(57)【要約】【課題】  様々な利用用途において使用制限を受けることのない、粉状物質、粉状物質の製造方法および粉状物質を用いた地盤改良材を提供すること。【解決手段】  Ｃａ含有物質に、４００℃〜１３５０℃の範囲内の焼成および焼成の中断を繰り返し与えて生成することを特徴とした、粉状物質である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃａ含有物質に、４００℃〜１３５０℃の範囲内の焼成を与えて生成する、
粉状物質。
【請求項２】
Ｃａ含有物質に、４００℃〜１３５０℃の範囲内の焼成および焼成の中断を繰り返し与えて生成する、
粉状物質。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する粉状物質において、
前記Ｃａ含有物質が、骨部、貝殻、肉骨粉のうち少なくとも一つを含んでいることを特徴とする、
粉状物質。
【請求項４】
Ｃａ含有物質を焼成して粉状物質を製造する方法において、
Ｃａ含有物質に、４００〜１３５０℃の範囲内の焼成および焼成の中断を繰り返し与えて、粉状物質を製造したことを特徴とする、
粉状物質の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載する粉状物質の製造方法において、
後工程における焼成温度を、その直前の工程における焼成温度より高く設定すると共に、
後工程における焼成の中断温度を、その直前の工程における焼成の中断温度より高く設定したことを特徴とする、
粉状物質の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載する粉状物質の製造方法において、
最終の焼成工程で、前記Ｃａ含有物質に消石灰または生石灰のうち何れか一方を１〜１０重量％添加して焼成したことを特徴とする、
粉状物質の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載する粉状物質を、地盤改良材のＣａ成分に代替して用いた、
粉状物質を用いた地盤改良材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉状物質、粉状物質の製造方法および粉状物質を用いた地盤改良材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、軟弱な地盤を強化する方法として、地盤内にセメントおよびセメント系固化材などの地盤改良材を供給し、撹拌混合することによって地盤を固化する地盤改良工法がある。しかし、セメントおよびセメント系固化材を用いて地盤改良した現地土壌からは、六価クロムなどの有害物質が検出されたことから、これらの使用に際しては、溶出試験が義務づけられるなどの使用制限が設けられていた。このため、この煩わしさからこれに代替する使用性に優れた地盤改良材の開発が求められていた。
【０００３】
ところで、近年ヨーロッパに端を発する牛海綿状脳症（所謂、狂牛病）が、日本国内でも発見され、大きな社会問題となった。これによって、国民は牛肉に対しての安全性に関する不安感を抱き、さらにその後、この狂牛病にかかった牛が焼却されずに飼料の原料（肉骨粉）として処理されていた事実が発覚したことから、特に牛肉への安全性に対する不安感はより強いものとなり、牛肉の需要は減少した。
従来、解体された牛の残渣は、豚や鶏などの残渣とともに化製（レンダリング）業者により原料として買い取られて肉骨粉として加工され、飼料用または肥料用として販売されてきたが、この事件以後、肉骨粉の需要量は牛肉の需要量に比例して減少し、業者の在庫量は、現在８００万トンとも言われている。このような状況にも関わらず、牛、豚、鳥の残渣は年間３００万トンも発生し、これに対して肉骨粉の年間処理量は１５０万トン〜２００万トンと低いため、今後も在庫量は増加することが予想される。
このため、肉骨粉を利用した開発が、様々な分野において急ピッチで行われている（たとえば、特許文献１乃至特許文献４）。
【特許文献１】特開２００２−９７４７５号公報
【特許文献２】特開２００２−２４９７８１号公報
【特許文献３】特開平７−１１８６３６号公報
【特許文献４】特開平８−１２７７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のセメントやセメント系固化材などの地盤改良材は、使用制限が設けられていたため、使用し難いという問題があった。
