JP4325856B2 - 廃ガラスの再生方法および再生ガラス - Google Patents
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Description
また、これら従来の廃ガラスのリサイクル方法は、廃ガラスにさら新しい成分を加えることにより、廃ガラスを含む物を新たに製造する方法である。このため、将来において、リサイクルされたものから再度廃ガラスを取り出して再びリサイクルすること、すなわち廃ガラスを繰り返しリサイクルすることが困難であるという問題もある。
上記の発明によれば、廃ガラスが、色ガラスや光学材料として用いられる光学ガラスである場合に、着色等を目的として配合されている金属等を廃ガラスから取り除くことができる。
これにより、上記酸処理工程において、粉砕廃ガラスからナトリウムや金属等の酸化珪素以外の成分をより確実に取り除くことができる。
また、一般的な廃ガラスである酸化カルシウムを含む廃ガラス(例えば廃着色ソーダ石灰系ガラス等)を酸処理後に焼成した場合、廃ガラスに含まれている酸化カルシウムが酸処理後にガラス中に残留し、焼成時に、クラックをガラスに発生させ、透明ガラスが得られないおそれがある。
本発明の廃ガラスのリサイクル方法の実施の一形態について、以下に説明する。本実施の形態の廃ガラスのリサイクル方法は、ナトリウムを有する廃ガラスを粉砕して粉砕廃ガラスとする粉砕工程と、粉砕廃ガラスを酸水溶液に浸漬させることにより、粉砕廃ガラスと酸水溶液とを接触させて、上記ナトリウムを除去する酸処理工程と、を含み、上記粉砕廃ガラスの粒径が100μm以下である。
本発明のセメント骨材は、上記説明した本実施の形態の廃ガラスのリサイクル方法により製造されたものである。上記説明したように、上記廃ガラスのリサイクル方法により、廃ガラス中のからナトリウムを取り除くことができるため、ナトリウムの浸出によるアルカリシリカ反応が発生しない、高品質のセメント骨材を提供することができる。
以下に、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、実施例および比較例に記載の「部」は「重量部」を示し、「%」は「重量%」を示す。
実施例および比較例では、廃ガラス、粉砕廃ガラス、再生品等の測定試料中に含まれる元素は以下のようにして定量した。
廃ガラスとしてのソーダライムガラス(15.3Na2O−10.2CaO−73.2SiO2−1.3Al2O3)を打撃粉砕した後に、該粉砕されたソーダライムガラスを乳鉢と乳棒とを用いてすりつぶし、粉砕廃ガラスとした。この粉砕廃ガラスを分級して、粒径が38μm以下のものを取り出した。
実施例1の廃ガラスとしてのソーダライムガラスを打撃粉砕した後に、遊星ボールミル(商品名:P−7、フリッチェ社製)を用いて粒径6μm以下に粉砕し粉砕廃ガラスとした。
実施例1と同様にして得られた粒径38μm以下ソーダライムガラス1部と3規定硝酸水溶液5部とを密閉容器中に仕込み、120℃で48時間加熱して酸処理を行った。その結果、加熱前のソーダライムガラス中のナトリウムの44%が脱離していた。すなわち、上記の処理により、粉砕廃ガラス中のナトリウムを44%取り除くことができた。このように処理して得られた酸処理後のソーダライムガラス(再生品、再生ガラス)60部と、セメント(普通ポルドランドセメント、大阪セメント製)40部とを混合してセメント混合物を調製した。高性能コンクリート減水剤(商品名:マイティー150、花王製)1000部と蒸留水10部とを混合し、高性能コンクリート減水剤液を調製した。そして、セメント混合物100部に高性能コンクリート減水剤液30部を加えて、十分に混練してコンクリートを調製した。
実施例3の酸処理後のソーダライムガラスの代わりに、実施例3の酸処理を行う前の粒径38μm以下のソーダライムガラスを用いた以外は、実施例3と同様にしてコンクリート成型体を作製し、養生処理および加熱処理を行った。加熱処理後のコンクリート成型体をハンマーを用いて粉砕して、X線回折測定を行った結果を図2(b)に示す。
実施例3の酸処理後のソーダライムガラスの代わりに、ナトリウムを含まない粒径38μm以下の石英ガラスを用いた以外は、実施例3と同様にしてコンクリート成型体を作製し、養生処理および加熱処理を行った。加熱処理後のコンクリート成型体をハンマーを用いて粉砕して、X線回折測定を行った結果を図2(c)に示す。
