JP3090657B1 - ゼオライト製造方法およびゼオライト製造装置 - Google Patents
ゼオライト製造方法およびゼオライト製造装置Info
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Abstract
【要約】
【課題】 従来技術に比べ、工程が簡素で、アルカリ使
用量、排出量およびエネルギ消費量が少なく、しかも短
時間で人工ゼオライトを製造することのできる技術を提
供する。 【解決手段】 原料である焼却灰などに、アルカリ貯留
槽３からアルカリ水溶液を添加、加温した後、これを混
練機４で混合、混練し、形成された混練物１９に電磁波
照射部２１で電磁波を照射してゼオライト化させ、生成
したゼオライトを洗浄器７で清浄化した後、水蒸気回転
乾燥機９で乾燥する。
用量、排出量およびエネルギ消費量が少なく、しかも短
時間で人工ゼオライトを製造することのできる技術を提
供する。 【解決手段】 原料である焼却灰などに、アルカリ貯留
槽３からアルカリ水溶液を添加、加温した後、これを混
練機４で混合、混練し、形成された混練物１９に電磁波
照射部２１で電磁波を照射してゼオライト化させ、生成
したゼオライトを洗浄器７で清浄化した後、水蒸気回転
乾燥機９で乾燥する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼却灰またはアル
ミノ珪酸塩を含む組成物を原料とするゼオライト製造技
術に関する。
ミノ珪酸塩を含む組成物を原料とするゼオライト製造技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、人工ゼオライトの原料とし
て、石炭燃焼に伴うフライアッシュやアルミノ珪酸塩を
含む組成物が使用されているが、これらを熱アルカリ水
溶液でゼオライト化する方法および装置が、特開平６−
３２１５２５号公報、特開平６−３２１５２６号公報に
開示されている。
て、石炭燃焼に伴うフライアッシュやアルミノ珪酸塩を
含む組成物が使用されているが、これらを熱アルカリ水
溶液でゼオライト化する方法および装置が、特開平６−
３２１５２５号公報、特開平６−３２１５２６号公報に
開示されている。
【０００３】また、特開平１０−３２４５１８号公報
に、循環流動層による人工ゼオライトの連続製造方法お
よび人工ゼオライト連続製造装置が開示されている。
に、循環流動層による人工ゼオライトの連続製造方法お
よび人工ゼオライト連続製造装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の人工ゼオライト
製造方法においては、フライアッシュやアルミノ珪酸塩
を含む組成物とアルカリとの混合物を放射熱、伝導熱に
よって加熱しているが、熱エネルギ密度を上げることに
は限度があるため、加熱時間が長くなる傾向にある。ま
た、熱アルカリ水溶液でゼオライト化する際の反応速度
が遅いため、人工ゼオライト製造には長時間を要してい
る。すなわち、粒子の外部からの加熱であるため粒子内
への入熱およびアルカリの拡散に長時間を要する結果、
総括反応時間が長くなっている。
製造方法においては、フライアッシュやアルミノ珪酸塩
を含む組成物とアルカリとの混合物を放射熱、伝導熱に
よって加熱しているが、熱エネルギ密度を上げることに
は限度があるため、加熱時間が長くなる傾向にある。ま
た、熱アルカリ水溶液でゼオライト化する際の反応速度
が遅いため、人工ゼオライト製造には長時間を要してい
る。すなわち、粒子の外部からの加熱であるため粒子内
への入熱およびアルカリの拡散に長時間を要する結果、
総括反応時間が長くなっている。
【０００５】また、熱アルカリ反応により生成したゼオ
ライトが粒子表面に殻を形成するため、粒子内部の反応
が遅延して、ゼオライト生成が阻害され、高いゼオライ
ト転化率が得られない。
ライトが粒子表面に殻を形成するため、粒子内部の反応
が遅延して、ゼオライト生成が阻害され、高いゼオライ
ト転化率が得られない。
【０００６】さらに、従来の方法においては、反応に関
与しない水酸化ナトリウムの量が多いため、アルカリの
回収、再利用に多大な手間と時間が必要であり、高機
能、安価な人工ゼオライトの製造が困難である。
与しない水酸化ナトリウムの量が多いため、アルカリの
回収、再利用に多大な手間と時間が必要であり、高機
能、安価な人工ゼオライトの製造が困難である。
【０００７】また、人工ゼオライトをアルカリ溶液から
分離し、洗浄、乾燥する工程があるが、これらの分離、
