(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰を加熱して得られた溶融スラグを造粒してなり、
上記溶融スラグは、その全体を１００質量％とした場合に、ＳｉをＳｉＯ２換算で２０〜４０質量％、ＣａをＣａＯ換算で２０〜４０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０〜３０質量％、ＦｅをＦｅＯ換算で０．５〜５質量％、ＴｉをＴｉＯ２換算で１〜１０質量％、含むことを特徴とするブラスト用研削材。
【請求項２】
上記Ｔｉは、ＴｉＯ２換算で４〜９質量％である請求項１に記載のブラスト用研削材。
【請求項３】
上記焼却灰は、自動車産業廃棄物を焼却して得られた自動車産業廃棄物焼却灰を含む請求項１又は２に記載のブラスト用研削材。
【請求項４】
上記自動車産業廃棄物は、少なくとも自動車用白色塗料かすを含む請求項３に記載のブラスト用研削材。
【請求項５】
焼却灰を加熱して溶融スラグを形成する溶融スラグ形成工程、及び、
上記溶融スラグを造粒してブラスト用研削材を得る主造粒工程、をこの順に備え、
上記溶融スラグ形成工程は、
焼却灰と無機バインダとしての水ガラスとを混合して非飛散性混合物を形成する非飛散性混合物形成工程、
上記非飛散性混合物を粒子化して非飛散性粒状物を形成する非飛散性粒状物形成工程、及び、上記非飛散性粒状物を溶融して上記溶融スラグを得る溶融工程、をこの順に含み、
上記溶融スラグは、その全体を１００質量％とした場合に、ＳｉをＳｉＯ２換算で２０〜４０質量％、ＣａをＣａＯ換算で２０〜４０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０〜３０質量％、ＦｅをＦｅＯ換算で０．５〜５質量％、ＴｉをＴｉＯ２換算で１〜１０質量％、含むことを特徴とするブラスト用研削材の製造方法。
【請求項６】
上記Ｔｉは、ＴｉＯ２換算で４〜９質量％である請求項５に記載のブラスト用研削材の製造方法。
【請求項７】
上記焼却灰は、自動車産業廃棄物を焼却して得られた自動車産業廃棄物焼却灰を含む請求項５又は６に記載のブラスト用研削材の製造方法。
【請求項８】
上記自動車産業廃棄物は、少なくとも自動車用白色塗料かすを含む請求項７に記載のブラスト用研削材の製造方法。
【請求項９】
上記溶融工程は、溶湯が収容された精錬炉内に上記非飛散性粒状物を投入して行う請求項５乃至８のうちのいずれかに記載のブラスト用研削材の製造方法。
【請求項１０】
上記精錬炉は、アーク式取鍋精錬炉である請求項９に記載のブラスト用研削材の製造方法。
【請求項１１】
上記主造粒工程は、
上記溶融スラグを風砕して風砕粒を形成する風砕工程、
風砕された該風砕粒を下方へ落下させつつ、水を吹き付けて、該風砕粒を冷却する冷却工程、及び、
該風砕粒を搬送しながら上記冷却に用いられた水を該風砕粒から脱水する脱水搬送工程、をこの順に含む請求項５乃至１０のうちのいずれかに記載のブラスト用研削材の製造方法。
【請求項１２】
上記冷却工程は、風砕粒を３ｍ以上にわたって落下させながら、放水により該風砕粒を冷却する工程である請求項１１に記載のブラスト用研削材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラスト用研削材及びその製造方法に関する。更に詳しくは、焼却灰を用いたブラスト用研削材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼却灰は、廃棄物焼却施設で焼却された残渣であり、廃棄物としてそのまま処分場に入れることはできず、セメントで灰を閉じ込めるセメント固化、或いは毒性成分の溶出を防止するキレート処理を施した後、処分場に投棄されるのが一般的である。
しかし、焼却灰を廃棄物として処分するのは、費用が嵩み、環境保護の点でも好ましくなく、最近では焼却灰を資源として活用する試みがなされている。例えば、焼却灰を溶融して、得られた溶融物を路盤材として活用することが行われている。
尚、研削材としては、製鋼スラグを用いたものが下記特許文献１で知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５８２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、焼却灰には上記路盤材として活用する以外の新たな活用方法等、更に多くの用途が求められている。また、焼却灰には高い飛散性を有する微粉末状物（飛灰）なども含まれており、取扱いが難しく、焼却灰を巧く加工する技術が求められている。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、焼却灰を用いたブラスト用研削材、及びこのブラスト用研削材を製造する製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下に示すとおりである。
（１）焼却灰を加熱して得られた溶融スラグを造粒してなり、
上記溶融スラグは、その全体を１００質量％とした場合に、ＳｉをＳｉＯ２換算で２０〜４０質量％、ＣａをＣａＯ換算で２０〜４０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０〜３０質量％、ＦｅをＦｅＯ換算で０．５〜５質量％、ＴｉをＴｉＯ２換算で１〜１０質量％、含むことを特徴とするブラスト用研削材。
（２）上記Ｔｉは、ＴｉＯ２換算で４〜９質量％である上記（１）に記載のブラスト用研削材。
（３）上記焼却灰は、自動車産業廃棄物を焼却して得られた自動車産業廃棄物焼却灰を含む上記（１）又は（２）に記載のブラスト用研削材。
（４）上記自動車産業廃棄物は、少なくとも自動車用白色塗料かすを含む上記（３）に記載のブラスト用研削材。
（５）焼却灰を加熱して溶融スラグを形成する溶融スラグ形成工程、及び、
上記溶融スラグを造粒してブラスト用研削材を得る主造粒工程、をこの順に備え、
上記溶融スラグ形成工程は、
焼却灰と無機バインダとしての水ガラスとを混合して非飛散性混合物を形成する非飛散性混合物形成工程、
上記非飛散性混合物を粒子化して非飛散性粒状物を形成する非飛散性粒状物形成工程、及び、上記非飛散性粒状物を溶融して上記溶融スラグを得る溶融工程、をこの順に含み、
上記溶融スラグは、その全体を１００質量％とした場合に、ＳｉをＳｉＯ２換算で２０〜４０質量％、ＣａをＣａＯ換算で２０〜４０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０〜３０質量％、ＦｅをＦｅＯ換算で０．５〜５質量％、ＴｉをＴｉＯ２換算で１〜１０質量％、含むことを特徴とするブラスト用研削材の製造方法。
（６）上記Ｔｉは、ＴｉＯ２換算で４〜９質量％である上記（５）に記載のブラスト用研削材の製造方法。
（７）上記焼却灰は、自動車産業廃棄物を焼却して得られた自動車産業廃棄物焼却灰を含む上記（５）又は（６）に記載のブラスト用研削材の製造方法。
