JP2000239670A - 廃コンクリートの再利用方法 - Google Patents
廃コンクリートの再利用方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 廃コンクリートをリサイクル可能な資源とし
て処理し、セメント原料等に再利用する。廃コンクリー
トと炭素資源又は炭化水素資源とを反応させて、二酸化
炭素を大気中に放出させずに、副生する水素等の可燃性
ガスを複合発電装置等の燃料に有効利用する。 【解決手段】 廃コンクリート１７から骨材を除去して
粉粒体を得た後、この粉粒体と炭素資源１２と水１６を
含むスラリーを調製する。このスラリーを水の亜臨界又
は超臨界状態の温度及び圧力である３８０〜８５０℃で
１０〜３５ＭＰに維持して、ＣａＣＯ3を主成分とする
固形分２８と水素、メタン、一酸化炭素を含む可燃性ガ
ス３２を生成する。固形分及び可燃性ガスを分離し、固
形分はセメント原料に利用し、可燃性ガスはガスタービ
ン複合発電装置の燃料に利用する。
て処理し、セメント原料等に再利用する。廃コンクリー
トと炭素資源又は炭化水素資源とを反応させて、二酸化
炭素を大気中に放出させずに、副生する水素等の可燃性
ガスを複合発電装置等の燃料に有効利用する。 【解決手段】 廃コンクリート１７から骨材を除去して
粉粒体を得た後、この粉粒体と炭素資源１２と水１６を
含むスラリーを調製する。このスラリーを水の亜臨界又
は超臨界状態の温度及び圧力である３８０〜８５０℃で
１０〜３５ＭＰに維持して、ＣａＣＯ3を主成分とする
固形分２８と水素、メタン、一酸化炭素を含む可燃性ガ
ス３２を生成する。固形分及び可燃性ガスを分離し、固
形分はセメント原料に利用し、可燃性ガスはガスタービ
ン複合発電装置の燃料に利用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は廃コンクリートを粉
砕して骨材を除去した粉粒体と、石炭、コークス、重油
等の炭素資源又は炭化水素資源と、水とを反応させて、
廃コンクリートを化学的に安定なＣａＣＯ3に転換して
セメント原料等に再利用する方法に関する。更に詳しく
は、上記反応で副産物として生成した水素等の可燃性ガ
スをガスタービン複合発電装置等の燃料として利用し得
る方法に関するものである。
砕して骨材を除去した粉粒体と、石炭、コークス、重油
等の炭素資源又は炭化水素資源と、水とを反応させて、
廃コンクリートを化学的に安定なＣａＣＯ3に転換して
セメント原料等に再利用する方法に関する。更に詳しく
は、上記反応で副産物として生成した水素等の可燃性ガ
スをガスタービン複合発電装置等の燃料として利用し得
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】老朽化した建築物、構築物等から発生す
る廃コンクリートは現在年間数千トン以上発生する。し
かしながら、これまで廃コンクリートは破砕して路盤材
料に利用するか、或いは新規なセメントと混合するため
の骨材の一部として利用されているに過ぎず、その大部
分が産業廃棄物として廃棄処分されているのが現状であ
る。一方、図２に示すように、セメント工場１では国内
外の鉱山から採掘された主原料の石灰石（ＣａＣＯ3）
２ａを副原料の粘土質原料２ｂを調合工程２ｃで調合し
た後、焼成してＣａＯを含むセメント３を製造してい
る。この際、二酸化炭素（ＣＯ2）４が副生するが、セ
メント工場に認可された二酸化炭素排出権により、ＣＯ
2の削減対象から除外され、大気中への放出が許容され
ている。
る廃コンクリートは現在年間数千トン以上発生する。し
かしながら、これまで廃コンクリートは破砕して路盤材
料に利用するか、或いは新規なセメントと混合するため
の骨材の一部として利用されているに過ぎず、その大部
分が産業廃棄物として廃棄処分されているのが現状であ
る。一方、図２に示すように、セメント工場１では国内
外の鉱山から採掘された主原料の石灰石（ＣａＣＯ3）
２ａを副原料の粘土質原料２ｂを調合工程２ｃで調合し
た後、焼成してＣａＯを含むセメント３を製造してい
る。この際、二酸化炭素（ＣＯ2）４が副生するが、セ
メント工場に認可された二酸化炭素排出権により、ＣＯ
2の削減対象から除外され、大気中への放出が許容され
ている。
【０００３】また、石炭を燃料として用いた火力発電で
は、天然ガス、石油を用いた火力発電に比較して単位発
電量当りの二酸化炭素の排出量が多いため、この二酸化
炭素の削減が課題となっている。このため、図３に示す
ように石炭５をガス化工程６で石炭ガス７にし、このガ
ス７で複合発電装置８を駆動して電気エネルギを取り出
している。この複合発電装置８ではガスタービン８ａを
駆動することにより第１発電機８ｂで発電し、更にこの
ガスタービンの排ガスをボイラ８ｃに供給して、そこで
発生する蒸気圧で蒸気タービン８ｄを駆動することによ
り第２発電機８ｅで発電し、従来の微粉炭による火力発
電より高効率化を図ろうとしている。この複合発電装置
では石炭による火力発電よりも少ないが、なおボイラ８
ｃから二酸化炭素９を排出する。
は、天然ガス、石油を用いた火力発電に比較して単位発
電量当りの二酸化炭素の排出量が多いため、この二酸化
炭素の削減が課題となっている。このため、図３に示す
ように石炭５をガス化工程６で石炭ガス７にし、このガ
