JP2005007220A

JP2005007220A - 焼却灰による資材製造方法

Info

Publication number: JP2005007220A
Application number: JP2003171418A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Muraoka; 利紀村岡; Chikanori Kumagai; 親徳熊谷; Fumiaki Matsumoto; 文彬松本; Yasuhiro Tanaka; 泰広田中
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】砕石代替材と砂代替材との双方を、適宜に量的比率をも変更しながら製造することを可能にする、焼却灰による資材製造方法を提供する。
【解決手段】焼却主灰Ａなどをもとにして土木資材を製造する資材製造方法である。▲１▼焼却主灰Ａを全粉砕２（または粉砕３）し、▲２▼一定の粒径未満のものを固化し安定化させたうえ破砕することによって砕石代替材Ｐとし、▲３▼粉砕後の焼却灰に上記粒径以上のものが含まれる場合には、それを分級４し、安定化させることによって砂代替材Ｑをも製造する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
請求項に係る発明は、廃棄物や種々の燃料の燃焼によって生じる焼却灰を原料として土木資材（路盤材、コンクリート骨材、アスコン骨材、埋め戻し材、軽量骨材等。建築資材と称されるものを含む）を製造する資材製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼却灰をもとに土木資材を製造する方法については、下記の特許文献１・２などがある。
特許文献１は、焼却灰を溶融してスラグとし、冷却後にそれを破砕してコンクリート骨材を製造する方法に関するものである。また特許文献２は、焼却灰を添加物と混合したうえ粉砕し、水を加えて造粒したうえ、乾燥・焼成して同様の骨材とする方法を開示している。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０１７５０号公報
【特許文献２】特開平８−３０１６４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
コンクリート骨材等として一般に使用される土木資材には、砕石と砂との両方が必要である。また、それぞれの必要量（量的比率）も、用途先や需要動向によって変動するのが通常である。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献の例を含め、焼却灰を原料とする従来の資材製造技術は、土木資材のうち、砕石として使用されるもの（砕石代替材）か、または砂として使用されるもの（砂代替材）かの、いずれか一方の資材（単一製品）のみを製造するものであった。たとえば上記特許文献１・２の技術は、いずれも、粒径が５〜２５ｍｍ程度のいわゆる砕石代替材を専ら製造する方法である。したがって、従来の技術では、変動をともなう通常の資材需要に適切に応えることが難しかった。
【０００６】
そのほか、特許文献１に記載の技術については、焼却灰を溶融させるために多量の熱エネルギーが必要であるという不都合がある。また特許文献２の技術は、焼成のためにやはり多量の熱エネルギーを消費するうえ、混合や造粒の工程を適切に行うために焼却灰の全量を一定の粒径未満に微粉砕する必要があり、粉砕に要する動力的エネルギーも大きくなる。
【０００７】
請求項に係る発明は、以上の点を考慮してなしたもので、砕石代替材と砂代替材との双方を、適宜に量的比率をも変更しながら製造することを可能にする、焼却灰による資材製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した焼却灰による資材製造方法は、焼却灰をもとに土木資材を製造する資材製造方法であって、