乾燥工程には大量のエネルギーを必要とするため、製造
コストが高くなり、省エネルギの観点からも問題であ
る。
分離し、洗浄、乾燥する工程があるが、これらの分離、
乾燥工程には大量のエネルギーを必要とするため、製造
コストが高くなり、省エネルギの観点からも問題であ
る。
【０００８】本発明が解決しようとする課題は、従来技
術に比べて、工程が簡素で、アルカリ使用量、排出量お
よびエネルギ消費量が少なく、しかも短時間で人工ゼオ
ライトを製造することのできる技術を提供することにあ
る。
術に比べて、工程が簡素で、アルカリ使用量、排出量お
よびエネルギ消費量が少なく、しかも短時間で人工ゼオ
ライトを製造することのできる技術を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のゼオライト製造方法は、焼却灰またはアル
ミノ珪酸塩を含む組成物にアルカリ水溶液を添加して混
練し、形成された混練物を昇温させた後に電磁波を照射
してゼオライト化させることを特徴とする。このような
工程とすることにより、焼却灰などの粒子固体相内に、
反応に必要な最小の量のアルカリが浸透し、これらのア
ルカリが、電磁波照射による粒子内部からの発熱で瞬時
にゼオライト化するため、アルカリ使用量、排出量を低
減しつつ、短時間で人工ゼオライトを製造することがで
きる。また、従来の固液分離・精製工程が不要となるた
め、工程を簡素化することができる。
め、本発明のゼオライト製造方法は、焼却灰またはアル
ミノ珪酸塩を含む組成物にアルカリ水溶液を添加して混
練し、形成された混練物を昇温させた後に電磁波を照射
してゼオライト化させることを特徴とする。このような
工程とすることにより、焼却灰などの粒子固体相内に、
反応に必要な最小の量のアルカリが浸透し、これらのア
ルカリが、電磁波照射による粒子内部からの発熱で瞬時
にゼオライト化するため、アルカリ使用量、排出量を低
減しつつ、短時間で人工ゼオライトを製造することがで
きる。また、従来の固液分離・精製工程が不要となるた
め、工程を簡素化することができる。
【００１０】電磁波照射により、焼却灰などの混練物だ
けが発熱し、周辺装置や雰囲気ガスなどが殆ど昇温しな
いので、熱効率が高く、エネルギ消費量を低減すること
ができる。また、混練物を予め昇温させた後に電磁波を
照射するので、熱転換効率を７０％程度まで高めること
ができる。なお、この場合の混練物の予備加熱温度は８
０〜９５℃が好適である。
けが発熱し、周辺装置や雰囲気ガスなどが殆ど昇温しな
いので、熱効率が高く、エネルギ消費量を低減すること
ができる。また、混練物を予め昇温させた後に電磁波を
照射するので、熱転換効率を７０％程度まで高めること
ができる。なお、この場合の混練物の予備加熱温度は８
０〜９５℃が好適である。
【００１１】本発明によって生成したゼオライトの主成
分はフィリップサイトであるが、ホージャサイト、ゼオ
ライトＡ、ヒドロキシソーダライトなどを含むことがあ
り、ゼオライト以外の非ゼオライト成分として、未燃カ
ーボン、鉄分などを含む。
分はフィリップサイトであるが、ホージャサイト、ゼオ
ライトＡ、ヒドロキシソーダライトなどを含むことがあ
り、ゼオライト以外の非ゼオライト成分として、未燃カ
ーボン、鉄分などを含む。
【００１２】なお、本発明において焼却灰とは、アルミ
ノ珪酸塩を含む組成の鉱物の焼却灰であって、石炭灰、
製紙スラッジ焼却灰、排水処理に伴う活性汚泥焼却灰、
都市ゴミ焼却灰、ゴミなどからのＲＤＦ（ゴミなどの固
形化燃料）焼却灰などを言う。また、アルミノ珪酸塩を
含む組成物とは、珪酸塩または二酸化珪素においてその
一部がアルミニウムによって置換されて生じた塩を含む
鉱物をいい、生長石、灰長石、方沸石、菱沸石、雲母な
どの鉱物を例示することができる。
ノ珪酸塩を含む組成の鉱物の焼却灰であって、石炭灰、
製紙スラッジ焼却灰、排水処理に伴う活性汚泥焼却灰、
都市ゴミ焼却灰、ゴミなどからのＲＤＦ（ゴミなどの固
形化燃料）焼却灰などを言う。また、アルミノ珪酸塩を
含む組成物とは、珪酸塩または二酸化珪素においてその
一部がアルミニウムによって置換されて生じた塩を含む
鉱物をいい、生長石、灰長石、方沸石、菱沸石、雲母な
どの鉱物を例示することができる。
【００１３】照射する電磁波の周波数を３００ＭＨｚ〜
３０ＧＨｚとすることにより、焼却灰またはアルミノ珪
酸塩を含む組成物とアルカリ水溶液との混練物に含まれ
る水分子の双極子モーメントが激しく振動（数億〜数十
億回／秒）し、焼却灰などの粒子内部が高温に発熱して
