JP2009132564A - Method of manufacturing artificial aggregate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は人工骨材の製造方法に関する。特に、クロムを含有する原料を焼成して製造する人工骨材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an artificial aggregate. In particular, the present invention relates to a method for producing an artificial aggregate produced by firing a raw material containing chromium.
現在、高吸水性の骨材の開発・利用が進められている。すなわち、吸水性の骨材を路盤に利用した場合、雨水等の水を吸って保持する。従って、水の供給がなくても、太陽光などのエネルギーが供給されると、保持された水が気化し、気化熱によって周囲温度を低下させる。よって、現在、都市部で問題になっているヒートアイランド対策として、路盤に高吸水性骨材を用いることが期待されている。 Currently, the development and use of highly water-absorbing aggregates is ongoing. That is, when water-absorbing aggregate is used for the roadbed, it absorbs and holds water such as rainwater. Therefore, even if there is no supply of water, when energy such as sunlight is supplied, the retained water is vaporized and the ambient temperature is lowered by the heat of vaporization. Therefore, it is expected that a superabsorbent aggregate is used for the roadbed as a countermeasure against heat island which is currently a problem in urban areas.
さて、高吸水性の骨材(人工骨材)は、原料を焼成炉で焼成し、焼結させて製造される。原料としては、一般的には、頁岩等の天然資源が用いられる。但し、近年、廃棄物の有効利用の観点から、石炭灰等の廃棄物焼却灰を用いることが提案されている。すなわち、上記廃棄物焼却灰(通常、これ等の焼却灰は粉末状のものである。)に水を加えて造粒し、ロータリーキルン等の焼成窯で焼成することによって、高吸水性の骨材(人工骨材)が得られている。 Now, a highly water-absorbing aggregate (artificial aggregate) is manufactured by firing and sintering raw materials in a firing furnace. Generally, natural resources such as shale are used as raw materials. However, in recent years, it has been proposed to use waste incineration ash such as coal ash from the viewpoint of effective use of waste. That is, by adding water to the above waste incineration ash (usually, these incineration ash is in powder form) and granulating it, and firing it in a firing kiln such as a rotary kiln, etc., a high water absorption aggregate. (Artificial aggregate) is obtained.
ところで、上記産業廃棄物焼却灰中には、クロム(三価もしくは六価のクロム。通常は、三価のクロムが多い。)が含まれている場合が多い。そして、この種の焼却灰が人工骨材の原料として用いられた場合、特に、大気雰囲気下において、1000℃以上の高温で焼成された場合、三価クロムは六価クロムに酸化されている。そして、融点以上の高温で溶融・焼結されると、六価クロムは骨材中に固定される場合も有るが、固定されず、即ち、水に浸漬された場合、水相に移動(溶出)する六価クロムも有る。又、溶出する六価クロムの量は、一般に、含有物の粒径が小さくなる程、多くなる傾向が有る。 By the way, the industrial waste incineration ash often contains chromium (trivalent or hexavalent chromium. Usually, there are many trivalent chromium). When this type of incinerated ash is used as a raw material for artificial aggregates, particularly when fired at a high temperature of 1000 ° C. or higher in an air atmosphere, trivalent chromium is oxidized to hexavalent chromium. And when melted and sintered at a temperature higher than the melting point, hexavalent chromium may be fixed in the aggregate, but it is not fixed, that is, when immersed in water, it moves to the aqueous phase (elution) There is also hexavalent chromium. In general, the amount of hexavalent chromium to be eluted tends to increase as the particle size of the inclusions decreases.
ところで、六価クロムは環境基準で目標値が定められている。すなわち、水質基準では0.05mg/L以下、土壌環境基準では溶出液が0.05mg/L以下とされている。従って、上記した如く、完全に溶融していない骨材(固定されていない六価クロムを有する骨材)を路盤・盛土などに利用した場合、上記環境基準値が護られない恐れが有る。 By the way, the target value of hexavalent chromium is determined by environmental standards. That is, the water quality standard is 0.05 mg / L or less, and the soil environment standard is 0.05 mg / L or less. Therefore, as described above, when an aggregate that is not completely melted (an aggregate having non-fixed hexavalent chromium) is used for a roadbed or banking, the environmental standard value may not be protected.
さて、六価クロムを低減する方法として、還元剤を同時に添加して焼成する方法が提案されている。例えば、セメントクリンカの品質を損なわずにセメントクリンカ中に含まれる六価クロムを低減させることができるセメントを提供することを目的として、ロータリーキルン内で最も高温になる位置よりロータリーキルンの被焼成物出口側にある被焼成物中に可燃性物質を添加、例えばロータリーキルンの被焼成物出口側から被焼成物入口に向かってキルン内径Dの約4倍奥の位置からロータリーキルンの被焼成物出口までの範囲、或いはクリンカクーラの入口部にある被焼成物上に、主燃料に比べて燃焼速度の遅い可燃性物質あるいは主燃料と同様の燃焼速度を有しかつ主燃料よりも粗い粒の可燃性物質を添加する技術が提案(特開平11−100244号公報)されている。 As a method for reducing hexavalent chromium, a method in which a reducing agent is simultaneously added and baked has been proposed. For example, for the purpose of providing a cement capable of reducing hexavalent chromium contained in the cement clinker without deteriorating the quality of the cement clinker, the rotary kiln outlet side of the fired product is positioned higher than the highest temperature in the rotary kiln. A combustible substance is added to the material to be baked, for example, a range from a position about four times deeper inside the kiln inner diameter D from the material to be fired outlet side of the rotary kiln to the material to be baked rotary kiln, Alternatively, a combustible material having a combustion speed slower than that of the main fuel or a combustible material similar to that of the main fuel and coarser particles than the main fuel is added to the material to be fired at the inlet of the clinker cooler. A technique has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 11-100284).
