JP3461019B2 - 環境調和型水硬性組成物及びその製造方法 - Google Patents
環境調和型水硬性組成物及びその製造方法Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Description
投棄処分される都市ゴミを再資源化することを特徴する
環境調和型水硬性組成物の製造方法に関する。
環境保全は大きな社会問題であり、都市ゴミ灰をはじめ
とした一般廃棄物、その他の産業廃棄物の著しい増加に
よりその処理が大きな社会問題となっている。これらの
産業廃棄物の有効利用、再資源化は各方面で進められて
いるが、決定的な方法がなく多くは投棄されている。し
かし、その処理にも投棄地の不足、投棄地で発生する二
次公害の問題がある。
変化するが、SiO2、Al2O3、Fe2O3、 C
aO、MgO、アルカリ(Na2O又はK2O)、塩
素、重金属等を含む。このような組成物は有効利用の手
段として、従来、セメントに増量材として混合使用した
り、ブロック用骨材または増量材として一部使用されて
きたが、多くはそのまま投棄されてきている。また、重
金属の含有量の多い場合は溶融処理して重金属の溶出が
生じないようにしてから処分されるが、設備費がかさむ
ため、そのような設備が完備されているわけではなく、
投棄地において二次公害の発生する傾向もある。
O2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、を含
む天然原料や産業副産物がセメント用原料として使用さ
れているが、都市ゴミのように塩素を含む原料は近代化
したセメント製造プロセスの焼成段階、予熱交換器にお
いて調合原料の付着・閉塞が生じ、安定的な操業が不可
能である理由とセメントの用途において鉄筋の腐食を懸
念して全く利用されていない状態である。また、省エネ
ルギー型セメントとして塩素を含む高塩基性カルシウム
クロロシリケート、カルシウムクロロオルソシリケー
ト、カルシウムクロロアルミネート及びカルシウムクロ
ロアルミノフェライトからなるセメントおよびその製造
方法は、当業では公知であり、石灰成分、アルミナ成
分、シリカ成分、鉄成分、マグネシウム含有成分および
カルシウムクロライドからなる原料混合物を1000〜
1200゜Cの範囲内で焼成、粉砕することによって製
造される(特公昭58−57378)。
やセメントの増量材として一部をそのまま混合して建設
資材として使用されていた都市ゴミ灰を貝殻や下水汚泥
に生石灰を添加した下水汚泥乾粉、その他、生活/産業
廃棄物などと混合し、適切な化学成分に調整し、焼成・
粉砕して得る資源リサイクル化を特徴とする環境調和型
水硬性組成物の製造方法を提供することを目的とする。
この場合、化学成分調整用として従来から使用されてい
る粘土や珪石、石灰石を一部使用する場合もある。この
ように焼成処理すると、都市ゴミ灰に含まれる重金属の
溶出量は大幅に低減され、資源のリサイクル化が可能に
なるばかりでなく、通常のセメントに類似した使用が可
能となる。
ミ灰を10〜50%使用し、塩素量を2〜20%、酸化
鉄(Fe2O3)含有量を2〜10%、アルカリ成分含有量
を3%以下、CaO比〔CaO/(SiO2+Al2O3
+Fe2O3)比〕を1.7〜2.1に調整した調合原料を
88μm残分で20%以下に粉砕し、これを1100〜
1400℃で焼成することによって高塩基性カルシウム
クロロシリケート若しくはカルシウムクロロアルミネー
トのうち少なくとも1種以上を主成分とした水硬性組成
物を製造することを特徴とする環境調和型水硬性組成物
の製造方法に関する。本発明の製造方法は、(2)上記
(1)の方法で製造した焼結物に、Al2O3/SO 3 モル比
0.3〜1.5の範囲内で石膏を添加し、これをブレーン
比表面積2000cm2/g以上に粉砕する方法を含む。
