(57)【要約】【課題】Ｃｌなどと重金属が多量に含有されている焼却灰、特にフライアッシュを原料とし、多くの費用がかかる水洗、乾燥などの前処理の工程なしに少量の添加剤とＳｉＯ2のみで塩基度を調節して１次の溶融、２次の結晶化の段階を経て審美的な色相と紋様を有する結晶化した人工大理石を提供することを目的としている。【解決手段】焼却灰を５０〜８０重量％とＳｉＯ2を２０〜５０重量％との混合物に対して、発色と清澄、強化用の添加剤を０.１〜３重量％の割合でさらに混合し、１３００〜１５００℃で０.５〜１.５時間溶融した後、急冷排出し、粒度の調節後に微粉と混合して耐火枠内にスラグを積載し、１０００〜１２００℃で１時間以内に、８５０〜１０５０℃で２時間以内に熱処理して得られることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰を５０〜８０重量％とＳｉＯ2を２０〜５０重量％との混合物に対して、発色と清澄、強化用の添加剤を０.１〜３重量％の割合でさらに混合し、１３００〜１５００℃で０.５〜１.５時間溶融した後、急冷排出し、粒度の調節後に微粉と混合して耐火枠内にスラグを積載し、１０００〜１２００℃で１時間以内に、８５０〜１０５０℃で２時間以内に熱処理して得られることを特徴とする、焼却灰を用いた結晶化した人工大理石の製造方法。
【請求項２】
ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＣａＦ2、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｃｏ3Ｏ4、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＳｅＯ2、Ｃｄ(ＮＯ3)2からなる群より選ばれた発色剤、および、Ｎａ2Ｏ、Ｂ2Ｏ3、ＣａＦ2からなる群より選ばれた強化剤を使用することを特徴とする、請求項１に記載の焼却灰を用いた結晶化した人工大理石の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造方法により得られる結晶化した人工大理石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰を用いた結晶化した人工大理石及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
経済が発展し、産業が発達しながら家庭と社会で各種のゴミが生じている。このように家庭や産業現場で発生するゴミは、一定の場所で分離回収された後、一部はリサイクルされ、残りは埋立されるか、あるいは焼却されている。
ゴミを焼却する場合、生活ゴミあるいは産業ゴミは、周りの条件により小規模あるいは大規模の焼却場で一定の単位で焼却されるが、一部は単純焼却されながらも、焼却補助剤を混合して焼却する場合も多い。
【０００３】
このような焼却処理の最も大きい関心事は、焼却による大気汚染の問題であるが、焼却後に発生する焼却灰の処理についても相当な研究が行われている。
一般的に、焼却灰にはＣａＯ、Ｃｌ、ＳｉＯ2など多様な成分が存在し、前記焼却灰を建築、土木用の資材を製造するにおいて添加剤として活用したり、あるいは焼却灰をそのまま建築、土木用の資材の主成分として適用する例が試みられている。
【０００４】
一部の国家では、床材の分離、選別などの前処理の工程で処理する反面、焼却灰のうちフライアッシュの場合は重金属及び塩素成分を多量含有しているため、その有害性のため必須的に１３００〜１５００℃で溶融処理した後、非構造用の骨材や盛土材料として活用する技術が台頭している。
更に、焼却灰と添加剤とを混合した後、１４００〜１５００℃の高温で溶融し、その後９００℃で、２〜３時間、１回熱処理して着色された結晶化ガラスを製造する場合もあるが、物理的な強度と硬度が劣ることは勿論、表面紋様などが発現し難く、多様でないため商業的に脆弱な技術であることが分かった。
【０００５】
一方、国内では、１２００℃以上の高温で１０時間以上、長時間焼成して多用な製品を作る技術が提示されており、水洗などの塩素成分の洗浄過程と粉末乾燥の段階を経て１段階の溶融、結晶化の過程を経る技術などが提示されている。
しかし、前者の場合、材料の物性面において再現性を確保し難く、後者の場合は、実際に多量の焼却灰を水で洗浄する工程の適用が困難であるのみならず、多量の洗浄水の汚染物質の再排出及び処理問題と、乾燥過程などの高費用、大量処理の問題、そして内部全体の結晶化が困難であるという問題などがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたもので、Ｃｌなどと重金属が多量に含有されている焼却灰、特にフライアッシュを原料とし、多くの費用がかかる水洗、乾燥などの前処理の工程なしに少量の添加剤とＳｉＯ2のみで塩基度を調節して１次の溶融、２次の結晶化の段階を経て審美的な色相と紋様を有する結晶化した人工大理石を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明にかかる焼却灰を用いた結晶化した人工大理石の製造方法は、焼却灰を５０〜８０重量％とＳｉＯ2を２０〜５０重量％との混合物に対して、発色と清澄、強化用の添加剤を０.１〜３重量％の割合でさらに混合し、１３００〜１５００℃で０.５〜１.５時間溶融した後、急冷排出し、粒度の調節後に微粉と混合して耐火枠内にスラグを積載し、１０００〜１２００℃で１時間以内に、８５０〜１０５０℃で２時間以内に熱処理して得られることを特徴としている。
【０００８】
