JP4650286B2

JP4650286B2 - 水硬性石灰の製造方法

Info

Publication number: JP4650286B2
Application number: JP2006021515A
Authority: JP
Inventors: 直行内山
Original assignee: Yoshizawa Lime Industry Co Ltd
Current assignee: Yoshizawa Lime Industry Co Ltd
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2026-01-30
Also published as: JP2007204282A

Description

本発明は、石灰石製造工程において発生する水洗廃泥とシリカ系廃棄物とから水硬性石灰を製造する方法に関する。ここで、「石灰石」とは、ドロマイトを包含する意味で用いた語である。

石灰石の製造は、よく知られているように、採掘した石灰石を粗砕したのち粉砕して焼成することによって行なうが、この過程で、粉砕した石灰石に随伴してくる表土などを除去するため、水洗する。水洗によって生じた廃水は、通常、シックナーを用いて固液分離して廃棄する。固形分が濃縮された石灰石水洗廃泥（「水洗スラリー」とか「水洗スラッジ」とも呼ばれる）は、さらに水分を除去して埋め立てなどに使用されることもあるが、付加価値を高める利用法として、水硬性石灰を代表とする水硬性材料に転化することが多い。

出願人は、粉砕した石灰石またはドロマイトを水洗することにより発生したスラッジに、シリカ、アルミナ、酸化鉄、土および軽焼石灰を配合し、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｆｅ_２Ｏ_３，ＣａＯおよびＭｇＯが特定の割合になるように混合したものを造粒し、焼成して水硬性材料とする技術を開発し、すでに提案した（特許文献１）。この水硬性材料は、内外の壁塗り材、タイル・ブロック製造の原料、建材パネルの原料として、また工事用のバインダーとして利用できる。
特開２００４−３５２５９６

前記した水硬性石灰は、石灰石ＣａＣＯ₃を主成分とする石灰石水洗スラリーに、やはり廃棄物であるシリカＳｉＯ₂系廃棄物を混合し、ロータリーキルンなどで１２００〜１３００℃の温度に焼成して、生石灰ＣａＯと、水硬性を有するケイ酸カルシウム（主として２ＣａＯ・ＳｉＯ₂）とし、調節された量の水を加えて生石灰を消化し、ケイ酸カルシウムのもつ水硬性を残したものである。水硬性石灰は、建築または構築用の材料、たとえば壁材として使用されている。シリカ系廃棄物としては、珪砂ダスト、石灰石採掘時に除去した表土、廃ガラスなどを利用する。

このような水硬性石灰質材料は、従来、図１に示すような工程で製造されている。すなわち、粉砕した石灰石を水洗し、その廃水をシックナーにかけて固形分を濃縮し、石灰石水洗スラリーとする。この石灰石水洗スラリーを直接、または必要によりタンクに貯留したのち、フィルタープレスで濾過して水分を減らす。このようにして得られたフィルターケークを乾燥し、乾燥により形成された塊を粗砕し、粉砕して、フィルターケーク粉末とする。このフィルターケーク粉末に、上記のシリカ系廃棄物の粉末を混合する。混合は乾式で行なうが、焼成に好都合なよう、混合物をペレットに造粒するため、少量の水を添加する。得られたペレットを焼成して、水硬性を有するケイ酸カルシウムを主体とする物質に変え、これに若干の水を添加して水硬性を調節し、水硬性石灰製品とする。

上述した従来の水硬性石灰製造方法は、工程が長く、作業が多種にわたり、製品を得るまでの所要時間が長い。このことは、原料としては安価な廃棄物を使用しながら、製造工程にコストがかかることを意味し、製品である水硬性石灰を低廉な価格で提供することが妨げられていた。本発明の目的は、このような問題に対するひとつの解決策を提案し、より短縮された工程で水硬性石灰を製造することを可能にする、改善された製造方法を提供することにある。

本発明の水硬性石灰の製造方法は、石灰石製造工程において発生する水洗廃泥とシリカ系廃棄物とから水硬性石灰を製造する方法において、図２に示すような、下記の諸工程からなる方法である：
Ａ）採掘され、粉砕された石灰石を水洗したときに生じる石灰石水洗廃水をシックナーで処理し、固形分が濃縮された石灰石水洗スラリーを得る凝集沈殿工程、
Ｂ）石灰石水洗スラリーを撹拌槽に入れ、シリカ系廃棄物の粉末を添加して撹拌する湿式混合工程、
Ｃ）混合物をフィルタープレスにより処理して混合物ケークを得る濾過工程、
Ｄ）混合物ケークを乾燥し、塊を粗砕したのち造粒して焼成用ペレットを得る造粒工程、および
Ｅ）焼成用ペレットを焼成し、部分的に消化して水硬性石灰を得る焼成・消化工程。

