JPH06345511A - 珪砂微粉を骨材とした成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業廃棄物として投棄せざるを得なかった、
鋳物砂再生時の集塵ダストであるパン（珪砂微粉含む）
を原材料として再利用し、他材料と混合、成形して成形
体とし各種用途応用品を提供する。 【構成】 骨材が珪砂微粉を主体であって、この骨材１
００に対してセメント４０〜８０重量％、また、セメン
ト対比で水２５〜６０重量％等を混練して混合体とし、
成形機にて成形体とする。なお、配合材として、石炭
粉、セメント混和剤、あるいは酸化鉄等その成形体の用
途に応じて添加してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業廃棄物である鋳物
砂再生時に発生する集塵ダストおよび珪砂微粉を骨材と
して成形体とし、その利用分野を歩道の踏石、フラワー
ポット、あるいは着色レンガ等とすることに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳物砂再生時に発生する集塵ダストおよ
び珪砂微粉は、粒度係数Ｓ_n ＝６２０レベルの微粉であ
る。この微粉は、大部分が産業廃棄物として埋立用に廃
棄処分せざるを得ない。

【０００３】通常、粉末は成形体となして各種用途に応
用されており、粉末混合体を形成するための成形機とし
ては、耐火物や建材用タイル等の粉末成形体を成形する
ものとして「振動プレス成形機」（特開昭６１−２５０
８号公報）が開示されている。この成形機は、成形台側
と押盤側にそれぞれバイブレーター、加圧シリンダーを
配設支持し、此等の上下２組を相対的に関連作動せしめ
ることにより、粉体原料に対する斑のない均一な振動プ
レス成形を可能とするとしている。そして、その構成、
作用は（図３参照）、小容量の下部油圧シリンダー８
は、その下端部をプレス機台７の中央部に固定して鉛直
支持すると共に、成形台１７の中央下面に固定支持した
下部バイブレーター９を設置している。押盤１２の中央
上面には固定支持した上部バイブレーター１３を設け、
大容量の上部油圧シリンダー１６は、その下端部を上端
固定桁１５の中央部に固定して鉛直支持している。此等
の上下２組のバイブレーターと加圧シリンダーは相対的
に関連作動し、粉体内部の上下左右に常時均等な振動力
と加圧力とが有機的に働く為、その成形品に粗密の成形
斑を生じさせることなく粉体内部の圧力分布が緊密で一
様な粉体のプレス成形に対処できると共に、複雑な形状
の物に対しても充填度合や締り具合の均一な成形品が形
成されるとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鋳物砂の再生時に発生
する珪砂微粉は、産業廃棄物として埋め立て用に廃棄処
分されている。近年、家庭や工場などから出る廃棄物が
急増していることもあり、処分場不足や不法投棄による
環境汚染が増々深刻化している。また、都市部を中心に
処理費の高騰化、産業廃棄物の処理場設置や他県からの
産業廃棄物持込み拒否等大きな社会問題となってきてお
り、環境破壊に関する世論の高まりに伴い、産業廃棄物
の投棄は種々な点で制約が多くなった。本発明は、これ
ら実情に鑑みてなされたもので、鋳物砂再生時に発生す
る珪砂微粉（産業廃棄物）を原材料として再利用し、他
材料と混合、成形して成形体となし、着色レンガ等の成
品を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋳物砂再生
時に発生する珪砂微粉を骨材とし、これにセメント等の
材料を配合して混合、成形することにより、今まで廃棄
せざるを得なかった珪砂微粉を再利できる発明に到達し
た。すなわち、本発明の第一の発明は、粒度２〜３０μ
ｍの珪砂微粉７０〜８０重量％、石炭粉２０〜１０重量
％、およびその他としてベントナイト５〜７重量％、残
部穀粉類、酸化鉄粉よりなる骨材と、当該骨材対比でセ
メント４０〜６０重量％と、当該セメント対比でセメン
ト混和剤５〜２０重量％および水２５〜６０重量％を混
合し、当該骨材・セメント混合体を振動プレス成形機に
より所定寸法の成形体に成形する。なお、ベントナイト
は、アルカリ・ベントナイトとアルカリ土類・ベントナ
イトを組み合わせて配合しそれぞれの粘結性の特徴を利
用する。また、穀粉類は混合体の流動性を増すために添
加する。酸化鉄は着色（赤紅色）の意味で添加する。

【０００６】次に、本発明の第二の発明は、重量比で、
パン５０〜７０％と、粒度２〜３０μｍの珪砂微粉５０
〜３０％の割合よりなる骨材と当該骨材対比でセメント
６０〜８０重量％と、当該セメント対比でセメント混和
剤３〜４重量％、ＡＥ減水剤１〜２重量％および水２０
〜３０重量％を混合し、当該骨材・セメント混合体を振
動プレス成形機により所定寸法の成形体に成形する。