ス７で複合発電装置８を駆動して電気エネルギを取り出
している。この複合発電装置８ではガスタービン８ａを
駆動することにより第１発電機８ｂで発電し、更にこの
ガスタービンの排ガスをボイラ８ｃに供給して、そこで
発生する蒸気圧で蒸気タービン８ｄを駆動することによ
り第２発電機８ｅで発電し、従来の微粉炭による火力発
電より高効率化を図ろうとしている。この複合発電装置
では石炭による火力発電よりも少ないが、なおボイラ８
ｃから二酸化炭素９を排出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】廃コンクリートに関し
ては、その増加に伴って、この廃棄処分量は今後更に増
大することが予想され、廃コンクリートの有効利用は緊
急の課題となっている。また石炭を用いた発電に関して
は、天然ガス、石油を用いた発電に比較し、単位発電量
当りの二酸化炭素の排出量が多いため、発電効率の向上
が課題となっている。そのため、高効率発電方法として
石炭をガス化して複合発電する方式が開発されている。
これまでのガス化方法では石炭中の灰分の除去が大きな
開発課題となっている。また石炭以外のコークス、重質
油等の炭素資源又は炭化水素資源も将来の資源と位置づ
けられるが、燃焼時に二酸化炭素が多量に発生するた
め、地球温暖化防止の観点からその利用が困難になって
きている。
ては、その増加に伴って、この廃棄処分量は今後更に増
大することが予想され、廃コンクリートの有効利用は緊
急の課題となっている。また石炭を用いた発電に関して
は、天然ガス、石油を用いた発電に比較し、単位発電量
当りの二酸化炭素の排出量が多いため、発電効率の向上
が課題となっている。そのため、高効率発電方法として
石炭をガス化して複合発電する方式が開発されている。
これまでのガス化方法では石炭中の灰分の除去が大きな
開発課題となっている。また石炭以外のコークス、重質
油等の炭素資源又は炭化水素資源も将来の資源と位置づ
けられるが、燃焼時に二酸化炭素が多量に発生するた
め、地球温暖化防止の観点からその利用が困難になって
きている。
【０００５】本発明の目的は、廃コンクリートをリサイ
クル可能な資源として処理する廃コンクリートの再利用
方法を提供することにある。本発明の別の目的は、廃コ
ンクリートと炭素資源又は炭化水素資源とを反応させ
て、二酸化炭素を大気中に放出させずに、副生する水素
等の可燃性ガスを燃料に有効利用する廃コンクリートの
再利用方法を提供することにある。
クル可能な資源として処理する廃コンクリートの再利用
方法を提供することにある。本発明の別の目的は、廃コ
ンクリートと炭素資源又は炭化水素資源とを反応させ
て、二酸化炭素を大気中に放出させずに、副生する水素
等の可燃性ガスを燃料に有効利用する廃コンクリートの
再利用方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように粉砕した廃コンクリート１７から骨材
を除去して粉粒体を得る工程と、炭素資源１２又は炭化
水素資源と前記粉粒体と水１６を含むスラリー又はエマ
ルジョンを調製する工程と、このスラリー又はエマルジ
ョンを水の亜臨界又は超臨界状態の温度及び圧力である
３８０〜８５０℃で１０〜３５ＭＰに維持して、ＣａＣ
Ｏ3を主成分とする固形分２８と水素、メタン、一酸化
炭素を含む可燃性ガス３２を生成する工程と、固形分２
８及び可燃性ガス３２を分離する分離工程とを含む廃コ
ンクリートの再利用方法である。亜臨界又は超臨界状態
の水は流体密度が高く反応媒体として作用し、炭素資源
１２又は炭化水素資源と反応して水素ガス、メタンガ
ス、一酸化炭素ガス等の可燃性ガス３２及び二酸化炭素
（ＣＯ2）を生成する。廃コンクリートの主成分は(Ｃａ
Ｏ)3(ＳｉＯ2)2(Ｈ2Ｏ)3、Ｃａ(ＯＨ)2等であり、これ
らの化合物には多量のＣａが含まれている。このＣａは
上記ガス化反応の際に、触媒として作用して上記可燃性
ガスの生成を著しく促進する。また炭素資源又は炭化水
素資源の分解時に生成した二酸化炭素（ＣＯ2）はこの
Ｃａ成分と反応してＣａＣＯ3を生成する。この方法で
は、資源として有用なＣａＣＯ3が得られ、かつ地球温
暖化現象の原因となる二酸化炭素の大気中への放出が抑
制される。
図１に示すように粉砕した廃コンクリート１７から骨材
を除去して粉粒体を得る工程と、炭素資源１２又は炭化
水素資源と前記粉粒体と水１６を含むスラリー又はエマ
ルジョンを調製する工程と、このスラリー又はエマルジ
ョンを水の亜臨界又は超臨界状態の温度及び圧力である
３８０〜８５０℃で１０〜３５ＭＰに維持して、ＣａＣ
Ｏ3を主成分とする固形分２８と水素、メタン、一酸化
炭素を含む可燃性ガス３２を生成する工程と、固形分２
８及び可燃性ガス３２を分離する分離工程とを含む廃コ
ンクリートの再利用方法である。亜臨界又は超臨界状態
の水は流体密度が高く反応媒体として作用し、炭素資源
１２又は炭化水素資源と反応して水素ガス、メタンガ
ス、一酸化炭素ガス等の可燃性ガス３２及び二酸化炭素
（ＣＯ2）を生成する。廃コンクリートの主成分は(Ｃａ
Ｏ)3(ＳｉＯ2)2(Ｈ2Ｏ)3、Ｃａ(ＯＨ)2等であり、これ
らの化合物には多量のＣａが含まれている。このＣａは
上記ガス化反応の際に、触媒として作用して上記可燃性
ガスの生成を著しく促進する。また炭素資源又は炭化水
素資源の分解時に生成した二酸化炭素（ＣＯ2）はこの
