JP2001009413A - 廃棄物・飛灰の固化・安定化方法 - Google Patents

廃棄物・飛灰の固化・安定化方法

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JP2001009413A
JP2001009413A JP11183050A JP18305099A JP2001009413A JP 2001009413 A JP2001009413 A JP 2001009413A JP 11183050 A JP11183050 A JP 11183050A JP 18305099 A JP18305099 A JP 18305099A JP 2001009413 A JP2001009413 A JP 2001009413A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物又は/及び飛灰に石灰源材又は/及び
シリカ源材を添加してCaO/SiO2 重量比及びCa
O+SiO2 の重量割合を調整した後、混練し、必要に
応じて成形し、前養生、水熱処理、破砕処理を行って、
安定化された不定形の粒状体とする。 【解決手段】 廃棄物、廃棄物・燃料の焼却飛灰、及び
廃棄物・燃料の溶融飛灰の少なくともいずれかに石灰源
材及びシリカ源材の少なくともいずれかを添加して、C
aO/SiO2 重量比が0.5〜2.0で、CaO+S
iO2 の重量割合が50%以上になるように調整した
後、混練機10で水を加えて混練し、ついで混練物を前
養生した後、水熱処理装置14で水熱処理を行って固化
体とし、ついで固化体を破砕処理して不定形の粒状体と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ、下水汚泥、
食品汚泥、生コンスラッジ、建設汚泥、石炭灰などの廃
棄物、又は/及び廃棄物固形燃料(RDF)、有機系廃
棄物、石炭などの廃棄物、燃料を焼却又は溶融処理する
ことによって発生する処理残渣物(飛灰)の固化・安定
化方法、詳しくは廃棄物又は/及び処理残渣物のCaO
/SiO2重量比が0.5〜2.0で、CaO+SiO
2 の重量割合が50%以上となるように、石灰源材又は
/及びシリカ源材を、廃棄物もしくは/及び処理残渣
物、焼却炉もしくは溶融炉、又は排ガス煙道に添加した
後、水を加えて混練し、成形した後、又は成形せずに、
前養生を経て水熱処理を行うことにより、廃棄物又は/
及び処理残渣物(飛灰)を固化・安定化する方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、都市ごみなどの廃棄物に炭酸
カルシウムを主成分とする物質を添加した後焼却し、得
られた焼却残渣を成形し、水蒸気オートクレーブ処理し
て固化体とする方法が知られている(例えば、特開昭5
4−128476号公報参照)。また、特開昭55−3
5870号公報には、廃棄物焼却炉からの高温排ガス中
にカルシウムを主成分とする添加剤をスラリー状又は微
粉末状で添加し、焼却炉内で発生する塩化水素及び硫黄
酸化物を添加剤に吸着させた後、集塵機で捕集されたダ
ストを成形し、水蒸気オートクレーブ処理して固化体と
する方法が記載されている。また、特開平10−296
205号公報には、産業廃棄物に活性カルシウム源及び
/又は活性アルカリ源を、活性カルシウム源/SiO2
モル比が0.05〜1.0で、酸化物換算の活性アルカ
リ源/SiO2 モル比が0.01〜1.0となるように
添加し、成形した後、水熱合成して固化体とする技術が
記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の公報には、Ca
O+SiO2 の重量割合を調整することについては、何
も記載されていない。また、水熱処理前に、ミクロクラ
ックの発生を防止して固化体の強度を高くし、安全性を
十分にするための前養生を行うことについて記載されて
いない。さらに、固化体の大きさ、強度について、及び
破砕処理にて粒状体として利用することは記載されてい
ない。
【0004】廃棄物や飛灰を固化して資源化するために
は、つぎのような課題を解決しなければならない。 (1) 焼却又は溶融処理する前の廃棄物の性状変化な
どに対応する技術であること 廃棄物や飛灰は季節や地域、あるいは炉運転条件によっ
て性状が変動する。性状変化をカルシウム源材及び/又
はアルカリ源材の単なる添加のみでは、CaO/SiO
2 重量比が0.5〜2.0で、CaO+SiO2 の重量
割合が50%以上とならないので、水熱処理にて、安定
品質で、安全な固化体とすることができない。 (2) 多種の廃棄物や飛灰に適用できる共通技術であ
ること 廃棄物焼却炉又は廃棄物溶融炉にカルシウム源材の投
入、排ガス煙道にカルシウム源材の添加、処理残渣物
(飛灰)にカルシウム源材、アルカリ源材の単なる添加
のみでは、多種の廃棄物や飛灰に対して、廃棄物や処理
