(57)【要約】【課題】余剰セメントペーストを用いて反応性の高い中和剤の製造方法を提供する。【解決手段】コンクリート製品の遠心成形にて発生する余剰セメントペースト２に加水し、これら余剰セメントペースト２と水５とを撹拌する。このように余剰セメントペースト２と水５とを撹拌することにより、余剰セメントペースト２におけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制する。また、硬化作用が抑制された硬化作用抑制物15を固液分離し、固液分離された固形分を乾燥し、乾燥物19を粉砕して所定の粒径にする。このように製造された中和剤３は、余剰セメントペースト２におけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制しているため、余剰セメントペースト２を用いても酸性廃水との反応性が高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート製品の遠心成形にて発生する余剰セメントペーストにおけるセメント分の水和反応による硬化作用が抑制された硬化作用抑制物の固形分および液分のいずれか一方が主成分である
ことを特徴とする中和剤。
【請求項２】
コンクリート製品の遠心成形にて発生する余剰セメントペーストにおけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制し、
この硬化作用が抑制された硬化作用抑制物を固液分離する
ことを特徴とする中和剤の製造方法。
【請求項３】
余剰セメントペーストに加水し撹拌して、前記余剰セメントペーストにおけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制する
ことを特徴とする請求項２記載の中和剤の製造方法。
【請求項４】
固液分離された固形分を乾燥し、
乾燥された乾燥物を粉砕する
ことを特徴とする請求項２または３記載の中和剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート製品の遠心成形工程にて発生する余剰セメントペーストを材料として用いた中和剤およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートポール、コンクリートパイルおよびコンクリートヒューム管等のコンクリート製品を遠心成形する際には、円筒状の外型枠の中に必要な量のフレッシュコンクリートを流し込んだ後、この外型枠を高速回転させる。
【０００３】
このように高速回転させることにより、外型枠内のフレッシュコンクリートが非常に密実なコンクリートとして外型枠の内周面に張り付き、中空状に成形される。
【０００４】
すなわち、比重が重い粗骨材および細骨材が遠心力により外側に集まって密実になる一方で、比重が軽い水分およびセメントペースト分が余剰物質として内側に漂って中空状に成形される。
【０００５】
また、内側に漂っていた水分およびセメントペースト分は、遠心成形後に回収され、通常は余剰セメントペーストとして廃棄される。
【０００６】
このようなコンクリート製品の製造で発生する余剰セメントペースト等のコンクリートスラッジを再利用する技術としては、余剰セメントペーストから固液分離された液分であるコンクリートスラッジ水、または、固形分であるコンクリートスラッジの脱水ケーキをそのまま酸性廃水に投入して、酸性廃水を中和させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２４６１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１のように余剰セメントペーストを用いて中和処理する場合は、酸性廃水との反応性が低く、例えば強酸性の酸性廃水を中和させる際には、Ｃａ化合物やＭｇ化合物等を別途添加して中和反応を進行させる場合等が考えられる。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、余剰セメントペーストを用いて反応性の高い中和剤、および、その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】
【００１０】
