JP3431499B2 - 人工ゼオライトの製造方法 - Google Patents
人工ゼオライトの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミの焼却灰
およびガラスを含む混合物を、水およびアルカリの存在
下で加熱処理する人工ゼオライトの製造方法に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】従来、人工ゼオライトは、石炭灰、特に
火力発電所などで石炭を燃焼したときに生じるフライア
ッシュといわれる微粉となった焼却灰、または都市ゴミ
などの焼却灰、を原料としたものであり、これらに２〜
４Ｎのアルカリ水溶液を加え、大気圧の下で加熱処理す
ることにより製造していた。従って、人工ゼオライトの
陽イオン交換容量を３００ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1以上
にするためには、加熱温度が１００℃未満の場合、人工
ゼオライトが生成するまでの反応時間は、少なくとも２
４時間、場合によっては９０時間を要していた。 【０００３】一方、合成ゼオライトといわれる触媒用ゼ
オライトの合成は、１００℃以上の高温域で反応が行わ
れている。しかも、使用する珪酸およびアルミニウムな
どの原料の純度は高いものでなければ、ゼオライトの生
成が阻害されるために、純度の低い原料は使用されなか
った。しかし、人工ゼオライトの原料である焼却灰は非
結晶性の珪酸アルミニウム塩が含有されているので、高
温域で反応させることはなかった。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従って、焼却灰などの
ような非結晶性の珪酸アルミニウム塩を含有している原
料を用いて、アルカリ処理を行い、陽イオン交換容量が
３００ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1以上である人工ゼオライ
トを工業的に製造するためには、反応時間をいかに短縮
するか、が課題となっていた。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決するために種々の検討を行った結果、焼却灰
を原料として、短時間で人工ゼオライトを製造する方法
を提供するにいたった。すなわち、都市ゴミの焼却灰お
よび廃ガラスのカレットを含む混合物を、水およびアル
カリの存在下で１２０乃至２３０℃に加熱処理すること
を特徴とする、人工ゼオライトの製造方法である。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明にいう人工ゼオライトと
は、焼却灰などの非結晶性の珪酸アルミニウム塩を含む
組成物を、アルカリ処理により人工的に転換して得られ
たゼオライトのことであって、その主成分はフィリップ
サイト、ホージャサイト、ゼオライトＡ、ヒドロキシソ
ーダライトなどであり、他の成分を少量含むこともあ
る。また、ゼオライト以外の部分、すなわち非ゼオライ
ト成分として、有機物、鉄分、その他の不純物およびゼ
オライトに至るまでの中間生成物なども共存する。 【０００７】本発明にいう焼却灰とは、珪酸およびアル
ミナを非結晶性の珪酸アルミニウム塩として含む焼却灰
であって、石炭灰、製紙スラッジ焼却灰、活性汚泥焼却
灰、可燃性廃棄物の焼却灰、などを例示することができ
る。また、フライアッシュとよばれる石炭灰は、石炭を
微粉にして微粉炭燃焼ボイラーにより燃焼した際、集塵
機により採取されるような微小な灰の粒子をいい、シリ
カ４５％以上、湿分１％以下、強熱減量５％以下、比重
１．９５以上、比面積２７００ｃｍ2/ｇ以上、４４μｍ
標準篩を７５％以上通過するものである。ここで、可燃
性廃棄物とは、人間の各種活動によって生じた廃棄物の
うち、可燃性のものをいい、一般廃棄物および産業廃棄
物とを問わない。産業廃棄物としては、土木・建築工事
などにともなって生ずる木材、紙などの可燃性の廃棄
物、などを例示することができる。また、本発明にいう
都市ゴミとは、可燃性廃棄物のうち、一般廃棄物として
家庭よりでる生ゴミその他の可燃性のゴミのことをい
う。 【０００８】本発明にいうガラスとは、ケイ酸塩ガラス
のことをいい、ケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ
石灰ガラス、鉛ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガ
ラスなどを例示することができる。また、ソーダ石灰ガ
ラスとしては、板ガラス、ビンガラス、クラウンガラス
などを例示することができる。従って、本発明では板ガ
