(57)【要約】【課題】  下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰および該焼却灰を原料とする軽量細粒材の焼結方法を開発して、これにより前記焼却灰および軽量細粒材の新たな用途への適用の可能性を高めること。【解決手段】（ａ）下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰と硼酸又は硼砂を含む混合物又は（ｂ）該焼却灰を原料とする軽量細粒材と硼酸又は硼砂を含む混合物を６００〜１１００℃の範囲で焼成して焼結物を得ることができる。  焼却灰に対して５〜１９重量％程度の硼酸量で成形体を焼成焼結させることができ、軽量細粒材に対して５〜１３重量％程度の硼酸量で、程良い保水性と透水性のある成形体を焼成焼結させることができた。【選択図】  図１
2004161609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰と硼酸又は硼砂を含む混合物又は（ｂ）該焼却灰を原料とする軽量細粒材と硼酸又は硼砂を含む混合物を６００〜１１００℃の範囲で焼成する焼結物の製造方法。
【請求項２】
（ａ）下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰と硼酸又は硼砂を含む混合物又は（ｂ）該焼却灰を原料とする軽量細粒材と硼酸又は硼砂を含む混合物を６００〜１１００℃の範囲で焼成して得られる焼結物。
【請求項３】
（ａ）篩目２．５ｍｍ以下を通過するように粉砕した膨張性頁岩と硼酸又は硼砂を含む混合物又は（ｂ）陶芸用粘土と硼酸又は硼砂を含む混合物を６００〜１１００℃の範囲で焼成する焼結物の製造方法。
【請求項４】
（ａ）篩目２．５ｍｍ以下を通過するように粉砕した膨張性頁岩と硼酸又は硼砂を含む混合物又は（ｂ）陶芸用粘土と硼酸又は硼砂を含む混合物を６００〜１１００℃の範囲で焼成して得られる焼結物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰及びその焼却灰を原料とする軽量細粒材の焼成焼結方法と該方法で得られる焼結物及び微粒子状の膨張性頁岩又は陶芸用粘土の焼成焼結方法と該方法で得られる焼結物に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場で得られた汚泥は炭水化物、タンパク質、油脂類、粗繊維類などの有機物および砂などの無機物からなり、無機凝集剤又は高分子凝集剤を脱水助剤として脱水した後、一部は埋立処分され、残りは焼却される。
【０００３】
また、前記下水汚泥を脱水（含水率７５〜８０％程度）した汚泥を焼却設備で燃焼させると焼却灰が得られる。前記焼却設備は硅砂を流動媒体とし、ＬＮＧを燃料とする流動層焼却炉を備えた設備であり、温度７００〜８００℃に保持された流動層内に汚泥を吹き込むことで汚泥を完全燃焼させて、生じた灰分を排ガス中に同伴させてサイクロンで焼却灰を回収する。
【０００４】
焼却灰の成分及び組成割合は下水の質により変化していつも一定ではないが、表１に示すように酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化カルシウム及び酸化第二鉄を主成分とし、その粒度分布は表２に示す通りであり、３０〜１５０μｍの径を中心とする粉体である。  
【０００５】
【表１】
2004161609.tif 000003
【０００６】
【表２】
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【０００７】
前記汚泥を焼却設備で燃焼させて焼却灰を再資源化する試みはなされている。例えば、１３００〜１５００℃で溶融してガラス質にした後、再加熱して結晶化ガラスを得る発明がある（特開平４−３１７４３６号公報、特開平８−２６７７３号公報）。これらの方法は高品質の結晶化物を得るものであり、価格も高くなる。
【０００８】
