(57)【要約】      （修正有）【課題】産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロのような化学組成が一定ではない原料を用いた場合であっても、大きな密度及び機械的強度を有し、粒度等の性状が均一であり、人工骨材や埋め戻し材等の土工資材として好適に用いうる焼成物を、効率良く製造することのできる焼成物の製造方法を提供する。【解決手段】（Ａ）産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロから選ばれた１種以上からなる原料に、ＣａＯ源を加えて、水硬率が０．１〜１．０となるように調整して調合物を得る原料調合工程と、（Ｂ）ロータリーキルン３に付設されたプレヒータ２で、上記調合物を熱風中に拡散させて、工程（Ｃ）の焼成時に焼成物の品質を低下させる可能性のある未燃カーボン等の阻害物質を除去する阻害物質除去工程と、（Ｃ）阻害物質を除去した調合物を、ロータリーキルン３に供給し、焼成して焼成物を得る焼成工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロから選ばれた１種以上からなる原料に、ＣａＯ源を加えて、水硬率が０．１〜１．０となるように調整し、調合物を得る原料調合工程と、
（Ｂ）上記調合物から、下記工程（Ｃ）における調合物の焼成時に焼成物の品質を低下させる可能性のある阻害物質を除去する阻害物質除去工程と、
（Ｃ）阻害物質が除去された上記調合物を、ロータリーキルンを備えた焼成装置の当該ロータリーキルン内に供給し、焼成して焼成物を得る焼成工程と
を含むことを特徴とする焼成物の製造方法。
【請求項２】
上記原料調合工程（Ａ）において、上記水硬率の標準偏差が０．１以下となるように、調合物を調製する請求項１記載の焼成物の製造方法。
【請求項３】
上記原料調合工程（Ａ）における調合物の平均粒径は、３００μｍ以下である請求項１または２記載の焼成物の製造方法。
【請求項４】
上記阻害物質除去工程（Ｂ）において、上記調合物を熱風中に拡散させることによって、該調合物から上記阻害物質を除去する請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼成物の製造方法。
【請求項５】
上記阻害物質除去工程（Ｂ）における上記阻害物質は、未燃カーボン、硫黄、炭酸カルシウム、および、上記未燃カーボンおよび炭酸カルシウム以外の炭素含有物質、から選ばれる１種以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼成物の製造方法。
【請求項６】
上記焼成工程（Ｃ）における焼成装置は、さらにプレヒータを備えたものであり、かつ、上記阻害物質除去工程（Ｂ）における上記阻害物質の除去は、該プレヒータで行なわれる請求項１〜５のいずれか１項に記載の焼成物の製造方法。
【請求項７】
上記焼成工程（Ｃ）で得られる焼成物の絶乾密度は、２．０ｇ／ｃｍ３以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼成物の製造方法。
【請求項８】
上記の請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法によって製造された焼成物からなることを特徴とする土工資材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロを原料として用いた、人工骨材や埋め戻し材等の土工資材として好適に使用し得る焼成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土等を主原料として焼成した焼成物を、人工骨材や埋め戻し材等の土工資材として用いる技術が数多く提案されている。特に、石炭灰や、製紙汚泥の焼却灰のような廃棄物は、埋立地の不足などを背景として、人工骨材の原料としての利用が進められている。例えば、これら廃棄物を含む原料の造粒、乾燥、予熱、焼成および冷却の工程を経て得られる焼成物が、人工骨材として広く用いられている。
【０００３】