ラス、ビンガラス、食卓用品ガラス、家庭用品ガラス、
電気用ガラス、照明用ガラス、理化学用ガラス、医療用
ガラス、光学ガラス、などを使用したあとの廃棄物であ
るカレットを使用することができる。さらには、廃棄物
としてのガラスを回収するために粉砕した際に生じるガ
ラスの粉末をも含むものである。本発明を実施するため
には、都市ゴミの焼却灰にガラスを添加して混合するの
で、粒子の小さい粉末状のものが好ましい。 【０００９】本発明におけるガラスの添加量は、使用す
る原料の珪礬比、すなわち（ＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 の重
量組成の比）×１．７、および製造すべき人工ゼオライ
トの種類に依存している。すなわち、焼却灰を原料とし
て、ガラスを添加しないでアルカリによる加熱処理を行
って得られる人工ゼオライトは、ヒドロキシソーダライ
トであって、その孔径は小さく、陽イオン交換容量は大
きいが、脱臭作用はない。焼却灰の固形分に対して、ガ
ラスを２０重量％以上添加することにより、珪礬比が２
以上になり、得られる人工ゼオライトのなかのフィリッ
プサイトの割合が増加してくる。ガラスを、焼却灰の固
形分に対して、４０乃至５０重量％添加し、珪礬比を
２．５以上にすると人工ゼオライトのほとんどが、フィ
リップサイトとなる。さらに、ガラスの添加量を高め６
０重量％以上添加することにより、珪礬比を４以上にす
ると、人工ゼオライトのなかにホージャサイトの割合が
増加してくる。 【００１０】本発明にいうアルカリとは、水酸化物であ
って水に溶解する物質をいい、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、など
を例示することができる。本発明を実施するためには、
上記の物質を水溶液として用いてもよいし、水の存在下
に固形の状態で直接添加してもよい。 【００１１】本発明では、焼却灰を人工ゼオライトの原
料とした場合、原料粒子内の非結晶性の珪酸アルミニウ
ムが原料粒子内からアルカリ溶液に拡散する速度が律速
となること、アルミナ分子と可溶性珪酸塩の反応は粒子
の表面で行われ、アルカリ溶液中の可溶性珪酸塩濃度に
依存すること、などがわかった。その結果、珪酸アルミ
ニウム塩からの可溶性珪酸塩の粒子内拡散と、粒子表面
でのアルミナと可溶性珪酸塩との固相反応を、同一反応
層で連続的に行い、一定の品質の人工ゼオライトを確保
するためには、反応温度を高くすることが有利である。
まず第一段として珪酸アルミニウム塩のゼオライト化を
目的に原料とアルカリとの混合により、すなわち原料表
面から、生成した可溶性珪酸塩を速やかに取り除き、新
しいアルカリの拡散を促すことにより、ゼオライト化を
短時間で行い、第二段として、水蒸気を放出し、可溶性
珪酸塩濃度の高くなった状態で、アルミナとの反応を行
わせるものである。 【００１２】原料のゼオライト化反応の進行によりアル
カリ溶液に溶解してくる可溶性珪酸塩の濃度の調整は、
原料と混合するアルカリの供給量で調整する。また、反
応槽内のアルカリ濃度の調整を行うため、該反応槽より
水蒸気として水分を放出することにより調整することが
できる。原料がフライアッシュの場合には、２〜４Ｎの
水酸化ナトリウム水溶液を用いるのが、好ましい。ま
た、１００℃以上に加熱するためには、飽和蒸気を使用
する場合、耐圧反応容器内で合成を行うのが、一般的で
ある。このとき、反応容器内の圧力を２〜３０kg/cm2、
すなわち１２０〜２３０℃、に保つのが反応を円滑に行
ううえで好ましい。 【００１３】本発明を実施するための加熱処理は、上述
のように飽和蒸気を使用する場合には、耐圧反応容器内
で反応を行うことができる。また、大気圧下では反応容
器を所定温度まで加熱し、そこへ過熱蒸気を供給するこ
とにより、反応条件を満たすことができる。従って、上
記のゼオライト化反応を行うための装置は、特に限定さ
れるものではなく、飽和蒸気を使用する場合には、攪拌
機付耐圧反応容器（オートクレーブ）または製紙工場で
使用しているダイジェスターといわれる機械を利用する
ことができる。また、外部から加熱する場合には、加熱
装置を外部に備えたスクリューコンベアーまたはニーダ
ー（捏和機）など、さらには熱風を利用して加熱する回
転乾燥装置などを利用することができる。図１には、攪
拌機付耐圧反応容器の１例を示した。 【００１４】 【実施例】本発明の概要について説明する。本発明に使
用する焼却灰が都市ゴミなどの可燃性廃棄物の焼却灰の
飛散灰である場合には、そのまま人工ゼオライトの原料
として使用することができるが、焼却灰が焼却炉灰であ
る場合には、粒子が大きいので、粉砕する必要がある。
粉砕後の粒子径は、一般的には２０〜１００μｍにする