図２に示した本発明の水硬性石灰の製造方法は、図１に示した従来の製造方法に比べて、工程が簡略化されており、それに伴って、製品製造のための設備、消費エネルギー、労力および所要時間が著しく軽減される。当然に、製造コストは低廉である。本発明により、産業廃棄物である石灰石水洗廃水が処理できるとともに、価値のある水硬性材料を低価格で提供することができる。石灰石粉末へのシリカ系粉末の混合は湿式で行なわれるから、従来法の乾式混合に比べて、混合がより緊密に行なわれ、焼成時の反応が速やかに進んで、品質の良い焼成品が得られる。

石灰石水洗スラリーとしては、固形分含有量が５０〜７０重量％のものが取扱いに好都合である。純度は、ＣａＯの含有量が４０％以上、ＭｇＯの含有量が５％以下であることが望ましい。最大粒径は１２０μｍ以下のものが、焼成時の反応が速やかであり、かつ、高品質の水硬性材料を与える。

シリカ系廃棄物としては、珪砂ダスト、珪石ダスト、廃ガラス、石灰採掘時に発生する表土などが利用可能である。珪砂ダスト、珪石ダストおよび廃ガラスは、ＳｉＯ₂含有量が７０％以上であるもの、表土はＳｉＯ₂含有量が３０％以上であるものを使用する。いずれの場合も、最大粒径が２００μｍ以下のものが好ましい。

石灰石を粗砕、粉砕して洗浄し、焼成工程に回した。洗浄水はシックナーに集め、凝集剤を添加して沈降させることにより濃縮した。この操作により、固形分６０重量％の石灰石水洗スラリーを得た。その中のＣａＯ含有量は４６重量％で、粉末の最大粒度は１００μｍであった。この石灰石水洗スラリーを撹拌槽に移し、シリカ系廃棄物として珪砂ダストを、石灰石水洗スラリーに対して、固形分重量割合で１００：５の割合で添加し、撹拌して湿式混合した。

上記の混合物をフィルタープレスにかけて濾過脱水した。得られたフィルターケークを、石灰焼成炉の近くに拡げ、焼成炉からの輻射熱を利用して乾燥した。乾燥したフィルターケークは塊状に凝集していたので、これを粗砕して水硬性石灰製造の原料とした。この原料をロータリーキルンに供給して、１２００〜１３００℃に加熱して（炉内滞留時間は約４０分間）、焼成品を得た。この焼成品を消化し、水硬性石灰とした。

シックナーで得た石灰石水洗スラリーから水硬性石灰の原料を得るまでの工程に関して、従来行なわれていたプロセスと本発明のプロセスとを対比し、原料１トンの製造に要する時間を示せば、表１のとおりである。所要時間が半減しており、とくに、乾燥工程以外の所要時間は２０分の１以下になった。
表１

石灰石水洗スラリーとシリカ系廃棄物から水硬性材料を製造する方法において、従来のプロセスを示すフローチャート。石灰石水洗スラリーとシリカ系廃棄物から水硬性材料を製造する方法において、本発明のプロセスを示す、図１に対応するフローチャート。

Claims

石灰石製造工程において発生する水洗廃泥とシリカ系廃棄物とから水硬性石灰を製造する方法において、下記の諸工程からなる製造方法：
Ａ）採掘され、粉砕された石灰石を水洗したときに生じる石灰石水洗廃水をシックナーで処理し、固形分が濃縮された石灰石水洗スラリーを得る凝集沈殿工程、
Ｂ）石灰石水洗スラリーを撹拌槽に入れ、シリカ系廃棄物の粉末を添加して撹拌する湿式混合工程、
Ｃ）混合物をフィルタープレスにより処理して混合物ケークを得る濾過工程、
Ｄ）混合物ケークを乾燥し、塊を粗砕したのち造粒して焼成用ペレットを得る造粒工程、および
Ｅ）焼成用ペレットを焼成し、部分的に消化して水硬性石灰を得る焼成・消化工程。
石灰石水洗スラリーとして、固形分含有量が５０〜７０重量％であって、ＣａＯの含有量が４０％以上、ＭｇＯの含有量が５％以下であり、最大粒径が１２０μｍ以下のものを使用して実施する請求項１の水硬性石灰製造方法。
シリカ系廃棄物として、珪砂ダスト、珪石ダストもしくは廃ガラスのＳｉＯ₂含有量が７０％以上のもの、または石灰採掘時に発生する表土のＳｉＯ₂含有量が３０％以上のものであって、最大粒径が２００μｍ以下のものを使用して実施する請求項１の水硬性石灰製造方法。