JP5110446B2 - 底灰を含む人工軽量骨材の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は底灰を含む人工軽量骨材の製造方法に係り、さらに詳しくは、（ａ）粘土１００重量部に対して底灰１０〜１００重量部を混合するステップと、（ｂ）前記混合物を押出成形機を用いて押出成形し、切断した後に所定形状の成形体とするステップと、（ｃ）前記成形体をロータリー乾燥機を用いて乾燥して乾燥体とするステップと、（ｄ）前記乾燥体を１０５０〜１１５０℃において１５〜４５分間焼成して人工軽量骨材を製造するステップと、を含む底灰を含む人工軽量骨材の製造方法に関する。
急速な産業発展と相まって、最近、電力使用量が増大しており、これに伴い、火力発電所において副産物として発生する石炭灰の量も増加して、２０００年には約４５０万トンの石炭灰が発生し、しかも、２０１０年にはその発生量が約６００万トンに至る見込みである。
一般に、石炭灰（アッシュ）とは、石炭の焼却または燃焼後に残っている残渣であり、粉体状の固体物質と定義される。アッシュのほとんどが火力発電所において発生しており、この他にも廃棄物焼却炉、熱併合発電所及びその他の産業現場において燃焼工程により発生している。アッシュは、燃焼物の残渣であるという点から、無機物質（例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３）としてリサイクル可能な材料である。しかしながら、燃焼工程を経るため、常に未燃炭分が付随的に含有されており、技術的に応用するのに問題となっている。
石炭灰は、発生場所に応じて、フライアッシュと、シンダーアッシュおよび底灰に大別される。これらのうち底灰は、燃焼室の底部において蓄積する灰であって、クリンカーアッシュとも呼ばれ、石炭灰総発生量のうち約１０〜１５％を占めている。
底灰は、燃焼炉内において焼結により粒子が形成された状態においてボイラーの下部に落下して固形化された物質を粉砕機を用いて２５ｍｍ以下の粒度に粉砕したものである。 一般に、粉砕機により破砕された底灰は約１〜２０ｍｍの粒径範囲を有しており、主な化学成分として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏを含んでいる。粒子の表面は、多孔質の表面を示すものと、燃焼時に燃えずに残留している粒子とからなり、一見して砂のような形状で、直径５ｍｍ以上のサイズを有するものも混ざっている極めて不揃いな粒子の集合体をなしている。
また、底灰はその排出場所によって粒子の形状や化学成分などが多岐に亘っており、比重は２．１〜２．７程度であり、底灰の乾燥重量は７２０〜１６００ｋｇ／ｍ3であり、可塑性がなく、水分吸収率は約２．０〜３０．０％と極めて広範であることが知られている。ほとんどの底灰は灰色を帯びており、黄色、黒色、灰白色に至るまで、生成環境に応じて様々な色相を帯びている。未燃炭素粒子は黒色を帯び、シリカとアルミナ成分が多い場合には灰白色と黄色を帯びている。
底灰処理システムとしては、直接灰処理方式、脱水槽貯蔵方式、水再循環方式、水浸コンベアー方式などが知られている。
直接灰処理方式は、ボイラーの底部のホッパーから排出された底灰を灰輸送管を介して水と共に灰処理場まで直接的に運搬する方式である。灰処理過程は、水と混合されたクリンカー状態の底灰をホッパーの排出口にある粉砕機において粉砕させた後、ジェットポンプにより灰処理場まで運搬する過程よりなる。この方式は、発電所から灰処理場までの距離が比較的に短い場合に極めて有用であり、灰処理に必要となる水の量が多いため、一般に海水を利用している。なお、灰処理に用いられた水による水質汚染の防止と使用水量の減少への対策として、使用済みの水をさらに底灰ホッパーに再循環させて使用する方法を採用している。
脱水槽貯蔵方式は、粉砕された底灰を灰輸送管を介して水と一緒に脱水槽に移動させて、脱水のために２４時間以上貯蔵した後、脱水された底灰をベルトコンベヤーやトラックなどを用いて灰処理場に埋立したり、その他の用途として活用する方式である。この方式は、底灰を路盤床材やセメント原料などの材料として活用する場合に適している。