残渣物のCaO/SiO2 重量比が0.5〜2.0で、
CaO+SiO2 の重量割合が50%以上とならないの
で、水熱処理にて、安定品質で、安全な固化体とするこ
とができない。 (3) 高強度で安全性の高い固化体が得られること 前養生を行うことにより、多種の廃棄物や残渣物に対
し、水熱処理にて強度と安全性の高い固化体とすること
ができることを、本発明者は知見した。前養生しない
で、水熱処理を行うと、水和反応速度が遅い廃棄物や残
渣物では、水熱処理段階で、多数のミクロクラックが発
生し、固化体の強度が低くなり、安全性も不十分とな
る。 (4) 固化体を土木資材などとして利用できること 水熱処理後の固化体を破砕処理し、不定形の粒状体と
し、土木資材などとしての品質を具備させる。水熱処理
後の固化体では、粒度、粒形が適正でないので、路盤材
や盛土材などの土木資材としての品質を有さない。破砕
処理すれば、粒度、粒形が適正なものになり、土木資材
としての品質を有する。
【0005】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、廃棄物又は/及び処理残渣物(飛
灰)のCaO/SiO2 重量比が0.5〜2.0で、C
aO+SiO2 の重量割合が50%以上となるように、
石灰源材又は/及びシリカ源材を廃棄物もしくは/及び
処理残渣物、焼却炉もしくは溶融炉、又は排ガス煙道に
添加して調整し、水で混練し、成形した後、又は成形せ
ずに、前養生し、ついで水熱処理を行うことにより、固
化・安定化された固化体とし、この固化体を破砕するこ
とにより、不定形で適度の粒度分布を有する粒状体と
し、路盤材などの土木資材として利用することができる
廃棄物・飛灰の固化・安定化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】上記の目的を達成するた
めに、本発明の廃棄物・飛灰の固化・安定化方法は、廃
棄物、廃棄物・燃料(廃棄物又は/及び燃料)の焼却飛
灰、及び廃棄物・燃料の溶融飛灰の少なくともいずれか
に石灰源材及びシリカ源材の少なくともいずれかを添加
して、CaO/SiO2 重量比が0.5〜2.0で、C
aO+SiO2の重量割合が50%以上になるように調
整した後、水を加えて混練し、ついで混練物を前養生し
た後、水熱処理を行って固化体とし、ついで固化体を破
砕処理して不定形の粒状体とするように構成されている
(図1参照)。
【0007】また、本発明の廃棄物・飛灰の固化・安定
化方法は、廃棄物・燃料の焼却飛灰及び廃棄物・燃料の
溶融飛灰の少なくともいずれかにおけるCaO/SiO
2 重量比が0.5〜2.0で、CaO+SiO2 の重量
割合が50%以上となるように、石灰源材及びシリカ源
材の少なくともいずれかを廃棄物・燃料とともに焼却炉
又は溶融炉に投入した後、炉排ガスを集塵機に導入し捕
集された飛灰を水とともに混練し、ついで混練物を前養
生した後、水熱処理を行って固化体とし、ついで固化体
を破砕処理して不定形の粒状体とすることを特徴として
いる(図3参照)。
【0008】また、本発明の廃棄物・飛灰の固化・安定
化方法は、廃棄物及び燃料の少なくともいずれかを焼却
炉又は溶融炉に投入し、炉排ガスを導入する集塵機の前
の煙道に、Cl、SOx、ダイオキシン類の除去と飛灰
の固化・安定化のために、捕集された飛灰中のCaO/
SiO2 重量比が0.5〜2.0で、CaO+SiO 2
の重量割合が50%以上となるように、石灰源材及びシ
リカ源材の少なくともいずれかを粉末状又はスラリー状
で投入し、集塵機で捕集した後、水を加えて混練し、つ
いで混練物を前養生した後、水熱処理を行って固化体と
し、ついで固化体を破砕処理して不定形の粒状体とする
ことを特徴としている(図5参照)。
【0009】これらの方法において、石灰源材として
は、石灰石、ドロマイト、石灰、鉄鋼スラグ、セメン
ト、廃コンクリート微粉、廃セメント系建材及び貝殻の
少なくともいずれかのCaOを30重量%以上含有する
材料が用いられ、シリカ源材としては、石炭灰、建設汚
泥、粘土、ガラスカレット、シリカヒューム、珪砂、鋳
物砂、廃棄物焼却主灰及び灰溶融スラグの少なくともい
ずれかのSiO2 を30重量%以上含有する材料が用い
られる。また、混練物を前養生する代りに、混練物を成
形して成形体とした後、前養生する場合がある(図2、
図4、図6参照)。また、混練と同時に造粒して混練・
造粒物とした後、前養生するように構成することがあ
る。この場合、混練・造粒物の大きさが100mm以上と
なるように混練・造粒することが望ましい。
【0010】混練物を成形する場合は、成形体の大きさ
が100mm以上となるように成形することが望ましい。
前養生工程では、混練・造粒物又は成形体の強度が1〜
30kg/cm2 となるように、20〜60℃で前養生が行
われる。この前養生は開放状態で、又は密閉状態で0.
