JPH06190356A - ゴミ焼却灰造粒方法 - Google Patents

ゴミ焼却灰造粒方法

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JPH06190356A
JPH06190356A JP9217893A JP9217893A JPH06190356A JP H06190356 A JPH06190356 A JP H06190356A JP 9217893 A JP9217893 A JP 9217893A JP 9217893 A JP9217893 A JP 9217893A JP H06190356 A JPH06190356 A JP H06190356A
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知二 宮田
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
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    • C04B20/1018—Coating or impregnating with organic materials
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゴミ焼却灰を主原料として、セメントで固め
て、強度が高く、有害物質の溶出等の問題のない優れた
骨材を製造する方法の提供。 【構成】 ゴミ焼却灰１０００Kgに水２０リットルで溶
解したクエン酸５００ｇの水溶液を添加し、含まれ得る
アルミニウム表面に水酸化アルミニウムを生じさせるべ
く継続攪拌し、該処理済のゴミ焼却灰に、水ガラス７０
０g の水溶液、セメント４００Kg、減水剤３リットル及
び砕砂５００Kgを加えて５分程混練し、水分１０％以下
になるように乾燥機で乾燥する。次いで２．５ton/cm2
の造粒プレス機で１０mm径の球形に造粒し、この後１０
０時間の散水養生を施し、引続いて自然養生を１０日以
上施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生ゴミ、紙類、木片そ
の他の都市ゴミを焼却した後に生じるゴミ焼却灰を材料
として、土木建築分野で用いられるコンクリート構造物
又は種々のコンクリート二次製品の骨材となる粒状物を
製造するゴミ焼却灰造粒方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、都市ゴミは、それ自体をそのまま
埋め立て処分するか、または、焼却して減量化を図り、
残った焼却灰を埋め立て処分しているのが殆どである。
近時では、上記焼却灰に適当な処理を加えて有用な建築
資材に変換しようとする提案もされつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近時、このような都市
ゴミの焼却灰も含めて、廃棄物の埋め立て処分場の確保
は容易でなくなり、都市ゴミの減量化の要求は極めて強
いものとなりつつある。しかして前記ゴミ焼却灰の建築
資材への変換の提案は、そのような趣旨に沿ったもので
ある。本発明に於いては、一方に於いて、前記のような
都市ゴミの焼却処分の結果生じた焼却灰を簡易な手段で
処理して土木建築資材の一つであるコンクリート構造物
又は種々のコンクリート二次製品のための骨材を生成さ
せ、他方で、これを通じて埋め立て対象であった都市ゴ
ミ焼却灰を減少させようとするものである。
【０００４】ところで、この都市ゴミ焼却灰を材料とし
て骨材を製造するには、このゴミ焼却灰に、セメント、
砕砂及び水を加えて混練し、次いで造粒機で造粒するの
が最も簡単である。
【０００５】しかし前記都市ゴミには、生ゴミ、紙類、
木片等の他、ガラス片、鉄片、鉄合金片又はアルミニウ
ム片等が含まれていることがあり、更には種々の有害物
質成分が含まれていることもあるため、前記のような方
法では、先ずその焼却灰中に含まれることのあるアルミ
ニウムのために、造粒過程で、これとセメントとの反応
によりガスが発生し、該ガスにより膨張し、容易に強度
の高い、品質の良好な骨材を製造し得ない、と云う問題
があり、更に、例え、製造し得ても、これを骨材として
用いるコンクリート構造物やコンクリート二次製品の製
造過程で、加えられるセメントとの関係で同様の反応が
生じると云う問題がある。またこれらを克服してコンク
リート構造物やコンクリート二次製品を完成させたとし
ても、それらを構成する骨材中に含まれることのある有
害物質成分が溶出してコンクリート構造物やコンクリー
ト二次製品を汚染し、これらから二次的な公害が発生す
