JPH04321539A - 結晶質スラグの製造法 - Google Patents

結晶質スラグの製造法

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JPH04321539A
JPH04321539A JP3118087A JP11808791A JPH04321539A JP H04321539 A JPH04321539 A JP H04321539A JP 3118087 A JP3118087 A JP 3118087A JP 11808791 A JP11808791 A JP 11808791A JP H04321539 A JPH04321539 A JP H04321539A
Authority
JP
Japan
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waste
weight ratio
cao
slag
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Pending
Application number
JP3118087A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiji Momoi
桃井 清至
Tadashi Akutsu
阿久津 忠
Hiroshi Motoshige
元重 浩
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AQUA TEC KK
Original Assignee
AQUA TEC KK
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は下水汚泥、都市ゴミ焼却
灰、建設残土等廃棄物処理によって得られるスラグの性
状を結晶質化する結晶質スラグの製造法に関する。更に
、詳しくは、廃棄物中のカルシウム分(Ca分)、シリ
カ分(Si分)、ナトリウム分(Na分)を酸化物に換
算して(以下、Ca分、Si分及びNa分は全て酸化物
換算とする。)、CaO/SiO2 重量比(塩基度と
呼ばれている)及びNa2 O/CaO重量比を調節し
た後、溶融処理して得られるスラグの性状が結晶質化す
る結晶質スラグの製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、廃棄物の増大に伴い、その殆どを
処理していた廃棄物の埋立処分が問題となっており、大
量に発生する廃棄物の処理や再利用が種々提案されてい
る。それらの一つに、廃棄物を溶融して減容化する技術
があり、溶融減容化して得られる溶融スラグを骨材等と
して建築資材に用いる再利用が図られている。従来、下
水汚泥、都市ゴミ焼却灰、建設残土等の廃棄物を溶融処
理する場合、塩基度(CaO/SiO2 )が指標とし
て用いられ、塩基度を1程度に調整して溶流点(無機物
が溶融流動する温度)を低下させ溶流性を改善して溶融
処理を容易にしている。例えば、廃棄物の塩基度が高い
場合はSi分を添加して塩基度を下げるか、または、廃
棄物の塩基度が低い場合はCa分を添加して塩基度を上
げて処理している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
塩基度を1に調整した廃棄物を溶融処理後の融液(無機
物が溶融し流動化した液状物質)を水冷あるいは空冷し
て得られるスラグはガラス質である。前記のように、得
られた溶融スラグを砂、砂利、平板等の建設資材として
再利用する場合、従来の方法で得られるガラス質スラグ
では強度が低く、結晶質スラグに比し、再利用の範囲が
狭い。また、表1に示すように、一般に廃棄物中に含ま
れるNa分は少なく、例えば、下水汚泥、建設残土では
Na分は3.0%以下であり、都市ゴミ焼却灰中でも約
4〜9%程度である。この場合、上記した従来法のよう
に溶流点を改善するためにCa分またはSi分のみを調
整しても、Ca分とSi分中の酸素の結合が弱いため、
廃棄物の溶融温度低下の改善には限界があり、また、S
i及びCa分の2成分のみの塩基度調整で得られるスラ
グの性状は上記のようにガラス質であり、利用価値が低
い。
【0004】
【表1】
【0005】本発明は、廃棄物を溶融・冷却して得られ
る溶融スラグを利用度の低いガラス質から結晶質へ性状
を変換させて建設資材等への利用度を高めることを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、廃棄物
を溶融炉で溶融処理する方法において、廃棄物中のカル
シウム分、ケイ素分及びソーダ分を、酸化物換算でCa
