(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＡＦダスト及び紙アッシュからなる群より選択される固形廃棄物５〜７５重量部と、フライアッシュ１５〜４５重量部と、粘土１０〜５５重量部とを含み、各構成成分の粒度が１０μｍ以下であって、粒子の体積比が大きい成分をまず水に分散させ、平均粒径が小さい順に混合して得られた均一なスリップからなることを特徴とする廃棄物を含むセラミック組成物。
【請求項２】
前記セラミック組成物は、アルミドロス５〜１５重量部をさらに含む請求項1に記載のセラミック組成物。
【請求項３】
ＥＡＦダスト５〜５５重量部と、フライアッシュ１５〜４５重量部と、粘土１５〜５５重量部とを含み、各構成成分の粒度が１０μｍ以下であって、粒子の体積比が大きい成分をまず水に分散させ、平均粒径が小さい順に混合して得られた均一なスリップからなることを特徴とする廃棄物を含むセラミック組成物。
【請求項４】
前記セラミック組成物は、紙アッシュ５〜１５重量部をさらに含む請求項３に記載のセラミック組成物。
【請求項５】
前記セラミック組成物は、アルミドロス５〜１５重量部をさらに含む請求項４に記載のセラミック組成物。
【請求項６】
紙アッシュ１５〜５５重量部と、フライアッシュ２５〜４０重量部と、粘土１５〜５０重量部とを含み、各構成成分の粒度が１０μｍ以下であって、粒子の体積比が大きい成分をまず水に分散させ、平均粒径が小さい順に混合して得られた均一なスリップからなることを特徴とする廃棄物を含むセラミック組成物。
【請求項７】
a)ＥＡＦダスト及び紙アッシュからなる群より選択される固形廃棄物５〜７５重量部と、フライアッシュ１５〜４５重量部と、粘土５〜５５重量部とを含む組成物の化学組成を分析し、粒度分布を求めた後、１０μｍ以下の体積比が大きい成分をまず水に分散させ、平均粒径が小さい順に混合して均一なスリップを製造するステップと、
b)  前記スリップを所定の形状に成形して成形体を形成するステップと、
c)  前記成形体を乾燥するステップと、
d)  前記成形体を焼結して焼結体を形成するステップとを含む廃棄物を含む粘土係窯業製品、建築材料、土木材料、軽量骨材及び多孔性焼結体からなる群より選択される製品の製造方法。
【請求項８】
前記a)ステップは、ふるい分けステップ及び粉砕ステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記粉砕ステップを、ボールミルを使用して１〜５時間行う請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記b)ステップを、圧出方法、射出方法または加圧方法を利用して行う請求項７〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記c)ステップを、炉内で４０〜６０℃の温度で２４時間以上行う請求項７〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記d)ステップを、９００〜１３００℃の温度で１〜３時間行う請求項７〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種廃棄物のリサイクルのために、各種固状廃棄物の複合安定化処理によるセラミック組成物及びこれの製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、EAF(Electric Arc Furnace)ダスト、製鋼スラグ、アルミドロス(dross)などのような有害な廃棄物ないしフライアッシュ(fly ash)、紙アッシュ(paper ash)、または各種の粉塵などのような一般的な廃棄物を原料として建築材料、軽量骨材、または土木材料などのような構造材料やフィルタなどのような機能材料に利用することのできる各種の廃棄物を原料とするセラミック組成物及びこれの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の産業活動から発生する多くの種類の固状廃棄物は、一般に有害物質を含む特定の廃棄物と有害成分のない一般的な廃棄物とに分けられる。各種の鉱滓，焼却残留物，廃鋳物沙，サンドブラスト廃沙，メッキスラッジ焼却滓または廃耐火物などのような特定廃棄物は、鉄(Fe)，マグネシウム(Mg)，チタニウム(Ti)，鉛(Pb)，クロム(Cr)，亜鉛(Zn)，銅(Cu)，ニッケル(Ni)またはマンガン(Mn)などの重金属のような有害成分を含む。したがって、これらを通常の方法で埋め立てる場合、雨水や地下水等により特定廃棄物に含まれた重金属成分が前記廃棄物から溶出されて深刻な環境汚染を誘発する場合がある。前記特定廃棄物に含まれた有害成分を除去または回収したり、このような有害成分の溶出を抑制する処理が要求されるために、その処理において莫大な費用がかかる。また、たとえ有害成分が除去された特定廃棄物は一般廃棄物のように埋め立てが可能であるとしても、埋立地の確保，環境汚染に備えること及び埋め立て費用などの問題が発生する。したがって、現在、このような特定の廃棄物を適切な処理を通してリサイクルし得る方法の開発が切実に求められている。
【０００３】
現在開示されている廃棄物の処理方法の中で特定廃棄物をリサイクルする処理方法が提案された主な特許を整理すれば、以下の通りである。
日本特許公開公報：特開昭53-127511号は、伝統的なレンガ原料に30〜50重量%(wt%)程度のEAFダストを添加した後、630〜830℃の温度で熱処理することによりレンガを製造する方法を提示しているが、このように製造されたレンガは、平均690psi程度の非常に低い圧縮強度を有する。
【０００４】
Frameのアメリカ特許第5,278,111号には、か焼(calcination)を介して亜鉛及び鉛を相当量揮発させたEAFダストを30〜60wt%程度に伝統的なレンガ成分に添加してレンガを製造する方法が開示されている。前記レンガは、重金属検出基準は満足させるが、レンガに含まれるEAFダストの量が増加することに伴ってレンガの機械的強度が減少する問題点がある。
【０００５】
Aota等のアメリカ特許第5,672,146号には、EAFダストにシリカとアルミナ成分とを混合した後、熱処理して重金属の溶出のない安定なクリンカー(clinker)を製造した後、これを粉砕して骨材，レンガまたはタイルの原料にリサイクルする方法が開示されている。しかし、前記方法は、クリンカーを製造した後、これをまた粉砕する工程がさらに必要となり、このような方法によって製造されたクリンカーの圧縮強度に対する開示はどこにもない。
【０００６】
上述したように、上記特許は、固状廃棄物を既存のセラミック原料と混合する過程で十分に均一な混合体を製造できないために、焼結体またはレンガの機械的強度が減少する問題点がある。また、前記特許は、フライアッシュや紙アッシュのような通常的な廃棄物を除外した特定廃棄物のみについて開示している。さらに、ダストの主な成分をなす金属または金属酸化物のようなEAFダストの主成分が焼結過程で粘土のような既存原料と反応して液状を形成するために、液状量が過度に増加して焼結体の強度が減少したり軟化する問題点がある