る虞がある、と云う重大な問題もある。
【０００６】しかして本発明では、ゴミ焼却灰に、セメ
ント、砕砂及び水を加えて混練し、次いで造粒機で造粒
すると云う、最も簡易な造粒方法を基礎として、以上の
ような問題点の生じないゴミ焼却灰の造粒方法を提供す
ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の構成の要旨とす
るところは、都市ゴミを焼却したゴミ焼却灰にキレート
剤を添加し、上記ゴミ焼却灰中に含まれることのあるア
ルミニウムをキレート化させてその表面に安定なキレー
ト化合物が生成するに充分な時間だけ継続撹拌する第一
工程、上記第一工程で処理されたゴミ焼却灰に、水ガラ
スの水溶液、セメント及び砕砂を加えて混練する第二工
程、上記第二工程で処理されたゴミ焼却灰の混練物を、
粒体成形用の成形型に充填し、コンクリート骨材として
必要な強度を得られるだけの圧力をかけて粒体に成形す
る第三工程、以上の工程で構成したゴミ焼却灰造粒方法
である。
【０００８】上記本発明を以下工程順に少し詳しく説明
する。都市ゴミには、分別収集が行なわれているにも拘
らず、実際上、生ゴミや紙ゴミ等の他、ビン、缶又は陶
器、その他種々のものが含まれていることが殆どであ
る。したがってこれを焼却処分したゴミ焼却灰の中に
は、当然、ガラス片、陶器片、金属片又は飲料缶等が混
在していることになり、それらの混在割合は１／３強程
度であるのが普通となっている。そこで前記第一工程に
先だって、ゴミ焼却灰に含まれることのある金属片中の
磁性体金属片に関しては、磁気吸引力による分離除去が
比較的容易であるので、電磁石等の磁気吸引手段を用い
て、これらを除去し、その他の金属片及びガラス片等の
粗大成分については、一定粒度以下、例えば、５mm以下
に破砕処理すべきである。
【０００９】第一工程では、上記破砕処理の工程を経た
ゴミ焼却灰にキレート剤、例えば、クエン酸の水溶液を
添加し、該クエン酸の水溶液がゴミ焼却灰中に平均に行
き渡るように充分攪拌する。上記クエン酸はゴミ焼却灰
１０００Kgに対して５００g前後程度の割合で添加する
こととし、上記５００g のクエン酸に２０リットル程
度の割合の水を加えた水溶液として添加するのが適当で
ある。上記撹拌は、上記ゴミ焼却灰中に溶け込んだ状態
で含まれることのあるアルミニウムをキレート化させて
その表面に安定なキレート化合物が生成するに充分な時
間だけ、例えば、２４時間程度継続することとする。ク
エン酸を用いた場合には、上記アルミニウムの表面には
水酸化アルミニウムが生成することとなる。
【００１０】第二工程では、前記したように、以上の第
一工程で処理されたゴミ焼却灰に、水ガラスの水溶液、
セメント及び砕砂を加えて混練する。必要に応じて減水
剤も加える。この工程又は前工程で、水ガラスやキレー
ト剤の作用に不都合の生じない若干の他の成分を付加す
ることは差し支えない。前記各成分を加える割合は、例
えば、ゴミ焼却灰１０００Kgに対して、水ガラス（ケイ
酸ナトリウム）７００g （水７リットル程度を加えた
水溶液）、セメント（普通ポルトランドセメント）４０
０Kg、砕砂５００Kg程度である（前記したように、減水
剤３リットル程度を併せて加えても良い）。またこの場
合は混練時間は５分間程度が適当である。もっとも上記
普通ポルトランドセメントは、上記の場合、４００Kg±
５０Kg程度の範囲で適量を定めることができる。また砕
砂についても、前記の場合、５００Kgの±２０％程度の
範囲で適切な割合を定めることができる。砕砂の粒度は
０．１５mm〜２．５mmの範囲が適当である。以上のよう
な割合で混合して混練した場合、得られる混練物のスラ
ンプは１〜３cm程度となる。
【００１１】第三工程は、前記したように、上記第二工
程で処理されたゴミ焼却灰の混練物を、粒体成形用の成
形型に充填し、コンクリート骨材として必要な強度を得
られるだけの圧力をかけて粒体に成形する工程である。
様々な形状に成形することができるが、球形に成形する
こととするのが、セメントの分散も良好となり、製品強
度が増す結果となるので好ましい。もっとも骨材として
は碁石形やフットボール形あるいは端部を丸めた短い円
柱形等が都合が良い。いずれにしてもこれらの粒体を成
形するための前記成形圧力は、具体的には１〜３ton/cm
2の範囲とするのが得られる粒体の強度の点から適当で
ある。
【００１２】更にまた、前記第二工程で処理されたゴミ
焼却灰の混練物は、この第三工程に入る前に適当な時間
放置して自然乾燥させる乾燥工程、またはその他の適当
な乾燥手段による乾燥工程を挟むのがより好ましい。ゴ
ミ焼却灰の混練物の乾燥の程度は、この第三工程で造粒
成形する際に、１０％以下程度の水分含有割合とするの
