JPH08323324A

JPH08323324A - 焼却灰混練体の造粒方法、及び焼却灰の混練装置

Info

Publication number: JPH08323324A
Application number: JP15691595A
Authority: JP
Inventors: Saburo Koiwa; 三郎小岩; Shigeto Aoki; 茂人青木; Hiroki Honda; 裕姫本多; Mitsuru Shimizu; 充清水; Kenichi Sato; 憲一佐藤; Takashi Matsushita; 崇松下
Original assignee: TOKYO MET GOV GESUIDO SERVICE KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: TOKYO MET GOV GESUIDO SERVICE KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】主として下水汚泥焼却灰を主成分とする骨材を
安価に提供するとともに、吸水性及び強度等の規格を十
分満足し得る骨材及びその製造方法を提供する事を目的
とする。【構成】焼却灰に水等を添加して混合混練した混練体を
圧縮成型若しくは押出し成型により造粒を行う焼却灰混
練体の造粒方法において、前記混合混練時に水及び焼却
灰とともに、例えば粘土系微粉その他の無機系助剤を混
合して混練し、そして前記混練部を二分割し、水及び焼
却灰の投入部を具え、実質的に大気圧下で混練を行う第
一の混練部と、該第一の混練部の後工程に配設され実質
的に真空下で混練を行う第二の混練部とを設けた事を特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は下水汚泥焼却灰、塵埃焼
却灰、火力発電、製鉄その他の産業用焼却灰より建設用
骨材等を製造するための焼却灰混練体の造粒方法、及び
焼却灰の混練装置に係る発明であり、主として下水汚泥
処理設備で発生する下水汚泥焼却灰を造粒成型する為の
焼却灰混練体の造粒方法、及び焼却灰の混練装置に関す
る発明である。

【０００２】

【従来の技術】従来よりモルタル、コンクリートに用い
る砂利や石等の骨材の製造は地方における破砕依存型で
あり、即ち山をくずし破砕分級し、運搬する方式であ
り、山には限度があり、又運搬の際の排ガス等、自然環
境的に問題があるのみならず、特に近年トラックの過積
載の規制が厳しくなり運搬費も高騰している。かかる欠
点を解消する為に、製鉄や火力発電から派生する鉱滓等
を焼成して形成される軽量骨材が種々開発されている。

【０００３】しかしながら、これらの市販品はいずれも
吸水率が７〜９％と高く、これらの人口骨材を屋外に保
管した場合、雨水等で吸水され品質管理上大きな問題が
生じる。又鉱滓等は焼成後所定粒度に粗砕する必要があ
るから粗砕機も必要であり、且つ焼成後の焼成品を粗砕
することは刃の摩耗等の為に定期的なメインテナンスが
必要であり、動力コストの増大とともに、メインテナン
スコストの増大につながる。

【０００４】一般に焼却灰は、加湿後、埋立処分する
か、或いはセメント又は石灰等と混合し、混練固化して
埋立処分をしていた。又最近では下水汚泥を溶融スラグ
化して埋立処分したり、加圧成形して焼成レンガ及びタ
イルを製造していた。

【０００５】しかしながら埋立処分を行う場合は埋立処
分地の確保が困難であり、又自然環境保護及び汚泥処分
費の高騰の問題がある。又焼成レンガ及びタイル等を製
造する場合は、処理コスト、品質管理、販路の確保等の
改善が必要である。

【０００６】そこで本発明者は、前記焼却灰に水等を添
加して混合混練した混練体に背圧をかけながら一又は複
数のダイス穴より押出し、該押出し成型により造粒を行
ったものを用いて骨材を製造し焼却灰を有効利用する手
法を試みた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】例えば流動層炉で発生
した焼却灰は、脱水汚泥の種類（高分子系又は石灰系
等）にも係わらず、その粒度は数十μｍと微細である
が、この灰に適量の水を添加して十分混練して造粒乾燥
後、焼成を行うために、前記焼成時に含水させた水が蒸
気として放散して表面に微細な気泡抜け穴等が発生し、
必ずしも吸水性や強度その他の物性値が、骨材としての
規格を満足し得ない。

