JP2003012355A - 人工骨材の製造方法 - Google Patents
人工骨材の製造方法Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
- C04B18/023—Fired or melted materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
- C04B2111/1062—Halogen free or very low halogen-content materials
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 塩素化合物を含む焼却飛灰と主灰から、高強
度で安定した品質の骨材を低コストで製造することがで
きる人工骨材の製造技術を提供する。 【解決手段】 都市ごみの焼却飛灰または主灰に粘結材
と組成調合材と還元剤を添加して焼成した骨材の化学組
成および塩素化合物の含有率が適正な値になるように配
合して得られた混合物を所定の粒径になるように混合・
粉砕し、該粉砕物を成形して得た成形体を焼成炉で加熱
処理することを特徴とする。 【効果】 焼却飛灰または主灰の処理コストや処理設備
投資を大きく軽減することを可能にでき、また廃棄物の
再資源化や環境問題の解消に大いに寄与する。
度で安定した品質の骨材を低コストで製造することがで
きる人工骨材の製造技術を提供する。 【解決手段】 都市ごみの焼却飛灰または主灰に粘結材
と組成調合材と還元剤を添加して焼成した骨材の化学組
成および塩素化合物の含有率が適正な値になるように配
合して得られた混合物を所定の粒径になるように混合・
粉砕し、該粉砕物を成形して得た成形体を焼成炉で加熱
処理することを特徴とする。 【効果】 焼却飛灰または主灰の処理コストや処理設備
投資を大きく軽減することを可能にでき、また廃棄物の
再資源化や環境問題の解消に大いに寄与する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみの焼却時
に排ガス中に飛散する飛灰または主灰の資源化に係り、
より詳しくは焼却飛灰または主灰中の有害物を無害化す
ると共に建築、土木用等に使用する骨材の製造方法に関
する。
に排ガス中に飛散する飛灰または主灰の資源化に係り、
より詳しくは焼却飛灰または主灰中の有害物を無害化す
ると共に建築、土木用等に使用する骨材の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】本発明者らは、飛灰または主灰の焼成法
により、飛灰または主灰中に含まれる鉛、亜鉛、カドミ
ウム等の重金属類を揮発除去するとともに建築、土木用
等に使用する骨材の製造方法を開発してきた。しかる
に、飛灰または主灰を構成する主要な化学成分であるＳ
ｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３については骨
材化に最適な範囲が存在し、これ以外の主要成分である
アルカリ金属類のアルカリ成分は、主としてＮａＣｌ、
ＫＣｌ等の塩化物として飛灰または主灰中に含まれ、こ
れらはごみ焼却炉の形式や排ガスの処理方法によって飛
灰または主灰中の含有量が大きく異なることを知見し
た。また、原料中の塩化アルカリ量が骨材特性に及ぼす
影響については系統的な把握が行われていなかった。そ
のため原料である飛灰または主灰中の塩素または塩化ア
ルカリ量の変動による骨材物性への影響を把握して所定
の品質を有する骨材を焼成する技術の開発が望まれてい
た。
により、飛灰または主灰中に含まれる鉛、亜鉛、カドミ
ウム等の重金属類を揮発除去するとともに建築、土木用
等に使用する骨材の製造方法を開発してきた。しかる
に、飛灰または主灰を構成する主要な化学成分であるＳ
ｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３については骨
材化に最適な範囲が存在し、これ以外の主要成分である
アルカリ金属類のアルカリ成分は、主としてＮａＣｌ、
ＫＣｌ等の塩化物として飛灰または主灰中に含まれ、こ
れらはごみ焼却炉の形式や排ガスの処理方法によって飛
灰または主灰中の含有量が大きく異なることを知見し
た。また、原料中の塩化アルカリ量が骨材特性に及ぼす
影響については系統的な把握が行われていなかった。そ
のため原料である飛灰または主灰中の塩素または塩化ア
ルカリ量の変動による骨材物性への影響を把握して所定
の品質を有する骨材を焼成する技術の開発が望まれてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようする課題】本発明は、このような現
状にかんがみてなされたものであり、塩素化合物が発生
源ごとに大きく変動する焼却飛灰または主灰でも、少量
でかつ入手しやすい添加剤を使用して高強度で安定した
品質の骨材を製造することができる人工骨材の製造方法
を提案しようとするものである。
状にかんがみてなされたものであり、塩素化合物が発生
源ごとに大きく変動する焼却飛灰または主灰でも、少量
でかつ入手しやすい添加剤を使用して高強度で安定した
品質の骨材を製造することができる人工骨材の製造方法
を提案しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、都市ごみ
の焼却飛灰または主灰と組成調合材と還元剤を用いて、
焼成した骨材中のＳｉＯ２が３０〜７５重量％、Ａｌ２
Ｏ３が３０重量％以下、ＣａＯが３５重量％以下、Ｆｅ
２Ｏ３が２〜１５重量％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が６〜
１５重量％となり、かつ原料中の塩素の含有率が特定の
範囲内となるように配合して、ロータリーキルンで焼成
