JP2005313033A - ガラス材料のリサイクル方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】廃材等から回収されたガラスを原料とし、これらの原料からガラスを構成する組成成分を分離して再利用することが可能であり、特に、主成分がシリカゲル・アルミナゲル、または主成分がシリカ・アルミナの微粒子からなる混合粉体を採取することができるガラス材料のリサイクル方法を提供すること目的とする。
【解決手段】ガラスを粉砕するとともに、その混合・粉砕工程１０６で鉱酸と混合し、反応させることで、ガラスの組成成分である、アルカリ成分やアルカリ土類成分等と、鉱酸に不溶性のシリカやアルミナとを分離することができる。これによって、シリカとアルミナを主成分とする微細な混合粉体を得ることができる。
【選択図】図１
【解決手段】ガラスを粉砕するとともに、その混合・粉砕工程１０６で鉱酸と混合し、反応させることで、ガラスの組成成分である、アルカリ成分やアルカリ土類成分等と、鉱酸に不溶性のシリカやアルミナとを分離することができる。これによって、シリカとアルミナを主成分とする微細な混合粉体を得ることができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、自動車、家具、食器類、建設廃材などから発生するリサイクルの困難な窓ガラスや、着色された輸入ワインビンなどのガラス材料のリサイクル方法に関する。
従来、建設廃材などから発生する窓ガラス類は、ガラスのみの分離、回収が困難でコンクリート廃材などとともに産業廃棄物として処理されている。また、自動車用の窓ガラスは多くが２枚のガラスを貼り合せた構造になっており、ガラス同士を接着する有機接着剤が双方のガラス間にフィルム状に介在し、板ガラスへのリサイクルを行う上で障害となっている。そのため、建設廃材と同様に、自動車用の窓ガラスの多くが産業廃棄物として廃棄処理されている。
また、ガラス製の保存容器類は、包装容器リサイクル法によってリサイクル推進が図られているが、ワインなどの輸入増加により過剰な空きビンのリサイクルが充分できない状態にある。これらガラス製空きビンのリサイクル方法として、例えば、ビールビンなどのように、容器そのものを再使用することや、着色されていない透明なビン類などのように、ガラス原料として再利用することが行われている。
一方、輸入ワインビンなどの着色ビンは、着色剤などの組成が異なりガラス原料としてリサイクルを行う上での障害となっている。このため、粗粉砕して道路舗装用の砂利および砂の代替品や、微粉砕して発泡剤と混合し焼成して軽量骨材などに利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、従来、ガラスの主成分であるシリカゲルやシリカ粉は、粉砕された珪砂、珪石などの天然シリカ原料を水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどのアルカリ物質と混合し、高温溶融して珪酸ナトリウムとし、さらに珪酸ナトリウムに直接、または珪酸ナトリウムを水に溶解させ水ガラスとした後に、鉱酸と反応させて製造されていた。
特開２０００−１４４７４８号公報
しかしながら、上記した輸入ワインビンなどの着色ビンを、粗粉砕して道路舗装用の砂利および砂の代替品や、微粉砕して発泡剤と混合し焼成して軽量骨材などに利用する場合には、価格が天然原料を使用したものと比較して割高であることなどの問題があった。そのため、発生量に見合った需要がなく、一部は再利用されず産業廃棄物として廃棄処理されているのが実態である。
また、従来、ガラスの主成分であるシリカゲルやシリカは、粉砕された珪砂、珪石などの天然シリカ原料から所定の工程を経て製造されており、例えば、建設廃材などから発生するガラス類からシリカ粉体などのガラス原料を取り出して、それを再利用するものではなかった。