▲１▼ 焼却灰を粉砕し、
▲２▼ 一定の粒径未満のものを固化し安定化させたうえ破砕することによって砕石代替材を製造し、
▲３▼ 上記▲１▼の粉砕をした焼却灰に上記粒径以上のものが含まれる場合には、それを（たとえば分級により取り出したうえ）安定化させることによって砂代替材をも製造する−−−−ことを特徴とする。
【０００９】
焼却灰としては、都市ごみ、産業廃棄物、下水汚泥、製紙スラッジ、バイオマス等の廃棄物焼却灰、または、石炭、ＲＤＦ（ごみ固形化燃料）、ＲＰＦ（プラスチックごみ固形化燃料）等の焼却灰を使用する。焼却灰を生じる焼却炉についてはその形式等を問わないが、一般的には、ストーカ炉や流動層炉、固定床炉等を使用する。
上記▲２▼および▲３▼における「安定化」とは、ごみ由来の有害重金属が溶出しないようにする処理をさす。また、▲２▼において固化・安定化の後に行う「破砕」は、固化体を、砕石代替材の用途に応じた所定粒径（たとえば５〜２５ｍｍを主体とするもの等）に砕くことをいう。
【００１０】
上記▲２▼にいう、焼却灰を固化し安定化させる方法として、たとえばつぎのものがある。
・水熱処理：水蒸気の存在下で水和固化反応を促進させるための処理である。一般的には、焼却灰に水および添加剤を加えて混練・成形し、室温以上の温度で蒸気養生して水和固化反応を起こさせる（請求項６を参照）。
・セメント固化：焼却灰にセメントと水、さらに必要により他の添加剤を加えて混練し、必要に応じて成型を行うものである。常温で１日以上養生することにより固化させる。
・焼成：バインダー等の添加剤を加え、造粒または成型したうえ、ロータリーキルンや流動層炉を用いて１０００℃以上で焼成し焼き固める方法である。造粒は、パン型造粒機や転動造粒機等を使用して冷間または熱間で行う。造粒粒径によっては、その後の破砕工程が不要になる場合もある。
・溶融：焼却灰を高温にして溶融させ、それを冷却して固化する方法である。溶融炉として、燃料式（バーナー式、表面溶融式、回転式）、電気式（アーク式、プラズマ式、電気抵抗式）などがある。溶融物の冷却方法により、水砕スラグや徐冷スラグができる。これらに、必要に応じて破砕等の処理を行う。
【００１１】
また、上記▲３▼において焼却灰（上記粒径以上のもの）を安定化させる方法としては、たとえばつぎのものがある。
・水熱処理：焼却灰に水および添加剤を加えて混練し、室温以上の温度で蒸気養生する方法である（請求項７を参照）。
・エージング：焼却灰を山積みしたり専用のピットに入れて野外または屋内に数週間〜１年間程度放置する。その間、必要に応じて散水等を行うのも好ましい。なお、有害重金属の含有量が少ない焼却灰については、放置期間を短くすることができ、条件によっては放置期間をゼロにする（そのまま使用する）ことも可能である。
【００１２】
上記請求項に記載した焼却灰による資材製造方法によれば、土木資材とする砕石代替材と砂代替材とをともに製造することが可能である。上記▲１▼にしたがって焼却灰に対し一般的な粉砕を行ったうえ、一定粒径未満のものは上記▲２▼にしたがって砕石代替材にし、それ以外のものは上記▲３▼にしたがって砂代替材にすることができるからである。砕石代替材・砂代替材のいずれに対しても安定化のための工程を含めるので、環境への影響に関しても不都合がない。コンクリート骨材等としてともに必要な砕石代替材と砂代替材とを、こうして並行して製造できることから、この方法によると、実用性のある土木資材が提供できるうえ、ごみ等の焼却灰の有効利用を促進するメリットももたらされる。なお、上記▲１▼のとおりまず粉砕を行うことから、原料とする上記焼却灰として、焼却炉の底部から排出される焼却主灰（粒度分布が広い）のみを使用するのもよい。
【００１３】
一般的には、焼却灰の全量を一定の粒径未満に微粉砕する必要はないので、上記▲１▼における粉砕に要する動力が比較的小さくて足りる。ただし、その▲１▼の際に焼却灰の全量を微粉砕して一定粒径未満のもののみにし、上記▲２▼にしたがって砕石代替材のみを製造することも、上記方法では可能である。
