JPS5826070A - 人工砂の製造法 - Google Patents

人工砂の製造法

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JPS5826070A
JPS5826070A JP56126220A JP12622081A JPS5826070A JP S5826070 A JPS5826070 A JP S5826070A JP 56126220 A JP56126220 A JP 56126220A JP 12622081 A JP12622081 A JP 12622081A JP S5826070 A JPS5826070 A JP S5826070A
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JP
Japan
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sand
concrete
artificial sand
aggregate
combustion
Prior art date
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Pending
Application number
JP56126220A
Other languages
English (en)
Inventor
幸雄 今井
北原 彰
照喜 名二郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
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Publication of JPS5826070A publication Critical patent/JPS5826070A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/06Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08Flue dust, i.e. fly ash
    • C04B18/085Pelletizing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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  • Materials For Medical Uses (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】 本発明は人工砂の製造法に関し、詳細には、右脚の燃焼
によって生成するフフィアッVユ等の燃焼灰を用いて高
品質の人工砂を製造する方法に関するものである。
ボイツー、加熱炉、焼却炉等から発生する排ガス中には
極く機軸な燃焼灰(フフィアッVユ)が大量に’&1れ
ており、電気集塵機等によって捕集してiるが、命後石
脚焚きが増加するにつれてフツイアツVユの発生量は飛
躍的に増大するものと予測される。
この様なフフィアツVユの有効利用技術として社、造粒
、焼結により軽量粗骨材とする技術が愚案されており、
殊に欧米諸国では工業化が和尚進んでいる6本発明者等
もかねてよりフフイアツVユを原料とする粗骨材の製法
について研究を進めており、造粒法や焼結法を工夫する
ことによって高品質のコンクリート用粗骨材が得られる
ことを確認している。
1+軽量骨材としては相当以前から国内でも膨張貢岩を
原料とする焼成物が知られており、軽量という特徴を利
用して@涜の用途に適用されている。
一方コンクIJ−)用原料としては上記の様な粗骨材O
他、砂(細骨材)も不可欠であるが、前述の様な粗骨材
を単に破砕φ整粒したものは概して吸水率が高く、これ
を配合して得られるコンクリートの強度は低く且つ不安
定である為人工砂として実用化することは不適当と考え
られていた。しかしなから川砂や海砂等の天然砂の乱採
取が社会間層化し採取規制が厳しくなるにつれて1人工
砂についても天然砂と同程度の特性を確保できる様な技
術の確立が要請されている。
本発明者等は上記の様な事情に着目し、フライアッシュ
等の燃焼灰を原料として天然砂に匹敵する品質の人工砂
を提供すべく研究を進めてきた。
本発明はかかる研究の結果完成され九ものであって、そ
の構成は、燃焼灰に脚材を添加して水と共に混練した後
造粒して移動火格子上に供給し、自燃・焼結して得た焼
結ベレットを破砕・整粒するところに要旨が存在する。
膨張貢岩を原料とする細骨材を用いたのでは生コンクリ
ートをポンプ圧送する前には、骨材の加圧吸水が必要で
ある他、硬化コンクリートの凍結・融解に対する安定性
も小さい。そこでこの理由上明確にすぺ〈検討を行なっ
たところ、各粒子中に存在する細孔の容積分布が安定性
等と密接に関連しており、特に75〜750Aの範囲の
細孔が多量に存在すると、コンクリートの乾燥時に亀裂
が発生し易くなることが確認された。これは、上記の様
な細孔が多量に存在すると該細孔の中に浸入した水分が
乾燥時に膨張し、個々の細骨材が膨張して内部応力が生