又、冷却時に固形可燃物の混入がなく、有害な六価クロムの含有量が減少したセメントクリンカ(又は、該クリンカを使用した水硬性材料)を提供することを目的として、クリンカークーラに導入されたセメントクリンカの温度が850℃〜1000℃となる領域に、5mmを超え100mm以下の粒径の固形可燃物を供給する技術が提案(特開2002−211961号公報)されている。 In addition, it was introduced into a clinker cooler for the purpose of providing a cement clinker (or a hydraulic material using the clinker) that is free of solid combustibles during cooling and has a reduced content of harmful hexavalent chromium. A technique for supplying a solid combustible material having a particle diameter of more than 5 mm and not more than 100 mm to a region where the temperature of the cement clinker becomes 850 ° C. to 1000 ° C. has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-211961).
又、有害な六価クロムの溶出の無いセメントクリンカを提供することを目的として、セメントクリンカの焼成工程で、造粒中の原料粒子乃至クリンカ粒子の内部に存在する六価クロム(Cr6+)を還元し得るように可燃物を供給するセメントクリンカの製造方法において、六価クロム(Cr6+)を還元する条件が、クリンカークーラ側からキルン内に、粒径が1mm〜4mmであって微粉炭の粒度より大きい粒度の可燃物を供給する技術が提案(特開2003−73154号公報)されている。
さて、上記提案の技術は、セメント製造に関する技術ではあるが、六価クロムを低減する技術であることから、人工骨材の製造に際しても同様に適用できるであろうと思われた。 Now, although the technique proposed above is a technique related to cement production, it seems to be applicable to the production of artificial aggregates because it is a technique for reducing hexavalent chromium.
そこで、上記提案の技術を人工骨材の製造に適用した。
ところが、思惑は全く外れたものであった。すなわち、六価クロムの溶出が基準値を超えるものであった。
Therefore, the proposed technique was applied to the production of artificial aggregate.
However, my thoughts were completely out of sight. That is, the elution of hexavalent chromium exceeded the standard value.
従って、本発明が解決しようとする課題は、原料中にクロムが含有されている場合でも、六価クロム溶出量が少ない骨材を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide an aggregate with a small elution amount of hexavalent chromium even when chromium is contained in the raw material.
前記提案のセメント製造技術を骨材製造技術に援用した場合に起きた問題点(六価クロムの溶出量が多い)の原因に対する追究が、本発明者によって、鋭意、推し進められて行った。 The inventor has earnestly pursued the cause of the problem (a large amount of hexavalent chromium is eluted) that occurred when the proposed cement manufacturing technique was applied to the aggregate manufacturing technique.
その結果、次のようなことに起因しているのであろうことが判って来た。
すなわち、セメント製造は、湿式方式で、かつ、溶融状態で焼成される為、クリンカ間の空間が少なく、上記技術でも十分な還元効果が得られている。これに対して、骨材焼成は、乾式方式であり、かつ、骨材間に隙間が有り、そうであるが故に、空気(気体)との接触面積が大きい。従って、セメント製造の場合に比べて、骨材の製造の場合には、含有されているクロムは酸化され易く、上記提案の技術では六価クロムが出来易いのであろうと考えられた。
As a result, it has been found that this is due to the following.
That is, since cement is fired in a wet process and in a molten state, there is little space between clinker, and a sufficient reduction effect is obtained even with the above technique. On the other hand, the aggregate firing is a dry method, and there is a gap between the aggregates. Therefore, the contact area with air (gas) is large. Therefore, it was considered that the chromium contained in the aggregate was more likely to be oxidized in the case of manufacturing the aggregate than in the case of cement production, and that hexavalent chromium could easily be produced with the proposed technique.
よって、上記提案の技術よりも遥かに酸化され難い雰囲気下で焼成すれば問題が解決できるであろうとの啓示を得るに至ったのである。そして、より酸素が少ない焼成雰囲気で粉末を焼成して骨材を製造した場合、これは、予想通り、六価クロムの溶出量が少ない骨材であることが判った。 Therefore, it came to a revelation that the problem could be solved by firing in an atmosphere that is far less oxidized than the proposed technique. When the aggregate was produced by firing the powder in a firing atmosphere with less oxygen, it was found that this was an aggregate with a small amount of hexavalent chromium elution as expected.
上記知見に基づいて本発明が達成されたものである。 The present invention has been achieved based on the above findings.
