JP2000302453A - ガラス廃材利用材の製造方法 - Google Patents

ガラス廃材利用材の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大量に廃棄されるガラス質廃材から安価に製
造され、大量の需要に応え得る砂状のガラス廃材利用材
を得ることができるもので、得られた白スラグである砂
状のガラス廃材利用材は、砂、セメント補助材、土壌改
良材、ガラス原料材、その他の種々の利用が可能であ
る。 【解決手段】 びんガラスや板ガラス等のガラス廃材を
粒径10mm以下に粉砕し、粉砕したガラス廃材を高温溶
融炉で約1,200℃以上の高温で溶融し、ガラス廃材
溶融物を水槽中で急速冷却して、白スラグを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、砂、セメント補助
材、土壌改良材、ガラス原料材、その他の利用が考えら
れるガラス廃材利用材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、廃棄されたガラスびんを再利用す
る技術として、ガラスびんは、粉末化し加熱成形し再び
ビンとして利用すること、ビールビン、一升瓶などを回
収し、洗浄して再びびんとして利用すること、ガラスび
んを粉砕し、タイル、レンガなどの建材として再利用す
ることに限られており、その再利用率は極めて低く、年
間約40万トンの大量の空ビンが再利用されることなく
無駄に廃棄されている。
【0003】また、最近、特に、土木用資材の需要が、
建築物の不燃化、地盤改良、道路網の拡充、公共施設の
充実などのために並々増大しつつある一方で、地盤改良
や建築用骨材として使用される川砂、砂利、砕石などの
天然の資材は不足ぎみであり、また、環境破壊などの問
題から採掘可能量の制約により、需要の増大に見合う量
を確保することが難しくなってきている。
【0004】なお、最近の容器包装リサイクル法の実施
に伴い、空びんは、地方自治体かその収集メーカーサイ
ドがその再資源化を行うことが義務づけられているが、
再資源化については、いまだに目処がたたない状況にあ
る。
【0005】これに対して 従来、ガラスの再利用の方
法には種々の提案がなされ、その1例として、特開昭5
8−60634号公報では、ビンガラスや板ガラスを粉
砕し、これに石灰粉末を混合した原料を造粒後、810
〜960℃で加熱することにより、軽量で断熱性に優
れ、且つ大きな強度を有する板状泡ガラスを低コストで
得る方法が記載されている。
【0006】また、特開昭59−92944号公報で
は、ソーダ石灰ガラス粉末に3重量%以上のジルコニウ
ム、チタン等の遷移金属化合物と0.5重量部以上のア
ルカリ主類金属化合物を添加混合し、加熱することによ
り、棚珪酸ガラスから作られる泡ガラスに匹敵する強
度、硬度、耐熱性及び吸水性に優れた泡ガラスを得る方
法が記載されている。
【0007】さらに、特開昭61−6141号公報で
は、発泡材を硝子粉に混入して造粒して成る原料ペレッ
トを筒状をなす竪型焼却炉内に連続的に投入し、加熱発
泡することにより粒状泡硝子を連続焼成する方法が記載
されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の技
術は、加熱処理する前の段階でガラス粉末を造粒しペー
ストとする工程が必要であったり、高価なジルコニウ
ム、チタンなどの化合物を使用する必要があり、また、
その泡ガラスを使用した場合には、重金属が溶出する恐
れがあり、環境を汚染する不都合をもたらし、土木資材
等として使用することに適しない。
【0009】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、大量に廃棄されるガラス質廃材から安価に製造さ
れ、大量の需要に応え得る砂状のガラス廃材利用材を得
ることができるガラス廃材利用材の製造方法を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第1に、びんガラスや板ガラス等のガラス廃
材を粒径10mm以下に粉砕し、粉砕したガラス廃材を高
温溶融炉で約1,200℃以上の高温で溶融し、ガラス
廃材溶融物を水槽中で急速冷却して、白スラグを得るこ
と、第2に、高温溶融炉は、上部に粉砕したガラス廃材
を投入する原料灰投入口および排気管を設けるととも
に、底部に溶融ガラス廃材の排出孔を設けたガラス廃材
を溶融するための溶融容器と、該溶融容器の外周に沿っ
