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JP2864323B2 - 結晶化ガラス製造装置 - Google Patents

結晶化ガラス製造装置

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Publication number
JP2864323B2
JP2864323B2 JP5121774A JP12177493A JP2864323B2 JP 2864323 B2 JP2864323 B2 JP 2864323B2 JP 5121774 A JP5121774 A JP 5121774A JP 12177493 A JP12177493 A JP 12177493A JP 2864323 B2 JP2864323 B2 JP 2864323B2
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furnace
melting furnace
crystallized glass
glass
crystallized
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JP5121774A
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JPH06329423A (ja
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武 山浦
孝次 緒方
義一 永吉
啓一郎 宮野
健治 鈴木
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Tsukishima Kikai Co Ltd
Original Assignee
Tsukishima Kikai Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tsukishima Kikai Co Ltd filed Critical Tsukishima Kikai Co Ltd
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Priority to AT94401142T priority patent/ATE192419T1/de
Priority to ES94401142T priority patent/ES2148294T3/es
Priority to EP94401142A priority patent/EP0626349B1/en
Priority to DE69424218T priority patent/DE69424218T2/de
Priority to US08/253,651 priority patent/US5571301A/en
Publication of JPH06329423A publication Critical patent/JPH06329423A/ja
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    • C03B5/04—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in tank furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B32/00—Thermal after-treatment of glass products not provided for in groups C03B19/00, C03B25/00 - C03B31/00 or C03B37/00, e.g. crystallisation, eliminating gas inclusions or other impurities; Hot-pressing vitrified, non-porous, shaped glass products
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  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、下水汚泥、産業廃水汚
泥等の汚泥あるいは都市ごみなどの有機物を含む廃棄物
の灰分を高温で燃焼し溶融する、あるいは上記物質を焼
却した焼却灰を溶融し、その溶融物を物理的・化学的特
性に優れた結晶化ガラスにすることで、廃棄物を資源に
変え、リサイクルを可能にし、埋立地の延命化ばかりで
なく省資源や地球環境保全にも貢献するものである。本
発明は、先に提案された結晶化ガラスを製造する方法
（特願平２−４１３７７２号）において、砂利や玉石や
砕石状の製品を製造する装置とタイルやブロック等の成
形品を製造する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】下水汚泥や廃棄物の灰分を溶融する炉と
しては、旋回溶融炉、コークスベッド（竪型シャフト
炉）、表面溶融炉、アーク炉、プラズマ炉、マイクロ波
溶融炉等があるが、これらの溶融炉で生成するスラグは
ガラス質で路盤材程度にしか利用できない。また、溶融
物を徐冷または再加熱処理することにより結晶化骨材を
製造する方法も提案されている。この結晶化骨材はコン
クリート用として利用するものである（特開昭５６−５
４２４８号公報、特開昭５６−５４２４７号公報参
照）。