1〜24時間程度行われる。前養生温度が20℃未満の
場合は、所定の強度となるまでに時間がかかり、不経済
である。一方、60℃を越える場合は、前養生なしで水
熱処理するのと同じとなり、ミクロクラックが発生し、
十分な強度とならない。水熱処理工程では、固化体の強
度が75kg/cm2 以上となるように、60〜250℃で
水熱処理が行われる。本発明における「水熱処理」と
は、「水蒸気存在下で水和反応を促進させるための処
理」と定義される。この場合、60℃程度の温度であっ
ても、処理時間を長くすれば、水和反応を生じさせるこ
とができる。水熱処理時間は1〜24時間程度である。
水熱処理温度が60℃未満の場合は、水和反応速度が遅
く、処理に長時間を要する。一方、水熱処理温度が25
0℃を越える場合は、圧力が高圧となり、処理装置が高
価となるとともに、処理能力が低下する。
【0011】焼却又は溶融処理する前の廃棄物の性状変
化などに対応する技術とするために、廃棄物や処理残渣
物(飛灰)のCaO/SiO2 重量比が0.5〜2.
0、望ましくは0.7〜1.5で、CaO+SiO2
重量割合が50%以上、望ましくは55〜80%となる
ように、石灰源材又は/及びシリカ源材を、焼却炉、溶
融炉、排ガス煙道あるいは廃棄物や処理残渣物に添加す
る。添加材の種類は固定し、量は廃棄物性状、炉運転条
件、あるいは処理残渣物性状を1日、あるいは数時間サ
イクルで監視し、調整する。
【0012】また、多種の廃棄物や処理残渣物に適用で
きる共通技術とするために、廃棄物や処理残渣物のCa
O/SiO2 重量比が0.5〜2.0、望ましくは0.
7〜1.5で、CaO+SiO2 の重量割合が50%以
上、望ましくは55〜80%となるように、石灰源材又
は/及びシリカ源材を、焼却炉、溶融炉、排ガス煙道あ
るいは廃棄物や処理残渣物に添加する。添加材の種類は
廃棄物性状によって予め定める。すなわち、高分子系下
水汚泥焼却残渣(飛灰)のようにCaO/SiO2 重量
比が0.5未満で、CaO+SiO2 の重量割合が50
%未満の場合には、石灰石や石灰などの石灰源材と石炭
灰や建設汚泥などのシリカ源材の両方を用い、籾殻焼却
残渣(飛灰)のようにCaO/SiO2 重量比が0.5
未満で、CaO+SiO2 の重量割合が80%を越える
廃棄物の場合には、CaO、SiO2 以外を比較的多く
含む鉄鋼スラグや廃コンクリート微粉などの石灰源材を
用い、ストーカ炉焼却飛灰のようにCaO/SiO2
量比が2.0を越え、CaO+SiO2 の重量割合が5
0%内外の場合には、同じストーカ炉からの焼却主灰
(炉の底部からの灰)や建設汚泥などのシリカ源材を用
いる。添加材の量は前記の場合と同様に、廃棄物性状、
炉運転条件、あるいは処理残渣物性状を1日、あるいは
数時間サイクルで監視し、調整する。
【0013】水熱処理にて、高強度で安全性に優れた固
化体の製造技術とするために、混練物あるいは成形物
を、20〜60℃で前養生した後、60〜250℃で水
熱処理を行う。このように構成することによって、より
高強度で、有害重金属の安定化された固化体となる。2
0〜60℃での前養生は固化体強度が1〜30kg/cm2
となるように行う。1kg/cm2 未満であれば、水熱処理
段階で固化体に多数のミクロクラックが発生する。30
kg/cm2 を越える場合は、水熱処理後の固化体強度が低
くなる。さらに、水熱処理後の固化体を破砕処理し、不
定形の粒状体とし、土木資材などとしての品質を具備さ
せる。土木資材に適用できる品質と安全性を有する固化
体の圧縮強度は75kg/cm2 以上で、それを破砕した粒
状体が不定形の20〜40mm以下で、JIS A 50
01(道路用砕石)に示された粒度調整砕石あるいはク
ラッシャランの粒度分布を有していることである。その
ためには、廃棄物や処理残渣物を混練処理にて、あるい
は混練・成形にて100mm以上の大きさにし、水熱処理
後の固化体を衝撃式破砕機などで破砕処理を行い、必要
に応じてふるいと併用して粒度調整を行う。
【0014】つぎに、廃棄物や処理残渣物(飛灰)のC
aO/SiO2 重量比について説明する。CaO/Si
2 重量比が0.5未満の場合は、水熱処理にて、C−
S−H(ケイ酸カルシウム水和物)が多く生成せず、P
b、Asなどの有害重金属の固定が不十分となるととも
に、固化体強度が75kg/cm2 以上とならない。一方、
CaO/SiO2 重量比が2.0を越える場合は、水熱
処理にて、CaO/SiO2 比が大きいC−S−Hが生
成するとともに、フリーのCaOが残存するので、固化
体の溶出液pHが12を越え、Pb、Asなどの有害重金
属の固定が不十分となるとともに、固化体強度が75kg
/cm2 以上とならない。CaO/SiO2 重量比が0.