そこで、本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、廃材等から回収されたガラスを原料とし、これらの原料からガラスを構成する組成成分を分離して再利用することが可能であり、特に、主成分がシリカゲル・アルミナゲル、または主成分がシリカ・アルミナの微粒子からなる混合粉体を採取することができるガラス材料のリサイクル方法を提供すること目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のガラス材料のリサイクル方法は、ガラス片を粉砕し、ガラス粉にする粉砕工程と、前記ガラス粉から所定の粒径以下のガラス粉を採取する粒度分級工程と、前記採取されたガラス粉に鉱酸を加えて、前記ガラス粉をさらに粉砕する混合粉砕工程と、前記混合粉砕工程後の混合液から不要物を除去する不要物除去工程と、前記混合粉砕工程において得られた不溶性物質を前記混合液から分離し、該分離された不溶性物質を洗浄する分離洗浄工程と、前記洗浄された不溶性物質を乾燥する乾燥工程とを具備することを特徴とする。
本発明は、以下の知見に基づいて創作されたものである。
一般的にガラスは水には溶けず、耐薬品性があるが、実際には表面の微量が空気中の湿分（水）によってアルカリ分が溶け出す性質を有している。この現象は、板ガラス業界では、「ヤケ」と称され、この「ヤケ」は、ガラス表面において、ガラス中のアルカリ成分である酸化ナトリウムが空気中の湿分および炭酸ガスと反応して炭酸ソーダ等になり析出したもので、この微量な析出物質によって光の干渉色を帯びて観察される。さらに、高湿度の状態が長期間続くと光の干渉はなくなり、薄く白い粉が付着したような状態になる。ガラス表面層は、これらアルカリ成分の析出によって湿分には溶けないシリカリッチな状態になり、湿度などの影響を受けにくくなる。本発明は、このガラスが微量ではあるが、水に溶けることに着目したものであり、常に製造直後と同様なガラス面を粉砕によって作り出し、溶け出したアルカリ成分やアルカリ土類成分等を鉱酸によって反応させ、溶解することによって、アルカリ成分やアルカリ土類成分と、鉱酸に不溶性の物質とを分離することができる。これによって、ガラスを構成する組成成分を分離して再利用することが可能となる。
このガラス材料のリサイクル方法によれば、廃材等から回収されたガラスを粉砕するとともに、その粉砕工程で鉱酸と混合し、反応させることで、アルカリ成分やアルカリ土類成分等と鉱酸に不溶性のシリカやアルミナとを分離することができる。
これによって、シリカとアルミナを主成分とする微細な混合粉体を得ることができる。また、シリカとアルミナを主成分とする微細な混合粉体からシリカとアルミナとを分離することで、シリカを主成分とする粉体、アルミナを主成分とする粉体をそれぞれ単独に得ることもできる。さらに、鉱酸中に溶解したアルカリおよびアルカリ土類物質も分離回収して、それぞれを再利用することができる。
また、上記したガラス材料のリサイクル方法に、乾燥工程において乾燥された不溶性物質を熱処理する熱処理工程と、この熱処理された不溶性物質を解砕する解砕工程とをさらに具備することができる。
これによって、ゲル状の不溶性物質を熱処理工程で乾燥させ、解砕工程で解砕することによって、不溶性物質をサブミクロンオーダの微細な微粒子をにすることができる。
また、本発明で使用されるガラスには、廃材から回収されたガラスであり、カドミウム、水銀、ヒ素などの有害金属酸化物を含有しないガラス、ソーダ石炭ガラス、低アルカリホウ珪酸ガラスなどが含まれる。
本発明のガラス材料のリサイクル方法によれば、廃材等から回収されたガラスを原料とし、これらの原料からガラスを構成する組成成分を分離して再利用することが可能であり、特に、主成分がシリカゲル・アルミナゲル、または主成分がシリカ・アルミナの微粒子からなる混合粉体を採取することができる。
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態のガラス材料のリサイクル方法の工程の一例を示した図である。
図１に示すように、ガラス材料のリサイクルの工程１００は、ガラス以外のものが除去される異物選別工程１０１、ガラスを粗粉砕する粗粉砕工程１０２、粗粉砕されたガラス片を洗浄し乾燥する洗浄・乾燥工程１０３、ガラス片を微粉砕する微粉砕工程１０４、ガラス微粉体を分級する第１の粒度分級工程１０５、ガラス微粉体と鉱酸からなる溶液を混合し反応させる混合・粉砕工程１０６、反応後の溶液を中和する中和工程１０７、溶液から不要物を取り除く不要物除去工程１０８、溶液から不溶性物質を分離し洗浄する分離・洗浄工程１０９、不溶性物質を乾燥する乾燥工程１１０、不溶性物質を熱処理する熱処理工程１１１、不溶性物質を微粉体に解砕する解砕工程１１２、微粉体からなる不溶性物質を分級する第２の粒度分級工程１１３から構成されている。
次に、上記したガラス材料のリサイクル方法の各工程について説明する。
