(57)【要約】【課題】  製紙スラッジ焼却灰を原料として使用した人工焼成保水材の製造において、安価な製造コストで六価クロムの溶出量が少ない人工焼成保水材を製造する方法を提供する。【解決手段】  製紙スラッジ焼却灰を主体とした原料のメジアン径を５０〜４００μｍに調整した後、焼成温度が６００〜９００℃かつ焼成時間が５〜１０分間で焼成する人工焼成保水材の製造方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙スラッジ焼却灰を主体とした原料のメジアン径を５０〜４００μｍに調整した後、焼成温度が６００〜９００℃かつ焼成時間が５〜１０分間で焼成することを特徴とする人工焼成保水材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、六価クロムの溶出量が少ない人工焼成保水材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人工焼成保水材は、原料を調合・造粒した後、ロータリーキルン等の焼成窯で焼成して製造される。人工焼成保水材の原料としては、近年、廃棄物の有効利用を図る観点から、製紙スラッジ焼却灰等の廃棄物焼却灰が利用されている。しかし、廃棄物焼却灰はクロムを含有しており、酸素の存在下で焼成すると原料中のクロムは酸化されて六価クロムになり、かかる人工焼成保水材からは、土壌環境基準値を超える量の六価クロムが溶出する虞がある。
【０００３】
一般に、焼成物中に含まれる六価クロムの低減方法として、可燃性物質を焼成窯に投入して窯内の原料を低酸素雰囲気にし、クロムの酸化を抑制するか、または生成した六価クロムを還元する方法が知られている。例えば、セメントの製造において、ロータリーキルンを用いて原料を約１４５０℃に焼成してクリンカーを製造する際に、キルンバーナーの手前等のキルン内で最高温度になる位置から出口側の範囲に、可燃性物質を投入して低酸素雰囲気にしクロムの酸化を抑制するとともに、原料中の六価クロムを三価クロムに還元する方法が知られている（特許文献１）。また、人工焼成骨材の製造において、原料に可燃性物質を混合して、クロムの酸化を抑制する方法が知られている（特許文献２）。また、人工骨材の冷却過程において硫酸第一鉄等の還元剤の水溶液を人工骨材に噴霧するか、または人工骨材を当該水溶液中に浸漬することにより、原料中の六価クロムを三価クロムに還元する方法が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１００２４４号公報
【特許文献２】特開２００８-２７３７４９号公報
【特許文献３】特開２００８−２７２５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、可燃性物質の投入・混合による処理や還元剤水溶液による処理では、可燃性物質や還元剤は有価であるため、その分処理コストが増大し、また処理設備が必要となって焼成物の製造コストの増大を招く。従って、焼成物からの六価クロムの溶出を低減することができる、より安価な方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の原料の粒度と特定の焼成条件により製造した人工焼成保水材は、六価クロムの溶出量が少ないことを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
本発明は、製紙スラッジ焼却灰を原料として使用した人工焼成保水材の製造において、原料の好適な粒度および焼成条件を見出して事前に六価クロムの生成を防ぐことにより上記課題を解決したものであり、安価な製造コストで六価クロムの溶出量が少ない人工焼成保水材を製造する方法を提供する。
すなわち、本発明は製紙スラッジ焼却灰を主体とした原料のメジアン径を５０〜４００μｍに調整した後、焼成温度が６００〜９００℃かつ焼成時間が５〜１０分間で焼成することを特徴とする人工焼成保水材の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る人工焼成保水材の製造方法によれば、人工焼成保水材からの六価クロムの溶出量は土壌環境基準値（０.０５mg/Ｌ）以下であり、環境汚染を生じる虞が少ない。また、従来使用していた可燃性物質や還元剤を使用することなく、製造コストの削減を図ることができる。さらに、廃棄物である製紙スラッジ焼却灰を用いるため、製造された人工焼成保水材は安価であり、廃棄物の減容化とその有効利用を同時に達成することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明を実施例と共に具体的に説明する。
本発明で用いる原料は製紙スラッジ焼却灰（ペーパースラッジ焼却灰または製紙汚泥灰とも言う。）を主原料とし、得られる人工焼成保水材の強度および保水量を損なわない程度で天然鉱石や産業廃棄物、一般廃棄物、および建設発生土から選ばれる一種または二種以上の原料を混合してもよい。製紙スラッジ焼却灰に混合される産業廃棄物としては、例えば、生コンクリートスラッジ、下水汚泥、浄水汚泥、建設汚泥および製鉄汚泥等の各種汚泥、建設廃材、コンクリート廃材、ボーリング廃土、石炭灰および焼却飛灰等の各種焼却灰、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰等が挙げられる。また、一般廃棄物としては、例えば、下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、貝殻等が挙げられる。建設発生土としては、建設現場や工事現場等から発生する土壌や残土、さらには廃土壌等が挙げられる。人工焼成保水材の強度は少なくとも人によって踏み潰されることのない圧潰荷重で１００Ｎ以上を有し、保水性は社団法人インターロッキングブロック舗装技術協会の保水性ブロック規格値０．１５ｇ/ｃｍ3以上であることが好ましいため、製紙スラッジ焼却灰以外の原料の添加量は、全原料の２０質量％以下が適当である。