したがって、各種の重金属のような有害成分と化学組成を有する固状廃棄物等の処理において、各種廃棄物を十分に均一に混合することによって、種々の構造材料ないし機能材料に適用可能な機械的強度を有しかつ重金属有害成分の溶出がなく、経済的な面で長所を有する固状廃棄物の処理またはリサイクル方法を開発することが切実に求められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記のような従来の技術の問題点を解消し、各種の固状廃棄物を効果的に処理することのできる方法及びこれのリサイクル方法を鋭意研究した結果、重金属のような有害成分の溶出がほとんどなく、各種構造材料に適用可能なセラミック組成物を開発し、本発明はこのような開発に基づいて完成された。
【０００８】
本発明の１つの目的は、廃棄物のリサイクルのために各種固状廃棄物の複合安定化処理による固状廃棄物を原料とするセラミック組成物を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、廃棄物のリサイクルのために各種固状廃棄物の複合安定化処理によるセラミック組成物を製造することに特に適合した固状廃棄物を原料とするセラミック組成物の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した本発明の一目的を達成するため、本発明は、ＥＡＦダスト及び紙アッシュからなる群より選択される固形廃棄物５〜７５重量部と、フライアッシュ１５〜４５重量部と、粘土１０〜５５重量部とを含み、各構成成分の粒度が１０μｍ以下であって、粒子の体積比が大きい成分をまず水に分散させ、平均粒径が小さい順に混合して得られた均一なスリップからなる廃棄物を含むセラミック組成物等を提供する。
【００１１】
好ましくは、前記重金属を含む固状廃棄物は、EAFダスト、製鋼スラグ、紙アッシュ(P/A)、廃耐火物、廃鋳物沙、下水汚泥焼却滓、メッキスラッジ焼却滓、そして、サンドBELLUSETE 弊社からなるグループの中から選択されたいずれか一つまたは二つ以上が用いられ、前記セラミック組成物はアルミドロス(dross)5〜15重量部をさらに含む。
【００１２】
また、上述した本発明の他の目的を達成するため、本発明は、重金属を含む固状廃棄物5〜75重量部、フライアッシュ15〜45重量部、そして粘土5〜55重量部を含む組成物を混合して均一なスリップを製造するステップと、前記スリップを所定の形状に成形して成形体を形成するステップと、前記成形体を乾燥するステップと、そして前記成形体を焼結して焼結体を形成するステップとを含む廃棄物を原料とするセラミック組成物の製造方法を提供する。
【００１３】
前記組成物を混合するステップは、前記組成物の各々の成分の粒度分布を求めるステップ及び前記組成物の各々の成分の化学組成を分析するステップとをさらに含む。
【００１４】
好ましくは、前記組成物を混合するステップは、約10μm以下の大きさを有する粒の体積比を考慮して、約10μm以下の粒の体積比の大きい成分を先に水に分散させ、平均粒径が小さい順に混合することによって行われる。
【００１５】
前記スリップを形成するステップは、前記スリップ内の凝集体の大きさを小さく維持するための、ふるい分けステップ及び粉砕ステップをさらに含むことができ、この場合、前記粉砕ステップは、ボールミルを用いて約1〜5時間の間行われる。
【００１６】
好ましくは、前記成形体を乾燥するステップは、前記成形体を炉(furnace)内に投入した後、約80%の相対湿度を保持しながら約40〜60℃の温度で約24時間以上乾燥することによって行われ、前記焼結体を形成するステップは、約900〜1300℃の温度で約1〜3時間の間行われる。
【００１７】
本発明にかかるセラミック組成物は、1)レンガ、タイル、路盤材、基層材、擁壁または軽量骨材などの建築/土木構造材料、2)陶器、衛生陶器または土管などの粘土系構造材料、そして、3)フィルタまたは排水フィルタ材などの多孔性機能材料に適用されることができる。
【００１８】
以下、本発明をより詳細に説明する。
前述したことのように、現在有害重金属の回収及び溶出抑制を中心に一つの特定廃棄物の処理方法が主に提示されているが、各種固状廃棄物のリサイクルは、セメント用のみに制限的に用いられており、より高い付加価値を有するセラミック製品へのリサイクルは、通常のセラミック製品に要求される機械的強度のような物性と経済性とを共に満足させることができないという問題点を有しているために、各種の固状廃棄物のリサイクルに対するいくつの特許が開示されているが、実際実用化は多くの制限を受けている。このような結果は、多様な化学組成と体積比重及び表面性質を有する固状廃棄物を同時に処理する場合、混合過程で均一な混合体を得ることが困難であるために、均一な特性を有する高強度のセラミック製品の開発ができなかったという点から起因する。
【００１９】
そこで、本発明者らは、各種固状廃棄物を各々の用途に応じた適切な組成を有するように混合し、このような混合時、平均粒度分布及び混合順を考慮して、均一なスリップを製造し得るスリップの製造方法を開発し、均一な微細構造と高い機械的強度及び美麗な外観を有するセラミック組成物を製造することのできる方法を開発した。
【００２０】
各種の特定廃棄物のリサイクルのためには、特定廃棄物からの有害重金属成分の溶出が抑制されるべきであるが、本発明における重金属成分の溶出抑制メカニズムは次の通りである。
各種特定廃棄物と一般廃棄物とは、金属及び金属酸化物からなり、熱処理過程で有害金属成分の酸化反応とこれらの酸化金属成分との間に共融反応が起きることとなる。例えば、代表的な重金属成分である鉛(Pb)の酸化物である酸化鉛(PbO)とシリカ(SiO2)との共融温度は、約700℃であり、この温度以上では共融組成の液状を形成する。以外にも、各種金属性分との共融反応が起き、この時共融反応物である液状に有害金属成分が溶解されることによって、廃棄物に含まれている有害金属成分の安定化が起きることとなる。これと同時に、これらの共融反応による液状がフライアッシュ(F/A)と網目構造を形成して混合物の焼結を促進することによって、各種廃棄物を適切に組合せて均一に混合された廃棄物を約900〜1200℃程度の比較的低い温度範囲で熱処理することによって、有害成分が溶出されなく、各種構造材料ないし機能材料に使用可能な強度を有する焼結体を製造することができる。
【００２１】
一方、伝統的なセラミック製品の成分は、水と混合時、可塑性を与える粘土系鉱物、成形時非可塑性充填剤(filler)と焼結時、液状を形成する長石、そして鎔融されなく充填剤に作用して網目構造を形成することによって、焼結過程で軟化を防止する役割をするシリカなどの3種類の成分から構成される。
【００２２】
本発明において、特定廃棄物と一般廃棄物とは、各種の金属と金属酸化物とを含んで、各種廃棄物の中から、EAFダスト、製鋼スラグ及び紙アッシュ(P/A)などのような重金属成分、特に、表１に示すような金属を多量含有する固状廃棄物は、塑性時液状を形成することとなり、このような成分が伝統窯業成分の中で長石のような役割をする。フライアッシュ(F/A)は、粘土と同様にシリカとアルミナとが主成分をなすが、約1000℃以上の温度で加熱する場合、その内部の主な結晶相は、ミュールライト(mullite)とクリストバライト(cristobalite)とであり、粘土のアルミナ-シリケート鉱物とは可塑性及び熱的性質等で顕著に異なる物性を有する。それに対し、粘土中のアルミナ-シリケートは、主に微粒の板状粒からなっており、成形時可塑性を増進させる役割をする。代表的な粘土鉱物であるカオリナイトは、約600℃附近の温度で結晶水が分解されて準安定相であるメタカオリナイトに転移する。メタカオリナイトは、非常に反応性の高い物質として、約1000℃以上の温度でシリカとミュールライトとに転移される。しかし、フライアッシュの場合、化学組成は、粘土とほとんど同じであるが、主な結晶相は、ミュールライトとクリストバライトとして可塑性がないのに対し、高い耐火度を有するために、焼結過程で溶けなく、網目構造を形成することによって、軟化を防ぎ、焼結体の強度を高める役割、すなわち、陶器の3成分系におけるシリカのような役割をする。
