JPH08239254A - 人工骨材及びその製造方法 - Google Patents
人工骨材及びその製造方法Info
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- JPH08239254A JPH08239254A JP6502795A JP6502795A JPH08239254A JP H08239254 A JPH08239254 A JP H08239254A JP 6502795 A JP6502795 A JP 6502795A JP 6502795 A JP6502795 A JP 6502795A JP H08239254 A JPH08239254 A JP H08239254A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/023—Chemical treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- Y—GENERAL 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
- 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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- Ceramic Engineering (AREA)
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、下水汚泥あるいは石炭灰（フラ
イアッシュ）のほとんどすべての組成に対応でき、モル
タル、コンクリート、アスファルト用の骨材、埋め戻し
材、路盤材、敷材、さらには植物栽培用あるいは水濾過
用担体等として大量に有効利用することができる人工骨
材及びその製造方法を提供する。 【構成】 下水汚泥と、生石灰類と、石炭灰を主要成分
として焼成してなることを特徴とする。
イアッシュ）のほとんどすべての組成に対応でき、モル
タル、コンクリート、アスファルト用の骨材、埋め戻し
材、路盤材、敷材、さらには植物栽培用あるいは水濾過
用担体等として大量に有効利用することができる人工骨
材及びその製造方法を提供する。 【構成】 下水汚泥と、生石灰類と、石炭灰を主要成分
として焼成してなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、下水汚泥および石炭
灰（フライアッシュ）等の廃棄物を有効利用した人工骨
材及びその製造方法に関するものである。
灰（フライアッシュ）等の廃棄物を有効利用した人工骨
材及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、原料として石炭灰（フライアッシ
ュ）や各種汚泥を用い、これらを焼結させ若しくは塊状
にした人工骨材が生産され、主としてコンクリート用骨
材、植物栽培用あるいは水濾過用担体等として用いられ
ている。
ュ）や各種汚泥を用い、これらを焼結させ若しくは塊状
にした人工骨材が生産され、主としてコンクリート用骨
材、植物栽培用あるいは水濾過用担体等として用いられ
ている。
【０００３】しかし、石炭灰や汚泥は化学組成あるいは
鉱物組成が多様に変化しているため原料中のＬｏｔ間変
動により、あるいは原料種を変えた場合、得られる人工
骨材の比重の変動が大きくなり、必要な強度、吸水率等
物性の調整ができないという問題があった。そのため信
頼性を必要とする土木・建築用コンクリートとしては特
定の原料種、例えば使用石炭種の定まった石炭灰（フラ
イアッシュ）しか原料に用いることができない欠点を有
していた。すなわち数ヶ国以上に及ぶ輸入先が含まれる
海外炭を使用した石炭灰あるいは、種々の下水汚泥はそ
のままでは高品質の人工骨材の原料になりえないもので
あった。
鉱物組成が多様に変化しているため原料中のＬｏｔ間変
動により、あるいは原料種を変えた場合、得られる人工
骨材の比重の変動が大きくなり、必要な強度、吸水率等
物性の調整ができないという問題があった。そのため信
頼性を必要とする土木・建築用コンクリートとしては特
定の原料種、例えば使用石炭種の定まった石炭灰（フラ
イアッシュ）しか原料に用いることができない欠点を有
していた。すなわち数ヶ国以上に及ぶ輸入先が含まれる
海外炭を使用した石炭灰あるいは、種々の下水汚泥はそ
のままでは高品質の人工骨材の原料になりえないもので
あった。
【０００４】また下水汚泥のようなリサイクル資源はア
ンモニアをはじめとする悪臭発生が多く、そのままでは
周囲に悪臭を輝散して作業環境が著しく悪いという問題
点もある。