【０００８】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、主
として下水汚泥処理設備で発生する下水汚泥焼却灰を造
粒成型された成型物を乾燥焼成して骨材を安価に提供す
るとともに、吸水性及び強度等の規格を十分満足し得る
骨材等を得るための焼却灰混練体の造粒方法、及び焼却
灰の混練装置を提供する事を目的とする。さらに焼却灰
を大量に安定的に利用するコストの低廉な資源化技術を
提供する事を目的とする。

【０００９】尚本発明は下水汚泥焼却灰のみに限定され
る事なく、塵埃焼却灰、火力発電、製鉄その他の産業用
焼却灰より建設用骨材等を製造するための異径造粒装置
全てに適用可能である。又本装置により製造される造粒
体は必ずしも人工骨材としての利用のみではなく、例え
ば焼成方法を異ならせてペット用敷粒体、枕用粒体等種
々の用途に適用可能である。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】請求項１記載の発明は焼却
灰に水等を添加して混合混練した混練体を圧縮成型若し
くは押出し成型により造粒を行う焼却灰混練体の造粒方
法において、前記混合混練時に水及び焼却灰とともに、
例えば粘土系微粉その他の無機系助剤を混合して混練す
る事を特徴とするものである。

【００１１】この場合特に焼却灰が前記焼却灰、水及び
無機系助剤の配合量を、焼却灰：７０〜９０、好ましく
は７０〜８０重量％、水：１０〜３０、好ましくは２０
〜３０重量％及び無機系助剤：１〜１０重量％（外数）
に夫々設定するのがよい。又前記混練体が、乾燥前、好
ましくは造粒成型を行う前に脱気されているのがよい。
そしてこのような脱気は、焼却灰に水等を添加して混合
混練を行う焼却灰混練工程で行うのがよいが、混練工程
では水及び焼却灰の投入部が大気開放されているため
に、その真空脱気が中々困難である。

【００１２】そこで請求項４記載の発明において前記混
練部を二分割し、水及び焼却灰の投入部を具え、実質的
に大気圧下で混練を行う第一の混練部と、該第一の混練
部の後工程に配設され実質的に真空下で混練を行う第二
の混練部とを設けた事を特徴としている。

【００１３】

【作用】例えば流動層炉で発生した焼却灰は、脱水汚泥
の種類（高分子系又は石灰系等）にも係わらず、その粒
度は数十μｍと微細であるが、この灰に適量の水を添加
して十分混練してする為に、気泡が混入するのを避けら
れない。そこで本発明は混練体に造粒成型を行う前に脱
気を行うものであり、特に混練段階での脱気が出来れば
気泡の混入は避ける事が出来る。更に前記焼却灰は数十
μｍと微細であるが焼焼却過程で粒子同士合体しやす
く、このため図６（Ｃ）に示すように粒径間に空隙が出
来、その部分に気泡が出来やすい。

【００１４】そこで本発明は前記焼却灰により粒度の細
かい例えば粘土状の無機系助剤を添加し混練する事によ
り、気泡の混入を阻止しつつ混練体充填密度を細密にす
る事が出来る。更に前記無機助剤の添加混練により流動
性も向上し、混練工程、押出し工程における流動性の向
上と動力低減が可能となる。

【００１５】さて前記脱気装置を、通常の混練装置に設
けるとホッパ１１により大気開放されているため円滑な
脱気が出来ず、又その下流側に連設した押出成型部でも
下流端にダイス板が設けられているために、大気開放さ
れており、円滑な脱気が出来ない。

【００１６】そこで混練部を２つに分け、一次混練部と
押出成型部との間に二次混練部を設け、そこで脱気を行
うようにしている。

【００１７】これにより二次混練部の入口側では一次混
練部の出口側が混練体により充填密封され、又押出成型
部の入口側も背圧をかける為に混練体により充填密封さ
れている為に、実質的に二次混練部出口側と入口側が密
閉されている事となり、従って前記二次混練部に真空脱
気部を設ける事により円滑な脱気が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１
乃至図３は本発明の実施例に係る下水汚泥処理設備で発
生する下水汚泥を流動層炉で焼却処理して形成された下
水汚泥焼却灰を利用した人工骨材製造システムで、図１
はその全体システム、図２は混練〜造粒段階までの前半
部分を示す。図２において、１は投入ホッパ１１を具
えた一次混練部で、汚泥焼却灰定量供給機１２、水定量
ポンプ１３、及び助剤定量供給機１４より夫々焼却灰、
水及び必要に応じて粒度の細かい例えば粘土状の無機系
助剤がホッパ１１に供給され、混練筒２０内で一次混練
をした後、二次混練部２に移送する。