【０００３】本発明で製造される結晶化ガラスは従来の
製品よりもはるかに優れた物理的・化学的特性を有する
ものであり、製造方法については既に提案してある（特
願平２−４１３７７２号）。
【０００４】結晶化ガラスを使用した建材としては、純
原料の組成調整を行い、従来のガラス溶融炉で溶融させ
たのち成形ガラスにし加熱結晶化する方法と粒状ガラス
にし加熱時成形と結晶化を行う方法がある。しかしなが
ら、廃棄物を原料とした結晶化ガラスの製造方法の用途
に応じた製造装置はまだ提案されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本結晶化ガラスの建材
用途は、大別すると砂利や玉石や砕石状の不定型の製品
とタイルやブロック等の成形製品が考えられる。このう
ち不定型の製品はそのまま利用する場合とテラゾータイ
ルのような種石や骨材として二次製品の原料として利用
する方法がある。いずれも結晶化ガラスの特徴を活か
し、できるだけ付加価値の高いものに利用することで差
別化するものである。また、タイルやブロック等の成形
品は内装壁や縁石に利用でき、さらに高付加価値の製品
になるが品質要求も高くなる。従って、これらの結晶化
ガラスを製造する装置としては、製品の価値に見合った
建設費や運転費になるような機器構成が要求されるとい
う課題がある。
【０００６】廃棄物を原料として結晶化ガラスを製造す
る場合において、重要となる機器は溶融炉、成形機、結
晶化炉である。
【０００７】このうち溶融炉については、廃棄物はごみ
のような有機物を含んだ不定型の大きなサイズのものか
ら、焼却飛灰のような数十ミクロンのほとんど無機物だ
けのものまで多様であること、及び廃棄物の灰分組成が
多成分で溶融物が耐火物の侵食性に富むこと、さらに核
形成剤として酸化鉄と硫黄化合物から硫化鉄を形成させ
るための条件を満足させる必要があることから、従来の
ガラス溶融炉は適用できないという問題がある。
【０００８】また、不定型の砂状、粒状、砕石状及び小
塊状の結晶化ガラス製品を製造する場合においては、リ
サイクルを容易にするために製造コストを下げなければ
ならないという問題があり、短時間で溶融やガラス化及
び結晶化を行わせる必要がある。特に、結晶化炉は成形
ブロック、煉瓦、タイルの焼成や結晶化に使用されるロ
ーラーハースキルンやトンネルキルンでは滞留時間が長
く機器が大きくなると共に、エネルギーコストも大きい
という問題がある。
【０００９】また、通常のガラスが７００℃から８００
℃でもまだ柔軟性があり成形性が良いのに対して、該溶
融物は９００℃以下になると固まる性質があり、結晶化
ガラスの成形品を製造する場合、成形物の表面と内部の
温度差が大きいとガラス化の時に割れが生じたり、歪が
残って結晶化の段階で割れが生じたりするので、成形ガ
ラス化の段階で冷却速度の制御を行う必要があり、ロー
ル引出し等の従来のガラス成形法は、耐熱性の点と温度
制御が困難である点とから使用できないという問題があ
る。さらに、ガラス小粒にして結晶化の段階で融着成形
する方法は、本製造方法によるガラスが結晶化前に軟化
しにくい性質なので適用が困難であるという問題があ
る。
【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、廃棄物の性状と製品の付
加価値に応じて、砂利や玉石や砕石状の不定型の製品あ
るいはタイルやブロック等の成形製品を円滑にかつ確実
に製造することができる結晶化ガラス製造装置を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、有機物を含む廃棄物を燃焼
し、その灰分を溶融する、あるいは上記廃棄物を燃焼し
た焼却灰を組成調整したものを溶融し、ガラス化した後
結晶化して結晶化ガラスを製造する結晶化ガラス製造装
置であって、被処理物を溶融する一次溶融炉としての旋
回溶融炉と、バーナーまたはプラズマ式の加熱手段を有
し、かつ上記旋回溶融炉によって溶融した被処理物の均
質化と脱泡及び核形成剤としてのＦｅＳの生成を行う二
次溶融炉とから構成されたものである。
【００１２】また、本発明の請求項２は、上記二次溶融
炉に、被処理物を冷却して小塊ガラスにする冷却成形機
が連結され、かつこの冷却成形機に、上記小塊ガラスを
結晶化する回転式炉が連結されたものである。
【００１３】さらに、本発明の請求項３は、上記二次溶
融炉に、被処理物を成形ガラスにする成形機が連結さ
れ、かつこの成形機に、上記成形ガラスを結晶化する結
晶化炉が連結されたものである。
【００１４】
【作用】本発明の請求項１については、溶融炉を２つに
分け、前段の炉すなわち廃棄物の特性に合わせた形式の
炉（旋回溶融炉）で効率的に予備溶融させ、かつ後段の
炉を本結晶化ガラスの製造に必要な温度、滞留時間及び
雰囲気条件に設定して均質化と脱泡及び核形成剤の生成
を行わせる溶融炉にすることにより、また、溶融炉の溶
融物が接触する部分を耐火物と強制冷却による溶融固化
物によるセルフコーティング構造にし、耐火物の侵食を
抑える方式を採用することにより、有機物を含んだ廃棄
物から焼却後の飛灰まで各種廃棄物に対応できるように
なったものである。
【００１５】また、本発明の請求項２の不定型の砂状、
粒状、砕石状及び小塊状の結晶化ガラス製品を製造する
結晶化ガラス製造装置においては、通常の廃棄物溶融装
置で使用される水冷、徐冷装置を用い一定範囲のサイズ
のガラスにし、ガラスのサイズに応じた核形成剤の生成
温度領域の滞留時間と主結晶生成温度領域の滞留時間の