請求項１に記載された中和剤は、コンクリート製品の遠心成形にて発生する余剰セメントペーストにおけるセメント分の水和反応による硬化作用が抑制された硬化作用抑制物の固形分および液分のいずれか一方が主成分であるものである。
【００１１】
請求項２に記載された中和剤の製造方法は、コンクリート製品の遠心成形にて発生する余剰セメントペーストにおけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制し、この硬化作用が抑制された硬化作用抑制物を固液分離するものである。
【００１２】
請求項３に記載された中和剤の製造方法は、請求項２記載の中和剤の製造方法において、余剰セメントペーストに加水し撹拌して、前記余剰セメントペーストにおけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制するものである。
【００１３】
請求項４に記載された中和剤の製造方法は、請求項２または３記載の中和剤の製造方法において、固液分離された固形分を乾燥し、乾燥された乾燥物を粉砕するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、余剰セメントペーストにおけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制するため、反応性の高い中和剤を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態を示す中和剤製造装置の構成図である。
【図２】実施例および参考例の中和試験の結果を示すグラフである。
【図３】実施例および参考例の中和試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１において、１は中和剤製造装置を示す。この中和剤製造装置１は、コンクリート製品の遠心成形工程にて発生する余剰セメントペースト２を用いて、酸性溶液、例えば産業廃水や生活排水等の酸性廃水を中和処理するための中和剤３を製造する。
【００１８】
ここで、余剰セメントペースト２とは、コンクリート製品の遠心成形の際に不要物として分離されるもので、粗骨材および細骨材の含有量が低く、主にセメント由来のペースト状のセメント分と水分とから構成される。なお、通常、余剰セメントペースト２は、時間の経過とともにセメント分の水和反応により硬化する。
【００１９】
中和剤製造装置１は、処理槽４を備え、この処理槽４には、余剰セメントペースト２が供給される。
【００２０】
また、処理槽４には、水５を供給して水分を供給する水供給手段６が接続されている。さらに、処理槽４には、処理槽４内に供給された余剰セメントペースト２と水５とを撹拌する撹拌手段９が設けられている。
【００２１】
水供給手段６は、配管７およびバルブ８を有し、バルブ８を開放することにより、配管７を通って処理槽４に水５が供給される。
【００２２】
撹拌手段９は、例えばミキサ等の撹拌機であり、処理槽４に供給された余剰セメントペースト２と水５とを撹拌して混合する。
【００２３】
そして、処理槽４内では、余剰セメントペースト２および水５が供給された状態、すなわち余剰セメントペースト２に加水された状態にて撹拌手段９で撹拌されることにより、余剰セメントペースト２に含まれるセメント分の水和反応による硬化作用が抑制されて、硬化作用抑制物15となる。
【００２４】
また、処理槽４には、配管12およびバルブ13を介して固液分離手段14が接続されている。そして、硬化作用抑制物15が処理槽４から固液分離手段14に供給される。
【００２５】
この固液分離手段14は、フィルタープレス等のように、硬化作用抑制物15の固形分16と液分17とを分離するものである。そして、分離された固形分16と液分17とが別個に回収される。
【００２６】
回収された固形分16は、例えば天日やヒーター等の乾燥手段18により乾燥されて乾燥物19となる。
【００２７】
この乾燥物19は、例えばボールミル等の粉砕手段20により粉砕されて、粒状の中和剤３が形成される。
【００２８】
すなわち、中和剤３は、コンクリート製品の遠心成形にて発生する余剰セメントペースト２におけるセメント分の水和反応による硬化作用が抑制された硬化作用抑制物15の固形分16が主成分である。
