JPH0255250A - 人工軽量骨材の製造方法 - 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、山砂を水洗した際に発生する廃棄泥分にフラ
イアッシュを加えて混練造粒し、造粒物を乾燥焼成して
人工軽量骨材を製造する方法に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕コンク
リート用骨材は清浄であることが必須とされており、ご
み、粘土、シルト、有機物等の有害物を含んではならな
い。これらの物質はコンクリートの強度を著しく低下さ
せるため、天然山砂からコンクリート用骨材を製造する
場合、焼成等を行わない場合は骨材中にごみや泥、有ａ
物等が含有しないよう、水洗することが義務づけられて
いる。

山砂を水洗した際発生する廃棄泥分（以下泥分と称する
）は粒度が非常に小さく、含水率が９０〜１００％と多
量の水を含んだ軟状物である。そのため泥分をそのまま
埋め立て処分をすると処分地はいつまでも軟弱で地盤が
固くならないという問題があり、土地の有効利用に支障
をきたす。埋め立て処分地の有効利用を図るためにサン
ドドレーン工法等で処分地の排水を促進して地盤を圧密
固化し、さらに表層部分を適当な深さまでセメント、石
灰等の固化材を混入させて土の強度を上昇させた後、さ
らにその上に礫や山土等を用いて厚い層で被覆するなど
の方法が行われている。しかしながらこのような方法と
ても処分地の地盤が硬く固まるまでに長時間を要するた
め、近年では泥分にセメントや石灰等を混合して泥分の
強度向上を図りつつ埋め立てしたり、機械的に脱水処理
してから埋め立て処分を行う方法も検討されている。

このように従来の泥分処理方法は、固化剤を用いて土質
の安定を図るものであった。しかしながら大量に発生す
る泥分を処分するには、それを受は入れる処分地が必要
であり、泥分以外にも固化剤や表層を覆うための新規な
山土等を加えるため処分地は広大な土地である必要があ
った。

上記の如く天然山砂を水洗した際に発生する泥゛分は、
その性状が故に処理処分について多くの問題点がある。

一方、石灰火力発電所や石炭ボイラーから大量に発生す
るフライアッシュは一部がフライアッシュセメントに使
用されているが、その大半は埋め立て処分されている。

しかしながら日本国内の埋め立て地の現状から、これら
多くの泥分やフライアッシュをそのまま受は入れる情況
が近い将来くるとは予想し難い。本発明はこうした実情
に鑑みてなされたもので、埋め立て処分に問題のある泥
分とフライアッシュを利用して実用価値のある人工軽量
骨材を製造する方法を提供し、資源の有効利用を図ろう
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

泥分は通常含水率が９０〜１００％であるため、脱水処
理を行う。脱水方法としては室内の上場に放置する自然
脱水力法、フィルタープレス等を用いる機械脱水、焼却
炉等からの廃熱を利用した脱水など状況に応じた脱水方
法が選択される。泥分処分ピントに貯溜している泥分を
用いる場合は、ピントの層高により含水率が異なるため
、取り出した泥分を上場でショベル等を用いて充分混合
を行い、含水率の均一化を図る必要がある。脱水処理に
より泥分の含水率は３０〜４０％に低減させる。

脱水処理された泥分とフライアッシュを混合し、混練機
で充分に混練を行う。配合割合はフライアンツユ量が全
体重量の９９〜３０％である。混練された配合原料をパ
ン型等の造粒機を用い、添加水を加えながら目的とする
粒度に造粒を行う。−Ｃ的にはＪＩＳ　Ａ　５００２に
規定される粒度を目標とする。

原料として用いる泥分とフライアッシュは微粒子が大半
であるためバインダーを用いることなく、添加水量や添
加位置、造粒機の角度や回転数、原料のフィード量やフ
ィード位置を適宜調整することで造粒が可能である。造
粒にあたって第１図に示すパン型造粒［１を用いる場合
、ａ部より混練原料を投入し、ｂ部にて添加水を加える
ことが好ましい。