【００１９】混練筒２０内は図３にて後記に詳細に説明
するように、スパイラル状のスクリュー羽根からなる搬
送混練部２５Ａ、２５Ｂを入口側と出口側に設けるとと
もに、該２つの搬送混練部２５Ａ、２５Ｂの間に、多数
枚の楕円状プレート２１２を周方向に所定角度づつ変位
して連設させた２本のプレート軸２１１、２１１の相互
回転により、剪断作用により混練を行う剪断混練部２１
を介在させている。そして前記剪断混練部２１内で一次
混練された混練体１０Ａは前記混練筒２０の出口側搬送
混練部２５Ｂの終端に設けた多孔状の粗フィルタ板２６
より棒状に押出され、投入空間部２３を介して二次混練
部２に移送される。

【００２０】尚、前記ホッパ１１より投入且つ一次混練
される焼却灰、水及び無機系系微粉の配合量は、焼却
灰：７０〜９０、好ましくは７０〜８０重量％、水：１
０〜３０重量％、好ましくは２０〜３０重量％であり、
更に粘土系微粉等の無機助剤：１〜１０重量％（外数）
添加してもよい。

【００２１】二次混練部２では、前記一次混練部と同様
な混練筒２０を設けるとともに、その出口端に連設した
投入空間部２３Ａに真空ポンプ２７を設け、投入空間部
２３Ａを真空下に置く事により、前記二次混練された混
練体１０Ａの脱気を行った後、脱気された二次混練体１
０Ａを押出成型部３に投入される。尚、一次混練部１は
ホッパ１１により大気開放されており、又押出成型部３
でも下流端にダイス板３１により、大気開放されている
が、二次混練部２の入口部及び出口部は混練体１０Ａに
より充填密封されている為に、実質的に投入空間部２３
及び２３Ａが密閉されている事となり、従って前記投入
空間部２３及び２３Ａに真空脱気部を設ける事により円
滑な脱気が可能となる。尚、前記真空ポンプ２７は投入
空間部２３及び２３Ａに連設し、脱気しながら混練を行
ってもよい。

【００２２】押出成型部は図３（Ａ）に示すように、下
流出口開口端に（Ｂ）に示すダイス板３１を取付けると
ともにその上流側に前記と同様な混練筒２０、即ち
（Ｃ）に示すようにスパイラル状のスクリュー羽根から
なる搬送混練部を入口側と出口側に設けるとともに、そ
の間に、多数枚の楕円状プレート２１２の周方向に所定
角度づつ変位して連設させた２本のプレート軸２１１、
２１１の相互回転により、剪断作用により混練を行う剪
断混練部を介在させた混練筒２０を連設させている。そ
して前記混練筒２０にはモ−タ２８及び減速機２９が連
結されている。

【００２３】尚、押出成型部３の場合は、混練筒２０の
終端にダイス板３１が設けられている為に、前記一次及
び二次混練部のように多孔状の粗フィルタ板２２と投入
空間部２３は設けられていない。そして前記剪断混練部
２１の構成は、図３（Ｄ）に示すように厚板の楕円状プ
レート２１２を周方向に４５°づつ変位して回転プレー
ト軸２１１、２１１に串刺し状に連設させたプレートユ
ニット２１Ａ、２１Ｂを、２本用意し、これを混練筒２
０の軸線方向に沿って平行に並設するとともに、一方の
プレートユニット２１Ａを他方のプレートユニット２１
Ｂに体し回転方向に９０°変位させて（（Ｅ）参照）配
設する。