これらの工程からなるガラス材料のリサイクル方法では、まず、異物選別工程１０１において、回収された、建設廃材ガラス、自動車用窓ガラス廃材、ガラスビンなどの廃材からガラス以外のものが除去され、ガラスが回収される。そして、回収されたガラスは、ガラスの種類に応じて分別される。
異物選別工程１０１で分別された所定の種類のガラスは、粗砕機に投入され、５ｍｍ程度のガラス片に粗粉砕される（粗粉砕工程１０２）。ここで用いられる粗砕機として、例えば、ロールクラッシャー、ハンマークラッシャー、インパクトクラッシャー、ギヤクラッシャーなどを用いることができる。
粗粉砕工程１０２において５ｍｍ程度に粗粉砕されたガラス片は、洗浄され付着した異物が除去される。そして、洗浄されたガラス片は、乾燥される（洗浄・乾燥工程１０３）。
続いて、洗浄・乾燥工程１０３において洗浄および乾燥されたガラス片は、微砕機に投入され、さらに細かく微粉砕され微粉体となる（微粉砕工程１０４）。ここで用いられる微砕機として、例えば、ロッドミル、ボールミル、ジェットミル、振動ミルなどを用いることができる。
微粉砕工程１０４において得られたガラス微粉体は、粒度分級され、粒径が０．１ｍｍ以下のガラス微粉体が採取される（第１の粒度分級工程１０５）。ここで、粒度分級の方式は、特に限定されるものではなく、一般的に使用されている乾式分級方式を採用すればよい。また、ガラス微粉体の粒径を０．１ｍｍ以下としたのは、ガラス微粉体の粒径が０．１ｍｍより大きい場合には、鉱酸との反応粉砕に時間を要するからである。また、ガラス微粉体のさらに好ましい粒径は、０．０５ｍｍ以下である。なお、粒度分級において、粒径が０．１ｍｍより大きいガラス微粉体は、再度、微粉砕工程１０４に戻して、微砕機で微粉砕し、粒径を０．１ｍｍ以下としてもよい。これによって、すべてのガラス片を粒径が０．１ｍｍ以下のガラス微粉体とすることによって有効にガラスのリサイクルを行うことができる。
続いて、第１の粒度分級工程１０５において採取された０．１ｍｍ以下のガラス微粉体は、再度、微砕機に投入される。また、微砕機には、ガラス微粉体とともに、少なくとも表面がアルミナで形成された所定の直径および重量のアルミナボールと、所定濃度および所定量の鉱酸からなる溶液が投入される。そして、微砕機において、ガラス微粉体と、アルミナボールと、溶液とを混合する（混合・粉砕工程１０６）。
ここで、上述したように、ガラス微粉体の表面からは微量ではあるがガラスの組成成分であるアルカリ成分やアルカリ土類成分などが水に溶け出すため、その溶け出したアルカリ成分やアルカリ土類成分などは、鉱酸と反応して水溶性となる。また、ガラス微粉体は、アルミナボールにより粉砕され、さらに粒径の小さなガラス微粉体となり、組成成分が溶け出すため、最終的にはガラス微粉体は確認できない程度になる。また、混合・粉砕工程１０６は、このようにガラス微粉体が確認できない程度になるまで行われることが好ましい。なお、また、残留ガラスがある場合は、酸濃度調整、混合・粉砕工程１０６時間の延長または加温することで対応することができる。また、着色されたガラスが用いられた場合には、着色剤の成分を鉱酸に溶解して分離することができる。
ここで用いられる微砕機は、耐酸性のボールミルが好ましい。また、ここでは、鉱酸として塩酸を用いているが、硝酸、硫酸なども用いることができる。
また、混合・粉砕工程１０６において、微砕機に供給される溶液の重量は、ガラスの組成成分であるアルカリ成分やアルカリ土類成分との反応に必要な重量以上に供給されているので、混合・粉砕工程１０６後においても溶液は酸性となっている。
続いて、この混合・粉砕工程１０６後における酸性の溶液を中和するために、アルミナボールを取り除き、アルカリ物質を所定量添加して中和する（中和工程１０７）。ここでは、アルカリ物質に水酸化ナトリウムを使用した。
続いて、中和工程１０７で中和された不溶性物質を含む溶液を傾斜法により所定時間放置し、沈殿した不要物と上澄みの溶液とを分離し、不要物を溶液から除去する。（不要物除去工程１０８）。さらに、傾斜法により回収された上澄みの溶液は、一旦攪拌された後、再び傾斜法により所定時間放置され、上記した方法と同じ方法で、溶液から不要物が除去される（不要物除去工程１０８）。ここで、不要物には、混合・粉砕工程１０６で残存したガラス微粉体や夾雑物などが含まれる。なお、ここでは、不要物除去工程１０８を２回繰り返す工程例を示したが、この回数に限られるものではなく、溶液から不要物が除去されるのであれば１回でも、また、２回より多く繰り返してもよい。
