JP4688077B2 - 砂状粒状化物及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、建設廃材を砂の代替品にする再利用技術であって、建設廃材から選別された土砂系混合残渣物を主原料とする砂状粒状化物及びその製造方法に関する。

現在、マンション、ビル、木造建築現場より排出される建設廃材は、集積所に収集運搬されたのち選別され、木くず、紙くず（ダンボール等）、金属くず、コンクリート塊、廃プラスチック類はそれぞれのリサイクル工場へ搬出されている。一方、がれき類、ガラス・陶磁器くずを含む手選別不可能な土砂系混合残渣物は、安定型最終処分地にて埋め立て処分される以外に方法がないのが現状である。しかし、このような処分地は現在不足しており、大きな社会問題となっている。そのため、安定型最終処分地での埋め立て処分をせずに、上記土砂系混合残渣物をリサイクルする技術の開発が求められている。

本願発明者は、この土砂系混合残渣物を３００℃以上で加熱処理し、造粒剤を添加して混練及び成形した後、乾燥することによって、強度と透水性があり、かつ埋め立て基準を満たすリサイクル可能な砂状粒状化物を製造する方法を開発した（特許文献１）。
特開２００２−３３８３１４号公報

しかしながら、上記の方法では、土砂系混合残渣物を３００℃以上で加熱処理することから排気が発生するため、二酸化炭素の排出量削減やダイオキシン類の発生防止などの環境対策に多大なコストを要するという問題がある。一方、３００℃以上で加熱処理せずに、土砂系混合残渣物に造粒剤を添加しても、砂状の粒状化物を得ることができないという問題がある。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、埋め立て処分されている土砂系混合残渣物を、加熱処理せずに、強度と透水性があり、かつ埋め立て基準を満たすリサイクル可能な砂状粒状化物及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る非加熱処理性の砂状粒状化物の製造方法は、建設現場から排出される廃棄物の中から、リサイクル可能な木くず、金属くず、紙くず、コンクリート塊及び廃プラスチック類を選別して、手選別不可能ながれき類及びガラスくず若しくは陶磁器くずを含む土砂系混合残渣物を得る工程と、この土砂系混合残渣物を加熱処理せずに粉砕する工程と、この粉砕した土砂系混合残渣物を、１〜３ｍｍの呼び寸法の篩を通過する物と通過しない物とに篩い分ける工程と、この篩を通過した物に造粒剤を添加して混練及び成形した後、自然乾燥する工程とを含んでなることを特徴とする。

このように、土砂系混合残渣物を加熱処理せずに粉砕するとともに、この粉砕した土砂系混合残渣物を３ｍｍ以下の呼び寸法の篩を用いて篩い分けることで、粉砕によっても依然として粒径が大きい可燃成分及び重量土砂成分と、粉砕により粒径が小さくなる砂成分とに分離することができる。よって、この篩を通過した砂成分のみを用いて造粒することで、土砂系混合残渣物に含まれていた可燃成分や重量土砂成分が除かれるとともに、粒径も非常に小さいことから、加熱処理をしなくても、リサイクル可能な砂状粒状化物を得ることができる。

また、本発明に係る砂状粒状化物は、造粒化によって、粒径が向上されているとともに、水硬性物質で固結されているため、水などによって崩壊することはなく、サラサラしており、取り扱いが容易である。また、本発明に係る砂状粒状化物は、造粒化前の土砂系混合残渣物に比べて透水性も改善され、天然の砂より強度も小さく、化学成分の分析結果も埋め立て基準を満たしており、土木工事での埋め戻し砂やサンドマットのような用途に利用することが可能である。なお、本発明に係る砂状粒状化物は、土砂系混合残渣物を加熱処理して製造した砂状粒状化物と比べて、粒径が非常に細かい木くず等の異物が混入している点で異なるものの、物理的性質の面ではほぼ同等であり、同様な用途に使用することができる。

また、本発明は、別の態様として、非加熱処理性の砂状粒状化物であって、建設現場から排出される廃棄物の中からリサイクル可能な木くず、金属くず、紙くず、コンクリート塊及び廃プラスチック類を除いた手選別不可能ながれき類及びガラスくず若しくは陶磁器くずを含む土砂系混合残渣物を加熱処理せずに粉砕し、この粉砕した土砂系混合残渣物を篩い分けして、１〜３ｍｍの呼び寸法の篩を通過した物１００重量部に対して、５〜２０重量部の造粒剤を添加して混練及び成形した後、自然乾燥して得られるものである。

上述したように、本発明によれば、埋め立て処分されている土砂系混合残渣物を、加熱処理せずに、強度と透水性があり、かつ埋め立て基準を満たすリサイクル可能な砂状粒状化物及びその製造方法を提供することができる。