すると土木・建築用骨材として使用できる強度と比重特
性と化学的品質を持ち、吸水率の少ない高品質な骨材を
焼成できることを見出した。
の焼却飛灰または主灰と組成調合材と還元剤を用いて、
焼成した骨材中のＳｉＯ２が３０〜７５重量％、Ａｌ２
Ｏ３が３０重量％以下、ＣａＯが３５重量％以下、Ｆｅ
２Ｏ３が２〜１５重量％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が６〜
１５重量％となり、かつ原料中の塩素の含有率が特定の
範囲内となるように配合して、ロータリーキルンで焼成
すると土木・建築用骨材として使用できる強度と比重特
性と化学的品質を持ち、吸水率の少ない高品質な骨材を
焼成できることを見出した。
【０００５】すなわち、本発明に係る人工骨材の製造方
法は、都市ごみの焼却飛灰または主灰に粘結材と組成調
合材と還元剤を添加して焼成した骨材の化学組成が、Ｓ
ｉＯ ２が３０〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３が３０重量％以
下、ＣａＯが１０〜３５重量％、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１５
重量％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が６〜１５重量％とな
り、かつ原料中の塩素化合物の含有率が塩素量換算で８
〜１５重量％以下となるように配合して得られた混合物
を平均粒径が１５μｍ以下になるように混合・粉砕し、
該粉砕物に水を加えて成形して得た成形体を、要すれば
乾燥した後、該成形体を焼成炉で加熱処理することを特
徴とするものである。この人工骨材の製造方法における
粘結材としては、ベントナイトまたは糖蜜またはパルプ
廃液の少なくとも１種を用いることができる。また、同
じく組成調合材の鉄源としては、スタイトまたはへマタ
イト等の２価または３価の鉄酸化物を用いることがで
き、同じく還元剤としては、石炭、コークス等の炭素化
合物の少なくとも一種を用いて原料中に炭素量換算で
０．５〜９重量％を添加することが好ましい。さらに、
組成調合材のシリカ源として珪砂、陶石、長石、カオリ
ナイト、木節粘度、焼却主灰、石炭灰、下水道焼却汚泥
の少なくとも一種を用いることができる。なお、本発明
で用いる成形方法としては、所定の径になるように成形
できるものであれば支障はないが、パンペレタイザーや
押し出し成型機を用いると簡便である。また、焼成方法
としては、有害物の揮発促進や連続操業、品質の均一性
を考慮すればロータリーキルンを用いるのが好ましい。
法は、都市ごみの焼却飛灰または主灰に粘結材と組成調
合材と還元剤を添加して焼成した骨材の化学組成が、Ｓ
ｉＯ ２が３０〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３が３０重量％以
下、ＣａＯが１０〜３５重量％、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１５
重量％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が６〜１５重量％とな
り、かつ原料中の塩素化合物の含有率が塩素量換算で８
〜１５重量％以下となるように配合して得られた混合物
を平均粒径が１５μｍ以下になるように混合・粉砕し、
該粉砕物に水を加えて成形して得た成形体を、要すれば
乾燥した後、該成形体を焼成炉で加熱処理することを特
徴とするものである。この人工骨材の製造方法における
粘結材としては、ベントナイトまたは糖蜜またはパルプ
廃液の少なくとも１種を用いることができる。また、同
じく組成調合材の鉄源としては、スタイトまたはへマタ
イト等の２価または３価の鉄酸化物を用いることがで
き、同じく還元剤としては、石炭、コークス等の炭素化
合物の少なくとも一種を用いて原料中に炭素量換算で
０．５〜９重量％を添加することが好ましい。さらに、
組成調合材のシリカ源として珪砂、陶石、長石、カオリ
ナイト、木節粘度、焼却主灰、石炭灰、下水道焼却汚泥
の少なくとも一種を用いることができる。なお、本発明
で用いる成形方法としては、所定の径になるように成形
できるものであれば支障はないが、パンペレタイザーや
押し出し成型機を用いると簡便である。また、焼成方法
としては、有害物の揮発促進や連続操業、品質の均一性
を考慮すればロータリーキルンを用いるのが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明において、焼成した骨材中
のＳｉＯ２を３０〜７５重量％と限定したのは、３０重
量％未満では焼成した骨材中のガラス相生成量が不足し
て高強度な骨材が得られず骨材の耐久性が低下し、他
方、７５重量％を超えると化学成分調整用の原料が処理
対象の焼却灰の数重量倍となることと、焼成温度が１２
５０℃を超え燃料コストが高くなり、焼成設備の高耐熱
化が必要でメンテナンスコストも増加するため実用的で
ないためである。
のＳｉＯ２を３０〜７５重量％と限定したのは、３０重
量％未満では焼成した骨材中のガラス相生成量が不足し
て高強度な骨材が得られず骨材の耐久性が低下し、他
方、７５重量％を超えると化学成分調整用の原料が処理
対象の焼却灰の数重量倍となることと、焼成温度が１２
５０℃を超え燃料コストが高くなり、焼成設備の高耐熱
化が必要でメンテナンスコストも増加するため実用的で
ないためである。
【０００７】骨材中のＡｌ２Ｏ３を３０重量％以下と限
定したのは、３０重量％を超えるとやはり焼成温度が１
２５０℃以上となり経済的でないからである。
定したのは、３０重量％を超えるとやはり焼成温度が１
２５０℃以上となり経済的でないからである。
【０００８】骨材中のＣａＯを１０〜３５重量％に限定
