JPH06279143A - 人工軽量骨材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、石綿セメント製品を粘土質
原料及び／または非可塑性原料と組み合わせて造粒し、
所定の温度範囲で焼成して石綿を無害化処理すると同時
に高品質の人工軽量骨材を得ることにある。 【構成】 本発明の人工軽量骨材は、石綿セメント製品
粉砕物５〜４０重量％、及び粘土質原料及び／または非
可塑性原料６０〜９５重量％からなる原料混合物１００
重量部に対して外割で１０重量部以下の発泡剤を含有し
てなる配合物を１１００〜１１７０℃の温度で焼成した
焼成品であって、Ｘ線回折による石綿のピークが実質上
不在で、かつ絶乾比重が１.５以下であることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、公害の点で問題とされ
ている石綿セメント製品廃棄物の有効利用を図るため、
これを粘土質原料及び／または非可塑性原料、例えば天
然粘土、底泥、廃泥等と混合し、造粒し、焼成すること
により得られる安価で高品質の人工軽量骨材及びその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】我国の石綿セメント製品の大部分を占め
る石綿スレートの生産量は、昭和３０年には、約５００
万枚(８万トン)程度であったものが、昭和４０年には、
約４２００万枚(７０万トン)、更に、昭和４５年には、
約１億枚(１６０万トン)に急増した。石綿スレートは、
耐火、耐食、耐久性等に富み、その上安価なこともあっ
て工場、倉庫等の屋根や外壁等に大量に使用されてき
た。しかし、石綿スレートの耐久性は約３０年といわれ
ており、昭和４０年代に建造した建物が間もなく一斉に
解体され、大量のスレート廃棄物の処理が大きな問題に
なるものと予想される。

【０００３】石綿スレート廃棄物の処理方法としては、
指定区域内の最終処分場へ運び、埋め立て処分されてき
たが、量的にコンクリートがら７６０万トン及びアスフ
ァルトコンクリート屑５１０万トン(昭和６３年度)等、
建築廃材の陰に隠れて目立たなかったが、石綿スレート
廃材の急増に伴い表面化するものと推測される。

【０００４】このような状況の中で、最近石綿製品の処
理方法がいくつか提案されている。例えば、特開平３−
30885号公報には、アスベストに水処理汚泥の脱水ケー
キを混合し、その混合物を成形処理し、その成形混合物
を炭素系可燃物質で形成した高温炉床に供給して加熱溶
融するアスベストの溶融処理法が開示されている。ま
た、特開平３−60789号公報には、天然アスベストに対
して、ＳｉＯ₂よりもＣａＯの含有量が多い水処理汚泥
を塩基度調整剤兼バインダーとして混合し、その混合物
を成形処理し、その成形混合物を炭素系可燃物質で形成
した高温炉床に供給して加熱溶融するアスベストの溶融
処理法が開示されている。これらの処理法は石綿を無害
化して２次公害のない形とすることができるものであ
る。

【０００５】更に、特開平３−4980号公報には、石綿と
炭素系固形燃料とを主体とし、必要によりこれら結合剤
及び／または酸化剤を添加すると共に、所望により更に
石綿を低融点化させる塩基性無機固体を添加して混合
し、得られた混合物を造粒し、空気を送り込みながらこ
の混合物を燃焼させて針状石綿を溶融し焼結化すること
を特徴とする石綿の溶融固結化処理法が開示されてい
る。

【０００６】また、特開平３−21387号公報には、石綿
をリン酸で処理すると共に焼成し、更に、これに炭酸カ
ルシウムまたは水酸化カルシウム等のアルカリ剤を加え
て、焼成するようにしたことを特徴とする廃棄石綿の無
公害化処理方法が開示されている。この方法によれば、
石綿製パッキン等の石綿廃棄物を無害化して肥料等とし
て使用することができる旨開示されている。

【０００７】また、特開昭60−186422号公報には、アス
ベストに溶解促進剤を加え、炉中少なくとも１０００℃
以上で加熱分解することによりアスベスト廃棄物をガラ
ス化する方法が開示されている。更に、特開昭62−2379
84号公報には、石綿を含有する廃棄物に溶融助剤を混合
し、必要に応じて溶融促進剤などの添加剤を添加したの
ち、溶融窯中において高温加熱を施して、石綿繊維をガ
ラス化し、または石綿以外の結晶構造を有する物質に変
換することを特徴とする石綿含有物の廃棄処理方法が開
示されている。また、特開平２−303585号公報には、都
市ごみ焼却炉から排出される都市ごみ焼却灰と石綿材と
を混合して被溶融物を形成し、この被溶融物を表面式溶
融炉において溶融し、石綿材を都市ごみ焼却灰とともに
溶融スラグ化することを特徴とする石綿溶融方法が開示
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の公報に開示され
た石綿の処理方法はほとんどが石綿を高温でガラス化し
て無害化するものであり、無害化された処理物は廃棄さ
れるものがほとんどであり、一部には処理物を肥料とし
て使用することも提案されているが、石綿セメント廃棄
物を有効にリサイクルするような方法は提案されていな
いのが現状である。