ンモニアをはじめとする悪臭発生が多く、そのままでは
周囲に悪臭を輝散して作業環境が著しく悪いという問題
点もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、下水汚泥
あるいは石炭灰（フライアッシュ）のほとんどすべての
組成に対応でき、モルタル、コンクリート、アスファル
ト用の骨材、埋め戻し材、路盤材、敷材、さらには植物
栽培用あるいは水濾過用担体等として大量に有効利用す
ることができる人工骨材及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
あるいは石炭灰（フライアッシュ）のほとんどすべての
組成に対応でき、モルタル、コンクリート、アスファル
ト用の骨材、埋め戻し材、路盤材、敷材、さらには植物
栽培用あるいは水濾過用担体等として大量に有効利用す
ることができる人工骨材及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明の人工骨材によれば、下水汚泥と、生石灰
類と、石炭灰を主要成分として焼成してなること（請求
項１）、下水汚泥と生石灰類を混合して得られる脱水粉
体と石炭灰を主要成分として焼成してなること（請求項
２）、脱水粉体に対して石炭灰が８０重量％以上である
こと（請求項３）を特徴とする。
に、この発明の人工骨材によれば、下水汚泥と、生石灰
類と、石炭灰を主要成分として焼成してなること（請求
項１）、下水汚泥と生石灰類を混合して得られる脱水粉
体と石炭灰を主要成分として焼成してなること（請求項
２）、脱水粉体に対して石炭灰が８０重量％以上である
こと（請求項３）を特徴とする。
【０００７】また、この発明の人工骨材の製造方法によ
れば、下水汚泥と生石灰類を混合して脱水粉体を得、該
脱水粉体に石炭灰を重量比で８０％以上になるように加
えた後、その混合物を１０００℃〜１４５０℃の温度で
焼成すること（請求項４）を特徴とする。以下、この発
明を詳細に説明する。
れば、下水汚泥と生石灰類を混合して脱水粉体を得、該
脱水粉体に石炭灰を重量比で８０％以上になるように加
えた後、その混合物を１０００℃〜１４５０℃の温度で
焼成すること（請求項４）を特徴とする。以下、この発
明を詳細に説明する。
【０００８】この発明で処理する汚泥は、主に下水処理
場で発生する汚泥であるが、この他に、し尿、家庭用雑
排水、産業用排水処理などによって発生した汚泥を含
む。これらの汚泥は一般に処理場で含水率６０〜１２０
％程度まで脱水処理されており、本発明はこの下水汚泥
を使用する。
場で発生する汚泥であるが、この他に、し尿、家庭用雑
排水、産業用排水処理などによって発生した汚泥を含
む。これらの汚泥は一般に処理場で含水率６０〜１２０
％程度まで脱水処理されており、本発明はこの下水汚泥
を使用する。
【０００９】生石灰類とは、ＣａＯを主成分とするもの
ならば石灰石焼成品に限らず、貝殻焼成品、スラグ、焼
成ドロマイトなどが使用可能で、水和反応により含水率
１００％程度の汚泥を含水率１０％程度以下に乾燥し得
る反応熱を得ることができるものをさし、ＣａＯ含有量
５０％以上、望ましくは７０％以上のものがよい。
ならば石灰石焼成品に限らず、貝殻焼成品、スラグ、焼
成ドロマイトなどが使用可能で、水和反応により含水率
１００％程度の汚泥を含水率１０％程度以下に乾燥し得
る反応熱を得ることができるものをさし、ＣａＯ含有量
５０％以上、望ましくは７０％以上のものがよい。
【００１０】下水汚泥に対する生石灰類の混合量は、下
水汚泥の含水率にもよるが、概ね、下水汚泥１００重量
部に対して５０〜１５０重量部、好ましくは８０〜１３
０重量部程度が用いられる。生石灰類の添加量がこの範
囲よりも少ないと汚泥の乾燥が充分でない上、悪臭もひ
どく、後述する石炭灰を添加しても、脱臭効果が薄れ
る。また、生石灰の添加量が多すぎるとコスト高になる
ので好ましくない。
水汚泥の含水率にもよるが、概ね、下水汚泥１００重量
部に対して５０〜１５０重量部、好ましくは８０〜１３
０重量部程度が用いられる。生石灰類の添加量がこの範
囲よりも少ないと汚泥の乾燥が充分でない上、悪臭もひ
どく、後述する石炭灰を添加しても、脱臭効果が薄れ
る。また、生石灰の添加量が多すぎるとコスト高になる
ので好ましくない。
【００１１】次に、石炭灰は、火力発電所や自家発電所
から発生する、通常原粉と称されるフライアッシュの
他、ボトムアッシュ、クリンカアッシュ、流動床灰等広
義の石炭灰を含む。石炭灰の粒度は、ＢＥＴ比表面積で
１．０ｍ2／g以上、好ましくは２．０ｍ2／g以上のもの
が骨材原料及び脱臭効果に優れ好適に使用される。ま
た、石炭灰は、未燃カーボンを多く含むものであっても
よく、未燃カーボンのアンモニア吸着作用により脱臭効
