(57)【要約】      （修正有）【課題】石炭飛灰、間伐材など木質廃棄物等、産業廃棄物を活用して、多孔質セラミックの特性を明らかにし、ダイオキシンや重金属の吸着材などのほか、農業用造粒剤・グラウト・土壌改良剤などに活用される多孔質セラミック製品の製造方法の提供。【解決手段】石炭飛灰を原料としてアルカリ処理し、三次元的に空洞を多数含む結晶構造のゼオライト化をはかり、一方、間伐材など木質廃棄物を原料とし、カッタ−ミル粉砕機でチョッピングし細粒化して粉粒間伐材とし、前記合成ゼオライトと粉粒間伐材を配合し、さらに前記基本材料に、粘結剤として鹿沼土などの粘土鉱物を選択的に配合し、ついで、前記基本材料、あるいは基本材料に加えて鹿沼土などの粘土鉱物を選択的に配合した被混和物を、約６００℃〜９００℃の温度領域で、攪拌焼成機で攪拌しながら均一に焼成し、セラミックがコ−ティングされた生成物を創出し、多孔質セラミック製品を製造する。【選択図】図１
2007051048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭火力発電所から大量に発生する石炭飛灰１（フライアッシュ）を原料としてアルカリを加えてアルカリ処理２３し、三次元的に空洞を多数含む結晶構造のゼオライト化をはかり、該石炭飛灰１をゼオライト化した合成ゼオライト２５を合成ゼオライト貯留槽２４に貯留し、一方、間伐材２など木質廃棄物を原料とし、間伐材２など木質廃棄物を受入積込機１０、破砕コンベア１１を介して粉砕機７に移送し、間伐材２など木質廃棄物を粉砕機７でチョッピングし、細粒化して粉粒間伐材２６とし、粉粒間伐材２６は必要に応じて投入コンベア１２により混合槽４に送給し、前記合成ゼオライト貯留槽２４から送給される合成ゼオライト２５と粉粒間伐材２６を配合し、基本材料として混合槽４で混和することを基本とし、さらに、前記基本材料に、粘結剤として鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物を選択的に配合して混合槽４で混和して補完し、ついで、前記合成ゼオライト２５と粉粒間伐材２６を配合した基本材料、あるいは合成ゼオライト２５と粉粒間伐材２６に加えて鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物を選択的に配合し、被混和物を約６００℃〜９００℃の温度領域の攪拌焼成機５に送り込み、補助バ−ナ−９を併設した攪拌焼成機５で攪拌しながら前記被混和物を均一に焼成し、セラミックがコ−ティングされた生成物が創出されるが、攪拌焼成機５に併設して水槽８が設けられ、創出される生成物は排出機１６を介して生成物タンク１４の生成物を粒度調整器１３で用途別の粒度に調整または区分し、ダイオキシンや重金属の吸着材などのほか、農業用造粒剤・グラウト・土壌改良剤などに活用される多孔質セラミック製品６を製造するものであって、攪拌焼成機５から送出される排ガスは、８００℃以上に温度を維持している２次燃焼室１７内を２秒程度通過させ、冷却送風機１８から冷気が送気されているガス冷却器コンテナ−１９に送り込まれ、バグフィルタ−コンテナ−２０に送出され、微細な無機塩類やばいじんを集塵し、誘引送風機２１を介し、排気筒２２へ送られ、外部に排出されることを特徴とする石炭飛灰と間伐材など木質廃棄物を原料とする多孔質セラミック製品の製法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、石炭飛灰（フライアッシュ）を原料としてアルカリを加えてアルカリ処理してゼオライト化をはかり、かつ、間伐材など木質廃棄物を原料としてチョッピングし、細粒化し、さらに粘結剤として鹿沼土またはベントナイトなど粘土鉱物を選択的に配合して混合槽で均一に混和し、被混和物を６００℃〜９００℃の温度領域の攪拌焼成機に送り込み、攪拌焼成機で前記被混和物を攪拌しながら均一に焼成し、ダイオキシンや重金属の吸着材などのほか、農業用造粒剤・グラウト・土壌改良材などに活用される多孔質セラミック製品を製造するものである。
【背景技術】