このように、各種の固状廃棄物を陶器の3成分系における長石の役割をするEAFダスト、製鋼スラグ、紙アッシュ及びアルミドロスなどをRO/R2O(ここで、Rはアルカリ金属またはアルカリ土金属)群に分類し、陶器3成分系におけるシリカの役割をするフライアッシュなどをシリカ成分に分類することが可能である。
したがって、伝統的な窯業原料の3成分である長石-粘土-シリカ系をRO/R2O-粘土-F/A系に代えることができ、これを基準に各種の廃棄物を適切に組合せて同時に処理することによって、伝統的な窯業原料に代替することができる。
【００２３】
各種の固状廃棄物を組合せて高い強度を有するセラミック製品を製造するためには、化学組成及び結晶相を分析して適切なRO/R2O-粘土-F/A組成を有する廃棄物の組合を求めることが要求される。同じRO/R2O-粘土-F/A組成においても用いられた固状廃棄物の種類及び各々の廃棄物の化学組成に応じて機械的強度と体積比重などの物性が影響を受け、各々に対して適正な焼結温度及び焼結時間が決定されなければならない。
【００２４】
本発明は産業工場で発生する各種の固状廃棄物及びゴミ焼却残滓物を組合せて均一なスリップを製造した後、一般的なセラミック工程を利用して製造した成形体を熱処理して各種の構造材料に利用可能な物性を有する焼結体を製造する方法を提供する。熱処理された製品の強度と体積比重などの物性は、使用原料、各成分の組成及び組合方法、焼結温度、または焼結時間により決定され、重金属の溶出量は、重金属検出標準、例えば、アメリカEPAのTCLPの全ての条件を満足する。
【００２５】
本発明で用いられたEAFダスト、F/A及びP/Aのような各種固状廃棄物の平均化学組成を下記の表1に示す。
【００２６】
【表１】
0004620869.tif 000002
前記表1で、全体*は、金属及び金属酸化物を含んだ総量を意味する。すなわち、Al2O3は、AlとAl2O3とを合わせた量を意味し、Fe2O3は、FeとFeOとFe2O3とを合わせた量を意味する。Ig-lossは、試料の成分分析のための前処理過程である約900〜1000℃で熱処理する間、主に層間水(interlayer water)、水酸化イオン(OH-)基または二酸化炭素(CO2)などの揮発による減量を意味する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明において、金属及び金属酸化物からなる各種の固状廃棄物をリサイクルするために、固状廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造する工程は以下の通りである。
【００２８】
図1は、各種の固状廃棄物を原料としてセラミック組成物を製造するための概略的な工程図である。
図1を参照すれば、まず、重金属を多量含有する各種の固状廃棄物の化学組成及び粒度分布を求めた後、各種の固状廃棄物をRO/R2O及びF/A群に分類する。次いで、用途に応じてRO/R2群をなすEAFダスト、製鋼スラグ、紙アッシュ(P/A)、フライアッシュ(F/A)、アルミドロス、廃鋳物沙または、各種の粉塵からなる群から選択された一つまたはその以上の廃棄物を選定してRO/R2O-F/A-粘土系の適切な組合を求める。この場合、各種の特定廃棄物と一般廃棄物とは、種々の金属及び金属酸化物からなり、各種廃棄物の中で、EAFダスト、製鋼スラグ、または紙アッシュ(P/A)等に含まれているROないしR2O成分は、塑性時液状を形成することとなり、伝統窯業成分の中で長石のような役割をする。
【００２９】
フライアッシュ(F/A)は、粘土と同様にシリカとアルミナとが主成分をなすが、主な結晶相は、ミュールライトとクリストバライトとであり、粘土のアルミナ-シリケートとは異なる結晶相を有する。このような原因によりフライアッシュ(F/A)は、可塑性がないのに対し、高い耐火度を有し焼結過程で溶けなく、網目構造を形成することによって軟化を防ぎ、焼結体の強度を高める役割をする。したがって、各種の廃棄物を組合せて高い強度を有するセラミック製品を製造するためには、化学組成及び結晶相を分析して適切なRO/R2O-粘土-F/A組成を有する廃棄物の組合を求めるべきである。RO/R2O成分は、EAFダスト、製鋼スラグ、メッキスラッジ焼却滓及び紙アッシュ(P/A)等に多量含まれており、アルミドロスは、アルミナが主な成分であって、塑性過程でフライアッシュ(F/A)のように溶けなく液状と共に網目構造を形成する役割をする。本発明において、成形過程における可塑性を増進させるために、粘土成分が含まれることができるが、必ずしも必要とするのではない。
【００３０】
次に、選ばれた廃棄物及び粘土の混合を均一にするために、安定なスリップを用意する。この時、安定なスリップを用意するためには、均一な凝集体の形成が求められ、原料粉末の混合順が非常に重要である。原料の平均粒径と10μm以下の大きさを有する粒の体積比を考慮して、10μm以下の大きさを有する粒の粒体積比が大きい成分をまず水に分散させ、平均粒径が小さい順に混合してスリップ内の凝集体の大きさを小さく均一に形成させる。
【００３１】
原料粉末の平均粒径が非常に大きくて粒度分布が広い場合には、ふるい分けを通して微細な粒をまず混合した後、太い粒を最後に添加することによって、凝集体の大きさが大きくなることを防止すべきである。ふるい分けの時微細なふるいを使用するほど、スリップ内凝集体の大きさが均一であって有利であり、約80メッシュ(mesh)程度のふるいでも充分な効果が見られる。
【００３２】
なお、スリップをふるい分けして大きい凝集体が多く存在すれば、ミリング(milling)工程を追加して凝集体の大きさを微細に維持することが必要である。このように、スリップ内の凝集体の大きさを小さく均一に維持することによって、次の工程である成形工程で緻密かつ均一な微細構造を有する成形体を製造することができ、また、焼結後高い強度値が得られる。
【００３３】
上記のように製造された均一なスリップは、所定の形状に成形される。この時、成形方法は、スリップキャスティングまたは圧出成形などの一般的なセラミック成形工程に従い、噴霧乾燥を介して顆粒を作って加圧及び静水圧成形することができる。
【００３４】
次いで、一定の湿度を保持しながら約40〜60℃の温度で約24時間以上十分に乾燥した後、乾燥された成形体をボックス炉や窯炉(kiln)などの炉で約100〜1200℃程度の焼結温度で約1〜3時間の間焼結する。この場合、同じRO/R2O-粘土-F/A組成でも用いられた固状廃棄物の種類及び各々の廃棄物の化学組成に応じて機械的強度と体積比重などの物性が影響を受け、各々に対して適正な熱処理温度及び熱処理時間が決定されなければならない。
【００３５】
上述したように、廃棄物を原料とするセラミック組成物で粘土系窯業製品、建築材料及び土木材料などの各種構造材料、軽量骨材及びフィルタに使用可能な多孔性焼結体などのセラミック製品を製造することができる。
【００３６】
【実施例】
以下好ましい実施例を中心に本発明をさらに詳細に説明するが、下記の実施例が本発明を限定したり制限するのではない。
【００３７】
［実施例１］
