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【発明の名称】 廃棄物を原料とした緑化資材組成物及びこれを用いた緑化資材
【発明者】 【氏名】多喜川 昇
【住所又は居所】東京都江東区南砂２丁目１１番１号 川崎重工業株式会社東京設計事務所内

【氏名】柴田 泰典
【住所又は居所】兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会社明石工場内
【要約】 【課題】

【解決手段】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を用いた緑化資材組成物であって、３０〜８０重量％のＳｉＯ2を含有する廃棄物に、石灰源材料、苦土源材料、炭酸源材料及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される添加材料を加えて、換算ＣａＯ含有量が５〜５０重量％、換算ＭｇＯ含有量が１〜１０重量％、及び換算ＣＯ3含有量が０．５〜１０重量％となるように組成を調整した混合材料と、該混合材料をスラリ化するための水とを含有するスラリに対して水熱処理を行い、更に固液分離を行うことにより得られる湿潤状態のケーキに、前記緑化資材組成物と同じ組成の乾粉を加えて乾燥させることにより得られる緑化資材組成物。
【請求項２】
廃棄物を用いた緑化資材組成物であって、３０〜８０重量％のＳｉＯ2を含有する廃棄物に、石灰源材料、苦土源材料、炭酸源材料、アルカリ金属水酸化物及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される添加材料を加えて、換算ＣａＯ含有量が５〜５０重量％、換算ＭｇＯ含有量が１〜１０重量％、換算ＣＯ3含有量が０．５〜１０重量％、及びアルカリ総量Ｒ2Ｏ含有量が１〜１０重量％となるように組成を調整した混合材料と、該混合材料をスラリ化するための水とを含有するスラリに対して水熱処理を行い、更に固液分離を行うことにより得られる湿潤状態のケーキに、前記緑化資材組成物と同じ組成の乾粉を加えて乾燥させることにより得られる緑化資材組成物。
【請求項３】
廃棄物を用いた緑化資材組成物であって、３０〜８０重量％のＳｉＯ2を含有する廃棄物に、石灰源材料、苦土源材料、炭酸源材料、硫酸塩材料及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される添加材料を加えて、換算ＣａＯ含有量が５〜５０重量％、換算ＭｇＯ含有量が１〜１０重量％、換算ＣＯ3含有量が０．５〜１０重量％、及び換算ＳＯ4含有量が１〜１０重量％となるように組成を調整した混合材料と、該混合材料をスラリ化するための水とを含有するスラリに対して水熱処理を行い、更に固液分離を行うことにより得られる湿潤状態のケーキに、前記緑化資材組成物と同じ組成の乾粉を加えて乾燥させることにより得られる緑化資材組成物。
【請求項４】
廃棄物を用いた緑化資材組成物であって、３０〜８０重量％のＳｉＯ2を含有する廃棄物に、石灰源材料、苦土源材料、炭酸源材料、硫酸塩材料、アルカリ金属水酸化物及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される添加材料を加えて、換算ＣａＯ含有量が５〜５０重量％、換算ＭｇＯ含有量が１〜１０重量％、換算ＣＯ3含有量が０．５〜１０重量％、換算ＳＯ4含有量が１〜１０重量％及びアルカリ総量Ｒ2Ｏ含有量が１〜１０重量％となるように組成を調整した混合材料と、該混合材料をスラリ化するための水とを含有するスラリに対して水熱処理を行い、更に固液分離を行うことにより得られる湿潤状態のケーキに、前記緑化資材組成物と同じ組成の乾粉を加えて乾燥させることにより得られる緑化資材組成物。
【請求項５】
前記アルカリ金属水酸化物は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものである請求項２又は４記載の緑化資材組成物。
【請求項６】
前記硫酸塩材料は、石こう、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸鉄及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものである請求項３又は４記載の緑化資材組成物。
【請求項７】
前記ケーキ１００重量部に対して、前記乾粉が１〜３０重量部で加えられる請求項１乃至６の何れかに記載の緑化資材組成物。
【請求項８】
前記ケーキに対して、更にベントナイトを加えることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の緑化資材組成物。
【請求項９】
前記ケーキ１００重量部に対して、前記ベントナイトが１〜２０重量部で加えられる請求項８記載の緑化資材組成物。
【請求項１０】
前記ケーキに対して、更に粘結剤を加えることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の緑化資材組成物。
【請求項１１】
前記ケーキ１００重量部に対して、前記粘結剤が０．１〜１０重量部で加えられる請求項１０記載の緑化資材組成物。
【請求項１２】
