(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ゴミ焼却灰をふるい分けすることによりふるい上物及びふるい下物に分別した後、ふるい下物を粉砕処理し、次いで当該粉砕物とふるい上物とを混合し、焼成した後、得られた焼成物を粉砕することを特徴とする水硬性組成物の製造方法。
【請求項２】
焼成温度が９５０〜１２５０℃である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
混合に先立って、予めふるい上物を磁力選別処理する請求項１又は２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水硬性組成物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
人口の増加及び経済の発展に伴って排出されるゴミ量も増加の一途をたどっている。排出されたゴミは、そのほとんどが焼却され、それにより発生した焼却灰は投棄処分されている。
【０００３】
ところが、近年、ゴミ処分場の短命化（ゴミ処分場の不足）が顕著となり、ゴミ焼却灰の再資源化が強く求められている。また、ゴミ焼却灰は、焼却過程で生成したダイオキシンを含んでおり、安全性の確保も急務とされている。
【０００４】
これに対し、最近では、都市ゴミ焼却灰を主成分として水硬性組成物を製造する試みがなされている（例えば、特開平７−１６５４４６号、特開平１０−２１８６４５号等）。
【０００５】
しかしながら、これらの方法では、焼却灰に対して多量の石灰石粉末等の補助調整原料を配合した後に焼成処理を施すものであるため、原料費のみならず、設備費、運搬費、焼成コスト等が多大となり、実用化するにはさらなるコストダウンが必要である。
【０００６】
一方、都市ゴミ焼却灰を加熱処理することにより焼成用原料として利用する試みもなされている（特開平１０−２３０２３７号）。また、焼却残渣を粉砕し、造粒した後、乾燥させて焼成固化することによりダイオキシンを完全分解する方法も提案されている（特開平１０−３０９５５６号）。
【０００７】
しかしながら、前者の方法では、その加熱処理により生成するゲーレナイトが非水硬性鉱物であるため、これをそのまま水硬性組成物として用いることは困難である。また、後者の方法では、造粒過程でＣａ源を添加するものであることから、コスト的に不利であり、実用的な方法としては十分なものとは言えない。
【０００８】
他方では、少量の都市ゴミ焼却灰を粉砕したものをそのままセメントの増量剤として使用する試みもなされているが、この方法ではダイオキシン対策がなされておらず、安全性において大きな問題が残る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来技術においては、ダイオキシンの問題を解消しつつ、都市ゴミ焼却灰を再利用する有効な方法は未だ開発されていない。
【００１０】
従って、本発明は、実質的にダイオキシンを含まない水硬性組成物を都市ゴミ焼却灰から効率的に製造することを主な目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、都市ゴミ焼却灰を特定の方法で処理することによって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明は、下記の水硬性組成物の製造方法に係るものである。
【００１３】
１．都市ゴミ焼却灰をふるい分けすることによりふるい上物及びふるい下物に分別した後、ふるい下物を粉砕処理し、次いで当該粉砕物とふるい上物とを混合し、焼成した後、得られた焼成物を粉砕することを特徴とする水硬性組成物の製造方法。
【００１４】
２．焼成温度が９５０〜１２５０℃である上記第１項記載の製造方法。
【００１５】
３．混合に先立って、予めふるい上物を磁力選別処理する上記第１項又は第２項に記載の製造方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の水硬性組成物の製造方法は、都市ゴミ焼却灰をふるい分けすることによりふるい上物及びふるい下物に分別した後、ふるい下物を粉砕処理し、次いで当該粉砕物とふるい上物とを混合し、焼成した後、得られた焼成物を粉砕することを特徴とする。本発明の製造方法は、都市ゴミ焼却灰を実質的に単独で焼成することを基本的な特徴とする。但し、本発明の効果を妨げない範囲内で他の成分（水硬性物質等）を予め配合しても良い。
【００１８】
都市ゴミ焼却灰の種類は、特に限定的でなく、一般廃棄物、産業廃棄物、家庭廃棄物等の各種廃棄物の焼却灰が挙げられる。
【００１９】
本発明の製造方法では、まず都市ゴミ焼却灰をふるい分けする。ふるい分けの方法は公知の方法に従えば良い。ふるい目の大きさとしては、都市ゴミ焼却灰の種類にもよるが、通常は０．５〜５０ｍｍ程度、好ましくは２〜２０ｍｍとすれば良い。
【００２０】
上記ふるい分けによって、都市ゴミ焼却灰をふるい上物とふるい下物に分別する。本発明では、ふるい下物を公知の粉砕方法（ボールミル、クラッシャーミル等）により粉砕処理する。粉砕の程度は、所望の水硬性が得られる限り特に限定されず、最終製品の用途、都市ゴミ焼却灰の種類（内容）等によって適宜決定すれば良い。一般的には、粉砕処理後の粉体の８０重量％がふるい目４００μｍのふるいを通過する程度に粉砕すれば良い。
【００２１】
また、ふるい上物はそのままでも良いが、混合に先立って予め磁力選別処理を行うことが好ましい。磁力選別処理の方法・条件は、公知の方法によって実施することができる。
【００２２】
都市ゴミ焼却灰中多量に含まれるＳｉ、Ｎａ、Ｋ等のほとんどは陶磁器及びガラスに含まれていたものであり、上記ふるい分けによって選別することが可能であり、これによってふるい下物のＳｉ、Ｎａ、Ｋ等の含有量の低減化を図ることができる。一方、ふるい上物には陶磁器及びガラスのほか、空き缶等の金属（主として鉄分）も多く含まれており、これを磁力選別処理により効果的に選別することができる。選別された鉄等は、別途に再資源化することができる。
