(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボキシル基を有する水溶性重合体と石灰からなる含水石粉の処理剤。
【請求項２】
水溶性重合体と石灰の重量比が１：１〜１：５００である請求項１の処理剤。
【請求項３】
水溶性重合体が、カルボキシル基を有する繰り返し単位を全繰り返し単位の５〜６０モル％有することを特徴とする請求項１又は２の処理剤。
【請求項４】
水溶性重合体が、（メタ）アクリル酸又はその塩からなる繰り返し単位を含む（メタ）アクリルアミド系重合体であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの処理剤。
【請求項５】
含水石粉の含水比が２０〜６０％であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの処理剤。
【請求項６】
含水比が２０〜６０％である含水石粉に、カルボキシル基を有する水溶性重合体を添加混合し、次いで、該混合物に石灰を添加混合し、養生することを特徴とする石粉粒状体の製法。
【請求項７】
含水比が２０〜６０％である含水石粉に、カルボキシル基を有する水溶性重合体と水硬性セメントを添加混合し、次いで、該混合物に石灰を添加混合し、養生することを特徴とする石粉粒状体の製法。
【請求項８】
含水石粉に添加混合する水溶性重合体と石灰の重量比が１：１〜１：５００である請求項６又は７の製法。
【請求項９】
水溶性重合体が、カルボキシル基を有する繰り返し単位を全繰り返し単位の５〜６０モル％有することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかの製法。
【請求項１０】
水溶性重合体が、（メタ）アクリル酸又はその塩からなる繰り返し単位を含む（メタ）アクリルアミド系重合体であることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、採石場や石切場で発生する排水処理に伴って発生する含水石粉を強度を有する粒状体とするための処理剤に関する。また、本発明は、資源として再利用を図るのに適した石粉粒状体の製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、採石場などで発生する石粉のスラリーをプレスしてある程度脱水したケーキ状の含水石粉は、製品の２〜３割の割合で発生し、中規模の工場でも一日に２００〜３００トンにものぼる。この石粉の主体は砂質系であり、粒径が７５μｍ以下の微粒子で、通常の残土等と異なり、雨水等で軟弱となるため、産業廃棄物として廃棄されているのが現状である。この産業廃棄物としての処理費用は高く、首都圏に近い工場ではコスト的にかなりのウエイトを占めている。一方、地方では採石跡地に埋戻しているが、大部分は近くの山、谷に埋めているのが現状である。しかしながら、埋立て跡地の使用に制約を余儀なくされており、規制も年々厳しくなってきている。また、近年においては、川砂の採取が禁止されてきているため、学校の校庭などにも砕石の鋭利な角のある砂が使用されていて児童の擦過傷の危険性が取上げられている。従って、最近では砕石を更に研磨して丸くしている工場が稼働しつつある。ここでも多量のケーキ状含水石粉が発生し、処分に困っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、現在、産業廃棄物として処分に困っているケーキ状含水石粉を処理することにより、有効な資源として再利用する技術が望まれている。かかるケーキ状含水石粉は、通常２０〜６０％程度の含水比を有する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するために、含水石粉の処理剤ないしは処理方法を模索し鋭意検討した結果、特定の薬剤を組み合わせた処理剤が極めて有効であることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明の要旨は、カルボキシル基を有する水溶性重合体と石灰からなる含水石粉の処理剤に存する。また、該処理剤の好ましい使用方法は、含水比が２０〜６０％である含水石粉に、カルボキシル基を有する水溶性重合体を添加混合し、次いで、該混合物に石灰を添加混合し、養生する方法であり、該方法により石粉粒状体を得ることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の処理対象である含水石粉とは、具体的には、採石場、および砕石場、または石切場などで発生する石粉のスラリーの排水処理によって発生するケーキ状物である。本発明により、改良できる石粉の含水比は、石質によって多少異なるが、通常２０〜６０％、好ましくは２５〜５０％程度の含水比のものが対象となる。従って、シックナー、または沈殿池で濃縮したもので６０％以上の高含水比のスラッジについては、好ましくはプレス脱水機等による脱水を行う。プレス脱水機を使用しない方法としては、天日乾燥して使用する方法、または、セメント、乾燥した石粉等を添加混合して含水比を調整する方法などが利用できる。一方、含水比の少ない石粉については、適宜、水を添加することにより改良可能となる。なお、含水比とは、１１０℃の炉乾燥によって失われる石粉中の水の質量の、石粉の炉乾燥質量に対する比を百分率で表した値であり、ＪＩＳ  Ａ１２０３（含水比試験方法）によって測定される値である。
