基準値F0以下となるように、スラグの粒度調整を行う。通常、この粒度調整では、スラグを篩分けして細かい粒径のスラグ粒子を取り除く。また、海域投入用スラグの選定方法では、実OH−負荷量Fが基準値F0以下のスラグを海域投入に適したスラグとして選定する。
例えば、或る製鋼スラグについて、本発明の予測方法により求めたOH−溶出量Dがα(mol/スラグ1kg)であり、この製鋼スラグを投入速度β(t/hr)で投入した場合に海面〜可視水深領域で白濁を生じないとすると、α(mol/スラグ1kg)×β(t/hr)=α×β(mol/hr)を基準値F0として設定することができる。
As another method, [OH - elution amount D (mol /
For example, when a steelmaking slag has an OH - elution amount D determined by the prediction method of the present invention is α (mol /
Claims (8)
スラグAの粒度分布を複数の粒度帯gに区分けし、各粒度帯gのスラグについて、比表面積sと海域に投入した際の海面から可視水深までの沈降時間tを求めるとともに、複数の粒度帯gの中から任意の1つの粒度帯gxを選択し、下記(i)〜(iii)の手順に従い、スラグAを海域に投入した際の海面〜可視水深領域でのスラグからの単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dを求めることを特徴とする、スラグ投入による海水のOH−負荷量の予測方法。
(i)粒度帯gxのスラグを供試体とする溶出試験を行い、スラグを海水に浸漬した時のpH測定結果に基づき、粒度帯g x のスラグの単位スラグ質量当たりの海水のOH−濃度増加速度vxを求める。
(ii)粒度帯gxのスラグの比表面積sxと単位スラグ質量当たりのOH−濃度増加速度vxに基づき、スラグAにおける単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分を求め、この単位比表面積当たりのOH−濃度増加速度分を、粒度帯gx以外の他の全ての粒度帯gの各スラグの比表面積sに乗ずることで、粒度帯gx以外の他の全ての粒度帯gの各スラグの単位スラグ質量当たりのOH−濃度増加速度vを求める。
(iii)各粒度帯gのスラグについて、[OH−濃度増加速度v]×[海面から可視水深までの沈降時間t]×[スラグA中に占める質量割合w]=OH−溶出量dを求め、全ての粒度帯gのスラグのOH−溶出量dの総和を単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dとして求める。 A method for predicting the amount of OH - load that slag gives to seawater from the sea surface to the visible water depth when any arbitrary slag A is introduced into the sea area,
The particle size distribution of the slag A is divided into a plurality of particle size bands g, and the slag of each particle size band g is obtained with a specific surface area s and a settling time t from the sea surface to the visible water depth when thrown into the sea area. The unit slag mass from the slag in the sea surface to the visible water depth region when any one particle size zone g x is selected from g and slag A is thrown into the sea according to the procedures (i) to (iii) below A method for predicting the OH - loading amount of seawater by introducing slag , wherein the OH - elution amount D per hit is obtained.
(I) Tsubudotai g x slag was subjected to dissolution test with specimens, based on pH measurements when immersed slag seawater, seawater per unit slag weight of slag Tsubudotai g x OH - concentration An increase rate v x is obtained.
(Ii) Tsubudotai g specific surface area x of slag s x and per unit slag weight OH - based on the concentration increased speed v x, OH per unit specific surface area of slag A - determine the concentration increasing speed amount, the unit ratio OH per surface area - the density increasing speed component, by multiplying the specific surface area s of each slug of all other Tsubudotai g except Tsubudotai g x, of Tsubudotai g x other than all other Tsubudotai g The OH - concentration increase rate v per unit slag mass of each slag is obtained.
(Iii) For slag of each particle size zone g, [OH - concentration increasing speed v] × [sedimentation time t from the sea surface to visible water depth] × [ mass ratio w in slag A] = OH — elution amount d is obtained. The total of OH - elution amount d of slag in all the particle size bands g is obtained as OH - elution amount D per unit slag mass .
(a)単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dについて、スラグ投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じない基準値D0を設定し、算出される単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dが基準値D0以下となるように、スラグの粒度調整を行う。 Claim 1 is a method for the preparation of waters introduced for slag using a prediction method according to any one of 3, the following (a) to follow the waters turned for slag and performing particle size control of the slag Preparation method.
(A) per unit slag weight OH - for the elution amount D, sets the reference value D 0 that does not cause turbidity in sea surface to visible depth region upon slag charged, OH per unit slag weight calculated - elution volume D are formed so that the reference value D 0 following, the particle size adjustment of the slag.
(a)単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dについて、スラグ投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じない基準値D0を設定し、算出される単位スラグ質量当たりのOH−溶出量Dが基準値D0以下のスラグを選定する。 A claim 1-3 any one Selection waters turned for slag using a prediction method according to the selection of waters introduced for slag and performing selection of slag proceed as follows (a) Method.
