(57)【要約】【課題】廃ガラス中のナトリウムを効果的に除去し、廃ガラスを土木資材用の珪石代替原料として有効利用する。【解決手段】粉状の廃ガラスＧＷに、カルシウム源と、塩素源とを調合して１２００℃以上の温度で１０分以上焼成し、燃焼ガスＧから塩化ナトリウムを回収し、焼成物Ｐ１を土木資材用の珪石代替原料として利用する廃ガラスのリサイクル方法等。廃ガラスＧＷに含まれる珪素に対して、カルシウムがモル比で１．５以上となるようにカルシウム源を調合すると共に、ガラス粉末に含まれるナトリウムに対して塩素がモル比で１．０以上となるように塩素源を調合することができる。カルシウム源及び塩素源として都市ごみ焼却飛灰を用いることができる。廃ガラスＧＷ、カルシウム源及び塩素源を直径５ｍｍ以上に造粒した後焼成してもよく、焼成物Ｐ１を水洗してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状の廃ガラスに、カルシウム源と、塩素源とを調合して１２００℃以上の温度で１０分以上焼成し、
燃焼ガスから塩化ナトリウムを回収し、
焼成物を土木資材用の珪石代替原料として利用することを特徴とする廃ガラスのリサイクル方法。
【請求項２】
前記廃ガラスに含まれる珪素に対し、カルシウムがモル比で１．５以上となるように前記カルシウム源を調合すると共に、前記廃ガラスに含まれるナトリウムに対して塩素がモル比で１．０以上となるように前記塩素源を調合することを特徴とする請求項１に記載の廃ガラスのリサイクル方法。
【請求項３】
前記カルシウム源及び前記塩素源として都市ごみ焼却飛灰を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃ガラスのリサイクル方法。
【請求項４】
前記廃ガラス、前記カルシウム源及び前記塩素源を直径５ｍｍ以上に造粒した後焼成することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の廃ガラスのリサイクル方法。
【請求項５】
前記焼成物を水洗することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の廃ガラスのリサイクル方法。
【請求項６】
粉状の廃ガラスに、カルシウム源と、塩素源とを調合する調合装置と、
該調合物を焼成する焼成装置と、
該焼成装置の排ガスから塩化ナトリウムを回収する手段とを備えることを特徴とする廃ガラスのリサイクル装置。
【請求項７】
前記焼成装置は、ロータリーキルンであることを特徴とする請求項６に記載の廃ガラスのリサイクル装置。
【請求項８】
前記焼成装置による焼成物を水洗する水洗装置を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の廃ガラスのリサイクル装置。
【請求項９】
前記塩化ナトリウム回収手段は、
前記焼成装置の排ガスを冷却し、固体状の塩化ナトリウムを含むダストを生成させる冷却装置と、
該冷却装置の排ガスから前記ダストを集塵する集塵装置とを備えることを特徴とする請求項６、７又は８に記載の廃ガラスのリサイクル装置。
【請求項１０】
前記塩化ナトリウム回収手段は、
前記焼成装置の排ガスに含まれる塩化ナトリウムを湿式集塵する湿式集塵装置を備えることを特徴とする請求項６、７又は８に記載の廃ガラスのリサイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃ガラスのリサイクル方法及びリサイクル装置に関し、特に、廃ガラスからナトリウムを除去して土木資材用原料としてリサイクルする方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃ガラスのリサイクルが行われ、高質の廃ガラスはガラス原料としてリサイクルされている。一方、例えば、自動車の破砕、選別工程で出てきた篩下に含まれるガラス（土砂ガラス）等、ガラス原料となり得ない低質の廃ガラスは、ガラスに含まれる珪素がセメント原料等の土木資材用原料として有用であるため、セメント原料をはじめとした土木資材用原料としてリサイクルされている。
【０００３】
さらに、近年液晶パネルや太陽光電池パネルの普及に伴い、これらの廃棄物も増加しているが、これらの廃棄物の破砕物から回収されるガラスも低質であるため、土木資材用原料としてのリサイクルが期待されている。
【０００４】
このように、低質の廃ガラスの増加に伴い、セメント原料等の土木資材用原料としてのリサイクルの需要が高まっているが、廃ガラスをセメント原料としてリサイクルする場合には、ガラスに含まれるナトリウムが問題となる。
【０００５】
セメント中のナトリウムの量には制限があり、ナトリウムの濃度が所定の値を超えると、アルカリ骨材反応が発生し、コンクリートのひび割れを生じてしまう。そのため、セメント原料として利用できる廃ガラスの量は、廃ガラス中のナトリウムの量による制約を受け、廃ガラスをセメント原料として十分に活用できない虞がある。
