(57)【要約】【課題】生砂関連の工場から発生したダストを利用して、焼成することなく製造することができる水質浄化材・土壌改良材を提供する。【解決手段】所要量の活性粘土分を含むダストと、所要量の消石灰との混合物から成っていて、全体としては粒状を成しかつ表面積が可及的に広くなるように表面に凹凸を形成していることを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生砂関連の工場から発生したダストを利用した水質浄化材・土壌改良材であって、
所要量の活性粘土分を含む前記ダストと、所要量の消石灰との混合物から成っていて、全体としては粒状を成しかつ表面積が可及的に広くなるように表面に凹凸を形成していることを特徴とする水質浄化材・土壌改良材。
【請求項２】
前記ダストに含まれる活性粘土分の重量が前記ダストの重量の１０〜３０％であることを特徴とする請求項１に記載の水質浄化材・土壌改良材。
【請求項３】
前記消石灰は２０〜３０％重量含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の水質浄化材・土壌改良材。
【請求項４】
前記混合物の粒径が１．５〜２０．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の水質浄化材・土壌改良材。
【請求項５】
生砂関連の工場から発生したダストを利用して水質浄化材・土壌改良材を製造する方法であって、
所要量の活性粘土分を含む前記ダストに所要量の消石灰を添加して混合する工程と、
この混合により生成した混合物に所要量の水を添加して混練する工程と、
この混練により生成した混練物を板状に圧延する工程と、
この板状の混練物を粒状する工程と、
この粒状化された混練物を水熱処理を利用して固化する工程と、
を含むことを特徴とした水質浄化材・土壌改良材の製造方法。
【請求項６】
前記ダストと前記活性粘土分との配合割合をダスト９０〜７０重量％、活性粘土分１０〜３０重量％にすることを特徴とする請求項５に記載の水質浄化材・土壌改良材の製造方法。
【請求項７】
前記消石灰の添加量を２０〜３０重量％にすることを特徴とする請求項５または６に記載の水質浄化材・土壌改良材の製造方法。
【請求項８】
前記水の前記混合物への添加量を混合物１００重量％に対して２０〜４０重量％にすることを特徴とする請求項５〜７のうちいずれか１項に記載の水質浄化材・土壌改良材の製造方法。
【請求項９】
前記混練物の粒径を１．５〜２０．０ｍｍにすることを特徴とする請求項５〜８のうちいずれか１項に記載の水質浄化材・土壌改良材の製造方法。
【請求項１０】
前記粒状の混合物を、表面積が可及的に広くなるように表面に凹凸を形成することを特徴とする請求項５〜９のうちいずれか１項に記載の水質浄化材・土壌改良材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水質浄化材・土壌改良材およびその製造方法に係り、より詳しくは、生型鋳造ラインを有する工場、生型鋳造ラインから排出される廃砂を再生処理する砂再生装置を備えた工場などの生砂関連の工場から発生したダストを利用して製造した水質浄化材・土壌改良材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業廃棄物の処理が社会問題になっている観点から、特開平８−５９３６５号公報で開示されるように、使用済み鋳物砂型由来の微粉砂に水を添加して混練し成形した成形物を焼成して多孔質焼結体を製造し、これにより使用済み鋳物砂を水質浄化材・土壌改良材として活用することが試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の水質浄化材・土壌改良材の製造方法では、成形した微粉砂を高温度で焼成する必要があり、これに伴って、多量の熱エネルギーが必要になる上にＣＯ２の排出量等が新たな公害・環境問題を誘発するなどの弊害があった。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みて成されたもので、その目的は、生砂関連の工場から発生したダストを利用して、焼成することなく製造することができる水質浄化材・土壌改良材およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の問題点について鋭意検討する中で、生砂関連の工場から発生するダストは、極微粒子であること、ダストに含まれる粘土分に粘着作用があること、および水熱処理で固化する成分が含有していることをその特性として持っていることに着目し、生砂関連の工場から発生したダストを水質浄化材・土壌改良材として有効利用することが可能であることを見出した。