【００２９】
なお、固液分離された液分17は、セメント由来のカルシウム分が溶出しておりアルカリ性を示すため、固形分16と同様に中和剤として利用可能である。
【００３０】
次に、中和剤の製造方法を説明する。
【００３１】
中和剤３を製造する際には、遠心成形工程にて発生した余剰セメントペースト２を用いる。コンクリート製品の遠心成形で発生する余剰セメントペースト２は、Ｗ／Ｃ比が約２００％であり、遠心成形にともなって骨材と分離されるため、中和反応に寄与しない骨材がほとんど含まれていない。
【００３２】
この余剰セメントペースト２は、硬化抑制工程にて硬化を抑制する。具体的には、余剰セメントペースト２に加水して水分を供給するとともに撹拌することにより、硬化による強度発現を低く抑えることが可能になる。すなわち、余剰セメントペースト２に加水して撹拌することにより、水和反応における強度発現を通常より遅らせて水和時間を長くする。
【００３３】
なお、通常、余剰セメントペースト２等のコンクリートスラッジを再利用する場合は、水分を減らして減量する。これに対して、上述のように余剰セメントペースト２に加水することにより、水和時間を通常より長くし水和条件を変化させる。そのため、通常の水和反応に比べて、水和後の粒径や強度が変化し比表面積が大きくなるとともに、水酸化カルシウムの生成量が多くなり高アルカリ性となる。
【００３４】
硬化抑制工程の上記作用を考慮すると、余剰セメントペースト２に加水する際の水５の供給量は、供給される余剰セメントペースト２の４倍以上５倍以下が好ましい。また、撹拌時間は、４時間以上３６時間以下が好ましい。
【００３５】
また、余剰セメントペースト２に加水する際には、水分を供給できればよく、塩水等の水溶液を供給してもよい。
【００３６】
硬化抑制工程にて硬化作用を抑制させた硬化作用抑制物15は、強度発現が完了する前に固液分離工程にて固液分離する。なお、固液分離工程にて固液分離された固形分には、水酸化カルシウムが含まれている。
【００３７】
この水酸化カルシウムが含まれる固形分16は、乾燥工程にて乾燥される。なお、乾燥工程では、乾燥後の乾燥物19の含水比が３０％以上５０％以下となるように乾燥させることが好ましい。
【００３８】
乾燥工程にて乾燥させた乾燥物19は、粉砕工程にて粉砕されて中和剤３が成形される。粉砕工程では、中和剤３の粒径が２０ｍｍ以下になるように乾燥物19を粉砕することが好ましい。また、想定される用途に応じて、例えば、１００μｍ以下、２ｍｍ以下、５ｍｍ以下、２０ｍｍ以下および１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下等となるように、所定の粒径で分級することが好ましい。
【００３９】
余剰セメントペースト２は、粗骨材や細骨材を殆ど含有していないため、この余剰セメントペースト２を用いて形成した乾燥物19は容易に粉砕でき、所定の粒径に粉砕および分級しやすい。
【００４０】
そして、上記中和剤の製造方法によれば、余剰セメントペーストにおけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制するため、通常より水和時間が長くなり、比表面積が増大するとともに、水酸化カルシウムの生成量が増加して高アルカリ性となる。したがって、余剰セメントペースト２を用いて酸性溶液と反応性の高い中和剤３を製造できる。
【００４１】
このように製造した中和剤３は、酸性溶液との反応性が高いため、強酸性の酸性廃水であっても、Ｃａ化合物やＭｇ化合物等の化合物を別途添加せずに中和できる。
【００４２】
また、硬化作用を抑制し固液分離した後に、この固液分離された固形分16を乾燥し粉砕するだけであるため、中和剤３を容易に製造できる。
【００４３】
なお、固液分離された固形分16だけでなく、液分17も中和剤として利用可能であるため、無駄なく利用でき、廃棄物を少なくできる。
【００４４】
余剰セメントペースト２に加水し、余剰セメントペースト２と水５とを撹拌するだけで、余剰セメントペースト２におけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制できるため、容易に水和反応による硬化作用を抑制できる。
