JPH09255396A - 細粒廃棄物からブロック体を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼却灰もしくは灰土もしくは石粉などの廃棄
粉体またはダム堆積土もしくはヘドロなどの廃棄水溶物
を、効率的に、かつ高い圧縮強度を有するブロック体に
固形化する方法を提案する。 【解決手段】 焼却灰もしくは廃土もしくは石粉などの
廃棄粉体またはダム堆積土もしくはヘドロなどの廃棄水
溶物の細粒廃棄物からなる固化対象物１０を、セメント
２０および無機金属元素を主体とする硬化材３０と必要
な水分Ｗとともに混合、混練し、この混合物を真空吸引
によって脱気しつつ連続成型物として押出成型して母材
４０となし、この母材をカッティッグまたはプレス成型
６０によって所定形状のブロック体７１となす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は細粒廃棄物からブ
ロック体を製造する方法に関し、特には焼却灰もしくは
廃土もしくは石粉などの廃棄粉体またはダム堆積土もし
くはヘドロなどの廃棄水溶物の細粒廃棄物からなる固化
対象物を、圧縮強度の高いブロック体に成型する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】焼却灰や廃土もしくは石粉などの廃棄粉
体またはダム堆積土もしくはヘドロなどの廃棄水溶物に
含まれる細粒廃棄物は、大量に排出される一方において
その有効利用方法がほとんどないのが現状である。これ
は、第１に、これらの細粒廃棄物の粒子径が０．１ｍｍ
以下で偏平形状を有しており、水分を多量に含むと液状
化し、徐々に脱水していくと体積を大きく減じながら塑
性体となり、さらに脱水を進めると体積がさらに減少し
て固体になるという性質を持っており、これを盛土等に
使用すると使用後の体積変化が大きく、安定化するのに
時間がかかるのみならず、その圧縮強度が小さく地盤支
持力も小さく、ブルドーザ等の大量土木機械作業も困難
であるという理由による。

【０００３】また、第２に、これらの廃棄粉体ならびに
廃棄水溶物は有機質を含有しており、この細粒廃棄物を
所定の形に固形化しようとする場合には、例えば通常の
セメント工法では有機質の含量が全体の２％を越えると
セメントなど他の原料内のカルシウムイオンを吸着して
水和反応を妨げ、原料粒子の凝集効果を弱めてしまい、
硬化すなわち固形化が困難となるという理由による。さ
らに加えて、廃棄粉体および廃棄水溶物に海砂など塩分
が含まれている場合には、粒子の凝集効果は一層弱くな
るだけでなく塩害によるひび割れなどの新たな問題も発
生する。

【０００４】そのため、今日まで、かかる廃棄粉体なら
びに廃棄水溶物は有効な使い途がないままに放置され、
ないしはたれ流されているのが現状である。しかし、一
方において、このような廃棄物には有害物質が含まれて
いることもあって、環境問題が重視されている近年の傾
向を鑑みると、この種廃棄物の安全かつ効果的な利用法
の開発が急務である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
状況に鑑み提案されたものであって、焼却灰もしくは灰
土もしくは石粉などの廃棄粉体またはダム堆積土もしく
はヘドロなどの廃棄水溶物を、効率的に、かつ高い圧縮
強度を有するブロック体に固形化させる方法を提案する
ものであって、従来利用方法の少なかった細粒廃棄物を
再利用可能とし、しかもその製造を簡略かつ低コストで
行うことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、焼却灰もしくは廃土もしくは石粉などの廃棄粉体
またはダム堆積土もしくはヘドロなどの廃棄水溶物の細
粒廃棄物からなる固化対象物を、セメントおよび無機金
属元素を主体とする硬化材と必要な水分とともに混合、
混練し、この混合物を真空吸引によって脱気しつつ連続
成型物として押出成型して母材となし、この母材をカッ
ティッグまたはプレス成型によって所定形状のブロック
体となすことを特徴とする細粒廃棄物からブロック体を
製造する方法に係る。

【０００７】請求項２に記載された発明は、請求項１に
おいて、前記混合、混練および脱気しつつ連続成型物を
押出成型する工程が真空押出機によってなされる細粒廃
棄物からブロック体を製造する方法に係る。

【０００８】請求項３に記載された発明は、請求項１ま
たは２において、無機金属元素を主体とする硬化材がア
ルカリ土類金属、炭素族、窒素族、ホウ炭素族ならびに
鉄族を含む多機能性硬化材である細粒廃棄物からブロッ
ク体を製造する方法に係る。