【０００９】従って、本発明の目的は、石綿セメント製
品を粘土質原料及び／または非可塑性原料と組み合わせ
て造粒し、所定の温度範囲で焼成して石綿を無害化処理
すると同時に高品質の人工軽量骨材を得ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明に係る人工
軽量骨材は、石綿セメント製品粉砕物５〜４０重量％、
及び粘土質原料及び／または非可塑性原料６０〜９５重
量％からなる原料混合物１００重量部に対して外割で１
０重量部以下の発泡剤を含有してなる配合物を１１００
〜１１７０℃の温度で焼成した焼成品であって、Ｘ線回
折による石綿のピークが実質上不在で、かつ絶乾比重が
１.５以下であることを特徴とする。

【００１１】更に、本発明に係る人工軽量骨材の製造方
法は、石綿セメント製品粉砕物５〜４０重量％、及び粘
土質原料及び／または非可塑性原料６０〜９５重量％か
らなる原料混合物１００重量部に対して外割で１０重量
部以下の発泡剤を含有してなる配合物に、所定量の水を
添加、混練し、所定の形状に造粒後、１１００〜１１７
０℃の範囲の温度で焼成することにより石綿を無害化処
理すると共に発泡させることを特徴とする。

【００１２】

【作用】石綿セメント製品中に含まれる石綿は繊維状を
呈する含水珪酸塩鉱物であって、高温処理による脱水現
象に伴い、その結晶構造は分解する。石綿セメント製品
中に含まれる石綿は通常クリソタイルである。クリソタ
イルは約６００℃の温度で脱水分解する。図１はクリソ
タイルの熱分解を示す回折図であり、７００℃の温度で
は完全に分解して非晶質化していることが分かる。ま
た、更に、９００℃まで加熱すると非石綿フォルステラ
イトが生成するが、この鉱物は無害である。更に、温度
を１１５０℃まで上げたが有害な物質は生成しない。

【００１３】本発明の人工軽量骨材は、石綿セメント製
品粉砕物と、粘土質原料及び／または非可塑性原料を併
用し、これに所望により発泡剤を添加した配合物を所定
の形状に造粒し、所定の温度で焼成することにより得ら
れる。本発明に使用する石綿セメント製品粉砕物は、石
綿スレートのような石綿セメント製品を単に粉砕したも
のであるか、または、予め石綿セメント製品を加熱処理
して石綿を無害化し、次に、粉砕して粉砕物としたもの
であってもよい。なお、石綿セメント製品粉砕物の粒度
は特に限定されるものではないが、通常６０メッシュ以
下程度のものが好ましい。

【００１４】本発明の人工軽量骨材においては、上記石
綿セメント製品粉砕物と共に粘土質原料及び／または非
可塑性原料が使用される。粘土質原料及び／または非可
塑性原料としては例えば陶磁器に使用される天然粘土や
山粘土の他、石材研磨スラッジや各種の底泥あるいは上
下水汚泥等の廃棄物を用いることができる。

【００１５】上述の石綿セメント製品粉砕物と粘土質原
料及び／または非可塑性原料の配合割合は、石綿セメン
ト製品粉砕物５〜４０重量％、及び粘土質原料及び／ま
たは非可塑性原料６０〜９５重量％の範囲内である。石
綿セメント製品粉砕物の配合割合が５重量％未満である
と、石綿セメント製品を有効にリサイクルするという本
発明の目的のためにはその配合量が少なすぎ、また、石
綿セメント製品粉砕物の配合割合が４０重量％を超える
と焼成工程において急激に溶ける等の問題があり、焼成
巾が狭くなるため好ましくない。

【００１６】本発明の人工軽量骨材においては、石綿セ
メント製品粉砕物５〜４０重量％、及び粘土質原料及び
／または非可塑性原料６０〜９５重量％からなる原料混
合物１００重量部に対して外割で１０重量部以下の量で
発泡剤を添加、配合することができる。発泡剤としては
例えば木炭、カーボンブラック、活性炭等の炭素系発泡
剤、酸化第２鉄(弁柄)等の鉄化合物、マグネサイト、カ
ルサイト、ゼオライト、有機物、粘土鉱物などを例示す
ることができる。なお、粘土質原料及び／または非可塑
性原料として底泥、汚泥等の加熱により発泡可能な有機
質のガス発生物質を含有するものを使用する場合には、
発泡剤を添加しなくても所望の絶乾比重を有する人工軽
量骨材を得ることができる。