一方、余剰状態にある肉骨粉は、以前として焼却による処分を除くほか、その利用方法は開発の途上にあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決するために、本発明の粉状物質は、Ｃａ含有物質に、４００℃〜１３５０℃の範囲内の焼成を与えて生成することを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の粉状物質は、Ｃａ含有物質に、４００℃〜１３５０℃の範囲内の焼成および焼成の中断を繰り返し与えて生成することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の粉状物質は、前記した粉状物質において、前記Ｃａ含有物質が、骨部、貝殻、肉骨粉のうち少なくとも一つを含んでいることを特徴とするものである。
ここで骨部とは、牛や豚などを解体した後に残る骨を、乾燥させたものをいう。
【０００８】
また、本発明の粉状物質の製造方法は、Ｃａ含有成分を焼成して粉状物質を製造する方法において、Ｃａ含有物質に、４００〜１３５０℃の範囲内の焼成および焼成の中断を繰り返し与えて、粉状物質を製造したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の粉状物質を製造する方法は、前記した製造方法において、後工程における焼成温度を、その直前の工程における焼成温度より高く設定すると共に、後工程における焼成の中断温度を、その直前の工程における焼成の中断温度より高く設定していることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の粉状物質の製造方法は、前記した製造方法において、最終の焼成工程で、前記Ｃａ含有物質に消石灰または生石灰のうち何れか一方を１〜１０重量％添加して焼成したことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の粉状物質を用いた地盤改良材は、前記した粉状物質を、地盤改良材のＣａ成分に代替して用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の粉状物質、粉状物質の製造方法および粉状物質を用いた地盤改良材は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞本発明の粉状物質は、動物などから得たＣａ含有物質に、４００℃〜１３５０℃の範囲内の焼成、若しくは焼成および焼成の中断を繰り返し与えて生成するものであるから、六価クロムなどの有害物質を発生することはない。そのため、粉状物質を地盤改良材や土壌浄化材の一原料として利用しても、その使用において制限を受けることなく、使用することができる。
＜２＞本発明の粉状物質の製造方法によれば、廃棄処分することになっていた肉骨粉を処理できるばかりでなく、肉骨粉を有効に利用することができる。また生成過程で焼成および焼成の中断を繰り返し行うことによって、骨部、貝殻など形状を有するＣａ含有物質であっても、粉砕工程を得ることなく粉末状に生成して、これを地盤改良材の原料として利用できるため経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
＜１＞全体の構成
本発明は、Ｃａ含有物質（カルシウム含有物質）に、４００℃から１３５０℃の範囲内および焼成の中断による温度変化を繰り返し与えて、粉状物質を生成するものである。
この生成工程は、第一の焼成工程、第一の焼成の中断工程、第二の焼成工程、第二の焼成の中断工程、第三の焼成工程・・の繰り返しによりなり、温度を交互に上下させてＣａ含有物質に温度変化を与える。この焼成および焼成の中断の回数は、任意に設定することができる。
本形態では、第一の焼成工程より第二の焼成工程の焼成温度を高く設定し、さらに第二より第三、第三より第四工程の焼成温度を高く設定する。また、焼成の中断による温度設定も焼成工程と同じく、第一よりも第二、第二よりも第三の温度を高く設定するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
