JP2001017935A

JP2001017935A - 砕石副産物処理方法

Info

Publication number: JP2001017935A
Application number: JP11190621A
Authority: JP
Inventors: Riki Hasegawa; 理貴長谷川; Toru Ida; 徹井田; Takeshi Tanaka; 毅田中
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2001-01-23
Anticipated expiration: 2019-07-05
Also published as: JP4251723B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ともに砕石副産物である濁水ケーキ及び石
粉、並びにカルシウム化合物を混合した原料混合物を処
理することにより、高品質な固化品を得ることができ、
かつ、水分が多すぎる濁水ケーキと乾燥粉である石粉と
をいっしょに用いることで有効に廃棄物の減少化を図る
ことができるとともに、濁水ケーキの水分調整にコスト
をかけなくてすみ、製造コストの低コスト化を図るこ
と。【解決手段】ともに砕石副産物である濁水ケーキ及び
石粉、並びにカルシウム化合物を混合した原料混合物を
得る原料混合工程１１と、前記原料混合物を加圧成形し
て固化品素地を得る加圧成形工程１２と、前記固化品素
地を水熱処理により固化して固化品を得る水熱固化工程
１３とを備えていることを特徴とする砕石副産物処理方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】砕石プラントではシリカ（Ｓ
ｉＯ₂）を含有する砕石副産物として濁水ケーキや石粉
が発生し、これらの処理・処分を行う必要がある。本発
明は、ともに砕石副産物である濁水ケーキ及び石粉、並
びにカルシウム化合物を混合した原料混合物を処理する
ことにより、高品質な固化品を得ることができ、かつ、
水分が多すぎる濁水ケーキと乾燥粉である石粉とをいっ
しょに用いることで有効に廃棄物の減少化を図ることが
できるとともに、濁水ケーキの水分調整にコストをかけ
なくてすみ、製造コストの低コスト化を図ることができ
るようにした、砕石副産物処理方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】周知
のように、砕石プラントは、道路や建築用などの砕石，
砕砂を生産するもので、ほとんどの場合山間部に建設さ
れている。一般に砕石プラントは、石切り場で発破した
１ｍ程度の大きさの石をプラント上流部分にある原料工
場（破砕室）に投入し、破砕機により破砕し、篩で砕石
の粒度別に篩分けし、規格外の大きな砕石については破
砕と篩分け選別を繰り返して行き、最終的に規格粒度別
に破砕選別された砕石，砕砂を製品として出荷するよう
にしたものであり、粒度５ｍｍ以下の細骨材（砕砂）を
生産する製砂設備はプラント下流部分に設置されてい
る。

【０００３】砕石プラントの前記製砂設備では、製品品
質の向上を目的として付着泥分，不要微細石粒子などを
除去すべく破砕品を水で洗浄するようにしている。特に
コンクリート用細骨材（砕砂）では製品中に含まれる７
５μｍ以下の微細石粒子の含有量が制限されており、細
骨材生産の際には、前記微細石粒子を除去するなどのた
めに粒度５ｍｍアンダーの破砕品の水洗が行われる。こ
の水洗を行う湿式の設備での使用後の洗浄水は、７５μ
ｍ以下程度の微細な石粒子又は／及び泥分を重量で５〜
１０％程度含む泥水であり、「濁水」と呼ばれている。
そして濁水は、シックナとフィルタプレス等の濃縮・脱
水用の機械設備、あるいは沈殿池式設備により、水と分
離された泥分が濃縮脱水されて、水分を含む脱水ケーキ
にされる。このような濁水処理による脱水ケーキは「濁
水ケーキ」と呼ばれており、例えばコンクリート用細骨
材（砕砂）を生産する場合、重量で砂生産量の約１０％
程度発生する。

【０００４】次に、石粉（乾燥石粉）について説明す
る。製砂設備では、粒度５ｍｍアンダーの破砕品につい
て、前述した７５μｍ以下の微細石粒子を除去するため
にエアセパレータ等の乾式分級機で分級し、しかる後、
除去仕切れずに残った微細石粒子の除去を前述の水洗に
より行うという製砂工程を採用している設備もある。こ
のような製砂工程の場合、前記エアセパレータ等による
分級によって主に７５μｍ以下の微細石粒子が副産物と
して発生する。この微細な石粒子は石粉（乾燥石粉）と
呼ばれている。

【０００５】また、砕石プラントにおける製砂設備の上
流部分には、前述したように粒度別に砕石を生産するた
めの破砕機や篩装置などが備えられており、これらの装
置では集塵機によって捕集される集塵ダストとして微細
な石粒子（粒度：平均１５μｍ）である石粉（乾燥石
粉）が副産物として発生する。

