(57)【要約】【課題】  廃棄物等を主原料とした焼結物を製造するにあたり、煩雑な工程を省き、生産性よく、高品質の焼結物を製造する方法を提供すること。【解決手段】  建設発生土、産業廃棄物、或いは一般廃棄物から選ばれた１種以上を主原料とし、該主原料に必要に応じて成分調整剤及び／又は焼結助剤を添加混合して所定の化学組成の混合原料に調整した後、該混合原料を５ｍｍ以下の粉状及び／又は粒状の状態でロータリーキルンに投入し、造粒しながら焼成する焼結物の製造方法とした。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設発生土、産業廃棄物、或いは一般廃棄物から選ばれた１種以上を主原料とし、該主原料に必要に応じて成分調整剤及び／又は焼結助剤を添加混合して所定の化学組成の原料に調整した後、該原料を５ｍｍ以下の粉状及び／又は粒状の状態でロータリーキルンに投入し、造粒しながら焼成することを特徴とする、焼結物の製造方法。
【請求項２】
上記原料の化学組成を、ＣａＯが５〜３０重量％、ＳｉＯ2が３０〜７０重量％、Ａｌ2Ｏ3が１０〜４０重量％に調整することを特徴とする、請求項１に記載の焼結物の製造方法。
【請求項３】
上記建設発生土、産業廃棄物、或いは一般廃棄物から選ばれた１種以上から成る主原料、及び該主原料に必要に応じて添加混合する上記成分調整剤及び／又は焼結助剤の粒度を、平均粒子径で１〜３００μｍとすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の焼結物の製造方法。
【請求項４】
上記ロータリーキルンに融着防止材を吹き込み、転動造粒された焼成中の造粒物に付着させることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の焼結物の製造方法。
【請求項５】
建設発生土、産業廃棄物、或いは一般廃棄物から選ばれた１種以上を主原料とした焼結物であって、絶乾密度が１．０〜２．５ｇ／ｃｍ3、２４時間吸水率及び減圧吸水率が０．１％以上、１５％以下、直径が５〜１０ｍｍの粒子の圧壊荷重が０．２ｋＮ以上、又は直径が１０〜１５ｍｍの粒子の圧壊荷重が０．５ｋＮ以上であることを特徴とする、焼結物。
【請求項６】
鉱物種として少なくともアノーサイトを１５〜５０重量％含有することを特徴とする、請求項５に記載の焼結物。
【請求項７】
ＣａＯを５〜３０重量％、ＳｉＯ2を３０〜７０重量％、Ａｌ2Ｏ3を１０〜４０重量％含有することを特徴とする、請求項５、又は６に記載の焼結物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結物の製造方法及び焼結物に関するもので、特に、建設発生土、産業廃棄物等の廃棄物を主原料として用いた、高強度且つ低吸水性の焼結物の製造方法及び焼結物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設現場や工事現場などから発生する土壌や残土、或いは産業廃棄物や一般廃棄物の発生量は、年間数百万トンにも達し、その大部分は有効利用されることなく埋立処分されているのが現状であるが、近年、その受け入れ側である埋立処分場については、その枯渇化が深刻化しており、発生する廃棄物を全て受け入れられない状況にある。
また、これらを廃棄するために必要な処分費についても、年々高騰の一途をたどっており、このような状況ゆえ、これらの廃棄物を不法投棄するなどの社会的な問題も発生している。
【０００３】
こうした処分場の枯渇化の背景や、さらには、産業廃棄物は無機質な鉱物が主成分であるといったことから、産業廃棄物等にセメントと水を添加し、養生固化したものを裏打材、或いは埋め戻し材等として再利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。  しかし、かかる特許文献１に開示されたような再利用の方法は、その処理を行うための処理費が高い割には、利用価値が低く、その実用化が進んでいないのが現状である。
【０００４】
また、セメント産業においても、産業廃棄物等をセメントの原料代替として利用しつつあるが、所定品質のセメントクリンカを得る為には、その使用し得る産業廃棄物等の種類及び使用量にも限界があり、また、近年のセメント需要の低迷に伴う減産の影響を受け、産業廃棄物等の発生量に対し、その処理量が追いついていない。
