JP4374144B2 - 硬化セメントの再利用方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄コンクリート等に含まれる硫酸塩を分解して除去し、これらをセメント原料として再利用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート製構造物の取り壊しや、コンクリート舗装道路の補修等によって大量の廃棄コンクリートが発生する。また、生コン工場からは多量の生コンスラッジが排出される。これらの廃棄コンクリートは、従来、その一部が骨材や路盤の下地材料などに再利用されているものの、大部分は埋め立て処理されている。しかし、近年、埋め立て処分場を確保することが次第に難しく、その対策が急務である。一方、生コンスラッジ、廃棄コンクリート、または廃棄モルタル等はそもそもセメント原料から造られており、これらをセメント原料として再利用することが期待される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、廃棄コンクリート等の硬化セメントにはセメント原料成分の他に添加した石膏に由来する硫酸塩が含まれている。このため、硬化セメントの粉砕物をそのままセメント原料として用いると、セメントクリンカの焼成時にこの硫酸塩が分解して亜硫酸ガスを生じ、これがカルシウムやその他のアルカリと反応してアルカリ塩を生成する。このアルカリ塩を含む空気がプレヒータ等で冷却されると、アルカリ塩が内壁に付着して凝縮し、閉塞等のトラブルが多発する問題がある。また、硫酸塩の含有量が多いものはセメントクリンカーに過剰な硫酸分を持ち込むことになり、セメント成分を適切な範囲に整えるうえで好ましくない。従って、セメント原料としての使用量が制限される。
【０００４】
本発明は、廃棄コンクリートや廃棄モルタルなどの再利用を妨げる上記問題を解決したものであり、廃棄コンクリート等に含まれる硫酸塩を分解して除去し、これらをセメント原料として再利用する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は（１）硬化セメント粉砕物を強アルカリ溶液に混合してスラリー化することにより、セメント中の硫酸塩を分解して固形分のＳＯ3含有量を低減し、これを固液分離して回収した固形分をセメント原料として再利用することを特徴とする方法に関する。
【０００６】
本発明の上記再利用方法は以下の態様を含む。
（２）硬化セメント粉砕物を水酸化ナトリウム溶液に混合してスラリー化し、セメント中の硫酸塩を分解して硫酸成分を溶出させることにより、固形分のＳＯ3含有量を０.８wt％以下に低減し、これを固液分離して硫酸成分を含む液分を除去する一方、固形分を回収してセメント原料として再利用する上記(1)の再利用方法。
（３）固形分のＳＯ3含有量を０.６wt％以下に低減して、該固形分を回収する上記(1)または(2)の再利用方法。
（４）硬化セメントが生コンスラッジ、廃棄コンクリート、または廃棄モルタルであり、これから骨材を分離した硬化セメントの粉砕物を用いる上記(1)または(2)の再利用方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に即して詳細に説明する。
本発明の再利用方法は、硬化セメント粉砕物を強アルカリ溶液に混合してスラリー化することにより、セメント中の硫酸塩を分解して固形分のＳＯ3含有量を低減し、これを固液分離して回収した固形分をセメント原料として再利用することを特徴とする方法である。
【０００８】
硬化セメントとは生コンスラッジ、廃棄コンクリート、または廃棄モルタルなどのように硬化したセメント組成物を云う。これらを粉砕して骨材を取り除き、溶解し易いように好ましくは０.１５mm以下の微粉にする。この粉砕物は水酸化ナトリウム溶液と混合してスラリーにするのでコンクリートの種類は制限されない。重量コンクリート、普通コンクリート、軽量コンクリートの何れでも良い。また、このスラリーから回収した固形物はセメント原料として成分を調整して用いるので、硬化セメントに使用されているセメントの種類も制限されない。
【０００９】
強アルカリ水溶液としてはｐＨ１３以上のスラリーを形成するアルカリ水溶液を用いる。具体的には、例えば１mol/リットル濃度以上の水酸化ナトリウム溶液が用いられる。硬化セメントの粉砕物を水酸化ナトリウム溶液に混合してスラリー化すると、例えば次式に示すように、硬化セメントに含まれる未反応の石膏が分解されて水酸化カルシウムの沈澱と硫酸ナトリウムを生じる。この水酸化カルシウムは固形分として残り、硫酸ナトリウムはイオン化して液中に溶解する。なお、セメント水和物も適宜分解される。スラリー化温度は室温でよい。スラリーの固液比は適度な濾過性を有するように５０〜２００g/リットルが好ましい。
ＣａＳＯ4＋２ＮａＯＨ → Ｃａ(ＯＨ)2↓＋Ｎａ2ＳＯ4
【００１０】
