JP3262456B2 - 多孔材の製造方法 - Google Patents
多孔材の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物の焼却灰を、吸
音材、軽量建材、各種フィルタ−、および触媒担体等の
原料として有効利用する多孔材の製造方法に関する。
音材、軽量建材、各種フィルタ−、および触媒担体等の
原料として有効利用する多孔材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、大都市圏を中心とした一般廃棄物
および産業廃棄物の急速な増加に伴って、これらの焼却
処理施設から発生する焼却灰も増加し、最終埋め立て処
分場の逼迫等の社会問題が生じている。このため、焼却
灰をスラグ化して減容化する溶融処理技術が開発され一
部実用化されつつあるが、一方これらの焼却灰を路盤材
および建材等の原料として有効利用する技術も検討され
ている。
および産業廃棄物の急速な増加に伴って、これらの焼却
処理施設から発生する焼却灰も増加し、最終埋め立て処
分場の逼迫等の社会問題が生じている。このため、焼却
灰をスラグ化して減容化する溶融処理技術が開発され一
部実用化されつつあるが、一方これらの焼却灰を路盤材
および建材等の原料として有効利用する技術も検討され
ている。
【０００３】この有効利用の一つに、これらの焼却灰を
原料として多孔材を製造し、吸音材、軽量建材、各種フ
ィルタ−および触媒担体等への応用が考えられる。上記
多孔材の製造方法に関しては、従来、発泡性の良好な高
炉スラグを原料とした技術が数多く提案されている。例
えば、特開昭６３−２１８５２７には、高炉等から排出
される溶融スラグ中に発泡剤を添加して気泡を発生さ
せ、これを急冷して発泡スラグを製造する方法が、また
特開平３−３７１６７には、高炉スラグを含有するセラ
ミックス原料に硫黄酸化物や炭化珪素等の発泡剤を添加
してセラミックス発泡体を製造する方法が提案されてい
る。
原料として多孔材を製造し、吸音材、軽量建材、各種フ
ィルタ−および触媒担体等への応用が考えられる。上記
多孔材の製造方法に関しては、従来、発泡性の良好な高
炉スラグを原料とした技術が数多く提案されている。例
えば、特開昭６３−２１８５２７には、高炉等から排出
される溶融スラグ中に発泡剤を添加して気泡を発生さ
せ、これを急冷して発泡スラグを製造する方法が、また
特開平３−３７１６７には、高炉スラグを含有するセラ
ミックス原料に硫黄酸化物や炭化珪素等の発泡剤を添加
してセラミックス発泡体を製造する方法が提案されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般廃
棄物あるいは産業廃棄物の焼却灰に関しては、これらを
溶融して成るスラグが発泡性を示すことは知られている
ものの、組成のばらつき等により発泡性を安定して制御
する製造条件が見出だされておらず、これらを多孔材の
原料とする技術は未だ実用化に至っていないのが現状で
ある。
棄物あるいは産業廃棄物の焼却灰に関しては、これらを
溶融して成るスラグが発泡性を示すことは知られている
ものの、組成のばらつき等により発泡性を安定して制御
する製造条件が見出だされておらず、これらを多孔材の
原料とする技術は未だ実用化に至っていないのが現状で
ある。
【０００５】しかるに、従来の高炉スラグの水砕化技術
を当該廃棄物の焼却灰に適用した製造方法では、気孔径
の制御が困難で吸音材のような用途への適用は困難であ
り、また発泡剤を添加する方法では製造方法が複雑でコ
スト高となる欠点がある。
を当該廃棄物の焼却灰に適用した製造方法では、気孔径
の制御が困難で吸音材のような用途への適用は困難であ
り、また発泡剤を添加する方法では製造方法が複雑でコ
スト高となる欠点がある。
【０００６】即ち、従来の方法は、比較的組成のばらつ
きが小さく発泡性の良好な高炉スラグを原料とした提案
が中心で、組成のばらつきが大きく、発泡性が小さい一
般廃棄物あるいは産業廃棄物の焼却灰を原料とした多孔
材の提案は殆どなされていないのが実情である。
きが小さく発泡性の良好な高炉スラグを原料とした提案
が中心で、組成のばらつきが大きく、発泡性が小さい一
般廃棄物あるいは産業廃棄物の焼却灰を原料とした多孔
材の提案は殆どなされていないのが実情である。
