Dissolution of Chromium from Steelmaking Slag–Cr-containing Mineral Phases and Synthetic Slags–

Abstract

Steelmaking slags are reused for civil engineering and roadbed materials. When the slag containing Cr oxide is reused, there is a slight case of toxic Cr⁶⁺ elution from the mineral phase containing CrO₃ into the environment. Therefore, in order to effectively utilize slag as resources, the development of a technology to suppress Cr elution is urgently required. Regarding the formation of Cr⁶⁺ at high temperature and the elution of Cr⁶⁺ and Cr³⁺, many researches have been carried out as functions of the synthesis conditions of mineral phases and slags and elution conditions. Furthermore, the Cr⁶⁺ dissolution from actual slags has been reported. In this paper, the studies on the synthesized Cr-containing mineral phase and slags are reviewed, and the research issues of the technology to suppress Cr⁶⁺ elution from slag are discussed.

1. 緒言

日本国内においてクロム(Cr)はその大部分が特殊鋼原料として消費されている¹⁾。Crは鉄鋼に耐食性や高温強度向上等の優れた特性を付与する²⁾ことから，ステンレス鋼をはじめとして工具鋼，高速度鋼，耐熱鋼などに添加されている^2,3)。鉄鋼材料へのCrの添加は，溶融還元炉へのCr鉱石の装入⁴⁾や，転炉や電気炉へのFe-Cr合金の投入⁵⁾などの方法により行われる。一方，溶鋼中へのCrの溶解と同時に酸化物相であるスラグ相にもCr酸化物が分配される⁶⁾ため，実機スラグにはCr酸化物が存在している。

環境中でのCr酸化物のCr価数は二価から六価であると報告されている⁷⁾が，製鋼スラグ中でも複数の価数のCrが酸化物として混在する^8,9)。スラグ中のCr酸化物が易溶性を示すCrO₃¹⁰⁾として存在すると，そのスラグが地下水や雨水と接した場合にCr⁶⁺が水に溶出することが懸念される。Cr³⁺は生体必須微量元素である^11,12)のに対して，Cr⁶⁺は曝露や摂取により皮膚炎や鼻中隔穿孔，肺がんといった健康被害をもたらし^11,13)，さらには植物の生育を阻害する^11,14)。そのため，日本国内においては環境省告示第46号の溶出試験における溶出液中のCr⁶⁺濃度が0.05 mg/L以下であることが，土壌環境基準として定められている¹⁵⁾。一方，「公共用水域の水質汚濁に係る人の健康の保護に関する環境基準」と「地下水の水質汚濁に係る環境基準」においてはCr⁶⁺濃度の基準値は0.05 mg/Lであったが，2022年4月1日から0.02 mg/Lに改正されている¹⁶⁾。

製鋼スラグは全体として年間約1300万トンと大量に発生しており¹⁷⁾，強度や硬度が高く，耐摩耗性に優れていることから，路盤材やコンクリート骨材に多く利用されている^17,18)。また，せん断抵抗角が大きく粒子密度と単位体積重量が大きいことから，土工用材・地盤改良材としても利用されている^17,18)。しかし，製鋼スラグの中で年間270万トン排出される含Cr製鋼スラグ¹⁸⁾からはCr⁶⁺が溶出する懸念があるために，その再利用が制限され，管理型埋め立て処理が行われている。近年，管理型埋め立て処理スペースの逼迫が問題となっており，その処理費用も高騰してきている¹⁹⁾。この含Cr製鋼スラグからのCr溶出を抑制することができれば，スラグを土木材料としてさらに有効利用でき，スラグの埋め立て処理コストを低減できる。すなわち，Cr溶出抑制技術の開発は循環型社会の構築に貢献できるだけでなく，鉄鋼業の採算性の面からも急務である。

従来，スラグからのCr溶出とその抑制に関する研究は国内外で行われており，様々な知見が得られている。本報では，それらの中から，合成した含Cr鉱物相および合成スラグに関する研究についてまとめ，スラグからのCr溶出を抑制する技術の開発に向けた研究課題について論じる。なお，実機スラグからのCr溶出に関する研究は別報にまとめる。

