(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石粉脱水ケーキと水溶性重合体粉末または水溶性重合体粉末とセメント粉末とを撹拌混合槽に供給して処理することにより造粒した後、得られた粒子を篩分機に供給して篩上粒子と篩下粒子とに分割し、次いで、篩上粒子を粒度調整機に供給して粒度調整するか、または、上記の撹拌混合槽に循環供給し、上記の篩下粒子および粒度調整粒子（但し、当該粒度調整粒子の使用は篩上粒子を粒度調整機に供給して粒度調整した場合に限る）と固化剤粉末とを混合機に供給して粒子の表面に固化剤粉末を付着させた後、養生処理することを特徴とする石粉粒状体の製造方法。
【請求項２】
撹拌混合槽として一軸または二軸式の連続式または回分式撹拌混合槽を使用し、篩分機として回転式円筒型篩分機を使用する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
石粉脱水ケーキが、採石場、砕石場または石切場における石粉の排水処理プロセスから回収される石粉脱水ケーキである請求項１又は２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石粉粒状体の製造方法に関するものであり、詳しくは、採石場、砕石場または石切場における石粉の排水処理プロセスから回収される石粉脱水ケーキを原料とし、資源として再利用を図るのに適した石粉粒状体を製造するための工業的に有利な方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、採石場において、石粉などのプレス脱水ケーキは、製品の石に対して２〜３割の割合で発生し、その絶対量は、中規模の工場の場合、一日に２００〜３００トンにも達する。上記のプレス脱水ケーキの主体は、一般の残土と異なり、粒径が７５μｍ以下の砂質系の微粒子であり、雨水などで軟弱となる性質のため、産業廃棄物として廃棄されているのが現状である。
【０００３】
しかしながら、プレス脱水ケーキの産業廃棄物としての処理費用は、高く、首都圏に近い採石工場では製品コストに対して相当の比重を占めている。一方、地方の採石工場では、採石跡地にプレス脱水ケーキを埋戻しているが、埋立て跡地の使用は、制約を余儀なくされており、その規制も年々厳しくなってきている。
【０００４】
また、近年においては、川砂の採取が禁止されつつあるため、学校の校庭などには鋭利な角のある砕石砂が使用され初め、そのため、児童の擦過傷の危険性が問題となっている。従って、最近では砕石品を更に研磨して丸くしている工場が稼働しつつある。ここでも多量の石粉脱水ケーキが発生し、その処分に困っているのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、産業廃棄物として処分に困っている石粉脱水ケーキを改良し、有効な資源として再利用し得る石粉粒状体を製造するための工業的に有利な方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は、石粉脱水ケーキと水溶性重合体粉末または水溶性重合体粉末とセメント粉末とを撹拌混合槽に供給して処理することにより造粒した後、得られた粒子を篩分機に供給して篩上粒子と篩下粒子とに分割し、次いで、篩上粒子を粒度調整機に供給して粒度調整するか、または、上記の撹拌混合槽に循環供給し、上記の篩下粒子および粒度調整粒子（但し、当該粒度調整粒子の使用は篩上粒子を粒度調整機に供給して粒度調整した場合に限る）と固化剤粉末とを混合機に供給して粒子の表面に固化剤粉末を付着させた後、養生処理することを特徴とする石粉粒状体の製造方法に存する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の製造方法の一例の工程説明図、図２は、本発明の製造工程で好適に使用される篩分機の一例の説明図である。
【０００８】
本発明において、石粉脱水ケーキとしては、特に制限されないが、代表的には、採石場、砕石場または石切場における石粉の排水処理プロセスから回収される石粉脱水ケーキが挙げられる。本発明により、改良できる石粉脱水ケーキは、石質によって多少異なるが、含水比が通常２０〜６０％、好ましくは２５〜５０％程度の脱水ケーキである。従って、シックナー又は沈殿池で濃縮され６０％を超える高含水比のスラッジは、予め、脱水して含水比を調整するのが好ましい。