【０００７】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、一般廃棄物あるいは産業廃棄物の焼却灰を原料とし
て、発泡剤を添加することなく且つ組成のばらつきに影
響されることのない安定的に良質な多孔材の製造方法を
提供することを目的とする。
で、一般廃棄物あるいは産業廃棄物の焼却灰を原料とし
て、発泡剤を添加することなく且つ組成のばらつきに影
響されることのない安定的に良質な多孔材の製造方法を
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】上記目的を達成するため
に本発明の特徴とするところは、(CaO+1.7MgO+Al2 O3 )
/SiO 2 で表わされた組成が、１．０以上、１．５以下
なるスラグを酸化性雰囲気にて発泡熱処理することにあ
り、また前記スラグが、廃棄物の焼却灰の１種もしくは
２種以上の混合物を非酸化性雰囲気で溶融して成ること
にあり、更に前記スラグが、廃棄物の焼却灰を非酸化性
雰囲気で溶融して成るスラグの１種もしくは２種以上の
混合物であることにある。
に本発明の特徴とするところは、(CaO+1.7MgO+Al2 O3 )
/SiO 2 で表わされた組成が、１．０以上、１．５以下
なるスラグを酸化性雰囲気にて発泡熱処理することにあ
り、また前記スラグが、廃棄物の焼却灰の１種もしくは
２種以上の混合物を非酸化性雰囲気で溶融して成ること
にあり、更に前記スラグが、廃棄物の焼却灰を非酸化性
雰囲気で溶融して成るスラグの１種もしくは２種以上の
混合物であることにある。
【０００９】
【作用】当該廃棄物の焼却灰を溶融して成るスラグが良
好な発泡性を有するためには、当該スラグ中に発泡剤と
なり得るガス発生源を含有すること、および発泡温度に
て発生したガスが当該スラグ中から抜け出さないように
当該スラグが適度な粘性を持つ組成を有することが必要
である。
好な発泡性を有するためには、当該スラグ中に発泡剤と
なり得るガス発生源を含有すること、および発泡温度に
て発生したガスが当該スラグ中から抜け出さないように
当該スラグが適度な粘性を持つ組成を有することが必要
である。
【００１０】先ず、上記適度な粘性を持つ組成は、廃棄
物の焼却灰を溶融して成るスラグの組成を(CaO+1.7MgO+
Al2 O 3 )/SiO 2 で表したとき、これを１．０以上、
１．５以下に調製することである。次いでかかる組成範
囲に調製されたスラグを酸化性雰囲気にて発泡熱処理す
ることにより良質な多孔材を形成せしめることができ
る。ここで、MgO の係数１．７は発泡熱処理温度におけ
る粘性の効果を加味して付けたものである。尚、上記組
成範囲は廃棄物の焼却灰を溶融して成るスラグに限定す
るものではなく、 CaO，MgO ，Al2 O 3 ，SiO 2 を主成
分とするスラグに対してはその種類によらず適用するこ
とができる。
物の焼却灰を溶融して成るスラグの組成を(CaO+1.7MgO+
Al2 O 3 )/SiO 2 で表したとき、これを１．０以上、
１．５以下に調製することである。次いでかかる組成範
囲に調製されたスラグを酸化性雰囲気にて発泡熱処理す
ることにより良質な多孔材を形成せしめることができ
る。ここで、MgO の係数１．７は発泡熱処理温度におけ
る粘性の効果を加味して付けたものである。尚、上記組
成範囲は廃棄物の焼却灰を溶融して成るスラグに限定す
るものではなく、 CaO，MgO ，Al2 O 3 ，SiO 2 を主成
分とするスラグに対してはその種類によらず適用するこ
とができる。
【００１１】即ち、当該組成が１．０未満ではスラグの
粘性が小さく発生ガスが抜け、一方１．５を越えるとス
ラグの粘性が高く、発泡現象が十分でなく、いずれも良
好な発泡現象が損なわれる傾向がある。よって、好まし
い組成範囲は１．０以上、１．５以下である。
粘性が小さく発生ガスが抜け、一方１．５を越えるとス
ラグの粘性が高く、発泡現象が十分でなく、いずれも良
好な発泡現象が損なわれる傾向がある。よって、好まし
い組成範囲は１．０以上、１．５以下である。
【００１２】従って、一般に組成のばらつきの大きな廃
棄物の焼却灰を溶融して成るスラグに対しては、各種の
焼却灰またはスラグの組成 CaO，MgO ，Al2 O 3 ，SiO
2 をあらかじめ分析しておき、当該スラグ１種単独で上
記組成範囲を満足する場合にはそのままでよいが、満足
