JPH11314960A - 陶磁器質焼結体及びその製造方法 - Google Patents
陶磁器質焼結体及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH11314960A JPH11314960A JP10123019A JP12301998A JPH11314960A JP H11314960 A JPH11314960 A JP H11314960A JP 10123019 A JP10123019 A JP 10123019A JP 12301998 A JP12301998 A JP 12301998A JP H11314960 A JPH11314960 A JP H11314960A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- ash
- nacl
- less
- kcl
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来、年間５０００［万トン］の都市ゴミ焼
却灰中の多量のＮａＣｌおよびＫＣｌにより侵蝕された
処理設備を守り、かつ焼却灰を原料とする製品の品質を
無害化し、付加価値の高いセラミック製品を低原価にて
製造する陶磁器質焼結体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 都市ゴミ焼却灰を陶磁器質焼結体の主原
料として利用するに当り、粒度分別によって化学成分の
安定範囲に層別すると共に、特に食塩および重金属類の
塩類を水溶液として解離させゼオライト鉱物，珪藻土，
酸性白土などに吸着させた後、配合して組成物を調整
し、焼成が焼結過程において非晶質であり反応活性の高
いＳｉＯ2と反応させて安定化して形成される。この陶
磁器質焼結体は付加価値が高く、透水性，保水性を有し
建設材料セラミックスとして広く使用される。
却灰中の多量のＮａＣｌおよびＫＣｌにより侵蝕された
処理設備を守り、かつ焼却灰を原料とする製品の品質を
無害化し、付加価値の高いセラミック製品を低原価にて
製造する陶磁器質焼結体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 都市ゴミ焼却灰を陶磁器質焼結体の主原
料として利用するに当り、粒度分別によって化学成分の
安定範囲に層別すると共に、特に食塩および重金属類の
塩類を水溶液として解離させゼオライト鉱物，珪藻土，
酸性白土などに吸着させた後、配合して組成物を調整
し、焼成が焼結過程において非晶質であり反応活性の高
いＳｉＯ2と反応させて安定化して形成される。この陶
磁器質焼結体は付加価値が高く、透水性，保水性を有し
建設材料セラミックスとして広く使用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市を始め、日本
全国から年間５０００［万トン］以上も廃出されるゴミ
焼却灰の利用についてのものである。即ち、重金属類の
溶出規制等の厳しい管理下で多額の費用をかけて廃棄さ
れており、その資源再利用が重要な国家的テーマとなっ
ているゴミ焼却灰を有用に活用し、かつセラミック舗装
板等の建設材料として再生製造するに好適な陶磁器質焼
結体及びその製造方法に関する。
全国から年間５０００［万トン］以上も廃出されるゴミ
焼却灰の利用についてのものである。即ち、重金属類の
溶出規制等の厳しい管理下で多額の費用をかけて廃棄さ
れており、その資源再利用が重要な国家的テーマとなっ
ているゴミ焼却灰を有用に活用し、かつセラミック舗装
板等の建設材料として再生製造するに好適な陶磁器質焼
結体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市ゴミ焼却灰は雑多な物質が不安定な
割合で混合され生成されたもので金属類を除去すると残
りは土石類，ガラス屑，陶磁器屑および紙，木材，プラ
スチック類および家庭から排出される生ゴミが焼却され
て灰状になったものから成る。特に、１［ｍｍ］以下の
灰状のもの（ボトムアッシュ）や焼却中に飛散し集収し
た飛灰（ＥＰ灰）は塩化水素などを中和するために石灰
を加えたものであり、多量の食塩（ＮａＣｌ），塩化カ
リ（ＫＣｌ）および重金属の塩化物を含む。そのため、
これ等を原料としてセラミックス製品を製造する際に
は、特に食塩の蒸発により焼成炉や炉材が著しく損傷す
ると共に焼結体製品中に食塩が残存し商品価値を失う。
しかしながら、従来技術ではこの種の工業生産における
欠点や問題点の解決は不充分であった。
割合で混合され生成されたもので金属類を除去すると残
りは土石類，ガラス屑，陶磁器屑および紙，木材，プラ
スチック類および家庭から排出される生ゴミが焼却され
て灰状になったものから成る。特に、１［ｍｍ］以下の
灰状のもの（ボトムアッシュ）や焼却中に飛散し集収し
た飛灰（ＥＰ灰）は塩化水素などを中和するために石灰
を加えたものであり、多量の食塩（ＮａＣｌ），塩化カ
リ（ＫＣｌ）および重金属の塩化物を含む。そのため、
これ等を原料としてセラミックス製品を製造する際に
は、特に食塩の蒸発により焼成炉や炉材が著しく損傷す
ると共に焼結体製品中に食塩が残存し商品価値を失う。
しかしながら、従来技術ではこの種の工業生産における
欠点や問題点の解決は不充分であった。
【０００３】前記問題点の解決のための従来技術中の比
較的高度のものの例として窯業協会誌８６［６］１９７
８に記載されているものがある。これは１［ｍｍ］以下