また、最終の焼成工程では、Ｃａ含有物質に消石灰または生石灰の何れか一方を１〜１０重量％の割合で添加して焼成することもできる。
【００１５】
＜２＞Ｃａ含有物質
Ｃａ含有物質とはカルシウム成分を含む物質であって、たとえば骨部、肉骨粉、貝殻などが利用できる。
ここで、骨部とは牛や豚などを解体した後に残る骨や骨節のことをいい、また肉骨粉とは牛や豚などを解体した後に残る脳や内蔵、骨などを加熱して脂肪を取り除き、圧縮乾燥させて粉末状にしたものをいう。いずれもカルシウム成分やタンパク質および燐酸などを含んでおり、安価で仕入れることできる。
【００１６】
＜３＞粉状物質
粉状物質は、Ｃａ含有物質に焼成、焼成の中断を繰り返し与えて生成される物質であって、ＣａＯ（酸化カルシウム）のほか、リン、油分などを含んでいる。
粉状物質の成分は、セメントに含まれる原料と類似するため、Ｃａ成分に代替して地盤改良材に使用でき、同様の品質、性能を示すことができる。
【００１７】
＜４＞地盤改良材
地盤改良材は、地盤の支持力増強や沈下抑制を目的として現地盤そのものを改良するものであって、たとえば公知の地盤改良材には石炭灰と少量のセメントとからなるものがある。これは、軟弱な地盤に混ぜ合わせることにより、粘土の性質を締め固まりやすい砂の性質に変化させると共に、豪雨等の条件下でも性質が変化しない良質な土を作ることができる。
本発明で生成される粉状物質は、ＣａＯを多く含有するもので、従来の地盤改良材に含まれるＣａ成分に代替して使用することができる。
【００１８】
この粉状物質を地盤に混ぜ合わせると、地盤中の土粒子表面はマイナスイオン化しているため、プラスを呈する粉状物質中のカルシウムイオンが接着材となって、土粒子を団粒化し、地盤を固化する。
【実施例１】
【００１９】
＜１＞準備
骨部、貝殻などの準備したＣａ含有物質を、加熱装置内に投入する。
加熱装置は、焼成、焼成の中断を自由に行うことができ、温度の上下調整およびバッチ処理できるものを使用する。たとえば、公知のセメント焼成炉（キルン）などが使用できる。
Ｃａ含有物質を焼成する場合には、密封状態にして行うのが好ましい。これによって、Ｃａ含有物質に含まれる無機物はそのまま残置され、有機物は完全に分解することができる。
また、その他の好ましい焼成手段としては、たとえばバーナーなどのように空気を積極的に混合して供給しない、非燃焼型電気熱処理装置などを用いるのが好ましい。
【００２０】
＜２＞第一の焼成および第一の中断の焼成工程
加熱装置を稼働し、Ｃａ含有物質の焼成を行う（第一の焼成工程１０）。最初の焼成温度は４００℃に設定し、焼成温度が４００℃に到達したらそのまま１０分間保持する。
このとき、燃焼と同時に自然焼ガスや悪臭が発生する場合には、外部へそのまま排気しないように所要の装置で捕集して、原因となる物質を充分に除去してから排気するのが好ましい。
【００２１】
Ｃａ含有物質を４００℃で１０分間焼成した後、焼成を中断する（第一の焼成の中断工程２０）。そしてＣａ含有物質に付与する温度を、２００℃まで低下させる。
この後、第二の焼成工程３０に入る前に、２００℃の温度を一定時間、たとえば１０分間保持してその後第二の焼成工程３０にかかっても良いが、本例ではこの時間を設けずに、次の焼成工程３０に入る。
【００２２】
＜３＞第二の焼成および第二の焼成の中断工程
その後さらに焼成して今度は６００℃まで温度を上げる。温度を６００℃に到達させた後、この温度で１０分間保持する（第二の焼成工程３０）。
焼成してから１０分が経過した後、再び焼成を中断し、３００℃まで温度を下げる（第二の焼成の中断工程４０）。
【００２３】
＜４＞第三の焼成工程
第二の焼成の中断４０後、焼成温度を８００℃まで上げ、粉状物質を生成する（第三の焼成工程５０）。
こうして最終的に得られる物質は、焼成および焼成の中断の繰り返しにより、骨の形は粉砕され、塊りを生じさせることなく、粉末化（粉状物質）する。
その後、この粉状物質は他の冷却装置に移送され、冷却、貯蔵される。
このように骨部をはじめとする貝殻などのＣａ含有物質は、最終的に粉末状になり、これをそのまま地盤改良材や土壌浄化材の原料として有効利用することができる。
なお、粉状物質中に含まれているＣａＯ以外のリン、油分は、水酸化ナトリウム溶液中で回収したりガス化回収して、リサイクルして利用しても良い。
【００２４】