【００１７】本発明の人工軽量骨材は、上述のような配
合割合を有する石綿セメント製品粉砕物、粘土質原料及
び／または非可塑性原料並びに適宜発泡剤を含有してな
る配合物を所定の形状に造粒後、焼成炉例えばロータリ
ーキルンを用いて焼成することにより得られる。焼成温
度は１１００〜１１７０℃、好ましくは１１２０〜１１
５０℃の範囲で行うことが望ましい。この処理温度が１
１００℃未満で、７００℃以上の範囲であっても石綿の
無害化は充分に達成されるが、造粒物が未発泡のままで
軽量化されず、かつ造粒物表面にガラス被膜が形成され
ず、吸水率も高くなり好ましくない。なお、造粒には慣
用の装置のいずもが使用可能であり、造粒操作は特に限
定されるものではない。

【００１８】発泡は、造粒物が半溶融状態にまで加熱さ
れたとき、ガス発生物質がガスを発生しし、発生したガ
スを取り込んで膨張し、多泡体を形成することによって
初めて起こるものである。また、半溶融状態を超える温
度すなわち１１７０℃を超える焼成温度では造粒物は溶
融して造粒物同志の融着が激しくなり、大きな塊になっ
て所望の人工軽量骨材とならない。

【００１９】なお、本発明においては、造粒物を焼成す
る際に、造粒物同志の上述の融着を防止するために、焼
成前に融着防止剤を造粒物にまぶすことが好ましい。融
着防止剤としては例えば蛙目粘土、アルミナ、珪砂、マ
グネシア等の粉末を使用することができる。融着防止剤
の添加量は造粒物の重量に対して１〜５重量％が適当で
ある。５重量％を超えて添加すると、膜厚が厚くなり発
泡性が悪くなると共にコスト高につながり好ましくな
い。また、１重量％未満では添加効果はない。

【００２０】例えばロータリーキルンにより造粒物を焼
成する場合、操炉上重要な点は焼成温度、加熱速度及び
焼成雰囲気である。焼成温度は上述した通り１１００〜
１１７０℃の範囲であるが、発泡に有効な加熱昇温速度
は毎分２０〜３５℃の範囲である。この加熱昇温速度が
２０℃／分未満の場合、造粒物の組成が発泡域にあって
も発泡は起こらず焼結する。また、３５℃／分を超える
と加熱が急速過ぎて骨材内部への加熱が不充分のまま、
ガス発生以前に焼成が終了してしまうため発泡は起こり
にくい。

【００２１】なお、後述の実施例において使用したロー
タリーキルンは内径４００ｍｍφ、有効長４０００ｍｍ
であり、炉内通過時間、即ち焼成時間は１５〜２０分程
度である。而して、この焼成範囲内で石綿の無害化と造
粒物の軽量化が行われる。

【００２２】上述のようにして得られる本発明の人工軽
量骨材は、Ｘ線回折による石綿のピークが実質上不在
で、かつ絶乾比重が１.５以下であることを特徴とする
ものである。

【００２３】

【実施例】

実施例１ 石綿スレート(JIS A5403:フレキシブル板)を日鉄鉱業
(株)ハルドパクトで粉砕し、次に、同じくローラーミル
で微粉砕した。粉体は次のような粒度を有していた。ま
た、石綿セメントサイディングについても同様に粉砕し
た。

【００２４】

【表１】

【００２５】上記フレキシブル板粉砕物２０重量％に採
石場廃泥［大久産業(株)、以下、大久廃泥と記載する］
８０重量％よりなる原料混合物に、発泡剤として外割で
木炭及び酸化第２鉄を各２重量部加え、ロールクラッシ
ャーで混合して粉体配合物とした。この粉体配合物に対
して約１５重量％の水を噴霧しながら皿型造粒機(直径
８００ｍｍφ)を使用して、粒径５〜１５ｍｍφに造粒
し、乾燥後、３重量％の蛙目粘土をまぶし、ロータリー
キルン(直径４００ｍｍφ×長さ４０００ｍｍ)に通し、
加熱温度１１２０〜１１４０℃、通過時間２０分で焼成
後、急冷して人工軽量骨材を得た。焼成物をＸ線回折に
より測定したところ、クリソタイルのピークは認められ
ず、加熱分解して無害化されていることが確認された。