水酸化ナトリウムの濃度は４mol/リットルが適当であり、概ねｐＨ１３以上、具体的にはｐＨ１３.４〜１３.７の強アルカリのスラリーにするのが好ましい。単位時間あたりの石膏の除去率（固形分に含まれる石膏の残留率）は水酸化ナトリウムの濃度によって異なり、水酸化ナトリウムの濃度が高いほど石膏の除去率が高い。具体的には、例えば、ＳＯ3換算で１.５４wt％の石膏を含む硬化セメント粉砕物を水酸化ナトリウム溶液に混合して３０分間攪拌した場合、水酸化ナトリウム濃度１mol/リットルの溶液を用いると固形分のＳＯ3含有量は約１wt％（除去率約２８wt％）であるが、水酸化ナトリウム濃度４mol/リットルの溶液を用いると固形分のＳＯ3含有量は約０.７７wt％（除去率約５０wt％）に半減する。なお、水酸化ナトリウム濃度が８mol/リットル以上では、固形分のＳＯ3除去率は概ね７５％以上である。
【００１１】
セメント原料として用いる場合、スラリー固形分のＳＯ3含有量は少ないほど好ましいが、実用的な観点から０.８wt％以下が適当であり、０.６wt％以下が好ましい。一般に廃棄コンクリート等には概ね１.５〜１.６wt％程度の硫酸塩が含まれているが、この含有量では、これを未処理のまま用いると実用上、セメント原料の約３５〜４０％程度しか代替できない。固形分のＳＯ3含有量を０.８wt％以下、好ましくは０.６wt％以下に低減すると、他の成分とのバランスにもよるが、概ねセメント原料の７０〜８０wt％をこの固形分によって代替できるようになる。
【００１２】
硬化セメント粉砕物を強アルカリ水溶液に混合してスラリー化した後に固液分離する。この混合時に攪拌してスラリーを均一化するのが好ましい。攪拌時間は制限されない。概ね３０分程度で良い。固液分離手段も制限されない。分離後、回収した固形分を水洗してＮａ+等のアルカリ分、および硫酸イオン(ＳＯ4 ++)を洗い流す。分離した液分は硫酸イオンを含み、概ねｐＨ１３前後のアルカリ性溶液であるので、これに酸を加えて中和した後に排水する。一方、回収した固形分は乾燥し、セメント原料として再利用する。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
〔実施例１〕
廃棄コンクリートから骨材を取り除いた粉砕物（平均粒径0.15mm以下、）５.０kgを用い、これを室温下で、濃度１〜８mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液１００リットルに混合し、３０分攪拌して固液比５０g/リットルのスラリー(pH：１３.４〜１３.７)とした。このスラリーを固液分離し、固形分４.８kgを回収した。この固形分に含まれるＳＯ3量を表１に示した。この結果に示すように、廃棄コンクリート粉砕物を濃度４mol/リットル以上の水酸化ナトリウム水溶液を用いてスラリー化したものは、コンクリートに含まれるＳＯ3分の約４０％〜約６２％が除去され、セメント原料として適当なＳＯ3含有量０.８wt％以下、好ましくは０.６wt％以下の固形分を回収することができる。
【００１４】
【表１】
【００１５】
〔実施例２〕
生コン工場から発生した廃棄コンクリートスラッジを乾燥し、軽度に解砕した粉末１０kgを用い、これを実施例１と同様に室温下で、濃度２〜８mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液１００リットルに混合し、６０分間攪拌して固液比１００g/リットルのスラリーとした。このスラリーを固液分離し、固形分９.５kgを回収した。この固形分に含まれるＳＯ3量を表２に示した。
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、廃棄コンクリートや廃棄モルタル、生コンスラッジなどの硬化コンクリートを強アルカリ溶液に混合してスラリー化することにより、硬化コンクリートに含まれる硫酸塩が分解除去され、スラリー固形分に含まれるＳＯ3量が大幅に低減するので、これをセメント原料として再利用することができる。従って、これまで廃棄処分されていた廃棄コンクリートや廃棄モルタル、生コンスラッジなどをセメント原料として再資源化することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄コンクリート等に含まれる硫酸塩を分解して除去し、これらをセメント原料として再利用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート製構造物の取り壊しや、コンクリート舗装道路の補修等によって大量の廃棄コンクリートが発生する。また、生コン工場からは多量の生コンスラッジが排出される。これらの廃棄コンクリートは、従来、その一部が骨材や路盤の下地材料などに再利用されているものの、大部分は埋め立て処理されている。しかし、近年、埋め立て処分場を確保することが次第に難しく、その対策が急務である。一方、生コンスラッジ、廃棄コンクリート、または廃棄モルタル等はそもそもセメント原料から造られており、これらをセメント原料として再利用することが期待される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、廃棄コンクリート等の硬化セメントにはセメント原料成分の他に添加した石膏に由来する硫酸塩が含まれている。このため、硬化セメントの粉砕物をそのままセメント原料として用いると、セメントクリンカの焼成時にこの硫酸塩が分解して亜硫酸ガスを生じ、これがカルシウムやその他のアルカリと反応してアルカリ塩を生成する。このアルカリ塩を含む空気がプレヒータ等で冷却されると、アルカリ塩が内壁に付着して凝縮し、閉塞等のトラブルが多発する問題がある。また、硫酸塩の含有量が多いものはセメントクリンカーに過剰な硫酸分を持ち込むことになり、セメント成分を適切な範囲に整えるうえで好ましくない。従って、セメント原料としての使用量が制限される。