すなわち、前記の課題は、
無機系材料を焼成することによって人工骨材を製造する方法であって、
650℃以上の温度での焼成工程においては、被焼成物である固体と焼成雰囲気気体との界面近傍における酸素濃度を10%以下に制御する
ことを特徴とする人工骨材の製造方法によって解決される。
That is, the above problem is
A method for producing an artificial aggregate by firing inorganic material,
In the firing step at a temperature of 650 ° C. or higher, the oxygen concentration in the vicinity of the interface between the solid to be fired and the firing atmosphere gas is controlled to 10% or less, which is solved by the method for manufacturing an artificial aggregate. The
特に、上記人工骨材の製造方法であって、好ましくは、被焼成物層の内側における気体雰囲気の酸素濃度を3%以下に制御することを特徴とする人工骨材の製造方法によって解決される。 In particular, the method for producing an artificial aggregate, preferably solved by a method for producing an artificial aggregate, characterized in that the oxygen concentration in the gas atmosphere inside the layer to be fired is controlled to 3% or less. .
又、上記人工骨材の製造方法であって、好ましくは、無機系材料を焼成する焼成容器内に酸素濃度が3%以下のガスを供給することを特徴とする人工骨材の製造方法によって解決される。 Also, the method for producing an artificial aggregate, preferably solved by the method for producing an artificial aggregate, characterized in that a gas having an oxygen concentration of 3% or less is supplied into a firing container for firing an inorganic material. Is done.
又、上記人工骨材の製造方法であって、好ましくは、無機系材料を焼成する焼成容器内に可燃性物質を共存させて焼成することを特徴とする人工骨材の製造方法によって解決される。尚、可燃性物質として、好ましくは、石炭、コークス、活性炭、木炭、プラスチック、廃棄物固形燃料などが用いられる。 In addition, the above-described method for producing an artificial aggregate is preferably solved by a method for producing an artificial aggregate, characterized in that the firing is performed in the presence of a combustible substance in a firing container for firing an inorganic material. . As the combustible substance, preferably, coal, coke, activated carbon, charcoal, plastic, waste solid fuel, or the like is used.
又、上記人工骨材の製造方法であって、好ましくは、クロム含有量が100〜2000mg/kg、又は大気雰囲気中において1000℃で焼成した場合に六価クロムの溶出量が0.05mg/Lを超える量のクロムを含有する廃棄物を含む無機系材料を焼成することによって人工骨材が製造される方法である。 The artificial aggregate is preferably produced by a chromium content of preferably 100 to 2000 mg / kg, or a hexavalent chromium elution amount of 0.05 mg / L when fired at 1000 ° C. in an air atmosphere. In this method, an artificial aggregate is manufactured by firing an inorganic material containing a waste containing chromium in an amount exceeding.
六価クロムの溶出量が少ない骨材がクロムを含有する産業廃棄物(無機系原料:骨材原料)より得られる。すなわち、クロム含有廃棄物を原料として得た骨材を路盤材として用いても、六価クロムの溶出量が少なく、再資源化技術として有益である。 Aggregates with a small amount of hexavalent chromium are obtained from industrial waste containing chromium (inorganic raw materials: aggregate raw materials). That is, even if an aggregate obtained using chromium-containing waste as a raw material is used as a roadbed material, the amount of hexavalent chromium eluted is small, which is useful as a recycling technology.
本発明は人工骨材の製造方法である。特に、無機系材料を焼成することによって人工骨材を製造する方法である。例えば、製紙スラッジ焼却灰、フライアッシュ、建設発生土など廃棄物の群の中から選ばれる一種または二種以上のものを焼成することによって人工骨材を製造する方法である。特に、粒状のものを焼成することによって人工骨材を製造する方法である。更には、クロム含有量が100〜2000mg/kgの廃棄物を含む無機系材料を焼成することによって人工骨材を製造する方法である。或いは、大気雰囲気中において1000℃で焼成した場合に六価クロムの溶出量が0.05mg/Lを超える量のクロムを含有する廃棄物を含む無機系材料を焼成することによって人工骨材を製造する方法である。焼成温度は、好ましくは、800〜1250℃である。これは、焼成温度が低すぎると、得られた骨材の強度が乏しく、逆に、高すぎると、得られた骨材の空隙率が乏しく、吸水性に富む骨材が得られ難いからである。より好ましい焼成温度は1000〜1200℃である。すなわち、800〜1250℃(特に、1000℃以上。1200℃以下)の温度で焼成する焼成工程を有する。そして、650℃以上の温度での焼成工程においては、被焼成物である固体と焼成雰囲気気体との界面近傍(例えば、被焼成物の固相表面から30cm以内の範疇における領域(固相−気相界面から気相側における30cm以内の範疇における領域)における酸素濃度が10%(特に、8%)以下であるように制御される。更に好ましくは450℃以上の温度での焼成工程においては、被焼成物である固体と焼成雰囲気気体との界面近傍における酸素濃度が10%(特に、8%)以下であるように制御される。勿論、450℃以下でも、酸素濃度を上記の如きに制御しておくことは好ましい。例えば、焼成反応開始時(開始温度)から焼成後(焼成後の冷却域における温度)までの長い範囲に亘って、酸素濃度を上記の如きに制御しておくことは好ましい。そして、特に、被焼成物層内側(被焼成物粉末(粒子)間)における気体雰囲気の酸素濃度が3%以下であるように制御される。すなわち、被焼成物である固体と焼成雰囲気気体との界面近傍における酸素濃度が10%以下であるように制御しておれば、概略、被焼成物層の内側(被焼成物粉末(粒子)間)における気体雰囲気の酸素濃度は3%以下になる。しかしながら、より確実に行なう為、被焼成物層の内側(被焼成物粉末(粒子)間)における気体雰囲気の酸素濃度が3%以下であるように制御される。上記雰囲気を達成する手法として、例えば被焼成物を焼成する焼成容器内に酸素濃度が3%以下のガスを供給する手法が考えられる。又、焼成容器内に可燃性物質を共存させて焼成する手法が考えられる。勿論、この共存量は、酸素濃度が上記要件を満足するようになる量である。可燃性物質として、例えば石炭、コークス、活性炭や木炭(以上は炭化物燃料)、プラスチック、或いは廃棄物固形燃料などが用いられる。