JPH10231166A - 廃棄物を活用した焼成建材ブロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 未活用材、即ち産業廃棄物等として発生、派
生している廃棄物を建材へと生れ変わらせ、廃棄物から
有効に使用できる建材へとし、廃棄物の有効活用するこ
とにより、これらの廃棄物を減少させることを課題とす
る。 【解決手段】 汚泥焼却灰の溶融物１５〜６０重量％含
有し、このうち該溶融物の０．１ｍｍ以下の微粉材を５
〜２０％重量としたものと巨晶花崗岩を粉砕精製して主
に窯業用原料である曹珪を製造する際に派生する０．６
ｍｍ以下の不純物が多い未活用廃棄物、および粘土質砿
物を配合し、混合，混練，成形、乾燥し、７００℃〜１
１００℃で焼成してなることを特徴とする廃棄物を活用
した焼成建材ブロックを提供する。 【効果】 大巾に焼成エネルギーの節約に大きな効果を
あげることができた。なお本発明の方法によれば廃棄物
を８０％迄有効資源として活用した建材を造ることがで
き、廃棄物の資源化と低コストでの製造と多大な効果が
得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ごみの焼却灰やし尿または下
水道処理により発生する汚泥の焼却灰の溶融物や石英−
長石−白雲母等で構成されている粗大なる結晶塊をなす
巨晶花崗岩を粉砕篩分け、脱鉄等の精製処理をして主に
窯業用原料である曹珪の生産の際に派生する粒径０．６
ｍｍ以下の不純物の多い未活用砿物等の生活廃棄物や産
業廃棄物の処分の方法としてこれらの廃棄物を建材用の
主原料として有効活用することを技術的分野とするもの
である。