の灰分を除いた土石，ガラス屑などを主成分とする原料
を用いて人工軽量資材およびタイルを作る試作的技術を
発表したものである。この研究において、軽量化のため
の炭素成分として１［ｍｍ］以下の灰分を少量使用して
いるが、焼成温度が１０００［℃］以下では灰分中のＮ
ａＣｌはその化学組成のままで殆ど製品中に残存する。
製品は水を吸うとＮａＣｌが溶出し、表面に食塩を析出
する不具合が生じる。また、従来技術の他の例として次
のものがある。都市ゴミ焼却灰はかさ比重が低く、ま
た、重金属類の溶出規制などからこの従来技術は単にこ
れ等を溶融して減容化を試みる方法を実施したものに過
ぎない。この技術は溶融操作のため多額の費用を必要と
すると共に、溶融された溶融スラグは建設用路盤材等の
低付加価値の用途にしか使用されない現状である。更
に、また別の従来技術として食塩釉製品がある。これは
火床にＮａＣｌを投入して食塩蒸気を炉内に送り込むも
のであり、炉材の消耗が著しく、また、排気中の塩素の
有害性の点から近年ではこの種の食塩釉製品の生産は大
巾に減退し、一部の陶管製造に使用されるに過ぎない。
較的高度のものの例として窯業協会誌８６［６］１９７
８に記載されているものがある。これは１［ｍｍ］以下
の灰分を除いた土石，ガラス屑などを主成分とする原料
を用いて人工軽量資材およびタイルを作る試作的技術を
発表したものである。この研究において、軽量化のため
の炭素成分として１［ｍｍ］以下の灰分を少量使用して
いるが、焼成温度が１０００［℃］以下では灰分中のＮ
ａＣｌはその化学組成のままで殆ど製品中に残存する。
製品は水を吸うとＮａＣｌが溶出し、表面に食塩を析出
する不具合が生じる。また、従来技術の他の例として次
のものがある。都市ゴミ焼却灰はかさ比重が低く、ま
た、重金属類の溶出規制などからこの従来技術は単にこ
れ等を溶融して減容化を試みる方法を実施したものに過
ぎない。この技術は溶融操作のため多額の費用を必要と
すると共に、溶融された溶融スラグは建設用路盤材等の
低付加価値の用途にしか使用されない現状である。更
に、また別の従来技術として食塩釉製品がある。これは
火床にＮａＣｌを投入して食塩蒸気を炉内に送り込むも
のであり、炉材の消耗が著しく、また、排気中の塩素の
有害性の点から近年ではこの種の食塩釉製品の生産は大
巾に減退し、一部の陶管製造に使用されるに過ぎない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記ゴミ焼
却灰の二次的公害である従来技術の処理物中の食塩その
ままの残存物の処理、或は未解決である食塩による焼却
炉の侵蝕の問題点を解決すると共に、更に従来技術には
ない焼却灰から直接付加価値の高い建設用セラミックス
製品を製造し、恒久的なリサイクルを行い、廃棄物処理
コストの画期的低減を計る陶磁器質焼結体及びその製造
方法を創始提供することを目的とする。
却灰の二次的公害である従来技術の処理物中の食塩その
ままの残存物の処理、或は未解決である食塩による焼却
炉の侵蝕の問題点を解決すると共に、更に従来技術には
ない焼却灰から直接付加価値の高い建設用セラミックス
製品を製造し、恒久的なリサイクルを行い、廃棄物処理
コストの画期的低減を計る陶磁器質焼結体及びその製造
方法を創始提供することを目的とする。
【０００５】より具体的に説明する。都市ゴミ焼却灰は
地域により、或は焼却炉の焼却方法等によりかなりの成
分差がある。本発明では、大都市で発生したゴミ焼却灰
を０．５［ｍｍ］以下，０．５［ｍｍ］〜１．０［ｍ
ｍ］，１．０［ｍｍ］〜２．０［ｍｍ］，２．０［ｍ
ｍ］〜５．０［ｍｍ］，５．０［ｍｍ］〜１０［ｍ
ｍ］，１０［ｍｍ］以上の６区分に篩分けした後、夫々
を６０［メッシュ］以下に粉砕して夫々の粒度区分の化
学分析，Ｘ線回析，熱分析を行ったところ、１［ｍｍ］
以下，１［ｍｍ］〜５［ｍｍ］，５［ｍｍ］以上の３区
分に層別すると化学成分の変動幅が小さく、焼結体の原
料として充分管理使用可能であることがわかった。ま
た、Ｘ線回析によってＮａＣｌおよびＫＣｌの存在を追
求したが、１［ｍｍ］以下の灰分および飛灰中にこれ等
が殆ど存在しており、表１に示す通りである。
地域により、或は焼却炉の焼却方法等によりかなりの成
分差がある。本発明では、大都市で発生したゴミ焼却灰
を０．５［ｍｍ］以下，０．５［ｍｍ］〜１．０［ｍ
ｍ］，１．０［ｍｍ］〜２．０［ｍｍ］，２．０［ｍ
ｍ］〜５．０［ｍｍ］，５．０［ｍｍ］〜１０［ｍ
ｍ］，１０［ｍｍ］以上の６区分に篩分けした後、夫々
を６０［メッシュ］以下に粉砕して夫々の粒度区分の化
学分析，Ｘ線回析，熱分析を行ったところ、１［ｍｍ］
以下，１［ｍｍ］〜５［ｍｍ］，５［ｍｍ］以上の３区
分に層別すると化学成分の変動幅が小さく、焼結体の原
料として充分管理使用可能であることがわかった。ま
た、Ｘ線回析によってＮａＣｌおよびＫＣｌの存在を追
求したが、１［ｍｍ］以下の灰分および飛灰中にこれ等
が殆ど存在しており、表１に示す通りである。
【０００６】
【表１】
【０００７】これ等の結果から、１［ｍｍ］以上の粒度
で生成された焼却灰はＮａＣｌやその他の塩類を含有す
ることが極めて少なく、化学成分的に１［ｍｍ］〜５
［ｍｍ］，５［ｍｍ］以上の層別粉砕物を夫々の配合比
率により使用する。しかし本発明の主目的はＮａＣｌお
よびその他の塩類を含む１［ｍｍ］以下の灰および飛灰
に対する物理的，化学的な対策が主課題となる。
で生成された焼却灰はＮａＣｌやその他の塩類を含有す
ることが極めて少なく、化学成分的に１［ｍｍ］〜５