じ、コンクリートを破壊させたものと考えられる。同様
の傾向はコンクリートの凍結時にもみられ、75〜75
0Aの細孔量が多い細骨材を用いたコンクリートの凍結
・融解安定性は低い、これに対し750Aを越える粗大
孔であれば、内部に浸入した水分が粗大孔の開口部方向
へ逸出し易い為細骨材の膨張破壊は起こらず、コンクリ
ートの強度に与える影響は少ない、ちなみに膨張貢岩の
焼成物を破砕して得られる細骨材の細孔容積の分布は第
1図に示す通りであり、75〜760Aの細孔を多量に
含んでいるから、コンクリート用細骨材としての適性に
欠けるものであることが明白である。
ところが、燃焼灰例えば石炭の燃焼時に発生するフライ
アッシュを造粒・焼結して得られる焼結ベレットの破砕
物は、第2図に示す如く75〜756Aの細孔量が極め
て少なく、コンクリート用人工砂として優れた性能を発
揮し得ることが確認されたー 以下本発明の製造法を図面に基づいて説明するが、下記
は代表例であって本発明を限定する性質O%のではなく
、前・後記の趣Wに適合し得る範囲で遍尚に変更して夾
雑することも可能である。
第3図は本発明の突施例を示す概略工程説明図であp、
tず燃焼灰に石脚粉等の脚材及びバインダーとしてO水
を加えて混練装置16に投入し、均一に混合した後、ペ
レタイザー17によって生べVツ)を製造する。炭材は
後述する如く化ベレットの自燃・焼結を効率良く行なう
為の必須成分であるが、焼結物を多孔質化し且つ細孔容
積の分布を適正に調整する為にはその配合量も重要であ
る。
しかしその配合量は原料となる燃焼灰中の未燃脚素量に
よっても異なp、いちがいには設定できない・しかし石
炭だ暑ボイラーから発生するフフイアツV工を代表的に
採り上げて説明すると、1〜ss程度の炭材を装入する
ことが推奨される。即ち脚材の配合量が1哄未満では化
ベレットの自燃性が不十分である為破砕物の強度も不拘
−である。
一方配合炭材量が5sを越えるとベレツF間の融着が起
こ9、骨材の製造が困難となる0次に造粒段階における
化ベレットの粒径についても特段の制限はないが、一般
的には5〜25m+160範囲に設定することが好まし
い、ja′c)6■φ未満では火格子上における原料層
の通風性が低下して自燃性が阻害されると共に、自燃し
ても焼結が不十分かつ不均一となpi<、人工砂として
O性能を確保するうえで重要な要件、即ち全細孔容積に
対する開孔(粒子表面に通じている気孔:オーデンlア
)容積の割合いを適正にすることができない、一方生ベ
レッFの粒!lが261φを越えると、内atで完全に
焼結させることが困難になり、最終破砕物の強度が乏し
くなり品い。
この様にして得た生ベレツ)1を移動火格子上に配置し
たホッパー16に装入すると共に、該ホッパー16より
も上流備に配置したホッパー13には焼結済み粗骨材!
を装入しておき、矢印方向へ回動するパレット状の移動
火格子8上へ焼結済み粗骨材2及び生べVツ)lt−順
次積層する。尚粗骨材怠は床敷として供給されるtので
あり、生べVブト1はホッパー16によらずペレタイザ
ー17によみ造粒後直ちに装入することもできる。
こうして形成された原料層は火格子80移動につれてs
amo左から右へ順次移送され、乾燥・予熱炉4、着火
炉6及び焼結炉6を通って焼結され、冷却ゾーン7で冷
却される。尚化ベレット1等を搬送する上側火格子の下
部には、搬送方向に沿って複数のウィンドボックス8が
配置されておシ、該ウィンドボックス80下側細径部は
、返送側(下側)火格子t−避ける為に紙面貫通方向へ
偏向し、排気ダクト9に開口して接続される。ダクト9
内はグロ”7−10によって排気されており、その吸引
気流の為に上記原料層には上から下へ通り抜ける吸引気
流が形成される。従って各炉4,5.6内を通った高熱
ガスが原料層の間をぬって下降しウィンドボックス方向
へ流れる。尚排気ダクト9内に落下してきた生ベレット
の崩壊物はVニート11を通してコンベア12上に落下
して捕集され、生べVット造粒原料として混線装置1′
6に返送される6図中14はダンパー、18は駆動スプ
ロケットを示す。
この様にして焼結され冷却された焼結物はコンベア19
によって破砕装置20へ送られ、所定の粒径に調整して
製品人工砂とされる。最終製品0粒径はJIS A 5
002の規格に合致する様に調整すればよく、微粉化し
たものは生ベレット原料として混線装置15へ返送され
る。
尚生ベレットの造粒若しくは焼結段階で以下に列記する
様な工夫を行なえば、より均一で高品質の人工砂を更に
効率良く得ることができる。
■火格子上の原料層高さを適正に調整することによって
、全層を均一に焼結させる方法。
■排ガス温度や炭材添加量停に応じて移送速度を調整し
、不完全焼結物の生成を防止する方法。
■生ペレツトの造粒段階で、表層部の炭材濃度を相対的
に高めることによって生ベレットの自燃焼結性を高める
方法。
■火格子の両側緑部で生゛じ易い不完全焼結を防止する
為、原料層両側縁の熱風量を増加し或いは熱風温度を高
めて該両側緑部の燃焼を促進させる方法。
0着火炉における原料の着火位置を調整することによっ
て、移送方向の焼結むらt防止する方法。
これらの方法は、何れも本出願人がフフイアツVユ造粒