【００１４】
請求項２に記載した焼却灰による資材製造方法はさらに、前記▲１▼における焼却灰の粉砕の程度（粉砕後の粒径分布）を変更することにより、砕石代替材と砂代替材との製造量比率を変更することを特徴とする。
【００１５】
この資材製造方法によれば、製造する土木資材における砕石代替材と砂代替材との量的比率を適宜に調整することが可能である。前記▲１▼の粉砕の程度を変更することにより、粉砕した焼却灰中のうち上記粒径にて分けられる各量の比率を変更し、もって、▲２▼にしたがって砕石代替材とする焼却灰の量と、▲３▼にしたがって砂代替材とする焼却灰の量とについて比率を変更することができるからである。このように製造量比率を調整できると、砕石代替材と砂代替材との各製造量を需要動向等に合わせることができ、過不足のない資材提供が可能になり焼却灰の有効利用が一層に促進される。
【００１６】
請求項３に記載した資材製造方法は、上記▲１▼の粉砕をした焼却灰に含まれる上記粒径以上のもの（の一部または全部）を再粉砕することとし、当該再粉砕するものの量（比率）を変更することにより、砕石代替材と砂代替材との製造量比率を変更することを特徴とする。
【００１７】
この方法によっても、製造する土木資材における砕石代替材と砂代替材との量的比率を適宜に調整することが可能である。上記のとおり再粉砕するものの量を増やせば前記▲２▼によって砕石代替材とする量が増え、再粉砕の量を減らせば、その分だけ相対的には▲３▼による砂代替材の量が増えるからである。そのため、この方法によっても砕石代替材と砂代替材との各製造量を需要動向等に合わせることができ、過不足のない資材提供が可能になり焼却灰の有効利用が促進される。
【００１８】
請求項４に記載の資材製造方法は、とくに、前記▲１▼の粉砕をした焼却灰に含まれる上記粒径以上のものの一部を、当該粒径未満のものとともに前記▲２▼にしたがって固化し安定化させたうえ破砕することにより砕石代替材を製造することを特徴とする。
【００１９】
この製造方法によれば、前記▲２▼にしたがって製造される砕石代替材として、粒径の大きめの（つまり上記粒径以上の）焼却灰が細骨材的に混じったものが製造される。砕石代替材は、固化および安定化を進行させる観点から、一般的にはできるだけ均一に微粉末化するのが有利であり、それにより圧縮強度等にすぐれたものが製造される。しかし、焼却灰の質や製造資材の用途によっては、固化および安定化の水準を多少下げても不都合のない場合がある。この請求項の製造方法は、そのような質・用途に合わせて砕石代替材を比較的多量に製造するのに適している。前記▲３▼の工程にしたがって砂代替材とするはずの焼却灰をそのまま▲２▼の工程に加えることにより、粉砕の程度（微細化の水準）を高めずに（したがって粉砕用のエネルギー消費を抑えて）砕石代替材の製造量を増やせるという利点がある。
【００２０】
請求項５に記載の資材製造方法は、上記粒径（前記▲２▼により砕石代替材とするか▲３▼によって砂代替材とするかを分ける焼却灰の粒径）を、４５μｍもしくは３００μｍ、またはそれらの中間値とすることを特徴とする。砕石代替材および砂代替材の品質に関して最も好ましいのは、当該粒径を７５μｍ程度にする場合である。
【００２１】
この方法によれば、固化および安定化の水準の高い砕石代替材を製造できるとともに、好ましい粒径の砂代替材を容易に製造することが可能である。４５μｍ〜３００μｍを境にし、それ以下の粒径の焼却灰を前記▲２▼にしたがって砕石代替材にすることから、粒径の小さいことに基づいて固化および安定化が進行しやすく、したがって高強度で重金属溶出の少ない良質の砕石代替材が製造されるからである。また、その一方、４５μｍ〜３００μｍを超える粒径の焼却灰を前記▲３▼にしたがって安定化させることから、造粒等によってその粒径を大きくしなくともシルト分の少ない使いやすい砂代替材が得られるからでもある。
