JPS62212260A

JPS62212260A - 廃棄物のセラミツク化方法

Info

Publication number: JPS62212260A
Application number: JP61054925A
Authority: JP
Inventors: 沼田　正毅
Original assignee: Meisei Industrial Co Ltd
Current assignee: Meisei Industrial Co Ltd
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1987-09-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は廃棄物、特に下水道スラッジ等の下水汚泥廃棄
物、及び石炭灰、重油灰などの産業廃棄物を主たる原料
として利用しながらそれらをセラミック化する方法に関
するものである。

〔従来技術とその問題点〕

産業廃棄物として大量に産出されるフライアッシュ等の
石炭灰、重油灰或いは下水汚泥等を処理する方法として
それらをセラミック化することは従来より知られている
。

これらのセラミック化を行うに際して、従来はセラミッ
ク化しようとする廃棄物素材を単独で使用していたが、
それらの素材が有する幾つかの欠点のために単独ではセ
ラミック化された廃棄物の性質が満足できる状態とはな
りにくいために、セラミック化しようとする素材の有す
る欠点を補う目的で、例えば、それらに対して粘土質材
料或いは珪酸質物質などを混合したのちにセラミック化
を図るなどの手段を講じていた。

また、これらのセラミック化に際して廃棄物以外の有料
資源（粘土質原料、珪酸質等）を使用することによるコ
ストの問題や、製品化に際してのエネルギーの大量消費
が原因となる製品コストの高騰化が原因となる競争力の
低下などという問題を生ずるという欠点を有していた。

〔技術の背景〕

わが国は二環にわたる石油シ式ツクからエネルギー源の
多様化が計られ、その結果石炭が見直されるようになり
、火力発電所もエネルギー源を石油から石炭に転換して
来ている。

また、石炭を使用した発電コストは、原子力発電に次い
で低廉であることから今後も需要の増加が見込まれてい
る。

しかしながら、石炭を利用する場合には、環境問題とし
て産業廃棄物の処理が大気汚染と並んで重要となってく
る。

即ち、石炭中には１５〜２０％の天分が、また重油中に
は０．０１％の灰分が含まれており、その量は年間５０
０万ｄにも及ぶと言われている。

一方、生活をより快適なものとして求めようとする意識
が高まっており、下水道施設の普及率も現在３６％に達
している。そして、ここから発生する汚泥処分の量は年
間３５０万ｄに達すると言われている。

しかしながら、わが国の下水道施設の普及率は欧米先進
国と比較してみると著しく劣っており、今後も引き続き
施設の増加が計られている。

このような現状からすると、前記した発電所、下水道等
の諸施設から排出される廃棄物の量は膨大なものとなり
、こうした、膨大な廃棄物の処理を狭い国土に埋め立て
ることは、極めて近い将来において限界となることが容
易に予測できる。

廃棄物を再資源化し、利°用することは環境保全上から
最も望ましいことであるが、現在までのところ石炭灰で
２６％、下水汚泥で１５％のものが再利用されるにとど
まっており、特に、石炭灰はそのままの状態でセメント
の原料、或いはセメント混和材に用いられているがセメ
ント以外では僅かに数パーセントが利用されているに過
ぎない。

従って、廃棄物の大半は、陸地理め立てと海面埋め立て
として処分されている。

これらの廃棄物を処理する場合、「廃棄物の処理及び清
掃に関する法律」によって収集、運搬、処分の基準が明
確に示されていることから、その処理にもエネルギーが
必要となり、それらの処理多額の費用を掛けている。

廃棄物の発生地域は、わが国の場合、大半が海岸線に沿
った地域であり、火力発電所に代表される石炭灰或いは
重油灰の発生場所と、都市の下水処理場とは同一地域に
あることが多い。

このように、地域的に近接した場所において発生する石
炭灰或いは重油灰と下水汚泥とを、遠方に運搬すること
なく、発生湯所或いはその近隣において処理し、セラミ
ック化処理を行った後の製品を所定場所まで搬送するよ
うにすることは、運搬に伴う公害の心配や移送費用の低
減化の点からもきわめて望ましいことであろう。

現在のところ、このような廃棄物の用途としては以下の
ようなものが挙げられる。即ち、石炭灰及び重油灰の用
途としては、 ■セメント混和材、■セメント原料、■コンクリート骨
材、■人工軽量骨材、■路盤材、■瓦、■肥料下水汚泥の用途としては、 ■コンクＩＪ−ト骨材、■人工軽量骨材、■路盤材■タ
イル、■肥料等があり、更にこのほかにも研究開発中のものも多数あ
るがそれらは実用化に至っていない。

