JPH10130048A - セラミック焼結体とその製造方法 - Google Patents
セラミック焼結体とその製造方法Info
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- JPH10130048A JPH10130048A JP8281175A JP28117596A JPH10130048A JP H10130048 A JPH10130048 A JP H10130048A JP 8281175 A JP8281175 A JP 8281175A JP 28117596 A JP28117596 A JP 28117596A JP H10130048 A JPH10130048 A JP H10130048A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 都市ゴミ焼却灰等を原料としてセラミック焼
結体を製造するに際し、灰中に含まれる塩素成分、特
に、ダイオキシン類を周辺環境に放射することなく、無
害化された化合物として固定するセラミック焼結体とそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 以上の目的を達成するために、ゼオライ
ト鉱物である大谷石の特性を活用し、残留炭素に吸着さ
れて存在するダイオキシンを焼成過程において大谷石へ
移転吸着させて低温度域での放出を防止し、更にＮａ2
Ｏ成分と反応させてＮａＣｌを生成させて無害化する。
以上により、都市ゴミ焼却灰をセラミックス分野でリサ
イクルするために未解決であった塩素ガス、特にダイオ
キシン類の合理的な無害化処理技術が開発されたのであ
る。
結体を製造するに際し、灰中に含まれる塩素成分、特
に、ダイオキシン類を周辺環境に放射することなく、無
害化された化合物として固定するセラミック焼結体とそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 以上の目的を達成するために、ゼオライ
ト鉱物である大谷石の特性を活用し、残留炭素に吸着さ
れて存在するダイオキシンを焼成過程において大谷石へ
移転吸着させて低温度域での放出を防止し、更にＮａ2
Ｏ成分と反応させてＮａＣｌを生成させて無害化する。
以上により、都市ゴミ焼却灰をセラミックス分野でリサ
イクルするために未解決であった塩素ガス、特にダイオ
キシン類の合理的な無害化処理技術が開発されたのであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、近時環境改善問題
として困難視されている都市ゴミ焼却灰など、有害揮発
成分、特にダイオキシン類を含む原料を用いてリサイク
ルされたセラミック焼結体製品を造るに際して、これ等
有害成分を無害化する技術に係り、特に公衆の衛生上、
広くは公益上必要な新技術に関するものである。
として困難視されている都市ゴミ焼却灰など、有害揮発
成分、特にダイオキシン類を含む原料を用いてリサイク
ルされたセラミック焼結体製品を造るに際して、これ等
有害成分を無害化する技術に係り、特に公衆の衛生上、
広くは公益上必要な新技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】都市ゴミ焼却灰において焼却処理の際に
発生する有害揮発成分の中和，或はダイオキシン粒のバ
グフィルターによる除去などの方法が数多くの自治体な
いし研究所等で開発されているが、焼却灰を再利用する
ものの開発は殆どなされていない。セラミック焼結体と
して高温度で再焼成されると、重金属類の溶出は十数分
の一に減少し無害化されるが、これ等の製造技術は本願
発明者による特許として公告決定された特公平７−８８
２４８号が唯一の公開技術である。然し乍ら、これ等の
技術を用いてセラミック焼結体を製造するに際し、焼成
過程に於いて揮発するダイオキシン類のような有害ガス
が焼成灰の排気ガス中に含まれるため、これ等の除去処
理には大きな設備投資を要するのみならず、処理品は再
び有害廃棄物となって産出されるため、そのままでは公
衆の衛生を害するので更に無害化処理が必要になるが、
その処理方法は開発されていない。
発生する有害揮発成分の中和，或はダイオキシン粒のバ
グフィルターによる除去などの方法が数多くの自治体な
いし研究所等で開発されているが、焼却灰を再利用する
ものの開発は殆どなされていない。セラミック焼結体と
して高温度で再焼成されると、重金属類の溶出は十数分
の一に減少し無害化されるが、これ等の製造技術は本願
発明者による特許として公告決定された特公平７−８８