着色成分として0.1%の酸化コバルトを含む廃ガラスとしての青色着色ソーダライムガラス100部と、ホウ酸(H3BO3)54部(ソーダライムガラスが溶融した状態において酸化ホウ素(B2O3)が30部となる量)との混合物を、温度1400℃の条件の下で溶融した。そして、これを冷却固化した後、粉砕して粉砕廃ガラスとした。
廃ガラスとしてのソーダライムガラスを、着色成分として0.1%の酸化コバルトを含む青色着色ソーダライムガラスとした以外は、実施例2と同様にして、粒径6μm以下の粉砕廃ガラスを得た。
着色成分として0.1%の酸化クロムCr2O3を含む廃ガラスとしての緑色着色ソーダライムガラス100部と、ホウ酸(H3BO3)81部(ソーダライムガラスが溶融した状態において酸化ホウ素(B2O3)が45部となる量)との混合物を、温度1400℃の条件の下で溶融した。これを急冷後粉砕して粉砕廃ガラスとした。
上記のようにして得られた再生品としての酸処理後の粉砕廃ガラス(再生ガラス)について元素分析を行った結果を表4に示す。
本発明の廃ガラスのリサイクル方法は、以上のように、ナトリウムを有する廃ガラスを粉砕して粉砕廃ガラスとする粉砕工程と、粉砕廃ガラスを酸水溶液に浸漬させることにより、粉砕廃ガラスと酸水溶液とを接触させて、上記ナトリウムを除去する酸処理工程と、を含み、上記粉砕廃ガラスの粒径が100μm以下である。
本発明の廃ガラスのリサイクル方法は、以上のように、酸化ホウ素原料と廃ガラスとを含んでなる酸化ホウ素含有廃ガラスを加熱して溶融する酸化ホウ素含有廃ガラス溶融工程を含むものである。
本発明の廃ガラスを用いた透明ガラスの製造方法の実施の一形態について、以下に説明する。本実施の形態にかかる廃ガラスを用いた透明ガラスの製造方法は、廃ガラスを、溶融により酸化ホウ素となる酸化ホウ素原料、酸化珪素、および溶融により酸化ナトリウムとなる酸化ナトリウム原料と共に加熱して溶融する溶融工程と、上記溶融工程で得られた溶融物を固化させてガラスを得る固化工程と、上記固化工程で得られたガラスを酸水溶液と接触させる酸処理工程と、酸処理されたガラスを焼成する焼成工程とを含む方法である。
上記溶融工程において使用される酸化ホウ素原料は、上記溶融工程において溶融されたときに酸化ホウ素となるものであればよい。上記酸化ホウ素原料としては、例えば、ホウ酸(H3BO3)、酸化ホウ素等が挙げられる。
また、酸化アルミニウム原料の仕込み量は、特に限定されないが、溶融状態における酸化アルミニウムの量に換算した仕込み量として、着色廃ガラス100重量部に対して、2重量部以上10重量部以下の範囲内であることが好ましく、4重量部以上8重量部以下の範囲内であることがより好ましい。酸化アルミニウム原料の仕込み量を、着色廃ガラス100重量部に対して2重量部以上とすることにより、焼成工程での割れをより一層防止することができ、10重量部以下とすることにより、溶融工程における溶融温度が上昇するのを防止することができる。
以下に、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、実施例および比較例に記載の「部」は「重量部」を示し、「%」は「重量%」を示す。
本実施例では、廃ガラスとして、図4(a)に示す着色廃ガラスである緑色着色ソーダライムガラス(酸化ナトリウム(Na2O)15.2%、酸化カルシウム(CaO)10.2%、二酸化珪素(SiO2)73.2%、酸化アルミニウム(Al2O3)1.3%、着色成分としての酸化コバルト(Cr2O3)0.1%)を使用した。緑色着色ソーダライムガラスの光吸収スペクトルを図3に曲線Aで示す。
本実施例で得られた透明ガラスは、ほぼ酸化珪素のみからなるものであり、酸化珪素を95重量%程度含むと予想される。したがって、本実施例で得られた透明ガラスは、高純度ではないものの石英ガラスとして使用できると考えられる。
市販の緑色および青色の混合廃ガラス(市販の酒瓶の廃ガラスを混合したもの)100部と、粉末状の酸化珪素(SiO2)75部(ソーダライムガラスが溶融した状態において二酸化珪素(SiO2)が75部となる量)と、炭酸ナトリウム(Na2CO3)10.2部(ソーダライムガラスが溶融した状態において酸化ナトリウム(Na2O)が6.0部となる量)と、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)9.2部(ソーダライムガラスが溶融した状態において酸化アルミニウム(Al2O3)が6.0部となる量)と、ホウ酸(H3BO3)153部(ソーダライムガラスが溶融した状態において酸化ホウ素(B2O3)が85部となる量)とを混合した。
次に、容器中に酸水溶液としての1規定硝酸水溶液を入れ、該硝酸水溶液中に上記の熱処理を施したガラス板を浸漬し、90℃に加熱しながら48時間にかけて酸処理を行った。