【０００６】このように砕石プラントでは砕石副産物で
ある濁水ケーキと石粉が発生する。そして環境保全の観
点から廃棄物の減少を図るべく、従来、濁水ケーキにつ
いては、生石灰，セメント等と単に混合されて、埋立て
材，盛土材などの低強度材として利用（活用）されてい
る。しかしこの濁水ケーキ処理方法では、得られる製品
強度（一軸圧縮強度）が１０ｋｇ／ｃｍ²程度以下と低
く、用途が前記埋立て材，盛土材など低強度の資材に限
られてしまい、常時安定的に大量需要がなく利用量の拡
大が期待できず、有効な廃棄物低減になっていないのが
実情である。また石粉については、従来、高流動コンク
リートの混合材である石灰石粉の代替え品として利用
（活用）すべく開発が進められているものの、これ以外
には用途がなく、実質的に廃棄物となっているのが実情
である。

【０００７】このため、濁水ケーキや石粉を出発原料と
し、需要量が常時安定的に多い例えばコンクリート用細
骨材などの原料となりうる高品質な固化品を開発するこ
とが考えられる。この場合、砕石プラントから供給され
る水分過剰の濁水ケーキについては、その水分を減らし
適正化するための水分調整を行うことが必要となる。水
分が多すぎる濁水ケーキの水分調整には、フィルター
プレス等の脱水機及び／又はドラムドライヤ等の乾燥機
を使用する方法、天日干し（天日乾燥）による方法、
などが考えられるものの、前者の方法では脱水機や乾燥
機の設備費とその運転コストが多大なものとなり、また
後者の方法では濁水ケーキの乾燥に長時間を要するとと
もに、天日干し用ヤードの設置とその維持にコストがか
かるいう不具合点が考えられる。このような背景におい
て、本発明者らは、水分が多すぎる濁水ケーキと乾燥粉
である石粉とをいっしょに用いることに着目し、本発明
を創案したものである。

【０００８】本発明は、ともに砕石副産物である濁水ケ
ーキ及び石粉、並びにカルシウム化合物を混合した原料
混合物を処理することにより、高品質な固化品を得るこ
とができ、かつ、水分が多すぎる濁水ケーキと乾燥粉で
ある石粉とをいっしょに用いることで有効に廃棄物の減
少化を図ることができるとともに、濁水ケーキの水分調
整にコストをかけなくてすみ、製造コストの低コスト化
を図ることができる、砕石副産物処理方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明による砕石副産物処理方法は、ともに砕石
副産物である濁水ケーキ及び石粉、並びにカルシウム化
合物を混合した原料混合物を得る原料混合工程と、前記
原料混合物を加圧成形して固化品素地を得る加圧成形工
程と、前記固化品素地を水熱処理により固化して固化品
を得る水熱固化工程とを備えていることを特徴とするも
のである。

【００１０】

【発明の実施の形態】前記のような特徴を有する本発明
による砕石副産物処理方法においては、まず、原料混合
物をつくる原料混合工程が実施される。この工程でつく
られる原料混合物は、後述する加圧成形工程と水熱固化
工程を経て固化品とされるものであり、加圧成形性及び
固化品強度の点から、含水率が５〜３５重量％のものが
よい。この理由は、含水率が３５重量％を上回ると該原
料混合物の性状が軟弱すぎて、次の加圧成形工程におい
て、成形型からもれ出るなど加圧成形性が悪く、圧力付
与ができないことで緻密成形効果が得られず、そのた
め、水熱処理しても高強度の固化品が得られないためで
ある。一方、５重量％を下回ると後工程で水熱処理され
て得られる固化品の強度が低く、利用用途として有望な
高強度材であるコンクリート用細骨材や建築用ブロック
等に一般に要求される強度（一軸圧縮強度：１５０ｋｇ
／ｃｍ²（１４．７ＭＰａ）以上）が達成できないため
である。

【００１１】よって、原料混合工程においては、砕石プ
ラントからの濁水ケーキが水分が多すぎてそのままでは
加圧成形工程に供給する混合物の含水率が前記上限値３
５重量％を超えるような場合には、石粉を用いることに
より、濁水ケーキと石粉とカルシウム化合物とを混合し
た原料混合物の含水率が前記５〜３５重量％の範囲を満
たすように水分調整が行われる。また、前記５〜３５重
量％の範囲は満たすものの、砕石プラントからの濁水ケ
ーキが水分が多すぎて混合時に作業性が悪く混ぜ合わせ
難いような場合には、石粉を用いることにより混合時の
作業性を良好にすることができる。