（８）上記自動車産業廃棄物は、少なくとも自動車用白色塗料かすを含む上記（７）に記載のブラスト用研削材の製造方法。
（９）上記溶融工程は、溶湯が収容された精錬炉内に上記非飛散性粒状物を投入して行う上記（５）乃至（８）のうちのいずれかに記載のブラスト用研削材の製造方法。
（１０）上記精錬炉は、アーク式取鍋精錬炉である上記（９）に記載のブラスト用研削材の製造方法。
（１１）上記主造粒工程は、
上記溶融スラグを風砕して風砕粒を形成する風砕工程、
風砕された該風砕粒を下方へ落下させつつ、水を吹き付けて、該風砕粒を冷却する冷却工程、及び、
該風砕粒を搬送しながら上記冷却に用いられた水を該風砕粒から脱水する脱水搬送工程、をこの順に含む上記（５）乃至（１０）のうちのいずれかに記載のブラスト用研削材の製造方法。
（１２）上記冷却工程は、風砕粒を３ｍ以上にわたって落下させながら、放水により該風砕粒を冷却する工程である上記（１１）に記載のブラスト用研削材の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の研削材によれば、焼却灰の新たな活用用途を提供でき、焼却灰を有効活用できる。また、優れた強度及び圧壊強度を有しており研削特性に優れる。更に、優れた強度特性を有するため、研削時の衝撃によって研削材（研削材粒子）が割れて粉化することが抑制され、リサイクル性（再使用性）に優れる。
焼却灰がＴｉをＴｉＯ２換算で１．０質量％以上含有する場合は、より優れた硬度及び圧壊強度を得ることができる。
焼却灰が、自動車産業廃棄物焼却灰を含む場合は、自動車産業におけるリサイクルを促進できる。加えて、特に優れた硬度及び圧壊強度が得られる。
自動車産業廃棄物が少なくとも自動車用白色塗料かすを含む場合は、より特に優れた硬度及び圧壊強度が得られる。
【０００７】
本発明の製造方法によれば、焼却灰の新たな活用用途を提供でき、焼却灰を有効活用することができる。特に実施例等に示すように実質的に焼却灰のみから研削材を製造することができる。また、得られる研削材は優れた研削特性を発揮でき、優れた硬度及び圧壊強度を有する。
溶融スラグ形成工程が、非飛散性混合物形成工程、非飛散性粒状物形成工程、及び溶融工程、をこの順に備える場合は、焼却灰を効率よく溶融することができ、また、焼却灰を飛散させることなく溶融を行うことができる。
焼却灰がＴｉをＴｉＯ２換算で１．０質量％以上含有する場合は、より優れた硬度と圧壊強度に優れる研削材を製造することができる。
焼却灰が自動車産業廃棄物を焼却して得られた自動車産業廃棄物焼却灰を含む場合は、自動車産業におけるリサイクルを促進できる。また、特に優れた硬度及び圧壊強度が得られる。
自動車産業廃棄物が少なくとも自動車用白色塗料かすを含む場合は、より特に優れた硬度及び圧壊強度が得られる。
溶融工程を溶湯が入れられた精錬炉内に非飛散性粒状物を投入して行う場合は、溶湯を熱源として用いることで、焼却灰を直接溶解（例えば、電気炉等で焼却灰のみを溶解）させる場合に比べて効率よく溶解できる。また、焼却灰を飛散させることなく溶融でき、製造上極めて効率よく焼却灰をスラグ化することができる。
精錬炉がアーク式取鍋精錬炉である場合は、焼却灰中に含有された鉄成分を効率よく回収することができる。
主造粒工程が風砕工程、冷却工程、及び脱水搬送工程をこの順に備える場合は、とりわけ硬度及び圧壊強度に優れた研削材を製造できる。
冷却工程が、風砕粒を３ｍ以上にわたって落下させながら、放水により風砕粒を冷却する工程である場合は、小さなスペースで研削材を高効率に製造でき、尚かつ、特に硬度及び圧壊強度に優れた研削材を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳しく説明する。
尚、以下では、ブラスト用研削材を単に「研削材」ともいう。
［１］ブラスト用研削材
本発明のブラスト用研削材は、焼却灰を加熱して得られた溶融スラグを造粒してなり、
上記溶融スラグは、その全体を１００質量％とした場合に、ＳｉをＳｉＯ２換算で２０〜４０質量％、ＣａをＣａＯ換算で２０〜４０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０〜３０質量％、ＦｅをＦｅＯ換算で０．５〜５質量％、ＴｉをＴｉＯ２換算で１〜１０質量％、含むことを特徴とする。
上記「焼却灰」は、廃棄物を焼却した後に残る残渣をいう。この焼却灰は、塊状物であってもよく、粉末状物（飛灰等の微粉末状物を含む）であってもよく、その他の形態であってもよい。これらは１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、焼却灰には、焼却炉の炉底から得られた焼却残留物、集塵装置で捕集された煤塵、ボイラで捕集された煤塵、ガス冷却室で捕集された煤塵並びに再燃焼室で捕集された煤塵等が含まれる。これらは１種のみを用いてもよく、２種以上併用してもよい。更に、焼却灰は、灰分のみからなってもよく、未燃分（可燃物の燃え残り、Ｉｇｌｏｓｓ）を含んでもよい。
尚、塊状の焼却灰を用いる場合には、粉砕して最大長が３〜１０ｍｍの粒状にして用いることが好ましい。
【０００９】
上記焼却灰の組成は特に限定はないが、焼却灰全体を１００質量％とした場合に、ＳｉをＳｉＯ２換算で１０〜４０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で５〜３０質量％、ＣａをＣａＯ換算で１０〜３０質量％、ＦｅをＦｅＯ換算で１〜１０質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で１〜５％質量含有することができる。
【００１０】
上記焼却灰の組成は、焼却灰となる廃棄物の種類により各々異なる。この廃棄物の種類は問わないが、例えば、一般廃棄物（都市ゴミなど）及び産業廃棄物（自動車産業、建設業、建築業などから排出される廃棄物）が挙げられる。
上記のうち、例えば、都市ゴミを原料とする焼却灰（即ち、都市ゴミ焼却灰）では、例えば、ＳｉをＳｉＯ２換算で２０〜４０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で５〜２０質量％、ＣａをＣａＯ換算で１０〜３０質量％、ＦｅをＦｅＯ換算で１〜６質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で１〜３％質量、各々含有できる。
また、例えば、自動車産業廃棄物を原料とする焼却灰（即ち、自動車産業廃棄物焼却灰）では、例えば、ＳｉをＳｉＯ２換算で１０〜３０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で５〜２０質量％、ＣａをＣａＯ換算で１０〜３０質量％、ＦｅをＦｅＯ換算で４〜１０質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で１〜３％質量、各々含有できる。
【００１１】