したのは、ＣａＯ成分は少ないほど好ましいが、１０重
量％未満ではアルカリ金属量に見合うＣａＯ量が付則し
てアルカリ金属過多となって加熱時のマトリックスの粘
性が著しく低下して骨材の融着を促進するため好ましく
なく、他方、３５％を超えるとアルカリ金属に対してＣ
ａＯが多くなり過ぎて焼成温度が１２５０℃以上とな
り、エネルギーコストが過大となり経済性に問題がある
ためである。
したのは、ＣａＯ成分は少ないほど好ましいが、１０重
量％未満ではアルカリ金属量に見合うＣａＯ量が付則し
てアルカリ金属過多となって加熱時のマトリックスの粘
性が著しく低下して骨材の融着を促進するため好ましく
なく、他方、３５％を超えるとアルカリ金属に対してＣ
ａＯが多くなり過ぎて焼成温度が１２５０℃以上とな
り、エネルギーコストが過大となり経済性に問題がある
ためである。
【０００９】骨材中のＦｅ２Ｏ３は、骨材内部で還元し
て主としてＦｅＯとして存在させると溶剤としてマトリ
ックスの液相焼結に寄与し、また骨材表面では焼成用燃
焼ガス中の過剰空気による酸素で酸化してＦｅ２Ｏ３の
形で存在させると骨材内部より液相の生成に高温が必要
となり、ロータリーキルン等の焼成炉内での骨材相互や
炉内壁ヘの融着を防止しながら骨材内部の焼結を促進し
て骨材全体の強度を向上する効果があるが、２重量％未
満ではこの効果が不十分で高強度な骨材を焼成できず、
他方、１５重量％を超えると液相生成からスラグ化する
までの温度範囲が極めて狭くなり均質で高強度な骨材の
焼成が困難となるため、骨材中のＦｅ２Ｏ３は、２〜１
５重量％と限定した。
て主としてＦｅＯとして存在させると溶剤としてマトリ
ックスの液相焼結に寄与し、また骨材表面では焼成用燃
焼ガス中の過剰空気による酸素で酸化してＦｅ２Ｏ３の
形で存在させると骨材内部より液相の生成に高温が必要
となり、ロータリーキルン等の焼成炉内での骨材相互や
炉内壁ヘの融着を防止しながら骨材内部の焼結を促進し
て骨材全体の強度を向上する効果があるが、２重量％未
満ではこの効果が不十分で高強度な骨材を焼成できず、
他方、１５重量％を超えると液相生成からスラグ化する
までの温度範囲が極めて狭くなり均質で高強度な骨材の
焼成が困難となるため、骨材中のＦｅ２Ｏ３は、２〜１
５重量％と限定した。
【００１０】飛灰または主灰中では塩素化合物の大半が
ＮａＣｌまたはＫＣｌ等のアルカリ金属化合物となって
いる。原料中の塩素量が１重量％未満となるとアルカリ
金属量が（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）として２重量％未満とな
り、焼成時の液相生成以下意思温度が上昇して経済性の
面で好ましくない。塩素量１〜１０重量％では塩素と化
合しているアルカリ金属が溶剤成分として有効に働き、
７５０℃以上で液相の生成に寄与してい１０００〜１２
５０℃で高強度を有する骨材の焼成に寄与する。この場
合のアルカリ金属量は（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）として２〜
１５重量％である。なおアルカリ金属は焼成温度１００
０〜１２５０℃で燃焼ガス中に揮発して未燃焼原料の１
０〜６０重量％が失われる。塩素量が１５重量％より多
くなると骨材原料加熱時に塩化アルカリの溶融物が原料
マトリックスを満たして骨材全体の強度を低下させるこ
とと、焼成後に骨材を水中に浸漬すると多量の塩化アル
カリが水に溶出して乾燥後の骨材強度を著しく低下させ
るため好ましくない。また原料中の塩素量が１〜５重量
％では固化体中のアルカリ金属量は（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ
２Ｏ）として２〜６重量％となり、塩素と化合している
アルカリ金属のほぼ全量が骨材焼成時の溶剤として働
き、比較的低温度で高強度な骨材が焼成できる点で好ま
しい。したがって、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）は２〜１５重
量％としたのである。
ＮａＣｌまたはＫＣｌ等のアルカリ金属化合物となって
いる。原料中の塩素量が１重量％未満となるとアルカリ
金属量が（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）として２重量％未満とな
り、焼成時の液相生成以下意思温度が上昇して経済性の
面で好ましくない。塩素量１〜１０重量％では塩素と化
合しているアルカリ金属が溶剤成分として有効に働き、
７５０℃以上で液相の生成に寄与してい１０００〜１２
５０℃で高強度を有する骨材の焼成に寄与する。この場
合のアルカリ金属量は（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）として２〜
１５重量％である。なおアルカリ金属は焼成温度１００
０〜１２５０℃で燃焼ガス中に揮発して未燃焼原料の１
０〜６０重量％が失われる。塩素量が１５重量％より多
くなると骨材原料加熱時に塩化アルカリの溶融物が原料
マトリックスを満たして骨材全体の強度を低下させるこ
とと、焼成後に骨材を水中に浸漬すると多量の塩化アル
カリが水に溶出して乾燥後の骨材強度を著しく低下させ
るため好ましくない。また原料中の塩素量が１〜５重量
％では固化体中のアルカリ金属量は（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ
２Ｏ）として２〜６重量％となり、塩素と化合している
アルカリ金属のほぼ全量が骨材焼成時の溶剤として働
き、比較的低温度で高強度な骨材が焼成できる点で好ま
しい。したがって、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）は２〜１５重
量％としたのである。