【００１２】この原料混合工程で用いるカルシウム化合
物としては、酸化カルシウム（生石灰），水酸化カルシ
ウム（消石灰），セメントなどを挙げることができる。
このようなカルシウム化合物の添加は、後述の水熱固化
工程でトバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ₂・５Ｈ
₂Ｏ）などのカルシウムシリケート（ケイ酸カルシウ
ム）を生成させることにある。そして、トバモライトの
結晶のＣａ／Ｓｉ重量比が５／６であることから、カル
シウム化合物は、原料混合物のＣａ／Ｓｉ重量比が５／
６以下となるように添加すればよい。この値を超えて添
加しても余分で無駄となる。なお、Ｃａ／Ｓｉ重量比の
下限値は、得ようとする固化品の強度にもよるが、一軸
圧縮強度が２００ｋｇ／ｃｍ²以上という高強度の固化
品を得るには１／６が適切である。

【００１３】次に、前記原料混合物を材料として成形機
により加圧成形して成形物である固化品素地を得る（加
圧成形工程）。例えばブリケッティング・マシンで豆炭
状の固化品素地をつくる。水熱処理に先立ち、この加圧
成形を行うことにより、粒子同士の密着性を高め空隙率
を小さくして緻密化された性状の固化品素地が得られ
る。この場合、加圧成形圧力は、４０〜１０００ｋｇ／
ｃｍ²（３．９２〜９８．１ＭＰａ）の範囲が適切であ
る。加圧成形圧力が４０ｋｇ／ｃｍ²を下回ると前記緻
密成形効果が充分でなく、後述の水熱固化工程にて高強
度で低吸水率の固化品が得られにくい。一方、１０００
ｋｇ／ｃｍ²を超えて加圧成形を行っても固化品の強
度，吸水率は飽和状態になり向上が見られず、それ以上
の高い成形圧力での成形は無駄になる。

【００１４】次いで、固化品素地を水熱処理であるオー
トクレーブ養生する（水熱固化工程）。この飽和蒸気圧
下でのオートクレーブ養生により、固化品素地中のＳｉ
Ｏ₂とＣａＯ等のカルシウム化合物とが反応してカルシ
ウムシリケート（ケイ酸カルシウム）が生成される。そ
の結果、粒子同士が強固に固着し空隙率の小さい固化品
となって、コンクリート用細骨材や建築用ブロックなど
の建築資材の原料として利用可能な高強度で低吸水率の
固化品を得ることができる。この水熱処理では、カルシ
ウムシリケートのうちでも、１３０〜３００℃程度の比
較的低温で結晶が成長し強度の高いトバモライトを生成
させることがよい。水熱処理条件としては、反応温度
（オートクレーブ養生温度）：１３０〜３００℃、反応
時間（養生時間）：１〜２４時間が適切である。代表的
条件は温度１８０℃で５時間である。反応温度１３０〜
３００℃はトバモライトの結晶成長がよく促進される温
度範囲であり、反応温度が高いほど反応速度は大きいの
で、同じ品質（強度、吸水率）のものであれば反応時間
は短くてすむ。

【００１５】このように、ともに砕石副産物である濁水
ケーキ及び石粉、並びにカルシウム化合物を混合した原
料混合物を処理することにより、コンクリート用細骨材
や建築用ブロックなどの建築資材の原料として利用可能
な高強度・低吸水率の高品質な固化品を得ることがで
き、かつ、水分が多すぎる濁水ケーキと乾燥粉である石
粉とをいっしょに用いることで有効に廃棄物の減少化を
図ることができるとともに、脱水機や乾燥機、あるいは
天日干し用ヤード等による濁水ケーキの水分調整のため
のコストが削減でき、製造コストの低コスト化を図るこ
とができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明による砕石副産物処理方法の工程を示す図である。

【００１７】図１に示すように、まず、砕石副産物であ
る濁水ケーキ及び石粉、並びにカルシウム化合物を混合
して所定含水率の原料混合物をつくる（原料混合工程１
１）。本実施例では、砕石プラントからの濁水ケーキが
水分が多すぎてそのままでは後述の加圧成形工程１２に
供給する混合物の含水率が上限の３５重量％を超えるの
で石粉を用いる場合について説明する。予め含水率が測
定された含水率約４５％の濁水ケーキと石粉とをそれぞ
れ各貯蔵槽から所定量切り出して混合機へ投入し、これ
らを所定時間かけて混合して含水率が約１８％の予備混
合物を得た。次いでこの予備混合物にカルシウム化合物
を添加し、前記混合機によりこれらを所定時間かけて混
合し含水率が約１５％の原料混合物を得た。

【００１８】この実施例では、混合機として二軸パドル
型ミキサーを用いた。また、前記カルシウム化合物とし
て酸化カルシウム微粉末を使用し、その添加量は前記原
料混合物のＣａ／Ｓｉ重量比が１／４になるようにし
た。各材料の代表的な粒度分布については、濁水ケー
キ：７５μｍアンダー、石粉：７５μｍアンダー、酸化
カルシウム微粉末：１５０μｍアンダー、である。