これらの焼却灰のなかでは自動車産業廃棄物焼却灰を含有（用いる焼却灰全体１００質量％に対して５０質量％以上が好ましく、１００質量％であってもよい）することが好ましい。自動車産業廃棄物焼却灰は、都市ゴミ焼却灰に比べてＳｉ成分が少ない。このため、後述するように水ガラスを用いて粒子化したとしてもＳｉ成分量が過度に高くならないからである。また、Ｆｅ成分が多く含まれる。このため、溶湯を用いて溶融することでＦｅ成分を回収でき、より有用なリサイクルを構築できる。
更に、自動車産業廃棄物焼却灰には、通常、都市ゴミ焼却灰にはほとんど含有されないＴｉ成分（ＴｉＯ２）が含有される。このＴｉ成分が含有されることで得られる研削材としての特性（特に硬度及び圧壊強度の向上）を向上させることができるものと考えられる。
【００１２】
上記自動車産業廃棄物焼却灰は、自動車産業廃棄物として自動車用塗料かすを含有する自動車産業廃棄物を焼却して得られる焼却灰が好ましく、更には、自動車用白色塗料かすを含有する自動車産業廃棄物を焼却して得られる焼却灰がより好ましい。自動車用白色塗料かすには他の塗料に比べてより多くのＴｉ成分が含まれるからである。
上記塗料かすとは、塗料の一部又は全部を含むものであり、通常、焼却して灰分として残存される顔料（特に白色顔料）が含まれる。また、自動車用塗料かすは、自動車を塗装する際に塗着されずに回収された塗料の一部又は全部を含む。更に、塗料かすは、収集設備にて塗料が処理されて収集されることで、この塗料の一部（例えば、ビヒクルなど）が失われていてもよく、また、当初塗料には含まれていない成分（例えば、凝集剤など）が含まれてもよい。
【００１３】
上記自動車産業廃棄物焼却灰は、その全体を１００質量％とした場合にＴｉをＴｉＯ２換算で１．０質量％以上（通常、１０質量％以下）含有することができる。このＴｉは４．０質量％以上であることが好ましく、５．０質量％以上であることがより好ましい。このＴｉは、例えば、白色塗料かすに含まれる白色顔料などに由来するものである。Ｔｉを含有することによる効果は前述の通りであり、得られる研削材としての特性（特に硬度及び圧壊強度の向上）が向上される。
更に、上記自動車産業廃棄物焼却灰は、その全体を１００質量％とした場合にＦｅをＦｅＯ換算で４．０質量％以上（通常、５０質量％以下）含有することができる。焼却灰がＦｅをＦｅＯ換算で４．０質量％以上含有する場合は、本方法を用いることで鉄分を回収でき、焼却灰中の鉄分を有用成分として再利用できる。また、得られる研削材においては低鉄分であり、製造過程（特に後述の放水による冷却工程を備える場合）及び使用時の抑錆性に優れた研削材とすることができる。
また、焼却灰の融点は特に限定されないが、１２００〜１３００℃であることが好ましい。この範囲の融点であれば、後述するように、溶湯を熱源として用いて効率よく溶融することができる。また、溶湯を収容する炉の炉材を傷め難く、炉材の寿命を長く維持でき、経済的である。
【００１４】
上記「溶融スラグ」は、焼却灰を加熱して得られたスラグである。焼却灰の加熱方法（即ち、後述する溶融スラグの形成方法）は特に限定されず種々の方法を用いることができる。例えば、（１）後述するように精錬炉を用い、溶湯を熱源として用いて焼却灰を加熱溶融させてもよく、（２）電気炉により焼却灰を直接加熱して溶融させてもよい。このうち（１）の方法では、加熱により焼却灰の一部が溶湯内へ溶け込んでもよく、また、（１）及び（２）の両方法では、焼却灰の一部が揮散されてもよい。即ち、焼却灰は加熱されることによって、溶融スラグにその全量が含有されることとなってもよく、また、一部のみが含有されることとなってもよい。更に、焼却灰を構成する成分は反応して溶融スラグ内に含有されてもよく、反応されずにそのまま含有されてもよい。尚、溶融スラグを形成する際に、得られる溶融スラグ全量に対して、原料である焼却灰は、通常、５０質量％以上であり、１００質量％である。
【００１５】
この溶融スラグは、溶融スラグ全体を１００質量％とした場合に、ＳｉはＳｉＯ２換算で２０〜４０質量％（好ましくは２５〜３５質量％）である。この範囲では特に溶融スラグの増粘が抑制され、研削材へと造粒した際に異形粒子の形成を抑制できる。
更に、ＡｌはＡｌ２Ｏ３換算で１０〜３０質量％（好ましくは１０〜２５質量％）である。この範囲では特に研削材の硬度を大きく維持できる。また、溶融スラグの融点の過度な上昇を抑制でき、造粒をより容易にすることができる。
【００１６】
また、ＣａはＣａＯ換算で２０〜４０質量％（好ましくは２５〜４０質量％）である。この範囲では特に溶融スラグの増粘を抑制し、造粒時の異形粒子の形成を抑制できる。更に、溶融スラグの融点の過度な上昇を抑制し、造粒をより容易にすることができる。
更に、溶融スラグはＭｇを含むことができ、ＭｇはＭｇＯ換算で３〜１５質量％（好ましくは５〜１０質量％）であることが好ましい。この範囲では特に溶融スラグの融点の過度な上昇を抑制し、造粒をより容易にすることができる。
【００１７】
更に、溶融スラグは、Ｔｉを含有する。Ｔｉの含有量は、ＴｉＯ２換算で１〜１０質量％（好ましくは４〜９質量％）である。この範囲では研削材の内部構造をより緻密化することができる。
その他には、Ｆｅを含有する。ＦｅはＦｅＯ換算で０．５〜５質量％（好ましくは０．１〜４質量％）である。この範囲では得られる研削材の硬度を特に高くすることができる
尚、溶融スラグと得られる研削材とは、通常、同じ組成であり、上記組成割合は本発明の研削材の組成と同じである。
【００１８】
上記溶融スラグには、焼却灰以外のその他の成分が含有されてもよい。他の成分としては、後述するように、焼却灰の飛散を防止するための水ガラスが挙げられる。この水ガラスについては詳述する。その他、例えば、製鋼スラグが挙げられる。
製鋼スラグは、製鋼炉の溶融鉄上に浮かんだ成分である。製鋼スラグは転炉スラグと電気炉スラグとに分類されるが、このうち電気炉スラグが好ましい。更に、電気炉スラグは酸化スラグと還元スラグとに分類されるが、酸化スラグが好ましい。その組成は限定されないが、製鋼スラグ全体を１００質量％とした場合に、ＣａをＣａＯ換算で２０〜４０質量％、ＳｉをＳｉＯ２換算で２０〜４０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で５〜２５質量％、ＦｅをＦｅＯ換算で０〜２０質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で０〜１５質量％、各々含有するものが挙げられる。
【００１９】
上記「造粒」は、溶融スラグを研削材に造粒することを意味する。この造粒の方法は特に限定されず、後述するように、例えば、風砕及び水砕等の方法を用いることができる。
研削材の形状は特に限定されないが、その粒径は１０ｍｍ以下であることが好ましい。粒径が１０ｍｍ以下であれば研削材として特に好適に用いることができる。更に、この粒径（粒度分布）は、０．１〜５．０ｍｍに収まっていることが好ましく、０．２〜２．０ｍｍに収まっていることがより好ましい。研削材の粒子の形状は特に限定されないものの、球形状が好ましい。