【０００６】
上記の目的を達成するために請求項１の水質浄化材・土壌改良材は、生砂関連の工場から発生したダストを利用した水質浄化材・土壌改良材であって、所要量の活性粘土分を含む前記ダストと、所要量の消石灰との混合物から成っていて、全体としては粒状を成しかつ表面積が可及的に広くなるように表面に凹凸を形成していることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
なお、本発明における生砂関連の工場とは、生型鋳造ラインを有する工場や、生型鋳造ラインから排出される廃砂を再生処理する砂再生装置を備えた工場などをいう。ここで廃砂とは、生型のばらし後に鋳物素材に付着した生型砂などであって、生型鋳造ライン外に排出される砂である。そして、この廃砂には、中子砂の混入によって増加したライン砂がオーバーフローをするのを防ぐために、生型のばらし後の回収砂から抜き出された一部の砂も含まれる。また、砂再生処理とは、回収砂を鋳物砂として再利用すべく砂再生装置によって砂粒子の表面に付着した不純物を除去することである。
【０００８】
またなお、本発明における活性粘土分とは水を加えると膨潤して粘結性が発生するベントナイト中の粘土分である。そして、ダストに含まれる活性粘土分の重量はダストの重量の１０〜３０％であることが望ましい。１０％未満では所要の強さの粘結性が得られず、３０％を越えると所望のダストを得ることが難しい。
【０００９】
またなお、本発明においては、消石灰が２０〜３０％重量含まれることが望ましい。２０％重量未満では、一般的にダストに含まれる、水熱固化に有効な成分の含有量からすると、水熱反応性が不足することになり、３０％重量を越えると、水熱処理を行っても添加した消石灰は、全て消化されず未反応のまま残り、過剰添加となる。
【００１０】
またなお、本発明においては、混合物の粒径が１．５〜２０．０ｍｍであることが望ましい。１．５ｍｍ未満あるいは２０．０ｍｍを越えると充填性の低下や通気・通水性の低下などの弊害が生じる。
【００１１】
またなお、本発明における生型鋳造ラインとは、ベントナイト等を含む生型砂から成る鋳型を用いて鋳造を行うラインの一部または全部のことであって、例えば、鋳型を造型する造型ライン、注湯後の生型を処理する砂処理ライン、回収した生型砂を再生処理する後処理ライン等が挙げられる。
【００１２】
またなお、本発明においては、水の混合物への添加量は混合物１００重量％に対して２０〜４０重量％であることが望ましい。２０重量％未満あるいは４０重量％を越えると、混合物に十分な粘結力が出ないため、粒状物は十分な成形密度を得らず、しかも水熱反応性の低下を引き起こす。
【００１３】
またなお、本発明における水熱処理とは、粒状物をオートクレーブ装置に入れ、温度１６０〜１８０℃で２〜４０時間の養生時間、飽和水蒸気圧下に置くことである。
【００１４】
さらになお、本発明において粒状物の表面の凹凸化は、表面に微細な凹凸を有するドラムを横向きにして回転させるとともにこのドラムを上下方向へ振動させながら、ドラム内に粒状物を装入することにより、形成することができる。
【００１５】
【実施例１】
本実施例では、生砂混練装置、生型造型機、生型ばらし装置およびこれらの装置を連結する輸送装置から成る生型鋳造ラインで発生した、活性粘土分を含むダストを、この生型鋳造ラインに設けられた集塵機により集塵して利用した。なおこのダストの集塵は、前記生型鋳造ラインにおける各装置において行ってもよいが、生砂混練装置の生砂混練工程中または生砂混練装置と生型造型機との間の輸送装置による生砂輸送工程中に行うと、活性粘土分が十分含まれたダストを集塵することができるため、これらの工程中に得ることが好ましい。
【００１６】
こうして集塵したダストは、粒度２００メッシュ以下のものが７０重量％を占めていた。またこのダスト中には活性粘土分が２２．５重量％含まれていた。またこのダストは、成分として、ＳｉＯ２を６６．１重量％、Ａｌ２Ｏ３を１０．６重量％、ＣａＯを１．１３重量％、Ｎａ２Ｏを１．６重量％、ＭｇＯを１．３重量％含み、その他の成分として澱粉などを含んでいた。
【００１７】
次に集塵したダストを乾燥機により温度１２１℃で２４時間保持して乾燥を施した。処理したダスト４００ｇに消石灰１００ｇを添加してニーダーにより十分混合し、さらに水を１５０ｇ添加して混練するとともに混練物に粘性を持たすよう十分混練を行った。次に混練物を練合圧延機により板状に圧延し、圧延した混練物を製丸機に投入して粒径５ｍｍの粒状物にした。粒状化後、２４時間自然乾燥し、続いて乾燥機により温度１１０℃で２４時間保持して完全脱水を行った。脱水した粒状物をオートクレーブにより温度１８０℃、圧力１ＭＰａの雰囲気で２４時間保持して水熱固化させた。固化後の粒状物を乾燥機により２４時間保持して完全脱水を行った。固化後の粒状物の表面構造の様子を光学顕微鏡によって写した写真（倍率２倍）を図１に示す。図１に示すように、粒状物の表面全体に微細な凹凸が形成されいる様子を観察することができた。