Ｃａ成分と反応してＣａＣＯ3を生成する。この方法で
は、資源として有用なＣａＣＯ3が得られ、かつ地球温
暖化現象の原因となる二酸化炭素の大気中への放出が抑
制される。
【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、スラリー又はエマルジョンに石炭灰１８を
金属化合物として更に添加する廃コンクリートの再利用
方法である。石炭灰１３はＮａ2Ｏ、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2Ｃ
Ｏ3等のＣａ以外の金属化合物を豊富に含み、触媒とし
て炭素資源又は炭化水素資源の分解を更に促進するとと
もに資源中の硫黄、重金属等の不純物を除去する効果を
高める。
明であって、スラリー又はエマルジョンに石炭灰１８を
金属化合物として更に添加する廃コンクリートの再利用
方法である。石炭灰１３はＮａ2Ｏ、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2Ｃ
Ｏ3等のＣａ以外の金属化合物を豊富に含み、触媒とし
て炭素資源又は炭化水素資源の分解を更に促進するとと
もに資源中の硫黄、重金属等の不純物を除去する効果を
高める。
【０００８】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
係る発明であって、分離工程で得られた固形分２８をセ
メント製造用の原料の一部に用いる廃コンクリートの再
利用方法である。分離工程で得られた固形分は、ＣａＣ
Ｏ3を主成分とするため、従来の石灰石鉱山から採掘さ
れる石灰石の代替となり得る。
係る発明であって、分離工程で得られた固形分２８をセ
メント製造用の原料の一部に用いる廃コンクリートの再
利用方法である。分離工程で得られた固形分は、ＣａＣ
Ｏ3を主成分とするため、従来の石灰石鉱山から採掘さ
れる石灰石の代替となり得る。
【０００９】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
いずれかに係る発明であて、分離工程で得られた可燃性
ガス３２をガスタービン複合発電装置３６又は高効率発
電装置の燃料とする廃コンクリートの再利用方法であ
る。炭素資源又は炭化水素資源の分解中に生じた二酸化
炭素はＣａＣＯ3の形態で殆ど除去されるため、この分
解により得られた可燃性ガスは地球温暖化の要因となる
二酸化炭素を殆ど含まないガスであり、可燃性ガスをガ
スタービン複合発電装置の燃料に用いた場合、この装置
から放出される二酸化炭素の量を大幅に低減する。
いずれかに係る発明であて、分離工程で得られた可燃性
ガス３２をガスタービン複合発電装置３６又は高効率発
電装置の燃料とする廃コンクリートの再利用方法であ
る。炭素資源又は炭化水素資源の分解中に生じた二酸化
炭素はＣａＣＯ3の形態で殆ど除去されるため、この分
解により得られた可燃性ガスは地球温暖化の要因となる
二酸化炭素を殆ど含まないガスであり、可燃性ガスをガ
スタービン複合発電装置の燃料に用いた場合、この装置
から放出される二酸化炭素の量を大幅に低減する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明における原料としては、石
炭、石炭コークス、石油コークス、チャー等の固体の炭
素資源、及び石油蒸留残渣、天然タール等の重質油から
なる炭化水素資源が挙げられる。石炭としては、草炭、
褐炭、亜歴青炭、歴青炭、無煙炭等が例示される。また
廃コンクリートの粉粒体は建築物、構築物等の廃コンク
リートを粉砕した後、石、砂利、砂等の骨材を取り除い
たものである。この粉砕は廃コンクリートが５００μｍ
以下の粒径、好ましくは１００μｍ以下の粒径になるま
で行われる。細粒の粉粒体を得る場合には、骨材を除去
した後においても粉砕が行われる。取り除かれた骨材は
新規なセメント製造用の骨材の一部に、また路盤材料な
どに再利用される。
炭、石炭コークス、石油コークス、チャー等の固体の炭
素資源、及び石油蒸留残渣、天然タール等の重質油から
なる炭化水素資源が挙げられる。石炭としては、草炭、
褐炭、亜歴青炭、歴青炭、無煙炭等が例示される。また
廃コンクリートの粉粒体は建築物、構築物等の廃コンク
リートを粉砕した後、石、砂利、砂等の骨材を取り除い
たものである。この粉砕は廃コンクリートが５００μｍ
以下の粒径、好ましくは１００μｍ以下の粒径になるま
で行われる。細粒の粉粒体を得る場合には、骨材を除去
した後においても粉砕が行われる。取り除かれた骨材は
新規なセメント製造用の骨材の一部に、また路盤材料な
どに再利用される。
【００１１】本発明では、炭素資源又は炭化水素資源
（以下、炭素資源等という。）と廃コンクリートの粉粒
体と水を含むスラリー又はエマルジョンは、水の亜臨界
又は超臨界状態の温度及び圧力である３８０〜８５０℃
で１０〜３５ＭＰに維持されて、ＣａＣＯ3を主成分と
する固形分と水素、メタン、一酸化炭素を含む可燃性ガ
スを生成する。温度が３８０℃未満、圧力が２５ＭＰａ
未満では、分解反応速度が遅く、温度が８５０℃を超
え、圧力が３５ＭＰａを超えると、反応器に負荷がかか
り過ぎ、効率的でない。特に８５０℃を超える温度はＣ
ａＣＯ3の分解温度であるため、所望のＣａＣＯ3が生成
されない。好ましい温度は５００〜７００℃であり、好