前記表1に示したように、各々の化学組成が分析されたRO/R2O(ここで、Rはアルカリ金属またはアルカリ土金属を示す)のような重金属及び重金属酸化物成分を多量含む特定廃棄物であるEAFダスト、フライアッシュ(F/A)及び粘土から構成されたセラミック組成物を製造するために、前記EAFダスト、フライアッシュ(F/A)及び粘土粉末の粒度をそれぞれ分析した。図2は、前記粉末の各々の累積粒度分布度を示すものである。図2を参照すれば、約10μm以下の大きさを有する微細な粒の量は、EAFダストが最も多く、粘土中の微細な粒のその次に量が多かった。
【００３８】
次いで、前記EAFダスト10重量部、フライアッシュ(F/A)40重量部及び粘土50重量部を含むセラミック組成物を均一に混合した。この時、前記図2に示めす粒度分布を基準として前記セラミック組成物から均一であり安定なスリップを製造するためのEAFダスト、粘土及びフライアッシュ(F/A)粉末の混合順は次の通りである。
【００３９】
まず、最も微細な粒を含むEAFダストを水と混合した後、ここに粘土とフライアッシュ(F/A)の順に混合して均一なスリップを製造した。この場合、安定なスリップを形成するためには、前記粉末が均一な凝集体を形成することが要求され、上述したような混合順に応じてEAFダスト、粘土及びフライアッシュ(F/A)の順に混合されることが重要である。
【００４０】
次いで、製造されたスリップを注入成形方法及び加圧成形方法で成形して所定の形状を持つ成形体を形成した後、前記成形体をボックス炉内に投入して約80%程度の相手湿度を保持しながら約50℃の温度で約24時間以上十分に乾燥させた。続けて、前記ボックス炉内の乾燥された成形体を約1200℃の温度で約2時間の間焼結して所定の形状を持つ焼結体を形成した。
【００４１】
本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を表2に示す。表2に示す重金属溶出基準は、アメリカEPA(Environment Protection Agency)のTCLP(Toxic Characteristic Leaching Procedure)の要求基準である。表2に示すように、本実施例にかかる組成物に製造された焼結体は、各種の重金属溶出基準を満足させる。
【００４２】
【表２】
0004620869.tif 000003
本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物から製造された焼結体がレンガないしタイルのような建築用構造材料への適用如何を評価するために、レンガ形状に製造された焼結体の圧縮強度を測定した。試片は、横×縦×高さが、それぞれ30cm×30cm×60cmである直六面体形状のレンガであり、その結果を表3に示した。表3に示すように、本実施例にかかるEAFダストを含む焼結体レンガは、ASTM C62に提示されたレンガの圧縮強度基準である1,500psiよりはるかに大きい約7,827psi程度の圧縮強度を有するために、建築用構造材料に十分に使用可能である。また、本実施例にかかる焼結体レンガは、体積比重が約1.74g/cm3程度であるので、約2.5g/cm3以上の体積比重を有する従来のレンガに比べて顕著に軽いために、建築用構造材料のみでなく、軽量骨材等への適用においても優れた特性を有する。
【００４３】
【表３】
0004620869.tif 000004
なお、本明細書において、「1psi」は略「１／１４７Ｐａ」を意味する。
［実施例２］
廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、RO/R2Oのような重金属及び重金属酸化物を多量含む特定廃棄物であるEAFダスト、フライアッシュ及び粘土粉末の粒度を上述した実施例1と同様にそれぞれ分析した後、前記EAFダスト20重量部、フライアッシュ40重量部、及び粘土40重量部を含むセラミック組成物を均一に混合した。本実施例にかかる組成物の混合方法及び以後の製造方法は、約1150℃の温度で焼結して所定の形状の焼結体を形成することを除いては実施例1と同様である。
【００４４】
本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を前記表2に示した。表2を参照すれば、本実施例にかかるセラミック組成物で製造された焼結体は、各種の重金属溶出基準を満足させることが分かる。
【００４５】
本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物から製造された焼結体がレンガないしタイルのような建築用構造材料への適用如何を評価するために、レンガ形状に製造された焼結体の圧縮強度を測定した。試片は、横×縦×高さが、それぞれ30cm×30cm×60cmである直六面体形状のレンガであり、その結果を表3に示した。表3に示すように、本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物から製造された焼結体レンガは、ASTMに提示されたレンガの圧縮強度基準である1,500psiよりはるかに大きい約8,821psi程度の圧縮強度を持つために、建築用構造材料に十分に使用可能である。また、本実施例にかかる焼結体レンガは、体積比重が約1.82g/cm3程度であるので、2.5g/cm3以上の体積比重を有する従来のレンガに比べて顕著に軽いために、建築用構造材料のみでなく、軽量骨材等への適用においても優れた特性を有する。
【００４６】
［実施例３］
廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属及び重金属酸化物を含む特定廃棄物であるEAFダスト、フライアッシュ及び粘土粉末の粒度をそれぞれ分析した後、EAFダスト30重量部、フライアッシュ40重量部及び粘土30重量部を含むセラミック組成物を均一に混合した。本実施例において、前記セラミック組成物の混合方法及び以後の製造方法は、約1150℃の温度で焼結して所定の形状の焼結体を形成することを除いては実施例1と同様である。
【００４７】
本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果は、表2に示されている。表2に示すように、本実施例にかかるEAFダストを含む組成物で製造された焼結体は、各種の重金属溶出基準を満足させることが分かる。
【００４８】
また、本実施例にかかるセラミック組成物から製造された焼結体がレンガないしタイルのような建築用構造材料への適用如何を評価するために、レンガ形状に製造された焼結体の圧縮強度を測定して、その結果を表3に示した。試片は、横×縦×高さがそれぞれ30cm×30cm×60cmである直六面体形状のレンガであり、本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物から製造された焼結体レンガは、約14,524psi程度の非常に優れた圧縮強度を有するために、建築用構造材料に十分に使用可能であり、体積比重が約2.07g/cm3程度であるので、従来のレンガに比べて顕著に軽いために、建築用構造材料のみでなく、軽量骨材等への適用においても優れた特性を有する。
【００４９】
［実施例４］
重金属及び重金属酸化物を多量含む特定廃棄物であるEAFダスト、フライアッシュ及び粘土粉末の粒度をそれぞれ分析した後、EAFダスト40重量部、フライアッシュ30重量部及び粘土30重量部を含むセラミック組成物を均一に混合した。本実施例において、所定の形状の成形体をボックス炉内で約1150℃及び約1200℃でそれぞれ2時間の間焼結してそれぞれ異なる温度で焼結された焼結体を製造した。
【００５０】
本実施例にかかるセラミック組成物で製造された焼結体の焼結温度及び粒度に応じた体積比重を測定して表4に示す。
