JP2003211137A - 焼却灰を原料とする成形体の製造方法 - Google Patents

焼却灰を原料とする成形体の製造方法

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Keisuke Nakahara
啓介 中原
Koji Fuchigami
浩司 渕上
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 埋立て処分量の減少に寄与する、焼却灰を原
料とする成形体の製造を効率よく行うことができる方法
を提供すること。 【解決手段】 焼却灰を篩い分けて粗大物を分別し、2
5mm未満の粒分を得る粗大物分別工程10と、粗大物
が分別された焼却灰を磁力選別して鉄を分別する磁力選
別工程11と、鉄が分別された焼却灰を誘導選別して非
鉄金属を分別する非鉄金属選別工程12と、非鉄金属が
分別された焼却灰に固化剤と水を加えて混練する混練工
程14と、混練物を振動圧縮成形機により成形して成形
体にする成形工程15を具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや産業廃
棄物などの廃棄物を焼却した際に炉底から排出される焼
却残渣(以下、焼却灰と記す)を原料とする成形体の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】都市ご
みや産業廃棄物などの廃棄物はその多くが焼却処理され
ているが、焼却処理により発生する焼却灰の最終処分は
大部分が廃棄物処分場に埋立てることにより行われてい
る。
【0003】しかし、近年、廃棄物の埋立て処分量が増
大するに及んで、廃棄物処分場を新設する敷地を確保す
ることが非常に困難になっている。このため、焼却灰を
減容化させる処理をしたり、焼却灰の埋立て量自体を減
少させることにより、廃棄物処分場の使用期間が延びる
ようにし、その延命化を図らなければならない状態にな
っている。又、ほぼ時を同じくして資源のリサイクルが
叫ばれるようになり、焼却灰を土木建築用の材料などと
して用いるための検討がなされている。
【0004】上記のような問題に対処した提案の一つと
して、特開2001−270769号公報には、焼却灰
を磁力選別して鉄を回収し、次いで非鉄金属選別して非
鉄金属を回収した後、10mm以下に破砕し、この焼却
灰にセメントと水を加えて圧縮成形し、成形体(コンク
リートブロック)を製造する方法が開示されている。こ
の方法を実施すれば、焼却灰が有効利用されると共に、
有効利用された分だけ焼却灰の埋立て量が減少し、埋立
て処分量の減量化と焼却灰の有効利用という二つの目的
が同時に達成される。
【0005】上記従来の技術によれば、焼却灰が成形体
の製造原料として有効利用され、埋立て処分される焼却
灰が減少するという効果がもたらされるが、その成形体
の製造方法については、未だ改良すべき余地がある。例
えば、成形体を製造する際のセメントの配合率が焼却灰
に対し15mass%程度であり、従来から行われている型
枠に流し込んで固化させる方法に比べて大幅に低下して
いるが、さらにセメントの配合率を低下させることが望
まれている。又、成形体の成形に際しては、焼却灰とセ
メントの混練物を加圧圧縮する処理を行っているが、こ
のとき、混練物に加えた圧力が金型の側壁にも作用し
て、いわゆるブリッジング現象が起こる。
【0006】このため、セメントの配合率をさらに低下
させることができ、かつ成形体を効率よく製造すること
ができる技術の出現が望まれている。
【0007】本発明は、上記の問題を解決し、埋立て処
分量の減少に寄与する、焼却灰を原料とする成形体の製
造を効率よく行うことができる方法を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に記載の発明に係る焼却灰を原料とする
成形体の製造方法は、焼却灰を篩い分けて粗大物を分別
し、25mm未満の粒分を得る粗大物分別工程と、粗大
物が分別された焼却灰を磁力選別して鉄を分別する磁力
選別工程と、鉄が分別された焼却灰を誘導選別して非鉄
金属を分別する非鉄金属選別工程と、非鉄金属が分別さ
れた焼却灰に固化剤と水を加えて混練する混練工程と、
混練物を振動圧縮成形機により成形して成形体にする成
形工程を具備することを特徴としている。