て同心円状に設置された黒鉛ヒータと、非酸化性ガスを
導入するための導入孔を備えた電気炉とからなり、少な
くともガラス廃材が溶融、排出する溶融容器の部材は黒
鉛により形成され、溶融容器の上部は前記非酸化性ガス
が溶融容器内に流入する流入孔を備えてなることを要旨
とするものである。
【0011】請求項1記載の本発明によれば、粒径10
mm以下に粉砕したガラス廃材はこれを高温溶融炉で約
1,200℃以上で加熱すると、溶解がはじまり、高温
溶融炉での容器内の温度を1450〜1500℃の範囲
に調節すると、投入されたガラス廃材は順次に溶解さ
れ、色素は脱色され、ガラス廃材は溶融容器の底部にた
まる。このガラス廃材溶融物は水槽中に流下させて急冷
固化することによりポーラスな塊となり、そのまま崩壊
して砂状の白スラグを得ることができる。
【0012】請求項2記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、適宜な間隔で溶融容器内に投入された粒径1
0mm以下に粉砕したガラス廃材は、順次に溶解、排出さ
れるのでガラス廃材溶融物を連続的に能率よく溶融処理
することができる。
【0013】また、加熱用の黒鉛ヒータは溶融容器の外
周に沿って同心円状に設置されることでガラス廃材を効
率よく溶融処理するためには溶融容器を均等に加熱する
ことができる。
【0014】さらに、溶融容器ならびにその外周に黒鉛
ヒータを設置した電気炉は、電気炉内を非酸化性の雰囲
気に保持するために非酸化性ガスを導入するための導入
孔が設けられている。非酸化性ガスとしてはアルゴンな
どの不活性ガスや窒素ガスが用いられ、導入孔から導入
された非酸化性ガスは電気炉内を非酸化性雰囲気に置換
して黒鉛ヒータの酸化消耗を防止するとともに溶融容器
に設けられた流入孔から溶融容器内部に流入して容器内
面の酸化消耗の防止が図られるとともに、溶融時に発生
するガスを搬送しながら排気管を経て炉外に排出され
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は本発明のガラス廃材利
用材の製造方法の1実施形態を示す説明図で、図中1は
原料ホッパー、2はこの原料ホッパー1から材料を搬送
するコンベアー、3はこのコンベアーで原料ホッパー1
からの材料を受け入れる破砕機(1次、2次)である。
【0016】また、破砕機3にはコンベアー4を介して
粒子選別機5を組み合わせる。
【0017】本発明は原料ホッパー1に、各種のガラス
廃材を投入する。このガラス廃材としては、例えば、廃
棄されたガラスびん、板ガラス、窓ガラス、テレビやパ
ソコンの前面ガラスパネル、ガラス製品工場からのスク
ラップなどである。これらの廃材は、ガラス質として見
た場合、珪酸塩ガラス、アルミノほうばい酸ガ・ラス、
ほうけい酸塩ガラス、アルミノ珪酸塩ガラスなどが含ま
れている。このようなガラス質の廃材のうち、ガラスび
ん、板ガラス、窓ガラスの廃材は、比較的多量に回収が
できるので、大量に生産でき有利である。
【0018】破砕機3は、例えばハンマーミルなどの衝
撃型破砕機で、ガラス廃材を粒径10mm以下に粉砕する
が、これは粒子選別機5で、砂、5mm以下、10mm以下
に選別される。なお、この粒子選別機5での選別で、こ
れらに混在しているプラスチック、紙、木片などの夾触
物を除去する。
【0019】選別された粒径10mm以下に粉砕したガラ
ス廃材は、投入装置6のホッパーに運ばれ、高温溶融炉
7に投入される。
【0020】この高温溶融炉7は、図2に示すように、
電気炉8内に円筒形状の黒鉛製容器9を設置し、黒鉛製
容器9の上部に原料投入口10と排気管11を設け、また、
黒鉛製容器9の上部に覗き窓12を設けた。
【0021】黒鉛製容器9の外周に沿ってU型形状の黒
鉛ヒータ13を同心円上に複数段け、電気炉8に非酸化性
ガスを導入するための非酸化性ガス導入孔14を設け、黒
鉛製容器9の上部に非酸化性ガス流入孔15を設けた。黒
鉛ヒータ13の形状はU型、W型、半円筒型、円筒型など
適宜な形状のものを用いることができる。
【0022】黒鉛製容器9に溶融ガラスを排出するため
の排出孔16を設け、この排出孔16の出口栓17を排出容器
18に臨ませた。排出容器18内には溶融ガラスの温度低下
を防止するための補助ヒータ19を設けている。また、排
出容器18の排出孔20には空気の流入を阻止するために窒
素ガスカーテンが形成されており、その下方に水槽21を
設置した。