のが好ましいが、用途によっては粒子径をさらに小さく
２０μｍ以下にする必要がある。また、本発明に使用す
るガラスは、焼却灰と混合して使用するので、焼却灰と
同程度の粒子に粉砕することが、ゼオライト化反応を行
ううえで好ましい。 【００１５】上記の焼却灰とガラスの混合物を、原料と
して反応装置に入れ、水およびアルカリを加える。この
とき、予め原料と水およびアルカリを混合しておくこと
が、反応装置内でゼオライトの合成を円滑に行ううえで
好ましい。例えば、図１に示すように、スクリューコン
ベアー2 により予め原料、水、アルカリを混合し、原料
供給口6 を経て攪拌機付耐圧反応容器1 に原料、アルカ
リなどを供給し、次いで反応容器内に蒸気入口8 より飽
和蒸気を吹き込むことにより圧力と共に、温度を上昇さ
せる。このとき、予めアルカリを加えるが、水溶液であ
っても、固形物であっても差し支えない。水は水蒸気に
よって供給されるので、必ずしも原料と共に供給する必
要はない。また、加熱手段が飽和蒸気以外の場合、例え
ば、電熱、熱風などによるときには、反応容器は必ずし
も耐圧構造でなくてもよい。このときには、予めアルカ
リを加えるが、水溶液であっても、固形物であっても差
し支えないが、水は過熱蒸気として供給することが必要
である。 【００１６】焼却灰とガラスの混合物を、原料としてア
ルカリと共に攪拌機付耐圧反応容器1 に入れた後、蒸気
入口8 より飽和蒸気を加え、所定の温度に加熱し、所定
時間ゼオライト化反応を行う。反応終了後、水蒸気を蒸
気出口9 より減圧弁を通して排出することにより、攪拌
機付耐圧反応容器1 内は常圧となり、粉末状の反応生成
物が得られる。この反応生成物を反応生成物排出口7 よ
り取り出すことにより、洗浄することなく人工ゼオライ
トとして用いることができる。次に、本発明の詳細を実
施例に基づいて説明するが、本発明の趣旨はこれらの実
施例に限定されるものではない。 【００１７】（実施例１） １Ｌ容の攪拌機付きオートクレーブ（東洋高圧株式会社
製）に非結晶性の珪酸アルミニウムの含有量が８０％で
あり、珪礬比約２．０の都市ゴミの焼却灰（東京都町田
市清掃局焼却場製）２０ｇおよび４Ｎの水酸化ナトリウ
ム水溶液２００ｍｌを入れ、蓋を閉めた後、飽和蒸気に
より加圧し、内部の温度が１２０℃に達するまで加熱し
た。この状態を１０時間保った後、蒸気を抜いて大気圧
に戻し、内部の生成物を取り出した。この生成物を水洗
することなく、Ｘ線回折法により構造を確認した結果、
ヒドロキシソーダライトが生成していることを認めた。
このヒドロキシソーダライトの陽イオン交換容量は４０
０ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1であった。 【００１８】（実施例２） １Ｌ容の攪拌機付きオートクレーブ（東洋高圧株式会社
製）に非結晶性の珪酸アルミニウムの含有量が８０％で
あり、珪礬比約２．０の都市ゴミの焼却灰（東京都町田
市清掃局焼却場製）２０ｇおよび４Ｎの水酸化ナトリウ
ム水溶液２００ｍｌを入れ、蓋を閉めた後、飽和蒸気に
より加圧し、内部の温度が２００℃に達するまで加熱し
た。この状態を３時間保った後、蒸気を抜いて大気圧に
戻し、内部の生成物を取り出した。この生成物を水洗す
ることなく、Ｘ線回折法により構造を確認した結果、ヒ
ドロキシソーダライトが生成していることを認めた。こ
のヒドロキシソーダライトの陽イオン交換容量は６００
ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1であった。また、反応生成物の
粒径を沈定法で測定した結果、粒径は６０μｍ以下であ
った。 【００１９】（実施例３） １Ｌ容の攪拌機付きオートクレーブ（東洋高圧株式会社
製）に非結晶性の珪酸アルミニウムの含有量が８０％で
あり、珪礬比約２．０の都市ゴミの焼却灰（東京都町田
市清掃局焼却場製）２０ｇおよびガラス粉末（西日本環
境開発協同組合製）５ｇを入れて珪礬比約２．５とし、
その上から４Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２００ｍｌを
入れ、蓋を閉めた後、飽和蒸気により加圧し、内部の温
度が１２０℃に達するまで加熱した。この状態を１０時
間保った後、蒸気を抜いて大気圧に戻し、内部の生成物
を取り出した。この生成物を水洗することなく、Ｘ線回
折法により構造を確認した結果、フィリップサイトが生
成していることを認めた。このフィリップサイトの陽イ
オン交換容量は３５０ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1であっ
た。 【００２０】（比較例１） １Ｌ容の三角フラスコに、非結晶性の珪酸アルミニウム