2. Cr⁶⁺の生成

Suzukiら²⁰⁾は熱力学データベース²¹⁾を用いた計算により，純粋な各Cr酸化物の安定領域の温度および酸素分圧依存性を求めている。彼らの図をFig.1に示す。この図によれば，製鋼温度ではCr₂O₃(Cr³⁺)が，スラグ冷却過程ではCr₂O₃(Cr³⁺)およびCrO₂(Cr⁴⁺)が安定であり，CrO₃(Cr⁶⁺)は存在しないはずであるが，スラグの溶出試験では微量のCr⁶⁺がスラグから溶出することがある。現場で採取した電気炉スラグの断面を研磨して観察すると，Crを含む鉱物相は主にMgCr₂O₄(Spinel相)や(Mg,Fe,Ca,Mn)Cr₂O₄である^22,23)。MgO-Cr₂O₃-CrO₃系状態図²⁴⁾ではMgCr₂O₄がMgCrO₄と平衡している。Nisinoら²⁵⁾は大気下での昇温に伴うMgCrO₄・7H₂O試薬の重量変化を熱天秤で測定し，式(1)を導出した。

  

$${\text{MgCr}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{4}}+3/2{\text{O}}_2+\text{MgO}=2{\text{MgCrO}}_4$$(1)

Fig. 1.

Stability diagram of chromium oxides based on that shown by Suzuki et al¹⁹⁾.

Nath and Douglas²⁶⁾は高温融体におけるCr³⁺/Cr⁶⁺間の平衡を式(2)で表したが，Lee and Nassaralla²⁷⁾はMagnesite chromite耐火物の塩基度(CaO/SiO₂質量比)が高いほどCr⁶⁺溶出量が多い(耐火物中のCr⁶⁺含有量が高い)ことから，式(3)を示している。

  

$${\text{Cr}}^{3+}+3/2{\text{O}}_2={\text{Cr}}^{6+}+3/2{\text{O}}^2{}^{-}$$(2)

  

$${\text{Cr}}^{3+}+3/4{\text{O}}_2+5/2{\text{O}}^2{}^{-}={\text{CrO}}_4{{}^2}^{-}$$(3)

Mullerら²⁸⁾はMgO-Cr₂O₃-O₂系相安定図を実験的に求め，MgCrO_xについてはFig.2(a)，MgCr₂O_xについてはFig.2(b)を報告しているが，いずれも低温域でMgCrO₄が存在している。Hatakedaら²⁹⁾によれば，Crを含む製鋼スラグからのCr⁶⁺の溶出量は，スラグを還元雰囲気で800°Cに加熱した場合に比べ，大気中で800°Cに加熱した場合の方が高くなり，さらに1000°Cでの加熱より800°Cの方が増加している。Lee and Nassaralla²⁷⁾はCaO-Cr₂O₃系状態図における相安定領域から9CaO・4CrO₃・Cr₂O₃，3CaO・2CrO₃・2Cr₂O₃，CaO・CrO₃がそれぞれ1228-800°C，1022-900°C，900°C未満で安定に存在すると述べている。彼らはMagnesite chromite耐火物を大気中で500-1500°Cに8-120 h加熱し，700°Cの加熱でCr⁶⁺溶出量が最大になることを示した。Mizuharaら^30,31)による研究では，Cr₂O₃とCaOを等モル比で混合し，室温から500-1500°Cまで10°C/minで昇温して2h保持後水中急冷した試料についてX線回折法を用いて分析を行ったところ，900°Cまで昇温して保持した場合にCaCrO₄回折ピーク強度が最も高くなっている。また，Cr₂O₃，CaOおよびAl₂O₃を等モル比で混合し同様の熱処理を行った場合も，900°Cまで昇温して保持した場合にCa₄Al₆CrO₁₆回折ピーク強度が最も高くなっている。

Fig. 2.

Equilibrium phase assemblages for the bulk compositions: (a) MgCrO_x and (b) MgCr₂O_x²⁷⁾.

