JPS58156388A - 廃棄物焼却灰を原料とする結晶化物の製造法 - Google Patents

廃棄物焼却灰を原料とする結晶化物の製造法

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JPS58156388A
JPS58156388A JP57039702A JP3970282A JPS58156388A JP S58156388 A JPS58156388 A JP S58156388A JP 57039702 A JP57039702 A JP 57039702A JP 3970282 A JP3970282 A JP 3970282A JP S58156388 A JPS58156388 A JP S58156388A
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incineration ash
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Kazuo Okada
和男 岡田
Akitoshi Yamada
山田 昭捷
Takao Miyazaki
孝夫 宮崎
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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は下水汚泥焼却灰や都市こみ焼却灰等の廃棄物焼
却灰を原料とする結晶化物の製造法に関するものである
従来、各地の下水処理場やこみ処理場から発生する下水
汚泥やごみは、そのまま埋立投棄すると衛生上あるい社
悪臭公害上問題があるので大部分は焼却処理され、焼却
灰として埋立投棄されているが、埋立用地の確保が難し
くなってきているうえに焼却灰からの重金属等の溶出そ
O他埋立処分にともなう二次公害が大きな社会問題とな
っておシ、さらに省資源、省エネルギーの観点からも廃
棄物焼却灰を溶畷して有効利用することが検討されてい
る。廃棄物焼却灰を溶融成形して骨材*に有効利用しよ
うとする試みとしては、特公昭jj−2qOIO号公報
に示されるように溶融物を水封ボックス中に落下させて
水中で固化させて小塊状のl!I化物を得る方法がある
が、この方法によって得られる成形物は強度が弱いうえ
に形状がまちまちであるという問題点を有してお〕、ま
た特公昭よ≦−//1177号公報に示されるように、
氷冷した鋳型中に溶融物を投入固化させることによシ大
塊状の固化物を得る方法は、骨材とするために破砕装置
が必要であるうえに破砕面から重金属類が溶出する等の
問題点を有するものであった。
本発明は前記Oような間組点を解決して機械的強度およ
び化学的安定性に優れ、しかも、用途に合致した製品形
状に最初から成形された高強度の結晶化物を容易に量産
できる廃棄物焼却灰を原料とする結晶化物の製造法を目
的として完成されたモOテ’、 8s02−2 j 〜
4’ 3% (重量−1以下同じ)、AA’208.3
−〜/ 3%、 Fe2O,j 〜23%、OaO,2
0〜lIo%%MgO/ −j % 、p、o、 /〜
10嘔を主な組成とし、カッ、< CaO士”go) 
/B iot 比tfiOJt〜1.コO廃棄物焼却灰
を13so−isoo″Cで溶融した溶融物を表面濃度
が300−600″Crc保持された型中に投入して成
形し、次に該成形物を70.20〜//1rO℃の濃度
1fc30分以上保持して結晶化することを特徴とする
ものである。
本発明において原料として使用する廃棄物焼却灰中、下
水汚泥焼却灰あるいは都市こみ焼却灰等であって、これ
らの廃棄物焼却灰中には、8i0□、ム1203、Fa
 !Oa、(3aO、kLgo 、Pzos カ主(!
: シテ含まれる外K K2O、Na2O等が含まれて
おり、それらの含有量は焼却灰の種類等によp着干異な
る@このような廃棄物焼却灰の溶融特性すなわち溶融濡
rrF、形加工に遺し九粘度域に対応する成形温度域は
一般のガラスに比較して極端に狭く、いわゆる「足の短
かいガラス」の性質を有しておシ、ま良、例えば/J!