しない場合には当該焼却灰を２種以上組み合わせた混合
物を非酸化性雰囲気で溶融せしめて成るスラグが上記組
成範囲を満足するか、もしくはスラグを２種以上組み合
わせた混合物の組成が上記組成範囲を満足するかのいず
れかが必要である。
棄物の焼却灰を溶融して成るスラグに対しては、各種の
焼却灰またはスラグの組成 CaO，MgO ，Al2 O 3 ，SiO
2 をあらかじめ分析しておき、当該スラグ１種単独で上
記組成範囲を満足する場合にはそのままでよいが、満足
しない場合には当該焼却灰を２種以上組み合わせた混合
物を非酸化性雰囲気で溶融せしめて成るスラグが上記組
成範囲を満足するか、もしくはスラグを２種以上組み合
わせた混合物の組成が上記組成範囲を満足するかのいず
れかが必要である。
【００１３】次に、発泡に必要なスラグ中のガス発生源
について、廃棄物の焼却灰を溶融して成るスラグを対象
に更に説明する。一般廃棄物や産業廃棄物の焼却灰は、
通常数％の炭素分を含有しているため、これを水素およ
び／または一酸化炭素等を含む雰囲気で溶融すると酸化
されずに、固化する過程でスラグ中に取り込まれる。ま
た、窒素および／または水蒸気等のような非酸化性雰囲
気で溶融すると窒素それ自体や水蒸気が分解して生ずる
水素が当該スラグ中に固溶し、固化する過程でスラグ中
に閉じ込められる。
について、廃棄物の焼却灰を溶融して成るスラグを対象
に更に説明する。一般廃棄物や産業廃棄物の焼却灰は、
通常数％の炭素分を含有しているため、これを水素およ
び／または一酸化炭素等を含む雰囲気で溶融すると酸化
されずに、固化する過程でスラグ中に取り込まれる。ま
た、窒素および／または水蒸気等のような非酸化性雰囲
気で溶融すると窒素それ自体や水蒸気が分解して生ずる
水素が当該スラグ中に固溶し、固化する過程でスラグ中
に閉じ込められる。
【００１４】このようにして製造したスラグを、酸化性
雰囲気、例えば大気雰囲気で熱処理すると当該スラグ中
に取り込まれた炭素分が酸化されて、二酸化炭素ガスや
一酸化炭素ガスとなって当該スラグを発泡させることに
なる。一方、固溶した窒素や水素は、熱処理により当該
スラグの結晶構造がおよそ９００〜１０００℃で非晶質
から結晶質に変化するときに溶解度が減少してガス化
し、同様に当該スラグを発泡させることになる。従っ
て、かかる発泡熱処理は酸化性雰囲気の方が、非酸化性
雰囲気に比べて発泡現象をより促進させ、良好な発泡性
を示す。このように、廃棄物の焼却灰中に含有する炭素
分および雰囲気ガスの固溶現象等を利用することによ
り、発泡剤を用いることなく良好な発泡性を有する多孔
材の製造が可能となる。
雰囲気、例えば大気雰囲気で熱処理すると当該スラグ中
に取り込まれた炭素分が酸化されて、二酸化炭素ガスや
一酸化炭素ガスとなって当該スラグを発泡させることに
なる。一方、固溶した窒素や水素は、熱処理により当該
スラグの結晶構造がおよそ９００〜１０００℃で非晶質
から結晶質に変化するときに溶解度が減少してガス化
し、同様に当該スラグを発泡させることになる。従っ
て、かかる発泡熱処理は酸化性雰囲気の方が、非酸化性
雰囲気に比べて発泡現象をより促進させ、良好な発泡性
を示す。このように、廃棄物の焼却灰中に含有する炭素
分および雰囲気ガスの固溶現象等を利用することによ
り、発泡剤を用いることなく良好な発泡性を有する多孔
材の製造が可能となる。
【００１５】尚、上記酸化性雰囲気にて発泡熱処理する
温度はおよそ１０００℃以上１２００℃以下が好まし
い。即ち、上記組成範囲において発泡熱処理する温度が
１０００℃未満では上記ガスの発生が十分でないと共
に、当該スラグの粘性が高すぎて発泡現象が十分でな
く、また１２００℃を越えると当該スラグの粘性が小さ
くなり過ぎて発生ガスが抜けて発泡現象が低減する傾向
にある。
温度はおよそ１０００℃以上１２００℃以下が好まし
い。即ち、上記組成範囲において発泡熱処理する温度が
１０００℃未満では上記ガスの発生が十分でないと共
に、当該スラグの粘性が高すぎて発泡現象が十分でな
く、また１２００℃を越えると当該スラグの粘性が小さ
くなり過ぎて発生ガスが抜けて発泡現象が低減する傾向
にある。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。 実施例１ Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，の６市から発生した一般廃棄