また、前記焼却灰から造粒物を得て、これを図２に示すフローに従い、軽量細粒材化することが行われている（藤木英一：軽量骨材、コンクリート工学、Vol.34、No.7、1996.7、pp.26-28、藤木英一、梶原啓一、山下時夫：超軽量人工骨材とその性能、セメント・コンクリート、No.596、1996.10）。
【０００９】
前記焼却灰の造粒物が約１０５０℃程度の高温にさらされて軟化するとき、造粒物の表面が半溶融の状態となり、同時に材料中の高温揮散成分がガス化し、気泡を作り軟化した造粒物の膨張が起こる。そのような状態に達したところで、高温域から取り出し、空冷すると表面が硬い殻で覆われ、しかも内部は細かい独立気泡を多数含有する発泡体ができる。東京都の下水道局では、この軽量細粒材をスラジライトという商品名で取り扱っている。この軽量細粒材は表３に示すように粒径範囲の区分により、細粒品と粗粒品の２種類がある。  
【００１０】
【表３】
2004161609.tif 000005
【００１１】
また、都市ゴミの焼却灰内には重金属類が含まれ、そのまま放置しておくと重金属塩が土壌内に流れ出て環境汚染の原因となる。しかし都市ゴミの焼却灰は都市ゴミの焼却炉内では焼結しないので、該焼却炉に付設された１２００〜１６００℃程度の高温溶融炉で溶融させて、その後冷却物を埋立材などとして使用している。
【特許文献１】特開平４−３１７４３６号公報
【特許文献２】特開平８−２６７７３号公報
【非特許文献１】藤木英一：軽量骨材、コンクリート工学、Vol.34、No.7、1996.7、pp.26-28
【非特許文献２】藤木英一、梶原啓一、山下時夫：超軽量人工骨材とその性能、セメント・コンクリート、No.596、1996.10
【非特許文献３】吉本  明正、藤田  満、國谷  正：焼却灰溶融処理再資源化システム、富士時報、Vol.76、2003.2
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰を原料とする前記軽量細粒材は軽量コンクリート材料または濾過材料として用いられることができるが、それほど優れた物性を示すことがないにも拘わらず、比較的高価であるので、その生産量に比べて各種用途への使用量が少ないという問題点がある。
【００１３】
そこで軽量細粒材の用途を拡大するための試みがなされているが、その一つに焼却灰又は焼却灰から得られる前記軽量細粒材を焼結成形することが考えられる。しかし、軽量細粒材のみを焼成炉で焼成しても焼結は困難である。
【００１４】
なお、下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰はそれのみを器に入れて無加圧で振動により圧密させて焼成すると焼結物は得られるが、その焼結物は軽石程度の強度しかないため、用途が限られてしまう。
【００１５】
このように下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰および該焼却灰を原料とする軽量細粒材の用途開発が十分になされていないので、大量の焼却灰が資源化されずに廃棄物として埋立処分され、また軽量細粒材は、汚泥処理施設の空き地に野積しているのが現状である。  
また、都市ゴミの焼却灰に含まれる重金属類を溶融物として固定化するには熱エネルギーコストがかさむ問題点があった。
【００１６】
そこで本発明の課題は、都市ゴミを比較的低温で溶融焼結することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の上記課題は次の構成（１）〜（４）により解決される。  
（１）（ａ）下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰と硼酸又は硼砂を含む混合物又は（ｂ）該焼却灰を原料とする軽量細粒材と硼酸又は硼砂を含む混合物を６００〜１１００℃の範囲で焼成して得られる焼結物の製造方法。  