;0℃以上の溶融温度域における粘度は一般のガラスに
比較してかなシ低いことから溶融したのち流し込み成形
するのに適しているが、このような組成の廃棄物焼却灰
を溶融成形後さらに結晶化するには、8iO□2jへl
I3鳴(重量哄、以下間り、) 好* L < ハJ 
O〜4’ Oiム12035〜/j−好ましくはt−i
o%、Fe、O,j 〜、23 %好ましくは!−/j
%、Ca020−ダ0%好ましくは30〜35%、Mg
O/〜jチ好ましくは2〜3 % 、 P!05/〜i
o−好ましくは2〜10チ、その他よシなり、かつ、(
CaO十Mgo) / ”02比が0、 l −/、 
2好ましくは09〜/、 /の範囲内であることが重要
であ少、このために焼却機よシ得られた前記廃棄物焼却
灰はこれを分析し、組成範囲が前記特定組成範囲内にな
いときは、前記○組成範囲に入るように調整する。なお
、組成調整に際しては、安価な粘土、シラス、ベンガラ
、石炭、ドロマイト、骨灰*を用いることが好ましい。
このようにして、組成調整された廃棄物焼却灰は溶融炉
中において/3!0−/!;00℃程度で溶融し00℃
に保持された型中に投入して廖形し、引き続いてその成
形物を溶融炉排ガス等によってlOコ0−1180℃好
ましくはIO!0P−7ljO℃の温度範囲内の所定温
度に保持された結晶化炉中FC30分以上好ましくは弘
O〜90分保持するか、前記濃度範囲内をゆつくりとし
た昇降温速度で昇降温させてその濃度範囲内rcJO分
以上好ましくは170〜90分保持してこの成形物中に
結晶#O影形成よびその結晶核を中心として結晶成長を
起こさせ、成形物全体を結晶化すればよい。なお、本発
明において8i02を23−ダ!鴨とするOa%810
2が23%未満ではガラス形成骨格としての8102が
不足して高強度O結晶化物が得られないからであV、4
!S−を越えると溶融濃度が上昇して前記溶融濃度では
粘度が高くなって流し込み成形に適しないうえ結晶化に
も悪影響を及ぼすからであり、また、ム1203を5〜
lS%とするのは、Al2O3が51未満では高強度の
結晶化物が得られず、ノj憾を越えると溶融濃度が高く
なシすぎるからであ夛、さらに、Fe2esをj−,2
3%とするOはFe!OBは融剤としてばかシでなく核
形成剤としても重要な成分であり、その量がS囁未満で
は融剤としてO効果がうすくて溶融濃度が低下しないう
えに結晶核の形成も不充分であシ、2j%を越えると強
度を着しく低下させるからである0また、OaOt20
− u O% トするのは(3aOが20%未満では溶
融物の粘度が増加するとともに結晶イしに悪影響がある
うえ強度が低下し、≠09&を越えると化学的安定性を
著しく低下させるからであり、さらに、Mg017〜3
%とするのは、11g011aOに代わる組成調整剤と
して用し)られてイし学的安定性を増す効果があるにも
拘らずそO含有量カニ/哄未満ではその効果がなく、S
Sを越える量を入れても効果は変らないからであシ、ま
711j 、 P2O5を/〜iosとするのはP2O
5は核形成剤として最も重要な成分であって、その量が
l囁未満では10コO〜1iito℃の温度範囲で社結
晶核が形成されず、70%を越えると成形段階での失透
現象が表われるからである。さらにまた、((3aO+
 MgO)/ 8102比を0. J −/、 2とす
ることは溶融温度の低下のために重要であるうえに溶融
物の結晶化の九めにも重要であって、この混合比が0g
未満あるいは/、−を越えると、溶融濁度が上昇して溶
融炉の炉材の侵蝕や溶融コストの増加が起るので好まし
くない。次に、廃棄物焼却灰の溶融温度を13jO〜1
soo℃と限定したのは、前記組成範囲に調整され九廃
棄物焼却灰の溶融物は溶融濃度が高くなると急激に粘性
が低下するいわゆる「足の短かいガラス」の性質を有す
ることから%13jO℃未満では連続的に移動する型中
に連続的に溶融物を投入するのに必要な粘度IOボイス
以下好ましくはlO〜イス以下O粘度が得られない良め
成形物が互いに連結し個々O独立した成形体になシにく
いうえに成形物のlI溜が悪くな夛、また、実プラント
において/!00″Cを越える溶融濃度を維持すること
は設備上からもエネルギーコスト面からもロスが大きい
ので、上限を/ ! 00 ’Cとし、さらに、成形後
引き続いて結晶化を行う場合において、IO−0〜11
10℃の濃度で熱処理するには溶融温度を/3!;0−
/300℃の濃度間I!Iに保持することが熱エネルギ
ーの有効利用の点よp最もよい0次に、溶融物を投入す
る型の表面温度を3oo−too℃に保持するのは、鋳
鉄や黒鉛等の型の材質や形状によって異なるが、300
℃未満で紘成形物が急冷されてクラックが入るおそれが
あシ、100℃を越えると成形物の型への焼付きが起き
て離型しにくくなるおそれがあるためであるOまた、結
晶化温度を10コ0−/lsO℃と限走したのは、前記
組成に調整された等によシ安定した結晶成長が妨げられ
るからである。なお、結晶化に際しては、それぞれ特定
温度範囲内の一定温度に所定時間保持するのが均一な結
