JP3719304B2 - 窯業製品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の焼却飛灰や固体燃料の燃焼飛灰及び窯炉溶融スラグを用いた、タイル、ブロック、煉瓦、瓦等の窯業製品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石炭灰やスラグを利用して、タイルやブロック等の窯業製品を製造する方法は既に知られている。
例えば、特開昭５８−３２０５９号公報には、スラグ又はフライアッシュと粘土及び天然ガラスからなる陶磁器用素地組成物が開示されている。
この方法では、８００〜１１００℃の低温で焼成することができるが、粘土及び天然ガラスが主成分となっているため、コストが高くなり、またスラグ又はフライアッシュの混合割合は、１〜１５％と少なく、廃棄物の減量化はあまり望めない。
また、特開平５−５８７０７号公報には、焼却灰等の廃棄物にガラス粉等を混合し、１１００℃以上で焼成してタイル等とする方法が開示されている。
しかしながら、この方法では、１１００℃以上で焼成しなければならないため、熱効率、省エネルギ−の面からは不十分であり、また廃棄物の使用割合も７０％までであり、廃棄物の活用面からも不十分である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
タイル、ブロック、煉瓦、瓦等の窯業製品は、その製造原料が豊富で、かつ低廉であることが求められている。しかも、その製造工程での焼成に当たっても、より熱効率をよくする省エネルギ−化を求められている。
一方、石炭灰やスラグ等は、従来産業廃棄物として、その処理に困っており、無機質粉体の代替使用が進められ、その際の利用効率の向上が求められている。
本発明の目的は、窯業製品の主原料としてフライアッシュ及び窯炉溶融スラグの冷却固化後の粉砕物を使用することにより、廃棄物の利用率を９５％以上とすることができ、かつ窯業製品を製造する際に８００〜１０００℃の極めて低い温度で焼成することができて省エネルギ−化が図れる窯業製品を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための課題】
本発明は、フライアッシュ及び窯炉溶融スラグの冷却固化後の非晶質の粉砕物から構成されてなることを特徴とする窯業製品に関するものである。
【０００５】
本発明の窯業製品は、フライアッシュ及び窯炉溶融スラグの冷却固化後の非晶質の粉砕物から構成されてなる。フライアッシュとしては、一般廃棄物の焼却飛灰、下水汚泥等の産業廃棄物の焼却飛灰及び石炭、石油コークス、ＣＷＭ又はこれらの混合物である固体燃料の燃焼飛灰から選択される一種以上が好ましい。窯炉溶融スラグとしては、固体燃料ガス化炉スラグ及び／又は金属溶融精錬炉スラグが好ましい。固体燃料ガス化炉スラグは、石炭、石油コークス、ＣＷＭ又はこれらの混合物を噴流床で酸素及び／又は空気を酸化剤としてガス化させた場合に発生するスラグであり、金属溶融精錬炉スラグは、高炉又は製鋼用電気炉等で発生するスラグである。本発明においては、前記スラグの冷却固化後の粉砕物が用いられ、粉砕物の粒度は、５００μｍ以下、好ましくは、１５０μｍ以下が望ましい。粉砕物の粒度が５００μｍよりも大きくなると、成形性が悪くなるので好ましくない。
【０００６】
本発明の窯業製品における各構成成分の割合は、フライアッシュ１０〜８０重量部、好ましくは、２０〜７０重量部、及び窯炉溶融スラグ９０〜２０重量部、好ましくは、８０〜３０重量部であることが望ましい。
フライアッシュが少なく、窯炉溶融スラグが多いほど、得られる窯業製品の仕上がり強度は高くなるが、フライアッシュを１０重量部よりも少なく、窯炉溶融スラグを９０重量部よりも多くしても、仕上がり強度は変わらず、増加分の窯炉溶融スラグを粉砕する動力が増すので好ましくない。
また、フライアッシュが８０重量部よりも多く、窯炉溶融スラグが２０重量部よりも少ないと仕上がり強度が小さくなるので好ましくない。
