JP2006255609A

JP2006255609A - 焼結物の製造方法及び焼結物

Info

Publication number: JP2006255609A
Application number: JP2005077555A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ninomiya; 浩行二宮; Norihiko Misaki; 紀彦三崎; Tomonobu Ueyasu; 知伸上保; Katsushi Ono; 勝史小野; Norifumi Nagata; 憲史永田
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】建設発生土、産業廃棄物、一般廃棄物、或いは砕石場の屑石の大量使用を可能
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、一般廃棄物及び砕石場の屑石から選ばれた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
て所定の化学組成に調整した後、該調整原料を５ｍｍ以下の粉状及び／又は粒状の状態で
ロータリーキルンの窯尻から投入すると共に、該窯尻から投入する原料よりも融点温度が
低い原料を粉状でロータリーキルンの窯前から吹き込み、両原料をロータリーキルンによ
って混合しながら焼成する焼結物の製造方法とした。
【選択図】なし

Description

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。

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、その大部分は有効活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入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。

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。

また、主原料に各種廃棄物を用い、その原料にセメントを添加して成形固化して骨材用
粒状物を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。
この発明によれば、様々な廃棄物を処理できる特徴があるが、一方ではセメントによる
固化法であることから、混練機、成形機など製造プロセスが煩雑となり、処理費が高騰す
ると言う課題がある。

一方、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３）。
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。

特開２００１−１９５２４号公報特開２００２−１７９４４５号公報特開２００１−１９１０６０号公報

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、一般廃棄物、或いは砕石場の屑石の大量使用を可能
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。

本発明者等は、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、該調整原料を粉状のまま、或いは所定
以下の粒状に成形してロータリーキルンの窯尻から投入すると共に、該窯尻から投入する
原料よりも融点温度が低い原料を粉状のままロータリーキルンの窯前から吹き込み、両原
料を混合焼成することにより、適度な大ききを有し、高密度、低吸水率、高強度の焼結物
を効率よく製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、建設発生土、産業廃棄物、一般廃棄物及び砕石場の屑石から選ばれた
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に調整した後、該調整原料を５ｍｍ以下の粉状及び／又は粒状の状
態でロータリーキルンの窯尻から投入すると共に、該窯尻から投入する原料よりも融点温
度が低い原料を粉状でロータリーキルンの窯前から吹き込み、両原料をロータリーキルン
によって混合しながら焼成する焼結物の製造方法とした。

ここで、上記ロータリーキルンの窯前から吹き込む原料の融点温度は、ロータリーキル
ンの窯尻から投入する原料の融点温度よりも３０〜１００℃低いことが好ましく、また、
上記ロータリーキルンの窯前から吹き込む原料の吹き込み量は、ロータリーキルンの窯尻
から投入する原料の投入量の５〜１５重量％であることが好ましい。また、上記ロータリ
ーキルンの窯前から吹き込む原料は、窯尻から投入する原料と同様に、建設発生土、産業
廃棄物、一般廃棄物及び砕石場の屑石から選ばれた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及び融点温度に
調整されたものであることが好ましい。

また、本発明は、建設発生土、産業廃棄物、一般廃棄物及び砕石場の屑石から選ばれた
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／ｃｍ^３、２４時
間吸水率及び減圧吸水率が０．１％以上、１５％以下、圧壊荷重が０．５ｋＮ以上である
焼結物とした。

ここで、上記焼結物は、ＣａＯを５〜３０重量％、ＳｉＯ_２を３０〜７０重量％、Ａｌ
_２Ｏ_３を１０〜４０重量％含有していることが好ましい。また、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。

上記した本発明に係る焼結物の製造方法によれば、ロータリーキルンの窯前から吹き込
む低融点の原料が溶融し、原料同士を結合するバインダーとしての作用、原料或いは造粒
物の表面を被覆する作用、更には粒子間の間隙を満たす充填作用等を果たし、ロータリー
キルンの窯尻から投入した原料の造粒を助け、また造粒物の高強度化、低吸水化に寄与す
るため、窯尻から投入する廃棄物等の原料を予め所定の大きさに造粒或いは成形すること
なく、また、ロータリーキルンの焼成温度を下げることができ、キルン内への原料の付着
を低減できると共に、効率よく高強度且つ低吸水性の焼結物を製造することができる。