【０００６】
こうしたナトリウムによる問題を解決すべく、廃ガラスからナトリウムを除去する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、ポリ塩化ビニル等の燃焼ガスに含まれる塩化水素等のハロゲン化水素と、廃ガラス粉末に含まれるナトリウムとを反応させ、生じた水溶性のハロゲン化ナトリウムを水洗除去する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−５０２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の方法では、気体状のハロゲン化水素等は、ガラス粉末の表面付近には到達するものの、ガラス粉末の内部まで到達することは難しく、ガラス粉末全体が十分に反応することができない虞があった。
【０００９】
また、反応を促進すべくガラス粉末を高温焼成しても、ガラスが溶融して水飴状となるためハロゲン化水素等は内部に浸透することはできず、ハンドリングトラブルによって安定処理もできなくなる。そのため、廃ガラス中のナトリウムをより効果的に除去することができる技術の開発が望まれていた。
【００１０】
そこで、本発明は、上記解決課題に鑑みてなされたものであって、廃ガラス中のナトリウムを効果的に除去し、廃ガラスを土木資材用原料として有効利用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、廃ガラスのリサイクル方法であって、粉状の廃ガラスに、カルシウム源と、塩素源とを調合して１２００℃以上の温度で１０分以上焼成し、燃焼ガスから塩化ナトリウムを回収し、焼成物を土木資材用の珪石代替原料として利用することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、粉状の廃ガラスにカルシウム源を加えることにより、高温焼成時においても廃ガラスを溶融させることなく粉状に保つことができ、粉状の廃ガラスの全体に塩素源からの塩素が行き渡って塩化ナトリウムが生成する。この塩化ナトリウムを燃焼ガスから回収し、焼成物をセメント原料等の土木資材用の珪石代替原料として利用することで、廃ガラスをリサイクルすることができる。
【００１３】
上記廃ガラスのリサイクル方法において、前記廃ガラスに含まれる珪素に対し、カルシウムがモル比で１．５以上となるように前記カルシウム源を調合すると共に、前記廃ガラスに含まれるナトリウムに対して塩素がモル比で１．０以上となるように前記塩素源を調合することができる。これにより、粉状の廃ガラスが水飴状になることを防止し、ガラス粉末中に含まれるナトリウムを十分に塩素と反応させることができる。
【００１４】
上記廃ガラスのリサイクル方法において、前記カルシウム源及び前記塩素源として都市ごみ焼却飛灰を用いることができる。これにより、都市ごみ焼却飛灰を有効活用することができる。
【００１５】
上記廃ガラスのリサイクル方法において、前記廃ガラス、前記カルシウム源及び前記塩素源を直径５ｍｍ以上に造粒した後焼成することができる。これにより、事前の調合が不十分で、Ｃａの量が局部的に不足した状態で高温により溶融しても、粒の内部での融着に留まり、粒同士もしくは粒と壁面とが融着してトラブルへ発展することを効果的に防止することができる。
【００１６】
上記廃ガラスのリサイクル方法において、焼成物を水洗することができる。これにより、焼成物に残存する塩化ナトリウムを除去することができ、好適にセメント原料として用いることができる。
【００１７】
また、本発明は、廃ガラスのリサイクル装置であって、粉状の廃ガラスに、カルシウム源と、塩素源とを調合する調合装置と、該調合物を焼成する焼成装置と、該焼成装置の排ガスから塩化ナトリウムを回収する手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、粉状の廃ガラスにカルシウム源を加えることにより、焼成時においても廃ガラスを粉状に保つことができ、粉状の廃ガラスの全体に塩素源からの塩素が行き渡って塩化ナトリウムが生成する。焼成装置の排ガスから塩化ナトリウムを回収すると共に、焼成物を土木資材用の珪石代替原料として利用することで、廃ガラスをリサイクルすることができる。
【００１９】
上記廃ガラスのリサイクル装置において、前記焼成装置をロータリーキルンとすることができる。これにより、高温になった調合物が半溶融し、壁面に多少固着した場合でも運転を継続することができ、安定処理することができる。
【００２０】
上記廃ガラスのリサイクル装置において、前記焼成装置による焼成物を水洗する水洗装置を備えることができる。これにより、焼成物に残存する塩化ナトリウムを除去し、好適にセメント原料として用いることができる。
【００２１】
上記廃ガラスのリサイクル装置において、前記塩化ナトリウム回収手段は、前記焼成装置の排ガスを冷却し、固体状の塩化ナトリウムを含むダストを生成させる冷却装置と、該冷却装置の排ガスから前記ダストを集塵する集塵装置とを備えることができる。