瞬時に熱アルカリ反応が進行するため、従来、数時間〜
数十時間を要していたゼオライト化反応を数分間で完結
させることが可能となる。
３０ＧＨｚとすることにより、焼却灰またはアルミノ珪
酸塩を含む組成物とアルカリ水溶液との混練物に含まれ
る水分子の双極子モーメントが激しく振動（数億〜数十
億回／秒）し、焼却灰などの粒子内部が高温に発熱して
瞬時に熱アルカリ反応が進行するため、従来、数時間〜
数十時間を要していたゼオライト化反応を数分間で完結
させることが可能となる。
【００１４】焼却灰またはアルミノ珪酸塩を含む組成物
とアルカリ水溶液との混練物をスラリー状あるいは泥状
とすることにより、製造工程中での取扱性、搬送性が向
上し、電磁波照射によって効率的に発熱させることがで
きる。また、反応に最低限必要なアルカリ量を調整する
ことができるので、廃アルカリ排出量を大幅に低減する
ことができる。
とアルカリ水溶液との混練物をスラリー状あるいは泥状
とすることにより、製造工程中での取扱性、搬送性が向
上し、電磁波照射によって効率的に発熱させることがで
きる。また、反応に最低限必要なアルカリ量を調整する
ことができるので、廃アルカリ排出量を大幅に低減する
ことができる。
【００１５】焼却灰またはアルミノ珪酸塩を含む組成物
に予め核生成用粒子を添加することにより、ゼオライト
化反応全体を律速するゼオライト核生成反応が促進され
るため、ゼオライト化反応速度が３〜５倍となり、さら
に短時間で人工ゼオライトを製造することができるよう
になる。なお、核生成用粒子としては、ゼオライト粒
子、ガラス粉末などが好適である。
に予め核生成用粒子を添加することにより、ゼオライト
化反応全体を律速するゼオライト核生成反応が促進され
るため、ゼオライト化反応速度が３〜５倍となり、さら
に短時間で人工ゼオライトを製造することができるよう
になる。なお、核生成用粒子としては、ゼオライト粒
子、ガラス粉末などが好適である。
【００１６】焼却灰またはアルミノ珪酸塩を含む組成物
とアルカリ水溶液との混練物を連続的に移動させながら
電磁波を照射することにより、照射条件の管理、調整が
容易となり、ゼオライト製造工程全体を連続処理化する
ことができるため、工程の効率化を図ることができる。
なお、焼却灰などの混練物に端面、突起部などがある
と、その部分に電界が集中する傾向があり、昇温が不均
一となる可能性があるが、これを防止するため、円筒形
内部回転加熱反応器や、加熱面を上下させるコンベア式
移動加熱反応器を採用することが望ましい。
とアルカリ水溶液との混練物を連続的に移動させながら
電磁波を照射することにより、照射条件の管理、調整が
容易となり、ゼオライト製造工程全体を連続処理化する
ことができるため、工程の効率化を図ることができる。
なお、焼却灰などの混練物に端面、突起部などがある
と、その部分に電界が集中する傾向があり、昇温が不均
一となる可能性があるが、これを防止するため、円筒形
内部回転加熱反応器や、加熱面を上下させるコンベア式
移動加熱反応器を採用することが望ましい。
【００１７】焼却灰として、石炭燃焼またはゴミ焼却に
伴って発生したフライアッシュを用いることにより、産
業廃棄物の有効資源化が可能となる。なお、石炭燃焼に
伴って発生したフライアッシュとは、石炭の微粉炭燃焼
ボイラで燃焼させた際に集塵器によって採取される微細
な灰の粒子をいい、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化
カルシウムなどを含む、強熱減量５％以下、比重１．９
以上、粒径分布が標準篩４４μｍで７５％以上通過する
ものである。ゴミ焼却に伴うフライアッシュは、石炭燃
焼に伴うフライアッシュと同様、シリカ、アルミナ、石
灰の組成を有している。
伴って発生したフライアッシュを用いることにより、産
業廃棄物の有効資源化が可能となる。なお、石炭燃焼に
伴って発生したフライアッシュとは、石炭の微粉炭燃焼
ボイラで燃焼させた際に集塵器によって採取される微細
な灰の粒子をいい、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化
カルシウムなどを含む、強熱減量５％以下、比重１．９
以上、粒径分布が標準篩４４μｍで７５％以上通過する
ものである。ゴミ焼却に伴うフライアッシュは、石炭燃
焼に伴うフライアッシュと同様、シリカ、アルミナ、石
灰の組成を有している。
【００１８】また、本発明のゼオライト製造装置は、焼