【０００２】  本発明により製造される多孔質セラミック製品の前提としての石炭飛灰（フライアッシュ）を利用した合成ゼオライトを製造する方法としては、本出願人が発明した「水酸化ナトリウムとフライアッシュを利用した合成ゼオライトの製造方法とその製造装置」（特開２００５−６０２１２）があり、該発明は、フライアッシュを用い、ダイオキシンの吸着・除去に有効な合成ゼオライトを製造する方法とその製造装置であって、水酸化ナトリウム６０重量％を基本とし、フライアッシュ２５重量％（アルミナ１７重量％、シリカ６６重量％を主成分）、水１５重量％、あるいは水酸化ナトリウム２８．２４重量％、フライアッシュ４．５８重量％（アルミナ１７重量％、シリカ６６重量％を主成分）、アルミン酸ナトリウム０．８４重量％、水６６．３４重量％を構成とし、反応温度（前者１０２〜１０５℃、後者８０℃）、反応圧力（常圧）、反応時間（２０時間）などの条件を設定して水熱反応させて合成ゼオライトを製造することが完成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  産業廃棄物としての石炭飛灰（フライアッシュ）は、主成分をアルミナとシリカとしており、石炭飛灰（フライアッシュ）を原料としてアルカリを加えてアルカリ処理してゼオライト化をはかり、かつ、間伐材など木質廃棄物を有効利用してそれら材料の特質を活用して、細粒化し、必要に応じて鹿沼土またはベントナイトなど粘土鉱物を選択的に配合して炭化させて多孔質セラミック製品を製造するものであって、それぞれの材料を精査し、目的に応じて効率的な原料比率をも決定するものである。【０００４】  廃棄処理に困難を極めている石炭飛灰（フライアッシュ）や、間伐材など木質廃棄物を有効に利用することを考え、ダイオキシン類や重金属の吸着が効率よくできる吸着材などのほか、農業用造粒剤・グラウト・農業用土壌改良剤・脱臭剤などに活用できる多孔質セラミックを製造するために、従来知られている多孔質セラミック製造の欠点を解消し、産業廃棄物を活用しての多孔質セラミックの特性を明らかにし、多孔質セラミック製品を効率よく製造しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、石炭火力発電所から大量に発生する石炭飛灰１（フライアッシュ）を原料としてアルカリを加えてアルカリ処理２３し、三次元的に空洞を多数含む結晶構造のゼオライト化をはかり、該石炭飛灰１（フライアッシュ）をゼオライト化した合成ゼオライト２５を合成ゼオライト貯留槽２４に貯留し、一方、間伐材２など木質廃棄物を原料とし、間伐材２など木質廃棄物を受入積込機１０、破砕コンベア１１を介して粉砕機７に移送し、間伐材２など木質廃棄物を粉砕機７でチョッピングし、細粒化して粉粒間伐材２６とし、粉粒間伐材２６は必要に応じて投入コンベア１２により混合槽４に送給し、前記合成ゼオライト貯留槽２４から送給される合成ゼオライト２５と、粉粒間伐材２６を混合槽４で混合し、基本材料として混和することを基本とし、さらに、前記基本材料に粘結剤として鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物を選択的に配合して混合槽４で混合して補完し、ついで、前記合成ゼオライト２５と粉粒間伐材２６を配合した基本材料、あるいは合成ゼオライト２５と粉粒間伐材２６に加えて、鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物を選択的に配合し、被混和物を約６００℃〜９００℃の温度領域の攪拌焼成機５に送り込み、補助バ−ナ−９を併設した攪拌焼成機５で攪拌しながら前記被混和物を均一に焼成し、セラミックがコ−ティングされた生成物が創出されるが、攪拌焼成機５に併設して水槽８が設けられ、創出された生成物は排出機１６を介して生成物タンク１４に送られ、生成物タンク１４に送られた生成物は、生成物コンテナ１５を介して粒度調整器１３に送られ、生成物は粒度調整器１３で用途別の粒度に調整または区分し、ダイオキシンや重金属の吸着材などのほか、農業用造粒剤・グラウト・土壌改良剤などに活用される多孔質セラミック製品６を製造するものであって、攪拌焼成機５から送出される排ガスは、８００℃以上に温度を維持している二次燃焼室１７内を２秒程度通過させ、冷却送風機１８から冷気が送気されているガス冷却器コンテナ−１９に送り込まれ、バグフィルタ−コンテナ−２０に送出され、微細な無機塩類やばいじんを集塵し、誘引送風機２１を介し、排気筒２２へ送られ、外部に排出されることになっている。
【発明の効果】
【０００６】  本発明に用いられる石炭飛灰１（フライアッシュ）は、石炭火力発電所から大量に発生し、その処分に困っていたが、石炭飛灰１（フライアッシュ）はアルカリ処理により粘結性があるゼオライト化され、間伐材２など木質廃棄物や、鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物などと混合槽４で混和し、攪拌焼成機５で攪拌しながら均一に焼成し、セラミックがコ−ティングされ、高品質の多孔質セラミック製品６を製品化されるので、石炭飛灰１（フライアッシュ）は大量かつ有効利用ができるようになった。