しかし、廃棄物等は、その化学組成が一定ではないために、安定した性状の焼成物を得ることが困難であるという問題があった。例えば、石炭灰のような廃棄物を主原料として、造粒、乾燥、予熱、焼成および冷却からなる従来の方法を用いて、キルンで人工骨材を焼成した場合、造粒物の粒径や、キルン内での造粒物の熱履歴や、キルン内の酸化還元雰囲気等の条件の相違によって、密度や機械的強度の異なる様々な性状の焼成物が製造されてしまい、骨材としての品質の均一性を確保するのが難しかった。
【０００４】
このように、性状の安定していない焼成物が得られる原因としては、廃棄物中に存在する未燃カーボン等の炭素含有物質や、硫黄等の還元性物質によって、焼成時に、造粒物が発泡したり、あるいは、造粒物が燃焼することが挙げられる。
例えば、焼成時に、焼成速度が速すぎたり、あるいは造粒物の粒径が大きすぎたりした場合、造粒物は、先ず、その表面が溶融する。次いで、造粒物の内部で、未燃カーボン等の炭素含有物質が燃焼してガス（二酸化炭素、一酸化炭素）が発生したり、あるいは、硫黄等の還元性物質によって、三酸化二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）が還元されてガス（酸素）が発生する。これらのガスが、造粒物の内部で発泡するとともに、表面が溶融している造粒物から抜け出せなくなり、結果として、中空状で密度が小さく、機械的強度の小さい焼成物が製造されるという問題があった。さらに、三酸化二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）が還元されると、造粒物の内部の融点が下がり、発泡したガスが抜けにくくなるという問題もあった。
【０００５】
また、例えば、ロータリーキルン内の酸素分圧が高い高温雰囲気下で焼成した場合、造粒物が燃焼して温度が急上昇し、その結果、造粒物が溶融してキルンの内壁面に付着したり、造粒物同士が付着して粒径が大きくなり、不均一な焼成物が製造されるという問題があった。
ここで、造粒物の燃焼を防ぐには、ロータリーキルン内の酸素分圧を適正に管理すればよい。しかし、ロータリーキルン内の適正な酸素分圧は、造粒物に含まれるカーボンの含有量によって定まるので、廃棄物等のように原料に含まれるカーボンの含有量が変動する場合には、ロータリーキルン内の酸素分圧を適正に管理することが困難であるという問題があった。
【０００６】
このような事情の下、造粒物の品質を向上させるための方法が、種々提案されている。
例えば、廃棄物等から比較的高い密度の人工骨材を得る方法として、石炭灰を主原料とし、これに必要に応じて粘結材及び添加材と水を加えて成形物とし、その後、ロータリーキルン等の手段を用いた焼成時に、該成形物の温度が１０００℃に達するまでに該成形物中の炭素含有量を０．２％以下、好ましくは０．１％以下にすることによって、発泡を防ぐ方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−４０４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
廃棄物を原料として用いた造粒物に含まれる未燃カーボン等の炭素含有物質は、ロータリーキルン等の手段を用いた焼成時に、高温下で燃焼させることによってガス化し、除去している。
しかし、上記の文献の方法のように、焼成時に、キルン内で、造粒物中の炭素含有量を０．２％以下、好ましくは０．１％以下とするためには、非常に長い燃焼時間が必要になるという問題があった。すなわち、キルン内では、キルンに送られてくる熱風や、キルン内壁からの伝熱、バーナの火炎からの輻射等によって、造粒物に伝熱している。この伝熱方法では、キルン内で層状に充填されている造粒物への伝熱が遅く、造粒物と酸素との接触率も小さいために、長い燃焼時間が必要になる。また、造粒物と酸素との接触率を大きくするためには、造粒物の充填層の厚さを薄くしたり、造粒物の粒径を揃える等の処理が必要となり、この場合、生産性が低くなるという問題もあった。
また、上記の文献の方法で得られた焼成物は、その絶乾密度が２．０ｇ／ｃｍ３程度であり、砂や砂利のような天然骨材（例えば、砂と砂利のそれぞれの絶乾密度は約２．５ｇ／ｃｍ３である。）と比較して、品質的に劣っていた。