【０００６】
本発明の処理剤の第１の必須成分である水溶性重合体は、１００ｍｌの水に通常０．５ｇ以上溶解する重合体である。該重合体は、親水基としてカルボキシル基を有するものであり、カルボキシル基を有する繰り返し単位を、重合体の全繰り返し単位の通常１〜８０モル％、好ましくは５〜６０モル％有する。また、カルボキシル基は、遊離酸または塩の形のどちらで存在してもよい。塩の種類としては、例えばナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属の塩、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属の塩、アンモニウム塩、炭素数１〜１８のアルキルアミン、アルカノールアミンなどのアミン塩、およびこれら２種以上の混合物があるが、好ましくはアルカリ金属の塩である。
【０００７】
かかる水溶性重合体としては、（メタ）アクリル酸又はその塩と（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の合成水溶性重合体、アラビアゴム、カラヤガム、トラントガム、アルギン酸などの天然水溶性重合体、及び、カルボキシメチルセルロース、カルボキシハイドロエチルセルロース、グアーガム変性物のような半合成水溶性重合体が例示される。なお、前記の「（メタ）アクリル酸」とは「メタアクリル酸又はアクリル酸」の意味であり、「（メタ）アクリルアミド」とは「メタアクリルアミド又はアクリルアミド」の意味であり、以下においても同じである。
【０００８】
以上のカルボキシル基含有水溶性重合体のうち、好ましくは（メタ）アクリル酸又はその塩からなる繰り返し単位を含む（メタ）アクリルアミド系重合体である。かかる（メタ）アクリルアミド系重合体とは、（メタ）アクリル酸又はその塩と（メタ）アクリルアミドを共重合したものと、（メタ）アクリルアミド重合体を部分加水分解したものを意味する。
【０００９】
更に、以上のカルボキシル基含有水溶性重合体には、親水性基としてスルホン酸基を含む単量体、例えばビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸およびこれらの塩などを含めて共重合してもよい。また、水溶性を阻害しない程度の量であればオレフィン、アクリル酸エステル、ビニルエステルのような疎水性単量体を含んでいてもよい。
【００１０】
以上の水溶性重合体は粉末状であることが望ましく、平均粒径（重量平均）は、通常０．０５〜０．４ｍｍ、好ましくは０．１〜０．３ｍｍである。粒径が大きすぎる場合は、処理効果の発現に時間がかかり、一方、粒径が小さすぎる場合は吸湿により粒子同士が付着し塊状となりやすく、同様に改良効果の発現により時間がかかることがある。
【００１１】
本発明の処理剤の第２の必須成分である本発明で使用される石灰は、処理後の含水石粉を長期に渡って粒状に保持し得るものが望ましく、そのためには水溶性重合体の添加混合により粒状化した含水石粉の表面に付着しやすいものがよいので、平均粒径が通常１ｍｍ以下、できれば最大の粒径が１ｍｍ以下の粉末状の石灰が好ましい。石灰としては、生石灰または消石灰であるが、好ましくは、脱水および硬化反応の速い生石灰である。生石灰としては、通常、市販品を使用すればよいが、一般の食品工業や家庭から発生した魚貝類の骨殻、および発電所等の冷却管に付着した貝殻などを焼いて粉砕して得た物を生石灰として用いることもできる。
【００１２】
本発明の処理剤の使用量は、処理対象の石粉の性質、特に含水比により影響されるが、通常は、含水石粉に対して、第一成分の水溶性重合体を通常０.００１〜２重量％、好ましくは０.０１〜０.５重量％であり、第二成分の石灰を通常０.２〜２０重量％、好ましくは０.５〜１０重量％である。また、処理剤中の水溶性重合体と石灰の使用重量比は通常１：１〜１：５００、好ましくは１：２〜１：２５０である。
【００１３】
本発明の改良剤の含水石粉への添加方法は特に限定されず、水溶性重合体と石灰を含水石粉に同時に添加混合する方法、水溶性重合体と石灰をプレミックスした後で含水石粉に添加混合する方法、あるいは、含水石粉に水溶性重合体を添加混合後、石灰を添加混合する方法などが考えられるが、含水石粉に水溶性重合体を添加混合後、石灰を添加混合する方法が特に好ましい。また、含水石粉と処理剤の混合条件、例えば、攪拌混合時間および攪拌速度を任意に調整することにより、あるいは攪拌混合装置の種類を特定することにより所望の粒度の粒状体が得られる。また、処理工程の途中で篩いを使用することにより、粒子の大きさを調整したり、異物を除去することもできる。
【００１４】
含水石粉に処理剤を混合した後は、処理された粒子の強度が発現するように養生を行うが、養生は、常温で、通常１日以上、好ましくは３〜１０日間程度行う。養生の方法は、雨天の場合を考慮して、屋根がある方が好ましいが、野積みでも特に支障はない。該養生の後、石粉粒状体を各種用途として再利用が可能となる。
【００１５】
更に、本発明の含水石粉の処理剤においては、その他の添加物として、水硬性セメント、高吸水性樹脂、山砂、粘土、細骨剤などを併用して、使用目的により、粒状体の物性を調整することも可能である。特に粒状体の強度が必要な場合におおいては、本発明の含水石粉の処理剤と共に水硬性セメントを使用すると効果的である。この場合は、水硬性セメントは、予め含水石粉に添加混合してから処理剤を用いる方法、水硬性セメントと水溶性重合体を同時に添加混合し、次いで石灰を添加混合する方法などが実施される。水硬性セメントの使用量は、通常、含水石粉に対して０．１〜２０重量％、好ましくは１〜１０重量％である。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、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。
（処理剤の水溶性重合体成分）
実施例に用いた試験に使用した処理剤の水溶性重合体成分を表−１に示す。表中の還元粘度は、重合体を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用いて測定した値（単位：ｄｌ／ｇ）である。
【００１７】
【表１】
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実施例１〜４、比較例１〜３
採石場から発生した石粉のスラリーをプレス脱水して得た含水比３１％のケーキ状石粉に対して、各種水溶性重合体を攪拌混合機に添加して６０秒間混合し、混合後、目開き１３ｍｍの篩いに掛けた。該篩を通った粒状体と、該粒状物に対して３重量％の生石灰粉末を転動混合機に添加し、混合した。混合した処理品を、常温で７日間養生後の各種物性を測定した結果を表−２に示す。
【００１８】
処理品の物性として、平均粒径、均等係数ＵC、ＣＢＲ値を測定した。また、処理品の外観を目視観察した。ＣＢＲ試験はＪＩＳ Ａ １２１１に従って実施した。ＣＢＲ値は大きいほど強度が高いことを示す。均等係数ＵCとは、粒径加積曲線の通過率１０％及び６０％に対応する粒径Ｄ10、Ｄ60としたときのＤ60／Ｄ10の比率をを示すものであり、その値が小さいほど粒度のそろった石粉粒状体といえる。
【００１９】
なお、比較例２は重合体を使用せず生石灰のみ混合した例であり、比較例３は、未処理の脱水ケーキである。
【００２０】
【表２】
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実施例４〜５、比較例４〜５
プレス脱水前に、シックナー中に集められた採石場から発生した石粉のスラリー（含水比６８％）に、乾燥石粉を添加して含水比３５％に調整したケーキ状石粉につき、実施例１と同様の操作で処理を行った。実施例５は、ポルトランドセメントと重合体Ａを添加混合した後、生石灰を添加混合した例であり、実施例６は重合体Ａのみを添加混合した後、生石灰を添加混合した例である。比較例４は、重合体Ａを添加混合した後、ポルトランドセメント添加混合した例である。比較例５は重合体を使用せず、ポルトランドセメントのみを添加混合した後、生石灰を添加混合した例である。表−３の結果より、セメントを併用することにより強度が上がることがわかる。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
【発明の効果】
本発明の処理剤により、含水石粉を処理すれば、これまで産業廃棄物として投棄されてきた含水石粉を、強度や透水性などに優れた粒状体とすることができる。本発明で得られる石粉粒状体は、球状で強度が高いので、採石に混合して製品として使用するのが望ましく、また、地中埋設配管等の埋戻し材、校庭およびグラウンド用材料として使用できる他、セメントなど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。