【０００５】
また、上述したとおり、近年のセメント需要の減少はセメント産業にとっては深刻な問題であり、近年のセメント需要に対するセメントの生産能力、すなわち現有の生産設備は過剰となっていることから、止むを得ずロータリーキルン等を遊休化するなどの対応が行われているが、その設備を大幅に改造し、他の製造装置に転用すること、例えば、都市ゴミを発酵処理し、セメント原料を製造するシステムの一部として活用する方策などが提案されている（例えば、特許文献２）。
しかし、かかる遊休設備の活用方法は、その設備の改造工事にかかる費用は膨大なものであり、ロータリーキルンなどの設備をそのまま活用した新たな遊休設備等の活用方法が切望されている。
【０００６】
一方、従来のコンクリート用骨材は天然産の石材や砂が使用されているが、これらは年々その生産が逼迫しており、地域によっては、良質なものが得られず、これらに置き換わる材料が強く望まれている。
また、天然資源や環境保護といった観点からも、その対策の実施が望まれている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１９５２４号公報
【特許文献２】特開２００１−１９１０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した背景技術が有する課題及び要望に鑑みて成されたものであって、その目的は、建設発生土、産業廃棄物、或いは一般廃棄物の大量使用を可能にすると共に、これらの廃棄物を主原料とした焼結物を製造するにあたり、遊休設備或いは現有設備をそのまま活用し、煩雑な工程を省き、生産性よく、高品質の焼結物を製造する方法、及び廃棄物を主原料とした高品質の焼結物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記した課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、廃棄物同士を適当に組み合わせることにより、或いは廃棄物に成分調整剤及び／又は焼結助剤を添加混合することにより所定の化学組成の原料に調整した後、該原料を粉状のまま、或いは所定以下の粒状に成形してロータリーキルンで焼成することにより、適度な大きさを有し、内部まで十分に焼結した高品質の焼結物が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
即ち、本発明は、建設発生土、産業廃棄物、或いは一般廃棄物から選ばれた１種以上を主原料とし、該主原料に必要に応じて成分調整剤及び／又は焼結助剤を添加混合して所定の化学組成の原料に調整した後、該原料を５ｍｍ以下の粉状及び／又は粒状の状態でロータリーキルンに投入し、造粒しながら焼成する焼結物の製造方法とした。
なお、上記本発明で用いる、建設発生土、産業廃棄物、或いは一般廃棄物は、水分を除いた含有量として、ＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を合計５０重量％以上含有することが好ましい。
【００１１】
ここで、上記原料の化学組成は、ＣａＯが５〜３０重量％、ＳｉＯ2が３０〜７０重量％、Ａｌ2Ｏ3が１０〜４０重量％に成るように調整することが好ましい。また、廃棄物から成る上記主原料、及び該主原料に必要に応じて添加混合する上記成分調整剤及び／又は焼結助剤の粒度は、平均粒子径で１〜３００μｍのものが好ましく、特には平均粒子径で１〜５０μｍのものが好ましい。さらに、安定した焼成を可能とする為などの目的で、ロータリーキルンに融着防止材を吹き込み、転動造粒された焼成中の造粒物に付着させることは好ましい。
【００１２】
また、本発明は、建設発生土、産業廃棄物、或いは一般廃棄物から選ばれた１種以上を主原料とした焼結物であって、絶乾密度が１．０〜２．５ｇ／ｃｍ3、２４時間吸水率及び減圧吸水率が０．１〜１５％、特には０．１〜６％、直径が５〜１０ｍｍの粒子の圧壊荷重が０．２ｋＮ以上、特には０．５ｋＮ以上、又は直径が１０〜１５ｍｍの粒子の圧壊荷重が０．５ｋＮ以上、特には１．０ｋＮ以上である焼結物とした。
【００１３】