【００２２】
また、前記塩化ナトリウム回収手段は、前記焼成装置の排ガスに含まれる塩化ナトリウムを湿式集塵する湿式集塵装置を備えることもできる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、廃ガラス中のナトリウムを効率的に除去し、廃ガラスを土木資材用原料として好適にリサイクルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る廃ガラスのリサイクル装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る廃ガラスのリサイクル装置の一実施の形態を示し、このリサイクル装置１は、廃ガラスをセメント原料としてリサイクルするための装置であり、粉状の廃ガラスＧＷに、カルシウム源（以下「Ｃａ源」という。）と、塩素源（以下「Ｃｌ源」という。）とを調合する調合装置２と、調合物Ｍを焼成する焼成装置３と、焼成物Ｐ１を冷却するクーラ４と、冷却した焼成物Ｐ２を水洗する第１水洗装置５と、水洗によって得られたスラリーＳ１を固液分離する第１固液分離装置６と、焼成装置３の排ガスＧを冷却し、固体状の塩化ナトリウムを含むダストを生成させる冷却装置７と、冷却装置７の排ガスＧ１からダストＤ１を集塵する第１集塵装置８と、第１集塵装置８の排ガスＧ２に含まれる酸性ガス等を除去するための第２集塵装置９と、第１集塵装置８からのダストＤ１を水洗する第２水洗装置１０と、第２水洗装置１０からのスラリーＳ２を固液分離する第２固液分離装置１１とで構成される。
【００２７】
調合装置２は、粉状の廃ガラスＧＷに、廃ガラスＧＷの溶融防止剤としてのＣａ源と、廃ガラスＧＷ中に含まれるナトリウムを除去するナトリウム除去剤としてのＣｌ源とを調合し、調合物Ｍとするために備えられる。
【００２８】
焼成装置３は、調合装置２から供給される調合物Ｍを焼成するために備えられる。この焼成装置３としてロータリーキルンを用いることができ、ロータリーキルンを用いることにより、焼成中に調合物Ｍが常に撹拌され、転動し続けるため、仮に高温になった調合物Ｍが半溶融した場合でも、粒同士、もしくは粒と壁面と固着することを防止することができ、塩素とナトリウムの反応を効率的に行うことができる。尚、焼成装置３として、ロータリーキルン以外の焼成手段を用いてもよい。
【００２９】
クーラ４は、焼成装置３により焼成された焼成物Ｐ１を冷却するために備えられ、冷却空気を用いて焼成物Ｐ１を冷却する。
【００３０】
第１水洗装置５は、焼成物Ｐ２を工業用水（工水）に溶解させることで、焼成物Ｐ２中の塩化ナトリウムや塩素を工業用水に溶出させるために備えられる。
【００３１】
第１固液分離装置６は、第１水洗装置５から供給されたスラリーＳ１を、脱塩ケーキＣ１と廃液ＷＬ１とに固液分離するために備えられる。この第１固液分離装置６として、ベルトフィルタやフィルタープレス等を用いることができる。
【００３２】
冷却装置７は、焼成装置３の排ガスＧを冷却し、調合物Ｍから揮発した塩化ナトリウムを固体状として回収するために備えられる。排ガスＧの冷却は、冷却装置７の下端部に設置された散水装置から水を噴霧することにより行う。尚、散水装置は、揮発した塩化ナトリウムを固体状として排ガスＧに含まれるダストに付着させて回収し得る程度の性能を備えていればよい。また、冷却装置７による冷却を、水ではなく、冷却空気により行ってもよく、水と冷却空気を併用してもよい。
【００３３】
第１集塵装置８は、冷却装置７の排ガスＧ１から塩化ナトリウムを含むダストＤ１を集塵するために備えられ、バグフィルタ等が用いられる。
【００３４】
第２集塵装置９は、塩化ナトリウム等を除去した後の排ガスＧ２に含まれる酸性ガス等を除去するために設けられ、カルシウム成分を含んでいる中和剤を中和剤添加装置（不図示）から添加し、酸性ガス等を付着したダストＤ２を回収する。この第２集塵装置９にもバグフィルタ等が用いられる。
【００３５】
第２水洗装置１０は、第１集塵装置８から供給されたダストＤ１を工業用水に溶解させることで、ダストＤ１中の塩化ナトリウムや塩素を工業用水に溶出させるために備えられる。
【００３６】
第２固液分離装置１１は、第２水洗装置１０から供給されたスラリーＳ２を、脱塩ケーキＣ２と廃液ＷＬ２とに固液分離するために設けられる。第２固液分離装置１１にも、ベルトフィルタやフィルタープレス等を用いることができる。
【００３７】
次に、上記構成を有する廃ガラスのリサイクル装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００３８】