そこで、本発明は、産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロのような化学組成が一定ではない原料を用いた場合であっても、大きな密度及び機械的強度を有し、粒度等の性状が均一であり、人工骨材や埋め戻し材等の土工資材として好適に用いうる焼成物を、効率良く製造することのできる焼成物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】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロから選ばれた１種以上からなる原料に、ＣａＯ源を加えて、水硬率が０．１〜１．０となるように調整して調合物とし、次いで、この調合物から、後工程における該調合物の焼成時に焼成物の品質を低下させる可能性のある阻害物質を除去し、その後、阻害物質を除去した調合物を焼成するという一連の工程を含む方法によれば、大きな密度及び機械的強度を有し、粒度等の性状が均一であり、人工骨材や埋め戻し材等の土工資材として好適に用いうる焼成物を、効率良く製造しうることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［８］を提供するものである。
［１］  （Ａ）産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロから選ばれた１種以上からなる原料に、ＣａＯ源を加えて、水硬率が０．１〜１．０となるように調整し、調合物を得る原料調合工程と、（Ｂ）上記調合物から、下記工程（Ｃ）における調合物の焼成時に焼成物の品質を低下させる可能性のある阻害物質を除去する阻害物質除去工程と、（Ｃ）阻害物質が除去された上記調合物を、ロータリーキルンを備えた焼成装置の当該ロータリーキルン内に供給し、焼成して焼成物を得る焼成工程とを含むことを特徴とする焼成物の製造方法。
［２］  上記原料調合工程（Ａ）において、上記水硬率の標準偏差が０．１以下となるように、調合物を調製する［１］の焼成物の製造方法。
［３］  上記原料調合工程（Ａ）における調合物の平均粒径は、３００μｍ以下である［１］または［２］の焼成物の製造方法。
［４］  上記阻害物質除去工程（Ｂ）において、上記調合物を熱風中に拡散させることによって、該調合物から上記阻害物質を除去する［１］〜［３］のいずれかに記載の焼成物の製造方法。
［５］  上記阻害物質除去工程（Ｂ）における上記阻害物質は、未燃カーボン、硫黄、炭酸カルシウム、および、上記未燃カーボンおよび炭酸カルシウム以外の炭素含有物質、から選ばれる１種以上である［１］〜［４］のいずれかに記載の焼成物の製造方法。
［６］  上記焼成工程（Ｃ）における焼成装置は、さらにプレヒータを備えたものであり、かつ、上記阻害物質除去工程（Ｂ）における上記阻害物質の除去は、該プレヒータで行なわれる［１］〜［５］のいずれかに記載の焼成物の製造方法。
［７］  上記焼成工程（Ｃ）における焼成物の絶乾密度は、２．０ｇ／ｃｍ３以上である［１］〜［６］のいずれかに記載の焼成物の製造方法。
［８］  上記の［１］〜［７］のいずれかに記載の方法によって製造された焼成物からなることを特徴とする土工資材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の焼成物の製造方法によれば、化学組成が一定ではなく、かつ未燃カーボン等を含むことから高温処理時にガスを発生しやすい被処理物である、産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロを、処理対象物としているにもかかわらず、大きな密度及び機械的強度を有し、粒度等の性状が均一である焼成物を、効率良く製造することができる。
この焼成物は、近年枯渇が懸念されている天然砕石、海砂、川砂、山砂等の天然骨材の代替物として、コンクリート用の人工骨材や、埋め戻し材等の土工資材として、好適に使用することができる。
また、本発明の焼成物の製造方法によれば、既存のセメント製造設備を焼成装置として使用することができるので、新たな処理設備を増設する必要がなく、処理コスト等の面でも有利である。特に、焼成装置として、既存のプレヒータが付設されたロータリーキルンを用いた場合、このプレヒータによって、調合物から阻害物質（未燃カーボン等）を効率よく除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の焼成物の製造方法を詳細に説明する。