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。

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。

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、都市ゴミ焼却灰、都市ゴミ焼却飛灰、貝殻挙が挙げられる。また、本
発明で使用する砕石場の屑石とは、道路用骨材、コンクリート用骨材等を採掘し、篩い分
け工程で出る篩い下品等を言う。

本発明においては、上記した建設発生土、産業廃棄物、一般廃棄物及び砕石場の屑石か
ら選ばれた１種類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、産業廃棄物及び砕石場の屑石から選ばれる１種
以上を、単に廃棄物等と言うことがある。

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。なお、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。

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形
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。

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、砕石場の屑石を適宜組み
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。

目標とする原料の化学組成は、ＣａＯが５〜３０重量％、ＳｉＯ_２が３０〜７０重量％
、Ａｌ_２Ｏ_３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、易焼成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％より多く含まれていると、やはり焼成温度が上昇し、
易焼成性が悪くなるために好ましくない。また、ＳｉＯ_２が３０重量％よりも少ないと、
焼成温度が上昇し、易焼成性が悪くなるために好ましくなく、７０重量％よりも多いと焼
成温度が著しく上昇し、実用的ではなく好ましくない。Ａｌ_２Ｏ_３が１０重量％よりも少
ないと、液相の大量発生など、安定した運転が困難になるために好ましくなく、Ａｌ_２Ｏ
_３が４０重量％を超える量存在すると、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。

上記成分調整剤としては、例えば、ＳｉＯ_２源として、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、Ａｌ_２Ｏ_３源として、アルミナ粉、アルミ
灰などが挙げられる。さらに、ＣａＯ源として、石灰石粉、消石灰、生石灰、セメント、
石膏などが挙げられる。

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、平均粒子径で１〜３００
μｍであることが好ましく、特には平均粒子径で１〜５０μｍであることが好ましい。３
００μｍ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よりも小さいと、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。

一方、上記焼結助剤とは、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、特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。

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Ａｌ_２Ｏ_３源やセメントなどは、焼結を促す効果を
併せ持っている。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（ＯＨ）_２やＭｇＣＯ_３、或いはＣａＣＯ_３・ＭｇＣＯ_３（ドロマ
イト）、ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３（スピネル）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２（フォルステライト）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。

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Ｆｅ_２Ｏ_３粉末や鉄さいなども焼結反応を促進する効果を併せ持っているた
め、これらを必要に応じて添加しても良い。

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、平均粒子径で
１〜３００μｍが好ましく、特には平均粒子径で１〜５０μｍであることが好ましい。３
００μｍ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悪くなり、焼結肋剤としての効果が得
られないために好ましくない。

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％、Ｒ_２Ｏが０．１〜１０重量％、Ｆｅ_２Ｏ_３が０．１〜１
０重量％とすることが好ましい。
なお、Ｒ_２Ｏとは、アルカリ金属酸化物の総称で、Ｒ_２Ｏ（重量％）＝Ｎａ_２Ｏ（重量
％）＋０．６８５Ｋ_２Ｏ（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。Ｒ_２Ｏ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、Ｆｅ_２Ｏ_３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、Ｏ_２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。

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上記成分
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、原
料の混合が不十分となると、良好な焼成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。

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。

混合された原料は、粉状の状態のままでロータリーキルンの窯尻から投入しても良いが
、野外ホッパーからベルトフィーダーを介してキルンに投入する場合など、発塵や周囲環
境に配慮が必要な場合、或いはハンドリング面において問題を生じさせる可能性がある場
合は、粉状の原料を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。

この際、整粒にパンペレタイザーや押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好ましくない。

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
リーキルンの窯尻より投入され、焼成される。

一方、本発明においては、上記調整原料をロータリーキルンの窯尻から投入すると共に
、該窯尻から投入する原料よりも融点温度が低い原料を粉状でロータリーキルンの窯前か
ら吹き込む。

上記窯前から吹き込む原料は、該原料を窯前より吹き込んだ際、ロータリーキルン内に
おいて容易に溶融し、原料同士を結合するバインダーとしての作用、原料或いは造粒物の
表面を被覆する作用、更には粒子間の間隙を満たす充填作用等を果たし、ロータリーキル
ンの窯尻から投入された上記原料の造粒を助け、また造粒物の高強度化、低吸水化に寄与
させる観点から、ロータリーキルンの窯尻より投入する上記原料の融点温度よりも、３０
〜１００℃低い融点温度のものであることが好ましい。これは、融点温度差が１００℃を
超える場合は、キルン窯尻から投入する原料の焼きが不十分となり、脆い焼結物となる。
逆に、融点温度差が３０℃未満の場合は、窯前から吹き込んだ原料が上記作用・効果を果
たし得ないと共に、融着物が大量発生し、キルンの安定運転は望めない。