（２）下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰と硼酸又は硼砂を含む混合物又は該焼却灰を原料とする軽量細粒材と硼酸又は硼砂を含む混合物を６００〜１１００℃の範囲で焼成して得られる焼結物。
【００１８】
下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰の焼結のためには、該焼却灰９５〜７５重量％と硼酸又は硼砂５〜２５重量％を含む混合物を焼成し得る。硼酸又は硼砂の含有量が２５重量％を超えると焼却灰が溶融するので好ましく無く、硼酸又は硼砂の含有量が５重量％未満では焼結が弱くなる。
【００１９】
また、下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰を原料とする軽量細粒材の焼結のためには、前記軽量細粒材９１〜８８重量％と焼却灰０〜５重量％と硼酸又は硼砂５〜１３重量％を含む混合物を焼成して焼結する。このときさらに、成形品の乾燥時及び移動時の崩れを防止する目的で糊剤を加える。また、糊の均一な混合を容易にするために水を加える。
【００２０】
硼酸又は硼砂の含有量が１３重量％を超えると軽量細粒材が溶融するので好ましく無く、硼酸又は硼砂の含有量が５重量％未満では焼結物が得られない。
【００２１】
（３）（ａ）篩目２．５ｍｍ以下を通過するように粉砕した膨張性頁岩と硼酸又は硼砂を含む混合物又は（ｂ）陶芸用粘土と硼酸又は硼砂を含む混合物を６００〜１１００℃の範囲で焼成する焼結物の製造方法。
【００２２】
（４）（ａ）篩目２．５ｍｍ以下を通過するように粉砕した膨張性頁岩と硼酸又は硼砂を含む混合物又は（ｂ）陶芸用粘土と硼酸又は硼砂を含む混合物を６００〜１１００℃の範囲で焼成して得られる焼結物。
【００２３】
（作用）
本発明者は下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰及び該焼却灰を原料とする前記軽量細粒材の用途拡大を図るために、下水脱水汚泥の焼却灰及び該焼却灰を原料とする前記軽量細粒材を焼結できるフラックス剤を見い出すべく各種フラックス剤を用いて焼結実験を行った。
【００２４】
用いたフラックス剤は窒素・リン酸・カリ含有肥料（商品名：ハイポネックス、村上物産（株））、ドロマイト、マグネサイト、白石灰、重曹、硼酸、溶成憐肥、苦土石灰、加里肥料、塩、タルク、硫酸バリウム、亜鉛華、鉛白、硼砂の１５種類である。それぞれのフラックス剤を単体のみで焼成試験を実施したところ、重曹、硼酸、硼砂が焼却灰を溶融化して焼結することを見い出した。また、硼酸と硼砂が前記軽量細粒材を焼結できることを見い出した。  
この結果より、焼却灰と前記軽量細粒材を焼結させるフラックス剤として硼酸、硼砂を採用した。
【００２５】
そして硼酸と硼砂の適度な配合割合を求める焼成実験を行ったところ焼却灰においては、焼却灰に対して５〜２５重量％程度の硼酸量で成形体を焼成焼結させることができた。また、前記軽量細粒材に対して５〜１３重量％程度の硼酸量で、程良い保水性と透水性のある成形体を焼成焼結させることができた。
【００２６】
また、篩目２．５ｍｍ以下を通過するように粉砕した膨張性頁岩は特別な用途が無く、今までは単に過剰在庫として保有しているだけであったが、本発明により、焼結物が得られる事が分かった。  さらに陶芸用粘土を硼酸又は硼砂と混ぜて焼成すると、従来の焼結可能な温度が１２５０℃以上といわれていた陶芸用の粘土を６００〜１１００℃の範囲で焼成焼結物が得られる事も分かった。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰と、該焼却灰の焼成品である軽量細粒材を焼成焼結する技術を確立し、焼却灰からは骨材化可能な焼結物を得ることができ、軽量細粒材からは透水係数と保水率が比較的高い焼結物を得ることができ、保水用煉瓦、植栽基盤材等として使用できる。
【００２８】
また、篩目２．５ｍｍ以下を通過するように粉砕した膨張性頁岩は特別な用途が無く、今までは単に過剰在庫として保有しているだけであったが、本発明により、焼結物が得られる事が分かった。  
