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特許7053517スラグのエージング方法、土木材料の製造方法、およびスラグのエージング処理用水和促進剤
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-04
(45)【発行日】2022-04-12
(54)【発明の名称】スラグのエージング方法、土木材料の製造方法、およびスラグのエージング処理用水和促進剤
(51)【国際特許分類】
C04B 5/00 20060101AFI20220405BHJP
F27D 15/00 20060101ALI20220405BHJP
【ＦＩ】
C04B5/00 C
F27D15/00 B
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2019025625
(22)【出願日】2019-02-15
(65)【公開番号】P2020132456
(43)【公開日】2020-08-31
【審査請求日】2021-02-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000200301
【氏名又は名称】ＪＦＥミネラル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083253
【弁理士】
【氏名又は名称】苫米地 正敏
(72)【発明者】
【氏名】光藤 浩之
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 哲哉
(72)【発明者】
【氏名】須藤 達也
【審査官】末松 佳記
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－００６７５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０３９９２０５４（ＣＮ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１６３５９５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１５２０９９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平１０－３１６４５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－１５９９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１７９４４２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０４Ｂ ５／００－２８／３６
Ｆ２７Ｄ １５／００－１５／０２
Ｃ２１Ｂ ３／００－５／０６
Ｃ２１Ｃ ３／００
Ｃ２１Ｃ ５／００－５／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなる水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行う工程（Ａ）と、該工程（Ａ）を経たＣａＯ及び／又はＭｇＯの水和物を含有するスラグに対して、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上からなる炭酸化促進剤を接触させた状態で、前記水和物を炭酸化させるエージング処理を行う工程（Ｂ）を有し、
工程（Ｂ）のエージング処理がスラグを温水に浸漬する温水エージングであって、その温水に前記炭酸化促進剤が添加され、
工程（Ｂ）のエージング処理中又は／及びエージング処理終了後に、スラグを浸漬した温水中にＣＯ ２ を吹き込むことにより炭酸化促進剤を再生させ、
複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、工程（Ｂ）において、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
【請求項2】
工程（Ｂ）で用いる炭酸塩が炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のスラグのエージング方法。
【請求項3】
工程（Ｂ）で用いる炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のスラグのエージング方法。
【請求項4】
工程（Ａ）のエージング処理が温水エージングであることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のスラグのエージング方法。
【請求項5】
複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、工程（Ａ）において、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いることを特徴とする請求項４に記載のスラグのエージング方法。
【請求項6】
遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなる水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行う工程（Ａ）と、該工程（Ａ）の終了後に残存した水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させ、工程（Ａ）を経たＣａＯ及び／又はＭｇＯの水和物を含有するスラグに対して、該生成物を炭酸化促進剤として接触させた状態で、前記水和物を炭酸化させるエージング処理を行う工程（Ｂ）を有し、
工程（Ａ）と工程（Ｂ）のエージング処理がスラグを温水に浸漬する温水エージングであり、１つの処理槽に入れられたスラグに対して、工程（Ａ）のエージング処理と工程（Ｂ）のエージング処理を、それぞれ温水エージングにより順次行い、
工程（Ｂ）のエージング処理においては、スラグが浸漬された温水中にＣＯ ２ を吹き込み、
複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、１つのロットのスラグに対する工程（Ｂ）の温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグに対する工程（Ａ）の温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
【請求項7】
工程（Ｂ）で生成する炭酸塩が炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項６に記載のスラグのエージング方法。
【請求項8】
工程（Ｂ）で生成する炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項６に記載のスラグのエージング方法。
【請求項9】
遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、スラグを温水に浸漬する温水エージングによりエージング処理を行う方法であって、
スラグにＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなる水和促進剤を接触させた状態で、スラグが浸漬された温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、当該スラグに対して下記（i）,（ii）の反応を伴うエージング処理を行い、
（i）遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させて水和物とする。
（ii）前記水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させ、該生成物を炭酸化促進剤として前記水和物を炭酸化させる。
複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
【請求項10】
生成する炭酸塩が炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項９に記載のスラグのエージング方法。
【請求項11】
生成する炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項９に記載のスラグのエージング方法。
【請求項12】
スラグが製鋼スラグであることを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載のスラグのエージング方法。
【請求項13】
スラグを請求項１～１２のいずれかに記載のエージング方法でエージング処理することにより、土木材料を製造することを特徴とする土木材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、製鋼スラグなどのような遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを含むスラグのエージング方法に関する。
【背景技術】
【0002】
製鋼スラグは、路盤材や土工用材などの土木材料として広く用いられており、また、水和硬化体の骨材などとしても用いられている。鉄鋼製造プロセスで副生する製鋼スラグには、精錬工程で添加される石灰源やマグネシア源の一部が未溶融或いは他の成分と化合物を形成しないで遊離したまま残留している。このような製鋼スラグを土木材料として用いると、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯの水酸化（水和）や炭酸化により膨張し、周囲の構造物を破壊するなどの問題を生じるおそれがある。また、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯが水と接触するとアルカリ性を呈するため、製鋼スラグから溶出した高アルカリ水により周辺の環境のｐＨが高くなるなどの問題を生じるおそれもある。
【0003】
したがって、製鋼スラグを路盤材や土工用材などの土木材料として利用するには、使用前の段階でスラグに含まれる遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯの水酸化（水和）や炭酸化を促進して安定化させ、スラグ使用時の膨張や高アルカリ水溶出を抑制する必要がある。このため使用前の製鋼スラグには、膨張抑制を目的として、大気エージング、蒸気エージング、温水エージングなどのエージング処理が施されるのが一般的である（例えば、特許文献１、２）。また、膨張抑制と高アルカリ水の溶出抑制を目的として、製鋼スラグにＣＯ２含有ガスを吹き込んで遊離ＣａＯ等を炭酸化させる方法もある（例えば、特許文献３）。
【0004】
路盤材として利用する製鋼スラグの条件について、例えば、「鉄鋼スラグ路盤設計施工指針」（平成２７年３月）やＪＩＳ Ａ５０１５（２０１８）「道路用鉄鋼スラグ」には、製鋼スラグを用いた路盤用鉄鋼スラグ（水硬性粒度調整鉄鋼スラグ、粒度調整鉄鋼スラグ、クラッシャラン鉄鋼スラグ）の水浸膨張比は１．０％以下でなければならないこと、路盤用鉄鋼スラグに用いる製鋼スラグは、蒸気エージング（配管方式、加圧方式など）又は６ヶ月以上大気エージングしたものでなければならないこと、などが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開昭６１－１０１４４１号公報
【文献】特開平３－１３５１７号公報
【文献】特開２００５－２００２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来行われているエージング処理の効果は、温度（蒸気、温水、大気の温度）とエージング期間のみに依存し、エージング処理により製鋼スラグの膨張抑制や高アルカリ水の溶出抑制を図るには長期間の処理が必要であり、生産性が低いという問題がある。例えば、蒸気エージングは１週間程度、大気エージングは６ヶ月以上の期間を要する。また、炭酸化処理は、大型の撹拌装置やガス密閉対策が必要であるため、設備的な負担が大きいという問題がある。
【0007】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、製鋼スラグなどのような遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを含有するスラグをエージング処理する方法において、特別な設備的負担を要することなく、スラグ中の遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯの水酸化（水和）を効果的に促進させることで、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）のためのエージング処理を短期間で行うことができるスラグのエージング方法を提供すること、さらに、スラグ中の遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯの水酸化（水和）＋炭酸化を効果的に促進させることで、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）とスラグからの高アルカリ水の溶出抑制（スラグ溶出水のｐＨ低減）のためのエージング処理を短期間で行うことができるスラグのエージング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記課題を解決すべく遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを含有するスラグのエージング処理について実験と検討を重ねた結果、スラグに特定の水和促進剤を接触させた状態で遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理（水和処理）を行うことにより、スラグ中の遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯの水酸化（水和）を効果的に促進させることができ、スラグの膨張抑制のためのエージング期間を短縮化できることを見出した。また、そのような水和処理を行った後若しくは水和処理と並行して、スラグに特定の炭酸化促進剤を接触させた状態で水和物を炭酸化させるエージング処理（炭酸化処理）を行うことにより、スラグ中の遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯの水酸化（水和）＋炭酸化を効果的に促進させることができ、スラグの膨張抑制と高アルカリ水の溶出抑制のためのエージング期間を短縮化できることを見出した。
【0009】
本発明は、以上のような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなる水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行うことを特徴とするスラグのエージング方法。
［2］上記［1］のエージング方法において、エージング処理が温水エージングであることを特徴とするスラグのエージング方法。
［3］上記［2］のエージング方法において、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
［1］遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなる水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行うことを特徴とするスラグのエージング方法。
［2］上記［1］のエージング方法において、エージング処理が温水エージングであることを特徴とするスラグのエージング方法。
［3］上記［2］のエージング方法において、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
【0010】
［4］遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなる水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行う工程（Ａ）と、
該工程（Ａ）を経たＣａＯ及び／又はＭｇＯの水和物を含有するスラグに対して、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上からなる炭酸化促進剤を接触させた状態で、前記水和物を炭酸化させるエージング処理を行う工程（Ｂ）を有することを特徴とするスラグのエージング方法。
該工程（Ａ）を経たＣａＯ及び／又はＭｇＯの水和物を含有するスラグに対して、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上からなる炭酸化促進剤を接触させた状態で、前記水和物を炭酸化させるエージング処理を行う工程（Ｂ）を有することを特徴とするスラグのエージング方法。
【0011】
［5］上記［4］のエージング方法において、工程（Ｂ）で用いる炭酸塩が炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とするスラグのエージング方法。
［6］上記［4］のエージング方法において、工程（Ｂ）で用いる炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とするスラグのエージング方法。
［7］上記［4］～［6］のいずれかのエージング方法において、工程（Ａ）のエージング処理が温水エージングであることを特徴とするスラグのエージング方法。
［6］上記［4］のエージング方法において、工程（Ｂ）で用いる炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とするスラグのエージング方法。
［7］上記［4］～［6］のいずれかのエージング方法において、工程（Ａ）のエージング処理が温水エージングであることを特徴とするスラグのエージング方法。
【0012】
［8］上記［7］のエージング方法において、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、工程（Ａ）において、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
［9］上記［4］～［8］のいずれかのエージング方法において、工程（Ｂ）のエージング処理が温水エージングであることを特徴とするスラグのエージング方法。
［9］上記［4］～［8］のいずれかのエージング方法において、工程（Ｂ）のエージング処理が温水エージングであることを特徴とするスラグのエージング方法。
【0013】
