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本研究は、鉄鋼生産の副産物である鉄鋼スラグの新たな利用用途の開発を目指して、スラグの持つ未利用廃熱を利用したアルカリ溶融処理による高反応性の前駆体を作成、得られた前駆体からの機能性素材を合成、について検討を行った。
1500℃で加熱し溶融した高炉スラグに各種アルカリ塩を添加しアルカリ溶融処理を行った結果、塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、酢酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムでは、溶融処理が困難であるが、炭酸ナトリウムでアルカリ溶融処理が可能であることがわかった。溶融処理されたスラグは、高炉スラグ中の主成分であるカルシウムとケイ素が酸化カルシウムとケイ酸ナトリウムの形態で含まれていた。スラグに対して炭酸ナトリウムの添加量が重量比で2倍以上、加熱時間を10min以上とるとこで、十分なアルカリ溶融処理が可能であった。
得られた溶融物を蒸留水で処理した結果、ハイドロカルマイトを含むハイドロ複合体が得られた。得られたハイドロ複合体はリンに対して高い吸着容量と選択性を示し、pH5以上の中性～アルカリ性の溶液中での7.67mmol/gのリン吸着能を示した。また、ハイドロ複合体を耐圧容器にて80℃で加熱するとハイドロガーネットの一種であるカトアイトが生成し、さらに加熱の際にEDTAを添加することで、ハイドロキシソーダライト、ゼオライトX、ゼオライトAが生成した。
このように、溶融高炉スラグから炭酸ナトリウムの添加のみでアルカリ溶融処理が可能であり高い反応性の前駆体が得られること、得られた前駆体から様々な機能性素材が生成可能であることが明らかになった。
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