組成等は特に明示する場合を除いていずれも重量%を示
す。
殻、下水汚泥乾粉、その他塩化ビニルなど生活/産業廃
棄物には塩素を含有するものもあるが、これらを適当な
割合で調合し焼成することで塩素を含有する鉱物、すな
わち高塩基性カルシウムクロロシリケート、若しくはカ
ルシウムクロロアルミネートの少なくとも一種を生成さ
せ当該環境型水硬性組成物を製造する。塩素含有鉱物を
生成させる場合、塩素は組成物の焼結の鉱化剤としての
役割と水硬性物質の一部として包含されるが、適切な水
硬性組成物を得るための調合原料中の塩素量は、2〜2
0%であり、都市ゴミ灰中の塩素量がこの値より低い場
合は塩素含有物質を原料の一部として追加使用する。ま
た、環境調和型水硬性組成物の物性は塩素含有組成物の
量比などに対応した物性を示す。塩素含有物質として
は、塩化カルシウムや塩化アルミニウム、塩化ビニル等
が使用できる。尚、都市ゴミ灰は調合原料に対して10
〜50%、好ましくは25〜40%使用する。
貝殻、下水汚泥乾粉の他、石灰石などの石灰質原料、粘
土や珪石、アルミ灰、ボーキサイトなどのアルミナおよ
び珪酸質原料、鉄原料及び塩素含有物質を適切に調整し
焼成する。これらの調合原料を必要以上の高温で焼成し
た場合、鉱化剤としての役割と水硬性物質の一部に取り
込まれる塩素が揮散し、適切な組成物が生成せず、キル
ン内に溶融物が付着・閉塞し、安定な製造操作ができな
くなる。一方、低温で焼成した場合も十分な反応が進行
せず、適切な組成物が得にくくなることから、焼成温度
としては、1100〜1400℃が適当である。
の易焼成性にかなりの影響を及ぼすが、88μm残分で
20%以下であれば、粉末度による易焼成性の相違は少
ない。また、当該調合原料中に含まれるFe2O3成分
は易焼成性を良好とならしめるように作用するこことが
確かめられ、上記調合原料中の最適Fe2O3含有量は
2〜10%であり、望ましくは3〜7%である。調合原
料中のFe2O3含有量を上記範囲に調整すれば、調合
原料の易焼成性が大幅に改善される。
2O)含有量は5〜7%の範囲にあるが、アルカリ成分
は高塩基性カルシウムクロロシリケートとカルシウムク
ロロアルミネートの生成量に影響を及ぼし、都市ゴミ灰
の調合割合を適当量調整し、調合原料中のアルカリ成分
の含有量が少なくとも3%以下となるように調製するこ
とが望ましい。アルカリが多い場合、上記組成物の生成
が抑制され、水硬性物質の硬化性が低下するばかりでな
く、セメントとして使用される場合も硬化体の寸法安定
性に悪影響を示す。
型水硬性組成物物は、高塩基性カルシウムクロロシリケ
ート(A)が30−80%、カルシウムクロロアルミネ
ート(C)が5−50%の範囲のものが適切である。組
成物のうち、高塩基性カルシウムクロロシリケートは1
日以降強度発現に寄与し、カルシウムクロロアルミネー
トは時間単位の強度発現に対応する。従って、これらの
二つの組成物を上手く活用することにより、従来セメン
トに混合使用したり、ブロック用骨材または増量材とし
て使用したり、そのまま投棄または、溶融して都市ゴミ
灰中の重金属の溶出を抑制して処理してきた都市ゴミ灰
を環境調和型水硬性物質として従来のセメントと類似し
た使用が可能となり、資源のリサイクルとして有効に活
用することができる。また、調合原料の化学成分によっ
てはカルシウムクロロオルソシリケート(B)及びカル
シウムクロロアルミノフェライト(F)が存在すること
があるが、強度発現や凝結にはあまり寄与せず、本発明
の必須成分ではなく、本質的な的な役割をなすものでは
ない。ここで、各鉱物の生成量は組成物の生成過程及び
平衡関係から便宜的に次式により算出されるが、都市ゴ
ミ灰を使用して焼結物を焼成するに当たり、調合原料に
Fe2O3やアルカリ量をそれぞれ、3〜10%および
3%以下に調製することが望ましく、このことによりキ
