JPH0124739B2 - - Google Patents

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JPH0124739B2
JPH0124739B2 JP58039832A JP3983283A JPH0124739B2 JP H0124739 B2 JPH0124739 B2 JP H0124739B2 JP 58039832 A JP58039832 A JP 58039832A JP 3983283 A JP3983283 A JP 3983283A JP H0124739 B2 JPH0124739 B2 JP H0124739B2
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JP
Japan
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aggregate
incineration ash
waste incineration
temperature
composition
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JP58039832A
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JPS59164667A (ja
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Kazuo Okada
Akitoshi Yamada
Takao Myazaki
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH0124739B2 publication Critical patent/JPH0124739B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use 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
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/06Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/10Burned or pyrolised refuse
    • C04B18/108Burned or pyrolised refuse involving a melting step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use 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
    • C04B18/02Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/023Fired or melted materials
    • C04B18/026Melted materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は下水汚泥焼却灰や都市ごみ焼却灰等の
廃棄物焼却灰を原料とする結晶化骨材の製造法に
関するものである。 (従来技術) 従来、各地の下水処理場やごみ処理場から発生
する下水汚泥やごみはそのまま埋立投棄すると衛
生上あるい悪臭公害上問題があるので大部分は焼
却処理され、焼却灰として埋立投棄されている
が、埋立用地の確保が難しくなつてきているうえ
に焼却灰からの重金属等の溶出その他埋立処分に
ともなう二次公害が大きな社会問題となつてお
り、さらに省資源、省エネルギーの観点からも廃
棄物焼却灰を溶融して有効利用することが検討さ
れている。廃棄物焼却灰を溶融成形して骨材等に
有効利用しようとする試みとしては、特公昭55−
24010号公報に示されるように、溶融物を水封ボ
ツクス中に落下させて水中固化させて小塊状のガ
ラス質の骨材を得る方法があるが、この方法によ
つて得られるガラス質骨材は強度が弱い上に化学
的安定性に欠けるという問題点を有しており、ま
た、鋳型中に溶融物を投入固化させることにより
大塊状の結晶化物を得たのち破砕して骨材を得る
方法は、骨材とするために大規模な破砕装置が必
要であるうえに多大な破砕コストを必要とする等
の問題点を有するものであつた。 (発明の目的) 本発明は前記のような問題点を解決して機械的
強度および化学的安定性に優れ、しかも、用途に
合致した粒度分布の高強度の結晶化骨材を容易に
量産できる結晶化骨材の製造法を目的として完成
されたものである。 (発明の構成) 本発明は主たる組成がSiO225〜45%(重量%、
以下同じ)、Al2O35〜15%、Fe2O35〜25%、
CaO20〜40%、MgO1〜5%、P2O51〜10%の範
囲内でかつ(CaO+MgO)/SiO2の比を0.8〜1.2
に組成調整した廃棄物焼却灰を1350〜1500℃で溶
融し、この溶融物を急冷して熱衝撃破砕したのち
1000〜1200℃に30分以上保持して結晶化すること
を特徴とするものである。 本発明において原料となる廃棄物焼却灰は下水
汚泥焼却灰あるいは都市ごみ焼却灰等であつて、
これらの廃棄物焼却灰中には、SiO2、Al2O3
Fe2O3、CaO、MgO、P2O5の外にK2O、Na2O等
が主に含まれており、それらの含有量は焼却灰の