【０００９】
含水比を調整する方法としては、プレス脱水機を利用する方法の他、天日乾燥方法、セメント粉末や乾燥した石粉などを添加混合して含水比を調整する方法などが挙げられる。なお、含水比の少ない石粉については、適宜、水を添加して含水比を調整する。また、本発明においては、石粉脱水ケーキへの添加物として、山砂、粘土、高吸水性樹脂など使用し、本発明に従って得られる石粉粒状体の物性をその使用目的によって調整することも出来る。
【００１０】
本発明において、水溶性重合体粉末としては、石粉の造粒機能を有する一般的な水溶性重合体粉末が制限なく使用されるが、カルボキシル基含有重合体粉末が好適に使用される。カルボキシル基含有重合体としては、例えば、アラビアガム、カラヤガム、トラガントガム、アルギン酸塩類などの天然の酸性多糖類、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルハイドロキシエチルセルロース等の半合成の水溶性高分子物質、グアーガム、ローカストビーンガム等の中性多糖類の変性物、ポリアクリル酸塩類などの合成水溶性高分子物質が例示されるが、これらの中では、合成水溶性重合体が好適である。
【００１１】
合成水溶性重合体としては、（メタ）アクリル酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体、マレイン酸またはその塩と酢酸ビニルとの共重合体、イタコン酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体などが挙げられるが、これらの中では、（メタ）アクリル酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体が好適である。
【００１２】
上記の（メタ）アクリル酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体としては、（メタ）アクリル酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドを共重合したものの他、（メタ）アクリルアミドの単独重合体を部分加水分解したものでもよい。また、上記の単量体を組合わせた共重合体の他、共重合可能なアクリル又はビニル単量体などを一緒に共重合させたものでもよい。
【００１３】
合成水溶性重合体の場合、全単量体単位に対するカルボキシル基含有単量体の割合は、通常１〜１００モル％、好ましくは５〜６０モル％の範囲とされる。カルボキシル基は、遊離酸または塩の何れの形で存在していてもよい。なお、上記の水溶性重合体は、何れも、粉末として使用されるが、その平均粒径は、通常０．４ｍｍ以下とされる。
【００１４】
固化剤としては、例えば、生石灰、消石灰、焼石膏、半水石膏、石灰系改良材などが挙げられるが、脱水および硬化反応の速い生石灰系の粉末が好適に使用される。通常、固化剤は、平均粒径が１ｍｍ以下の粉末として使用される。
【００１５】
先ず、本発明においては、石粉脱水ケーキ（Ａ）と水溶性重合体粉末（Ｂ）とを撹拌混合槽（１）に供給して処理することにより造粒する。この際、必要に応じ、セメント粉末を併用することが出来る。撹拌混合槽（１）としては、一軸または二軸式の連続式または回分式撹拌混合槽を使用することが出来、回分式撹拌混合槽を使用する場合は、複数基を並列に使用し、処理効率を高めることも出来る。
【００１６】
本発明において、回分式撹拌混合槽としては、二軸撹拌混合槽が好適に使用される。二軸撹拌混合槽は、ケーシングの内部において、２本の回転軸が各軸受によって平行に支持され、各回転軸には複数のアームが設置され、各回転軸および複数のアームには撹拌羽根が取り付けられた構造を備えている。そして、各回転軸は各モーターによって駆動され、各モーターはインバーター制御により回転速度を自由に変えることが出来る。
【００１７】
上記の撹拌混合槽（１）において、計量された石粉脱水ケーキ（Ａ）は、ホッパー（１１）より供給され、水溶性重合体粉末（Ｂ）が添加された後、所定時間処理されて造粒される。得られた石粉粒子（Ｃ）は、排出口（１２）が開放することにより、落下して排出される。