２４８号が唯一の公開技術である。然し乍ら、これ等の
技術を用いてセラミック焼結体を製造するに際し、焼成
過程に於いて揮発するダイオキシン類のような有害ガス
が焼成灰の排気ガス中に含まれるため、これ等の除去処
理には大きな設備投資を要するのみならず、処理品は再
び有害廃棄物となって産出されるため、そのままでは公
衆の衛生を害するので更に無害化処理が必要になるが、
その処理方法は開発されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】都市ゴミ焼却灰など、
合成樹脂材料が含まれるものは焼却する際に自己発熱に
よって局部的な高温度となり、炉材や機材の消耗が著し
くなるため、１０００［℃］以下の低温度に制御しなが
ら、短時間で焼却される。消石灰などの中和剤を加える
ことにより塩素分は塩化カルシウム、硫黄分は硫酸カル
シウムとして焼却灰の中に混入して生成される。ダイオ
キシン類は排ガスを適度の温度に制御してバグフィルタ
ーによって集収除去される。ダイオキシンは有機塩素化
合物として毒性の高いものであり、未燃炭素に吸着され
て残留し排出された焼却灰中に残っているといわれてい
る。また、これ等ダイオキシンは２５０［℃］以下の温
度では再生成しないが、３００〜４７０［℃］で残留炭
素が燃焼を始める際再発生するものである。本発明はか
かる残留有害物を無害化し、リサイクルして有価，有益
の材料に再生する方法とその製品とを創出するもので、
新規なセラミック焼結体とその製造方法を提供すること
を目的とする。
合成樹脂材料が含まれるものは焼却する際に自己発熱に
よって局部的な高温度となり、炉材や機材の消耗が著し
くなるため、１０００［℃］以下の低温度に制御しなが
ら、短時間で焼却される。消石灰などの中和剤を加える
ことにより塩素分は塩化カルシウム、硫黄分は硫酸カル
シウムとして焼却灰の中に混入して生成される。ダイオ
キシン類は排ガスを適度の温度に制御してバグフィルタ
ーによって集収除去される。ダイオキシンは有機塩素化
合物として毒性の高いものであり、未燃炭素に吸着され
て残留し排出された焼却灰中に残っているといわれてい
る。また、これ等ダイオキシンは２５０［℃］以下の温
度では再生成しないが、３００〜４７０［℃］で残留炭
素が燃焼を始める際再発生するものである。本発明はか
かる残留有害物を無害化し、リサイクルして有価，有益
の材料に再生する方法とその製品とを創出するもので、
新規なセラミック焼結体とその製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ダイオキシン
が８００［℃］以上の温度では滞留時間が僅か数秒で消
失する性質とその現象からヒントを得たものである。即
ち、その手段としての特徴は、都市ゴミ焼却灰などのよ
うに塩素化合物およびダイオキシン類を含む組成物を含
むセラミック焼結体であって、高シリカ型クリノプチロ
ライトを主成分とする大谷石が５［％］以上３５［％］
以下の範囲に含まれるように組成物を調整し、成形し、
焼成してなるセラミック焼結体である。また、その製造
方法としての特徴は、都市ゴミ焼却灰など有害塩素成分
を含む原料に対し粒度５００［μｍ］以下に粉砕した大
谷石を、焼却灰中に含まれる全塩素量の少なくとも２倍
以上配合し、成形助材としての粘土質材料及び焼結調整
材料を加えて組成物を調整し、所望の形状に成形した
後、２５０［℃］以下の温度で乾燥し、１０００［℃］
以上１２００［℃］以下の範囲で焼成してなるセラミッ
ク焼結体の製造方法である。また、未燃炭素に吸着され
たダイオキシンが、焼結体組成中で加熱昇温の際、炭素
の燃焼と共に揮発したものをゼオライト質である大谷石
によって再吸着させて高温域まで持ち越した後、大谷石
のイオン交換成分であるナトリウム成分と反応させて食
塩として無害化するという手段を用いる。
が８００［℃］以上の温度では滞留時間が僅か数秒で消
失する性質とその現象からヒントを得たものである。即
ち、その手段としての特徴は、都市ゴミ焼却灰などのよ
うに塩素化合物およびダイオキシン類を含む組成物を含
むセラミック焼結体であって、高シリカ型クリノプチロ
ライトを主成分とする大谷石が５［％］以上３５［％］
以下の範囲に含まれるように組成物を調整し、成形し、
焼成してなるセラミック焼結体である。また、その製造
方法としての特徴は、都市ゴミ焼却灰など有害塩素成分
を含む原料に対し粒度５００［μｍ］以下に粉砕した大
谷石を、焼却灰中に含まれる全塩素量の少なくとも２倍
以上配合し、成形助材としての粘土質材料及び焼結調整
材料を加えて組成物を調整し、所望の形状に成形した