【００５１】
【表４】
0004620869.tif 000005
表4に示すように、焼結温度が約1150℃から1200℃に増加する場合に、体積比重が減少したし、これは焼結温度が増加すれば、揮発成分が焼結体内部に捕獲されたためであると考えられる。本実施例において、EAFダスト、粘土及びフライアッシュ(F/A)の順に水と混合して製造したスリップを200メッシュ(mesh)でふるい分けして比較的大きい凝集体が除去されたスリップで製造した焼結体の体積比重が増加することから凝集体の大きさが小さく均一になるほど緻密な微細構造を有する成形体と焼結体とが得られることが分かる。すなわち、焼結温度と粒度を調節することによって、焼結体の密度を調節することができた。
【００５２】
本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を表5に示す。表5を参照すれば、本実施例にかかるセラミック組成物で製造された焼結体は、各種の重金属溶出基準を満足させることが分かる。
【００５３】
【表５】
0004620869.tif 000006
本実施例によって製造された焼結体がレンガのような建築用構造材料への適用如何を評価するために製造された焼結体の圧縮強度を測定した。試片は、横×縦×高さが、それぞれ30cm×30cm×30cmである立方体形状を有する3個のレンガ、及び横×縦×高さが、それぞれ30cm×30cm×60cmである直六面体形状を有する3個のレンガであり、その結果を下記表6に示した。表6から分かるように、本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物から製造された焼結体レンガは、立方体レンガの場合、約15,740psiの平均圧縮強度を有し、直六面体レンガの場合、約23,238psiの平均圧縮強度を有することによって、ASTM C62に提示されたレンガの圧縮強度基準である1,500psiよりはるかに大きい圧縮強度を有するので、建築用構造材料に十分に使用可能である。
【００５４】
【表６】
0004620869.tif 000007
［実施例５］
重金属及び重金属酸化物を多量含む特定廃棄物であるEAFダスト、フライアッシュ及び粘土粉末の粒度をそれぞれ分析した後、EAFダスト50重量部、フライアッシュ30重量部、及び粘土20重量部を含むセラミック組成物を均一に混合した。この場合、前記セラミック組成物の混合方法及び以後の製造方法は、約1000℃の温度で焼結して所定の形状の焼結体を形成することを除いては、実施例1と同様である。
【００５５】
本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を表7に示す。表7を参照すれば、本実施例にかかる組成物で製造された焼結体は、各種の重金属溶出基準を満足させることが分かる。
【００５６】
【表７】
0004620869.tif 000008
本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物で製造された焼結体の体積比重及び圧縮強度を表8に示す。試片は、横×縦×高さが、それぞれ30cm×30cm×60cmである直六面体形状のレンガであり、表8に示すように、本実施例にかかる焼結体レンガは、軽量の構造材料に十分に使用可能な強度及び体積比重を有する。
【００５７】
【表８】
0004620869.tif 000009
［参考例６］
廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属成分を多量含む特定廃棄物であるEAFダスト及び紙アッシュ(P/A)、そしてフライアッシュ粉末の粒度を上述した実施例1の場合と同様に分析した。図2を参照すれば、約10μm以下の大きさを有する微細な粒は、EAFダスト、フライアッシュ、そして紙アッシュ(製紙スラッジ焼却滓)の順に含まれていた。紙アッシュ(P/A)とフライアッシュとは、約10μm以下の粒大きさを有する量はほとんど同じであるが、紙アッシュ(P/A)中の大きい粒の量が相対的に多かった。
【００５８】
次いで、前記EAFダスト50重量部、紙アッシュ(P/A)20重量部及びフライアッシュ(F/A)30重量部を含むセラミック組成物を均一に混合した。この場合、図2に示す粒度分布を基準とする前記セラミック組成物から安定なスリップを製造するためのEAFダスト、紙アッシュ(P/A)及びフライアッシュ粉末の混合順は次の通りである。まず、最も微細な粒子を含むEAFダストを水と混合した後、ここにフライアッシュ及び紙アッシュ(P/A)の順に混合して均一なスリップを製造した。安定なスリップを形成するために、前記粉末が均一な凝集体を形成することが要求されるが、上述したことのような混合順に応じてEAFダスト、フライアッシュ及び紙アッシュの順に混合されることが重要である。
【００５９】
紙アッシュの場合、図2に示すように、広い粒度分布を有するために、粉末を200メッシュでふるい分けして小さい粒をまず水と混合した後、大きい粒を混合した。広い粒度分布を有する紙アッシュをふるい分け工程を通さない状態でスリップを製造する場合、大きい粒の沈降が起きて均一なスリップを製造することができないが、ふるい分けを介して小さい粒と大きい粒とを分離した後、小さい粒をまず分散させた後、大きい粒を混合する場合には、大きい粒の沈降がなく、安定なスリップの製造が可能である。
【００６０】
次いで、実施例1の場合と同様に、所定の形状を有する成形体を形成した後、約1000℃の温度で約2時間の間焼結して焼結体を製造した。
本実施例にかかるEAFダストを含むセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を前記表7に示した。表7を参照すれば、本実施例にかかる組成物で製造された焼結体は、各種の重金属溶出基準を満足させることが分かる。
【００６１】
また、本実施例によって製造された焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を前記表8に示した。本実施例にかかる試片は、実施例5の場合と同一である。表8に示すように、本実施例にかかる焼結体レンガは、約20,212psiの優れた圧縮強度及び約2.20g/cm3の体積比重を有するので、軽量の構造材料に十分に使用可能である。
【００６２】
［実施例７］
重金属及び重金属酸化物を多量含む特定廃棄物であるEAFダスト、紙アッシュ、フライアッシュそして粘土粉末の粒度をそれぞれ分析した後、前記EAFダスト50重量部、紙アッシュ10重量部、フライアッシュ20重量部、及び粘土20重量部を含むセラミック組成物を均一に混合した。
【００６３】
本実施例において、前記セラミック組成物の混合方法及び以後の製造方法は、約1000℃で焼結することを除いては実施例1と同様である。
本実施例にかかるセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を前記表7に示した。表7を参照すれば、本実施例にかかる組成物で製造された焼結体は、各種の重金属溶出基準を満足させる。
【００６４】
また、本実施例によって製造された焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を前記表8に示した。試片は、実施例5と同じ形状の直六面体形状のレンガであり、表8から分かるように、本実施例にかかる焼結体レンガは、約25,095psiの優れた圧縮強度及び約2.34g/cm3の体積比重を有するので、軽量の構造材料に優れた特性を有する。
【００６５】