［ｍｍ］，５［ｍｍ］以上の層別粉砕物を夫々の配合比
率により使用する。しかし本発明の主目的はＮａＣｌお
よびその他の塩類を含む１［ｍｍ］以下の灰および飛灰
に対する物理的，化学的な対策が主課題となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の陶磁器質焼結体
の構成は、まず都市ゴミ焼却灰に由来するＮａＣｌおよ
びＫＣｌがＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガラス相中
に分解固溶され、該ガラス相が全体の５重量［％］以上
８０重量［％］以下含有されていることを特徴とするも
のである。
の構成は、まず都市ゴミ焼却灰に由来するＮａＣｌおよ
びＫＣｌがＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガラス相中
に分解固溶され、該ガラス相が全体の５重量［％］以上
８０重量［％］以下含有されていることを特徴とするも
のである。
【０００９】次に、本発明の陶磁器質焼結体の製造方法
は、ゴミ焼却灰を篩により１［ｍｍ］未満，１〜５［ｍ
ｍ］，５［ｍｍ］を超える粒子に篩別した後、前記各篩
別された材料を別々に６０［メッシュ］以下に微粉砕し
た粉末及び／又はゴミ焼却炉の集塵装置で捕集した飛灰
を必要に応じて混合し、次いで前記調整粉末材料１重量
部に対し０．５〜１重量部の水を加え、更に混合して泥
奨となし、該泥奨中の無水物のＮａＣｌ及びＫＣｌ成分
１重量部に対し、非晶質のＳｉＯ2分を重量で６０
［％］以上含有する材料３〜８重量部を添加混合し、１
時間以上２４時間以下素地養生を行って第一次原料素地
を形成した後、前記第一次原料素地３重量部に、スラ
グ，セルベン，ガラスカレット，粘土のうちより選ばれ
た１以上の乾燥粉末を第二次原料として０．５〜１重量
部を添加混練し、次に必要な形状に成形し、５０［℃］
以上２００［℃］以下の温度で１時間以上２４時間以下
乾燥した後、９００［℃］以上１２００［℃］以下の温
度で焼成することを特徴とするものである。更に、本発
明の陶磁器質焼結体の製造方法の詳細の内容としては、
前記非晶質のＳｉＯ2を重量で６０［％］以上含有する
材料が、高シリカ型クリノプチロライトなどのゼオライ
ト鉱物，珪藻土，酸性白土，フライアッシュ，火山灰の
うちより選ばれた１以上の材料であることを特徴とする
ものである。
は、ゴミ焼却灰を篩により１［ｍｍ］未満，１〜５［ｍ
ｍ］，５［ｍｍ］を超える粒子に篩別した後、前記各篩
別された材料を別々に６０［メッシュ］以下に微粉砕し
た粉末及び／又はゴミ焼却炉の集塵装置で捕集した飛灰
を必要に応じて混合し、次いで前記調整粉末材料１重量
部に対し０．５〜１重量部の水を加え、更に混合して泥
奨となし、該泥奨中の無水物のＮａＣｌ及びＫＣｌ成分
１重量部に対し、非晶質のＳｉＯ2分を重量で６０
［％］以上含有する材料３〜８重量部を添加混合し、１
時間以上２４時間以下素地養生を行って第一次原料素地
を形成した後、前記第一次原料素地３重量部に、スラ
グ，セルベン，ガラスカレット，粘土のうちより選ばれ
た１以上の乾燥粉末を第二次原料として０．５〜１重量
部を添加混練し、次に必要な形状に成形し、５０［℃］
以上２００［℃］以下の温度で１時間以上２４時間以下
乾燥した後、９００［℃］以上１２００［℃］以下の温
度で焼成することを特徴とするものである。更に、本発
明の陶磁器質焼結体の製造方法の詳細の内容としては、
前記非晶質のＳｉＯ2を重量で６０［％］以上含有する
材料が、高シリカ型クリノプチロライトなどのゼオライ
ト鉱物，珪藻土，酸性白土，フライアッシュ，火山灰の
うちより選ばれた１以上の材料であることを特徴とする
ものである。
【００１０】前記構成について更に詳細に説明する。Ｎ
ａＣｌおよびＫＣｌが分解固溶されているガラス相が焼
結体に含有されている範囲が広いのは、ゴミ自体の成分
範囲が非常に広いからであり、その上限および下限は実
際物の経験的範囲である。また、本発明の製造方法にお
いて、ゴミ焼却灰を１〜５［ｍｍ］，それ未満とそれを
超えるものに篩別処理するのは、Ｘ線回析により確認さ
れたＮａＣｌが１［ｍｍ］以下の粒子に多いことによる
ものである。焼却灰泥奨に添加する非晶質ＳｉＯ2材料
を泥奨中の無水物中のＮａＣｌおよびＫＣｌに対し３重
量部以上としたのは、それ以下ではＮａイオンを固溶し
安定化させるためのＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガ
ラス相の生成が不充分となるからである。また、８重量
部以下としたのは、焼却灰中のＮａＣｌおよびＫＣｌは
最多の場合で約２０［％］であるのでそれ以上に加えて
も前記ガラス相を生成させるために余分となるからであ
る。乾燥後焼成温度を９００［℃］以上としたのは、そ
れ以下では低融点のものでも前記ガラス相が充分に生成
しない場合が多くなるからであり、１２００［℃］以下
としたのは、それを超えるとＮａが蒸発して設備を害す
るに到るからである。
ａＣｌおよびＫＣｌが分解固溶されているガラス相が焼
結体に含有されている範囲が広いのは、ゴミ自体の成分
範囲が非常に広いからであり、その上限および下限は実
際物の経験的範囲である。また、本発明の製造方法にお
いて、ゴミ焼却灰を１〜５［ｍｍ］，それ未満とそれを
超えるものに篩別処理するのは、Ｘ線回析により確認さ
れたＮａＣｌが１［ｍｍ］以下の粒子に多いことによる