石炭灰或いは重油灰と下水汚泥の性質の相違は石炭灰及
び重油灰が未燃炭素が微量で自燃性でないことに対して
、下水汚泥は、水分が多（、セラミック原料としての成
分が偏っており、単独での用途に乏しいが、乾燥させた
ものは有効な熱源となるというところであろう。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの欠点を除去することを目的としたもの
であり、石炭灰、重油灰などの産業廃棄物と下水汚泥等
の下水廃棄物とを混合したセラミック製品を提供するこ
とによって、廃棄物の処理費用の低減と、廃棄物の再資
源化に寄与し、併せてセラミック化する製品のコンパク
ト化を図ることにより埋め立て地の確保を容易にするこ
とができる新規な廃棄物のセラミック化方法を提供せん
とするものである。

また、本発明の他の目的は、処理をしようとする汚泥有
機物に内在するエネルギー並びに汚泥水分を有効に利用
することによって、省エネルギー型効果を有する廃棄物
のセラミック化方法を提供しようとするものである。

更にまた、本発明の他の目的は、セラミック材料として
の下水汚泥の化学成分がそれ自身では不足するＳｉＯ□
、ＡＮＺＯ３を石炭灰或いは重油灰によって補うことの
できる廃棄物のセラミック化方法を提供しようとするも
のである。

〔発明の要点〕

本発明は、産業廃棄物である石炭灰及び／或いは重油灰
等と、下水廃棄物である下水汚泥とを主たる配合素材と
して混合したものを、焼成または溶融することにより廃
棄物をセラミック化する方法をその要点とするものであ
る。

〔実施例〕

本発明は、産業廃棄物である石炭灰及び／或いは重油灰
等と、下水廃棄物である下水汚泥とを主たる配合素材と
して混合したものを焼成または溶融することにより、原
料廃棄物をセラミック化させることを特徴とするもので
ある。

本発明において、前記した廃棄物をセラミック化するに
際して、これらをそのままの状態で用いることが最もシ
ンプルな方法であるが、成形体のハンドリングを容易に
するためには、これらに、可塑性に富んだ粘土或いは粘
結材を加えて成形体とすることができる。

本発明の成形体は、水分の乾燥中及び粘土中に含まれる
結晶水が放出している間は、低温で十分に乾燥をしなけ
ればならない、また温度を上昇させる場合にも十分な留
意が必要であるが、その要領はレンガを焼成する場合の
要領に準する。

なお、成形体は製品の形状に合わせて予め製作をするこ
ともできるし、或いは焼成、溶融後に加工を施してもよ
い。焼成温度及び溶融温度は通常１、１００℃〜１．４
００℃であるが、融点降下剤を用いて低温で処理するこ
ともできる。

焼成後の製品は徐冷によって製品の温度を降下させるが
、その要領はレンガ及びガラスの冷却要領に準する。

（実施例１）フライアッシュ１００部に、水分含有率６５％の下水汚
泥の脱水ケーキ３０部、末節粘土２０部を混合し、成形
圧力３０ｋｇ／ｃ１１１でレンガ状に成形する。

この成形体を７０℃〜１２０”Ｃで乾燥したのち１．１
５０℃まで焼成することによってレンガ状物質を得た。

得られた製品は、見掛は比重１．６２、耐圧強度３５５
　ｋｇ／ｄという優れた製品であり、建材等として極め
て適当なものであった。

（実施例２）フライアッシュ１００部に、乾燥した下水汚泥２０部及
び木節粘土２０部並びに水２０部を加えたものを十分に
混練したのち、成形圧力３０ｋｇ／ｃ４でレンガ状に成
形する。

この成形体を７０℃〜１２０℃で十分に乾燥したのち１
．１５０℃で焼成することによってレンガ状物質を得た
。

得られた製品は、見掛は比重１．６３、耐圧強度３８７
ｋｇ／ｃｎｌという優れた製品であり、実施例１と同様
に建材として適当なものであった。

（実施例３）フライアッシュ１００部に下水汚泥焼成品１０部、末節
粘土２０部及び水を加えたものをよく混練し、成形圧力
４０ｋｇ／−の圧力で加圧してレンガ状の物質を成形す
る。