果を好適に引き出すことができる。このような石炭灰を
前記汚泥と石灰類を混合して得られる脱水粉体（以下カ
ンプンという）に対し８０重量％以上、好ましく１００
重量％以上添加混合する事により、アンモニア臭が除去
されるほか、極めて流動性に優れたハンドリング性のよ
い人工骨材原料としての混合物を得ることができる。
から発生する、通常原粉と称されるフライアッシュの
他、ボトムアッシュ、クリンカアッシュ、流動床灰等広
義の石炭灰を含む。石炭灰の粒度は、ＢＥＴ比表面積で
１．０ｍ2／g以上、好ましくは２．０ｍ2／g以上のもの
が骨材原料及び脱臭効果に優れ好適に使用される。ま
た、石炭灰は、未燃カーボンを多く含むものであっても
よく、未燃カーボンのアンモニア吸着作用により脱臭効
果を好適に引き出すことができる。このような石炭灰を
前記汚泥と石灰類を混合して得られる脱水粉体（以下カ
ンプンという）に対し８０重量％以上、好ましく１００
重量％以上添加混合する事により、アンモニア臭が除去
されるほか、極めて流動性に優れたハンドリング性のよ
い人工骨材原料としての混合物を得ることができる。
【００１２】上記した混合物を焼成して、この発明の人
工骨材とするが、混合物に造粒助材、及び水を適量加え
て造粒若しくは成形し、５〜１５mm程度の焼成用ペレッ
トを製造することが望ましい。造粒は、加圧成形、押出
し成形、転動造粒等、各種の造粒法が適用でき、特に成
形の容易さからパンペレタイザーが好適に用いられる。
造粒助材としては、ベントナイトが好適に使用でき、こ
れを焼却灰及び混合材１００重量部に対して１０重量部
以内、また、水を２０重量部以内で添加して造粒する。
工骨材とするが、混合物に造粒助材、及び水を適量加え
て造粒若しくは成形し、５〜１５mm程度の焼成用ペレッ
トを製造することが望ましい。造粒は、加圧成形、押出
し成形、転動造粒等、各種の造粒法が適用でき、特に成
形の容易さからパンペレタイザーが好適に用いられる。
造粒助材としては、ベントナイトが好適に使用でき、こ
れを焼却灰及び混合材１００重量部に対して１０重量部
以内、また、水を２０重量部以内で添加して造粒する。
【００１３】次に、造粒ペレットを焼成する。焼成は、
ロータリキルン、竪窯、移動火格子形炉等、各種の焼成
炉を用い、１０００〜１４５０℃の温度範囲で行う。焼
成温度が１０００℃未満では吸水率、及び強度の点で好
ましくなく、また、１４５０℃を越えて焼成しても、骨
材同士の融着がひどくなるうえ経済的でない。
ロータリキルン、竪窯、移動火格子形炉等、各種の焼成
炉を用い、１０００〜１４５０℃の温度範囲で行う。焼
成温度が１０００℃未満では吸水率、及び強度の点で好
ましくなく、また、１４５０℃を越えて焼成しても、骨
材同士の融着がひどくなるうえ経済的でない。
【００１４】
【作用】ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 といった組成を主成分と
する人工骨材の比重は、焼成温度と原料中のフラックス
（アルカリ、アルカリ土類金属元素）の含有量に大きく
依存する。Ｒｉｌｅｙ（1951）以来、知られていること
はＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＦｅＯ＋Ｆｅ2 Ｏ3 ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ
2 Ｏ含有量が全体の１２〜２０％の範囲にあるものは発
泡軽量化し、それより量が多いと溶融重量化することで
ある。従って何らかの添加材により、その原料のもつ化
学組成のみでは制御できなかった比重を調整し得ること
になる。
する人工骨材の比重は、焼成温度と原料中のフラックス
（アルカリ、アルカリ土類金属元素）の含有量に大きく
依存する。Ｒｉｌｅｙ（1951）以来、知られていること
はＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＦｅＯ＋Ｆｅ2 Ｏ3 ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ
2 Ｏ含有量が全体の１２〜２０％の範囲にあるものは発
泡軽量化し、それより量が多いと溶融重量化することで
ある。従って何らかの添加材により、その原料のもつ化
学組成のみでは制御できなかった比重を調整し得ること
になる。
【００１５】しかし、逆にフラックス分が多すぎると低
温で溶融付着し、高品質の人工骨材が得られないのみな
らず、キルン等焼成装置を傷めることが多い。これは下
水汚泥焼却炉においてよく見られることである。すなわ
ち添加するフラックスの量は多すぎても少なすぎても比
重調整はうまくいかない。元来単体酸化カルシウムは耐