ここで、上記焼結物は、鉱物種として少なくともアノーサイトを１５〜５０重量％含有していることが好ましい。また、上記焼結物は、ＣａＯを５〜３０重量％、ＳｉＯ2を３０〜７０重量％、Ａｌ2Ｏ3を１０〜４０重量％含有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明に係る焼結物の製造方法によれば、ロータリーキルンによる転動により造粒するため、予め廃棄物等の原料を所定の大きさに成形する煩雑な成形工程が省け、しかも、粉状或いは小さい粒状で焼成を行なうため、所謂生焼けの状態が生じ難く、高強度且つ低吸水性の焼結物を生産性よく製造することができる効果がある。
【００１５】
また、上記した本発明に係る焼結物によれば、高強度で且つ低吸水率であるため、コンクリート用の骨材、路盤材、埋め戻し材、セメント原料の粘土の代替等として好適に使用することができ、しかも、建設発生土、産業廃棄物などの廃棄物を主原料とするため、廃棄物の有効利用、及び遊休のロータリーキルンをそのまま使用できるため、遊休設備の有効活用と言う観点からも、優れた効果を奏する発明となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、上記した本発明に係る焼結物の製造方法及び焼結物の実施の形態を、詳細に説明する。
【００１７】
本発明で使用する建設発生土とは、建設現場や工事現場の掘削、ダムの浚渫工事等で発生する土壌、泥土、残土、さらには廃土壌等を言い、これらにハンドリング性や輸送性を向上させるため、消石灰などの改質材を添加した改質土も含む。また、本発明で使用する産業廃棄物としては、例えば生コンスラッジ、各種汚泥（例えば、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等）、建設廃材、コンクリート廃材、ボーリング廃土、各種焼却灰（例えば、石炭灰、焼却飛灰、溶融飛灰等）、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰等が挙げられる。更に、本発明で使用する一般廃棄物としては、例えば下水汚泥、下水汚泥乾燥粉、下水汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却主灰、都市ゴミ焼却飛灰、貝殻等が挙げられる。
本発明においては、上記した建設発生土、産業廃棄物、或いは一般廃棄物から選ばれた１種以上を主原料として使用する。
なお、以下、建設発生土、一般廃棄物、産業廃棄物から選ばれる一種以上を廃棄物等と言うことがある。
【００１８】
本発明で使用する上記廃棄物等は、平均粒子径で１〜３００μｍのものを用いると、焼結性が良いために推奨され、特に好ましくは、平均粒子径で１〜５０μｍのものを用いる。３００μｍより大きい場合は、粉砕等によって粒度を調整したものを用いることができる。この際、粉砕は連続式、バッチ式を問わないが、経済性の観点から連続式が推奨される。平均粒子径が１μｍに満たない場合は、原料の焼結性は向上するものの、粉砕にかかるコストが高騰するために好ましくない。廃棄物等は、粉砕の前後に必要に応じロータリードライヤーなどの乾燥機で乾燥して用いても良い。
【００１９】
上記廃棄物等のなかには、強熱減量分として数％から数１０％程度の有機物を含むものもあるが、本発明では後述するように、原料形態は粉末、或いは所定の粒径以下の粒子状態で焼成するため、焼成過程での燃焼反応が容易に進行し、有機物は完全に燃焼するため、使用する廃棄物等には有機物含有量に対する規制は一切設ける必要はない。
【００２０】
本発明においては、上記廃棄物等を主原料として用い、該主原料に、必要に応じて成分調整剤及び／又は焼結助剤を添加し、予め所定の化学組成の原料とする。但し、廃棄物等の大量使用の観点から、成分調整剤及び／又は焼結助剤は極力使用しないことが好ましく、このために、上記した建設発生土、一般廃棄物、産業廃棄物を適宜組み合わせ、主原料である廃棄物等自体の化学組成を、目標とする原料の化学組成とする、或いは少なくとも目標とする原料の化学組成に近づけることは好ましい。
【００２１】
目標とする原料の化学組成は、ＣａＯが５〜３０重量％、ＳｉＯ2が３０〜７０重量％、Ａｌ2Ｏ3が１０〜４０重量％含まれているように調整することが好ましい。