5〜2.0、望ましくは0.7〜1.5の場合は、水熱
処理にて、CaO/SiO2 比が1付近のC−S−Hが
多く生成し、フリーのCaOが残存しないため、Pb、
Asなどの有害重金属の固定が十分できるとともに、固
化体強度が75kg/cm2 以上となる。
【0015】つぎに、廃棄物や処理残渣物(飛灰)のC
aO/SiO2 重量割合について説明する。CaO/S
iO2 重量割合が50%未満の場合は水熱処理にて、C
−S−Hが多く生成せず、Pb、Asなどの有害重金属
の固定が不十分となるとともに、固化体強度が75kg/
cm2 以上とならない。CaO+SiO2 重量割合の望ま
しい範囲は55〜80%である。
【0016】固化体の破砕処理による粒状体について
は、固化体の大きさが100mm□以下であると、破砕処
理にて、20mm以上の粗粒の確保が難しく、土木資材と
しての品質に問題がある。強度が75kg/cm2 未満であ
ると、C−S−Hなどの反応生成物量が少なく、有害重
金属の固定が不十分である。また、破砕処理後の粒状体
において、20mm以上の粗粒が少なく、2.5mm以下の
細粒が多くなり、JIS A 5001の粒度規格を満
足せず、土木資材としての品質に問題がある。破砕処理
は、粒度分布の確保とあまり角張っていない粒形の確保
のため、ジョークラッシャ+衝撃式破砕機、あるいは衝
撃式破砕機で行う。粒度分布の調整は必要に応じてふる
いを用いる。
【0017】混練・成形は、回転速度が100rpm 以上
の高速混練機を用い、コンベア成形機、押し出し成形
機、振動成形機、加圧成形機などの型枠不要の成形機を
用いて行う。成形体は、コンベア、コンテナ、ラックな
どを用いて積み上げ、前養生、水熱処理を行う。混練の
みの場合には、転動造粒、撹拌造粒にて100mm以上の
造粒物を製造して、コンベアあるいはコンテナに入れ
て、前養生、水熱処理を行う。添加材のCaOあるいは
SiO2 含有量が30重量%未満であると、添加材量が
多くなり、コスト高となる。石灰源材、シリカ源材を炉
内に投入する方法は、煙道、廃棄物や残渣に投入する方
法よりもCaO/SiO2 重量比、CaO+SiO2
重量割合の範囲を広げること、及び水熱処理による固化
体の強度、安全性を高める効果が期待できる。また、石
灰源材、シリカ源材を煙道に投入する方法は、消石灰や
生石灰のみを投入するよりも塩素、SOx、ダイオキシ
ン類などを低減できる効果が期待できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図1は本発明の実施の第1形態による廃棄
物・飛灰の固化・安定化方法を実施する装置を示してい
る。廃棄物又は/及び飛灰に添加材として、石灰源材又
は/及びシリカ源材を加えて、水とともに混練機10に
供給し、固化体の安全性と強度を確保するために、Ca
O/SiO2 重量比が0.5〜2.0で、CaO+Si
2 の重量割合が50%以上となるように調整する。廃
棄物又は/及び飛灰としては、下水汚泥、食品系汚泥な
どの有機系廃棄物、及び建設汚泥、廃コンクリート微粉
などの無機系廃棄物など、ごみのような一般廃棄物、建
設汚泥、生コンスラッジ、石炭灰のような産業廃棄物な
ど、廃棄物固形燃料(RDF)、石炭などの焼却又は溶
融処理による処理残渣物(飛灰)が挙げられる。添加材
は廃棄物又は/及び飛灰とともに混練機10に投入して
もよく、廃棄物又は/及び飛灰に予め添加しておいても
良い。例えば、集塵機(図示略)の下流に設けられた飛
灰ホッパ(図示略)、あるいは廃棄物ホッパに添加材を
予め加える方法でも良い。要は、混練機10内で廃棄物
又は/及び飛灰、添加材並びに水が混練される状態であ
れば良い。
【0019】混練機10は転動造粒又は撹拌造粒の機能
を有しており、混練とともに100mm以上の混練・造粒
物が製造され、この混練・造粒物はコンベア又はコンテ
ナに移されて前養生装置12で、混練・造粒物の圧縮強
度が1〜30kg/cm2 となるように、20〜60℃で前
養生される。前養生された混練・造粒物は水熱処理装置
14に導入され、固化体強度と安全性が確保されるよう
に、かつ圧縮強度が75kg/cm2 以上となるように、6
0〜250℃で水熱処理が行われる。ついで、水熱処理
された固化体は破砕機16に導入され、粒状体の粒度が
JIS A 5001の粒度調整砕石あるいはクラッシ
ャランの粒度分布を満足するように、ジョークラッシャ
+衝撃式破砕機又は衝撃式破砕機で破砕が行われる。な