の含有量が９５％であり、珪礬比約２．５のフライアッ
シュ（電源開発株式会社松浦発電所製、フライアッシュ
協会より入手）２０ｇおよび４Ｎの水酸化ナトリウム水
溶液２００ｍｌを入れ、該三角フラスコをプレートヒー
ター上に置き、内部の温度が９５℃に達するまで加熱し
た。この状態を２４時間保った後、内部の生成物を取り
出し、アルカリを除去するために水洗した。この生成物
を、Ｘ線回折法により構造を確認した結果、フィリップ
サイトが生成していることを認めた。このフィリップサ
イトの陽イオン交換容量は２００ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ
-1であった。 【００２１】（比較例２） １Ｌ容の三角フラスコに、非結晶性の珪酸アルミニウム
の含有量が９５％であり、珪礬比約２．５のフライアッ
シュ（電源開発株式会社松浦発電所製、フライアッシュ
協会より入手）２０ｇおよびガラス粉末（西日本環境開
発協同組合製）５ｇを入れて珪礬比約４とし、その上か
ら４Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２００ｍｌを入れ、該
三角フラスコをプレートヒーター上に置き、内部の温度
が９５℃に達するまで加熱した。この状態を２４時間保
った後、内部の生成物を取り出し、アルカリを除去する
ために水洗した。この生成物を、Ｘ線回折法により構造
を確認した結果、ホージャサイトが生成していることを
認めた。このホージャサイトの陽イオン交換容量は２５
０ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1であった。 【００２２】 【発明の効果】本発明は、都市ゴミの焼却灰とガラスの
混合物を、水およびアルカリの存在下で１２０乃至２３
０℃に加熱処理することにより、ゼオライト化反応の反
応時間を大幅に短縮することができた。すなわち、加熱
温度が１００℃未満の場合には、陽イオン交換容量を３
００ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1以上にするためには、反応
時間を少なくとも２４時間、場合によっては９０時間を
要していたが、本発明では反応時間は、３乃至１０時間
で目的を達することができた。また、本発明により生成
した人工ゼオライトは粉末状であって、アルカリを除去
するための洗浄を必要としなかった。従って、都市ゴミ
の焼却灰とガラスの混合物、から人工ゼオライトを工業
的に製造する場合、コスト面からも非常に有利な製造方
法を提供するものである。
およびガラスを含む混合物を、水およびアルカリの存在
下で加熱処理する人工ゼオライトの製造方法に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】従来、人工ゼオライトは、石炭灰、特に
火力発電所などで石炭を燃焼したときに生じるフライア
ッシュといわれる微粉となった焼却灰、または都市ゴミ
などの焼却灰、を原料としたものであり、これらに２〜
４Ｎのアルカリ水溶液を加え、大気圧の下で加熱処理す
ることにより製造していた。従って、人工ゼオライトの
陽イオン交換容量を３００ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1以上
にするためには、加熱温度が１００℃未満の場合、人工
ゼオライトが生成するまでの反応時間は、少なくとも２
４時間、場合によっては９０時間を要していた。 【０００３】一方、合成ゼオライトといわれる触媒用ゼ
オライトの合成は、１００℃以上の高温域で反応が行わ
れている。しかも、使用する珪酸およびアルミニウムな
どの原料の純度は高いものでなければ、ゼオライトの生
成が阻害されるために、純度の低い原料は使用されなか
った。しかし、人工ゼオライトの原料である焼却灰は非
結晶性の珪酸アルミニウム塩が含有されているので、高
温域で反応させることはなかった。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従って、焼却灰などの
ような非結晶性の珪酸アルミニウム塩を含有している原
料を用いて、アルカリ処理を行い、陽イオン交換容量が
３００ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1以上である人工ゼオライ
トを工業的に製造するためには、反応時間をいかに短縮
するか、が課題となっていた。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決するために種々の検討を行った結果、焼却灰
を原料として、短時間で人工ゼオライトを製造する方法