【００２３】
次いで、本発明では、ふるい下物の粉砕物とふるい上物とを混合する。両者の混合割合は特に制限されず、両者を適当な割合で混合して焼成することができる。混合物は、なお、混合物には、本発明の効果を妨げない範囲内で他の成分（水硬性物質等）が含まれていても良い。
【００２４】
続いて、混合物の焼成を行う。焼成温度は、水硬性鉱物であるカルシウムアルミネートの生成とダイオキシンの分解が開始される温度以上とすれば特に限定されないが、通常は９５０〜１２５０℃程度、好ましくは１０００〜１２００℃とすれば良い。また、焼成雰囲気は特に制限されないが、通常は大気中とすれば良い。また、焼成時間は、所定の水硬性鉱物が生成する限り特に制限されず、焼成温度等に応じて適宜設定すれば良い。また、焼成後の冷却は、自然冷却（放冷）又は強制冷却のいずれでも良い。
【００２５】
得られた焼成物は、公知の粉砕方法（ボールミル、クラッシャーミル等）により粉砕処理する。粉末度は、細かいほど水硬性組成物としての強度発現が早くなるので、所望の強度発現特性等に応じて決定すれば良い。一般には、ブレーン比表面積で１５００ｃｍ2／ｇ以上、好ましくは２０００ｃｍ2／ｇ以上とする。また、本発明では、必要に応じて、粉砕処理前及び／又は粉砕処理後に、水硬性組成物としての凝結時間の調節のための成分（例えば石膏等）を加えることもできる。上記成分を加えた後、必要に応じてさらに粉砕処理を施しても良い。この場合の粉末度も上記比表面積となるようにすれば良い。
【００２６】
このようにして得られる本発明の水硬性組成物は、都市ゴミ焼却灰の焼成物を主成分とするものである。他の成分としては、例えば石灰石等のカルシウムを多く含む物質が含まれていても良い。これらの組成割合は、最終製品の用途等に応じて適宜設定すれば良い。本発明では、必要に応じて石膏を添加することもできる。石膏は、上記焼成物１００重量部に対して通常０．５〜２００重量部程度配合することができるが、最終製品の用途等によっては上記範囲外となっても差し支えない。
【００２７】
本発明の水硬性組成物は、公知の水硬性組成物と同様にして用いることができる。例えば、本発明組成物に水を加え、必要に応じて骨材、セメント混和剤等を配合し、混練して使用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の製造方法では、実質的にダイオキシンを含まない水硬性組成物を効率良く得ることができる。また、ふるい上物の磁力選別処理を施すことによって、より一層効率的に安全性の高い水硬性組成物を製造することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の製造方法では、従来技術と異なり、副原料を使用しなくても水硬性組成物を製造できるので、コスト的にも非常に有利であり、工業的規模での生産にも適している。
【００３０】
このように、本発明の水硬性組成物及びその製造方法によれば、都市ゴミ焼却灰の有効利用を図るとともに、ダイオキシン問題の解消にも寄与することが可能となる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
【００３２】
実施例１
表１上段に示す組成の都市ゴミ焼却灰をふるい目５ｍｍのふるいでふるい分けを行った。なお、ふるい下物の組成を表１下段に示す。
【００３３】
【表１】
0004336916.tif 000002
【００３４】
上記都市ゴミ焼却灰をふるい分けした後、ふるい下物を粉砕し、この粉砕物とふるい上物とを混合した。この混合物を大気中１１５０℃で約１時間焼成した後、ブレーン比表面積が３０００ｃｍ2／ｇになるように焼成物をボールミルにより粉砕した。この粉砕物を用い、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じて凝結試験を行い、その凝結始発時間を測定することにより水硬性を調べた。その結果を表２に示す。
【００３５】
比較例１
実施例１と同じ都市ゴミ焼却灰をふるい分けせずにそのまま用い、これを大気中１１５０℃で約１時間焼成した後、ブレーン比表面積が３０００ｃｍ2／ｇになるように焼成物をボールミルにより粉砕した。得られた粉砕物について実施例１と同様の試験を行った。その結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
0004336916.tif 000003
【００３７】
表２の結果からも明らかなように、本発明方法により製造された粉砕物は、良好な水硬性を示すことがわかる。
【００３８】
実施例２〜６及び比較例２
実施例１と同様にして得られた混合物を大気中で表３に示す焼成温度にて焼成し、各焼成物１００重量部に対して二水石膏を５重量部加え、ブレーン比表面積３０００ｃｍ2／ｇになるようにボールミルにより粉砕した。この粉砕物を用い、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じてモルタル試験を行った。その結果を表３に示す。なお、比較例２として焼成しない場合の結果も併せて表３に示す。
【００３９】
【表３】
0004336916.tif 000004
【００４０】
焼成しなかった比較例２では全く強度発現しなかったのに対し、各温度で焼成された実施例２〜６では所定の強度が発現することがわかる。特に、９５０〜１２５０℃で焼成された実施例１〜３はより優れた強度発現が認められる。
【００４１】
また、実施例２〜６において、モルタル試験後のモルタル硬化体について環境基準法（環境庁告示第４６号）に基づいて実施した重金属等の溶出試験結果は、すべて環境基準値を下回った。平成９年厚生省策定「廃棄物処理におけるダイオキシン類測定分析マニュアル」に基づいて実施したダイオキシン類の含有量は、検出下限値以下であった。