火物となる程高融点であるが、わずかでもＳｉＯ2 ＋Ａ
ｌ2 Ｏ3 ＋Ｆｅ2 Ｏ3といった酸化物が存在するとそれ
らとフラックスを形成し、耐火物を腐食させるという欠
点がある。表１に下水汚泥および石炭灰の組成例を挙げ
るが、上記Ｒｉｌｅｙの条件に照らし合わせると下水汚
泥と石炭灰の一部では、そのまま１２００℃以上に加熱
すると溶融し原形を保てなくなることが確かめられる。
温で溶融付着し、高品質の人工骨材が得られないのみな
らず、キルン等焼成装置を傷めることが多い。これは下
水汚泥焼却炉においてよく見られることである。すなわ
ち添加するフラックスの量は多すぎても少なすぎても比
重調整はうまくいかない。元来単体酸化カルシウムは耐
火物となる程高融点であるが、わずかでもＳｉＯ2 ＋Ａ
ｌ2 Ｏ3 ＋Ｆｅ2 Ｏ3といった酸化物が存在するとそれ
らとフラックスを形成し、耐火物を腐食させるという欠
点がある。表１に下水汚泥および石炭灰の組成例を挙げ
るが、上記Ｒｉｌｅｙの条件に照らし合わせると下水汚
泥と石炭灰の一部では、そのまま１２００℃以上に加熱
すると溶融し原形を保てなくなることが確かめられる。
【００１６】
【表１】
【００１７】成分調整は化学成分的に許されれば、試
薬、石灰石粉末、生石灰、消石灰等を使用することも可
能であるが、廃棄物処理にこれらバージン原料を用いる
ことはコスト的に好ましくない。そこで発明者らは、各
種リサイクル資源を評価し、下水汚泥に生石灰類を添加
して得られたカンプンを用いれば、有効に比重調整を行
いうることを見出した。すなわち、生石灰が水和により
微粒子状の水酸化カルシウム（比表面積１０ｍ2／g以
上）になる。これが主としてフラックス成分となる。一
方、下水汚泥の方は脱水乾燥され、主として有機物とＳ
ｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3＋Ｆｅ2 Ｏ3 ＋ＣａＯ≧７０％以上
の無機物そしてアンモニア、イソ吉草酸等の悪臭物資を
含んでいる。
薬、石灰石粉末、生石灰、消石灰等を使用することも可
能であるが、廃棄物処理にこれらバージン原料を用いる
ことはコスト的に好ましくない。そこで発明者らは、各
種リサイクル資源を評価し、下水汚泥に生石灰類を添加
して得られたカンプンを用いれば、有効に比重調整を行
いうることを見出した。すなわち、生石灰が水和により
微粒子状の水酸化カルシウム（比表面積１０ｍ2／g以
上）になる。これが主としてフラックス成分となる。一
方、下水汚泥の方は脱水乾燥され、主として有機物とＳ
ｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3＋Ｆｅ2 Ｏ3 ＋ＣａＯ≧７０％以上
の無機物そしてアンモニア、イソ吉草酸等の悪臭物資を
含んでいる。
【００１８】元来、下水汚泥自体もこの無機成分を主に
有機物を発泡源にして良質な人工骨材に成りうるもので
ある。しかし、主としてアンモニアを成分とする悪臭物
質を発生するため、作業環境が劣悪で全工程をクローズ
ドにするなど、コスト的に上昇する欠点があった。その
欠点をカンプン化することにより、少なくとも利用時に
は初期の1/10以下のアンニモア濃度にするこができる点
が本発明の特徴である。また、カンプン化することによ
り腐敗菌を死滅させることも特記すべきことである。下
水汚泥の有効利用上、不利とされてきた高含水率で易腐
敗性をカンプン化することにより除くことができ、貯蔵
保管が容易で、輸送移動もスラリー状より格段にすぐれ
たものとすることができる。更に悪臭は後述する石炭灰
中に存在する末燃カーボンの活性炭吸着作用によっても
除去される。従って本発明の石炭灰をカンプンに対し８
０重量％以上、好ましくは１００％以上添加することに
より、臭気をほとんど感じさせないものになる。フライ
アッシュの添加を少なくしたい際には、活性炭、酸性白
土、硫酸バン土等少量の消臭剤を添加しても良い。
有機物を発泡源にして良質な人工骨材に成りうるもので
ある。しかし、主としてアンモニアを成分とする悪臭物
質を発生するため、作業環境が劣悪で全工程をクローズ
ドにするなど、コスト的に上昇する欠点があった。その
欠点をカンプン化することにより、少なくとも利用時に
は初期の1/10以下のアンニモア濃度にするこができる点
が本発明の特徴である。また、カンプン化することによ
り腐敗菌を死滅させることも特記すべきことである。下
水汚泥の有効利用上、不利とされてきた高含水率で易腐
敗性をカンプン化することにより除くことができ、貯蔵
保管が容易で、輸送移動もスラリー状より格段にすぐれ
たものとすることができる。更に悪臭は後述する石炭灰
中に存在する末燃カーボンの活性炭吸着作用によっても