ものである。焼却灰泥奨に添加する非晶質ＳｉＯ2材料
を泥奨中の無水物中のＮａＣｌおよびＫＣｌに対し３重
量部以上としたのは、それ以下ではＮａイオンを固溶し
安定化させるためのＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガ
ラス相の生成が不充分となるからである。また、８重量
部以下としたのは、焼却灰中のＮａＣｌおよびＫＣｌは
最多の場合で約２０［％］であるのでそれ以上に加えて
も前記ガラス相を生成させるために余分となるからであ
る。乾燥後焼成温度を９００［℃］以上としたのは、そ
れ以下では低融点のものでも前記ガラス相が充分に生成
しない場合が多くなるからであり、１２００［℃］以下
としたのは、それを超えるとＮａが蒸発して設備を害す
るに到るからである。
【００１１】次に、請求項１に関して具体的に説明す
る。焼却灰成分中の可溶性塩類含有量の４倍以上の高シ
リカ型クリノプチロライトなどを含む必要性はＳｉＯ2
−Ａｌ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガラス組成におけるＳｉＯ2と
Ｎａ2Ｏの比は４：１の範囲が適当であり、ゼオライト
鉱物や珪藻土，酸性白土等はＳｉＯ2を６５［％］以上
含む化学組成を有し、１［ｍｍ］以下の焼却灰中の最大
の塩類含有率は２０［％］である。また、工業生産とし
てのセラミックス焼結体の組成は、経済的な焼成温度条
件及び粉末加圧成形の作業条件から、微粉末の焼却灰の
使用率は最大３０［％］が限界であり、塩類含有率は最
大６［％］程度である。一方、ゼオライト鉱物等はＳｉ
Ｏ2を６５［％］以上含み、組成物として約４倍のＳｉ
Ｏ2を導入するには３０〜４０［％］を配合すれば良い
という算定に基づくものである。
る。焼却灰成分中の可溶性塩類含有量の４倍以上の高シ
リカ型クリノプチロライトなどを含む必要性はＳｉＯ2
−Ａｌ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガラス組成におけるＳｉＯ2と
Ｎａ2Ｏの比は４：１の範囲が適当であり、ゼオライト
鉱物や珪藻土，酸性白土等はＳｉＯ2を６５［％］以上
含む化学組成を有し、１［ｍｍ］以下の焼却灰中の最大
の塩類含有率は２０［％］である。また、工業生産とし
てのセラミックス焼結体の組成は、経済的な焼成温度条
件及び粉末加圧成形の作業条件から、微粉末の焼却灰の
使用率は最大３０［％］が限界であり、塩類含有率は最
大６［％］程度である。一方、ゼオライト鉱物等はＳｉ
Ｏ2を６５［％］以上含み、組成物として約４倍のＳｉ
Ｏ2を導入するには３０〜４０［％］を配合すれば良い
という算定に基づくものである。
【００１２】次に、請求項２および３に関して更に具体
的に説明する。可溶性塩類をまず水で溶出させて解離さ
せゼオライト鉱物などの粒子に吸着させるために重量比
５０［％］以上の水を加えて泥奨状とし充分に解離させ
る。次に、ゼオライト鉱物などの乾燥粉末を加えて混合
混練すると湿潤状態の坏土となる。ゼオライト鉱物や珪
藻土，酸性白土などの粒子が可溶性塩類を気孔内に充分
吸着するには少なくとも１時間の養生時間が必要であ
る。これ等の坏土の吸着が完了すると予め組成、配合率
として決められた粘土類および焼結調整材および焼却灰
中の粗粒子部分の原料を坏土と共に混合し、必要により
成形水分を補正して組成物坏土とした後、成形体を成形
する。焼成は一般の陶磁器類と同様にローラハースキル
ン或はトンネルキルンを用いて９００［℃］以上１２０
０［℃］以下でＮａＣｌおよびＫＣｌを蒸発飛散させる
ことなく焼成する。
的に説明する。可溶性塩類をまず水で溶出させて解離さ
せゼオライト鉱物などの粒子に吸着させるために重量比
５０［％］以上の水を加えて泥奨状とし充分に解離させ
る。次に、ゼオライト鉱物などの乾燥粉末を加えて混合
混練すると湿潤状態の坏土となる。ゼオライト鉱物や珪
藻土，酸性白土などの粒子が可溶性塩類を気孔内に充分
吸着するには少なくとも１時間の養生時間が必要であ
る。これ等の坏土の吸着が完了すると予め組成、配合率
として決められた粘土類および焼結調整材および焼却灰
中の粗粒子部分の原料を坏土と共に混合し、必要により
成形水分を補正して組成物坏土とした後、成形体を成形
する。焼成は一般の陶磁器類と同様にローラハースキル
ン或はトンネルキルンを用いて９００［℃］以上１２０
０［℃］以下でＮａＣｌおよびＫＣｌを蒸発飛散させる
ことなく焼成する。
【００１３】更に、本発明の構成理論を補充する。焼却
灰微粉末中に濃縮されて存在する可溶性塩類中、特に食
塩（ＮａＣｌ）は強固なイオン結合体であるが水分の存
在で容易に解離するという特性を有する。また、高シリ
カ型クリノプチロライトなどのゼオライト鉱物，珪藻土
など特徴的な気孔及び格子構造と塩類や気体に対する吸
着特性、並びに加熱過程における連続的な結晶水の放出
と７００［℃］付近から非晶質化してＳｉＯ2の含有率
の高い固相ゲルの生成という変化の特性との組合せでで
食塩（ＮａＣｌ）およびその他の塩類を焼結体組織内に
安定化するという構成である。
灰微粉末中に濃縮されて存在する可溶性塩類中、特に食
塩（ＮａＣｌ）は強固なイオン結合体であるが水分の存
在で容易に解離するという特性を有する。また、高シリ
カ型クリノプチロライトなどのゼオライト鉱物，珪藻土
など特徴的な気孔及び格子構造と塩類や気体に対する吸
着特性、並びに加熱過程における連続的な結晶水の放出
と７００［℃］付近から非晶質化してＳｉＯ2の含有率