以上の報告から，スラグ中でのCr³⁺からCr⁶⁺への変化は，鋼の精錬中よりもスラグヤードにおける冷却過程で進行すると考えられる。

3. 単独鉱物相からのCrの溶出挙動

Crを含む鉱物相からの元素溶出に関する研究を紹介する前に，Crを含まない鉱物相からのそれ^32–36)についてTable 1にまとめる。Engströmら^32,33)は，pH=4，7，10においてCrを含まない純粋なCa₁₂Al₁₄O₃₃，Ca₃MgSi₂O₈，Ca₂MgSi₂O₇，Ca₂Al₂SiO₇，γ-Ca₂SiO₄，Ca₃Al₂O₆の溶出試験を行った。彼らは溶出試験の際のpH調整にかかる硝酸の消費量を各鉱物相間で比較することで各鉱物相の溶出特性を整理し，いずれの鉱物相においてもpHが低いほど溶出速度が大きくなることを示した。これと同様の溶出試験と評価方法を用いて，Strandkvistら^34,35)はCrを含まない純粋なCaSiO₃，CaMgSiO₄，β-Ca₂SiO₄の各単独鉱物相の溶出について報告している。上述のEngströmらの結果と併せて，彼らはH⁺による鉱物相の溶解反応をまず検討し，実際の溶出実験において消費した酸のH⁺のモル量と溶解反応式を比較することで鉱物相の溶出率を計算して，Fig.3を導いている。pH=4では溶出速度に差があるものの各鉱物相はほぼ完全に溶解し，pH=10ではDicalcium silicate相のみが完全に溶解している。pH=7の場合は，各鉱物相のSi含有率やMg含有率が高いほど溶出速度が小さくなり，Ca含有率が高い鉱物相ほど溶出速度が大きくなっている。さらに，Strandkvistら^35,36)は，FeO/MgO濃度比を変化させたFeO-MgO固溶体(Magnesiowüstite)についてpH=7，10の一定pH下における溶出挙動を調べ，FeO含有率が高いほど固溶体の溶出が抑制されることを示した。

Table 1. Previous studies on artificial mineral phases observed in steelmaking slag.

Mineralogical phase	Synthesis		Leaching condition		Ref.
	Heating	Cooling	Sample size	1: Solution 2: Liquid/solid 3: Mixing 4: pH control
With Cr
Cr2O3, Cr ore	—	—	< 54 μm	1: Seawater 2: 500 mL/0.1 g 3: Shaking (80 r.p.m), 30 d 4: pH 8 with HCl	37
MgCr2O4 MgCr2O4−1 mass%Ca2SiO4 Ca2SiO4−1 mass%MgCr2O4	1400ºC, Ar, 48 h	—
FeCr2O4	1300ºC, Ar, 6 h	—
Steel slag	1550ºC, Ar, 0.5 h	Slow cooling (1ºC/min) or He blowing
Cr6+-doped Ca3Al2O6 Cr6+-doped Ca3SiO5	1500ºC, air, 6 d	He blowing	< 0.1 mm	1: 1000 ppm Cr6+ soln. 2: 100 mL/1 g 3: Shaking (200 r.p.m.), 24 h 4: With NaOH or HNO3	39
MgCr2O4	1600ºC, air, 2 h	He blowing	< 105 μm	1: Distilled water 2: 500 mL/5 g 3: Shaking (200 r.p.m.), 48 h 4: No control or pH 12	23
	1400ºC, air	Slow cooling (2ºC/min)
CaCr2O4	1600ºC, air, 2 h	He blowing
Magnesiowüstite‒4 mass%Cr2O3 with various FeO/MnO ratio	1600 or 1500ºC N2, 1 h	Furnace cooling	0‒4 mm	1: NaOH soln.(pH 10) 2: 10 3: Rotating (10 r.p.m.), 24 h 4: No control	35 36
CaCrO4	900ºC, air, 2 h	He blowing	< 2 mm	1: Deionized water 2: 10 mL/1 g × 6 times 3: Shaking (200 r.p.m.), 6 h 4: No control	30 31
Ca4Al6CrO16	1300ºC, air, 2 h	Water quenching
Without Cr
Ca12Al14O33	1400ºC, air, 24 h	Slow cooling	20‒38 µm	1: Deionized water 2: 100 mL/0.05 g 3: Stirring, 40 h 4: pH 4, 7, 10 with HNO3	32 33
Ca3MgSi2O8	1500ºC, air, 48 h
Ca2MgSi2O7	1400ºC, air, 24 h
Ca2Al2SiO7	1410ºC, air, 72 h
γ-Ca2SiO4	1400ºC, air, 48 h
Ca3Al2O6	1250ºC, air, 48 h	Fast cooling
CaSiO3	1300ºC, air, 48 h	Slow cooling	20‒38 µm	1: Deionized water 3: Stirring, 40 h 4: pH 4, 7, 10 with HNO3	34 35
CaMgSiO4	1300ºC, air, 50 h
β-Ca2SiO4	1400ºC, air, 24 h
Magnesiowüstite with various FeO/MgO ratio	1600 or 1500ºC N2, 1 h	Furnace cooling	20‒38 µm	1: Deionized water 3: Stirring (320 r.p.m.), 40 h 4: pH 7, 10 with HNO3 or NaOH	35 36

Fig. 3.

