JP2006052117A - Treating method of inorganic waste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建材・土木分野を始めとする広範囲な分野で使用されてきた無機質系材料の廃材を、セメント製造用原料とともにセメント製造用キルン内に投入して加熱処理することにより、安定した性能を有するセメントとして再生するための処理方法に関するものである。 The present invention provides stable performance by introducing waste materials of inorganic materials, which have been used in a wide range of fields including the building materials and civil engineering fields, into a kiln for cement production together with raw materials for cement production, and heat-treating them. The present invention relates to a processing method for regenerating as a cement having slag.
特許文献１には、コンクリート廃材を主原料とし、該主原料に対してカルシウムを含む補助成分を添加して、８００〜１３００℃の温度で焼成処理することを特徴とする水硬性材料の製造方法が開示されている。しかし、コンクリート廃材の組成は様々であるから、成分調整を行うことは容易ではなく、また、得られる水硬性物質の性能は、カルシウム分以外の成分による影響も大きいため、安定した性能を有する水硬性物質を得にくいという問題がある。 Patent Document 1 discloses a method for producing a hydraulic material, characterized in that concrete waste is used as a main raw material, an auxiliary component containing calcium is added to the main raw material, and firing is performed at a temperature of 800 to 1300 ° C. Is disclosed. However, since the composition of the concrete waste material is various, it is not easy to adjust the components, and the performance of the obtained hydraulic substance is greatly influenced by components other than the calcium content, so that water with stable performance can be obtained. There is a problem that hard materials are difficult to obtain.
特許文献２には、ロータリーキルンを用いたセメントの製造方法であって、前記ロータリーキルン内の焼成帯において石綿廃材、及びセメント原料を処理することを特徴とするセメント製造方法が開示されている。しかし、無機質系材料の廃材をセメント原料とともにロータリーキルン等のセメント製造用キルンに投入して加熱処理を行い、セメントとして再生する場合、得られたセメントが安定した性能を有することが重要であるが、特許文献２には、どのようにしたならば安定した性能を有するセメントを得ることができるかについて何等開示されていない。 Patent Document 2 discloses a cement manufacturing method using a rotary kiln, which is characterized in that asbestos waste material and cement raw material are treated in a firing zone in the rotary kiln. However, when waste materials of inorganic materials are put together with cement raw materials into a kiln for cement production such as a rotary kiln and subjected to heat treatment, and regenerated as cement, it is important that the obtained cement has stable performance, Patent Document 2 does not disclose anything about how to obtain a cement having stable performance.
従って、本発明の課題は、建築物や構築物に広く使用されてきた無機質系材料について、その廃材を資源として再利用するために、該廃材を、成分調整を行うことなく、セメント製造用原料とともにセメント製造用キルンを用いて加熱することにより、安定した性能を有するセメントとして再生するための処理方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to recycle the waste material as a resource for inorganic materials that have been widely used in buildings and structures, and to use the waste material together with raw materials for cement production without adjusting the components. An object of the present invention is to provide a treatment method for regenerating as cement having stable performance by heating using a kiln for producing cement.
本発明者は、無機質系材料の廃材を、セメント製造用原料とともにセメント製造用キルン内に投入して焼成し、セメントとして再生しようとした場合、廃材を粉末化してセメント原料とともにセメント製造用キルンに投入すると、廃材の組成およびそのバラツキが、焼成により形成されるセメント鉱物の種類と比率に大きな影響を与え、従って、得られるセメントの性能が低下したり性能のバラツキが大きくなるのに対して、廃材の寸法を所定の範囲に寸法調整したうえでセメント原料とともにセメント製造用キルンに投入すれば、廃材はセメント製造用キルン内でセメント原料とはほとんど反応せずに、セメント原料はセメント原料として焼結して焼結体を形成し、廃材は廃材として焼結して焼結体を形成し、両者が混在した焼結体となるので、この焼結体をキルンから取り出して粉末化してセメントとすれば、セメント原料が焼結して得られた焼結体からは通常のセメントを得ることができ、一方、廃材が焼結して得られた焼結体の粉末は水硬性を有する増量材となり、且つ粉末化の工程において両者は混合され均一化するので、セメント製造用キルン内に投入するセメント原料と廃材との比率を一定の範囲内とすれば、廃材の成分調整を行わなくとも、セメントとして十分な性能を有し且つ性能のバラツキの小さいセメントを得ることができることを見出し、本発明を完成した。 When the present inventor puts the waste material of the inorganic material into the cement production kiln together with the cement production raw material and calcinates it, the waste material is pulverized into the cement production kiln together with the cement raw material. When injected, the composition of the waste material and its variation have a great influence on the type and ratio of cement mineral formed by firing, and thus the performance of the resulting cement is reduced or the variation in performance is increased, If the size of the waste material is adjusted to the specified range and then put into the cement production kiln together with the cement raw material, the waste material hardly reacts with the cement raw material in the cement production kiln, and the cement raw material is burned as cement raw material. Sintered to form a sintered body, the waste material is sintered as a waste material to form a sintered body, and a mixture of both becomes a sintered body If this sintered body is taken out from the kiln and pulverized into cement, ordinary cement can be obtained from the sintered body obtained by sintering the cement raw material, while the waste material is sintered. The powder of the sintered body thus obtained becomes an extender with hydraulic properties, and both are mixed and homogenized in the pulverization process, so the ratio of cement raw material and waste material put into the cement production kiln is constant. Within the above range, the inventors have found that a cement having sufficient performance as a cement and having little variation in performance can be obtained without adjusting the components of the waste material, and the present invention has been completed.
すなわち本発明は、無機質系材料の廃材を、セメント製造用原料とともにセメント製造用キルン内に投入して、加熱処理することによりセメントに変換してなる無機質系材料の廃材の処理方法において、廃材の寸法を、最小値が１ｍｍ以上で最大値がセメント製造用キルンの内径の１／１０以下であり且つ廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内となるように寸法調整し、廃材とセメント原料との合計量に占める廃材の比率が乾燥状態における質量比率で１〜２０％の範囲とし、廃材をセメント製造用原料とともにセメント製造用キルン内にキルンの窯尻から投入し、１０００〜１５００℃で２０〜６０分間加熱処理して焼結体を得、得られた焼結体を粉末化することを特徴とする。 That is, the present invention relates to a method for treating a waste material of an inorganic material, in which the waste material of an inorganic material is introduced into a cement production kiln together with a raw material for cement production and converted into cement by heat treatment. The dimensions are such that the minimum value is 1 mm or more, the maximum value is 1/10 or less of the inner diameter of the cement manufacturing kiln, and the shortest distance to the surface is within 30 mm or less at any location inside the scrap. Adjust the dimensions, the ratio of the waste material to the total amount of waste material and cement raw material is in the range of 1-20% by mass ratio in the dry state, the waste material together with the raw material for cement production from the kiln bottom of the kiln The sintered body is obtained by heating and heat treatment at 1000 to 1500 ° C. for 20 to 60 minutes, and the obtained sintered body is pulverized.
また、本発明は、最小値が１ｍｍ以上で最大値がセメント製造用キルンの内径の１／１０以下であり且つ廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内となるように寸法調整した無機質系材料の廃材が、寸法が１ｍｍ未満である無機質系材料の廃材を、無機質バインダーを用いて固化処理してなるものであることを特徴とする。 Further, the present invention is such that the minimum value is 1 mm or more, the maximum value is 1/10 or less of the inner diameter of the cement production kiln, and the shortest distance to the surface is 30 mm or less at any location inside the waste material. The waste material of the inorganic material whose dimensions are adjusted as described above is obtained by solidifying the waste material of the inorganic material having a dimension of less than 1 mm using an inorganic binder.
また、本発明は、無機質系材料の廃材の寸法の最大値が２００ｍｍ未満であることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the maximum value of the size of the inorganic material waste is less than 200 mm.
また、本発明は、無機質系材料の廃材が石綿を含有するものであることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the waste material of the inorganic material contains asbestos.