続いて、濾過などによって、不要物除去工程１０８で回収された上澄みの溶液から不溶性物質が分離され、洗浄される（分離・洗浄工程１０９）。ここで、この分離されるゾル状の不溶性物質は、ガラスの組成成分であるシリカやアルミナである。なお、このアルミナには、ガラスから分解されたものと、混合・粉砕工程１０６の際に、アルミナボールから供給されたものを含む。ここで、分離された溶液には、溶け出したガラスの組成成分であるアルカリ成分やアルカリ土類成分などが塩酸と反応して生成した、水溶性の塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化マグネシウムなどが塩化物として存在する。これらの生成物は、個々に分離して再利用することが可能である。
続いて、分離・洗浄工程１０９において分離された不溶性物質は、乾燥される（乾燥工程１１０）。この乾燥は、例えば熱風乾燥炉で行われ、乾燥後の不溶性物質には、１〜５重量％程度の水が含まれている。
続いて、乾燥工程１１０で乾燥された不溶性物質を、熱処理し、不溶性物質に含有される水分を除去し、含有する水分を０．１重量％以下とする（熱処理工程１１１）。なお、熱処理工程１１１後における不溶性物質は、主にシリカやアルミナの複数の微粒子が集合して固化している。
続いて、この複数の微粒子が集合して固化している不溶性物質は、シリカやアルミナの微粒子に解砕される（解砕工程１１２）。なお、解砕機として、気流を用いて微粒子に解砕するジェットミルなどが用いられる。また、上述したボールミルやロッドミルなどを用いてもよい。
続いて、微粒子に解砕された不溶性物質は、粒度分級され、所定の粒径区分に分別される（第２の粒度分級工程１１３）。
なお、上記したガラス材料のリサイクルの工程１００では、不溶性物質であるシリカとアルミナとを主成分とする混合粉体を得ることができるが、分離・洗浄工程１０９後に、シリカとアルミナを分離し、それぞれを主成分とする微粉体を得ることもできる。
このシリカとアルミナを分離する方法として、例えば、分離・洗浄工程１０９後のシリカとアルミナとからなる不溶性物質を、重液中で均一に分散させ、それぞれの比重差によって分離する方法などが挙げられる。ここで用いられる重液として、例えば、液比重が３．０の重液を用いる。この重液中にシリカ（比重２．３）とアルミナ（比重３．５）を分散させると、重液の上層部にシリカが偏在し、重液の下層部にアルミナが偏在するので分離が可能となる。
上記したガラス材料のリサイクルの工程１００によれば、ガラスを粉砕するとともに、その粉砕工程で鉱酸と混合し、反応させることで、ガラスの組成成分である、アルカリ成分やアルカリ土類成分等と、鉱酸に不溶性のシリカやアルミナとを分離することができる。これによって、シリカとアルミナを主成分とする微細な混合粉体を得ることができる。また、シリカとアルミナを主成分とする微細な混合粉体からシリカとアルミナとを分離することで、シリカを主成分とする粉体、アルミナを主成分とする粉体をそれぞれ単独に得ることもできる。さらに、鉱酸中に溶出したアルカリおよびアルカリ土類物質も分離回収してそれぞれを再利用することができる。
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１では、ガラス材料としてソーダ石灰ガラスを用いて、ガラス材料のリサイクルを行った。このソーダ石灰ガラスは、建材、車両用窓ガラス、家具、食器類、ガラスビンなどに幅広く用いられており、これらからの廃材から回収されたものをここでは使用した。
実施例１では、ガラス材料としてソーダ石灰ガラスを用いて、ガラス材料のリサイクルを行った。このソーダ石灰ガラスは、建材、車両用窓ガラス、家具、食器類、ガラスビンなどに幅広く用いられており、これらからの廃材から回収されたものをここでは使用した。
まず、異物選別の後、選別されたソーダ石灰ガラスをギヤークラッシャーにより粗粉砕した。粗粉砕されたソーダ石灰ガラスを篩分し、５ｍｍ以下の粉砕片を振動ミルによりさらに微粉砕して分級により、粒径が概略０．１ｍｍ以下のガラス粉体を採取した。
続いて、このガラス粉体２ｋｇを内容量が約３０リットルのボールミルへ導入し、さらにボールミルへ必要量の約１．１倍である１．４リットルの工業用塩酸（１７％）を導入した。また、ボールミルへ粉砕媒体として４０ｋｇのアルミナボールを入れ、回転方式により混合・粉砕工程を１２０時間行った。