Percentage of dissolved minerals calculated from acid consumption^33,34).

含Cr製鋼スラグを構成する各鉱物相からのCr溶出についての研究報告例^{23,30,31,35–37,39)}もTable 1にまとめる。Strandkvistら^35,36)はMagnesiowüstiteにCr₂O₃を4 mass%固溶させた試料についてpHを制御しない溶出試験を行い，固溶体中のFeO含有率が70 mass%以上であれば全Crの溶出量を0.005 mg/kg(溶出重量/試料重量)以下に抑制できると報告している。Samadaら³⁷⁾はpH=8に制御した人工海水中でCr₂O₃，MgO・Cr₂O₃，MgO・Cr₂O₃-1 mass% 2CaO・SiO₂，2CaO・SiO₂-1 mass% MgO∙Cr₂O₃，FeO・Cr₂O₃，Cr鉱石の溶出試験を行い，これら単独鉱物相のCr溶出挙動を調べた。彼らの溶出試験中の全CrおよびCr⁶⁺濃度の経時変化をFig.4に示すが，Crの溶出しやすさは2CaO・SiO₂-1 mass%MgO・Cr₂O₃≫MgO・Cr₂O₃-1 mass%2CaO・SiO₂≫MgO・Cr₂O₃>FeO・Cr₂O₃, Cr₂O₃, Cr鉱石となっている。純粋なMgO・Cr₂O₃と比較して，2CaO・SiO₂を固溶したMgO・Cr₂O₃からCrが溶出しやすい理由は準安定な2CaO・SiO₂の易溶性³⁸⁾にあると考えているが，安定な2CaO・SiO₂の水和反応性からは論じられていない。He and Suito³⁹⁾は予めCr⁶⁺溶液中でCr⁶⁺を含有させた3CaO・SiO₂からのCr⁶⁺溶出のpH依存性を調べ，溶液中Cr⁶⁺濃度がpH=12では2 mg/Lとなる一方で，pH=6では19 mg/Lになることを示している。これはCr⁶⁺を取り込んだ二次生成物であるCaO-SiO₂-H₂Oゲルの安定性がアルカリ性溶液中で高いことに対応すると述べている。Inoueら²³⁾はCaO・Cr₂O₃，MgO・Cr₂O₃の溶出試験を行い，MgO・Cr₂O₃と比較してCaO・Cr₂O₃からCr³⁺およびCr⁶⁺が溶出しやすい理由はMgOとCaOの水和反応性の違いにあると推測している。さらに，MgO∙Cr₂O₃からのCr⁶⁺溶出におよぼすpHの影響はほとんどないと述べている。Mizuharaら^30,31)によれば，CaCrO₄からのCr⁶⁺溶出量はCa₄Al₆CrO₁₆からより著しく大きい。

Fig. 4.

Dissolution behavior of total Cr and Cr⁶⁺ from Cr-containing mineral phases into artificial seawater³⁶⁾.

製鋼スラグ中に含まれる各鉱物相単独の溶出挙動に関するこれらの研究では特にCaを固溶しないSpinel相が溶解しにくいことが示されていることから，このSpinel相をスラグ中で生成・成長させることが重要であると言える。

上記の研究は，第三成分を固溶させた鉱物相からのCrの溶出挙動を中性~アルカリ性水溶液を用いて調べているものと，第三成分を固溶させていない鉱物相の酸性水溶液での溶出挙動を調べているものに大別される。実機スラグ中の含Cr鉱物相は第三成分を固溶する場合がほとんどであり，我が国における雨水曝露環境は弱酸性領域にあることから，含Cr製鋼スラグを土木用資材として活用するためには，第三成分が固溶した単独鉱物相からのCrの溶出挙動を弱酸性領域で調べることが望まれる。