［実施例８］
廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、特定廃棄物であるEAFダスト25重量部、紙アッシュ5重量部、フライアッシュ40重量部、アルミドロス10重量部、そして粘土20重量部を含むセラミック組成物を上述した実施例1の場合のように均一に混合した。
【００６６】
本実施例において、前記アルミドロスは、紙アッシュと同様に大きい粒径を有する粒が多量含まれているために、紙アッシュと同様のふるい分け工程を通して小さい粒と大きい粒とを分離した後、小さい粒をまず混合した。
【００６７】
本実施例にかかる混合方法及び以後の製造方法は、約1150℃で焼結して焼結体を形成することを除いては実施例1と同様である。
本実施例にかかるセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を前記表7に示した。表7に示すように、本実施例にかかる組成物で製造された焼結体は、各種の重金属溶出基準を満足させる。
【００６８】
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を前記表8に示した。表8から分かるように、本実施例にかかる焼結体レンガは、約4,527psiの圧縮強度及び約1.34g/cm3の体積比重を有するために、軽量の構造材料に優れた特性を有する。
【００６９】
［参考例９］
廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属を含む紙アッシュ(P/A)70重量部及びフライアッシュ30重量部を含むセラミック組成物を上述したように、均一に混合した。本実施例では、EAFダストを除いて、紙アッシュとフライアッシュとのみでセラミック組成物を製造したので、紙アッシュ及びフライアッシュは重金属の溶出可能性が非常に低いので別途の重金属溶出試験は要求されなかった。
【００７０】
本実施例において、セラミック組成物からのスリップ製造時、原料粉末の混合順は、実施例1の場合と同様であったが、本実施例では粒度分布が広くて大きい粒が多くの紙アッシュを多量含むために、混合されたスリップを約4時間の間ボールミルを用いて粉砕することによって、均一なスリップを製造することができた。
【００７１】
以後の製造方法は、約1150℃で焼結して焼結体を形成することを除いては実施例1と同様である。
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの色(color)、体積比重及び圧縮強度を表9に示す。本実施例にかかる焼結体は、アイボリー色の綺麗な外観を有すると共に、体積比重が小さいので、軽量構造材料等へのリサイクルに有利であり、ASTM C62で提示するレンガの圧縮強度基準である1,500/14.7Paより大きい6,267/14.7Paの圧縮強度を有する。
【００７２】
【表９】
0004620869.tif 000010
［実施例１０］
重金属を含む紙アッシュ50重量部、フライアッシュ30重量部、そして粘土20重量部を含むセラミック組成物を、上述したように均一に混合した。本実施例では、EAFダストを除いて、紙アッシュ、フライアッシュ及び粘土でセラミック組成物を製造した。
【００７３】
本実施例にかかるセラミック組成物からスリップを製造することにおいて、原料粉末の混合順は、実施例1の場合と同様であったが、本実施例でも、粒度分布が広くて大きい粒を多く含む紙アッシュを多量含むために、混合されたスリップを約4時間の間ボールミルを用いて粉砕することによって、均一なスリップを製造することができた。
【００７４】
以後の焼結体の製造方法は、約1150℃で焼結して焼結体を形成することを除いては実施例1と同様である。
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの色、体積比重及び圧縮強度を表9に示した。本実施例にかかる焼結体レンガは、従来のレンガに比べて体積比重が小さいので、軽量骨材へのリサイクルに有利であり、約13,230psi程度の優れた圧縮強度を有するために、軽量の建築用構造材料に十分に使用可能である。
【００７５】
また、紙アッシュ、フライアッシュ及び粘土を含むセラミック組成物で焼結体を製造する場合、紙アッシュ、フライアッシュ及び粘土の相対的な量に応じて焼結体は多様な色を有するために、美麗な外観の装飾効果を有する。
【００７６】
［実施例１１］
重金属を含む紙アッシュ40重量部、フライアッシュ35重量部、そして粘土25重量部を含むセラミック組成物を上述したように、均一に混合した。本実施例にかかるセラミック組成物からスリップの製造時、原料粉末の混合順は実施例1の場合と同様であったが、本実施例でも粒度分布が広くて大きい粒を多く含む紙アッシュを含むために、混合されたスリップを約3時間の間ボールミルで粉砕することによって、均一なスリップを製造することができた。
【００７７】
以後の焼結体の製造方法は、約1150℃で焼結して所定の形状の焼結体を製造することを除いては実施例1と同様である。
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの色、体積比重及び圧縮強度を前記表9に示した。前記表9を参照すれば、本実施例にかかる焼結体レンガは、従来のレンガに比べて体積比重が小さいために、軽量骨材へのリサイクルに有利であり、約23,333psi程度の優れた圧縮強度を有するために、軽量の建築用構造材料に十分に使用可能である。
【００７８】
［実施例１２］
重金属を含む紙アッシュ20重量部、フライアッシュ35重量部及び粘土45重量部を含むセラミック組成物を上述したように、均一に混合した。本実施例にかかるスリップ製造において、原料粉末の混合順は、実施例1の場合と同様であったが、本実施例でも混合されたスリップを約2時間の間ボールミルで粉砕することによって、均一なスリップを製造することができた。
【００７９】
以後の焼結体の製造方法は、約1150℃で焼結して所定の形状の焼結体を製造することを除いては実施例1と同様である。
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの色、体積比重及び圧縮強度を表9に示した。前記表9を参照すれば、本実施例にかかる焼結体レンガは、従来のレンガに比べて体積比重が小さいために、軽量骨材へのリサイクルに有利であり、約22,907psi程度の優れた圧縮強度を有するために、軽量の建築用構造材料に十分に使用可能である。
【００８０】
［実施例１３］
廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属を含む製鋼スラグ(slag)50重量部、フライアッシュ30重量部及び粘土20重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。
【００８１】
製鋼スラグの場合、初期には塊状形態を有し、粉砕工程を経た後にも、数mm大きさを有する粒が多量含まれているために、均一なスリップを得るためには、スリップの製造に先立ち大きい粒子を分離するか、実施例9でのように、スリップを製造した後、ボールミルで粉砕する工程が要求された。すなわち、本実施例において、粘土、フライアッシュそして製鋼スラグの順に水と混合した後、約4時間の間ボールミルを用いて粉砕して安定なスリップを製造した。
【００８２】
次いで、注入成形及び加圧成形方法を利用して所定の形状を有する成形体を製造した後、前記成形体をボックス炉内で約80%の相手湿度を保持しながら約50℃の温度で24時間以上十分に乾燥した後、前記成形体を約1200℃の温度で焼結して焼結体を形成した。
