JPH1095658A

JPH1095658A - ごみ焼却灰溶融スラグを有効利用したセラミックス原料及びセラミックスタイルの製造法

Info

Publication number: JPH1095658A
Application number: JP8267890A
Authority: JP
Inventors: Kimiji Yamamoto; 君二山本; Naoyuki Kato; 直行加藤; Toshiyuki Mizuno; 敏行水野; Shigeru Hayashi; 茂林
Original assignee: KYOWA SEITO KK; MARUTOSHI TORYO KK; TYK Corp
Current assignee: KYOWA SEITO KK; MARUTOSHI TORYO KK; TYK Corp
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ごみ焼却灰溶融スラグ、し尿・下水道汚泥の
焼却灰溶融スラグをはじめとする各種産業廃棄物の溶融
スラグの処理処分の方法として、それらの有効利用。【解決手段】ごみ焼却灰溶融スラグを主原料とし、粘
土、陶石、長石類を副原料としてなる材料を湿式あるい
は乾式粉砕法により調整したセラミックス原料３０〜９
０重量％、陶磁器、タイルなどの粉砕セルベン５〜５０
重量％および蛙目粘土の水ヒ残査のキラ５〜５０重量％
を配合しバインダーにより可塑性と生強度を出してつく
られたセラミックス原料。【効果】スラグ、タイルなどのセベルン及び蛙目粘土
の水ヒ残査であるキラを原料としたタイルおよび舗道用
煉瓦を製造することによりスラグの処理処分を兼ねた有
効利用ができた。また一般ごみを処理し、大量に発生す
るスラグの有効利用として、建築・土木用に使用される
セラミックスタイル及び舗道用煉瓦として大量の使用用
途を確保することができた。さらに従来の原料枯渇の問
題と自然環境破壊の問題を解決できた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ごみ焼却灰溶融スラグ、し尿
・下水道汚泥の焼却灰溶融スラグをはじめとする各種産
業廃棄物の溶融スラグの処理処分の方法として、それら
の有効利用が非常に重要な課題となっている。大半は未
だ有効な方法が得られておらず埋め立て処分を余儀なく
されているのが現状である。一方、陶磁器、タイルなど
の粉砕物であるセルベンも産業廃棄物として特に陶磁器
やタイルの生産地に於いて大量に発生しており、これら
の有効利用も同じである。また蛙目粘土の水ヒ残査であ
るキラについては、珪砂、長石、雲母などを含有する材
料も粘土を生産するときの産業廃棄物として大量に発生
しており、これらの有効利用もおなじである。本発明
は、このように将来とも大量に発生するこれら廃棄物を
セラミックスの原料として有効利用し、セラミックスタ
イルを提供する。