前記粘結材は、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸Ｎａ、リグニンスルホン酸Ｎａ及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものである請求項１０又は１１記載の緑化資材組成物。
【請求項１３】
前記水熱処理は、６０〜２５０℃で１〜２４時間行われる請求項１乃至１２の何れかに記載の緑化資材組成物。
【請求項１４】
前記廃棄物は、平均径が３０μｍ以下となるように粉砕したものである請求項１乃至１３の何れかに記載の緑化資材組成物。
【請求項１５】
前記廃棄物は、焼却灰、ダスト、汚泥、廃コンクリート及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものである請求項１乃至１４の何れかに記載の緑化資材組成物。
【請求項１６】
前記焼却灰は、石炭灰、製紙スラッジ灰、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、バイオマス燃焼灰、下水汚泥焼却灰、家畜糞尿焼却灰及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものである請求項１５記載の緑化資材組成物。
【請求項１７】
前記汚泥は、建設汚泥、上水汚泥、砕石スラッジ及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものである請求項１５記載の緑化資材組成物。
【請求項１８】
前記石灰源材料は、ＣａＯを７０重量％以上含有している請求項１乃至１７の何れかに記載の緑化資材組成物。
【請求項１９】
前記石灰源材料は、生石灰、消石灰、貝殻焼成品及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものである請求項１８記載の緑化資材組成物。
【請求項２０】
前記苦土源材料は、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸マグネシウム及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものである請求項１乃至１９の何れかに記載の緑化資材組成物。
【請求項２１】
前記炭酸源材料は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸バリウム、石灰石粉末、ドロマイト粉末、貝殻粉末及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものである請求項１乃至２０の何れかに記載の緑化資材組成物。
【請求項２２】
前記乾粉は、請求項１乃至２１の何れかに記載の緑化資材組成物の造粒時に発生する微粉、前記造粒後の篩を通過する微粉、前記造粒後の５ｍｍ以上の粒子を粉砕することにより得られる微粉、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される微粉である請求項１乃至２１の何れかに記載の緑化資材組成物。
【請求項２３】
請求項１乃至２２記載の緑化資材組成物を含有する緑化資材であって、前記組成物の調製に際して造粒を行うことにより得られる粒状の緑化資材。
【請求項２４】
前記緑化資材の粒径が０．１〜５ｍｍである請求項２３記載の緑化資材。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＯ2の含有料の多い廃棄物を原料とし、肥料、土壌改良材、人工培土などの緑化資材に適用することができる緑化資材組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、焼却灰、ダスト、汚泥、廃コンクリート等の廃棄物は、種々の処理を施すことにより、緑化資材として利用されている。緑化資材を製造する技術として、例えば、(1)珪石、珪藻土、高炉スラグの珪酸質原料、石灰、金属Ａｌ粉末等を混合した後、水を加えてスラリとして型枠に入れ、１８０℃で数時間水熱処理を行って固化させ、これを破砕する技術（特許文献１）、(2)鉄鋼スラグ粉末にパルプ廃液、廃糖蜜、ベントナイト、硫酸マグネシウム水溶液等を添加して転動造粒し、乾燥を行う技術（特許文献２及び３）、(3)水滓に珪酸質原料（けい砂）を添加し、Ｃａ／Ｓｉ比を０．６〜１．２とした後、６〜１５ｋｇ／ｃｍ2の加圧水蒸気（１６０〜２００℃）で水熱合成処理を行い、２ｍｍ以下に粉砕又は造粒を行うことにより、珪酸カルシウム肥料を製造する技術（特許文献４）、(4)除草原材、ベントナイト、塩化カルシウムを水で混練後、押し出し造粒し、乾燥にて除草剤を製造する技術（特許文献５）、(5)廃棄物に石灰源材を加え、撹拌造粒後、水熱処理を行い、多孔質な粒状体を製造する技術（特許文献６）等が知られている。
【０００３】
しかしながら、上記の従来技術による緑化資材は、肥料性能及び土壌改良性能の点で十分ではなく、また、廃棄物を原料として使用した場合に溶出金属などの問題を生じる恐れがあり、安全性の点で問題がある。
【特許文献１】特開昭６１−４４７１２号公報
【特許文献２】特開昭５５−２０２４７号公報
【特許文献３】特開昭６０−１４５９８２号公報
【特許文献４】特開平１−２２６７８５号公報
【特許文献５】特開平３−１０６８０２号公報