【０００７】本発明における配合材料に関し、集塵ダス
トであるパンはダマ（造粒）がなく、充分乾燥したもの
で、配合時には２０℃前後に保温したものを使用する。
鋳物砂珪砂微粉は、粒度が２〜３０μｍであって、丸味
を有する粒形であること。そして、パンと同様に充分乾
燥したもので、配合時には、２０℃前後に保温したもの
を使用する。セメントは、ポルトランドセメントであっ
て、９５０±５０℃加熱時の減量１％以下のものを使用
す。セメント混和剤は、成分安定化のため、ＣａＣｌ₂
は粉状化処理されたものを使用し、セメントとＣａＣｌ
₂ を混合したものを使用する。ＡＥ減水剤は、微小気泡
の育成と流動性を出し、曲げ強度を３０〜５０％上昇さ
せる効果があるので使用する。使用水は、上水道レベル
の水質であって、ｐＨ６〜８の範囲であり、塩類、糖類
３％未満であるものを使用する。

【０００８】本発明に供した鋳物砂珪砂微粉の物性の一
例を述べると、化学成分（重量％）は、ＳｉＯ₂ ６４．
４０、Ａｌ₂ Ｏ₃ １０．９８、Ｆｅ₂ Ｏ₃ ２．７６、Ｍ
ｇＯ１．２７、ＣａＯ０．９７であり、ｐＨ７．８４、
粒子径１０μｍが４３．３％、比表面積１９３６６ｃｍ
² ／ｃｍ³ のものであった。この化学成分は、酸性耐火
物の粘土類煉瓦の代表とも言うべきもので、各種加熱炉
や取鍋煉瓦に使用されているシャモット煉瓦の化学成分
（品質が低級なものから高級なものまであるが）の概略
値例ＳｉＯ₂ ５０〜６０％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ３０〜４５％、
Ｆｅ₂ Ｏ₃ 約２％、ＭｇＯ０．１〜０．５％、ＣａＯ
０．３〜２％に類似するところがある。

【０００９】

【実施例及び作用】図１は本発明の成形体のミクロ写真
（２００倍）のスケッチ図である。図２はミキサーで混
練後に発生した団粒破砕を行なわなかった骨材・セメン
ト混合体の成形体のミクロ写真（２００倍）のスケッチ
図である。また、図３は振動プレス成形機の概略縦断面
図である。以下本発明につき説明する。 （実施例１）重量比で、珪砂微粉７０％、石炭粉１５
％、ベントナイト６％、酸化鉄１．０％、残部穀粉より
なる骨材に、当該骨材１００に対して５０重量％のセメ
ントを配合し、３０秒混合する。セメント混和剤（セメ
ント対比１５重量％）に小量の水を加えて、練った後、
残りの水（水の添加量はセメント対比５０重量％）を加
えて稀釈する。その後、骨材とセメントの混合体を加
え、高速ミキサーで２分間混練した。粒径で１〜２ｍｍ
直径の団粒ができていたので団粒破砕機能を有するミキ
サーで団粒破砕を行った。この団粒状態は、成形した後
も残存し、団粒と団粒の結合した状態となり、その粒界
で割れが発生するので好ましくない。混練完了後の状態
は、骨材・セメント混合体は細粒化されて、ボロボロの
状態であった。このようにして配合材を混練してつくっ
た混合体を混練後５分以内に、振動プレス成形機（図
３）を用いて常温で成形した。

【００１０】成形方法は、図３に示す短形状の成形枠１
０とその底蓋１８とからなる成形型内に、配合材を混練
してつくった所定量の骨材・セメント混合体１９を充填
供給し、当該成形型に上蓋１１を被せて両者を臨接係合
し、これを成形台１７上に載置する。先ず、上部油圧シ
リンダー１６を作動せしめて上部枠１４、その押盤１２
等を降下動し、上蓋１１の上面に押盤１２を当接保持
し、これにて成形型を成形台１７と押盤１２との間に安
定的に挟着支持する。次いで、成形台１７側の下部バイ
ブレーター９と押盤１２側の上部バイブレーター１３を
同時に、或いは、相前後して作動せしめることにより、
成形型内の骨材・セメント混合体１９に振動力を付与し
ながら、上下部に配置した加圧油圧シリンダー１６、８
を作用させて上蓋１１と底蓋１８の上下面を挟着しつつ
両面加圧プレスする。加圧プレス推力は２０〜３５ｋｇ
ｆ／ｃｍ² である。