ルンなどの加熱機による焼成を安定的に、良好な品質を
確保することが可能となる。また、焼成温度を適宜選択
すれば、多少のアルカリ及び塩素の揮散により、同一化
学成分でも高塩基性カルシウムクロロシリケート及びカ
ルシウムクロロアルミネート量が変化し、両組成物の各
種割合の異なったものが得られる。
しく多孔性で被粉砕性が極めて良好なので、本発明の製
造方法では、多量に発生する都市ゴミ灰をセメントの製
造分野において有効に利用することが可能となり、さら
に燃料の消費量を低減させ、クリンカーを粉砕するため
のエネルギーを低減させるなど省エネルギーの観点から
大きく省エネルギーに寄与するものである。
粉砕して使用する。この場合の粉末度は、当該水硬性物
質自身の強度発現と密接に関係し、ブレーン比表面積で
2000cm2/g以上、望ましくは3500〜500
0cm2/g程度とするのがよい。
は、二水石膏、半水石膏、無水石膏のいずれでもよい
が、カルシウムクロロアルミネート又はカルシウムアル
ミネートの含有量が多い焼結物には無水石膏を用いるの
が望ましい。また、石膏の添加量は焼結物中のAl2O
3量に対しSO3としてAl2O3/SO3モル比で
0.3〜1.5の範囲に留めるのが組成物の物性として
良好である。このほか、クエン酸等の有機酸や硫酸アル
カリ、硝酸アルカリ、塩化アルカリ等はフレッシュ水硬
性物質の流動性を高めたり、硬化時間を遅延するのに効
果的である。
該物質の製造と性質を具体的に示す幾つかの実施例を挙
げて説明する。尚、ここですべての実施例においてクリ
ンカー中の鉱物組成はX線回折および化学分析により定
量的に決定したものである。
を表1に示す。これらの原料種よりCaO/(SiO2
+Al2O3+Fe2O3)の組成比が1.7〜2.1
となるように調合し焼成して得た焼結物を粉砕した水硬
性物質のJIS法に準じた凝結及び強度発現を表2に示
す。
基準法に則り測定した重金属などの溶出試験結果では、
重金属の溶出量は環境基準以下であった。
記のように、セメントの用途において全く利用されてい
ない都市ゴミ灰を貝殻や下水汚泥乾粉、その他、生活産
業廃棄物などと混合し、焼成・粉砕して得ることが可能
となり、燃料の消費量を低減させ、通常のセメントと類
似の使用が可能となった。
Claims (2)
- 【請求項1】 都市ゴミ灰を10〜50%使用し、塩素
量を2〜20%、酸化鉄(Fe2O3)含有量を2〜10
%、アルカリ成分含有量を3%以下、CaO比〔CaO
/(SiO2+Al2O3+Fe2O3)比〕を1.7〜2.
1に調整した調合原料を88μm残分で20%以下に粉
砕し、これを1100〜1400℃で焼成することによ
って高塩基性カルシウムクロロシリケート若しくはカル
シウムクロロアルミネートのうち少なくとも1種以上を
主成分とした水硬性組成物を製造することを特徴とする
環境調和型水硬性組成物の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1の 方法で製造した焼結物に、A
l2O3/SO 3 モル比0.3〜1.5の範囲内で石膏を添
加し、これをブレーン比表面積2000cm2/g以上に粉
砕する環境調和型水硬性組成物の製造方法。
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---|---|---|---|
JP34573193A JP3461019B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 環境調和型水硬性組成物及びその製造方法 |
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1993
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