【特許文献６】特開２００３−２３５３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、肥料性能及び土壌改良性能の点で優れ、しかも安全性の点で問題のない緑化資材組成物及びこれを用いた緑化資材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
肥料性能を向上させるために、本発明の緑化資材は、可溶性けい酸の量を向上させるとともに水中崩壊する粒状体として調製される。
【０００６】
可溶性けい酸の量の向上は、本発明に於いては、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｐ2Ｏ5等の肥料成分の可溶性及びく溶性成分の量を増加させるように廃棄物の組成の調整を行い、次いで水熱処理を行うことにより達成される。特に、ＳｉＯ2等の結晶化度（全ＳｉＯ2等における結晶性ＳｉＯ2等の割合）によらず、肥料成分の可溶性、く溶性を向上させるように組成の調整が行われる。また、本発明に於いては、水中崩壊する粒状体として調製することにより、ハンドリングは容易でありながら水中では容易に崩壊し、これにより肥料性能を向上させることができる。
【０００７】
また、土壌改良性能を向上させるために、本発明の緑化資材は、保水性及び保肥性を向上させるとともに水中崩壊しない粒状体として調製される。
【０００８】
保水性の向上は、本発明の緑化資材に於いては、ハンドリング時、水中に投入しても崩壊せず、高い吸水率を有する粒状体とすることにより達成される。水中崩壊しない粒状体とすることにより、透水性も良好となる。また、保肥性の向上は、水に溶出した肥料成分を一時的に保持できるように、大きい陽イオン交換容量を有する粒状体とすることにより達成される。
【０００９】
また、緑化資材は、溶出する水溶液のｐＨが高くないことが必要であるが、本発明に於いては、廃棄物の組成の調整を行うとともに水熱処理することにより、溶出液のｐＨを１０．５未満としている。
【００１０】
更に、安全性を向上させるために、本発明の緑化資材は、廃棄物の組成の調整を行うとともに水熱処理することにより、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂ、Ｃｒ6+、Ｃｄ、Ｐｂなどの有害重金属等を難溶化し、粒状体の有害重金属等の溶出量を土壌環境基準以下としている。
【００１１】
本発明に於いては、３０〜８０重量％のＳｉＯ2を含有する廃棄物に添加材料を加えて、換算ＣａＯ含有量、換算ＭｇＯ含有量、換算ＣＯ3含有量、アルカリ総量Ｒ2Ｏ含有量、及び換算ＳＯ4含有量の調整が行われる。ここで、換算ＣａＯ含有量とは、ＣａＯの重量とこれ以外のＣａ（ＯＨ）2等の化合物を等モルのＣａＯに換算して求めた重量との合計値から求めた含有量をいう。また、換算ＭｇＯ含有量とは、ＭｇＯの重量とこれ以外のＭｇ（ＯＨ）2等の化合物を等モルのＭｇＯに換算して求めた重量との合計値から求めた含有量をいう。換算ＣＯ3含有量とは、ＭｇＣＯ3等の化合物のＣＯ3含有量の合計をいう。Ｒ2Ｏ含有量はアルカリ金属の総量を表し、Ｎａ及びＫを含む化合物をＮａ2Ｏに換算した重量に基づいて求めた含有量である。換算ＳＯ4含有量とは、ＦｅＳＯ4等の化合物のＳＯ4含有量の合計をいう。
【００１２】
本発明に於いては、上記のように添加材料を加えて組成物の成分の調整を行った後、スラリ化、水熱処理、固液分離、及び乾粉添加により緑化資材組成物が得られる。
【００１３】
具体的には、本発明の緑化資材組成物は、廃棄物を用いた緑化資材組成物であって、３０〜８０重量％のＳｉＯ2を含有する廃棄物に、石灰源材料、苦土源材料、炭酸源材料及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される添加材料を加えて、換算ＣａＯ含有量が５〜５０重量％、換算ＭｇＯ含有量が１〜１０重量％、及び換算ＣＯ3含有量が０．５〜１０重量％となるように組成を調整した混合材料と、該混合材料をスラリ化するための水とを含有するスラリに対して水熱処理を行い、更に固液分離を行うことにより得られる湿潤状態のケーキに、前記緑化資材組成物と同じ組成の乾粉を加えて乾燥させることにより得られることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の実施形態に係る緑化資材組成物は、廃棄物を用いた緑化資材組成物であって、３０〜８０重量％のＳｉＯ2を含有する廃棄物に、石灰源材料、苦土源材料、炭酸源材料、アルカリ金属水酸化物及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される添加材料を加えて、換算ＣａＯ含有量が５〜５０重量％、換算ＭｇＯ含有量が１〜１０重量％、換算ＣＯ3含有量が０．５〜１０重量％、及びアルカリ総量Ｒ2Ｏ含有量が１〜１０重量％となるように組成を調整した混合材料と、該混合材料をスラリ化するための水とを含有するスラリに対して水熱処理を行い、更に固液分離を行うことにより得られる湿潤状態のケーキに、前記緑化資材組成物と同じ組成の乾粉を加えて乾燥させることにより得られることを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明の更に他の実施形態に係る緑化資材組成物は、廃棄物を用いた緑化資材組成物であって、３０〜８０重量％のＳｉＯ2を含有する廃棄物に、石灰源材料、苦土源材料、炭酸源材料、硫酸塩材料及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される添加材料を加えて、換算ＣａＯ含有量が５〜５０重量％、換算ＭｇＯ含有量が１〜１０重量％、換算ＣＯ3含有量が０．