JPH08268737A - 焼却灰の処理方法 - Google Patents

焼却灰の処理方法

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JPH08268737A JP9437995A JP9437995A JPH08268737A JP H08268737 A JPH08268737 A JP H08268737A JP 9437995 A JP9437995 A JP 9437995A JP 9437995 A JP9437995 A JP 9437995A JP H08268737 A JPH08268737 A JP H08268737A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃棄物等の焼却灰をセメントの混合材として
用いた場合にしばしば発生する練り混ぜ時の急激な発
熱、発泡、流動性の低下、硬化体強度の低下、膨張等を
低減し、セメント用混合材として使用に耐え得るものと
する。 【構成】 廃棄物焼却処理場等より排出される焼却灰
を、焼却灰が没する量の水に常圧下で浸漬して、セメン
ト用混合材を得る。また、廃棄物焼却処理場等より排出
される焼却灰を、焼却灰が没する量の水に常圧下で浸漬
した後、二酸化炭素を含むガスに接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物等の焼却灰をセ
メントの混合材として用いた場合にしばしば発生する練
り混ぜ時の急激な発熱、発泡、流動性の低下、硬化体強
度の低下、膨張等を低減し、セメント用混合材として使
用に耐え得るものとするための焼却灰の処理方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】都市ゴミ等の焼却灰は、現在そのほとん
どが埋立処分されているが、近年、発生量が著しく増加
し、埋立用地の確保等、処理上の問題が深刻化しつつあ
る。焼却灰は、主としてカルシウム、アルミニウム及び
ケイ素を含有し、組成的には、従来よりセメント用混合
材に用いられている高炉スラグやフライアッシュに近似
し、セメント混合材として利用できるものと考えられ
る。実際、埋立処分する場合も、焼却灰に含まれる重金
属等の有害物質の溶出を防ぐため、セメントと混合し、
固化することも一般的である。
【0003】しかしながら、焼却灰の組成によっては、
焼却灰をそのままセメントに混合して、土木・建築用あ
るいはコンクリート製品用材料として用いることが、困
難な場合がある。その理由は、焼却灰が水と接すると、
焼却灰中にしばしば含まれる生石灰、アーウィンなどの
水和反応性の高い化合物や金属アルミニウムが、激しく
水和したり、水と反応してガスを発生したり、あるいは
不安定で他の結晶形に転移しやすいカルシウムアルミネ
ート水和物を生成したりするため、練り混ぜ直後の激し
い発熱と発泡、それに伴う硬化物の急激な温度上昇、こ
わばりの発生、硬化体の多孔化とそれによる強度の低
下、硬化体の著しい寸法変化、一旦発現した強度の低下
等を生じるからである。
【0004】このような弊害を抑制するため、前処理と
して、焼却灰を水と接触させる方法が従来より提案され
ているが、それらはいずれもアルカリの添加や加圧下で
の練り混ぜ, 粉砕混合等の特殊な操作を必要としてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、セ
メントに混合して使用しても、急激な発熱、発泡がな
く、実用上十分な流動性と強度発現性を示し、著しい膨
張を生じない混合材を焼却灰から得るための、特殊な操
作を必要としない焼却灰の処理方法を提供するものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の焼却灰の処理方
法は、廃棄物焼却処理場等より排出される焼却灰を、焼
却灰が没する量の水に常圧下で浸漬して、セメント用混
