JPH0471022B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は土木用骨材の製造法に関するものであ
る。更に詳しくは、本発明は、下水汚泥、汚泥焼
却残渣、都市ゴミ焼却残渣等の廃棄物から埋め戻
し材、遮断材等の土木工事用として利用される骨
材の製造法に関するものである。 ［従来の技術］ 廃棄物には、例えばクロム、ニツケル、マンガ
ン、カドミウム、水銀、銅等人体や生物に有害な
貴金属を含むものがあり、その廃棄処理について
は国家的規制措置がとられていることは知られて
いる。 これら廃棄物は、従来、地中に直接埋め立て処
分したり、重金属類を活性炭に吸着させたり、ア
ルカリを加えて水酸化物として沈降分離したり、
イオン交換樹脂に結合させたりして補捉除去後、
地中に埋め立て処分する方法がとられてきた。し
かし、いずれの場合も埋立地の確保が次第に困難
になりつつあるばかりでなく、直接埋め立て処分
する場合は、重金属類が地中に溶出して周辺を汚
染する恐れがあり、又、重金属類を捕捉除去後埋
め立て処分する方法は、生成する重金属吸着活性
炭、重金属水酸化物、重金属結合イオン交換樹脂
などを含有するスラツジの処理をどうするかが問
題となり、その廃棄の仕方如何によつていは、二
次公害発生の危険性がある。 本出願人は、叙上のような問題点を解決するも
のとして、特開昭52−143965に示す方法を提案し
た。この方法は、電気アーク炉中で溶融したベー
スメタル、例えば鉄よりなる金属溶湯に、還元雰
囲気下、産業廃棄物等の処理の結果生ずる重金属
含有焼却残渣、あるいはスラツジを添加して重金
属類をベースメタル中に溶解させると共に、ベー
スメタル上に浮遊する溶融スラグ中にも捕捉固定
するものである。 この方法は、焼却残渣中の重金属類の殆んどが
ベースメタル中に捕捉固定される一方、ベースメ
タル上に溶融スラグとして浮遊する無機物質は、
適時、炉の排出口より取出し、冷却固化させるこ
とにより、焼却残渣の体積が大巾に減容されるの
で、重金属類溶出の問題、埋立用地の確保の問題
を一挙に解決する方法といえる。更に、上記溶融
処理炉より排出したあとの溶融スラグの冷却固化
物は、高炉や、転炉等の炉で副生する溶融滓と同
様、セメント骨材、道路用砕石、構築用骨材とし
て利用しうるので、廃棄物の再生利用という面か
らも極めて有用性の高い方法といえる。 ところで、上記溶融スラグの冷却固化物よりな
る骨材は、処理される焼却残渣の種類によつて成
分含有量が異なる。例えば、都市ゴミは、易燃性
の一般ゴミ、ガラスびん、廃プラスチツクのよう
な不燃性乃至難燃性のゴミに大別されるが、これ
らを焼却処理した残渣の成分分析の結果は次の第
１表の如くである。表中、Ａは一般の易燃性ゴミ
の焼却残渣、Ｃはガラスびん、廃プラスチツク等
の不燃性乃至難燃性ゴミの焼却残渣、Ｂは上記Ａ
ゴミとＣゴミの等量混合ゴミの焼却残渣を示す。
又、第２表は、上記、焼却残渣を溶融処理炉で処
理した際に生成するスラグの成分分析結果の一例
である。

【表】

【表】 以上の結果からも明らかなように、どのゴミ焼
却残渣を溶融処理した際に生成するスラグも、そ
の成分はCaOとSiO₂が主流のガラス様の性質を
持つ物質であり、ガラス様物質の物性表示に用い
られる塩基度（CaO／SiO₂）は0.7以下である。
中でも、不燃性ゴミの焼却残渣Ｃに由来するスラ
グは当然のこと乍ら、SiO₂分が最も多く塩基度
も低い。しかして、生成スラグは、溶融処理炉か
ら溶融状で排出され、水中に投入冷却することに
より、粒状に破砕される。次の第３表ならびに添
付の第２図は以上のようなスラグの粒状破砕物を
公知の方法によつて磁選し、金属分を取り除いた
ものの粒度分布の一例を示す表及びグラフであ
る。

