(57)【要約】【課題】廃棄物溶融スラグ及び赤泥を有効にリサイクル可能とすると共に、低コストで高強度のブロック及びその製造方法を提供する。【解決手段】廃棄物溶融スラグ又は廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣と、セメントとを混練し、形成する。  また、廃棄物溶融スラグ又は廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣を乾燥した乾燥赤泥とを混練し、焼成してもよい。【選択図】無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物溶融スラグと、ボーキサイト溶解残渣と、セメントとを混練したものから構成されることを特徴とするブロック。
【請求項２】
廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣と、セメントとを混練したものから構成されることを特徴とするブロック。
【請求項３】
廃棄物溶融スラグと、ボーキサイト溶解残渣と、セメントとを混練し、形成することを特徴とするブロックの製造方法。
【請求項４】
廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣と、セメントとを混練し、形成することを特徴とするブロックの製造方法。
【請求項５】
廃棄物溶融スラグと、ボーキサイト溶解残渣を乾燥した乾燥赤泥とを混練し焼成することを特徴とするブロック。
【請求項６】
廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣を乾燥した乾燥赤泥とを混練し焼成することを特徴とするブロック。
【請求項７】
廃棄物溶融スラグと、ボーキサイト溶解残渣を乾燥した乾燥赤泥とを混練し、焼成することを特徴とするブロックの製造方法。
【請求項８】
廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣を乾燥した乾燥赤泥とを混練し、焼成することを特徴とするブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣とを材料とする土木建築用のブロック及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物のリサイクルの観点から、廃棄物中の灰分をスラグ化し再利用できるガス化溶融炉などの技術が注目されてきている。一般廃棄物や産業廃棄物等を溶融処理するガス化溶融炉では、廃棄物中の可燃分は燃焼して熱回収され、不燃の灰分は溶融されスラグとなる。 この溶融スラグは、土木工事の埋め戻し材や、道路舗装材料への再利用が期待されている。
【０００３】
また、ボーキサイトからアルミニウムを製造する際に残渣として発生するボーキサイト溶解残渣（以下「赤泥」という。）は、Ｆｅ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，Ｎａ2Ｏ，ＣａＯなどの成分を含有し、通常含水率４０質量％程度の濾過ケーキとして得られるが、これを運搬するため水を加え含水率５０〜７０質量％のスラリーとして排出されているが、ほとんど再利用されることなく、海洋投棄などにより廃棄されている。
【０００４】
上記の赤泥を利用した技術として、特開平１−２６１２５３号公報（特許文献１）には、セメントに赤泥を混和材として添加して利用するコンクリート構造体に関する技術が開示されている。さらに、前記特許文献１には、前記赤泥の一部を高炉スラグ等の微粉末で置換しても良い旨開示されている。
【特許文献１】特開平１−２６１２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記溶融スラグの利用に関しては、現時点においては、再利用コストや流通システムの課題が残っており、十分な再利用がされていない側面がある。
【０００６】
また、上記特許文献１においては、赤泥によるアルカリ骨材反応を防止し、コンクリートとしての圧縮強度を確保するためには、赤泥の混和率をセメントに対する乾量換算で２０％以下とする必要があるとしており、赤泥の利用を大幅に拡大するものではない。さらに、セメントとの混和率を調整するために、排出される赤泥を脱水処理などにより含水率を調整するなどの処理を行う必要があった。
【０００７】
また、上記特許文献１においては、赤泥の一部を高炉スラグ等の微粉末で置換しても良い旨の記載があるが、係る高炉スラグは、平均粒径として２〜１５μｍ程度と微粉末化しなければならず、コストが嵩むという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、廃棄物溶融スラグ及び赤泥を有効にリサイクル可能とすると共に、低コストで高強度のブロック及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】
【０００９】
上記の課題は次の発明により解決される。