が適当である。本願発明者の実験の結果によると、得ら
れた粒状骨材は、水分割合の大きいゴミ焼却灰の混練物
から成形したもの程、成形圧力の加わった方向に直交す
る方向の力に対して脆いというデータを得ている。
【００１３】
【作用】しかして本発明は、以上のように構成したもの
であるから、以上に述べたように、比較的簡易な手段の
連続により、容易に、充分な強度を有するコンクリート
構造物用又は種々のコンクリート二次製品用の骨材を得
ることができる。
【００１４】第一工程では、ゴミ焼却灰中に溶け込んだ
状態で含まれることのあるアルミニウムがキレート剤に
よりキレート化されてその表面を安定なキレート化合物
で覆うこととなり、第二工程では、更に水ガラスが加え
られ、水酸化アルミニウムとの反応により、ゼオライト
やカオリナイトが生成されてアルミニウムの表面を覆い
かつその他の灰成分を包み込む保護成分となり、かつ未
反応の水ガラスもまた更にアルミニウム及びその他の灰
成分を包み込む保護成分となるものである。こうしてア
ルミニウム及びその他の灰成分は水酸化アルミニウム、
ゼオライト、カオリナイト及び未反応の水ガラス成分に
よって包み込まれた上で、次の第三工程で骨材に成形さ
れることとなる。
【００１５】したがって得られた粒状骨材は、前記のよ
うに、充分な強度を有するとともに、コンクリート構造
物又はその他の種々のコンクリート二次製品の製造の
際、強アルカリのセメントを加えられても、前記保護成
分により保護されているので、アルミニウムとセメント
との反応の問題が生じることはない。そのためコンクリ
ートの脆弱化の虞は生じない。加えて、ゴミ焼却灰中に
含まれていることのあるその他の有害成分も上記保護成
分に包み込まれているので、これがコンクリート中に滲
み出し、更にそれがコンクリート外に溶出して公害問題
が生じるような虞も皆無となる。
【００１６】
【実施例】以下本発明の一実施例を説明する。ここで対
象としているゴミ焼却灰は、いわゆる都市ゴミの焼却灰
であり、これは各地方公共団体等の焼却施設で焼却され
て生成されているものである。ここでは常総環境センタ
ーの焼却施設で焼却された都市ゴミについてのゴミ焼却
灰を用いた。
【００１７】先ず上記ゴミ焼却灰中の磁性金属片を電磁
石で磁気吸着して除去する。次いで上記磁性金属片の除
去済のゴミ焼却灰を破砕機にかけ、５mm以下に破砕す
る。ここではロータリー型の破砕機で破砕した。
【００１８】こうして前処理をした後、前処理済のゴミ
焼却灰１０００Kgを処理タンクに収容し、該処理タンク
中のゴミ焼却灰に、クエン酸５００gを２０リットルの
水に溶解した水溶液を添加し、該処理タンク中に配した
撹拌装置で２４時間継続して撹拌した。
【００１９】その後、上記２４時間継続撹拌されたゴミ
焼却灰に、水ガラスの水溶液、普通ポルトランドセメン
ト、砕砂及び減水剤を加えて混練する。加える水ガラス
（ケイ酸ナトリウム）水溶液は、水ガラス７００gを水
７リットルに溶解した水溶液とし、普通ポルトランドセ
メントは４００Kg、砕砂は５００Kg、そして減水剤は３
リットルとする。混練は強制型ミキサーにより５分間行
なう。上記砕砂の寸法は０．１５mm〜２．５mmの粒度範
囲のものを用いた。
【００２０】上記ゴミ焼却灰の混練物を乾燥装置に収容
し、三時間連続してガスバーナーで７０℃以下の温度に
加温し、水分割合が１０％以下になるように乾燥させ
た。次いで造粒プレス機の下型に順次上記混練物を充填
し、上型で圧縮して造粒する。この例では、造粒プレス
機は多数の下型と、これに対応する多数の上型を有し、
下型に充填した混練物を上型で圧縮成形して造粒するタ
イプのそれを用いた。
【００２１】またこの例では、球形及び端部を丸めた短
い円柱形に造粒することとし、球形の場合は、造粒径を
１０mmとした。２．５ton/cm2の造粒圧力で、圧縮静止
時間を４秒以内として造粒した。端部を丸めた短い円柱
形の場合は、径の異なる５種類を順次造粒した。それぞ
れの円柱形の粒体は、最も径の大きな部分を、各々１０
mm、１５mm、２０mm、３０mm、４０mmとし、球形のそれ
と同様に、２．５ton/cm2の造粒圧力で、圧縮静止時間
を４秒以内として造粒した。
【００２２】この後、得られた粒体は１００時間の散水
養生を施し、引続いて自然養生を１０日以上施した。
【００２３】以下の表１及び表２により、上記本発明の
実施例と成型工程に於ける成形形状及び寸法のみ異なる
同様の方法により得られたテストピースについての溶出
試験（アンモニア性窒素、他２４項目）の結果を示すこ
ととする。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】前記表１及び表２に於いて、シアンイオ