また、上記窯前から吹き込む原料の粒度は、平均粒子径で１０〜３００μｍであること
が好ましく、特には平均粒子径で３０〜１００μｍ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。窯前か
ら吹き込む原料の粒度が１０μｍよりも小さいと、粉砕等にかかる費用が高騰すると共に
、排ガスと共に系外に飛散してしまう憂いが高くなるために好ましくない。逆に、３００
μｍを超えると、窯前からの吹き込みが困難となると共に、窯尻から投入した原料との混
合性が悪くなり、上記したバインダーとしての作用、被覆作用、充填作用等を果たし得な
いために好ましくない。

また、窯前から吹き込む原料の吹き込み量は、ロータリーキルンの窯尻から投入する原
料の投入量の５〜１５重量％であることが好ましい。これは、５重量％に満たない吹き込
み量では、焼成温度の低減効果等が現れないためであり、１５重量％を超える量を吹き込
むと、融着物が大量発生し、ロータリーキルンの安定運転は望めない。

また、窯前からの原料を吹き込む方法としては、公知の種々の方法が採用でき、例えば
、供給管を介して圧縮空気と共に原料を吹き込む方法が採用でき、その際の吹き込み位置
としては、原料の温度が最高に達した付近、即ち焼点付近（概ね、窯前端部から内径の２
〜３倍の長さ位置）の原料に向け、１ケ所以上から吹き込むことが好ましい。

また、上記ロータリーキルンの窯前から吹き込む原料は、上記性状、特に融点温度を満
足するものであれば、特には限定されないが、廃棄物等の大量使用の観点、また易焼成性
等の観点から、上記窯尻から投入する原料と同様に、建設発生土、産業廃棄物、一般廃棄
物及び砕石場の屑石から選ばれた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、所定の化学組成及び融点温度に調整されたものが
好ましく、この場合の目標とする原料の化学組成としては、焼成温度（融点温度）、及び
易焼成性の観点から、ＣａＯが５〜１５重量％、ＳｉＯ_２が５０〜６０重量％、Ａｌ_２Ｏ
_３が２０〜３０重量％含まれているように調整することが好ましい。

上記廃棄物等の原料の焼成にロータリーキルンを使用することは、セメント産業におい
て、遊休設備の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、及び融点温度が低い原料の窯前からの吹き込みによる相乗効果
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。

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、窯前から吹き込む原料の融点温度、及び所望とする焼
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℃を超えると、融着物が大量
発生し、運転に支障をきたすために好ましくない。

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搾めたり、広げるなどの加
工を加えたものであっても良い。

燃料としては、重油、微粉炭、再生油、ＬＮＧ、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
れても良い。

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Ｏ_２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
、特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／ｓｅｃ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／ｓｅｃ
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。

上記した本発明に係る焼結物の製造方法によれば、ロータリーキルンの窯尻から投入し
た原料の焼成温度を低く抑えることができ、キルン内のコーチング発生を防止することが
できる。また、ロータリーキルンの窯前から吹き込む原料量を調整することにより、原料
の異常融着も防ぐことができ、融着防止材等を別途吹き込む必要もない。

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／ｃｍ
^３以上、２．５ｇ／ｃｍ^３以下、２４時間吸水率、減圧吸水率が０．１％以上、１５％以
下、焼結物の圧壊荷重が０．５ｋＮ以上の焼結物が得られる。

この本発明に係る製造方法により得られる焼結物は、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、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、真空ホンプで−４００ｍｍＨｇまで容器を減圧し、
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率を推察
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
ンクリートに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である。

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、ロータリーキルンの窯前から吹き込む低融点の原料が溶融し、バ
インダーとしての作用、被覆作用、粒子間の間隙を満たす充填作用等を果たし、ロータリ
ーキルンの窯尻から投入される原料の造粒を助け、また造粒物の高強度化、低吸水化に寄
与するため、２４時間吸水率が低いことは勿強のこと、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。

また、焼結物には、鉱物種として少なくともアノーサイト（ＣａＯ・２ＳｉＯ_２・Ａｌ
_２Ｏ_３）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。