水再循環方式は、脱水槽貯蔵方式と同様に水と混合された底灰を脱水層まで移動させた後に脱水させる方式であるが、特に、脱水槽から排出された水を沈殿池や沈殿タンクに移動、沈殿させた後に再循環させて使用する点に特徴がある。この方式は、灰処理に用いられる水の量を極力抑えることができることから、大容量の石炭火力発電所において多用される。
また、水浸コンベアー方式は、ボイラーの底部のクリンカーホッパーに水浸式鎖コンベヤーを設けて、ボイラーの底部に落下した底灰をホッパー内の水により急冷させて破砕した後、コンベヤーを用いてホッパーの外に排出する方式である。この方式は、所要動力が低く、しかも設置空間が小さくても済み、しかも、灰処理に要される水の量が少量であるというメリットがあり、ドイツをはじめとして欧州において多用されている。
石炭火力発電所の副産物であるこれらの石炭灰は、発電所に付設されている石炭灰処理場（灰砂場）において主として処理されていた。過去の国土の利用率が高かった時期には灰処理がやや容易であったが、最近の高い経済成長率による急激な工場敷地の増加と地代の上昇により、発電所の設備面積の３〜４倍を必要とする灰砂場を発見することは相対的に困難になっているのが現状である。
これにより、フライアッシュの場合には、その活用方法について各分野の研究所や学会において鋭意研究を行った結果、セメント混和材、盛土材、土地改良材、軽量骨材など種々の分野においてリサイクルされており、特に、コンクリートの混和材とセメント原料としての使用が活性化されていて、全体のリサイクル率の約９０％を占めている。
しかしながら、底灰の場合には、上述した種々の処理システムにも拘わらず、ほとんどが発電所近所の灰砂場に単に廃棄・埋立されるか、あるいは、内陸または海岸埋立地にフライアッシュと混合して埋立され、発電所近所の路盤盛土材としては少量しか用いられていないのが現状である。このため、灰処理用地を確保するのに難点があるだけではなく、環境汚染の問題まで引き起こしており、底灰の処理問題が深刻な問題として指摘されている。
また、底灰そのものの物理・化学的な性質が劣悪であるため、底灰を簡単にリサイクルすることが困難であり、これにより、リサイクルするための方法についての十分な検討が先行される必要がある。近年、このような底灰を産業に適用するために、先進外国においては道路用の路盤骨材、詰込材及び充填材への適用性の検討が盛んになされている。
底灰を骨材として使用している従来の技術としては、自然骨材及び人工骨材の一部を代替方法（大韓民国公開特許第１９９７−０７４０７６号公報）、 熱併合発電所の底灰を軽量建設資材の製造に一部使用した「熱併合発電所の副産物（底灰）を用いた軽量建設資材の製造方法」（大韓民国公開特許第１９９７−０６１８１５号公報）、底灰を骨材として製作したコンクリート製品に関する「底灰を用いたコンクリート製品及びそのコンクリート製品の製造方法」（大韓民国公開特許第２００２−００２６７９４号公報）、砂の代替材として底灰細骨材を用い、セメント及び砂利として自然体骨材を含有するコンクリート組成物に関する「コンクリート配合骨材の代替材としての底灰を用いたコンクリート組成物」（大韓民国登録特許第１０−０４７６７６号公報）などがあるが、これらの従来の技術はほとんどが自然骨材と併用してコンクリートまたは軽量建設資材を製造したものであり、その使用量も制限的である。
骨材及び建築材料分野において大量の石炭灰を使用することができる。特に、建設材料である骨材の場合、天然骨材の枯渇と砕石採取による環境問題の発生により、骨材需給の非円滑化が次第に進んでおり、韓国の自然骨材資源の需給から骨材の利用可能な埋蔵量が減少し、骨材採取源の遠距離化、交通渋滞及び流通費用の上昇により供給に多くの問題点があり、今後砕石及び海骨材の占有比重が増加する見込みである。また、建設構造物の大型化および高級化が進むに伴い、構造部材の軽量化が重要な問題となっており、石英や粘土質の高級材料を用いて高費用の人工軽量骨材が製造されており、韓国においても石炭灰、製紙スラッジ及びスラグなどを用いたコンクリート混和材と人工軽量骨材についての多数の研究が行われているが、高温焼成による生産コストの上昇、相対的に低い強度、品質管理の困難及び生産された骨材を用いた商品開発の不振などにより先進外国と比較して使用量が少ないのが現状である。