後、２５０［℃］以下の温度で乾燥し、１０００［℃］
以上１２００［℃］以下の範囲で焼成してなるセラミッ
ク焼結体の製造方法である。また、未燃炭素に吸着され
たダイオキシンが、焼結体組成中で加熱昇温の際、炭素
の燃焼と共に揮発したものをゼオライト質である大谷石
によって再吸着させて高温域まで持ち越した後、大谷石
のイオン交換成分であるナトリウム成分と反応させて食
塩として無害化するという手段を用いる。
【０００５】
【発明の実施の形態】大谷石は高シリカ型クリノプチロ
ライト鉱物として（Ｎａ2，Ｋ2）Ｏ，Ａｌ2Ｏ3．１０Ｓ
ｉＯ2．８Ｈ2Ｏの化学成分をもつゼオライトであり、３
乃至１０［Å］の微細気孔により各種のガス成分に対し
て高い吸着能力を示し脱臭剤としても広く使用されてい
る。また、多量の化学結合水を持ち、熱分析をすると２
００［℃］から連続的に結合水の放出が起こり、７５０
［℃］〜９００［℃］の間で非晶質化する。また、その
吸着作用に関しては、結合水の放出と共に周辺気体を吸
着し、６００［℃］付近で最大の吸着能を発揮する作用
がある。更に、大谷石の持つ数オングストロームの気孔
は、気体分子を吸着内蔵したまま非晶質化し焼結するこ
とも本発明者による特願平５−２３０６３３号により開
発されている。大谷石に含まれるナトリウム，カリウム
成分はイオン交換性成分として知られる様に反応活性の
高いものであり、ダイオキシンのような酸性ガスとは容
易に反応して塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が生成される
と考えられるものである。
ライト鉱物として（Ｎａ2，Ｋ2）Ｏ，Ａｌ2Ｏ3．１０Ｓ
ｉＯ2．８Ｈ2Ｏの化学成分をもつゼオライトであり、３
乃至１０［Å］の微細気孔により各種のガス成分に対し
て高い吸着能力を示し脱臭剤としても広く使用されてい
る。また、多量の化学結合水を持ち、熱分析をすると２
００［℃］から連続的に結合水の放出が起こり、７５０
［℃］〜９００［℃］の間で非晶質化する。また、その
吸着作用に関しては、結合水の放出と共に周辺気体を吸
着し、６００［℃］付近で最大の吸着能を発揮する作用
がある。更に、大谷石の持つ数オングストロームの気孔
は、気体分子を吸着内蔵したまま非晶質化し焼結するこ
とも本発明者による特願平５−２３０６３３号により開
発されている。大谷石に含まれるナトリウム，カリウム
成分はイオン交換性成分として知られる様に反応活性の
高いものであり、ダイオキシンのような酸性ガスとは容
易に反応して塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が生成される
と考えられるものである。
【０００６】都市ゴミ焼却灰に含まれる化学成分の一例
を以下に示すと、Ｉｇ．ｌｏｓｓ１７［％］（残留炭素
１１［％］），ＳｉＯ2 ３８［％］，Ａｌ2Ｏ3 １
３［％］，ＣａＯ １８［％］，Ｆｅ2Ｏ2 ６［％］，
ＭｇＯ ３［％］，Ｋ2Ｏ２［％］，Ｎａ2Ｏ ３［％］
であり、特に、揮発有害ガス成分はＣｌ2 ０．４
［％］，ＳＯ4 ０．６［％］であり、セラミック焼結
体組成物としてこれらダイオキシン類を吸着した未燃炭
素が混合されたものは、加熱昇温過程に於いて酸素によ
り燃焼し始める３５０［℃］以上になるとダイオキシン
が再生成され、焼成炉の排気ガス中に含まれて放出され
ることになるが、揮発したダイオキシンは活性炭の約１
／５という微細な気孔を持つ大谷石によって再吸着され
ると揮発放出されることなく高温サイドへ移行すること
ができる。８００［℃］以上の温度域で放出されたとし
てもすでにダイオキシンとしての毒性は失われるが、本
発明は更に化学反応によってより無害化の方向を求めて
いる。即ち、大谷石中にはＮａ2Ｏ成分が３〜４［％］
含まれていて塩素ガスを吸着すると、２Ｎａ2Ｏ＋２Ｃ
ｌ2→４ＮａＣｌ＋Ｏ2の反応が起こるものと推定され、
これらを理論的に計算するとＮａ2Ｏが１．０［％］当
り約１．３４［％］のＣｌ2を反応固定できることにな
る。従って、大谷石の配合率は５［％］〜３５［％］で
十分である。また、反応生成したＮａＣｌは理論的には
融点である７７６［℃］を越えると食塩蒸気として揮発
を始めるが、セラミック焼結体として高圧力で圧縮成形
された中では１１００［℃］を越えないと容易に揮発す
ることがないものであった。特に、大谷石は約８０
［％］に近いＳｉＯ2を含み９００［℃］を越えて非晶
質化した時に生成する活性ＳｉＯ2は塩焼瓦の技術理論
として知られるようにＳｉＯ2・Ａｌ2Ｏ3と反応して
１．０Ｎａ2Ｏ，０．５〜１．０Ａｌ2Ｏ3，２．８〜
５．５ＳｉＯ2の組成を持つガラスが生成されるもので