【０００２】

【従来の技術】物質文明の象徴とも云える一般ごみ等を
含む生活廃棄物や産業廃棄物の発生は増加の一途をたど
り、最終処分場のひつ迫くと新規立地難よりごみの散
乱、不法投棄等、それによる環境汚染等諸問題が生じ深
刻の度を高めるなか地球環境の危機が叫ばれるようにな
り海洋投棄も制約されてきており、これらの一般のごみ
等を含む生活廃棄物は現在焼却され発生する灰を溶融し
てより体積を少なくし一部は活用が試みられているが大
部分は廃却処分されている。また一方で主に窯業原料の
一種として用いられている石英−長石−白雲母等で構成
されている天然石の巨晶花崗岩は一般には最大径２０ｍ
ｍ位で粉砕され篩分け脱鉄等の工程を経て、精製されて
使用に供されているが、０．６ｍｍ以下の細粒部分は不
純物が多く原料としては精製効率が非常に悪く、品質的
にも劣りバラツキが大きいことより活用されないで、こ
れまた産業廃棄物として廃却処分とされている。日本に
おける廃棄物の現状は一年間で一般ごみ類が６０００〜
７０００万屯、産業廃棄物が３５０００〜４００００万
屯とも云われ更に今後は増え続けるであろうと云われて
いる。これらの莫大な廃棄物をどう処理し処分するか、
またいかに資源として有効に活用することができるか、
その資源としての活用の路が強く求められているのが現
状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は以上の現
状に鑑み種々検討、研究を重ねた結果種々有る廃棄物の
中より一般ごみや生活廃棄物としての汚泥を焼却した焼
却灰を溶融処理した廃棄物と主に窯業用原料として用い
られる石英−長石−白雲母等で構成されている粗大結晶
塊となっている天然石の巨晶花崗岩より粉砕、篩分け脱
鉄等の精製処理をして製造される窒素原料である曹珪の
生産の際に派生する０．６ｍｍ以下の不純物が多く未活
用材となり、派生している廃棄物を建材へと生れ変わら
せ、廃棄物から有効に使用できる建材へとし、廃棄物の
有効活用することによりこれらの廃棄物を減少させるこ
とを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は先ず一般ご
み、し尿または下水の処理時に派生する汚泥焼却灰の溶
融物（以下Ａ材と称する）および珪石−長石−白雲母等
を主構成砿物とした粗大結晶塊をなす天然石の、巨晶花
崗岩を２０ｍｍ程度に粉砕、篩分して脱鉄工程を経て精
製される主に窯業用原料の一種として使用される曹珪の
製造時に派生する０．６ｍｍ以下の不純物が多くて現在
では使用されず廃棄されている。派生物（以下Ｂ材と称
する）等これらの廃棄物の持つ特性を把握するため種々
の試験を重ねた結果 Ａ材 緻密なガラス状の組織を有し硬度が高く耐摩耗
性に優れている。 粗粒子材においては１０００℃以上の温度に加熱され
ると粒子の外周部より軟化し更に１２００℃を越えると
膨潤しながら海綿状となり再溶融して行く。 ０．１ｍｍ以下の微粒子材をφ５０×５０ｍｍのブリ
ケート形状での試験においては７００℃とで焼結が始ま
り１２００℃以上となると膨潤の傾向が現れてくる。 Ｂ材 混入している長石および鉄成分の働きにより約
６００℃より焼結が除々に始まり１０００℃〜１２００
℃となっても膨潤することなく焼結が進み硬い組織をつ
くる。 尚両者共焼成時の収縮率が小さい等の特性を知見し得
た。このように種々の試験の結果、このＡ材、およびＢ
材の両者は共に低温にて焼結する。また共に焼成による
体変化も小さい特性を有している。建材用のブロックは
ブロック自体の硬度を高めることにより耐摩耗性の高い
特性を持たせる必要がある。この特性を具備させるため
にはブロックを構成する素材粒子間結合力を高めること
にある。この粒子間結合力を高めるためには微粒子材で
ある結合部材の焼結度が高く且つ中粒子、粗粒子自体も
微粒子材とのなつきを強化することにある。このような
材料構成とするための焼却灰の溶融物であるＡ材はガ
ラス質であること低温焼結性能を有していることで粗
粒子、中粒子と更には微粉材として結合部に用いると全
体の低温域で焼結が進み低温で焼結させるためには適し
た材料でこのように低温での焼結性に富む特性をより有
効に活用するための添加量の１部を特に０．１ｍｍ以下
に粉砕した微粉材として添加させることが効果的であ
る。この材料と０．６ｍｍ以下のＢ材を複合させるとＡ
材の欠点である膨潤する特性を押える効果を持ち、且つ
自身も高焼結性能を有している。これらの廃棄物を用い
て建材ブロックを焼成する際の成形時の塑性および成形
物の保形性を具備させるために粘土質砿物を用いること
により低い温度での焼成により廃棄物Ａ材とＢ材を主原
料として焼成建材ブロックを製造することに成功し廃棄
物を建材へと生れ変わらせることによる有効資源活用の
路を開くことができた。これらの廃棄物を有効に活用し
て容易に焼成された建材ブロックの製造に適した範囲
は、 １．Ａ材１５〜６０重量％で内０．１ｍｍ以下の微粉を
５〜２０重量％ ２．Ｂ材１５〜６０重量％ 以上この２者で６０〜８０重量％ ３．粘土質砿物が２０〜４０重量％ に調整し、混合混練後、成形乾燥し、単独窯またはトン
ネル式の連続焼成炉を用いて焼成することにより製造す
るものである。尚本発明品の焼成温度の適正範囲はＡ
材、Ｂ材の特性およびＡ材を０．１ｍｍ以下の微粉化し
て添加することにより６５０℃〜１０００℃と低温で充
分使用に耐えられる耐摩耗性や耐凍害特性を具備させる
ことができる。以上のような手法により廃棄物を主原料
として用いることにより、より低温の焼成で工業製品製
造のメリットを得ながら立派な焼成建材ブロックに生れ
変わらせる技術をここに提供することができる。

【０００５】（限定理由） Ａ材の使用量１５〜６０重量％とし、更にこの内５〜
２０重量％は０．１ｍｍ以下の微粉を添加する。 Ａ材の粗粒子、中粒子は受熱することにより粒子の表
面に軟化層を形成し粒子間結合を高める。１５重量％以
下ではその効果も小さく６０重量％以上となると焼成時
に膨潤傾向が現われ歩留を低下させる可能性が生ずる、
尚０．１ｍｍ以下に粉砕された微粒子はＢ材や粘土質砿
物と複合化して微粉部（結合部）の焼結性能を高め、大
きな効果を有するが５重量％以内ではその効果が少なく
２０重量％以上となると焼成中に軟化温度域が狭められ
て歩留を低下させることにある。 Ｂ材の使用量１５〜６０重量％ Ｂ材の特性である低温よりの焼結性能が高く、且つ高温
になっても膨潤しない特性より０．６ｍｍ以下材は適し
ており建材ブロック製造上の粒度構成上の適正範囲であ
る。 粘土質砿物の添加量２０〜４０重量％ 粘土質砿物の成形上の可塑性および成形品の保形性が得
られればよい、そのため２０重量％以下ではやや不足す
る。４０重量％を越えると成形時の問題は解決するが製
品をつくる時に焼成収縮が大きくなることで寸法のバラ
ツキが大きくなる傾向が生じるためである。

