JPH02175204A - 都市ごみ焼却灰を利用した人口骨材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、都市ごみ等の廃棄物を焼却した灰の再利用技
術に係り、特に前記焼却灰を利用した焼成物の製造方法
に関する。

（従来の技術） 従来、石炭を燃料とする燃焼炉等から排出される灰すな
わちフライアッシュを原料粘土に混合して焼成物を製造
する技術は、例えば５％内外の混合率ならば陶器瓦用の
原料として、実験段階、生産試作段階で実施可能である
ことが知られているが、都市とみ等の廃棄物の焼却灰を
粘土と混合して焼成物を製造する技術は未知である。

（発明が解決しようとする課題） 消費生活水準の向上と共に都市とみ等一般廃棄物の処理
は大きな社会問題となり、上記廃棄物を焼却した灰は埋
め立て処分されているが、年々埋め立て地の確保が困難
になっており、焼却灰自体を溶融させる方法は研究され
ているが実用の域に至っておらず、上記廃棄物の有効利
用に関する開発研究は緊急を要する社会的課題である。

本発明は上記課題を解決するための一方法として創作さ
れた新規技術であって、公害防止と環境保全に極めて有
効に廃棄物を焼却した灰を原料粘土に混合して再利用を
図り、原価的に優れた焼成物の製造方法を提供すること
を目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記の目的は、第２図（ａ）に示すような上記廃棄物を
焼却した灰と、第２図（ｂ）に示すような粘土（標準水
分２０％）とを精製混合し焼却灰の重量配合比が５〜９
５％の広範囲におよぶ混合原生を調整し、前記原生をプ
レスまたは押出しにより成形若しくは造粒し、前記成形
拘着しくは造粒物を乾燥・焼成して第２図（Ｑ）に示す
ような成形焼成物とするか、若しくは前記焼成物を所要
粒度に破砕した第２図（ｄ）に示すような粒状焼成物と
することによって達成される。なお、第２図（ｃ）、（
ｄ）は焼却灰の重量配合比が５０％の焼成物を示す。

（作用） 上記の構成により、黄茶色乃至は赤褐色に着色された透
水耐食耐火性を有する成形焼成物、粒状成形焼成物、若
しくは不定形破砕焼成物を低原価で製造することができ
る。

（実施例） 本発明の一実施例を図面と共に説明する。第１図は本発
明に係る焼却灰を利用した焼成物の製造方法の工程を示
すブロック図である。同図に基づいて各工程を詳細に説
明する。

ｆｉｌ混合処理工程 ａ、前処理選別 都市とみ等一般廃棄物を焼却した灰は、通常は埋め立て
処理されるが１本発明は上記焼却灰を耐食耐火性材料と
して再利用するものであるから。

前処理選別が必要である。第４図は、環境庁告示第１３
号に定める方法による（株）環境科学研究所の有害物溶
出試験の結果を示す図表であるが、同図（ａ）に示すよ
うに、本発明に再利用する焼却灰は、上記試験の結果無
害と判定されたものである。焼却灰の大きさは大は小石
大のものから小は砂粒大のものまで粒度は全く不定で、
かつ未焼却夾雑物も多く含まれており、まずこれらをふ
るい機にかけ必要に応じてはロールクラッシャ等の機械
を使用し、前記未焼却の金属や夾雑物は選別し、粗大塊
は圧砕し概ね直径２ｍ以下の大きさに整粒する１本発明
者らの実験結果によれば、焼却灰と粘土との重量配合比
は概ね９５：５まで増加が可能であって、しかも焼却灰
と粘土との重量配合比の変化によって焼成物の色調を黄
茶色から赤褐色に変化させることが可能であり、焼却灰
の配合割合を多く、焼却灰の粒度が細かくなるほど焼成
物の白皮が増すことも明らかにされた。前処理選別に必
要な設備としては前記ふるい機、ロールクラッシャのほ
か、焼却灰の定量供給に使用する配合供給機がある。未
焼却物は再焼却処理する。

ｂ、混合処理 混合処理は、前処理選別によって得られた焼却灰と粘土
を所定比に均一混合する処理であり、粘土は第４図（ｂ
）に示すように、環境庁告示第１３号に定める方法によ
る有害物溶出試験の結果無害と判定されたものを使用す
る０本処理は、特に焼却灰と粘土との混合比を高めたい
場合には重要な工程であり、焼成製品により下記の３種
の方式のなかから最適なものが選択される。

（ｂｌ）水中混合方式 水中で焼却灰と粘土を撹拌混合して均一化した後、脱水
処理する方式である。トロンミルを使用する場合には超
微粉砕が可能であるから、均一な混合ができ、これによ
り焼却灰の混合比を高めることが可能であるが、前記の
ように最終的には脱水処理する設備が必要となるから、
後述の湿式混合方式に比べると設備費用が高くなる。所
要設備の一例としては工順に、水中撹拌混合機（または
トロンミル）−泥しよう貯蔵タンク−脱水機−ポンプ等
である。

