JP2005320188A - 無機質発泡焼成体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無機質発泡焼成体は、都市ごみを焼却して得られる灰を含む下記の組成条件(a)を満足するように配合された原料混合物と、鉄酸化物、炭化珪素及び炭素が下記の組成条件(b)を満足するように添加された発泡剤とから成形されていて、1000乃至1250℃の間の温度で焼成されてなる;
(a)原料中のSiO2, Al2O とK2Oを等モルでNa2Oに換算し、Na2O換算したSiO2, Al2O3及びNa2Oの合計量を100重量%としたとき、Na2Oが5〜12重量%, Al2O3が12〜20重量%, Na2O/(Na2O+Al2O3)が38重量%未満となるようにし、
(b)全原料混合物中の酸化鉄量,炭化珪素及び炭素の配合量を、酸化鉄量はヘマタイト換算量として内割りで3〜12重量%,炭化珪素量は0.02〜5重量%,炭素は3〜6重量%となるようにする。
【選択図】なし
Description
本願発明者等は、これらの問題を解決するために、高温処理により有害物を揮発分離させるちと共に、焼却灰を骨材にする技術を開発した(特許文献1参照)。これらの骨材は絶乾密度が1.6kg/l〜2.0kg/lであり、軽量骨材ではあるが比較的絶乾密度が高く、コンクリート用骨材や土木用の路盤材として優れた特性を有することが確認されている。
(a)原料中のSiO2, Al2O とK2Oを等モルでNa2Oに換算し、Na2O換算したSiO2, Al2O3及びNa2Oの合計量を100重量%としたとき、Na2Oが5〜12重量%, Al2O3が12〜20重量%, Na2O/(Na2O+Al2O3)が38重量%未満となるようにし、
(b)全原料混合物中の酸化鉄量,炭化珪素及び炭素の配合量を、酸化鉄量はヘマタイト換算量として内割りで3〜12重量%,炭化珪素量は0.02〜5重量%,炭素は3〜6重量%となるようにする。
(a)原料中のSiO2, Al2O とK2Oを等モルでNa2Oに換算し、Na2O換算したSiO2, Al2O3及びNa2Oの合計量を100重量%としたとき、Na2Oが5〜12重量%, Al2O3が12〜20重量%, Na2O/(Na2O+Al2O3)が38重量%未満となるようにし、
(b)全原料混合物中の酸化鉄量,炭化珪素及び炭素の配合量を、酸化鉄量はヘマタイト換算量として内割りで3〜12重量%,炭化珪素量は0.02〜5重量%,炭素は3〜6重量%となるようにする。
また、本発明によれば、焼成により都市ごみの焼却灰中の有害物を無害化すると共に、焼成法でないと得られない高機能を有する材料を製造することが可能となることから、有害物のない環境の維持や、不足する最終処分問題の解消など環境問題の解消に大きく寄与できると共に、有用な材料を供給することにより資源のリサイクル使用にも大きく貢献することができる。
本願発明者等は、本発明の目的を達成するため、都市ごみを焼却して得られた灰に組成調合材を添加することにより、その灰の組成を調整し、これを焼成して高強度かつ多孔質で軽量な固化体とする方法について検討した。その結果、都市ごみを焼却して得られる灰の主な化学成分であるSiO2、Al2O3、K2O、Na2Oについて、焼成により高強度かつ多孔質で軽量な焼結体が得られる化学組成範囲を見出した。
原料を加熱して発泡膨張させるには、1)マトリックスがガスを捕捉できるように緻密化する、2)発生するガスを捕捉して発泡膨張できる適度な粘性を持った液相を生成する、3)ガスを捕捉できる状態になった時点で発泡膨張に必要なガスを十分発生させる、ことが必要である。
また、生成した液相の粘性が昇温に伴って急激に低下すると、原料ペレット相互が融着して塊状となったり、キルン炉壁に付着して、安定した焼成が不可能となる。また、発生するガスを保持できず、ガスが吹きぬける状態となって、発泡膨張ができなくなる。
CaOについても、都市ごみ焼却飛灰には10〜40重量%程度が含まれていて、通常はシリカやアルミナ含有原料を混合して含有量が15重量%以下、好ましくは10重量%以下になるように調整される。
また炭素自体の拝発によりペレット中の空隙が増加するため、発泡膨張を阻害することになり好ましくない。