【００２２】
請求項６に記載の資材製造方法は、前記▲１▼の粉砕をした焼却灰に含まれる上記粒径未満のものを、前記▲２▼において水熱処理を行うことにより固化し安定化させることを特徴とする。
水熱処理としては、焼却灰に水および添加剤を加えて混練・成形し、蒸気養生をして水和固化反応を起こさせる。添加剤として、焼却灰中の酸化物に水硬性を発揮させるためのアルカリ剤（消石灰、生石灰、セメント等）などを加え、蒸気養生は、水蒸気雰囲気下で室温〜２５０℃程度の温度に０．５時間〜３６時間保持することにより行う。養生中にその温度を変化させてもよい。
【００２３】
この方法によれば、上記粒径未満の焼却灰が水和固化反応を起こして難溶性の水和物を生成し、それにより固化するとともに重金属の溶出を抑制する。したがって、のちにその固化物を破砕することにより、好ましい砕石代替材を製造することができる。
このように水熱処理を行って固化・安定化させる場合、前記したように焼却灰を溶融させたり焼成したりする場合に比べ、必要な熱エネルギーの消費が極めて少なくてすむ。そのため、この請求項の方法は、少ないエネルギー消費によって土木資材の需要に適切に応えられる好ましい技術だといえる。
【００２４】
請求項７に記載の資材製造方法は、前記▲１▼の粉砕をした焼却灰に含まれる上記粒径以上のものを、前記▲３▼において添加剤を加えて水とともに混練し、水熱処理を行うことにより安定化させることを特徴とする。
添加剤としては、焼却灰を中和する酸性物質として、硫酸、塩酸、リン酸、シュウ酸、ギ酸、安息香酸、硫酸鉄、塩化鉄、硫酸アルミニウム、およびシリカヒュームの少なくとも１種類以上を用いる。さらに、フェライト化によって有害重金属を安定化させる目的で鉄系の薬剤を使用することも望ましい。水熱処理のための蒸気養生は、水蒸気雰囲気下で室温〜１００℃程度の温度に０．５時間〜２４時間保持することにより行うとよい。
【００２５】
この方法では、上記粒径以上の焼却灰が、上記添加剤の作用、および水熱処理の作用により安定化し、重金属の溶出が抑制される。したがって、前記の▲３▼によって好ましい砂代替材が製造される。
このように水熱処理によって焼却灰を安定化させる場合、前記したようにエージングによって安定化をはかる場合に比べて短時間で、しかも比較的少ないエネルギー消費によって、好ましい土木資材の提供を実現できることになる。
【００２６】
請求項８に記載の資材製造方法は、とくに、焼却炉の底部から排出される焼却主灰を前記▲１▼の粉砕の対象にし、焼却炉より飛散する焼却飛灰を、前記▲２▼の工程において、粉砕をした焼却灰に含まれる上記粒径未満のものに加えることを特徴とする。
【００２７】
この方法によれば、焼却主灰と焼却飛灰とをともに土木資材の原料にできるうえ、必要なプロセスを簡素化して省エネルギー化をはかることも可能になる。プロセスの簡素化が可能であるのは、もともと粒径の小さい焼却飛灰を、粉砕や分級の過程を経ることなく前記▲２▼の工程に投入するからである。
【００２８】
請求項９に記載の資材製造方法は、とくに、焼却炉として流動層炉を使用し、その流動層炉の余剰流動媒体を、前記▲１▼の粉砕の際に焼却灰とともに粉砕することを特徴とする。
【００２９】
焼却炉として流動層炉を使用する場合、砂などの流動媒体（流動補助媒体）を炉内において使用するのが一般的である。流動媒体は、流動層炉の運転が継続されるにつれて自然に量が増え、余剰分を定期的に廃棄せざるを得ないことが少なくない。このような余剰の流動媒体を焼却灰とともに粉砕し、粉砕したものを砕石代替材または砂代替材にするのである。
このようにすれば、従来は廃棄処分をしていた余剰の流動媒体を、焼却灰とともに土木資材にして有効利用することができる。したがって、この請求項の方法は、いわゆる循環型社会の形成に一層寄与するものといえる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