【００２０】
本発明の研削材の硬度（ビッカース硬度）は６５０Ｈｖ以上（特に６８０〜９００Ｈｖ、更には７００〜８５０Ｈｖ）とすることができる。
更に、研削材の圧壊強度｛後述する実施例の方法による値（単位；ｋｇ／個）｝は１５ｋｇ／個以上（特に１０〜７０ｋｇ／個、更には２０〜７０ｋｇ／個）とすることができる。
【００２１】
［２］ブラスト用研削材の製造方法
本発明のブラスト用研削材の製造方法は、焼却灰を加熱して溶融スラグを形成する溶融スラグ形成工程、及び、
上記溶融スラグを造粒してブラスト用研削材を得る主造粒工程、をこの順に備え、
上記溶融スラグ形成工程は、
焼却灰と無機バインダとしての水ガラスとを混合して非飛散性混合物を形成する非飛散性混合物形成工程、
上記非飛散性混合物を粒子化して非飛散性粒状物を形成する非飛散性粒状物形成工程、及び、上記非飛散性粒状物を溶融して上記溶融スラグを得る溶融工程、をこの順に含み、
上記溶融スラグは、その全体を１００質量％とした場合に、ＳｉをＳｉＯ２換算で２０〜４０質量％、ＣａをＣａＯ換算で２０〜４０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０〜３０質量％、ＦｅをＦｅＯ換算で０．５〜５質量％、ＴｉをＴｉＯ２換算で１〜１０質量％、含むことを特徴とする。
【００２２】
上記「焼却灰」及び上記「溶融スラグ」は、前記本発明のブラスト用研削材における各々をそのまま適用できる。
「溶融スラグ形成工程」は、焼却灰を加熱して溶融スラグを形成する工程である。溶融スラグ形成工程では、焼却灰をどのようにして溶融してもよい。例えば、直接加熱して溶融することができる。しかし、直接的な加熱を行うと熱対流により焼却灰が飛散することや、熱効率が悪いために溶融することが難しく、不経済である。このため、飛散性の焼却灰を取扱い易く、熱効率に優れた形態（非飛散性）に加工することが好ましく、特に焼却灰をバインダ等により粒子化することが好ましい。バインダとしては有機バインダ及び無機バインダが挙げられ、１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよいが、これらのなかでは無機バインダが好ましく、本発明では無機バインダが用いられる。高温においても燃えることなくバインダとしての作用を発揮できるからである。この無機バインダとしては、水ガラス、セメント、粘土及びベントナイト等が挙げられるが、本発明では水ガラスが用いられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。これらの無機バインダのなかでも水ガラスが特に好ましい。水ガラスをバインダに用いると、後述するように精錬炉を用いて溶湯を熱源として利用する場合には、特に溶湯への溶け込み性がよく、溶融の際のエネルギーロスを抑制できるからである。
【００２３】
即ち、焼却灰を水ガラスと混合して非飛散性混合物を形成し、更に、この非飛散性混合物を粒子化して非飛散性粒状物とし、この非飛散性粒状物を用いる。
従って、溶融スラグ形成工程は、焼却灰と水ガラスとを混合して非飛散性混合物を形成する非飛散性混合物形成工程と、非飛散性混合物を粒子化して非飛散性粒状物を形成する非飛散性粒状物形成工程と、非飛散性粒状物を溶融して上記溶融スラグを得る溶融工程と、をこの順に含む。
【００２４】
上記非飛散性混合物形成工程は、微粉末からなる焼却灰を飛散し難い非飛散性混合物とする工程である。この工程によって、飛散し易い焼却灰を非飛散性にでき、焼却灰の取り扱い性を大幅に高めることができる。
上記水ガラスの種類は特に限定されず、種々のものを用いることができる。例えば、ＪＩＳ  Ｋ１４０８に示されるように１号（ＳｉＯ２３５〜３８質量％及びＮａ２Ｏ１７〜１９質量％）、２号（ＳｉＯ２３４〜３６質量％及びＮａ２Ｏ１４〜１５質量％）及び３号（ＳｉＯ２２８〜３０質量％及びＮａ２Ｏ９〜１０質量％）の３種類が知られているが、これらのうちの１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。更に、これら以外のＳｉをＳｉＯ２換算で２５〜４０質量％含有し、且つＮａをＮａ２Ｏ換算で８〜２０質量％含有する広い意味での水ガラスを用いることができる。
また、水ガラスは、水（Ｈ２Ｏ）を混合して粘度を小さくして用いることができる。この際には、水ガラスと水とを質量比で３０〜７０：７０〜３０（好ましくは４０〜６０：６０〜４０）混合して用いることがより好ましい。これにより非飛散性粒状物の溶湯への溶解性を高めることができる。
【００２５】
上記非飛散性粒状物形成工程は、非飛散性混合物を造粒して非飛散性粒状物形成する工程である。非飛散性混合物を粒子化することにより、次工程である溶融工程における作業性をバインダの種類と粒状物の粒径により、向上させることができる。粒状物の粒径は特に限定されないが１〜１０ｍｍであることが好ましく、２〜８ｍｍであることが更に好ましく、３〜５ｍｍであることが特に好ましい。この範囲であれば溶融スラグ形成時の溶解をより容易にすることができ、エネルギーコストをより小さく抑えることができる。この非飛散性粒状物の粒子化はどのような方法で行ってもよく、例えば、粒子形成機（造粒機）によって、回転数３００〜４００ｒｐｍで３〜１５分（好ましくは５〜１５分）回転攪拌することにより形成できる。
【００２６】
上記溶融工程は、非飛散性粒状物を溶融して溶融スラグを得る工程である。飛散性粒状物の溶融方法は特に限定されず、例えば、各種炉を用いて直接的に飛散性粒状物を加熱して溶融させることができる。しかし、直接加熱を行うと溶融させるまでに要する熱量が大きくなり不経済である。このため、熱源として溶湯を用いることが好ましい。即ち、溶湯が収容された精錬炉内に非飛散性粒状物を投入して溶融することが好ましい。溶湯を用いることで、溶湯を熱源として機能させ、効率的に飛散性粒状物の溶融を行うことができる。また、焼却灰は溶湯を介して間接的に加熱することとなるが、溶湯は種々の方法により効率よく加温・保温できるシステムが整っており、これらのシステムを有効活用できる。
【００２７】
上記溶湯の種類は特に限定されないが、鉄を主成分（溶湯全体に対してＦｅ成分をＦｅＯ換算で５０質量％以上含有）とする溶湯が好ましい。鉄を主成分とする溶湯を用いることで焼却灰中の鉄分を効率よく回収することができる。また、鉄を主成分とする溶湯としては、鋼（ステンレスなど）用溶湯及び銑鉄用溶湯等が挙げられる。これらのなかでも銑鉄がより好ましい。銑鉄には炭素及び珪素が含有され、融点が１１５０〜１３００℃である。このため、容易に焼却灰を溶融することができ、また、熱源として経済的である。更に、炉材を傷め難い点においても経済的である。
【００２８】