の高い固相ゲルの生成という変化の特性との組合せでで
食塩（ＮａＣｌ）およびその他の塩類を焼結体組織内に
安定化するという構成である。
【００１４】酸性白土は前記のように吸着性能が劣る
が、可溶性ＳｉＯ2の含有率が高くＮａＣｌと反応して
ガラス相を生成する作用において優れている。ＮａＣｌ
は融点８０１［℃］で溶融するが温度の上昇と共に除々
に食塩蒸気として揮発し約１４００［℃］まで続くもの
とされている。また、ＮａＣｌは古くから陶管や瓦の溶
化被覆として食塩釉として使用される。この理論は、Ａ
ｌ2Ｏ3とＳｉＯ2の比が１対４〜１２位の高シリカ組成
物に食塩蒸気を１１００［℃］以上の高温度で接触させ
ると、塩素が分解されてＮａイオンはＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ
3とＮａ2Ｏとして反応してガラス質の釉薬として表面に
溶着被覆されるものである［金属工業ハンドブックＰ１
２１８］。
が、可溶性ＳｉＯ2の含有率が高くＮａＣｌと反応して
ガラス相を生成する作用において優れている。ＮａＣｌ
は融点８０１［℃］で溶融するが温度の上昇と共に除々
に食塩蒸気として揮発し約１４００［℃］まで続くもの
とされている。また、ＮａＣｌは古くから陶管や瓦の溶
化被覆として食塩釉として使用される。この理論は、Ａ
ｌ2Ｏ3とＳｉＯ2の比が１対４〜１２位の高シリカ組成
物に食塩蒸気を１１００［℃］以上の高温度で接触させ
ると、塩素が分解されてＮａイオンはＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ
3とＮａ2Ｏとして反応してガラス質の釉薬として表面に
溶着被覆されるものである［金属工業ハンドブックＰ１
２１８］。
【００１５】本発明の作用は従来物ないし従来の製法中
の作用とは全く異なり、組成物内部に存在する食塩を出
来るだけ炉内に蒸発させることなく組成物内で反応，分
解させてガラス相とすると共に解離した塩素の炉外放出
も出来るだけ少なくするという作用である。
の作用とは全く異なり、組成物内部に存在する食塩を出
来るだけ炉内に蒸発させることなく組成物内で反応，分
解させてガラス相とすると共に解離した塩素の炉外放出
も出来るだけ少なくするという作用である。
【００１６】
【発明の実施の形態】まず、本発明の実施の形態の前提
について説明する。食塩とこれら鉱物との反応を確認す
るために高シリカ型クリノプチロライトとして栃木県産
の大谷石，珪藻土，酸性白土の３種を０．５［ｍｍ］以
下の乾燥粉末とし２０［％］食塩水に含有吸着させた
後、乾燥粉末として乾式加圧成形した試験体を７００
［℃］，９００［℃］，１０００［℃］の各温度で焼成
し、Ｘ線回析によってＮａＣｌの存在を確認した。その
結果が表２に示されている。なお、これ等各試料中のＮ
ａＣｌの含有率は６［％］である。
について説明する。食塩とこれら鉱物との反応を確認す
るために高シリカ型クリノプチロライトとして栃木県産
の大谷石，珪藻土，酸性白土の３種を０．５［ｍｍ］以
下の乾燥粉末とし２０［％］食塩水に含有吸着させた
後、乾燥粉末として乾式加圧成形した試験体を７００
［℃］，９００［℃］，１０００［℃］の各温度で焼成
し、Ｘ線回析によってＮａＣｌの存在を確認した。その
結果が表２に示されている。なお、これ等各試料中のＮ
ａＣｌの含有率は６［％］である。
【００１７】
【表２】
【００１８】表２に示すように、食塩の融点を超える９
００［℃］では、大谷石はＮａＣｌを消失するが珪藻土
は一部残存し酸性白土は未反応で殆どそのまま残存す
る。１０００［℃］になると何れも反応完了しＮａＣｌ
は完全に消失する。この事からゼオライト鉱物である大
谷石は最も反応性が高い。更に、これ等の試料をＰＨ６
・７の清水中に約２４時間浸漬し充分に吸水させた後、
加熱して熱湯煮沸を行ったところ大谷石焼結体からは長
時間にわたって気泡が認められ、冷却後の水のＰＨは
５．９〜６．２と酸性に変化した。しかし、珪藻土と酸
性白土にはこれ等の現象が認められなかった。これ等の
反応機構を考察するとゼオライト鉱物である大谷石の場
合は、粒子に吸着されたＮａＣｌは加熱過程において約
７００℃まで連続的に放出される水蒸気によりＮａイオ
ンとＣｌイオンとは解離された状態にある。一方、大谷
石粒子の気孔は熱膨張によって拡大され、特に高温度の
水の存在はイオン交換反応を促進してＮａイオン，Ｃｌ
イオンを気孔格子内に取り込み、更に、温度が上昇して
７００［℃］を超えると非晶質の固相ゲルが生成し、反
応活性の高いＳｉＯ2とＮａイオンが反応してＳｉＯ2−
Ａｌ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガラス相を生成する。一方、吸
着されたＣｌイオンは一部揮発放出されるが大部分はガ
ラス相内に独立した気泡として封入されたまま存在する
ものと推定され、前述のように熱湯煮沸によって除々に
Ｃｌイオンを放出する現象として現われる。珪藻土，酸
性白土の場合は９００［℃］以上におけるガラス相の生
成による反応は大谷石と同様に認められるがＣｌイオン
を封入する現象は認められない。
００［℃］では、大谷石はＮａＣｌを消失するが珪藻土
は一部残存し酸性白土は未反応で殆どそのまま残存す
る。１０００［℃］になると何れも反応完了しＮａＣｌ
は完全に消失する。この事からゼオライト鉱物である大
谷石は最も反応性が高い。更に、これ等の試料をＰＨ６
・７の清水中に約２４時間浸漬し充分に吸水させた後、