ましい圧力は１０〜２５ＭＰａである。反応器に外部か
ら熱エネルギを供給して上記温度にする以外に、反応時
に酸素源を供給することにより反応熱を反応器の昇温に
利用する。反応熱を利用した場合、その反応は促進す
る。炭素資源等が石炭のような固体の場合、スラリーに
調製され、炭素資源等が重質油のような液体の場合、エ
マルジョンに調製される。スラリー中の水に対する炭素
資源等の濃度が５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０
重量％になるように調製される。５重量％未満では炭素
資源等の分解効率に劣り、６０重量％を超えるとスラリ
ーが流動性に欠け取扱いにくくなる。
（以下、炭素資源等という。）と廃コンクリートの粉粒
体と水を含むスラリー又はエマルジョンは、水の亜臨界
又は超臨界状態の温度及び圧力である３８０〜８５０℃
で１０〜３５ＭＰに維持されて、ＣａＣＯ3を主成分と
する固形分と水素、メタン、一酸化炭素を含む可燃性ガ
スを生成する。温度が３８０℃未満、圧力が２５ＭＰａ
未満では、分解反応速度が遅く、温度が８５０℃を超
え、圧力が３５ＭＰａを超えると、反応器に負荷がかか
り過ぎ、効率的でない。特に８５０℃を超える温度はＣ
ａＣＯ3の分解温度であるため、所望のＣａＣＯ3が生成
されない。好ましい温度は５００〜７００℃であり、好
ましい圧力は１０〜２５ＭＰａである。反応器に外部か
ら熱エネルギを供給して上記温度にする以外に、反応時
に酸素源を供給することにより反応熱を反応器の昇温に
利用する。反応熱を利用した場合、その反応は促進す
る。炭素資源等が石炭のような固体の場合、スラリーに
調製され、炭素資源等が重質油のような液体の場合、エ
マルジョンに調製される。スラリー中の水に対する炭素
資源等の濃度が５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０
重量％になるように調製される。５重量％未満では炭素
資源等の分解効率に劣り、６０重量％を超えるとスラリ
ーが流動性に欠け取扱いにくくなる。
【００１２】炭素資源等は水の亜臨界又は超臨界状態に
おいて、それ自体が熱分解するとともに加水分解などの
反応により、水素ガス、メタンガス、一酸化炭素ガス等
の可燃性ガス及び二酸化炭素（ＣＯ2）を生成する。そ
の反応式（１）〜（６）を以下に示す。 ＣxＨyＯz → Ｃ ＋ Ｈ2Ｏ ＋ Ｈ2 ＋ ＣＯ2 ＋ ＣＨ4 …… （１） ＣxＨyＯz ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ Ｈ2 ＋ ＣＯ …… （２） Ｃ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ ＋ Ｈ2 …… （３） ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ Ｈ2 …… （４） Ｃ ＋ ２Ｈ2 → ＣＨ4 …… （５） ＣＯ ＋ ３Ｈ2Ｏ → ＣＨ4 ＋ Ｈ2Ｏ …… （６） 上記式（１）及び（２）の反応は炭素資源等の分解初期
に同時に起こり、式（３）〜（６）は分解反応の中・後
期に各式の反応が単独でなく複合して起こる。
おいて、それ自体が熱分解するとともに加水分解などの
反応により、水素ガス、メタンガス、一酸化炭素ガス等
の可燃性ガス及び二酸化炭素（ＣＯ2）を生成する。そ
の反応式（１）〜（６）を以下に示す。 ＣxＨyＯz → Ｃ ＋ Ｈ2Ｏ ＋ Ｈ2 ＋ ＣＯ2 ＋ ＣＨ4 …… （１） ＣxＨyＯz ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ Ｈ2 ＋ ＣＯ …… （２） Ｃ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ ＋ Ｈ2 …… （３） ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ Ｈ2 …… （４） Ｃ ＋ ２Ｈ2 → ＣＨ4 …… （５） ＣＯ ＋ ３Ｈ2Ｏ → ＣＨ4 ＋ Ｈ2Ｏ …… （６） 上記式（１）及び（２）の反応は炭素資源等の分解初期
に同時に起こり、式（３）〜（６）は分解反応の中・後
期に各式の反応が単独でなく複合して起こる。
【００１３】廃コンクリートの主成分は(ＣａＯ)3(Ｓｉ
Ｏ2)2(Ｈ2Ｏ)3、Ｃａ(ＯＨ)2等であり、これらの化合物
には多量のＣａが含まれている。廃コンクリートの粉粒
体は水の亜臨界又は超臨界状態において分解し、反応器
内で粉末状のＣａＯやＣａ(ＯＨ)2になる。これらの化
合物中のＣａは上記ガス化反応の際に、触媒として作用
して上記可燃性ガスの生成を著しく促進する。またＣａ
Ｏ、Ｃａ(ＯＨ)2などの粉末が式（１）、（２）及び
（４）で生成した二酸化炭素（ＣＯ2）と反応して石灰
石と同等のＣａＣＯ3粉末になる。これらの反応を式
（７）〜（１０）に示す。
Ｏ2)2(Ｈ2Ｏ)3、Ｃａ(ＯＨ)2等であり、これらの化合物
には多量のＣａが含まれている。廃コンクリートの粉粒
体は水の亜臨界又は超臨界状態において分解し、反応器
内で粉末状のＣａＯやＣａ(ＯＨ)2になる。これらの化
合物中のＣａは上記ガス化反応の際に、触媒として作用
して上記可燃性ガスの生成を著しく促進する。またＣａ
Ｏ、Ｃａ(ＯＨ)2などの粉末が式（１）、（２）及び