【０００７】  また、本発明では間伐材２など木質廃棄物を主原料としているが、間伐材は林木の健全な育成のために不適当な木を抜き切りしたもので、下層間伐、各層間伐、上層間伐などの間伐廃棄物の処理に困惑していたが、粉砕機７を利用し、チョッピングし、細粒化され、ゼオライト化された石炭飛灰１（フライアッシュ）や鹿沼土３などと混合槽４で混合し、攪拌焼成機５で多孔質セラミック製品６を製品化するので、間伐材２など木質廃棄物は大量かつ有効利用ができるようになった。【０００８】  処分に困っていた石炭飛灰１（フライアッシュ）や廃棄処理に困っていた間伐材２など木質廃棄物を主材とし、粘結剤として選択的に添加する鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物を混和し、攪拌焼成機５で多孔質セラミックの製品６を製品化するので、ダイオキシンや重金属の吸着材などのほか、農業用造粒剤や土壌改良剤などに活用され、幅広い市場が開発されるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  本発明は、石炭火力発電所から出る粉炭をボイラ−で燃焼したときに排出される廃ガス中のごく微細な粒子である石炭飛灰１（フライアッシュ）と、間伐材２などの木質廃棄物を原料とする多孔質セラミック製品６の製法であって、図１に従って詳細に説明すると、石炭火力発電所から大量に発生する石炭飛灰１（フライアッシュ）を原料としてアルカリを加えてアルカリ処理２３し、三次元的に空洞を多数含む結晶構造で水和したアルミノケイ酸塩のゼオライト化をはかり、生成された合成ゼオライト２５を合成ゼオライト貯留槽２４に貯留し、一方、間伐材２など木質廃棄物を原料とし、粉砕機７でチョッピングし、細粒化して粉粒間伐材２６とし、前記合成ゼオライト２５と粉粒間伐材２６を配合し、基本材料として混合槽４で混和することを基本とするものである。【００１０】  基本的には、原料Ａとして石炭飛灰１（フライアッシュ）と原料Ｂとして間伐材２など木質廃棄物を基本材料としているが、前記基本材料に、粘結剤として原料Ｃとして鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物を選択的に配合して混合槽４で混和して補完しても良いことはいうまでもない。【００１１】  ついで、前記合成ゼオライト２５と粉粒間伐材２６を配合した基本材料、あるいは合成ゼオライト２５と粉粒間伐材２６に加えて鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物を選択的に配合して混合槽４で混和し、被混和物を約６００℃〜９００℃の温度領域の攪拌焼成機５に投入し、攪拌焼成機５を攪拌しながら前記被混和物を均一に焼成し、セラミックがコ−ティングされた生成物が創出され、生成物タンク１４の生成物を粒度調整器１３で用途別の粒度に調整または区分し、ダイオキシンや重金属の吸着材などのほか、農業用造粒剤・グラウト・土壌改良剤などに活用される多孔質セラミック製品６を製造するものである。【００１２】  攪拌焼成機５から送出される排ガスは、８００℃以上に温度を維持している２次燃焼室１７内を２秒程度通過させ、冷却送風機１８から冷気が送気されているガス冷却器コンテナ−１９に送り込まれ、さらに、排ガスはバグフィルタ−コンテナ−２０に送出され、微細な無機塩類やばいじんを集塵し、誘引送風機２１を介し、排気筒２２へ送られ、外部に排出されることになっている。【００１３】  原料Ａとしては、石炭飛灰１（フライアッシュ）が用いられるが、石炭飛灰１（フライアッシュ）は、アルミナとシリカが主成分で、これにアルカリを加えてアルカリ処理２３してゼオライト化をはかり、粘結性を有し、焼成によって得られた合成セラミックは微細気孔からなる組織であり、吸着性と保水性を有しており、石炭飛灰１（フライアッシュ）の化学分析値の１例を見ると、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）６２．８１％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３：アルミナ）２０．９４％、酸化カルシウム（ＣａＯ）６．０５％、酸化第２鉄（Ｆｅ２Ｏ３）５．２７％、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）０．３２１％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）０．２２％、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）０．０６％、炭素（Ｃ）０．０５％、硫黄（Ｓ）０．０７％、Ｉｇ．ｌｏｓｓ２．６９％となっている。【００１４】  石炭飛灰１をＯｐｅｎ，ｂ．ｐ．