ある。ダイオキシン類に対する無害化効果はゴミ焼却炉
などでは排ガス中からサンプリングして測定が行われ、
０．５ｎｇ／Ｎｍ3という極めて微量の測定値で示され
るため、本発明の効果の測定には十分な判定をすること
が困難であるため、本発明ではダイオキシンの起因物質
の１つとされる塩化ビニール樹脂を粉末として大谷石粉
末と混合して１０００［℃］に焼成した焼結体中にＮａ
Ｃｌの生成をみて効果を判定した。
を以下に示すと、Ｉｇ．ｌｏｓｓ１７［％］（残留炭素
１１［％］），ＳｉＯ2 ３８［％］，Ａｌ2Ｏ3 １
３［％］，ＣａＯ １８［％］，Ｆｅ2Ｏ2 ６［％］，
ＭｇＯ ３［％］，Ｋ2Ｏ２［％］，Ｎａ2Ｏ ３［％］
であり、特に、揮発有害ガス成分はＣｌ2 ０．４
［％］，ＳＯ4 ０．６［％］であり、セラミック焼結
体組成物としてこれらダイオキシン類を吸着した未燃炭
素が混合されたものは、加熱昇温過程に於いて酸素によ
り燃焼し始める３５０［℃］以上になるとダイオキシン
が再生成され、焼成炉の排気ガス中に含まれて放出され
ることになるが、揮発したダイオキシンは活性炭の約１
／５という微細な気孔を持つ大谷石によって再吸着され
ると揮発放出されることなく高温サイドへ移行すること
ができる。８００［℃］以上の温度域で放出されたとし
てもすでにダイオキシンとしての毒性は失われるが、本
発明は更に化学反応によってより無害化の方向を求めて
いる。即ち、大谷石中にはＮａ2Ｏ成分が３〜４［％］
含まれていて塩素ガスを吸着すると、２Ｎａ2Ｏ＋２Ｃ
ｌ2→４ＮａＣｌ＋Ｏ2の反応が起こるものと推定され、
これらを理論的に計算するとＮａ2Ｏが１．０［％］当
り約１．３４［％］のＣｌ2を反応固定できることにな
る。従って、大谷石の配合率は５［％］〜３５［％］で
十分である。また、反応生成したＮａＣｌは理論的には
融点である７７６［℃］を越えると食塩蒸気として揮発
を始めるが、セラミック焼結体として高圧力で圧縮成形
された中では１１００［℃］を越えないと容易に揮発す
ることがないものであった。特に、大谷石は約８０
［％］に近いＳｉＯ2を含み９００［℃］を越えて非晶
質化した時に生成する活性ＳｉＯ2は塩焼瓦の技術理論
として知られるようにＳｉＯ2・Ａｌ2Ｏ3と反応して
１．０Ｎａ2Ｏ，０．５〜１．０Ａｌ2Ｏ3，２．８〜
５．５ＳｉＯ2の組成を持つガラスが生成されるもので
ある。ダイオキシン類に対する無害化効果はゴミ焼却炉
などでは排ガス中からサンプリングして測定が行われ、
０．５ｎｇ／Ｎｍ3という極めて微量の測定値で示され
るため、本発明の効果の測定には十分な判定をすること
が困難であるため、本発明ではダイオキシンの起因物質
の１つとされる塩化ビニール樹脂を粉末として大谷石粉
末と混合して１０００［℃］に焼成した焼結体中にＮａ
Ｃｌの生成をみて効果を判定した。
【０００７】（実施例） （１）原料は大谷石を＜０．５［％］の粒度に粉砕した
粉末と塩化ビニール樹脂粉および粘土を用いてサンプル
サイズ１００［ｍｍ］×５０［ｍｍ］×１０［ｍｍ］の
金型で加圧成形した。 （２）配合率 大谷石７０［％］，塩化ビニール樹脂１０［％］，粘土
２０［％］ （３）焼成はガス炉を用いて１０［℃］／［分］の昇温
速度で１０００［℃］で焼成した。 （４）Ｘ線回折によるＮａＣｌの生成 焼成試料を微粉砕して粉末としＸ線回折をしたところ明
らかなＮａＣｌの結晶を確認した。 （５）煮沸テストによる観察 焼成試料を０．５［ｍｍ］〜１．０［ｍｍ］の粒度とし
清水中に入れて煮沸したところ、粒子表面から多量の泡
を発生し、ゼオライト気孔中にガス成分が封入されたま
ま焼結していることを確認した。
粉末と塩化ビニール樹脂粉および粘土を用いてサンプル
サイズ１００［ｍｍ］×５０［ｍｍ］×１０［ｍｍ］の
金型で加圧成形した。 （２）配合率 大谷石７０［％］，塩化ビニール樹脂１０［％］，粘土
２０［％］ （３）焼成はガス炉を用いて１０［℃］／［分］の昇温
速度で１０００［℃］で焼成した。 （４）Ｘ線回折によるＮａＣｌの生成 焼成試料を微粉砕して粉末としＸ線回折をしたところ明
らかなＮａＣｌの結晶を確認した。 （５）煮沸テストによる観察 焼成試料を０．５［ｍｍ］〜１．０［ｍｍ］の粒度とし
清水中に入れて煮沸したところ、粒子表面から多量の泡
を発生し、ゼオライト気孔中にガス成分が封入されたま
ま焼結していることを確認した。
【０００８】
１）本発明によれば、都市ゴミ焼却灰をセラミックス焼
結体としてセラミックス分野でリサイクルするために未
解決であった塩素ガス、特にダイオキシン類の合理的な
無害化処理をすることができるようになる。 ２）従来技術では、ダイオキシン或は塩素を含む有害ガ