を提供するにいたった。すなわち、都市ゴミの焼却灰お
よび廃ガラスのカレットを含む混合物を、水およびアル
カリの存在下で１２０乃至２３０℃に加熱処理すること
を特徴とする、人工ゼオライトの製造方法である。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明にいう人工ゼオライトと
は、焼却灰などの非結晶性の珪酸アルミニウム塩を含む
組成物を、アルカリ処理により人工的に転換して得られ
たゼオライトのことであって、その主成分はフィリップ
サイト、ホージャサイト、ゼオライトＡ、ヒドロキシソ
ーダライトなどであり、他の成分を少量含むこともあ
る。また、ゼオライト以外の部分、すなわち非ゼオライ
ト成分として、有機物、鉄分、その他の不純物およびゼ
オライトに至るまでの中間生成物なども共存する。 【０００７】本発明にいう焼却灰とは、珪酸およびアル
ミナを非結晶性の珪酸アルミニウム塩として含む焼却灰
であって、石炭灰、製紙スラッジ焼却灰、活性汚泥焼却
灰、可燃性廃棄物の焼却灰、などを例示することができ
る。また、フライアッシュとよばれる石炭灰は、石炭を
微粉にして微粉炭燃焼ボイラーにより燃焼した際、集塵
機により採取されるような微小な灰の粒子をいい、シリ
カ４５％以上、湿分１％以下、強熱減量５％以下、比重
１．９５以上、比面積２７００ｃｍ2/ｇ以上、４４μｍ
標準篩を７５％以上通過するものである。ここで、可燃
性廃棄物とは、人間の各種活動によって生じた廃棄物の
うち、可燃性のものをいい、一般廃棄物および産業廃棄
物とを問わない。産業廃棄物としては、土木・建築工事
などにともなって生ずる木材、紙などの可燃性の廃棄
物、などを例示することができる。また、本発明にいう
都市ゴミとは、可燃性廃棄物のうち、一般廃棄物として
家庭よりでる生ゴミその他の可燃性のゴミのことをい
う。 【０００８】本発明にいうガラスとは、ケイ酸塩ガラス
のことをいい、ケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ
石灰ガラス、鉛ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガ
ラスなどを例示することができる。また、ソーダ石灰ガ
ラスとしては、板ガラス、ビンガラス、クラウンガラス
などを例示することができる。従って、本発明では板ガ
ラス、ビンガラス、食卓用品ガラス、家庭用品ガラス、
電気用ガラス、照明用ガラス、理化学用ガラス、医療用
ガラス、光学ガラス、などを使用したあとの廃棄物であ
るカレットを使用することができる。さらには、廃棄物
としてのガラスを回収するために粉砕した際に生じるガ
ラスの粉末をも含むものである。本発明を実施するため
には、都市ゴミの焼却灰にガラスを添加して混合するの
で、粒子の小さい粉末状のものが好ましい。 【０００９】本発明におけるガラスの添加量は、使用す
る原料の珪礬比、すなわち（ＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 の重
量組成の比）×１．７、および製造すべき人工ゼオライ
トの種類に依存している。すなわち、焼却灰を原料とし
て、ガラスを添加しないでアルカリによる加熱処理を行
って得られる人工ゼオライトは、ヒドロキシソーダライ
トであって、その孔径は小さく、陽イオン交換容量は大
きいが、脱臭作用はない。焼却灰の固形分に対して、ガ
ラスを２０重量％以上添加することにより、珪礬比が２
以上になり、得られる人工ゼオライトのなかのフィリッ
プサイトの割合が増加してくる。ガラスを、焼却灰の固
形分に対して、４０乃至５０重量％添加し、珪礬比を
２．５以上にすると人工ゼオライトのほとんどが、フィ
リップサイトとなる。さらに、ガラスの添加量を高め６
０重量％以上添加することにより、珪礬比を４以上にす
ると、人工ゼオライトのなかにホージャサイトの割合が
増加してくる。 【００１０】本発明にいうアルカリとは、水酸化物であ
って水に溶解する物質をいい、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、など
を例示することができる。本発明を実施するためには、
上記の物質を水溶液として用いてもよいし、水の存在下
に固形の状態で直接添加してもよい。 【００１１】本発明では、焼却灰を人工ゼオライトの原
料とした場合、原料粒子内の非結晶性の珪酸アルミニウ
ムが原料粒子内からアルカリ溶液に拡散する速度が律速
となること、アルミナ分子と可溶性珪酸塩の反応は粒子
の表面で行われ、アルカリ溶液中の可溶性珪酸塩濃度に
依存すること、などがわかった。その結果、珪酸アルミ
ニウム塩からの可溶性珪酸塩の粒子内拡散と、粒子表面