（ｂ２）湿式混合方式 焼却灰と粘土をバッグミル、スクリーンフィーダ等の混
合土練機を使用して１５〜３０％の水分で混合土練りす
る方式であり、構造も簡単で設備費も低廉であるが、焼
却灰の粘土に対する混合比を大きくすると均一に混和さ
れ難く、また配合する粘土が水ひ処理粘土のときは良い
が、天然採掘した粘土を使用する場合は、積土処理を施
さなければならず、予め実際の配合粘土を考慮して混合
方式を決定する必要がある。所要設備の一例としては玉
顔に、バッグミルまたはスクリーンフィーダー上棟混合
撹拌機等である。

（ｂ、）乾式混合方式 焼却灰と粘土を乾燥させ圧砕して細粉化した後、湿式混
合方式と同様な手段で混合する方式であるが、混合の際
には少量の水分を添加することが好ましい、均一な混合
ができるから焼却灰の粘土に対する混合比を高くするこ
とができるが、前記湿式混合方式よりも乾燥装置と粉砕
装置を必要とするため設備費が嵩みコスト高となる。所
要設備の一例としては玉顔に、乾燥装置−粉砕装置−バ
ッグミルまたは土練混合機である。

（ｎ）成形工程 成形工程は、混合処理された焼却灰と粘土の混合物（以
下蒸上と記す）を以下に続く乾燥、焼成、粉砕の各工程
と調和する適切な手段で適宜の形状に仕上げる工程であ
って成形方法によって上記乾燥、焼成、粉砕の各工程内
容ならびに生成される製品が異なるものである。成形方
法については以下に示す４種のなかから目的に応じて選
択することが好ましい。

Ｃａ＞半乾式成形 低木分原土として金型を使用して高圧プレスで押込成形
する方式であって、高圧下で成形するため低水分または
低粘土成形に適しているから、焼却灰の混合率を高める
ことができ１次の乾燥工程が容易となり、燃料費の節減
に寄与するという有利さがあるが、高圧プレスと金型を
必要とし下記（ｂ）の湿式成形に比して設備費がかかる
。製造費用としては焼却灰の配合比率が高い場合には全
体的には低減化の可能性がある。所要設備としては高圧
プレスである。

（ｂ）湿式成形 原生を土練機で押出し成形する方式で場合によっては低
圧プレスによるプレス成形が可能である。

土練り、押出し成形して切断するものであり、形状の選
定、が容易で処理能力も大きく前記（ａ）の半乾式成形
に比べると、工程数が少なく設備費も比較的安価に抑え
られるがこの反面で、蒸上水分が半乾式成形よりも多い
から、乾燥には時間をかける必要があり燃料費の増加は
避けられない、所要設備としては土練機または低圧プレ
スである。

（ｃ）造粒成形Ａ 原生を造粒機を使用して粒径１５〜７０■内外の粒状に
成形して焼成し、さらに粉砕機を使用して細粒とする造
粒方式である。この方式は（ｂ）湿式成形における押出
し成形機を造粒機に置き換えたものと考えてよい、所要
設備としては下記の造粒機がある。

（ｄ）造粒成形Ｂ 原生を造粒機を使用して粒径３■以下の粒状に成形して
焼成し製品とするものである。前記（、）（ｂ）、（ｃ
）が乾燥工程を経たのち、製品用途によって粉砕工程が
選択されるのに対し、この方式は造粒成形してから焼成
したものが製品であり粉砕工程を必要としない、粉砕工
程は作業実態としては、安全衛生保持用の付帯設備に費
用がかかり、設備的にも管理的にも好ましい工程ではな
いから、割愛することが可能であれば好ましいが。

原生の混合工程において、粒子の大きさが０．５−ｍａ
ＸＢ度の細粒に粉砕することが好ましく、このためトロ
ンミル、振動ミル等による摩砕処理が必要であり設備投
資が嵩むことと処理能力の増大が困難な点で問題がある
。造粒機としては下記の２型式がある。

イ、ドラム型造粒機 回転する傾斜ドラムの上端から原生を装入しドラム内で
入口近傍で水を噴霧しつつ成形し下端がら連続的に造粒
物を排出する。

ロ、パン型造粒機 回転する傾斜円盤状のパン内に原生を装入し散水しつつ
成形しパンの上縁から成粒を排出するもので、回転羽根
、造粒羽根の角度、回転数の選択によって粒度が変化す
る１分級効果のためドラム型より粒度が均一になる。

上記各造粒機によって得られる成粒は、原生の供給量、
パンまたはドラムの回転速度、パンの深さ、傾斜角、添
加水量、散水位置等の因子によって影響を受は易いが、
特に原生の性状例えば粒度が微細で適正な水分により適
度の可塑性を有するときに優れた成粒が得られる。