却灰またはアルミノ珪酸塩を含む組成物にアルカリ水溶
液を添加して混練する混練手段と、混練手段で形成され
た混練物を昇温させる加温手段と、昇温した混練物に電
磁波を照射してゼオライト化させる電磁波照射手段と、
電磁波照射によって生成したゼオライトを清浄化する洗
浄手段と、洗浄されたゼオライトを乾燥する乾燥手段と
を備えた装置である。
却灰またはアルミノ珪酸塩を含む組成物にアルカリ水溶
液を添加して混練する混練手段と、混練手段で形成され
た混練物を昇温させる加温手段と、昇温した混練物に電
磁波を照射してゼオライト化させる電磁波照射手段と、
電磁波照射によって生成したゼオライトを清浄化する洗
浄手段と、洗浄されたゼオライトを乾燥する乾燥手段と
を備えた装置である。
【００１９】このような装置構成とすることにより、従
来技術に比べて、工程を簡素化し、アルカリ使用量、排
出量およびエネルギ消費量を低減しつつ、しかも短時間
で人工ゼオライトを製造することが可能となる。
来技術に比べて、工程を簡素化し、アルカリ使用量、排
出量およびエネルギ消費量を低減しつつ、しかも短時間
で人工ゼオライトを製造することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１はゼオライト製造装置を示す
フロー図、図２はゼオライト製造装置を構成する電磁波
照射部を示す側面図、図３は電磁波照射部の電磁波発生
機を示す概略図である。
に基づいて説明する。図１はゼオライト製造装置を示す
フロー図、図２はゼオライト製造装置を構成する電磁波
照射部を示す側面図、図３は電磁波照射部の電磁波発生
機を示す概略図である。
【００２１】図１に示すように、搬送用車両などで運ば
れてきたフライアッシュなどの焼却灰は原料受槽１に貯
留された後、高濃度連続定量移送ポンプにより予備加熱
器２へ送入される。そして、アルカリ貯留槽３から供給
されるアルカリ濃度５〜２０ｗｔ％のアルカリ水が５〜
３０ｗｔ％の割合で添加され、８０〜９５℃に加温され
た後、混練機４に送り込まれ、ここで混練される。な
お、予備加熱器２はスチーム１７によって加温され、混
練機４はモータ１８によって作動する。
れてきたフライアッシュなどの焼却灰は原料受槽１に貯
留された後、高濃度連続定量移送ポンプにより予備加熱
器２へ送入される。そして、アルカリ貯留槽３から供給
されるアルカリ濃度５〜２０ｗｔ％のアルカリ水が５〜
３０ｗｔ％の割合で添加され、８０〜９５℃に加温され
た後、混練機４に送り込まれ、ここで混練される。な
お、予備加熱器２はスチーム１７によって加温され、混
練機４はモータ１８によって作動する。
【００２２】混練機４で形成されたスラリー状の混練物
１９はコンベア２０に載せて電磁波照射部２１へ搬送さ
れ、その搬送中に、コンベア２０の上方に配置された電
磁波照射機５から２４５０ＭＨｚの電磁波が１〜１５分
間照射される。これによって、混練物１９中ではゼオラ
イト化反応が急激に進行し、ゼオライトが生成してい
く。なお、電磁波照射条件は、周波数３００ＭＨｚ〜３
０ＧＨｚ（波長１ｃｍ〜１ｍ）、照射時間１〜３０分の
範囲内で調整することができる。
１９はコンベア２０に載せて電磁波照射部２１へ搬送さ
れ、その搬送中に、コンベア２０の上方に配置された電
磁波照射機５から２４５０ＭＨｚの電磁波が１〜１５分
間照射される。これによって、混練物１９中ではゼオラ
イト化反応が急激に進行し、ゼオライトが生成してい
く。なお、電磁波照射条件は、周波数３００ＭＨｚ〜３
０ＧＨｚ（波長１ｃｍ〜１ｍ）、照射時間１〜３０分の
範囲内で調整することができる。
【００２３】電磁波照射が完了した混練物１９は養生さ
れた後、洗浄器７へ送入され、ここで、生成したゼオラ
イトに付着しているアルカリ分が洗浄された後、遠心分
離機８において脱水され、さらに、水蒸気回転乾燥機９
で水蒸気加熱によるマイルドな乾燥が行われることによ
り、人工ゼオライトが得られる。この人工ゼオライトは
製品受槽１０に入れられ、定量秤量、包装された後、製
品１６として出荷される。
れた後、洗浄器７へ送入され、ここで、生成したゼオラ
イトに付着しているアルカリ分が洗浄された後、遠心分
離機８において脱水され、さらに、水蒸気回転乾燥機９
で水蒸気加熱によるマイルドな乾燥が行われることによ
り、人工ゼオライトが得られる。この人工ゼオライトは
製品受槽１０に入れられ、定量秤量、包装された後、製
品１６として出荷される。
【００２４】一方、遠心分離機８から発生したアルカリ
水はアルカリ受槽１１へ送入され、第１次排水処理装置