，２４ｈで水熱処理した際の各水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）濃度における生成物は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）濃度：３Ｍと４ＭでゼオライトＰが生成され、５ＭではゼオライトＰのピ−クはみられず、ソ−ダライトが確認されている。また、Ｃｌｏｓｅ，１００℃で水熱処理した際の各水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）濃度および各反応時間における生成物は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）濃度：３Ｍでハ−シェライト（Ｈｅｒｓｃｈｅｌｉｔｅ）とゼオライト（Ｚｅｏｌｉｔｅ）Ｐが生成され、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）濃度：４Ｍではハ−シェライトとゼオライトＹが生成され、５ＭではゼオライトＹのみが生成され、３Ｍと４Ｍで４８ｈ反応させたところ、３ＭでゼオライトＰのピ−ク強度が増大しており、Ｏｐｅｎの場合に比べてゼオライト種のピ−ク強度は小さかった。その結果、ゼオライト種のピ−ク強度が最も大きかった条件（Ｏｐｅｎ，ＮａＯＨ濃度：４Ｍ、１００℃、２４ｈ）のサンプルについて、ＣＥＣ（塩基置換容量：ｍｅｑ／１００ｇ）を測定したところ、１８５の結果を示し、超音波照射なしで、ＣＥＣ：１８０ｍｅｑ／１００ｇ以上の合成ゼオライトを合成できることか分かった。ＮａＯＨ濃度：５Ｍで水熱処理を行うと、ソ−ダライトの生成を伴うため、実験条件としてＮａＯＨ濃度：４Ｍが最も妥当であることが分かった。また、生成物中に未反応酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が多く残っているため、固／液比を小さくすることでゼオライト種の結晶性を向上させることができるものと見られる。【００１５】  原料Ｂとしての間伐材２など木質廃棄物のなかには、建築廃材のほか、せん定枝木、製材残材などが使われ、間伐材２など木質廃棄物は適宜の大きさで受入積込機１０に投入され、破砕コンベア１１を介して粉砕機７に送り込まれてチョッピングし、細粒化され、粉状間伐材２６とし、粉砕機７によって粉砕された粉状間伐材２６は必要に応じて投入コンベア−１２を介して混合槽４に送り込まれるが、粉砕機７はカッタ−ミル粉砕機が中心で用いられ、カッタ−ミル粉砕機では、投入口、押さえ送り込み装置、投入コンベア−、送りロ−ラ、排出スクリ−ン、カッタ−ロ−タ−、動力などで構成されており、粉状間伐材２６はカッタ−ミル粉砕機の投入口に投入され、押さえ送り込み装置で粉状間伐材２６を押さえ込みながら高速で回転するカッタ−ロ−タ−によって排出スクリ−ンを介して粉状間伐材２６が排出され、投入コンベア−は自動追従制御で取扱いが容易となっており、排出スクリ−ンの交換によって粒度の変更が簡単に行なわれようになっている。【００１６】  原料Ｃとしては、粘結剤として鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物が選択的に採用されるが、鹿沼土３はアロフェン（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｈ２Ｏ）と呼ばれる日本を代表とする火山灰で、関東ロ−ム層の中にある軽石土で、角閃石、紫蘇輝石、磁鉄鉱などが含まれており、理学的には粘土６０％、微砂１７％、細砂１２％、粗砂８％のほか、礫が微量となっており、化学的には珪酸とアルミナが主成分で、その他、鉄、カルシウムなどが含まれていて、多孔質セラミックの製品６を作成する中で、バインダ−の役目を果たしており、多孔質で通気性がよく、シルト質粘土の吸着力によっても保水性が良いという利点がある。【００１７】  ベントナイトは、モンモリロナイトという微粉の膨潤格子型の粘土鉱物を主成分とし、多くは、ガラス質の凝灰岩がアルカリ性の熱水作用を受けたもので、少量の石英、長石、イライト、クリストバライトなどを混在させ、副成分としてゼオライト（クリノプチロライト）を含んでいるため、塩基置換容量（ＣＥＣ）が高く、土壌の保肥力を高め、漏水、肥料の流失を防ぐことができ、ベントナイトは、膨潤性に優れ、水の吸着力が大きく、１ｇのベントナイトは２０ｇ近い水分を吸着するもので、化学的に例示すると、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）７０％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３：アルミナ）１３．