JPH0783831B2 - 建設廃材から二酸化炭素消費材を製造する方法 - Google Patents

建設廃材から二酸化炭素消費材を製造する方法

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    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】建設廃材の再利用方法に関し、建
設廃材として発生するコンクリート塊（がら）から二酸
化炭素消費材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、建設廃材の大宗を占めるコンクリ
ートがらは、５０ミリメートル程度の大きさに砕いて路
盤材もしくは埋戻材として再利用されている。しかしな
がらこのような利用方法は用途が限定されているので十
分な量の用途を確保することができず、用途を確保でき
なかった廃材は廃棄物として廃棄処分しなければなら
ず、産業廃棄物処理の観点から問題を生じている。ま
た、コンクリートがらの中には砂利や砕石などの骨材や
未反応のセメントなどが存在しているが、従来の建設廃
材の再利用方法は、コンクリートがらに含まれる資源に
ついては思いを巡らすことなく、単に路盤材や埋戻材と
してのみの利用を考えるだけで、これらの資源を有効に
使うことはなんら配慮されていなかった。
【０００３】このような状況に鑑み、本出願人は、平成
３年１２月２５日付けで「建設廃材から骨材を再生する
方法」と称する特許（特願平３−３５６５５３号、特開
平５−１７０４９８号）を出願し、建設廃材から良好な
品質の再生骨材を得ることを提案した。この出願によれ
ば、建設廃材として発生するコンクリートがらから良好
な品質の骨剤を再生することができるが、この際副産物
として生成する微粒子状のモルタル分の処理について
は、同時に得られる再生細骨材と混合し未反応のセメン
ト成分を利用して土質改良材として利用することを提案
しているにすぎない。
【０００４】他方、産業の発達ならびにエネルギー消費
の増大にともなって大量の酸素を消費するようになり、
このことによって発生する二酸化炭素が、地球環境のバ
ランスを破壊し、地球温暖化の原因となっているとして
近頃問題とされている。このような二酸化炭素の発生に
ついては、問題が指摘されるだけで積極的に二酸化炭素
を消費しこのような問題の発生を抑止する提案は少な
く、問題の解決には程遠い現状にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来の問題に鑑み、建設廃材のコンクリートがらから砂利
や砕石その他の資源を再生することによって、建設廃材
の廃棄処理の問題を解決するとともに、建設廃材に含ま
れている資源を二酸化炭素消費材として有効に利用し、
二酸化炭素の増大を回避する方法を提供しようとするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、コンクリート
が空気中の二酸化炭素によって中性化する現象に注目し
てなされたものであり、建設廃材として発生するコンク
リートがらを破砕して砂利や採石などの粗骨材を得ると
きに生じる微粉末状のモルタル分からなる二酸化炭素消
費材を製造する方法である。
【０００７】コンクリートには、空気中の二酸化炭素
（ＣＯ2）の作用を受けて、コンクリート中の水酸化カ
ルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）が徐々に炭酸カルシウム
（ＣａＣＯ3）になりアルカリ性を失う現象があること
が知られている。このようなコンクリートのアルカリ性
が失われ中性化する現象は、コンクリート中に空気や水
が浸透するとコンクリート中の鉄筋を錆びさせ、構造物
の耐力および耐久力を損なう欠点とされている。
【０００８】本発明は、この空気中の炭酸ガスによるコ
ンクリートの中性化現象を利用したもので、建設廃材の
コンクリートがらを破砕再生して得た微粉末状のモルタ
ル分を、二酸化炭素消費材として利用するものである。
さらに本発明は、このような二酸化炭素消費材を建設廃
材のコンクリートがらを破砕し微粉末状のモルタル分を
篩い分けることからなる。建設廃材として発生するコン