【０００２】

【従来の技術】ごみ焼却灰溶融スラグ、し尿・下水道汚
泥の焼却灰溶融スラグをはじめとする各種産業廃棄物の
溶融スラグの処理処分の方法としては廃棄物を適当な粒
度に粉砕して、舗道用煉瓦を製造するとか、コンクリー
トに混ぜて採石、砂利の代わりに使用し間地ブロックや
測溝などの用途に使用されていた。これらの方法以外
に、大量に景観とか建築の主要部分に使用することが、
デザイン、コスト、品質などの点から満足できるもので
ないために、できていないのが現状である。陶磁器、タ
イルなどの粉砕物であるセルベンも産業廃棄物として埋
め立て処分されており有効利用としては一部低温度用の
炉材として使用されるなどの例があるが、まだ少ないの
が現状である。また、蛙目粘土の水ヒ残査であるキラに
ついては、粘土を生産するときの産業廃棄物として大量
に発生しているが、これらの有効利用はできていないの
が現状である。本発明では、これらの廃棄物を大量に消
費される分野での有効利用方法に関するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ごみ焼却灰溶融スラ
グ、し尿・下水道汚泥の焼却灰溶融スラグをはじめとす
る各種産業廃棄物の溶融スラグを微粉砕し、最適となる
微粉の粒度構成のセラミックス原料と陶磁器、タイルな
どの粉砕物であるセルベンも産業廃棄物と蛙目粘土の水
ヒ残査であるキラについては、粘土を生産するときの産
業廃棄物を混合使用する方法でセラミックス原料をつく
り、このセラミックス原料を成形、焼成してセラミック
スタイルを製造する方法を決定することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】ごみ焼却灰溶融スラグ、
し尿・下水道汚泥の焼却灰溶融スラグをはじめとする各
種産業廃棄物の溶融スラグをチューブミル、ボールミ
ル、トロミルなどの微粉を製造する粉砕機によりセラミ
ックス原料に最適な粒度分布を有する粉体あるいは泥漿
を選定する。該溶融スラグはＳiＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＣaＯ
およびＮａ₂Ｏなどからなるガラス質を主成分とした成
分変化があるものの殆どが１２５０℃〜１３５０℃に溶
融軟化温度範囲を有する無機質成分である。本発明は該
溶融スラグを粉砕し１００μｍ以下の微粉となし、この
微粉末の持つ粒度構成がセラミックスの原料として重要
な因子の一つとなることを見い出し、最適粒度構成を選
定した。該スラグの粉砕は先ず溶融炉から排出されたス
ラグをクラッシャー、インペラーブレーカー、などによ
り粗粉砕し、さらにローラーミル、エッジランナーなど
により１〜０．５ｍｍ以下の細粒に粉砕した後チューブ
ミル、ボールミル、トロミルなどにより湿式あるいは乾
式法にて微粉砕する。微粉砕は粉砕時間のとりかたとか
可塑剤、粘土類、陶石、長石類などの添加割合、粉砕メ
ディアのボールの大きさ、被粉砕物の溶融スラグとボー
ル、玉石の比率などにより粉砕された溶融スラグの粒度
構成が決まる。該溶融スラグを主原料とし粘土類、陶
石、長石類の配合した材料の粒度構成がセラミックス原
料として最適な領域が存在することを見い出した。即
ち、１μｍ以下１０〜３５重量％、１〜１０μｍ３５〜
６５重量％、１０〜１００μｍが２０〜５５重量％の粒
度構成に調整した原料が最適であることを見い出した。
粒度構成に於いて斜線範囲より粗い粒度においてはセラ
ミックス原料としての成形性、焼結性に於いて満足の結
果が得られず、また斜線範囲より細かい粒度に於いて
は、粉砕時間が過剰にかかるとか粉砕メディアにたいす
る負荷が大きくなり粉砕費用が増え経済性に於いて満足
の結果が得られなかった。成形性、可塑性を付与するた
めに必要であり、好ましくは１μｍ以下に主として分布
させることが大切であり自動プレスによる成形性、能
率、歩留を左右する。また、陶石、長石類は１０μｍ以
下に分布すると溶融スラグのセラミックス原料の焼結性
を良好にし安定した焼結素地を付与する。陶磁器、タイ
ルなどの粉砕物であるセルベンは、粉砕により０．１〜
３．０ｍｍの粒度をつくり、本発明の原料とし、粉砕し
ふるい分けたときにできる０．１ｍｍ以下の原料は該溶
融スラグの原料調整の時に混合使用することも可能であ
る。蛙目粘土の水ヒ残査であるキラについては、発生す
る粒度は殆どが０．５ｍｍ以下の粒度となっており、微
粉粒子は０．０１ｍｍ以下は殆ど含有していないので、
発生物をそのまま使用することができる。ただ、セラミ
ックスタイルの表面の模様が示す、美的感覚に訴える為
の粒子を多少粗目にする必要がある場合には、その為の
特定の粒子の粒度をふるい分けにて選択する。

【０００５】該溶融スラグを主原料として調整したセラ
ミックス原料３０〜９０重量％とセルベンの粉砕物５〜
５０重量％とキラ５〜５０重量％を複合使用した配合物
をセラミックス原料としセラミックスタイルを製造す
る。本発明は、各種産業廃棄物の有効利用を各々のセラ
ミックスタイルを製造する上での特性を有効に活かし、
産業廃棄物・一般廃棄物の処理処分をリサイクル型とし
て自治体のかかえる問題を解決するとともに、有用物に
創り変えることにより社会貢献を可能にした。該溶融ス
ラグを主原料として調整したセラミックス原料３０〜９
０重量％使用するのは、このセラミックス原料のみにて
もセラミックスタイルの素地の製造が可能であるが、こ
の素地の焼結性、可塑性などを有効に活用して、セルベ
ン、キラを混合するために、セラミックスタイルを製造
する場合の最適混合割合の範囲を示している。該溶融ス
ラグを主原料として調整したセラミックス原料が３０重
量％より低い場合は、非可塑性、難焼結性のセルベン、
キラを骨材的に混合使用するために成形、焼結強度が不
足するめた満足的なセラミックスタイルができない。ま
た９０重量％より多いとセルベン、キラを複合して模様
とか美的感覚の活かすタイルとしての効果がなくなる。
セルベンの粉砕物５〜５０重量％とキラ５〜５０重量％
を複合使用した配合物としたのは、各々は５重量％より
少ないとそのセラミックスタイルの模様とか美的感覚の
活かすタイルとしての効果がなくなる。また、それぞれ
５０重量％より多くなると成形性など生産能率が低下す
るなどの問題が起きる。好ましくは該溶融スラグを主原
料として調整したセラミックス原料６０重量％、セルベ
ンの粉砕物１．０〜２．５ｍｍとキラの０．５ｍｍ以下
をそれぞれ２０重量％の複合使用が生産性とセラミック
スタイルとしての仕上がりから、良い結果が出ている。