以下に、本発明に係る砂状粒状化物の製造方法の一実施の形態について説明する。先ず、本発明の処理対象となる建設現場から排出される廃棄物（以下、建設廃材という）は、一般に、木くず、紙くず（ダンボール等）、金属くず、コンクリート塊、廃プラスチック類、ガラス・陶磁器くず、がれき類が含まれている。なお、有害物質を含むことが多い産業廃棄物は本発明の処理対象に含まれない。

本発明では、この建設廃材の中から、木くず、紙くず、金属くず、コンクリート塊、廃プラスチック類を選別して除く。木くずはチップ工場へ、紙くず（ダンボール等）は回収業者へ回収される。その他の選別不可能な木くず、紙くずは焼却炉で処分される。金属くずは人手や磁選機などによって選別され回収業者により適宜処分される。コンクリート塊も選別され再生砕石工場などでリサイクルされる。廃プラスチック類も選別され、焼却又は埋め立てられる。このような選別により残った建設廃材は、手選別不可能ながれき類及びガラス・陶磁器くずを含む土砂系混合残渣物であり、通常、安定型の最終処分場に埋め立てられるべきものである。

そして、本発明では、この土砂系混合残渣物からリサイクル可能な砂状粒状化物を製造するために、先ず、この土砂系混合残渣物を粉砕工程にて粉砕する。粉砕工程で使用する粉砕機としては、ロッドミル等がある。

次に、この粉砕した土砂系混合残渣物を、３ｍｍ以下の呼び寸法の篩を用いて篩い分ける。３ｍｍ以下の呼び寸法の篩を用いることで、粉砕によっても依然として粒径が大きい可燃成分及び重量土砂成分と、粉砕により粒径が小さくなる砂成分とに分離することができる。なお、篩の呼び寸法が３ｍｍを超えると、篩を通過した物の中に可燃成分や重量土砂成分が多量に混入するとともに、粒径も大きいことから、後段の造粒工程で粒状化することができない。なお、より好ましい篩の呼び寸法は１〜３ｍｍの範囲である。１ｍｍ未満とすると、粒状化に適した成分の多くが篩を通過せずに除去されてしまい歩留りが低下するとともに、粉砕に要する時間及びエネルギーも増大し効率的でない。篩い分けで使用する篩機としては、可燃成分及び重量土砂成分と砂成分との分離精度が優れている点から、振動篩機が好ましい。篩を通過した物（主に砂成分）は、後述する造粒工程へと送る。

一方、篩を通過しなかった物（主に可燃成分及び重量土砂成分）は、砂成分とは別に篩機から排出し、別途処理する。例えば、これらは、分級機等によって可燃成分と重量土砂成分とにさらに分離した後、可燃成分は焼却炉で処分し、重量土砂成分は路盤材などにリサイクルする。なお、土砂系混合残渣物に含まれる可燃成分及び重量土砂成分は、通常、３０〜４０重量％程度である。さらに詳細には、１０〜２０重量％程度が可燃成分であり、１５〜２５重量％程度が重量土砂成分である。

なお、篩を通過しなかった物を上記の粉砕工程に戻して粉砕した後、再び上記の呼び寸法の篩により篩い分けることもできる。このように、粉砕と篩い分けを繰り返すことにより、可燃成分及び重量土砂成分と砂成分との分離精度を向上することができる。

造粒工程では、造粒の主原料となる篩通過物（主に砂成分）に、造粒剤を添加して混練及び成形した後、乾燥する。これにより砂状粒状化物を得ることができる。造粒剤としては、水硬性であれば特に限定されることはないが、セメント系無機鉱物質が好ましい。配合比としては、篩通過物１００重量部に対して、造粒剤を５〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部添加する。

篩通過物と造粒剤とを混練する際は、水を徐々に注水しながら、攪拌し造粒することが好ましい。配合比としては、篩通過物１００重量部に対して、水を５〜２５重量部、好ましくは１０〜２０重量部注水する。含水比を変化させることによって、得られる砂状粒状化物の強度や粒径を調整することもできる。

成形に使用する機器は、例えば、一軸ミキサー、パン型造粒機などが挙げられるが、造粒できる機器であれば特に限定されない。また、乾燥としては、天日による自然乾燥をする。このように乾燥させることにより、得られる砂状粒状化物の強度を確保することができる。

このようにして得られた砂状粒状化物は、当初の土砂系混合残渣物と比べ、粒径が向上されているとともに、水硬性物質で固結しているため、水などによって崩壊することはなく、サラサラしており、取り扱い易くなる。また、透水性も改善されているとともに、天然の砂より強度も小さく、化学成分も埋め立て基準を十分に満たしている。よって、土木工事での埋め戻し砂やサンドマットのような用途に利用することが可能である。したがって、土木工事用の材料として販売することができ、これまで費用をかけて処理していた廃棄物から収益を上げることができる。また、バージン砂の削減にもなることから、環境破壊も抑制できる。