５〜１０重量％、及び換算ＳＯ4含有量が１〜１０重量％となるように組成を調整した混合材料と、該混合材料をスラリ化するための水とを含有するスラリに対して水熱処理を行い、更に固液分離を行うことにより得られる湿潤状態のケーキに、前記緑化資材組成物と同じ組成の乾粉を加えて乾燥させることにより得られることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の更なる他の実施形態に係る緑化資材組成物は、廃棄物を用いた緑化資材組成物であって、３０〜８０重量％のＳｉＯ2を含有する廃棄物に、石灰源材料、苦土源材料、炭酸源材料、硫酸塩材料、アルカリ金属水酸化物及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される添加材料を加えて、換算ＣａＯ含有量が５〜５０重量％、換算ＭｇＯ含有量が１〜１０重量％、換算ＣＯ3含有量が０．５〜１０重量％、換算ＳＯ4含有量が１〜１０重量％及びアルカリ総量Ｒ2Ｏ含有量が１〜１０重量％となるように組成を調整した混合材料と、該混合材料をスラリ化するための水とを含有するスラリに対して水熱処理を行い、更に固液分離を行うことにより得られる湿潤状態のケーキに、前記緑化資材組成物と同じ組成の乾粉を加えて乾燥させることにより得られることを特徴とする。
【００１７】
ここで、石灰源材料は、主としてＣ−Ｓ−Ｈ（カルシウム−シリケート−ハイドレート）などの生成により、有害重金属等を固定しながら、肥料成分の可溶性及びく溶性を促進する機能を果たす。
【００１８】
苦土源材料は、肥料成分であるＭｇＯの補充を主な目的とする。
【００１９】
炭酸源材料は、水熱処理により、ハイドロタルサイト系化合物を多く生成するため、より多くの有害重金属を固定することができるので、廃棄物の有害重金属等の含有量が多い場合にはより有効である。
【００２０】
アルカリ金属水酸化物は、結晶質のＳｉＯ2などの反応を促進し、可溶性、く溶性を向上させる機能を主として果たす。
【００２１】
硫酸塩材料の添加は水和反応の促進効果があるとともに、有害重金属等の固定を促進する効果がある。ただし、添加量が多くなると、粒状体の水中崩壊性を阻害するとともに、溶出液ｐＨが５未満となり、緑化資材として適切ではなくなる。
【００２２】
上記の添加材料が適正に添加されないと、換算ＣａＯ含有量、換算ＭｇＯ含有量、換算ＣＯ3含有量、Ｒ2Ｏ含有量、及び換算ＳＯ4含有量の調整が上記数値範囲に入らず、従って各肥料成分の可溶性、く溶性の量が適正値とならず、肥料効果が低下する一方、溶出液ｐＨが１０．５を超え、作物の生育に障害をもたらすこととなる。
【００２３】
本発明に於いては、水熱処理後に固液分離したケーキに乾粉が加えられる。ここで、本発明に於ける乾粉とは、最終的に得ようとする緑化資材組成物とほぼ同じ組成を有し、その緑化資材組成物又はそれを用いた緑化資材の製造に際して得られる粉状物をリサイクルさせて使用するものをいう。
【００２４】
また、本発明の緑化資材組成物に於いては、固液分離後の湿潤状態のケーキに対して、乾粉とともに更にベントナイトを加えてもよい。ベントナイトを加えることにより、ハンドリングでは壊れない強度を有し、しかも水中では容易に崩壊する粒状体の緑化資材を調製することが可能となる。
【００２５】
更に、本発明の緑化資材組成物に於いては、固液分離後の湿潤状態のケーキに対して、乾粉とともに更に粘結剤を加えてもよい。上記のベントナイトを加えた場合とは異なり、粘結剤を加えることにより、水中崩壊しないより高強度の粒状体の緑化資材を調製することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、（１）安全性に問題のある廃棄物に対して石灰源材料等を添加して組成調製を行った後に水熱処理を行うので、肥料性能及び土壌改良性能に優れ、しかも安全性を満たした緑化資材組成物及び緑化資材を得ることができる。
【００２７】
また、（２）乾粉とベントナイトを加えて造粒し、乾燥する構成では、ハンドリング時に必要な強度を有し、容易に水中崩壊する粒状体とすることができるので、肥料として利用した場合には、即効性が期待できる。
【００２８】
更に、（３）ＳｉＯ2等の結晶化度が高い場合には、アルカリ金属水酸化物が添加されるので、緑化資材組成物を調製するための反応が促進される。
【００２９】
また、（４）有害重金属含有量が多い廃棄物を使用する場合も、炭酸源材の添加により、安全性が向上する。
【００３０】
加えて、（５）乾粉と粘結材を加えながら混練し、乾燥することにより、保水性、保肥性が良好で、水中投入にて崩壊しない高強度の緑化資材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明に於いて使用される廃棄物は、その粒度が小さいほど水熱処理による反応が促進されるので、平均径が３０μｍ以下に粉砕して使用することが好ましく、更に２０μｍ以下となるように粉砕して使用することが好ましい。使用し得る廃棄物として、焼却灰、ダスト、汚泥及び廃コンクリートを挙げることができ、これらを任意に組み合わせて使用することもできる。焼却灰としては、石炭灰、製紙スラッジ灰、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、バイオマス燃焼灰、下水汚泥焼却灰、家畜糞尿焼却灰等を例示することができる。また、汚泥としては、建設汚泥、上水汚泥、砕石スラッジ等を例示することができる。