【００１８】
【第２実施例】
本実施例では、生型鋳造ラインから排出される廃砂を砂再生装置によって再生処理する時に発生した、活性粘土分を含むダストを、砂再生装置に設けられた集塵機により集塵して利用した。なお、砂再生装置として乾式砂再生装置（新東工業株式会社製ＵＳＲ型）を用い、かつダストは、廃砂を砂再生装置に１回目に通過させた時に発生したものを集塵機により集塵した。なお集塵時の再生通過回数は特に限定されるものではないが、再生のための通過回数が少ないほどダストに含まれる活性粘土分が多くなるため、再生通過回数の少ないものが好ましい。
【００１９】
この集塵したダストは、粒度２００メッシュ以下のものが８９重量％を占めていた。またこのダスト中には活性粘土分が１７重量％含まれていた。またこのダストは成分として、ＳｉＯ２を５５．６重量％、Ａｌ２Ｏ３を１４．１重量％、ＣａＯを０．９重量％、Ｎａ２Ｏを１．５重量％、ＭｇＯを１．９重量％含み、その他の成分として澱粉などを含んでいた。
【００２０】
次に集塵したダストを乾燥機により温度１２１℃で２４時間保持して乾燥を施した。そして、処理したダスト４００ｇに消石灰１００ｇを添加してニーダーにより十分混合し、さらに水を１５０ｇ添加して混練するとともに、混練物に粘性持たすよう十分混練を行った。次に混練物を練合圧延機により板状に圧延し、圧延した混練物を製丸機に投入して粒径５ｍｍの粒状物にした。粒状化後、２４時間自然乾燥し、さらに乾燥機により温度１１０℃で２４時間保持して完全脱水を行った。脱水した粒状物をオートクレーブにより温度１８０℃、圧力１ＭＰａの雰囲気で２４時間保持して固化させた。固化後の粒状物を乾燥機により２４時間保持して完全脱水を行った。固化後の粒状物の表面構造の様子を光学顕微鏡で写した写真（倍率２倍）を図２に示す。図２に示すように、実施例１と同様に表面全体には、微細な凹凸が形成されいる様子が観察することができた。
【００２１】
さらに、実施例１および２おいて作製した粒状物の性能を確認するために粒状物１粒当たりの圧縮強度試験を行った。その試験結果を図３に示す。強度を比較するため、水熱処理による固化後の乾燥品と、４８時間水中に浸した湿態品とにより破壊強度の測定を行った。図３では、塗り潰された印は乾燥した試料を表し、白抜きされた印は湿った試料を表す。サンプル数は１０個とした。
【００２２】
図３から次のことが分かる。実施例１および２の試料の圧縮破壊強度は、ばらつきはあるが乾燥品が平均で１５０Ｎ以上あり、湿態品は乾燥品と比較して１０〜２０％低下する特性はある。これらの圧縮破壊強度は水質浄化材・土壌改良材として使用するには十分である。またその表面の凹凸構造にも安定性があり、その運搬等の取扱いにも支障は生じなかった。
【００２３】
なお、本発明の実施例ではダストと消石灰と水を混合するようにしたが、混合物は活性粘性分が多いほど粘性が増して造粒性が良くなるため、ダストの活性粘土分の含有量に応じてベントナイトを添加することが好ましい。
【００２４】
またなお、本発明の実施例では、生型鋳造ラインで発生した活性粘土分を含むダストを使用したが、このダストによって焼成工程が加わり、活性粘土分としての機能が損失したダスト、また、活性粘土分を含まない自硬性等のプロセスより発生するダストにおいても、ベントナイトを補充することによって活性粘土分を十分得ることができるため、必要に応じてベントナイトを添加することが好ましい。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１は、生砂関連の工場から発生したダストを利用した水質浄化材・土壌改良材であって、所要量の活性粘土分を含む前記ダストと、所要量の消石灰との混合物から成っていて、全体としては粒状を成しかつ表面積が可及的に広くなるように表面に凹凸を形成しているから、生砂関連の工場から発生したダストを、焼成することなく、水質浄化材・土壌改良材に製造することができるなどの優れた実用的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の粒状物の表面の光学顕微鏡写真である。
【図２】実施例２の粒状物の表面の光学顕微鏡写真である。
【図３】実施例１および２の粒状物の圧縮強度試験結果である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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