発明の実施についての一形態を、図１〜図３に示す。図１は、都市ごみの焼却炉（図示省略）より採取する焼却灰から、土木資材である砕石代替材や砂代替材を製造するプロセスに関する基本フローである。図２は、図１の基本フローのうち、選別後の焼却灰の全量を砕石代替材とする手順を示す工程図、図３は、やはり図１のフローのうち砕石代替材と砂代替材との双方を製造する手順を示す工程図である。
【００３１】
図１に示すように、このプロセスでは、焼却灰のうちとくに主灰Ａを主な原料とし、これに対して適宜に選別１、全粉砕２、粉砕３、分級４などを行う。こうして得る粉粒体に、図２または図３の処理を施すことによって砕石代替材Ｐを製造し、または同時に砂代替材Ｑを製造する。
【００３２】
順次に行う処理の詳細はつぎのとおりである。焼却炉の底部から排出される主灰Ａには、空き缶や乾電池など土木資材とするのに不適当なものが含まれていることから、選別１において、まずそのような不適物を除外する。そのためには、主灰Ａを粗粉砕したうえ、磁力を用いる磁選等によって鉄くず等を除外し、さらにアルミ選別をする（図２・図３を参照）。アルミ選別は、その後の工程で混練物が膨張するのを抑制する効果をももたらす。なお、主灰Ａの全量を微粉にする全粉砕２を経るのではない場合や、主灰Ａ中に不適物がほとんど含まれない場合などは、選別１を省略して粉砕３に移行してもよい。
【００３３】
需要等の関係で砕石代替材Ｐのみを製造する場合には、図１に示す全粉砕２を行い、選別１を行った主灰Ａの全量について粒径を７５μｍ未満にする。これについて、粉砕機の形式や粉砕手法等は問わないが、たとえば、粉砕機による粉砕と分級機（篩い）による分級とを繰り返すことによって全量が上記粒径未満になるようにするとよい。当該粒径よりも小さくなった主灰Ａ（全量）は、後述する工程（図２を参照）にしたがって砕石代替材Ｐにする。
【００３４】
砕石代替材Ｐと砂代替材Ｑとをともに製造する場合には、図１に示す全粉砕２を行うのでなく、粉砕粒径のやや粗い粉砕３を主灰Ａに施す。全量を微粉にするのではないので粒径分布が広いことから、この粉砕２を経た主灰Ａについて分級４を行い、粒径が７５μｍ未満の微粉と、粒径が７５μｍ以上で２ｍｍ以下（または５ｍｍ以下）を主とする粒体とに分ける。そうして分けられたそれぞれを、図３の工程にしたがって砕石代替材Ｐと砂代替材Ｑとに変えるのである。なお、分級４の際に粒径が２ｍｍ（または５ｍｍ）を超えるとされたものは、図３のように分級４の後に再度粉砕３に戻して小さくサイズを整える。
【００３５】
図１に示す全粉砕２で得た粒径７５μｍ未満の微粉から専ら砕石代替材Ｐを製造するためには、図２にしたがってつぎのような処理を行う。
すなわちまず、全粉砕２された微粉に水Ｆを加えて、膨張抑制のための前処理５を行う。この前処理５は、水Ｆを加えた上記の微粉を常温〜１００℃（望ましくは８５〜９８℃）に５〜１２０分間保持する熱処理であり、灰中に含まれる金属アルミ（Ａｌ）の酸化を促進させるものである。ただし、灰の成分によっては前処理５が不要な場合もある。
そうしたのち、水Ｇと添加剤Ｈを加えて混練６および成形７を行い、さらに、水熱処理のための蒸気養生８を実施する。添加剤Ｈとしては、灰中の成分に水硬性を発揮させる目的で消石灰や生石灰、セメント等のアルカリ剤を加えるほか、重金属の安定化を促進するためにシリカヒュームや酸性白土、粘土、フライアッシュ、浚渫汚泥等のシリカ源を加え、さらには、強度を増す作用をなす石こう、および膨張抑制剤を適宜に加える。灰の量に対する添加剤Ｈの量（重量）は、一般的には０．２倍程度で足り、多くても１．０倍（同量）を超えない。なお、これらの添加剤Ｈは、前処理５の際に水Ｆとともに加えてもよい。その後、コンクリートミキサ（図示省略）等で混練６を行い、ボックス状の容器（図示省略）を用いて数百ｍｍサイズの塊状に成形７をする。