（４）で生成した二酸化炭素（ＣＯ2）と反応して石灰
石と同等のＣａＣＯ3粉末になる。これらの反応を式
（７）〜（１０）に示す。
【００１４】
【化１】
【００１５】 Ｃａ(ＯＨ)2 ＋ ＣＯ2 → ＣａＣＯ3 ＋ Ｈ2Ｏ …… （９） ＣａＯ ＋ ＣＯ2 → ＣａＣＯ3 …… （１０） 式（９）及び（１０）の反応は速やかに進行し、反応器
を出た時点では、廃コンクリートの粉粒体のほぼ全量が
ＣａＣＯ3の状態で安定化する。また式（１０）で示す
反応は発熱反応であるため、他の反応に必要な熱量のか
なりの部分をこの化学反応熱でまかなうことができる。
を出た時点では、廃コンクリートの粉粒体のほぼ全量が
ＣａＣＯ3の状態で安定化する。また式（１０）で示す
反応は発熱反応であるため、他の反応に必要な熱量のか
なりの部分をこの化学反応熱でまかなうことができる。
【００１６】更に廃コンクリートの成分であるＣａＯは
炭素資源等中の硫黄や重金属等の不純物とも反応し、こ
れらの不純物は化学的かつ熱的に安定した化合物にな
る。このため、生成した可燃性ガスは高度に清浄化され
る。特にスラリー又はエマルジョンに石炭灰を添加し混
合すると、石炭灰はＮａ2Ｏ、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3等
のＣａ以外の金属化合物を豊富に含むため、触媒として
炭素資源等の分解を更に促進するとともに炭素資源等中
の硫黄、重金属等の不純物をより一層除去する。得られ
たＣａＣＯ3は二酸化炭素を吸収して生成されているた
め、ＣａＣＯ3粒子自体の強度が増大する特長がある。
このためセメント原料として用いる以外にＣａＣＯ
3は、路盤材以外にも廃液処理材等への用途も考えら
れ、新たな分野での利用も可能である。
炭素資源等中の硫黄や重金属等の不純物とも反応し、こ
れらの不純物は化学的かつ熱的に安定した化合物にな
る。このため、生成した可燃性ガスは高度に清浄化され
る。特にスラリー又はエマルジョンに石炭灰を添加し混
合すると、石炭灰はＮａ2Ｏ、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3等
のＣａ以外の金属化合物を豊富に含むため、触媒として
炭素資源等の分解を更に促進するとともに炭素資源等中
の硫黄、重金属等の不純物をより一層除去する。得られ
たＣａＣＯ3は二酸化炭素を吸収して生成されているた
め、ＣａＣＯ3粒子自体の強度が増大する特長がある。
このためセメント原料として用いる以外にＣａＣＯ
3は、路盤材以外にも廃液処理材等への用途も考えら
れ、新たな分野での利用も可能である。
【００１７】本発明の実施の形態の廃コンクリートの再
利用方法について図面に基づいて説明する。図１に示す
ように、炭素資源等の原料である石炭１０は乾留工程１
１で乾留されて石炭コークス１２と石炭ガス１３を生成
する。コークス１２は粉砕工程１４で５００μｍ以下の
粒径に微粉砕された後、混合工程１５に送られ、そこで
水１６と廃コンクリート１７の粉粒体と混合されてスラ
リーを生成する。混合工程１５において石炭灰１８を更
に添加し混合することが望ましい。廃コンクリート１７
は混合工程１５に供給される前にクラッシャー等を用い
た粉砕工程１９で５００μｍ以下の粒径に粉砕された
後、脱骨材工程２１に送られて石、砂利、砂等の骨材２
２が取り除かれ、粉粒体になる。水１６は予熱器２３で
加熱されて混合工程１５に送られる。廃コンクリートの
粉粒体と炭素資源等と水を含むスラリーは混合工程１５
の混合機から取出された後、ポンプ２４により圧送さ
れ、予熱器２６で加熱されて分解反応工程２７に供給さ
れる。そこで更に昇圧・昇温されて、水の亜臨界状態又
は超臨界状態に維持される。その結果、分解反応工程２
７では、上述した式（１）〜（１０）に基づいてＣａＣ
Ｏ3を主成分とする固形分と水素、メタン、一酸化炭素
を含む可燃性ガスが生成する。
利用方法について図面に基づいて説明する。図１に示す
ように、炭素資源等の原料である石炭１０は乾留工程１
１で乾留されて石炭コークス１２と石炭ガス１３を生成
する。コークス１２は粉砕工程１４で５００μｍ以下の
粒径に微粉砕された後、混合工程１５に送られ、そこで
水１６と廃コンクリート１７の粉粒体と混合されてスラ
リーを生成する。混合工程１５において石炭灰１８を更
に添加し混合することが望ましい。廃コンクリート１７
は混合工程１５に供給される前にクラッシャー等を用い
た粉砕工程１９で５００μｍ以下の粒径に粉砕された
後、脱骨材工程２１に送られて石、砂利、砂等の骨材２
２が取り除かれ、粉粒体になる。水１６は予熱器２３で
加熱されて混合工程１５に送られる。廃コンクリートの
粉粒体と炭素資源等と水を含むスラリーは混合工程１５
の混合機から取出された後、ポンプ２４により圧送さ
れ、予熱器２６で加熱されて分解反応工程２７に供給さ
れる。そこで更に昇圧・昇温されて、水の亜臨界状態又
は超臨界状態に維持される。その結果、分解反応工程２
７では、上述した式（１）〜（１０）に基づいてＣａＣ
Ｏ3を主成分とする固形分と水素、メタン、一酸化炭素
を含む可燃性ガスが生成する。
【００１８】分解反応工程２７で得られたＣａＣＯ3を
主成分とする固形分２８は熱回収器２９を経て反応器か
ら粉末状で取出される。また分解反応工程２７で得られ
た可燃性ガス及び水分は熱回収器２９で熱を回収される