【００３２】
本発明に於いて使用される石灰源材料として、ＣａＯを７０重量％以上含有しているものをいい、具体的には、生石灰、消石灰、貝殻焼成品等を例示することができ、これらを任意に組み合わせて使用することもできる。
【００３３】
また、本発明に於いて使用される苦土源材料としては、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸マグネシウム等を例示することができ、これらを任意に組み合わせて使用することもできる。
【００３４】
本発明に於いて使用される炭酸源材料としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸バリウム、石灰石粉末、ドロマイト粉末、貝殻粉末等を例示することができ、これらを任意に組み合わせて使用することもできる。
【００３５】
本発明に於けるアルカリ金属水酸化物としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムを例示することができ、これらの任意の組み合わせも使用することができる。
【００３６】
また、本発明に於ける硫酸塩材料として、石こう、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸鉄を例示することができ、これらの任意の組み合わせも使用することができる。
【００３７】
本発明に於いては、上記成分組成の調整を行った後、水を加えてスラリとして水熱処理が行われる。ここで、本発明に於ける水熱処理とは、水の存在下、密閉状態で加熱することをいい、その温度は６０〜２５０℃、好ましくは８０〜２００℃であり、加熱時間は１〜２４時間、好ましくは３〜１５時間である。処理温度が低いか又は加熱時間が短いと、水和反応が不十分となり、肥料成分の可溶性、く溶性の量が低くなる一方、溶出液ｐＨが１０．５を超えてしまうので好ましくない。また、処理温度が高いか又は処理時間が長いと、水和反応物の分解又は結晶化が促進され、肥料成分の可溶性、く溶性の量が低くなってしまうので好ましくない。
【００３８】
本発明に於いて固液分離したケーキに加えられる乾粉として、緑化資材組成物の造粒時に発生する微粉、前記造粒後の篩を通過する微粉、前記造粒後の５ｍｍ以上の粒子を粉砕することにより得られる微粉、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものを使用することができる。
【００３９】
ここで、乾粉は、固液分離後のケーキ１００重量部に対して、１〜３０重量部で加えることが好ましい。乾粉の添加量が１重量部未満、又は３０重量部より多いと、造粒物として緑化資材を調製することができないので好ましくない。なお、乾粉の粒度としては、０．１ｍｍ以下の大きさが、造粒効果の観点から好適である。
【００４０】
また、本発明に於いて乾粉とともにベントナイトを添加する場合、固液分離後のケーキ１００重量部に対して、ベントナイトを１〜２０重量部で加えることが好ましい。ベントナイトが１重量部未満の場合、粒状体が水中崩壊せず、２０重量部より多い場合は、肥料成分の含有量が低下する。なお、ベントナイトとして、Ｎａ系のものよりもＣａ系のものの方が容易に水中崩壊するので好ましい。
【００４１】
更に、本発明に於いて乾粉とともに粘結剤を添加する場合、固液分離後のケーキ１００重量部に対して、粘結剤を０．１〜１０重量部で加えることが好ましい。粘結剤が０．１重量部より少ないと、得られる造粒物が水中崩壊しないという効果が現れず、また、１０重量部より多いと、得られる造粒物強度が高くなりすぎるので好ましくない。本発明に於いて使用し得る粘結材として、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸Ｎａ、リグニンスルホン酸Ｎａ等を例示することができ、これらを任意に組み合わせて使用することもできる。
【００４２】
本発明の緑化資材は、上記の緑化資材組成物を含有する緑化資材であって、前記緑化資材組成物の調製に際して造粒を行うことにより得られる粒状物である。
【００４３】
図１は、ベントナイト及び粘結材を使用しない緑化資材の製造方法の一例を示す概念図である。同図に示すように、３０〜８０重量％のＳｉＯ2を含有する廃棄物１に、石灰源材料、苦土源材料、炭酸源材料、硫酸塩、アルカリ金属水酸化物から選択される添加材料が必要に応じて加えられる。添加材料の種類及び添加量は、それぞれ換算ＣａＯ含有量が５〜５０重量％、換算ＭｇＯ含有量が１〜１０重量％、換算ＣＯ3含有量が０．５〜１０重量％、換算ＳＯ4含有量が１〜１０重量％、アルカリ総量Ｒ2Ｏ含有量が１〜１０重量％となるように決められる。このようにして添加材料の添加により組成を調整した混合材料に、水を加えてスラリ化が行われる。得られたスラリは、図１に示す水熱処理工程２に供される。水熱処理工程２で使用される水熱処理機は、撹拌機を有したもの、チューブ型で撹拌機を有しないもの何れでもよい。