望ましくは、扱い易さや、急激な燃焼反応を抑制できることから、固形状の可燃性物質の使用である。 The present invention is a method for producing an artificial aggregate. In particular, it is a method for producing an artificial aggregate by firing an inorganic material. For example, it is a method for producing an artificial aggregate by firing one or more kinds selected from a group of wastes such as paper sludge incineration ash, fly ash, and construction generated soil. In particular, it is a method for producing an artificial aggregate by firing a granular material. Furthermore, it is a method for producing an artificial aggregate by firing an inorganic material containing a waste having a chromium content of 100 to 2000 mg / kg. Alternatively, artificial aggregates are manufactured by firing inorganic materials containing waste containing chromium in an amount of hexavalent chromium exceeding 0.05 mg / L when calcined at 1000 ° C. in an air atmosphere. It is a method to do. The firing temperature is preferably 800 to 1250 ° C. This is because when the firing temperature is too low, the strength of the obtained aggregate is poor, and conversely, when it is too high, the resulting aggregate has a low porosity and it is difficult to obtain an aggregate with high water absorption. is there. A more preferable firing temperature is 1000 to 1200 ° C. That is, it has the baking process baked at the temperature of 800-1250 degreeC (especially 1000 degreeC or more and 1200 degrees C or less). In the baking step at a temperature of 650 ° C. or higher, the vicinity of the interface between the solid as the object to be fired and the firing atmosphere gas (for example, the region within 30 cm from the solid surface of the material to be fired (solid phase-gas). In the firing step at a temperature of 450 ° C. or more, more preferably, the oxygen concentration in the region in the category within 30 cm on the gas phase side from the phase interface) is controlled to be 10% (especially 8%) or less. The oxygen concentration in the vicinity of the interface between the solid to be fired and the firing atmosphere gas is controlled to be 10% (especially 8%) or less, and of course, the oxygen concentration is controlled as described above even at 450 ° C. or less. For example, the oxygen concentration should be controlled as described above over a long range from the start of the firing reaction (starting temperature) to after firing (temperature in the cooling zone after firing). In particular, the oxygen concentration in the gas atmosphere inside the layer to be fired (between the powder (particles) to be fired) is controlled to be 3% or less. If the oxygen concentration in the vicinity of the interface with the atmospheric gas is controlled so as to be 10% or less, the oxygen concentration in the gas atmosphere is roughly 3% inside the layer to be fired (between the powder to be fired (particles)). However, in order to carry out more reliably, the oxygen concentration in the gas atmosphere inside the layer to be fired (between the powder to be fired (particles)) is controlled to be 3% or less. For example, a method of supplying a gas having an oxygen concentration of 3% or less into a firing container for firing the object to be fired, or a method of firing in the presence of a combustible substance in the firing container is conceivable. Of course, this The amount of coexistence is an amount that allows the oxygen concentration to satisfy the above requirements.As the combustible material, for example, coal, coke, activated carbon, charcoal (above carbide fuel), plastic, solid waste fuel, etc. are used. Desirably, solid combustible substances are used because they are easy to handle and can suppress rapid combustion reactions.
以下、更に詳しく説明する。
先ず、骨材原料を用意する。原料としては、クロムを含有する焼却灰ないし処理土壌が用いられる。具体的には、クロム含有量100mg/kg以上の焼却灰とか処理土壌が用いられる。本発明によれば、原料に含まれるクロム含有量が100mg/kg以上でも、製造後の六価クロム溶出量が0.05mg/L以下の骨材が得られる。尚、原料のクロム含有量が2000mg/kgより多くなると、例えば可燃性物質の添加量が多く必要となり、可燃性物質の燃焼による温度上昇が甚だしくなり、焼成操作が不安定となる。従って、原料におけるクロム含有量は2000mg/kg以下であることが好ましい。
This will be described in more detail below.