１２および第２次排水処理装置１３によって処理された
後、モニタリング装置１４を経由して排水１５として放
流される。
水はアルカリ受槽１１へ送入され、第１次排水処理装置
１２および第２次排水処理装置１３によって処理された
後、モニタリング装置１４を経由して排水１５として放
流される。
【００２５】電磁波照射部２１では、図２に示すよう
に、コンベア２０の始端付近に混練物１９の供給調整機
２２が配置され、コンベア２０の上方に複数の電磁波照
射機５が配置されている。コンベア２０の終端付近には
生成ゼオライト養生フロア２５が配置され、コンベア２
０内にはマイクロ波防止ガイド２６が配置されている。
に、コンベア２０の始端付近に混練物１９の供給調整機
２２が配置され、コンベア２０の上方に複数の電磁波照
射機５が配置されている。コンベア２０の終端付近には
生成ゼオライト養生フロア２５が配置され、コンベア２
０内にはマイクロ波防止ガイド２６が配置されている。
【００２６】マイクロ波発振機２３付近には、図３に示
すように、発生したマイクロ波のリークを防止するアイ
ソレータ２４、発生したマイクロ波をマイクロ波照射部
３２に伝送するための方向性結合器２７、パワーモニタ
２８、指示計２９、整合器３０および固定分配器３１、
マイクロ波を被加熱物に照射するマイクロ波照射部３２
などが配置されている。
すように、発生したマイクロ波のリークを防止するアイ
ソレータ２４、発生したマイクロ波をマイクロ波照射部
３２に伝送するための方向性結合器２７、パワーモニタ
２８、指示計２９、整合器３０および固定分配器３１、
マイクロ波を被加熱物に照射するマイクロ波照射部３２
などが配置されている。
【００２７】供給調整機２２を経てコンベア２０に載せ
られた混練物１９においては、マイクロ波発振機２３で
発生したマイクロウェーブが照射されることによって、
その搬送中にゼオライト化反応が急激に進行するため、
コンベア２０の終端に到達するまでの短時間内でゼオラ
イトが生成する。生成したゼオライトは生成ゼオライト
養生フロア２５で養生された後、前述したように、洗浄
器７へ送入され、一定の処理が施される。
られた混練物１９においては、マイクロ波発振機２３で
発生したマイクロウェーブが照射されることによって、
その搬送中にゼオライト化反応が急激に進行するため、
コンベア２０の終端に到達するまでの短時間内でゼオラ
イトが生成する。生成したゼオライトは生成ゼオライト
養生フロア２５で養生された後、前述したように、洗浄
器７へ送入され、一定の処理が施される。
【００２８】このように、焼却灰にアルカリ水溶液を添
加して混練し、形成された混練物１９を昇温させた後に
電磁波を照射してゼオライト化させることにより、焼却
灰の粒子固体相内に、反応に必要な最小の量のアルカリ
が浸透し、これらのアルカリが、電磁波照射による粒子
内部からの発熱で瞬時にゼオライト化するため、アルカ
リ使用量、排出量を低減しつつ、短時間で人工ゼオライ
トを製造することができる。また、従来の固液分離・精
製工程が不要となるため、工程を簡素化することができ
る。
加して混練し、形成された混練物１９を昇温させた後に
電磁波を照射してゼオライト化させることにより、焼却
灰の粒子固体相内に、反応に必要な最小の量のアルカリ
が浸透し、これらのアルカリが、電磁波照射による粒子
内部からの発熱で瞬時にゼオライト化するため、アルカ
リ使用量、排出量を低減しつつ、短時間で人工ゼオライ
トを製造することができる。また、従来の固液分離・精
製工程が不要となるため、工程を簡素化することができ
る。
【００２９】また、電磁波照射により混練物１９だけが
発熱し、周辺装置や雰囲気ガスなどが殆ど昇温しないの
で、熱効率が高く、エネルギ消費量を低減することがで
きる。また、混練物１９を予め８０〜９５℃程度まで昇
温させた後に電磁波を照射することにより、熱転換効率
を７０％程度まで高めることができる。
発熱し、周辺装置や雰囲気ガスなどが殆ど昇温しないの
で、熱効率が高く、エネルギ消費量を低減することがで
きる。また、混練物１９を予め８０〜９５℃程度まで昇
温させた後に電磁波を照射することにより、熱転換効率
を７０％程度まで高めることができる。
【００３０】本実施形態において生成したゼオライトの
主成分はフィリップサイトであるが、ホージャサイト、
ゼオライトＡ、ヒドロキシソーダライトなどを含むこと
があり、ゼオライト以外の非ゼオライト成分として、未
燃カーボン、鉄分などを含んでいる。
主成分はフィリップサイトであるが、ホージャサイト、