更に、上記精錬炉の種類は特に限定されないが、アーク式取鍋精錬炉とすることが好ましい。アーク式取鍋精錬炉は、エネルギー源として電気を用いるために比較的精密に熱源制御をし易く、少量であっても効率よく研削材を製造できる。また、通常、酸化性ガス又は不活性ガス等を炉底から導入して炉内の撹拌を行うため、このシステムを利用することで容易に混合を行うことができる。更に加えて、アーク式取鍋精錬炉は、還元精錬炉であることがより好ましい。これにより、焼却灰に含まれたＦｅ成分はこの時に精錬炉内のＦｅ成分相へと抽出させることができ、効率よくＦｅ成分の回収を行い、また、高収率で回収を行うことができる。即ち、焼却灰内のＦｅ成分を鉄源として利用することができる。
【００２９】
このアーク式取鍋精錬炉１０は、図１に例示されるように、周壁１１及び底壁１１３を備える。アーク式取鍋精錬炉１０を構成する底壁１１３及び周壁１１は、塩基性の耐火物で構成することが好ましい。例えば、溶鉄層接触壁１１２はＡｌ２Ｏ３、スラグ層接触壁１１１はＭｇＯ−Ｃとすることができる。上記底壁１１３及び周壁１１を構成する耐火物の侵食を少なくするための条件として更に、溶融スラグの塩基度｛ＣａＯ（質量％）／ＳｉＯ２（質量％）｝が１より大きいことが好ましい。塩基度が１より大きいと、焼却灰中のＳを溶融スラグに固定化し易く塩基性耐火物（ＭｇＯ系）を侵食しにくい。塩基度が１以下では、焼却灰中のＳがＳＯ?となり大気に出易く、塩基性耐火物は侵食されやすい。
【００３０】
アーク式取鍋精錬炉１０の内部においては、図１に示すように、コークス層１６を挟んで溶解された鉄（以下「溶鉄」という。）が溶鉄層１５と半溶融層１４に分離している。半溶融層１４に炭素棒電極１２が挿入されている。アーク式取鍋精錬炉１０の下部に設けたガス導入口１１４からは不活性ガス（例えばアルゴンガス、窒素ガスなど）１７を導入して溶鉄層１５を攪拌して、熱の均一化、未溶融物の巻き込みを図っている。アルゴンガスであれば、窒素ガスに比べて溶鉄への吸収が少なく安定したスラグの形成が出来る。
従って、上記溶融工程では、半溶融層１４の上部に非飛散性粒状物を投入して混合することが好ましい。
【００３１】
この溶融工程における混合比率は特に限定されないが、溶鉄を容れたアーク式取鍋精錬炉１０に、溶鉄１００質量部に対して、非飛散性粒状物を１０〜８０質量部（好ましくは３０〜６０質量部）を投入することが好ましい。また、この投入は１回で行ってもよいが、２回以上に分けて行うことが好ましい。分けて行う場合には８〜１０回に分割して投入することが好ましい。分割して投入することで精錬炉内の急激な温度低下を抑制し、更に、電気抵抗の急激な増加を抑制できる。
【００３２】
更に、非飛散性粒状物の投入に際しては、Ｍｇ−Ｃ煉瓦屑を、非飛散性造粒物１００質量部に対して１〜３質量部投入することが好ましい。これにより精錬炉を構成する耐火物をより効果的に保護できる。更に、溶鉄１００質量部に対して、還元コークスを０．１〜０．２質量部投入することが好ましい。これにより非飛散性粒状物中のＦｅ成分（酸化鉄等）を還元し、効果的にＦｅ成分を回収する（溶鉄層に取り込む）ことができる｛即ち、溶融スラグには焼却灰（焼却灰の融解物）のうちの少なくとも非鉄成分（焼却灰スラグ）が含まれることとなる｝。また、溶鉄１００質量部に対して、Ｆｅ−Ｓｉ合金を０．３〜０．５質量部投入することが好ましい。これによりホーミング（泡立ち）をより効果的に抑えることができる。この際の溶鉄温度は特に限定されないが、１４００〜１７００℃が好ましく、更に好ましくは１５００〜１６００℃がより好ましい。
【００３３】
アーク式取鍋精錬炉における加熱は、電気エネルギーで行うため、高い電気量負荷（ｋＷ）がかかれば操業性は高くなる。しかし、電圧が高く、抵抗の大きい場合には、電極１２間にアーク放電が起こり、その放射熱で溶解し易くなるが、焼却灰中の酸化鉄からＦｅ成分を還元回収するためには、アーク長を短くするように、低電圧且つ大電流の条件が好ましい。即ち、還元は温度、還元剤（コークス）と時間の影響を受け、電気条件により材料の溶解速度が変わり、温度は高く、電流が大きく電気抵抗の小さい状態で還元は進み易くできる。
従って、低電圧、大電流状態では電気抵抗は小さく材料の溶解速度は抑圧されるが、還元反応は進み、金属の回収はし易い。その場合アークはショート状態となり電極先端は湯面に接近、湯表面に焼却灰が保持されて焼却灰層に電極が埋没状態となり、熱効率よく還元を進めながら、焼却灰のスラグ化が進むと考えられる。
【００３４】
上記電圧としては、１６０〜２２０Ｖであることが好ましく、１７０〜２１０Ｖであることが更に好ましく、１８０〜２００Ｖであることが特に好ましい。上記電流としては、７０００〜１３０００Ａであることが好ましく、８０００〜１２０００Ａであることが更に好ましく、９０００〜１１０００Ａであることが特に好ましい。電力負荷は２０００〜４０００ｋＷであることが好ましく、２５００〜３５００ｋＷであることが更に好ましく、２８００〜３２００ｋＷであることが特に好ましい。
【００３５】
溶融に際しては、炉の底壁部に設けた耐火物の孔（ポーラスプラグ）からガスを吹き込むことにより溶鉄を攪拌しながら行う。この攪拌により、溶湯のスラグ面からの盛り上がり状態（以下「ボウズ」という。）が定まってくる。従って、小さなボウズが形成されるようにガスの吹き込み量を調節することが好ましい。小さなボウズであれば熱効率に優れ、適切な溶融スラグを生成しやすいからである。
【００３６】
上記「主造粒工程」は、上記溶融スラグを造粒して研削材を得る工程である。この造粒方法は特に限定されず、降温して固化した溶融スラグを粉砕機等により粉砕して造粒することもできるが、溶融スラグが固化されると非常に硬度が高くなるので、溶融状態を利用して造粒することが好ましい。従って、風砕により造粒することが好ましい。即ち、風砕工程を備えることが好ましい。この風砕方法は特に限定されないが、風砕して風砕粒を形成する風砕工程、風砕された該風砕粒を下方へ落下させつつ、水を吹き付けて、該風砕粒を冷却する冷却工程、及び、該風砕粒を搬送しながら上記冷却に用いられた水を該風砕粒から脱水する脱水搬送工程、をこの順に備えることが好ましい。
【００３７】
上記風砕工程は、溶融スラグを風砕して風砕粒（研削材粒子となる前の粒子であり、冷却工程及び脱水搬送工程を経て研削材粒子となる）を形成する工程である。風砕は、気体を用いて粉砕することを表し、通常、ノズルから放出された気体前に溶融スラグを供給して行う。この際に用いるノズルの形状及び数等は特に限定されない。即ち、例えば、中心部に向かって気体が放出されるように放射状に配置された複数のノズルを有するリングノズル、中心部に向かって気体が放出されるように対向して配置された複数のノズルを有する平行ノズル等が挙げられる。これらのなかでは、上記リングノズルが好ましい。リングノズルは放射状に全周にわたってノズルを均等な配置で備えることができ、溶融スラグをより均一に細粒化でき、均質で優れた機械的強度を有する研削材を得る目的において効果的である。
【００３８】