4. 合成スラグからのCrの溶出挙動

実機スラグを模擬した成分系の合成スラグについて，Crの溶出挙動を調べた結果^40–47)をTable 2にまとめる。Eguchi and Uchida⁴⁰⁾は600-1300°Cの温度範囲においてCO₂，N₂-1.8%O₂，大気のそれぞれの雰囲気のもとで合成したCaO-SiO₂-FeO_x-Cr₂O₃系スラグについて溶出試験を行い，同じスラグ組成では低温であるほど，一定温度下ではCaO比率および酸素分圧が高いほどCr⁶⁺が溶出しやすいという知見を得ている。Shinodaら⁴¹⁾は51 mass%CaO-34 mass%SiO₂-5 mass%MgO-5 mass%Al₂O₃-5 mass%Cr₂O₃の組成に試薬を混合したものに1 mass%のCaF₂を加えて大気下1800 K(1527°C)で溶融した後に，種々の条件で再加熱処理を行い，Cr⁶⁺の生成と溶出挙動におよぼす再加熱処理時の温度および酸素分圧の影響を調べた。彼らの結果によれば，大気下800°Cで再加熱処理を行うと少量のCaCrO₄相が直ちに生成し，Fig.5(a)のように全CrおよびCr⁶⁺が再加熱時間に関係なくほぼ一定量溶出するが，再加熱処理が900°C以上では高温になるほどこれらの溶出は減少している。この理由として彼らは，試料のX線吸収端近傍スペクトルの再加熱温度による変化を基に，高温ほどCr⁶⁺が還元されるためと述べている。一方，Ar-10%H₂雰囲気中で再加熱した場合をFig.5(b)に示す。Cr⁶⁺濃度が全Cr濃度より高いという奇異な実験点はあるものの，Fig.5(a)と比べて全CrおよびCr⁶⁺の溶出が著しく抑えられている。García-Ramosら⁴²⁾とCabrera-Realら⁴³⁾は酸性溶液中におけるCaO-SiO₂-MgO-FeO-Al₂O₃-Cr₂O₃-CaF₂系合成スラグからのCr溶出におよぼす塩基度，Al₂O₃濃度，MgO濃度，Cr₂O₃濃度の影響を調べた。彼らの結果をFig.6に示すが，塩基度が高いスラグではCr⁶⁺を含む鉱物相が生成し，全Cr溶出量が高くなっている。また，スラグにAl₂O₃やMgOが存在すると，CaCr₂O₄やCaCrO₄などと比較して溶出に対する耐性が高いGehlenite相(Ca₂Al₂SiO₇)やSpinel相が生成するために全Crの溶出が抑えられることを示している。Liaoら⁴⁴⁾はCr₂O₃濃度を変化させたCaMgSi₂O₆-CaAl₂Si₂O₈擬二元系共晶組成スラグを合成し，CrがGlass相(高温における液相)とSpinel相に分配されることによって，酸性溶液への全Crの溶出が抑えられると述べている。Zhaoら⁴⁵⁾はMoるつぼを用いてCaO-SiO₂-MgO-FeO-Al₂O₃-Cr₂O₃-CaF₂系スラグをAr雰囲気下，1600°Cで30 min保持して溶融した後に，るつぼごと水中急冷した。また，1600°Cから1500，1400および1300°Cまで5°C/minで徐冷してから水中急冷した。得られたスラグからの全Cr溶出量におよぼす急冷温度の影響を調べた結果，スラグの急冷温度が低いほど全Cr溶出が抑制されることを見出している。彼らは熱力学計算ソフトFactSage7.0を用いて各鉱物相の存在量を推定した結果，スラグの急冷温度が低いほど水に溶解しにくいSpinel相の存在量が増加し，水に溶解しやすいGlass相(高温における液相)の量が低下するために，結果的にCr溶出量が減少すると説明している。特に1300°Cにおいて急冷したスラグの場合は，スラグ中Crの99.9%以上がSpinel相に含まれ，全Cr溶出量も検出下限値の0.01 mg/Lであった。溶出試験後のスラグの表面観察から，2CaO∙SiO₂，Ca₃MgSi₂O₈，Glass相は酸性溶液中で溶出しやすいことを確認している。また，Zhaoら⁴⁶⁾は同じ成分系のスラグをAr雰囲気下，1600°Cで30 min保持した後に急冷したスラグ，あるいは1300°Cまで3°C/minで徐冷してから1300°Cで0 min保持した後に急冷したスラグの溶出試験を，酸性溶液を用いて行った。その結果，塩基度を1.0から1.5に変化させると溶出に対する耐性が高いSpinel相へのCr分配が大きくなるため，全Crの溶出が抑制されたが，塩基度を1.5から2.0にすると，Crを含有した易溶性の鉱物相であるPericlase相(MgO)が生成し，全Cr溶出濃度が高くなったことから，Cr溶出抑制のための最適塩基度は1.5であるとしている。さらに，Fig.7に示すように，塊状CaOが存在する場合には，CaOの周囲に易溶性であるCaCr₂O₄が生成することを見出している。Zengら⁴⁷⁾は，N₂雰囲気中1550°CでFeO濃度を変化させたCaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-Cr₂O₃-FeO系スラグを溶融した後に大気下で放冷した試料を用いて，酸性溶液中でのCr⁶⁺の溶出におよぼすFeO濃度の影響を調べている。Cr⁶⁺の溶出濃度はスラグ中FeO濃度が高くなるほど低減し，0 mass%FeOのスラグからは0.143 mg/LのCr⁶⁺が溶出するが，20 mass%FeOのスラグからのCr⁶⁺溶出量は0.0021 mg/Lまで減少することを示している。この理由は，冷却中に結晶化しなかったAmorphous中のCr含有率がスラグ中FeO濃度の上昇に伴って減少するためであると述べている。さらに20 mass%FeOのスラグ断面を観察し，彼らの合成条件で得られたスラグ中のSpinel相はFig.8のような多層構造となっており，Spinel相の外縁部ほどFe濃度が高くてCr濃度が低い層になっていることを明らかにした。