【００４４】
水熱処理工程２で水熱処理を終えたスラリは、次の固液分離工程３で固液分離される。この工程で使用される固液分離機は、遠心式、フィルタープレス式、ドラム式など何れでもよい。固液分離工程３で得られた湿潤状態のケーキには、後述する分級工程６で得られる乾粉が加えられ、次の造粒工程４で造粒される。この工程で使用される造粒機としては撹拌式のものが望ましく、撹拌軸が水平でも、垂直でもよい。造粒工程４で得られた造粒体は、乾燥工程５で乾燥されて、最終的に緑化資材が得られる。この工程で使用される乾燥機は、バンド式、ドラム式、流動層式など何れでもよい。
【００４５】
この実施形態では、乾燥機で得られた緑化資材のうち、粒径が０．１〜５ｍｍの範囲のものだけを分別するための分級工程６が設けられている。分級工程６で使用される分級機は、フルイ式であることが望ましい。なお、乾燥工程５で振動流動乾燥機を用い、下部網の目開きを０．１〜０．５ｍｍ程度とすれば、分級工程６を設けることなく上記範囲の緑化資材を得ることが可能である。分級工程６に於いて得られる上記範囲未満の粒径の微粉は、前述の乾粉として、また、上記範囲を超える粒径の粒子は粉砕して、前述のように固液分離工程３を出た湿潤状態のケーキに加えて使用されることとなる。
【００４６】
図２は、ベントナイト及び粘結材を使用した緑化資材の製造方法の一例を示す概念図である。本実施形態では、廃棄物１は、添加材料の添加に先立って、粉砕工程７に於いて粉砕される。粉砕機としては、振動ミル、ジェットミル、撹拌ミル、ローラミルなど何れも使用し得るが、振動ミルが好適である。粉砕工程７で廃棄物１を粉砕することにより、後の水熱処理工程２での水熱処理による反応が促進される。このように粉砕した廃棄物１に、石灰源材料、苦土源材料、炭酸源材料、硫酸塩、アルカリ金属水酸化物から選択される添加材料が必要に応じて加えられる。添加材料の種類及び添加量は、前述の図１の実施形態と同様してに決められる。得られた混合材料には、水が加えられ、スラリ化されて水熱処理工程２に供される。水熱処理工程２で水熱処理を終えたスラリは、次の固液分離工程３で固液分離される。固液分離工程３で得られた湿潤状態のケーキには、分級工程６で得られる乾粉に加えて、ベントナイト又は粘結剤が目的に応じて加えられ、次の造粒工程４で造粒される。造粒工程４で得られた造粒体は、乾燥工程５で乾燥されて、最終的に緑化資材となる。本実施形態では分級工程６は設けていないが、得られる緑化資材の性状に応じて、更に分級工程６を設けてもよい。
【００４７】
なお、前述の図１の実施形態では、廃棄物を粉砕するための粉砕工程７を設けていないが、廃棄物の性状によっては、粉砕工程７を設けてもよい。
【実施例】
【００４８】
（実施例１）
表１に示す組成の平均径が２０μｍの石炭灰ａに、消石灰及び炭酸マグネシウムを添加して、換算ＣａＯ含有量が１７．６重量％、換算ＭｇＯ含有量が２．４重量％、換算ＣＯ3含有量が３．２重量％となるように組成を調整した混合材料を得、これに水を加えてスラリとした。次に、１８０℃で３時間水熱処理を行い、固液分離を行って湿潤状態のケーキを得た。この湿潤状態のケーキ１００重量部に対し、乾粉１５重量部を加えて水分を含んだ状態の緑化資材組成物を得た。この緑化資材組成物を造粒機を用いて０．５〜５ｍｍの造粒体とした。次に、得られた造粒体をドラム式乾燥機で乾燥させて、本実施例の粒状体の緑化資材を得た。この緑化資材の吸水率は８５重量％、陽イオン交換容量は３２ｍｅｑ／１００ｇ、圧壊強度は１ｋｇ（２ｍｍ粒子）、可溶性けい酸量は１５重量％、く溶性苦土量は１．７重量％、く溶性リン酸量は０．１重量％であり、水中に投入しても崩壊しなかった。また、本実施例の粒状体緑化資材の溶出液のｐＨは９．８であり、有害重金属等の溶出量は土壌環境基準以下であった。
【００４９】
【表１】


【００５０】
（実施例２）
表１に示す組成の平均径が２０μｍの石炭灰ａに、消石灰及び炭酸マグネシウムを添加して、換算ＣａＯ含有量が２４．４重量％、換算ＭｇＯ含有量が３．２重量％、換算ＣＯ3含有量が４．５重量％となるように組成を調整した混合材料を得、これに水を加えてスラリとした。次に、１８０℃で６時間水熱処理を行い、固液分離を行って湿潤状態のケーキを得た。この湿潤状態のケーキ１００重量部に対し、乾粉１５重量部を加えて水分を含んだ状態の緑化資材組成物を得た。この緑化資材組成物を造粒機を用いて０．５〜５ｍｍの造粒体とした。次に、得られた造粒体をドラム式乾燥機で乾燥させて、本実施例の粒状体の緑化資材を得た。この粒状体の吸水率は１２５重量％、陽イオン交換容量は６１ｍｅｑ／１００ｇ、圧壊強度は２ｋｇ（２ｍｍ粒子）、可溶性けい酸量は２４重量％、く溶性苦土量は２．４重量％、く溶性リン酸量は０．２重量％であり、水中に投入しても崩壊しなかった。また、本実施例の粒状体緑化資材の溶出液のｐＨは１０．２であり、有害重金属等の溶出量は土壌環境基準以下であった。
【００５１】
（実施例３）