【００８４】
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を表10に示す。表10を参照すれば、本実施例にかかる焼結体は、たとえ体積比重の値は比較的大きいが、ASTM C62で提示するレンガの圧縮強度基準である1,500psiより非常に大きい29,800psiの圧縮強度を有するために、建築用構造材料として優れた特性を有する。さらに、スラグを含むセラミック組成物から製造された塑性体は、濃い黒色を帯び、スラグの量に応じて有光または無光の綺麗な色を有し、高い機械的強度を有するので、タイルないし陶器などの材料に使用可能である。
【００８５】
【表１０】
0004620869.tif 000011
［実施例１４］
固状廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属を含む製鋼スラグ40重量部、フライアッシュ30重量部、及び粘土30重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。本実施例にかかるセラミック組成物からの焼結体の製造方法は、上述した実施例13の場合と同様である。
【００８６】
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を表10に示した。表10を参照すれば、本実施例にかかる焼結体は、たとえ体積比重の値は比較的大きいが、レンガの圧縮強度基準である1,500psiより大きい28,800psiの圧縮強度を有するので、建築用構造材料として優れた特性を有する。
【００８７】
［実施例１５］
固状廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属を含む製鋼スラグ30重量部、フライアッシュ30重量部及び粘土40重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。本実施例にかかるセラミック組成物からの焼結体の製造方法は、上述した実施例13の場合と同様である。
【００８８】
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を表10に示した。表10を参照すれば、本実施例にかかる焼結体は、たとえ体積比重の値は比較的大きいが、レンガの圧縮強度基準である1,500psiより大きい25,524psiの圧縮強度を有するので、建築用構造材料として優れた特性を有する。
【００８９】
［実施例１６］
固状廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属を含む製鋼スラグ20重量部、フライアッシュ40重量部及び粘土40重量部を含むセラミック組成物を上述したように、均一に混合した。本実施例にかかるセラミック組成物からの焼結体の製造方法は上述した実施例13の場合と同様である。
【００９０】
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を表10に示した。表10を参照すれば、本実施例にかかる焼結体は、たとえ体積比重の値は比較的大きいが、レンガの圧縮強度基準である1,500psiより大きい約23,701psiの圧縮強度を有するので、建築用構造材料として優れた特性を有する。また前述したことのように、スラグを含むセラミック組成物から製造された塑性体は、濃い黒色を帯び、スラグの量に応じて有光または無光などの綺麗な色を有し、高い機械的強度を有するのでタイルないし陶器などの材料に使用可能である。
【００９１】
［実施例１７］
固状廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属を含むEAFダスト20重量部、製鋼スラグ50重量部、フライアッシュ20重量部及び粘土10重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。本実施例にかかるスリップ製造において、原料粉末の混合順は、実施例1の場合と同様であったが、本実施例でも混合されたスリップを約4時間の間ボールミルで粉砕することによって、均一なスリップを製造することができた。すなわち、本実施例において、EAFダスト、フライアッシュ、粘土、そして製鋼スラグの順に水と混合した後、約4時間の間ボールミルを使用して粉砕して安定なスリップを製造した。以後の製造方法は上述した実施例13と同様である。
【００９２】
本実施例にかかるEAFダスト及び製鋼スラグを含むセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を表11に示す。表11を参照すれば、本実施例にかかる組成物で製造された焼結体は、各種の重金属溶出基準を満足させることが分かる。
【００９３】
【表１１】
0004620869.tif 000012
本実施例にかかるEAFダスト及び製鋼スラグを含むセラミック組成物で製造された焼結体の体積比重及び圧縮強度を表12に示す。試片は、横×縦×高さが、それぞれ30cm×30cm×60cmである直六面体形状のレンガである。表12に示したように、本実施例にかかる焼結体レンガは、建築用構造材料に十分に使用可能な強度を有する。
【００９４】
【表１２】
0004620869.tif 000013
［実施例１８］
重金属を含むEAFダスト20重量部、製鋼スラグ40重量部、フライアッシュ20重量部及び粘土20重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。本実施例でも混合されたスリップを約4時間の間ボールミルで粉砕することによって均一なスリップを製造することができた。すなわち、本実施例において、EAFダスト、フライアッシュ、粘土、そして製鋼スラグの順に水と混合した後、約4時間の間ボールミルを使用して粉砕して安定なスリップを製造した。この後の製造方法は上述した実施例13と同様である。
【００９５】
本実施例にかかるEAFダスト及び製鋼スラグを含むセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を前記表11に示した。表11を参照すれば、本実施例にかかる組成物で製造された焼結体は各種の重金属溶出基準を満足させることが分かる。
【００９６】
本実施例にかかるEAFダスト及び製鋼スラグを含むセラミック組成物で製造された焼結体の体積比重及び圧縮強度を前記表12に示した。
試片は、実施例17の場合と同様であり、表12に示したように、本実施例にかかる焼結体レンガは建築用構造材料に十分に使用可能な強度を有する。
【００９７】
［実施例１９］
重金属を含むEAFダスト30重量部、製鋼スラグ30重量部、フライアッシュ20重量部、及び粘土20重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。本実施例において、EAFダスト、フライアッシュ、粘土、そして製鋼スラグの順に水と混合した後、約3時間の間ボールミルを使用して粉砕して安定なスリップを製造した。この後の製造方法は上述した実施例13と同様である。
【００９８】
本実施例にかかるEAFダスト及び製鋼スラグを含むセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を前記表11に示した。表11を参照すれば、本実施例にかかる組成物で製造された焼結体は各種の重金属溶出基準を満足させることが分かる。
【００９９】