【０００６】該溶融スラグを主原料として調整したセラ
ミックス原料とセルベンとキラを複合配合したセラミッ
クスタイルの焼結温度は８００℃から１３００℃の範囲
としたのは８００℃より下の温度では十分の焼結強度が
出ないのと製品の安定性に欠けることと１３００℃より
高いと材料の融点の為に変形や溶融が起こるために良く
ないからである。また、焼結温度は８００℃から１３０
０℃の範囲は幅の広い温度範囲となっているが、このま
しくは、９００℃から１１５０℃がエネルギーコストと
炉の操作性と製品の安定性などから実用的である。

【０００７】ごみ焼却灰溶融スラグ、し尿・下水道汚泥
の焼却灰溶融スラグをはじめ、陶磁器、タイルの粉砕物
であるセルベンと蛙目粘土の水ヒ残査であるキラなどを
処理処分をする目的で、それらを有効利用するためには
大量の用途を安定的に確保する必要があり、以上の方法
によりセラミックス原料とすることにより可能になっ
た。特にタイル材料として、従来の窯業用粘土、陶石、
長石類を主原料として使用していた場合から該廃棄物を
利用したセラミックスタイルとすることにより、リサイ
クル型の有効利用産業の中で処理処分問題を同時に解決
する循環型産業構造をつくることができる。また、従来
の窯業用粘土、陶石、長石類を主原料として使用してい
た場合の原料枯渇の問題と原料採掘に於ける自然環境破
壊の問題をも解決を可能とする。

【０００８】

【実施例１】ごみ焼却灰溶融スラグ７０％、粘土１０
％、陶石１０％、長石１０％をそれぞれ重量比にて配合
し、トロミルにて湿式粉砕１μｍ以下２０％、１０〜１
μｍ４０％、１００〜１０μｍ４０％の粒度構成に調整
した原料３０重量％と、粘土４０％、陶石３０％、長石
３０％をそれぞれ重量比にて配合し、トロミルにて湿式
粉砕した従来のセラミックスタイル製造用の汎用型の杯
土を７０重量％を複合させ２次混合したセラミックス原
料を杯土となし、成形を容易にし可塑性、生強度を出す
ための水分とバインダーの調整をして杯土となし、これ
を１５０トン油圧プレスにて１００×１００ｍｍの面積
で７ｍｍ厚さのタイルを成形し、１１５０℃にて３時間
焼成しセラミックスタイルを製造した。このタイルは吸
水率１％以下で曲げ強度１５０ｋｇ／ｃｍ²以上を有し
従来の粘土類、陶石、長石類を原料にしたセラミックス
タイルと比較して全く使用状問題なく建築用タイルとし
て実用することができた。尚、該タイルからの有害物質
の溶出試験をＪＩＳ０１０２により実施し、産業廃棄
物に含まれる金属等の検定方法に従い検定した結果有害
物質の溶出が認められなかった。

【０００９】

【実施例２】ごみ焼却灰溶融スラグ７０％、粘土１０
％、陶石１０％、長石１０％をそれぞれ重量比にて配合
し、トロミルにて湿式粉砕し１μｍ以下２０％、１０〜
１μｍ４０％、１００〜１０μｍ４０％の粒度構成に調
整したのちスプレー乾燥装置にて乾燥造粒して顆粒状に
した原料６０重量％とセルベンの粉砕物で１〜２．５ｍ
ｍ粒子２０重量％およびキラ０．５ｍｍ以下２０重量％
をミキサーにて２次混合し、成形を容易にし可塑性、生
強度を出すための水分とバインダーの調整をして杯土と
なし、これを１５０トン油圧プレスにて１００×１００
ｍｍの面積で７ｍｍ厚さのタイルを成形し、１１５０℃
にて３時間焼成しセラミックスタイルを製造した。この
タイルは吸水率１％以下で曲げ強度１５０ｋｇ／ｃｍ²
以上を有し従来の粘土類、陶石、長石類を原料にしたセ
ラミックスタイルと比較して全く使用状問題なく建築用
タイルとして実用することができた。尚、該タイルから
の有害物質の溶出試験をＪＩＳ０１０２により実施
し、産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法に従い検定
した結果有害物質の溶出が認められなかった。