［10］上記［4］～［9］のいずれかのエージング方法において、工程（Ｂ）のエージング処理中又は／及びエージング処理終了後に、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより炭酸化促進剤を再生させることを特徴とするスラグのエージング方法。
［11］上記［10］のエージング方法において、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、工程（Ｂ）において、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
［11］上記［10］のエージング方法において、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、工程（Ｂ）において、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
【0014】
［12］遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなる水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行う工程（Ａ）と、
該工程（Ａ）の終了後に残存した水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させ、工程（Ａ）を経たＣａＯ及び／又はＭｇＯの水和物を含有するスラグに対して、該生成物を炭酸化促進剤として接触させた状態で、前記水和物を炭酸化させるエージング処理を行う工程（Ｂ）を有することを特徴とするスラグのエージング方法。
該工程（Ａ）の終了後に残存した水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させ、工程（Ａ）を経たＣａＯ及び／又はＭｇＯの水和物を含有するスラグに対して、該生成物を炭酸化促進剤として接触させた状態で、前記水和物を炭酸化させるエージング処理を行う工程（Ｂ）を有することを特徴とするスラグのエージング方法。
【0015】
［13］上記［12］のエージング方法において、工程（Ｂ）で生成する炭酸塩が炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とするスラグのエージング方法。
［14］上記［12］のエージング方法において、工程（Ｂ）で生成する炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とするスラグのエージング方法。
［15］上記［12］～［14］のいずれかのエージング方法において、工程（Ａ）と工程（Ｂ）のエージング処理が温水エージングであることを特徴とするスラグのエージング方法。
［14］上記［12］のエージング方法において、工程（Ｂ）で生成する炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とするスラグのエージング方法。
［15］上記［12］～［14］のいずれかのエージング方法において、工程（Ａ）と工程（Ｂ）のエージング処理が温水エージングであることを特徴とするスラグのエージング方法。
【0016】
［16］上記［15］のエージング方法において、１つの処理槽に入れられたスラグに対して、工程（Ａ）のエージング処理と工程（Ｂ）のエージング処理を、それぞれ温水エージングにより順次行うことを特徴とするスラグのエージング方法。
［17］上記［16］のエージング方法において、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、１つのロットのスラグに対する工程（Ｂ）の温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグに対する工程（Ａ）の温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
［18］上記［12］～［17］のいずれかのエージング方法において、工程（Ｂ）のエージング処理において、スラグ中又はスラグが浸漬された温水中にＣＯ２を吹き込むことを特徴とするスラグのエージング方法。
［17］上記［16］のエージング方法において、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、１つのロットのスラグに対する工程（Ｂ）の温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグに対する工程（Ａ）の温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
［18］上記［12］～［17］のいずれかのエージング方法において、工程（Ｂ）のエージング処理において、スラグ中又はスラグが浸漬された温水中にＣＯ２を吹き込むことを特徴とするスラグのエージング方法。
【0017】
［19］遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなる水和促進剤を接触させた状態で、スラグ中又はスラグが浸漬された温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、当該スラグに対して下記（i）,（ii）の反応を伴うエージング処理を行うことを特徴とするスラグのエージング方法。
（i）遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させて水和物とする。
（ii）前記水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させ、該生成物を炭酸化促進剤として前記水和物を炭酸化させる。
（i）遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させて水和物とする。
（ii）前記水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させ、該生成物を炭酸化促進剤として前記水和物を炭酸化させる。
【0018】
［20］上記［19］のエージング方法において、生成する炭酸塩が炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とするスラグのエージング方法。
［21］上記［19］のエージング方法において、生成する炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とするスラグのエージング方法。
［22］上記［19］～［21］のいずれかのエージング方法において、エージング処理が温水エージングであることを特徴とするスラグのエージング方法。
［21］上記［19］のエージング方法において、生成する炭酸水素塩が炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウムの中から選ばれる１種以上であることを特徴とするスラグのエージング方法。
［22］上記［19］～［21］のいずれかのエージング方法において、エージング処理が温水エージングであることを特徴とするスラグのエージング方法。
【0019】
［23］上記［22］のエージング方法において、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いることを特徴とするスラグのエージング方法。
［24］上記［1］～［23］のいずれかのエージング方法において、スラグが製鋼スラグであることを特徴とするスラグのエージング方法。
［25］スラグを上記［1］～［24］いずれかのエージング方法でエージング処理することにより、土木材料を製造することを特徴とする土木材料の製造方法。
［26］遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグのエージング処理用の水和促進剤であって、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなることを特徴とするスラグのエージング処理用水和促進剤。
［24］上記［1］～［23］のいずれかのエージング方法において、スラグが製鋼スラグであることを特徴とするスラグのエージング方法。
［25］スラグを上記［1］～［24］いずれかのエージング方法でエージング処理することにより、土木材料を製造することを特徴とする土木材料の製造方法。
［26］遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグのエージング処理用の水和促進剤であって、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなることを特徴とするスラグのエージング処理用水和促進剤。
【発明の効果】
【0020】
本発明のエージング方法によれば、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグをエージング処理する方法において、スラグ中の遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯの水酸化（水和）を効果的に促進させることで、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）のためのエージング処理を短期間で行うことができる。また、本発明の他のエージング方法によれば、スラグ中の遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯの水酸化（水和）＋炭酸化を効果的に促進させることで、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）とスラグからの高アルカリ水の溶出抑制（スラグ溶出水のｐＨ低減）のためのエージング処理を短期間で行うことができる。
また、本発明のエージング方法は、特別な大型設備を設けるなどの設備的負担を要することなく、比較的簡便な設備を用いて実施することができる。
また、本発明のエージング方法は、特別な大型設備を設けるなどの設備的負担を要することなく、比較的簡便な設備を用いて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の第一のエージング方法の一実施形態について、その処理フローを模式的に示す説明図
【図2】本発明の第二のエージング方法の一実施形態について、その処理フローを模式的に示す説明図
【図3】本発明の第三のエージング方法の一実施形態について、その処理フローを模式的に示す説明図
【図4】本発明の第四のエージング方法の一実施形態について、その処理フローを模式的に示す説明図
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明のエージング方法において、エージング処理の対象となる遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグの種類に特別な制限はないが、鉄鋼製造プロセスの製鋼工程で発生する製鋼スラグは、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを比較的多く含有しているので、本発明法は製鋼スラグのエージングに特に有用であると言える。製鋼スラグとしては、予備処理、転炉、鋳造などの工程で発生する脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、鋳造スラグなどの製鋼系スラグ、鉱石還元スラグ、電気炉スラグなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、また、２種以上のスラグを混合したものを対象とすることもできる。
エージング処理の対象となるスラグの粒度は特に制限はないが、一般にはＪＩＳ Ａ５０１５で規定する路盤材粒度で５３ｍｍ以下が対象となる。また、スラグの微粒部分に膨張や高アルカリ水溶出の原因となる遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯが偏在する傾向があることから、例えば、粒度４．７５ｍｍ以下のスラグを対象としてもよい。
エージング処理の対象となるスラグの粒度は特に制限はないが、一般にはＪＩＳ Ａ５０１５で規定する路盤材粒度で５３ｍｍ以下が対象となる。また、スラグの微粒部分に膨張や高アルカリ水溶出の原因となる遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯが偏在する傾向があることから、例えば、粒度４．７５ｍｍ以下のスラグを対象としてもよい。
【0023】
まず、本発明の第一のエージング方法について説明する。
このエージング方法は、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、特定の水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行うものである。以下、説明の便宜上、遊離ＣａＯを「ＣａＯ」、遊離ＭｇＯを「ＭｇＯ」という。
水和促進剤としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上を用いる。この水和促進剤は、スラグ中のＣａＯ、ＭｇＯ（ＣａＯ及び／又はＭｇＯ）と反応し、ＣａＯ、ＭｇＯの水和を促進させるが、水和反応に消費されることはなく、水和反応に対して触媒的な働きをする。
このエージング方法は、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、特定の水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行うものである。以下、説明の便宜上、遊離ＣａＯを「ＣａＯ」、遊離ＭｇＯを「ＭｇＯ」という。
水和促進剤としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上を用いる。この水和促進剤は、スラグ中のＣａＯ、ＭｇＯ（ＣａＯ及び／又はＭｇＯ）と反応し、ＣａＯ、ＭｇＯの水和を促進させるが、水和反応に消費されることはなく、水和反応に対して触媒的な働きをする。
【0024】
ここで、水和促進剤がＮａＯＨの場合、ＮａＯＨは下記（1a）、（1b）式のとおりスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯと反応し、ＣａＯ、ＭｇＯの水和を促進させる。また、この反応で生成したＮａ２Ｏは下記（2）式のとおりＨ２Ｏと反応してＮａＯＨとなるので、総括反応は下記（3a）、（3b）式のとおりとなる。すなわち、水和促進剤として添加したＮａＯＨは水和反応には消費されず、触媒的な働きでＣａＯ、ＭｇＯの水和を促進させる。
ＣａＯ＋２ＮａＯＨ → Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｎａ２Ｏ …（1a）
ＭｇＯ＋２ＮａＯＨ → Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｎａ２Ｏ …（1b）
Ｎａ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ → ２ＮａＯＨ …（2）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ → Ｃａ(ＯＨ)２ …（3a）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ → Ｍｇ(ＯＨ)２ …（3b）
ＣａＯ＋２ＮａＯＨ → Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｎａ２Ｏ …（1a）
ＭｇＯ＋２ＮａＯＨ → Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｎａ２Ｏ …（1b）
Ｎａ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ → ２ＮａＯＨ …（2）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ → Ｃａ(ＯＨ)２ …（3a）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ → Ｍｇ(ＯＨ)２ …（3b）
【0025】
また、水和促進剤がＫＯＨの場合、ＫＯＨは下記（4a）、（4b）式のとおりスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯと反応し、ＣａＯ、ＭｇＯの水和を促進させる。また、この反応で生成したＫ２Ｏは下記（5）式のとおりＨ２Ｏと反応してＫＯＨとなるので、総括反応は下記（6a）、（6b）式のとおりとなる。すなわち、水和促進剤として添加したＫＯＨは水和反応には消費されず、触媒的な働きでＣａＯ、ＭｇＯの水和を促進させる。
ＣａＯ＋２ＫＯＨ → Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｋ２Ｏ …（4a）
ＭｇＯ＋２ＫＯＨ → Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｋ２Ｏ …（4b）
Ｋ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ → ２ＫＯＨ …（5）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ → Ｃａ(ＯＨ)２ …（6a）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ → Ｍｇ(ＯＨ)２ …（6b）
ＣａＯ＋２ＫＯＨ → Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｋ２Ｏ …（4a）
ＭｇＯ＋２ＫＯＨ → Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｋ２Ｏ …（4b）
Ｋ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ → ２ＫＯＨ …（5）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ → Ｃａ(ＯＨ)２ …（6a）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ → Ｍｇ(ＯＨ)２ …（6b）
【0026】
また、水和促進剤がＮＨ３の場合、ＮＨ３は下記（7a）、（7b）式のとおりスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和を促進させる。すなわち、水和促進剤として添加したＮＨ３は水和反応には消費されず、触媒的な働きでＣａＯ、ＭｇＯの水和を促進させる。