［１］廃棄物溶融スラグと、ボーキサイト溶解残渣と、セメントとを混練したものから構成されることを特徴とするブロック。
［２］廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣と、セメントとを混練したものから構成されることを特徴とするブロック。
［３］廃棄物溶融スラグと、ボーキサイト溶解残渣と、セメントとを混練し、形成することを特徴とするブロックの製造方法。
［４］廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣と、セメントとを混練し、形成することを特徴とするブロックの製造方法。
［５］廃棄物溶融スラグと、ボーキサイト溶解残渣を乾燥した乾燥赤泥とを混練し焼成することを特徴とするブロック。
［６］廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣を乾燥した乾燥赤泥とを混練し焼成することを特徴とするブロック。
［７］廃棄物溶融スラグと、ボーキサイト溶解残渣を乾燥した乾燥赤泥とを混練し、焼成することを特徴とするブロックの製造方法。
［８］廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグと、ボーキサイト溶解残渣を乾燥した乾燥赤泥とを混練し、焼成することを特徴とするブロックの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、廃棄物溶融スラグ及び赤泥を有効にリサイクル可能とすると共に、低コストで高強度のブロック及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。
【００１２】
本発明の第１の実施形態に係るブロックは、廃棄物溶融スラグと、ボーキサイト溶解残渣と、セメントとを混練し、形成するものである。
【００１３】
ここで、前記廃棄物溶融スラグとしては、例えば、一般廃棄物や産業廃棄物等を溶融処理するガス化溶融炉等から出滓した高温の溶融スラグを、適当な容器に受けて空気中で徐冷させることによって得られる空冷スラグや、前記溶融スラグを水砕水槽に流下させて急冷することによって得られる水砕スラグを用いることができる。なお、溶融スラグは、前記ガス化溶融炉から出滓したものに限られず、通常の灰溶融炉等、例えば、電気抵抗式灰溶融炉から出滓する溶融スラグを用いることができることはいうまでもない。
【００１４】
本実施形態においては、前記廃棄物溶融スラグは、ブロックの骨材として用いられるものである。前記廃棄物溶融スラグとして水砕スラグを使用する場合には、溶融スラグを流下させる水砕水槽の水量及び流速等を調整することにより、骨材としてそのまま使用できる粒径のものを得ることができるので、空冷スラグと比較して破砕工程等が省略でき、より低コストで製造できるのでより好ましい。また、前記廃棄物溶融スラグとして空冷スラグを使用する場合には、骨材として適用するために適度な粒度となるように、粉砕することが好ましい。
【００１５】
図１に、水砕水槽内に出滓量に対して２０倍以上の流量で、２ｍ/ｓｅｃ以上の速度の水流を生じさせ、その中に溶融状態のスラグを流下、水砕して水砕スラグを製造した場合の水砕スラグの粒度分布の測定例を示す。図１に示すように、１ｍｍ以下の粒径の粒子が７割を超える粒度分布を持った水砕スラグとなる。本実施形態においては、このような方法により製造した水砕スラグを用いることにより、ブロックの製品強度が向上する結果を与える為、さらに好ましい。
【００１６】
前記ボーキサイト溶解残渣である赤泥は、上述したように、ボーキサイトからアルミニウムを製造する際に残渣として発生するものであり、Ｆｅ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，Ｎａ2Ｏ，ＣａＯなどの成分を含有する。通常は、含水率４０質量％程度の濾過ケーキとして得られが、これを運搬するため水を加え含水率５０〜７０質量％のスラリーとして排出される。本実施形態においては、スラリーとして排出される含水率４０質量％以上の赤泥をそのままブロックの材料として用いることが可能であり、含水率を調整するために行う脱水処理等の工程の短縮が可能となる。
【００１７】
前記セメントとしては、一般的なセメント、例えばポルトランドセメントを使用できるが、スラグ系セメントなどを用いることが望ましい。スラグ系セメントは、製鋼の際に高炉から発生する還元基スラグを配合したセメントであり、硬化速度が速く、低収縮性であり寸法精度も良い。また、セメント自体の色が白色であるため着色が自由にできる。
【００１８】
前記溶融スラグを骨材として使用し、これに前記セメントを添加してブロックを製造するにあたり、粒度の細かい粘土質の前記赤泥を混合して成型することにより、低コストで高強度のブロックを製造することが可能となる。ここで、前記混合は、ミキサー、例えばコンクリートミキサー等を用いて行なうことができる。次に、予め作製した鋳込み用の型に、混練した原料を流し入れ、硬化反応が終了したことを確認してから脱型を行う。脱型品は更に、養生を行う場合もある。なお、鋳込み形成を行うことにより、任意の形状に成型することができる。