クリートないの骨材はおよそ１ｔｏｎ／ｃｍ2以上の圧
縮強度を有するのに対し、コンクリートがらに含まれる
セメントペースト（モルタル分）は最大でも５００ｋｇ
／ｃｍ2以下の圧縮強度を有するにすぎない。本発明
は、コンクリートがらを構成する各素材間の圧縮強度の
差を利用してセメントペースト分と砂利や砕石などの骨
材とを分離して微粉末状のモルタル分を得る方法を提供
するものであり、籾を脱穀して玄米と籾殻に分けたり、
玄米を精米して白米と糠に分ける方法と同様な方法を採
用することによって、砂利や砕石の周りに付着している
モルタル分を取り除き分離してモルタル分の微粉末を得
るものである。
【０００９】本発明の方法で用いる分離方法は、コンク
リートがらを１次破砕機によって５０ミリメートル程度
の粒径に破砕し、次いでこのコンクリートがらを２次破
砕機に投入し高密度の状態で圧力を加えながら長時間破
砕を行なうことによって骨材に付着したモルタル分を骨
材から分離し微粉末とすることからなる。この２次破砕
に使用する破砕機として、固定されたアッパーライナと
回転するロワーライナとの間に原料粒子を投入し、ロワ
ーライナの回転によって整粒された砕砂を製造する破砕
機、例えば、ジャイラディスククラッシャ（商品名：宇
部興産株式会社）を用いることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の二酸化炭素消費材の製造方法
を図を用いて説明する。本発明の二酸化炭素消費材の製
造方法に用いる原料は、建設現場で発生するコンクリー
トがらである。
【００１１】建設現場などで廃材として発生したコンク
リートがら１は、ホッパー２に投入された後ベルトコン
ベア３によって１次破砕機の上部に搬送され、１次破砕
機のホッパ４に投入される。１次破砕機５は、固定片５
１と、回転体５３にリンク機構５４によって接続されて
おり固定片５１に向かって往復動する可動片５２とから
構成される、例えば、ジョークラッシャと呼ばれる圧縮
破砕機を用いることができる。１次破砕機を通過した１
次破砕コンクリートがら１１は、粒子径が５０ミリメー
トル以下に破砕されている。次いで、１次破砕コンクリ
ートがら１１は、ベルトコンベア６によって上部に搬送
され、２次破砕機７に投入されて骨材とモルタル分を分
離する２次破砕が施される。
【００１２】破砕機７の中の原料の量をレベル計などを
用いて監視し、破砕機に投入される原料と破砕機から排
出される製品の量を等しくし一定量の原料が破砕機の中
に滞留するチョークフィード運転を行なうことによっ
て、安定した２次破砕を行なうことができる。２次破砕
機７は、固定されたアッパーライナ７１と回転軸７４に
よって回転されるロワーライナ７２とからなり、アッパ
ーライナ７１とロワーライナ７２との間に形成される空
間は排出口７３に向けて狭くなるように構成されている
ものであり、ロワーライナの回転によって整粒された砕
砂を製造する、例えば、ジャイラディスククラッシャ
（商品名：宇部興産株式会社）を用いることができる。
排出口７３の巾は、任意の大きさに設定可能であり、５
〜３０ミリメートルとすることが望ましい。この排出口
７３の巾を調整することによって、２次破砕機中の滞留
時間を調整することができる。従来のコーンクラッシャ
ーの回転軸は３０Ｋｇ／ｃｍ2程度の強さで上方に付勢
されるのに対し、この破砕機の回転軸には、１２０〜１
３０Ｋｇ／ｃｍ2程度の大きな強さで上方に付勢される
ものである。加えられる圧力が大きくなるほど付着した
モルタル成分が剥離する度合いが大きくなる。
【００１３】２次破砕機７に投入された１次破砕コンク
リートがら１１は、２次破砕機の空間内で粒子相互が摩
擦しあい、骨材に付着した圧縮強度の小さなモルタル分
は粒子相互の摩擦によって骨材から取り除かれ、骨材と
モルタル分が分離され、排出口７３から再生材１２とし
て排出される。２次破砕機で十分に分離が行なわれるた
めには、コンクリートがらが長時間破砕機の中に滞留す
ることが必要である。通常のコーンクラッシャに原料を
投入した場合では１〜３秒で原料が通過するのに比べ
て、ロワーライナー７２の排出口７３近傍に堰を設けた
２次破砕機７では３〜１０秒程度の通過時間となって原