さらに、本発明では、上述してきたように、加熱処理を一切行わないので、廃棄物の燃焼に起因する二酸化炭素の排出やダイオキシンの発生がない。よって、本発明は、高価な排気処理設備を導入することに比べ、遙かに低コストでかつ顕著に優れた効果を奏するものである。

以下に、本発明の一実施例について説明する。先ず、建設廃材からリサイクル可能な木くず、紙くず、金属くず、コンクリート塊及び廃プラスチック類を除いた手選別不可能ながれき類及びガラス・陶磁器くずを含む土砂系混合残渣物をロッドミルで粉砕した後、この粉砕物を呼び寸法３ｍｍの篩を用いてジャンピングスクリーン型の振動篩機で篩い分けした。

この篩い分けにより得られた呼び寸法３ｍｍの篩を通過した物について、化学成分の分析試験を行った。なお、分析試験は、平成３年環境庁告示第４６号付表に定める方法により検液を作成し、計量した。その結果を、埋め立て基準となる基準値と併せて、表１に示す。

次に、上記の篩を通過した物を造粒の主原料として、以下の手順にて砂状粒状化物を製造した。先ず、この主原料１００重量部に対して、セメント系無機鉱物質微粉末「ネオセラメント」１０重量部を添加混合した後、二軸型ミキサーに投入した。ミキサーでは、水１５重量部を徐々に注水しながら攪拌し造粒した。得られた造粒化物をそのまま養生して自然乾燥させることによって、砂状の粒状化物を得ることができた。得られた砂状粒状化物について、上記と同様に分析試験を行った。その結果を表１に併記する。

また、得られた砂状粒状化物について、その粒度分布を調べるため、ＪＩＳ Ａ１２０４（ＪＳＦ Ｔ１３１）に準拠して、「土の粒度試験」を行った。その結果を表２に示す。さらに、密度及び含水比を調べるため、ＪＩＳ Ａ１２０２（ＪＳＦ Ｔ１１１）及びＪＩＳ Ａ１２０３（ＪＳＦ Ｔ１２１）に準拠して、「土粒子の密度試験」及び「土の含水比試験」を行った。

表２に示すように、得られた砂状粒状化物は、均等係数及び曲率係数がどちらも２以下と小さく、粒度分布の狭い安定した粒径を得ることができた。また、土木用材料としては、ある程度以上の密度が必要である。天然砂の絶乾密度が２．６ｇ／ｃｍ³程度であることを考慮すると、再利用するためには天然の軽石程度の約１．６ｇ／ｃｍ³以上が要求されると考えられる。本実施例により得られた砂状粒状化物の密度は、表面乾燥で２．１ｇ／ｃｍ³以上、絶対乾燥で１．７ｇ／ｃｍ³以上、単位容積質量も１．０ｋｇ／ｌ以上あり、上記条件を満たした。さらに、吸水率は大きくなると粒同士が接着して透水性の低下になるため、２５％以下が望ましい。本実施例により得られた砂状粒状化物の吸水率は２０％以下であり、上記条件を満たした。

このように、本実施例により得られた砂状粒状化物は、加熱処理した砂状粒状化物とほぼ同等の物理的性質を有していた。すなわち、加熱処理せずに、工事等で砂の代替品として取り扱うのに十分な物性まで改善された。また、上記の表１に示す埋め立て基準もクリアしており、工事等での埋め立てやサンドマットとして利用可能なものとなった。

Claims (2)

1. 建設現場から排出される廃棄物の中から、リサイクル可能な木くず、金属くず、紙くず、コンクリート塊及び廃プラスチック類を選別して、手選別不可能ながれき類及びガラスくず若しくは陶磁器くずを含む土砂系混合残渣物を得る工程と、この土砂系混合残渣物を加熱処理せずに粉砕する工程と、この粉砕した土砂系混合残渣物を、１〜３ｍｍの呼び寸法の篩を通過する物と通過しない物とに篩い分ける工程と、この篩を通過した物に造粒剤を添加して混練及び成形した後、自然乾燥する工程とを含んでなる非加熱処理性の砂状粒状化物の製造方法。
2. 建設現場から排出される廃棄物の中からリサイクル可能な木くず、金属くず、紙くず、コンクリート塊及び廃プラスチック類を除いた手選別不可能ながれき類及びガラスくず若しくは陶磁器くずを含む土砂系混合残渣物を加熱処理せずに粉砕し、この粉砕した土砂系混合残渣物を篩い分けして、１〜３ｍｍの呼び寸法の篩を通過した物１００重量部に対して、５〜２０重量部の造粒剤を添加して混練及び成形した後、自然乾燥して得られる非加熱処理性の砂状粒状化物。