【表】 以上の結果からＡ残渣に由来するスラグ（以下
Ａスラグという）、ＡスラグよりＢ残渣に由来す
るスラグ（以下Ｂスラグという）、Ｂスラグより
はＣ残渣に由来するスラグ（以下Ｃスラグとい
う）の順に、粒径が大きい。例えば、Ｃスラグは
最大が13ｍ／ｍで50％粒径が2.4ｍ／ｍである。
言い換えるとガラスに近い性質はスラグ程、水冷
破砕後の粒径が大きい。これは、SiO₂分が多く、
ガラス様の性質が大きいため、それだけ、溶融ス
ラグの流動性が小さく、粘性が大きいので、水中
に投入したときのちぎれが劣ることによるのでは
ないかと考えられる。 ［発明が解決しようとする問題点］ Ａ，Ｂ，Ｃ各スラグは、前記のように、ガラス
様の性質を有し、更に、巨視的にみた場合、それ
ぞれは、粒径に関係なく、細かいひび割れを持つ
球状をした粒子である。このひび割れは、水破砕
のため溶融スラグが水中に排出されたときに生じ
るものと推定されるが、そのまま、通常の他の骨
材と混ぜて、土木材料、特に埋め戻し、遮断材等
に使つた場合、施工後に該スラグ粒子はそのひび
割れ部分からの崩壊細胞粒化が起り、施工後の破
損、脆弱化が懸念される。例えば第３図は、前記
第３表の残渣Ｃに由来するスラグ粒子について、
後記の修正CBR値測定を行う際のつき固め動作
回数、０回、17回、42回、及び92回を行つたとき
の粒度分布の変化をグラフで示したものである。
同図からも明らかなように、水冷破砕のままのス
ラグ粒子は、脆く、外部から加えられる衝撃（例
えば、一定の容器に入れつき固める）によつてい
ともたやすく崩壊し、細粒化されることが分る。
本発明は、このようなスラグの骨材への利用上に
おける問題を解決しようとするものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記の問題を解決するべく、種々検
討の結果、水冷破砕によつて得られたスラグ粒子
を更に、粉砕処理して、粒子内ひび割れを消滅に
至らしめることによつて、土木用骨材として不安
なく使用できるとの知見を得て本発明に到達し
た。 即ち、本発明は、下水汚泥、汚泥焼却残渣、都
市ゴミ焼却残渣等の廃棄物を、溶融処理炉で処理
する際に生成する溶融スラグを水冷却により固化
し、次に破砕したのち、メタル分を除し、更に、
破砕機により、修正CBR値が一定となるまで粉
砕することを特徴とする土木用骨材の製造法を要
旨とするものである。 以下、本発明を更に詳細に説明すると、本発明
で適用される廃棄物は都市、工場、鉱山等で生成
する下水汚泥、廃水汚泥、等を脱水したもの、或
いは、これらを焼却した焼却残渣、都市より回収
された各種ゴミを焼却した残渣等である。 又、これらを溶融処理する設備としては、公知
の各種の炉が適用されるが、中でも第４図に示す
ような製鋼用アーク炉をベースにして改造した炉
１が挙げられる。この炉１は、密閉構造形で、上
部から炉蓋２を貫通してアーク熱発生用の人造黒
鉛製電極３が３本装入され、炉内１には、予め、
スクラツプ（例えば鉄屑）を投入しておき、アー
ク熱により溶融し、いわゆるベースメタル４層を
形成させる。そして、ベースメタル４を温度1450
〜1550℃の高温溶融状態を保つておき、投入口５
より廃棄物、例えば都市ゴミ焼却残渣を投入して
溶融する。ベースメタル４は炉１の運転初期のア
ーク発熱発生源となると同時に、上記残渣溶融の
熱源ともなり、又、残渣中の鉄分その他の各種有
害重金属類吸収母体の機能も備えている。ガラス
成分を含め、残渣中の大部分を占める無機物質
は、溶融したスラグ６として溶融ベースメタル４
上に浮遊するので、これを出滓口８より炉外へ排
出させる。尚７はガス抜き管である。 本発明方法は、上記炉外に排出された溶融スラ
グを水中に投入して急冷し、粒子状に破砕したも
のについて、埋め戻し材や遮断材等土木用骨材と
しての有用価値をより一層高めるため、ドラム
形、プーリー形、吊下げ形等の磁選機にて磁選し
て金属分を除去したのち、破砕機を用い、更によ
り一層粒径の小さい粒子に粉砕して加工処理し
て、粒子内のひび割れを消失させ、埋め戻し材や
遮断材として施用後に起る施工場所の破損、脆弱
化を解消するものである。 上記粉砕加工処理用の破砕機としては、例え
ば、公知のデイスククラツシヤー、インパクトク
ラツシヤー、ロードミル、インペラーブレーカ
ー、コーンクラツシヤー等が挙げられる。又、破
砕加工は、粉砕加工後に得られる粒状スラグにつ
いて修正CBR値を測定し、その結果、一定の値
が得られる迄行われるものとする。ここで、修正
CBR値とは路盤の耐圧支持率のことであり試験
方法についてはJISA1210およびJISA1211に規定
されている。しかして修正CBR値は、ある粒度
分布を持つ、粒状物が破砕機により粉砕されて更
に細粒化される場合、細粒化が進む程、その測定
値（％）は高い値として表わされ、その値が略一
定になることは、もはやそれ以上細粒化は進まな
いことを示す。言い換えれば、これを本発明方法
にあてはめると、水冷却により破砕固化されたス
ラグが破砕機により粉砕処理されることによつ
て、粒子内に存在するひび割れ部分を介して更に
細粒化され、もはや殆んどがひび割れを消失し安
定した粒状物に変化したことを示すものである。
即ち、このように粉砕加工したスラグは粒度的に
安定しており、埋め戻し材や遮断材等の土木骨材
に使用した場合、粒子の再崩壊、それに基づく施
工場所の破損、脆弱化の問題が解消される。 ［発明の効果］ 本発明は以上のべたように、下水汚泥、汚泥焼
却残渣、都市ゴミ焼却残渣等の廃棄物を溶融処理
する際、生成する溶融スラグを水冷し、破砕後、
更に粉砕加工処理することによつて、土木用骨材
としての有用価値を高めんとするものであり、従
来の方法によつて再利用されてきたスラグに較べ
て、粒子安定性があり、これを用いた施工場所の
施工後における破損、脆弱化の問題を解消するも
のである。 ［実施例］ 以下、本発明を実施例を挙げて説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限
定されることはない。 実施例： 市中から集められた都市ゴミを易燃性のの般収
集ゴミＡ、難燃性乃至不燃性のガラスびん、プラ
スチツクよりなるゴミＣ、およびＡゴミとＣゴミ
とを同等混合した混合ゴミＢに分け、焼却炉にて
焼却した。次に、これら焼却残渣を第４図に示す
ようなアーク炉で1450〜1550℃にて溶融し、ベー
スメタル上に浮遊する溶融スラグＡ，Ｂ，Ｃを水
中に放出し、水冷破砕物を得た。これらの無機質
分析結果及び磁選処理による金属分除去後の粒度
分布は次のとおりであつた。