また、既存の石炭灰のうち、フライアッシュに比べて、底灰は、現在、そのほとんどが灰処理場に埋め込まれているため、大規模の灰処理場を必要としており、これは膨大な建設費と環境的によくない影響を及ぼしており、底灰の代替的な処理方法が求められているのが現状である。しかしながら、底灰をリサイクルする方法にはいくつかの技術的な制約があり、研究も盛んに行われていないのが現状である。このような短所は、具体的に、大きく２通りがある。
第一に、粒度分布が極めて不均質であって軽量骨材を生産する上で品質安定性が顕著に低下し、しかも、良好な物性を維持するために製造過程中に未燃炭素分を分離しなければならず、また、１ｍｍ以上の大粒子を粒度分離したり粉砕過程を経なければならないため経済性に劣っているという短所を有している。
第二に、ほとんどの火力発電所においては底灰を水と一緒に灰処理場に保管する方法を採択しているため、多量の水分を含有しており（１０〜３０％）、このような状態の底灰をリサイクルするためには水分を除去する過程が必須である。これは、軽量骨材の成形に要される最適な含水率範囲を合わせるのに制約が伴われるため、底灰の添加量を増加させるのに制約があった。これは、結果として、底灰の大量処理を困難にし、これを解決するための方案として乾燥した状態の付加原料を添加したり底灰を乾燥させて含水率を低下しなければならない技術などが必要となるという難点があった。
従来の骨材製造の分野において、既にフライアッシュを処理してリサイクルする方法に関する研究が盛んになされてきているため、その含有する割合に差があるだけであって、「人工軽量骨材の製造方法」（大韓民国登録特許第１０−１５０４８５号公報）、「フライアッシュを主材とした高強度人工骨材の製造方法」（大韓民国登録特許第１０−０１５０４８４号公報）、「軽量骨材及びその製造方法」（大韓民国登録特許第１０−１９９４−００２５９７５号公報）及び「人工軽量骨材の製造方法」（大韓民国登録特許第１０−００５６８９０号公報）などのようにフライアッシュを用いて人工骨材を製造する多数の技術がある。しかしながら、底灰を用いた人工骨材の製造は上記で指摘した短所により製造が困難であるのが現状である。・
そこで、本発明者らは、枯渇される天然骨材に代えうる新規な建設材料として、リサイクル率の低い底灰を大量で処理して、底灰を含む経済性があると共に、大量生産時に発生する軽量骨材それぞれの吸水率のバラツキを最大限に抑えて吸水率を均一にして機械的な物性が劣化しない人工軽量骨材を製造することができるということを確認し、本発明を完成するに至った。
大韓民国公開特許第１９９７−０７４０７６号公報 大韓民国公開特許第１９９７−０６１８１５号公報 大韓民国公開特許第２００２−００２６７９４号公報 大韓民国登録特許第１０−０４７６７６号公報 大韓民国登録特許第１０−０１５０４８５号公報 大韓民国登録特許第１０−０１５０４８４号公報 大韓民国登録特許第１０−００２５９７５号公報 大韓民国登録特許第１０−００５６８９０号公報
結局、本発明の主な目的は、粒度分離過程または粉砕過程が必要であるためにリサイクルが困難であった底灰を大量で処理して最適な割合で粘土と混合させることにより、経済性に富んでいると共に、水吸収率のバラツキを低減することにより、機械的な物性が低下しない、底灰を含む人工軽量骨材及びその製造方法を提供するところにある。
前記目的を達成するために、本発明は、（ａ）粘土１００重量部に対して底灰１０〜１００重量部を加え混合して混合物を得るステップと、（ｂ）前記混合物を押出成形機を用いて押出成形し、切断し、所定形状の成形体とするステップと、（ｃ）前記成形体をロータリー乾燥機を用いて乾燥して乾燥体とするステップと、（ｄ）前記乾燥体を１０５０〜１１５０℃の温度条件下において１５〜４５分間焼成して人工軽量骨材を製造するステップと、を含む底灰を含む人工軽量骨材の製造方法を提供する。
また、本発明は、前記方法により製造され、粘土１００重量部及び底灰１０〜１００重量部を含有する均一な吸水率を有する人工軽量骨材を提供する。
さらに、本発明は、（ａ）粘土１００重量部に対して底灰１０〜１００重量部及びダスト１０〜３０重量部を混合するステップと、（ｂ）前記混合物を押出成形機を用いて押出成形し、切断した後に成形するステップと、（ｃ）前記成形体をロータリー乾燥機を用いて乾燥するステップと、（ｄ）前記乾燥体を１０５０〜１１５０℃の温度条件下において１５〜４５分間焼成して人工軽量骨材を製造するステップと、を含む底灰を含む人工軽量骨材の製造方法を提供する。