酸化珪素、炭酸ナトリウム、および水酸化アルミニウムを使用せず、ホウ酸(H3BO3)の使用量を72部(ソーダライムガラスが溶融した状態において酸化ホウ素(B2O3)が40部となる量)に減らした点以外は、実施例と同様の配合および操作でガラス板を製造した。
Claims (15)
- ナトリウムを有する廃ガラスを粉砕して粉砕廃ガラスとする粉砕工程と、粉砕廃ガラスを酸水溶液に浸漬させることにより、粉砕廃ガラスと酸水溶液とを接触させて、上記ナトリウムを除去する酸処理工程と、を含み、
上記粉砕廃ガラスの粒径が100μm以下であることを特徴とする廃ガラスのリサイクル方法。 - 上記粉砕廃ガラスの粒径が38μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の廃ガラスのリサイクル方法。
- 溶融により酸化ホウ素となる酸化ホウ素原料と廃ガラスと含んでなる酸化ホウ素含有廃ガラスを加熱して溶融する酸化ホウ素含有廃ガラス溶融工程と、酸化ホウ素含有廃ガラス溶融工程において溶融された酸化ホウ素含有廃ガラスを固化して粉砕し、粉砕廃ガラスとする粉砕工程と、粉砕廃ガラスと酸水溶液とを接触させる酸処理工程と、を含むことを特徴とする廃ガラスのリサイクル方法。
- 溶融により酸化リンとなる酸化リン原料と廃ガラスとを含んでなる酸化リン含有廃ガラスを加熱して溶融する酸化リン含有廃ガラス溶融工程と、酸化リン含有廃ガラス溶融工程において溶融された酸化リン含有廃ガラスを固化して粉砕し、粉砕廃ガラスとする粉砕工程と、粉砕廃ガラスと酸水溶液とを接触させる酸処理工程と、を含むことを特徴とする廃ガラスのリサイクル方法。
- 上記酸処理工程における酸水溶液の温度が50℃以上200℃以下の範囲内であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の廃ガラスのリサイクル方法。
- 上記酸処理工程における酸水溶液の濃度が0.1規定以上4規定以下の範囲内であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の廃ガラスのリサイクル方法。
- 上記粉砕廃ガラスの粒径が6μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の廃ガラスのリサイクル方法。
- 廃ガラスを、溶融により酸化ホウ素となる酸化ホウ素原料、酸化珪素、および溶融により酸化ナトリウムとなる酸化ナトリウム原料と共に加熱して溶融する溶融工程と、上記溶融工程で得られた溶融物を固化させてガラスを得る固化工程と、上記固化工程で得られたガラスを酸水溶液と接触させる酸処理工程と、酸処理されたガラスを焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする透明ガラスの製造方法。
- 上記溶融工程は、溶融温度が1350℃以上1450℃以下の範囲内であることを特徴とする請求項8記載の透明ガラスの製造方法。
- 上記酸処理工程は、酸水溶液を新しいものに交換しながら複数回行われることを特徴とする請求項8記載の透明ガラスの製造方法。
- 上記焼成工程は、ガラスの焼成温度が800℃以上1200℃以下の範囲内であることを特徴とする請求項8記載の透明ガラスの製造方法。
- 上記溶融工程は、廃ガラスを、溶融により酸化ホウ素となる酸化ホウ素原料、酸化珪素、および溶融により酸化ナトリウムとなる酸化ナトリウム原料と、溶融により酸化アルミニウムとなる酸化アルミニウム原料と共に加熱して溶融することを特徴とする請求項8に記載の透明ガラスの製造方法。
- 上記溶融工程は、溶融状態における各原料の量に換算した仕込み量として、廃ガラス100重量部に対して、40重量部以上100重量部以下の範囲内の酸化ホウ素原料と、30重量部以上150重量部以下の範囲内の酸化珪素と、4重量部以上20重量部以下の範囲内の酸化ナトリウム原料と、4重量部以上8重量部以下の範囲内の酸化アルミニウム原料とを共に加熱して溶融するものであることを特徴とする請求項12に記載の透明ガラスの製造方法。
- 上記固化工程の後に、ガラスを熱処理する熱処理工程をさらに含むことを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の透明ガラスの製造方法。
- 上記熱処理工程は、熱処理の温度が500℃以上700℃以下の範囲内であることを特徴とする請求項14に記載の透明ガラスの製造方法。
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