本実施例にかかるEAFダスト及び製鋼スラグを含むセラミック組成物で製造された焼結体の体積比重及び圧縮強度を前記表12に示した。試片は、実施例17の場合と同様であり、表12に示したように、本実施例にかかる焼結体レンガは、建築用構造材料に十分に使用可能な強度を有する。
【０１００】
［実施例２０］
重金属を含むEAFダスト30重量部、製鋼スラグ20重量部、フライアッシュ20重量部及び粘土30重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。本実施例において、EAFダスト、フライアッシュ、粘土、そして製鋼スラグの順に水と混合した後、約2時間の間ボールミルを使用して粉砕して安定なスリップを製造した。この後の製造方法は上述した実施例13と同様である。
【０１０１】
本実施例にかかるEAFダスト及び製鋼スラグを含むセラミック組成物を焼結した焼結体の重金属溶出試験結果を前記表11に示した。表11を参照すれば、本実施例にかかる組成物で製造された焼結体は、各種の重金属溶出基準を満足させることが分かる。本実施例にかかるEAFダスト及び製鋼スラグを含むセラミック組成物で製造された焼結体の体積比重及び圧縮強度を前記表12に示した。試片は、実施例17の場合と同様であり、表12に示したように、本実施例にかかる焼結体レンガは建築用構造材料に十分に使用可能な強度を有する。
【０１０２】
［実施例２１］
廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属を含む製鋼スラグ50重量部、紙アッシュ20重量部、フライアッシュ20重量部及び粘土10重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。
【０１０３】
本実施例において、粘土、フライアッシュ、紙アッシュ、そして製鋼スラグの順に水と混合した後、約4時間の間ボールミルを使用して粉砕して安定なスリップを製造した。この後の製造工程は上述した実施例17の場合と同様である。
【０１０４】
本実施例において、EAFダストを除いてセラミック組成物を製造したので、別途の重金属溶出試験は実施しなかった。
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を表13に示す。表13を参照すれば、本実施例にかかる焼結体は、ASTMで提示するレンガの圧縮強度基準である1,500psiより非常に大きい23,956psiの圧縮強度を有するために、建築用構造材料として優れた特性を有する。さらに、スラグを含むセラミック組成物から製造された塑性体は、濃い黒色を帯び、スラグの量に応じて有光または無光などの綺麗な色を有し、高い機械的強度を有するので、タイルないし陶器などの材料に使用可能である。
【０１０５】
【表１３】
0004620869.tif 000014
［実施例２２］
廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属を含む製鋼スラグ40重量部、紙アッシュ20重量部、フライアッシュ20重量部及び粘土20重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。
【０１０６】
本実施例において、粘土、フライアッシュ、紙アッシュ、そして製鋼スラグの順に水と混合した後、約4時間の間ボールミルを使用して粉砕して安定なスリップを製造した。この後の製造工程は上述した実施例17の場合と同様である。
【０１０７】
本実施例において、EAFダストを除いてセラミック組成物を製造したので、別途の重金属溶出試験は実施しなかった。
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を表13に示す。表13を参照すれば、本実施例にかかる焼結体は、ASTMで提示するレンガの圧縮強度基準である1,500psiより非常に大きい22,674psiの圧縮強度を持つために、建築用構造材料として優れた特性を持つ。さらに、スラグを含むセラミック組成物から製造された塑性体は、濃い黒色を帯び、スラグの量に応じて有光または無光などの綺麗な色を有し、高い機械的強度を有するので、タイルないし陶器などの材料に使用可能である。
【０１０８】
［実施例２３］
廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属を含む製鋼スラグ30重量部、紙アッシュ30重量部、フライアッシュ20重量部及び粘土20重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。
【０１０９】
本実施例において、粘土、フライアッシュ、紙アッシュ、そして製鋼スラグの順に水と混合した後、約4時間の間ボールミルを使用して粉砕して安定なスリップを製造した。この後の製造工程は上述した実施例17の場合と同様である。
【０１１０】
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を表13に示す。表13を参照すれば、本実施例にかかる焼結体は、ASTMで提示するレンガの圧縮強度基準である1,500psiより非常に大きい20,374psiの圧縮強度を有するために、建築用構造材料として優れた特性を有する。
【０１１１】
［実施例２４］
固状廃棄物を原料とするセラミック組成物を製造するために、重金属を含む製鋼スラグ20重量部、紙アッシュ30重量部、フライアッシュ20重量部及び粘土30重量部を含むセラミック組成物を上述したように均一に混合した。
【０１１２】
本実施例において、粘土、フライアッシュ、紙アッシュ、そして製鋼スラグの順に水と混合した後、約3時間の間ボールミルを使用して粉砕して安定なスリップを製造した。この後の製造工程は上述した実施例17の場合と同様である。
【０１１３】
本実施例によって製造された直六面体型焼結体レンガの体積比重及び圧縮強度を表13に示す。表13を参照すれば、本実施例にかかる焼結体は、ASTMで提示するレンガの圧縮強度基準である1,500psiより非常に大きい約21,172psiの圧縮強度を有するので、建築用構造材料として優れた特性を有する。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、現在まで処理が困難であっただけでなく、その処理に多くの努力と費用が要求された重金属を含むEAFダスト、製鋼スラグまたはアルミドロスなどのような固状の特定廃棄物ないしフライアッシュ、紙アッシュまたは各種の粉塵などのような一般廃棄物を原料として建築材料、軽量骨材または土木材料などのような構造材料やフィルタなどのような機能材料に利用されるセラミック組成物を製造することができる。すなわち、各種固状廃棄物を複合安定化処理によって、セラミック組成物を製造することによって、各々の廃棄物を単独に処理する場合に発生する限界を克服して使用可能な生産物の範囲及びリサイクル範囲を拡大することによって、優れた産業上利用可能性及び経済性を有し、同時に環境保護に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  各種固状廃棄物を原料としてセラミック組成物を製造するための概略的な工程図。
【図２】  EAFダスト，フライアッシュ，紙アッシュ及び粘土の累積粒度分布図。
【図１】
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【図２】
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