【０００９】

【作用】この発明によれば、前記したような廃棄粉体ま
たは廃棄水溶物に含まれる細粒廃棄物よりなる固化対象
物は、セメントおよび無機金属元素を主体とする硬化材
と必要な水分とともに混合、混練される。無機金属元素
を主体とする硬化材を使用することによって、無機金属
元素が固化対象物に含まれる有機質の表面にイオン結合
し、有機質を含む細粒廃棄物であってもセメントの水和
反応が妨げられることなく容易に固化することができ
る。また、この混合物を真空吸引によって脱気しつつ連
続成型物として押出成型することによって、密度の高い
固形物とすることができ、その圧縮強度を飛躍的に高め
ることができる。

【００１０】連続成型物として押出成型された母材はカ
ッティングまたはプレス成型によって所定形状のブロッ
ク体に成型され、乾燥後、圧縮強度の高いブロック製品
となる。なお、この発明では焼成工程を必要としないの
で、製造工程が簡略化できコストを低減できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付の図面に従ってこの発明
を詳細に説明する。図１はこの発明の製造方法の一実施
例を示す概略側面図、図２はこの発明によって得られた
ブロック体の一例を示す斜視図、図３は同じくブロック
体の他の例を示す斜視図である。

【００１２】本発明は、図１に図示したように、廃棄粉
体または廃棄水溶物の細粒廃棄物からなる固化対象物１
０からブロック体を製造するものであり、先ずこの固化
対象物１０を、セメント２０および無機金属元素を主体
とする硬化材３０と必要な水分Ｗとともに混合、混練し
て混合物となす。

【００１３】この固化対象物１０としては、乾燥してい
ても水分を含んでいてもどちらでもよい。固化対象物１
０である廃棄粉体としては、例えばゴミなどを焼却した
際に出る焼却灰や火力発電所などで発生するフライアッ
シュ、陶器や磁器などの生産時に発生する釉薬、生素
地、汚泥などの廃土または石粉などが挙げられる。ま
た、素焼き工程、締焼き工程、本焼き工程など窯業分野
で広く行なわれる工程において、当然に発生する割れや
切れなどの不良素地を粉砕してなるセルベン類を加えて
もよい。さらに、従来、固化させることができないとさ
れていたダム堆積土類や赤土など、有機質を多く含む土
類や軟質土類であってもよい。

【００１４】一方、廃棄水溶物としては、ダム堆積土や
ヘドロなど、あるいは土砂や泥炭などと水とが混合した
スラリー状のものも使用される。なお、前記ダム堆積土
およびヘドロは海水を含んでいてもよい。

【００１５】これらの廃棄粉体および廃棄水溶物は、必
要により、金属やプラスチックなどの異物を除去した
後、篩や遠心分離またはボールミルなどを用いて適当な
粒径に調整される。また、廃棄水溶物は、さらに粒子の
凝集効率を高めるため適当に脱水してケーキ状としても
よい。

【００１６】この廃棄粉体および廃棄水溶物からなる固
化対象物１０には、製造されるブロック体の用途、ブロ
ック体に要求される物性等に応じて適当量の可塑材や骨
材を添加することが望ましい。可塑材としては粘土類が
好適である。粘土類を添加することにより、原料混合物
に可塑性が生じブロック体の成型性が向上する。また、
骨材としては砂などがある。前記固化対象物１０に添加
される前記可塑材および骨材の量としては特に限定はな
い。なお、実施例として、重量比で固化対象物１０を５
０部とし、可塑材を３０部、骨材を２０部とする例を挙
げることができる。

【００１７】セメント２０は、このブロック体を構成す
る固化対象物１０を固化するためのものである。この発
明に用いられるセメントとしては特に限定はなく、石灰
石および粘土、ケイ石などからなるセメント原料を、乾
燥し所定の割合で配合してから粉砕混合したセメント原
料を、公知の方法で焼成してなるもので、公知のポルト
ランドセメントが用いられる。このセメントの添加量
は、重量比で、前記固化対象物１０全体（可塑材および
骨材を含む）１００部に対し約２０〜３０部程度とさ
れ、前記固化対象物１０である粉体または水溶物の種類
により適当に増減される。

