JPH0369552A - 二層構造からなる下水処理汚泥焼却灰を用いての窯業製品の製法 - 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〕 この発明は下水処理汚泥を焼却した焼却灰を原料として
使用する窯業製品の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

下水処理汚泥は一部コンボストとして利用されているが
、その大部分は埋め立てに使われている。

又上記の汚泥は特に都市部においては重金属の存在や悪
臭、腐敗の問題があるためそれを焼却して、その焼却灰
を埋立てに使用している。しかし現在はこの焼却灰を土
管やタイル等の原料の一部として利用したり、或いは軽
量骨材とし、それを利用した各種製品を開発するなど再
利用化に関する研究が進められている。（例えぽ特開昭
６２−１００４７０号、特開昭６２−１７６９５１号公
報参照）〔発明が解決しようとする課題〕 しかし下水処理汚泥の焼却灰を原料とし使用した窯業製
品を製造する場合、季節、下水処理方法の変化などによ
って焼却灰の特性が変動し易いため、製品の品質、特に
色調、強度、寸法などにおいてバラツキが大きくなり易
い傾向がある。それ故、これを安定にするために予め焼
却灰を調整して用いる必要があり、その方法には焼却灰
使用時において事前にその溶融性状などをチエツクし、
その結果に合わせて調整用の焼却灰や焼却灰以外の溶融
性原料或いはｎ熔融性原料を焼却灰と置換して使用する
などがある。このように坏土の配合の管理を非常に狭い
範囲で確実に行なわれなければならない為に、管理や作
業面において多大な時間と労力を必要とするのである。

また焼却灰の組成上、特にＦｅ２Ｏ，の影響によって製
品の色調は、赤褐色〜黒褐色に限られ、市場で要求され
るカラバリエーションに対し、その範囲が狭すぎるため
美観上の理由から市場で認知されにくい面があった。

本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、上記のような問題点を除いて下水
処理汚泥焼却灰を各種窯業製品の製造に実用的且つ経済
的に活用できるようにした二層構造からなる下水処理汚
泥焼却灰を用いての窯業製品の製法を提供することであ
る。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を遠戚する為に、本願発明は前記請求の範囲記
載の通りの手段を講したものであって、その作用は次の
通りである。

〔作用〕 下水処理汚泥の焼却灰と可塑性窯業原料とを混合して下
層用坏土粉を形成する。一方品質の安定な可塑性窯業原
料と溶融性原料とを混合して上層用坏土粉を形成する。

次にこれら坏土粉を二層状かつ一体となるように成形し
てその成形された成形品を焼成する。ここで上層の坏土
は顔料などの着色を目的とした原料を添加しなければ焼
成後、白色に近い淡い色調をもち、顔料などの着色原料
の添加によって任意の色調が得られる。又焼成時、焼成
後における膨張、収縮などの熱的性質が下層の坏土とほ
ぼ同等な挙動を示し、製品の反りや上〔実施例〕 以下本願の実施例について説明する。

まず脱水された下水処理汚泥を焼却した焼却灰を準備す
る。この焼却灰を可塑性窯業原料と必要に応じては粒状
骨材と混合して、下層用坏土粉を形成する。一方品質の
安定な可塑性窯業原料と溶融性原料と顔料と必要に応じ
て粒状骨材及び一部焼却灰とを混合して、上層用坏土粉
を形成する。

ここで上記それぞれの原料について簡単に説明をしてお
く。可塑性窯業原料とは可塑性を有する窯業原料であり
、本実施例では蛙目粘土を使用している。粒状骨材とは
当該焼成条件下ではあまり大きく形状変化をしない粒状
の原料を意味し、本実施例では水砕、川砂、壁タイルの
ロス品の粗状態のちのを使用している。溶融性原料とは
当該焼成条件下で半溶融もしくは溶融する原料を意味し
、本実施例では長石、工場内下水廃泥、特に壁タイル製
造工場における釉薬を多く含有するものを使用している
。しかし、これらの原料は焼成条件によって変わり得る
ものであり、本実施例で使用した原料に限られるもので
ないことは勿論である。

上記それぞれの混合には湿式及び乾式による方法がある
。湿式混合は周知のように上記の各原料を秤量配合して
ボールミルを使用し、水と共に湿式粉砕を行ない、濃度
５０〜６０％の泥漿としその泥漿をフィルタープレスを
使用して脱水し、坏土ケーキとする。そして更に成形に
適した水分になるまで乾燥した後、粉砕して坏土粉とす
る。もしくは上記泥漿或いは坏土ケーキに粒状骨材や微
粒子原料を加え、混練、造粒後、底型に適した水分にな
るまで乾燥をして坏土粉としたり、上記泥漿をスプレー
ドライヤーを使用し、噴霧乾燥して坏土粉とすることも
できる。このようにして行なう坏土粉作成方法は、比較
的緻密な構造の高強度製品を得るのに適している。一方
、乾式混合は、各種原料全てを乾燥もしくはその一部を
乾燥、混合し、坏土として適した水分含有量になるよう
適度の水分を与えた状態で混練、造粒後、成型に適した
水分になるまで乾燥をして坏土粉とする。このようにし
て行なう坏土粉作戒方法は、透水性を有した製品などの
ように比較的多孔質の製品を得るのに適している。