ゼオライトＡ、ヒドロキシソーダライトなどを含むこと
があり、ゼオライト以外の非ゼオライト成分として、未
燃カーボン、鉄分などを含んでいる。
【００３１】また、周波数２４５０ＭＨｚの電磁波を照
射することにより、混練物１９に含まれる水分子の双極
子モーメントが激しく振動（数億〜数十億回／秒）し、
焼却灰などの粒子内部が高温に発熱して瞬時に熱アルカ
リ反応が進行するため、従来、数時間〜数十時間を要し
ていたゼオライト化反応を数分間で完結させることがで
きる。
射することにより、混練物１９に含まれる水分子の双極
子モーメントが激しく振動（数億〜数十億回／秒）し、
焼却灰などの粒子内部が高温に発熱して瞬時に熱アルカ
リ反応が進行するため、従来、数時間〜数十時間を要し
ていたゼオライト化反応を数分間で完結させることがで
きる。
【００３２】混練物１９はスラリー状であるため、製造
工程中での取扱性、搬送性が良好であり、電磁波照射に
より効率的に発熱させることができる。また、反応に最
低限必要なアルカリ量を調整することができるので、廃
アルカリ排出量を大幅に低減することができる。
工程中での取扱性、搬送性が良好であり、電磁波照射に
より効率的に発熱させることができる。また、反応に最
低限必要なアルカリ量を調整することができるので、廃
アルカリ排出量を大幅に低減することができる。
【００３３】なお、本発明は前述した実施形態に限定す
るものではないので、原料となる焼却灰などの種類、成
分、性状などに応じて、添加するアルカリ水の成分、濃
度、添加量を変えたり、混練物の水分量や性状あるいは
照射する電磁波の周波数、照射時間などを適宜変化させ
ることができる。
るものではないので、原料となる焼却灰などの種類、成
分、性状などに応じて、添加するアルカリ水の成分、濃
度、添加量を変えたり、混練物の水分量や性状あるいは
照射する電磁波の周波数、照射時間などを適宜変化させ
ることができる。
【００３４】
【実施例】（実施例１）石炭灰と製紙スラッジ焼却灰と
を１：２〜５の割合で混合したものを、図１に示すゼオ
ライト製造装置を使用し前述した条件で処理すると、
１：２〜３の割合のとき、Ｃａ型人工ゼオライトの転換
率が９０％程度のものが得られた。また、製紙スラッジ
焼却灰に粉末ガラスを予め１０〜２０ｗｔ％添加するこ
とにより、粉末ガラスがゼオライト核生成を促進するの
で、電磁波照射時間３〜５分によって、Ｃａ型人工ゼオ
ライトを８０〜９０％の高い効率で製造することができ
た。
を１：２〜５の割合で混合したものを、図１に示すゼオ
ライト製造装置を使用し前述した条件で処理すると、
１：２〜３の割合のとき、Ｃａ型人工ゼオライトの転換
率が９０％程度のものが得られた。また、製紙スラッジ
焼却灰に粉末ガラスを予め１０〜２０ｗｔ％添加するこ
とにより、粉末ガラスがゼオライト核生成を促進するの
で、電磁波照射時間３〜５分によって、Ｃａ型人工ゼオ
ライトを８０〜９０％の高い効率で製造することができ
た。
【００３５】（実施例２）都市ゴミの焼却灰（ＲＤＦ焼
却灰）を図１に示すゼオライト製造装置を使用して処理
すると、石炭灰を処理する場合の電磁波照射時間の１／
２〜１／３の時間でゼオライト化することができた。
却灰）を図１に示すゼオライト製造装置を使用して処理
すると、石炭灰を処理する場合の電磁波照射時間の１／
２〜１／３の時間でゼオライト化することができた。
【００３６】（実施例３）Ｓｉ／Ａｌ比の異なる原料
（焼却灰など）を処理する場合は、アルカリ貯留槽３か
ら添加されるアルカリ水の成分であるＣａ、Ｎａなどの
比率を調整することにより、または、電磁波照射時間を
制御することにより、生成する人工ゼオライトの成分を
制御することができる。
（焼却灰など）を処理する場合は、アルカリ貯留槽３か
ら添加されるアルカリ水の成分であるＣａ、Ｎａなどの
比率を調整することにより、または、電磁波照射時間を
制御することにより、生成する人工ゼオライトの成分を
制御することができる。
【００３７】次に、本実施形態の人工ゼオライト製造方
法と、従来の熱アルカリ溶液による人工ゼオライト製造
方法とを比較すると、人工ゼオライト１ｔ当たりの汚濁
負荷量は従来の１００ｋｇあったものを５ｋｇまで削減
することができ、人工ゼオライト１ｔ当たりのエネルギ
消費量（重油換算）は従来０．５ｋｌ必要であったもの
を０．０５ｋｌまで削減することができた。また、人工
ゼオライト１ｔ当たりの製造コストについては、従来の
１／３．５〜１／５程度まで低減することができた。
法と、従来の熱アルカリ溶液による人工ゼオライト製造