晶核の形成および結晶成長をさせるうえでより好ましい
が、前述のとおシそれぞれの特定温度範囲内で所定時間
かけてゆつくりと降温あるいは昇温してもほぼ同等の結
果が得られる。また、結晶化時間を30分以上としたの
は、30分未満の保持時間では結晶化を完全に行なうこ
とができないので、高強度の結晶化物が得られないため
である0なお、溶融物を投入する型は黒鉛やボロンナイ
トライド等の漏れ性が悪くて滑性の良い材質で一作する
か、鋳鉄等で製作した金型の表面に黒鉛やボロンナイト
ライド等の離型剤をコーティングすることが望ましく、
また、型のキャビティ部形状は製造される結晶化物の用
途に応じそのまま使用できるように製品膨軟と対応した
ものであればよく、特に、セメントモルタルと混練して
セメント製品を皺伸する場合の骨材として使用する場合
には表面に凹凸や凹凸条をつけることが好ましいためキ
ャビティ部の型面に凹凸を形成しておくことが好ましい
。= このようにして得られる結晶化物は高強度であるばか)
でなく、表面が平滑な光沢面であって取扱が容易でTo
シ、しかも、骨材、板、柱等最終的に利用される無品形
状のものとして最初から成形されるから、破砕、切断、
加工といった後処理のためb手間が不要なうえに加工面
から重金属類が溶出するおそれもない。
本発明は前記説明から明らかなように、特定組鳴範囲の
廃棄物焼却灰を特定の溶融条件で溶融し九のちl1lr
c投入して成形し、さらに、特定の結晶化条件下で処理
することによって機械的強度および化学的安定性に優れ
た結晶化物を容易に得ることができるものであって、こ
のような優れた特性を持つ結晶化物はセメントと混練し
て使用される重量骨材、道路の埋め戻し、舗装等に使用
される砕石、歩道や床面等に敷設されるタイル、建物の
壁面、柱等に使用される外壁材等の建材その他用途は極
めて広く、また、結晶化は溶融炉排ガスを有効利用する
こともできるから、安価に得られるうえに省エネμギー
的にも優れ、さらに、従来埋立処分されてきた廃棄物焼
却灰Og立処分地や二次公害の心配をなくすることもで
きる等種々O利点がある。
爽施例 各所O下水処理場の廃棄物焼却灰を下記表に記載する化
学組成および組成比率に組成調整し、それぞれの溶融特
性に従って1310〜14110℃の温度に維持された
溶聯炉内において3時間で溶融し、その溶融物を参〇〇
″(K保持された無端コンベア上に連続して設置された
黒鉛製OWJ中に投入して成形し、次いで、溶融炉排ガ
スを用いて1010−1130℃の温度に維持された結
晶炉内で110分保持して結晶化させた結晶化物A/〜
A/2を表中に本発明例として記載した0次に、本発明
の数値限定範囲外の組成および熱処理条件で得られた結
晶化物A/J〜A20を表中に参考例Iとして記載し、
また、廃棄物焼却灰を原料とする結晶化物の強度、化学
的安定性等を鉱滓スラグ、ガラスと対比するため、これ
らを表中参考例11として鉱滓スラグをAl1にガラス
をA2コ、Aコ3として記載した。これらの各種の匙愈
カ結晶化トリウム安定性試験について比較測定した70
個の試料の平均値は表のとおりであった。こ○結果から
明らかなように、本発明によって得られた結晶化−は参
考例によって得られた結晶化物等に比べて機械的強度お
よび化学的安定性に優れていることが確認された。
なお、表中において、微少硬度はビッカース硬度(ロー
ド/に9)を、硫酸ナトリウム安定性試験はJIS A
 −//22  骨材の安定性試験方法による5回繰返
しの減量率(−)を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 8t02.2j〜4I!;%(重量哄、以下同じ)、A
    l2O3!; 〜/!%、Fe203j−1f%、Ca
    020〜110哄、MgO/ 〜j % 、P2O,/
     〜/ 0 % を主な組成とし、かつ、(CaO+ 
    MgO) / 8 i02比が0.1f 〜/、 Jの
    廃棄物焼却灰を/ 3!;0〜/jt00”cで溶融し
    た溶融物を表面濃度が3oo−too″Cに保持された
    型中に投入して成形し、次に該成形物を10.2O−i
    izo℃の濃度に30分以上保持して結晶化することを
    特徴とする廃棄物焼却灰を原料とする結晶化物の瓢造法
JP57039702A 1982-03-12 1982-03-12 廃棄物焼却灰を原料とする結晶化物の製造法 Granted JPS58156388A (ja)

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JPS6124074B2 JPS6124074B2 (ja) 1986-06-09

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04354575A (ja) * 1991-06-03 1992-12-08 Daido Steel Co Ltd 溶融スラグの粘度調整方法
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