加熱して熱湯煮沸を行ったところ大谷石焼結体からは長
時間にわたって気泡が認められ、冷却後の水のＰＨは
５．９〜６．２と酸性に変化した。しかし、珪藻土と酸
性白土にはこれ等の現象が認められなかった。これ等の
反応機構を考察するとゼオライト鉱物である大谷石の場
合は、粒子に吸着されたＮａＣｌは加熱過程において約
７００℃まで連続的に放出される水蒸気によりＮａイオ
ンとＣｌイオンとは解離された状態にある。一方、大谷
石粒子の気孔は熱膨張によって拡大され、特に高温度の
水の存在はイオン交換反応を促進してＮａイオン，Ｃｌ
イオンを気孔格子内に取り込み、更に、温度が上昇して
７００［℃］を超えると非晶質の固相ゲルが生成し、反
応活性の高いＳｉＯ2とＮａイオンが反応してＳｉＯ2−
Ａｌ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガラス相を生成する。一方、吸
着されたＣｌイオンは一部揮発放出されるが大部分はガ
ラス相内に独立した気泡として封入されたまま存在する
ものと推定され、前述のように熱湯煮沸によって除々に
Ｃｌイオンを放出する現象として現われる。珪藻土，酸
性白土の場合は９００［℃］以上におけるガラス相の生
成による反応は大谷石と同様に認められるがＣｌイオン
を封入する現象は認められない。
【００１９】本発明の主眼である都市ゴミ焼却灰中の１
［ｍｍ］以下の微粉部分および飛灰類は地域や焼成炉の
条件により異なるが、ＮａＣｌ＋ＫＣｌで６［％］〜１
５［％］の外、重金属の塩化物としてＺｎＣｌ2，Ｃｄ
Ｃｌ2，ＰｂＣｌ2等の可溶性の塩類として含まれ、いず
れもＮａＣｌと同様にゼオライト鉱物などの粒子に吸着
され易いものである。また、生成されるＳｉＯ2−Ａｌ2
Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガラス相と容易に反応する成分であ
る。また、飛灰の中和には石灰が使われるためＣａＯ成
分中にＣｄＣｌ2も多量に含まれているものであり生成
されるガラス相はＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣｄＯ−Ｎａ2Ｏ
系のものとなる。
［ｍｍ］以下の微粉部分および飛灰類は地域や焼成炉の
条件により異なるが、ＮａＣｌ＋ＫＣｌで６［％］〜１
５［％］の外、重金属の塩化物としてＺｎＣｌ2，Ｃｄ
Ｃｌ2，ＰｂＣｌ2等の可溶性の塩類として含まれ、いず
れもＮａＣｌと同様にゼオライト鉱物などの粒子に吸着
され易いものである。また、生成されるＳｉＯ2−Ａｌ2
Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガラス相と容易に反応する成分であ
る。また、飛灰の中和には石灰が使われるためＣａＯ成
分中にＣｄＣｌ2も多量に含まれているものであり生成
されるガラス相はＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣｄＯ−Ｎａ2Ｏ
系のものとなる。
【００２０】（実施例１）都市ゴミ焼却炉から集収され
た飛灰（ＥＰ灰）を１００メッシュ篩で混合物を除した
ものを用いた。これ等の灰中のＮａＣｌ＋ＫＣｌは約１
２［％］、その他の塩類は６［％］を含むものである。
ゼオライト鉱物としては主として非晶質ＳｉＯ2を７０
［％］以上含む栃木県産の大谷石，石川県産の珪藻土，
長野県産の酸性白土を６０メッシュ以下に粉砕して使用
した。以上の原料を基にして形成されるＮｏ１〜Ｎｏ３
の試料の配合率を表３に示す。
た飛灰（ＥＰ灰）を１００メッシュ篩で混合物を除した
ものを用いた。これ等の灰中のＮａＣｌ＋ＫＣｌは約１
２［％］、その他の塩類は６［％］を含むものである。
ゼオライト鉱物としては主として非晶質ＳｉＯ2を７０
［％］以上含む栃木県産の大谷石，石川県産の珪藻土，
長野県産の酸性白土を６０メッシュ以下に粉砕して使用
した。以上の原料を基にして形成されるＮｏ１〜Ｎｏ３
の試料の配合率を表３に示す。
【００２１】
【表３】
【００２２】試料Ｎｏ１〜Ｎｏ３の試料について、請求
項２に示した製造方法に基づく処理を行った後、坏土の
含水率１０［％］〜１１［％］で成形圧力２００［ｋｇ
／ｃｍ2］で粉末加圧成形して３００［ｍｍ］×３００
［ｍｍ］×２５［ｍｍ］の成形体を造り、これを２００
［℃］の乾燥炉で約２時間乾燥しローラハウスキルンを
用いて１１００［℃］で焼成し透水性を有するセラミッ
ク舗道タイルを作った。この製品の物性を表４に示す。
項２に示した製造方法に基づく処理を行った後、坏土の
含水率１０［％］〜１１［％］で成形圧力２００［ｋｇ
／ｃｍ2］で粉末加圧成形して３００［ｍｍ］×３００
［ｍｍ］×２５［ｍｍ］の成形体を造り、これを２００
［℃］の乾燥炉で約２時間乾燥しローラハウスキルンを
用いて１１００［℃］で焼成し透水性を有するセラミッ
ク舗道タイルを作った。この製品の物性を表４に示す。
【００２３】
【表４】
【００２４】（実施例２）都市ゴミ焼却灰を１［ｍｍ］
以下の篩を通した後、６０メッシュ以下に粉砕した原料
及び１［ｍｍ］〜５［ｍｍ］，５［ｍｍ］以上の粗粒分
を同様に篩分けの後、６０メッシュ以下に粉砕した原料
とを組合せて組成を調整した。なお、１［ｍｍ］以下の
灰中に含まれるＮａＣｌ＋ＫＣｌは５．０〜６．０
［％］，その他の塩類は７．０〜８．０［％］であり、
１［ｍｍ］〜５［ｍｍ］の灰分中にはＮａＣｌ＋ＫＣｌ
およびその他の塩類は殆ど認められないものであった。
なお、１［ｍｍ］以下の灰分中のＮａＣｌおよび塩類の