【００１８】無機金属元素を主体とする硬化材３０とし
ては、アルカリ土類金属、炭素族、窒素族、ホウ炭素族
ならびに鉄族から適当に選択された無機金属元素を含む
多機能性硬化材が好ましい。前記硬化材３０に含まれる
アルカリ土類金属としては、ナトリウムやカリウムおよ
びその酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、塩化物などで
ある。また、炭素族としては、炭酸塩、重炭酸塩または
炭化カルシウムなどの炭素およびその化合物が挙げられ
る。窒素族としてはアンモニアを主体とする窒素化合
物、または窒素と硼素や珪素などとの金属化合物、およ
びハロゲン化物、ホウ炭素族としては炭化ホウ素などで
ある。さらに鉄族としては、鉄およびその酸化物、塩化
物などの化合物がある。これらの無機金属元素が効果的
に含まれた硬化材３０としては、具体的には商品名「ア
クトロン」（製造元：大成化研株式会社、総発売元：ア
クトロングループ株式会社）である。前記「アクトロ
ン」の使用量は、セメントに対し約２〜３％と程度とな
るようにする。

【００１９】前記硬化材に「アクトロン」を用いた場
合、適当な濃度の水溶液にして使用することが望まし
い。それにより、「アクトロン」中の各無機金属元素が
イオン状態で水中に遊離するので、固化対象物１０内の
有機質表面に付着しやすくなる。しかも、水とともに固
化対象物１０に混合することにより、固化対象物１０内
への浸透性も高く効果的である。イオン状態で固化対象
物１０に付着した前記金属元素は互いに共有結合し粒子
間の配列を安定させ、セメント２０および固化対象物１
０を強固に結合する。

【００２０】前記固化対象物１０とセメント２０および
前記硬化材３０に適当量の水Ｗを添加して混合し、原料
の混合物を調整する。前記水Ｗの添加量は、ブロック体
の成型方法に応じて最適な混合物の含水率となるように
調整され、前記「アクトロン」の水溶液に用いた水と合
わせて決定される。具体的には、ブロック体の成型方法
が真空押出機による場合には、約１８〜２０％である。
前記したように、硬化材３０が「アクトロン」である場
合、適当な濃度の水溶液にして使用するのが好ましい。
したがって、前記固化対象物１０とセメント２０を混合
しておき、「アクトロン」が所定量となるように配合し
た水を添加すれば作業が極めて効率的となる。

【００２１】前記した混合物は、真空吸引によって脱気
しつつ連続成型物として押出成型されて母材４０とな
る。この押出成型時における脱気によって、前記混合物
の混合および混練に際して混入されることのある空気を
混合物内から排出して密度の高い母材４０を得ることが
できる。

【００２２】実施例では、図１に示すように、材料の混
合および混練と混合物の押出成型が一連に可能な真空押
出機５０によって行われる例が示される。なお、ここで
使用される真空押出機５０としては、タイル成型のため
の従来から用いられているいわゆる真空土練機であって
もよい。

【００２３】前記母材４０は、図１に符号４０ａあるい
は４０ｂとして示すように所定長にカッティングされ、
または必要によりカッティング後にプレス成型型６０に
よって所定形状にブロック体とされる。図２および図３
は、プレス成型型６０によって成型したブロック体７
１、７２の例である。これらのブロック体７１、７２は
舗道や広場、駐車場等の舗石材と使用されるものであ
る。なお、ブロック体７２はインターロッキングブロッ
クと呼ばれるもので、所定数連続的に組み合わされて使
用される。もちろん、この製法によって製造されるブロ
ック体は、舗石のみに限られず、様々な用途に利用され
ることができる。

【００２４】このブロック体７１、７２は、前記したよ
うに、硬化材中の無機金属元素によって細粒廃棄物が効
果的にセメントと強固に結合し、かつ真空吸引によって
脱気しつつ押出成型されているものであるから、次述す
る測定試験の結果のように、圧縮強度が高く、ブロック
体としての十分な強度をもっている。しかも、硬化材中
の無機金属元素が固化対象物から発生する臭気も吸着す
るので、固化対象物がヘドロなどの悪臭を発生するもの
である場合にも有効に使用することができる。

【００２５】さらに、固化対象物内に有害な重金属など
が含まれている場合には、対象物中に含まれる重金属の
成分に応じたキレート剤を添加することにより、前記重
金属に化学変化を起こさせて無害化することができる。
また、この製法では、従来の窯業材料を用いてブロック
体を製造する際に不可欠であった焼成工程が不要とな
り、製造作業が簡略化され経済的である。