種類等により若干異なる。このような廃棄物焼却
灰の溶融特性すなわち溶融温度に対する粘度の関
係をみると一般のガラスの成形加工に適した粘度
域に対応する成形温度域は一般のガラスに比較し
て極端に狭く、いわゆる「足の短いガラス」の性
質を有しており、また、例えば1350℃以上の溶融
温度域における粘度は一般のガラスに比較してか
なり低いことから溶融したのち該溶融炉の炉底よ
り自然流下させるのに適しているがこのような組
成の廃棄物焼却灰を溶融後破砕し結晶化して骨材
にするには、SiO225〜45%好ましくは30〜40%、
Al2O35〜15%好ましくは5〜10%、Fe2O35〜25
%好ましくは5〜15%、CaO20〜40%好ましくは
30〜35%、MgO1〜5%好ましくは2〜5%、
P2O51〜10%好ましくは2〜10%の範囲内でかつ
(CaO+MgO)/SiO2の比を0.8〜1.2好ましくは
0.9〜1.1の範囲内であることが重要であり、この
ために焼却炉より得られた前記廃棄物焼却灰はこ
れを分析し組成範囲が前記特定組成範囲内にない
ときは、前記組成範囲内に入るように調整する。
なお、組成調整に際しては安価な粘土、シラス、
ベンガラ、石炭、ドロマイト、骨灰等を用いるこ
とが好ましい。このようにして組成調整された廃
棄物焼却灰は溶融炉中において1350〜1500℃程度
で溶融し、この溶融物を必要な粘度をたとえば
101ポイズ以下好ましくは101/2ポイズ以下の粘度
に維持しながら溶融炉の湯口より最終骨材粒度に
応じた径たとえば直径を3〜10mm程度の棒状もし
くは糸状の流下溶融物となるよう流下させ、該流
下溶融物に噴霧状を吹付けて冷却したり冷却気体
に吹付けたりして熱衝撃破砕を行い、引きつづい
て該破砕物を例えば前記溶融炉排ガスを熱源の一
部として利用した結晶化炉中において1000〜1200
℃好ましくは1050〜11500℃の温度範囲内の所定
温度に30分以上好ましくは50分以上加熱保持して
該破砕物中に結晶核の形成およびその結晶核を中
心とした結晶成長を起こさせる。このようにして
得られた粒状の結晶化物は前工程の熱衝撃破砕に
より既に破砕されているから、そのまま或いは分
級して製品とすればよく、また、所望の粒径以上
のものができた場合には加熱された状態で分級し
たうえ規定より大径のもののみ再度熱衝撃破砕す
ることにより規格内の製品とすることができるも
ので、一連の製造工程は簡略化される。なお、本
発明においてSiO2を25〜45℃としたのは25%未
満ではガラス形成骨格としてSiO2が不足して高
強度の結晶化物が得られないからであり、45%を
越えると溶融温度が上昇して前記溶融温度では粘
度が高くなつて該溶融物の該炉底からの自然流下
が難しくなるうえ結晶化にも悪影響を及ぼすから
であり、また、Al2O3を5〜15%とするのは
Al2O3が5%未満では高強度の結晶化物が得られ
ず、15%を越えると溶融温度が高くなりすぎるか
らであり、さらに、Fe2O3を5〜25%とするのは
Fe2O3は融剤としてばかりでなく核形成剤として
の重要な成分であり、その量が5%未満では融剤
としての効果がうすくて溶融温度が低下しないう
えに結晶核の形成も不充分であり、25%を越える
と強度を著しく低下させるからである。また、
CaOを20〜40%とするのはCaOが20%未満では溶
融物の粘度が増加するとともに結晶化に悪影響が
あるうえ強度が低下し、40%を越えると化学的安
定性を著しく低下させるからであり、さらに、
MgOを1〜5%とするのはMgOはCaOに代わる
組成調整剤として用いられて化学的安定性を増す
効果があるにも拘らずその含有量が1%未満では
その効果がなく、5%を越える量を入れても効果
は変らないからであり、また、P2O5を1〜10%
とするにはP2O5は核形成剤として最も重要な成
分であつて、その量が1%未満では1000〜1200℃
の温度範囲では結晶核が形成されず、10%を越る
と強度低下をきたし好ましくない。さらにまた、
(CaO+MgO)/SiO2比を0.8〜1.2とすることは
溶融温度の低下のために重要であるうえに溶融物
の結晶化のためにも重要であつて、この混合比が
0.8未満あるいは1.2を越えると溶融温度が上昇し
て溶融炉の炉材の侵蝕や溶融コストの増加が起る
ので好ましくない。次に廃棄物焼却灰の溶融温度
を1350〜1500℃と限定したのは、前記組成範囲に
調整された廃棄物焼却灰の溶融物は溶融温度が高
くなると急激に粘性が低下するいわゆる「足の短
いガラス」の性質を有することから、1350℃未満
では溶融炉の湯口から溶融物を流下させるのに必
要な粘度の101ポイズ以下好ましくは101/2ポイズ
以下の粘度が得られないため流下する溶融物の径
が大きくなつて熱衝撃破砕が充分に行なわれず、
後工程で再度破砕することが必須となるからで、
また、実プラントにおいて1500℃を越える溶融温
度を維持することは設備上からもエネルギーコス
ト面からもロスが大きいので上限を1500℃とし、
さらに、破砕後の結晶化工程において1000〜1200
℃の温度で熱処理する関係上溶融温度を1350〜
1500℃の温度範囲に保持することが熱エネルギー
の有効利用の点より最もよいからである。また、
結晶化温度を1000〜1200℃と限定したのは、前記
組成に調整された廃棄物焼却灰は1000℃未満では
結晶成長が充分に起りにくく、1200℃を越えると
結晶化物の再融解等により安定した結晶成長が妨
げられるからである。結晶化に際してはそれぞれ
特定温度範囲内の一定温度に所定時間保持するの