本発明において、添加剤としては、特に限定されないが、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＣａＦ2、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｃｏ3Ｏ4、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＳｅＯ2、Ｃｄ(ＮＯ3)2からなる群より選ばれた発色剤、および、Ｎａ2Ｏ、Ｂ2Ｏ3、ＣａＦ2からなる群より選ばれた強化剤を使用することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる焼却灰を用いた結晶化した人工大理石の製造方法は、以上のように構成されているので、Ｃｌなどと重金属が多量含有されているフライアッシュを原料とし、費用が多くかかる水洗、乾燥などの前処理の工程なしに少量の添加剤とＳｉＯ2のみで塩基度を調節し、１次の溶融、２次の結晶化の段階を経て審美的な色相と紋様を有する結晶化した人工大理石が得られ、関連分野への利用及び応用が期待される。
【００１０】
また、本発明によれば、ゴミ焼却後に排出される特定の廃棄物であるフライアッシュをガラス化、結晶化の工程を通じて究極的に高価の処理費が所要される特定の廃棄物を１/１０〜１/３０の程度に体積を減量し、高品質、高付加価値性の建築資材である人工大理石を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本発明の焼却灰を用いた結晶化した人工大理石の製造工程図であり、図２は、本発明の結晶化した人工大理石の製造工程における温度スケジュールグラフである。
【００１２】
図面の通り、本発明の人工大理石の製造方法は、フライアッシュを５０〜８０重量％、ＳｉＯ2を２０〜５０重量％、及び発色と清澄、強化用の添加剤を０.１〜３重量％混合し、１３００〜１５００℃で０.５〜１.５時間溶融した後、急冷排出し、粒度の調節後に微粉と混合して耐火枠内にスラグを積載し、１０００〜１２００℃で１時間以内に、８５０〜１０５０℃で２時間以内に熱処理するようになっている。
なお、ＳｉＯ2の添加量は、２０〜５０重量％に限定されるが、その理由は、ＳｉＯ2の添加量が２０重量％未満であれば塩基度の調節が難しく、反面に５０重量％以上であれば製品の成形が難しくなるためである。
【００１３】
更に、前記発色と清澄、強化用の添加剤としては、発色剤としてＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＣａＦ2、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｃｏ3Ｏ4、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＳｅＯ2、Ｃｄ(ＮＯ3)2のうちの少なくともいずれか１種を使用し、強化剤としてＮａ2Ｏ、Ｂ2Ｏ3、ＣａＦ2のうちの少なくともいずれか１種を使用することが好ましい。
【実施例１】
【００１４】
以下に、本発明の具体的な実施例を説明する。
まず、フライアッシュを６０.０重量％、ＳｉＯ2を３９.８重量％、発色と清澄、強化用の添加剤を０.２重量％混合する。
【００１５】
次いで、１４００℃で１時間溶融した後、溶融物を水冷によって急冷し、水砕形態で排出し、その後スクリーンを通じた粒度の調節後、得られた微粉とスラグとを混合した状態で耐火性型枠内に扁平に積載する。
その後、耐火性型枠を熱処理炉内に入れ、熱処理炉で１０００〜１２００℃で１時間以内に、８５０〜１０５０℃で２時間以内に熱処理し、所定の結晶化した人工大理石を得ることができる。
【００１６】
このようにして得られる結晶化した人工大理石は、種々様々なパターンとともに、ホワイトグリーン(white green)、ダークグリーン(dark green)、ダークブルー(dark blue)、レディッシュブラウン(redish brown)、ネービー(navy)、ディムグレー(dimgray)、オリーブグレー(olivegray)、ダークカーキ(darkkhaki)色などの多様な色相と紋様の製品とすることができる。
【００１７】
図３は、このように得られた本発明の焼却灰を用いた結晶化した人工大理石の写真であり、図４は、熱処理過程で生じた析出像の写真である。
前記実施例で得られた本発明の結晶化した人工大理石と既存のマーブルライト（marblite）、一般大理石、及び細粒御影石の物性を比較して表１に表す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
前記表１から分かるように、本発明の結晶化した人工大理石は上記既存のマーブルライト、一般大理石あるいは細粒御影石に比べて遜色のない製品であることが分かる。
上記の通り、本発明では水洗、乾燥などの前処理の工程がなくて工程が簡単で、費用が節減され、粒度調節による多様で外観が美麗なマーブル紋様の発現が可能であり、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＣａＦ2、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｃｏ3Ｏ4、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＳｅＯ2、Ｃｄ(ＮＯ3)2などの酸化物を微量添加し、多様な発色が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の焼却灰を用いた結晶化した人工大理石の製造工程図である。
【図２】本発明の焼却灰を用いた結晶化した人工大理石の製造における温度スケジュールをあらわすグラフである。
【図３】本発明の焼却灰を用いた結晶化した人工大理石の写真である。
【図４】本発明の焼却灰を用いた結晶化した人工大理石の製造における熱処理過程で生じた析出像の写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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