本発明の焼成物の製造方法は、（Ａ）産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロから選ばれた１種以上からなる原料に、ＣａＯ源を加えて、水硬率が０．１〜１．０となるように調整し、調合物を得る原料調合工程と、（Ｂ）上記調合物から、後工程である工程（Ｃ）における調合物の焼成時に焼成物の品質を低下させる可能性のある阻害物質（例えば、未燃カーボン、硫黄、炭酸カルシウム等）を除去する阻害物質除去工程と、（Ｃ）阻害物質が除去された調合物を、ロータリーキルンを備えた焼成装置の当該ロータリーキルンに供給し、焼成して焼成物を得る焼成工程とを含むものである。
【００１１】
［工程（Ａ）：原料調合工程］
本発明の焼成物を製造するための原料は、産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロから選ばれた１種以上からなる。
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、建設汚泥、浄水汚泥、赤泥、製鉄汚泥等）、各種焼却灰（例えば、石炭灰、焼却主灰、焼却飛灰、溶融飛灰等）、建設廃材、コンクリート廃材、ボーリング廃土、鋳物砂、ロックウール、灰ガラス、高炉２次灰等が挙げられる。産業廃棄物としては、１種を単独で用いてもよいし、２種を併用してもよい。
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。一般廃棄物としては、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
本発明で使用する建設発生土としては、例えば、建設現場や工事現場の堀削やダムの浚渫工事等で発生する土壌、泥土、残土や、廃土壌等が挙げられ、また、これらの土壌に対してハンドリング性や輸送性を向上させるために消石灰等の改質材を添加してなる改質土も含まれる。建設発生土としては、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
本発明で使用する底質としては、例えば、河川、湖沼、海等の水域の底に溜まった表層土等の堆積物が挙げられる。
本発明で使用するヘドロとしては、例えば、河川、湖沼、海等の水域の底に沈殿した有害物質等が混ざった汚泥等が挙げられる。
【００１２】
本発明で使用する原料（産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土、底質およびヘドロ）は、好ましくは、粒状または粉状の固形物またはそのスラリーである。
原料の平均粒径は、特に限定されないが、調合物の調製作業を容易にする観点から、好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下である。
なお、「原料の平均粒径」とは、原料を構成する粒体または粉体の積算頻度分布（質量基準の分布）の５０％に相当するもの、すなわち、５０％重量累積粒径をいう。
原料の平均粒径を小さくするには、各種の粉砕機によって原料を粉砕すればよい。この際、粉砕方式としては連続式かバッチ式かを問わないが、経済性および効率性の観点から連続式が推奨される。原料は、水分を含む場合には、粉砕前にロータリードライヤー等の乾燥機で乾燥することが好ましい。
原料の中には、強熱減量分（ｉｇ．ｌｏｓｓ）として数％から数１０％程度の有機物（炭素含有物質）を含むものもある。本発明では、阻害物質除去工程（Ｂ）において、炭素含有物質が除去されるので、原料中の炭素含有物質の含有率に対する制限は、通常、設ける必要がない。
【００１３】
本発明においては、原料にＣａＯ源を加えて、水硬率が０．１〜１．０、好ましくは０．３〜１．０となるように調整し、調合物を得る。
ＣａＯ源としては、例えば、炭酸カルシウム、消石灰、生石灰、セメント等が挙げられる。
【００１４】
調合物の「水硬率
(Ｈ．Ｍ：Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  Ｍｏｄｕｌｕｓ)」とは、次式（１）に示すように、調合物中の「ＳｉＯ２ ＋Ａｌ２Ｏ３ ＋Ｆｅ２Ｏ３」の合計量（１００質量％）に対する「ＣａＯ」の質量比（質量％）である。
水硬率
（Ｈ．Ｍ） ＝ ＣａＯ／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｆｅ２Ｏ３）    （１）