料の滞留時間を長くすることができる。すなわち排出口
付近に堰を設けることによって排出口の角度が原料の安
息角（粒子を安定して積み上げることがきる積み上げ角
度。この角度よりも積み上げ角度が大きくなると粒子は
ながれ落ちてしまう。）より十分に小さく設定されるの
で原料が破砕機内をすり抜けて落ちにくくなり滞留時間
を大きくすることができる。
【００１４】さらに、２次破砕機７として複数の破砕機
を設けこれらの破砕機を多段的に用いることによって、
骨材とモルタル分をより完全に分離することができる。
この場合、投入する粒子の大きさなどに応じてそれぞれ
の破砕機の運転条件を異ならせ適正なものとすることに
よって、骨材自体が所望の大きさ以下に破砕されること
を防ぐとともに、モルタル分をより完全に分離すること
ができ、品質の良い再生材を得ることができる。再処理
材１２の一部を研磨材１７として２次破砕機７に還流さ
せることができる。研磨材を投入することによって、骨
材に付着したモルタル分の分離がより十分になされる。
研磨材として、粒径が２．５〜５ミリメートルの砕石や
ジャミを用いると、骨材を砕くことなしに付着したモル
タルを効率良く取り除くことができる。
【００１５】２次破砕機７から排出される分離された再
処理材１２の混合物は、ふるい８によってふるい分けら
れ、粒径が１５〜２０ミリメートルの砂利からなる中粒
骨材１３、粒径が５〜１５ミリメートルの砂利からなる
小粒骨材１４、粒径が５ミリメートル以下の細骨材に分
けられるとともに、粒径が５ミリメートル以下の細骨材
はさらにエアセパレータ９によって、０．１３〜５ミリ
メートルの砂などからなる細骨材１５と、粒径が０．１
３ミリメートル以下のモルタル分などの微粒子１６とに
分離される。
【００１６】一般に、コンクリートの中性化は大気中で
１００年間にコンクリート表面より７ｍｍ進行するとい
われている。このことから、表面からの中性化がリニア
に進行すると仮定しても、１年間に０．０７ミリメート
ルの深さに中性化が進むことになる。つまりコンクリー
トがらを破砕して得たモルタル分の微粒子の直径を０．
１４ｍｍとすれば、この微粒子は１年間で空気中の二酸
化炭素と反応して中性化されて、炭酸カルシウムにな
る。いま、コンクリートがらを破砕して得られたモルタ
ル分微粒子を、縦１０Ｃｍ、横５Ｃｍ、高さ２０Ｃｍで
通気性の良い１０００Ｃｍ3の容器に入れて大気中に放
置する。微粒子は６０％の水酸化カルシウムを有し、微
粒子の嵩容積比重は約１ｇ／Ｃｍ3であり、微粒子間の
通気性が良いとすると、１Ｋｇの微粒子が容器に入って
いることになる。コンクリートのモルタル分には、６０
％の水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）があり空気中
の二酸化炭素と反応してして炭酸カルシウム（ＣａＣＯ
3）と水になる。つまり Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣＯ2→ＣａＣＯ3＋Ｈ2Ｏ の式で表される反応である。
【００１７】上記の反応式にあって、各分子量は、水酸
化カルシウムが７４ｇ／ｍｏｌ、二酸化炭素が４４ｇ／
ｍｏｌ，炭酸カルシウムが１００ｇ／ｍｏｌで水が１８
ｇ／ｍｏｌであるから、微粒子１Ｋｇ中に含まれる０．
６Ｋｇの水酸化カルシウムは、８．１ｍｏｌとなる。こ
の８．１ｍｏｌの水酸化カルシウム全量が１年間に中性
化されると、生成される炭酸カルシウムは０．８１Ｋｇ
となり、消費される二酸化炭素は０．３６Ｋｇとなり、
その分子個数は４．９×１０24個になる。
【００１８】このような容器を例えば自動車のエンジン
ルーム内に載置すれば、自動車の走行によって微粒子間
に二酸化炭素が十分に行き渡るとともに、エンジンルー
ムの温度によって反応も促進される。国内の１０００万
台の自動車に取り付けるとすると、１年間で３，６００
ｔｏｎの二酸化炭素を消費することができる。
【００１９】上記の方法の外に例えば、固定式の大型フ
ァンなどを備えた集塵機に取り付けて強制的に中性化を
行なえば短時間で多量の二酸化炭素を吸着することがで
きるので、地球温暖化を抑止する一助とすることができ
る。そのほか、鉄道、船舶、航空機などの移動体に取り
付けることによって反応を早めることができる。