表１に示す組成の平均径が２４μｍの石炭灰ｂに、消石灰、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム及び水酸化カリウムを添加し、換算ＣａＯ含有量が１９．９重量％、換算ＭｇＯ含有量が２．６重量％、換算ＣＯ3含有量が４．１重量％、アルカリ総量Ｒ2Ｏ含有量が２．１重量％となるように組成を調整した混合材料を得、これに水を加えてスラリとした。次に、１８０℃で６時間水熱処理を行い、固液分離を行って湿潤状態のケーキを得た。この湿潤状態のケーキ１００重量部に対し、乾粉１０重量部を加えて水分を含んだ状態の緑化資材組成物を得た。この緑化資材組成物を造粒機を用いて０．５〜５ｍｍの造粒体とした。次に、得られた造粒体をドラム式乾燥機で乾燥させて、本実施例の粒状体の緑化資材を得た。この粒状体の吸水率は９５重量％、陽イオン交換容量は３９ｍｅｑ／１００ｇ、圧壊強度は１ｋｇ（２ｍｍ粒子）、可溶性けい酸量は１９重量％、く溶性苦土量は１．９重量％、く溶性リン酸量は０．２重量％であり、水中に投入しても崩壊しなかった。また、本実施例の粒状体緑化資材の溶出液のｐＨは１０．２であり、有害重金属等の溶出量は土壌環境基準以下であった。
【００５２】
（実施例４）
表１に示す組成の平均径が９０μｍの製紙スラッジ灰に、炭酸カルシウム及び硫酸第一鉄を添加し、換算ＣａＯ含有量が２７．７重量％、換算ＭｇＯ含有量が２．７５重量％、換算ＣＯ3含有量が２．６６重量％、換算ＳＯ4含有量が４．９重量％となるように組成を調整した混合材料を得、これに水を加えてスラリとした。次に、１８０℃で６時間水熱処理を行い、固液分離を行って湿潤状態のケーキを得た。この湿潤状態のケーキ１００重量部に対し、乾粉１５重量部を加えて水分を含んだ状態の緑化資材組成物を得た。この緑化資材組成物を造粒機を用いて０．１〜５ｍｍの造粒体とした。次に、得られた造粒体を振動流動層で乾燥させて、本実施例の粒状体の緑化資材を得た。この粒状体の吸水率は７５重量％、陽イオン交換容量は２９ｍｅｑ／１００ｇ、圧壊強度は１ｋｇ（２ｍｍ粒子）で、可溶性けい酸量は１８重量％、く溶性苦土量は２．０重量％、く溶性リン酸量は０．１重量％であり、水中に投入しても崩壊しなかった。また、本実施例の粒状体緑化資材の溶出液のｐＨは８．１であり、有害重金属等の溶出量は土壌環境基準以下であった。
【００５３】
（実施例５）
表１に示す組成の平均径が２８μｍの下水汚泥焼却灰に、生石灰、炭酸マグネシウム、水酸化カリウム、硫酸第一鉄を添加し、換算ＣａＯ含有量が２２．１重量％、換算ＭｇＯ含有量が３．７重量％、換算ＣＯ3含有量が２．７重量％、換算ＳＯ4含有量が２．０重量％、アルカリ総量Ｒ2Ｏ含有量が２．５重量％となるように組成を調整した混合材料を得、これに水を加えてスラリとした。次に、２００℃で３時間水熱処理を行い、固液分離を行って湿潤状態のケーキを得た。この湿潤状態のケーキ１００重量部に対し、乾粉１０重量部を加えて水分を含んだ状態の緑化資材組成物を得た。この緑化資材組成物を造粒機を用いて０．２〜５ｍｍの造粒体とした。この造粒体を振動流動層で乾燥させて、本実施例の粒状体の緑化資材を得た。この粒状体の吸水率は７９重量％、陽イオン交換容量は２４ｍｅｑ／１００ｇ、圧壊強度は１ｋｇ（２ｍｍ粒子）で、可溶性けい酸量は１１重量％、く溶性苦土量は１．９重量％、く溶性リン酸量は１３．２重量％であり、水中に投入しても崩壊しなかった。また、本実施例の粒状体緑化資材の溶出液のｐＨは９．６であり、有害重金属等の溶出量は土壌環境基準以下であった。
（実施例６）
実施例１に於ける固液分離後の湿潤状態のケーキ１００重量部に、Ｃａ系ベントナイト８重量部を混練しながら添加した後、更に乾粉２０重量部を加え、造粒機を用いて０．５〜５ｍｍの造粒体を得た。この造粒体を振動流動層で乾燥させて、本実施例の粒状体の緑化資材を得た。この粒状体の可溶性けい酸量は１８重量％、く溶性苦土量は１．５重量％、く溶性リン酸量は０．１重量％、圧壊強度は３ｋｇ（２ｍｍ粒子）であり、水中に投入すると速やかに崩壊した。また、本実施例の粒状体緑化資材の溶出液のｐＨは９．７であり、有害重金属等の溶出量は土壌環境基準以下であった。
【００５４】
（実施例７）
実施例２に於ける固液分離後の湿潤状態のケーキ１００重量部に、ポリビニルアルコール粉末０．５を混練しながら添加した後、更に乾粉１０重量部を加え、造粒機を用いて０．２〜５ｍｍの造粒体を得た。この造粒体を振動流動層で乾燥させて、本実施例の粒状体の緑化資材を得た。この粒状体の可溶性けい酸量は２５重量％、く溶性苦土量は２．２重量％、く溶性リン酸量は０．１重量％、圧壊強度は５ｋｇ（２ｍｍ粒子）であり、水中投入により、崩壊しなかった。また、本実施例の粒状体緑化資材の溶出液のＰＨは１０．１であり、有害重金属等の溶出量は土壌環境基準以下であった。
【００５５】
（実施例８）
表１に示す組成の平均径が９０μｍの製紙スラッジ灰を振動ミルで粉砕して平均径を２０μｍとした。粉砕後の製紙スラッジ灰に、消石灰、炭酸カルシウム及び石こうを添加し、換算ＣａＯ含有量が３５．３重量％、換算ＭｇＯ含有量が２．８重量％、換算ＣＯ3含有量が２．７重量％、換算ＳＯ4含有量が３．０重量％となるように組成を調整した混合材料を得、これに水を加えてスラリとした。次に、１８０℃で６時間水熱処理を行い、固液分離を行って湿潤状態のケーキを得た。この湿潤状態のケーキ１００重量部に対し、乾粉１５重量部を加えて水分を含んだ状態の緑化資材組成物を得た。この緑化資材組成物を造粒機を用いて０．１〜５ｍｍの造粒体を得た。次に、得られた造粒体を振動流動層で乾燥させて、本実施例の粒状体の緑化資材を得た。この粒状体の吸水率は８５重量％、陽イオン交換容量は３４ｍｅｑ／１００ｇ、圧壊強度は２ｋｇ（２ｍｍ粒子）、可溶性けい酸量は２１重量％、く溶性苦土量は２．３重量％、く溶性リン酸量は０．１重量％であり、水中投入により、崩壊しなかった。また、本実施例の粒状体緑化資材の溶出液のｐＨは１０．２であり、有害重金属等の溶出量は土壌環境基準以下であった。