除去される。従って本発明の石炭灰をカンプンに対し８
０重量％以上、好ましくは１００％以上添加することに
より、臭気をほとんど感じさせないものになる。フライ
アッシュの添加を少なくしたい際には、活性炭、酸性白
土、硫酸バン土等少量の消臭剤を添加しても良い。
【００１９】一方、石炭灰は近年石炭火力発電所が多く
稼働し、主としてフライアッシュが多く産出し、一部、
セメント混和材等に有効利用されるものの大部分は利用
されずにそのまま埋立に付されている。その大きな理由
はフライアッシュをはじめとする石炭灰の品質が化学組
成をはじめとして大きく変動し、工業原料として使いず
らいことにある。表１にはそのばらつきの例がいくつか
挙げられている。人工骨材を例にとるならば、ある種の
石炭灰は１２００℃で比重１以下になる一方、別の種類
の石炭灰では１２００℃で溶融し側壁に付着するといっ
た灰の種類による品質、特に比重が全く調整できないこ
とが問題であった。これに対してこの発明では、ＳｉＯ
2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 量が多く、フラックスの足りない石炭灰
に主として、Ｃａ（ＯＨ）2 より成るカンプンを外割り
で１０〜３０重量％添加すると発泡軽量化し、又、５０
重量％以上添加すると重量化するということにより、骨
材の比重調整が可能となり、必要に応じた品質のものを
得ることができるようになる。尚、実工程にあっては蛍
光Ｘ線装置等を組込んで自動化学分析を行ない、カンプ
ンの添加量を計算、フィダーを自動開閉し、一定量投入
するシステムが望ましい。
稼働し、主としてフライアッシュが多く産出し、一部、
セメント混和材等に有効利用されるものの大部分は利用
されずにそのまま埋立に付されている。その大きな理由
はフライアッシュをはじめとする石炭灰の品質が化学組
成をはじめとして大きく変動し、工業原料として使いず
らいことにある。表１にはそのばらつきの例がいくつか
挙げられている。人工骨材を例にとるならば、ある種の
石炭灰は１２００℃で比重１以下になる一方、別の種類
の石炭灰では１２００℃で溶融し側壁に付着するといっ
た灰の種類による品質、特に比重が全く調整できないこ
とが問題であった。これに対してこの発明では、ＳｉＯ
2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 量が多く、フラックスの足りない石炭灰
に主として、Ｃａ（ＯＨ）2 より成るカンプンを外割り
で１０〜３０重量％添加すると発泡軽量化し、又、５０
重量％以上添加すると重量化するということにより、骨
材の比重調整が可能となり、必要に応じた品質のものを
得ることができるようになる。尚、実工程にあっては蛍
光Ｘ線装置等を組込んで自動化学分析を行ない、カンプ
ンの添加量を計算、フィダーを自動開閉し、一定量投入
するシステムが望ましい。
【００２０】混合物は、造粒を行ない、あるいは自然成
形可能若しくは移動火格子を利用できるならば、特に造
粒することなく、混合物そのままで焼成炉に投入する。
投入した原料は９００℃付近までで有機分が燃焼し、水
分が輝散する。しかしこのとき粒子結合力が最低になる
ので何らかの保持材（ベントナイト等）を加えておくこ
とが通常行なわれる。次いで１２００℃付近で溶融した
フラックスにより焼結が進行し、フラックスが多い場合
にはその焼結が続き、一定の範囲（１２〜２０％）の場
合、発泡が生じて軽量化する。ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 等の発泡促進材を加えることも可能である。
形可能若しくは移動火格子を利用できるならば、特に造
粒することなく、混合物そのままで焼成炉に投入する。
投入した原料は９００℃付近までで有機分が燃焼し、水
分が輝散する。しかしこのとき粒子結合力が最低になる
ので何らかの保持材（ベントナイト等）を加えておくこ
とが通常行なわれる。次いで１２００℃付近で溶融した
フラックスにより焼結が進行し、フラックスが多い場合
にはその焼結が続き、一定の範囲（１２〜２０％）の場
合、発泡が生じて軽量化する。ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 等の発泡促進材を加えることも可能である。
【００２１】発泡させるさせないにかかわらず骨材同志
が融着する以前に焼成物は冷却され製品となる。この発
明では、焼結は１０００℃以上の温度で進行する。尚、
本発明の人工骨材は骨材粒径のいかんにかかわらず適用
できるものであり、通常コンクリート混練に必要とされ
る粗骨材（径５〜１５mm）、細骨材（径0.6 〜 5mm）の
両者に対応する。
が融着する以前に焼成物は冷却され製品となる。この発