【0023】まず、電気炉8に非酸化性ガス導入孔14か
ら例えば窒素ガスを導入しながら黒鉛ヒータ13を通電発
熱させて黒鉛製容器9を1450℃以上の温度に加熱す
る。導入した窒素ガスは電気炉8内を流通し、非酸化性
ガス流入孔15を介して黒鉛製容器9内に流入して排気管
11から炉外の水封装置に排出する。
【0024】このようにして黒鉛製容器9の内外が窒素
ガス雰囲気に置換されるとともに炉内を正圧、例えば5
0〜100mmH2 Oの正圧に調整される。次いで、粉
砕したガラス廃材22を原料灰投入口10から黒鉛製容器9
内に装入する。
【0025】装入された粉砕したガラス廃材22は順次溶
融してガラス廃材溶融物23が生成する。溶融が進行して
ガラス廃材溶融物23の生成量が一定量に達したら、新た
に粉砕したガラス廃材22を装入するとともに排出孔16の
出口栓17を開けて補助ヒータ19により加熱されている排
出容器18にガラス廃材溶融物23を排出する。
【0026】排出されたガラス廃材溶融物23は排出孔20
から水槽21中に流下して急冷固化される。排出されたガ
ラス廃材溶融物23は水槽21中に流下させて急冷固化する
ことによりポーラスな粒状物となり、このようにして得
られるのは図4に示すように泡状の塊25であり、その粒
子は少量の力で崩れて粉状の砂粒24が白スラグとして得
られる。
【0027】前記泡状の塊25の大きさはまちまちで、例
えば粒径10〜60mmの不定型塊状のガラス質発泡体
として得られる。
【0028】陶器片、磁器片、土、砂、砂利などの無機
系不純物も全て発泡スラグとなり、また、金属は水槽21
の底に沈殿する。
【0029】このようにして、適宜な間隔で溶融容器18
内に投入されたガラス廃材溶融物23は、順次に溶解、排
出されるので連続的に能率よく溶融処理することができ
る。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように本発明のガラス廃材利
用材の製造方法は、大量に廃棄されるガラス質廃材から
安価に製造され、大量の需要に応え得る砂状のガラス廃
材利用材を得ることができるもので、得られた白スラグ
である砂状のガラス廃材利用材は、砂、セメント補助
材、土壌改良材、ガラス原料材、その他の種々の利用が
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガラス廃材利用材の製造方法の1実施
形態を示す説明図である。
【図2】本発明のガラス廃材利用材の製造方法で使用す
る高温溶融炉の縦断側面図である。
【図3】粉砕したガラス廃材の正面図である。
【図4】泡状の塊の正面図である。
【符号の説明】 1…原料ホッパー 2,4…ベルトコンベア
ー 3…破砕機 5…粒子選別機 6…投入装置 7…高温溶融炉 8…電気炉 9…黒鉛製容器 10…原料投入口 11…排気管 12…覗き窓 13…黒鉛ヒータ 14…非酸化性ガス導入孔 15…非酸化性ガス流入孔 16…排出孔 17…出口栓 18…排出容器 19…補助ヒータ 20…排出孔 21…水槽 22…粉砕したガラス廃材 23…ガラス廃材溶融物 24…砂粒 25…泡状の塊
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) C09K 103:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】びんガラスや板ガラス等のガラス廃材を粒
    径10mm以下に粉砕し、粉砕したガラス廃材を高温溶融
    炉で約1,200℃以上の高温で溶融し、ガラス廃材溶
    融物を水槽中で急速冷却して、白スラグを得ることを特
    徴としたガラス廃材利用材の製造方法。
  2. 【請求項2】 高温溶融炉は、上部に粉砕したガラス廃
    材を投入する原料灰投入口および排気管を設けるととも
    に、底部に溶融ガラス廃材の排出孔を設けたガラス廃材
    を溶融するための溶融容器と、該溶融容器の外周に沿っ
    て同心円状に設置された黒鉛ヒータと、非酸化性ガスを
    導入するための導入孔を備えた電気炉とからなり、少な
    くともガラス廃材が溶融、排出する溶融容器の部材は黒
    鉛により形成され、溶融容器の上部は前記非酸化性ガス
    が溶融容器内に流入する流入孔を備えてなる請求項1記
    載のガラス廃材利用材の製造方法。
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