これは、ＣａＯが５重量％に満たない場合には、焼成温度が著しく上昇し、実用的ではないことや、易焼結性が悪くなるなど焼結物品質のコントロールが困難になるために好ましくなく、逆にＣａＯが３０重量％よりも大く含まれていると、やはり焼成温度が上昇し、易焼結性が悪くなるために好ましくない。また、ＳｉＯ2が３０重量％よりも少ないと、焼成温度が上昇し、易焼結性が悪くなるために好ましくなく、７０重量％よりも大きいと、焼成温度が著しく上昇し、実用的ではなく好ましくない。Ａｌ2Ｏ3が１０重量％よりも少ないと、液相の多量発生など、安定した運転が困難になるために好ましくなく、Ａｌ2Ｏ3が４０％重量を越える量存在すると、焼成温度が著しく上昇し、実用的ではないために好ましくない。
【００２２】
ここで、成分調整剤とは、例えば、ＳｉＯ2源としては、ケイ石粉、粘土、カオリン、ベントナイトといったものが挙げられる。また、Ａｌ2Ｏ3源としては、アルミナ粉、アルミ灰、ＣａＯ源としては、石灰石粉、消石灰、生石灰、セメント、石膏などが挙げられる。
【００２３】
上記成分調整剤の粒度については、廃棄物等との反応性から、平均粒子経で１〜３００μｍであることが好ましく、特には平均粒子経で１〜５０μｍであることが好ましい。３００μｍより大きい場合は、粉砕や分級によって粒度を調整したものを用いることができる。
成分調整剤の粒度が１μｍより小さいと、粉砕等にかかる費用が高騰するために好ましくなく、３００μｍを超えると、廃棄物等との反応性が著しく悪くなり、成分調整剤としての効果が得られないために好ましくない。
【００２４】
一方、焼結助剤とはその名のとおり、焼結反応を促すために添加するものであって、主原料である廃棄物等、或いは廃棄物等と上記成分調整剤の混合物にすでに焼結性が備わっていれば、とくに添加する必要はない。しかしながら、これらの原料成分では十分な焼結性が確保できない場合には、焼結助剤を添加する。
【００２５】
焼結助剤には、種々のものが挙げられるが、例えば上記に示した成分調整剤のうち、粘土やカオリン、ベントナイト、各種のＡｌ2Ｏ3源やセメントなどは、焼結を促す効果を合わせもっている。また、ＭｇＯも焼結を促す効果を有しており、ＭｇＯは勿論のこと、この成分を含有するＭｇ（０Ｈ）2やＭｇＣＯ3、或いはＣａＣＯ3・ＭｇＣＯ3（ドロマイト）、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3（スピネル）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2（フオルステライト）なども好適である。また、鉄鋼副産物であるフェロニッケルスラグなどもＭｇＯの含有量が高いばかりでなく、その有効利用といった観点からもより好適な材料と言える。
【００２６】
ＫやＮａなどのアルカリ金属の酸化物や複合酸化物、例えば炭酸ナトリウムや炭酸カリウムなども焼結反応を促進する効果を示すことが知られており、その複合酸化物である正長石、曹長石などの長石族、硝石、雲母族、霞石も好適である。また、廃ガラスや赤泥などもその有効利用の観点から好適な材料と言える。
また、Ｆｅを含有する酸化物や複合酸化物、例えばＦｅ2Ｏ3粉末や鉄さいなども焼結反応を促進する効果を合わせ持っているため、これらを必要に応じて添加しても良い。
【００２７】
上記添加する焼結助剤の粒度としては、やはり廃棄物等との反応性から、平均粒子経で１〜３００μｍが好ましく、特には平均粒子経で１〜５０μｍであることが好ましい。３００μｍより大きい場合は、粉砕等によって粒度を調整したものを用いることができる。  焼結助剤の粒度が１μｍより小さいと、粉砕等に掛かる費用が高騰するために好ましくなく、３００μｍを超えると、廃棄物等との反応性が悪くなり、焼結助剤としての効果が得られないために好ましくない。
【００２８】
また、焼結助剤の添加量としては、焼結物中の焼結助剤成分元素の酸化物換算値として、ＭｇＯが０．１〜１０重量％、Ｒ2Ｏが０．１〜１０重量％、Ｆｅ2Ｏ3が０．１〜１０重量％とすることが好ましい。
なお、Ｒ2Ｏとは、アルカリ金属酸化物の総称で、Ｒ2Ｏ（重量％）＝Ｎａ2Ｏ（重量％）＋０．６８５Ｋ2Ｏ（重量％）で表すことができる。