【００１０】

【実施例３】ごみ焼却灰溶融スラグ７０％、粘土１０
％、陶石１０％、長石１０％をそれぞれ重量比にて配合
し、トロミルにて湿式粉砕し１μｍ以下２０％、１０〜
１μｍ４０％、１００〜１０μｍ４０％の粒度構成に調
整した原料をつくり、これに対しセルベンの粉砕物で１
〜２．５ｍｍ粒子２０重量％とキラ０．５ｍｍ以下を２
０重量％を混合し、成形を容易にし可塑性、生強度を出
すための水分とバインダーの調整をして杯土となし、こ
れを１５０トン油圧プレスにて１００×１００ｍｍの面
積で７ｍｍ厚さのタイルを成形し、１１５０℃にて３時
間焼成しセラミックスタイルを製造した。このタイル表
面に従来の釉薬を施し、１１５０℃にて３時間焼成して
施釉タイルを製造した。このタイルの吸水率は１％以下
で曲げ強度２００ｋｇ／ｃｍ²以上が得られ、着色の選
択も自由にでき建築用タイルとして汎用することができ
た。尚、該タイルからの有害物質の溶出試験をＪＩＳ
０１０２により実施し、産業廃棄物に含まれる金属等の
検定方法に従い検定した結果有害物質の溶出が認められ
なかった。

【００１１】

【実施例４】ごみ焼却灰溶融スラグ７０％、粘土１０
％、陶石１０％、長石１０％をそれぞれ重量比にて配合
し、トロミルにて湿式粉砕し１μｍ以下２０％、１０〜
１μｍ４０％、１００〜１０μｍ４０％の粒度構成に調
整した原料をつくり、これに対しセルベンの粉砕物で１
〜２．５ｍｍ粒子２０重量％およびキラ０．５ｍｍ以下
２０重量％を混合し、成形を容易にし可塑性、生強度を
出すための水分とバインダーの調整をして杯土となし、
湿式押出し成形にて２００×１００×５０ｍｍの形状の
煉瓦を成形し、１１５０℃にて１時間焼成し舗道用煉瓦
タイルを製造した。この煉瓦は吸水率５％以下で曲げ強
度１００ｋｇ／ｃｍ²以上を有し従来の舗道用煉瓦タイ
ルと比較して全く使用上問題なく実用することができ
た。尚、該舗道用煉瓦タイルからの有害物質の溶出試験
をＪＩＳ０１０２により実施し、産業廃棄物に含まれ
る金属等の検定方法に従い検定した結果有害物質の溶出
が認められなかった。

【００１２】

【発明の効果】

１．ごみ焼却灰溶融炉のスラグ、陶磁器、タイルなどの
粉砕物であるセルベンおよび蛙目粘土の水ヒ残査である
キラを原料としたタイルおよび舗道用煉瓦を製造するこ
とによりスラグの処理処分を兼ねた有効利用することが
できた。２．一般ごみを処理し、大量に発生するスラグ
の有効利用として、建築・土木用に使用されるセラミ
ックスタイルおよび舗道用煉瓦として大量の使用用途を
確保することができた。３．従来の窯業用粘土、陶石、長石類を主原料として使
用していた場合の原料枯渇の問題と原料採掘に於ける自
然環境破壊の問題を解決できた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤直行岐阜県土岐郡笠原町2030−１ (72)発明者水野敏行岐阜県土岐市鶴里町柿野1145番地 (72)発明者林茂岐阜県土岐市曽木町2154番地の１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ごみ焼却灰溶融スラグを主原料として使
用し、窯業用粘土、陶石、長石類を副原料としてなる成
分構成からなる材料を湿式あるいは乾式粉砕法により調
整したセラミックス原料３０〜９０重量％、陶磁器、タ
イルなどの粉砕物であるセルベン５〜５０重量％および
蛙目粘土の水ヒ残査であるキラ５〜５０重量％を配合し
バインダーにより可塑性と生強度を出してつくられたご
み焼却灰溶融スラグを有効利用したセラミックス原料。
【請求項２】ごみ焼却灰溶融スラグを主原料として使
用し、窯業用粘土、陶石、長石類を副原料としてなる成
分構成からなる材料を湿式あるいは乾式粉砕法により調
整したセラミック原料と陶磁器、タイルなどの粉砕物で
あるセルベン及び／または粘土の水ヒ残査であるキラを
配合した複合原料、もしくはごみ焼却灰溶融スラグを主
原料として使用し、窯業用粘土、陶石、長石類を副原料
としてなる成分構成からなる材料を湿式あるいは乾式粉
砕法により調整したセラミックス原料の単独原料３０〜
７０重量％に対し、窯業用粘土、陶石、長石類からつく
られた汎用セラミックス原料７０〜３０重量％を複合配
合してなるごみ焼却灰溶融スラグを有効利用したセラミ
ックス原料。
【請求項３】請求項１及び２の原料を使用しセラミッ
クスタイルを成形し、８００〜１３００℃にて焼成する
ことを特徴とするごみ焼却灰溶融スラグを有効利用した
セラミックスタイルの製造法。