さらに、陶芸用粘土も比較的低温で焼成して焼結物が得られるので省エネルギーとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の実施の形態について説明する。  
下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰又は該焼却灰を原料とする前記軽量細粒材とフラックス剤として硼酸又は硼砂を混合して中外炉工業株式会社製の焼成炉（タイプ：ローラーハースキルン）で焼成する。
【００３０】
前記焼成炉内は図１に示すように、焼成過程が予熱帯、昇温帯、高温処理帯及び冷却帯からなり、予熱帯では約６００℃〜７５０℃、昇温帯では約７５０℃〜９００℃、高温処理帯では約９００℃〜１０４０℃、及び冷却帯では約９８０℃〜２００℃の温度域で以下に述べる混合物を焼成した。
【実施例１】
【００３１】
まず、上記焼成炉内に下水脱水汚泥の焼却灰１００ｇに対して硼酸又は硼砂をそれぞれ１０ｇ、２０ｇ、３０ｇを添加して前記焼成炉で焼成した。結果を表４に示し、そのまとめを表５に示す。  
【００３２】
【表４】
2004161609.tif 000006
【００３３】
【表５】
2004161609.tif 000007
【００３４】
表４にあるように硼酸をフラックス剤として用いた場合には焼却灰１００ｇに対して３０ｇを添加すると溶融してしまう。
【００３５】
この実験では無加圧状態で直径１０ｃｍの円筒状の器内に混合物を入れ、焼成したので、焼成後に得られた焼成物の直径を測定することで収縮率が分かる。フラックス剤として硼砂を用いるよりも硼酸を用いた場合の方が焼却灰の焼結が効果的であり、収縮率が小さかった。
【００３６】
従って表５に示す焼却灰９１〜７７重量％、フラックス剤９〜２３重量％の割合で混合することで焼結物を容易に得ることができることが判明した。
【００３７】
次に焼却灰２５０ｇにフラックス剤としてより焼結性の高い硼酸を種々添加量を変えて添加し、さらにバインダーとして糊（ヤマト（株）製のヤマト糊：澱粉・防腐剤からなる糊）を５０ｇと水１６０ｇからなる混合物を作製して直径１０ｃｍ、厚み２．０ｃｍ、体積１５７ｃｍ3の鋳型に充填し、脱型・乾燥後に前記焼成炉で前記した条件下で焼成した。それぞれ２個の同一混合物を用いて実験して、その平均値の結果を表６に示し、その混合割合のまとめを表７に示す。
【００３８】
なお、バインダーは、成形品の乾燥時及び移動時の崩れを防止する目的のために添加し、水は糊の均一な混合を容易にするために添加した。  
【００３９】
【表６】
2004161609.tif 000008
【００４０】
【表７】
2004161609.tif 000009
得られた焼結物は保水性のない、固形体であった。また、フラックス剤の配合量が多い程、焼成品の比重が小さく、収縮率も小さくなるが、いずれのフラックス剤添加量でも成形品が得られたので、焼却灰を骨材化して構造材料として使用できることが分かった。また、以下の実施例ではフラックス剤として硼酸を用いた。
【実施例２】
【００４１】
次にフラックス剤として硼酸を用いて  軽量細粒材の焼結物を得るための実験を行った。  まず、予備実験として硼酸と軽量細粒材の適正な含有割合を求めるための実験を行った。
【００４２】
硼酸の添加割合を４〜１６重量％に変化させて焼結実験を行った。なおここで焼却灰を用いた例があるのは、焼却灰を添加することで焼成後の成形品の崩れを防ぐことができることを確認することと、焼却灰無しの配合焼結品と比較するためである。また、糊（ヤマト糊：ヤマト（株）製の澱粉と防腐剤からなる糊）は成形品の乾燥時と移動時の崩れを防ぐためであり、また水は糊の成形品作製時の均一混合を行うためである。
【００４３】
結果を表８に示すが、硼酸の含有率が４重量％では焼成後に成形崩れがあり、１６重量％ではセッター（成形品を載せる板）に成形品が融着することがある。  
【００４４】
【表８】
2004161609.tif 000010