【００１１】石炭、コークス等の還元剤はこの鉄の酸化
状態を制御するために添加するが、該還元剤は鉄の還元
状態により添加量を調整し、その添加量の範囲は０．５
〜９重量％とするのが好ましい。
状態を制御するために添加するが、該還元剤は鉄の還元
状態により添加量を調整し、その添加量の範囲は０．５
〜９重量％とするのが好ましい。
【００１２】飛灰中のシリカは適正組成以下の含有率で
ある場合が多い。この場合は珪砂、陶石、長石、カオリ
ナイト、木節粘土、焼却主灰、石炭灰、下水道焼却汚泥
等のシリカまたはシリカとアルミナを含む鉱物を加えて
成分調整を行う。また、飛灰中の塩素は骨材化適正範囲
より多い場合が多い。この場合は上記シリカまたはアル
ミナを含む鉱物を加えて適正範囲に調整する。
ある場合が多い。この場合は珪砂、陶石、長石、カオリ
ナイト、木節粘土、焼却主灰、石炭灰、下水道焼却汚泥
等のシリカまたはシリカとアルミナを含む鉱物を加えて
成分調整を行う。また、飛灰中の塩素は骨材化適正範囲
より多い場合が多い。この場合は上記シリカまたはアル
ミナを含む鉱物を加えて適正範囲に調整する。
【００１３】焼却飛灰または主灰の平均粒径は数μｍ程
度であるが、焼却飛灰または主灰と成分調整用原料は平
均粒径が大きいために原料を調整してさらに粘結材とし
てのベントナイトを加えてから、振動ミル等の粉砕機で
粉砕しながら混合して平均粒径を１５μｍ以下とする。
これは平均粒径が１５μｍを超えると、骨材強度が低下
するため好ましくないからである。
度であるが、焼却飛灰または主灰と成分調整用原料は平
均粒径が大きいために原料を調整してさらに粘結材とし
てのベントナイトを加えてから、振動ミル等の粉砕機で
粉砕しながら混合して平均粒径を１５μｍ以下とする。
これは平均粒径が１５μｍを超えると、骨材強度が低下
するため好ましくないからである。
【００１４】混合・粉砕された原料は、次の成形工程に
おいて水を加えて転動造粒かまたは押し出し造粒により
直径５〜１５ｍｍのペレットに成形し、ロータリーキル
ンで焼成する。ロータリーキルンは設備が簡易で加熱用
燃焼ガス気流と原料が接触しやすく、高温での滞留時間
も数十分と長いことから重金属類のガス中への揮発も促
進し易い。更に焼成した骨材の品質にばらつきが少な
く、重金属類の溶出を少なくして無害化する場合の信頼
性が高い点で骨材を焼成する設備として好ましい。
おいて水を加えて転動造粒かまたは押し出し造粒により
直径５〜１５ｍｍのペレットに成形し、ロータリーキル
ンで焼成する。ロータリーキルンは設備が簡易で加熱用
燃焼ガス気流と原料が接触しやすく、高温での滞留時間
も数十分と長いことから重金属類のガス中への揮発も促
進し易い。更に焼成した骨材の品質にばらつきが少な
く、重金属類の溶出を少なくして無害化する場合の信頼
性が高い点で骨材を焼成する設備として好ましい。
【００１５】ロータリーキルンで焼成する場合、キルン
内を原料であるペレットが転動して移動する際にすり減
って粉化する。粉化量が多いと焼成部でペレットに付着
してペレット相互やキルン内壁への付着が多くなり焼成
操作が困難になることと、実収率の低下や煤塵の捕集設
備への負荷を増加させるため好ましくない。かかる対策
として、本発明ではキルン内での粉化を低減するため粘
結材として成分調整用鉱物を加えた原料にべントナイ
ト、パルプ廃液や糖蜜等の粘結材を加える。
内を原料であるペレットが転動して移動する際にすり減
って粉化する。粉化量が多いと焼成部でペレットに付着
してペレット相互やキルン内壁への付着が多くなり焼成
操作が困難になることと、実収率の低下や煤塵の捕集設
備への負荷を増加させるため好ましくない。かかる対策
として、本発明ではキルン内での粉化を低減するため粘
結材として成分調整用鉱物を加えた原料にべントナイ
ト、パルプ廃液や糖蜜等の粘結材を加える。
【００１６】
【実施例】実施例１−１〜１−３
実験に使用した飛灰は塩素濃度を変えるため、飛灰その
ものと水洗濾過乾燥した飛灰（以下、水洗飛灰と呼ぶ）
を使用した。また塩素量の調整には塩化ナトリウムを使
用した。実験に使用した焼却飛灰または主灰、水洗飛
灰、珪砂、べントナイト、へマタイト、コークス、塩化
ナトリウムの化学組成を表１に示した。これらの原料を
表２に示す配合で計量採取して振動ミルで粉砕混合し
た。粉砕した原料の粒度分布はレーザー回折式粒度分布
計で測定した。得られた粉砕原料に水を加えながら押し
出し成形機で直径約１０ｍｍの円柱状に造粒し乾燥した
後、ロータリーキルン（煉瓦内径９２０〜７００ｍｍ×
長さ１２０００ｍｍ）に供給し、表４に示す焼成温度に
て焼成した。焼成後の骨材の化学組成と調合原料中の塩
素濃度を表３に示し、また原料の平均粒径を表４に示
す。焼成した骨材の比重はＪＩＳ Ａ １１１０に基づ
いて測定し、骨材強度は円柱状骨材の円柱軸に直角方向
から加圧して破壊する時の加重を各試料毎に２０点測定
してその平均値を圧潰強度として表４に示した。表４に
示す結果より明らかなごとく、焼成温度１０５０〜１０
７０℃で圧潰強度が８８０〜１２７０Ｎの高強度な骨材
が得られた。
ものと水洗濾過乾燥した飛灰（以下、水洗飛灰と呼ぶ）
を使用した。また塩素量の調整には塩化ナトリウムを使
用した。実験に使用した焼却飛灰または主灰、水洗飛
灰、珪砂、べントナイト、へマタイト、コークス、塩化
ナトリウムの化学組成を表１に示した。これらの原料を
表２に示す配合で計量採取して振動ミルで粉砕混合し
た。粉砕した原料の粒度分布はレーザー回折式粒度分布
計で測定した。得られた粉砕原料に水を加えながら押し
出し成形機で直径約１０ｍｍの円柱状に造粒し乾燥した
後、ロータリーキルン（煉瓦内径９２０〜７００ｍｍ×
長さ１２０００ｍｍ）に供給し、表４に示す焼成温度に
て焼成した。焼成後の骨材の化学組成と調合原料中の塩
素濃度を表３に示し、また原料の平均粒径を表４に示