【０００４】
本発明は、廃棄コンクリートや廃棄モルタルなどの再利用を妨げる上記問題を解決したものであり、廃棄コンクリート等に含まれる硫酸塩を分解して除去し、これらをセメント原料として再利用する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は（１）硬化セメント粉砕物を強アルカリ溶液に混合してスラリー化することにより、セメント中の硫酸塩を分解して固形分のＳＯ3含有量を低減し、これを固液分離して回収した固形分をセメント原料として再利用することを特徴とする方法に関する。
【０００６】
本発明の上記再利用方法は以下の態様を含む。
（２）硬化セメント粉砕物を水酸化ナトリウム溶液に混合してスラリー化し、セメント中の硫酸塩を分解して硫酸成分を溶出させることにより、固形分のＳＯ3含有量を０.８wt％以下に低減し、これを固液分離して硫酸成分を含む液分を除去する一方、固形分を回収してセメント原料として再利用する上記(1)の再利用方法。
（３）固形分のＳＯ3含有量を０.６wt％以下に低減して、該固形分を回収する上記(1)または(2)の再利用方法。
（４）硬化セメントが生コンスラッジ、廃棄コンクリート、または廃棄モルタルであり、これから骨材を分離した硬化セメントの粉砕物を用いる上記(1)または(2)の再利用方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に即して詳細に説明する。
本発明の再利用方法は、硬化セメント粉砕物を強アルカリ溶液に混合してスラリー化することにより、セメント中の硫酸塩を分解して固形分のＳＯ3含有量を低減し、これを固液分離して回収した固形分をセメント原料として再利用することを特徴とする方法である。
【０００８】
硬化セメントとは生コンスラッジ、廃棄コンクリート、または廃棄モルタルなどのように硬化したセメント組成物を云う。これらを粉砕して骨材を取り除き、溶解し易いように好ましくは０.１５mm以下の微粉にする。この粉砕物は水酸化ナトリウム溶液と混合してスラリーにするのでコンクリートの種類は制限されない。重量コンクリート、普通コンクリート、軽量コンクリートの何れでも良い。また、このスラリーから回収した固形物はセメント原料として成分を調整して用いるので、硬化セメントに使用されているセメントの種類も制限されない。
【０００９】
強アルカリ水溶液としてはｐＨ１３以上のスラリーを形成するアルカリ水溶液を用いる。具体的には、例えば１mol/リットル濃度以上の水酸化ナトリウム溶液が用いられる。硬化セメントの粉砕物を水酸化ナトリウム溶液に混合してスラリー化すると、例えば次式に示すように、硬化セメントに含まれる未反応の石膏が分解されて水酸化カルシウムの沈澱と硫酸ナトリウムを生じる。この水酸化カルシウムは固形分として残り、硫酸ナトリウムはイオン化して液中に溶解する。なお、セメント水和物も適宜分解される。スラリー化温度は室温でよい。スラリーの固液比は適度な濾過性を有するように５０〜２００g/リットルが好ましい。
ＣａＳＯ4＋２ＮａＯＨ → Ｃａ(ＯＨ)2↓＋Ｎａ2ＳＯ4
【００１０】
水酸化ナトリウムの濃度は４mol/リットルが適当であり、概ねｐＨ１３以上、具体的にはｐＨ１３.４〜１３.７の強アルカリのスラリーにするのが好ましい。単位時間あたりの石膏の除去率（固形分に含まれる石膏の残留率）は水酸化ナトリウムの濃度によって異なり、水酸化ナトリウムの濃度が高いほど石膏の除去率が高い。具体的には、例えば、ＳＯ3換算で１.５４wt％の石膏を含む硬化セメント粉砕物を水酸化ナトリウム溶液に混合して３０分間攪拌した場合、水酸化ナトリウム濃度１mol/リットルの溶液を用いると固形分のＳＯ3含有量は約１wt％（除去率約２８wt％）であるが、水酸化ナトリウム濃度４mol/リットルの溶液を用いると固形分のＳＯ3含有量は約０.７７wt％（除去率約５０wt％）に半減する。なお、水酸化ナトリウム濃度が８mol/リットル以上では、固形分のＳＯ3除去率は概ね７５％以上である。
【００１１】
セメント原料として用いる場合、スラリー固形分のＳＯ3含有量は少ないほど好ましいが、実用的な観点から０.８wt％以下が適当であり、０.６wt％以下が好ましい。一般に廃棄コンクリート等には概ね１.５〜１.６wt％程度の硫酸塩が含まれているが、この含有量では、これを未処理のまま用いると実用上、セメント原料の約３５〜４０％程度しか代替できない。固形分のＳＯ3含有量を０.８wt％以下、好ましくは０.６wt％以下に低減すると、他の成分とのバランスにもよるが、概ねセメント原料の７０〜８０wt％をこの固形分によって代替できるようになる。