が均一な結晶核の形成および結晶成長をさせるう
えで好ましいが、前述のとおりそれぞれの特定温
度範囲内で所定時間かけてゆつくりと降温あるい
は昇温してもほぼ同等の結果が得られ、また、結
晶化時間を30分以上としたのは、30分未満の保持
時間では結晶化を完全に行なうことができないの
で、高強度の結晶化骨材が得られないためであ
る。このようにして得られる結晶化骨材は高強度
であるばかりでなく、最終的に利用される骨材状
のものとして最初から所定粒度分布に調整される
から、破砕、切断、加工といつた後処理のための
手間が不要となる。 (発明の効果) 本発明は前記説明から明らかなように、特定組
成範囲の廃棄物焼却灰を特定の溶融条件で溶融し
たのち急冷し熱破砕して骨材形状のものとしてさ
らに、特定の結晶化条件下で処理することによつ
て機械的強度および化学的安定性に優れた結晶化
骨材を容易に得ることができるものであつて、こ
のような優れた特性を持つ結晶化骨材はセメント
と混練して使用される普通骨材、道路の埋め戻し
舗装等に使用される砕石、その他用途は極めて広
く、また、結晶化には溶融炉排ガスを有効利用す
ることもできるうえに破砕化工程を溶融物の急冷
による熱衝撃破砕により行うようにしたので、成
形後に機械的破砕を行う場合に比べコストを20〜
30%低下できるうえに省エネルギー的にも優れ、
さらに、従来埋立処分された廃棄物焼却灰の埋立
処分地や二次公害の心配をなくすることもできる
等種々の利点があり、従来の廃棄物焼却灰処理の
問題点を解決した廃棄物焼却灰を原料とする結晶
化骨材の製造法として業界の発展に寄与するとこ
ろ極めて大なるものである。 (実施例) 各所の下水処理場の廃棄物焼却灰を下記表に記
載する化学組成及び組成比率に組成調整し、それ
ぞれの溶融特性に従つて1380〜1480℃内の温度に
維持された溶融炉内において5時間で溶融してそ
の溶融物の粘度を101/2ポイズ以下に維持しながら
溶融炉の湯口より5〜8mmφ中の棒状に流下さ
せ、該流下溶融物に噴霧水を3〜5/min吹付
けて急冷して熱衝撃破砕を行い、引きつづき該破
砕物を1050〜1150℃に維持された結晶化炉中に50
分保持して結晶化し、これを所定粒径に分級して
得た結晶化骨材No.1〜No.11を表−に本発明例と
して記載した。次に本発明の数値限定範囲外の組
成並びに熱処理条件で得られた骨材No.12〜No.16を
参考例として記載した。また、以上の様にして製
造された結晶化骨材を用いてJIS規格に準じコン
クリート強度試験を行つた結果を本発明の数値限
定外の骨材並びに川砂との対比において表−に
記載した。この結果から明らかなように、本発明
によつて得られた結晶化骨材は参考例によつて得
られた骨材に比べて機械的強度および化学的安定
性に優れていることが確認された。
【表】
【表】
【表】
【表】 なお、表−において圧壊強度破砕率は、 オートグラフ試験機による500Kg/cm2圧縮後の1.2mm以
下のスラグ重量/圧縮試験前のスラグ重量(1.2mm〜2.5
mm)×100 の式をもつて算出し、また、硫酸ナトリウム安定
性試験は、JISA−1132骨材の安定性試験による
5回繰返しの減量率(%)により示す。さらに、
表−において圧縮強度はJISA−1108、A−
1132に準拠してテストピースサイズ150mm〓×
300mmHn=3の平均値である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 主たる組成がSiO225〜45%(重量%、以下
    同じ)、Al2O35〜15%、Fe2O35〜25%、CaO20〜
    40%、MgO1〜5%、P2O51〜10%の範囲内でか
    つ(CaO+MgO)/SiO2の比を0.8〜1.2に組成調
    整した廃棄物焼却灰を1350〜1500℃で溶融し、こ
    の溶融物を急冷して熱衝撃破砕したのち1000〜
    1200℃で30分以上保持して結晶化することを特徴
    とする結晶化骨材の製造法。
JP58039832A 1983-03-10 1983-03-10 結晶化骨材の製造法 Granted JPS59164667A (ja)

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JP58039832A JPS59164667A (ja) 1983-03-10 1983-03-10 結晶化骨材の製造法

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JPS59164667A JPS59164667A (ja) 1984-09-17
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7088945B2 (en) 2000-09-28 2006-08-08 Ricoh Company, Ltd. Toner supply unit and image forming apparatus

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US7356290B2 (en) 2000-09-28 2008-04-08 Ricoh Company, Ltd. Toner supply unit and image forming apparatus

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