冷却後に得られた製品は、見掛は比重１．７０、耐圧強
度４１５　ｋｇ／ｃｄという優れた製品であり、実施例
１及び２と同様に建材として極めて適当なものであった
。

（実施例４）フライアッシュ１００部に、下水汚泥の溶融品１０部、
二酸化珪素２０部、炭化珪素０．５部をよく混合し、容
器の中に充填したのち１．２８０℃で焼成した。

焼成によって得られた製品は、見掛は比重０．９の独立
気泡からなる強固な発泡体であった。

この発泡体は、焼成前に混練した溶融品を収容する容器
の形状を選択することによって多泡レンガや化粧タイル
等に適用することができた。

（実施例５）フライアッシュ１００部に、含有水分を６５％とした下
水汚泥の脱水ケーキ４０部、乾燥品２０部、木節粘土３
０部を加えたものを十分混練したのち、成形圧力を３０
ｋｇ／−で加圧成形してレンガ状物質を得た。

加圧後の成形品を７０℃〜１２０℃で十分に乾燥したの
ち１．１５０℃で焼成することによって耐熱レンガを得
ることができた。

冷却後に得られた製品は、見掛は比重１．４、圧縮強度
１３０　ｋｇ／ｃａｌであり、１．０００℃での再加熱
による収縮率１．５％、熱伝導率０．４５Ｋｃａｆ／＋
ｈ　’Ｃ（平均温度３５０℃のとき）の製品を得ること
ができた。

本発明において用いる産業廃棄物とは、燃焼によって得
られる石炭灰及び重油灰を言う、これらの石炭灰及び重
油灰は燃焼によって得られるすべての灰を含むが、それ
らのうち粒子が最も小さいフライアッシュが特に用途特
性を発揮できて好ましいものであった。

また、下水廃棄物とは、下水道スラッジから得られる下
水汚泥であるが、これらのうち特に脱水ケーキ、乾燥処
理品、焼成°処理品及び溶融処理品を言うものである。

なお、脱水ケーキは、脱水装置の種類にもよるがほぼ６
０〜８０％の水分を有している。

脱水ケーキ中の水分は廃棄物成形体の形成に利用される
。

下水汚泥の乾燥処理品は、有機質物質を含み、一般的に
２．０００〜３．０００　Ｋｃａ　Ｉｔ　／　ｋｇの発
熱量を有している。

焼成処理品は、粉砕してセラミック原料として利用する
ことができる。この場合の焼成処理品は予め焼成してい
るので、成形体を焼成する時に収縮の小さい製品を得る
ことができる。

溶融処理品は、焼成処理品と同様にセラミックの原料と
して再利用をすることができるし、脱水ケーキから見て
も減容比が小、さく、含有金属類の水への浸出が少なく
、安定であるのでそのまま投棄することもできる。

廃棄物に添加する物質としては以下のようなものが挙げ
られる。

粘土質物質とは、カオリン、蛙目粘土、本節粘土、頁岩
質粘土、石器粘土、ベントナイト及び酸性白土並びにろ
う石等を言い、珪酸質絋物とは、珪石、珪砂、珪藻土及
び珪酸カルシウム並びにその廃材をも含むものである。

これらの材料は、製造をしようとするセラミック製品の
種類によって、原料廃棄物に添加するものであり、これ
らを添加することによって成分の調整、或いは焼結強度
の増加を計るほか、これらを添加した場合には成形時の
ハンドリングが容易になり、従来のような粘結材の添加
を不要とするという効果を有している。

粘結材は、廃棄物に各種の添加材を入れて混練成形した
後にこれらを乾燥するまでの間の、成形品のハンドリン
グ作業中における破損を防止するためのものであり、混
練前の廃棄物に添加をするものである。

粘結材として使用されるものとしては、珪酸ソーダ、珪
酸カリ、燐酸アルミニウム等の無機質材料のほかに、メ
チルセルローズ、カルボキシルメチルセルローズ、ポリ
ビニルアルコール、Ｉｌｌビニル、デキストリン及びパ
ルプ廃液等の有機質材料等である。

発泡剤及び発泡助剤としては、廃棄物中の酸化第二鉄及
び未燃炭素がその役目をなしているが、必要により追加
の酸化第二鉄及び炭素の他に炭酸カルシウム、ドロマイ
ト、炭化珪素を使用することができる。

また、発泡助剤としては、三酸化アンチモン、及び亜砒
酸を添加するとよい。

本発明によってセラミック化された製品の表面に施す釉
薬は、廃棄物の溶融固化体を微粉砕したものを用いるこ
とが最も効果的であるが、これに限定されるものではな
くその他の釉薬を用いることを妨げるものではない。