O/SiO2 重量比が0.3〜1.8及びNa2 O
/CaO重量比が0.2〜4.0の範囲に調整した後、
溶融処理することを特徴とする結晶質スラグの製造法が
提供される。
【0007】
【作用】本発明は上記のように構成されて、CaO/S
iO2 重量比及びNa2 O/CaO重量比を所定の
範囲に調整することにより、廃棄物中に最も多く含まれ
ているガラス質形成酸化物であるSi分に対し、Ca分
とNa分の二つのアルカリ成分を同時に作用させること
により、Si分中の架橋酸素(O2 )とアルカリ分を
結合させて、廃棄物の溶流性を支配しているシリカの溶
流点を低下させて廃棄物の溶流点を低下させると同時に
、シリカの構造を切断してガラスの性質を消失させ生成
するスラグの性状をガラス質から結晶質に変化させるこ
とができる。
【0008】以下、本発明について更に詳細に説明する
。本発明は、溶融処理しようとする廃棄物中に含まれる
Ca分、Si分およびNa分を測定し、その値に応じて
Ca分,Si分およびNa分を添加して、上記3成分を
酸化物として換算して、CaO/SiO2 重量比とN
a2 O/CaO重量比を調整した後、溶融処理した後
冷却固化して結晶質スラグとする。即ち、本発明におい
て、廃棄物を溶融処理する場合、廃棄物の発生する地域
によって廃棄物の無機成分の組成が異なるので、最初に
廃棄物中のCa分、Si分及びNa分の重量を測定する
。廃棄物中のCa分、Si分及びNa分の含有量の測定
は、ポルトランドセメントの化学分析方法(JIS  
R5202)及び鉄鉱石分析法等により測定することが
できる。
【0009】次に、上記測定値に応じてCa分、Si分
およびNa分を添加する。各成分の添加量は添加後の廃
棄物中の3成分が酸化物の形に換算してCaO/SiO
2 重量比が0.3〜1.8、Na2 O/CaO重量
比が0.2〜4.0の範囲になるように決定する。Ca
O/SiO2 重量比及びNa2 O/CaO重量比が
上記の範囲外であると、溶流点が低下せず、更に下記の
実施例で説明するようにようにスラグの結晶質化が十分
でない。 本発明において、結晶質スラグとは、そのX線回折図が
図2に示したように鋭いピークを有し、各構成原子が所
定の間隔で周期性のある規則正しい配列にあると推定さ
れるものである。一方、従来の方法であるNa分含有量
の少ない下水汚泥を塩基度1に調整し、溶融処理後空冷
して得られるスラグは、ガラス質でX線回折は図3に示
すようにハロー部が多い。
【0010】本発明において、廃棄物の調整のためのN
a分、Ca分及びSi分としては、各成分を含有する各
種の化合物を用いることができる。例えば、Na分とし
て重炭酸ソーダ、炭酸ソーダ、塩化ナトリウム、赤泥等
を、Ca分としては炭酸カルシウム、生石灰、消石灰、
石灰石等を、また、Si分としてはシリカ、ケイ酸ソー
ダ、ケイ砂、土等を用いることができる。本発明におい
ては、溶融処理しようとする廃棄物に対し上記のように
Na分、Ca分及びSi分を添加して調整した廃棄物に
ついて、その一部を採り予め電気炉で溶流点を測定して
、実際の溶融炉での溶融処理温度を選択することができ
る。Na分、Ca分及びSi分の調整済廃棄物は、予め
選択した溶融温度で溶融炉にて溶融処理して、得られた
廃棄物融液を次いで水冷あるいは空冷してスラグとして
得ることができ、得られるスラグは結晶質となる。
【0011】また、廃棄物中に鉄分(Fe分)等結晶核
となる成分が多く含まれる場合は、溶融スラグの結晶質
化が促進されるため、本発明のCaO/SiO2 重量
比及びNa2 O/CaO重量比の調整範囲を小さくす
ることができるが、上記の範囲であれば得られる溶融ス
ラグは結晶質となる。更にまた、本発明において、廃棄
物に積極的にFe分を添加した上で、Na分、Ca分及
びSi分を上記の調整範囲内の狭い範囲で調整してもよ
い。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでな
い。 (試料の調整方法)先ず、処理すべき廃棄物を均一化し
た後、廃棄物中のCa分、Si分、Na分をポルトラン
ドセメントの化学分析方法(JIS  R5202)及
び鉄鉱石分析法により測定する。測定結果に基づきCa
分、Si分及びNa分を、廃棄物のCa分とSi分の酸
化物換算重量比(CaO/SiO2 )及びNa分とC
a分の酸化物換算重量比(Na2 O/CaO)が所定
の範囲になるように添加する。
【0013】実施例 高分子系及び石灰系の下水汚泥の各廃棄物について、上
記のようにしてCa分、Si分、Na分を測定した後、
シリカ粉末及び消石灰を用いてCaO/SiO2 重量