【0009】請求項2に記載の発明に係る焼却灰を原料
とする成形体の製造方法は、焼却灰を篩い分けて粗大物
を分別し、25mm未満の粒分を得る粗大物分別工程
と、粗大物が分別された焼却灰を磁力選別して鉄を分別
する磁力選別工程と、鉄が分別された焼却灰を誘導選別
して非鉄金属を分別する非鉄金属選別工程と、非鉄金属
が分別された焼却灰を篩い分けて、2mm未満の粒分を
含む複数の粒分に分級する篩い分け工程と、分級された
複数の粒分のうちの2mm未満の粒分に他の粒分の一部
を加えた焼却灰に固化剤と水を加えて混練する混練工程
と、混練物を振動圧縮成形機により成形して成形体にす
る圧縮成形工程を具備することを特徴としている。
【0010】なお、本発明において、焼却灰の粒径はそ
の焼却灰が通過した篩の網目の開き寸法を示す。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は請求項1の発明に係る焼却
灰により成形体を製造する方法を示すフローチャートで
ある。なお、図1においては、製造する成形体が焼却灰
に固化剤としてセメントを加えて固化させたコンクリー
トブロックである場合について説明する。
【0012】搬入されてきた焼却灰は粗大物分別工程1
0で、網目の開きが25mm程度の篩により篩い分けら
れ、缶、瓶、コンクリート片、石などの粗大物が分別さ
れる。篩の網目を通過した焼却灰は次の磁力選別工程1
1へ送られる。又、分別された粗大物は磁力選別されて
缶などの粗大鉄片類が回収され、瓶、コンクリート片、
石などの塊状物は、必要に応じて破砕・整粒された後、
路盤材などの用途に供給される。
【0013】粗大物分別工程10において、網目の開き
が25mm程度の篩を用いると、缶、瓶、コンクリート
片、石などの粗大物を分別することができると共に、後
述のように、その篩を通過した焼却灰を、さらに破砕し
たり、篩分けたりすることなく、そのままコンクリート
ブロックの製造原料に供することができる。このため、
コンクリートブロックの製造工程が簡素化される。
【0014】粗大物が分別された焼却灰は磁力選別工程
11で磁力選別処理され、小片の鉄片類が分別される。
分別された鉄片類は鉄資源として回収される。
【0015】鉄が分別された焼却灰は非鉄金属選別工程
12へ送られ、導電性金属選別処理が施されてアルミニ
ウムや銅などの非鉄金属が分別される。分別された非鉄
金属は非鉄金属資源として回収される。
【0016】混練工程14では、鉄と非鉄金属が取り除
かれた焼却灰に固化剤であるセメントと水が加えられ、
混練される。混練工程14で焼却灰に加えられるセメン
トと水の量は、混練物を一軸圧縮成形機などにより圧縮
成形する場合の混練時に比べて非常に少ない。これは、
次の工程で行う成形方法が、後述のように、振動圧縮成
形という特異な方法であるためである。焼却灰とセメン
トの配合割合は、焼却灰の性状によっても異なるが、通
常、質量比で100:10程度にする。しかし、さらに
セメントの配合割合を減少させ、焼却灰100部に対し
5〜10部程度にしても、十分な強度を有するコンクリ
ートブロックを製造することができる。
【0017】混練工程14へ送られてくる焼却灰は粗大
物分別工程10で篩い分けられた際の粒径が25mm未
満のものであるが、焼却灰の粒径を25mm未満にした
理由は次の通りである。コンクリートブロックを製造す
る過程で調製される混練物には、コンクリートの強度を
高めるための粗骨材と、セメントと共に粗骨材の間に介
在して一体化するための細骨材が配合されているが、混
練工程14においては、上記粗骨材と細骨材の混合物に
相当する焼却灰とセメントと水を均一に混合する必要が
ある。このため、混練物が不均一な状態にならないよう
にするために、焼却灰中の粗粒分の大きさが制限される
が、粒径が25mm程度までのものは許容される。
【0018】成形工程15においては、焼却灰とセメン
トの混練物を振動圧縮成形機へ装入し、混練物が収容さ
れた金型に激しい上下振動を作用させながら圧縮成形す
る。圧縮成形された成形物は離型されて保管場所に送ら
れ、コンクリートブロックとしての所定の強度が発現す
るまで保管される。製造されたコンクリートブロックは
土木建築用資材としての用途に供給することができる。
【0019】成形工程15で用いる振動圧縮成形機は図
3に示す機構を備えた圧縮機であり、混練物を収容する
金型20を上下に激しく振動させて、金型内の混練物を