以上の結果から、以下の実験では軽量細粒材などの固形物に対する硼酸の含有率は５〜１３重量％とした。
【００４５】
軽量細粒材７２０ｇと焼却灰３６ｇと硼酸３６ｇ、７２ｇ、１０８ｇをそれぞれ添加し、その他にバインダーとして糊７２ｇと水１８０ｇからなる混合物を作製して縦１６ｃｍ、横４ｃｍ、高さ４ｃｍ、体積２５６ｃｍ3 の鋳型に充填し、脱型・乾燥後に前記焼成炉で前記した条件下で焼成した。それぞれ３個の同一混合物を用いて実験した。その配合の結果を表９に示し、そのまとめを表１０に示す。
【００４６】
ここで、当初、糊として前記ヤマト糊を使用していたが、ヤマト糊と同一成分からなり、他の成分との均一混合がし易いニシキ糊（ニシキ（株）製）を使用した。  
【００４７】
【表９】
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【００４８】
【表１０】
2004161609.tif 000012
【００４９】
表９に示すように軽量細粒材のＡグループは細粒１：粗粒１の混合物であり、Ｂグループは軽量細粒材の粗粒のみを用い、Ｃグループは軽量細粒材の粗粒のみを用いた混合物であり、Ｃ−３のサンプルは焼却灰を添加していないサンプルである。
【００５０】
得られたサンプルの物性を求めた。表１１に結果を示し、そのまとめを表１２に示す。なお、Ｂ−２のサンプルは焼成品に亀裂があったため、また、Ｃ−２のサンプルは予備品としたため、試験を行わなかった。
【００５１】
曲げ試験と圧縮強度試験はＪＩＳＲ５２０１に従って行った。その概要は以下の通りである。  
曲げ強度ｂは、所定のサイズの直方体からなる供試体の側面中央に毎秒５０±１０Ｎの割合で載荷して最大荷重ｗを求め、得られた最大荷重ｗから次式により求める。  
ｂ＝ｗ×０．００２３４
【００５２】
圧縮強さｃは所定のサイズの直方体からなる供試体の成形時の両側面を加圧面として荷重用加圧板を用いて供試体の中央部に毎秒２４００±２００Ｎの割合で載荷して最大荷重ｗを求め、得られた最大荷重ｗから次式により求める。  
ｃ＝ｗ／１６００
【００５３】
透水性試験は供試体を詰めた透水円筒と脚付き有孔板を水槽内に静置しておき、透水円筒の上端から静かに注水し、円筒上部の越流口から越流させ、一定水位を保ちながら水槽の排水口から排水させる。水槽の排水口からの越流量がほぼ一定になるのを待って、一定時間内に越流する水量と水頭を計る。
【００５４】
透水係数Ｋｒ（ｃｍ/ｓ）は次式から得られる。  
Ｋｒ＝Ｌ／ｈ・Ｑ／Ａ（ｔ2−ｔ1）
Ｌ：供試体の厚さ（ｃｍ）
Ａ：供試体の断面積（ｃｍ2)
ｈ：水頭（ｃｍ）
ｔ1：測定開始時間（ｓ）   
ｔ2：測定終了時間（ｓ）
Ｑ：ｔ1からｔ2までに越流した水量（ｃｍ3）
【００５５】
また、保水率はサンプルを２４時間水中に浸漬させて吸水させた後のサンプルの水平置き５分後とサンプルの垂直置き５分後の測定値である。なお保水率測定用のサンプルは縦１６ｃｍ、横４ｃｍ、高さ４ｃｍの長方体の最大平面部を上下方向に向けて配置した場合を水平置きとし、最大平面部を鉛直方向に向けて配置した場合を垂直置きとした。  
【００５６】
【表１１】
2004161609.tif 000013
【００５７】
得られたデータをまとめて表１２に示す。  
【表１２】
2004161609.tif 000014
【００５８】
表１２には前記軽量細粒材及び建設廃材を原料にした市販の舗装材として使用されるブロックＡ，Ｂの性能と共に記載した。なお、ブロックＡは前記軽量細粒材にシャモット等を混合してプレス成形した後１１００℃で焼成した製品であり、プレス成形工程が含まれる分、比較的コスト高となる。また、ブロックＢは、製法の詳細は不明であるが、上水汚泥、建築廃材を主原料としており、比較的成分が安定した原料から得られる点で本発明品とは異なる。  
この表１２から本発明品は透水係数がきわめて高く、また保水率が高いことが分かる。
【実施例３】
【００５９】