ＭｇＯが０．１重量％よりも小さいと、焼結助剤としての効果が得られないために好ましくなく、１０重量％よりも大きいと、焼結助剤としての効果はそれ以上増加しないために好ましくない。Ｒ2Ｏが０．１重量％よりも小さいと、焼結助剤としての効果が得られなくなるために好ましくなく、１０重量％より大きいと、焼結時の液相の発生が急激になり、安定した運転が行えなくなるために好ましくない。また、Ｆｅ2Ｏ3が０．１重量％よりも小さいと、焼結助剤としての効果が得られないために好ましくなく、１０重量％よりも大きいと、焼結時の液相の発生が急激になり、安定した運転が行えなくなることや、焼成の雰囲気等によっては、Ｏ2を放出し、焼結物に多数の気泡を発生させる原因となるために好ましくない。
【００２９】
上記した廃棄物等から成る主原料、或いは該主原料に必要に応じて添加される成分調整剤及び／又は焼結助剤との混合は、ナウターミキサーやエアーブレンデングサイロなど公知の混合機で行なえばよく、連続式、バッチ式の何れを用いても良い。要は、均質な混合物が得られれば良く、混合時間等は使用する設備に応じて適宜設定すれば良いが、混合が不十分となると、良好な焼結物が得られなくなるために最大の注意を払う必要がある。
【００３０】
また、粒度の粗い原料を用いる場合や混合度を高めたい場合は、チューブミルなどの粉砕を伴うものを使用してもよく、公知の粉砕機であれば、連続式、バッチ式を問わず何れも用いることができる。粉砕混合時間は、経済性や混合性から、概ね３０分〜１時間程度が良いが、使用する設備に応じて適宜設定すると良い。
【００３１】
混合された原料は、５ｍｍ以下の粉状及び／又は粒状の状態でロータリーキルンに投入され、造粒しながら焼成することにより焼結物が製造される。
【００３２】
原料は、粉状の状態のままでロータリーキルンに投入しても良いが、野外ホッバーからベルトフィーダーを介してキルンに送入する場合など、発塵や周辺環境に配慮が必要な場合、或いはハンドリンク面において問題を生じさせる可能性がある場合は、原料粉末を５ｍｍ以下の粒状に整粒し、ロータリーキルンヘ投入しても良い。
【００３３】
この際、整粒にパンペレタイザーや押し出し成形機を用いても特段問題はないが、これらは習熟された技能を必要とすることや設備コスト上の観点から好ましくなく、例えばバグミルやスクリューフィーダーを使用し、原料輸送経路、或いは整粒中の原料に直接散水することで、設備が簡素にでき、これといった特別な技能を必要としないことから推奨される。また、整粒物の粒子径のコントロールは、散水量で調整することができ、最適な散水量は、原料粉末の粉末度や含水量によって異なるため、整粒物の状態を見ながら、適宜調節すると良い。
整粒物が５ｍｍ以下であれば、どのような形状をしていても良く、整粒ののち、解砕や分級にて５ｍｍ以下に調整したものを用いても良い。この整粒物が５ｍｍを超えると、内部まで均質に焼成し難くなるために好ましくない。
【００３４】
こうして混合された粉状の原料、或いは５ｍｍ以下に整粒された粒状の原料は、ロータリーキルンで焼成される。
ロータリーキルンの使用は、セメント産業において、遊休設備の有効活用と言った観点から推奨されることは言うまでもないが、ロータリーキルンは、安定した品質の焼結物が連続して得られ易く、工業生産に向いていることに加え、前述の原料の配合調整による相乗効果も合わさって、極めて安定的に焼結物を製造することが可能となる。
【００３５】
ロータリーキルンを用いた焼成は、好ましくは８００〜１５００℃、より好ましくは、１１５０〜１３５０℃にて行うが、所望とする焼結物の品質（例えば、絶乾密度、吸水率等）を勘案し、適宜調製すると良い。
なお、焼成温度が８００℃未満では、十分な焼成が行なわれず、原料が造粒されないまま排出される憂いがあるために好ましくない。また、１５００℃を越えると、原料が溶融してしまい、運転に支障をきたすために好ましくない。
【００３６】
ここで使用するロータリーキルンは、排気系にサイクロンなどの原料循環予熱設備、プレヒーター、廃熱ボイラー等を付設していても、していなくても良い。また、窯尻にリフターを備えているものや、ロータリーキルンの内径を途中で窄めたり、広げるなどの加工を加えたものであっても良い。
【００３７】