す。焼成した骨材の比重はＪＩＳ Ａ １１１０に基づ
いて測定し、骨材強度は円柱状骨材の円柱軸に直角方向
から加圧して破壊する時の加重を各試料毎に２０点測定
してその平均値を圧潰強度として表４に示した。表４に
示す結果より明らかなごとく、焼成温度１０５０〜１０
７０℃で圧潰強度が８８０〜１２７０Ｎの高強度な骨材
が得られた。
【００１７】比較例２−１
ＳｉＯ２が３０〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３が３０重量％
未満、ＣａＯが３５重量％未満、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１５
重量％であるが塩化ナトリウムを使用して原料中の塩素
濃度が１０重量％を超えるように原料を配合した以外は
実施例と同じ方法で焼成したが、骨材の強度が十分発現
されなかった。
未満、ＣａＯが３５重量％未満、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１５
重量％であるが塩化ナトリウムを使用して原料中の塩素
濃度が１０重量％を超えるように原料を配合した以外は
実施例と同じ方法で焼成したが、骨材の強度が十分発現
されなかった。
【００１８】比較例２−２〜２−７
比較例２−２は骨材中のＳｉＯ２が３０重量％未満、比
較例２−３は骨材中のＳｉＯ２が７５重量％より多く、
比較例２−４は骨材中のＡｌ２Ｏ３が３０重量％より多
く、比較例２−５は骨材中のＣａＯが３５重量％より多
く、比較例２−６は骨材中のＦｅ２Ｏ３が２重量％未満
であり、比較例２−７は骨材中のＦｅ２Ｏ３が１５重量
％より多くなるように原料を配合した以外は実施例と同
じ方法で焼成した骨材の強度が十分発現されなかった。
較例２−３は骨材中のＳｉＯ２が７５重量％より多く、
比較例２−４は骨材中のＡｌ２Ｏ３が３０重量％より多
く、比較例２−５は骨材中のＣａＯが３５重量％より多
く、比較例２−６は骨材中のＦｅ２Ｏ３が２重量％未満
であり、比較例２−７は骨材中のＦｅ２Ｏ３が１５重量
％より多くなるように原料を配合した以外は実施例と同
じ方法で焼成した骨材の強度が十分発現されなかった。
【００１９】比較例２−８
粉砕した原料の平均粒度が１５μｍ以上とした以外は実
施例１−３と同じ方法で焼成した骨材の強度発現が十分
ではなかった。
施例１−３と同じ方法で焼成した骨材の強度発現が十分
ではなかった。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】実施例１−４〜１−７
実験には塩素濃度の高い焼却飛灰を入手して使用した。
実験に使用した焼却飛灰、水洗飛灰、珪砂、べントナイ
ト、へマタイト、コークス、塩化ナトリウムの化学組成
を表５に示した。これらの原料を表６に示す配合で計量
採取して振動ミルで粉砕混合した。粉砕した原料の粒度
分布はレーザー回折式粒度分布計で測定した。得られた
粉砕原料に水を加えながら押し出し成形機で直径約１０
ｍｍの円柱状に造粒し乾燥した後、ロータリーキルン
（煉瓦内径９２０〜７００ｍｍ×長さ１２０００ｍｍ）
に供給し、表８に示す焼成温度にて焼成した。焼成後の
骨材の化学組成と調合原料中の塩素濃度を表７に示し、
また原料の平均粒径を表８に示す。焼成した骨材の比重
はＪＩＳ Ａ １１１０に基づいて測定し、骨材強度は
円柱状骨材の円柱軸に直角方向から加圧して破壊する時
の加重を各試料毎に２０点測定してその平均値を圧潰強
度として表８に示した。表８に示す結果より明らかなご
とく、焼成温度１１１０〜１２１０℃で圧潰強度が８７
〜１３３Ｎの高強度な骨材が得られた。
実験に使用した焼却飛灰、水洗飛灰、珪砂、べントナイ
ト、へマタイト、コークス、塩化ナトリウムの化学組成
を表５に示した。これらの原料を表６に示す配合で計量
採取して振動ミルで粉砕混合した。粉砕した原料の粒度
分布はレーザー回折式粒度分布計で測定した。得られた
粉砕原料に水を加えながら押し出し成形機で直径約１０
ｍｍの円柱状に造粒し乾燥した後、ロータリーキルン
（煉瓦内径９２０〜７００ｍｍ×長さ１２０００ｍｍ）
に供給し、表８に示す焼成温度にて焼成した。焼成後の
骨材の化学組成と調合原料中の塩素濃度を表７に示し、
また原料の平均粒径を表８に示す。焼成した骨材の比重
はＪＩＳ Ａ １１１０に基づいて測定し、骨材強度は
円柱状骨材の円柱軸に直角方向から加圧して破壊する時
の加重を各試料毎に２０点測定してその平均値を圧潰強
度として表８に示した。表８に示す結果より明らかなご
とく、焼成温度１１１０〜１２１０℃で圧潰強度が８７
〜１３３Ｎの高強度な骨材が得られた。
【００２５】比較例２−９、２−１０
ＳｉＯ２が３０〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３が３０重量％
以下、ＣａＯが１０〜３５重量％、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１
５重量％であるが原料中の塩素濃度が８重量％未満と１
５％より多くなるように原料を配合した以外は実施例と
同じ方法で焼成したが、骨材の強度は十分発現されなか
った。
以下、ＣａＯが１０〜３５重量％、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１
５重量％であるが原料中の塩素濃度が８重量％未満と１
５％より多くなるように原料を配合した以外は実施例と
同じ方法で焼成したが、骨材の強度は十分発現されなか
った。
【００２６】比較例２−１１、２−１２
原料中の塩素濃度が８〜１５重量％となるように原料を
配合して、焼成した骨材中のＳｉＯ２が３０〜７５重量
％、Ａｌ２Ｏ３が３０重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１