明では、焼結は１０００℃以上の温度で進行する。尚、
本発明の人工骨材は骨材粒径のいかんにかかわらず適用
できるものであり、通常コンクリート混練に必要とされ
る粗骨材（径５〜１５mm）、細骨材（径0.6 〜 5mm）の
両者に対応する。
【００２２】得られた人工骨材は比重を調整できるた
め、コンクリートの調配合が行ないやすいのみならず、
比重１以下と水に浮くものから比重 2.5以上と元来のフ
ライアッシュの比重以上のものが得られ、各種コンクリ
ート製品に用いることができる。また焼結を途中で止
め、多気孔、高吸水率の製品とすることもでき、その保
水力を利用してハイドロカルチャー等植栽用に用いられ
る他、ろ過バクテリア担体とすることができる。
め、コンクリートの調配合が行ないやすいのみならず、
比重１以下と水に浮くものから比重 2.5以上と元来のフ
ライアッシュの比重以上のものが得られ、各種コンクリ
ート製品に用いることができる。また焼結を途中で止
め、多気孔、高吸水率の製品とすることもでき、その保
水力を利用してハイドロカルチャー等植栽用に用いられ
る他、ろ過バクテリア担体とすることができる。
【００２３】
【実施例１】表１に示す汚泥と生石灰をホバ−トミキ
サを用い、重量比１：１で混合し、含水量３％のカンプ
ンを得た。また、同様に汚泥を用いて含水量２．５
％のカンプンを得た。この２種のカンプンにベントナ
イト２重量％と共に表１のフライアッシュＡを各種の割
合で添加し、φ１０mm大に造粒した後、電気炉中で各温
度１０分保持（昇温速度20℃／分）して人工骨材を得
た。得られた骨材の比重及び吸水率を表２に示す。フラ
イアッシュ無添加のカンプンそのものでは保形性がない
のに対し、１００％以上の添加では保形のみならず、発
泡軽量化の上、低吸水率のものが得られていることがわ
かる。
サを用い、重量比１：１で混合し、含水量３％のカンプ
ンを得た。また、同様に汚泥を用いて含水量２．５
％のカンプンを得た。この２種のカンプンにベントナ
イト２重量％と共に表１のフライアッシュＡを各種の割
合で添加し、φ１０mm大に造粒した後、電気炉中で各温
度１０分保持（昇温速度20℃／分）して人工骨材を得
た。得られた骨材の比重及び吸水率を表２に示す。フラ
イアッシュ無添加のカンプンそのものでは保形性がない
のに対し、１００％以上の添加では保形のみならず、発
泡軽量化の上、低吸水率のものが得られていることがわ
かる。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【実施例２】実施例１で用いたカンプンを用い、ベン
トナイト２重量％と共に表１のフライアッシュＡ〜Ｆ、
及び、流動床灰Ｇを各種の割合で添加し、φ１０mm大に
造粒した後、各温度で焼成した。得られた骨材の比重及
び吸水率を測定の後、JIS Z8841造粒物の強度試験方法
に準じ、圧潰強度を測定した。結果を表３に示す。尚、
図１に示すように、市販のフライアッシュ焼成骨材の比
重は1.39〜2.05，吸水率10.7〜43.5％，圧潰強度28〜 1
20Kgf 程度であり、また下水汚泥のみを焼成した骨材の
比重は1.32〜2.30，吸水率 8.8〜37.2％，圧潰強度25〜
108Kgf 程度でありいずれも本発明の人工骨材の方が優
れた物性を示している。
トナイト２重量％と共に表１のフライアッシュＡ〜Ｆ、
及び、流動床灰Ｇを各種の割合で添加し、φ１０mm大に
造粒した後、各温度で焼成した。得られた骨材の比重及
び吸水率を測定の後、JIS Z8841造粒物の強度試験方法
に準じ、圧潰強度を測定した。結果を表３に示す。尚、
図１に示すように、市販のフライアッシュ焼成骨材の比
重は1.39〜2.05，吸水率10.7〜43.5％，圧潰強度28〜 1
20Kgf 程度であり、また下水汚泥のみを焼成した骨材の
比重は1.32〜2.30，吸水率 8.8〜37.2％，圧潰強度25〜
108Kgf 程度でありいずれも本発明の人工骨材の方が優
れた物性を示している。
【００２６】
【表３】
【００２７】
【実施例３】実施例１で用いたカンプンにベントナイ
ト２重量％とフライアッシュＡを５００重量％添加した
混合物をφ10.0± 2.5％mmに造粒し、この混合物１００
Kgを径６５０mm、長さ１０ｍのロータリーキルンを用い
て焦点温度１２６０℃、滞留時間１０分として比重1.25
±0.25の粗骨材Ａを得た。また、同様にしてカンプン
にベントナイト２重量％とフライアッシュＤを同じく５
００重量％添加した混合物をφ10.0± 2.5mmに造粒、１
３１０℃、滞留時間１０分で焼成して比重1.25± 0.3の
粗骨材Ｂを得た。尚、比較用の川砂利を粗骨材Ｃ（比重
2.52）、市販のフライアッシュ骨材を粗骨材Ｄ（比重1.