燃料としては、重油、微粉炭、再生油、ＬＰＧ、ＮＰＧなど一般的に用いられているものであれば、単体或いは混焼で使用しても良く、所定の焼成温度になるよう焚き込み量を調整する。近年、セメントキルンにおいては、廃プラスチック、廃タイヤ、廃木材や肉骨粉などが、燃料代替として用いられているが、そのようなものが燃料の一部として使用されていても良い。
【００３８】
ロータリーキルンでの焼成時間は、経済性の観点から概ね１５〜１２０分とするのが適当であるが、所定品質の焼結物が得られるよう、適宜調製すると良い。また、焼成時のロータリーキルン内のＯ2分圧は、一般的な焼成範囲である３〜１２％に調整すれば良いが、とくに限定されるものではない。また、サイクロンなどの原料循環系を備えていないロータリーキルンにて焼成を行う場合は、ロータリーキルン窯尻の風速が概ね５ｍ／ｓ以下となるよう、ドラフトを調整すると良く、ロータリーキルン窯尻の風速が５ｍ／ｓを超えると、多量の原料が系外へ飛散して焼結物の収率が低下するために好ましくない。
【００３９】
焼成中は、焼結物の品質をより高める目的、またより安定した運転を目的として、融着防止材をロータリーキルンの窯前から吹き込んでも良く、既に所望とする品質の焼結物が得られている場合、また安定した運転が行なわれている場合には、特に融着防止材を使用する必要はない。
融着防止材としては、珪石、アルサイト、アルミナ、セメントの粉末やセメントの主要鉱物であるエーライト、ビーライト粉末などを用いることができる。
【００４０】
融着防止材の粒子径は、概ね平均粒子径で１０〜１０００μｍのものを用いると、融着防止効果が得られ易いので好ましく、その純度は高いものほど良い。融着防止材の平均粒子径が１０μｍより小さいと、焼成中に原料化して焼結物中に取り込まれる可能性が高く、融着防止材としての効果が減少してしまうことや、焼結物品質の低下を生じるために好ましくない。逆に融着防止材の平均粒子径が１０００μｍより大きいと、送入部位等の磨耗が著しく、これら消耗部位や部品の交換が頻繁になるために好ましくない。さらに融着防止材の平均粒子径が数ミリを超えると、融着防止材としての効果が減少し、また焼結物に融着したものとの分離が困難になるために好ましくない。
【００４１】
融着防止材の吹き込み方法としては、焼点に融着防止材が所定量吹き付けられるものであれば、とくに限定されないが、例えば水冷管或いは空冷管などの送入管をロータリーキルンの窯前に挿入し、エジェクタなどの空気圧送やモノーポンプなどの輸送ポンプによって、融着防止材を吹き付けると装置が簡便にでき推奨される。
また、融着防止材の吹き込み量は、ロータリーキルンに送入する混合原料に対し、３〜１０重量％が好ましく、３重量％よりも少ないと、融着防止材としての効果が得られ難く、１０重量％を超えても、融着防止材による融着防止効果はそれ以上増加しないため、経済的な面からみても好ましくない。
【００４２】
上記のようなロータリーキルンによる原料の焼成によって、絶乾密度が１．０ｇ／ｃｍ3以上、２．５ｇ／ｃｍ3以下、２４時間吸水率、減圧吸水率が０．１％以上、１５％以下、直径５〜１０ｍｍの焼結物の圧壊荷重が０．２ｋＮ以上、又は直径１０〜１５ｍｍの焼結物の圧壊荷重が０．５ｋＮ以上の焼結物が得られる。
【００４３】
この本発明に係る焼結物は、２４時間吸水率が低いばかりでなく、減圧吸水率も低いのが特徴であり、上記した２４時間吸水率、減圧吸水率が０．１％以上、１５％以下である焼結物が得られるのは無論、２４時間吸水率、減圧吸水率が共に０．１％以上、６％以下で、直径５〜１０ｍｍの焼結物の圧壊荷重が０．５ｋＮ以上、又は直径１０〜１５ｍｍの焼結物の圧壊荷重が１．０ｋＮ以上の焼結物も容易に得ることができる。
ここで、減圧吸水率とは、一定の減圧下にて強制的に吸水を行う方法であり、具体的には、密閉容器中に焼結物を水没させ、真空ポンプで−４００ｍｍＨｇまで容器内を減圧し、１５分間静置した後に徐々に大気に開放し、焼結物に含水した水量から減圧時の吸水率を測定した値である。
この減圧吸水率は、コンクリートのポンプ圧送時の配管内における骨材の吸水性を推察する指標となるものであり、焼結物をコンクリート用の骨材として使用する場合には、コンクリートとした際の良好なワーカビリティーを確保するために、焼結物は、２４時間吸水率のみならず、減圧吸水率を低くすることが重要になる。
【００４４】