調合物の水硬率が０．１未満の場合は、該調合物を焼成してなる焼成物として高密度のものが得られにくくなるとともに、原料中に含まれている硫黄や塩素がガス化しやすく、この排ガス処理に要する設備を付設する労力やコストが増大するという問題がある。また、調合物の水硬率が１．０を超えると、該調合物を焼成してなる焼成物中に水硬性物質が生じやすくなり、この焼成物を屋外に保管しておく場合に固結する等のトラブルが起こりやすくなるという問題がある。
なお、調合物の水硬率が本発明の範囲内であれば、排ガス処理に要する脱硫装置等の設備を付設する必要がないか、もしくは、設備を付設する場合であっても、処理設備の稼動時の運転負荷を軽減することができる。
【００１５】
本発明においては、上記水硬率の標準偏差が０．１以下となるように、調合物を調製することが好ましい。
「水硬率の標準偏差」は次のように算出する。まず、調合物を対象にして複数(ｎ個)のサンプルを取り、これらのｎ個のサンプルの各々について、水硬率を算出する。次いで、これらの水硬率の合計をサンプル数（ｎ個）で除して得られた水硬率の平均値を算出する。そして、「（各サンプルの水硬率−水硬率の平均値）の２乗」の合計を自由度（ｎ−１）で除して得られる値の平方根を「水硬率の標準偏差」とする。なお、サンプル数（ｎ）は、好ましくは２０以上、より好ましくは３０以上とする。
調合物の水硬率の標準偏差が０．１を超えると、調合物の軟化点が一定とならないため、調合物の軟化点等に応じて温度が管理されているロータリーキルンの安定運転を阻害するという問題が生じうる。
本発明においては、水硬率のばらつき（すなわち、「各サンプルの水硬率」−「水硬率の平均値」）の最大値が０．１以下となるように、調合物を調製することが特に好ましい。この場合、サンプルの数は、例えば、３０である。
【００１６】
原料にＣａＯ源を加えて、水硬率を調整して調合物とする方法としては、例えば、（ａ）廃棄物等の原料をロータリードライヤーで乾燥し、次いで、乾燥済みの原料をボールミルで粉砕し、その後、粉砕済みの原料にＣａＯ源である石灰粉等を混合する方法や、（ｂ）廃棄物等の原料をロータリードライヤーで乾燥し、次いで、乾燥済みの原料を、ＣａＯ源である石灰石等と混合しながら粉砕する方法、等が挙げられる。
ここでの混合は、公知の混合機で行えばよく、連続式とバッチ式のいずれを用いてもよい。混合機の例としては、リボンミキサー、ナウターミキサー（登録商標、ホソカワミクロン社製）、ヘンシェルミキサー（登録商標、三井鉱山社製）等に代表される攪拌型混合機や、エアブレンダー等に代表される空気噴霧型混合機等が挙げられる。
また、ボールミル等によって粉砕しつつ混合する方法も、水硬率を本発明の範囲内に調整するために有効な方法である。
【００１７】
調合物の平均粒径は、熱風中で調合物の拡散性を確保する観点から、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、特に好ましくは７０μｍ以下である。
該平均粒径が３００μｍを超えると、阻害物質除去工程（Ｂ）における熱風中での調合物の拡散性が低くなり、未燃カーボン等の阻害物質を十分に除去することが困難になることがある。
調合物の平均粒径を３００μｍ以下にするには、例えば、粉砕と分級のいずれか１つまたは両方を行なえばよい。
調合物の平均粒径の下限値は、特に限定されないが、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上である。該平均粒径が１μｍ未満では、熱風中での拡散性を向上させうるものの、粉砕に要する労力およびコストが増大することがある。
なお、「調合物の平均粒径」とは、調合物を構成する粒体の積算頻度分布（質量基準の分布）の５０％に相当するもの、すなわち、５０％重量累積粒径をいう。
【００１８】
［工程（Ｂ）：阻害物質除去工程］
工程（Ａ）で得られた調合物から、後工程である工程（Ｃ）における調合物の焼成時に焼成物の品質を低下させる可能性のある阻害物質を除去する工程である。
ここで、阻害物質とは、発泡や、燃焼による高温発生の原因となる物質をいい、具体的には、二酸化炭素等のガスを発生させかつ燃焼を起こしうる可燃物質や、酸素ガスを発生させる還元性物質等をいう。
阻害物質の例としては、未燃カーボン、硫黄、炭酸カルシウム、および、他の炭素含有物質等が挙げられる。ここで、「他の炭素含有物質」の例としては、廃プラスチックの粉砕物等が挙げられる。