【００１９】この原料混合工程１１における実施手順に
ついては、本実施例では前記予備混合物を得、しかる後
に原料混合物を得るようにしたが、これに限定されるも
のではない。例えば、予め含水率が測定された含水率約
４５％の濁水ケーキ、石粉及び酸化カルシウム微粉末を
それぞれ各貯蔵槽から所定量切り出して混合機へ投入
し、これらを混合して含水率が約１５％の原料混合物を
つくるようにしても差し支えなく、石粉の添加目的や添
加量などに応じて適宜決めればよい。

【００２０】なお、供給される濁水ケーキの含水率が高
く、混合時の作業性を良好にすべく水分調整のために石
粉を用いる場合については、例えば、予め含水率が測定
された含水率約３０％の濁水ケーキと石粉とをそれぞれ
各貯蔵槽から所定量切り出して混合機へ投入し、これら
を所定時間かけて混合して含水率が約１３％の予備混合
物を得、次いでこの予備混合物に酸化カルシウム微粉末
を添加し、前記混合機によりこれらを所定時間かけて混
合し含水率が約１０％の原料混合物を得るという例を挙
げることができる。

【００２１】このように原料混合工程１１では、水分が
多すぎる濁水ケーキと乾燥粉である石粉とをいっしょに
用いて含水率を調整することにより、脱水機や乾燥機、
あるいは天日干し用ヤードが不要であり、濁水ケーキの
水分調整のためにコストをかけなくてもすむ。

【００２２】次に、得られた前記含水率約１５％の原料
混合物を成形機によって加圧成形圧力１００ｋｇ／ｃｍ
²にて固化品素地に加圧成形する（加圧成形工程１
２）。実施例では、成形機としてブリケッティング・マ
シンを使用し、豆炭状の固化品素地を成形した。１個の
豆炭状固化品素地の概略寸法は、３０×４０×２５ｍｍ
である。このようして加圧成形された固化品素地は、粒
子同士の密着性が高く空隙率が小さくて緻密化されたも
のであった。

【００２３】次いで、これら豆炭状の固化品素地を水熱
処理用反応容器にて水熱反応させて固化する（水熱固化
工程１３）。水熱処理条件は反応温度１８０℃で反応時
間５時間とした。その結果、固化品素地中のＳｉＯ₂と
ＣａＯとが反応してトバモライトが生成されて、粒子同
士が強固に固着し空隙率の小さい固化品となり、一軸圧
縮強度：２００ｋｇ／ｃｍ²以上、比重：２．０以上、
吸水率：１５％以下の品質を有する豆炭状の固化品を得
ることができた。このようにして得られた固化品は、コ
ンクリート用細骨材や建築用ブロックなどの用途が広く
需要の多い建築資材の原料として利用（活用）すること
ができる。例えば、前記固化品を破砕・分級して粒度５
ｍｍ以下の人工細骨材を生産し、砕石プラントの製砂設
備で生産される天然細骨材に前記人工細骨材を重量比で
天然細骨材：人工細骨材＝１０：１程度の比で混合する
ことにより、ＪＩＳ規格を満足するコンクリート用細骨
材を得ることが可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による砕石副
産物処理方法によると、ともに砕石副産物である濁水ケ
ーキ及び石粉、並びにカルシウム化合物を混合した原料
混合物を処理することにより、コンクリート用細骨材や
建築用ブロックなどの用途が広く需要の多い建築資材の
原料として利用しうる高強度・低吸水率の高品質な固化
品を得ることができ、かつ、水分が多すぎる濁水ケーキ
と乾燥粉である石粉とをいっしょに用いることで有効に
廃棄物の減少化を図ることができるとともに、脱水機や
乾燥機、あるいは天日干し用ヤード等による濁水ケーキ
の水分調整のためのコストが削減でき、製造コストの低
コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による砕石副産物処理方法の工程を示す
図である。

【符号の説明】

１１…原料混合工程１２…加圧成形工程１３…水熱
固化工程

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中毅兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内Ｆターム(参考） 4D004 AA32 CA03 CA14 CA15 CA22 CA45 CA50 CB15 CB31 CB50 CC11 DA03 DA06 DA07 DA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ともに砕石副産物である濁水ケーキ及び
石粉、並びにカルシウム化合物を混合した原料混合物を
得る原料混合工程と、前記原料混合物を加圧成形して固
化品素地を得る加圧成形工程と、前記固化品素地を水熱
処理により固化して固化品を得る水熱固化工程とを備え
ていることを特徴とする砕石副産物処理方法。