お、粒度調整のために、ふるいを用いることもある。
【0020】図2は本発明の実施の第2形態による廃棄
物・飛灰の固化・安定化方法を実施する装置を示してい
る。本実施形態は、混練機10aとして回転速度が10
0rpm 以上の高速混練機を用い、混練機10aの下流
に、コンベア成形機、押し出し成形機、振動成形機、加
圧成形機などの型枠不要の成形機18を用いて、混練物
を成形して成形体とし、ついで、成形体をコンベア、コ
ンテナ、ラックなどに積み上げ、前養生した後、水熱処
理するように構成されている。他の構成及び作用は実施
の第1形態の場合と同様である。
【0021】図3は本発明の実施の第3形態による廃棄
物・飛灰の固化・安定化方法を実施する装置を示してい
る。本実施形態は、廃棄物又は/及び燃料を焼却炉又は
溶融炉20に供給し、排ガス煙道22に設けられた集塵
機24で捕集された飛灰中のCaO/SiO2 重量比が
0.5〜2.0で、CaO+SiO2 の重量割合が50
%以上となるように、石灰源材又は/及びシリカ源材を
焼却炉又は溶融炉20に投入した後、集塵機24で捕集
された石灰源材又は/及びシリカ源材を含む飛灰を水と
ともに混練機10で混練し、ついで混練物を前養生した
後、水熱処理を行って固化体とし、ついで固化体を破砕
処理して不定形の粒状体とするように構成されている。
他の構成及び作用は実施の第1形態の場合と同様であ
る。
【0022】図4は本発明の実施の第4形態による廃棄
物・飛灰の固化・安定化方法を実施する装置を示してい
る。本実施形態は、混練機10aの下流に成形機18を
設けて、混練物を成形して成形体とした後、前養生する
ように構成されている。他の構成及び作用は実施の第
2、3形態の場合と同様である。
【0023】図5は本発明の実施の第5形態による廃棄
物・飛灰の固化・安定化方法を実施する装置を示してい
る。本実施形態は、焼却炉又は溶融炉20からの排ガス
煙道22に、排ガス中のCl、SOx、ダイオキシン類
の除去と飛灰の固化・安定化のために、石灰源材又は/
及びシリカ源材を粉末状又はスラリー状で投入・添加す
るように構成されている。他の構成は実施の第1、3形
態の場合と同様である。
【0024】図6は本発明の実施の第6形態による廃棄
物・飛灰の固化・安定化方法を実施する装置を示してい
る。本実施形態は、混練機10aの下流に成形機18を
設けて、混練物を成形して成形体とした後、前養生する
ように構成されている。他の構成及び作用は実施の第
2、5形態の場合と同様である。
【0025】
【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴とするところをより一層明確にする。 実施例1 CaO/SiO2 重量比が2.5、CaO+SiO2
重量割合が42%で、環境庁告示46号による溶出試験
でPb溶出量が120mg/L 、Hg溶出量が0.05mg
/L のストーカ炉ごみ焼却飛灰Aを用いて固化・安定化
試験を行った。焼却飛灰100重量部に対し、SiO2
を40重量%含有し、CaO/SiO 2 重量比が0.6
5、CaO+SiO2 の重量割合が66%のストーカ炉
ごみ焼却主灰(微粉砕した灰)を350重量部加え、C
aO/SiO2 重量比が0.80、CaO+SiO2
重量割合が61%とした混合物を製造した。該混合物1
00重量部に対し、42重量部の50℃温水でアイリッ
ヒミキサを用いて撹拌混練して150mm程度の塊状物と
した後、50℃に保温したコンベア上で、4時間前養生
を行って固化体の圧縮強度を5kg/cm2 とし、オートク
レーブを用いて180℃で15時間水熱処理を行い、圧
縮強度が115kg/cm2 の固化体を製造した。さらに、
該固化体を衝撃式破砕機で破砕を行い、クラッシャラン
C−40の粒度分布を有する粒状体とした。粒状体のJ
IS A 1121(ロサンゼルス試験機による粗骨材
のすりへり試験方法)によるすりへり減量は35%で、
JIS A 1211(路床土支持力(CBR)試験方
法)に準拠した修正CBRは99%であり、アスファル
ト舗装要項に示された上層路盤材規格を満足した。ま
た、該粒状体について環境庁告示46号による溶出試験
を行ったところ、有害重金属溶出量は土壌環境基準(P
b<0.01mg/L 、Hg<0.0005mg/L )を満
足した。
【0026】実施例2 炉への添加材の投入なしでの焼却残渣基準において、C
aO/SiO2 重量比が2.1、CaO+SiO2 の重