このリングノズルに設けられるノズル（気体放出口）の数は特に限定されないが、通常、２０〜１００本であり、２０〜７０本が好ましく、３０〜６０本がより好ましい。この範囲ではより安定した風砕を行うことができる。
また、各ノズルの中心部に対する角度も特に限定されないが、溶融スラグの落下方向（通常、地面に対して垂直方向）に対して、通常、５〜５０度の角度であり、１５〜４０度が好ましく、２０〜３５度がより好ましい。この範囲であれば、溶融スラグを風砕し易い。また、風砕された風砕粒の上方へのハネ上がりを防止でき、更に、まだ高温状態にある風砕粒同士がくっつくことを抑制し易い。
【００３９】
更に、ノズルからの気体放出圧力は特に限定されないが、通常、１本のノズルあたり３〜２５ｋｇｆ／ｃｍ２であり、５〜２３ｋｇｆ／ｃｍ２が好ましく、７〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２がより好ましい。この範囲では特に小径の風砕粒を形成し易く、また、風砕粒がチャンバー内壁等に衝突されて得られる風砕粒の形状が崩れることを抑制できる。
また、上記気体の放出量は特に限定されないが、落下される風砕粒の量及び粒子径等によって適宜とすることが好ましいが、例えば、溶融スラグの量が６０分あたりに２０００〜４０００ｋｇ（更には２５００〜３０００ｋｇ）であれば気体放出量は６０分あたりに６００〜６０００キロリットル（より好ましくは８００〜４０００キロリットル、更に好ましくは１２５０〜３５００キロリットル）とすることが好ましい。また、風砕に用いる上記気体の種類は特に限定されず、各種の気体を用いることができるが、装置を簡便な構造とするために空気を用いることが好ましい。
【００４０】
また、用いる溶融スラグの温度は特に限定されないが、本発明で用いる溶融スラグは、通常、１１５０〜１６００℃（より好ましくは１２００〜１５５０℃、更に好ましくは１３００〜１５００℃）であることが好ましい。
【００４１】
上記「冷却工程」は、風砕された風砕粒を下方に落下させつつ、水を吹き付けて、風砕粒を冷却する工程である。この冷却工程を行うことで風砕粒を適度に冷却できる。即ち、通常、この冷却工程によれば、風砕粒の外表面部は冷却されても、芯部までは冷却されない状態で、風砕粒を脱水搬送工程へ送ることができる。即ち、通常、本発明で用いる溶融スラグの熱伝導率は０．３〜２Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。従って、過度な冷却によって風砕粒が崩壊されることなく、また、過度に長い放冷工程を要したり、再熱処理工程を要したりといった製造方法の複雑化や装置の大型化などを招かない。
【００４２】
一般に冷却工程で行う冷却方法としては、水冷及び空冷等が考えられる。本発明の方法では水冷を用いる。空冷（自然放熱、気体吹き付け等）のみでは冷却効率が十分に得られず、除熱のために多大な空間（特に大きな面積や長い冷却距離）を要することとなる。しかし、本発明の方法では、小さなスペースで十分な冷却効果を得ることができる。
【００４３】
また、水冷を行う場合には、本発明における冷却方法以外にも、省スペース化できる方法としてチャンバー内に貯水された水に風砕粒を落下させる方法も考えられる。しかし、この方法では、過度に急速な冷却がなされるために風砕スラグが脆化してしまう（変形及び割れを生じ易い）。これに対して、本発明の方法では、適度な冷却を行うことができ、風砕粒を崩壊させることがない。更に、水中を通過せず、また、垂直下方へ気体中を落下されるために風砕粒の形状をより球形状に近い形に形成し易い。従って、高い機械的強度を発揮できる形状を保持し易い。
更に、水に風砕粒を落下させる方法では、チャンバー内に水を貯留するためにチャンバー下端を閉じる必要があり、研削材の製造はバッチ式で行うこととなる。これに対して、本発明の方法では、チャンバーを開放した状態で使用でき、連続的に研削材を製造でき、高い製造効率を発揮できる。また、後工程に乾燥工程を設けなくとも風砕粒が有する余熱により乾燥させることができ、より簡便な工程で製造できる。特に連続稼働されている製鋼施設等においては、粉末化する前の溶融スラグを保温するコストを削減できる等のメリットがある。
【００４４】
上記冷却工程を行う際の落下距離は、特に限定されないが、通常、３ｍ以上（好ましくは４〜１０ｍ、更に好ましくは４．５〜８ｍ、特に好ましくは５〜７ｍ、通常４０ｍ以下）である。落下距離がこの範囲であれば、冷却不足を防止しつつ、小さなスペースで冷却を行うことができる。従って、装置をコンパクトに保ちつつ、優れた機械的強度を有する風砕粒を高効率に製造できる。
また、水の吹き付け量は特に限定されないが、通常、風砕粒１ｋｇに対して、６０リットル／分で、水１．０リットル以下（好ましくは０．３リットル以下、更に好ましくは０．２リットル以下、通常０．０１リットル以上）を用いることが好ましい。
また、水の吹き付け方向は特に限定されず、落下される風砕粒に対して垂直方向に側方から吹き付けてもよく、落下される風砕粒に対して水平に上方から下方へ吹き付けてもよく、落下される風砕粒に対して水平に下方から上方へ吹き付けてもよい。これらのなかでは側方から及び下方から上方へ吹き付けることが好ましい。対向流とすることで、優れた冷却効果が得られ、また、風砕粒がチャンバー内に滞留される時間を長くすることができるからである。
【００４５】
上記「脱水搬送工程」は、冷却工程を経た風砕粒を搬送しつつ、冷却工程で付着された水を風砕粒から除去する工程である。この脱水搬送工程により、風砕粒から水が除去（完全な除去であってもなくてもよい）され、更に熱が放散される。この脱水搬送工程では、上記冷却工程から送られた風砕粒は、通常、まだ水を気化させるのに十分な熱を有しているため、脱水される水の一部は気化により除去されることとなる。このため、脱水搬送工程では風砕粒の熱の一部は水の気化熱によっても除去されているものと考えられる。即ち、前記冷却工程からこの脱水搬送工程へ送られる風砕粒の温度は特に限定されないが、通常、８００℃以上（好ましくは８００〜１２００℃）であることが好ましいものと考えられる。
更に、この脱水搬送工程では１３０〜６００℃／分（より好ましくは１５０〜４００℃／分、更に好ましくは１８０〜３００℃／分、特に好ましくは１８０〜２５０℃／分）の速度で冷却（通常、放冷）されることが好ましい。この範囲では、十分な脱水及び冷却を行いつつ、より短い搬送距離とすることができ、製品品質と省スペース化とを特に効果的に両立させることができる。
また、前記のように脱水搬送工程が、後半部分に脱水工程を備えず、搬送工程を備える場合、この搬送工程は平面方向へ風砕スラグを搬送するものであってもよいが、上下方向へ搬送するものとすることができる。即ち、例えば、バケットコンベア等が挙げられる。これにより更に省スペース化を達することができる。
【００４６】