ここで、一般的なソーダ石灰ガラスは、表１に示すような酸化物で構成され、上記した工業用塩酸の必要量は、塩酸と反応する酸化物の含有量に基づいて算出した。また、表１には、塩酸と反応する各酸化物との反応に必要な塩酸量も示している。なお、ソーダ石灰ガラスの組成構成は、ソーダ石灰ガラスにおける各酸化物の含有率（重量％）で示され、必要な塩酸量は、ガラス１００ｇ当たりに必要な塩酸量（ｇ）が示されている。
続いて、混合・粉砕工程終了後、アルミナボールを取り除き、水酸化ナトリウムを添加し、過剰な塩酸分を中和した。そして、傾斜法により２４時間放置し、沈殿した不要物と上澄みの溶液とを分離し、不要物を溶液から除去した。さらに、傾斜法により回収された上澄みの溶液は、一旦攪拌された後、再び傾斜法により所定時間放置され、上記した方法と同じ方法で、溶液から不要物を除去した。
この不要物除去工程において、沈殿物はほとんどなくガラスの大半が塩酸により分解され、塩酸と反応していた。続いて、濾過などによって、不要物除去工程で回収された上澄みの溶液から不溶性物質を分離し、洗浄を行った。この分離・洗浄工程を５回繰り返し、ゾル状の不溶性物質を回収し、乾燥させた。続いて、乾燥させた不溶性物質を熱処理し、解砕して、不溶性物質の微粉体を得た。
この解砕して得られた微粉体について成分分析を行い、その結果を表２に示す。なお、表２には、ガラス材料のリサイクルを行う前の建設廃材から回収されたソーダ石灰ガラスの成分分析を行った結果も示している。なお、ソーダ石灰ガラスの組成成分は、ソーダ石灰ガラスにおける各酸化物の含有率（重量％）で示されている。
この成分分析の結果から、微粉体は、主にシリカとアルミナから構成されていることわかった。また、ソーダ石灰ガラスを組成している酸化物である、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯは、微量検出されたが、ほとんどが塩酸と反応して溶液中に存在していることがわかった。また、リサイクル後の微粉体に含有されるアルミナの含有率がリサイクル前のソーダ石灰ガラスにおけるアルミナの含有率より高くなっているのは、混合・粉砕工程において、アルミナボールから磨耗したアルミナが添加されたためである。
これを防止するには玉石、メノウなどシリカ質の粉砕媒体を使用するとよい。この際、玉石やメノウの磨耗によって混入する物質は、シリカの採取品に何ら影響を与えるものではない。
図２には、解砕して得られた微粉体を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）でとらえた写真が示されている。図２に示すように、解砕して得られた微粉体は、粒径が１μｍ以下のオーダの微粒子であることがわかった。
そこで、解砕して得られた微粉体の粒度分布を明らかにするために、解砕して得られた微粉体の粒度分布の測定を行った。この粒度分布の測定は、レーザ回折散乱法を利用した粒度分布測定装置（BECKMAN COULTER社製、ＬＳ １３ ３２０）を使用して行った。
粒度分布の測定の結果、微粉体の粒径は、０．１〜１．０μｍの範囲に分布し、平均粒径は、０．３９μｍであった。なお、ここでの平均粒径は、Ｄ（４，３）値、つまり、体積加重の平均径である。このように、粒径の非常に小さな微粉体を得ることで、分散性の よい充填材として有効に利用することができる。
また、上記した比重差を利用して微粉体からシリカとアルミナとに分離する方法によって、シリカを取り出し、シリカゲルの状態で、相対湿度９０％の雰囲気で吸湿試験を行った。その吸湿試験の結果、最大で９％の吸湿性が得られた。
ここで、前述したように、ガラスは、空気中の湿分に侵され微量ではあるがアルカリ分を析出し、微粉体になるほど比表面積が大きくなり析出した物質により粒子どうしが当接して固化しやすい性質を有するため、粉砕によってガラスを微粉体にする場合には、実用的な粒径として１０μｍ程度が限界であった。
しかしながら、上記した粒度分布の測定の結果から明らかなように、本発明のガラス材料のリサイクル方法では、ガラスを微粒子に粉砕して再利用するというアプローチではなく、塩酸と反応させて溶液中にガラスの組成成分であるアルカリ成分やアルカリ土類成分を溶解し、その溶液から不溶性物質であるシリカやアルミナを取り出して、再利用するというアプローチにより、廃材ガラスからガラスの組成成分であるシリカとアルミナを主成分とする、粒径がサブミクロンオーダの混合粉体を得ることができることがわかった。