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、易焼成性を維持することが困難となるために好ましくない。

また、焼結物の化学組成は、ＣａＯが５〜３０重量％、ＳｉＯ_２が３０〜７０重量％、
Ａｌ_２Ｏ_３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、易焼成性が良く、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。

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、産業廃棄物なと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

〔試験例１〜１０〕
試験に使用した廃棄物等（建設発生土、下水汚泥、石炭灰）の化学組成を表１に示す。
また、試験に使用した成分調整剤（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。

上記表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、１３０ｍ^３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時間行い、ロータリーキルンの窯尻よ
り投入する原料Ａ〜Ｅを調整した。
調整した原料Ａ〜Ｅの融点温度を、表３に併記する。

一方、表１及び表２に示した原料を、表４に示した種々の割合で計量し、上記窯尻より
投入する原料の融点温度より３０〜１００℃低い融点温度とし、且つ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、上記と同様の方法で混合し、ロータリーキルンの
窯前より吹き込む原料ａ〜ｅを調整した。
調整した原料ａ〜ｅの融点温度を、表４に併記する。

続いて、表５の試験例１〜５に示したように、上記窯尻より投入する原料として調整し
た原料Ａ〜Ｅを、内径１．５ｍ、長さ２０ｍのロータリーキルンに１ｔｏｎ／ｈｒの供給
量で各々窯尻より投入すると共に、窯前より吹き込む原料として調整した原料ａ〜ｅを、
ロータリーキルンの窯前より供給管を介して圧縮空気と共に焼点に向けて各々所定量吹き
込み、滞留時間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。
なお、表５に示したように、焼成温度は窯前より吹き込む原料の融点温度程度とし、ま
た、窯前から吹き込む原料の量は、キルンから排出される焼結物の状況を見ながら吹き込
み量を調整し、表５に示した量とした。

一方、比較のために、表５の試験例６〜１０に示したように、上記窯尻より投入する原
料として調整した原料Ａ〜Ｅを、上記と同様のロータリーキルンに１ｔｏｎ／ｈｒの供給
量で各々窯尻より投入し、窯前より融着防止材として、珪石粉を窯尻より投入する原料量
の５重量％を吹き込み、滞留時間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。
なお、焼成温度は、表５に示したように、窯尻より投入する原料の融点温度程度とした
。

こうして得られた焼結物は、いずれも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、ＪＩＳＡ１１１０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；ＣａＦ_２）によって定量分析を行った。
その結果を、表６に示す。

表６から明らかのように、窯前から低融点の原料の吹き込みを行った試験例１〜５の焼
結物は、焼成温度が低いにも係わらず、試験例６〜１０の焼結物の品質（絶乾密度、２４
時間吸水率、減圧吸水率及び圧壊荷重）と遜色はなく、高品質の焼結物を、安価に効率良
く製造できる方法であることが分かった。

Claims

建設発生土、産業廃棄物、一般廃棄物及び砕石場の屑石から選ばれた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
組成に調整した後、該調整原料を５ｍｍ以下の粉状及び／又は粒状の状態でロータリーキ
ルンの窯尻から投入すると共に、該窯尻から投入する原料よりも融点温度が低い原料を粉
状でロータリーキルンの窯前から吹き込み、両原料をロータリーキルンによって混合しな
がら焼成することを特徴とする、焼結物の製造方法。
上記ロータリーキルンの窯前から吹き込む原料の融点温度が、ロータリーキルンの窯尻
から投入する原料の融点温度よりも３０〜１００℃低いことを特徴とする、請求項１に記
載の焼結物の製造方法。
上記ロータリーキルンの窯前から吹き込む原料の吹き込み量が、ロータリーキルンの窯
尻から投入する原料の投入量の５〜１５重量％であ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。
上記ロータリーキルンの窯前から吹き込む原料が、建設発生土、産業廃棄物、一般廃棄
物及び砕石場の屑石から選ばれた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及び融点温度に調整したものであ
ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の焼結物の製造方法。
建設発生土、産業廃棄物、一般廃棄物及び砕石場の屑石から選ばれた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／ｃｍ^３、２４時間吸水率及び減圧
吸水率が０．１％以上、１５％以下、圧壊荷重が０．５ｋＮ以上であることを特徴とする
、焼結物。
ＣａＯを５〜３０重量％、ＳｉＯ_２を３０〜７０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１０〜４０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。
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、又は６に記載の焼結物。