方法とを比較すると、人工ゼオライト１ｔ当たりの汚濁
負荷量は従来の１００ｋｇあったものを５ｋｇまで削減
することができ、人工ゼオライト１ｔ当たりのエネルギ
消費量（重油換算）は従来０．５ｋｌ必要であったもの
を０．０５ｋｌまで削減することができた。また、人工
ゼオライト１ｔ当たりの製造コストについては、従来の
１／３．５〜１／５程度まで低減することができた。
【００３８】
【発明の効果】本発明により、以下に示す効果を奏す
る。
る。
【００３９】（１）焼却灰またはアルミノ珪酸塩を含む
組成物にアルカリ水溶液を添加して混練し、形成された
混練物を昇温させた後に電磁波を照射してゼオライト化
させることにより、焼却灰などの粒子固体相内に、反応
に必要な最小の量のアルカリが浸透し、これらのアルカ
リが、電磁波照射による粒子内部からの発熱で瞬時にゼ
オライト化するため、アルカリ使用量、排出量を低減し
つつ、短時間で人工ゼオライトを製造することができ
る。また、従来の固液分離・精製工程が不要となるた
め、工程を簡素化することができる。電磁波照射によ
り、焼却灰などの混練物だけが発熱し、周辺装置や雰囲
気ガスなどが殆ど昇温しないので、熱効率が高く、エネ
ルギ消費量を低減することができる。また、混練物を予
め昇温させた後に電磁波を照射するので、熱転換効率を
高めることができる。
組成物にアルカリ水溶液を添加して混練し、形成された
混練物を昇温させた後に電磁波を照射してゼオライト化
させることにより、焼却灰などの粒子固体相内に、反応
に必要な最小の量のアルカリが浸透し、これらのアルカ
リが、電磁波照射による粒子内部からの発熱で瞬時にゼ
オライト化するため、アルカリ使用量、排出量を低減し
つつ、短時間で人工ゼオライトを製造することができ
る。また、従来の固液分離・精製工程が不要となるた
め、工程を簡素化することができる。電磁波照射によ
り、焼却灰などの混練物だけが発熱し、周辺装置や雰囲
気ガスなどが殆ど昇温しないので、熱効率が高く、エネ
ルギ消費量を低減することができる。また、混練物を予
め昇温させた後に電磁波を照射するので、熱転換効率を
高めることができる。
【００４０】（２）照射する電磁波の周波数を３００Ｍ
Ｈｚ〜３０ＧＨｚとすることにより、焼却灰またはアル
ミノ珪酸塩を含む組成物とアルカリ水溶液との混練物に
含まれる水分子の双極子モーメントが激しく振動（数億
〜数十億回／秒）し、焼却灰などの粒子内部が高温に発
熱して瞬時に熱アルカリ反応が進行するため、従来、数
時間〜数十時間を要していたゼオライト化反応を数分間
で完結させることが可能となる。
Ｈｚ〜３０ＧＨｚとすることにより、焼却灰またはアル
ミノ珪酸塩を含む組成物とアルカリ水溶液との混練物に
含まれる水分子の双極子モーメントが激しく振動（数億
〜数十億回／秒）し、焼却灰などの粒子内部が高温に発
熱して瞬時に熱アルカリ反応が進行するため、従来、数
時間〜数十時間を要していたゼオライト化反応を数分間
で完結させることが可能となる。
【００４１】（３）焼却灰またはアルミノ珪酸塩を含む
組成物とアルカリ水溶液との混練物をスラリー状あるい
は泥状とすることにより、製造工程中での取扱性、搬送
性が向上し、電磁波照射によって効率的に発熱させるこ
とができる。また、反応に最低限必要なアルカリ量を調
整することができるので、廃アルカリ排出量を大幅に低
減することができる。
組成物とアルカリ水溶液との混練物をスラリー状あるい
は泥状とすることにより、製造工程中での取扱性、搬送
性が向上し、電磁波照射によって効率的に発熱させるこ
とができる。また、反応に最低限必要なアルカリ量を調
整することができるので、廃アルカリ排出量を大幅に低
減することができる。
【００４２】（４）焼却灰またはアルミノ珪酸塩を含む
組成物に予め核生成用粒子を添加することにより、ゼオ
ライト化反応全体を律速するゼオライト核生成反応が促
進されるため、ゼオライト化反応速度が３〜５倍とな
り、さらに短時間で人工ゼオライトを製造することがで
きるようになる。
組成物に予め核生成用粒子を添加することにより、ゼオ
ライト化反応全体を律速するゼオライト核生成反応が促
進されるため、ゼオライト化反応速度が３〜５倍とな
り、さらに短時間で人工ゼオライトを製造することがで
きるようになる。
【００４３】（５）焼却灰またはアルミノ珪酸塩を含む
組成物とアルカリ水溶液との混練物を連続的に移動させ
ながら電磁波を照射することにより、照射条件の管理、
調整が容易となり、ゼオライト製造工程全体を連続処理