（実施例２）
実施例２では、ガラス材料として低アルカリホウ珪酸ガラス（ＧＦＲＰ用ガラス）を用いて、ガラス材料のリサイクルを行った。この低アルカリホウ珪酸ガラスは、ＦＲＰ廃材を専焼炉で焼却したものから回収されたものをここでは使用した。
実施例２では、ガラス材料として低アルカリホウ珪酸ガラス（ＧＦＲＰ用ガラス）を用いて、ガラス材料のリサイクルを行った。この低アルカリホウ珪酸ガラスは、ＦＲＰ廃材を専焼炉で焼却したものから回収されたものをここでは使用した。
まず、専焼炉で焼却したものから回収された低アルカリホウ珪酸ガラスを、ジョークラッシャーで粗粉砕し、ボルト類などの金属を選別後、振動ミルによりさらに微粉砕して分級により、粒径が概略０．１ｍｍ以下のガラス粉体を採取した。
続いて、このガラス粉体２ｋｇを内容量が約３０リットルのボールミルへ導入し、さらにボールミルへ必要量の約１．１倍である１．４リットルの工業用塩酸（１７％）を導入した。また、ボールミルへ粉砕媒体として４０ｋｇのアルミナボールを入れ、回転方式により混合・粉砕工程を１２０時間行った。
ここで、一般的な低アルカリホウ珪酸ガラスは、表３に示すような酸化物で構成され、上記した工業用塩酸の必要量は、塩酸と反応する酸化物の含有量に基づいて算出した。また、表３には、塩酸と反応する各酸化物との反応に必要な塩酸量も示している。なお、低アルカリホウ珪酸ガラスの組成構成は、低アルカリホウ珪酸ガラスにおける各酸化物の含有率（重量％）で示され、必要な塩酸量は、ガラス１００ｇ当たりに必要な塩酸量（ｇ）が示されている。
続いて、混合・粉砕工程終了後、アルミナボールを取り除き、水酸化ナトリウムを添加し、過剰な塩酸分を中和した。そして、傾斜法により２４時間放置し、沈殿した不要物と上澄みの溶液とを分離し、不要物を溶液から除去した。さらに、傾斜法により回収された上澄みの溶液は、一旦攪拌された後、再び傾斜法により所定時間放置され、上記した方法と同じ方法で、溶液から不要物を除去した。
この不要物除去工程において、沈殿物はほとんどなくガラスの大半が塩酸により分解され、塩酸と反応していた。続いて、濾過などによって、不要物除去工程で回収された上澄みの溶液から不溶性物質を分離し、洗浄を行った。この分離・洗浄工程を５回繰り返し、ゾル状の不溶性物質を回収し、乾燥させた。続いて、乾燥させた不溶性物質を熱処理し、解砕して、不溶性物質の微粉体を得た。
この解砕して得られた微粉体について成分分析を行い、その結果を表４に示す。なお、表２には、ガラス材料のリサイクルを行う前の建設廃材から回収された低アルカリホウ珪酸ガラスの成分分析を行った結果も示している。なお、低アルカリホウ珪酸ガラスの組成成分は、低アルカリホウ珪酸ガラスにおける各酸化物の含有率（重量％）で示されている。
この成分分析の結果から、微粉体は、主にシリカとアルミナから構成されていることわかった。また、低アルカリホウ珪酸ガラスを組成している酸化物である、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｂ２Ｏ３は、微量検出されたが、ほとんどが塩酸と反応して溶液中に存在していることがわかった。また、リサイクル後の微粉体に含有されるアルミナの含有率がリサイクル前の低アルカリホウ珪酸ガラスにおけるアルミナの含有率より高くなっているのは、混合・粉砕工程において、アルミナボールから磨耗したアルミナが添加されたためである。
図３には、解砕して得られた微粉体を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）でとらえた写真が示されている。図３に示すように、解砕して得られた微粉体は、粒径が数μｍ以下のオーダの微粒子であることがわかった。
そこで、解砕して得られた微粉体の粒度分布を明らかにするために、解砕して得られた微粉体の粒度分布の測定を行った。この粒度分布の測定は、実施例１で示した方法と同じ方法で行った。
粒度分布の測定の結果、微粉体の粒径は、０．１〜２．０μｍの範囲に分布し、平均粒径は、０．４９μｍであった。なお、ここでの平均粒径は、Ｄ（４，３）値、つまり、体積加重の平均径である。
粒度分布の測定の結果から、実施例１と同様に、シリカとアルミナを主成分とする、粒径がサブミクロンオーダの混合粉体を得ることができることがわかった。
（実施例３）
実施例３では、ガラス材料としてソーダ石灰ガラス（緑色系のワインビンガラス）を用いて、ガラス材料のリサイクルを行った。この緑色系のソーダ石灰ガラスは、市場から回収されたものをここでは使用した。