量割合が55%で、環境庁告示46号による溶出試験で
Pb溶出量が1.0mg/L の流動炉ごみ固形燃料焼却飛
灰Bを用いて固化・安定化試験を行った。ごみ固形燃料
100重量部に対し、乾燥基準でSiO2 を60重量%
含有し、CaO/SiO2 重量比が0.01、CaO+
SiO2 の重量割合が60.6%の建設汚泥を4.3重
量部(含水率59%)炉に投入し、CaO/SiO2
量比が1.20、CaO+SiO2 の重量割合が60%
とした焼却飛灰Cを製造した。該焼却飛灰100重量部
に対し、40重量部の30℃温水でスパイラルピンミキ
サを用いて混練し、低圧振動成形機にて300×300
×150mmH の成形体を製造してラックに積み込み、5
0℃で3時間前養生を行って固化体の圧縮強度を8kg/
cm2 とした後、90℃で15時間蒸気処理装置を用いて
水熱処理を行い、圧縮強度が128kg/cm2 の固化体を
製造した。さらに、該固化体を衝撃式破砕機で破砕を行
い、クラッシャランC−40の粒度分布を有する粒状体
とした。粒状体のJIS A 1121(ロサンゼルス
試験機による粗骨材のすりへり試験方法)によるすりへ
り減量は33%で、JIS A 1211(路床土支持
力(CBR)試験方法)に準拠した修正CBRは105
%であり、アスファルト舗装要項に示された上層路盤材
規格を満足した。また、該粒状体について環境庁告示4
6号による溶出試験を行ったところ、有害重金属溶出量
は土壌環境基準を満足した。
【0027】実施例3 排ガス煙道に消石灰を噴霧することによるCaO/Si
2 重量比が1.35、CaO+SiO2 の重量割合が
46%で、環境庁告示46号による溶出試験でPb溶出
量が0.07mg/L の流動床炉廃プラスチック焼却飛灰
Dにおいて、消石灰に換えて生コンスラッジ(乾燥基準
でCaO/SiO2 重量比1、CaO+SiO2 の重量
割合80%)を排ガス煙道に噴霧し、CaO/SiO2
重量比が0.65、CaO+SiO2 の重量割合56%
の廃プラスチック焼却飛灰Eを製造した。該焼却飛灰1
00重量部に対し、45重量部の50℃温水でスパイラ
ルピンミキサを用いて混練し、低圧振動成形機にて30
0×300×150mmH の成形体を製造してラックに積
み込み、50℃で4時間前養生を行って固化体の圧縮強
度を3kg/cm2 とした後、オートクレーブを用いて18
0℃で15時間水熱処理を行い、圧縮強度が106kg/
cm2 の固化体を製造した。さらに、該固化体を衝撃式破
砕機で破砕を行い、クラッシャランC−40の粒度分布
を有する粒状体とした。粒状体のJIS A 1121
(ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験方
法)によるすりへり減量は38%で、JIS A 12
11(路床土支持力(CBR)試験方法)に準拠した修
正CBRは92%であり、アスファルト舗装要項に示さ
れた上層路盤材規格を満足した。また、該粒状体につい
て環境庁告示46号による溶出試験を行ったところ、有
害重金属溶出量は土壌環境基準を満足した。
【0028】比較例1 焼却飛灰Aを用い、該飛灰100重量部に対し、アイリ
ッヒミキサを用いて42重量部の50℃温水で撹拌混練
して150mm程度の塊状物とし、50℃に保温したコン
ベア上で、5時間前養生を行って固化体の圧縮強度を2
kg/cm2 とした後、オートクレーブを用いて180℃で
15時間水熱処理を行ったところ、固化体の圧縮強度は
55kg/cm2 であった。さらに、該固化体を衝撃式破砕
機で破砕を行ったところ、20mm以上の粗粒が5%以下
で、2.5mm以下の細粒が60%以上あり、クラッシャ
ラン、粒度調整砕石の粒度分布を満足しない粒状体とな
った。粒状体のJIS A 1121(ロサンゼルス試
験機による粗骨材のすりへり試験方法)によるすりへり
減量は62%で、JIS A 1211(路床土支持力
(CBR)試験方法)に準拠した修正CBRは58%で
あり、アスファルト舗装要項に示された上層路盤材規格
を満足しなかった。また、該粒状体について環境庁告示
46号による溶出試験を行ったところ、Pb溶出量が
0.06mg/L で、土壌環境基準を満足しなかった。
【0029】比較例2 焼却飛灰Bを用い、該飛灰100重量部に対し、スパイ
ラルピンミキサを用いて41重量部の30℃温水で混練
し、低圧振動成形機にて300×300×150mmH の
成形体を製造してラックに積み込み、50℃で3時間前