阻害物質は、ロータリーキルン内で造粒物を発泡または溶融させて、最終的に得られる焼成物の品質を低下させる品質阻害物質であるとともに、調合物の焼成時に、ロータリーキルンの安定した運転を阻害する安定運転阻害物質になることがある。
例えば、未燃カーボン、硫黄、および、他の炭素含有物質等の阻害物質は、焼成時に、調合物の燃焼の発生原因となり、燃焼によって調合物の温度が急上昇するので、材料の温度履歴の管理が難しくなり、ロータリーキルンの安定な運転を阻害する。
また、炭酸カルシウム等の阻害物質は、焼成時に吸熱反応し、調合物の温度の上昇を抑制するので、未燃カーボン等と同様に、材料の温度履歴の管理が難しくなり、ロータリーキルンの安定な運転を阻害する。
【００１９】
阻害物質除去工程（Ｂ）においては、調合物を熱風中に拡散させることによって、調合物から阻害物質を除去することが好ましい。
調合物を熱風中に拡散させることによって、調合物中の阻害物質を燃焼させて除去することができる。例えば、調合物中の炭素含有物質（具体的には、未燃カーボン、炭酸カルシウム、他の炭素含有物質）は、一酸化炭素や二酸化炭素のガスとなり、硫黄は、二酸化硫黄のガスとなって、共に除去される。また、炭酸カルシウムは、脱炭酸されて酸化カルシウムとなり、焼成物の原料となる。
調合物中の阻害物質の燃焼は、表面で起こる燃焼が支配的である。そのため、調合物を熱風中に拡散させることによって、調合物を構成する粒子の表面に十分に伝熱され、調合物に含まれる阻害物質を効率良く燃焼させて除去することができる。また、調合物を熱風中に拡散させることによって、調合物を構成する粒子と酸素の接触率も増大し、調合物を構成する粒子中に存在する気孔中にも酸素が供給されやすくなり、その結果、調合物中の阻害物質の燃焼が促進され、阻害物質が効率良く除去される。なお、炭酸カルシウムを脱炭酸するためには、調合物の温度を短時間で上昇させることが望ましい。
熱風の温度は、好ましくは４００〜１１００℃、より好ましくは６００〜１０００℃である。また、熱風の酸素濃度（体積基準）は、好ましくは１％以上、より好ましくは４％以上、特に好ましくは７％以上である。なお、熱風の酸素濃度の上限値は、通常、２０％以下である。
調合物が熱風中に滞留する時間は、０．１秒以上、好ましくは１秒以上、より好ましくは２秒以上である。
【００２０】
阻害物質除去工程（Ｂ）における阻害物質の除去は、既存のセメント製造設備である、ロータリーキルンに付設されたプレヒータで行うことが好ましい。
図１に、本発明の製造方法で用いられる焼成装置の一例を示す。図１に示すように、焼成装置１は、プレヒータ２とロータリーキルン３を備えている。プレヒータ２は、縦方向に多段に配列された複数のサイクロン２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからなり、このプレヒータ２が、ロータリーキルン３の窯尻側に接続されている。
図１中、調合物１０（黒色矢印）は、プレヒータ２の上部から供給され、最上段のサイクロン２ａから順次下段のサイクロン２ｂ，２ｃを加熱されながら下降して、仮焼炉４に導かれる。その後、調合物１０は、仮焼炉バーナ５で加熱され、最下段のサイクロン２ｄを加熱されながら下降した後、原料入口側フード６を経由してロータリーキルン３に供給される。
図１中、符号１１（白色矢印）は、ロータリーキルン３内で生じた排ガス（熱風）を示す。排ガス（熱風）１１は、プレヒータ２の最下段のサイクロン２ｄから順次上段のサイクロン２ｃ，２ｂ，２ａを上昇した後、管路７を経て排出される。
プレヒータ２の上部から供給された調合物１０(黒色矢印)は、プレヒータ２内で、上昇する排ガス１１（白色矢印）と対向し、熱風中で拡散しながら下降していくので、当該調合物１０の表面には、十分に熱が供給される。また、調合物１０と酸素の接触率も増大するので、短時間で効率的に、調合物中の阻害物質を燃焼させて除去することができる。
このように、既存のセメント製造設備である、プレヒータを付設したロータリーキルンを焼成装置として利用することによって、阻害物質の除去に十分な滞留時間を確保しつつ、プレヒータで効率的に調合物中の阻害物質を除去することができる。
【００２１】
［工程（Ｃ）：焼成工程］
工程（Ｂ）で阻害物質が除去された調合物を、ロータリーキルンを備えた焼成装置に供給し、焼成して焼成物を得る工程である。