【００２４】そしてその配設間隔は（Ｅ）の（１）及び
（２）で示されるように、一のプレート２１２の長径側
頂部が水平位置に位置した際に他方のプレート２１２の
短径頂部に当接するように設定している。この状態から
図中矢印の向きに４５°づつ回転させた時の位置を
（２）、（３）、（４）に示す。又（Ｅ）に示すように
夫々のプレートユニット２１Ａ、２１Ｂは同一方向に回
転させている。

【００２５】この結果上流側の搬送混練部より剪断混練
部内に搬送されてきた脱気混練体を（Ｅ）に示すように
プレートユニット２１Ａ、２１Ｂの回転により剪断作
用、言換えればプレート２１２により脱気混練体を切る
ようにして混練がなされつつ徐々に前記２つのプレート
軸２１１、２１１の回転変位を利用して位置移動しつつ
混練搬送される。これにより前記混練体１０Ａの脱気と
ともに、剪断混練により灰粒子充填密度が緻密な混練体
の押出成型が可能である。この際脱気された混練体を混
練するのに前記した剪断混練が重要であるとともに、粘
土系微粉その他の無機系助剤を添加して混練される為
に、緻密な脱気された混練体を混練する際にも無機助剤
を添加しない場合に比較して流動性が向上し、剪断抵抗
が低減し好ましい。

【００２６】そして前記剪断混練終了後下流側に位置す
るスクリュー羽根からなる搬送混練部によりダイス板３
１側に導きダイス穴３２を経て押し出し圧縮成型された
棒状押出体１０Ｂを得る。そして該棒状押出し体を適当
な長さに切断するために、前記ダイス板３１表面から所
定空隙を介して当接体４０Ｂが設けられている。又該当
接体４０Ｂにより折断された混練体は角落とし装置５に
より角を落とされ、パレット９により貯溜される。

【００２７】又図６（Ｃ）に示すように、焼却灰１００
は粒径が数十μｍ程度あり含水や混練によっても変形を
しないために、混練された焼却灰１００同士の間に、空
隙１０２が生じてしまう。このような場合前記粘土系微
粉等の無機系助剤１０１を添加し混練する事により、図
６（Ｄ）拡大図に示すように焼却灰１００同士の空隙を
無機系助剤で埋める事が出来、これにより前記焼却灰よ
り粒度の細かい例えば気泡の混入を阻止しつつ混練体充
填密度を更に細密にする事が出来る。これにより後工程
における乾燥焼成後の骨材その他の成型物の強度が天然
骨材並みに向上するとともに、更に加えて吸水性の大幅
低減につながる。

【００２８】前記ダイス板３１は図３（Ｂ）に示すよう
に、方形のダイス板３１の左右両側に描画した仮想円状
に沿って異径ダイス穴３２が穿孔されている。ダイス穴
３２は図４（Ｂ）に示すように、外周にフランジ３３ａ
を有するノズル筒３３から構成され、該ノズル筒３３は
図４（Ａ）に示すように前記フランジ３３ａを利用し
て、表裏両面側より挟着される一対の固定板３４Ａ、３
４Ｂにより固設されている。そして前記ダイス穴３２を
形成するノズル筒３３内面形状は、ダイス穴３２の入口
側に、出口側に向け徐々に縮径されるテーパ状ノズル部
３２ａを、更にその下流側にノズル部３２ａ出口穴に連
通するノズル直管部３２ｂを具えている。尚、前記ノズ
ル筒３３をダイス板３１と別構成とする事なく、直接前
記ノズル筒内面形状をダイス板３１に設けてもよい。

【００２９】この場合前記ダイス穴３２は同径にする場
合にもノズル部３２ａテーパ角αを２〜２０°、好まし
くは５〜１６°に、該ダイス穴３２の入口径Ｄ_Iと出口
径Ｄ₀の比（Ｄ₀／Ｄ_I）を０．４〜０．９、好ましくは
０．５〜０．８にする事により精度よい圧縮による圧密
と脱水作用が、更に前記ノズル筒３３の長さＬ_Tと口径
Ｄ₀の比Ｌ_T／Ｄ₀を１〜５、好ましくは２〜４にするこ
とにより前記整形作用も円滑に行われる。