実施例３では、ガラス材料としてソーダ石灰ガラス（緑色系のワインビンガラス）を用いて、ガラス材料のリサイクルを行った。この緑色系のソーダ石灰ガラスは、市場から回収されたものをここでは使用した。
まず、緑色系のソーダ石灰ガラスを、ジョークラッシャーで粗粉砕し、水洗し乾燥後、振動ミルによりさらに微粉砕して分級により、粒径が概略０．１ｍｍ以下のガラス粉体を採取した。
続いて、このガラス粉体２ｋｇを内容量が約３０リットルのボールミルへ導入し、さらにボールミルへ必要量の約１．１倍である４．３リットルの工業用塩酸（１７％）を導入した。また、ボールミルへ粉砕媒体として４０ｋｇのアルミナボールを入れ、回転方式により混合・粉砕工程を１２０時間行った。
ここで、一般的な緑色系のソーダ石灰ガラスは、表３に示すような酸化物で構成され、上記した工業用塩酸の必要量は、塩酸と反応する酸化物の含有量に基づいて算出した。また、表５には、塩酸と反応する各酸化物との反応に必要な塩酸量も示している。なお、緑色系のソーダ石灰ガラスの組成構成は、緑色系のソーダ石灰ガラスにおける各酸化物の含有率（重量％）で示され、必要な塩酸量は、ガラス１００ｇ当たりに必要な塩酸量（ｇ）が示されている。
続いて、混合・粉砕工程終了後、アルミナボールを取り除き、水酸化ナトリウムを添加し、過剰な塩酸分を中和した。そして、傾斜法により２４時間放置し、沈殿した不要物と上澄みの溶液とを分離し、不要物を溶液から除去した。さらに、傾斜法により回収された上澄みの溶液は、一旦攪拌された後、再び傾斜法により所定時間放置され、上記した方法と同じ方法で、溶液から不要物を除去した。
この不要物除去工程において、沈殿物はほとんどなくガラスの大半が塩酸により分解され、塩酸と反応していた。続いて、濾過などによって、不要物除去工程で回収された上澄みの溶液から不溶性物質を分離し、洗浄を行った。この分離・洗浄工程を５回繰り返し、ゾル状の不溶性物質を回収し、乾燥させた。続いて、乾燥させた不溶性物質を熱処理し、解砕して、不溶性物質の微粉体を得た。
この解砕して得られた微粉体について成分分析を行い、その成分分析の結果から、微粉体は、主にシリカとアルミナから構成されていることわかった。また、ソーダ石灰ガラスを組成している酸化物である、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯは、微量検出されたが、ほとんどが塩酸と反応して溶液中に存在していることがわかった。また、着色材として含有されているクロムや銅の酸化物も塩酸と反応して溶液中に存在していることがわかった。
また、解砕して得られた微粉体を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察を行ったところ、図示しないが、図１に示す実施例１のソーダ石灰ガラスにおけるものとほぼ同じ観察結果を得た。
この走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察結果から、実施例１と同様に、シリカとアルミナを主成分とする、粒径がサブミクロンオーダの混合粉体を得ることができることがわかった。
１００…ガラス材料のリサイクルの工程、１０１…異物選別工程、１０２…粗粉砕工程、１０３…洗浄・乾燥工程、１０４…微粉砕工程、１０５…第１の粒度分級工程、１０６…混合・粉砕工程、１０７…中和工程、１０８…不要物除去工程、１０９…分離・洗浄工程、１１０…乾燥工程、１１１…熱処理工程、１１２…解砕工程、１１３…第２の粒度分級工程。
Claims (8)
- ガラス片を粉砕し、ガラス粉にする粉砕工程と、
前記ガラス粉から所定の粒径以下のガラス粉を採取する粒度分級工程と、
前記採取されたガラス粉に鉱酸を加えて、前記ガラス粉をさらに粉砕する混合粉砕工程と、
前記混合粉砕工程後の混合液から不要物を除去する不要物除去工程と、
前記混合粉砕工程において得られた不溶性物質を前記混合液から分離し、該分離された不溶性物質を洗浄する分離洗浄工程と、
前記洗浄された不溶性物質を乾燥する乾燥工程と
を具備することを特徴とするガラス材料のリサイクル方法。 - 前記ガラス材料のリサイクル方法が、
前記乾燥工程において乾燥された不溶性物質を熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理された不溶性物質を解砕する解砕工程と