【００２６】

【実施例】次に、この発明製法の実施例を示す。すなわ
ち、以下の配合例よりなる材料を真空押出機（真空土練
機）のホッパより、全体の含水量約２０％の混合物とな
るように水分を調整して、投入して、混合、混練する。 〔固化対象物〕 ダム堆積土 ２５重量％ フライアッシュ（石炭灰） ２０重量％ 廃粘土（製陶用の廃土） ２５重量％ 砂（骨材。ガラスカレットも可） ３０重量％ 計 １００重量部 セメント ３０重量部 硬化材（商品名「アクトロン」） （セメントに対し３重量部） 水 適宜量

【００２７】そして、この混合物を真空押出機より、脱
気しつつ、縦横５０ｍｍ×９０ｍｍのダイより連続成型
物として押出して、長さ１９０ｍｍでカッティングし
た。この母材をプレス型によって形状を整え、図２のブ
ロック体７１を得た。

【００２８】次に、この製法によって得られたブロック
体の圧縮強度を測定した結果を示す。なお、対比例とし
て、上記した配合例の混合物を、プレス成型によってブ
ロック体としたもの（対比例１）、および型内に流し込
み成型（いこみ成型）してブロック体としたもの（対比
例２）の圧縮強度を併せて測定した。この圧縮強度測定
試験は、本発明によって得られたブロック体および前記
対比例として得られたブロック体を、それぞれ直径５０
ｍｍ×長さ１００ｍｍの試料とし、日本工業規格（ＪＩ
Ｓ）Ａ１１０８に準拠するコンクリートの圧縮強度試験
方法によって実施した。なお、いずれの試料とも材齢は
２８日である。

【００２９】〔測定結果〕本発明のブロック体製造方法
によって製造したブロック体の圧縮強度の測定結果を表
１に示す。

【００３０】対比例１として、前記したプレス成型によ
って製造したブロック体の圧縮強度の測定結果を表２に
示す。

【００３１】対比例２として、前記した流し込み（いこ
み）成型によって製造したブロック体の圧縮強度の測定
結果を表３に示す。

【００３２】以上の結果から理解されるように、この発
明の製造方法によるブロック体は、真空吸引によって脱
気しつつ連続成型物として押出成型することにより、対
比例のプレス成型およびいこみ成型に比し、倍以上かそ
れに近い圧縮強度を有する。

【００３３】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明の
製造方法によれば、従来固化が困難であった細粒廃棄物
を、確実に、効率よく、しかも高い圧縮強度を有するブ
ロック体に固形可することができるようになった。従っ
て、従来有効な利用方法が少なかったゴミ焼却灰やヘド
ロなどの廃棄物でも有効に再利用することができる。ま
た、この発明製法では焼成を必要としないので、設備お
よび工程ならびに消費エネルギー等の点で、大きな経済
性を有する。

【００３４】特に、無機金属元素を主体とする硬化材を
使用することによって、細粒廃棄物とセメントは強固に
結合するのみならず、廃棄物中に有機質が含まれる場合
にもセメントの水和反応が妨げられることなく、容易に
固化することができる。このように、この発明によれ
ば、従来再利用が困難であった、焼却灰もしくは廃土も
しくは石粉などの廃棄粉体またはダム堆積土もしくはヘ
ドロなどの廃棄水溶物の細粒廃棄物を効果的にかつ効率
よく、しかも優れた物性を有するブロック体として利用
することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の製造方法の一実施例を示す概略側面
図である。

【図２】この発明によって得られたブロック体の一例を
示す斜視図である。

【図３】同じくブロック体の他の例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０ 固化対象物 ２０ セメント ３０ 硬化材 ４０ 母材 ５０ 真空押出機 ５２ 真空吸引機 ６０ プレス成型型 ７１ ブロック体 ７２ ブロック体 Ｗ 水

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ０４Ｂ 18:16 18:30 22:00） 103:10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却灰もしくは廃土もしくは石粉などの
   廃棄粉体またはダム堆積土もしくはヘドロなどの廃棄水
   溶物の細粒廃棄物からなる固化対象物を、セメントおよ
   び無機金属元素を主体とする硬化材と必要な水分ととも
   に混合、混練し、この混合物を真空吸引によって脱気し
   つつ連続成型物として押出成型して母材となし、この母
   材をカッティッグまたはプレス成型によって所定形状の
   ブロック体となすことを特徴とする細粒廃棄物からブロ
   ック体を製造する方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記混合、混練およ
   び脱気しつつ連続成型物を押出成型する工程が真空押出
   機によってなされる細粒廃棄物からブロック体を製造す
   る方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、無機金属元
   素を主体とする硬化材がアルカリ土類金属、炭素族、窒
   素族、ホウ炭素族ならびに鉄族を含む多機能性硬化材で
   ある細粒廃棄物からブロック体を製造する方法。