66）として別途用意した。更に上記と同様の操作により
カンプンとフライアッシュＡ５００重量％の混合物か
らφ2.0± 0.5mm、比重φ1.60± 0 3の細骨材Ａを得
た。尚、比重2.16の川砂を細骨材Ｂとした。
ト２重量％とフライアッシュＡを５００重量％添加した
混合物をφ10.0± 2.5％mmに造粒し、この混合物１００
Kgを径６５０mm、長さ１０ｍのロータリーキルンを用い
て焦点温度１２６０℃、滞留時間１０分として比重1.25
±0.25の粗骨材Ａを得た。また、同様にしてカンプン
にベントナイト２重量％とフライアッシュＤを同じく５
００重量％添加した混合物をφ10.0± 2.5mmに造粒、１
３１０℃、滞留時間１０分で焼成して比重1.25± 0.3の
粗骨材Ｂを得た。尚、比較用の川砂利を粗骨材Ｃ（比重
2.52）、市販のフライアッシュ骨材を粗骨材Ｄ（比重1.
66）として別途用意した。更に上記と同様の操作により
カンプンとフライアッシュＡ５００重量％の混合物か
らφ2.0± 0.5mm、比重φ1.60± 0 3の細骨材Ａを得
た。尚、比重2.16の川砂を細骨材Ｂとした。
【００２８】上記粗骨材および細骨材を使用し、以下の
表４に示す配合割合にてコンクリート製品を得、得られ
たコンクリート製品についてＪＩＳ Ａ ５００２（圧
縮強度試験法）に従って直径１００mm、高さ１８０mmの
供試体の２８日材令圧縮強度試験を行った。結果を表４
に併記する。尚、コンクリート製品の製造に際しては最
適の配合比やＡＥ剤の添加により、本来配合比を決定す
べきであるが、本実施例においては水セメント比４０
％、スランプ８cm、細骨材率４０％を基準に配合を行っ
た。いずれも比重が軽くなっても強度の低下がみられな
い高物性のコンクリートが得られた。
表４に示す配合割合にてコンクリート製品を得、得られ
たコンクリート製品についてＪＩＳ Ａ ５００２（圧
縮強度試験法）に従って直径１００mm、高さ１８０mmの
供試体の２８日材令圧縮強度試験を行った。結果を表４
に併記する。尚、コンクリート製品の製造に際しては最
適の配合比やＡＥ剤の添加により、本来配合比を決定す
べきであるが、本実施例においては水セメント比４０
％、スランプ８cm、細骨材率４０％を基準に配合を行っ
た。いずれも比重が軽くなっても強度の低下がみられな
い高物性のコンクリートが得られた。
【００２９】
【表４】
【００３０】
【実施例４】実施例１で用いたカンプンの含水率は３
％で、このカンプン２０gを１００mlポリタンクに入
れ、２４時間放置後のアンモニア発生濃度を測定したと
ころ 0.8％（8000ppm ）であった。そこにフライアッシ
ュＡを５００重量％添加したものでは２０ppm、２００
０重量％添加したものでは１ppm 以下の発生に抑えられ
た。
％で、このカンプン２０gを１００mlポリタンクに入
れ、２４時間放置後のアンモニア発生濃度を測定したと
ころ 0.8％（8000ppm ）であった。そこにフライアッシ
ュＡを５００重量％添加したものでは２０ppm、２００
０重量％添加したものでは１ppm 以下の発生に抑えられ
た。
【００３１】
【実施例５】実施例３と同様、カンプンにベントナイ
ト２重量％と共にフライアッシュＡを１００重量％添加
し、１１８０℃で焼成して、比重1.95、吸水率２７％の
φ10.0± 2.5mmの骨材を得た。この骨材を実験用浄化槽
（ 500× 500×1000) に空隙率３５％になるように充填
し、ろ過バクテリアを付着させるために１ヶ月水道水
（溜め置き）に浸した。比較用として同粒径の市販品玉
石を充填した浄化槽も用意した。
ト２重量％と共にフライアッシュＡを１００重量％添加
し、１１８０℃で焼成して、比重1.95、吸水率２７％の
φ10.0± 2.5mmの骨材を得た。この骨材を実験用浄化槽
（ 500× 500×1000) に空隙率３５％になるように充填
し、ろ過バクテリアを付着させるために１ヶ月水道水
（溜め置き）に浸した。比較用として同粒径の市販品玉
石を充填した浄化槽も用意した。
【００３２】１ヶ月後にそれぞれの水槽にＢＯＤ３５mg
／ｌ、ＳＳ４２mg／ｌ含有の２０℃下水処理水を流量0.