とともにそれ自体が冷却された後、分離工程３１に送ら
れる。分離工程３１では水素、メタン、一酸化炭素を含
む可燃性ガス３２が水３３と分離される。水３３は上述
した熱回収器２９で昇温した後、上述した分離工程１５
に送られ、再利用される。一方、可燃性ガス３２は石炭
１０の乾留工程１１で生成した石炭ガス１３とともにガ
スタービン複合発電装置３６のガスタービン３７に送ら
れ、そこで燃焼され、その燃焼エネルギによりガスター
ビン３７を駆動する。ガスタービン３７の回転エネルギ
によりガスタービンと回転軸が直結している第１発電機
３８が発電するようになる。ガスタービン３７の排ガス
はボイラ３９に供給され、この排ガスの熱エネルギでボ
イラ３９から蒸気エネルギが発生する。この熱エネルギ
は蒸気タービン４１を駆動し、蒸気タービンと回転軸が
直結している第２発電機４２が発電するようになる。符
号４３は熱交換器である。これにより高い効率で発電が
行われる。ボイラ３９から水蒸気及び二酸化炭素を主成
分とする排ガス４４が排出される。
主成分とする固形分２８は熱回収器２９を経て反応器か
ら粉末状で取出される。また分解反応工程２７で得られ
た可燃性ガス及び水分は熱回収器２９で熱を回収される
とともにそれ自体が冷却された後、分離工程３１に送ら
れる。分離工程３１では水素、メタン、一酸化炭素を含
む可燃性ガス３２が水３３と分離される。水３３は上述
した熱回収器２９で昇温した後、上述した分離工程１５
に送られ、再利用される。一方、可燃性ガス３２は石炭
１０の乾留工程１１で生成した石炭ガス１３とともにガ
スタービン複合発電装置３６のガスタービン３７に送ら
れ、そこで燃焼され、その燃焼エネルギによりガスター
ビン３７を駆動する。ガスタービン３７の回転エネルギ
によりガスタービンと回転軸が直結している第１発電機
３８が発電するようになる。ガスタービン３７の排ガス
はボイラ３９に供給され、この排ガスの熱エネルギでボ
イラ３９から蒸気エネルギが発生する。この熱エネルギ
は蒸気タービン４１を駆動し、蒸気タービンと回転軸が
直結している第２発電機４２が発電するようになる。符
号４３は熱交換器である。これにより高い効率で発電が
行われる。ボイラ３９から水蒸気及び二酸化炭素を主成
分とする排ガス４４が排出される。
【００１９】分解反応工程２７の反応器から取出された
ＣａＣＯ3を主成分とする固形分２８は、セメントの主
原料である石灰石（ＣａＣＯ3）４７の代りに又はその
一部として使用される。即ち、固形分２８は副原料の粘
土質原料４８と調合工程４９で調合された後、セメント
工場５０に供給されて、セメント５１を生成し、副生物
の二酸化炭素５２を排出する。その結果、石灰石の鉱山
から採掘する新規な石灰石の使用量を削減できる。
ＣａＣＯ3を主成分とする固形分２８は、セメントの主
原料である石灰石（ＣａＣＯ3）４７の代りに又はその
一部として使用される。即ち、固形分２８は副原料の粘
土質原料４８と調合工程４９で調合された後、セメント
工場５０に供給されて、セメント５１を生成し、副生物
の二酸化炭素５２を排出する。その結果、石灰石の鉱山
から採掘する新規な石灰石の使用量を削減できる。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、廃
コンクリートの粉粒体と炭素資源等と水を含むスラリー
又はエマルジョンを調製し、このスラリー又はエマルジ
ョンを水の亜臨界又は超臨界状態の温度及び圧力である
３８０〜８５０℃で１０〜３５ＭＰに維持して、ＣａＣ
Ｏ3を主成分とする固形分と水素、メタン、一酸化炭素
を含む可燃性ガスを生成し、上記固形分及び可燃性ガス
を分離することにより、次の優れた効果を有する。 (1) 廃コンクリートを構成する化合物は多量のＣａを含
有するため、このＣａが触媒として作用して上記可燃性
ガスの生成を著しく促進する。またこの可燃性ガスの生
成の際に生成した二酸化炭素（ＣＯ2）は廃コンクリー
トと反応してセメント原料となる石灰石（ＣａＣＯ3）
を生成するため、地球温暖化現象の原因となる二酸化炭
素の大気中への放出を抑制するとともに、この石灰石を
セメント工場にセメント原料としてリサイクルでき、石
灰石の鉱山から採掘する新規な石灰石の使用量を削減で
きる。これにより新規に鉱山から導入する石灰石中のＣ
Ｏ2分だけ二酸化炭素の排出が抑制される。従来のセメ
ント工場は原料である石灰石の鉱山の山元近辺に立地す
ることがあり、長期間の操業により原料資源の確保が困
難な場合も多かったが、本発明の方法によればセメント
工場の立地条件を緩和することにも寄与し、それに応じ
てセメント原料の運搬コストを低減することもできる。 (2) 炭素資源等に含まれる硫黄、重金属等の不純物は上
記二酸化炭素と廃コンクリートとの反応により生成した
石灰石（ＣａＣＯ3）又は石炭灰に含まれる金属化合物
に吸収されるため、上記可燃性ガスは硫黄、重金属等の
不純物を含まない清浄な可燃性ガスとなり、この可燃性
ガスはガスタービン複合発電装置又は高効率発電装置に
適した燃料ガスとなる。
コンクリートの粉粒体と炭素資源等と水を含むスラリー
又はエマルジョンを調製し、このスラリー又はエマルジ
ョンを水の亜臨界又は超臨界状態の温度及び圧力である
３８０〜８５０℃で１０〜３５ＭＰに維持して、ＣａＣ
Ｏ3を主成分とする固形分と水素、メタン、一酸化炭素