次に表１３に示すように前記軽量細粒材２０６０ｇと前記下水脱水汚泥から得た焼却灰１００ｇとフラックス（硼酸１３０ｇ（軽量細粒材に対して約６％添加））を原料とした箱形鋳型（縦２５ｃｍ、横２５ｃｍ、高さ３ｃｍ）内に充填して、脱型・乾燥後に得られた６枚の板を前記焼成炉で前記条件で焼成した。得られた焼成品を用いて平板状の植栽基盤材を６枚得た。  
【００６０】
【表１３】
2004161609.tif 000015
【００６１】
得られた焼成植栽基盤材は軽量で透水係数がきわめて高く、また保水率が高いことから、この上にスナ苔をセット（平成１４年７月）して、毎日朝晩２回散水して、その生育状況を観察した。図３（ａ）にはスナ苔をセットした後、４ヶ月経過後（平成１４年１２月）の様子を示し、図３（ｂ）には１３ヶ月経過後（平成１５年８月）の様子を示す。
【００６２】
従来、ビルの屋上などでの苔類の育成用にウレタンホーム板とその上に防根シーを被せて、さらにその上に土を載せたマットを使用しているが、このような苔類の育成用マットは複雑な組み合わせであるだけでなく、重量が重く、土も流れだし易い問題点があった。
【００６３】
しかし、図３に示す本実施例の植栽基盤材は、この植栽基盤材を収納する深さ１ｃｍ程度のトレイの中に入れ、該トレイに適度に水を入れておくだげで、容易に苔類の育成ができる。このように、軽量で保水率の高い植栽基盤材は土のように重くなく、また流れ出す事もないのでビルの屋上などの緑化用の植栽床として極めて有用である。また植栽基盤材上に縦横に適当な間隔で格子状の溝を設けておき、細土・細砂を前記溝に埋め、さらに基盤材上に浅く敷きならした後にスナ苔をセットすると苔の着床が良好になる。
【００６４】
なお、上記原料の他に炭化珪素などの発泡剤を配合して焼成したところ、発泡性の焼結体が得られたことを確認している。この焼結体は上記植栽基盤材の保水性より、さらに保水性が高いものであった。
【実施例４】
【００６５】
次に都市ゴミの焼却灰についても下水脱水汚泥の焼却灰と同様に上記焼成炉内で硼酸と共に焼成した。  
都市ゴミの焼却灰には粒度分布があり、篩い目で３．３５ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度までの粒度を有する灰が得られ、その中で篩い目１．７ｍｍ〜０．３０ｍｍ程度の粒度を有するものが全体の約７割を占める。
【００６６】
表１４には新潟県佐渡小木町クリーンセンターから入手した都市ゴミの焼却灰（篩い目１．７ｍｍ通過、０．９ｍｍ留まる粒度）の３０ｇに対してフラックス（硼酸）をそれぞれ０ｇ、４ｇ、１０ｇとバインダ１０ｇ、水１０ｇを添加して前記図１に示す条件とほぼ同じ条件（最高温度は１０２０℃）で、同じ焼成炉で焼成した結果を示す。  
【００６７】
【表１４】
2004161609.tif 000016
【００６８】
フラックス０ｇのサンプルＥ−１は焼結しなかったが、フラックスをそれぞれ４ｇ、１０ｇ添加したサンプルＥ−２、Ｅ−３が焼結した。このことから都市ゴミの焼却灰中の重金属が比較的低温の焼成で固定できる事が分かった。
【実施例５】
【００６９】
構造用人工軽量骨材である「メサライト」（日本メサライト工業（株）製の商品名）は、建物、構造物の強度を保ったまま、軽量化ができる骨材として、それぞれ粗骨材（篩目５〜２０ｍｍ）、中骨材（篩目２．５〜５ｍｍ）、細骨材（篩目２．５ｍｍ以下）などの各種篩目の粒度範囲毎に市販されており、天然資源である良質の膨張性頁岩を原料とする骨材である。盛土材、庭園などの景観材、屋上緑化材、重油などの地下タンク・配管設備の保護充填材、土木・建築コンクリート用骨材などの用途に応じて前記各種粒径範囲の中から適切な粒度を有するメサライトを選択して、使用されている商品である。
【００７０】
しかし、良質の膨張性頁岩である「メサライト」を製造する際に粒径が篩い目２．５ｍｍ以下の小粒径の膨張性頁岩は市場の需要に対して大幅な過剰生産となる。そこで、この過剰分である小粒径の膨張性頁岩をフラックス剤（硼酸）で焼結させる試みを行った。
【００７１】