養生８は、オートクレーブ（図示省略）等の内部で、室温〜２５０℃（望ましくは室温〜９８℃）の飽和水蒸気雰囲気下に１〜４８時間だけ灰等を保持することにより行う。ただし、室温〜５０℃に０．５〜２４時間保持（前養生）したのち、６０〜９８℃に０．５〜２４時間保持（本養生）するという、２段階養生を行うのもよい。上記のように添加剤Ｈを加えたうえこのような養生８を行うことにより、焼却灰（に含まれる水硬性物質）に水和固化反応を起こさせ、ケイ酸カルシウム水和物（Ｃ−Ｓ−Ｈ）など難溶性の水和物を作って灰を固化するとともに、有害重金属等を固定・安定化させることになる。
蒸気養生８を施してできた固化体に対して破砕９を行い、もって、用途に適した砕石として使える粒径（たとえば、クラッシャランＣ−３０の粒度分布を満足するもの）に整える。この固化体にはＣｌがＮａＣｌやＫＣｌ、ＣａＣｌ等の無機塩として含まれていることがあるので、必要に応じて脱塩１０の処理を行う。脱塩１０は、破砕された固化体に水をかけること等により行う。こうして、砕石代替材Ｐとして、粒径および安定度に関し申し分のない土木資材を製造できる。
【００３６】
一方、図１の粉砕３を行ったうえ分級４にて分けた微粉（粒径が７５μｍ未満）と粒体（粒径が７５μｍ以上で２ｍｍ以下（または５ｍｍ以下））とから砕石代替材Ｐおよび砂代替材Ｑを製造するためには、図３にしたがってつぎのような処理を行う。
まず、粒径が７５μｍ以上である粒体に対し、水Ｉと添加剤Ｊを加えたうえ、混練１１および水熱処理のための蒸気養生１２を行う。添加剤Ｊとしては、硫酸第一鉄等の酸性物質を加えることにより、灰を中和するとともに重金属の溶出を効果的に抑制できる。養生１２は、２０〜９０℃の飽和水蒸気雰囲気下に灰等を１〜２４時間保持することにより行う。これらを経て製造される砂代替材Ｑは、重金属が安定化されているうえに粒径が整っていてシルト分が少ないため、良質の土木資材として使用できる。
粒径が７５μｍ未満の微粉については、水Ｋを加えて膨張抑制のための前処理５’を実施したうえ、水Ｌと添加剤Ｍを加えて混練６’および成形７’をし、水熱処理のための蒸気養生８’を行う。そうしてできた固化体を、破砕９’により適切な粒径にし、必要に応じて脱塩１０’を行うことにより、砕石代替材Ｐとする。前処理５’や混練６’、成形７’、養生８’、破砕９’脱塩１０’の各処理および添加剤Ｍの内容は、図２で述べた各処理５、６、７、８、９、１０および添加剤Ｈとそれぞれ同じである（したがって説明を省略する）。添加剤Ｍを、前処理５’の際に水Ｋとともに加えることが可能である点も、図２の場合と同様である。養生８’等の処理により、前記と同様に微粉焼却灰は水和固化反応を起こし、難溶性の水和物を作って固化し安定化するため、ここでも、重金属の安定度や粒径について好ましい砕石代替材Ｐが得られる。
【００３７】
図３にしたがって砕石代替材Ｐと砂代替材Ｑとを製造する場合、両者の製造量比率を調節することができる。その調節は、粉砕３における粉砕粒度レベルを変更することにより、または、分級４ののちに粉砕３に戻して再粉砕する焼却灰の量を変更することにより実施できる。たとえば、粉砕３による粒度レベルを粗くしたり再粉砕する量を少なくしたりして粒体（粒径７５μｍ以上のもの）を多くするときは、砕石代替材Ｐに比べて砂代替材Ｑを多く製造でき、逆のことを行って微粉（粒径７５μｍ未満のもの）を多くするときは、砕石代替材Ｐを比較的多く製造できるようになる。それらを徹底させると、全量を砂代替材Ｑまたは砕石代替材Ｐにすることも可能である。
【００３８】