【００３０】例えば、図５（Ａ）〜（Ｃ）にノズル筒３
３の一例を示す。このノズル筒３３により前記造粒を行
った場合、前記ノズル部３２ａ通過により前記混練体に
圧縮力を作用させる事が出来、例えば前記混練体がダイ
ス穴３２を経て連続棒状体として押出される際に、周方
向にひび割れしやすい形状不安定化現象を抑制出来た。

【００３１】さて天然の骨材においては所定範囲の粒径
において粒度分布をもたせ、言換えれば異径の複数種の
骨材をセメントや砂とともに適宜混合してコンクリート
を製造し、これによりコンクリート自体の強度性をもた
せている。この為前記した実施例においてダイス穴３２
径を同径にすると、造粒物の粒径が自ずと決ってしまう
ために、対応する粒径毎にダイス板３１交換を行う必要
があり、その段取作業が煩雑化する。

【００３２】そこで、前記ダイス板３１を前記粒度構成
に対応させて異径平行ダイス穴３２を複数個具えたダイ
ス板３１にして押出しを行うと異径の各ダイス穴３２で
通過抵抗のアンバランスが生じ、造粒物にひび割れが発
生する恐れがある。かかる欠点を解消する為、本実施例
においては、前記異径ダイス穴３２の夫々の入口側にテ
ーパ状ノズル部３２ａが形成されている為に、ダイス穴
３２が異径の場合でも容易に混練体が侵入し、そして該
ノズル部３２ａ通過により前記混練体に圧縮力が作用
し、該圧縮力により圧密、脱水が行なわれるとともに、
異径ダイス穴３２による通過抵抗のバラツキを抑制する
事が出来、均等な押出し力による押出し成型が可能とな
る。

【００３３】特に本実施例においては図５に示すように
前記異径のダイス穴３２夫々に対応させて、ノズルテー
パ角α、ノズル筒長さＬ_T、及びＬ_T／Ｄ₀の内、選択し
た一又は複数を前記範囲において異ならせ、前記夫々の
ノズル部３２ａでの混練体通過抵抗がほぼ一致するよう
に調整している。又、例えばダイス穴３２の口径が大き
い場合には、ノズル筒長さＬ_Tを長くすることにより、
又該口径が小さい場合にはノズル筒長さＬ_Tを短くする
ようにし、更にノズルテーパ角αが大きい場合には口径
Ｄ₀を大きくするようにする。この結果、口径を異なら
せてもノズル部３２ａにおける通過抵抗をほぼ均一化す
る事が出来る。尚、付記するが図５（Ａ）及び（Ｂ）に
示すノズル筒３３（Ｄ₀：５φ、１０φ）においてはダ
イス穴３２を横に２つ穿孔し、かつノズル筒長さＬ_Tを
短くしたものである。

【００３４】又、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すようにαと
Ｌ_T／Ｄ₀を一定にした場合に、異径のダイス穴３２夫々
に設けたノズル直管部３２ｂの長さＬ_Tを、該ノズル直
管部３２ｂの口径Ｄ₀が小になるに連れ順次短小になる
ように設定すればよい。即ち本実施例においては前記夫
々のダイス穴３２の直管部３２ｂの口径Ｄ₀が３〜５０
φである場合に前記混練体がダイス穴３２を経て連続棒
状体１０Ｂとして押出される際に、周方向にひび割れ、
更に後記回転円板４０Ａや周回無端状ベルト体４０Ｂに
より折断する際に造粒成型物端部に発生しやすい形状不
安定化現象を有効に抑制出来る。

【００３５】さて図１及び図２において、前記ダイス板
３１表面から所定空隙Ｈを介して回転円板４０Ａ（図
１）若しくは無端状周回ベルト体４０Ｂ（図２）からな
る当接体４０を押し出し方向とほぼ直交する方向に、言
換えればダイス板３１と平行な方向に沿って周回若しく
は回転可能に配設される。この場合図１（Ｂ）に示すよ
うに、前記当接体４０のダイス穴３２出口開口面に対す
る空隙間隔Ｈはひび割れ等が生じる事のない間隔、具体
的にはダイス穴３２口径に対し０．５〜５、好ましくは
１〜３倍程度に設定するのがよい。即ち前記間隔がダイ
ス穴３２口径に対し０．５以下では折断が円滑にいか
ず、又ダイス穴３２口径に対し５倍以上では押出し時の
棒状体１０Ｂの自重によりに周面にひび割れが生じ易
い。