養生を行って固化体の圧縮強度を4kg/cm2 とした後、
蒸気処理装置を用いて90℃で15時間水熱処理を行っ
たところ、固化体の圧縮強度は96kg/cm2 であった。
さらに、該固化体を衝撃式破砕機で破砕を行ったとこ
ろ、クラッシャランC−40の粒度分布を満足する粒状
体となった。粒状体のJIS A 1121(ロサンゼ
ルス試験機による粗骨材のすりへり試験方法)によるす
りへり減量は40%で、JIS A 1211(路床土
支持力(CBR)試験方法)に準拠した修正CBRは8
8%であり、アスファルト舗装要項に示された上層路盤
材規格を満足した。しかしながら、該粒状体について環
境庁告示46号による溶出試験を行ったところ、Pb溶
出量が0.02mg/Lで、土壌環境基準を満足しなかっ
た。
【0030】比較例3 焼却飛灰Dを用い、該飛灰100重量部に対し、スパイ
ラルピンミキサを用いて44重量部の50℃温水で混練
し、低圧振動成形機にて300×300×150mmH の
成形体を製造してラックに積み込み、50℃で5時間前
養生を行って固化体の圧縮強度を2kg/cm2 とした後、
オートクレーブを用いて180℃で15時間水熱処理を
行ったところ、固化体の圧縮強度は35kg/cm2 であっ
た。さらに、該固化体を衝撃式破砕機で破砕を行ったと
ころ、20mm以上の粗粒が5%以下で、2.5mm以下の
細粒が60%以上あり、クラッシャラン、粒度調整砕石
の粒度分布を満足しない粒状体となった。粒状体のJI
S A 1121(ロサンゼルス試験機による粗骨材の
すりへり試験方法)によるすりへり減量は78%で、J
IS A 1211(路床土支持力(CBR)試験方
法)に準拠した修正CBRは44%であり、アスファル
ト舗装要項に示された上層路盤材規格を満足しなかっ
た。また、該粒状体について環境庁告示46号による溶
出試験を行ったところ、Pb溶出量が0.03mg/L
で、土壌環境基準を満足しなかった。
【0031】比較例4 焼却飛灰Cを用い、前養生なしに実施例2と同じ方法で
固化体を製造した。水熱処理前の成形体の圧縮強度は1
kg/cm2 未満の0.5kg/cm2 であり、水熱処理後の固
化体の圧縮強度は53kg/cm2 であった。また、溶出試
験にて、Pb溶出量が0.02mg/L で、土壌環境基準
を満足しなかった。
【0032】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 廃棄物や飛灰のCaO/SiO2 重量比が0.
5〜2.0で、CaO+SiO2 の重量割合が50%以
上となるように、石灰源材又は/及びシリカ源材を、廃
棄物もしくは飛灰、焼却炉もしくは溶融炉、又は排ガス
煙道に添加して調整することにより、焼却又は溶融処理
前の廃棄物や燃料の性状変化や炉運転条件による性状変
化などに対応することができるとともに、多種の廃棄物
や飛灰に適用することができる。 (2) 水熱処理前に前養生を行うことにより、多種の
廃棄物や飛灰に対し、水熱処理にて圧縮強度と安全性の
高い固化体とすることができる。 (3) 水熱処理後の固化体を破砕処理し、不定形の粒
状体とすることにより、路盤材、埋戻材、裏込材、盛土
材、地盤改良材などの土木資材として利用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態による廃棄物・飛灰の
固化・安定化方法を実施する装置を示す系統的説明図で
ある。
【図2】本発明の実施の第2形態による廃棄物・飛灰の
固化・安定化方法を実施する装置を示す系統的説明図で
ある。
【図3】本発明の実施の第3形態による廃棄物・飛灰の
固化・安定化方法を実施する装置を示す系統的説明図で
ある。
【図4】本発明の実施の第4形態による廃棄物・飛灰の
固化・安定化方法を実施する装置を示す系統的説明図で
ある。
【図5】本発明の実施の第5形態による廃棄物・飛灰の
固化・安定化方法を実施する装置を示す系統的説明図で
ある。
【図6】本発明の実施の第6形態による廃棄物・飛灰の
固化・安定化方法を実施する装置を示す系統的説明図で
ある。
【符号の説明】 10、10a 混練機 12 前養生装置 14 水熱処理装置 16 破砕機 18 成形機 20 焼却炉又は溶融炉 22 排ガス煙道 24 集塵機