物、即ち都市ごみの焼却灰を、炭素電極を用いた抵抗加
熱式電気溶融炉で、非酸化性雰囲気（水蒸気１５〜３０
重量％、残気体中一酸化炭素４０〜７０体積％、水素１
０〜３０体積％、残り窒素）にて１４００℃で溶融し、
空気冷却により固化させて各市のスラグを製造した。こ
のスラグを適度の粒度に粉砕し、大気炉を用いて１１０
０℃×３０分の発泡熱処理を施した。表１に、各市のス
ラグの主要成分組成を(CaO+1.7MgO+Al2 O 3 )/SiO 2 で
表したスラグの組成、得られた多孔材の比重、および気
孔の状態の観察結果を示す。
物、即ち都市ごみの焼却灰を、炭素電極を用いた抵抗加
熱式電気溶融炉で、非酸化性雰囲気（水蒸気１５〜３０
重量％、残気体中一酸化炭素４０〜７０体積％、水素１
０〜３０体積％、残り窒素）にて１４００℃で溶融し、
空気冷却により固化させて各市のスラグを製造した。こ
のスラグを適度の粒度に粉砕し、大気炉を用いて１１０
０℃×３０分の発泡熱処理を施した。表１に、各市のス
ラグの主要成分組成を(CaO+1.7MgO+Al2 O 3 )/SiO 2 で
表したスラグの組成、得られた多孔材の比重、および気
孔の状態の観察結果を示す。
【００１７】表１より、(CaO+1.7MgO+Al2 O 3 )/SiO 2
で表したスラグの組成が１．０以上１．５以下で良好な
発泡性を示し、材料の比重が適性な数値を示すと共に、
気孔の状態も良好であったが、１．０未満および１．５
を越える組成範囲では、発泡が十分でないため材料の比
重が大きく、また気孔の状態も不均一で不良であった。
尚、発泡時に発生したガスを分析したところ、ほとんど
が水素、一酸化炭素、二酸化炭素であった。 実施例２ 実施例１で製造したＤ市のスラグを適度の粒度に粉砕
し、大気雰囲気にて発泡熱処理温度を９００〜１３００
℃×３０分の範囲で変化させて発泡熱処理を施した。そ
の結果を表２に示す。表２より１０００℃未満では発泡
性が小さいために比重が大きくなり、１２００℃を越え
るとガス抜けが生ずるため発泡が不十分で比重が大きく
なる傾向が見られる。一方、１０００℃以上、１２００
℃以下では発泡性および気孔の状態共に良好で、比重も
適正な数値を示した。 実施例３ 実施例１で、１種単独で１．０以上、１．５以下の組成
範囲に入らなかったＡ市，Ｆ市の焼却灰を組み合わせ
て、新たに１．０以上、１．５以下に入る組成を３条件
調製し、実施例１と同様の条件で実施した結果を表３に
示す。表３より、１種単独では上記組成範囲に入らない
焼却灰を組み合わせて、上記組成範囲内に調製すること
により、良好な発泡性を示し、比重の適正な多孔材を得
ることができた。
で表したスラグの組成が１．０以上１．５以下で良好な
発泡性を示し、材料の比重が適性な数値を示すと共に、
気孔の状態も良好であったが、１．０未満および１．５
を越える組成範囲では、発泡が十分でないため材料の比
重が大きく、また気孔の状態も不均一で不良であった。
尚、発泡時に発生したガスを分析したところ、ほとんど
が水素、一酸化炭素、二酸化炭素であった。 実施例２ 実施例１で製造したＤ市のスラグを適度の粒度に粉砕
し、大気雰囲気にて発泡熱処理温度を９００〜１３００
℃×３０分の範囲で変化させて発泡熱処理を施した。そ
の結果を表２に示す。表２より１０００℃未満では発泡
性が小さいために比重が大きくなり、１２００℃を越え
るとガス抜けが生ずるため発泡が不十分で比重が大きく
なる傾向が見られる。一方、１０００℃以上、１２００
℃以下では発泡性および気孔の状態共に良好で、比重も
適正な数値を示した。 実施例３ 実施例１で、１種単独で１．０以上、１．５以下の組成
範囲に入らなかったＡ市，Ｆ市の焼却灰を組み合わせ
て、新たに１．０以上、１．５以下に入る組成を３条件
調製し、実施例１と同様の条件で実施した結果を表３に
示す。表３より、１種単独では上記組成範囲に入らない
焼却灰を組み合わせて、上記組成範囲内に調製すること
により、良好な発泡性を示し、比重の適正な多孔材を得
ることができた。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の方法によ
ればスラグの組成を(CaO+1.7MgO+Al2O 3 )/SiO 2 で表
したとき、これを１．０以上１．５以下に調製し、当該
スラグを酸化性雰囲気にて発泡熱処理することを特徴と