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋２ＮＨ３ → Ｃａ(ＯＨ)２＋２ＮＨ３ …（7a）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋２ＮＨ３ → Ｍｇ(ＯＨ)２＋２ＮＨ３ …（7b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋２ＮＨ３ → Ｃａ(ＯＨ)２＋２ＮＨ３ …（7a）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋２ＮＨ３ → Ｍｇ(ＯＨ)２＋２ＮＨ３ …（7b）
【0027】
エージング処理は、温水エージング、蒸気エージング、大気エージングなどのいずれでもよい。
エージング処理において、水和促進剤をスラグに接触させる方法は任意であるが、温水エージングの場合には、温水に水和促進剤を添加し、この水和促進剤を含む温水によりスラグをエージング処理すればよい。また、蒸気エージングや大気エージングの場合には、（i）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）をスラグに散布する、（ii）スラグに水和促進剤を混合する、（iii）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）にスラグを一時的に浸漬する、などのような方法を採ればよい。
エージング処理において、水和促進剤をスラグに接触させる方法は任意であるが、温水エージングの場合には、温水に水和促進剤を添加し、この水和促進剤を含む温水によりスラグをエージング処理すればよい。また、蒸気エージングや大気エージングの場合には、（i）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）をスラグに散布する、（ii）スラグに水和促進剤を混合する、（iii）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）にスラグを一時的に浸漬する、などのような方法を採ればよい。
【0028】
このエージング方法では、上述したように水和促進剤は触媒的な働きをし、ＣａＯ、ＭｇＯの水和反応には消費されないので、繰り返し再利用することが可能である。したがって、温水エージングの場合には、水和促進剤を含む温水を繰り返し再利用することができるため、エージング処理は温水エージングが特に好ましい。すなわち、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、エージング処理を温水エージングで行なえば、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いること、つまりロット間での溶液の使い回しが可能となり、経済的なエージング処理を行うことができる。
【0029】
なお、エージング処理を蒸気エージングや大気エージングで行う場合において、水和促進剤を再利用するには、処理を終えたスラグに付着した水和促進剤を水などで洗い流し、水和促進剤を回収すればよい。一方、水和促進剤を回収・再利用しない場合には、水和促進剤成分がスラグに付着したままになるが、この水和促進剤成分は大気中のＣＯ２で自然に炭酸化されるので問題はない。また、スラグを早期に出荷する場合には、ＣＯ２を吹き込むなどして水和促進剤成分を強制的にＣＯ２で炭酸化（中和処理）させてもよい。
水和促進剤の添加量に特別な制限はない。添加量が少ないと処理効率が低くなり、一方、添加量が多くなるとスラグに付着する水和促進剤成分の後処理（中和処理など）のための負荷が増大するので、水和促進剤の添加量はこれらの点を考慮して決めればよい。また、水の添加量も、エージングの種類に応じて適宜決めればよい。
水和促進剤の添加量に特別な制限はない。添加量が少ないと処理効率が低くなり、一方、添加量が多くなるとスラグに付着する水和促進剤成分の後処理（中和処理など）のための負荷が増大するので、水和促進剤の添加量はこれらの点を考慮して決めればよい。また、水の添加量も、エージングの種類に応じて適宜決めればよい。
【0030】
エージング処理の処理温度（水和反応温度）に特別な制限はないが、２０～１００℃程度が好ましく、５０～１００℃程度がより好ましい。したがって、この処理温度の点からは、温水エージング、蒸気エージングがより好ましい。
エージング処理の処理時間（エージング期間）に特別な制限はないが、通常、スラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和が十分に進み、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）を達成できるように設定される。例えば、水浸膨張比（測定方法は実施例参照）１．０％以下を達成できるように処理時間が設定される。本発明のエージング方法によれば、従来法（単純な温水エージングや蒸気エージング）に較べてエージング期間を大幅に短縮できる利点がある。
また、エージング処理を実施する設備に特別な制限はなく、温水エージング、蒸気エージングなどを行う公知の設備を使用できる。
エージング処理の処理時間（エージング期間）に特別な制限はないが、通常、スラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和が十分に進み、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）を達成できるように設定される。例えば、水浸膨張比（測定方法は実施例参照）１．０％以下を達成できるように処理時間が設定される。本発明のエージング方法によれば、従来法（単純な温水エージングや蒸気エージング）に較べてエージング期間を大幅に短縮できる利点がある。
また、エージング処理を実施する設備に特別な制限はなく、温水エージング、蒸気エージングなどを行う公知の設備を使用できる。
【0031】
図１は、このエージング方法の一実施形態の処理フローを模式的に示したものであり、この実施形態では、エージング処理を水和処理槽１を用いた温水エージングで行うものである。以下、処理対象がＣａＯを含有するスラグであり、水和促進剤としてＮａＯＨを用いる場合を例に説明する。
水和処理槽１では、温水中に水和促進剤としてＮａＯＨが添加される。この水和処理槽１にＣａＯを含有するスラグが投入され、エージング処理（温水エージング）が行われる。この工程（Ａ）では、上述した（1a）、（2）、（3a）式の反応によりＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２が生じるが、水和促進剤として添加したＮａＯＨは触媒的な働きをし、反応に消費されることはない。したがって、この水和促進剤を含む温水は、次のロットのスラグの温水エージングにそのまま使用することができる。この場合、新規な水和促進剤の投入は、不可避的に系外に持ち出される分を補充する程度でよい。
エージング処理（温水エージング）を終えたスラグは水和処理槽１から取り出され、脱水槽５で脱水処理された後、中和処理槽６で付着水のアルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされ、製品スラグとなる。中和処理槽６にはＣＯ２含有ガスが供給され、アルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされる。
水和処理槽１では、温水中に水和促進剤としてＮａＯＨが添加される。この水和処理槽１にＣａＯを含有するスラグが投入され、エージング処理（温水エージング）が行われる。この工程（Ａ）では、上述した（1a）、（2）、（3a）式の反応によりＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２が生じるが、水和促進剤として添加したＮａＯＨは触媒的な働きをし、反応に消費されることはない。したがって、この水和促進剤を含む温水は、次のロットのスラグの温水エージングにそのまま使用することができる。この場合、新規な水和促進剤の投入は、不可避的に系外に持ち出される分を補充する程度でよい。
エージング処理（温水エージング）を終えたスラグは水和処理槽１から取り出され、脱水槽５で脱水処理された後、中和処理槽６で付着水のアルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされ、製品スラグとなる。中和処理槽６にはＣＯ２含有ガスが供給され、アルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされる。
【0032】
次に、本発明の第二のエージング方法について説明する。
このエージング方法は、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、特定の水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行う工程（Ａ）と、この工程（Ａ）を経たＣａＯ及び／又はＭｇＯの水和物を含有するスラグに対して、特定の炭酸化促進剤を接触させた状態で、前記水和物を炭酸化させるエージング処理を行う工程（Ｂ）を有するものである。以下、説明の便宜上、遊離ＣａＯを「ＣａＯ」、遊離ＭｇＯを「ＭｇＯ」という。
このエージング方法は、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、特定の水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行う工程（Ａ）と、この工程（Ａ）を経たＣａＯ及び／又はＭｇＯの水和物を含有するスラグに対して、特定の炭酸化促進剤を接触させた状態で、前記水和物を炭酸化させるエージング処理を行う工程（Ｂ）を有するものである。以下、説明の便宜上、遊離ＣａＯを「ＣａＯ」、遊離ＭｇＯを「ＭｇＯ」という。
【0033】
工程（Ａ）で行うエージング処理は、上述した本発明の第一のエージング方法と基本的に同じである。すなわち、水和促進剤としてＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上を用い、この水和促進剤は、さきに挙げた（1a）～（7b）式のとおりスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯ（ＣａＯ及び／又はＭｇＯ）の水和を促進させる。また、エージング処理の種類、エージング処理において水和促進剤をスラグに接触させる方法、水和促進剤の添加量、水和促進剤を繰り返し再利用する方法、エージング処理の処理温度及びエージング期間なども、上述した本発明の第一のエージング方法と同様である。
【0034】
工程（Ａ）では、本発明の第一のエージング方法と同様、水和促進剤はＣａＯ、ＭｇＯの水和反応には消費されないので、繰り返し再利用することが可能である。したがって、温水エージングの場合には、水和促進剤を含む温水を繰り返し使用することができるため、本発明の工程（Ａ）で実施されるエージング処理は温水エージングが特に好ましい。すなわち、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、エージング処理を温水エージングで行なえば、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いること、つまりロット間での溶液の使い回しが可能となり、経済的なエージング処理を行うことができる。
【0035】
工程（Ｂ）では、炭酸化促進剤として炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を用い、この炭酸化促進剤は、工程（Ａ）を経たスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和物、すなわちＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２（Ｃａ（ＯＨ）２及び／又はＭｇ（ＯＨ）２）と反応し、当該水和物の炭酸化を促進させる。
炭酸塩、炭酸水素塩の種類は特に制限はないが、例えば、炭酸塩としては炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）などが挙げられ、また、炭酸水素塩としては炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
炭酸塩、炭酸水素塩の種類は特に制限はないが、例えば、炭酸塩としては炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）などが挙げられ、また、炭酸水素塩としては炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
【0036】
工程（Ｂ）では、炭酸化促進剤として上記の炭酸塩や炭酸水素塩を用いた場合、スラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と炭酸化促進剤との反応により、工程（Ａ）で用いた水和促進剤に相当する成分（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなど）が生成する。本発明の第一のエージング方法において述べたように、この成分はスラグに付着したままでも特に問題はないが、工程（Ｂ）のエージング処理中又は／及びエージング処理終了後に、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込み、上記成分（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなど）とＣＯ２を反応させることにより炭酸化促進剤を再生させることができる。このＣＯ２の吹込みは、工程（Ｂ）用の処理槽で行ってもよいし、別に用意された炭酸化促進剤再生槽で行ってもよい。このように炭酸化促進剤を再生して使用できるため、炭酸化促進剤の添加量が比較的少量であっても所望の効果が得られ、また、炭酸化促進剤を繰り返し再利用することができる利点がある。その具体的な手法については、後に詳述する。
【0037】
ここで、炭酸化促進剤がＮａ２ＣＯ３の場合、このＮａ２ＣＯ３は下記（8a）、（8b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。なお、工程（Ａ）を経た後にも未反応のＣａＯやＭｇＯが残存する場合があり、その場合には下記（8c）、（8d）式の反応により炭酸化が促進される。
Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（8a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（8b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（8c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（8d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（8a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（8b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（8c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（8d）
【0038】
また、上記（8a）～（8d）式の反応によりＮａＯＨが生成するが、この工程（Ｂ）のエージング処理中又は／及びエージング処理終了後に、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、下記（9）式に示すとおり炭酸化促進剤（Ｎａ２ＣＯ３）を再生させることができ、このＣＯ２吹き込みを行う場合のエージング処理の総括反応は、下記（10a）、（10b）式のとおりとなる。
２ＮａＯＨ＋ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（9）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（10a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（10b）
２ＮａＯＨ＋ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（9）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（10a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（10b）
【0039】
また、炭酸化促進剤がＫ２ＣＯ３の場合、このＫ２ＣＯ３は下記（11a）、（11b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。また、工程（Ａ）を経た後にも未反応のＣａＯやＭｇＯが残存する場合には、下記（11c）、（11d）式の反応により炭酸化が促進される。
Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｋ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＫＯＨ …（11a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｋ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＫＯＨ …（11b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＫＯＨ …（11c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＫＯＨ …（11d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｋ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＫＯＨ …（11a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｋ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＫＯＨ …（11b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＫＯＨ …（11c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＫＯＨ …（11d）