次に上記上層、下層用の坏土粉を適量ずつ二層に成形用
型内に充填し、所定の形状になるよう加圧し、一体とな
るように成形する。ここで上記乾式成形方法とは別の成
形方法として、窯業界では周知の所謂湿式成形方法、即
ち前述の坏土ケーキを押し出し土練機などを用いて成形
する方法があり、これを用いることもできる。この場合
には、二層構造にする成形方法そのものが上記乾式成形
方法とは異なることは勿論ある。又坏土を乾燥、粉砕し
て坏土粉を形成する必要はないが、成形後、成形品を乾
燥することになる。

次にこのようにして成形された成形品もしくは成形品に
施釉後、その施釉品を任意の焼成炉において焼成するこ
とによって、夫々第１図及び第２図に示すように、上層
用坏土粉を使用した層が表面又は表面に近い上側となる
二層構造からなる磁器、せっ器或いは陶器質の窯業製品
を得ることができる。尚第１．２図において、１は二層
構造からなる下水処理汚泥を用いての窯業製品の一例と
して示す道路鍾装材本体、２は上層用坏土粉を用いて形
成された上層、３は下層用坏土粉を用いて形成された下
層、４は釉層を夫々示す。

更に説明を加えると、上記上層用坏土粉は。

顔料などの着色を目的とした原料を添加しなければ焼成
後、白色に近い淡い色調をもち、顔料などの着色原料の
添加によって任意の色調が得られるものであり、又焼成
時、焼成後における膨張、収縮などの熱的性質が下層坏
土とほぼ同等な挙動を固に一体化できるように考慮され
たものである。

このようにして安定な窯業原料を用いた上層用坏土粉を
使用した層が表面となる二層構造の下水処理汚泥焼却灰
を用いた窯業製品にすることにより、前記焼却灰の特性
変動による製品品質の問題が解決される。従って、坏土
性状安定化の調整作業においては、まず色調の点をある
程度無視することができ、強度、寸法など他の特性につ
いても上層部の存在によって補うことができるため、か
なり広い範囲迄許容することができる。その結果、調整
に要する作業量を大幅に減少することができ、しかも品
質が安定で且つ経済的に製造をすることができるのであ
る。次に製品の用途に合わせて必要な特性を持たせよう
とする場合、製品全体量の大半を占める下層坏土粉は殆
ど共通のままで使用し、僅かに上層坏土粉の原料の選定
、坏土の配合をすることによって対応することができ、
更に同様に各種カラーバリエーションにも対応すること
ができるのである。一方、透水性道路舗装材の施工後、
使用時に発生する白華現象とは、降雨時に雨水が製品中
に侵入し、主に焼却灰に含まれる可溶性塩類が水に溶出
し、製品内に滞留した溶液が乾燥時に移動し、製品表面
で乾燥、再結晶化するものであるが、本例の上層部分を
設けることによってこれを防止することができ、又表面
の汚れに関しても製品表面にガラス質釉薬層を設けるこ
とによって大幅に改善することができる。

道路舗装材などの場合、製品表面に釉掛けをすることに
よって表面の汚れを防止することができ、しかも所謂焼
物的或いは土、石的な自然の質感を得ることができるた
め他の競合製品に対し差別化次に種々の実験例を説明す
る。

実験例−１ 第１−１表で示される調合で、若干量の水を加え、各原
料を高速攪拌混合、造粒した後、成形に適した水分率１
５％になるまで乾燥し、１０メツシユ篩を通過させて下
層用坏土粉を作成する。

次に第１−２表で示される調合で、若干量の水を加え、
各原料を高速攪拌混合、造粒した後、成形に適した水分
率１０％になるまで乾燥し、１０メツシユ篩を通過させ
て上層用坏土粉を作成する。

浦圧式煉瓦威型機を用い、まず下層坏土粉を型内に全体
量の約５７６程度充填し、次に下型を降下させた後、上
層坏土粉を型内に全体量の残り約１／６程度充填し、２
００　ｋｇ／ｃｍ２の圧力で２００Ｘ１００Ｘ６０の形
状に成形し、その成形品をトンネルキルンで１，１０示
す特性の製品を得た。

更に上記成形品に第１−４表の調合で各原料を秤量配合
してボールミルを使用し、水と共に湿式粉砕を行い、濃
度を５０％とした釉薬泥漿をスプレー掛けで正味重量３
ｇ／ケ施した施釉品をトンネルキルンで１１００℃、４
０時間で焼成した。

その結果、第１−３表に示す特性とほぼ同等の値を得る
ことができたが、釉薬を施したもののほうが耐摩耗性、
表面硬度では良化傾向が見られ、製品表面が汚れに＜＜
、又表面外観についても所謂焼物的な質感となり、高級
感を抱かせるものである。又懸念されていた白華現象は
、いずれの場合にも発生が認められない。