スが、処理工程で発生する排気ガス中に含まれるため、
更にその処理に多額の設備費を必要としていたが、本発
明によれば、排気ガスも有害性がなくなるので設備費は
少なくて済む。従って、本発明による経済性は莫大であ
るという効果もある。
結体としてセラミックス分野でリサイクルするために未
解決であった塩素ガス、特にダイオキシン類の合理的な
無害化処理をすることができるようになる。 ２）従来技術では、ダイオキシン或は塩素を含む有害ガ
スが、処理工程で発生する排気ガス中に含まれるため、
更にその処理に多額の設備費を必要としていたが、本発
明によれば、排気ガスも有害性がなくなるので設備費は
少なくて済む。従って、本発明による経済性は莫大であ
るという効果もある。
Claims (2)
- 【請求項１】 塩素化合物及び／又はダイオキシン類化
合物を含む組成物６５以上９５以下［重量％］と高シリ
カ型クリノプチロライトを主成分とする大谷石５以上３
５以下［重量％］とが、均一に含有されており、所望の
形状に成形，焼成されていることを特徴とするセラミッ
ク焼結体。 - 【請求項２】 有害塩素成分を含む原料、例えば、都市
ゴミ焼却灰に対し、粉粒度５００［μｍ］以下に粉砕し
た大谷石を、前記焼却灰中に含まれる全塩素量の少なく
とも重量で２倍以上配合し、成形助材として粘土質材料
及び焼結調整材料を加え、必要ならば加水し、混練して
均一な組成物に調整し、所望の形状に成形した後２５０
［℃］以下の温度で乾燥し、１０００［℃］以上１２０
０［℃］以下の温度範囲で焼成することを特徴とするセ
ラミック焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8281175A JP3038673B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | セラミック焼結体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8281175A JP3038673B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | セラミック焼結体とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10130048A true JPH10130048A (ja) | 1998-05-19 |
| JP3038673B2 JP3038673B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=17635402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8281175A Expired - Lifetime JP3038673B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | セラミック焼結体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038673B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103551358A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-02-05 | 天津壹鸣环境工程有限公司 | 一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统 |
-
1996
- 1996-10-24 JP JP8281175A patent/JP3038673B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103551358A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-02-05 | 天津壹鸣环境工程有限公司 | 一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统 |
| CN103551358B (zh) * | 2013-09-30 | 2015-06-10 | 天津壹鸣环境工程有限公司 | 一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3038673B2 (ja) | 2000-05-08 |
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