５重量％であり、ＣａＯが１０重量％未満か３５重量％
以上である以外は実施例と同じ方法で焼成したが、骨材
の強度は十分発現されなかった。
配合して、焼成した骨材中のＳｉＯ２が３０〜７５重量
％、Ａｌ２Ｏ３が３０重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１
５重量％であり、ＣａＯが１０重量％未満か３５重量％
以上である以外は実施例と同じ方法で焼成したが、骨材
の強度は十分発現されなかった。
【００２７】比較例２−１３〜２−１７
比較例２−１３は骨材中のＳｉＯ２が３０重量％未満、
比較例２−１４は骨材中のＳｉＯ２が７５重量％より多
く、比較例２−１５は骨材中のＡｌ２Ｏ３が３０重量％
より多く、比較例２−１６は骨材中のＦｅ２Ｏ３が２重
量％未満であり、比較例２−１７は骨材中のＦｅ２Ｏ３
が１５重量％より多くなるように原料を配合した以外は
実施例と同じ方法で焼成したが、骨材の強度は十分発現
されなかった。
比較例２−１４は骨材中のＳｉＯ２が７５重量％より多
く、比較例２−１５は骨材中のＡｌ２Ｏ３が３０重量％
より多く、比較例２−１６は骨材中のＦｅ２Ｏ３が２重
量％未満であり、比較例２−１７は骨材中のＦｅ２Ｏ３
が１５重量％より多くなるように原料を配合した以外は
実施例と同じ方法で焼成したが、骨材の強度は十分発現
されなかった。
【００２８】比較例２−１８
粉砕した原料の平均粒度が１５μｍ以上とした以外は実
施例１−５と同じ方法で焼成したが、骨材の強度発現は
十分ではなかった。
施例１−５と同じ方法で焼成したが、骨材の強度発現は
十分ではなかった。
【００２９】
【表５】
【００３０】
【表６】
【００３１】
【表７】
【００３２】
【表８】
【００３３】実施例１−８〜１−１０
実験に使用した飛灰はアルカリ金属と塩素量を変えるた
め、飛灰そのものと水洗濾過乾燥した飛灰（以下、水洗
飛灰という）を使用した。またアルカリ金属と塩素量の
調整には塩化ナトリウムを使用した。実験に使用した焼
却飛灰、水洗飛灰、珪砂、べントナイト、へマタイト、
コークス、塩化ナトリウムの化学組成を表９に示した。
これらの原料を表１０に示す配合で計量採取して振動ミ
ルで粉砕混合した。粉砕した原料の粒度分布はレーザー
回折式粒度分布計で測定した。得られた粉砕原料に水を
加えながら押し出し成形機で直径約１０ｍｍの円柱状に
造粒し乾燥した後、ロータリーキルン（煉瓦内径９２０
〜７００ｍｍ×長さ１２０００ｍｍ）に供給し、表１２
に示す焼成温度にて焼成した。焼成後の骨材の化学組成
と調合原料中の塩素濃度を表１１に示し、また原料の平
均粒径を表１２に示した。焼成した骨材の比重はＪＩＳ
Ａ １１１０に基づいて測定し、骨材強度は円柱状骨
材の円柱軸に直角方向から加圧して破壊する時の荷重を
各試料毎に２０点測定してその平均値を圧潰強度として
表１２に示した。表１２の結果より明らかなごとく、焼
成温度１０５０〜１０７０℃で圧潰強度が８８〜１２７
Ｎの高強度な骨材が得られた。
め、飛灰そのものと水洗濾過乾燥した飛灰（以下、水洗
飛灰という）を使用した。またアルカリ金属と塩素量の
調整には塩化ナトリウムを使用した。実験に使用した焼
却飛灰、水洗飛灰、珪砂、べントナイト、へマタイト、
コークス、塩化ナトリウムの化学組成を表９に示した。
これらの原料を表１０に示す配合で計量採取して振動ミ
ルで粉砕混合した。粉砕した原料の粒度分布はレーザー
回折式粒度分布計で測定した。得られた粉砕原料に水を
加えながら押し出し成形機で直径約１０ｍｍの円柱状に
造粒し乾燥した後、ロータリーキルン（煉瓦内径９２０
〜７００ｍｍ×長さ１２０００ｍｍ）に供給し、表１２
に示す焼成温度にて焼成した。焼成後の骨材の化学組成
と調合原料中の塩素濃度を表１１に示し、また原料の平
均粒径を表１２に示した。焼成した骨材の比重はＪＩＳ
Ａ １１１０に基づいて測定し、骨材強度は円柱状骨
材の円柱軸に直角方向から加圧して破壊する時の荷重を
各試料毎に２０点測定してその平均値を圧潰強度として
表１２に示した。表１２の結果より明らかなごとく、焼
成温度１０５０〜１０７０℃で圧潰強度が８８〜１２７
Ｎの高強度な骨材が得られた。
【００３４】比較例２−１９
ＳｉＯ２が３０〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３が３０重量％
未満、ＣａＯが３５重量％未満、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１５
重量％であるが塩化ナトリウムを使用して原料中の塩素
濃度が１０重量％未満を超えるように原料を配合した以
外は、実施例１−８〜１−１０と同じ方法で焼成した
が、骨材の強度は十分発現されなかった。
未満、ＣａＯが３５重量％未満、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１５
重量％であるが塩化ナトリウムを使用して原料中の塩素
濃度が１０重量％未満を超えるように原料を配合した以
外は、実施例１−８〜１−１０と同じ方法で焼成した
が、骨材の強度は十分発現されなかった。
【００３５】比較例２−２０〜２−２５
比較例２−２０は骨材中のＳｉＯ２が３０重量％未満、
比較例２−２１は骨材中のＳｉＯ２が７５重量％より多
く、比較例２−２２は骨材中のＡｌ２Ｏ３が３０重量％
より多く、比較例２−２３は骨材中のＣａＯが３５重量
％より多く、比較例２−２４は骨材中のＦｅ２Ｏ３が２
重量％未満であり、比較例２−２５は骨材中のＦｅ２Ｏ
３が１５重量％より多くなるように原料を配合した以外
は、実施例１−８〜１−１０と同じ方法で焼成したが、
骨材の強度は十分発現されなかった。
比較例２−２１は骨材中のＳｉＯ２が７５重量％より多
く、比較例２−２２は骨材中のＡｌ２Ｏ３が３０重量％