その結果を表１５に示す。下水脱水汚泥から得た焼却灰と前記小粒径の膨張性頁岩を表１５に示すように前記バインダと水と共に混合して直径１０ｃｍ、高さ２ｃｍの型サイズに入れて成形した後、実施例１と同じ条件で焼成した。  
【００７２】
【表１５】
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【００７３】
全てのサンプルが焼結した。特に前記焼却灰が無くても焼結したので、今まで過剰生産されていた小粒径の膨張性頁岩の利用可能性が出たので、器的なものができるかどうか、確認のための焼結テストを行った。
【００７４】
小粒径の膨張性頁岩を３００ｇと硼酸３０ｇとバインダー５０ｇと水５０ｇを混ぜて外形１０ｃｍの植木鉢が得られるように成形して焼成した。その結果、図４に示す植木鉢状のものが得られた。  
こうして今まで過剰生産されていた小粒径の膨張性頁岩を有効利用できることが分かった。
【実施例６】
【００７５】
また硼酸が焼結用のフラックスとして極めて有用な薬剤であることが判明したので、次に陶芸粘土用材料の焼結剤としても利用可能性を試す焼成テストを行った。  
表１６に配合割合と焼成結果を示すが、前記焼成炉を用いて図１に示す焼成条件（最高温度１０２０℃）で焼成した。通常陶芸用の炉で１２５０℃で焼結を行うが、硼酸を焼結剤として使用すると、陶芸粘土を比較的低温で焼結させることができ、窯業における焼結エネルギーの節減効果が大いに高くなる事が判明した。  
【００７６】
【表１６】
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【実施例７】
【００７７】
また、硼酸とともに塩化第二鉄（ヘドロ状の汚泥を凝集させ、脱水効果を高める目的で使用する）を下水脱水汚泥から得た焼却灰の焼結混合物の配合成分として用いることができるかどうかを前記焼成炉で図１に示すピーク温度１０２０℃で焼成テストを行った。結果を配合表とともに表１７に示す。  
【００７８】
【表１７】
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【００７９】
表１７のサンプル番号Ｈ−１のものは軽石程度の焼結がみられ、サンプル番号Ｈ−２からＨ−７のものはフラックスの添加効果で焼結し、サンプル番号Ｈ−８のものも溶融しないで焼結した。サンプル番号Ｈ−８の焼結体は軽量なので石膏ボードの代替品となる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の下水脱水汚泥から得られる焼却灰又は該焼却灰の焼成により得られる軽量骨材は圧縮強度が高く、比重が小さいので構造用人工軽量骨材として盛土材、庭園などの景観材、屋上緑化材、重油などの地下タンク・配管設備の保護充填材、土木・建築コンクリート用骨材などの用途に利用できる。  
また、本発明の都市ゴミ焼却灰の焼成により得られる焼結体は埋立材料としてとして利用できる。  
また、本発明の微粒子状膨張性頁岩と硼酸の混合物の焼成により焼結体が得られ、各種用途が開ける可能性がある。  
さらに陶芸用粘土と硼酸の混合物は比較的低温で焼結するので、省エネルギーで焼き物が作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の焼結物を得るための焼成炉内温度と焼成時間の関係を示す図である。
【図２】下水脱水汚泥又は都市ゴミから得られる焼却灰の焼成品である軽量細粒材の製造プロセスを説明する図である。
【図３】本発明の焼結物を植栽基盤材として用いた例を示し、図３（ａ）にはスナ苔をセットした後、４ヶ月経過後（平成１４年１２月）の様子を示し、図３（ｂ）には１３ヶ月経過後（平成１５年８月）の様子を示す
【図４】本発明の小粒径の膨張性頁岩の焼成により得た植木鉢状器の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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