【００４５】
また、余剰セメントペースト２に加水する際には、余剰セメントペースト２の４倍以上５倍以下の量の水５を供給することにより、水和反応による硬化作用を効果的に抑制できる。
【００４６】
さらに、余剰セメントペースト２と水５とを撹拌する際には、撹拌時間を４時間以上３６時間以下とすることにより、水和反応による硬化作用を効果的に抑制できる。
【００４７】
固形分16は、乾燥後、粉砕して所定の粒径に分級することにより、想定される用途におけるハンドリング性を向上できるとともに、その中和機能を適用させやすくできる。
【００４８】
ここで、従来の石灰石や炭酸カルシウムを用いた中和剤にて酸性廃水を中和処理すると、ＣａＣＯ３＋２Ｈ＋→Ｃａ２＋＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑の化学反応式で示す反応が進行して二酸化炭素が発生する。
【００４９】
また、従来の消石灰を用いた中和剤にて酸性廃水を中和処理すると、Ｃａ（ＯＨ）２＋２Ｈ＋→Ｃａ２＋＋２Ｈ２Ｏの化学反応式で示す反応が進行するため二酸化炭素は発生しないが、消石灰の製造工程の一部である生石灰の製造にて二酸化炭素が発生する。
【００５０】
これに対して、上記中和剤３の製造方法では、副生成物として二酸化炭素が発生しないとともに、このように製造した中和剤３にて酸性廃水を中和処理すると、消石灰と同様にＣａ（ＯＨ）２＋２Ｈ＋→Ｃａ２＋＋２Ｈ２Ｏの化学反応式で示す反応が進行するため、二酸化炭素が発生しない。
【００５１】
したがって、上記中和剤３は、使用時および製造時に二酸化炭素が発生しないため、従来の石灰石、炭酸カルシウムまたは消石灰を用いた中和剤に比べて、地球温暖化等の環境問題の観点からも好ましい。
【００５２】
なお、上記一実施の形態では、硬化作用抑制物15から固液分離された固形分16を乾燥し、所定の粒径に粉砕および分級して中和剤３を形成したが、このような構成には限定されず、例えば、固形分16をそのまま中和剤３として利用することも可能である。
【００５３】
また、固形分16のみにて中和剤３を製造する構成には限定されない。すなわち、固液分離された液分17は、セメント由来のカルシウム分が溶出しておりアルカリ性を示すため、液分17も固形分16と同様に中和剤３として利用可能である。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例および参考例について説明する。
【００５５】
中和処理する酸性廃水試料として玉川温泉（秋田県）の源泉付近にて採取した廃水である玉川温泉廃水（近）と、玉川温泉の中和施設にて採取した廃水である玉川温泉廃水（遠）とを用いて、表１に示す実施例および参考例の中和性能を確認する中和試験を行った。
【００５６】
【表１】
2015150497.tif 000003
【００５７】
実施例１では、余剰セメントペースト２に加水し撹拌した後、天日にて乾燥させて粉砕および分級して、粒径２５０〜５００μｍの粉状（小）にしたものを中和剤試料とした。
【００５８】
実施例２では、余剰セメントペースト２に加水し撹拌した後、天日にて乾燥させて粉砕および分級して、粒径５００〜２０００μｍの粉状（中−１）にしたものを中和剤試料とした。
【００５９】
実施例３では、余剰セメントペースト２に加水し撹拌した後、天日にて乾燥させて粉砕および分級して、粒径５０００μｍ以下の粉状（中−２）にしたものを中和剤試料とした。
【００６０】
実施例４では、余剰セメントペースト２に加水し撹拌した後、天日にて乾燥させて粉砕および分級して、粒径５０００〜２００００μｍの粉状（大）にしたものを中和剤試料とした。
【００６１】
また、中和性能を比較するための参考例として、従来から中和剤として使用されている粉状（粒径１００μｍ以下）の炭酸カルシウム試薬（ＣａＣＯ３）を中和剤試料として用いた。
【００６２】
中和試験では、ビーカー内の２５０ｍＬまたは１５００ｍＬの酸性廃水に一定量ずつ中和剤試料を投入し、ｐＨの変化が落ち着くまで撹拌してｐＨを測定した。
【００６３】
そして、酸性廃水のｐＨが目標値であるｐＨ３．５に到達した後、酸性廃水をろ過し、ろ過残渣を乾燥させた後、ろ過残渣量（ｇ）を計測した。また、ろ過残渣量に基づいて残渣率（質量％）を算出した。これらの試験条件および計測結果を表２および図２に示す。