また、本発明は、寸法調整された廃材の含水率を２〜２０％に調整し、次いで廃材の乾燥状態における質量として５〜３０ｋｇ／袋の範囲で袋詰めし、袋詰めした廃材を、セメント製造用原料とともにセメント製造用キルン内にキルンの窯尻から投入し、１０００〜１５００℃で３０〜６０分間加熱処理することを特徴とする。 In addition, the present invention adjusts the moisture content of the sized waste material to 2 to 20%, and then packs the waste material in a range of 5 to 30 kg / bag as the mass in the dry state of the waste material. It is characterized in that it is put together with raw materials for production into a kiln for cement production from the kiln bottom of the kiln and heat-treated at 1000-1500 ° C. for 30-60 minutes.
本発明になる無機質系廃材の処理方法によれば、無機質系材料の廃材を、成分調整を行うことなく、セメント製造用原料とともにセメント製造用キルンを用いて加熱することにより、安定した性能を有するセメントとして再生することができる。 According to the method for treating an inorganic waste material according to the present invention, the inorganic material waste material has stable performance by heating the raw material for cement production together with the raw material for cement production using the kiln for cement production. Can be recycled as cement.
本発明において、無機質系材料とは、マトリックスが無機物質で形成された材料をいい、必要に応じて補強材（繊維類を含む）や充填材等が使用された材料である。例えば、コンクリート類、繊維強化セメント板やけい酸カルシウム板等の成形板、ＡＬＣ、レンガ、屋根用スレート、瓦等をあげることができる。なお、補強材や充填材として有機材料を使用した場合であっても、マトリックスが無機物質であれば無機質系材料に含まれる。 In the present invention, the inorganic material refers to a material in which a matrix is formed of an inorganic substance, and is a material in which a reinforcing material (including fibers) or a filler is used as necessary. Examples include concrete, molded plates such as fiber reinforced cement plates and calcium silicate plates, ALC, bricks, roof slate, and tiles. Even when an organic material is used as the reinforcing material or filler, it is included in the inorganic material if the matrix is an inorganic substance.
まず、セメント製造用キルンによるセメントの一般的な製造方法について、代表的なキルンである予熱装置付ロータリーキルンを使用する場合を例に説明する。なお、本発明に使用するキルンはロータリーキルンに限定されるものではない。
原料としては、石灰石を主体とし、他に粘土、珪石、鉄原料等が用いられる。粗砕、混合、微粉砕されたセメント原料は、先ず予熱装置（プレヒーター）に投入されて加熱され、次いでロータリーキルンに投入されて焼成される。予熱装置に投入されたセメント原料は、予熱装置内を下降しながら８００〜９００℃に加熱される。予熱装置内におけるセメント原料の加熱は、予熱装置内に熱風を送り込むことにより行われる。予熱装置で加熱されたセメント原料はロータリーキルンに送られ、ロータリーキルン内を１分間に２〜３回転し出口方向に移動しながら約１４５０℃程度の高温で焼成されて焼結体（セメントクリンカー）となりロータリーキルンから取り出される。ロータリーキルン内でのセメント原料の焼成は、ロータリーキルンの窯前（焼結体が取り出される側）方向から窯尻（セメント原料が投入される側）方向に向けて、微粉炭を燃焼させてロータリーキルン内に送り込むことにより行われる。ロータリーキルン内の温度は、窯尻で１０００℃程度であり、最高温度が１４００〜１５００℃であり、窯前が１２００℃程度である。ロータリーキルンから取り出された焼結体は、冷却機に送られて空気により冷却される。このようにして得られた焼結体にセメントの凝結時間調整を目的として石膏が必要に応じて加えられ、仕上げ粉砕機（仕上げミル）で粉砕されてセメントが得られる。なお、予熱装置およびロータリーキルンから排出された熱風の排気は、集塵機によりその中に含まれる粉塵が集塵される。First, a general method for producing cement by a cement production kiln will be described by taking a case of using a rotary kiln with a preheating device as a typical kiln as an example. The kiln used in the present invention is not limited to the rotary kiln.
As a raw material, limestone is mainly used, and other materials such as clay, silica, and iron are used. The coarsely crushed, mixed, and finely pulverized cement raw material is first charged into a preheating device (preheater) and heated, and then charged into a rotary kiln and fired. The cement raw material put into the preheating device is heated to 800 to 900 ° C. while descending in the preheating device. The heating of the cement raw material in the preheating device is performed by sending hot air into the preheating device. The cement raw material heated by the preheating device is sent to the rotary kiln, and it is fired at a high temperature of about 1450 ° C. while rotating in the rotary kiln 2 to 3 times per minute and moving in the direction of the exit to become a sintered body (cement clinker). Taken from. The cement raw material is fired in the rotary kiln by burning pulverized coal from the front of the rotary kiln (from the side where the sintered body is removed) toward the bottom of the kiln (the side where the cement raw material is charged). This is done by sending in. The temperature in the rotary kiln is about 1000 ° C. at the kiln bottom, the maximum temperature is 1400-1500 ° C., and the temperature before the kiln is about 1200 ° C. The sintered body taken out from the rotary kiln is sent to a cooler and cooled by air. Gypsum is added to the sintered body thus obtained as necessary for the purpose of adjusting the setting time of the cement, and the cement is obtained by pulverizing with a finishing pulverizer (finishing mill). In addition, the dust contained in the exhaust of the hot air discharged from the preheating device and the rotary kiln is collected by a dust collector.
無機系材料の廃材（以下、単に廃材と記す）をセメント原料とともにロータリーキルンに投入し、セメントの焼成条件によって焼成した場合、廃材の組成は様々であるので、両者が反応して焼結体を形成すると、焼結反応が部分部分で異なるものとなり、生成されるセメント鉱物の種類およびその比率にバラツキを生じやすくなるので、焼結体を粉末化してセメントを得た場合、得られたセメントの性能が低下したりバラツキが大きくなるという問題がある。本発明のとおり、廃材の寸法を、最小値が１ｍｍ以上で最大値がロータリーキルンの内径の１／１０以下であり且つ廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内となるように寸法調整しておくことにより、廃材をセメント原料とともにロータリーキルンに投入した場合であっても、廃材とセメント原料との反応は両者の接触面の一部に限定され、セメント原料はセメント原料として焼結してセメント鉱物からなる焼結体を生成し、一方、廃材はその表面にはセメント原料が付着することはあっても、廃材の各粒がそれぞれ個々に焼結して焼結体を形成するので、セメント原料と廃材とが反応して形成される焼結体は微量である。従って、焼成を完了しロータリーキルンから取り出された焼結体は、セメント原料と廃材とが反応して形成された焼結体ではなく、セメント原料が焼結し通常のセメント鉱物を形成した焼結体と、廃材の各粒がそれぞれ個々に焼結して形成された焼結体とが混在した状態となっている。セメント原料によって形成された焼結体を粉砕して得られたセメントは本来のセメントであり、一方、廃材の焼結体を粉砕すれば本来のセメントよりも性能は低いものの水硬性を有する粉体となり、セメントの増量材として取り扱うことができる。従って、ロータリーキルン内に投入するセメント原料と寸法調整された廃材との比率を所定の範囲内とすることにより得られた、両者が混在した状態の焼結体を粉末化すれば、粉末化の工程において両者は均一化されて、安定した性能を有するセメントを得ることができる。なお、焼結体を粉末化する際に、得られるセメントの凝結時間調整を目的として必要に応じて石膏を添加できることはいうまでもない。 When waste material of inorganic material (hereinafter simply referred to as waste material) is put into a rotary kiln together with cement raw material and fired according to the firing conditions of the cement, the composition of the waste material varies, so both react to form a sintered body Then, the sintering reaction will be different in the partial parts, and it will be easy to produce variations in the types and ratios of the cement minerals produced. When cement is obtained by pulverizing the sintered body, the performance of the cement obtained There is a problem in that the lowering or the variation increases. As in the present invention, the size of the waste material is within a range where the minimum value is 1 mm or more, the maximum value is 1/10 or less of the inner diameter of the rotary kiln, and the shortest distance to the surface is 30 mm or less at any location inside the waste material. By adjusting the dimensions so that the waste material and the cement raw material are put into the rotary kiln together with the cement raw material, the reaction between the waste material and the cement raw material is limited to a part of the contact surface between the two. Sintered as a raw material to produce a sintered body made of cement mineral, while the waste material has cement material attached to its surface, each grain of the waste material is individually sintered and sintered Since the body is formed, a small amount of the sintered body is formed by the reaction between the cement raw material and the waste material. Therefore, the sintered body that has been fired and removed from the rotary kiln is not a sintered body formed by the reaction of the cement raw material and waste material, but a sintered body in which the cement raw material is sintered to form a normal cement mineral. And a sintered body formed by individually sintering each grain of the waste material. The cement obtained by pulverizing the sintered body formed from the cement raw material is the original cement. On the other hand, if the sintered material of the waste material is pulverized, the powder has lower hydraulic performance than the original cement. Thus, it can be handled as a cement extender. Therefore, if the sintered body obtained by mixing the cement raw material put into the rotary kiln and the size-adjusted waste material within a predetermined range is powdered, the powdering process Both can be made uniform and a cement having stable performance can be obtained. Needless to say, gypsum can be added as needed for the purpose of adjusting the setting time of the resulting cement when powdering the sintered body.