Table 2. Previous studies on artificial steelmaking slags containing Cr.

Slag system	Slag synthesis		Leaching condition		Ref.
	Heating	Cooling	Sample size	1: Solution 2: Liquid/solid 3: Mixing
CaO-SiO2-FeOx-Cr2O3	600~1300ºC CO2, N2-1.8%O2 or air, 2 h	Water quench	0.5‒5mm ≤ 88µm	1: Deionized water 2: 10 wt% solid 3: Stirring, 6 h	40
CaO-SiO2-Cr2O3- MgO-Al2O3-CaF2	1527ºC, air	Annealing (1073-1273K, air or Ar-10%H2, 1‒24 h)	150-350 µm	—	41
	Melting pt.+50ºC, 0.5 h	Furnace cooling	< 75 µm	1: Acetic acid soln.(pH 2.88) 2: 500 mL/25 g 3: Rotating (30 r.p.m.), 20 h	42
CaO-SiO2-Cr2O3-MgO-CaF2	1600, 1650ºC	Furnace cooling (8ºC/min)			43
CaO-SiO2-Cr2O3-MgO-Al2O3	1450ºC, air 3 h	Cooling in air	—	1: Acetic acid soln.(pH 2.88) 2: 5 mL/0.25g 3: Rotating (30 r.p.m.), 25 d [TCLP by U.S.]	44
CaO-SiO2-FeO-Cr2O3-MgO-Al2O3	1600ºC, Ar 30 min	5ºC/min →water quench.	< 74 µm	1: H2SO4 or HNO3 soln.(pH 3.2) 2: 100 mL/10g 3: Rotating (30 r.p.m.), 18 h [HJ/T 299-2007 by China]	45
		·Water quench ·3ºC/min to 1300ºC →keep for 30 min →water quench.			46
CaO-SiO2-FeO-Cr2O3- MgO-Al2O3-CaF2	1550ºC, N2 30 min	Slow cooling in air	—	1: H2SO4 or HNO3 soln.(pH 3.2) 2: 100 mL/10g 3: Rotating (30 r.p.m.), 20 h	47

Fig. 5.

Variation of total chromium and Cr(VI) concentrations dissolved from slag annealed under (a) air and (b) Ar-10% H₂ with annealing time³⁹⁾.

Fig. 6.

Effect of the CaO/SiO₂ mass ratio and the content of Al₂O₃ (a) and MgO (b) on total Cr content in solution after quoting the reported results^40,41).

Fig. 7.

Schematic diagram of microstructure of interface zone between CaO lump and slag created based on the report by Zhao et al⁴⁴⁾.

Fig. 8.

Schematic diagram of spinel structure created based on the report by Zeng et al⁴⁵⁾.

5. 結言

以上の合成スラグからのCr溶出に関する研究から，Cr溶出を抑制できるスラグにするためには，次に挙げるパラメータの制御が重要であると考えられる。

(1)800°C以上での高温保持の際の酸素分圧を低減する

(2)急冷開始温度を1000°C以上にする

(3)スラグの塩基度は1.5が望ましい

(4)スラグ中のFeO濃度，MgO濃度，Al₂O₃濃度を高くする

これら(1)~(4)の中のどの因子がCr⁶⁺生成抑制およびCr⁶⁺溶出量低下に大きく作用するのかを調べることは今後の研究課題である。

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