なお、各焼成工程における保持時間は１０分とする必要はなく、５分、１５分、２０分に設定することができ、さらに一工程の中で温度毎に保持時間を変化させても良い。また各焼成温度も前記した温度に限定されるものではなく、たとえば５００℃、５５０℃、６００℃、６５０℃、７００℃、１０００℃など、１３５０℃までの範囲で自由に設定できることは勿論である。
【００２５】
図１に、上記の第一の焼成工程１０から第三の焼成工程５０までの時間（分）と温度(℃)の関係をグラフに示した。
第一の焼成工程１０が開始されると、グラフはゼロ点から右上がりに上昇する。その後、４００℃の地点で平行に移動するラインは、４００℃の温度で１０分間焼成したことを示している。その後、焼成の中断２０により温度が下降すると、グラフは右下がりとなる。２００℃に到達した時点で、再度焼成し（第二の焼成３０）温度が上昇すると、グラフは右上がりとなる。そして、第二の焼成の中断４０、第三の焼成５０工程を経て、最終的に粉状物質を生成する。
このグラフのように、供給されたＣａ含有物質すなわち骨部には、焼成、焼成の中断の繰り返しによる過酷な温度変化が付与されることによって、骨部は最終的に粉末化する。
この生成工程を終えた粉状物質の成分を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【実施例２】
【００２７】
以上は、形状を有する骨、骨筋（Ｃａ含有物質）に、温度変化を与えて粉末化する粉末物質の生成方法を示したが、Ｃａ含有物質が肉骨粉など始めから粉末状である場合には、温度を上下させることなく、一気に４００℃〜１３５０℃の範囲内で加熱して粉状物質を生成することもできる。
これによって、有効利用が望まれていた肉骨粉は廃棄処分以外の方法により、安価に処理して粉状物質とすることができ、ひいてはこれをセメントの原料に利用することができる。
【実施例３】
【００２８】
また、生成工程における最終の焼成工程では、Ｃａ含有物質に消石灰または生石灰のうち何れか一方を１〜１０重量％の割合で添加して焼成することもできる。
消石灰または生石灰を添加して生成された粉状物質は、地盤改良材や土壌浄化材に利用すると、より反応性に富んだ性能を発揮する、という効果を奏する。
消石灰、生石灰の混合割合は、５重量％がより好ましい。
【実施例４】
【００２９】
また、Ｃａ含有物質に温度変化を与える工程においては、焼成および焼成の中断を行うと同時に加圧しても良い。これによって、Ｃａ含有物質にかかる負荷は大きくなるため、脆くなり易くなると同時にＣａ含有物質の滅菌化にも繋がる。
加圧する場合には、たとえば３気圧以上の圧力を加えると良い。このとき、１３３℃、２０分以上という条件を併せて満たすことによって、ＢＳＥ（牛海綿状脳症所謂狂牛病）の原因菌である異常プリオンも滅菌することができ、安全性に優れた粉状物質を生成することができる。
【実施例５】
【００３０】
さらに、Ｃａ含有物質は粉状物質を生成する工程で、撹拌若しくは容器を回転させながら行っても良い。これによって、たとえば肉骨粉が有する脂肪分が表面に滲み出て、肉骨粉同士が結合し、団塊状になる可能性を排除でき、確実に粉末化することができる。
【実施例６】
【００３１】
上記のようにして生成された粉状物質は、地盤改良材や土壌浄化材の原料として、利用に供することができる。粉状物質を地盤改良材に利用する場合、５〜１５重量％の割合で添加するのが好ましい。
粉状物質を含有した地盤改良材は、軟弱な地盤の強化を目的として、たとえば地盤内に供給、撹拌混合されることによって、地盤内では化学的な反応が起こり、土粒子間の粘着力は高まり、内部摩擦角が大きくなることによって、地盤を固化することができる。
また、地盤改良材はこのような表層混合処理工法に用いる場合に限らず、軟弱地盤に地盤改良材を柱状に打ち込んで柱状改良体を形成する方法、深層混合処理工法、又は生石灰杭工法の生石灰の代替品などに利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の粉状物質の生成過程を時間と温度の関係で示した図。
【符号の説明】
【００３３】
１０、３０、５０・・焼成工程
２０、４０・・・・・焼成の中断工程
【図１】
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