【００２０】本明細書においては、二酸化炭素消費材の
製造方法として、ジャイラディスククラッシャを用いた
方法を示したが、本発明の二酸化炭素消費材はこの製造
方法によって得られた微粉末状モルタル分に限らず、建
設廃材のコンクリートがらから得られた微粉末状モルタ
ル分であれば、いずれの方法によって得られた微粉末で
も良いことは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】本発明では、揉み摺りによる破砕方式を
２次破砕に用いているので、２次破砕を行なうと強度の
弱いモルタル分から潰れたり剥離するので、強度の強い
砂利や採石の部分は破砕されずにモルタル分だけを骨材
から完全に取り除くことができ、微細なモルタル粒子と
することができるので、二酸化炭素との反応性を高める
ことができる。このように本発明によれば、建設廃材か
ら二酸化炭素消費材を提供することができるので、地球
の温暖化抑止の一助をになうことができるとともに、炭
酸カルシウムは、焼成することによってセメント製造の
原料として利用することができるので、当面、石灰採取
場の採取跡地などに保管しておき、将来の他の地球温暖
化抑止技術の発展・確立、セメント製造技術の発達を待
って、焼成するなどによって再生セメントとして再利用
を図ることもできる。また、炭酸カルシウムは珊瑚など
の海中生物の主成分と同様のものであるので、公害を起
こす恐れなく海中に投棄することもできる。このように
すれば、建設廃材であるコンクリートがらを有効に利用
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二酸化炭素消費材を建設廃材から製造
する工程を示す概念図。
【符号の説明】
１ コンクリートがら、 ５ １次破砕機、 ７ ２次
破砕機、 ８ ふるい、 ９ エアーセパレータ、 １
１ １次破砕コンクリートがら、 １２ 再処理材、
１３ 中粒骨材、 １４ 小粒骨材、 １５ 細骨材、
１６ 微粒子、 １７ 研磨材。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ０２Ｃ 1/02 Ａ 7112−4Ｄ 2/00 7112−4Ｄ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 建設廃材から二酸化炭素消費材を製造す
    る方法において、 コンクリート塊（がら）を圧縮によって破砕する第１の
    破砕工程と、 第１の破砕工程で得た１次破砕コンクリートがらを高密
    度及び高圧力下に揉み摺りによって破砕する第２の破砕
    工程と、 第２の破砕工程で得た再処理骨材混合物をふるい分けて
    微細なセメント原料を得る工程 とからなることを特徴とする建設廃材から二酸化炭素消
    費材を製造する方法。
  2. 【請求項２】 第２の破砕工程で使用する破砕機は、固
    定されたアッパーライナと回転するロワーライナとを有
    し、ロワーライナが上方に付勢されている破砕機である
    請求項２に記載の建設廃材から二酸化炭素消費材を製造
    する方法。
  3. 【請求項３】 第２の破砕工程で、破砕機の中に研磨材
    が投入される請求項２または請求項３のいずれかに記載
    の建設廃材から二酸化炭素消費材を製造する方法。
  4. 【請求項４】 第２の破砕工程で使用する破砕機の排出
    口の巾を調整することによって破砕粒子の破砕機中の滞
    留時間を調整する請求項２から請求項４のいずれかに記
    載の建設廃材から二酸化炭素消費材を製造する方法。
  5. 【請求項５】 第２の破砕工程で使用する破砕機は複数
    の破砕機から構成され多段的に破砕が行なわれる請求項
    ２から請求項５のいずれかに記載の建設廃材から二酸化
    炭素消費材を製造する方法。
  6. 【請求項６】 第２の破砕工程で使用する破砕機は複数
    の破砕機から構成され多段的に破砕が行なわれる請求項
    ２から請求項５のいずれかに記載の建設廃材から二酸化
    炭素消費材を製造する方法。
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