調合物は、例えば、図１に示すように、ロータリーキルン３の窯尻側に接続されたプレヒータ２の上部に設けられた原料投入口を通じて、ロータリーキルン３内に供給される。
なお、調合物中の阻害物質を除去する工程を、ロータリーキルンに付設されたプレヒータで行わない場合、阻害物質を除去済みの調合物は、ロータリーキルンの窯尻側に設けられた投入口から供給してもよい。この場合、焼成装置は、プレヒータを備えず、少なくともロータリーキルンを備えたものであればよい。
ロータリーキルン３内に供給された調合物は、加熱されつつ、調合物中の液相を増していくとともに、ロータリーキルンの転動によって、調合物を構成している粒子同士が接触して、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯの結合反応が進み、ムライト、アノーサイト、ゲーレナイト等の鉱物化が行われる。このように調合物は、ロータリーキルン内で造粒しながら焼成されることによって、粒状の焼成物となる。この焼成物は、大きな機械的強度（一軸圧縮強度等）を発現する。
なお、焼成物は、ロータリーキルン３のバーナ（図示せず）が配設された原料出口側（窯前側）から排出されて、冷却用空気が流通するクーラー（図示せず）内で冷却された後、回収される。
【００２２】
本発明の製造方法によって得られる焼成物の物性は、次のとおりである。
絶乾密度は、好ましくは２．０ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは２．２ｇ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは２．４ｇ／ｃｍ３以上、特に好ましくは２．５ｇ／ｃｍ３以上である。
吸水率は、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下、特に好ましくは３％以下である。
一軸圧縮強度は、好ましくは２０ＭＮ／ｍ２以上、より好ましくは２５ＭＮ／ｍ２以上、より好ましくは３０ＭＮ／ｍ２以上である。
すりへり減量は、好ましくは４０％以下、より好ましくは３５％以下、特に好ましくは２５％以下である。ここで、すりへり減量とは、ＪＩＳ  Ａ  １１２１  「ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験方法」に準拠して測定した値をいう。
【００２３】
工程（Ｃ）において、調合物は、工程（Ｂ）で既に阻害物質が除去されているので、焼成時に、未燃カーボン等が燃焼することによって生じる発泡や、硫黄等の還元性物質の酸化と同時に調合物中の三酸化二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）や四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）が還元されることによって生じる発泡が発生せず、その結果、大きな密度及び大きな機械的強度を有し、かつ、均一な性状（粒度等）を有する粒状の焼成物を得ることができる。得られた焼成物は、人工骨材や埋め戻し材等の土工資材として好適に使用することができる。
また、調合物は、阻害物質が除去されているので、焼成時に燃焼や吸熱反応を起こすことがなく、材料の温度履歴や炉内の酸素分圧の管理がしやすく、ロータリーキルンの安定運転が可能となる。また、材料の温度履歴の管理がしやすいので、調合物中の液相量がロータリーキルンの転動を妨げない上限量となるまで、ロータリーキルンの温度を上げることができ、ロータリーキルンを効率的に運転することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の焼成物の製造方法を実施例によって説明する。
原料となる石炭灰、建設発生土、底質およびヘドロの化学成分の組成例を表１に示す。
なお、実施例では、このうちの建設発生土を使用している。他の原料の組成例は参考のため記載する。
【００２５】
【表１】
2007277048.tif 000003
【００２６】
［実施例１］
１．工程（Ａ）：原料調合工程
石灰石と、原料である建設発生土（表１参照）を、それぞれロータリードライヤーで乾燥し、次いでボールミルで粉砕した。その後、得られた粉砕物に対して、水硬率を調整するために石炭灰微粉を添加し、水硬率が０．８５で、そのばらつきの最大値（ただし、サンプル数は３０とした。）が０．１以下になるように調整して、調合物を得た。該調合物は、炭素量が３質量％であり、平均粒径が５５μｍであった。