【００１２】
硬化セメント粉砕物を強アルカリ水溶液に混合してスラリー化した後に固液分離する。この混合時に攪拌してスラリーを均一化するのが好ましい。攪拌時間は制限されない。概ね３０分程度で良い。固液分離手段も制限されない。分離後、回収した固形分を水洗してＮａ+等のアルカリ分、および硫酸イオン(ＳＯ4 ++)を洗い流す。分離した液分は硫酸イオンを含み、概ねｐＨ１３前後のアルカリ性溶液であるので、これに酸を加えて中和した後に排水する。一方、回収した固形分は乾燥し、セメント原料として再利用する。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
〔実施例１〕
廃棄コンクリートから骨材を取り除いた粉砕物（平均粒径0.15mm以下、）５.０kgを用い、これを室温下で、濃度１〜８mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液１００リットルに混合し、３０分攪拌して固液比５０g/リットルのスラリー(pH：１３.４〜１３.７)とした。このスラリーを固液分離し、固形分４.８kgを回収した。この固形分に含まれるＳＯ3量を表１に示した。この結果に示すように、廃棄コンクリート粉砕物を濃度４mol/リットル以上の水酸化ナトリウム水溶液を用いてスラリー化したものは、コンクリートに含まれるＳＯ3分の約４０％〜約６２％が除去され、セメント原料として適当なＳＯ3含有量０.８wt％以下、好ましくは０.６wt％以下の固形分を回収することができる。
【００１４】
【表１】
〔実施例２〕
生コン工場から発生した廃棄コンクリートスラッジを乾燥し、軽度に解砕した粉末１０kgを用い、これを実施例１と同様に室温下で、濃度２〜８mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液１００リットルに混合し、６０分間攪拌して固液比１００g/リットルのスラリーとした。このスラリーを固液分離し、固形分９.５kgを回収した。この固形分に含まれるＳＯ3量を表２に示した。
【００１６】
【表２】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、廃棄コンクリートや廃棄モルタル、生コンスラッジなどの硬化コンクリートを強アルカリ溶液に混合してスラリー化することにより、硬化コンクリートに含まれる硫酸塩が分解除去され、スラリー固形分に含まれるＳＯ3量が大幅に低減するので、これをセメント原料として再利用することができる。従って、これまで廃棄処分されていた廃棄コンクリートや廃棄モルタル、生コンスラッジなどをセメント原料として再資源化することができる。
Claims (4)
- 硬化セメント粉砕物を強アルカリ溶液に混合してスラリー化することにより、セメント中の硫酸塩を分解して固形分のＳＯ3含有量を低減し、これを固液分離して回収した固形分をセメント原料として再利用することを特徴とする方法。
- 硬化セメント粉砕物を水酸化ナトリウム溶液に混合してスラリー化し、セメント中の硫酸塩を分解して硫酸成分を溶出させることにより、固形分のＳＯ3含有量を０.８wt％以下に低減し、これを固液分離して硫酸成分を含む液分を除去する一方、固形分を回収してセメント原料として再利用する請求項１の再利用方法。
- 固形分のＳＯ3含有量を０.６wt％以下に低減して、該固形分を回収する請求項１または２の再利用方法。
- 硬化セメントが生コンスラッジ、廃棄コンクリート、または廃棄モルタルであり、これから骨材を分離した硬化セメントの粉砕物を用いる請求項１または２の再利用方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001036403A JP4374144B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | 硬化セメントの再利用方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001036403A JP4374144B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | 硬化セメントの再利用方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001036403A Expired - Fee Related JP4374144B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | 硬化セメントの再利用方法 |
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| CN114213080B (zh) * | 2021-12-24 | 2022-12-06 | 江苏常凌交通工程有限公司 | 一种再生混凝土 |
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2001
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