廃材の寸法が１ｍｍ未満であると、セメント原料と廃材とがロータリーキルン内で反応して焼結体を形成するので、得られたセメントの性能が低下したりバラツキが大きくなるので好ましくない。また、廃材の寸法がロータリーキルンの内径の１／１０を上回ると、ロータリーキルン内への廃材の投入が行いにくくなるので好ましくない。更に、廃材を加熱処理して焼結させるためには、廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内とすることが重要である。表面までの最短距離が３０ｍｍを上回る個所があると、通常のセメント製造におけるロータリーキルンの稼働条件では、その個所への加熱が不十分となって焼結されない可能性があり、得られるセメントの性能の低下やバラツキの原因となることがある。 If the size of the waste material is less than 1 mm, the cement raw material and the waste material react in the rotary kiln to form a sintered body, which is not preferable because the performance of the obtained cement is deteriorated and variation is increased. Further, if the size of the waste material exceeds 1/10 of the inner diameter of the rotary kiln, it is not preferable because it becomes difficult to put the waste material into the rotary kiln. Further, in order to sinter the waste material by heat treatment, it is important that the shortest distance to the surface is within a range of 30 mm or less at any location inside the waste material. If there is a location where the shortest distance to the surface exceeds 30 mm, the rotary kiln in normal cement production may not be sintered due to insufficient heating to the location, and the resulting cement performance It may cause a drop or variation.
廃材の寸法を、最小値が１ｍｍ以上で最大値がロータリーキルンの内径の１／１０以下であり且つ廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内となるように寸法調整するための装置や方法は特に限定されるものではない。廃材の寸法がロータリーキルンの内径の１／１０を上回る場合には、例えばハンマークラッシャー、鬼歯クラッシャー等の公知の粉砕装置を使用して廃材を粉砕し、ふるい分けを行って前記条件を満足するように寸法調整すればよい。ロータリーキルンを含め実際に稼動しているセメント製造用キルンは内径が２．５ｍ以上であるので、最大寸法を２５０ｍｍ以下となるように廃材の寸法を調整しておけば、通常のセメント工場で本発明を実施することができる。ふるい分けにより廃材の寸法がロータリーキルンの内径の１／１０を上回った廃材については、再度粉砕してふるい分けを行えばよい。廃材を粉砕する際には、粉塵の発生を抑制するために、廃材に散水しながら粉砕を行うことも有効である。また、寸法が１ｍｍ未満の廃材については、セメント等の無機質バインダーと水とを加えて混合し、造粒等を行って固化させることにより、寸法が１ｍｍ以上セメント製造用キルンの内径の１／１０以下となるように寸法調整すればよい。また、廃材を粉砕する場合には、粉砕装置には当然に集塵機を備えておく必要があり、この集塵機で集塵された廃材の粉塵も廃材に該当する。この粉塵も、寸法が１ｍｍ未満に該当するものが大半であるので、前記のとおりセメントおよび水とともに混合し造粒等を行って固化させ、寸法が１ｍｍ以上セメント製造用キルンの内径の１／１０以下であり且つ廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内となるように寸法調整すればよい。なお、粉砕して寸法調整した廃材の表面には、粉砕時等に発生した廃材の微粉が多少付着しているが、この微粉は少量であり、ロータリーキルン内での焼成に与える悪影響は小さいので、付着していても特に問題はない。 Dimension of the waste material so that the minimum value is 1 mm or more, the maximum value is 1/10 or less of the inner diameter of the rotary kiln, and the shortest distance to the surface is within 30 mm or less at any location inside the waste material. The apparatus and method for adjusting are not specifically limited. When the size of the waste material exceeds 1/10 of the inner diameter of the rotary kiln, the waste material is pulverized using a known pulverizer such as a hammer crusher or a demon tooth crusher, and screened to satisfy the above conditions. The dimensions may be adjusted. Since cement kilns that are actually in operation, including rotary kilns, have an inner diameter of 2.5 m or more, if the size of the waste material is adjusted so that the maximum dimension is 250 mm or less, the present invention is used in a normal cement factory. Can be implemented. For the waste material whose size exceeds 1/10 of the inner diameter of the rotary kiln by sieving, it may be pulverized and screened again. When pulverizing the waste material, it is also effective to perform pulverization while sprinkling the waste material in order to suppress the generation of dust. In addition, for waste materials having a size of less than 1 mm, an inorganic binder such as cement and water are added and mixed, and granulated or the like to solidify, so that the size is 1 mm or more and 1/10 of the inner diameter of the cement manufacturing kiln. The dimensions may be adjusted to be as follows. Further, when pulverizing the waste material, the pulverizer must be provided with a dust collector, and the dust of the waste material collected by the dust collector also corresponds to the waste material. Since most of these dusts fall within a dimension of less than 1 mm, as described above, they are mixed with cement and water, granulated, etc., and solidified to have a dimension of 1 mm or more of the inside diameter of a cement manufacturing kiln. The dimensions may be adjusted so that the shortest distance to the surface is within a range of 30 mm or less at any location within the waste material. The surface of the waste material that has been pulverized and adjusted in size has a small amount of fine powder of waste material generated during pulverization, etc., but this fine powder is small and has a small adverse effect on firing in the rotary kiln. There is no particular problem even if it adheres.
廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内とするためには、例えば、ベルトコンベア上に６０ｍｍの間隔を設けたスリットを設け、廃材をベルトコンベアで移動させながらこのスリットを通過させればよい。通過できなかった廃材は、前記のセメント製造用キルンの内径の１／１０を上回る場合と同様、スリットを通過するまで再粉砕すればよい。なお、廃材が板状のものである場合、板の厚さが６０ｍｍ以内であれば、廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内という要件は自動的に満足される。 In order to set the shortest distance to the surface within 30 mm or less at any location inside the waste material, for example, a slit having a spacing of 60 mm is provided on the belt conveyor, and the waste material is moved by the belt conveyor. What is necessary is just to let this slit pass. The waste material that could not pass may be reground until it passes through the slit, as in the case of exceeding 1/10 of the inner diameter of the cement manufacturing kiln. If the waste material is plate-like, if the thickness of the plate is within 60 mm, the requirement that the shortest distance to the surface is within 30 mm at any location inside the waste material is automatically satisfied. Is done.
セメント原料は、ロータリーキルンへの投入に先だって、予熱装置に投入されて加熱されるが、通常のセメント製造設備における予熱装置は、粉体状の原料を予熱する構造となっている。従って、寸法調整された廃材は、予熱装置は経由せずにロータリーキルンの窯尻からロータリーキルン内へ投入され、一方、セメント原料は、予熱装置を経由してロータリーキルンの窯尻からロータリーキルン内へ投入される。 Prior to charging the rotary kiln, the cement raw material is charged into a preheating device and heated. The preheating device in a normal cement manufacturing facility has a structure for preheating a powdery raw material. Therefore, the sized and adjusted waste material is fed into the rotary kiln from the kiln bottom of the rotary kiln without going through the preheating device, while the cement raw material is put into the rotary kiln from the kiln bottom of the rotary kiln through the preheating device. .