また、得られた各骨材について、密度及び24時間吸水率を測定し、焼成温度と共に表4に示した。なお、骨材の密度と24時間吸水率はJIS AlllOに基づいて測定した。
Claims (18)
- 都市ごみを焼却して得られる灰を含む下記の組成条件(a)を満足するように配合された原料混合物と、鉄酸化物,炭化珪素及び炭素が下記の組成条件(b)を満足するように添加された発泡剤とから成形されていて、1000乃至1250℃の間の温度で焼成されてなる無機質発泡焼成体;
(a)原料中のSiO2, Al2O とK2Oを等モルでNa2Oに換算し、Na2O換算したSiO2, Al2O3及びNa2Oの合計量を100重量%としたとき、Na2Oが5〜12重量%, Al2O3が12〜20重量%, Na2O/(Na2O+Al2O3)が38重量%未満となるようにし、
(b)全原料混合物中の酸化鉄量,炭化珪素及び炭素の配合量を、酸化鉄量はヘマタイト換算量として内割りで3〜12重量%,炭化珪素量は0.02〜5重量%,炭素は3〜6重量%となるようにする。 - 原料中のCaOの含有率は15重量%以下である請求項1に記載の無機質発泡焼成体。
- 前記SiO2源は、前記灰,珪砂,陶石,長石,オカリナイト,木節粘土,石炭灰及び下水道焼却汚泥の少なくとも一つからなっている請求項1または2に記載の無機質発泡焼成体。
- 前記鉄酸化物としてヘマタイトを用いた請求項1乃至3の何れかに記載の無機質発泡焼成体。
- 前記炭化珪素は比面積が6000ブレイン以上の粉末を用いた請求項1乃至4の何れかに記載の無機質発泡焼成体。
- 前記炭素源として石炭又はコークスを用いた請求項1乃至5の何れかに記載の無機質発泡焼成体。
- 前記原料混合物の平均粒径を40μm以下とした請求項1乃至6の何れかに記載の無機質発泡焼成体。
- ペレット状に成形されている請求項1乃至7の何れかに記載の無機質発泡焼成体。
- 前記原料混合物にベントナイト,糖蜜及びパルプ廃液の少なくとも一つが添加されている請求項1乃至8の何れかに記載の無機質発泡焼成体。
- 都市ごみを焼却して得られる灰を主原料とする無機質発泡焼成体の製造方法において、前記灰を含む原料混合物が下記組成条件(a)を満足するように配合し、これに発泡剤としての鉄酸化物,炭化珪素及び炭素を下記組成条件(b)を満足するように添加して粉砕混合し、これに水を加えて成形し、得られた成形体を1000〜1250℃の温度で焼成することを特徴とする無機質発泡焼成体の製造方法;
(a)原料中のSiO2, Al2O とK2Oを等モルでNa2Oに換算し、Na2O換算したSiO2, Al2O3及びNa2Oの合計量を100重量%としたとき、Na2Oが5〜12重量%, Al2O3が12〜20重量%, Na2O/(Na2O+Al2O3)が38重量%未満となるようにし、
(b)全原料混合物中の酸化鉄量,炭化珪素及び炭素の配合量を、酸化鉄量はヘマタイト換算量として内割りで3〜12重量%,炭化珪素量は0.02〜5重量%,炭素は3〜6重量%となるようにする。 - 原料中のCaOの含有率は15重量%以下である請求項10に記載の無機質発泡焼成体の製造方法。
- 前記SiO2源は、前記灰,珪砂,陶石,長石,オカリナイト,木節粘土,石炭灰及び下水道焼却汚泥の少なくとも一つからなっている請求項10または11に記載の無機質発泡焼成体の製造方法。
- 前記鉄酸化物としてヘマタイトを用いた請求項10乃至12の何れかに記載の無機質発泡焼成体の製造方法。
- 前記炭化珪素は比面積が6000ブレイン以上の粉末を用いた請求項10乃至13の何れかに記載の無機質発泡焼成体。
- 前記炭素源として石炭又はコークスを用いた請求項10乃至14の何れかに記載の無機質発泡焼成体の製造方法。
- 前記原料混合物の平均粒径を40μm以下とした請求項10乃至15の何れかに記載の無機質発泡焼成体の製造方法。
- ペレット状に成形されている請求項10乃至16の何れかに記載の無機質発泡焼成体の製造方法。
- 前記原料混合物にベントナイト,糖蜜及びパルプ廃液の少なくとも一つが添加されている請求項10乃至17の何れかに記載の無機質発泡焼成体の製造方法。
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