【００２６】実施例２ 上記フレキシブル板粉砕物２０重量％、霞ケ浦底泥８０
重量％よりなる原料混合物に、外割で木炭及び酸化第２
鉄を各々２重量部加え、実施例１と同様にして人工軽量
骨材を得た。

【００２７】実施例３ 上記石綿セメントサイディング粉砕物２０重量％、霞ケ
浦底泥８０重量％よりなる原料混合物に、外割で木炭及
び酸化第２鉄を各２重量部加え、実施例１と同様にして
人工軽量骨材を得た。

【００２８】実施例４ 上記フレキシブル板粉砕物２０重量％、採石場廃泥(大
久廃泥)４０重量％、石材研磨スラッジ(真壁石材廃泥)
４０重量％よりなる原料混合物に、外割で木炭及び酸化
第２鉄を各２重量部加え、実施例１と同様に処理して人
工軽量骨材を得た。

【００２９】実施例５ 上記フレキシブル板粉砕物４０重量％、採石場廃泥(大
久廃泥)４０重量％、石材研磨スラッジ(真壁石材廃泥)
２０重量％よりなる原料混合物に、外割で木炭及び酸化
第２鉄各２重量部を加え、実施例１と同様に処理して人
工軽量骨材を得た。

【００３０】実施例６ 上記フレキシブル板粉砕物２０重量％、霞ケ浦底泥８０
重量％よりなる原料混合物に、外割で木炭及び酸化第２
鉄を各２重量部加え、２０リットルニーダーで全粉末に
対して５重量％の水を加え混合後、金型に充填し、２０
ｋｇ／ｃｍ²で常温プレスし、巾１００ｍｍ×長さ２１
０ｍｍ×厚さ６０ｍｍのレンガを成形し、これをチップ
状に粉砕し、次に、３重量％の蛙目粘土をまぶし、ロー
タリーキルンに通し、１１２０〜１１４０℃で２０分焼
成して良好な丸味のある人工軽量骨材を得た。

【００３１】実施例７ 実施例１と同じ石綿スレート(フレキシブル板)を予め加
熱炉［スーパーカンタル炉(ネムス株式会社製)］中に入
れ、昇温速度は１５００℃迄約４５分、約１５分間同温
度で保持し、降温条件は炉冷に委ねることにより加熱処
理し、その後、ジョークラッシャーで粉砕し、更に、ロ
ーラーミルで微粉砕し、以下、実施例１と同様にして人
工軽量骨材を得た。得られた人工軽量骨材は、Ｘ線回折
でクリソタイルのピークは全く見られなかった。これは
加熱処理によって石綿繊維が極めて脆弱(灰のように)と
なり、その後の粉砕、混合により完全に繊維形態が破壊
されたものと思われる。

【００３２】参考例１ 実施例１による造粒物をロータリーキルン内に１０００
℃で２０分通し、焼成したところ、焼結が不充分のため
吸水率が大きく、かつ軟質で人工軽量骨材として不充分
であった。実施例及び比較例に使用した原料の組成を以
下の表２に記載する。

【００３３】

【表２】

【００３４】実施例及び比較例で得られた製品について
の諸特性を以下の表３に記載する。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【発明の効果】本発明に係る人工軽量骨材は、石綿セメ
ント製品廃棄物を加熱無害化処理したものであり、今
後、埋設等による廃棄処理が困難になることが予想され
る石綿セメント製品を高付加価値商品として有効にリサ
イクルできるものであり、その効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】クリソタイルの熱分解を示すＸ線回折図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石綿セメント製品粉砕物５〜４０重量
   ％、及び粘土質原料及び／または非可塑性原料６０〜９
   ５重量％からなる原料混合物１００重量部に対して外割
   で１０重量部以下の発泡剤を含有してなる配合物を１１
   ００〜１１７０℃の温度で焼成した焼成品であって、Ｘ
   線回折による石綿のピークが実質上不在で、かつ絶乾比
   重が１.５以下であることを特徴とする人工軽量骨材。
2. 【請求項２】 請求項１記載の人工軽量骨材の製造方法
   において、石綿セメント製品粉砕物５〜４０重量％、及
   び粘土質原料及び／または非可塑性原料６０〜９５重量
   ％からなる原料混合物１００重量部に対して外割で１０
   重量部以下の発泡剤を含有してなる配合物に、所定量の
   水を添加、混練し、所定の形状に造粒後、１１００〜１
   １７０℃の範囲の温度で焼成することにより石綿を無害
   化処理すると共に発泡させることを特徴とする人工軽量
   骨材の製造方法。