振動圧縮させる装置である。具体的には、金型20を載
せたテーブル21の下に互いに逆回転する2つの偏心カ
ム22a,22bが設けられた装置である。
【0020】このように、振動圧縮成形機により圧縮成
形を行う場合、圧縮効率が極めてよい。すなわち、通常
の一軸圧縮成形機を使用するプレス圧縮の場合のよう
な、金型に加えた圧縮力が金型の内壁にも作用して、い
わゆるブリッジング現象が起こることがなく、表面積に
関わらず同じ圧縮力が作用するので、密度が大きく、か
つ密度の分布が均一な成形体が形成される。
【0021】このため、振動圧縮成形機により焼却灰と
セメントの混練物を圧縮成形した場合には、セメントや
水の配合量を大幅に減少させても、強度の大きいコンク
リートブロックを製造することができる。そして、セメ
ントの配合割合を焼却灰100部に対し5〜10部程度
まで減少させることができ、コンクリートブロックの製
造コストが低減される。
【0022】上述のように、図1に示す方法により、焼
却灰を原料としてコンクリートブロックを製造すれば、
その製造過程において、鉄や非鉄金属などの金属資源が
回収され、又、路盤材の用途に供することができる塊状
物が分別されるので、資源の再利用が行われると共に、
製造工程へ供給した焼却灰の量だけ埋立て処分量が減少
し、廃棄物処分場の延命化に寄与することになる。又、
コンクリートブロックの成形に際しては、振動圧縮成形
機を用いるので、強度が大きいコンクリートブロックを
効率よく低コストで製造することができる。
【0023】図2は請求項2の発明に係る焼却灰により
成形体を製造する方法を示すフローチャートである。図
2において、図1の場合と同じ処理を行う工程について
は、説明を省略する。
【0024】搬入されてきた焼却灰は粗大物分別工程1
0で、網目の開きが25mm程度の篩により篩い分けら
れ、缶、瓶、コンクリート片、石などの粗大物が分別さ
れる。篩の網目を通過した焼却灰は次の磁力選別工程1
1へ送られる。分別された粗大物は図1の場合と同様に
処理され、有価物が回収される。
【0025】粗大物分別工程10において、網目の開き
が25mm程度の篩を用いるのは、缶、瓶、コンクリー
ト片、石などの粗大物を分別することができると共に、
後の工程で路盤材としての用途に供する小塊の粒分を得
ることを図っているためである。
【0026】粗大物が分別された粒分の焼却灰は磁力選
別工程11で小片の鉄片類が分別され、次いで、非鉄金
属選別工程12で非鉄金属が分別される。
【0027】非鉄金属が分別された焼却灰は篩い分け工
程13へ送られる。篩い分け工程13では、焼却灰を複
数の粒分に分級し、コンクリートブロックの製造原料に
する焼却灰と主として土木建築用資材に供する焼却灰と
に分ける処理を行う。この実施の形態においては、10
〜25mmの小塊、5〜10mmの粗粒、2〜5mmの
中粒、及び2mm未満の細粒からなる4つの粒分に分級
する。
【0028】このように分級すれば、10〜25mmの
小塊は路盤材として使用することができ、5〜10mm
の粗粒と2〜5mmの中粒は、それぞれ粗骨材、細骨材
の用途に供することができる。しかし、2mm未満の細
粒については、上記のような用途がなく、埋立て処分し
なければならないものであるが、この方法においては、
用途が見当たらない細粒をコンクリートブロックの製造
原料として使用し、未燃分などを除いた焼却灰のすべて
を有効利用する。このため、粗骨材や細骨材などを得な
がら、本来、埋立て処分しなければならない細粒の焼却
灰を有効利用することができる。従って、焼却灰を複数
の粒分に分級する場合、そのうちの一つの粒分は2mm
未満にする必要がある。
【0029】なお、2mm未満の細粒の焼却灰だけを使
用した場合には、強度の大きいコンクリートブロックを
製造することができないので、コンクリートブロックの
製造原料としては、2mm未満の細粒分に他の粒分の一
部を加えた焼却灰を使用する。このため、コンクリート
ブロックの製造原料として使用されなかったものが路盤
材、粗骨材、細骨材の用途に供給される。
【0030】混練工程14では、2mm未満の細粒分に
他の粒分の一部が加えられ、これに固化剤であるセメン
トと水が加えられて混練される。
【0031】混練物は成形工程15へ送られ、図1の場
合と同様に振動圧縮成形された後、離型されてコンクリ
ートブロックとなる。