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のガラス材料のリサイクル方法。 - 前記鉱酸が、塩酸であることを特徴とする請求項１または２記載のガラス材料のリサイクル方法。
- 前記不溶性物質を乾燥させることにより、シリカとアルミナとの混合粉体が得られることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のガラス材料のリサイクル方法。
- 前記ガラス片が、ソーダ石炭ガラスからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のガラス材料のリサイクル方法。
- 前記ガラス片が、低アルカリホウ珪酸ガラスからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のガラス材料のリサイクル方法。
- 前記ガラス片が、有害金属酸化物を含有しないガラスからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のガラス材料のリサイクル方法。
- 前記ガラス片が、廃材から回収されたガラスであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載のガラス材料のリサイクル方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004131724A JP2005313033A (ja) | 2004-04-27 | 2004-04-27 | ガラス材料のリサイクル方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2004131724A JP2005313033A (ja) | 2004-04-27 | 2004-04-27 | ガラス材料のリサイクル方法 |
Publications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008093509A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Mitsubishi Materials Corp | 表示パネル廃棄物の処理方法 |
| JP2013539408A (ja) * | 2010-08-09 | 2013-10-24 | シェンジェン・ジーイーエム・ハイ−テク カンパニーリミテッド | 鉛含有廃棄ガラスから鉛を回収する方法（関連出願の参照）本出願は、２０１０年８月９日中国特許局に提出した、出願番号２０１０１０２４９１５２．７の、発明名称「鉛含有廃棄ガラスを処理する方法」である中国特許出願の優先権を要求し、その全部の内容は引用によって本出願に組み込まれる。 |
| KR101388769B1 (ko) * | 2012-03-07 | 2014-04-23 | 류재송 | 폐유리를 자원화하기 위한 폐유리 재생방법 및 그것에 의해 제조된 제품 |
-
2004
- 2004-04-27 JP JP2004131724A patent/JP2005313033A/ja not_active Withdrawn
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| JP2013539408A (ja) * | 2010-08-09 | 2013-10-24 | シェンジェン・ジーイーエム・ハイ−テク カンパニーリミテッド | 鉛含有廃棄ガラスから鉛を回収する方法（関連出願の参照）本出願は、２０１０年８月９日中国特許局に提出した、出願番号２０１０１０２４９１５２．７の、発明名称「鉛含有廃棄ガラスを処理する方法」である中国特許出願の優先権を要求し、その全部の内容は引用によって本出願に組み込まれる。 |
| KR101552641B1 (ko) | 2010-08-09 | 2015-09-14 | 센젠 젬 하이테크 컴퍼니 리미티드 | 납 함유 폐유리로부터 납을 재생하는 방법 |
| KR101388769B1 (ko) * | 2012-03-07 | 2014-04-23 | 류재송 | 폐유리를 자원화하기 위한 폐유리 재생방법 및 그것에 의해 제조된 제품 |
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