さらに、本発明は、前記方法により製造され、粘土１００重量部、底灰１０〜１００重量部及びダスト１０〜３０重量部を含有する均一な吸水率を有する人工軽量骨材を提供する。
本発明の別の特徴及び実施例は下記の詳細な説明及び特許請求の範囲からなお一層明らかになる。
本発明による底灰を含む人工軽量骨材は、骨材の物性を満足できなかった底灰を粘土及びダストと一緒に最適な割合にて混合して軽量骨材を製造することにより、既存にフライアッシュを用いて大量生産していた軽量骨材それぞれの吸水率のバラツキが目立つという短所を補完して、大量生産時における原料添加量の変化による吸水率のバラツキを極力抑えることにより、均一な吸水率を有する人工軽量骨材が製造可能になる。
また、簡単に処理できない底灰を大量で処理することにより灰処理場の設置にかかる費用を節減すると共に、底灰をリサイクルでき、経済性に富んでいると共に、環境問題を解決することができる。
本発明は、一観点において、（ａ）粘土１００重量部に対して水分１０〜３１％を含む底灰１０〜１００重量部を加え混合して混合物を得るステップ、（ｂ）前記混合物を押出成形機を用いて押出成形し、切断し、所定形状の成形体とするステップ、（ｃ）前記成形体をロータリー乾燥機を用いて乾燥して乾燥体とするステップ、（ｄ）前記乾燥体を１０５０〜１１５０℃において１５〜４５分間焼成して人工軽量骨材を製造するステップと、を含む底灰を含む人工軽量骨材の製造方法、及び前記方法により製造され、粘土１００重量部及び水分１０〜３１％を含む底灰１０〜１００重量部を含有する均一な吸水率を有する人工軽量骨材に関する。
本発明において、前記（ａ）ステップにおける底灰は、粒度分離または粉砕過程を経て得られるものを使用することが好ましく、前記得られた底灰は１ｍｍ以下であることが好ましい。
本発明は、他の観点において、（ａ）粘土１００重量部に対して水分１０〜３１％を含む底灰１０〜１００重量部及びダスト１０〜３０重量部を混合するステップと、（ｂ）前記混合物を押出成形機を用いて押出成形し、切断し、所定形状の成形体とするステップ、（ｃ）前記成形体をロータリー乾燥機を用いて乾燥して乾燥体とするステップ、（ｄ）前記乾燥体を１０５０〜１１５０℃において１５〜４５分間焼成して人工軽量骨材を製造するステップと、を含む底灰を含む人工軽量骨材の製造方法、及び前記方法により製造され、粘土１００重量部、水分１０〜３１％を含む底灰１０〜１００重量部及びダスト１０〜３０重量部を含有する均一な吸水率を有する人工軽量骨材に関する。
本発明において、前記ダストは、大理石ダスト及び石炭灰乾燥粉を含むことが好ましい。
本発明においては、軽量骨材を製造するために、底灰１０〜４５重量％、ダスト（大理石ダスト、石炭灰乾燥粉）１０重量％、粘土４５〜８０重量％を混合して使用している。混合時に得られた底灰は、底灰だけでも又は底灰を１ｍｍ以下の粒度に粉砕した状態でも利用可能である。このようにして混合された原料を押出成形機を用いて一次成形し、軽量骨材の粒度分布に合うように切断して丸い形状に２次成形する。成形体をロータリー乾燥機を用いて乾燥し、ロータリーキルンに乾燥体を投入して１０５０〜１１５０℃において１５〜４５分間焼成する。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。但し、これらの実施例は単に本発明を一層詳しく説明するためのものであり、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
この実施例において用いられる底灰は、ヨンフン火力発電所において発生されたものを使用し、含水率３１．２３％、強熱減量２６％の状態であった。化学成分は、下記表１に示すように、４５．５４％のＳｉＯ２、１８．５９％のＡｌ２Ｏ３、８．０７％のＦｅ２Ｏ３などから構成されている。
Figure 0005110446
また、底灰の粒度分布状態を篩い分け試験により分析した結果、軽量骨材の粘土原料の混合時に問題がないとされる０．８５μｍ以下のものは５３．４５％であり、５ｍｍ以上のもの８．５７％あり、粒度分布が極めて不均質であることを示唆している。粒度分布の詳細は、下記表２に示す通りであり、単位容積質量は９６８ｋｇ／ｍ３であった。