First, an aggregate material is prepared. As raw materials, incinerated ash or treated soil containing chromium is used. Specifically, incinerated ash or treated soil with a chromium content of 100 mg / kg or more is used. According to the present invention, even if the chromium content in the raw material is 100 mg / kg or more, an aggregate having a hexavalent chromium elution amount of 0.05 mg / L or less after production can be obtained. If the chromium content of the raw material exceeds 2000 mg / kg, for example, a large amount of flammable substance is required, the temperature rise due to combustion of the flammable substance becomes excessive, and the firing operation becomes unstable. Therefore, the chromium content in the raw material is preferably 2000 mg / kg or less.
用いられる焼却灰には、石炭火力発電所の微粉炭燃焼灰、流動層燃焼石炭灰、コークス灰、ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、製紙スラッジ焼却灰、廃プラスチック焼却灰などが挙げられる。尚、焼却灰は、その平均粒径が44μm以下のものが好ましい。その理由は、これより大きいと、造粒が困難となったからである。 The incineration ash used includes pulverized coal combustion ash, fluidized bed combustion coal ash, coke ash, waste incineration ash, sewage sludge incineration ash, paper sludge incineration ash, waste plastic incineration ash, and the like. The incinerated ash preferably has an average particle size of 44 μm or less. The reason is that if it is larger than this, granulation becomes difficult.
上記焼却灰の中、製紙スラッジ焼却灰は、主成分としてCa,Al等の無機成分を持つ。そして、製紙スラッジ焼却灰は多孔質であることから、焼却灰の中でも製紙スラッジ焼却灰は好ましいものである。この他、薪、木炭、廃材、食品絞りカス等の有機質原料からの灰分は、その内部構造が多孔質なものであることから、高吸水性の特徴を持つ。従って、これら多孔質系の焼却灰を原料として焼結した骨材は高吸水性の骨材となるので、多孔質系の焼却灰は本発明の骨材原料として好ましい。 Among the incineration ash, the papermaking sludge incineration ash has inorganic components such as Ca and Al as main components. And since papermaking sludge incineration ash is porous, papermaking sludge incineration ash is a preferable thing among incineration ash. In addition, ash from organic raw materials such as firewood, charcoal, waste wood, and food waste residue has a high water absorption characteristic because its internal structure is porous. Accordingly, since the aggregate sintered using these porous incineration ash as a raw material becomes a highly water-absorbing aggregate, the porous incineration ash is preferable as the aggregate raw material of the present invention.
上記焼却灰の他にも建設発生土を用いることが出来る。例えば、建設残土、汚染土壌、浚渫土などを用いることが出来る。建設発生土は、シルト質土が80%以上含まれているものが好ましい。それは、砂分が多いと、造粒が困難であったからによる。 In addition to the incineration ash, construction generated soil can be used. For example, construction residual soil, contaminated soil, dredged soil and the like can be used. The construction generated soil preferably contains 80% or more of silty soil. This is because granulation was difficult when there was a lot of sand.
尚、上記各種焼却灰や建設発生土は、必要に応じて粉砕し、粉末原料とする。 In addition, the above-mentioned various incineration ash and construction generated soil are pulverized as necessary to obtain powder raw materials.
そして、骨材原料(例えば、粉末あるいは粒子)に水を混合して数mm〜十数mmの造粒物を作成する。この造粒に際しては、ベントナイト等の無機物やリグニン等の有機物などの造粒助剤を用いて造粒しても良い。そして、造粒には、例えば圧縮成型機(ロールプレス等)、転動造粒機(パンペレタイザ等)、攪拌造粒機(アイリッヒミキサ等)等の造粒機が用いられる。 And an aggregate raw material (for example, powder or particle | grains) is mixed with water, and the granulated material of several mm-dozens of mm is created. In this granulation, granulation may be performed using a granulation aid such as an inorganic substance such as bentonite or an organic substance such as lignin. For granulation, for example, a granulator such as a compression molding machine (roll press or the like), a rolling granulator (pan pelletizer or the like), an agitation granulator (Eirich mixer or the like) is used.
造粒後、800℃以上(特に、1000℃以上)の温度で焼成を行う。焼成には、トンネルキルン、ローラーハウスキルン、流動床、ロータリーキルンを用いることが出来る。但し、骨材の焼成には、製造の容易性の面から、ロータリーキルンやトンネルキルンを用いるのが好ましい。 After granulation, firing is performed at a temperature of 800 ° C. or higher (particularly 1000 ° C. or higher). For firing, a tunnel kiln, a roller house kiln, a fluidized bed, or a rotary kiln can be used. However, it is preferable to use a rotary kiln or a tunnel kiln for firing the aggregate from the viewpoint of ease of manufacture.
焼成時における酸素濃度は上記した如くに制御する。すなわち、焼点物の酸素濃度(被焼成物粉末(粒子)間の酸素濃度)を3%以下とする。これは、酸素濃度が3%を越えた雰囲気下で焼成を行うと、得られた骨材からの六価クロムの溶出量が0.05mg/Lを超えたものとなっていたからである。そして、3%以下の場合には、得られた骨材からの六価クロムの溶出量が0.05mg/Lより少なく、基準を満たしていた。 The oxygen concentration during firing is controlled as described above. That is, the oxygen concentration of the burned product (the oxygen concentration between the powders (particles) to be fired) is 3% or less. This is because the elution amount of hexavalent chromium from the obtained aggregate exceeded 0.05 mg / L when firing was performed in an atmosphere where the oxygen concentration exceeded 3%. In the case of 3% or less, the elution amount of hexavalent chromium from the obtained aggregate was less than 0.05 mg / L, which satisfied the standard.