ン、水銀及び有機リンの検出限界はそれぞれ０．０１、
０．０００５、０．１mg/lとする。テストピース（直径
×高さ（cm）：１０×２０）を精製水４リットル中に室
温で２４時間、浸漬したものを溶出液とした。
【００２７】また以下の表３により、前記本発明の既述
の実施例と成型工程に於ける成形形状及び寸法のみ異な
る同様の方法により得られたテストピースについての圧
縮強度試験の結果を示すこととする。四回の製造例に於
ける各々三個のテストピースについて試験をした。
【００２８】
【表３】
【００２９】前記表３に於いて用いたテストピースは、
いずれも膨張見られず、クラックなし。用いたテストピ
ースの材令は１４日 標準養生（径×高さ（mm）：１０
×２００）
【００３０】比較例として、ゴミ焼却灰１０００Kgに、
ポルトランドセメント４００Kg、砕砂５００Kg、減水剤
３リットル及び水１６０リットルを加えて混練した混練
物を上記本発明のテストピースと同様の条件で成形した
テストピースについての圧縮強度試験の結果を表４に示
す。四回の製造例に於ける各々三個のテストピースにつ
いて試験をした。
【００３１】
【表４】
【００３２】前記表４に於いて用いたテストピースは、
いずれも膨張した。テストピースの５〜８mm横にクラッ
ク発生。用いたテストピースの材令は１４日 標準養生
（径×高さ（mm）：１０×２００）
【００３３】したがって比較例と比べて本発明例の方が
概ね二倍を越える圧縮耐力を有することが分かる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、簡易な手段の連続によ
り、容易にゴミ焼却灰を原料として、路盤材やその他の
コンクリート構造物又は種々のコンクリート二次製品の
有用な骨材を製造し得るとともに、得られた骨材は、骨
材として充分な強度を有し、かつこれを利用して、コン
クリート構造物又はその他のコンクリート二次製品を製
造した場合には、強アルカリのセメントが加えられて
も、前記保護成分により保護されているので、アルミニ
ウムとの反応の問題が生じてコンクリートが脆弱化する
等の虞はない。またゴミ焼却灰中に含まれていることの
あるその他の有害成分も上記保護成分に包み込まれてい
るので、これがコンクリート中に溶出し、更にそれがコ
ンクリート外に溶出して公害問題が生じるような虞は皆
無となる。また、云うまでもなく、埋め立てしなければ
ならないゴミ焼却灰を減少させることができる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】都市ゴミを焼却したゴミ焼却灰にキレート
    剤を添加し、上記ゴミ焼却灰中に含まれることのあるア
    ルミニウムをキレート化させてその表面に安定なキレー
    ト化合物が生成するに充分な時間だけ継続撹拌する第一
    工程、 上記第一工程で処理されたゴミ焼却灰に、水ガラスの水
    溶液、セメント及び砕砂を加えて混練する第二工程、 上記第二工程で処理されたゴミ焼却灰の混練物を、粒体
    成形用の成形型に充填し、コンクリート骨材として必要
    な強度を得られるだけの圧力をかけて粒体に成形する第
    三工程、 以上の工程で構成したゴミ焼却灰造粒方法。
  2. 【請求項２】前記第一工程に先だって、ゴミ焼却灰につ
    いて、都市ゴミの焼却後、更に破砕処理して、含まれて
    いることのある粗大成分を５mm以下の粒度に破砕してお
    くこととした請求項１のゴミ焼却灰造粒方法。
  3. 【請求項３】前記第一工程で、キレート剤としてクエン
    酸を用い、その水溶液をゴミ焼却灰に添加し、引続い
    て、前記キレート化合物の生成のための時間として２４
    時間継続撹拌する請求項１又は２のゴミ焼却灰造粒方
    法。
  4. 【請求項４】前記第二工程で処理されたゴミ焼却灰の混
    練物について、該混練物の水分が１０％以下になるまで
    乾燥させる乾燥工程を第三工程に先だって行なうことと
    した請求項１、２又は３のゴミ焼却灰造粒方法。
  5. 【請求項５】前記第三工程に於いて、ゴミ焼却灰の混練
    物の粒体成形圧力を１〜３ton/cm2以上とした請求項
    １、２、３又は４のゴミ焼却灰造粒方法。
JP9217893A 1992-11-05 1993-03-26 ゴミ焼却灰造粒方法 Pending JPH06190356A (ja)

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JP4-321165 1992-11-05
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