Figure 0005110446
（１）成形体の含水率の決定
３０％の水分を含有する底灰を軽量骨材の製造に利用するためには、押出成形工程の最適な成形含水率である２０±１％の範囲で混合原料が供給されなければならない。量産工程において添加可能な量を決定するために、混合原料の含水率に対する実験を行った。 実験の結果、押出成形を通じて底灰が混合された軽量骨材を製造するためには、最大１５％以上を添加することは困難であるという結果が得られた。この結果から、底灰の大量処理するためには含水率を調節可能な技術の導入が必要であった。
実験例１：含水率が約２０％の粘土と含水率が約３１％の底灰の重量を測り、底灰１０重量部及び粘土９０重量部を混合した後に粉砕及び混練工程を経た原料を手作業で環状に成形した。製造された軽量骨材成形体の含水率は２０．２２％であった。
実験例２：底灰２０重量部、粘土８０重量部を混合し、前記実験例１の方法と同様にして成形体を製造した。製造された軽量骨材成形体の含水率は２１．４５％であった。
実験例３：底灰３０重量部、粘土７０重量部を混合し、前記実験例１の方法と同様にして成形体を製造した。製造された軽量骨材成形体の含水率は２２．６７％であった。
実験例４：底灰４０重量部、粘土６０重量部を混合して前記実験例１の方法と同様にして成形体を製造した。製造された軽量骨材成形体の含水率は２３．８９％であった。
実験例５：底灰３０重量部、ダスト１０重量部に粘土６０重量部を混合して前記実験例１の方法と同様にして成形体を製造した。製造された軽量骨材成形体の含水率は１９．２３％であった。
実験例６：底灰４０重量部、ダスト１０重量部に粘土５０重量部を混合し、前記実験例１の方法と同様にして成形体を製造した。製造された軽量骨材成形体の含水率は２０．２４％であった。
Figure 0005110446
前記実験例１〜６の実験結果を表３にまとめて示す。表３に示すように、粘土及び底灰を含む実験例１〜４の骨材の場合よりは、実験例５及び６のようにダストをさらに含めて軽量骨材を製造するときに含水率がさらに低下することが分かる。
（２）底灰とフライアッシュ軽量骨材との物性比較
実験例７：含水率が約２０％の粘土と含水率が約３１％の底灰の重量を測り、底灰１０重量部及び粘土９０重量部を混合した後に粉砕及び混練工程を経た原料を手作業で環状に成形した。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．６５０及び９．７６％であった。
実験例８：底灰２０重量部及び粘土８０重量部を混合し、実験例７の方法と同様にして成形体を製造した。この実験例において、焼成工程は約１１００℃の電気炉において行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．５０３及び１０．８９％であった。
実験例９：底灰３０重量部、粘土７０重量部を混合し、上記の方法と同様にして成形体を製造した。この実験例において、焼成工程は約１１００℃の電気炉において行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．３６７及び１５．１６％であった。
実験例１０：底灰４０重量部、粘土７０重量部を混合し、実験例７の方法と同様にして成形体を製造した。この実験例において、焼成工程は約１１００℃の電気炉において行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．３９７及び１３．９５％であった。
実験例１１：底灰２０重量部、ダスト１０重量部に粘土７０重量部を添加した後に混合し、実験例７の方法と同様にして成形体を製造した。この実験例において、焼成工程は約１１００℃の電気炉において行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．３３８及び１９．４７％であった。
実験例１２：底灰３０重量部、ダスト１０重量部に粘土６０重量部を添加した後に混合し、実験例７の方法と同様にして成形体を製造した。この実験例において、焼成工程は約１１００℃の電気炉において行われた。この実験例において製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．３２４及び２１．１１％であった。