【0040】
また、上記（11a）～（11d）式の反応によりＫＯＨが生成するが、この工程（Ｂ）のエージング処理中又は／及びエージング処理終了後に、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、下記（12）式に示すとおり炭酸化促進剤（Ｋ２ＣＯ３）を再生させることができ、このＣＯ２吹き込みを行う場合のエージング処理の総括反応は、下記（13a）、（13b）式のとおりとなる。
２ＫＯＨ＋ＣＯ２ → Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（12）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（13a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（13b）
２ＫＯＨ＋ＣＯ２ → Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（12）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（13a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（13b）
【0041】
また、炭酸化促進剤が（ＮＨ４）２ＣＯ３の場合、この（ＮＨ４）２ＣＯ３は下記（14a）、（14b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。また、工程（Ａ）を経た後にも未反応のＣａＯやＭｇＯが残存する場合には、下記（14c）、（14d）式の反応により炭酸化が促進される。
Ｃａ(ＯＨ)２＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（14a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（14b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（14c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（14d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（14a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（14b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（14c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（14d）
【0042】
また、上記（14a）～（14d）式の反応によりＮＨ３が生成するが、この工程（Ｂ）のエージング処理中又は／及びエージング処理終了後に、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、下記（15）式に示すとおり炭酸化促進剤（（ＮＨ４）２ＣＯ３）を再生させることができ、このＣＯ２吹き込みを行う場合のエージング処理の総括反応は、下記（16a）、（16b）式のとおりとなる。
２ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → (ＮＨ４)２ＣＯ３ …（15）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（16a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（16b）
２ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → (ＮＨ４)２ＣＯ３ …（15）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（16a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（16b）
【0043】
また、炭酸化促進剤がＮａＨＣＯ３の場合、このＮａＨＣＯ３は下記（17a）、（17b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。また、工程（Ａ）を経た後にも未反応のＣａＯやＭｇＯが残存する場合には、下記（17c）、（17d）式の反応により炭酸化が促進される。
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＮａＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（17a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＮａＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（17b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮａＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（17c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮａＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（17d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＮａＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（17a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＮａＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（17b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮａＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（17c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮａＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（17d）
【0044】
また、上記（17a）～（17d）式の反応によりＮａＯＨが生成するが、この工程（Ｂ）のエージング処理中又は／及びエージング処理終了後に、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、下記（18-1）、（18-2）式に示すとおり炭酸化促進剤（ＮａＨＣＯ３）を再生させることができ、このＣＯ２吹き込みを行う場合のエージング処理の総括反応は、下記（19a）、（19b）式のとおりとなる。
２ＮａＯＨ＋ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（18-1）
Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ → ２ＮａＨＣＯ３ …（18-2）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（19a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（19b）
２ＮａＯＨ＋ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（18-1）
Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ → ２ＮａＨＣＯ３ …（18-2）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（19a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（19b）
【0045】
また、炭酸化促進剤がＫＨＣＯ３の場合、このＫＨＣＯ３は下記（20a）、（20b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。また、工程（Ａ）を経た後にも未反応のＣａＯやＭｇＯが残存する場合には、下記（20c）、（20d）式の反応により炭酸化が促進される。
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＫＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（20a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＫＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（20b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＫＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（20c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＫＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（20d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＫＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（20a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＫＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（20b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＫＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（20c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＫＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（20d）
【0046】
また、上記（20a）～（20d）式の反応によりＫＯＨが生成するが、この工程（Ｂ）のエージング処理中又は／及びエージング処理終了後に、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、下記（21-1）、（21-2）式に示すとおり炭酸化促進剤（ＫＨＣＯ３）を再生させることができ、このＣＯ２吹き込みを行う場合のエージング処理の総括反応は、下記（22a）、（22b）式のとおりとなる。
２ＫＯＨ＋ＣＯ２ → Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（21-1）
Ｋ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ → ２ＫＨＣＯ３ …（21-2）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（22a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（22b）
２ＫＯＨ＋ＣＯ２ → Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（21-1）
Ｋ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ → ２ＫＨＣＯ３ …（21-2）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（22a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（22b）
【0047】
また、炭酸化促進剤がＮＨ４ＨＣＯ３の場合、このＮＨ４ＨＣＯ３は下記（23a）、（23b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。また、工程（Ａ）を経た後にも未反応のＣａＯやＭｇＯが残存する場合には、下記（23c）、（23d）式の反応により炭酸化が促進される。
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（23a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（23b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（23c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（23d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（23a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（23b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（23c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（23d）
【0048】
また、上記（23a）～（23d）式の反応によりＮＨ３が生成するが、この工程（Ｂ）のエージング処理中又は／及びエージング処理終了後に、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、下記（24-1）、（24-2）式に示すとおり炭酸化促進剤（ＮＨ４ＨＣＯ３）を再生させることができ、このＣＯ２吹き込みを行う場合のエージング処理の総括反応は、下記（25a）、（25b）式のとおりとなる。
２ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → (ＮＨ４)２ＣＯ３ …（24-1）
(ＮＨ４)２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → ２ＮＨ４ＨＣＯ３ …（24-2）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（25a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（25b）
２ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → (ＮＨ４)２ＣＯ３ …（24-1）
(ＮＨ４)２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → ２ＮＨ４ＨＣＯ３ …（24-2）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（25a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（25b）
【0049】
工程（Ｂ）のエージング処理は、温水エージング、蒸気エージング、大気エージングなどのいずれでもよい。
工程（Ｂ）のエージング処理において、炭酸化促進剤をスラグに接触させる方法は任意であるが、温水エージングの場合には、温水に炭酸化促進剤を添加し、この炭酸化促進剤を含む温水によりスラグをエージング処理すればよい。また、蒸気エージングや大気エージングの場合には、（i）炭酸化促進剤を含む溶液（水溶液など）をスラグに散布する、（ii）スラグに炭酸化促進剤を混合する、（iii）炭酸化促進剤を含む溶液（水溶液など）にスラグを一時的に浸漬する、などのような方法を採ればよい。
工程（Ｂ）のエージング処理において、炭酸化促進剤をスラグに接触させる方法は任意であるが、温水エージングの場合には、温水に炭酸化促進剤を添加し、この炭酸化促進剤を含む温水によりスラグをエージング処理すればよい。また、蒸気エージングや大気エージングの場合には、（i）炭酸化促進剤を含む溶液（水溶液など）をスラグに散布する、（ii）スラグに炭酸化促進剤を混合する、（iii）炭酸化促進剤を含む溶液（水溶液など）にスラグを一時的に浸漬する、などのような方法を採ればよい。
【0050】
上述したように、工程（Ｂ）におけるスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と炭酸化促進剤（特定の炭酸塩、炭酸水素塩）との反応により、工程（Ａ）で用いた水和促進剤に相当する成分（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなど）が生成するが、工程（Ｂ）のエージング処理中（エージング期間の少なくとも一部）又は／及びエージング処理終了後に、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込み、上記成分（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなど）とＣＯ２を反応させることにより、当該炭酸化促進剤を再生させることができる。このようにスラグ又は温水中にＣＯ２の吹き込みを行うことにより、炭酸化促進剤を再生させつつ処理を行うことができるので、炭酸化促進剤を比較的少量の添加量とすることができ、また、炭酸化促進剤を繰り返し再利用することができる。
【0051】
したがって、工程（Ｂ）のエージング処理を温水エージングで行う場合には、エージング処理中又は／及びエージング処理終了後に温水中にＣＯ２を吹き込むだけで炭酸化促進剤を再生させることができ、この炭酸化促進剤を含む温水を繰り返し再利用することができるため特に有利である。この観点からは、エージング処理は温水エージングが特に好ましい。すなわち、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、エージング処理を温水エージングで行なえば、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液（エージング処理中又は／及びエージング処理終了後にＣＯ２を吹き込んだ溶液）を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いること、つまりロット間での溶液の使い回しが可能となり、経済的なエージング処理を行うことができる。