表面のみの焼成が進行し易い従来のペレット焼成は、外観上は緻密質であっても、焼結物内部に焼成むらが生じていることが多く、それによって、２４時間吸水率が低い場合においても、減圧吸水率が高くなることが一般的であるが、本発明によって得られる焼結物は、焼成過程において、核となる溶融粒子が他の溶融粒子を巻き込みながら粒成長し、焼結度を高めながら焼成が進行することから、表面から内部まで非常に焼きむらの少ない非常に均質で緻密質な焼結物が得られる。そのため、２４時間吸水率が低いことは勿論のこと、同時に減圧吸水率も低くなると言った特徴があり、加えて強度も備わったものとなる。また、５ｍｍ以下の粉状及び／又は粒状の状態でロータリーキルンに投入するため、廃棄物等の主原料に含有されている有機物が、焼成中に燃焼され易いといった特徴もあり、焼成中の焼結物の発泡化が抑制され、結果として絶乾密度も高い焼結物が得られ易い。
【００４５】
また、本発明に係る焼結物には、鉱物種として少なくともアノーサイト（ＣａＯ・２ＳｉＯ2・Ａｌ2Ｏ3）が含有されていることが好ましい。
この焼結物は、生成相の主体が珪酸塩鉱物、アノーサイト、ガラスからなるものであるが、焼結物の原料となる廃棄物等は、数種の珪酸塩鉱物から構成されており、この珪酸塩鉱物同士が反応し、結合相としてガラスが生成する。更に該ガラスと珪酸塩鉱物との反応によって強固な鉱物質であるアノーサイトが析出し、主にガラスと珪酸塩鉱物との間に介在する。この強固な鉱物質であるアノーサイトが介在することにより、高い強度を発現することができる。
【００４６】
生成相中に占めるアノーサイトの含有量は、１５〜５０重量％、より好ましくは、２０〜４０重量％である。アノーサイトの含有量が１５重量％未満では、珪酸塩鉱物粒子間の結合がガラスによって担われる比率が高まることから、高い結合力が得られず、焼結物強度が低下するために好ましくない。逆に５０重量％を超えると、結晶質相が増大することにより、易焼結性を維持することが困難となるために好ましくない。
【００４７】
また、本発明に係る焼結物の化学組成は、ＣａＯが５〜３０重量％、ＳｉＯ2が３０〜７０重量％、Ａｌ2Ｏ3が１０〜４０重量％であることが好ましい。
これは、このような化学組成の焼結物は、易焼結性が良く、上記した性状、すなわち絶乾密度及び圧壊荷重が高く、２４時間吸水率及び減圧吸水率が共に低い良好な性状を有する焼結物となるために好ましい。
【００４８】
以上、詳述した本発明によれば、高強度で且つ低吸水率の焼結物が得られるため、コンクリート用の骨材、路盤材、埋め戻し材、セメント原料の粘土の代替等として好適に使用することができ、しかも、建設発生土、産業廃棄物などの廃棄物を主原料とするため、廃棄物の有効利用、及び遊休のロータリーキルンをそのまま使用できるため、遊休設備の有効活用と言う観点からも、優れた効果を奏する発明となる。
【試験例】
【００４９】
〔試験例１〜１０〕
試験に使用した廃棄物等（建設発生土２種類、下水汚泥１種類、石炭灰２種類）の化学組成を表１に示す。また、試験に使用した成分調製剤（石灰石、炭酸カルシウム、普通ポルトランドセメント、ベントナイト）、及び焼結助剤（フェロニッケルスラグ）の化学組成を表２に示す。
【００５０】
【表１】
2005306707.tif 000002
【表２】
2005306707.tif 000003
【００５１】
表１及び表２に示した原料を、表３に示した種々の割合で計量し、本発明の好ましい範囲の化学組成に配合し、該計量原料を、１３０ｍ3のエアーブレンディングサイロに８０ｔｏｎ投入し、エアーによる曝流混合を各々６時間行った。
続いて、得られた原料を、内径１．５ｍ、長さ２０ｍのロータリーキルンに１ｔｏｎ／ｈで投入し、滞留時間が６０分となる条件で、緻密質な焼結物が得られるように燃料であるＡ重油の焚き量を調整しながら焼成した。この際、焼結物の融着を防止する目的で、平均粒子径３０μｍの珪石粉末を、窯前から３０ｋｇ／ｈで焼点付近へ吹き込みながら焼成した。
【００５２】
【表３】
2005306707.tif 000004
【００５３】
こうして得られた焼結物は、外観上緻密質なものであった。