【0032】図2に示す方法により、焼却灰を原料とし
てコンクリートブロックを製造すれば、図1の方法の利
点として挙げた事項に次の2点が付加される。すなわ
ち、粗骨材、細骨材の用途に供することができる粒分を
分別回収することができ、その際に発生した用途が見当
たらない2mm未満の細粒をコンクリートブロック製造
用の原料として有効利用することができる。
【0033】なお、図1および図2においては、焼却灰
を原料とする成形体の製造に際して、固化剤としてセメ
ントを使用し、コンクリートブロックを製造する方法の
みが記載されているが、固化剤として、カルシウム、ア
ルミニウム、及び珪素の化合物を含有する水硬性の物質
を使用して成形体を製造することができる。上記水硬性
の物質としては、上記3成分を含む市販の固化剤、ある
いは金属製錬の際に生成するスラグなどを使用すること
ができる。
【0034】
【発明の効果】請求項1の発明により、焼却灰を原料と
して成形体を製造すれば、その製造過程において、鉄や
非鉄金属などの金属資源が回収され、又、路盤材の用途
に供することができる塊状物が分別され、資源の再利用
が行われると共に、資源回収された残りの焼却灰は、未
燃分などを除いたすべてが有効利用される。このため、
成形体の製造工程へ供給した焼却灰の量だけ埋立て処分
量が減少し、廃棄物処分場の延命化に寄与する。又、成
形体の成形に際しては、振動圧縮成形を行うので、少量
の固化剤を配合するだけで強度が大きい成形体を製造す
ることができ、成形体が低コストで効率よく製造され
る。
【0035】又、請求項2の発明により、焼却灰を原料
として成形体を製造すれば、請求項1の発明に係る効果
に加えて、土木建築用の粗骨材や細骨材の用途に供する
ことができる粒分を分別回収することができ、用途が見
当たらない2mm未満の細粒が成形体の製造用の原料と
して有効利用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明に係る焼却灰により成形体を製
造する方法を示すフローチャートである。
【図2】請求項2の発明に係る焼却灰により成形体を製
造する方法を示すフローチャートである。
【図3】振動圧縮成形機の機構の説明図である。
【符号の説明】
10 粗大物分別工程 11 磁力選別工程 12 非鉄金属選別工程 13 篩い分け工程 14 混練工程 15 成形工程 20 金型 21 テーブル 22a,22b 偏心カム
───────────────────────────────────────────────────── 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 5/00 B09B 5/00 N

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼却灰を篩い分けて粗大物を分別し、2
    5mm未満の粒分を得る粗大物分別工程と、粗大物が分
    別された焼却灰を磁力選別して鉄を分別する磁力選別工
    程と、鉄が分別された焼却灰を誘導選別して非鉄金属を
    分別する非鉄金属選別工程と、非鉄金属が分別された焼
    却灰に固化剤と水を加えて混練する混練工程と、混練物
    を振動圧縮成形機により成形して成形体にする成形工程
    を具備することを特徴とする焼却灰を原料とする成形体
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 焼却灰を篩い分けて粗大物を分別し、2
    5mm未満の粒分を得る粗大物分別工程と、粗大物が分
    別された焼却灰を磁力選別して鉄を分別する磁力選別工
    程と、鉄が分別された焼却灰を誘導選別して非鉄金属を
    分別する非鉄金属選別工程と、非鉄金属が分別された焼
    却灰を篩い分けて、2mm未満の粒分を含む複数の粒分
    に分級する篩い分け工程と、分級された複数の粒分のう
    ちの2mm未満の粒分に他の粒分の一部を加えた焼却灰
    に固化剤と水を加えて混練する混練工程と、混練物を振
    動圧縮成形機により成形して成形体にする圧縮成形工程
    を具備することを特徴とする焼却灰を原料とする成形体
    の製造方法。
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