【0052】
一方、工程（Ｂ）のエージング処理を蒸気エージングや大気エージングで行う場合において、炭酸化促進剤を再生させ、これを再利用するには、工程（Ｂ）のエージング処理中又は／及びエージング処理終了後に、スラグ中にＣＯ２を吹き込むことで炭酸化促進剤を再生させた後、処理を終えたスラグに付着した炭酸化促進剤を水などで洗い流し、炭酸化促進剤を回収すればよい。
工程（Ｂ）においてスラグ中又は温水中にＣＯ２（ガス）を吹き込むには、ＣＯ２含有ガス（例えば、冶金炉排ガス、燃焼排ガス、石灰焼成炉排ガスなど）を用いてもよい。ＣＯ２含有ガスのＣＯ２濃度は特に制限はないが、処理効率上、ＣＯ２濃度が１０vol％以上のCＯ２含有ガスを用いることが好ましい。
また、スラグ中にＣＯ２（ＣＯ２含有ガスの場合を含む）を吹き込むには、例えば、吹き込みノズルを備えた蒸気配管が敷設された着生床の上にスラグを積み付け、蒸気配管の吹き込みノズルからスラグ層にＣＯ２を吹き込むなどの方法を採ることができる。
工程（Ｂ）においてスラグ中又は温水中にＣＯ２（ガス）を吹き込むには、ＣＯ２含有ガス（例えば、冶金炉排ガス、燃焼排ガス、石灰焼成炉排ガスなど）を用いてもよい。ＣＯ２含有ガスのＣＯ２濃度は特に制限はないが、処理効率上、ＣＯ２濃度が１０vol％以上のCＯ２含有ガスを用いることが好ましい。
また、スラグ中にＣＯ２（ＣＯ２含有ガスの場合を含む）を吹き込むには、例えば、吹き込みノズルを備えた蒸気配管が敷設された着生床の上にスラグを積み付け、蒸気配管の吹き込みノズルからスラグ層にＣＯ２を吹き込むなどの方法を採ることができる。
【0053】
炭酸化促進剤の添加量に特別な制限はないが、炭酸化促進剤はスラグ中に含まれる遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯ以外の可溶性ＣａＯや可溶性ＭｇＯとも反応するので、その点を考慮しつつ、処理効率の面から適宜決めればよい。
スラグ中の可溶性ＣａＯ、可溶性ＭｇＯ（水和し得るＣａＯ、ＭｇＯ）の含有量は、例えば、以下のような測定方法で求めることができる。
粒径０．０７５ｍｍ以下に粉砕したスラグ２ｇに蒸留水５ｇを加え、１８０℃のオートクレーブで２４時間養生する。この処理により水和し得るＣａＯ、ＭｇＯを全てＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２に変換させる。この水和処理したスラグについて、以下のような熱重量分析を行う。この熱重量分析の条件は、温度範囲は常温～６００℃、昇温速度は１０℃／分、アルゴン雰囲気で流量は２００ｍＬ／分とする。３００－４００℃での質量減少をＭｇ（ＯＨ）２の脱水反応、４００－５００℃での質量減少をＣａ（ＯＨ）２の脱水反応によるものと考え、下記のように水和可能ＣａＯ量（可溶性ＣａＯ量）、水和可能ＭｇＯ量（可溶性ＭｇＯ量）を算出する。
水和可能ＭｇＯ（mass％）＝Ｗ300-400＊４０．３／１８．０
水和可能ＣａＯ（mass％）＝Ｗ400-500＊５６．１／１８．０
ここで Ｗ300-400：３００－４００℃での脱水量（mass％）
Ｗ400-500：４００－５００℃での脱水量（mass％）
スラグ中の可溶性ＣａＯ、可溶性ＭｇＯ（水和し得るＣａＯ、ＭｇＯ）の含有量は、例えば、以下のような測定方法で求めることができる。
粒径０．０７５ｍｍ以下に粉砕したスラグ２ｇに蒸留水５ｇを加え、１８０℃のオートクレーブで２４時間養生する。この処理により水和し得るＣａＯ、ＭｇＯを全てＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２に変換させる。この水和処理したスラグについて、以下のような熱重量分析を行う。この熱重量分析の条件は、温度範囲は常温～６００℃、昇温速度は１０℃／分、アルゴン雰囲気で流量は２００ｍＬ／分とする。３００－４００℃での質量減少をＭｇ（ＯＨ）２の脱水反応、４００－５００℃での質量減少をＣａ（ＯＨ）２の脱水反応によるものと考え、下記のように水和可能ＣａＯ量（可溶性ＣａＯ量）、水和可能ＭｇＯ量（可溶性ＭｇＯ量）を算出する。
水和可能ＭｇＯ（mass％）＝Ｗ300-400＊４０．３／１８．０
水和可能ＣａＯ（mass％）＝Ｗ400-500＊５６．１／１８．０
ここで Ｗ300-400：３００－４００℃での脱水量（mass％）
Ｗ400-500：４００－５００℃での脱水量（mass％）
【0054】
工程（Ｂ）のエージング処理の処理温度（炭酸化反応温度）に特別な制限はないが、２０～８０℃程度が好ましく、４０～６０℃程度がより好ましい。したがって、この処理温度の点からも、エージング処理は温水エージングが好ましい。
工程（Ｂ）のエージング処理の処理時間に特別な制限はないが、通常、スラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が十分に進み、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）及びスラグからの高アルカリ水の溶出抑制（スラグ溶出水のｐＨ低減）を達成できるように設定される。例えば、水浸膨張比（測定方法は実施例参照）１．０％以下、タンクリーチング試験で測定されるｐＨ（測定方法は実施例参照）１０．０以下を達成できるように処理時間が設定される。本発明のエージング方法によれば、従来法（単純な温水エージングや蒸気エージング）に較べてエージング期間を大幅に短縮できる利点がある。
工程（Ｂ）のエージング処理の処理時間に特別な制限はないが、通常、スラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が十分に進み、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）及びスラグからの高アルカリ水の溶出抑制（スラグ溶出水のｐＨ低減）を達成できるように設定される。例えば、水浸膨張比（測定方法は実施例参照）１．０％以下、タンクリーチング試験で測定されるｐＨ（測定方法は実施例参照）１０．０以下を達成できるように処理時間が設定される。本発明のエージング方法によれば、従来法（単純な温水エージングや蒸気エージング）に較べてエージング期間を大幅に短縮できる利点がある。
【0055】
工程（Ａ）、（Ｂ）のエージング処理を実施する設備に特別な制限はなく、温水エージング、蒸気エージングなどを行う公知の設備を使用できるが、さきに述べたように、（i）工程（Ａ）では、水和促進剤はＣａＯ、ＭｇＯの水和反応には消費されないので、温水エージングの場合には、水和促進剤を含む温水を繰り返し再利用することができる、（ii）工程（Ｂ）では、温水エージングの場合には、エージング処理中又は／及びエージング処理終了後に温水中にＣＯ２を吹き込むだけで炭酸化促進剤を再生させることができ、この炭酸化促進剤を含む温水を繰り返し再利用することができる、という点からして、工程（Ａ）のエージング処理と工程（Ｂ）のエージング処理は、それぞれ専用の処理槽を用いた温水エージングで行うことが特に好ましい。これにより、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、工程（Ａ）、（Ｂ）のそれぞれの温水エージングにおいて、１つのロットのスラグの温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグの温水エージングに用いること、すなわちロット間での溶液の使い回しが可能となり、経済的なエージング処理を行うことができる。
【0056】
図２は、このエージング方法の一実施形態の処理フローを模式的に示したものであり、この実施形態では、工程（Ａ）のエージング処理と工程（Ｂ）のエージング処理を、それぞれ専用の処理槽を用いた温水エージングで行うものである。以下、処理対象がＣａＯを含有するスラグであり、工程（Ａ）において水和促進剤としてＮａＯＨを用い、工程（Ｂ）において炭酸化促進剤としてＮａ２ＣＯ３を用いる場合を例に説明する。
水和処理槽１では、温水中に水和促進剤としてＮａＯＨが添加される。この水和処理層１にＣａＯを含有するスラグが投入され、工程（Ａ）のエージング処理（温水エージング）が行われる。この工程（Ａ）では、上述した（1a）、（2）、（3a）式の反応によりＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２が生じるが、水和促進剤として添加したＮａＯＨは触媒的な働きをし、反応に消費されることはない。したがって、この水和促進剤を含む温水は、次のロットのスラグの温水エージングにそのまま使用することができる。この場合、新規な水和促進剤の投入は、不可避的に系外に持ち出される分を補充する程度でよい。
水和処理槽１では、温水中に水和促進剤としてＮａＯＨが添加される。この水和処理層１にＣａＯを含有するスラグが投入され、工程（Ａ）のエージング処理（温水エージング）が行われる。この工程（Ａ）では、上述した（1a）、（2）、（3a）式の反応によりＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２が生じるが、水和促進剤として添加したＮａＯＨは触媒的な働きをし、反応に消費されることはない。したがって、この水和促進剤を含む温水は、次のロットのスラグの温水エージングにそのまま使用することができる。この場合、新規な水和促進剤の投入は、不可避的に系外に持ち出される分を補充する程度でよい。
【0057】
工程（Ａ）を終えたＣａ（ＯＨ）２を含有するスラグは炭酸化処理槽２に移され、ここで工程（Ｂ）のエージング処理（温水エージング）が行われる。炭酸化処理槽２では、温水中に炭酸化促進剤としてＮａ２ＣＯ３が添加され、スラグ中のＣａ（ＯＨ）２が炭酸化してＣａＣＯ３が生じる。また、この工程（Ｂ）では、Ｃａ（ＯＨ）２の炭酸化のために消費された炭酸化促進剤（Ｎａ２ＣＯ３）を再生させるために、エージング処理中及び／又はエージング処理終了後に温水中にＣＯ２を吹き込む。
【0058】
この工程（Ｂ）では、上述した（8a）、（9）、（10a）式（場合により、さらに（8c）式）の反応が生じる。炭酸化促進剤の作用によってスラグ中のＣａ（ＯＨ）２の炭酸化が促進されるとともに、その炭酸化反応で生成したＮａＯＨが、温水中に吹き込まれたＣＯ２と反応して炭酸化促進剤（Ｎａ２ＣＯ３）が再生される。このため炭酸化促進剤の添加量は比較的少量でよく、また、炭酸化促進剤（Ｎａ２ＣＯ３）が再生された温水は、次のロットのスラグの温水エージングにそのまま使用することができる。この場合、新規な炭酸化促進剤の投入は、不可避的に系外に持ち出される分を補充する程度でよい。
【0059】
炭酸化促進剤（Ｎａ２ＣＯ３）を再生させるためのＣＯ２の吹込みは、炭酸化処理槽２内でガス吹込み手段を用いて行ってもよいが（この場合のガス吹込み手段７を図中に仮想線で示す）、本実施形態では、専用の炭酸化促進剤再生槽３でＣＯ２の吹込みを行っている。すなわち、炭酸化処理槽２内の液（温水）を抜き出して炭酸化促進剤再生槽３に供給し（経路１６a）、この炭酸化促進剤再生槽３にＣＯ２含有ガスを供給することで炭酸化促進剤を再生させる。そして、この炭酸化促進剤の再生処理をした液（炭酸化促進剤溶液）を貯留槽４に貯留し、必要に応じて新たな炭酸化促進剤を加えて濃度調整した後、炭酸化処理槽２に供給する（経路１６b）。
なお、図２の実施形態とは異なり、温水中にＣＯ２を吹き込まない場合には、処理中に炭酸化促進剤（Ｎａ２ＣＯ３）が再生されないので、炭酸化促進剤は相応の添加量が必要となる。
工程（Ｂ）を終えたスラグは炭酸化処理槽２から取り出され、脱水槽５で脱水処理された後、中和処理槽６で付着水のアルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされ、製品スラグとなる。中和処理槽６には、炭酸化促進剤再生槽３を出たＣＯ２含有ガスが供給され、アルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされる。
なお、図２の実施形態とは異なり、温水中にＣＯ２を吹き込まない場合には、処理中に炭酸化促進剤（Ｎａ２ＣＯ３）が再生されないので、炭酸化促進剤は相応の添加量が必要となる。
工程（Ｂ）を終えたスラグは炭酸化処理槽２から取り出され、脱水槽５で脱水処理された後、中和処理槽６で付着水のアルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされ、製品スラグとなる。中和処理槽６には、炭酸化促進剤再生槽３を出たＣＯ２含有ガスが供給され、アルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされる。
【0060】
次に、本発明の第三のエージング方法について説明する。
このエージング方法は、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、特定の水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行う工程（Ａ）と、この工程（Ａ）の終了後に残存した水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させ、工程（Ａ）を経たＣａＯ及び／又はＭｇＯの水和物を含有するスラグに対して、当該生成物を炭酸化促進剤として接触させた状態で、前記水和物を炭酸化させるエージング処理を行う工程（Ｂ）を有するものである。以下、説明の便宜上、遊離ＣａＯを「ＣａＯ」、遊離ＭｇＯを「ＭｇＯ」という。
このエージング方法は、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、特定の水和促進剤を接触させた状態で、前記遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させるエージング処理を行う工程（Ａ）と、この工程（Ａ）の終了後に残存した水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させ、工程（Ａ）を経たＣａＯ及び／又はＭｇＯの水和物を含有するスラグに対して、当該生成物を炭酸化促進剤として接触させた状態で、前記水和物を炭酸化させるエージング処理を行う工程（Ｂ）を有するものである。以下、説明の便宜上、遊離ＣａＯを「ＣａＯ」、遊離ＭｇＯを「ＭｇＯ」という。
【0061】
工程（Ａ）で行うエージング処理は、上述した本発明の第一及び第二のエージング方法と基本的に同じである。すなわち、水和促進剤としてＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上を用い、この水和促進剤は、さきに挙げた（1a）～（7b）式のとおりスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯ（ＣａＯ及び／又はＭｇＯ）の水和を促進させる。また、エージング処理の種類、エージング処理において水和促進剤をスラグに接触させる方法、水和促進剤の添加量、エージング処理の処理温度及びエージング期間なども、上述した本発明の第一及び第二のエージング方法と同様である。
【0062】
工程（Ａ）では、本発明の第二のエージング方法と同様、水和促進剤はＣａＯ、ＭｇＯの水和反応には消費されずに残存するが、続いて行われる工程（Ｂ）では、この残存した水和促進剤から炭酸化促進剤が生成されるとともに、この炭酸化促進剤が工程（Ａ）を経たスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２（Ｃａ（ＯＨ）２及び／又はＭｇ（ＯＨ）２）と反応する結果、再び水和促進剤が生成し、これを繰り返し再利用することが可能である。したがって、温水エージングの場合には、その水和促進剤を含む温水を繰り返し再利用することができるため、工程（Ａ）、（Ｂ）で実施されるエージング処理は、温水エージングが特に好ましい。すなわち、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、工程（Ａ）、（Ｂ）のエージング処理を温水エージングで順次行なえば、１つのロットのスラグに対する工程（Ｂ）の温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグに対する工程（Ａ）の温水エージングに用いること、つまりロット間での溶液の使い回しが可能となり、経済的なエージング処理を行うことができる。
【0063】
上述したように、工程（Ａ）では水和促進剤はＣａＯ、ＭｇＯの水和反応には消費されず、同工程終了後もそのまま残存する。工程（Ｂ）では、工程（Ａ）の終了後に残存した水和促進剤（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなど）をＣＯ２と接触（反応）させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させる。そして、この生成物は炭酸化促進剤として、工程（Ａ）を経たスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和物、すなわちＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２（Ｃａ（ＯＨ）２及び／又はＭｇ（ＯＨ）２）と反応し、当該水和物の炭酸化を促進させる。
【0064】
工程（Ａ）で使用される水和促進剤は、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の１種以上であるので、これとＣＯ２を反応（炭酸化反応）させて生成する炭酸塩又は炭酸水素塩（炭酸化促進剤）は、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）、炭酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＣＯ３）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）の１種以上である。なお、水和促進剤の炭酸化は炭酸塩、炭酸水素塩の順で進行する。
工程（Ａ）の終了後に残存した水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化するために、通常、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２（ガス）を吹き込む。このＣＯ２の吹込みは当該エージング処理槽で行ってもよいし、別に用意された炭酸化促進剤生成槽で行ってもよい。
スラグ中又は温水中にＣＯ２（ガス）を吹き込むには、ＣＯ２含有ガス（例えば、冶金炉排ガス、燃焼排ガス、石灰焼成炉排ガスなど）を用いてもよい。ＣＯ２含有ガスのＣＯ２濃度は特に制限はないが、処理効率上、ＣＯ２濃度が１０vol％以上のＣＯ２含有ガスを用いることが好ましい。
スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込む方法は、上述した本発明の第二のエージング方法と同様である。
工程（Ａ）の終了後に残存した水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化するために、通常、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２（ガス）を吹き込む。このＣＯ２の吹込みは当該エージング処理槽で行ってもよいし、別に用意された炭酸化促進剤生成槽で行ってもよい。
スラグ中又は温水中にＣＯ２（ガス）を吹き込むには、ＣＯ２含有ガス（例えば、冶金炉排ガス、燃焼排ガス、石灰焼成炉排ガスなど）を用いてもよい。ＣＯ２含有ガスのＣＯ２濃度は特に制限はないが、処理効率上、ＣＯ２濃度が１０vol％以上のＣＯ２含有ガスを用いることが好ましい。
スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込む方法は、上述した本発明の第二のエージング方法と同様である。
【0065】
ここで、工程（Ａ）で使用される水和促進剤がＮａＯＨの場合、工程（Ｂ）でスラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、下記（26）、（27）式に示すとおり炭酸化促進剤となるＮａ２ＣＯ３及び／又はＮａＨＣＯ３が生成する。なお、下記（26）、（27）式に示すとおり、ＮａＯＨの炭酸化は炭酸塩、炭酸水素塩の順で進行し、その炭酸化の進行の程度はＣＯ２供給量と時間で決まるため、炭酸塩が生成しても炭酸水素塩は生成しないこともある。
２ＮａＯＨ＋ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（26）
Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ → ２ＮａＨＣＯ３ …（27）
２ＮａＯＨ＋ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（26）
Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ → ２ＮａＨＣＯ３ …（27）
【0066】
このように生成したＮａ２ＣＯ３及び／又はＮａＨＣＯ３は、下記（28a）、（28b）、（29a）、（29b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。なお、工程（Ａ）を経た後にも未反応のＣａＯやＭｇＯが残存する場合があり、その場合には下記（28c）、（28d）、（29c）、（29d）式の反応により炭酸化が促進される。
Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（28a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（28b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（28c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（28d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＮａＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（29a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＮａＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（29b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮａＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（29c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮａＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（29d）
よって、工程（Ｂ）でのエージング処理の総括反応は、下記（30a）、（30b）式のとおりとなる。
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（30a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（30b）
Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（28a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（28b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（28c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮａＯＨ …（28d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＮａＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（29a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＮａＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（29b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮａＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（29c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮａＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（29d）
よって、工程（Ｂ）でのエージング処理の総括反応は、下記（30a）、（30b）式のとおりとなる。
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（30a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（30b）
【0067】
また、工程（Ａ）で使用される水和促進剤がＫＯＨの場合、工程（Ｂ）でスラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、下記（31）、（32）式に示すとおり炭酸化促進剤となるＫ２ＣＯ３及び／又はＫＨＣＯ３が生成する。なお、下記（31）、（32）式に示すとおり、ＫＯＨの炭酸化は炭酸塩、炭酸水素塩の順で進行し、その炭酸化の進行の程度はＣＯ２供給量と時間で決まるため、炭酸塩が生成しても炭酸水素塩は生成しないこともある。
２ＫＯＨ＋ＣＯ２ → Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（31）
Ｋ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→ ２ＫＨＣＯ３ …（32）
２ＫＯＨ＋ＣＯ２ → Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（31）
Ｋ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→ ２ＫＨＣＯ３ …（32）
【0068】
このように生成したＫ２ＣＯ３及び／又はＫＨＣＯ３は、下記（33a）、（33b）、（34a）、（34b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。また、工程（Ａ）を経た後にも未反応のＣａＯやＭｇＯが残存する場合には、下記（33c）、（33d）、（34c）、（34d）式の反応により炭酸化が促進される。
Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｋ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＫＯＨ …（33a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｋ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＫＯＨ …（33b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＫＯＨ …（33c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＫＯＨ …（33d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＫＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（34a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＫＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（34b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＫＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（34c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＫＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（34d）
よって、工程（Ｂ）でのエージング処理の総括反応は、下記（35a）、（35b）式のとおりとなる。
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（35a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（35b）
Ｃａ(ＯＨ)２＋Ｋ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＫＯＨ …（33a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋Ｋ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＫＯＨ …（33b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＫＯＨ …（33c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＫＯＨ …（33d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＫＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（34a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＫＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（34b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＫＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（34c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＫＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏ …（34d）
よって、工程（Ｂ）でのエージング処理の総括反応は、下記（35a）、（35b）式のとおりとなる。
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（35a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（35b）
【0069】
また、工程（Ａ）で使用される水和促進剤がＮＨ３の場合、工程（Ｂ）でスラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、下記（36）、（37）式に示すとおり炭酸化促進剤となる（ＮＨ４）２ＣＯ３及び／又はＮＨ４ＨＣＯ３が生成する。なお、下記（36）、（37）式に示すとおり、ＮＨ３の炭酸化は炭酸塩、炭酸水素塩の順で進行し、その炭酸化の進行の程度はＣＯ２供給量と時間で決まるため、炭酸塩が生成しても炭酸水素塩は生成しないこともある。
２ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → (ＮＨ４)２ＣＯ３ …（36）
(ＮＨ４)２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → ２ＮＨ４ＨＣＯ３ …（37）
２ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → (ＮＨ４)２ＣＯ３ …（36）
(ＮＨ４)２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → ２ＮＨ４ＨＣＯ３ …（37）
【0070】
このように生成した（ＮＨ４）２ＣＯ３及び／又はＮＨ４ＨＣＯ３は、下記（38a）、（38b）、（39a）、（39b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。また、工程（Ａ）を経た後にも未反応のＣａＯやＭｇＯが残存する場合には、下記（38c）、（38d）、（39c）、（39d）式の反応により炭酸化が促進される。
Ｃａ(ＯＨ)２＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（38a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（38b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（38c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（38d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（39a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（39b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（39c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（39d）
よって、工程（Ｂ）でのエージング処理の総括反応は、下記（40a）、（40b）式のとおりとなる。
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（40a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（40b）
Ｃａ(ＯＨ)２＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（38a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（38b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（38c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋(ＮＨ４)２ＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（38d）
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（39a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（39b）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＣａＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（39c）
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ４ＨＣＯ３ → ＭｇＣＯ３＋ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ …（39d）
よって、工程（Ｂ）でのエージング処理の総括反応は、下記（40a）、（40b）式のとおりとなる。
Ｃａ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（40a）
Ｍｇ(ＯＨ)２＋ＣＯ２ → ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ …（40b）
【0071】
工程（Ａ）、（Ｂ）のエージング処理は、温水エージング、蒸気エージング、大気エージングなどのいずれでもよいが、上述したように温水エージングが特に好ましい。すなわち、工程（Ｂ）では、生成した炭酸化促進剤がスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応して再び水和促進剤が生成し、これを繰り返し再利用することが可能であり、温水エージングの場合には、その水和促進剤を含む温水を繰り返し再利用することができるからである。
工程（Ａ）、（Ｂ）のエージング処理において、水和促進剤（及びこの水和促進剤から生成する炭酸化促進剤）をスラグに接触させる方法は任意であるが、温水エージングの場合には、水和促進剤（及びこの水和促進剤から生成する炭酸化促進剤）を含む温水によりスラグをエージング処理すればよい。また、蒸気エージングや大気エージングの場合には、工程（Ａ）を行うにあたり、（i）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）をスラグに散布する、（ii）スラグに水和促進剤を混合する、（iii）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）にスラグを一時的に浸漬する、などのような方法を採ればよい。