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) B09B 3/00 303L 5/00 M N (72)発明者 松本 文彬 神戸市中央区東川崎町1丁目1番3号 川 崎重工業株式会社神戸本社内 Fターム(参考) 4D004 AA36 AA37 AA46 BA02 CA04 CA12 CA14 CA15 CA28 CA29 CA45 CA50 CC03 CC11 CC13 DA03 DA10 DA20

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物、廃棄物・燃料の焼却飛灰、及び
    廃棄物・燃料の溶融飛灰の少なくともいずれかに石灰源
    材及びシリカ源材の少なくともいずれかを添加して、C
    aO/SiO2 重量比が0.5〜2.0で、CaO+S
    iO2 の重量割合が50%以上になるように調整した
    後、水を加えて混練し、ついで混練物を前養生した後、
    水熱処理を行って固化体とし、ついで固化体を破砕処理
    して不定形の粒状体とすることを特徴とする廃棄物・飛
    灰の固化・安定化方法。
  2. 【請求項2】 廃棄物・燃料の焼却飛灰及び廃棄物・燃
    料の溶融飛灰の少なくともいずれかにおけるCaO/S
    iO2 重量比が0.5〜2.0で、CaO+SiO2
    重量割合が50%以上となるように、石灰源材及びシリ
    カ源材の少なくともいずれかを廃棄物・燃料とともに焼
    却炉又は溶融炉に投入した後、炉排ガスを集塵機に導入
    し捕集された飛灰を水とともに混練し、ついで混練物を
    前養生した後、水熱処理を行って固化体とし、ついで固
    化体を破砕処理して不定形の粒状体とすることを特徴と
    する廃棄物・飛灰の固化・安定化方法。
  3. 【請求項3】 廃棄物及び燃料の少なくともいずれかを
    焼却炉又は溶融炉に投入し、炉排ガスを導入する集塵機
    の前の煙道に、Cl、SOx、ダイオキシン類の除去と
    飛灰の固化・安定化のために、捕集された飛灰中のCa
    O/SiO2重量比が0.5〜2.0で、CaO+Si
    2 の重量割合が50%以上となるように、石灰源材及
    びシリカ源材の少なくともいずれかを粉末状又はスラリ
    ー状で投入し、集塵機で捕集した後、水を加えて混練
    し、ついで混練物を前養生した後、水熱処理を行って固
    化体とし、ついで固化体を破砕処理して不定形の粒状体
    とすることを特徴とする廃棄物・飛灰の固化・安定化方
    法。
  4. 【請求項4】 石灰源材が、石灰石、ドロマイト、石
    灰、鉄鋼スラグ、セメント、廃コンクリート微粉、廃セ
    メント系建材及び貝殻の少なくともいずれかのCaOを
    30重量%以上含有する材料であり、シリカ源材が、石
    炭灰、建設汚泥、粘土、ガラスカレット、シリカヒュー
    ム、珪砂、鋳物砂、廃棄物焼却主灰及び灰溶融スラグの
    少なくともいずれかのSiO2 を30重量%以上含有す
    る材料である請求項1、2又は3記載の廃棄物・飛灰の
    固化・安定化方法。
  5. 【請求項5】 混練物を前養生する代りに、混練物を成
    形して成形体とした後、前養生する請求項1〜4のいず
    れかに記載の廃棄物・飛灰の固化・安定化方法。
  6. 【請求項6】 混練と同時に造粒して混練・造粒物とし
    た後、前養生する請求項1〜4のいずれかに記載の廃棄
    物・飛灰の固化・安定化方法。
  7. 【請求項7】 混練・造粒物の大きさが100mm以上と
    なるように混練・造粒する請求項6記載の廃棄物・飛灰
    の固化・安定化方法。
  8. 【請求項8】 成形体の大きさが100mm以上となるよ
    うに成形する請求項5記載の廃棄物・飛灰の固化・安定
    化方法。
  9. 【請求項9】 混練・造粒物の強度が1〜30kg/cm2
    となるように、20〜60℃で前養生を行う請求項6又
    は7記載の廃棄物・飛灰の固化・安定化方法。
  10. 【請求項10】 成形体の強度が1〜30kg/cm2 とな
    るように、20〜60℃で前養生を行う請求項5又は8
    記載の廃棄物・飛灰の固化・安定化方法。
  11. 【請求項11】 固化体の強度が75kg/cm2 以上とな
    るように、60〜250℃で水熱処理を行う請求項1〜
    10のいずれかに記載の廃棄物・飛灰の固化・安定化方
    法。
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