［１ｔｉｌ乾燥・焼成工程 成形された蒸上を乾燥後、温度１１５０℃内外で焼成す
る工程であって、一部には乾燥と焼成とが同時に実行さ
れる方式もあり、大別してａ、連続処理方式とす、パッ
チ処理方式があるが、バッチ式キルンは処理能力とコス
トの点で問題があり割愛する。

ａ、連続処理方式 ％式％ 乾燥は余熱を利用し、自由形状焼成台車上に成形物を窯
詰めし、トンネルキルン内を通過させて焼成し成形焼成
製品とする。しかし第１図に示すように５次段階の粉砕
工程を経て焼成成形物を粉砕し粒状焼成製品とすること
もできる。

８２　ｍ　ロータリーキルン 乾燥は余熱を利用し、粗粒状で傾斜回転式円筒状キルン
により焼成したのち粉砕して粒状焼成製品とする。

【膣］粉砕工程 粉砕工程は、破砕面を有する粒状物生成のための重要工
程であり、粉砕機は粒度と共に粒状物の性状を決定づけ
るものであるから下記の機械特性を考慮して選定する必
要がある。

ａ、ショークラッシャ 粗粉砕用、−次クラッシャとして利用 す、インパクトクラッシャ 中粉砕用、微粉砕をしないとき能力大 Ｃ，ケージミル 微粉砕用、微粉砕時の能力中位 ｄ、自由粉砕機 微粉砕用、微粉砕時の能力小 ｅ、フレットミル 中微粉砕用、破砕面丸いが能力小 ｆ、トロンミル、チューブミル 超微粉砕用、原料の混合処理も可、能力小以上が本発明
に係る焼却灰を利用した焼成物の製造に関する主要工程
とこれに要する設備の一例であるが、第１図に示すよう
に本発明は、上記基本工程を組み合せてなるもので、製
品の種類、性状等によって適宜の選択と組合せが可能で
ある。

第３図は蒸上用材料および本発明に係る焼成物の成分分
析の結果を示す図表である。

本発明によって得られた焼成物は、建設用材、土木用材
として各種の用途開発が可能で、例えば粒状または破砕
粒状物は道路路床用材、透水性煉瓦、ブロック、タイル
等の原材料、透水性舗装材、濾過材等に使用することが
できる。さらに、成形焼成後粉砕したものと造粒後焼成
したものを混合して粒体と粒体の間に空隙を含む構成物
としたものは、衝撃の少ない歩道用材やソフト感のある
壁材などへの新規用途開発が考えられる。また前述のよ
うに、焼却灰の重量配合比により焼成物の色調を変化さ
せることが可能であって、３０％内外のものは、赤茶色
、５０％内外のものは、焼却灰中のＣａ、Ｔｉの影響で
黄茶色、またＦｅの含まれるものは赤褐色を呈するなど
の焼成着色が可能で１例えば塗料などを使用しない自然
着色の公園歩道用の材料などに有用である。一方、成形
焼成物は、簡易装飾用煉瓦、床陶板などへの使用が可能
である。なお１本発明に係る焼成物は、第４図（ｃ）、
（ｄ）に示すように、環境庁告示第１３号に定める方法
による有害物溶出試験により無害と判定されるものであ
ることは勿論である。

（発明の効果） 本発明は、都市とみ等一般廃棄物を焼却した灰と粘土と
を精製混合した蒸上を成形または造粒、乾燥・焼成、粉
砕の諸工程による組合せ処理をすることにより、公害防
止と環境保全に極めて有効に一般廃棄物の有効利用が図
られ、併せて、黄茶色乃至は赤褐色に着色された透水耐
食耐火性を有する粒状若しくは成形焼成物を低原価で製
造することが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る焼却灰を利用した焼成物の製造方
法を示す工程図、第２図（ａ）は都市とみ等一般廃棄物
の焼却灰の写真、゛同図（ｂ）は同図を精製した焼却灰
の写真、同図（ｃ）は粘土の写真、同図（ｄ）は本発明
による成形焼成物の写真、同図（ｅ）は本発明による粒
状焼成物の写真、第３図は蒸上用材料および本発明に係
る焼成物の成分分析の図表、第４図（ａ）は焼却灰、（
ｂ）は軟質粘土、（Ｃ）は灰５０％混合焼成物、（ｄ）
は灰８０％混合焼成物に対する有害物溶出試験結果を示
す図表である。 ［ｉｌ・・・混合処理工程 ［ｉｉ）・・・成形工程 （ｉｉｉｌ・・・乾燥・焼成工程 ｃ　ｉｖ　）・・・粉砕工程

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．下記の工程を組み合せてなる焼却灰を利用した焼成
   物の製造方法。 【ｉ】塵棄物を焼却した灰と粘土とを精製混合して原土
   を得る混合処理工程 【ｉｉ】前記原土をプレスまたは押出しによる成形若し
   くは造粒による成形工程 【ｉｉｉ】前記成形物若しくは造粒物を乾燥・焼成して
   焼成物とする乾燥・焼成工程 【ｉｖ】前記焼成を細粒に粉砕する粉砕工程