上記酸素濃度が3%以下の条件を達成する手法としては、高温で酸化(燃焼)される可燃性物質を用いて酸素を消費する方法や、低酸素のガスを通気させる方法がある。何れの方法でも良い。 As a method for achieving the condition where the oxygen concentration is 3% or less, there are a method of consuming oxygen using a combustible substance which is oxidized (combusted) at a high temperature and a method of passing a low oxygen gas. Any method may be used.
酸素濃度が3%以下の条件を達成する手法として、高温で酸化(燃焼)される可燃性物質を用いて酸素を消費する方法を用いた場合において、可燃性物質としては、例えば石炭、コークス、活性炭、木炭などの炭化物燃料が用いられる。或いは、プラスチックや廃棄物固形燃料などを用いることも出来る。尚、前記の中から選ばれる一種のものが用いられるのみでも、二種以上のものが用いられても良い。要するに、燃焼によって、酸素が消費されるものであれば良い。可燃性物質は、その80質量%以上のものが、粒径は0.3〜10mmの顆粒状であることが好ましいものであった。これは、粒径が0.3mm未満の小さ過ぎるものでは、可燃性物質が焼点付近に到達する前に燃焼してしまい、前記酸素濃度が3%以下の条件を満たすことが出来にくいものであったからによる。逆に、10mmを超えて大き過ぎる場合には、投入が困難であり、かつ、表面積が小さい為、燃焼効率が悪く、酸素濃度3%以下の条件を満たすことが出来にくいものであったからによる。 In the case of using a method of consuming oxygen using a combustible material that is oxidized (combusted) at a high temperature as a method for achieving a condition where the oxygen concentration is 3% or less, examples of combustible materials include coal, coke, Carbide fuels such as activated carbon and charcoal are used. Alternatively, plastic or waste solid fuel can be used. In addition, only one kind selected from the above may be used, or two or more kinds may be used. In short, it is sufficient if oxygen is consumed by combustion. The combustible substance was preferably 80% by mass or more in the form of granules having a particle size of 0.3 to 10 mm. This is because if the particle size is too small, less than 0.3 mm, the combustible substance burns before reaching the vicinity of the burning point, and it is difficult to satisfy the condition that the oxygen concentration is 3% or less. Because it was. On the other hand, if it is too large exceeding 10 mm, it is difficult to input, and since the surface area is small, the combustion efficiency is poor and it is difficult to satisfy the condition of an oxygen concentration of 3% or less.
低酸素のガスを用いる場合、低酸素ガスとして、例えばハロゲンガス、窒素ガス、CO2ガス等のガスを一種または二種以上を用いる。尚、低酸素濃度のガスでは何でも良く、例えばキルン燃焼後の排ガス、飽和水蒸気等も使用できる。 When a low oxygen gas is used, one or two or more gases such as halogen gas, nitrogen gas, and CO 2 gas are used as the low oxygen gas. Note that any gas having a low oxygen concentration may be used. For example, exhaust gas after kiln combustion, saturated steam, and the like can be used.
以下、具体的実施例を挙げて本発明を説明する。
[実施例1]
人工骨材の原料として下記の表−1に示すものを用いた。
表−1
平均粒径 Cr含有量
製紙スラッジ焼却灰 25.5μm 250mg/kg
フライアッシュ 11.3μm 135mg/kg
建設発生土 シルト質 212mg/kg
Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples.
[Example 1]
The materials shown in Table 1 below were used as raw materials for the artificial aggregate.
Table-1
Average particle size Cr content Papermaking sludge incineration ash 25.5μm 250mg / kg
Fly ash 11.3 μm 135 mg / kg
Construction generated soil Silt 212mg / kg
上記表−1に示される焼却灰または建設発生土に適量の水を加え、そして直径15mmの円柱上に成型できる冶具に2g入れ、100Nで加圧して成型した。 An appropriate amount of water was added to the incinerated ash or construction generated soil shown in Table 1 above, and 2 g was put into a jig that could be molded on a cylinder with a diameter of 15 mm and molded by pressurizing at 100 N.
そして、上記成型物を電気炉内に置き、この電気炉内に窒素と空気との所定割合での混合気体を毎分5ml/minの流量で所定時間通風した後、1100℃の温度で2分間加熱・焼成した。 Then, the molded product is placed in an electric furnace, and a mixed gas of nitrogen and air at a predetermined rate is passed through the electric furnace at a flow rate of 5 ml / min for a predetermined time, and then at a temperature of 1100 ° C. for 2 minutes. Heated and fired.