【表】

【表】 次に、上記３種のスラグのうち、最もガラス様
性質の高いスラグＣを選び、公知のデイスククラ
ツシヤーを用いて、一定量粉砕し、得られた粒砕
物を再度、同じ条件で粉砕し、以下、３，４，…
…６回これを反覆して種々の粒度分布を有する粉
粒物試料６コを作り、それぞれについて修正
CBR値を測定した。結果を次表ならびに、第１
図に、各試料と修正CBR値との関係をグラフで
示す。

【表】 （註）修正CBR値測定における突固め回数は42
回とした。以上の結果から、明らかなように、試
料No.３以後の試料は粒度分布が略一定となり、こ
れに伴つて、修正CBRの測定結果も略一定しス
ラグ粒子内のひび割れが消失して細粒崩壊のない
安定した粒状物となり土木用骨材として支障なく
利用できることが分る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例におけるＣスラグから作つた
試料と修正CBRとの関係を示すグラフ、第２図
は、水冷却破砕後の各スラグの粒度分布を示すグ
ラフ、第３図は、水冷却破砕後のＣスラグを修正
CBR値測定する際の突固め回数と粒度分布との
関係を示すグラフ、第４図は本発明方法に用いら
れるアーク炉の一例の略図である。 １……炉、２……炉蓋、３……人造黒鉛製電
極、４……ベースメタル、５……投入口、６……
溶融スラグ、７……ガス抜き管、８……出滓口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 下水汚泥、汚泥焼却残渣、都市ゴミ焼却残渣
   等の廃棄物を溶融処理炉で処理する際に生成する
   溶融スラグを、水冷却により固化し次に破砕した
   後、メタル分を除去し、更に破砕機により、修正
   CBR値が一定の値となるまで粉砕することを特
   徴とする土木用骨材の製造法。