得られた焼結物を、目開き５、１０、１５ｍｍの篩いにて篩い分けし、５〜１０ｍｍ、１０〜１５ｍｍの焼結物について、それぞれ化学組成を蛍光10線の定量分析にて行い、また、絶乾密度、吸水率を、ＪＩＳ  Ａ  １１１０に準拠して測定した。これに併せて、−４００ｍｍＨｇの減圧下で、１５分間吸水させた減圧吸水率を測定し、さらに焼結物強度を測定するため、土木学会基準の高強度フライアッシュ人工骨材の圧壊荷重試験方法に準拠して圧壊荷重を測定した。また、この焼結物を粉砕し、粉末10線回折装置を用いてアノーサイトの生成量を内部標準法（内部標準物質；ＣａＦ2）によって定量分析を行った。  その結果を、表４に示す。
【００５４】
【表４】
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【００５５】
表４から明らかのように、何れの試験例においても、２４時間吸水率、減圧吸水率が共に低く、且つ高強度の焼結物が得られた。
【００５６】
〔試験例１１〜１４〕
試験に使用した原料は、上記試験例１〜１０と同様で、その原料を、表５に示す配合割合にて計量し、該計量物を、１３０ｍ3のエアーブレンディングサイロに８０ｔｏｎ投入し、エアーによる曝流混合を各々６時間行った。
続いて、得られた原料を、粒径５〜１５ｍｍに成るように、パンペレタイザーで球形状に造粒し、該造粒物を、６０℃で３時間養生し、該造粒物の強度を高めた。
続いて、粒径５〜１５ｍｍの造粒物を、内径１．５ｍ、長さ２０ｍのロータリーキルンに１ｔｏｎ／ｈで投入し、滞留時間が６０分となる条件で、緻密質な焼結物が得られるように燃料であるＡ重油の焚き量を調整しながら焼成した。この際、焼結物の融着を防止する目的で、平均粒子径３０μｍの珪石粉末を、窯前から３０ｋｇ／ｈで焼点付近へ吹き込みながら焼成を行なった。
【００５７】
【表５】
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【００５８】
こうして得られた焼結物は、外観上緻密質なものであった。
得られた焼結物について、上記試験例１〜１０と同様の項目について、同様の方法で測定を行なった。
その結果を、表６に示す。
【００５９】
【表６】
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【００６０】
表６から明らかのように、絶乾密度、２４時間吸水率については上記試験例１〜１０の焼結物と遜色のないものが得られたが、圧壊荷重、減圧吸水率については、上記試験例１〜１０の焼結物に比して劣るものであった。
【００６１】
〔試験例１５〜１９〕
試験に使用した建設発生土、下水汚泥、石炭灰、及び成分調整剤３種類（炭酸カルシウム、珪石粉、アルミナ粉）の化学組成を、表７に示す。
【００６２】
【表７】
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【００６３】
表７に示した原料を、表８に示した割合で各々計量し、焼結物を製造する原料として使用した以外は、上記試験例１〜１０と同様にして焼結物を製造した。
【００６４】
【表８】
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【００６５】
試験例１５の配合割合の原料を使用した場合には、１１５０℃まで焼成温度を上昇させたが、明らかに生焼けの焼結物しか得られなかった。特殊なロータリーキルンを用いれば焼成可能と考えられるが、焼成温度が高く、製造コストの高騰は避けられず、実用的ではないことが分かった。
試験例１６の配合割合の原料を使用した場合には、上記試験例１５の場合と同様に、１５５０℃まで焼成温度を上昇させたが、明らかに生焼けの焼結物しか得られず、実用的ではないことが分かった。
試験例１７の配合割合の原料を使用した場合には、その焼成中に生走りと溶融を繰り返すなど、焼成をコントロールすることができず、明らかに生焼けの焼結物しか得られなかった。
試験例１８の配合割合の原料を使用した場合には、１５５０℃まで焼成温度を上昇させたが、明らかに生焼けの焼結物しか得られなかった。特殊なロータリーキルンを用いれば焼成可能と考えられるが、焼成温度が高く、製造コストの高騰は避けられず、実用的ではないことが分かった。
試験例１９の配合割合の原料を使用した場合には、上記試験例１８の場合と同様に、１５５０℃まで焼成温度を上昇させたが、明らかに生焼けの焼結物しか得られず、実用的ではないことが分かった。