・焼結−製造の為の改普法として概に特許出l1lt済
ませている方法であり、これらの方法の利点は本発明に
係る人工砂の製造法を実施する場合にもそのlt生かさ
れる。
この様にして得た破砕物は、第2図に示した如<78〜
760AO細孔容積のものが極めて少なく(全細孔審積
の161以下)、乾燥時及び凍結・融解時の崩壊が殆ん
ど起こらないから、これを細骨材として配合したコンク
リートは優れた強度及び凍結・融解安定性を発揮する1
例えば第4図は、■粗骨材として天然砂利、細骨材とし
て天然砂を用いたコンクリート、■粗骨材として膨張買
岩焼成物、細骨材としてその細粒を用いたコンクリート
、■粗骨材としてフライアツVユ造粒焼結物、細骨材と
してその破砕物を用い九コンク9−酬、の凍結・融解試
験曲線を示し穴ものである。
この図からも明らかな様に、■の膨張貢岩焼成物を用い
危ものは凍結・融解の繰り返し回数が少ないにもかかわ
らず弾性係数が急激に低下するが、■のフフイアツVユ
造粒焼結物を用いたものでは凍結・融解を多数回繰り返
し九場合でも弾性係数の低下は極めて緩慢であp、■の
天然の砂利及び砂を用いたものに比べてそれほど差が認
められない・ また本発明によって得られる人工砂の他の特徴は、!4
時間吸水率(JI8 A 1109 )が約16〜!5
鴨、比重が約1.8〜1.8を示す点KToD%これら
はコンクリート用軽量人工砂として好ましい特性である
。吸水率についてみると、調合した生コンクリートのス
ランプ(やわらかさ)を施工中に変化させないためには
、細孔の径が大きいことの他に、24時間啜水率が高い
こと、すなわち通常の軽量骨材では約sO〜40容量哄
存在する關口気孔のなるべく大暑な容量を短時間に水で
満たすだけO吸水率を有する必要がある。一般の細骨材
では、24時間吸水率の高いもの程コンクリ−を強度が
低下すると考えられているが、本発明で得られる人工砂
は前述の如く細孔径が大きいこと41)って施工中、細
骨材の経時吸水によるスフyデ低下は全く見られず、ま
た加圧吸水試験にお−で%第S図に示すように、24時
間吸水後20気圧の加圧下で10分間吸水させ九が、新
たに吸水すゐ量はl−程度で経時変化も殆んどなく、除
圧後は数分で吸水増量の2憾を吐きだすことがわかった
。このことは、ポンプ輸送を前搗とする化コンク9−)
の調合時に、骨材の時前強制加圧吸水手順を省略するか
、または短時間の簡易な操作で充分である事を示す。
本発明は概略以上の様に構成されるが、要は造粒原料と
して配合する炭材の量を特定すると共に生ベレッFの粒
径を特定し、該化ベレットを自燃・焼結して得られる焼
結ベレットヲ破砕するという簡単な方法で、天然砂に匹
敵する品質の人工砂を提供し得ることになった。
次に本発明の実施例を示す。
実施例1 8哄の未燃炭素を含むフフイアツVユに微粉炭2−を加
え、水を加えて混練した後ペレタイザーによって約10
1111φの生ベレツ)を造粒した。この化ベレットを
ドワイトロイド式焼結機によって自燃焼結させた後、J
IS A 5002の規定範囲に入る様に破砕して人工
砂を得た。
得られた人工砂の物理的諸特性を第1表に示す。
尚対象砂として、膨張貢岩tキルン焼成して得た非破砕
型人工軽量砂の物理的諸特性を第1表に併記する。
上記で得た人工砂を使用し、水/セメント比:!S 8
−1砂含’411率: 501 、 単位水1k : 
isog/m’でコンクリ−)を調製し、得られたコン
クリートの物性【比較し友、結果を第2表に示す。
上記実施例において、対象砂としては24時間吸水率の
低い非破砕型軽量骨材を使用している。
これは、吸水率の高い骨材を用いて得九コンクリートは
強度が低く凍結・融解安定性等を乏し−ことが811さ
れているからであるが、ζO対対象は吸水率が低い為、
得られ九コンクリー艷は現場の要求を満足する物性を示
している。これに対し本発明に係る人工砂の吸水率は2
0%と極めて高く、常識的にはコンクリートの物性は骨
材の経時吸水による養生用水不足によp劣ると考えられ
る。しかしながら76〜750ム径の細孔容積率が低い
九め、得られたコンクリートの物性は優良対象砂を用い
たものに比べて優るとも劣らなi物性を示している。
結・融解繰り返し回数と弾性係数の関係を示すグフフ、
第6図は本発明で得た人工砂の加圧吸水曲線である。
1−・生ベレッ)   !・−焼結済み粗骨材8−・火
格子     4−・乾燥参予熱炉6−着火炉    
 6−・焼結炉

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)燃焼灰に炭材を添加して水と共に混練した後造粒
    して移動火格子上に供給し、自燃・焼結して得た焼結べ
    Vツ)1−破砕・整粒することを特徴とする人工砂om
    造法。 は)特許請求の範囲第1項において、燃焼灰が石羨の燃
    焼によって生じるフフィアッV:Lである人工砂の製造
    法。
JP56126220A 1981-08-11 1981-08-11 人工砂の製造法 Pending JPS5826070A (ja)

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