そして、焼成して得られた骨材の六価クロム溶出量を調べたので、その結果を表−2に示す。
表−2
原料 酸素濃度 Cr6+溶出量
界面近傍の酸素濃度 被焼成物内層の酸素濃度 (mg/L)
製紙スラッジ 16% 16% 0.24
製紙スラッジ 5% 5% 0.07
製紙スラッジ 3% 3% 0.05
製紙スラッジ 1% 1% 0.02以下
製紙スラッジ 0.5% 0.5% 0.02以下
フライアッシュ 5% 5% 0.08
フライアッシュ 3% 3% 0.05
フライアッシュ 1% 1% 0.02以下
建設発生土 5% 5% 0.09
建設発生土 3% 3% 0.04
建設発生土 1% 1% 0.02以下
*酸素濃度は、電気炉が密閉構造のものであることから、供給ガスにおける酸素濃度から決定。
*Cr6+溶出量は環境庁告示46号に準じて行なった。
And since the elution amount of the hexavalent chromium of the aggregate obtained by baking was investigated, the result is shown in Table-2.
Table-2
Raw material oxygen concentration Cr 6+ elution amount Oxygen concentration in the vicinity of interface Oxygen concentration in inner layer of fired product (mg / L)
Papermaking sludge 16% 16% 0.24
Papermaking sludge 5% 5% 0.07
Papermaking sludge 3% 3% 0.05
Papermaking sludge 1% 1% 0.02 or less Papermaking sludge 0.5% 0.5% 0.02 or less Fly ash 5% 5% 0.08
Fly ash 3% 3% 0.05
Fly ash 1% 1% 0.02 or less Construction generated soil 5% 5% 0.09
Construction soil 3% 3% 0.04
Construction generated soil 1% 1% 0.02 or less * Oxygen concentration is determined from the oxygen concentration in the supply gas because the electric furnace is of a sealed structure.
* Cr 6+ elution amount was determined according to Environment Agency Notification No.46.
これによれば、被焼成物内層の酸素濃度を3%以下に制御して焼成を行なえば、Cr6+溶出量が基準値以下の骨材が得られていることが判る。 According to this, it can be seen that if the oxygen concentration in the inner layer of the article to be fired is controlled to 3% or less and firing is performed, an aggregate having a Cr 6+ elution amount equal to or less than a reference value is obtained.
又、製紙スラッジ焼却灰やフライアッシュ製の骨材は多孔質系のものであった。従って、保水性に富む骨材である。 Further, paper sludge incineration ash and fly ash aggregates were porous. Therefore, the aggregate is rich in water retention.
[実施例2]
上記表−1に示される焼却灰または建設発生土をパンペレタイザーで5〜15mm径に造粒した。そして、内熱のロータリーキルンを用い、かつ、コークスを吹き込むと共に1100℃で焼成を行い、骨材を得た。
[Example 2]
The incinerated ash or construction generated soil shown in Table 1 above was granulated to a diameter of 5 to 15 mm with a pan pelletizer. Then, using an internal heat rotary kiln and blowing coke, firing was performed at 1100 ° C. to obtain an aggregate.
このようにして得られた骨材の六価クロム溶出量を調べたので、その結果を表−3に示す。
表−3
原料 コークス吹込量 酸素濃度 Cr6+溶出量
(kg/h) 界面近傍 被焼成物内層 (mg/L)
製紙スラッジ 0 16% 5% 0.10
製紙スラッジ 100 14% 5% 0.06
製紙スラッジ 150 9% 3% 0.05
製紙スラッジ 200 6% 1% 0.02以下
フライアッシュ 0 16% 6% 0.09
フライアッシュ 100 14% 5% 0.06
フライアッシュ 150 9% 3% 0.02以下
フライアッシュ 200 6% 2% 0.02以下
建設発生土 0 16% 4% 0.15
建設発生土 100 14% 4% 0.07
建設発生土 150 9% 2% 0.03
建設発生土 200 6% 2% 0.02以下
*酸素濃度は、所定部に設置したステンレス管により、所定部のガスを吸引し、オルガート分析装置で酸素濃度を測定した。
The amount of hexavalent chromium eluted from the aggregate thus obtained was examined, and the results are shown in Table 3.
Table-3
Raw material Coke blowing amount Oxygen concentration Cr 6+ Elution amount
(Kg / h) Near the interface Inner layer to be fired (mg / L)
Papermaking sludge 0 16% 5% 0.10
Papermaking sludge 100 14% 5% 0.06
Papermaking sludge 150 9% 3% 0.05
Papermaking sludge 200 6% 1% 0.02 or less Fly ash 0 16% 6% 0.09
Fly ash 100 14% 5% 0.06
Fly ash 150 9% 3% 0.02 or less Fly ash 200 6% 2% 0.02 or less Construction generated soil 0 16% 4% 0.15
Construction soil 100 14% 4% 0.07
Construction soil 150 9% 2% 0.03
Construction generated soil 200 6% 2% 0.02 or less * As for the oxygen concentration, a predetermined part of gas was sucked by a stainless steel tube installed in the predetermined part, and the oxygen concentration was measured by an Olgart analyzer.