パン型造粒機を用いて造粒を行うと、成品中には粒径の
大きい物や、小さい物等粒径の分布が発生する。そのた
めＪＩＳ規格を満足させるように２０＋ｎｍと５ｍｍの
篩を使い、２０鵬上と５（財）下を除去する。除去物は
再び混練工程に戻し、原料の一部として使用する。

造粒物は５０〜６０％の含水率であるため、そのまま次
工程の焼成を行うと、や激な水分蒸発によりバースティ
ングをおこすので事前に乾燥を行う必要がある。

次いで造粒物をロータリーキルン等の焼成装置を用い、
１２００’Ｃ程度の高温で焼成する。高温で焼成を行う
とフライアッシュ中の未燃炭素分及び泥分中の有機物が
燃えてガス化するため、気孔の多い軽量な骨材の製造が
可能である。

上記した方法に加えて造粒性の向上、すなわち真球度の
高い造粒物を得たい場合や、造粒物の圧密軽減化を図り
たい場合には、混練された原料の一部を焼却炉等の廃熱
を利用して乾燥し、ボールミル等で粉砕して乾燥粉を製
造し、該乾燥粉を第１図Ｃ部から造粒物の表面にコーテ
ィングするように添加すると目的が達成される。この艮
作を行う場合においては、フライアッシュの混合量は９
９〜２０％が許容され、原料選択の自由度が増加すると
いう利点もある。

〔作用〕

本発明の人工軽量骨材の製造方法の各工程の作用・効果
について以下に詳述する。

泥分脱水工程： 山砂水洗により発生する泥分は前述の如＜９０〜１００
％の含水率であるため、そのままでは輸送等のハンドリ
ングは不可能である。そのため室内上場に放置して自然
脱水を行ったり、フィルタープレスを用いての機械脱水
や廃熱利用による乾燥脱水を行う。脱水することにより
泥分の含水率を３０〜４０％とする。３０％以下では乾
燥しすぎで泥分が団子状となり、４０％以上では造粒性
が悪く高い真球率が得られない。

混合工程及び乾燥粉製造工程： 脱水された泥分と全体量の９９〜２０％に相当するフラ
イアッシュをローラーミキサー等の混練機に同時に投入
し、充分に混合混練を行う。混練の度合いは造粒性を大
きく左右するので充分なる混練を行う必要がある。

混練物はそのまま次の造粒工程に供してもよいが、造粒
性の向上や造粒速度を上げたい場合、混練物の一部を乾
燥機を用いて焼却炉等の廃熱を利用して乾燥し、ボール
ミル等の粉砕機にて＠粉砕して乾燥粉を製造する。この
乾燥粉は次工程にて造粒物のコーテイング材として用い
る。

造粒工程： 混線物はパン型造粒機等を用い、ＪＩＳ　Ａ　５００２
に規定される粒度になるよう造粒を行う。前述の如く配
合原ｒ↓は微粉が大半であるため、バイングーを使用す
る必要はなく、添加水量や添加位置、造粒機の角度や回
転数、原料のフィード量やフィード位置を適宜調整する
だけで造粒が可能である。

造粒にあたってパン型造粒機を用いる場合、第１図ａ部
より混練原料を投入し、ｂ部にて添加水を加えることが
好ましい。また、造粒性の向上や圧密軽減化を図る場合
には、乾燥粉を第１Ｚｃ部から造粒物の表面にコーティ
ングするように添加すると的確にコーティングがなされ
る。

造粒物は、ＪＩＳ規格に適合するよう２０帥と５ｍｍの
篩を使い、２０＋ｎｍ上と５ｎ＋ｎ＋下を除去する。除
去物は再び混練工程に戻し、＠＄４の一部として使用し
経済性を向上させる。さらに好ましくは、１５ｍｍと１
０■の篩を加え、適宜粒度調整を行うことが良い。

乾燥工程： 成彩された造粒物は焼成工程で造粒物同士が融着したり
、急激な水分茎発によるバースティングで造粒物が崩壊
しない程度に乾燥を行う。乾燥には焼却炉等の廃熱等を
利用してもよいし、次工程の焼成炉からの廃熱や余熱を
利用しても構わない。