焼却炉（図示省略）で発生する焼却灰のうち、飛散してサイクロンやバグフィルター等（いずれも図示省略）により捕集される飛灰は、図２または図３の工程において破線で示す部分に投入してもよい。すなわち、専ら砕石代替材Ｐを製造する場合（図２）は、全粉砕２を行う前か、前処理５のために水Ｆを加える前、または混練６のために水Ｇを加える前に、主灰Ａによる灰中に飛灰Ｂを加えるとよい。砕石代替材Ｐと砂代替材Ｑとを並行して製造する場合（図３）には、粉砕３を行う前か、分級４ののち微粉（粒径７５μｍ未満）に前処理５’用の水Ｋを加える前、または混練６’のために水Ｌを加える前に、灰中に飛灰Ｂを加えるのが好ましい。焼却炉として流動層炉（図示省略）を使用する場合などは飛灰が比較的多く発生するため、このようにして飛灰をも土木資材に変えて有効利用するのが好ましい。
なお、土木資材とする焼却灰は、単一の焼却炉より集めてもよいが、複数の焼却炉から生じるものを混ぜて使用するのもよい。またたとえば、飛灰のみは複数の焼却炉から集め、まとめて砕石代替材Ｐの製造工程に投入するようにすることも可能である。
【００３９】
焼却炉として流動層炉を使用する場合、焼却灰以外の物をも土木資材にすることが可能である。すなわち図４のように、流動層炉Ｘにおいて使用され、一般的には次第に増加して余剰物となる使用済み流動媒体Ｃ（ケイ砂、またはがれきなど）を、全粉砕２の前に、または分級４の前に投入して灰中に混ぜる。こうすれば、その流動媒体Ｃをも土木資材（砕石代替材Ｐまたは砂代替材Ｑ）にすることができ、焼却炉の発生物を最大限に有効利用できることになる。
流動媒体Ｃの一部を、分級４で分けられた微粉（粒径が７５μｍ未満の灰）中に混ぜ入れ、そのまま固化・安定化させたうえ破砕して砕石代替材Ｐにするのもよい。この場合、流動層媒体Ｃが細骨材的に混入した比較的低コストの砕石代替材Ｐが製造される。
【００４０】
図１〜図４によって示した上記実施形態では、全粉砕２または粉砕３の後の分級４において砕石代替材Ｐとするか砂代替材Ｑとするかを分ける粒径を７５μｍとしたが、他の粒径を採用することも可能である。しかし、当該粒径は４５μｍ〜３００μｍの範囲内で設定するのが好ましい。４５μｍよりも小さく設定すると、砂代替材Ｑ中のシルト分の含有量が不適当に多くなり、また３００μｍを超える大きさに設定すると、砕石代替材Ｐの固化・安定化が進行し難い場合があり得るからである。
【００４１】
【実施例】
ストーカ式ごみ焼却炉（図示省略）より主灰Ａを採取し、それに対し図１および図３にしたがう上述の処理を行い、砕石代替材Ｐと砂代替材Ｑとを製造した。このときの主灰Ａ、砕石代替材Ｐおよび砂代替材Ｑについての分析結果を、それぞれ表１、表２、表３に示す。これらにより、土壌環境基準（環境庁告示４６号）を満たし土木資材として使用可能な好ましい砕石代替材と砂代替材とが、ごみ焼却灰から製造できることが確認される。
なお、砂代替材ＱのＰｂ溶出量については、図３における添加剤Ｊとして硫酸第一鉄を灰に対して２％以上添加し、養生１２の温度を８０℃以上にすると、溶出量が土壌環境基準（上記告示）を満たした。また、硫酸第一鉄の添加量を５％以上にすると、養生温度にかかわらず溶出量が同基準を満たすこととなった。
【００４２】
【表１】

【００４３】
【表２】

【００４４】
【表３】

【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載した焼却灰による資材製造方法によれば、土木資材とする砕石代替材と砂代替材とをともに製造できることから、実用性のある資材提供が実現されるうえ、ごみ等の焼却灰の有効利用を促進するメリットももたらされる。
【００４６】
請求項２および請求項３に記載した資材製造方法によれば、さらに、製造する砕石代替材と砂代替材との量的比率を適宜に調整することが可能である。そのため、それぞれの製造量を需要動向等に合わせることができ、過不足のない資材提供が可能になり焼却灰の有効利用が一層に促進される。
【００４７】
請求項４に記載の資材製造方法ならとくに、粉砕用のエネルギー消費を抑えて砕石代替材の製造量を増やすことができる。
【００４８】
請求項５に記載の資材製造方法によれば、固化および安定化の水準の高い砕石代替材を製造できるとともに、好ましい粒径の砂代替材を容易に製造することが可能である。
【００４９】