対策として栃木県産の大谷石を使用した。この原料を用
いて実施例１と同様に原料配合，成形，乾燥，焼成をし
て表５に示すＮｏ１，Ｎｏ２の３００［ｍｍ］×３００
［ｍｍ］×２５［ｍｍ］のセラミック舗道タイルを試作
した。
以下の篩を通した後、６０メッシュ以下に粉砕した原料
及び１［ｍｍ］〜５［ｍｍ］，５［ｍｍ］以上の粗粒分
を同様に篩分けの後、６０メッシュ以下に粉砕した原料
とを組合せて組成を調整した。なお、１［ｍｍ］以下の
灰中に含まれるＮａＣｌ＋ＫＣｌは５．０〜６．０
［％］，その他の塩類は７．０〜８．０［％］であり、
１［ｍｍ］〜５［ｍｍ］の灰分中にはＮａＣｌ＋ＫＣｌ
およびその他の塩類は殆ど認められないものであった。
なお、１［ｍｍ］以下の灰分中のＮａＣｌおよび塩類の
対策として栃木県産の大谷石を使用した。この原料を用
いて実施例１と同様に原料配合，成形，乾燥，焼成をし
て表５に示すＮｏ１，Ｎｏ２の３００［ｍｍ］×３００
［ｍｍ］×２５［ｍｍ］のセラミック舗道タイルを試作
した。
【００２５】
【表５】
【００２６】以上の試料Ｎｏ１，Ｎｏ２の焼成品の物性
を表６に示す。なお、表６において有害物溶出試験は環
境庁告示１３号により以下の基準と対比したものであ
る。 大価クローム ｍｇ／ｌ ＜１．５ 鉛 ｍｇ／ｌ ＜３．０ カドミウム ｍｇ／ｌ ＜０．３
を表６に示す。なお、表６において有害物溶出試験は環
境庁告示１３号により以下の基準と対比したものであ
る。 大価クローム ｍｇ／ｌ ＜１．５ 鉛 ｍｇ／ｌ ＜３．０ カドミウム ｍｇ／ｌ ＜０．３
【００２７】
【表６】
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）有害溶出成分を含む都市ゴミ焼却灰の付加価値の高
い再利用という国家的テーマの１つとしてこれ等の有害
物を最も信頼性の高いセラミック焼結体として安定化
し、かつ透水性，保水性をもつ建設材料として形成し地
球温暖化防止に役立たせることが出来る。 ２）Ｎａ分をガラス中に固溶させるので処理設備を侵蝕
せず、しかも製品の品質が成分上安定化し付加価値も高
くなる。
を奏する。 １）有害溶出成分を含む都市ゴミ焼却灰の付加価値の高
い再利用という国家的テーマの１つとしてこれ等の有害
物を最も信頼性の高いセラミック焼結体として安定化
し、かつ透水性，保水性をもつ建設材料として形成し地
球温暖化防止に役立たせることが出来る。 ２）Ｎａ分をガラス中に固溶させるので処理設備を侵蝕
せず、しかも製品の品質が成分上安定化し付加価値も高
くなる。
Claims (3)
- 【請求項１】 都市ゴミ焼却灰に由来するＮａＣｌ及び
ＫＣｌがＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏ系のガラス相中に
分離固溶され、該ガラス相が全体の５重量［％］以上８
０重量［％］以下含有されていることを特徴とする陶磁
器質焼結体。 - 【請求項２】 ゴミ焼却灰を篩により１［ｍｍ］未満，
１〜５［ｍｍ］，５［ｍｍ］を超える粒子に篩別した
後、前記各篩別された材料を別々に６０［メッシュ］以
下に微粉砕した粉末及び／又はゴミ焼却炉の集塵装置で
捕集した飛灰を必要に応じて混合し、次いで前記調整粉
末材料１重量部に対し０．５〜１重量部の水を加え、更
に混合して泥奨となし、該泥奨中の無水物のＮａＣｌ及
びＫＣｌ成分１重量部に対し、非晶質のＳｉＯ2分を重
量で６０［％］以上含有する材料３〜８重量部を添加混
合し、１時間以上２４時間以下素地養生を行って第一次
原料素地を形成した後、前記第一次原料素地３重量部
に、スラグ，セルベン，ガラスカレット，粘土のうちよ
り選ばれた１以上の乾燥粉末を第二次原料として０．５
〜１重量部を添加混練し、次に必要な形状に成形し、５
０［℃］以上２００［℃］以下の温度で１時間以上２４
時間以下乾燥した後、９００［℃］以上１２００［℃］
以下の温度で焼成することを特徴とする陶磁器質焼結体
の製造方法。 - 【請求項３】 前記非晶質のＳｉＯ2を重量で６０
［％］以上含有する材料が、高シリカ型クリノプチロラ
イトを含むゼオライト鉱物，珪藻土，酸性白土，フライ
アッシュ，火山灰のうちより選ばれた１以上の材料であ
る請求項２の陶磁器質焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10123019A JPH11314960A (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | 陶磁器質焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10123019A JPH11314960A (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | 陶磁器質焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11314960A true JPH11314960A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=14850221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10123019A Pending JPH11314960A (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | 陶磁器質焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11314960A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018145338A (ja) * | 2017-03-08 | 2018-09-20 | 東京農大発株式会社全国土の会 | セルロース系バイオマス焼却灰を利用した機能性人工砂及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-05-06 JP JP10123019A patent/JPH11314960A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018145338A (ja) * | 2017-03-08 | 2018-09-20 | 東京農大発株式会社全国土の会 | セルロース系バイオマス焼却灰を利用した機能性人工砂及びその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhan et al. | Co-sintering MSWI fly ash with electrolytic manganese residue and coal fly ash for lightweight ceramisite | |
| Lin | Feasibility study of using brick made from municipal solid waste incinerator fly ash slag | |
| Siddique | Use of municipal solid waste ash in concrete | |
| KR100496664B1 (ko) | 고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물 및 이의 제조방법 | |
| Quina et al. | Treatment and use of air pollution control residues from MSW incineration: an overview | |
| CN114751766A (zh) | 利用固体废弃物烧制的轻质陶粒及其方法 | |
| Jordán et al. | Technological behaviour and leaching tests in ceramic tile bodies obtained by recycling of copper slag and MSW fly ash wastes | |
| KR100562169B1 (ko) | 도시/산업 쓰레기 소각재를 이용한 경량골재 제조방법 | |
| CN111747696B (zh) | 一种基于生活垃圾焚烧炉渣和赤泥的地聚合物混凝土及其制备方法 | |
| KR101779092B1 (ko) | 슬래그를 이용한 악취제거 담체 및 그 제조방법 | |
| AU2002235790B2 (en) | Method for inerting ash, artificial pozzolan obtained by said method | |
| JP2006263635A (ja) | 高比表面積の無機質固化体及びその製造方法 | |
| JPH11314960A (ja) | 陶磁器質焼結体及びその製造方法 | |
| JPH1029841A (ja) | 人工骨材の製造方法 | |
| JP2003012355A (ja) | 人工骨材の製造方法 | |
| RU2294905C2 (ru) | Способ утилизации золы | |
| JP3552173B2 (ja) | 下水汚泥焼却灰を用いた軽量骨材の製造方法 | |
| JP3261604B2 (ja) | 廃棄物処理方法 | |
| JP2000034179A (ja) | 保水性粒状焼結体の製造方法 | |
| JP2002029794A (ja) | 廃棄ガラスを用いた微細骨材等の製造方法および焼結体 | |
| PL229591B1 (pl) | Sposób unieszkodliwiania i utylizacji pyłów z instalacji spalania i mułów z flotacyjnego wzbogacania rud metali nieżelaznych zawierających substancje niebezpieczne, w procesie produkcji kruszywa lekkiego dla budownictwa | |
| Lin et al. | Hydraulic activity of cement mixed with slag from vitrified solid waste incinerator fly ash | |
| JP3204104B2 (ja) | 人工軽量骨材の製造方法 | |
| JP3038673B2 (ja) | セラミック焼結体とその製造方法 | |
| Jordán et al. | Technological and Environmental Behaviour of Traditional Ceramic Bodies Obtained by Recycling of Two Types of Residues. Coatings 2022, 12, 221 |