焼成工程； 乾燥した造粒物をロータリーキルン等の焼成炉を用いて
焼成するが、このときの最適焼成温度は１１５０±ＩＯ
Ｑ’Ｃである。この焼成により造粒物は融結（焼結）さ
れ粒状の固化物が得られる。泥分は有機物を含有してい
るし、またフライアッシュは未燃炭素分を含有するため
、焼結された固化物の表面は有機分や未燃炭素分が燃焼
してガス化する際に発泡して多孔質となる。　しかし、
焼成温度１０５０’Ｃ以下であるときは、焼成はしてい
るが固化物内部に未燃炭素分が残り、発泡性も少なく軽
量骨材としての規格を満足しない。一方、焼成温度が１
２５０’Ｃ以上であるときは固化物の焼結が進み、固化
物同士が融着したり部分的に崩壊したりする恐れがある
。

上述した方法により得られた固化物は水に不溶であり、
多孔質であることから比重が小さ（、かつ高強度である
ため構造用軽量コンクリート骨材として充分に規格を満
足する。

〔実施例〕

次に本発明の詳細な説明する。

本発明の方法による人工軽量骨材の製造試験には、表−
１に示す組成の山砂水洗による発生泥分と表−２に示す
組成のフライアッシュを使用した。

泥分脱水工程と混合混練工程： 含水率９５％の山砂水洗による発生泥分を室内の上場に
て含水率３５％にまで自然脱水を行った。次いでフライ
アッシュと脱水泥分をローラーミキサーに投入し、１０
分間混練を行った。泥分とフライアッシュの配合比を表
−３に示すように種々変化させて実験を行った。

表−３ 表−２ 乾燥粉製造工程： 各々の配合原料の一部を乾燥機を用いて乾燥した後、ボ
ールミルにて粉砕して乾燥粉を製造し、次工程の造粒物
にコーテイング材として使用した。

造粒工程： 混練物並びに乾燥粉を第１図に示すパン型造粒機１にて
混練原料投入位置ａ、水分添加位１ＦＦｂ並びに乾燥粉
添加位置Ｃで造粒ｌ桑作を行い、造粒に際しては次の２
通りの方法を行い、造粒物含水率は５０〜６０％であっ
た。なお、第１図においては２はサイドスクレーバ、３
は製品排出口で、破線は造粒物の軌跡を示す。

（ａ）混練物のみを造粒 対象としたのは表−３のＮｏ１−ＮＯ３の試料。

（ｂ）混練物を造粒後、それに乾燥粉をコーティング混
練物と乾燥粉の供給比は垂■比で９：】とした。対象と
したのは表−３のＮｏ、　１−Ｎα４の試料と各々の乾
燥粉。このときの造粒機仕様は以下のとおりである。

パン直径：　　９００ｍｍ、パン深さ：　　１５０ｍｍ
、パン角度：５２°　パン回転数：　　１６ｒ１１ｍ、
配合原料供給量：　　２００ｋｇ／ｈ 得られた造粒物についてＪＩＳに規格される骨材の種類
に適合させるため、２０ｍｍと５１１ＩＩ１１の篩を用
いて２０圃以上と５ｍｎ＋以下の造粒物をカントし中間
物のみを次工程で使用した。

乾燥工程： 造粒方法（ａ）、（ｂ）で得られた各種造粒物を電気炉
を用いて炉内温度を４００°Ｃに設定し、４〜５分間乾
燥時間を設けて各々の含水率を５％以下にした。

焼成工程： 乾燥工程で得られた各々の乾燥造粒物をシリコニット電
気炉にて、焼成帯のみをソミュレートするため炉内温度
１２００土５０°Ｃに設定し、焼成時間を２〜３分間設
けて焼成を行った。造粒物の表面が半ン容融状態になり
、同時に内部にガスが発生してそれが気泡となり、軟化
した全体が膨張したときに造粒焼成物を焼成帯から取り
出し、空冷を行った。こうして得られた焼成造粒物は、
表面が硬い殻で覆われ、しかも内部は細かい独立気泡を
多量に包含する発泡体であった。