を含む可燃性ガスを生成し、上記固形分及び可燃性ガス
を分離することにより、次の優れた効果を有する。 (1) 廃コンクリートを構成する化合物は多量のＣａを含
有するため、このＣａが触媒として作用して上記可燃性
ガスの生成を著しく促進する。またこの可燃性ガスの生
成の際に生成した二酸化炭素（ＣＯ2）は廃コンクリー
トと反応してセメント原料となる石灰石（ＣａＣＯ3）
を生成するため、地球温暖化現象の原因となる二酸化炭
素の大気中への放出を抑制するとともに、この石灰石を
セメント工場にセメント原料としてリサイクルでき、石
灰石の鉱山から採掘する新規な石灰石の使用量を削減で
きる。これにより新規に鉱山から導入する石灰石中のＣ
Ｏ2分だけ二酸化炭素の排出が抑制される。従来のセメ
ント工場は原料である石灰石の鉱山の山元近辺に立地す
ることがあり、長期間の操業により原料資源の確保が困
難な場合も多かったが、本発明の方法によればセメント
工場の立地条件を緩和することにも寄与し、それに応じ
てセメント原料の運搬コストを低減することもできる。 (2) 炭素資源等に含まれる硫黄、重金属等の不純物は上
記二酸化炭素と廃コンクリートとの反応により生成した
石灰石（ＣａＣＯ3）又は石炭灰に含まれる金属化合物
に吸収されるため、上記可燃性ガスは硫黄、重金属等の
不純物を含まない清浄な可燃性ガスとなり、この可燃性
ガスはガスタービン複合発電装置又は高効率発電装置に
適した燃料ガスとなる。
【図１】本発明の廃コンクリートの再利用方法を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図２】従来のセメント製造方法を示すブロック図。
【図３】従来のガスタービン複合発電方法を示すブロッ
ク図。
ク図。
１０ 石炭 １１ 乾留工程 １２ 石炭コークス（炭素資源） １３ 石炭ガス １４，１９ 粉砕工程 １５ 混合工程 １６，３３ 水 １７ 廃コンクリート １８ 石炭灰 ２１ 脱骨材工程 ２２ 骨材 ２７ 分解反応工程 ２８ ＣａＣＯ3を主成分とする固形分 ３１ 分離工程 ３２ 可燃性ガス ３６ ガスタービン複合発電装置 ４４，５２ 二酸化炭素 ４７ 石灰石（ＣａＣＯ3） ５０ セメント工場 ５１ セメント
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/38 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｈ (72)発明者 長谷川 伸一 東京都文京区小石川１丁目３番25号 三菱 マテリアル株式会社システム事業センター 内 (72)発明者 田中 皓 東京都文京区小石川１丁目３番25号 三菱 マテリアル株式会社システム事業センター 内 Ｆターム(参考） 4D002 AA09 AC05 AC10 BA12 BA20 DA05 DA11 DA66 DA70 FA02 GA01 GB04 GB08 GB11 GB12 GB20 HA08 4D004 AA33 AC05 BA02 BA03 CA34 CA39 CC13 DA03 DA06 DA07 DA10 DA20 4G076 AA16 AB28 AC04 AC10 BA24 BC07 BC08 BD02 BD04 CA02 DA30
Claims (4)
- 【請求項１】 粉砕した廃コンクリート(17)から骨材を
除去して粉粒体を得る工程と、 炭素資源(12)又は炭化水素資源と前記粉粒体と水(16)を
含むスラリー又はエマルジョンを調製する工程と、 前記スラリー又はエマルジョンを水の亜臨界又は超臨界
状態の温度及び圧力である３８０〜８５０℃で１０〜３
５ＭＰに維持して、ＣａＣＯ3を主成分とする固形分(2
8)と水素、メタン、一酸化炭素を含む可燃性ガス(32)を
生成する工程と、 前記固形分(28)及び前記可燃性ガス(32)を分離する分離
工程とを含む廃コンクリートの再利用方法。 - 【請求項２】 スラリー又はエマルジョンに石炭灰(18)
を金属化合物として更に添加する請求項１記載の廃コン
クリートの再利用方法。 - 【請求項３】 分離工程で得られた固形分(28)をセメン
ト製造用の原料の一部に用いる請求項１又は２記載の廃
コンクリートの再利用方法。 - 【請求項４】 分離工程で得られた可燃性ガス(32)をガ
スタービン複合発電装置(36)又は高効率発電装置の燃料
とする請求項１ないし３いずれか記載の廃コンクリート
の再利用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3827199A JP3543934B2 (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 廃コンクリートの再利用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3827199A JP3543934B2 (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 廃コンクリートの再利用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000239670A true JP2000239670A (ja) | 2000-09-05 |