上記脱水搬送工程は特に限定されないが、脱水搬送工程の少なくとも一部として、風砕粒が通過されない間隔で並べられたウェッジワイヤを備えるウェッジワイヤスクリーンによることが好ましい。ウェッジワイヤスクリーンは、簡便な設備で脱水及び搬送を行うことができるからである。
このウェッジワイヤスクリーンに用いるウェッジワイヤの形態は特に限定されないが、目的とする研削材の平均粒径が５ｍｍ以下である場合には、０．１〜４．０ｍｍ（好ましくは０．１〜１．０ｍｍ、更に好ましくは０．２〜０．５ｍｍ）のスクリーン間隔であるウェッジワイヤを用いることが好ましい。後工程で摩砕工程（整粒工程）を行わなくともより球形状に近い研削材を得やすいからである。
【００４７】
上記ウェッジワイヤスクリーンを用いる場合、このウェッジワイヤスクリーンは脱水を振動により行うことができるものであることが好ましい。また、この振動により同時に風砕スラグを搬送できるものであることが好ましい。従って、脱水搬送工程は、振動発生をし、発生された振動を上記ウェッジワイヤスクリーンへ伝達できるようにすることが好ましい。
【００４８】
また、この脱水搬送工程を経た後に回収される研削材としての風砕粒の温度は７０℃以上（より好ましくは８０〜８００℃、更に好ましくは８５〜５００℃、特に好ましくは９０〜２００℃、とりわけ１００〜２００℃）であることが好ましい。この範囲では、特に優れた機械的強度を有する研削材を得ることができる。この脱水搬送工程における搬送時間、即ち、放熱時間は特に限定されないが、通常、０．５〜１０分（好ましくは０．５〜３分、より好ましくは１〜２分）である。この範囲では、特に硬度と圧壊強度に優れた研削材を得ることができる。
【００４９】
本発明の研削材の製造方法では、上記の風砕工程、冷却工程、及び脱水搬送工程以外にも他の工程を備えることができる。他の工程としては、摩砕工程及び分別工程等が挙げられる。
上記摩砕工程（整粒工程）は、脱水搬送工程を経て得られた研削材同士を擦り合わせる工程である。この摩砕工程を行うことにより、十分に冷却される前に複数の研削材同士が連結されてなる等した異形研削材をより球形状に近い形へ成形することができる。即ち、異形研削材の連結部から粒子状に分割されて正常な粒形に成形することができる。例えば、針状、ウィスカー状及びなみだ形の研削材を摩砕することで、完成品の研削材の形状をより球形状に近づけることができる。
上記分別工程は、脱水搬送工程の後（摩砕工程を備える場合には摩砕工程の後）に設けることができる工程であり、得られた研削材から目的とする形状及び／又は粒径の研削材を分別する工程である。この工程では、通常、篩を用いて分別される。
【００５０】
上記主造粒工程を風砕により行う場合の風砕装置としては、図２に例示する装置を用いることができる。即ち、風砕装置２０は、風砕手段２１と、冷却手段１２０と、脱水搬送手段１３０と、回収容器１４０と、を備える。更に、風砕手段２１の前手段として溶融スラグ貯留手段（タンディッシュ）１５０を備える。また、この装置は、そのほぼ全体が地下ピット内に配設されている（地下配設により作動音の外部漏出を抑制できる）。
【００５１】
上記溶融スラグ貯留手段１５０は、いわゆるタンディッシュである。このタンディッシュ１５０は、２００ｃｍ×１００ｃｍ×深さ１００ｃｍの直方体形状であり、底部には直径約１８ｍｍの開口部１５１が設けられ、溶融状体に保たれた溶融スラグ３０を風砕手段へ供給できるようになっている。更に、タンディッシュ１５０内に貯留された溶融スラグ３０の温度を調節でき、タンディッシュ１５０を予熱するためのバーナー１５２を備えている。また、塊状異物の流入を防止するために図示されない堰及びダンパーも備えている。
上記風砕手段（リングノズル）２１は、４５本のノズル２２が中心部方向に向けて放射状に配列されたリングノズル（全形直径３０ｃｍ）からなる。
【００５２】
上記冷却手段１２０は、チャンバー１２１、放水手段１２６及び滞留防止放水手段１２８を備える。このうちチャンバー１２１は、直径が４００ｃｍ且つ長さ４．３ｍの円筒部分１２２と、この円筒部分１２２から延設された下端直径が１５０ｃｍ且つ長さ１．４ｍの先窄まり部１２３とを有する筒形状（風砕手段直後からの風砕スラグの落下距離は５．７ｍ）である。放水手段１２６は、放水ノズル１２７を備える。この放水ノズル１２７は上記チャンバー１２１の円筒部分１２２の中程（チャンバー上端から２〜３．５ｍ位置）から放水ノズルがチャンバー内に露出されるように配設されている。また、この放水ノズルは、チャンバー１２１の中心方向に向けて放射状に１２本が配設されている。更に、滞留防止放水手段１２８は、放水ノズル１２９を備える。この放水ノズル１２９は上記チャンバー１２１の先窄まり部１２３の上端付近から放水ノズルがチャンバー内に露出され、内壁にそって水が流下されるように放水できるように配設されている。
【００５３】
上記脱水搬送手段１３０は、逆三角形状のウェッジワイヤ１３１が０．２ｍｍの間隙を持って配列された長さ３ｍのウェッジワイヤスクリーン１３２と、縦方向へ長さ１２．５ｍバケットコンベア１３４とからなる。このうちウェッジワイヤスクリーン１３２は、振動発生装置１３３と接続されて、振動（上下方向）幅６ｍｍ且つ６０Ｈｚ程度で振動されるようになっている。また、このウェッジワイヤスクリーン１３２上では、上記振動により冷却手段を経て落下された風砕スラグ２０１が約１２ｍ／分の搬送速度で、脱水されながら搬送されるようになっている。一方、バケットコンベア１３４は、ウェッジワイヤスクリーン１３２から搬送されてきた風砕スラグ２０１を地下ピット内から地上に配置された回収容器１４０へ運び上げるコンベアであり、縦方向に９ｍの搬送長さを有する。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
［１］研削材の製造
（１）焼却灰
自動車用白色塗料を含有する自動車産業廃棄物を焼却して得られた自動車産業廃棄物焼却灰を用意した。この自動車産業廃棄物焼却灰の化学組成を調査し、表１に示した。
尚、表１に示す各成分の含有量は焼却灰全体を１００質量％とした場合の換算値であり、表１に示す成分以外に９．５８質量％の残部を有する。
【００５５】
【表１】
0005640307.tif 000002
【００５６】
（２）非飛散性混合物形成工程及び非飛散性粒状物形成工程
造粒機｛アイリッヒミキサー  ＤＥ−１８（容量：７５０リットル）｝に、上記自動車産業廃棄物焼却灰５００ｋｇを装入し、高速（８６０ｒｐｍ）でこの焼却灰を５分間解砕した。次いで、水ガラス（１号）を水で２倍に希釈した水溶液を４０ｋｇ装入して、非飛散性混合物を形成した。その後、低速（３４０ｒｐｍ）で約５〜１０分回転することによって、非飛散性粒状物を形成した。
【００５７】
（３）溶融スラグ形成工程