上記の各操作を行って得られた焼成造粒物について、各
々比重試験及び圧潰強度試験を行った結果について以下
に述べる。

表−６は泥分のみで造粒焼成を行ったものについて、そ
の粒度構成変化による絶乾比重測定結果である。

表−６ 表−６及び第２図に示す通り泥分のみの造粒焼成物は、
中間粒度においては４１１造用人工軽量骨材として表−
４に示すＪＩＳ　Ａ　５００２で定められた骨材の絶乾
燥比重による区分について粗骨材として比重規格に合格
しなかった。そのため規格内の粒度構成を中間粒度から
粗粒側に変えて比重を測定したが大差はなく、粒度構成
比率の変更程度では比重に影響がないことが判った。

表−４ ＼ 表−５ ＼ 次いで本発明の方法による、フライアッシュを混合した
造粒焼成物について、上記と同様の試験を行った。その
結果を表−７、第３図に示す。また第４図にフライアッ
シュ混合率と焼成造粒物の圧潰強度との関係を示す。

結果から判るように粒度構成は表−５のＪＩＳ規格の中
間粒度を満足しており、乾燥扮添加無しの造粒焼成物で
はフライアッシュ混合比で３０％以上、乾燥粉コーティ
ング造粒焼成物ではフライアッシュ混合比で２０％以上
で各々ＪＩＳｊＪ格のＭ種を充分満足していることが判
る。また、圧潰強度も充分満足できる値であることが判
る。

以上の結果から、山砂を水洗した際に発生する泥分のみ
ではＪＩＳ規格を満足する人工軽量骨材の製造は不可能
であるが、本発明の方法によるフライアッシュを混合し
て製造した人工軽量骨材はＪＩＳ規格を充分に満足する
ものである。

表−７ 〔発明の効果］ 以上説明したように本発明の方法によれば、従来その埋
め立て処分に問題のあった天然山砂を水洗した際に発生
する泥分と、やはり埋め立て地の確保等に問題を抱えて
いた石炭火力発電所にて発生するフライアッシュを、脱
水、混合混練、造粒、焼成といった簡単な工程操作を行
うことによりＪＩｓ規格を満足する人工軽量骨材の製造
が可能であり、資源の有効活用を図れるとともに、埋め
立て地の確保問題をも緩和するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の造粒工程において、パン型造粒機を用
いる場合の混練物の投入位置、添加水の添加位置並びに
乾燥粉の添加位置の位置関係を示す説明図、第２図は山
砂水洗により発生ずる泥分のみを使った造粒焼成物の粒
度構成変化による粒度分布を示すグラフ、第３図はフラ
イアノツユ混合率と絶乾比重との関係を示すグラフ、第
４図はフライアッシュ混合率と圧潰強度との関係を示す
グラフである。 第２図 る発生泥分単項づ１らの焼成ベレットの粒度構成変化に
よる位ヅ分布（趨）　−一→―

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、山砂を水洗する際に発生する廃棄泥分を脱水する工
   程と、その脱水した泥分とフライアッシュとを混合混練
   する工程と、該混練物を造粒機にて造粒する工程と、そ
   の造粒物を乾燥、焼成する工程とからなる人工軽量骨材
   の製造方法。 ２、山砂を水洗する際に発生する廃棄泥分を脱水する工
   程と、その脱水した泥分とフライアッシュとを混合混練
   する工程と、該混練物の一部を乾燥粉砕して乾粉とする
   工程と、上記混練物を造粒した後、その造粒物の表面に
   上記乾粉をコーティングする工程と、乾粉をコーティン
   グされた造粒物を乾燥、焼成する工程とからなる人工軽
   量骨材の製造方法。 ３、山砂を水洗する際に発生する含水率９０〜１００％
   の廃棄泥分を含水率３０〜４０％まで脱水することを特
   徴とする請求項１または２記載の人工軽量骨材の製造方
   法。