【００３６】又図１（Ｂ）に示すように前記ダイス穴３
２口径に対し空隙間隔Ｈを１〜３倍程度に設定した場合
異経ダイス穴３２の使用できる範囲には制限があり、図
５に示す５〜２５φの口径の異経ダイス穴３２を全てを
用いる事は出来ない。この場合は前記ダイス板３１を２
種類設け、５〜１０φの造粒を行なうダイス板３１と、
１５〜２５φの口径の造粒を行なうダイス板３１を設
け、前者においては当接体の空隙間隔Ｈを１０ｍｍに、
後者については空隙間隔Ｈを２５ｍｍに設定する事によ
り、ダイス穴３２口径に対し空隙間隔Ｈを１〜３倍程度
に設定する事が可能となる。

【００３７】又回転円板４０Ａ（図１）若しくは無端状
周回ベルト体４０Ｂ（図２）の表面は摩擦係数を大きく
するのがよく、又該回転円板４０Ａの棒状体１０Ｂ当接
位置での移動方向、ベルト体４０Ｂの周回方向は重力方
向、反重力方向のいずれでもよいが、反重力方向の方が
上側周面に圧縮力が生じ、該上側周面のひび割れを阻止
しやすい。

【００３８】これにより前記棒状体１０Ｂがひび割れが
生じる前に当接体４０に当接した後、当接体の反重力方
向の移動により、前記棒状体１０Ｂが強制的に折断さ
れ、これにより曲りやひび割れが実質的に生じない段階
で折断でき且つ短長で且つ一定長の造粒物が連続的に製
造できる他前記破断面、長さＬ／外径Ｄ等の均一化が容
易に達成し得る。前記のようにして製造された造粒物１
０Ｃは偏平円筒ドラム状の回転転動体５０内に落下さ
せ、該転動体５０を傾斜させて配置してモータ５１によ
り回転させる事により、前記造粒物１０Ｃに転動を加え
て角落としを行う事が出来る。

【００３９】そして角落としにより図６（Ａ）に示す円
筒状の造粒物１０Ｃは球状、楕円状体若しくは長径と短
径の比が０．５〜５、好ましくは１〜３である略カプセ
ル状の造粒物１０Ｄに形成される。ここで図６（Ａ）
（Ｂ）は造粒物の正面図及び側面図を示す。又前記角落
としは転動ではなく振動を加えても同様な形状になる。
この結果前記折断の後に、転動若しくは振動を加えて角
落としを行うために、後工程である乾燥、焼成段階で欠
け等が発生せず、歩留り悪化等の品質管理上の問題も生
じさせないのみならず、該角落としにより形成されるも
のは球状、楕円状体若しくは長径と短径の比が短小な略
カプセル状となるために、いわゆる骨材としての利用の
みならず、ペット用敷粒体、枕用粒体等種々の用途に適
用可能である。

【００４０】次に図１に示すように、前記造粒物１０Ｄ
を断面Ｈ状のパレット９（図２参照）に入れてコンベア
で乾燥炉６内を通して、水分を乾燥させた後、焼成炉７
により焼成を行なうことにより、所定粒径の骨材、具体
的には５〜２５φの骨材１０が形成できる。この際、骨
材１０の焼成収縮即ち、気孔率の大小は、昇温速度、焼
成時の残留水分、造粒物の緻密度、焼成温度に影響さ
れ、一方製品強度は、焼成処理温度に大きく影響され
る。