| JP3543934B2 JP3543934B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=12520663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3827199A Expired - Fee Related JP3543934B2 (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 廃コンクリートの再利用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3543934B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6908507B2 (en) | 2001-04-13 | 2005-06-21 | Co2 Solution Inc. | Process and a plant for the production of Portland cement clinker |
| US8066965B2 (en) | 2002-09-27 | 2011-11-29 | Co2 Solution Inc. | Process for recycling carbon dioxide emissions from power plants into carbonated species |
| US8329459B2 (en) | 2001-07-13 | 2012-12-11 | Co2 Solutions Inc. | Carbonic anhydrase system and process for CO2 containing gas effluent treatment |
| WO2022130730A1 (ja) * | 2020-12-17 | 2022-06-23 | 太平洋セメント株式会社 | セメントクリンカ製造システム及びセメントクリンカ製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018123115A1 (de) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren und Anlage zum Aufbereiten von Material, das Zementstein enthält |
-
1999
- 1999-02-17 JP JP3827199A patent/JP3543934B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6908507B2 (en) | 2001-04-13 | 2005-06-21 | Co2 Solution Inc. | Process and a plant for the production of Portland cement clinker |
| US8329459B2 (en) | 2001-07-13 | 2012-12-11 | Co2 Solutions Inc. | Carbonic anhydrase system and process for CO2 containing gas effluent treatment |
| US8329460B2 (en) | 2001-07-13 | 2012-12-11 | CO2 Solutions, Inc. | Carbonic anhydrase bioreactor and process |
| US8329458B2 (en) | 2001-07-13 | 2012-12-11 | Co2 Solutions Inc. | Carbonic anhydrase bioreactor and process for CO2 containing gas effluent treatment |
| US8066965B2 (en) | 2002-09-27 | 2011-11-29 | Co2 Solution Inc. | Process for recycling carbon dioxide emissions from power plants into carbonated species |
| US8277769B2 (en) | 2002-09-27 | 2012-10-02 | Co2 Solutions Inc. | Process for treating carbon dioxide containing gas |
| US8435479B2 (en) | 2002-09-27 | 2013-05-07 | Co2 Solutions Inc. | Process for treating carbon dioxide containing gas |
| WO2022130730A1 (ja) * | 2020-12-17 | 2022-06-23 | 太平洋セメント株式会社 | セメントクリンカ製造システム及びセメントクリンカ製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3543934B2 (ja) | 2004-07-21 |
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