【００１９】
ここで、前記廃棄物溶融スラグと、赤泥と、セメントとの配合比率は、乾燥質量比で全質量に対し、
廃棄物溶融スラグ：２０質量％以上６０質量％以下
赤泥：２０質量％以上６０質量％以下
セメント：１５質量％以上
とすることが好ましい。
【００２０】
前記廃棄物溶融スラグの配合比が２０質量％未満では固化ブロックの強度が小さく、６０質量％より大きいと固化はするが、空隙が多く強度が発現しない。また、前記赤泥の配合比が２０質量％未満では固化ブロックの強度が小さく、６０質量％より大きいと固化しない。また、前記セメントの配合比が１５質量％未満では固化しない。
【００２１】
上述したように本実施形態においては、廃棄物溶融スラグとして水砕スラグを骨材として用いた場合には、粒度調整等の工程を必要とせず、水砕スラグをそのままブロックの材料として用いることができ、水砕スラグの有効活用にも貢献する。また、原料として用いられる赤泥に関しても、その配合比が２０質量％以上６０質量％以下と従来技術と比較して大幅に増やすことが可能となり、赤泥の有効活用が図れる。
【００２２】
また、本発明の第２の実施形態に係るブロックは、廃棄物溶融スラグと、ボーキサイト溶解残渣である赤泥を乾燥した乾燥赤泥とを混練し、焼成するものである。
【００２３】
ここで、前記廃棄物溶融スラグとしては、上述の第１の実施形態で用いた廃棄物溶融スラグと同様のものを用いることができる。また、前記乾燥赤泥は、上述の第１の実施形態で用いたスラリー状の赤泥を乾燥させたものを用いることができる。なお、前記乾燥赤泥は若干の水分を含むものであっても良い。
【００２４】
赤泥の含有成分であるＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＣａＯ等はそれ自身が煉瓦やタイルなどの原料と同質であり、焼成により強度を得ることが可能となる。
【００２５】
前記焼成は、スラリー状の赤泥を、例えば、熱風乾燥させて得た乾燥赤泥と、廃棄物溶融スラグを水砕処理して得られる水砕スラグとを混合し、加圧成型した後、この成型体を１０００〜１２００℃程度で焼成することにより行うことができる。また、前記焼成にあたっては、ガラス粉などの焼結助剤を混合することにより、より高強度なブロックを得ることができるので好ましい。
【００２６】
ここで、前記焼成温度は、１０００℃より低いと焼結が十分でなく強度が出ない。また、１２００℃を超えると原料自身の変質、すなわち発泡するなどしてやはり強度を損なう。
【００２７】
このように、廃棄物溶融炉等から発生する溶融スラグを骨材として使用し、これに乾燥赤泥を添加して成型し、これを焼成することにより低コストにブロックを製造することができる。
【実施例１】
【００２８】
前記図１に示した方法により製造した水砕スラグと、含水率が４６％の赤泥と、セメントとを表１に示す混合比率で混練した後、成型したブロックについて、圧縮強度の測定を行った。ここで、前記圧縮強度の測定は、混練成型物を1週間養生し、ＪＩＳ  Ｒ１２５０に示す方法により行った。
【００２９】
なお、前記水砕スラグの組成を表２に、前記赤泥の乾燥物の組成を表３に示す。また、前記セメントとしては、ポルトランドセメントを用いた。
【００３０】
【表１】
2005132658.tif 000002
【００３１】
【表２】
2005132658.tif 000003
【００３２】
【表３】
2005132658.tif 000004
【００３３】
圧縮強度の測定結果は、試料１〜３共に４０Ｎ／ｍｍ2 以上であり、インターロッキングブロック規格（３２Ｎ／ｍｍ2以上）を大きく上回る強度が得られた。
【実施例２】
【００３４】
スラリー状の赤泥を熱風乾燥させて得た乾燥赤泥と、前記図１に示した方法により製造した水砕スラグとを混合し、加圧成型した。前記混合比率は、乾燥赤泥と水砕スラグの比が体積比で５０：５０とした。更に、前記成型体を１０００〜１２００℃にて２時間焼成してブロックを得た。前記ブロックについて、圧縮強度の測定を行った。ここで、前記圧縮強度の測定は、ＪＩＳ  Ｒ１２５０に示す方法により行った。
【００３５】
なお、前記水砕スラグの組成は前記実施例１の表２と同様であり、また、前記乾燥赤泥の組成も前記実施例１の表３と同様である。
【００３６】
圧縮強度の測定結果は、５０Ｎ／ｍｍ2であり、インターロッキングブロック規格（３２Ｎ／ｍｍ2以上）を大きく上回る強度が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る、水砕水槽内に出滓量に対して２０倍以上の流量で、２ｍ/ｓｅｃ以上の速度の水流を生じさせ、その中に溶融状態のスラグを流下、水砕して水砕スラグを製造した場合の水砕スラグの粒度分布の測定例を示す図である。
【図１】
2005132658.tif 000005