これによれば、界面近傍における酸素濃度を10%以下に制御した場合、内層における気体雰囲気の酸素濃度は3%以下に制御されており、そしてこのような雰囲気下で焼成が行われた場合、Cr6+溶出量が基準値以下の骨材が得られていることが判る。 According to this, when the oxygen concentration in the vicinity of the interface is controlled to 10% or less, the oxygen concentration of the gas atmosphere in the inner layer is controlled to 3% or less, and when firing is performed in such an atmosphere, It can be seen that an aggregate having a Cr 6+ elution amount equal to or less than a reference value is obtained.
[実施例3]
上記表−1に示される焼却灰または建設発生土をパンペレタイザーで平均10mm径に造粒した。そして、内部雰囲気を外部から遮断できる外熱ロータリーキルンを用い、そして内部に二酸化炭素−空気混合(混合比は所定の割合)ガスを通風して1100℃で焼成を行い、骨材を得た。
[Example 3]
The incinerated ash or construction generated soil shown in Table 1 above was granulated to an average diameter of 10 mm with a pan pelletizer. And the external heat rotary kiln which can interrupt | block an internal atmosphere from the outside was used, and the carbon dioxide-air mixing (mixing ratio is a predetermined ratio) gas was ventilated inside, and it baked at 1100 degreeC, and obtained the aggregate.
このようにして得られた骨材の六価クロム溶出量を調べたので、その結果を表−4に示す。
表−4
原料 酸素濃度 Cr6+溶出量
界面近傍の酸素濃度 被焼成物内層の酸素濃度 (mg/L)
製紙スラッジ 20% 20% 0.10
製紙スラッジ 5% 5% 0.07
製紙スラッジ 3% 3% 0.05
製紙スラッジ 1% 1% 0.02以下
フライアッシュ 5% 5% 0.08
フライアッシュ 3% 3% 0.05
フライアッシュ 1% 1% 0.02以下
建設発生土 5% 5% 0.08
建設発生土 3% 3% 0.04
建設発生土 1% 1% 0.02以下
*酸素濃度は、通風した二酸化炭素−空気混合ガスにおける混合割合から決定。
Since the elution amount of hexavalent chromium in the aggregate thus obtained was examined, the results are shown in Table-4.
Table-4
Raw material oxygen concentration Cr 6+ elution amount Oxygen concentration in the vicinity of interface Oxygen concentration in inner layer of fired product (mg / L)
Papermaking sludge 20% 20% 0.10
Papermaking sludge 5% 5% 0.07
Papermaking sludge 3% 3% 0.05
Papermaking sludge 1% 1% 0.02 or less Fly ash 5% 5% 0.08
Fly ash 3% 3% 0.05
Fly ash 1% 1% 0.02 or less Construction soil 5% 5% 0.08
Construction soil 3% 3% 0.04
Construction generated soil 1% 1% 0.02 or less * The oxygen concentration is determined from the mixing ratio in the mixed carbon dioxide-air mixture.
これによれば、被焼成物内層の酸素濃度を3%以下に制御して焼成を行なえば、Cr6+溶出量が基準値以下の骨材が得られていることが判る。
特許出願人 太平洋マテリアル株式会社
代 理 人 宇 高 克 己
According to this, it can be seen that if the oxygen concentration in the inner layer of the article to be fired is controlled to 3% or less and firing is performed, an aggregate having a Cr 6+ elution amount equal to or less than a reference value is obtained.
Patent Applicant Taiheiyo Material Co., Ltd.
Representative Katsumi Udaka
Claims (6)
650℃以上の温度での焼成工程においては、被焼成物である固体と焼成雰囲気気体との界面近傍における酸素濃度を10%以下に制御する
ことを特徴とする人工骨材の製造方法。 A method for producing an artificial aggregate by firing inorganic material,
In the firing step at a temperature of 650 ° C. or higher, the oxygen concentration in the vicinity of the interface between the solid to be fired and the firing atmosphere gas is controlled to 10% or less.
ことを特徴とする請求項1の人工骨材の製造方法。 2. The method for producing an artificial bone material according to claim 1, wherein the oxygen concentration in the gas atmosphere inside the layer to be fired is controlled to 3% or less.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2の人工骨材の製造方法。 3. The method for producing an artificial bone material according to claim 1, wherein a gas having an oxygen concentration of 3% or less is supplied into a firing container for firing the inorganic material.
ことを特徴とする請求項1〜請求項3いずれかの人工骨材の製造方法。 The method for producing an artificial bone material according to any one of claims 1 to 3, wherein a combustible substance is allowed to coexist in a firing container for firing the inorganic material.
ことを特徴とする請求項4の人工骨材の製造方法。 The method for producing an artificial aggregate according to claim 4, wherein the combustible substance is one or more selected from the group consisting of coal, coke, activated carbon, charcoal, plastic, and solid waste fuel.
ことを特徴とする請求項1〜請求項5いずれかの人工骨材の製造方法。
An inorganic material containing waste containing chromium having a chromium content of 100 to 2000 mg / kg or containing chromium in an amount of hexavalent chromium exceeding 0.05 mg / L when calcined at 1000 ° C. in an air atmosphere The method for producing an artificial aggregate according to any one of claims 1 to 5, wherein the method is a method for producing an artificial aggregate by firing.
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2007
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