また、本発明においては、フライアッシュと窯炉溶融スラグの冷却固化後の粉砕物の割合を調整することにより、得られる窯業製品の仕上がり強度、見掛け密度を調整することができ、目的に応じた製品とすることができる。
【０００７】
本発明では、フライアッシュ及び窯炉溶融スラグの冷却固化後の粉砕物からなる主原料に、成形性を高めたり、成形物の強度を高めるためにバインダーを配合してもよい。バインダーの配合量は、主原料１００重量部に対し、５重量部以下が好ましい。配合量が５重量部よりも多くなると、主原料の利用率が低くなるので好ましくない。
バインダーとしては、有機系結合剤及び／又は無機系結合剤が用いられる。有機系結合剤としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、澱粉、デキストリン、リグニン等が挙げられる。無機系結合剤としては、カオリン系又はベントナイト等の粘土鉱物や水ガラス等が挙げられる。
【０００８】
本発明においては、フライアッシュ及び窯炉溶融スラグの冷却固化後の粉砕物を水と混合し、成形後、焼成することにより、窯業製品を製造することができる。
混合物の成形は、湿式法、乾式法のいずれでも行える。例えば、湿式法では、スラリー状の混合物を通常の成形法と同様に型枠に流し込み、風乾する。また、乾式法では、成形に適した水分に調整したパサパサ状の混合物を通常の成形法と同様に型枠に充填し、所定の圧力で圧縮成形し、風乾する。
次いで、風乾された成形物を焼成することにより、窯業製品が得られる。焼成は、流体燃料を熱源としても、電気加熱でもよく、方法も回分操作でも連続操作でもよい。
焼成温度は８００〜１０００℃の範囲が好ましい。望ましくは、成形物全体が３０〜６０分間８５０℃前後に保持されるとよい。
焼成温度が８００℃よりも低くなると、得られる窯業製品の強度が低くなるので好ましくない。また、１０００℃よりも高くなると熱効率が悪くなり、省エネルギ−化が図れないので好ましくない。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の窯業製品は、主原料としてフライアッシュ及び窯炉溶融スラグの冷却固化後の粉砕物を使用するので、廃棄物の利用率を９５％以上とすることができる。
本発明における窯炉溶融スラグの冷却固化後の粉砕物は、非晶質であることが特徴である。窯炉溶融スラグを構成する主成分のＳｉＯ₂がＳｉＯ₄四面体のネットワークを構成し、比較的低い温度で軟化、流動化を呈するため、８００〜１０００℃の極めて低い温度でも高強度の窯業製品を製造することができ、熱効率が良く、省エネルギ−化が図れる。
【００１０】
【実施例】
以下に実施例を示す。
実施例１
主原料として表１に示したフライアッシュ及び窯炉溶融スラグの冷却固化後の粉砕物を所定割合で混合し、主原料１００重量部に対し、水２５重量部及び所定量のバインダーを加えて混練した。
この混合物を径１３ｍｍφ、高さ４０ｍｍの型枠に充填し、加圧してペレットを成形した。ペレットを風乾後、所定温度条件で４０分間焼成し、試験体を調製した。
得られた試験体の圧縮強度、見掛け密度を測定した結果を表１に示す。
【００１１】
【表１】

Claims (7)

1. フライアッシュ及び窯炉溶融スラグの冷却固化後の非晶質の粉砕物から構成されてなることを特徴とする窯業製品。
2. フライアッシュ１０〜８０重量部及び窯炉溶融スラグ９０〜２０重量部から構成されてなる請求項１記載の窯業製品。
3. フライアッシュが、一般廃棄物の焼却飛灰、産業廃棄物の焼却飛灰及び固体燃料の燃焼飛灰から選択される一種以上である請求項１または２記載の窯業製品。
4. 窯炉溶融スラグが、固体燃料ガス化炉スラグ及び／又は金属溶融精錬炉スラグである請求項１または２記載の窯業製品。
5. フライアッシュ及び窯炉溶融スラグ１００重量部に対し、バインダーが５重量部以下の割合で配合されてなる請求項１記載の窯業製品。
6. フライアッシュ及び窯炉溶融スラグの冷却固化後の非晶質の粉砕物に水を混合し、成形後、焼成してなることを特徴とする窯業製品の製造方法。
7. 焼成温度が８００〜１０００℃であることを特徴とする請求項６記載の窯業製品の製造方法。