化することができるため、工程の効率化を図ることがで
きる。
組成物とアルカリ水溶液との混練物を連続的に移動させ
ながら電磁波を照射することにより、照射条件の管理、
調整が容易となり、ゼオライト製造工程全体を連続処理
化することができるため、工程の効率化を図ることがで
きる。
【００４４】（６）焼却灰として、石炭燃焼またはゴミ
焼却に伴って発生したフライアッシュを用いることによ
り、産業廃棄物の有効資源化が可能となる。
焼却に伴って発生したフライアッシュを用いることによ
り、産業廃棄物の有効資源化が可能となる。
【００４５】（７）ゼオライト製造装置として、焼却灰
またはアルミノ珪酸塩を含む組成物にアルカリ水溶液を
添加して混練する混練手段と、混練手段で形成された混
練物を昇温させる加温手段と、昇温した混練物に電磁波
を照射してゼオライト化させる電磁波照射手段と、電磁
波照射によって生成したゼオライトを清浄化する洗浄手
段と、洗浄されたゼオライトを乾燥する乾燥手段とを備
えたことにより、従来技術に比べて、工程を簡素化し、
アルカリ使用量、排出量およびエネルギ消費量を低減し
つつ、しかも短時間で人工ゼオライトを製造することが
可能となる。
またはアルミノ珪酸塩を含む組成物にアルカリ水溶液を
添加して混練する混練手段と、混練手段で形成された混
練物を昇温させる加温手段と、昇温した混練物に電磁波
を照射してゼオライト化させる電磁波照射手段と、電磁
波照射によって生成したゼオライトを清浄化する洗浄手
段と、洗浄されたゼオライトを乾燥する乾燥手段とを備
えたことにより、従来技術に比べて、工程を簡素化し、
アルカリ使用量、排出量およびエネルギ消費量を低減し
つつ、しかも短時間で人工ゼオライトを製造することが
可能となる。
【図１】ゼオライト製造装置を示すフロー図である。
【図２】図１のゼオライト製造装置における電磁波照射
部を示す側面図である。
部を示す側面図である。
【図３】図２の電磁波照射部の電磁波発生機を示す概略
図である。
図である。
１ 原料受槽 ２ 予備加熱器 ３ アルカリ貯留槽 ４ 混練機 ５ 電磁波照射機 ７ 洗浄器 ８ 遠心分離機 ９ 水蒸気回転乾燥機 １０ 製品受槽 １１ アルカリ受槽 １２ 第１次排水処理装置 １３ 第２次排水処理装置 １４ モニタリング装置 １５ 排水 １６ 製品 １７ スチーム １８ モータ １９ 混練物 ２０ コンベア ２１ 電磁波照射部 ２２ 供給調整機 ２３ マイクロ波発振機 ２４ マイクロ波リーク防止器（アイソレータ） ２５ 生成ゼオライト養生フロア ２６ マイクロ波防止ガイド ２７ 方向性結合器 ２８ パワーモニタ ２９ 指示計 ３０ 整合器 ３１ 固定分配器 ３２ マイクロ波照射部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蓮山 伸子 福岡県福岡市南区大橋１丁目17−15 (72)発明者 仁田 隆 千葉県千葉市花見川区朝日ケ丘町2545− 14 (72)発明者 北條 純一 福岡県福岡市東区美和台２丁目60−13 (56)参考文献 特開 平２−95435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−24014（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−324518（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 39/00 - 39/54 B09B 3/00
Claims (2)
- 【請求項１】 焼却灰またはアルミノ珪酸塩を含む組成
物にアルカリ水溶液を添加しスラリー状あるいは泥状に
して昇温させた混練物を連続的に移動させながら、周波
数が３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの電磁波を前記混練物に
直接照射してゼオライト化させることを特徴とするゼオ
ライト製造方法。 - 【請求項２】 焼却灰またはアルミノ珪酸塩を含む組成
物にアルカリ水溶液を添加して混練する混練手段と、前
記混練手段で形成された混練物を昇温させる加温手段
と、昇温した前記混練物に電磁波を照射してゼオライト
化させる電磁波照射手段と、前記電磁波照射によって生
成したゼオライトを清浄化する洗浄手段と、洗浄された
ゼオライトを乾燥する乾燥手段とを備えたゼオライト製
造装置。
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