【０００６】

【実施例】以下本発明の実施例について記述する。表１
に実施例に用いる原料の特性値を示す。

【表１】 Ａ材およぼＢ材の特性試験として焼成温度の変化による
焼結度を調べる。試験処理温度として６００℃、７００
℃、８００℃、１０００℃、１２００℃の５段階で行な
う。Ａ材の特性試験として Ａ材は５〜０．１ｍｍの粗粒子部としてＢ材をハイア
ルミナ質の棚板の上に厚み約５ｍｍに敷き周りを高さ１
０ｍｍで四方に堰をつくりこのＢ材の上に置く。Ａ材
を０．１ｍｍ以下に粉砕しこの微粉にデキストリン０．
５％と水１０％添 加して混合混練し成形圧８００ｋｇ
／ｃｍ²でブリケット成形を行う。以上の２つの方法で
製出した試料により６００℃〜１２００℃の間で表２に
示す５段階の焼成温度で処理して耐熱性、焼結性能等の
確認試験を行う。表２Ａ材の粒状材と０．１ｍｍ以下の
ブリケット材の焼成試験結果を示す。

【表２】 表２の試験結果に示されるように７００℃では変化が生
じている特に０．１ｍｍ以下の粉砕材によるブリケット
材の試験においては焼結が進んでいることが確認でき
た。Ｂ材の特性試験としての０．６ｍｍ以下の材料に水
分を１０％を添加し混合混練後３００ｋｇ／ｃｍ²成形
圧により油圧プレスでφ５０×５０ｍｍのブリケットを
成形し焼成試験を行う。その結果を表３に示す。

【表３】

【０００７】表３の結果に示されるように６００℃では
ほとんど変化はないが７００℃となると焼結効果が出は
じめて１２００℃となるとやゝブローチング気味となる
等１００℃と前後が最も焼結が進んでいる温度域であ
る。以上の結果に基ずき表４に示す実施例の配合物に水
分１０％を添加調整し、混合混練後油圧プレスを用いて
成形圧４００ｋｇ／ｃｍ²で２３０×１１４×６５ｍｍ
のブロックを成形し乾燥後焼成を行う。その結果を表４
に示す。 適正焼成温度の設定 表４のＮｏ５（本発明範囲内材）により焼成最高温度６
００℃、７００℃、１０００℃、１２００℃とでトンネ
ル窯を用い３６時間スケジュールで焼成を行う。その結
果を表５に示す。本実施例はこれまでの各種試験に基ず
き表４に示す実施例の各材を最高温度８５０℃のでトン
ネル窯にて３６時間スケジュールで焼成を行う。その結
果を表６に示す。

【表４】

【表５】 以上の結果より実施例の表４に示す各材を８００℃とで
トンネル窯で３６時間のスケジュールでの焼成を行う。
この結果、実施例材の品質特性値を表６に示す。

【表６】

【０００８】

【発明の効果】以上の種々の実施例の試験試験に示され
るように粘土質砿物２０〜４０重量％、Ｂ材１５〜６０
重量％、Ａ材１５〜６０重量％この内０．１ｍｍ以下の
微粉材５〜２０重量％添加することにより製品の歩留も
よく表５、表６に示されるように焼成温度適正範囲は７
００℃〜１１００℃であり、この低温焼成でも建材ブロ
ックとして充分使用できる特性を具備させることができ
る。特にＡ材の０．１ｍｍ以下の微粉材の適量添加５〜
２０重量％の添加は焼結能力を高める効果があり大巾に
焼成エネルギーの節約に大きな効果をあげることが出来
た。尚本発明の方法によれば廃棄物を８０％迄有効資源
として活用した建材を造ることができ、廃棄物の質源化
と低コストでの製造と多大な効果を修めることができ
た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ごみ、し尿、または下水の処理の際に発
   生する汚泥焼却灰の溶融物１５〜６０重量％を含有し、
   このうち溶融物の０．１ｍｍ以下の微粉材５〜２０重量
   ％としたものと石英−長石−白雲母等で構成されている
   粗大塊をなす巨晶花崗岩を粉砕精製して主に窯業用原料
   である曹珪を製造する際に派生する０．６ｍｍ以下の不
   純物が多い未活用廃棄物１５〜６０重量％、および粘土
   質砿物２０〜４０重量％を配合し混合混練、成形後、乾
   燥し、７００℃〜１１００℃で焼成してなることを特徴
   とする廃棄物を活用した焼成建材ブロック。