(A) per unit slag weight OH - for the elution amount D, sets the reference value D 0 that does not cause turbidity in sea surface to visible depth region upon slag charged, OH per unit slag weight calculated - elution volume D is selected the reference value D 0 following slug.
(b)実OH(B) Real OH −− 負荷量Fについて、スラグ投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じない基準値FRegarding load F, reference value F that does not cause white turbidity from the sea surface to the visible water depth when slag is introduced 00 を設定し、算出される実OHTo calculate the actual OH −− 負荷量Fが基準値FLoad amount F is reference value F 00 以下となるように、スラグの粒度調整を行う。The particle size of the slag is adjusted so as to be as follows.
(b)実OH(B) Real OH −− 負荷量Fについて、スラグ投入した際に海面〜可視水深領域で白濁を生じない基準値FRegarding load F, reference value F that does not cause white turbidity from the sea surface to the visible water depth when slag is introduced 00 を設定し、算出される実OHTo calculate the actual OH −− 負荷量Fが基準値FLoad amount F is reference value F 00 以下のスラグを選定する。Select the following slag.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010220556A JP5664087B2 (en) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | Method for predicting OH-load of seawater by slag injection and method for preparing or selecting slag for seawater input |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010220556A JP5664087B2 (en) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | Method for predicting OH-load of seawater by slag injection and method for preparing or selecting slag for seawater input |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012077922A JP2012077922A (en) | 2012-04-19 |
| JP5664087B2 true JP5664087B2 (en) | 2015-02-04 |
Family
ID=46238394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010220556A Expired - Fee Related JP5664087B2 (en) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | Method for predicting OH-load of seawater by slag injection and method for preparing or selecting slag for seawater input |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5664087B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6142760B2 (en) * | 2013-10-08 | 2017-06-07 | 新日鐵住金株式会社 | Strength prediction method for modified soil |
| JP6589695B2 (en) * | 2016-03-02 | 2019-10-16 | 日本製鉄株式会社 | Evaluation method and quality control method of soil for water input |
| CN115753533A (en) * | 2022-11-18 | 2023-03-07 | 东北石油大学 | Method for calculating deposition rate of organic matter in deep lake phase |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005035188A (en) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Tire molding drum |
| JP4776973B2 (en) * | 2004-05-10 | 2011-09-21 | 新日本製鐵株式会社 | Method for determining steel slag and method for predicting solidification of steel slag |
| JP2009150757A (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Jfe Steel Corp | Slag Ca2 + dissolution test method and slag evaluation method |
-
2010
- 2010-09-30 JP JP2010220556A patent/JP5664087B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012077922A (en) | 2012-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yildirim et al. | Geotechnical properties of fresh and aged basic oxygen furnace steel slag | |
| Yildirim et al. | Use of steel slag in subgrade applications | |
| JP2009121167A (en) | Mud modification material and modification method | |
| JP5664087B2 (en) | Method for predicting OH-load of seawater by slag injection and method for preparing or selecting slag for seawater input | |
| JP7465052B2 (en) | Manufacturing method for improved soil with high water content | |
| JP6142760B2 (en) | Strength prediction method for modified soil | |
| JP5101988B2 (en) | Molten metal desulfurization agent | |
| JP5645297B2 (en) | Solidifying agent | |
| JP5790597B2 (en) | Method for predicting strength of modified soil and method for producing modified soil using the same | |
| JP2009150757A (en) | Slag Ca2 + dissolution test method and slag evaluation method | |
| JP5756065B2 (en) | Slag for roadbed material and method for producing slag for roadbed material | |
| RU2375462C2 (en) | Wire for out-of-furnace treatment of metallurgical melts | |
| JP2016130403A (en) | Method for predicting strength of modified soil | |
| JP3782376B2 (en) | Method for suppressing fluorine elution from smelting slag containing fluorine | |
| JP6442346B2 (en) | Solidified material and method for producing the solidified material | |
| JP7232403B2 (en) | Method for determining boron elution from boron-containing substances, method for suppressing boron elution from boron-containing substances using the same, method for producing materials for civil engineering and construction using the same, and slag | |
| JP6413854B2 (en) | Manufacturing method for civil engineering materials for land use | |
| Okuda et al. | Chemical behavior of sand alternatives in the marine environment | |
| JP2009204272A (en) | Ph forecasting method of seawater when slug is charged and preparing method of slug for ocean sea | |
| Bayraktar et al. | Stabilization and solidification of electric arc furnace dust originating from steel industry by using low grade MgO | |
| JP2005239509A (en) | Method for suppressing fluorine elution from steel slag and material for embedding in soil | |
| JP6441086B2 (en) | Effective use of coal ash | |
| JP2003026456A (en) | Steel making slag for port and harbor work | |
| JP4776973B2 (en) | Method for determining steel slag and method for predicting solidification of steel slag | |
| JP6402762B2 (en) | Desulfurization agent, mechanical stirring type hot metal desulfurization method and method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130823 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140826 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141021 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141111 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141124 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5664087 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |