(57)【要約】【課題】建設発生土、産業廃棄物及び一般廃棄物を包括的に大量に処理しうると共に、既存の設備をそのまま処理手段として用いることができ、さらには処理後に、骨材として利用可能な焼結物を得ることのできる方法を提供する。【解決手段】（Ａ）建設発生土、産業廃棄物及び一般廃棄物から選ばれた１種以上からなる主原料、及び必要に応じて配合される成分調整剤及び／又は焼成助剤からなる副原料を含む、５ｍｍ以下の最大粒度を有する焼成用原料であって、ＳｉＯ2の平均混合度が９０〜１１０％で、かつその標準偏差が１０以下である焼成用原料を調製する原料調製工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られた焼成用原料をロータリーキルン内に供給して、造粒しながら焼成し、粒状の焼結物を得る焼成工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られた焼結物の中から、骨材として用いうる所定の粒度を有する粒体を回収する骨材用粒体回収工程を含む焼結物の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）建設発生土、産業廃棄物及び一般廃棄物から選ばれた１種以上からなる主原料、及び必要に応じて配合される成分調整剤及び／又は焼成助剤からなる副原料を含む、５ｍｍ以下の最大粒度を有する焼成用原料であって、ＳｉＯ2の平均混合度が９０〜１１０％で、かつその標準偏差が１０以下である焼成用原料を調製する原料調製工程と、
（Ｂ）上記焼成用原料をロータリーキルン内に供給して、造粒しながら焼成し、粒状の焼結物を得る焼成工程と
を含むことを特徴とする焼結物の製造方法。
【請求項２】
（Ｃ）上記焼結物の中から、骨材として用いうる所定の粒度を有する粒体を回収する骨材用粒体回収工程、を含む請求項１に記載の焼結物の製造方法。
【請求項３】
上記焼成用原料の化学組成は、ＣａＯが０〜３０質量％、ＳｉＯ2が３０〜８０質量％、及びＡｌ2Ｏ3が５〜５０質量％である請求項１又は２に記載の焼結物の製造方法。
【請求項４】
上記焼結物の物性は、絶乾密度が１．０〜２．５ｇ／ｃｍ3、減圧吸水率が４．０％以下、及び、圧壊荷重が、粒度５〜１０ｍｍの粒体で０．２ｋＮ以上もしくは粒度１０〜１５ｍｍの粒体で０．５ｋＮ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結物の製造方法。
【請求項５】
上記焼結物中のアノーサイト（ＣａＯ・２ＳｉＯ2・Ａｌ2Ｏ3）の含有率は、１５〜５０質量％である請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設発生土、産業廃棄物または一般廃棄物を主原料として用いた、高強度で低吸水性の骨材として使用可能な焼結物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場等で発生する建設発生土や、焼却灰等の産業廃棄物や、下水汚泥等の一般廃棄物は、その合計量が年間で数百万トンにも達し、その大部分が有効利用されることなく埋立処分されているのが現状である。
近年、これらの廃棄物を受け入れる埋立処分場の確保が困難になりつつある。また、廃棄に必要な費用についても高騰する傾向がある。そのため、これらの廃棄物を不法投棄するなどの社会的な問題も発生している。
こうした処分場の枯渇化や、建設発生土が無機鉱物を主成分としていることに着目して、建設発生土をモルタルの材料として有効利用する方法が提案されている。例えば、建設発生土等のうちの粗粒土と、水と、セメント系固化材と、建設発生土等のうちの細粒材（７５μｍ以下の土粒子分）と、混和剤とを混練してなる一次モルタルに対して、打設直前に急結剤を加えて撹拌混合して、裏込めや埋戻し用の急硬性モルタルを得る技術が、提案されている（特許文献１）。
しかし、この技術は、裏込めや埋戻しの用途に限定される点で利用価値が低く、その実用化が進んでいないのが現状である。また、この技術は、建設発生土等を処理対象物としており、産業廃棄物や一般廃棄物を処理対象とするものではない。廃棄物全般の処理能力の増強が望まれる現在では、建設発生土、産業廃棄物及び一般廃棄物を包括的に処理しうる技術が望まれている。
【０００３】
また、セメント産業において、産業廃棄物等をセメントの原料の一部として利用することが提案されている。例えば、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる１種以上からなる原料を１０００〜１３５０℃で焼成して、焼成物を得た後、この焼成物を粉砕して、得られた粉砕物をセメント混和材として用いる技術が提案されている（特許文献２）。
しかし、この技術において、所定の品質のセメントクリンカを得るためには、使用しうる産業廃棄物等の種類及び使用割合に限界がある。
さらに、近年のセメント需要の減少に伴い遊休化したロータリーキルン等のセメント製造設備を改造して、都市ごみ等の有機廃棄物をコンポスト化するための発酵処理装置として用いることが提案されている（特許文献３）。
しかし、この技術は、発酵処理装置に改造するための手間や費用を要する。
一方、従来のコンクリート用骨材としては、主として天然産の石材や砂が使用されている。しかし、これらの天然資源の生産量は年々逼迫している。また、地域によっては良質なものが得られず、これら天然資源に代わる材料が強く望まれている。さらに、天然資源を含む自然環境の保護の観点からも、骨材の代替品の供給が望まれている。
【特許文献１】特開２００１−１９５２４号公報
【特許文献２】特許第３５５９２７４号公報
【特許文献３】特開２００１−１９１０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述の背景技術が有する課題及び要望に鑑みて成されたものであって、建設発生土、産業廃棄物または一般廃棄物を包括的に大量に処理しうると共に、既存の設備をそのまま処理手段として用いることができ、さらには処理後に、骨材として利用可能な焼結物を得ることのできる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】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、建設発生土、産業廃棄物及び一般廃棄物の中から選ばれる１種以上からなる主原料と、必要に応じて配合される成分調整剤等の副原料とを用いて、ＳｉＯ2の分布に関する高い均質性、及び所定の粒度を有する焼成用原料を調製した後、この焼成用原料をロータリーキルン内に供給して焼成することによって、骨材として好適に用いうる焼結物を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［５］を提供するものである。
［１］  （Ａ）建設発生土、産業廃棄物及び一般廃棄物から選ばれた１種以上からなる主原料、及び必要に応じて配合される成分調整剤及び／又は焼成助剤からなる副原料を含む、５ｍｍ以下の最大粒度を有する焼成用原料であって、ＳｉＯ2の平均混合度が９０〜１１０％で、かつその標準偏差が１０以下である焼成用原料を調製する原料調製工程と、（Ｂ）上記焼成用原料をロータリーキルン内に供給して、造粒しながら焼成し、粒状の焼結物を得る焼成工程とを含むことを特徴とする焼結物の製造方法。
［２］  （Ｃ）上記焼結物の中から、骨材として用いうる所定の粒度を有する粒体を回収する骨材用粒体回収工程、を含む前記［１］の焼結物の製造方法。
［３］  上記焼成用原料の化学組成は、ＣａＯが０〜３０質量％、ＳｉＯ2が３０〜８０質量％、及びＡｌ2Ｏ3が５〜５０質量％である前記［１］又は［２］の焼結物の製造方法。
［４］  上記焼結物の物性は、絶乾密度が１．０〜２．５ｇ／ｃｍ3、減圧吸水率が４．０％以下、及び、圧壊荷重が、粒度５〜１０ｍｍの粒体で０．２ｋＮ以上もしくは粒度１０〜１５ｍｍの粒体で０．５ｋＮ以上である前記［１］〜［３］のいずれかの焼結物の製造方法。
［５］  上記焼結物中のアノーサイト（ＣａＯ・２ＳｉＯ2・Ａｌ2Ｏ3）の含有率は、１５〜５０質量％である前記［１］〜［４］のいずれかの焼結物の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の焼結物の製造方法によれば、建設発生土、産業廃棄物または一般廃棄物を、有機質か無機質かを問わず包括的に大量に処理することができる。特に、これらの廃棄物を用いて、ＳｉＯ2の平均混合度が９０〜１１０％で、かつその標準偏差が１０以下である焼成用原料を調製しているので、ロータリーキルンの内壁面に焼成用原料が融着するのを防止するための珪石粉末等の融着防止材を用いなくても、焼成用原料の焼成が円滑に行われ、その結果、２４時間吸水率及び減圧吸水率が共に小さく、大きな強度（圧壊荷重等）を有し、適度な粒度を有する焼結物を効率的に得ることができる。この焼結物は、均一な品質を有し、コンクリート用の骨材や、路盤材や、埋め戻し材や、セメント原料である粘土の代替物等として好適に使用することができる。
また、本発明の焼結物の製造方法によれば、既存のセメント製造設備（ロータリーキルン等）を、改造せずにもしくはわずかな改造を加えるだけで、廃棄物の処理手段（及び焼成物の製造手段）として用いることができる。したがって、骨材製造プラントの新設による多大の初期投資を必要とせずに、低コストで、骨材として使用しうる焼結物を製造することができる。また、遊休化したセメント製造設備を、他の用途に転用するための多大な改造費用を要することなく、利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の焼結物の製造方法を詳細に説明する。
本発明の焼結物の製造方法は、（Ａ）建設発生土、産業廃棄物及び一般廃棄物から選ばれた１種以上からなる主原料、及び必要に応じて配合される成分調整剤及び／又は焼成助剤からなる副原料を含む、５ｍｍ以下の最大粒度を有する焼成用原料であって、ＳｉＯ2の平均混合度が９０〜１１０％で、かつその標準偏差が１０以下である焼成用原料を調製する原料調製工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られた焼成用原料をロータリーキルン内に供給して、造粒しながら焼成し、粒状の焼結物を得る焼成工程と、必要に応じて設けられる（Ｃ）上記焼結物の中から、骨材として用いうる所定の粒度を有する粒体を回収する骨材用粒体回収工程、を含むものである。
【０００８】
［工程（Ａ）：原料調製工程］
本発明の焼結物を製造するための焼成用原料は、主原料と必要に応じて配合される副原料とからなる。
主原料は、建設発生土、産業廃棄物及び一般廃棄物の中から選ばれた１種からなる。副原料は、成分調整剤と焼成助剤のいずれか一方または両方（本明細書中において「成分調整剤及び／又は焼成助剤」ともいう。）である。
本発明で使用する建設発生土としては、例えば、建設現場や工事現場の掘削やダムの浚渫工事等で発生する土壌、泥土、残土や、廃土壌等が挙げられ、また、これらの土壌に対してハンドリング性や輸送性を向上させるために消石灰等の改質材を添加してなる改質土も含まれる。建設発生土としては、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
本発明で使用する産業廃棄物としては、例えば、生コンスラッジ、各種汚泥（例えば、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等）、建設廃材、コンクリート廃材、ボーリング廃土、各種焼却灰（例えば、石炭灰、焼却主灰、焼却飛灰、溶融飛灰等）、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。産業廃棄物としては、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
本発明で使用する一般廃棄物としては、例えば、下水汚泥、下水汚泥乾燥粉、下水汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却主灰、都市ゴミ焼却飛灰、貝殻等が挙げられる。一般廃棄物としては、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０００９】
本発明で使用する主原料の最大粒度は、良好な焼結性を得る観点から、５ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下である。なお、「主原料の最大粒度」とは、主原料を構成する粒体の積算頻度分布（例えば、質量基準の分布）の９５％に相当する粒径をいう。
主原料の平均粒度は、好ましくは１〜３００μｍ、より好ましくは５〜２００μｍである。該平均粒度が１μｍ未満では、焼結性は向上するものの、焼成用原料の調製時の粉砕に要する労力及びコストが増大する。該平均粒度が３００μｍを超えると、焼結性が悪化する。なお、「主原料の平均粒度」とは、主原料を構成する粒体の積算頻度分布（例えば、質量基準の分布）の５０％に相当する粒径をいう。
主原料の最大粒度及び平均粒度を小さくするためには、粉砕等によって粒度を調整すればよい。この際、粉砕方式としては連続式かバッチ式かを問わないが、経済性及び効率性の観点から連続式が推奨される。主原料は、水分を含む場合には、粉砕前にロータリードライヤー等の乾燥機で乾燥することが望ましい。
主原料を構成する原料の中には、強熱減量分（ig.loss）として数％から数１０％程度の有機物を含むものもある。本発明では、ロータリーキルン内での焼成によって有機物が完全に燃焼するため、主原料中の有機物の含有率に対する制限は、一切設ける必要がない。
【００１０】
本発明においては、必要に応じて、成分調製剤及び／又は焼結助剤からなる副原料を用いることができる。
成分調製剤は、焼成用原料中のＣａＯ、ＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3の各成分の含有率を後述の好ましい数値範囲に調整するために用いられる。
ＣａＯ源として用いられる成分調整剤としては、例えば、石灰石粉（炭酸カルシウム）、消石灰、生石灰、セメント、石膏等が挙げられる。
ＳｉＯ2源として用いられる成分調整剤としては、例えば、ケイ石粉、粘土、カオリン、ベントナイト等が挙げられる。
Ａｌ2Ｏ3源として用いられる成分調整剤としては、例えば、アルミナ粉、アルミ灰等が挙げられる。
本発明においては、成分調整剤として、ＣａＯ源、ＳｉＯ2源及びＡｌ2Ｏ3源の中の１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１１】
成分調整剤の最大粒度は、主原料との良好な反応性の確保の観点から、３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。なお、「成分調整剤の最大粒度」とは、成分調整剤を構成する粒体の積算頻度分布（例えば、質量基準の分布）の９５％に相当する粒径をいう。
成分調整剤の平均粒度は、主原料との良好な反応性の確保の観点から、好ましくは１〜３００μｍ、より好ましくは１〜２００μｍ、特に好ましくは１〜１００μｍである。該平均粒度が１μｍ未満では、成分調整剤の調製時の粉砕に要する労力及びコストが増大する。該平均粒度が３００μｍを超えると、主原料との反応性が著しく低下し、良好な物性を有する焼結物が得られ難くなる。平均粒度が３００μｍを超える場合は、粉砕や分級によって平均粒度を３００μｍ以下に調整すればよい。なお、「成分調整剤の平均粒度」とは、成分調整剤を構成する粒体の積算頻度分布（例えば、質量基準の分布）の５０％に相当する粒径をいう。
【００１２】
焼結助剤は、焼結反応を促すために添加するものである。主原料単独、または主原料及び成分調整剤の併用だけでは、良好な焼成が行われ難い場合などにおいて、焼結助剤は配合される。
焼結助剤としては、例えば、上記の成分調整剤の例示物のうち、粘土、カオリン、ベントナイト、各種のＡｌ2Ｏ3源、セメント等が、成分調整剤及び焼結助剤の作用を併せ持つ物質として挙げられる。
焼結助剤の他の例としては、ＭｇＯ系の物質として、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2、ＭｇＣＯ3、ＣａＣＯ3・ＭｇＣＯ3（ドロマイト）、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3（スピネル）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2（フオルステライト）、フェロニッケルスラグ等が挙げられる。なお、フェロニッケルスラグは、ＭｇＯの含有量が高いばかりでなく、鉄鋼副産物であることからその有効利用の観点で好適に用いられる。
【００１３】
焼結助剤の他の例としては、Ｋ、Ｎａ等のアルカリ金属の酸化物系の物質や、その複合酸化物系の物質が挙げられる。アルカリ金属の酸化物系の物質としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。アルカリ金属の複合酸化物系の物質としては、正長石、曹長石等の長石族、硝石、雲母族、霞石等が挙げられる。アルカリ金属の複合酸化物系の物質としては、廃ガラスや赤泥等も、その有効利用の観点から好ましく用いられる。
焼結助剤の他の例としては、Ｆｅの酸化物系の物質（化合物）や、その複合酸化物系の物質が挙げられる。例えば、Ｆｅ2Ｏ3粉末や鉄さい等である。
【００１４】
焼結助剤の最大粒度は、主原料との良好な反応性の確保の観点から、３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。なお、「焼結助剤の最大粒度」とは、焼結助剤を構成する粒体の積算頻度分布（例えば、質量基準の分布）の９５％に相当する粒径をいう。
焼結助剤の平均粒度は、主原料との良好な反応性の確保の観点から、好ましくは１〜３００μｍ、より好ましくは１〜２００μｍ、さらに好ましくは１〜１００μｍ、特に好ましくは１〜５０μｍである。該平均粒度が１μｍ未満では、焼結助剤の調製時の粉砕に要する労力及びコストが増大する。該平均粒度が３００μｍを超えると、主原料との反応性が著しく低下し、良好な物性を有する焼結物が得られ難くなる。平均粒度が３００μｍを超える場合は、粉砕や分級によって平均粒度を３００μｍ以下に調整すればよい。なお、「焼結助剤の平均粒度」とは、焼結助剤を構成する粒体の積算頻度分布（例えば、質量基準の分布）の５０％に相当する粒径をいう。
【００１５】
焼結助剤の添加量は、焼結物中の焼結助剤に由来する元素の酸化物換算値として、ＭｇＯが０．１〜１０質量％、Ｒ2Ｏが０．１〜１０質量％、Ｆｅ2Ｏ3が０．１〜１０質量％となるような量であることが好ましい。
なお、Ｒ2Ｏとは、アルカリ金属酸化物の総称であり、Ｒ2Ｏ（質量％）＝Ｎａ2Ｏ（質量％）＋０．６８５Ｋ2Ｏ（質量％）で表すことができる。
ＭｇＯが０．１質量％未満では、焼結助剤としての効果が得られ難いために好ましくなく、１０質量％を超えると、焼結助剤の添加効果が頭打ちとなるために好ましくない。Ｒ2Ｏが０．１質量％未満では、焼結助剤としての効果が得られ難いために好ましくなく、１０質量％を超えると、焼結時に液相が急激に発生し、ロータリーキルンの安定した運転が困難になるために好ましくない。Ｆｅ2Ｏ3が０．１質量％未満では、焼結助剤としての効果が得られ難いために好ましくなく、１０質量％を超えると、焼結時に液相が急激に発生し、ロータリーキルンの安定した運転が困難になるばかりか、焼成の雰囲気等によっては、Ｏ2を放出し、焼結物に多数の気泡を発生させる原因となるために好ましくない。
【００１６】
成分調整剤及び／又は焼結助剤からなる副原料の配合量は、主原料との合計量１００質量％中、好ましくは０〜４０質量％、より好ましくは０〜３０質量％、特に好ましくは０〜２０質量％である。該配合量が４０質量％を超えると、建設発生土、産業廃棄物または一般廃棄物を大量に処理しようとする本発明の目的を十分に達成することができない。
なお、副原料を構成する各原料の好ましい配合量は、原料の種類によって異なる。例えば、セメントの好ましい配合量は１〜２０質量％であり、ベントナイトの好ましい配合量は１〜１０質量％である。
本発明において、主原料として２種以上の原料（例えば、建設発生土及び産業廃棄物）を組み合わせて、成分組成を調整し、成分調整剤等の副原料の配合量を少量（例えば、０〜１５質量％）に抑えることは、好ましい。
【００１７】
主原料を構成する１種以上の原料、及び必要に応じて配合される副原料を構成する１種以上の原料の混合は、公知の混合機で行なえばよく、連続式とバッチ式のいずれを用いても良い。混合機の例としては、リボンミキサー、ナウターミキサー（登録商標、ホソカワミクロン株式会社製）、ヘンシェルミキサー（登録商標、三井鉱山株式会社製）等に代表される撹拌型混合機や、エアーブレンダー等に代表される空気噴霧型混合機等が挙げられる。また、ボールミル等による粉砕（混合粉砕）も、ＳｉＯ2の平均混合度及びその標準偏差を本発明の範囲内に調整するために有効な方法である。
【００１８】
主原料と必要に応じて配合される副原料とからなる焼成用原料の化学組成は、ＣａＯが、好ましくは０〜３０質量％、より好ましくは０〜２５質量％、特に好ましくは０〜２０質量％、ＳｉＯ2が、好ましくは３０〜８０質量％、より好ましくは３０〜７０質量％、特に好ましくは３０〜６５質量％、Ａｌ2Ｏ3が、好ましくは５〜５０質量％、より好ましくは１０〜５０質量％、特に好ましくは１５〜５０質量％である。
ＣａＯの含有率が３０質量％を超えると、良好な物性を有する焼結物を得るための焼成温度が上昇するので、好ましくない。ＳｉＯ2の含有率が３０質量％未満または８０質量％を超えると、良好な物性を有する焼結物を得るための焼成温度が上昇するので、好ましくない。Ａｌ2Ｏ3の含有率が５質量％未満では、液相が多量に発生するなどして、ロータリーキルンの安定した運転が困難になるので、好ましくない。Ａｌ2Ｏ3の含有率が５０質量％を超えると、良好な物性を有する焼結物を得るための焼成温度が上昇するので、好ましくない。
焼成用原料中の上記の３成分（ＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3）以外の成分の含有率は、好ましくは、０〜４０質量％、より好ましくは０〜３５質量％である。
【００１９】
本発明においては、焼成用原料中のＳｉＯ2の平均混合度が９０〜１１０％で、かつその標準偏差が１０以下となるように、焼成用原料を構成する原料が混合撹拌される。
ＳｉＯ2の混合度は、次の式により算出される。
ＳｉＯ2の混合度（％）＝（焼成用原料中の所定の地点におけるＳｉＯ2の含有量の実測値／各原料のＳｉＯ2の含有量から計算される焼成用原料中のＳｉＯ2の含有量）×１００
ここで、分母の「各原料のＳｉＯ2の含有量から計算される焼成用原料中のＳｉＯ2の含有量」とは、使用する各原料に含まれるＳｉＯ2の含有量（質量％）を実測し、これらの実測値と各原料の配合割合とから算出して得られる焼成用原料中のＳｉＯ2の含有量の理論値である。
分子の「焼成用原料中の所定の地点におけるＳｉＯ2の含有量の実測値」とは、焼成用原料を対象とした所定の地点における実際のＳｉＯ2の含有量（質量％）の測定から得られる実測値である。
原料の混合が進み、均質性が増せば、このＳｉＯ2の混合度は、１００％に近い数値を示すことになる。
「ＳｉＯ2の平均混合度」とは、焼成用原料を対象にして複数（ｎ個）の地点でサンプルを採り、これらｎ個のサンプルの各々について、ＳｉＯ2の含有量（質量％）を測定し混合度を算出した後、これらの混合度の合計をサンプル数（ｎ個）で除して得られる、混合度の平均値である。
「ＳｉＯ2の混合度の標準偏差」とは、「（各サンプルのＳｉＯ2の混合度−ＳｉＯ2の平均混合度）の２乗」の合計を自由度（ｎ−１）で除して得られる値の平方根である。混合度の標準偏差の値が小さいほど、各サンプル間での混合度のバラツキが小さく、均質性が高いと判断される。
【００２０】
本発明においては、焼成用原料中のＳｉＯ2の平均混合度及びその標準偏差を得る方法として、容積３ｍ3のバッチ式混合槽内に焼成用原料を収容し、この混合槽の縦、横及び深さ方向にそれぞれ等間隔の２０箇所の地点毎にサンプルを採り、これら２０個のサンプルの各々についてＳｉＯ2の含有量を測定して、ＳｉＯ2の平均混合度及びその標準偏差を求める方法が採用される。
なお、ＳｉＯ2の含有率の測定方法及び測定条件は、特に限定されるものではなく、一般に知られている湿式分析による測定や、蛍光Ｘ線分析装置による測定などの、精度良く測定できる方法であれば何れも採択できる。中でも、蛍光Ｘ線分析装置による測定は、簡便性及び測定の容易性の点から特に推奨される方法である。
【００２１】
本発明では、焼成用原料中のＳｉＯ2の平均混合度が９０〜１１０％で、かつその標準偏差が１０以下でなければならない。該平均混合度が９０〜１１０％であっても、該標準偏差が１０を超えると、ロータリーキルンの内壁に焼成用原料が融着して、焼結物を効率的に安定して製造することが困難になるばかりか、得られる焼結物の物性（２４時間吸水率、減圧吸水率、圧壊荷重）が低下して、優れた品質を有する骨材を得ることができなくなる。
本発明において、焼成用原料を構成する原料の混合撹拌の時間は、原料の種類や撹拌手段の種類によっても異なり、本発明で規定するＳｉＯ2の平均混合度及びその標準偏差が得られるように適宜定めればよい。
【００２２】
［工程（Ｂ）：焼成工程］
工程（Ａ）で得られた焼成用原料をロータリーキルン内に供給して、造粒しながら焼成し、粒状の焼結物を得る工程である。
焼成用原料は、ロータリーキルンの窯尻に設けられた投入口や、ロータリーキルンの窯尻に接続されたプレヒータの上部に設けられたセメント原料投入口を通じて、ロータリーキルン内に供給される。その際、供給手段としては、例えば、ベルトフィーダー等を用いることができる。
ロータリーキルンには、焼成用原料を良好に焼成させるための各種の手段を設けることができる。例えば、ロータリーキルンの内周面（特に、窯尻に近い部分）に、リフター（焼成用原料を掻き揚げるために内周面上に突設された板状体）を設けて、焼成用原料中の未燃カーボンの燃焼を促進させることができる。また、ロータリーキルンの内径を窯尻から窯前に向かう所定の地点にて狭めたり或いは広げたりして、所定の温度下での焼成用原料の滞留時間を調整することができる。
【００２３】
ロータリーキルンの周辺に配設しうる関連装置として、ロータリーキルン内で生じる排ガスに含まれる固体分を回収して、焼成用原料として戻すためのサイクロンや、焼成用原料を予熱するためのプレヒータや、廃熱を有効利用するための廃熱ボイラ等が挙げられる。これらの関連装置は、例えば、エコセメント製造設備等で既に使用されているものである。
ロータリーキルン内の焼成温度は、所望の物性を有する焼結物が得られるように定められるものであり、焼成用原料の種類によっても最適値が異なるが、好ましくは８００〜１，５００℃、より好ましくは１，１５０〜１，３５０℃である。該温度が８００℃未満では、焼成用原料の一部が造粒されないままロータリーキルンから排出されたり、或いは焼結物の物性が劣ることがある。該温度が１，５００℃を超えると、焼成用原料が溶融して、ロータリーキルンの運転に支障をきたすことがある。
【００２４】
焼成用の燃料としては、重油、微粉炭、再生油、ＬＰＧ、ＮＰＧ等が挙げられる。また、燃料の一部を廃プラスチック、廃タイヤ、廃木材、肉骨粉等で置換してもよい。これらの燃料は、１種を単独で用いてもよいし２種以上を併用してもよい。
焼成時間（ロータリーキルン内の滞留時間）は、所望の物性を有する焼結物が得られるように定められるものであり、焼成用原料の種類によっても最適値が異なるが、通常、１５〜１２０分間の範囲内である。
焼成時のロータリーキルン内のＯ2分圧は、特に限定されるものではないが、通常、一般的な焼成可能範囲である３〜１２％に調整される。
サイクロン等の原料循環手段を備えていないロータリーキルンにて焼成を行う場合は、ロータリーキルンの窯尻の風速が概ね５ｍ／秒以下となるように、ドラフトを調整すると良い。該風速が５ｍ／秒を超えると、多量の原料が系外へ飛散して、焼結物の収率が低下し、好ましくない。
【００２５】
焼成中は、焼結物の品質と運転の安定性をより高める目的で、融着防止剤をロータリーキルンの窯前から吹き込んでも良い。ただし、本発明においては、融着防止剤を用いなくても、優れた品質の焼結物を効率的に安定して得ることができる。
融着防止剤としては、珪石、アルサイト、アルミナ、セメント等の粉末や、セメントの主要鉱物であるエーライト、ビーライト等の粉末を用いることができる。
融着防止剤の平均粒子径は、融着防止効果の観点から、好ましくは１０〜１，０００μｍである。該平均粒子径が１０μ未満では、焼結物中に取り込まれて、融着防止剤としての効果が小さくなったり、焼結物の品質を低下させることがある。該平均粒子径が１，０００μｍを超えると、融着防止剤の送入部位等の磨耗が著しくなるなどの欠点があるので、好ましくない。
融着防止剤の吹き込み方法としては、所定の供給速度及び供給量で融着防止剤を焼点に向かって吹き付ける方法であれば良く、特に限定されないが、例えば、水冷管や空冷管等の送入管をロータリーキルンの窯前に外部から挿入したうえで、エジェクタ等の空気圧送手段やモノーポンプ等の輸送ポンプを用いて、融着防止剤を前記送入管内に流通させ、ロータリーキルン内に吹き込むように構成してなる装置が挙げられる。
融着防止剤の吹き込み量は、本発明においては少量で十分であり、ロータリーキルン内に供給される焼成用原料１００質量部に対し、好ましくは０〜３質量部、より好ましくは０〜２質量部である。該量が３質量部を超えると、コスト面で不利となる。
【００２６】
焼成用原料の焼成によって得られる粒状の焼結物の物性は、次のとおりである。
絶乾密度は、好ましくは１．０〜２．５ｇ／ｃｍ3、より好ましくは１．５〜２．５ｇ／ｃｍ3である。
減圧吸水率は、好ましくは４．０％以下、より好ましくは３．５％以下である。
２４時間吸水率は、好ましくは３．５％以下、より好ましくは３．０％以下である。
粒度５〜１０ｍｍの焼結物の圧壊荷重は、好ましくは０．２ｋＮ以上、より好ましくは０．４ｋＮ以上、特に好ましくは０．６ｋＮ以上である。
粒度１０〜１５ｍｍの焼結物の圧壊荷重は、好ましくは０．５ｋＮ以上、より好ましくは１．０ｋＮ以上、特に好ましくは１．５ｋＮ以上である。
【００２７】
本発明の方法で得られる焼結物は、２４時間吸水率が小さいばかりでなく、減圧吸水率も小さいのが特徴である。
ここで、２４時間吸水率とは、絶乾状態の焼結物を常圧下で水中に２４時間浸漬したときの吸水率である。吸水率は、「ＪＩＳ  Ａ  １１３４（構造用軽量粗骨材の比重及び吸水率試験方法」に準じて測定される。
減圧吸水率とは、一定の減圧下にて強制的に吸水を行って測定される値であり、具体的には、水を収容した１００ｍＬの密閉容器中に、絶乾質量（Ｗ1）を測定済みの３０〜５０ｇの焼結物を水没させ、真空ポンプで密封容器内を−４００ｍｍＨｇまで減圧し、１５分間静置した後に、徐々に大気に開放し、次いで、水中の焼結物を揺り動かして、焼結物間の空気を取り除いた後、水中から焼結物を取り出して、焼結物の表面の水膜を湿布で除去し、焼結物の表乾質量（Ｗ２）を測定することによって得られる、焼結物の減圧時の吸水率をいう。
減圧吸水率は、次の式により算出される。なお、式中の「Ｓ」は、水の比重である。
減圧吸水率（％）＝（（Ｗ２−Ｗ1）／Ｗ1）×（１／Ｓ）×１００
【００２８】
減圧吸水率は、コンクリートのポンプ圧送時の配管内における骨材の吸水性を推察する指標となるものであり、焼結物をコンクリート用の骨材として使用する場合には、良好なワーカビリティーを確保するために、２４時間吸水率のみならず、減圧吸水率を小さくすることが重要になる。
表面のみの焼成が進行し易い従来のペレット焼成は、外観上は緻密質であっても、焼結物の内部に焼成むらが生じていることが多く、それによって、２４時間吸水率が小さくても、減圧吸水率が大きくなることが一般的である。
【００２９】
この点、本発明の方法では、焼成用原料中のＳｉＯ2の均質性（平均混合度及び標準偏差）が高いことから、融着防止剤を使用しなくても、ロータリーキルンの内壁への融着が起きず、焼成過程において、核となる溶融粒子が他の溶融粒子を巻き込みながら粒成長し、焼結度を高めながら焼成が進行し、表面から内部まで非常に焼きむらの少ない非常に均質で緻密質な、しかも成分組成が均一な焼結物が得られる。したがって、本発明で得られる焼結物は、２４時間吸水率が小さいことは勿論のこと、減圧吸水率も小さく、加えて大きな強度を有し、さらにはこれらの物性に関して均一で安定した品質を有する。
また、本発明の方法では、５ｍｍ以下の粒度を有する焼成用原料を用いているため、主原料に含まれている有機物が、ロータリーキルン内で燃焼され易く、その結果、焼成中の焼結物の発泡化が抑制され、絶乾密度が高い焼結物が得られ易い。
【００３０】
本発明の焼結物は、鉱物種としてアノーサイト（ＣａＯ・２ＳｉＯ2・Ａｌ2Ｏ3）を所定の含有率で含むことが好ましい。
本発明の焼結物は、生成相の主体として珪酸塩鉱物、アノーサイト及びガラスを含むものである。焼成用原料は、数種の珪酸塩鉱物を含み、これらの珪酸塩鉱物同士が反応して、結合相としてガラスが生成する。さらに、このガラスと珪酸塩鉱物との反応によって、強固な鉱物質であるアノーサイトが析出する。アノーサイトは、主にガラスと珪酸塩鉱物の間に介在する。アノーサイトを含むことによって、焼結物は、高い強度（圧壊荷重等）を発現する。
焼結物中のアノーサイトの含有率は、好ましくは１５〜５０質量％、より好ましくは２０〜４０質量％である。該含有率が１５質量％未満では、珪酸塩鉱物粒子間の結合がガラスによって担われる比率が高まることから、高い結合力が得られず、焼結物の強度が低下する。該含有率が５０質量％を超えると、結晶質相が増大して、良好な焼成が行なわれ難い。
本発明の焼結物の化学組成は、上述の焼成用原料の化学組成と同様であり、好ましくは、ＣａＯが０〜３０質量％、ＳｉＯ2が３０〜８０質量％、Ａｌ2Ｏ3が５〜５０質量％である。
【００３１】
［工程（Ｃ）：骨材用粒体回収工程］
焼結物の中から、骨材（特に、粗骨材）として用いうる所定の粒度を有する粒体を回収する工程である。
所定の粒度を有する粒体を回収する方法としては、例えば、所定の目開き寸法を有する２種以上の篩（例えば、目開きが５ｍｍと１０ｍｍの篩）を用いて、所定の数値範囲（例えば、５〜１０ｍｍ）を有する粒度の粒体を分離し回収する方法が挙げられる。
【実施例】
【００３２】
本発明の焼結物の製造方法を実施例によって説明する。
焼成用原料を構成する原料のうち、主原料を表１に示し、副原料を表２に示す。これらの主原料及び副原料を用いて、表３に示す焼成用原料（実施例１〜１０、比較例１〜１０）を調製した。なお、表３に示す焼成用原料中のＣａＯ、ＳｉＯ2、及びＡｌ2Ｏ3の含有率を、表４に示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
【表２】
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【００３５】
【表３】
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【００３６】
【表４】
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【００３７】
焼成用原料の調製手段としては、バッチ式のリボンミキサー(容積３ｍ3)を使用した。
実施例１〜１０においては、リボンミキサー内の焼成用原料を混合撹拌しながら、定期的にサンプリング（２０箇所）して、各地点におけるサンプル（２０個）のＳｉＯ2の混合度を求めて、平均混合度及びその標準偏差を算出し、所定の時間の経過後に、ＳｉＯ2の平均混合度が９０〜１１０％でかつその標準偏差が１０以下である焼成用原料を得た。
比較例１〜１０においては、ＳｉＯ2の平均混合度が９０〜１１０％でかつその標準偏差が１０以下になる前の時点で、混合撹拌を中止し、比較用の焼成用原料を得た。
なお、ＳｉＯ2の混合度は、蛍光Ｘ線分析装置を用いた各サンプルの測定値に基づいて算出した。
【００３８】
得られた焼成用原料（実施例１〜１０、比較例１〜１０）を、ロータリーキルン（内径１．２ｍ×長さ２０ｍ）内で、表５及び表６に示す焼成温度下で焼成して、粒状の焼結物を得た。
得られた焼結物を、目開き５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍの篩を用いて篩い分けし、粒度５〜１０ｍｍ及び粒度１０〜１５ｍｍの焼結物の各々について、絶乾密度、２４時間吸水率、減圧吸水率及び圧壊荷重を測定した。
ここで、圧壊荷重の測定は、土木学会基準の高強度フライアッシュ人工骨材の圧壊荷重試験方法に準拠した。
また、得られた焼結物中のアノーサイトの含有率を、粉末Ｘ線回折装置を用いた内部標準法（内部標準物質；ＣａＦ2）による定量分析によって得た。
結果を表５及び表６に示す。
【００３９】
【表５】
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【００４０】
【表６】
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【００４１】
表５に示すように、実施例１〜１０では、適度な絶乾比重と、小さな吸水率（２４時間吸水率及び減圧吸水率）と、大きな強度（圧壊荷重）が得られている。
一方、表６に示すように、比較例１〜１０では、適度な絶乾比重が得られているものの、吸水率（２４時間吸水率及び減圧吸水率）が大きく、かつ強度（圧壊荷重）も小さい。なお、比較例１〜１０では、運転中にしばしば焼成物同士の融着によって大塊物が発生したり、焼成物がキルンの内壁面に融着して、リングを形成する等の現象が生じ、安定した運転を行えなかった。その理由として、比較例１〜１０では、焼成用原料の混合撹拌が不十分で、ＳｉＯ2の混合度の標準偏差等が本発明で規定する数値範囲を外れていたために、焼成用原料が局所的に融着し易い部分を有しており、焼成条件の適正化が困難であったことが挙げられる。