廃材とセメント原料との合計量に占める廃材の比率は、乾燥状態における質量比率で２０％以下が好適である。セメント原料はロータリーキルンへの投入に先だって予熱装置で予熱されるが、廃材は予熱装置を経由せずロータリーキルン内に投入されるので、廃材の比率が２０％を上回ると、ロータリーキルン内の温度が不安定になり、セメント原料および廃材の焼成が不十分になる危険があるからである。また、本願は、廃材の処理を目的とするものであるから、廃材の質量比率が１％を下回ると、技術的には何等問題はないが、廃材を処理する効率が低下するので、本願の趣旨にはそぐわない。 The ratio of the waste material to the total amount of the waste material and the cement raw material is preferably 20% or less as a mass ratio in a dry state. Cement raw material is preheated by a preheating device prior to charging into the rotary kiln, but waste material is input into the rotary kiln without going through the preheating device. This is because there is a risk of insufficient firing of the cement raw material and the waste material. In addition, since the present application is intended for the treatment of waste materials, if the mass ratio of the waste materials is less than 1%, there is no technical problem, but the efficiency of processing the waste materials is reduced. Not fit for purpose.
また、廃材の含水率を２０％以下に調整しておくと、更に好適である。すなわち、廃材の含水率が２０％を上回ると、廃材をロータリーキルン内に投入したときに、廃材に含まれる水分が急激に水蒸気に変わる際の体積膨張により廃材が爆裂しやすくなるからである。廃材が爆裂すると微粉を生じやすくなり、該微粉とセメント原料とが反応した焼結体を形成しやすくなる。また、ロータリーキルン設備へも悪影響を与える危険がある。なお、本願における含水率とは、（水を含んだ状態における対象物の質量−乾燥状態における対象物の質量）／乾燥状態における対象物の質量×１００（％）を意味する。 Further, it is more preferable to adjust the moisture content of the waste material to 20% or less. That is, when the moisture content of the waste material exceeds 20%, when the waste material is put into the rotary kiln, the waste material is likely to explode due to the volume expansion when the moisture contained in the waste material is suddenly changed to water vapor. When the waste material explodes, it becomes easy to generate fine powder, and it becomes easy to form a sintered body in which the fine powder reacts with the cement raw material. There is also a risk of adversely affecting the rotary kiln equipment. In addition, the moisture content in this application means (mass of the object in the state containing water-mass of the object in the dry state) / mass of the object in the dry state x 100 (%).
予熱装置で加熱されたセメント原料とともにロータリーキルンの窯尻からロータリーキルン内に投入された廃材は、ロータリーキルン内で回転しながら１０００〜１５００℃で２０〜６０分間加熱処理される。この加熱処理の範囲内において、最高温度を１２００℃以上とするとともに１２００℃以上の温度で加熱される時間を１５分以上とするのが好適である。この加熱処理により、セメント原料および廃材は、それぞれ焼成されて焼結体を形成する。前記加熱処理に関する温度および時間の条件は、一般的なセメントの焼成条件であるので、通常のセメントを製造する条件で廃材を処理することができる。１０００〜１５００℃で加熱処理する時間が２０分未満であると、廃材の焼成が不十分となるばかりでなく、セメント原料の焼成も不十分となる場合があるので望ましくない。また、１０００〜１５００℃での加熱処理を、６０分を上回る時間実施してもコスト高となるだけにすぎない。 The waste material thrown into the rotary kiln from the kiln bottom of the rotary kiln together with the cement raw material heated by the preheating device is heat-treated at 1000 to 1500 ° C. for 20 to 60 minutes while rotating in the rotary kiln. Within the range of this heat treatment, it is preferable that the maximum temperature is 1200 ° C. or higher and the time for heating at a temperature of 1200 ° C. or higher is 15 minutes or longer. By this heat treatment, the cement raw material and the waste material are each fired to form a sintered body. Since the temperature and time conditions for the heat treatment are general cement firing conditions, the waste material can be treated under conditions for producing ordinary cement. If the time for heat treatment at 1000 to 1500 ° C. is less than 20 minutes, not only the firing of the waste material becomes insufficient, but also the firing of the cement raw material may be insufficient, which is not desirable. Moreover, even if it implements the heat processing at 1000-1500 degreeC for the time over 60 minutes, it will only be expensive.
このようにして得られた焼結体は、通常のセメント製造の場合と同様、ロータリーキルンから取り出され、冷却機において冷却された後粉末化されるとともに均一化され、安定した性能を有するセメントとなる。なお、粉末化する際に、得られるセメントの凝結時間調整を目的として必要に応じて石膏を添加することができることはいうまでもない。 The sintered body thus obtained is taken out of the rotary kiln, pulverized and homogenized, and becomes a cement having stable performance, as in the case of ordinary cement production. . Needless to say, gypsum can be added as needed for the purpose of adjusting the setting time of the resulting cement during pulverization.
ところで、従来の無機質系材料の補強材として広く使用されてきた原料に石綿がある。石綿は健康への影響が指摘されている物質であるから、石綿を含有するまたは石綿を含有している可能性のある廃材を処理する場合には、性能の安定したセメントを得るだけではなく、得られたセメント中に石綿が残存しないように処理し、更に、ロータリーキルンから排出される熱風の排気中に石綿粉塵が混入しないように処理するのが好適である。廃材が石綿を含有している場合であっても、廃材をロータリーキルン内で完全に焼成することができれば、含有されている石綿を非石綿化するとともに、安定した性能を有するセメントとして再生することができる。 Incidentally, asbestos is a raw material that has been widely used as a reinforcing material for conventional inorganic materials. Asbestos is a substance that has been shown to have a health impact, so when treating waste that contains asbestos or may contain asbestos, not only do you get a cement with stable performance, It is preferable to treat so that asbestos does not remain in the obtained cement, and to prevent asbestos dust from being mixed into the exhaust of hot air discharged from the rotary kiln. Even if the waste material contains asbestos, if the waste material can be completely fired in the rotary kiln, the contained asbestos can be made non-asbestos and regenerated as a cement with stable performance. it can.
そこで、本発明では、廃材が石綿を含有しまたはその可能性のあるときは、廃材の寸法を、最小値が１ｍｍ以上で最大値が２００ｍｍ未満であり且つ廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内となるように寸法調整するのがよい。寸法が２００ｍｍ以上であると、ロータリーキルン内での加熱処理により廃材中の石綿が完全に非石綿化処理されず、得られたセメント中に石綿として残存することがある。従って、含有されている石綿を完全に非石綿化しなければならない場合には、廃材の寸法の最大値を２００ｍｍ未満となるように寸法調整するのが好適である。また、廃材に含有されている石綿を完全に非石綿化するには、ロータリーキルン内における１０００〜１５００℃での焼成を３０分以上行うのが好適である。更に、廃材を処理する際に石綿粉塵がロータリーキルン外に排出されないようにするためには、寸法調整した廃材の含水率を２〜２０％に調整し、廃材の乾燥状態における質量として５〜３０ｋｇ／袋の範囲で袋詰めし、袋詰めされた廃材を、セメント製造用原料とともにロータリーキルン内にロータリーキルンの窯尻から投入して焼成するのが好適である。 Therefore, in the present invention, when the waste material contains or possibly asbestos, the surface of the waste material has a minimum value of 1 mm or more and a maximum value of less than 200 mm at any location inside the waste material. It is preferable to adjust the dimensions so that the shortest distance is 30 mm or less. When the size is 200 mm or more, the asbestos in the waste material is not completely non-asbestos-treated by the heat treatment in the rotary kiln and may remain as asbestos in the obtained cement. Accordingly, when the contained asbestos must be completely non-asbestos, it is preferable to adjust the size so that the maximum value of the size of the waste material is less than 200 mm. Moreover, in order to make the asbestos contained in the waste material completely non-asbestos, it is preferable to perform firing at 1000 to 1500 ° C. in a rotary kiln for 30 minutes or more. Furthermore, in order to prevent the asbestos dust from being discharged outside the rotary kiln when processing the waste material, the moisture content of the waste material whose dimensions are adjusted is adjusted to 2 to 20%, and the mass in the dry state of the waste material is 5 to 30 kg / It is preferable to pack the bag in the range of the bag, and put the waste material packed in the bag together with the raw material for cement production into the rotary kiln from the kiln bottom of the rotary kiln and fire it.