【００１８】
水溶性重合体粉末（Ｂ）の添加量は、石粉脱水ケーキ（Ａ）の含水比により異なるため一概に決定し得ないが、石粉脱水ケーキ（Ａ）に対し、通常０. ００１〜１重量％、好ましくは０. ０１〜０. ５重量％とされる。撹拌混合槽（１）における滞留時間は、石粉脱水ケーキ（Ａ）の性質および含水比により異なるため一概に決定し得ず、石粉脱水ケーキ（Ａ）の造粒状態や造粒された石粉粒子（Ｃ）の大きさ等を観察して適宜決定する必要があるが、通常は２０秒以上とするのが好ましい。撹拌混合槽（１）における滞留時間や撹拌速度を調整することにより、所望の粒径の石粉粒子（Ｃ）が得られる。
【００１９】
セメント粉末の使用は、本発明に従って得られる石粉粒状体に高強度が必要とされる場合に効果的である。すなわち、セメント粉末を含有する石粉粒子（Ｃ）は、後述の工程でその表面に生石灰（固化剤）粉末が付着した際に発熱する。その結果、セメント粉末の硬化反応が促進されると共にセメント粉末と生石灰粉末との相乗効果により、高強度の石粉粒状体が得られる。
【００２０】
セメント粉末は、石粉脱水ケーキ（Ａ）に予め添加する方法、水溶性重合体粉末（Ｂ）と共に石粉脱水ケーキ（Ａ）に添加する等によって使用される。セメント粉末の添加量は、石粉粒状体の用途によって異なるが、石粉脱水ケーキ（Ａ）に対し、通常２０重量％以下、好ましくは１０重量％以下の範囲から適宜選択される。
【００２１】
次いで、本発明においては、撹拌混合槽（１）から得られた粒子を篩分機（２）に供給して篩上粒子（Ｃ1 ）と篩下粒子（Ｃ2 ）とに分割する。篩分機（２）としては、図２に示す回転円筒型篩分機が好適に使用される。この回転円筒型篩分機は、傾斜して配置され且つ金網で構成されている回転円筒体（２１）から成る。
【００２２】
上記の篩分機（２）において、撹拌混合槽（１）から供給される粒子（Ｃ）は、図２に示す供給口（２２）から供給され、下方側に流動しつつ篩分処理される。そして、篩上粒子（Ｃ1 ）は、回転円筒体（２１）の出口開放端の回収口（２３）から排出され、篩下粒子（Ｃ2 ）は、金網にて構成された回収口（２４）から排出される。
【００２３】
次いで、本発明においては、篩上粒子（Ｃ1 ）を粒度調整機（３）に供給して粒度調整する。粒度調整機（３）としては、特に制限されないが、パドル式二軸撹拌混合機が好適に使用される。パドル式二軸撹拌混合機は、前記の二軸撹拌混合槽の場合と同様、ケーシングの内部に２本の回転軸が平行に支持され、各回転軸には複数のアームが設置され、複数のアームには排出羽根と切断羽根が取り付けられた構造を備えている。粒度調整機（３）における滞留時間は、粒度調整粒子（Ｃ3 ）を効率的に得る観点から、１０秒以上とするのが好ましい。
【００２４】
本発明においては、粒度調整機（３）を設けず、篩上粒子（Ｃ1 ）を前記の撹拌混合槽（１）に循環供給してもよい。何れにしても、本発明においては、原料の石粉脱水ケーキは全て製品とすることが出来る。
【００２５】
次いで、本発明においては、上記の篩下粒子（Ｃ2 ）及び粒度調整粒子（Ｃ3 ）と固化剤粉末（Ｄ）とを混合機（４）に供給して粒子の表面に固化剤粉末（Ｄ）を付着させる。なお、粒度調整機（３）を設けず、篩上粒子（Ｃ1 ）を前記の撹拌混合槽（１）に循環供給した場合は、篩下粒子（Ｃ2 ）と固化剤粉末（Ｄ）とを混合機（４）に供給することになる。混合機（４）としては、粒子の表面に固化剤粉末（Ｄ）を均一に付着できれば機種は制限されない。例えば、高低差を利用したシュート式混合機、円筒型混合機、スクリュー型混合機、流下式混合機および一軸または二軸混合機などが使用できる。図１に示した混合機（４）は、傾斜して配置された回転円筒体から成る回転円筒型混合機である。固化剤粉末（Ｄ）の添加量は、石粉脱水ケーキ（Ａ）に対し、通常０. ２〜２０重量％、好ましくは０. ５〜１０重量％とされる。
【００２６】
混合機（４）から回収された石粉粒状体（Ｅ）は、必要に応じて更に篩分し、強度発現のため、通常２〜３日、好ましくは６〜７日養生した後に使用される。上記の様にして得られた石粉粒状体は、球状で強度が高いため、採石に混合して好適に使用することが出来、また、地中埋設配管などの埋戻し材、校庭およびグラウンド用材料として使用できる他、セメント粉末を併用することにより一般の細骨材としての利用も期待できる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の諸例は、撹拌混合槽（１）として二軸撹拌混合槽、篩分機（２）として図２に示す回転円筒型篩分機（金網の目開き１３ｍｍ）、粒度調整機（３）としてパドル式二軸撹拌混合機、混合機（４）として回転円筒型混合機を備えた図１に示す製造工程によって行った。また、使用した水溶性重合体粉末は表１に示す通りである。表１中の還元粘度は、重合体粉末を１Ｎの食塩水に０. １ｇ／ｄｌの濃度に溶解し、２５℃の状態でオストワルド粘度計を使用して測定した値である。
【００２８】
【表１】
0003639049.tif 000002
【００２９】
実施例１〜６及び比較例１〜２
石粉脱水ケーキ（Ａ）として採石場より産出した含水比３１％のプレス脱水ケーキを使用した。先ず、石粉脱水ケーキ（Ａ）と表２に示す各水溶性重合体粉末（Ｂ）とを撹拌混合槽（１）に供給して表２に示す各混合時間（滞留時間）で処理することにより粒子（Ｃ）とした後、篩分機（２）に供給して篩上粒子（Ｃ1 ）と篩下粒子（Ｃ2 ）とに分割した。次いで、篩上粒子（Ｃ1 ）を粒度調整機（３）に供給して平均粒径１３ｍｍ以下に粒度調整した。そして、上記の篩下粒子（Ｃ2 ）及び１３ｍｍ以下の粒度調整粒子（Ｃ3 ）とこれらに対して３重量％相当の生石灰（Ｄ）とを混合機（４）に供給して粒子の表面に生石灰（Ｄ）を付着させた後、常温で７日間養生処理した。
【００３０】
評価法としては、養生品について、ＪＩＳ  Ａ  １２１１に従い、室内ＣＢＲ試験を実施した。結果を表２に示す。なお、表２中の比較例１は、水溶性重合体粉末を使用せず、生石灰粉のみを使用した例であるが、粒状化しなかったため、ＣＢＲのみを測定した。表２中の比較例２は、未処理の石粉脱水ケーキの場合であり、ＣＢＲの測定は不可能であった。表２の結果より、本発明によれば、１００％の製品化率で且つ均等係数Ｕc が小さい、すなわち、粒度の揃った石粉粒状体が得られることが分かる。また、攪拌混合槽の滞留時間を調整することにより、粒度の調整が出来ることが分かる。
【００３１】
【表２】
0003639049.tif 000003
【００３２】
実施例７〜８及び比較例３〜４
プレス脱水前のシックナーでの濃縮スラリー（含水比６８％）に乾燥石粉を添加して含水比３５％の石粉脱水ケーキを得た。このケーキ使用して実施例１と同様に改良試験を行なった。結果を表３に示す。表３中の比較例３は、生石灰を使用しない例であり、硬化が遅くて石粉脱水ケーキが合着してしまった。また、表３中の比較例４は、水溶性重合体粉末を使用しない例であり、石粉脱水ケーキが塊状となってしまった。表３の結果より明らかな様に、本発明によれば、プレス脱水せずに石粉脱水ケーキの改良を行うことが出来、また、セメント粉末を併用することにより任意の強度に高められた石粉粒状体を製造することが出来る。
【００３３】
【表３】
0003639049.tif 000004
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、これ迄、産業廃棄物として処分していた石粉の脱水ケーキを原料とし、強度が高く、透水性が優れた任意の粒度分布の石粉粒状体を製造することが出来る。そして、得られた石粉粒状体は、有効な建設資材として再利用することが出来る。また、本発明の製造方法と石粉脱水ケーキの回収プロセスとを組み合わせることにより、回収プロセスのプレス脱水機の圧力を下げて効率的な運転を行うことが出来る他、プレス脱水機を省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の一例の工程説明図
【図２】本発明の製造工程で好適に使用される篩分機の一例の説明図
【符号の説明】
Ａ：石粉脱水ケーキ
Ｂ：水溶性重合体粉末
Ｃ：石粉粒子
Ｃ1 ：篩上粒子
Ｃ2 ：篩下粒子
Ｃ3 ：粒度調整粒子
Ｄ：固化剤粉末
Ｅ：石粉粒状体
１：撹拌混合槽
２：篩分機
３：粒度調整機
４：混合機
【図１】
0003639049.tif 000005
【図２】
0003639049.tif 000006