より多く、比較例２−２３は骨材中のＣａＯが３５重量
％より多く、比較例２−２４は骨材中のＦｅ２Ｏ３が２
重量％未満であり、比較例２−２５は骨材中のＦｅ２Ｏ
３が１５重量％より多くなるように原料を配合した以外
は、実施例１−８〜１−１０と同じ方法で焼成したが、
骨材の強度は十分発現されなかった。
【００３６】比較例２−２６
粉砕した原料の平均粒度が１５μｍ以上とした以外は実
施例１−１０と同じ方法で焼成したが、骨材の強度発現
は十分ではなかった。
施例１−１０と同じ方法で焼成したが、骨材の強度発現
は十分ではなかった。
【００３７】
【表９】
【００３８】
【表１０】
【００３９】
【表１１】
【００４０】
【表１２】
【００４１】実施例１−１１〜１−１４
実験には特に塩素濃度の高い焼却飛灰を入手して使用し
た。実験に使用した焼却飛灰、水洗飛灰、珪砂、べント
ナイト、へマタイト、コークス、塩化ナトリウムの化学
組成を表１３に示した。これらの原料を表１４に示す配
合で計量採取して振動ミルで粉砕混合した。粉砕した原
料の粒度分布はレーザー回折式粒度分布計で測定した。
得られた粉砕原料に水を加えながら押し出し成形機で直
径約１０ｍｍの円柱状に造粒し乾燥した後、ロータリー
キルン（煉瓦内径９２０〜７００ｍｍ×長さ１２０００
ｍｍ）に供給し、表１６に示す焼成温度で焼成した。焼
成後の骨材の化学組成と調合原料中の塩素濃度を表１５
に示し、また原料の平均粒径を表１６に示した。焼成し
た骨材の比重はＪＩＳ Ａ １１１０に基づいて測定
し、骨材強度は円柱状骨材の円柱軸に直角方向から加圧
して破壊する時の加重を各試料毎に２０点測定してその
平均値を圧潰強度として表１６に示した。表１６に示す
結果より明らかなごとく、焼成温度１１１０〜１２１０
℃で圧潰強度が８７Ｎ〜１３３Ｎの高強度な骨材が得ら
れた。
た。実験に使用した焼却飛灰、水洗飛灰、珪砂、べント
ナイト、へマタイト、コークス、塩化ナトリウムの化学
組成を表１３に示した。これらの原料を表１４に示す配
合で計量採取して振動ミルで粉砕混合した。粉砕した原
料の粒度分布はレーザー回折式粒度分布計で測定した。
得られた粉砕原料に水を加えながら押し出し成形機で直
径約１０ｍｍの円柱状に造粒し乾燥した後、ロータリー
キルン（煉瓦内径９２０〜７００ｍｍ×長さ１２０００
ｍｍ）に供給し、表１６に示す焼成温度で焼成した。焼
成後の骨材の化学組成と調合原料中の塩素濃度を表１５
に示し、また原料の平均粒径を表１６に示した。焼成し
た骨材の比重はＪＩＳ Ａ １１１０に基づいて測定
し、骨材強度は円柱状骨材の円柱軸に直角方向から加圧
して破壊する時の加重を各試料毎に２０点測定してその
平均値を圧潰強度として表１６に示した。表１６に示す
結果より明らかなごとく、焼成温度１１１０〜１２１０
℃で圧潰強度が８７Ｎ〜１３３Ｎの高強度な骨材が得ら
れた。
【００４２】比較例２−２７、２−２８
ＳｉＯ２が３０〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３が３０重量％
以下、ＣａＯが１０〜３５重量％、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１
５重量％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が６〜１５重量％であ
るが原料中の塩素濃度が８重量％未満と１５％より多く
なるように原料を配合した以外は実施例１−１１〜１−
１４と同じ方法で焼成したが、骨材の強度は十分発現さ
れなかった。
以下、ＣａＯが１０〜３５重量％、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１
５重量％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が６〜１５重量％であ
るが原料中の塩素濃度が８重量％未満と１５％より多く
なるように原料を配合した以外は実施例１−１１〜１−
１４と同じ方法で焼成したが、骨材の強度は十分発現さ
れなかった。
【００４３】比較例２−２９、２−３０
原料中の塩素濃度が８〜１５重量％となるように原料を
配合して、焼成した骨材中のＳｉＯ２が３０〜７５重量
％、Ａｌ２Ｏ３が３０重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１
５重量％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が６〜１５重量％であ
るがＣａＯが１０重量％未満か３５重量％以上である以
外は実施例１−１１〜１−１４と同じ方法で焼成した
が、骨材の強度は十分発現されなかった。
配合して、焼成した骨材中のＳｉＯ２が３０〜７５重量
％、Ａｌ２Ｏ３が３０重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が２〜１
５重量％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が６〜１５重量％であ
るがＣａＯが１０重量％未満か３５重量％以上である以
外は実施例１−１１〜１−１４と同じ方法で焼成した
が、骨材の強度は十分発現されなかった。
【００４４】比較例２−３１〜２−３５
比較例２−３１は骨材中のＳｉＯ２が３０重量％未満、
比較例２−３２は骨材中のＳｉＯ２が７５重量％より多
く、比較例２−３３は骨材中のＡｌ２Ｏ３が３０重量％
より多く、比較例２−３４は骨材中のＦｅ２Ｏ３が２重
量％未満であり、比較例２−３５は骨材中のＦｅ２Ｏ３
が１５重量％より多くなるように原料を配合した以外は
実施例と同じ方法で焼成したが、骨材の強度は十分発現
されなかった。
比較例２−３２は骨材中のＳｉＯ２が７５重量％より多
く、比較例２−３３は骨材中のＡｌ２Ｏ３が３０重量％