工程（Ａ）、（Ｂ）のエージング処理において、水和促進剤（及びこの水和促進剤から生成する炭酸化促進剤）をスラグに接触させる方法は任意であるが、温水エージングの場合には、水和促進剤（及びこの水和促進剤から生成する炭酸化促進剤）を含む温水によりスラグをエージング処理すればよい。また、蒸気エージングや大気エージングの場合には、工程（Ａ）を行うにあたり、（i）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）をスラグに散布する、（ii）スラグに水和促進剤を混合する、（iii）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）にスラグを一時的に浸漬する、などのような方法を採ればよい。
【0072】
また、エージング処理を蒸気エージングや大気エージング行う場合において、水和促進剤を再利用するには、工程（Ｂ）のエージング処理を終えたスラグに付着した水和促進剤を水などで洗い流し、水和促進剤を回収すればよい。一方、水和促進剤を回収・再利用しない場合には、水和促進剤成分がスラグに付着したままになるが、この水和促進剤成分は大気中のＣＯ２で自然に炭酸化されるので問題はない。また、スラグを早期に出荷する場合には、ＣＯ２を吹き込むなどして水和促進剤成分を強制的にＣＯ２で炭酸化（中和処理）させてもよい。
【0073】
工程（Ｂ）のエージング処理の処理温度（炭酸化反応温度）に特別な制限はないが、２０～８０℃程度が好ましく、４０～６０℃程度がより好ましい。したがって、この処理温度の点からも、温水エージングが好ましい。
工程（Ｂ）のエージング処理の処理時間に特別な制限はないが、通常、スラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が十分に進み、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）及びスラグからの高アルカリ水の溶出抑制（スラグ溶出水のｐＨ低減）を達成できるように設定される。例えば、水浸膨張比（測定方法は実施例参照）１．０％以下、タンクリーチング試験で測定されるｐＨ（測定方法は実施例参照）１０．０以下を達成できるように処理時間が設定される。本発明のエージング方法によれば、従来法（単純な温水エージングや蒸気エージング）に較べてエージング期間を大幅に短縮できる利点がある。
工程（Ａ）、（Ｂ）のエージング処理を実施する設備に特別な制限はなく、温水エージング、蒸気エージングなどを行う公知の設備を使用できるが、さきに述べたように、工程（Ａ）、（Ｂ）を温水エージングで行うことが好ましいことから、１つの処理槽に入れられたスラグに対して、工程（Ａ）のエージング処理と工程（Ｂ）のエージング処理を、それぞれ温水エージングにより順次行うようにすることが好ましい。
工程（Ｂ）のエージング処理の処理時間に特別な制限はないが、通常、スラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が十分に進み、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）及びスラグからの高アルカリ水の溶出抑制（スラグ溶出水のｐＨ低減）を達成できるように設定される。例えば、水浸膨張比（測定方法は実施例参照）１．０％以下、タンクリーチング試験で測定されるｐＨ（測定方法は実施例参照）１０．０以下を達成できるように処理時間が設定される。本発明のエージング方法によれば、従来法（単純な温水エージングや蒸気エージング）に較べてエージング期間を大幅に短縮できる利点がある。
工程（Ａ）、（Ｂ）のエージング処理を実施する設備に特別な制限はなく、温水エージング、蒸気エージングなどを行う公知の設備を使用できるが、さきに述べたように、工程（Ａ）、（Ｂ）を温水エージングで行うことが好ましいことから、１つの処理槽に入れられたスラグに対して、工程（Ａ）のエージング処理と工程（Ｂ）のエージング処理を、それぞれ温水エージングにより順次行うようにすることが好ましい。
【0074】
図３は、このエージング方法の一実施形態の処理フローを模式的に示したものであり、この実施形態では、１つの処理槽８において、工程（Ａ）のエージング処理と工程（Ｂ）のエージング処理を温水エージングで順次行うものである。以下、処理対象がＣａＯを含有するスラグであり、工程（Ａ）において水和促進剤としてＮａＯＨを用いる場合を例に説明する。
処理槽８では、温水中に水和促進剤としてＮａＯＨが添加される。この処理層８にＣａＯを含有するスラグが投入され、工程（Ａ）のエージング処理（温水エージング）が行われる。この工程（Ａ）では、上述した（1a）、（2）、（3a）式の反応によりＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２が生じるが、水和促進剤として添加したＮａＯＨは触媒的な働きをし、反応に消費されることはない。
処理槽８では、温水中に水和促進剤としてＮａＯＨが添加される。この処理層８にＣａＯを含有するスラグが投入され、工程（Ａ）のエージング処理（温水エージング）が行われる。この工程（Ａ）では、上述した（1a）、（2）、（3a）式の反応によりＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２が生じるが、水和促進剤として添加したＮａＯＨは触媒的な働きをし、反応に消費されることはない。
【0075】
次いで、工程（Ｂ）では、温水中にＣＯ２を吹き込み、ＮａＯＨを炭酸化させてＮａ２ＣＯ３を生成させる。そして、このＮａ２ＣＯ３を炭酸化促進剤としてエージング処理（温水エージング）が行われ、スラグ中のＣａ（ＯＨ）２が炭酸化してＣａＣＯ３が生じる。この工程（Ｂ）では、上述した（26）、（28a）、（30a）式（場合により、さらに（28c）式）の反応が生じる。この工程（Ｂ）の温水エージングでは、水和促進剤となるＮａＯＨが再生成するので、この水和促進剤を含む温水は、次のロットのスラグの温水エージングにそのまま使用することができる。この場合、新規な水和促進剤の投入は、不可避的に系外に持ち出される分を補充する程度でよい。
【0076】
ＮａＯＨを炭酸化させてＮａ２ＣＯ３を生成させるためのＣＯ２の吹込みは、処理槽８内でガス吹込み手段を用いて行ってもよいが（この場合のガス吹込み手段１１を図中に仮想線で示す）、本実施形態では、専用の炭酸化促進剤生成槽９でＣＯ２の吹込みを行っている。すなわち、処理槽８内の液（温水）を抜き出して炭酸化促進剤生成槽９に供給し（経路１７a）、この炭酸化促進剤生成槽９にＣＯ２含有ガスを供給することで炭酸化促進剤を生成させる。そして、この炭酸化促進剤の生成処理をした液（炭酸化促進剤溶液）を貯留槽１０に貯留し、必要に応じて、別に用意された炭酸化促進剤を加えて濃度調整した後、処理槽８に供給する（経路１７b）。
工程（Ｂ）を終えたスラグは処理槽８から取り出され、脱水槽５で脱水処理された後、中和処理槽６で付着水のアルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされ、製品スラグとなる。中和処理槽６には、炭酸化促進剤生成槽９を出たＣＯ２含有ガスが供給され、アルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされる。
工程（Ｂ）を終えたスラグは処理槽８から取り出され、脱水槽５で脱水処理された後、中和処理槽６で付着水のアルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされ、製品スラグとなる。中和処理槽６には、炭酸化促進剤生成槽９を出たＣＯ２含有ガスが供給され、アルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされる。
【0077】
次に、本発明の第四のエージング方法について説明する。
このエージング方法は、上述した本発明の第三のエージング方法における工程（Ａ）の反応と工程（Ｂ）の反応が同時並行して生じるようにしたものである。すなわち、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、特定の水和促進剤を接触させた状態で、スラグ中又はスラグが浸漬された温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、当該スラグに対して下記（i）,（ii）の反応を伴うエージング処理を行うものである。
（i）遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させて水和物とする。
（ii）前記水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させ、該生成物を炭酸化促進剤として前記水和物を炭酸化させる。
以下、説明の便宜上、遊離ＣａＯを「ＣａＯ」、遊離ＭｇＯを「ＭｇＯ」という。
このエージング方法は、上述した本発明の第三のエージング方法における工程（Ａ）の反応と工程（Ｂ）の反応が同時並行して生じるようにしたものである。すなわち、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグに対して、特定の水和促進剤を接触させた状態で、スラグ中又はスラグが浸漬された温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、当該スラグに対して下記（i）,（ii）の反応を伴うエージング処理を行うものである。
（i）遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを水和させて水和物とする。
（ii）前記水和促進剤をＣＯ２と接触させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上を生成させ、該生成物を炭酸化促進剤として前記水和物を炭酸化させる。
以下、説明の便宜上、遊離ＣａＯを「ＣａＯ」、遊離ＭｇＯを「ＭｇＯ」という。
【0078】
このエージング方法において、上記（i）の反応によりＣａＯ、ＭｇＯ（ＣａＯ及び／又はＭｇＯ）の水和を促進させる点は、上述した本発明の第三のエージング方法の工程（Ａ）（本発明の第一のエージング方法、第二のエージング方法の工程（Ａ）も同様）と基本的に同じである。すなわち、水和促進剤としてＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上を用い、この水和促進剤は、さきに挙げた（1a）～（7b）式のとおりスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和を促進させる。また、エージング処理の種類、エージング処理において水和促進剤をスラグに接触させる方法、水和促進剤の添加量、エージング処理の処理温度及びエージング期間なども、上述した本発明の第三のエージング方法（及び第一、第二のエージング方法）と同様である。
【0079】
また、上記（ii）の反応により、上記ＣａＯ、ＭｇＯの水和物、すなわちＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２（Ｃａ（ＯＨ）２及び／又はＭｇ（ＯＨ）２）の炭酸化を促進させる点は、上述した本発明の第三のエージング方法の工程（Ｂ）と基本的に同じである。すなわち、水和促進剤（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなど）をＣＯ２と接触（反応）させて炭酸化することにより、炭酸塩、炭酸水素塩の中から選ばれる１種以上が生成し、この生成物は炭酸化促進剤として、上記（i）の反応で生成したＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、当該水和物の炭酸化を促進させる。
【0080】
さきに述べた本発明の第三のエージング方法の工程（Ａ）では、水和促進剤はＣａＯ、ＭｇＯの水和反応には消費されずに残存し、続いて行われる工程（Ｂ）では、この残存した水和促進剤から炭酸化促進剤が生成されるとともに、この炭酸化促進剤がＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応する（すなわちＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２を炭酸化する）結果、再び水和促進剤が生成する。これに対して本エージング方法（本発明の第四のエージング方法）では、以上の反応が１つの処理工程において同時並行して進行する。このため、温水エージングの場合には、水和促進剤を含む温水を繰り返し再利用することができるため、エージング処理は温水エージングが特に好ましい。すなわち、複数ロットのスラグを順次エージング処理する際に、１つのロットのスラグに対する温水エージングに用いた溶液を、次にエージング処理するロットのスラグに対する温水エージングに用いること、つまりロット間での溶液の使い回しが可能となり、経済的なエージング処理を行うことができる。
【0081】
このエージング方法で使用される水和促進剤は、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の１種以上であるので、これとＣＯ２を反応（炭酸化反応）させて生成する炭酸塩又は炭酸水素塩（炭酸化促進剤）は、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）、炭酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＣＯ３）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）の１種以上である。なお、水和促進剤の炭酸化は炭酸塩、炭酸水素塩の順で進行し、その炭酸化の進行の程度はＣＯ２供給量と時間で決まるため、炭酸塩が生成しても炭酸水素塩は生成しないこともある。
【0082】
このエージング方法において、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中へのＣＯ２の吹込みは、当該エージング処理槽で行ってもよいし、別に用意された炭酸化促進剤生成槽で行ってもよい。
スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２（ガス）を吹き込むには、ＣＯ２含有ガス（例えば、冶金炉排ガス、燃焼排ガス、石灰焼成炉排ガスなど）を用いてもよい。ＣＯ２含有ガスのＣＯ２濃度は特に制限はないが、処理効率上、ＣＯ２濃度が１０vol％以上のＣＯ２含有ガスを用いることが好ましい。
スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込む方法は、上述した本発明の第二のエージング方法と同様である。
スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２（ガス）を吹き込むには、ＣＯ２含有ガス（例えば、冶金炉排ガス、燃焼排ガス、石灰焼成炉排ガスなど）を用いてもよい。ＣＯ２含有ガスのＣＯ２濃度は特に制限はないが、処理効率上、ＣＯ２濃度が１０vol％以上のＣＯ２含有ガスを用いることが好ましい。
スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込む方法は、上述した本発明の第二のエージング方法と同様である。
【0083】
以下、このエージング方法における上記（i）、（ii）の反応について、さきに挙げた化学反応式に基づき説明すると、このエージング方法で使用される水和促進剤がＮａＯＨの場合、（1a）、（1b）、（2）、（3a）、（3b）式のとおりスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和反応が生じ、ＣａＯ、ＭｇＯの水和が促進される。さらに、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、（26）、（27）式に示すとおりＮａＯＨと反応して炭酸化促進剤となるＮａ２ＣＯ３及び／又はＮａＨＣＯ３が生成する（なお、（26）、（27）式に示すとおり、ＮａＯＨの炭酸化は炭酸塩、炭酸水素塩の順で進行し、その炭酸化の進行の程度はＣＯ２供給量と時間で決まるため、炭酸塩が生成しても炭酸水素塩は生成しないこともある。）。このようにして生成したＮａ２ＣＯ３及び／又はＮａＨＣＯ３は、（28a）、（28b）、（29a）、（29b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。また、生成したＮａ２ＣＯ３及び／又はＮａＨＣＯ３は、（28c）、（28d）、（29c）、（29d）式のとおり水和していない未反応のＣａＯやＭｇＯとも反応し、それらの炭酸化が促進される。よって、上記（ii）における総括反応は、（30a）、（30b）式のとおりとなる。
【0084】
また、水和促進剤がＫＯＨの場合、（4a）、（4b）、（5）、（6a）、（6b）式のとおりスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和反応が生じ、ＣａＯ、ＭｇＯの水和が促進される。さらに、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、（31）、（32）式に示すとおりＫＯＨと反応して炭酸化促進剤となるＫ２ＣＯ３及び／又はＫＨＣＯ３が生成する（なお、（31）、（32）式に示すとおり、ＫＯＨの炭酸化は炭酸塩、炭酸水素塩の順で進行し、その炭酸化の進行の程度はＣＯ２供給量と時間で決まるため、炭酸塩が生成しても炭酸水素塩は生成しないこともある。）。このようにして生成したＫ２ＣＯ３及び／又はＫＨＣＯ３は、（33a）、（33b）、（34a）、（34b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。また、生成したＫ２ＣＯ３及び／又はＫＨＣＯ３は、（33c）、（33d）、（34c）、（34d）式のとおり水和していない未反応のＣａＯやＭｇＯとも反応し、それらの炭酸化が促進される。よって、上記（ii）における総括反応は、（35a）、（35b）式のとおりとなる。
【0085】