また、これらの製品の表面処理として釉薬を施す場合の
ほか、製品原料中に発色物質を混合することによってカ
ラーセラミック製品を製造することもできる。

本発明によって得ることのできるセラミック製品の種類
は極めて多岐にわたるが、それらの幾つかの例としては
、建築用レンガ及び化粧タイル、建築用タイル、路面用ブ
ロック、セラミック製インターロッキングブロック、築
炉用レンガ及び断熱レンガ、蓄熱炉用レンガ、砥石、陶
管、瓦、園芸用石器、多泡レンガ、軽量骨材、油吸着レ
ンガ、釉薬、魚礁。

などを挙げることができる。

〔発明の効果〕

上記した本発明の特徴を述べれば以下の通りである。

（１）　　極めて簡単な手段で而も極めて低廉なコスト
でセラミック製品を得ることができる。

（２）　　特に本発明によれば、使用材料が、産業廃棄
物である石炭灰及び／或いは重油法と、下水道廃棄物で
ある下水道汚泥を主たる材料としているので、原料とし
てのコストは殆どかからず、製造に際して要する費用は
、移送の費用或いは少量の添加材の費用程度で済ますこ
とができる、また、若し廃棄物の再処理、製造のための
設備を、廃棄物の産出現場に近接させた場所に設置した
場合には処理費用を著しく低廉なものとすることができ
、完成品の運送費用のみで済ますことができるようにな
る。

（３）　　本発明は、セラミック化するための素材とし
て石炭灰及び／若しくは重油法と下水汚泥との混合物を
利用したので、下水汚泥を単独でセラミック化している
場合にセラミック材料としての化学成分がそれ自身では
不足しているＳｉＯ□、Ａ　ｌ　ｚ　Ｏ３が石炭灰或い
は重油法によって与えられる結果、強度的に優れたセラ
ミック製品を得ることができる。

（４）　　本来乾燥処理、溶融処理などを施して廃棄し
ていた下水道汚泥などを使用し、しかもその製造工程中
においては、これらの汚泥が有している内在エネルギー
或いは水分を利用して製造を行うので、汚泥を処理する
ためのエネルギーを完全に節約することができ、省エネ
ルギーの国策に沿うことができる。

特許出願人　　明星工業株式会社手続補正書（自発）１．事件の表示昭和６１年特許願第５４９２５号２、発明の名称廃棄物のセラミック化方法３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住所　大阪市西区京町堀１丁目８番５号名称　明星工業
株式会社代表者　　富　　本　　信　太　部４、代理人住所　東京都千代田区神田司町２丁目７番４号訂　　　
正　　　書願書添付明細書中下記の部分を以下のとおり訂正します
。

（１１明細書第１４頁第１７行の「石器粘土」を（２）器粘土」と訂正する。

（２）　　明細書第１７頁第１行の「園芸用石器」を「園芸用層器」と訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）産業廃棄物である石炭灰及び／若しくは重油灰と
下水道汚泥廃棄物とを適宜の比率で混合し、焼成若しく
は溶融手段を施すことによって得ることを特徴とする廃
棄物のセラミック化方法。
（２）使用をする下水道汚泥廃棄物が、下水汚泥の脱水
ケーキ、乾燥した下水汚泥、焼成によって得られた下水
汚泥、下水汚泥の溶融品のうちの一つ若しくはこれらの
複数を混合したものである特許請求の範囲第１項に記載
の廃棄物のセラミック化方法。
（３）混合された廃棄物に、粘土質鉱物を混合したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第２項のいずれ
か一つに記載の廃棄物のセラミック化方法。
（４）混合された廃棄物に、珪酸質絋物を混合したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れか
一つに記載の廃棄物のセラミック化方法。
（５）廃棄物に粘結材を混合したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項乃至第４項の何れか一つに記載の廃棄
物のセラミック化方法。
（６）廃棄物に発泡材及び発泡助材を混合したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れか一つ
に記載の廃棄物のセラミック化方法。
（７）所定の形状に成形され、焼成を施す前の廃棄物の
混練品の表面に、釉薬を用いることを特徴とする特許請
求の範囲第１項乃至第６項の何れか一つに記載の廃棄物
のセラミック化方法。
（８）使用をする釉薬が、特許請求の範囲第１項乃至第
５項の何れか一つに記載されたものである廃棄物のセラ
ミック化方法。
（９）廃棄物に、溶融助材として融点降下剤を添加した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項のい
ずれか一つに記載の廃棄物のセラミック化方法。
（１０）廃棄物に、発色性物質を添加することを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れか一つに記
載の廃棄物のセラミック化方法。