まず、調合装置２に、粉状の廃ガラスＧＷと、Ｃａ源と、Ｃｌ源とを投入し、調合物Ｍを得る。Ｃａ源として、ＣａＣｌ２、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）Ｃｌ、ＣａＣＯ３等を含むものを用いることができる。また、Ｃｌ源として、ＣａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、Ｃａ（ＯＨ）Ｃｌ等を含むものを用いることができる。
【００３９】
ここで、廃ガラスＧＷに含まれる珪素（Ｓｉ）に対して、カルシウムがモル比で１．５以上となるようにＣａ源を調合すると共に、廃ガラスＧＷに含まれるナトリウムに対して塩素がモル比で１．０以上となるようにＣｌ源を調合する。これにより、焼成装置３による焼成時に廃ガラスＧＷが水飴状になることを防止し、発生した塩素を廃ガラスＧＷ全体に行き渡らせることができ、廃ガラスＧＷ中に含まれるナトリウムを十分に塩素と反応させることができる。
【００４０】
これらのＣａ源及びＣｌ源として、ＣａＣｌ２やＣａ（ＯＨ）Ｃｌを含む都市ごみ焼却飛灰を用いることができ、都市ごみ焼却飛灰を有効活用することができる。
【００４１】
次に、調合物Ｍを焼成装置３に投入し、焼成を行う。焼成温度は１２００℃以上であり、焼成時間は１０分以上である。１２００℃以上で１０分以上焼成を行うことにより、ナトリウムと塩素とを反応させ塩化ナトリウムとすることができると共に、生じた塩化ナトリウムを揮発させ、廃ガラスＧＷに含まれていたナトリウムを除去することができる。
【００４２】
尚、この焼成に先立ち、図示しない造粒装置を用いて調合物Ｍを直径５ｍｍ以上に造粒してもよい。これにより、高温により調合物Ｍが半溶融した場合でも粒同士が融着することを効果的に防止することができる。
【００４３】
次に、焼成物Ｐ１をクーラ４に投入して冷却すると共に、排ガスＧを冷却装置７に導入する。
【００４４】
クーラ４で冷却した焼成物Ｐ２中に僅かに残る塩化ナトリウムを第１水洗装置５及び第１固液分離装置６により水洗除去し、廃液ＷＬ１を系外に排出する。そして、塩化ナトリウムが除去された脱塩ケーキＣ１は、セメント原料として有用な珪素やカルシウムを多量に含むことから、セメント原料として利用する。
【００４５】
一方、排ガスＧを冷却装置７で冷却し、排ガスＧ中に気体として存在していた塩化ナトリウムを析出させる。これによって、塩化ナトリウムは微細な固体状となる。
【００４６】
この固体状の塩化ナトリウムを第１集塵装置８でダストＤ１として回収し、第２水洗装置１０及び第２固液分離装置１１により水洗除去し、廃液ＷＬ２を系外に排出する。塩化ナトリウムを除去した脱塩ケーキＣ２もセメント原料として利用する。
【００４７】
第１集塵装置８からの排ガスＧ２を第２集塵装置９に導入し、ダストＤ２を回収した後系外に排出する。集塵後の排ガスＧ３は、必要に応じて脱硝装置（不図示）によりＮＯｘを除去した後系外に排出すると共に、回収されたダストＤ２を焼成装置３へ戻したり、セメント原料として用いる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、粉状の廃ガラスＧＷにＣａ源を加えることにより、焼成時においても廃ガラスＧＷが粉状に保たれる。そして、廃ガラスＧＷ全体に塩素が行き渡り、ナトリウムが塩素と効率的に反応することができ、塩化ナトリウムが生成する。生成した塩化ナトリウムは、焼成熱により排ガスＧ中に揮発し、この排ガスＧを冷却して固体状にした後集塵することで、ダストＤ１として除去することができる。これにより、廃ガラスＧＷ中のナトリウムを塩化ナトリウムとして高効率で除去することができ、廃ガラスＧＷを好適にセメント原料としてリサイクルすることができる。
【００４９】
尚、上述した実施の形態においては、冷却装置７によって焼成装置３の排ガスＧを冷却し、固体状の塩化ナトリウムを含むダストを生成させた後、第１集塵装置８によって冷却装置７の排ガスＧ１からダストＤ１を回収したが、冷却装置７及び第１集塵装置８に代えて、湿式集塵装置（ウェットスクラバー）を用いることができ、冷却と集塵を一つの装置で行うこともできる。
【００５０】
尚、上記実施の形態では、廃ガラスＧＷをセメント原料としてリサイクルする場合について説明したが、セメント以外の土木資材用の珪石代替原料としてリサイクルすることもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１  廃ガラスのリサイクル装置
２  調合装置
３  焼成装置
４  クーラ
５  第１水洗装置
６  第１固液分離装置
７  冷却装置
８  第１集塵装置
９  第２集塵装置
１０  第２水洗装置
１１  第２固液分離装置
Ｃ１、Ｃ２  脱塩ケーキ
Ｄ１、Ｄ２  ダスト
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２  排ガス
ＧＷ  廃ガラス
Ｍ  調合物
Ｐ１、Ｐ２  焼成物
Ｓ１、Ｓ２  スラリー
ＷＬ１、ＷＬ２  廃液
【図１】
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