また、水和促進剤がＮＨ３の場合、（7a）、（7b）式のとおりスラグ中のＣａＯ、ＭｇＯの水和反応が生じ、ＣａＯ、ＭｇＯの水和が促進される。さらに、スラグ中又はスラグを浸漬した温水中にＣＯ２を吹き込むことにより、（36）、（37）式に示すとおりＮＨ３と反応して炭酸化促進剤となる（ＮＨ４）２ＣＯ３及び／又はＮＨ４ＨＣＯ３が生成する（なお、（36）、（37）式に示すとおり、ＮＨ３の炭酸化は炭酸塩、炭酸水素塩の順で進行し、その炭酸化の進行の程度はＣＯ２供給量と時間で決まるため、炭酸塩が生成しても炭酸水素塩は生成しないこともある。）。このようにして生成した（ＮＨ４）２ＣＯ３及び／又はＮＨ４ＨＣＯ３は、（38a）、（38b）、（39a）、（39b）式のとおりスラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と反応し、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が促進される。また、生成した（ＮＨ４）２ＣＯ３及び／又はＮＨ４ＨＣＯ３は、（38c）、（38d）、（39c）、（39d）式のとおり水和していない未反応のＣａＯやＭｇＯとも反応し、それらの炭酸化が促進される。よって、上記（ii）における総括反応は、（40a）、（40b）式のとおりとなる。
【0086】
エージング処理は、温水エージング、蒸気エージング、大気エージングなどのいずれでもよいが、上述したように水和促進剤を含む温水を繰り返し再利用することができるため、温水エージングが特に好ましい。
このエージング処理において、水和促進剤（及びこの水和促進剤から生成する炭酸化促進剤）をスラグに接触させる方法は任意であるが、温水エージングの場合には、温水に水和促進剤を添加し、この水和促進剤（及びこの水和促進剤から生成する炭酸化促進剤）を含む温水によりスラグをエージング処理すればよい。また、蒸気エージングや大気エージングの場合には、工程（Ａ）を行うにあたり、（i）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）をスラグに散布する、（ii）スラグに水和促進剤を混合する、（iii）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）にスラグを一時的に浸漬する、などのような方法を採ればよい。
このエージング処理において、水和促進剤（及びこの水和促進剤から生成する炭酸化促進剤）をスラグに接触させる方法は任意であるが、温水エージングの場合には、温水に水和促進剤を添加し、この水和促進剤（及びこの水和促進剤から生成する炭酸化促進剤）を含む温水によりスラグをエージング処理すればよい。また、蒸気エージングや大気エージングの場合には、工程（Ａ）を行うにあたり、（i）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）をスラグに散布する、（ii）スラグに水和促進剤を混合する、（iii）水和促進剤を含む溶液（水溶液など）にスラグを一時的に浸漬する、などのような方法を採ればよい。
【0087】
また、エージング処理を蒸気エージングや大気エージング行う場合において、水和促進剤を再利用するには、エージング処理を終えたスラグに付着した水和促進剤を水などで洗い流し、水和促進剤を回収すればよい。一方、水和促進剤を回収・再利用しない場合には、水和促進剤成分がスラグに付着したままになるが、この水和促進剤成分は大気中のＣＯ２で自然に炭酸化されるので問題はない。また、スラグを早期に出荷する場合には、ＣＯ２を吹き込むなどして水和促進剤成分を強制的にＣＯ２で炭酸化（中和処理）させてもよい。
【0088】
エージング処理の処理温度（水和反応温度、炭酸化反応温度）に特別な制限はないが、２０～１００℃程度が好ましく、２０～８０℃程度がより好ましく、４０～６０℃程度が特に好ましい。したがって、この処理温度の点からも、温水エージングが好ましい。
エージング処理の処理時間（エージング期間）に特別な制限はないが、通常、スラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が十分に進み、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）及びスラグからの高アルカリ水の溶出抑制（スラグ溶出水のｐＨ低減）を達成できるように設定される。例えば、水浸膨張比（測定方法は実施例参照）１．０％以下、タンクリーチング試験で測定されるｐＨ（測定方法は実施例参照）１０．０以下を達成できるように処理時間が設定される。本発明のエージング方法によれば、従来法（単純な温水エージングや蒸気エージング）に較べてエージング期間を大幅に短縮できる利点がある。
エージング処理を実施する設備に特別な制限はなく、温水エージング、蒸気エージングなどを行う公知の設備を使用でき、温水エージングの場合には１つの処理槽に入れられたスラグに対して処理を行えばよい。
エージング処理の処理時間（エージング期間）に特別な制限はないが、通常、スラグ中のＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２の炭酸化が十分に進み、スラグの膨張抑制（水浸膨張比の低減）及びスラグからの高アルカリ水の溶出抑制（スラグ溶出水のｐＨ低減）を達成できるように設定される。例えば、水浸膨張比（測定方法は実施例参照）１．０％以下、タンクリーチング試験で測定されるｐＨ（測定方法は実施例参照）１０．０以下を達成できるように処理時間が設定される。本発明のエージング方法によれば、従来法（単純な温水エージングや蒸気エージング）に較べてエージング期間を大幅に短縮できる利点がある。
エージング処理を実施する設備に特別な制限はなく、温水エージング、蒸気エージングなどを行う公知の設備を使用でき、温水エージングの場合には１つの処理槽に入れられたスラグに対して処理を行えばよい。
【0089】
図４は、このエージング方法の一実施形態の処理フローを模式的に示したものであり、この実施形態では、１つの処理槽１２においてエージング処理を温水エージングで行うものである。以下、処理対象がＣａＯを含有するスラグであり、水和促進剤としてＮａＯＨを用いる場合を例に説明する。
処理槽１２には、ＣａＯを含有するスラグが投入され、その温水中に水和促進剤としてＮａＯＨが添加されるとともに、ＣＯ２が吹き込まれる。このエージング方法では、まず、上述した（1a）、（2）、（3a）式の反応によりＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２が生じる（上述した（i）の反応）。水和促進剤として添加したＮａＯＨは、触媒的な働きをするため水和反応に消費されることはないが、温水中に吹き込まれたＣＯ２と反応し、ＮａＯＨが炭酸化してＮａ２ＣＯ３が生成する。そして、このＮａ２ＣＯ３を炭酸化促進剤としてスラグ中のＣａ（ＯＨ）２の炭酸化が促進されてＣａＣＯ３が生じる（上述した（ii）の反応）。ここでは、上述した（26）、（28a）、（30a）式（場合により、さらに（28c）式）の反応が生じる。この反応では、水和促進剤となるＮａＯＨが再生成するので、この水和促進剤を含む温水は、次のロットのスラグの温水エージングにそのまま使用することができる。この場合、新規な水和促進剤の投入は、不可避的に系外に持ち出される分を補充する程度でよい。
処理槽１２には、ＣａＯを含有するスラグが投入され、その温水中に水和促進剤としてＮａＯＨが添加されるとともに、ＣＯ２が吹き込まれる。このエージング方法では、まず、上述した（1a）、（2）、（3a）式の反応によりＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２が生じる（上述した（i）の反応）。水和促進剤として添加したＮａＯＨは、触媒的な働きをするため水和反応に消費されることはないが、温水中に吹き込まれたＣＯ２と反応し、ＮａＯＨが炭酸化してＮａ２ＣＯ３が生成する。そして、このＮａ２ＣＯ３を炭酸化促進剤としてスラグ中のＣａ（ＯＨ）２の炭酸化が促進されてＣａＣＯ３が生じる（上述した（ii）の反応）。ここでは、上述した（26）、（28a）、（30a）式（場合により、さらに（28c）式）の反応が生じる。この反応では、水和促進剤となるＮａＯＨが再生成するので、この水和促進剤を含む温水は、次のロットのスラグの温水エージングにそのまま使用することができる。この場合、新規な水和促進剤の投入は、不可避的に系外に持ち出される分を補充する程度でよい。
【0090】
ＮａＯＨを炭酸化させてＮａ２ＣＯ３を生成させるためのＣＯ２の吹込みは、処理槽１２内でガス吹込み手段を用いて行ってもよいが（この場合のガス吹込み手段１５を図中に仮想線で示す）、本実施形態では、専用の炭酸化促進剤生成槽１３でＣＯ２の吹込みを行っている。すなわち、処理槽１２内の液（温水）を抜き出して炭酸化促進剤生成槽１３に供給し（経路１８a）、この炭酸化促進剤生成槽１３にＣＯ２含有ガスを供給することで炭酸化促進剤を生成させる。そして、この炭酸化促進剤の生成処理をした液（炭酸化促進剤溶液）を貯留槽１４に貯留し、必要に応じて、別に用意された炭酸化促進剤を加えて濃度調整した後、処理槽１２に供給する（経路１８b）。
エージング処理を終えたスラグは処理槽１２から取り出され、脱水槽５で脱水処理された後、中和処理槽６で付着水のアルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされ、製品スラグとなる。中和処理槽６には、炭酸化促進剤生成槽１３を出たＣＯ２含有ガスが供給され、アルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされる。
エージング処理を終えたスラグは処理槽１２から取り出され、脱水槽５で脱水処理された後、中和処理槽６で付着水のアルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされ、製品スラグとなる。中和処理槽６には、炭酸化促進剤生成槽１３を出たＣＯ２含有ガスが供給され、アルカリ分（ＮａＯＨ）の中和処理がなされる。
【0091】
以上述べた本発明のエージング方法により製鋼スラグなどの遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグをエージング処理することで、膨張や高アルカリ水の溶出が適切に抑えられる路盤材、土工材などの土木材料を製造することができる。この土木材料は、単独で使用（施工）してもよいし、他の路盤材料（例えば、他のスラグ路盤材や砕石など）と混合して使用（施工）してもよい。
また、以上述べたエージング方法に使用される本発明のエージング処理用水和促進剤は、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグのエージング処理用の水和促進剤であって、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなるものである。
また、以上述べたエージング方法に使用される本発明のエージング処理用水和促進剤は、遊離ＣａＯ及び／又は遊離ＭｇＯを含有するスラグのエージング処理用の水和促進剤であって、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３の中から選ばれる１種以上からなるものである。
【実施例】
【0092】
可溶性ＣａＯを１５質量％、遊離ＣａＯを５質量％含有し、粒径３７．５ｍｍ以下に調整された製鋼スラグ１００ｋｇ（ｄｒｙ）（但し、比較例５は１００ｔ）について、以下に示すような実施条件でエージング処理を行った。発明例及び比較例１では、水／スラグ＝２（質量比）の条件で温水エージングを行い、比較例２～６では、水／スラグ＝０．１（質量比）でエージング処理を行った。また、比較例６は未エージングのスラグである。
各実施例でエージング処理されたスラグ及び未エージングのスラグについて、以下に示すような測定法により水浸膨張比と溶出水ｐＨを測定した。その結果を、各実施例のエージング条件とともに表１に示す。
各実施例でエージング処理されたスラグ及び未エージングのスラグについて、以下に示すような測定法により水浸膨張比と溶出水ｐＨを測定した。その結果を、各実施例のエージング条件とともに表１に示す。
【0093】
（1）実施条件
・発明例１
本発明の第一のエージング方法（図１の処理フロー参照）の実施例であり、水和促進剤としてＮａＯＨ（１０．７ｋｇ）を用い、水和処理槽において温水エージング（５０℃）を３日間行った。処理後のスラグは、脱水・中和槽において付着水をＣＯ２で中和しながら脱水した。
・発明例２
本発明の第二のエージング方法（図２の処理フロー参照）の実施例であり、水和処理槽において発明例１と同じ条件で温水エージングした後、スラグを炭酸化処理槽に移し、炭酸化促進剤としてＮａ２ＣＯ３（２８．３ｋｇ）を用いて温水エージング（５０℃）を３日間行った。処理後のスラグは、脱水・中和槽において付着水をＣＯ２で中和しながら脱水した。
・発明例１
本発明の第一のエージング方法（図１の処理フロー参照）の実施例であり、水和促進剤としてＮａＯＨ（１０．７ｋｇ）を用い、水和処理槽において温水エージング（５０℃）を３日間行った。処理後のスラグは、脱水・中和槽において付着水をＣＯ２で中和しながら脱水した。
・発明例２
本発明の第二のエージング方法（図２の処理フロー参照）の実施例であり、水和処理槽において発明例１と同じ条件で温水エージングした後、スラグを炭酸化処理槽に移し、炭酸化促進剤としてＮａ２ＣＯ３（２８．３ｋｇ）を用いて温水エージング（５０℃）を３日間行った。処理後のスラグは、脱水・中和槽において付着水をＣＯ２で中和しながら脱水した。
【0094】
・発明例３
本発明の第三のエージング方法（図３の処理フロー参照）の実施例であり、処理槽において発明例１と同じ条件で温水エージングした後、同じ処理槽においてＣＯ２含有ガス（ＣＯ２濃度１７vol％）を継続的に吹込み（平均ＣＯ２供給量０．１７Ｎｍ３／ｈ）、ＮａＯＨ（水和促進剤）をＣＯ２含有ガスと接触させてＮａ２ＣＯ３を生成させ、このＮａ２ＣＯ３を炭酸化促進剤としてさらに温水エージング（５０℃）を３日間行った。処理後のスラグは、脱水・中和槽において付着水をＣＯ２で中和しながら脱水した。
・発明例４
本発明の第四のエージング方法（図４の処理フロー参照）の実施例であり、水和促進剤としてＮａＯＨ（１０．７ｋｇ）を用い、処理槽においてＣＯ２含有ガス（ＣＯ２濃度１７vol％）を継続的に吹込み（平均ＣＯ２供給量０．０８Ｎｍ３／ｈ）、温水エージング（５０℃）を６日間行った。処理後のスラグは、脱水・中和槽において付着水をＣＯ２で中和しながら脱水した。
本発明の第三のエージング方法（図３の処理フロー参照）の実施例であり、処理槽において発明例１と同じ条件で温水エージングした後、同じ処理槽においてＣＯ２含有ガス（ＣＯ２濃度１７vol％）を継続的に吹込み（平均ＣＯ２供給量０．１７Ｎｍ３／ｈ）、ＮａＯＨ（水和促進剤）をＣＯ２含有ガスと接触させてＮａ２ＣＯ３を生成させ、このＮａ２ＣＯ３を炭酸化促進剤としてさらに温水エージング（５０℃）を３日間行った。処理後のスラグは、脱水・中和槽において付着水をＣＯ２で中和しながら脱水した。
・発明例４
本発明の第四のエージング方法（図４の処理フロー参照）の実施例であり、水和促進剤としてＮａＯＨ（１０．７ｋｇ）を用い、処理槽においてＣＯ２含有ガス（ＣＯ２濃度１７vol％）を継続的に吹込み（平均ＣＯ２供給量０．０８Ｎｍ３／ｈ）、温水エージング（５０℃）を６日間行った。処理後のスラグは、脱水・中和槽において付着水をＣＯ２で中和しながら脱水した。
【0095】
・比較例１
水和促進剤、炭酸化促進剤を用いることなく、水和処理槽において温水エージング（５０℃）を７日間行った。処理後のスラグは脱水槽において脱水した。
・比較例２
水和促進剤、炭酸化促進剤を用いることなく、反応容器（内径０．６ｍ、内容積０．２ｍ３）において蒸気エージング（１００℃）を３日間行った。
・比較例３
水和促進剤を用いることなく、反応容器（内径０．６ｍ、内容積０．２ｍ３）において蒸気エージング（１００℃）を３日間行った後、炭酸化促進剤を用いることなく、回転ドラムタイプの反応容器（内径０．６ｍ、内容積０．２ｍ３）において回転（１０ｒｐｍ）を付与しながらＣＯ２含有ガス（ＣＯ２濃度１７vol％、湿度１００％）の吹込みによるガス炭酸化エージング（２５℃）を３日間行った。
水和促進剤、炭酸化促進剤を用いることなく、水和処理槽において温水エージング（５０℃）を７日間行った。処理後のスラグは脱水槽において脱水した。
・比較例２
水和促進剤、炭酸化促進剤を用いることなく、反応容器（内径０．６ｍ、内容積０．２ｍ３）において蒸気エージング（１００℃）を３日間行った。
・比較例３
水和促進剤を用いることなく、反応容器（内径０．６ｍ、内容積０．２ｍ３）において蒸気エージング（１００℃）を３日間行った後、炭酸化促進剤を用いることなく、回転ドラムタイプの反応容器（内径０．６ｍ、内容積０．２ｍ３）において回転（１０ｒｐｍ）を付与しながらＣＯ２含有ガス（ＣＯ２濃度１７vol％、湿度１００％）の吹込みによるガス炭酸化エージング（２５℃）を３日間行った。
【0096】
・比較例４
水和促進剤、炭酸化促進剤を用いることなく、回転ドラムタイプの反応容器（内径０．６ｍ、内容積０．２ｍ３）において回転（１０ｒｐｍ）を付与しながらＣＯ２含有ガス（ＣＯ２濃度１７vol％、湿度１００％）の吹込みによるガス炭酸化エージング（２５℃）を３日間行った。
・比較例５
水和促進剤、炭酸化促進剤を用いることなく、大気エージング（２５℃）を１８９日間行った。
水和促進剤、炭酸化促進剤を用いることなく、回転ドラムタイプの反応容器（内径０．６ｍ、内容積０．２ｍ３）において回転（１０ｒｐｍ）を付与しながらＣＯ２含有ガス（ＣＯ２濃度１７vol％、湿度１００％）の吹込みによるガス炭酸化エージング（２５℃）を３日間行った。
・比較例５
水和促進剤、炭酸化促進剤を用いることなく、大気エージング（２５℃）を１８９日間行った。
【0097】
（2）測定方法
・水浸膨張比：ＪＩＳ Ａ５０１５「道路用鉄鋼スラグ」の付属書Ｂの試験方法に基づき、スラグの水浸膨張比を求めた。
・溶出水のｐＨ測定：ＪＩＳ Ｋ００５８－１「タンクリーチング試験方法」の利用有姿の溶出試験の検液を用い、スラグ溶出水のｐＨ測定を行った。
・水浸膨張比：ＪＩＳ Ａ５０１５「道路用鉄鋼スラグ」の付属書Ｂの試験方法に基づき、スラグの水浸膨張比を求めた。
・溶出水のｐＨ測定：ＪＩＳ Ｋ００５８－１「タンクリーチング試験方法」の利用有姿の溶出試験の検液を用い、スラグ溶出水のｐＨ測定を行った。
【0098】
【表1】
【符号の説明】
【0099】
１ 水和処理槽
２ 炭酸化処理槽
３ 炭酸化促進剤再生槽
４ 貯留槽
５ 脱水槽
６ 中和処理槽
７ ガス吹込み手段
８ 処理槽
９ 炭酸化促進剤生成槽
１０ 貯留槽
１１ ガス吹込み手段
１２ 処理槽
１３ 炭酸化促進剤生成槽
１４ 貯留槽
１５ ガス吹込み手段
１６a，１６b 経路
１７a，１７b 経路
１８a，１８b 経路
２ 炭酸化処理槽
３ 炭酸化促進剤再生槽
４ 貯留槽
５ 脱水槽
６ 中和処理槽
７ ガス吹込み手段
８ 処理槽
９ 炭酸化促進剤生成槽
１０ 貯留槽
１１ ガス吹込み手段
１２ 処理槽
１３ 炭酸化促進剤生成槽
１４ 貯留槽
１５ ガス吹込み手段
１６a，１６b 経路
１７a，１７b 経路
１８a，１８b 経路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】