比較例１：フライアッシュ１０重量部、粘土９０重量部を混合し、実験例７の方法と同様にして成形体を製造した。この実験例において、焼成工程は約１１００℃の電気炉において行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．６２７及び９．２８％であった。
比較例２：フライアッシュ２０重量部、粘土８０重量部を混合し、実験例７の方法と同様にして成形体を製造した。この実験例において、焼成工程は約１１００℃の電気炉において行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．６２０及び９．６７％であった。
比較例３：フライアッシュ３０重量部、粘土７０重量部を混合し、実験例７の方法と同様にして成形体を製造した。この実験例において、焼成工程は約１１００℃の電気炉において行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．５１９及び１４．８１％であった。
比較例４：フライアッシュ４０重量部、粘土６０重量部を混合し、実験例７の方法と同様にして成形体を製造した。この実験例において、焼成工程は約１１００℃の電気炉において行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．４３８及び２２．３８％であった。
Figure 0005110446
前記表４は、実験例７〜１２及び比較例１〜４に従い製造された軽量骨材の比重及び吸水率を示すものである。底灰及び粘土を混合して軽量骨材を製造した場合と、フライアッシュ及び粘土を混合して軽量骨材を製造した場合とにおける物性を測定した結果、底灰及び粘土を上記と同じ混合比にて混合して製造する場合であっても、絶対乾燥比重１．５以下及び２０％以内の吸水率を有する良好な軽量骨材を製造することができるということが判明した。また、底灰の添加量が増加してもフライアッシュに比べて軽量骨材を製造することがなお一層容易であり、吸水率のバラツキもあまりなく、軽量骨材の品質の安定性が維持されていた。このため、既存の軽量骨材を大量生産するときに吸水率がばらつくという点を補完することができた。
（３）量産工程において製造された軽量骨材の物性比較
実験例１３：含水率が約２０％の粘土と含水率が約３１％の底灰の重量を測り、底灰１５重量部、粘土８５重量部を混合して粉砕及び混練工程を経た原料を５〜１１ｍｍ径の円孔が多数穿孔されているモールド付き押出成形機により１次成形した。このとき、回転切断機を用いて一定の長さに成形体を切断し、回転中の回転槽に搬送して環状に２次成形した。焼成工程は約１１００℃のロータリーキルンにおいて行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．２６８及び１３．９２％であった。
実験例１４：前記実験例１３の方法に従い、底灰３０重量部、ダスト１０重量部に粘土６０重量部を混合した後に押出成形機において成形体を製造した。焼成工程は約１１００℃のロータリーキルンにおいて行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．３９６及び２１．２８％であった。
実験例１５：前記実験例１３の方法に従い、底灰４５重量部、ダスト１０重量部に粘土４５重量部を混合した後に押出成形機において成形体を製造した。焼成工程は約１１００℃のロータリーキルンにおいて行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．３７９及び２０．４２％であった。
実験例１６：前記実験例１３の方法に従い、１ｍｍ以下に粉砕した底灰１５重量部、粘土８５重量部を混合した後に押出成形機において成形体を製造した。焼成工程は約１１００℃のロータリーキルンにおいて行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．３７９及び１３．７１％であった。