１％、酸化第２鉄（Ｆｅ２Ｏ３）２．９％、酸化カルシウム（ＣａＯ）２．６％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）２．０％、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）１．７％、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）１．４％が主成分で、ＰＨ８．０〜９．０、膨潤度２．５〜３．５で、多孔質セラミック６を作成する中で、バインダ−の役目を果たしており、多孔質で通気性がよく、保水性が良いという利点がある。【００１８】  原料比率としては、通常、重量比で石炭飛灰１（フライアッシュ）２５％、間伐材３など木質廃棄物７５％としているが、石炭飛灰１（フライアッシュ）と間伐材３など木質廃棄物のほかに、粘結度を増すために、選択的に鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物が加えられ、石炭飛灰１（フライアッシュ）２５％、間伐材３など木質廃棄物７０％、鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物５％も選択されるが、鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物を混入することによって、最も水分を多く必要とするサツキの栽培など園芸用などの需要として活用されるものである。【００１９】  原料比率での歩留まりをみると、石炭飛灰１（フライアッシュ）１ｔ、間伐材３ｔの場合、製品約２ｔで歩留まりは約５０％となり、石炭飛灰１（フライアッシュ）１ｔ、間伐材３など木質廃棄物３ｔ、鹿沼土０．２ｔの場合、製品約２ｔで歩留まりは約４７．６％となっている。【００２０】  合成ゼオライト２５と粉粒間伐材２６、あるいは合成ゼオライト２５と粉粒間伐材２６に加えて、鹿沼土３またはベントナイトなど粘土鉱物を選択的に混合槽４で混和し、均一に配合された被混和物は攪拌焼成機５に投入され、補助バ−ナ９を稼働させながら攪拌焼成機５で約６００℃〜９００℃の温度領域で、被混和物を攪拌しながら焼成し、セラミックがコ−ティングされた粉体（炭状）の生成物を創出し、生成物は水槽８で冷却され、排出機１６で生成物タンク１４に送り込まれ、生成物は生成物コンテナ−１５で粒度調整器１３に送られ、用途別の粒度に調整または区分され、ダイオキシンや重金属の吸着材などのほか、農業用造粒剤・グラウト（溜池工事）・土壌改良剤などに活用される多孔質セラミック製品６を製造するものである。【００２１】  一方、攪拌焼成機５から送出される排ガスは、８００℃以上に温度を維持している２次燃焼室１７内を２秒程度通過させ、冷却送風機１８から冷気が送気されているガス冷却器コンテナ−１９に送り込まれ、排ガスが冷却され、直接、排気筒２２へ送られ、排ガスは外部に排出されるか、バグフィルタ−コンテナ−２０に送出され、微細な無機塩類やばいじんを集塵し、誘引送風機２���を介し、排気筒２２へ送られ、排ガスは外部に排出されることになっている。【００２２】  多孔質セラミック製品６において、ダイオキシンや重金属の吸着材などのほか、農業用造粒剤・グラウト（溜池工事）・土壌改良剤などに活用されることから吸着に最適な気孔径を考慮しなければならないが、ＤＸＮ分子の長さは１ｎｍ，巾は０．４〜０．６ｎｍとされていることから、多孔質セラミック６においては、各分野の用途を考慮して吸着に最適な気孔径は、５〜５０ｎｍとするものである。
【産業上の利用可能性】
【００２３】  本発明は、産業廃棄物の石炭飛灰や間伐材などの木質廃棄物の有効活用分野として、吸着に最適な気孔径を検討し、住宅関連の駆体や空気清浄建材の商品化の可能性も考えられており、環境改善に寄与するものと推察されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】  本発明における多孔質セラミック製品の製法のフロ−図。
【符号の説明】
【００２５】  １：石炭飛灰
２：間伐材
３：鹿沼土
４：混合槽
５：攪拌焼成機
６：多孔質セラミック製品
７：粉砕機
８：水槽
９：補助バ−ナ−
１０：受入積込機
１１：破砕コンベア
１２：投入コンベア
１３：粒度調整器
１４：生成物タンク
１５：生成物コンテナ
１６：排出機
１７：二次燃焼室
１８：冷却送風機
１９：ガス冷却器コンテナ−
２０：バグフィルタ−コンテナ
２１：誘引送風機
２２：排気筒
２３：アルカリ処理
２４：合成ゼオライト貯留槽
２５：合成ゼオライト
２６：粉粒間伐材
【図１】
2007051048.tif 000003