また、石綿を含有する廃材の含水率が２０％を上回ると、ロータリーキルン内に廃材を投入したときに廃材が爆裂しやすいことは前記したとおりである。廃材が爆裂すると微粉化し、セメント原料と反応して焼結体を形成しやすくなるので、安定した性能のセメントを得にくくなるばかりでなく、爆裂した際に石綿粉塵が発生しやすくなり、発生した石綿粉塵が熱風の排気とともにロータリーキルンの外へと運び出される危険性があるので好ましくない。また、石綿を含有する廃材の含水率が２％を下回る場合、ロータリーキルンの窯尻から廃材をロータリーキルン内に投入したときに石綿粉塵が発生し、熱風の排気とともにロータリーキルンの外へと運び出される危険性があるので、廃材の含水率を２％以上とするのが好適である。 Further, as described above, when the water content of the waste material containing asbestos exceeds 20%, the waste material is likely to explode when the waste material is put into the rotary kiln. When the waste material explodes, it is pulverized and easily forms a sintered body by reacting with the cement raw material, which not only makes it difficult to obtain a cement with stable performance, but also makes it easy to generate asbestos dust when exploding. This is not preferable because there is a risk of asbestos dust being carried out of the rotary kiln together with hot air exhaust. In addition, if the water content of the waste material containing asbestos is less than 2%, there is a risk that asbestos dust will be generated when the waste material is put into the rotary kiln from the kiln bottom of the rotary kiln and carried out of the rotary kiln along with hot air exhaust Therefore, it is preferable that the water content of the waste material is 2% or more.
ロータリーキルンには集塵装置が備えられており、ロータリーキルンから排出された熱風の排気は集塵される。従って、熱風の排気中に石綿粉塵が混入しても、石綿粉塵がセメント工場の外部に排出されることはないが、集塵した粉塵中の石綿粉塵は飛散しやすい状態にあり、その処理にコストと手間とを要することになることから、熱風の排気中には石綿粉塵が混入しないようにするのが望ましい。 The rotary kiln is equipped with a dust collecting device, and exhaust of hot air discharged from the rotary kiln is collected. Therefore, even if asbestos dust is mixed in the exhaust of hot air, the asbestos dust is not discharged outside the cement factory, but the asbestos dust in the collected dust is in a state where it is likely to be scattered. Since it requires cost and labor, it is desirable to prevent asbestos dust from being mixed in the exhaust of hot air.
また、廃材が石綿を含有する場合には、寸法調整および含水率調整を行った廃材を、廃材の乾燥状態での質量として１袋あたり５〜３０ｋｇの範囲で袋詰めし、予熱装置で加熱されたセメント原料とともにロータリーキルンの窯尻からロータリーキルン内に投入すれば、石綿粉塵の発生を防止するうえで、更に好適である。袋体としては、可燃性のものであって、廃材の袋詰めを行いやすく、廃材を袋詰めした後のハンドリング性に優れたものが好適であり、例えば厚さが０．１〜０．３ｍｍの、ポリエステル等の樹脂、土嚢袋、ラミネート紙付クラフト紙製の袋体等をあげることができる。袋詰めされる廃材の１袋あたりの質量が３０ｋｇを上回ると、作業効率が低下することから好ましくない。また、袋詰めされる廃材の１袋あたり廃材の質量が５ｋｇを下回ると、袋詰めに要するコストが高くなるので好ましくない。 In addition, when the waste material contains asbestos, the waste material that has been subjected to dimensional adjustment and moisture content adjustment is packed in a range of 5 to 30 kg per bag as the mass of the waste material in a dry state, and heated with a preheating device. It is more suitable to prevent the generation of asbestos dust if it is put into the rotary kiln from the kiln bottom of the rotary kiln together with the cement raw material. As the bag body, a flammable material that is easy to pack waste materials and has excellent handling properties after packaging the waste materials is suitable. For example, the thickness is 0.1 to 0.3 mm. Examples thereof include resins such as polyester, sandbags, bags made of kraft paper with laminated paper, and the like. When the mass per bag of the waste material to be packed exceeds 30 kg, it is not preferable because work efficiency is lowered. Moreover, if the mass of the waste material per bag of the waste material to be bagged is less than 5 kg, it is not preferable because the cost required for bagging becomes high.
予熱装置で加熱されたセメント原料とともにロータリーキルンの窯尻からロータリーキルン内に投入された袋詰めされた廃材は、袋体が燃焼してロータリーキルン内に露出するとともに、廃材中の水分が蒸発する。一方、窯前方向から微粉炭を燃焼させてロータリーキルン内に送り込まれた熱風は、ロータリーキルンの窯尻側から排出され、集塵装置により熱風中の粉塵が集塵されるが、廃材を前記した条件に調整しておくことにより、廃材が石綿を含有する場合であっても、集塵された粉塵中には石綿粉塵が含まれることはない。ロータリーキルンから排出される熱風の中に石綿粉塵が含まれていると、この排気を集塵した粉塵に石綿粉塵が含有されるので、その処理にコストと手間とを要することになる。窯尻からロータリーキルン内に投入された廃材は、ロータリーキルン内を回転しながら窯尻側から窯前側へと移動し、１０００〜１５００℃で３０〜６０分間加熱処理され、廃材中の石綿は非石綿化されるとともに、セメント原料および廃材はそれぞれ焼成されて焼結体を形成し両者が混在した焼結体となる。ロータリーキルン内は高温であるので、ロータリーキルン内で石綿粉塵が発生しても極めて短時間で非石綿化されるため、窯尻から廃材を投入した直後の石綿粉塵の発生を抑制することができれば、ロータリーキルンから排出される熱風の排気中に石綿粉塵が含有されることはない。 The bag-filled waste material introduced into the rotary kiln from the kiln bottom of the rotary kiln together with the cement raw material heated by the preheating device is exposed to the rotary kiln as the bag body burns, and the moisture in the waste material evaporates. On the other hand, hot air blown into the rotary kiln by burning pulverized coal from the front of the kiln is discharged from the kiln bottom side of the rotary kiln, and dust in the hot air is collected by the dust collector, but the conditions described above for waste materials Thus, even if the waste material contains asbestos, the collected dust does not contain asbestos dust. If the hot air discharged from the rotary kiln contains asbestos dust, the dust collected from the exhaust gas contains asbestos dust, which requires cost and labor. Waste material thrown into the rotary kiln from the kiln bottom moves from the kiln bottom side to the kiln front side while rotating in the rotary kiln, and is heated at 1000-1500 ° C. for 30-60 minutes, and the asbestos in the waste material is made non-asbestos At the same time, the cement raw material and the waste material are fired to form a sintered body, which becomes a sintered body in which both are mixed. Because the inside of the rotary kiln is hot, even if asbestos dust is generated in the rotary kiln, it is converted to non-asbestos in a very short time. Asbestos dust is not contained in the exhaust of hot air exhausted from the air.