合材を得るものである。また、本発明の焼却灰の処理方
法は、廃棄物焼却処理場等より排出される焼却灰を、焼
却灰が没する量の水に常圧下で浸漬した後、二酸化炭素
を含むガスに接触させ、セメント用混合材を得るもので
ある。そして、上記の各方法の実施の際には、ガスの二
酸化炭素濃度が5%以上であることが望ましい。さら
に、上記の各方法の実施の際には、ガスの温度が100
℃以上であることが望ましい。
【0007】廃棄物焼却処理場等より排出される焼却灰
は、アウィン、消石灰、生石灰や金属アルミニウム等を
含むものが多い。このような焼却灰が水と接すると、生
石灰やアウィンなどが水和して急激に発熱し、また金属
アルミニウムはアルカリ共存下において水を分解し、水
素ガスを発生する。したがって、焼却灰をそのままセメ
ントに混合して用いると、練り混ぜ直後から生石灰等の
水和のため激しく発熱するとともにこわばりを生じた
り、水素ガスの発生により激しく発泡して、硬化体は多
孔化し、強度は低下する。そして、発泡が成型後や打設
後も続く場合は、著しく寸法が変化し、また含塩素カル
シウムアルミネート水和物の生成等により、一旦発現し
た強度が材令の経過に伴い低下する場合もある。このよ
うに焼却灰をそのままセメントの混合材として用いた場
合、その組成によっては、土木・建築材料あるいはコン
クリート製品材料として使用する上で、重大な問題を生
じる場合がある。
【0008】本発明では、あらかじめ、焼却灰を水また
は熱水に浸漬して水和させ、金属アルミニウムや生石灰
をCa(OH)2 やAlO(OH),Al(OH)3 などの安定な化合物に変
えることによって、セメントの練り混ぜ時における弊害
を抑制する。水の量は、焼却灰が完全に水没する量が必
要である。このように、従来よりも水量を多くすること
により、焼却灰粒子と水との接触面積が大きく保たれ、
加圧、アルカリの添加、粉砕混合などの特別の操作を施
さずに、上記の反応を十分に進行させることができる。
そして、上記の反応の速度は、高温ほど大きいので、処
理時間を短縮するためには、加熱下で行うと良い。処理
時間は、焼却灰のキャラクターにより多少異なるが、通
常、温度20℃では10時間以上、温度60℃では1時
間以上、90℃では20分以上とすることが望ましい。
なお、一定時間毎に、処理容器底部に沈降した焼却灰を
撹拌し、反応を促進することも望ましい。
【0009】さらに、本発明では、水に浸漬した焼却灰
を、焼却炉の排ガス等、一定濃度以上の二酸化炭素を含
有するガスに接触させ、水酸化カルシウムを炭酸カルシ
ウムに転化させることにより、セメント用の混合材とし
て使用した際の硬化体の一層の強度の改善を実現する。
ガス処理は、温度100℃以上で、CO2 濃度5%以上の
ガスを用いて、1時間以上行うことが望ましい。
【0010】廃棄物焼却処理場等には、ボイラーからの
排熱、冷却水、二酸化炭素を含む排ガスなどが豊富に存
在し、これらを本発明に利用すると、エネルギーの再利
用という点でも有効である。
【0011】
【実施例】以下に実施例をあげて説明する。水に浸漬処
理した焼却灰、水に浸漬処理した後に二酸化炭素ガスに
接触処理した焼却灰、及びこれらの処理を施さない焼却
灰を、普通ポルトランドセメント(OPC)と混合し、
得られた試製セメントについて、凝結試験、モルタル強
度試験及び膨張量の測定を行い、OPCのみのセメント
と比較した。使用した焼却灰は、ごみ焼却場の飛灰で、
そのキャラクターを表1に示す。
【0012】
【表1】
【0013】セメントと焼却灰の混合比は80:20
(重量比)とした。浸漬処理には、焼却灰を、一定温度
に保った0.5倍量または10倍量(重量比)の水に所
定の時間まで浸漬し、ろ過し、室温で乾燥した。
【0014】ガス処理は、60℃の熱水に1時間浸漬し
た後、ろ過・乾燥した焼却灰100gを、内容積100
リットルのインキュベーター中で、二酸化炭素を含有す
るガスに所定の時間まで接触させた。ガスの温度は、実
際の廃棄物焼却場の排ガスに近い、温度200℃を主と