【００１１】成形型内の骨材・セメント混合体１９は、
上下部のバイブレーター９、１３の相対的な働きによる
振動力と、上下部の加圧エアーシリンダー８、１６によ
る相対的上下加圧力によって、上下左右等に粗密の成形
斑を生じさせることなく、緊密かつ均等にプレス成形さ
れ、充填度合やしまり具合の均一な成形体が得られた。
成形体の圧縮力は２５ｋｇｆ／ｃｍ² で目標を達成して
いた。なお、振動加圧時間が短かすぎると、有害な大型
気泡が成形体の中に残存し、また、永すぎると有効な微
小気泡が削減するので、約１０秒間を基準とした。ま
た、成形型の金型温度は２０℃とした（最高４０℃まで
を限度とする）。このようにして製作した成形体を濡れ
た布で包んで湿潤養生を４日、続いて大気養生を２８日
間行った。なお、湿潤養生においては、濡れ布で包む代
りに、蒸気又は霧を噴霧してもよい。本発明の材料はポ
リマーセメントの一種であるので、水中養生や高温養生
はかえって悪い結果を生ずる。養生中の大気温度は２０
℃以下にならぬように２０℃目標で管理した。この成形
体の断面のミクロ写真（２００倍）のスケッチ図は図１
の通りであった。この骨材・セメント混合体は細粒２の
状態となっており、良好なものであった。なお、この実
施例では団粒破砕を行ったが、別途、団粒破砕を行なわ
なかった骨材・セメント混合体の成形体のミクロ写真
（２００倍）のスケッチ図は図２に示す通り団粒状態が
成形後も残存している。団粒は大きく、また団粒相互の
粒界が生じ好ましくない結果を生じた。

【００１２】（実施例２）重量比でパン５０％と鋳物砂
珪砂微粉５０％の割合よりなる骨材に、当該骨材１００
％に対して７０重量％のセメントを配合し、３０秒混合
する。セメント混和剤（セメント対比３．０重量％）に
小量の水を加えて、練った後、残りの水（水の添加量は
セメント対比２５〜３０重量％）を加え、ＡＥ減水剤も
加えて稀釈する。その後、骨材とセメントの混合体を加
え、高速ミキサーで２分間混練した。その後、実施例１
と同様に、団粒破砕を行って成形した。この断面のミク
ロ写真は示していないが図１とほとんど同様であった。
なお、実施例１および２の成形体を用途成品に応じて、
養生を行ってよいことは言うまでもない。これら成形体
は歩道用の踏石、着色レンガあるいはフラワーポット等
の用途に供することができる。

【００１３】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、従来
産業廃棄物として投棄せざるを得なかった鋳物砂再生時
の集塵ダストや鋳物砂珪砂微粉を原材料として再利用で
き、処分場の問題、環境破壊の問題も解決されると共
に、投棄処理費の節約ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形体のミクロ写真のスケッチ図であ
る。

【図２】団粒破砕なしの混合体の成形体のミクロ写真の
スケッチ図である。

【図３】従来の振動プレス成形機の概略縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 成形体 ２ 骨材・セメント混合体の細粒 ３ 骨材・セメント混合体の団粒 ４ 成形後の残存団粒境界 ７ プレス機台 ８，１６ 加圧油圧シリンダー ９ 下部バイブレーター １０ 成形枠 １１ 上蓋 １２ 押盤 １３ 上部バイブレーター １４ 上部桁 １５ 固定桁 １７ 成形台 １８ 底蓋 １９ 骨材・セメント混合体 ２０ 振動プレス成形機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 14:10 Ｚ 2102−4Ｇ 14:30 2102−4Ｇ 16:02） 2102−4Ｇ (72)発明者 中村 彰利 栃木県真岡市鬼怒ケ丘13番地 日立金属株 式会社真岡工場内 (72)発明者 森 啓 三重県桑名市桑部1500―38

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 骨材と、当該骨材比でセメント４０〜１
   ００重量％と、当該セメント対比でセメント混和剤５〜
   ２０重量％および水４０〜５０重量％との結合体よりな
   ることを特徴とする成形体。
2. 【請求項２】 前記骨材が粒度２〜３０μｍの珪砂微粉
   ７０〜８０重量％、石炭粉２０〜１０重量％、その他ベ
   ントナイト５〜７重量％、残部穀粉、酸化鉄よりなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の成形体。
3. 【請求項３】 骨材と、当該骨材対比でセメント６０〜
   ８０重量％と、当該セメント対比でセメント混和剤３〜
   ４重量％、ＡＥ減水剤１〜２重量％および水２５〜３０
   重量％との結合体よりなることを特徴とする成形体。
4. 【請求項４】 前記骨材が重量比で、パン５０〜７０％
   と、粒度２〜３０μｍの珪砂微粉５０〜３０％の割合よ
   りなる請求項３に記載の成形体。
5. 【請求項５】 歩道用の踏石又は着色レンガであること
   を特徴とする請求項１乃至４に記載の成形体。
6. 【請求項６】 （イ）骨材とセメントを混合する工程
   と、 （ロ）セメント混和剤と水、または、セメント混和剤と
   水とＡＥ減水剤とを混合する工程と、 （ハ）前記（イ）と前記（ロ）の各工程で得られたそれ
   ぞれの混合体をミキサーで混練し、続いて細かな団粒破
   砕を行って、骨材・セメント混合体とする工程と、 （ニ）前記骨材・セメント混合体を成形する工程の結合
   からなることを特徴とする成形体の製造方法。