でのアルミナと可溶性珪酸塩との固相反応を、同一反応
層で連続的に行い、一定の品質の人工ゼオライトを確保
するためには、反応温度を高くすることが有利である。
まず第一段として珪酸アルミニウム塩のゼオライト化を
目的に原料とアルカリとの混合により、すなわち原料表
面から、生成した可溶性珪酸塩を速やかに取り除き、新
しいアルカリの拡散を促すことにより、ゼオライト化を
短時間で行い、第二段として、水蒸気を放出し、可溶性
珪酸塩濃度の高くなった状態で、アルミナとの反応を行
わせるものである。 【００１２】原料のゼオライト化反応の進行によりアル
カリ溶液に溶解してくる可溶性珪酸塩の濃度の調整は、
原料と混合するアルカリの供給量で調整する。また、反
応槽内のアルカリ濃度の調整を行うため、該反応槽より
水蒸気として水分を放出することにより調整することが
できる。原料がフライアッシュの場合には、２〜４Ｎの
水酸化ナトリウム水溶液を用いるのが、好ましい。ま
た、１００℃以上に加熱するためには、飽和蒸気を使用
する場合、耐圧反応容器内で合成を行うのが、一般的で
ある。このとき、反応容器内の圧力を２〜３０kg/cm2、
すなわち１２０〜２３０℃、に保つのが反応を円滑に行
ううえで好ましい。 【００１３】本発明を実施するための加熱処理は、上述
のように飽和蒸気を使用する場合には、耐圧反応容器内
で反応を行うことができる。また、大気圧下では反応容
器を所定温度まで加熱し、そこへ過熱蒸気を供給するこ
とにより、反応条件を満たすことができる。従って、上
記のゼオライト化反応を行うための装置は、特に限定さ
れるものではなく、飽和蒸気を使用する場合には、攪拌
機付耐圧反応容器（オートクレーブ）または製紙工場で
使用しているダイジェスターといわれる機械を利用する
ことができる。また、外部から加熱する場合には、加熱
装置を外部に備えたスクリューコンベアーまたはニーダ
ー（捏和機）など、さらには熱風を利用して加熱する回
転乾燥装置などを利用することができる。図１には、攪
拌機付耐圧反応容器の１例を示した。 【００１４】 【実施例】本発明の概要について説明する。本発明に使
用する焼却灰が都市ゴミなどの可燃性廃棄物の焼却灰の
飛散灰である場合には、そのまま人工ゼオライトの原料
として使用することができるが、焼却灰が焼却炉灰であ
る場合には、粒子が大きいので、粉砕する必要がある。
粉砕後の粒子径は、一般的には２０〜１００μｍにする
のが好ましいが、用途によっては粒子径をさらに小さく
２０μｍ以下にする必要がある。また、本発明に使用す
るガラスは、焼却灰と混合して使用するので、焼却灰と
同程度の粒子に粉砕することが、ゼオライト化反応を行
ううえで好ましい。 【００１５】上記の焼却灰とガラスの混合物を、原料と
して反応装置に入れ、水およびアルカリを加える。この
とき、予め原料と水およびアルカリを混合しておくこと
が、反応装置内でゼオライトの合成を円滑に行ううえで
好ましい。例えば、図１に示すように、スクリューコン
ベアー2 により予め原料、水、アルカリを混合し、原料
供給口6 を経て攪拌機付耐圧反応容器1 に原料、アルカ
リなどを供給し、次いで反応容器内に蒸気入口8 より飽
和蒸気を吹き込むことにより圧力と共に、温度を上昇さ
せる。このとき、予めアルカリを加えるが、水溶液であ
っても、固形物であっても差し支えない。水は水蒸気に
よって供給されるので、必ずしも原料と共に供給する必
要はない。また、加熱手段が飽和蒸気以外の場合、例え
ば、電熱、熱風などによるときには、反応容器は必ずし
も耐圧構造でなくてもよい。このときには、予めアルカ
リを加えるが、水溶液であっても、固形物であっても差
し支えないが、水は過熱蒸気として供給することが必要
である。 【００１６】焼却灰とガラスの混合物を、原料としてア
ルカリと共に攪拌機付耐圧反応容器1 に入れた後、蒸気
入口8 より飽和蒸気を加え、所定の温度に加熱し、所定
時間ゼオライト化反応を行う。反応終了後、水蒸気を蒸
気出口9 より減圧弁を通して排出することにより、攪拌
機付耐圧反応容器1 内は常圧となり、粉末状の反応生成
物が得られる。この反応生成物を反応生成物排出口7 よ
り取り出すことにより、洗浄することなく人工ゼオライ
トとして用いることができる。次に、本発明の詳細を実
施例に基づいて説明するが、本発明の趣旨はこれらの実
施例に限定されるものではない。 【００１７】（実施例１） １Ｌ容の攪拌機付きオートクレーブ（東洋高圧株式会社
製）に非結晶性の珪酸アルミニウムの含有量が８０％で
あり、珪礬比約２．０の都市ゴミの焼却灰（東京都町田
市清掃局焼却場製）２０ｇおよび４Ｎの水酸化ナトリウ
ム水溶液２００ｍｌを入れ、蓋を閉めた後、飽和蒸気に
より加圧し、内部の温度が１２０℃に達するまで加熱し