【００１０】
原料の粒径は、メジアン径で５０〜４００μｍが好ましく、５０〜２５０μｍがより好ましい。原料のメジアン径が５０μｍ未満では、六価クロム溶出量が土壌環境基準値を超える虞がある。一方、原料の粒径が４００μｍより大きいと造粒が困難になるか、またはたとえ造粒できたとしても造粒物や製品（焼成物）の圧潰荷重が１００Ｎ以下となり、人の体重程度で容易に踏み潰されるため好ましくない。また、上記メジアン径に加えて、８８μｍ残分で３０％以上の粒径が更に好ましい。
【００１１】
上記粒径の原料を得る手段として、使用する原料を受入時に選別したり、篩い分け等の分級を行ってもよい。また、粒径の異なる複数の原料を混合してもよい。さらに、必要に応じてボールミル等で粉砕を行ってもよく、粉砕は原料を混合する前でも後でもよく、使用するいずれかの原料のみの粉砕だけでもよい。
【００１２】
上記粉末原料に、水または必要に応じてバインダーを添加して造粒する。一般に水の添加量（重量）は、原料に対して外割で３０〜５０％が好ましい。添加量が３０％未満では、保水性が低下し、添加量が５０％を超えると、ペースト状になり造粒がし難くなる上に、造粒物および製品の強度が十分に得られない虞がある。造粒には、パンペレタイザー、押出成型機、ミキサ等を用いることができる。また、製紙スラッジ焼却灰は水硬性材料であり、経時により強度が高くなるため、工業生産性が許す限り長く養生を行うことが好ましい。
【００１３】
上記造粒物の焼成には、ロータリーキルン、トンネルキルン等の各種キルン、電気炉、流動床等を用いることができる。
【００１４】
上記造粒物の焼成温度は６００〜９００℃が好ましく、７００〜８００℃がより好ましい。焼成温度が６００℃未満では、有機成分が完全に燃焼せず残留して焼成物である製品が変色し、また当該残留有機成分の還元作用により硫化水素が発生する虞がある。なお、セメントと混合してコンクリート等として使用する場合では、残留有機成分は、コンクリート等の流動性や強度に影響を及ぼすため、日本コンクリート工学協会「コンクリート用石灰石微粉末品質規格（案）」では、有機残留分は１．０ｍｇ/ｇと規定されている。一方、焼成温度が９００℃を越えると、六価クロム溶出量が土壌環境基準値を超える虞がある。
【００１５】
焼成時間は５〜１０分が好ましく、７〜９分がより好ましい。焼成時間が５分未満では、有機成分が完全に燃焼せず残留する場合がある。一方、焼成時間が１０分を越えると、六価クロム溶出量が土壌環境基準値を超える危険性が高くなる。
【００１６】
製造された人工焼成保水材は、そのまま使用しても良いし、保水性ブロックの材料としてもよい。また、必要に応じて粉砕し、粒度調整して用いてもよい。
【実施例】
【００１７】
以下に試験例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
１．人工焼成保水材の製造
原料は、表１に示すようにメジアン径の異なる製紙スラッジ焼却灰を単独で用いた。なお、試験例５の原料のみ、試験例２の原料をボールミルで粉砕して得た粉砕物を用いた。
次に、上記原料に対し水を外割で４０％(重量)添加した後、パンペレタイザーにより造粒し、ペレット径が５〜１５ｍｍの造粒物を得た。
更に、容積１２リットルの電気炉を用いて、大気下で表１に示す焼成温度および焼成時間により上記造粒物を焼成して人工焼成保水材を得た。
【００１８】
２．造粒の可否、圧潰荷重および六価クロム溶出量の測定
上記造粒の可否は、造粒物の形状が概ね球状であれば「可」とし、それ以外は「否」とした。
また、上記人工焼成保水材の圧潰荷重は、土木学会規準「高強度フライアッシュ人工骨材の圧かい荷重試験方法（案）」に基づいて測定した。
また、上記人工焼成保水材の六価クロム溶出量は、環境庁告示４６号に規定する方法に基づいて溶出操作し、ジフェニルカルバジド吸光光度法によって六価クロムの濃度を測定した。
上記造粒の可否、圧潰荷重および六価クロム溶出量の測定結果を表２に示した。
【００１９】
【表１】
2010194498.tif 000002
【００２０】
【表２】
2010194498.tif 000003
【００２１】
３．造粒の可否および圧潰荷重について
表２に示す通り、原料のメジアン径が３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、１５０μｍおよび３２０μｍである試験例１〜６および試験例８〜１１は造粒できたが、原料のメジアン径が４３０μｍである試験例７は造粒できず、その圧潰荷重は測定できなかった。もっとも、試験例８は、原料のメジアン径が４６０μｍと大きな粒径であるにも拘わらず例外的に造粒できたものの、圧潰荷重は５６Ｎと低く、人が踏み潰せる程度の強度に過ぎなかった。
従って、造粒性および造粒物の強度の観点からは、原料のメジアン径は４００μｍ以下が好ましい。
４．六価クロム溶出量について
表２に示す通り、焼成温度が６５０℃で焼成時間が８分である試験例４、および焼成温度が８５０℃で燃焼時間が８分である試験例１〜３の六価クロム溶出量は、０．０２ｍｇ／Ｌ未満で土壌環境基準値（０.０５mg/Ｌ）以下であった。一方、試験例５および試験例６は、焼成温度が８５０℃で燃焼時間が８分であっても、それらの原料のメジアン径がそれぞれ３０μｍ、４０μｍと小さいために、六価クロムの溶出量はそれぞれ０．３５μｍ／Ｌ、０．０８μｍ／Ｌと多かった。また、焼成時間が８分であっても焼成温度が９５０℃と高い試験例１０、および焼成温度が８５０℃であっても焼成時間が１３分と長い試験例１１の六価クロムの溶出量は、それぞれ０．１５μｍ／Ｌ、０．２４μｍ／Ｌと多かった。
従って、六価クロム溶出量の抑制の観点からは、原料のメジアン径は５０μｍ以上が好ましく、焼成温度は６００〜９００℃かつ焼成時間は５〜１０分が好ましい。