より多く、比較例２−３４は骨材中のＦｅ２Ｏ３が２重
量％未満であり、比較例２−３５は骨材中のＦｅ２Ｏ３
が１５重量％より多くなるように原料を配合した以外は
実施例と同じ方法で焼成したが、骨材の強度は十分発現
されなかった。
【００４５】比較例２−３６
粉砕した原料の平均粒度が１５μｍ以上とした以外は実
施例１−１２と同じ方法で焼成したが、骨材の強度発現
は十分ではなかった。
施例１−１２と同じ方法で焼成したが、骨材の強度発現
は十分ではなかった。
【００４６】
【表１３】
【００４７】
【表１４】
【００４８】
【表１５】
【００４９】
【表１６】
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、焼却炉の構造、運転方
法や飛灰の捕集方法により大きく変動する、多量の塩素
化合物を含む焼却飛灰と主灰を排ガス処理剤として使用
される石灰原料を所定量の範囲に調整することにより少
量の添加剤で焼却飛灰または主灰を高強度を有する骨材
として焼成することができ、これにより焼却飛灰または
主灰の処理効率を著しく高めることにより処理コストや
処理設備投資を大きく軽減することを可能にでき、また
廃棄物の再資源化や環境問題の解消に大いに寄与するも
のである。
法や飛灰の捕集方法により大きく変動する、多量の塩素
化合物を含む焼却飛灰と主灰を排ガス処理剤として使用
される石灰原料を所定量の範囲に調整することにより少
量の添加剤で焼却飛灰または主灰を高強度を有する骨材
として焼成することができ、これにより焼却飛灰または
主灰の処理効率を著しく高めることにより処理コストや
処理設備投資を大きく軽減することを可能にでき、また
廃棄物の再資源化や環境問題の解消に大いに寄与するも
のである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｖ
35/16 35/16 Ｚ
(72)発明者 友田 勝博
千葉県市川市中国分３−18−５ 住友金属
鉱山株式会社内
Ｆターム(参考） 4G030 AA03 AA04 AA08 AA27 AA36
AA37 GA11 GA13 GA14 HA01
HA05 HA15 HA25
Claims (6)
- 【請求項１】 都市ごみの焼却飛灰または主灰に粘結材
と組成調合材と還元剤を添加して焼成した骨材の化学組
成が、ＳｉＯ２が３０〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３が３０
重量％以下、ＣａＯが１０〜３５重量％、Ｆｅ２Ｏ３が
２〜１５重量％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が６〜１５重量
％となり、かつ原料中の塩素化合物の含有率が塩素量換
算で８〜１５重量％以下となるように配合して得られた
混合物を平均粒径が１５μｍ以下になるように混合・粉
砕し、該粉砕物に水を加えて成形して得た成形体を、要
すれば乾燥した後、該成形体を焼成炉で加熱処理するこ
とを特徴とする人工骨材の製造方法。 - 【請求項２】 粘結材としてベントナイトまたは糖蜜ま
たはパルプ廃液の少なくとも１種を用いることを特徴と
する請求項１記載の人工骨材の製造方法。 - 【請求項３】 組成調合材の鉄源としてウスタイトまた
はへマタイト等の２価または３価の鉄酸化物を用いるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の人工骨材の製造
方法。 - 【請求項４】 還元剤として石炭、コークス等の炭素化
合物の少なくとも一種を用いて原料中に炭素量換算で
０．５〜９重量％を添加することを特徴とする請求項１
乃至３のうちいずれか１項記載の人工骨材の製造方法。 - 【請求項５】 組成調合材のシリカ源として珪砂、陶
石、長石、カオリナイト、木節粘度、焼却主灰、石炭
灰、下水道焼却汚泥の少なくとも一種を用いることを特
徴とする請求項１１乃至４のうちいずれか１項記載の人
工骨材の製造方法。 - 【請求項６】 成形体がペレットであり、焼成炉として
ロータリーキルンを用いることを特徴とする請求項１な
いし５のうちいずれか１項記載の人工骨材の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001194426A JP2003012355A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 人工骨材の製造方法 |
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| JP2001194426A JP2003012355A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 人工骨材の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2001194426A Pending JP2003012355A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 人工骨材の製造方法 |
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Cited By (9)
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-
2001
- 2001-06-27 JP JP2001194426A patent/JP2003012355A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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