た。この状態を１０時間保った後、蒸気を抜いて大気圧
に戻し、内部の生成物を取り出した。この生成物を水洗
することなく、Ｘ線回折法により構造を確認した結果、
ヒドロキシソーダライトが生成していることを認めた。
このヒドロキシソーダライトの陽イオン交換容量は４０
０ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1であった。 【００１８】（実施例２） １Ｌ容の攪拌機付きオートクレーブ（東洋高圧株式会社
製）に非結晶性の珪酸アルミニウムの含有量が８０％で
あり、珪礬比約２．０の都市ゴミの焼却灰（東京都町田
市清掃局焼却場製）２０ｇおよび４Ｎの水酸化ナトリウ
ム水溶液２００ｍｌを入れ、蓋を閉めた後、飽和蒸気に
より加圧し、内部の温度が２００℃に達するまで加熱し
た。この状態を３時間保った後、蒸気を抜いて大気圧に
戻し、内部の生成物を取り出した。この生成物を水洗す
ることなく、Ｘ線回折法により構造を確認した結果、ヒ
ドロキシソーダライトが生成していることを認めた。こ
のヒドロキシソーダライトの陽イオン交換容量は６００
ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1であった。また、反応生成物の
粒径を沈定法で測定した結果、粒径は６０μｍ以下であ
った。 【００１９】（実施例３） １Ｌ容の攪拌機付きオートクレーブ（東洋高圧株式会社
製）に非結晶性の珪酸アルミニウムの含有量が８０％で
あり、珪礬比約２．０の都市ゴミの焼却灰（東京都町田
市清掃局焼却場製）２０ｇおよびガラス粉末（西日本環
境開発協同組合製）５ｇを入れて珪礬比約２．５とし、
その上から４Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２００ｍｌを
入れ、蓋を閉めた後、飽和蒸気により加圧し、内部の温
度が１２０℃に達するまで加熱した。この状態を１０時
間保った後、蒸気を抜いて大気圧に戻し、内部の生成物
を取り出した。この生成物を水洗することなく、Ｘ線回
折法により構造を確認した結果、フィリップサイトが生
成していることを認めた。このフィリップサイトの陽イ
オン交換容量は３５０ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1であっ
た。 【００２０】（比較例１） １Ｌ容の三角フラスコに、非結晶性の珪酸アルミニウム
の含有量が９５％であり、珪礬比約２．５のフライアッ
シュ（電源開発株式会社松浦発電所製、フライアッシュ
協会より入手）２０ｇおよび４Ｎの水酸化ナトリウム水
溶液２００ｍｌを入れ、該三角フラスコをプレートヒー
ター上に置き、内部の温度が９５℃に達するまで加熱し
た。この状態を２４時間保った後、内部の生成物を取り
出し、アルカリを除去するために水洗した。この生成物
を、Ｘ線回折法により構造を確認した結果、フィリップ
サイトが生成していることを認めた。このフィリップサ
イトの陽イオン交換容量は２００ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ
-1であった。 【００２１】（比較例２） １Ｌ容の三角フラスコに、非結晶性の珪酸アルミニウム
の含有量が９５％であり、珪礬比約２．５のフライアッ
シュ（電源開発株式会社松浦発電所製、フライアッシュ
協会より入手）２０ｇおよびガラス粉末（西日本環境開
発協同組合製）５ｇを入れて珪礬比約４とし、その上か
ら４Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２００ｍｌを入れ、該
三角フラスコをプレートヒーター上に置き、内部の温度
が９５℃に達するまで加熱した。この状態を２４時間保
った後、内部の生成物を取り出し、アルカリを除去する
ために水洗した。この生成物を、Ｘ線回折法により構造
を確認した結果、ホージャサイトが生成していることを
認めた。このホージャサイトの陽イオン交換容量は２５
０ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1であった。 【００２２】 【発明の効果】本発明は、都市ゴミの焼却灰とガラスの
混合物を、水およびアルカリの存在下で１２０乃至２３
０℃に加熱処理することにより、ゼオライト化反応の反
応時間を大幅に短縮することができた。すなわち、加熱
温度が１００℃未満の場合には、陽イオン交換容量を３
００ｃｍｏｌ（＋）・ｋｇ-1以上にするためには、反応
時間を少なくとも２４時間、場合によっては９０時間を
要していたが、本発明では反応時間は、３乃至１０時間
で目的を達することができた。また、本発明により生成
した人工ゼオライトは粉末状であって、アルカリを除去