【００４１】そこで本実施例においては前記したように
造粒物を製造する前の混練段階で混練脱気や、更に前記
焼却灰より粒度の細かい例えば粘土状の無機系助剤を添
加し混練する事により、気泡の混入を阻止しつつ混練体
充填密度を細密にし、そしてテーパノズル部３２ａを具
えたダイス穴３２にて圧密と脱水を行ない、更に骨材と
しての性能向上の為にこの混練体１０Ａの押出し成型時
に長／短径比を概ね０．５〜５、好ましくは１〜３前後
になるように切断又は折断させた後、転動若しくは振動
手段等５を利用して角落としをして略球状、楕円状若し
くはカプセル状にの造粒物１０Ｄを形成した後、焼成炉
の排気熱により十分乾燥し、そして最後に焼成炉７内で
焼成工程を２分割し、第１の焼成工程Ａとして先ず造粒
物１０Ｄの内部まで均一に加熱するために、７００〜１
０００℃、具体的には約９００℃前後の固相焼結温度域
（実際は下水汚泥焼却灰の材料により決定する。）に十
分保持した後、引続き第２の焼成工程Ｂとして前記焼却
灰の融点より低い１０００〜１２００℃、具体的には１
０００〜１０５０℃前後の液相焼結温度域を通過させる
事により図６（Ｄ）に示すように固相焼結部１０ａの表
層部に頑強な液相焼結層１０ｂを構成する。

【００４２】これにより前記固相焼結部１０ａの存在に
より軽くて且つ表層の液相焼結部１０ｂの存在により吸
水率が非常に低く、且つ両者の組合せにより、強度の高
い人工骨材１０を得る事が出来た。

【００４３】この場合本実施例においては、液相焼結を
行う前に焼却灰の固相焼結を行う為に、混練体中心部の
水蒸気等の含気体が十分放散された段階で液相焼結を行
う事となり、これにより表面に気体放散にともなう微細
孔が出来る事なく吸水性の大幅低減が可能であるととも
に、強度も向上する。従って液相焼結温度域の維持時間
は表層を液相化するに足る時間でよい為に、第一の焼成
温度域の維持時間より小に設定すればよい。

【００４４】具体的には図７の焼成温度パターンで示す
と、５〜２０℃／分で第一の焼成温度域まで立上げた
後、該温度域を２０〜１２０分維持した後、第二の焼成
温度域に立上げ、該第二の焼成温度域の維持時間を第一
の焼成温度域の維持時間より短く且つ５〜６０分の間に
設定する。この維持時間は焼成灰の成分によって、又粒
径等によっても変動する。その後４００〜５００℃まで
５〜２０℃／分で降温した後、放冷する。

【００４５】具体的には某下水処理場から発生する焼却
灰で行なった実験によれば、１０℃／分で９００℃まで
立上げた後、該温度域を３０分維持した後、１０００〜
１０５０℃に立上げ、該温度域を１０分維持して、その
後４００〜５００℃まで１０℃／分で降温した後、放冷
する。

【００４６】そしてこのようにして形成された人工骨材
１０の性能を天然骨材と比較しながら確認する。表１は
本実施例により製造された人工骨材１０と天然骨材規格
との比較であり、本表より分かる通り、本実施例の骨材
は粒度は適宜調整でき、又絶対比重は１．８０と天然骨
材に比較して軽量化出来、又吸水率は０．７６％と、天
然骨材の３％以下に比較して大幅に低減できた。

【００４７】

【表１】

【００４８】次に安定性も０．６％とコンクリート砕石
に比較して大幅に低減できた。又洗い試験で失われる量
も１％以下で且つアルカリシリカ反応性も無害であっ
た。

【００４９】又図８に示すグラフより明らかなようにス
タンダードコンクリートと本実施例の人工骨材を用いて
同配合によるコンクリートの圧縮強度と材冷との関係を
調べてみると、ほぼ同等の性能が得られている事が把握
できた。

【００５０】

【発明の効果】以上記載した如く本第１発明によれば、
焼却灰の混練／造粒段階での吸水率、強度、形状その他
の品質向上を図り、主として下水汚泥処理設備で発生す
る下水汚泥焼却灰を造粒成型された成型物を乾燥焼成し
て骨材を安価に提供するも、吸水率及び強度等の規格を
十分満足し得る骨材等を提供し得る。又請求項４記載に
よれば前記焼却灰の混練段階での脱気を円滑に行う事が
出来る。