以下、実施例、比較例および参考例により、本発明をさらに説明する。
（実施例１）
無機質系材料の廃材として、ＪＩＳ Ａ ５４３０の附属書２の繊維強化セメント平板（厚さ６ｍｍ）を製造した後加工する工程において、加工装置のトラブルにより発生した不良品を使用した。なお、この材料の原料として、石綿は使用されていない。また、キルンとしては、セメントの焼成能力が８０トン／時のロータリーキルン（キルンの内径＝２．５ｍ）を使用した。
該廃材を、ベルトコンベヤーを介して鬼歯クラッシャーに送って粉砕し、目開きが２５０ｍｍのふるい分け機で分級し、ふるい上の残分を再度鬼歯クラッシャーに送って粉砕することを繰り返すことにより、最大寸法が２５０ｍｍ未満となるように粉砕した。更に、粉砕された廃材を目開きが１ｍｍのふるい分け機を用いてふるい分けし、ふるい上に残った廃材を集めることにより、廃材の最小寸法が１ｍｍ以上であり、最大寸法がセメント製造用キルンの内径の１／１０以下の範囲に寸法調整した。粉砕に際しては、粉塵の発生を抑制するために、廃材に散水を行った。
このようにして調整された廃材を、セメント製造工場において、セメント原料とともにロータリーキルンに投入して焼成を行った。セメント原料として石灰石、粘土、および銅カラミを使用し、乾燥状態としての質量比で廃材を１０％、セメント原料を９０％とした。また、廃材の含水率は１５％であった。廃材を、予熱装置で加熱を受けたセメント原料とともに、稼働している長さ６０ｍのロータリーキルンの窯尻から１３３ｋｇ／分の投入量にて連続してロータリーキルン内に投入した。ロータリーキルンの稼働条件は、温度が、窯尻で約１０００℃、最高温度１４５０℃、窯前で１３００℃であり、窯尻から投入され窯前から焼結体として取り出されるまでの経過時間は４０分であり、１２００℃以上の加熱時間は３０分であった。ロータリーキルンで加熱処理されて得られた焼結体はロータリーキルンから取り出され、冷却機において冷却された後、通常のセメントの粉砕過程により粉末化された。なお、粉砕に先だって、焼結体に対し、セメント原料に対する質量比率（外割）で３％の石膏を添加した。
得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料はセメント原料として焼結体を形成し、廃材は廃材として焼結体を形成し、廃材の表面にはセメントと廃材とが反応した焼結部が少量形成されていた。
得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値は４０．８Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差は１．８０Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数（標準偏差／平均値）は０．０４４であった。これらの値を、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較してみると、平均値および変動係数とも差異は認められず、安定した性能のセメントを得ることができた。Hereinafter, the present invention will be further described by way of examples, comparative examples and reference examples.
Example 1
As a waste material of the inorganic material, a defective product caused by a trouble of a processing apparatus was used in a process of manufacturing a fiber-reinforced cement flat plate (thickness 6 mm) of Annex 2 of JIS A 5430. Asbestos is not used as a raw material for this material. As the kiln, a rotary kiln (kiln inner diameter = 2.5 m) having a cement burning ability of 80 tons / hour was used.
The waste material is pulverized by sending it to a demon tooth crusher via a belt conveyor, classified by a sieving machine having an opening of 250 mm, and the residue on the sieve is again sent to the demon tooth crusher and pulverized. It grind | pulverized so that the maximum dimension might be less than 250 mm. Furthermore, the pulverized waste material is screened using a sieving machine having a 1 mm opening, and the waste material remaining on the sieve is collected, so that the minimum size of the waste material is 1 mm or more, and the maximum size is the inner diameter of the cement production kiln. The size was adjusted to a range of 1/10 or less. During the pulverization, water was sprayed on the waste material in order to suppress the generation of dust.
The waste material adjusted in this way was put into a rotary kiln together with cement raw materials and fired at a cement manufacturing plant. Limestone, clay, and copper calami were used as the cement raw material, and the waste material was 10% and the cement raw material was 90% in the mass ratio as a dry state. The water content of the waste material was 15%. The waste material was continuously fed into the rotary kiln at a rate of 133 kg / min from a kiln bottom of a rotary kiln having a length of 60 m in operation together with the cement raw material heated by the preheating device. The operating conditions of the rotary kiln are as follows: the temperature is about 1000 ° C. at the kiln bottom, the maximum temperature is 1450 ° C., and 1300 ° C. before the kiln, and the elapsed time from before the kiln to taking out as a sintered body from the kiln is 40 minutes The heating time at 1200 ° C. or higher was 30 minutes. The sintered body obtained by the heat treatment in the rotary kiln was taken out of the rotary kiln, cooled in a cooler, and then pulverized by a normal cement grinding process. Prior to pulverization, 3% gypsum was added to the sintered body at a mass ratio (external ratio) to the cement raw material.
When the obtained sintered body was cooled and observed, the cement material formed a sintered body as a cement material, the waste material formed a sintered body as a waste material, and the cement and the waste material reacted on the surface of the waste material. A small amount of sintered part was formed.
As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and performing a compressive strength test (7 days) on each sample based on JIS R 5201, the average value is 40.8 N / mm 2 and the standard deviation is a 1.80N / mm 2, coefficient of variation (standard deviation / mean) was 0.044. When these values were compared with the case of the normal cement not added with the waste material in the reference example (described later), there was no difference in the average value and the coefficient of variation, and a stable performance cement could be obtained. .
（実施例２）
実施例１において、粉砕された廃材を目開きが１ｍｍのふるい分け機を用いてふるい分けしたときのふるいを通過した廃材について、乾燥状態における廃材とセメントとの質量比率が４：１となるようにセメントを添加し、両者の合計質量に対して水を外割で３０％添加し、粒径が約２０ｍｍとなるように造粒して固化処理した。固化した廃材と実施例１において１ｍｍ以上２５０ｍｍ未満の範囲に寸法調整した廃材との質量比率を２：８とした。これ以外の条件は、実施例１と同一として、ロータリーキルンで加熱処理し、得られた焼結体はロータリーキルンから取り出され、冷却機において冷却された後、通常のセメントの粉砕過程により粉末化された。なお、粉砕に先だって、焼結体に対し、セメント原料に対する質量比率（外割）で３％の石膏を添加した。
得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料はセメント原料として焼結体を形成し、廃材は廃材として焼結体を形成し、廃材の表面にはセメントと廃材とが反応した焼結部が少量形成されていた。
得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値−４０．５Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝１．７８Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．０４４であった。これらの値を、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較してみると、平均値および変動係数とも差異は認められず、安定した性能のセメントを得ることができた。(Example 2)
In Example 1, the waste material that passed through the sieve when the pulverized waste material was sieved using a sieving machine having an opening of 1 mm was used so that the mass ratio of the waste material and cement in the dry state was 4: 1. And 30% of water was added to the total mass of both of them, granulated so that the particle size was about 20 mm, and solidified. The mass ratio between the solidified waste material and the waste material whose size was adjusted in the range of 1 mm to less than 250 mm in Example 1 was set to 2: 8. The other conditions were the same as in Example 1 and heat-treated with a rotary kiln. The obtained sintered body was taken out of the rotary kiln, cooled in a cooler, and then pulverized by a normal cement grinding process. . Prior to pulverization, 3% gypsum was added to the sintered body at a mass ratio (external ratio) to the cement raw material.
When the obtained sintered body was cooled and observed, the cement material formed a sintered body as a cement material, the waste material formed a sintered body as a waste material, and the cement and the waste material reacted on the surface of the waste material. A small amount of sintered part was formed.
As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and performing a compressive strength test (7 days) on each sample based on JIS R 5201, the average value was −40.5 N / mm 2 and the standard deviation = It was 1.78 N / mm 2 and the coefficient of variation was 0.044. When these values were compared with the case of the normal cement not added with the waste material of the reference example (described later), there was no difference in the average value and the coefficient of variation, and a stable performance cement could be obtained. .
（実施例３）
ロータリーキルンに投入する廃材とセメント原料との比率を、乾燥状態としての質量比で廃材を１５％、セメント原料を８５％としたこと以外は、実施例１と同一とした。得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料はセメント原料として焼結体を形成し、廃材は廃材として焼結体を形成し、廃材の表面にはセメントと廃材とが反応した焼結部が少量形成されていた。得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値＝３６．３Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝１．６７Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．０４６であった。これらの値は、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較して、平均値はやや低いもののＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定された規格値を十分満足するものであり、変動係数には差異は認められず、安定した性能のセメントを得ることができた。(Example 3)
The ratio of the waste material and the cement raw material to be charged into the rotary kiln was the same as that of Example 1 except that the waste material was 15% and the cement raw material was 85% in terms of mass ratio as a dry state. When the obtained sintered body was cooled and observed, the cement material formed a sintered body as a cement material, the waste material formed a sintered body as a waste material, and the cement and the waste material reacted on the surface of the waste material. A small amount of sintered part was formed. As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and performing a compressive strength test (7 days) on each sample based on JIS R 5201, the average value = 36.3 N / mm 2 and the standard deviation = It was 1.67 N / mm 2 and the coefficient of variation was 0.046. These values are sufficient to satisfy the standard value defined in JIS R 5210, although the average value is slightly lower than that of the normal cement to which the waste material of the reference example (described later) is not added. No difference was observed, and a stable performance cement could be obtained.