請求項６に記載の資材製造方法によれば、少ないエネルギー消費によって、重金属成分の安定化された好ましい砕石代替材を製造することができる。また請求項７の資材製造方法にれば、やはり少ないエネルギー消費により、しかも比較的短時間で、同様に好ましい砂代替材の製造が可能である。
【００５０】
請求項８に記載の資材製造方法ならとくに、焼却主灰と焼却飛灰とをともに土木資材の原料として使えるうえ、必要なプロセスを簡素化して省エネルギー化をはかることも可能である。
【００５１】
請求項９に記載の資材製造方法ならさらに、流動層炉における流動媒体を含めて、焼却炉の発生物を最大限に有効利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施についての一形態を示す図で、焼却灰から砕石代替材と砂代替材とを製造するプロセスに関する基本フローを示す。
【図２】図１の基本フローのうち、選別後の焼却灰の全量を砕石代替材とする手順を示す工程図である。
【図３】やはり図１の基本フローのうち、砕石代替材と砂代替材との双方を製造する手順を示す工程図である。
【図４】焼却炉として流動層炉を使用する場合に、流動媒体をも砕石代替材等にする手順を示す基本フロー図である。
【符号の説明】
Ａ焼却主灰
Ｂ焼却飛灰
Ｐ砕石代替材
Ｑ砂代替材
２全粉砕（粉砕）
３粉砕
４分級
８・８’・１２蒸気養生

Claims

焼却灰をもとに土木資材を製造する資材製造方法であって、
焼却灰を粉砕し、一定の粒径未満のものを固化し安定化させたうえ破砕することによって砕石代替材を製造し、上記の粉砕をした焼却灰に上記粒径以上のものが含まれる場合には、それを安定化させることによって砂代替材をも製造することを特徴とする焼却灰による資材製造方法。
焼却灰の粉砕の程度を変更することにより、砕石代替材と砂代替材との製造量比率を変更することを特徴とする請求項１に記載した焼却灰による資材製造方法。
上記の粉砕をした焼却灰に含まれる上記粒径以上のものを再粉砕することとし、当該再粉砕するものの量を変更することにより、砕石代替材と砂代替材との製造量比率を変更することを特徴とする請求項１または２に記載した焼却灰による資材製造方法。
上記の粉砕をした焼却灰に含まれる上記粒径以上のものの一部を、当該粒径未満のものとともに固化し安定化させたうえ破砕することにより砕石代替材を製造することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載した焼却灰による資材製造方法。
上記粒径を、４５μｍもしくは３００μｍ、またはそれらの中間値とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載した焼却灰による資材製造方法。
上記の粉砕をした焼却灰に含まれる上記粒径未満のものを、水熱処理を行うことにより固化し安定化させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載した焼却灰による資材製造方法。
上記の粉砕をした焼却灰に含まれる上記粒径以上のものを、添加剤を加えて水とともに混練し水熱処理を行うことにより安定化させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載した焼却灰による資材製造方法。
焼却炉の底部から排出される焼却主灰を上記粉砕の対象である焼却灰とし、焼却炉より飛散する焼却飛灰を、粉砕をした焼却灰に含まれる上記粒径未満のものに加えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載した焼却灰による資材製造方法。
焼却炉として流動層炉を使用し、その流動層炉の余剰流動媒体を、上記の粉砕の際に焼却灰とともに粉砕することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載した焼却灰による資材製造方法。