【００５１】従って本発明による造粒物を用いた人工骨
材は、天然骨材の代替品として利用する事が出来るのみ
ならず、埋立焼却灰の減量化（埋立地の延命化）に貢献
することができる。又、本発明による造粒物を用いた人
工骨材は、焼却灰が主原料であり、従来の天然骨材の様
に山をくずすわけではなく、省資源化に貢献することが
でき、更に都市で製造でき、運搬距離が短くなり自然環
境保護にも貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る人工骨材を製造するため
の全体システムフロー図で、（Ｂ）はダイス板と当接体
の部分拡大図である。

【図２】図１の造粒物を製造するまでのシステムフロー
図である。

【図３】図１の押出し成型機部分の詳細図を示し、
（Ａ）は該装置の断面図、（Ｂ）はダイス板の平面図、
（Ｃ）は（Ａ）の混練筒の拡大断面図、（Ｄ）は（Ｃ）
の混練筒に組込まれたプレート２１２の配置構成を示す
斜視図、（Ｅ）は剪断作用を示すプレート２１２の回転
動作を示す。

【図４】（Ａ）はダイス板の拡大断面図、（Ｂ）は該ダ
イス板に固設されたノズル筒３３の断面形状を示す。

【図５】ダイス穴３２の口径が異なるノズル筒３３を示
す。

【図６】（Ａ）は押出し成型で転動を行う前の造粒物形
状、（Ｂ）は転動を行った後の造粒物形状、（Ｄ）は前
記造粒物を乾燥／焼成を行った後の、骨材の断面形状を
示し、丸部分はその粒度組成を示す。（Ｃ）は助剤を添
加しない状態の粒度組成で混練焼成した場合の空隙状況
を示す。

【図７】焼成温度の時系列グラフパターンを示す。

【図８】本実施例により製造された骨材を用いたコンク
リートと、天然骨材を用いたスタンダードコンクリート
の圧縮強度と材冷の関係を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１一次混練部２二次混練部３押出成型部７焼成炉９パレット１０骨材１０ａ固相焼結部１０ｂ相焼結層１１ホッパ１２汚泥焼却灰定量供給機１３水定量ポンプ１４助剤定量供給機２０混練筒２１剪断混練部２３投入空間部２５Ａ、２５Ｂ搬送混練部２７真空ポンプ３１ダイス板３２ダイス穴３２ａテーパ状ノズル部３２ｂノズル直管部３３ノズル筒４０当接体４０Ａ回転円板４０Ｂ周回無端状ベルト体１００焼却灰１０１無機系助剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０１Ｒ (72)発明者青木茂人東京都千代田区大手町２丁目６番２号東京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者本多裕姫神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１三菱重工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者清水充神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１三菱重工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者佐藤憲一神奈川県横浜市中区錦町12番地三菱重工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者松下崇神奈川県横浜市中区錦町12番地三菱重工業株式会社横浜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却灰に水等を添加して混合混練した混
練体を圧縮成型若しくは押出し成型により造粒を行う焼
却灰混練体の造粒方法において、前記混合混練時に水及び焼却灰とともに、無機系助剤を
混合して混練する事を特徴とする焼却灰混練体の造粒方
法
【請求項２】請求項１記載の造粒方法において、焼却
灰、水及び無機系助剤の配合量を、焼却灰：７０〜９
０、好ましくは７０〜８０重量％、水：１０〜３０、好
ましくは２０〜３０重量％及び無機系助剤：１〜１０重
量％（外数）に夫々設定した請求項１記載の造粒方法
【請求項３】前記混練体が、乾燥前、好ましくは造粒
成型を行う前に脱気されている請求項１記載の造粒方法
【請求項４】焼却灰に水等を添加して混合混練を行う
焼却灰混練装置において、前記混練部を二分割し、水及び焼却灰の投入部を具え、
実質的に大気圧下で混練を行う第一の混練部と、該第一
の混練部の後工程に配設され実質的に真空下で混練を行
う第二の混練部とを設けた事を特徴とする焼却灰の混練
装置