（実施例４）
ロータリーキルンでの加熱処理条件として、窯尻から投入し窯前から焼結体として取り出すまでの経過時間を２５分とし、１２００℃以上の加熱時間を１５分とした以外は、実施例１と同一とした。得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料はセメント原料として焼結体を形成し、廃材は廃材として焼結体を形成し、廃材の表面にはセメントと廃材とが反応した焼結部が少量形成されていた。得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値＝３８．８Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝１．６７Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．０４３であった。これらの値は、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較して、平均値はやや低いもののＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定された規格値を十分満足するものであり、変動係数には差異は認められず、安定した性能のセメントを得ることができた。Example 4
The heat treatment conditions in the rotary kiln were the same as in Example 1, except that the elapsed time from the start of the kiln to the removal from the kiln to the sintered body was 25 minutes and the heating time of 1200 ° C. or higher was 15 minutes. did. When the obtained sintered body was cooled and observed, the cement material formed a sintered body as a cement material, the waste material formed a sintered body as a waste material, and the cement and the waste material reacted on the surface of the waste material. A small amount of sintered part was formed. As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and performing a compressive strength test (7 days) on each sample based on JIS R 5201, the average value = 38.8 N / mm 2 and the standard deviation = It was 1.67 N / mm 2 and the coefficient of variation was 0.043. These values are sufficient to satisfy the standard value defined in JIS R 5210, although the average value is slightly lower than that of the normal cement to which the waste material of the reference example (described later) is not added. No difference was observed, and a stable performance cement could be obtained.
（実施例５）
無機質系材料の廃材として、断熱材として使用された厚さが５０ｍｍのけい酸カルシウム板（原料のモル比：ＣａＯ／ＳｉＯ２＝１、繊維原料はガラス繊維およびパルプ、かさ密度＝８００ｋｇ／ｍ３）を使用したこと以外は、実施例１と同一とした。得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料はセメント原料として焼結体を形成し、廃材は廃材として焼結体を形成し、廃材の表面にはセメントと廃材とが反応した焼結部が少量形成されていた。得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値＝３４．８Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝１．４６Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．０４２であった。これらの値は、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較して、平均値は若干低下したものの、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定された規格値を十分満足するものであり、変動係数には差異は認められず、安定した性能のセメントを得ることができた。(Example 5)
As a waste material of inorganic material, a calcium silicate plate having a thickness of 50 mm used as a heat insulating material (molar ratio of raw materials: CaO / SiO 2 = 1, fiber raw materials are glass fiber and pulp, bulk density = 800 kg / m 3 ) Was the same as in Example 1. When the obtained sintered body was cooled and observed, the cement material formed a sintered body as a cement material, the waste material formed a sintered body as a waste material, and the cement and the waste material reacted on the surface of the waste material. A small amount of sintered part was formed. As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and subjecting each sample to a compressive strength test (7 days) based on JIS R 5201, the average value = 34.8 N / mm 2 and the standard deviation = It was 1.46 N / mm 2 and the coefficient of variation was 0.042. These values satisfy the standard value specified in JIS R 5210, although the average value is slightly lower compared to the case of normal cement not added with the waste material of the reference example (described later), There was no difference in the coefficient of variation, and a stable performance cement could be obtained.
（実施例６）
廃材として、約２５年前に倉庫の外壁として施工され、倉庫の建て替えに伴って廃材となった波形石綿スレート（厚さ６．３ｍｍ）の廃材（当時のＪＩＳ Ａ ５４０３の大波板に該当）を使用した。廃材を、粉砕装置として鬼歯クラッシャーを備えた石綿含有廃材粉砕処理場において、ベルトコンベヤーを介して鬼歯クラッシャーに送って粉砕し、目開きが２００ｍｍのふるい分け機で分級し、ふるい上の残分を再度鬼歯クラッシャーに送って粉砕することを繰り返すことにより、最大寸法が２００ｍｍ未満となるように粉砕した。更に、粉砕された廃材を目開きが１ｍｍのふるい分け機を用いてふるい分けし、ふるい上に残った廃材を集めることにより、廃材の最小寸法が１ｍｍ以上であり、最大寸法が２００ｍｍ未満の範囲に寸法調整した。粉砕に際しては、粉塵の発生を抑制するために、廃材に散水を行った。寸法調整した廃材の含水率を１０％に調整して、厚さが０．２ｍｍで材質がポリエステルからなる袋体に送り、廃材の乾燥質量として２０ｋｇとなるように袋詰めした。ロータリーキルンに投入する廃材とセメント原料との比率を、乾燥状態としての質量比で廃材を１０％、セメント原料を９０％とし、廃材を袋詰めされたままの状態で、予熱装置で加熱を受けたセメント原料とともに、ロータリーキルンの窯尻からロータリーキルン内に投入された。ロータリーキルンおよびその稼働条件、並びに焼結体の粉砕条件は、実施例１と同一である。
得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料はセメント原料として焼結体を形成し、廃材は廃材として焼結体を形成し、廃材の表面にはセメントと廃材とが反応した焼結部が少量形成されていた。
得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値−４１．１Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝１．７３Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．０４２であった。これらの値は、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較して、平均値および変動係数とも差異は認められず、安定した性能のセメントを得ることができた。
また、得られた粉体およびロータリーキルンの集塵機で集塵された熱風の排気中の粉塵について、Ｘ線回折試験および偏光顕微鏡観察を実施した結果、石綿の回折ピークおよび石綿に該当する繊維状物質は認められなかった。(Example 6)
As waste material, corrugated asbestos slate (thickness 6.3mm) waste material (corresponding to the large wave plate of JIS A 5403) that was constructed as the outer wall of the warehouse about 25 years ago and became waste material due to rebuilding of the warehouse. used. In the asbestos-containing waste material crushing treatment plant equipped with a demon tooth crusher as a pulverizer, the waste material is sent to the devil tooth crusher via a belt conveyor for pulverization, and classified by a sieving machine with an opening of 200 mm. Was repeatedly crushed by sending it to the demon crusher, and pulverized so that the maximum dimension was less than 200 mm. Further, the pulverized waste material is screened using a sieving machine having an opening of 1 mm, and the waste material remaining on the sieve is collected, so that the minimum size of the waste material is 1 mm or more and the maximum size is less than 200 mm. It was adjusted. During the pulverization, water was sprayed on the waste material in order to suppress the generation of dust. The moisture content of the waste material whose size was adjusted was adjusted to 10%, and the waste material was sent to a bag body having a thickness of 0.2 mm and made of polyester, and was packed so that the dry mass of the waste material was 20 kg. The ratio of waste material and cement raw material to be put into the rotary kiln was 10% waste material and 90% cement raw material in a dry mass ratio, and the waste material was still packed in the bag and heated by the preheater. Along with cement raw material, it was put into the rotary kiln from the kiln bottom of the rotary kiln. The rotary kiln and its operating conditions, and the pulverization conditions of the sintered body are the same as in Example 1.
When the obtained sintered body was cooled and observed, the cement raw material formed a sintered body as a cement raw material, the waste material formed a sintered body as a waste material, and the surface of the waste material reacted with cement and waste material. A small amount of sintered part was formed.
As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and subjecting each sample to a compressive strength test (7 days) based on JIS R 5201, the average value was −41.1 N / mm 2 and the standard deviation = It was 1.73 N / mm 2 and the coefficient of variation was 0.042. Compared with the case of the normal cement which does not add the waste material of a reference example (after-mentioned), these values did not recognize a difference in an average value and a variation coefficient, and could obtain the cement of the stable performance.
In addition, as a result of conducting an X-ray diffraction test and a polarization microscope observation on the obtained powder and dust in the exhaust of hot air collected by the dust collector of the rotary kiln, asbestos diffraction peaks and fibrous materials corresponding to asbestos are I was not able to admit.
（比較例１）
廃材の寸法として１ｍｍ未満のものを使用したこと以外は、実施例１と同一とした。得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料と廃材とが反応した焼結体となっていた。得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値＝１０．２Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝０．９３Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．０９１であった。これらの値は、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較して、平均値が明らかに低く、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定された規格値を満足しなかった。また、変動係数が明らかに大きく性能のバラツキが大きかった。(Comparative Example 1)
It was the same as Example 1 except having used the thing of less than 1 mm as a dimension of waste material. When the obtained sintered body was cooled and observed, it was a sintered body in which the cement raw material and the waste material reacted. As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and performing a compressive strength test (7 days) on each sample based on JIS R 5201, the average value was 10.2 N / mm 2 and the standard deviation = The coefficient of variation was 0.93 N / mm 2 and the coefficient of variation was 0.091. These values were clearly lower in average value than the case of the normal cement not added with the waste material of the reference example (described later), and did not satisfy the standard value defined in JIS R 5210. In addition, the coefficient of variation was clearly large and the performance variation was large.