【００５６】
（比較例１）
表１に示す組成の平均径が２４μｍの石炭灰ｂ１００重量部に、消石灰を添加し、換算ＣａＯ含有量が２９．７重量％、換算ＭｇＯ含有量が１．６重量％、換算ＣＯ3含有量が０．１重量％未満の混合材料を得、これに水を加えてスラリとした。次に、５０℃で１５時間水熱処理を行い、固液分離を行って湿潤状態のケーキを得た。この湿潤状態のケーキ１００重量部に対し、Ｎａ系ベントナイト７重量部を混練しながら添加した後、乾粉２３重量部を加え、０．２〜５ｍｍの造粒体を得た。この造粒体を振動流動層で乾燥させて、本比較例の緑化資材を得た。この粒状体の可溶性けい酸量は１３重量％、く溶性苦土量は０．６重量％、く溶性リン酸量は０．１重量％で、圧壊強度は２ｋｇ（２ｍｍ粒子）、水中投入により、速やかに崩壊した。また、本比較例の緑化資材粒状体の溶出液のｐＨは１２．１、溶出液中の有害重金属等の溶出量は、Ａｓが０．０２４ｍｇ／Ｌ、Ｓｅが０．０３８ｍｇ／Ｌであり、土壌環境基準値（何れも０．０１ｍｇ／Ｌ）を超えた。
【００５７】
（比較例２）
表１に示す組成の平均径が９０μｍの製紙スラッジ灰に、石こうを添加し、換算ＣａＯ含有量が３１．０重量％、換算ＭｇＯ含有量が２．４重量％、換算ＣＯ3含有量が０．１４重量％、換算ＳＯ4含有量が１６．５重量％の混合材料を得、これに水を加えてスラリとした。次に、１８０℃で６時間水熱処理を行い、固液分離を行って湿潤状態のケーキを得た。この湿潤状態のケーキ１００重量部に対し、乾粉１５重量部を加え、０．１〜５ｍｍの造粒体を得た。この造粒体を振動流動層で乾燥させて、本比較例の緑化資材を得た。この粒状体の吸水率は６５重量％、陽イオン交換容量は１４ｍｅｑ／１００ｇ、圧壊強度は１ｋｇ（２ｍｍ粒子）、可溶性けい酸量は１４重量％、く溶性苦土量は１．５重量％、く溶性リン酸量は０．１重量％で、あり水中投入により、崩壊しなかった。また、本比較例の緑化資材粒状体の溶出液のｐＨは９．７、溶出液中の有害重金属等の溶出量は、Ｆが０．９３ｍｇ／Ｌであり、土壌環境基準（０．８ｍｇ／Ｌ）を超えた。
【００５８】
（比較例３）
表１に示す組成の平均径が２８μｍの下水汚泥焼却灰に、消石灰を添加し、換算ＣａＯ含有量が３９．５重量％、換算ＭｇＯ含有量が１．３重量％、換算ＣＯ3含有量が０．０６重量％、換算ＳＯ4含有量が０．５６重量％、アルカリ総量Ｒ2Ｏ含有量が０．４８重量％の混合材料を得、これに水を加えてスラリとした。次に、２００℃で２時間水熱処理を行い、固液分離を行って湿潤状態のケーキを得た。この湿潤状態のケーキ１００重量部に対し、乾粉１０重量部を加え、０．２〜５ｍｍの造粒体を得た。この造粒体を振動流動層で乾燥させて、本比較例の緑化資材を得た。この粒状体の吸水率は８３重量％、陽イオン交換容量は１５ｍｅｑ／１００ｇ、圧壊強度は１ｋｇ（２ｍｍ粒子）、可溶性けい酸量は８重量％、く溶性苦土量は０．８重量％、く溶性リン酸量は６．２重量％で、水中投入により、崩壊しなかった。また、本比較例の緑化資材粒状体の溶出液のｐＨは１０．３で、溶出液中の有害重金属等の溶出量は、Ａｓが０．０１２ｍｇ／Ｌ、Ｓｅが０．０２８ｍｇ／Ｌと土壌環境基準値を超えた。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の組成物は、肥料性能及び土壌改良性能に優れているので、緑化資材組成物及び緑化資材の分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】ベントナイト及び粘結材を使用しない場合の緑化資材の製造方法の一例を示す概念図である。
【図２】ベントナイト及び粘結材を使用する場合の緑化資材の製造方法の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 廃棄物
２ 水熱処理工程
３ 固液分離工程
４ 造粒工程
５ 乾燥工程
６ 分級工程
７ 粉砕工程
【出願人】 【識別番号】００００００９７４
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
【住所又は居所】兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号
【出願日】 平成１６年３月９日（２００４．３．９）
【代理人】 【識別番号】１０００６５８６８
【弁理士】
【氏名又は名称】角田 嘉宏

【識別番号】１００１０６２４２
【弁理士】
【氏名又は名称】古川 安航

【識別番号】１００１１０９５１
【弁理士】
【氏名又は名称】西谷 俊男

【識別番号】１００１１４８３４
【弁理士】
【氏名又は名称】幅 慶司

【識別番号】１００１２２２６４
【弁理士】
【氏名又は名称】内山 泉

【識別番号】１００１２５６４５
【弁理士】
【氏名又は名称】是枝 洋介
【公開番号】 特開２００５−２５３３１３（Ｐ２００５−２５３３１３Ａ）
【公開日】 平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【出願番号】 特願２００４−６５４６６（Ｐ２００４−６５４６６）