するための洗浄を必要としなかった。従って、都市ゴミ
の焼却灰とガラスの混合物、から人工ゼオライトを工業
的に製造する場合、コスト面からも非常に有利な製造方
法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】攪拌機付耐圧反応容器による人工ゼオライト製
造装置の１例 【符号の説明】 １．攪拌機付耐圧反応容器 ２．スクリューコンベアー ３．リボン型スクリュー ４．標準型スクリュー ５．原料投入口 ６．原料供給口 ７．反応生成物排出口 ８．蒸気入口 ９．蒸気出口 10. 11. バルブ 12. 13. 蒸気用バルブ 14. 減圧弁
造装置の１例 【符号の説明】 １．攪拌機付耐圧反応容器 ２．スクリューコンベアー ３．リボン型スクリュー ４．標準型スクリュー ５．原料投入口 ６．原料供給口 ７．反応生成物排出口 ８．蒸気入口 ９．蒸気出口 10. 11. バルブ 12. 13. 蒸気用バルブ 14. 減圧弁
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(56)参考文献 特開 平５−155611（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−221628（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−92624（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−239612（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−196315（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−229709（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−17757（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−236212（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−296205（ＪＰ，Ａ)
愛媛大学農学部紀要、33（２）、
（1989）、逸見彰男、石炭クリンカーア
ッシュおよび製紙スラッジ焼却
逸見彰男、環境対策シリーズ１−産業
廃棄物のゼオライト転換による際資源
化、有効利用技術開発：石炭灰・製
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01B 39/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】都市ゴミの焼却灰および廃ガラスのカレッ
トを含む混合物を、水およびアルカリの存在下で１２０
乃至２３０℃に加熱処理することを特徴とする、人工ゼ
オライトの製造方法。
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| JP16454098A JP3431499B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 人工ゼオライトの製造方法 |
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| DE69916364T DE69916364D1 (de) | 1998-06-12 | 1999-06-11 | Verfahren zur Herstellung von künstlichem Zeolith |
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-
1998
- 1998-06-12 JP JP16454098A patent/JP3431499B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|
| 愛媛大学農学部紀要、３３（２）、（１９８９）、逸見彰男、石炭クリンカーアッシュおよび製紙スラッジ焼却 |
| 逸見彰男、環境対策シリーズ１−産業廃棄物のゼオライト転換による際資源化、有効利用技術開発：石炭灰・製 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20170000372A (ko) | 2016-12-18 | 2017-01-02 | 서희동 | 석탄회로부터 칼륨형 인공제올라이트를 제조하는 방법 |
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