（比較例２）
ロータリーキルンに投入する廃材とセメント原料との比率を、乾燥状態としての質量比で廃材を２５％、セメント原料を７５％としたこと以外は、実施例１と同一とした。得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料はセメント原料として焼結体を形成し、廃材は廃材として焼結体を形成していたが、ともに焼結は不十分であり、特に、廃材については、焼結せずに残存している個所が認められた。得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値＝２０．８Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝１．６２Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．０７８であった。これらの値は、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較して、平均値が明らかに低く、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定された規格値を満足しなかった。また、変動係数が明らかに大きく性能のバラツキが大きかった。(Comparative Example 2)
The ratio of the waste material and the cement raw material charged into the rotary kiln was the same as that of Example 1 except that the waste material was 25% and the cement raw material was 75% in terms of the mass ratio as a dry state. When the obtained sintered body was cooled and observed, the cement raw material formed a sintered body as a cement raw material, and the waste material formed a sintered body as a waste material, but both were insufficiently sintered, In particular, the waste material was found to remain without being sintered. As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and subjecting each sample to a compressive strength test (7 days) based on JIS R 5201, the average value = 20.8 N / mm 2 and the standard deviation = It was 1.62 N / mm 2 and the coefficient of variation was 0.078. These values were clearly lower in average value than the case of the normal cement not added with the waste material of the reference example (described later), and did not satisfy the standard value defined in JIS R 5210. In addition, the coefficient of variation was clearly large and the performance variation was large.
（比較例３）
窯尻から投入され窯前から焼結体として取り出されるまでの経過時間を１５分とし、１２００℃以上の加熱時間を１０分とした以外は、実施例１と同一とした。得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料はセメント原料として焼結体を形成しつつあり、廃材は廃材として焼結体を形成しつつあったが、ともに焼結は不十分であり、特に、廃材については、焼結せずに残存している個所が認められた。得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値＝１３．５Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝１．５１Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．１１２であった。これらの値は、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較して、平均値が非常に低く、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定された規格値を満足しなかった。また、変動係数が明らかに大きく性能のバラツキが大きかった。(Comparative Example 3)
Example 1 was the same as Example 1 except that the elapsed time from the start of the kiln to the removal from the kiln before being taken out as a sintered body was 15 minutes, and the heating time of 1200 ° C. or higher was 10 minutes. When the obtained sintered body was cooled and observed, the cement raw material was forming a sintered body as a cement raw material, and the waste material was forming a sintered body as a waste material. In particular, with regard to the waste material, a portion that remained without being sintered was recognized. As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and performing a compressive strength test (7 days) on each sample based on JIS R 5201, the average value = 13.5 N / mm 2 and the standard deviation = The coefficient of variation was 1.51 N / mm 2 and the variation coefficient = 0.112. These values were very low in average value as compared with the case of normal cement not added with the waste material of Reference Example (described later), and did not satisfy the standard value defined in JIS R 5210. In addition, the coefficient of variation was clearly large and the performance variation was large.
（比較例４）
廃材の含水率を２５％としたこと以外は、実施例１と同一とした。廃材をセメント原料とともに投入した際に、廃材に爆裂が発生した。得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料はセメント原料として焼結体を形成し、廃材は廃材として焼結体を形成していたが、両者が反応した焼結体も多量に認められた。得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値＝２１．３Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝１．８７Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．０８８であった。これらの値は、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較して、平均値が非常に低く、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定された規格値を満足しなかった。また、変動係数が明らかに大きく性能のバラツキが大きかった。(Comparative Example 4)
Example 1 was the same as Example 1 except that the water content of the waste material was 25%. When the waste material was added together with the cement material, an explosion occurred in the waste material. When the obtained sintered body was cooled and observed, the cement raw material formed a sintered body as a cement raw material, and the waste material formed a sintered body as a waste material. Recognized by As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and subjecting each sample to a compressive strength test (7 days) based on JIS R 5201, the average value = 21.3 N / mm 2 and the standard deviation = It was 1.87 N / mm 2 and the coefficient of variation was 0.088. These values were very low in average value as compared with the case of normal cement not added with the waste material of Reference Example (described later), and did not satisfy the standard value defined in JIS R 5210. In addition, the coefficient of variation was clearly large and the performance variation was large.
（比較例５）
無機質系材料の廃材として、断熱材として使用された厚さが７０ｍｍのけい酸カルシウム板（原料のモル比：ＣａＯ／ＳｉＯ２＝１、繊維原料はガラス繊維およびパルプ、かさ密度＝８００ｋｇ／ｍ３）を使用したこと以外は、実施例５と同一とした。従って、ロータリーキルンに投入した廃材には、表面までの最短距離が３５ｍｍであるものが多量に含まれていた。得られた焼結体を冷却して観察したところ、セメント原料はセメント原料として焼結体を形成し、廃材は廃材として焼結体を形成したが、廃材の焼結体の中心部に焼結されずに残存した部分が認められた。また、廃材の表面にはセメントと廃材とが反応した焼結部が少量形成されていた。得られた粉体について２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値＝２０．２Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝１．６４Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．０８１であった。これらの値は、参考例（後述）の廃材を添加しない通常のセメントの場合と比較して、平均値が明らかに低く、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定された規格値を満足しなかった。また、変動係数が明らかに大きく性能のバラツキが大きかった。(Comparative Example 5)
As a waste material of inorganic material, a calcium silicate plate having a thickness of 70 mm used as a heat insulating material (molar ratio of raw materials: CaO / SiO 2 = 1, fiber raw materials are glass fiber and pulp, bulk density = 800 kg / m 3 ) Was the same as in Example 5. Therefore, the waste material thrown into the rotary kiln contained a large amount of the shortest distance to the surface of 35 mm. When the obtained sintered body was cooled and observed, the cement raw material formed a sintered body as a cement raw material, and the waste material formed a sintered body as a waste material, but was sintered at the center of the waste material sintered body. The remaining part was observed. Further, a small amount of a sintered part where the cement and the waste material reacted was formed on the surface of the waste material. As a result of collecting 20 samples of the obtained powder and subjecting each sample to a compressive strength test (7 days) based on JIS R 5201, the average value = 20.2 N / mm 2 and the standard deviation = It was 1.64 N / mm 2 and the coefficient of variation was 0.081. These values were clearly lower in average value than the case of the normal cement not added with the waste material of the reference example (described later), and did not satisfy the standard value defined in JIS R 5210. In addition, the coefficient of variation was clearly large and the performance variation was large.
（参考例）
廃材を使用せず、セメント原料のみを使用して、使用するロータリーキルンおよびその稼働条件、並びに焼結体の粉砕条件を実施例１と同一として、セメントを製造した。得られたセメントについて２０サンプルを採取し、各サンプルについてＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて、圧縮強さ試験（７日）を実施した結果、平均値＝４２．１Ｎ／ｍｍ２であり、標準偏差＝１．７７Ｎ／ｍｍ２であり、変動係数＝０．０４２であった。(Reference example)
A cement was manufactured by using only the cement raw material without using the waste material, and using the rotary kiln to be used, the operating conditions thereof, and the pulverization conditions of the sintered body as those in Example 1. Twenty samples were collected from the obtained cement, and each sample was subjected to a compressive strength test (7 days) based on JIS R 5201. As a result, the average value = 42.1 N / mm 2 and the standard deviation = 1. .77 N / mm 2 and coefficient of variation = 0.042.
本発明になる処理方法によれば、無機質系材料の廃材を、成分調整を行うことなく、セメント製造用原料とともにセメント製造用キルンを用いて加熱することにより、安定した性能を有するセメントとして再生することができる。 According to the treatment method of the present invention, the inorganic material waste material is regenerated as a cement having stable performance by heating using a cement production kiln together with a cement production raw material without adjusting the components. be able to.
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