するので、１種単独では当該組成範囲に入らない当該ス
ラグであっても、焼却灰またはスラグを２種以上組み合
わせて当該組成範囲内に調製することにより良好な発泡
性を得ることができる。従って、かかる廃棄物の焼却灰
を原料として発泡剤を添加することなく、且つ組成のば
らつきに影響されることなく安価に安定した多孔材を製
造することができる。
ればスラグの組成を(CaO+1.7MgO+Al2O 3 )/SiO 2 で表
したとき、これを１．０以上１．５以下に調製し、当該
スラグを酸化性雰囲気にて発泡熱処理することを特徴と
するので、１種単独では当該組成範囲に入らない当該ス
ラグであっても、焼却灰またはスラグを２種以上組み合
わせて当該組成範囲内に調製することにより良好な発泡
性を得ることができる。従って、かかる廃棄物の焼却灰
を原料として発泡剤を添加することなく、且つ組成のば
らつきに影響されることなく安価に安定した多孔材を製
造することができる。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 一雄 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 堺 正夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−87677（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−48513（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 38/00 - 38/10
Claims (1)
- 【請求項１】廃棄物の焼却灰の１種もしくは２種以上の
混合物を非酸化性雰囲気で溶融して成り、（ＣａＯ＋
１．７ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３）／ＳｉＯ２で表された組成
が１．０以上１．５以下なるスラグを、酸化性雰囲気に
て熱処理することにより非晶質から結晶相を析出せし
め、該スラグを発泡させることを特徴とする多孔材の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15858794A JP3262456B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 多孔材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15858794A JP3262456B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 多孔材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0826846A JPH0826846A (ja) | 1996-01-30 |
| JP3262456B2 true JP3262456B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=15674955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15858794A Expired - Fee Related JP3262456B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 多孔材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3262456B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4601138B2 (ja) * | 2000-08-17 | 2010-12-22 | 財団法人電力中央研究所 | 人工軽量骨材の製造方法 |
-
1994
- 1994-07-11 JP JP15858794A patent/JP3262456B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0826846A (ja) | 1996-01-30 |
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