図１に示すアーク式取鍋精錬炉１０（愛知製鋼；１０ｔＡＲ、トランス容量４６００ｋＶＡ）を用いて溶融工程を行った。即ち、アーク式取鍋精錬炉１０に１２．７８０ｔの溶鉄を４５分間かけて分湯した。次いで、上記［１］（２）で形成した非飛散性混合物４５００ｋｇを投入した。その後、作業性をよくし、より低い温度（１４５０℃〜１５００℃）で焼却灰の溶融を行うため（溶鉄の融点を下げるため）、また、焼却灰中の酸化鉄を還元して金属として回収するため、還元コークス２０ｋｇを投入した。更に、スラグのホーミング（泡立ち）を押えるため、Ｆｅ−Ｓｉ合金５０ｋｇを投入した。
【００５８】
また、図１に示すようにガス導入口１１４からＡｒガスを１００リットル／分で導入して、攪拌を行った。焼却灰４．５ｔは、図示しない材料投入装置で５００Ｋｇずつ９回に分けて投入した。そして、その都度、耐火物である炉壁を保護するためＭｇ−Ｃレンガ屑（合計１００ｋｇ）を投入した。溶融時間は３時間４５分であった。電力条件としては、最初の２時間３０分は１９０Ｖ、１００００Ａで（３０００ｋＷ：力率９１％）で、間欠架電、その時の溶鉄温度は１５００℃であった。残りの１時間１５分は１７５Ｖ、１００００Ａで、間欠架電、その時の溶鉄温度は１５４２℃であった。このようにして、図１に示すように半溶融物層５０上に溶融スラグが形成された。
【００５９】
（４）主造粒工程
上記の工程で得られた２８００ｋｇの熔解されたままの溶融スラグを、図２に示す風砕装置２０のタンディッシュ１５０へと搬入し、風砕工程、冷却工程、脱水搬送工程を経て、研削材を製造した。主造粒工程における製造条件は、ＴＤノズル：Ａｌ−Ｃ系（Ａｌ２Ｏ３−Ｃ）、ノズル径φ１６ｍｍ、アトマイズノズル：角度２５°、穴数３０本、アトマイズ風量：１２００Ｎｍ３／Ｈｒ、ＴＤ注滓温度：１５０７℃であった。最終的に研削材９００ｋｇが得られた。
尚、上記ＴＤノズルは、Ａｌ−Ｃ系ノズルに換えてカーボン製ノズルとすることもできる。
【００６０】
［３］研削材の評価
実施例で得られた研削材については表２にその試験結果を示す。
尚、表２に示す各成分の含有量は非飛散性粒状物全体又は研削材全体を１００質量％とした場合の換算値であり、表２に示す成分以外に非飛散性粒状物では２５．３６質量％の残部、研削材では１１．０６質量％の残部を有する。
【表２】
0005640307.tif 000003
【００６１】
実施例で、得られた研削材について、ロータップ振とう篩機を用いて平均粒径の測定を行った。実施例においては、粒径０．２ｍｍ〜２ｍｍの歩留は９４．０％であった。
【００６２】
また、ビッカース硬度計（株式会社明石製作所製、形式「ＭＶＫ」）を用いてビッカース硬度の測定を５個の任意に選択した研削剤に対して行った。その結果、実施例の研削材のビッカース硬度の平均値は７５０Ｈｖであった。
【００６３】
更に、圧壊強度測定計（東京衡機製造所製、形式「アムスラー型万能材料試験機  ＡＵ−３０」）を用いて圧壊強度を５個の任意に選択した研削材（研削材粒子）に対して行った。その結果、実施例の研削材の圧壊強度の平均値は４５ｋｇ／個であった。
【００６４】
更に、実施例の研削材について組成分析を行った。その結果、いずれの場合も
得られた研削材は、非飛散性粒状物と比較して、Ｆｅ成分が減少していることがわかる。これはアーク式取鍋精錬炉を用いたため、鉄が還元されて金属として回収されたことに起因すると考えられる。
また、表１に示すように、焼却灰成分として、ＴｉＯ２を４．１０質量％と多く含んでいる。いずれも自動車産業廃棄物に含まれる自動車用白色塗料が原因である。そして、研削材の硬度を向上するのに寄与しているものと考えられる。
【００６５】
これらの結果から、得られた研削材は、優れた硬度と圧壊強度を有することが分かる。また、この結果から研削材として利用できる機械的強度を備えていることが分かる。また、本発明の製造方法によれば、優れた機械的強度を有するこれらの研削剤を安定して製造できることが分かる。
尚、ＴｉＯ２含有量が焼却灰全体１００質量％に対して１．５５質量％、４．４６質量％及び５．３１質量％の３種の焼却灰を用いて同様に研削材を製造する場合した同様に優れた機械的強度を有する研削材が得られ、４．４６質量％及び５．３１質量％の２種の焼却灰を用いた各研削材が特に優れる。
【００６６】
［４］研削材の使用耐久性
上記実施例で得られた研削材を用いて下記条件でブラスト処理を行い、ブラスト前後の研削材の粒度分布を調べた。
（ブラスト条件）
１００ｍｍ×２００ｍｍの平板状の被研削材（ＳＳ４００）に、３００ｍｍの距離から被研削材表面に直角に研削材を吹き付けた。この際のコンプレッサーの元圧は７ｋｇｆ／ｃｍ２とし、ノズル先端圧は５．６ｋｇｆ／ｃｍ２とし、ノズル径は６ｍｍとし、ホース径は１０ｍｍとし、ホース長さは１．２ｍとした。更に、ブラストは１分間行った。
【００６７】
粒度分布の測定
ロータップ振とうふるい装置（テラオカ株式会社製）を用いて、ブラスト前の研削材と、ブラストを行ったあとの研削材と、の両方の粒度分布を測定し、その結果を表３に示した。
【表３】
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【００６８】
表３の結果より、本発明の研削材は、ブラスト後において０．２ｍｍ以上のものが７９．６％以上と非常に多く存在し、再利用性に優れていることが分かる。更に、発塵も微小であった。
一方、ケイ砂及びガーネット（インド産）を同一のブラスト条件で試験したところ、ブラスト後において０．２ｍｍ以上のものは、各々１０％以下、５０％以下であり、発塵が多かった。この結果からも、従来使用されている研削材に比べて、優れた再利用と優れた発塵抑制効果を有することが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明にかかるアーク式取鍋精錬炉の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明にかかる風砕装置の一例を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０；アーク式取鍋精錬炉、１１；周壁、１１１；スラグ層接触壁、１１２；溶鉄層接触壁、１１３；底壁、１１４；ガス導入口、１２；炭素棒電極、１３；非飛散性粒状物の層、１４；半溶融層、１５；溶鉄層（溶湯）、１６；コークス層、１７；不活性ガス、２０；風砕装置、２１；風砕手段（リングノズル）、２２；ノズル、１２０；冷却手段、１２１；チャンバー、１２２；円筒部分、１２３；先窄まり部、１２６；放水手段、１２７；放水ノズル、１２８；滞留防止放水手段、１２９；放水ノズル、１３０；脱水搬送手段、１３１；ウェッジワイヤ、１３２；ウェッジワイヤスクリーン、１３３；振動発生装置、１３４；バケットコンベア、１４０；回収容器、１５０；溶融スラグ貯留手段（タンディッシュ）、１５１；溶融スラグ貯留手段の開口部、１５２；バーナー、３０；溶融スラグ、４０；研削材。
【図１】
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【図２】
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