【００６４】
【表２】
2015150497.tif 000004
【００６５】
表２および図２に示すように、ｐＨが３．５に到達するまでに使用した中和剤量に違いはあるが、各実施例のいずれも目標値であるｐＨ３．５まで酸性廃水を中和できており、十分な中和性能を示した。
【００６６】
次に中和処理する酸性廃水試料として草津温泉（ｐＨ２）の廃水を用いて、表３に示す実施例および参考例の中和効率を確認する中和試験を行った。
【００６７】
【表３】
2015150497.tif 000005
【００６８】
実施例５では、余剰セメントペースト２に加水し撹拌した後、天日にて乾燥させて粉砕および分級して、粒径７５μｍ以下の粉状（微粉）にしたものを中和剤試料とした。
【００６９】
実施例６では、余剰セメントペースト２に加水し６時間撹拌した後、天日にて乾燥させて粉砕および分級して、粒径２５０μｍ以下の粉状（小）にしたものを中和剤試料とした。
【００７０】
実施例７では、余剰セメントペースト２に加水し４時間撹拌した後、天日にて乾燥させて粉砕および分級して、粒径５０００μｍ以下の粉状（中）にしたものを中和剤試料とした。
【００７１】
実施例８では、余剰セメントペースト２に加水し６時間撹拌した後、天日にて乾燥させて粉砕および分級して、粒径５０００μｍ以下の粉状（中）にしたものを中和剤試料とした。
【００７２】
実施例９では、余剰セメントペースト２に加水し２２時間撹拌した後、天日にて乾燥させて粉砕および分級して、粒径５０００μｍ以下の粉状（中）にしたものを中和剤試料とした。
【００７３】
また、中和効率を比較するための参考例として、従来から使用している粉状の炭酸カルシウム試薬（ＣａＣＯ３）を中和剤試料として用いた。
【００７４】
中和試験では、ビーカー内の２５０ｍＬの酸性廃水に一定量ずつ中和剤試料を投入し、ｐＨの変化が落ち着くまで撹拌してｐＨ値を測定した。
【００７５】
そして、酸性廃水のｐＨが目標値であるｐＨ５．５に到達した後、酸性廃水をろ過し、ろ過残渣を乾燥させた後、ろ過残渣量（ｇ）を計測した。また、測定したろ過残渣量に基づいて残渣率（質量％）を算出し、中和処理に伴う中和剤試料におけるカルシウム消費量（ｇ／Ｌ）を算出するとともに、理論必要量に対するカルシウム消費率（％）を算出した。これらの試験条件および試験結果を表４に示す。
【００７６】
なお、カルシウム消費量は、１Ｌの酸性廃水に対するカルシウム資源の消費量を示す指標で、少ないほど中和効率が良好であると言える。
【００７７】
また、理論必要量に対するカルシウム消費率は、ｐＨ２の酸性廃水をｐＨ５．５まで中和するために必要な理論カルシウム量に対し、どのくらい過剰にカルシウムが消費されたかを示す指標で、値が低いほど中和効率が良好であると言える。
【００７８】
【表４】
2015150497.tif 000006
【００７９】
ここで、ｐＨ２の酸性廃水をｐＨ５．５にするためには、１Ｌあたり約０．０１ｍｏｌの水酸化物イオンが必要であり、必要なカルシウム量は約０．００５ｍｏｌとなる。したがって、理論的には、１Ｌの酸性廃水に対して０．００５ｍｏｌのカルシウムを供給すると中和が完了することになる。
【００８０】
図３および表４に示すように参考例では、理論必要量に対して２４０％のカルシウムが供給されたことになり、カルシウム１４０％分のＣａＣＯ３が未反応であった。
【００８１】
実施例５では、理論必要量に対するカルシウム消費率が２４０％であり、実施例６では、理論必要量に対するカルシウム消費率が２３０％であった。すなわち、実施例５および実施例６は、カルシウム化合物の試薬を用いた参考例と同等以上の中和効率であった。
【００８２】
また、実施例７ないし実施例９は、参考例より中和効率は劣るものの、目標値であるｐＨ５．５まで中和できているため、十分な中和作用を示した。
【符号の説明】
【００８３】
２    余剰セメントペースト
３    中和剤
５    水
15    硬化作用抑制物
16    固形分
19    乾燥物
【図１】
2015150497.tif 000007
【図２】
2015150497.tif 000008
【図３】
2015150497.tif 000009