２．工程（Ｂ）：阻害物質除去工程
工程（Ａ）で得られた調合物を、ロータリーキルンの窯尻側に接続されたプレヒータに投入し、プレヒータ内で、調合物を熱風中に拡散させて、調合物から阻害物質を除去した。プレヒータ内の熱風温度は、４００〜１０００℃であり、熱風の酸素濃度は１０％であった。また、調合物がプレヒータ内で滞留していた時間は、３秒間程度であった。
プレヒータから排出された調合物中の炭素量は０質量％であり、調合物の強熱減量分（ｉｇ．ｌｏｓｓ）は０．５％であったので、調合物から、未燃カーボン等の阻害物質が除去されていることが確認できた。
３．工程（Ｃ）：焼成工程
工程（Ｂ）で阻害物質を除去した調合物を、原料送入量を９０トン／時間として、ロータリーキルンに供給した。この調合物を、滞留時間が３０分となるようにロータリーキルン内を通過させて焼成し、粒状の焼成物を得た。ロータリーキルンは、窯の内径が３．８ｍ、窯の長さが８０ｍ、平均入口温度が８００℃、炉内の平均最高温度が１２５０℃であった。得られた焼成物の性状を表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表２に示すように、本発明の製造方法によって、大きな絶乾密度と、小さな吸水率と、大きな機械的強度（一軸圧縮強度）と、小さなすりへり減量を有し、しかも、均一な性状（粒度、絶乾密度、吸水率、一軸圧縮強度等）を有する焼成物が得られた。
【００２９】
次に、得られた焼成物をジョークラッシャーで破砕し、篩分けして、細骨材と粗骨材を製造した。この骨材を用いて、表３に示す配合で、ＪＩＳ  Ａ  １１３２に準拠して標準供試体を作製した。次に、ＪＩＳ  Ａ  １１０８に準拠した方法で、それぞれの標準供試体の圧縮強度試験を行った。結果を表４に示す。
【００３０】
【表３】
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【００３１】
【表４】
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【００３２】
表４に示すように、前記の焼成物を骨材（細骨材、粗骨材）として用いたコンクリートは、大きな機械的強度（圧縮強度）を有していた。したがって、本発明の製造方法によって得られた焼成物は、天然骨材の代替物として、コンクリートの骨材や埋め戻し材等の土工資材として好適に使用し得ることが確認できた。
【００３３】
［比較例１］
実施例１の「１．工程（Ａ）：原料調整工程」と同様にして、調合物を得た。該調合物は、炭素量が３質量％であり、平均粒径が５５μｍであった。
次に、実施例１の「２．工程（Ｂ）：阻害物質除去工程」を行うことなく、「３．工程（Ｃ）：焼成工程」を行った。
工程（Ｃ）においては、工程（Ａ）で得た調合物を、原料送入量を２０トン／時間として、ロータリーキルンに供給した。この調合物を、滞留時間が３０分となるようにロータリーキルン内を通過させて焼成し、焼成物を得た。ロータリーキルンは、窯の内径が３．８ｍ、窯の長さ５５ｍが、平均入口温度が４５０℃、炉内の平均最高温度が１２５０℃であった。
【００３４】
比較例１で得られた焼成物は、見掛比重が１．５〜２．２ｇ／ｃｍ３、吸水率が３〜２５％であり、それぞれの焼成物の物性が一定ではなかった。このため、得られた焼成物は、コンクリート用の骨材等の土工資材として使用するには、不適であった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の焼成物の製造方法で用いられる焼成装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１          焼成装置
２          プレヒータ
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ    サイクロン
３          ロータリーキルン
４          仮焼炉
５          仮焼炉バーナ
６          原料入口側フード
７          管路
１０        調合物
１１        排ガス（熱風）
【図１】
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