し、20、50、100、300℃の場合も実施した。
CO2 濃度は2〜15%とし、接触時間は30分〜2時間
とした。
【0015】凝結試験及びモルタル強度試験は、JIS
R 5201「セメントの物理試験」にもとづいて行
った。強度試験は、試験体を湿空で1日養生後脱型し、
20℃で所定の材令まで養生した後測定した。膨張量
は、強度試験用供試体の厚さをノギスで測定し、試料0
の普通セメントモルタルの場合の厚さとの差を求めて膨
張量とし、測定は、材令1日で行った。試験結果を表2
に示す。
【0016】
【表2】
【0017】普通ポルトランドセメント(OPC)のみ
を用いた試料0のモルタルの圧縮強度は、7日、28日
においてそれぞれ278kgf/cm2 、443kgf/cm2 で、
凝結は正常で、硬化体の膨張はほとんど認められない。
浸漬処理及びガス接触処理をしない焼却灰を混合した試
料1は、OPCと比較して、モルタルのフローは小さ
く、供試体1本(4×4×16cmの立方体)の重量は小
さく、圧縮強度は28日でも43kgf/cm2 に過ぎず、凝
結は早くなり、膨張量は大きい。約20℃に保った水に
浸漬した焼却灰を混合した試料2〜6では、処理時間が
2時間では試料1と大差ないが、処理時間が長くなるに
つれて、フローは大きく、供試体重量は大きく、圧縮強
度は高くなり、凝結は遅くなり、膨張量は小さくなっ
た。ただし処理時間24時間と36時間では、大差はな
かった。
【0018】60℃の熱水に浸漬した焼却灰を用いた試
料7〜10及び90℃の熱水に浸漬した焼却灰を用いた
試料11〜15でも、同様に処理時間の増加につれてセ
メントの性能が向上した。以上の例は、焼却灰をその1
0倍量の水すなわち焼却灰が完全に水没する水量の水に
浸漬した場合であるが、0.5倍量の水に浸漬した試料
16では、水量が少なく、焼却灰は湿っているものの水
面上に焼却灰の4割程度が露出しているため、90℃で
30分間浸漬処理しても、セメントの性能低下を押さえ
る改善は見られなかった。
【0019】浸漬処理後にガス接触処理を行った試料1
7〜35では、同じ条件で浸漬処理した試料9と比較し
て、強度は増加した。ただしCO2 濃度が2%では強度の
増加は小さく、CO2 濃度は5%以上が適当と考えられ
る。また接触時間は、30分と1時間では強度の増加に
差があるが、1時間と2時間では大差ない。ガス温度は
100℃以上が望ましく、実際の焼却場の排ガス(約2
00℃)なら十分と考えられる。
【0020】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、簡単
な方法により、セメントに混合して使用しても、急激な
発熱、発泡がなく、実用上十分な流動性と強度発現性を
示し、著しい膨張を生じない混合材を、焼却灰から得る
ことができる。焼却施設には、ボイラーからの排熱、冷
却水、二酸化炭素を含む排ガスなどが豊富に存在し、こ
れらを本発明に利用すると、エネルギーの再利用という
点でも有効である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物焼却処理場等より排出される焼却
    灰を、焼却灰が没する量の水に常圧下で浸漬して、セメ
    ント用混合材を得ることを特徴とする焼却灰の処理方
    法。
  2. 【請求項2】 廃棄物焼却処理場等より排出される焼却
    灰を、焼却灰が没する量の水に常圧下で浸漬した後、二
    酸化炭素を含むガスに接触させ、セメント用混合材を得
    ることを特徴とする焼却灰の処理方法。
  3. 【請求項3】 ガスの二酸化炭素濃度が5%以上である
    ことを特徴とする請求項2に記載の焼却灰の処理方法。
  4. 【請求項4】 ガスの温度が100℃以上であることを
    特徴とする請求項2又は3に記載の焼却灰の処理方法。
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