実験例１７：前記実験例１３の方法に従い、１ｍｍ以下に粉砕した底灰３０重量部、粘土７０重量部を混合した後に押出成形機において成形体を製造した。焼成工程は約１１００℃のロータリーキルンにおいて行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．４２５及び１４．８５％であった。
比較例５：前記実験例１３の方法に従い、フライアッシュ１５重量部、粘土８５重量部を混合して成形体を製造した。焼成工程は約１１００℃の電気炉において行われた。製造された軽量骨材の比重及び吸水率はそれぞれ１．３８５及び１３．１９％であった。
Figure 0005110446
前記実験例１３〜１７及び比較例５においては、底灰を使用する場合、底灰を使用する場合及び底灰を１ｍｍ以下に粉砕して使用する場合に分けて実験を行い、これらの実施例及び比較例に従い製造された軽量骨材の比重及び吸水率を比較した。その結果、上記表５に示すように、いずれも物性の大した変化はなく、フライアッシュを用いた比較例５と同じ物性が維持され、絶対乾燥比重は１．５以下であり、しかも、粉砕して用いた場合の方が、そうでない場合に比べてより優れた吸水率を示していた。特に、粘土及び底灰を含めた場合、この粘土及び底灰を含めて軽量骨材を製造した場合に比べて、吸水率の面から優れていることが分かった。
以上詳述したように、本発明による底灰を含む人工軽量骨材は、骨材の物性を満足できなかった底灰を粘土及びダストと一緒に最適な割合にて混合して軽量骨材を製造することにより、既存にフライアッシュを用いて大量生産していた軽量骨材それぞれの吸水率のバラツキが目立つという短所を補完して、大量生産時における原料添加量の変化による吸水率のバラツキを極力抑えることにより、均一な吸水率を有する人工軽量骨材が製造可能になる。また、簡単に処理できない底灰を大量で処理することにより灰処理場の設置にかかる費用を節減すると共に、底灰をリサイクルでき、経済性に富んでいると共に、環境問題を解決することができる。
以上、本発明の内容の特定の部分を詳述したが、当業界における通常の知識を有する者にとって、このような具体的な記述は単なる好適な実施様態に過ぎず、これにより本発明の範囲が制限されることはないという点は明らかであろう。よって、本発明の実質的な範囲と考え方は、特許請求の範囲及びそれから派生した技術等により定まると言えるであろう。
本発明による人工軽量骨材の製造過程を示す図である。 本発明による人工軽量骨材の製造過程に底灰の粒度分離及び粉砕過程を追加した製造過程を示す図である。

Claims (7)

  1. 次のステップからなる底灰を含む人工軽量骨材の製造方法：
    （ａ）粘土１００重量部に対して水分１０〜３１％を含む底灰１０〜１００重量部を加え混合して混合物を得るステップ；
    （ｂ）前記混合物を押出成形機を用いて押出成形し、切断し、所定形状の成形体とするステップ；
    （ｃ）前記成形体をロータリー乾燥機を用いて乾燥して乾燥体とするステップ；及び
    （ｄ）前記乾燥体を１０５０〜１１５０℃において１５〜４５分間焼成して人工軽量骨材を製造するステップ。
  2. 前記（ａ）ステップにおける底灰は、粒度分離または粉砕過程を経て得られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記得られた底灰は、その粒径が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記（ａ）ステップは粘土１００重量部に対して更にダスト１０〜３０重量部を含ませて混合することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項に記載の方法。
  5. 前記ダストは大理石ダスト及び石炭灰乾燥粉を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法により製造され、粘土１００重量部及び底灰１０〜１００重量部を含有する均一な吸水率を有する人工軽量骨材。
  7. 請求項４に記載の方法により製造され、粘土１００重量部、底灰１０〜１００重量部及びダスト１０〜３０重量部を含有する均一な吸水率を有する人工軽量骨材。
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