比を0.1〜2.7の範囲でCaO/SiO2 重量比
値を約0.2の間隔で14点の試料に調整した。上記の
ように調整した各廃棄物試料について、炭酸ソーダを用
いNa分を必要量添加して、Na2 O/CaO重量比
を0.1〜5.0の範囲で変化させた。得られた各廃棄
物試料を磁性ボードに入れ溶融し、溶融物がボード中で
初期の試料の充填長さの約1.6倍以上の長さまで流れ
出した温度(溶流温度)を測定した。その結果、3成分
組成比と等溶流温度曲線の関係を図1に示した。図1に
おいて、曲線(i) 、(ii)、(iii) 及び(
iv)は、それぞれ溶流点が1100℃、1250℃、
1300℃及び1350℃の等溶流温度曲線である。
【0014】更に、上記で溶流温度を測定した各試料に
おいて、得られた各溶融スラグをX線回折により結晶性
を測定した。その結果、図1にA線で囲まれた範囲内の
CaO/SiO2 重量比及びNa2 O/CaO重量
比のCa分、Si分及びNa分を有するように調整され
た廃棄物から得られる溶融スラグのX線回折図は、図2
のように鋭いピークを示し結晶質であった。図1におい
て、A線上の各(a)、(b)、(c)、(d)、(e
)、(f)及び(g)は、それぞれ、CaO/SiO2
 重量比が、0.32、0.60、1.12、1.39
、1.63、1.54及び0.79であり、Na2O/
CaO重量比が、4.16、0.89、0.21、0.
3、0.45、0.85及び2.27である。
【0015】上記の結果から、e)点はCaO/SiO
2 重量比が1.63、Na2 O/CaO重量比が0
.45であり、塩基度が1以上でも溶流温度約1300
℃と溶流性が改善され、且つ、溶融スラグも結晶質化さ
れていることが分かる。また、溶融スラグが結晶質であ
るNa2 O/CaO重量の最高値4.16を示すa)
点の溶流温度は1100℃と低く、A線により囲まれる
範囲内に廃棄物中のCa分、Si分及びNa分を調整す
ることにより、溶流温度の改善と得られる溶融スラグの
結晶質化が図れることが明らかとなった。
【0016】
【発明の効果】本発明は、廃棄物のCa分、Si分及び
Na分を調整して、溶流点を低下させると同時に得られ
る溶融スラグを強度の高い結晶質することができ、廃棄
物処理を容易にすると共に、その建設資材としての再利
用が広い範囲で図れ極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】廃棄物中のCa分、Si分、Na分の成分組成
比と等溶流温度曲線の関係図
【図2】本発明の調整廃棄物の溶融スラグのX線回折図
【図3】従来法による得られる廃棄物の溶融スラグのX
線回折図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  廃棄物を溶融炉で溶融処理する方法に
    おいて、廃棄物中のカルシウム分、ケイ素分及びソーダ
    分を、酸化物換算でCaO/SiO2 重量比が0.3
    〜1.8及びNa2 O/CaO重量比が0.2〜4.
    0の範囲に調整した後、溶融処理することを特徴とする
    結晶質スラグの製造法。
JP3118087A 1991-04-22 1991-04-22 結晶質スラグの製造法 Pending JPH04321539A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7459020B2 (en) * 2001-10-23 2008-12-02 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Cement admixture, cement composition, and cement concrete made therefrom
JP2012153557A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Dowa Eco-System Co Ltd 人工骨材及びその製造方法

Cited By (2)

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US7459020B2 (en) * 2001-10-23 2008-12-02 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Cement admixture, cement composition, and cement concrete made therefrom
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