この特性結果から本製品は、透水性を有する歩行者専用
道路舗装材として十分使用し得るものであり、しかも釉
薬を施したもののほうが適している実験例２ 第２−１表で示される調合で、各原料を高速攪拌混合、
混練した後、成形に適した水分率↓５％になるまで乾燥
、粉砕し、１０メツシユ篩を通過させて、下層用坏土粉
を作成する。

次に第２−２表で示される調合で、各原料を高速攪拌混
合、混練した後、成形に適した水分率１０％になるまで
乾燥、粉砕し、１０メツシユ篩を通過させて上層用坏土
粉を作成する。

波圧式煉瓦成型機を用い、まず下層坏土粉を型内に全体
量の約５７６程度充填し、次に下型を降下させた後、上
層坏土粉を型内に全体量の残り約１７６程度充填し、３
００　ｋｇ／ｃｍ２の圧力で２００Ｘ１００Ｘ６０の形
状に成形し、トンネルキルンで１．１００℃、４０時間
で坑底した。その結果、第２−３表に示す特性の製品を
得た。

この特性結果から本製品は、手車共存道路舗装材として
十分使用し得るだけの強度、その低特性をを有している
ものである。

実験例３ 第３−１表で示される調合で各原料を秤量配合してボー
ルミルを使用し水、解膠剤と共に湿式粉砕を行い、濃度
５０％の泥漿とし、その泥漿をフィルタープレスを使用
して脱水し、坏土ケーキとする。そして更に成形に適し
た水分１０％になるまで乾燥した後、粉砕し、１０メツ
シユ篩を通過させて下層用坏土粉とする。

次に第３−２表で示される調合で、上記下層用坏土粉の
場合と同様に上層用坏土粉を作成する。但し泥漿濃度は
６０％、坏土粉水分は７％である。

油圧式タイル威型機を用い、まず下層坏土粉を型内に全
体量の約２７３程度充填し、次に下型を降下させた後、
上層坏土粉を型内に全体量の残り約ｌ／３程度充填し、
３００　ｋｇ／Ｃｍ２の圧力で２００Ｘ２００Ｘ２０の
形状に成形し、トンネルキルンで１，１００℃、４０時
間で坑底した。その結果、第３−３表に示す特性の製品
を得た。

この特性結果から本製品は、無釉外装タイル及び無釉床
タイルとして十分使用し得るものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明にあっては、原料として下水処理汚
泥の焼却灰を用いる為、その原料費は極めて安価で、従
って製品価格を安価にできる効果がある。

しかも下水処理汚泥の焼却灰を原料として用いていた従
来の一層構造の窯業製品では、製品色調が赤褐色〜黒褐
色に限定されていたのに対し、本発明では二層構造とし
ているから、その上層に顔料を用いることにより窯業用
顔料で出し得る非常に広範囲の色調を得ることができ、
美観上、市場において要求されるカラーバリエーション
に対し、十分応じることができる効果がある。

さらに、上記−層構造のものでは、焼却灰の特性変動の
ため生ずる製品の表面色調、外観及び耐摩耗性、強度、
寸法、透水性などの物理特性のバラツキが大きかったの
に対し、本発明では、可塑性窯業原料及び溶融性原料を
原料とする上層があるから、上記バラツキを非常に小さ
くすることができ、安定な品質を保持することができる
ことと併せて大幅に絶対品質そのものを向上することも
できる。

さらに本発明にあっては、上記焼却灰の特性変動に対す
る下層坏土性状安定化のための調整作業をする場合には
、上層がある故に、下層の色調の点をある程度無視する
ことができると共に、下層については強度など他の特性
についても大きな配慮を払うことが不要である為、下層
用坏土物の配合の範囲をかなり拡大し、許容することが
できる。

その結果、下層用坏土物の管理及び調整に要する作業量
を大幅に減少できる効果がある。

更に本発明にあっては、製品を道路舗装材として用いる
場合、上層年上部の存在によって、主に下層の焼却灰に
含まれる可溶性塩類の影響による製品施工後の使用時に
おける白華現象を防止することができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は無釉の二層
構造からなる下水処理汚泥を用いての道路舗装材を示す
断面図、第２図は施釉の二層構造　８ からなる下水処理汚泥を用いての道路舗装材を示す断面
図。 １・・・道路舗装材本体、２・・・上層、３・・下層、
４・・・釉層。 第キ図 第２図 ／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　下水処理汚泥を焼却して得られた焼却灰及び可塑性窯
   業原料を含む下層用坏土粉と、可塑性窯業原料及び溶融
   性原料を含む上層用坏土粉を準備し、これら下層用坏土
   粉と上層用坏土粉とを二層状かつ相互に一体となるよう
   に成形し、その成形された成形品を焼成することを特徴
   とする二層構造からなる下水処理汚泥焼却灰を用いての
   窯業製品の製法。