85〜8.5 ｌ／分（滞留時間に換算して 0.5〜5.0 時間）
の範囲内で送液すると共に圧縮空気によるエアーレーシ
ョンも行った。送液開始後３日目に送液を止め、逆方向
より清水を２０ｌ／分の割合で送液し逆洗浄したところ
表５に示す結果を得た。
／ｌ、ＳＳ４２mg／ｌ含有の２０℃下水処理水を流量0.
85〜8.5 ｌ／分（滞留時間に換算して 0.5〜5.0 時間）
の範囲内で送液すると共に圧縮空気によるエアーレーシ
ョンも行った。送液開始後３日目に送液を止め、逆方向
より清水を２０ｌ／分の割合で送液し逆洗浄したところ
表５に示す結果を得た。
【００３３】
【表５】
【００３４】以上の結果から明らかなように本発明の骨
材は従来の玉石に比べて汚泥除去率が格段によいことが
確かめられる。尚、この濾過材を取出し、空隙中の水中
物質を顕微鏡で観察したところゾークレア、スフェロテ
ィルスのような好気性細菌や原生動物が多数観察でき
た。
材は従来の玉石に比べて汚泥除去率が格段によいことが
確かめられる。尚、この濾過材を取出し、空隙中の水中
物質を顕微鏡で観察したところゾークレア、スフェロテ
ィルスのような好気性細菌や原生動物が多数観察でき
た。
【００３５】
【発明の効果】近年増加しつつある下水汚泥および石炭
灰等の産業廃棄物を比重調整可能な骨材に焼成すること
により各種コンクリート製品として大量に有効利用が可
能になるほか、水濾過材、植物栽培といった環境浄化に
用いることもでき、各種の用途が広がる。
灰等の産業廃棄物を比重調整可能な骨材に焼成すること
により各種コンクリート製品として大量に有効利用が可
能になるほか、水濾過材、植物栽培といった環境浄化に
用いることもでき、各種の用途が広がる。
【図１】人工骨材の比重と、圧潰強度の関係を示す図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 将裕 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 下水汚泥と、生石灰類と、石炭灰を主要
成分として焼成してなることを特徴とする人工骨材。 - 【請求項２】 下水汚泥と生石灰類を混合して得られる
脱水粉体と石炭灰を主要成分として焼成してなることを
特徴とする人工骨材。 - 【請求項３】 脱水粉体に対して石炭灰が８０重量％以
上であることを特徴とする請求項２記載の人工骨材。 - 【請求項４】 下水汚泥と生石灰類を混合して脱水粉体
を得、該脱水粉体に石炭灰を重量比で８０％以上になる
ように加えた後、その混合物を１０００℃〜１４５０℃
の温度で焼成することを特徴とする人工骨材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6502795A JPH08239254A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 人工骨材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6502795A JPH08239254A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 人工骨材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08239254A true JPH08239254A (ja) | 1996-09-17 |
Family
ID=13275090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6502795A Pending JPH08239254A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 人工骨材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08239254A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005126282A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Hiromitsu Habaguchi | 焼却灰の焼成焼結方法と該方法で得られる焼結物 |
| GR20060100233A (el) * | 2005-01-14 | 2006-09-21 | Σοφια Μπεθανη | Δομικα υλικα με χρηση αδρανων απο στερεα αποβλητα |
| WO2006074946A3 (en) * | 2005-01-14 | 2006-10-12 | Sophia Bethani | Synthetic aggregates comprising sewage sludge and other waste materials and methods for producing such aggregates |
| CN103570374A (zh) * | 2012-07-25 | 2014-02-12 | 江油市万裕建材有限公司 | 一种铬渣掺杂制作自保温墙体砌块的方法 |
| KR20200073476A (ko) * | 2018-12-14 | 2020-06-24 | 주식회사 꿈꾸는세상 | 정수슬러지를 이용한 비점오염 처리용 여과재의 제조방법 |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP6502795A patent/JPH08239254A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005126282A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Hiromitsu Habaguchi | 焼却灰の焼成焼結方法と該方法で得られる焼結物 |
| GR20060100233A (el) * | 2005-01-14 | 2006-09-21 | Σοφια Μπεθανη | Δομικα υλικα με χρηση αδρανων απο στερεα αποβλητα |
| WO2006074946A3 (en) * | 2005-01-14 | 2006-10-12 | Sophia Bethani | Synthetic aggregates comprising sewage sludge and other waste materials and methods for producing such aggregates |
| CN103570374A (zh) * | 2012-07-25 | 2014-02-12 | 江油市万裕建材有限公司 | 一种铬渣掺杂制作自保温墙体砌块的方法 |
| KR20200073476A (ko) * | 2018-12-14 | 2020-06-24 | 주식회사 꿈꾸는세상 | 정수슬러지를 이용한 비점오염 처리용 여과재의 제조방법 |
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