とれる炉によって効率的に加熱されることにより、結晶
化に要する時間を大幅に短縮でき、溶融炉の排気ガスを
利用した回転式炉で結晶化できるようになり、エネルギ
ーコストが大幅に削減できると共に、設置スペースも少
なくてすむようになったものである。
【００１６】さらに、本発明の請求項３の結晶化ガラス
の成形品を製造する結晶化ガラス製造装置については、
加熱及び冷却装置付きの成形機によって成形ガラス化物
の温度及び冷却速度を制御することにより、冷却ガラス
化段階での熱的衝撃による割れや結晶化段階での割れが
生じない結晶化ガラス製品にすることができるようにな
ったものである。
【００１７】さらにまた、本発明を具体的に説明する
と、下水汚泥のような有機物を含有した汚泥や焼却灰の
ような旋回させ易い廃棄物に対して、一次溶融炉として
旋回溶融炉で１３００℃から１４００℃で有機物の燃焼
と灰分の溶融（酸化雰囲気）を行わせ、一次溶融炉に接
続された燃焼バーナーまたはプラズマ加熱手段をもつ二
次溶融炉に溶融物を受け入れ、１４００℃から１５００
℃で溶融物の内部が適度の還元雰囲気になるようにして
均質化と脱泡と核形成剤としての硫化鉄を発生させる。
また、溶融物の接触する部分の背部は、耐火物と強制冷
却構造にして溶融固化物のセルフコーティング層を形成
させる。
【００１８】結晶化ガラスの不定型製品を製造する場
合、結晶化ガラスの成形品と同等の品質は要求されない
ので、二次溶融炉での滞留時間は１５分から１時間でよ
い。ガラス化はスラグ冷却装置（例えば、実開平３−８
３６９１号公報参照）のような装置を利用して、粒状、
砕石状及び小塊状で一定範囲の大きさのガラスにし、結
晶化工程の核形成温度の時間を５分から３０分に主結晶
生成温度の時間を１０分から２時間に制御できる回転式
炉で結晶化する。対象とする製品のサイズ、用途を限定
することで、結晶化させるガラスを動かしたり攪拌して
も製品品質に重大な影響を及ぼさない簡略化された回転
式炉を用いて結晶化させる。また、溶融炉からの排ガス
を冷却により温度調整して受け入れ、結晶化の工程で新
たなエネルギーを使用しない。
【００１９】このような簡単な装置により結晶化ガラス
製造装置が可能になり、大理石や御影石の代用品とし
て、結晶化ガラスを種石として用い、テラゾータイル・
ブロックのような有効な利用方法が可能となったもので
ある。
【００２０】また、結晶化ガラス成形品を製造する場
合、溶融炉での均質化や脱泡が十分になされている必要
があり、このため、二次溶融炉での滞留時間は１時間以
上必要となり、かつ成形機については、加熱及び冷却装
置付きの成形機で金型の内部を加熱装置で４００℃から
６００℃にしておいた状態で溶融物を金型に受け入れ、
成形物の表面温度を８００℃以下にならないようにし、
金型の温度が安定した状態から冷却を開始して、表面と
内部の温度差が１００℃以上にならないようにしながら
７００℃以下にして成形ガラスの割れと歪の少ないガラ
ス成形物を得る。このガラス成形物は７００℃以下の温
度であれば良い。常温の成形ガラスにするには、約２０
０℃まではさらに表面と内部の温度差が１００℃以下に
ならないようにする。
【００２１】
【実施例】以下、図１ないし図５に基づいて本発明の実
施例を説明する。
【００２２】図１は砕石状の結晶化ガラスを製造する製
造設備の一例を示す概略構成図であり、この図において
符号１，２は、あらかじめ組成分析した焼却灰Ａと組成
調整用の石灰Ｂをそれぞれ貯留した焼却灰ホッパー及び
副資材ホッパーである。そして、これらのホッパー１，
２の排出端には、原料輸送コンベア３を介して混合機４
が連結されており、この混合機４の排出端には、ターン
テーブル方式の定量供給機能を有する定量供給機５が連
結されている。また、上記定量供給機５には一次溶融炉
（旋回溶融炉）６が連結されており、この一次溶融炉６
には燃料に重油Ｃを使用したバーナー７が設置されてい
る。そして、上記一次溶融炉６には二次溶融炉８が連結
されており、この二次溶融炉８には重油燃焼バーナー９
が設けられている。なお、上記一次溶融炉６及び二次溶
融炉８の代わりに、図２に示すように、１つの溶融炉１
００を２つに区切り、該溶融炉１００の前段を旋回溶融
室１０１にかつ溶融炉１００の後段を二次溶融室１０２
にしてもよい。この場合、調整原料ａは、バーナー１０
３によって加熱されている旋回溶融室１０１に供給され
ると共に、二次溶融室１０２には、プラズマバーナー１
０４及びバーナー１０５が設置され、かつ仕切り１０６
が上壁から垂下する形態で形成される一方、二次溶融室
１０２の排出端から溶融物ｂが流下するようになってい
る。さらに、上記二次溶融炉８の溶融物排出端には冷却
成形機１０が設置されており、この冷却成形機１０の排
出端には、ガラス輸送機１１を介して、ロータリーキル
ン方式の結晶化炉１２が連結されている。この結晶化炉
１２は、図３に示すように、結晶核生成室１２０と主結
晶成長室１２１とからなる回転筒部１２２が駆動用電動
機１２３によって回転させられると共に、この回転筒部
１２２の一端側の固定筒部１２４に、一次溶融炉６から
の排ガスＤを取り入れる排ガス入口１２５と製品（結晶
化ガラス）Ｅを落下させる製品出口１２６が形成され、
かつ空気Ｆ，Ｇを供給する一次，二次排ガス温度調整装
置１２７，１２８が設置されている一方、上記回転筒部
１２２の他端側の固定筒部１２９に、排ガスＨを排出す
る排ガス出口１３０が形成され、かつガラス小塊Ｉを炉
内に供給するガラス供給機１３１が設置されているもの
であり、上記回転筒部１２２の結晶核生成室１２０及び
主結晶成長室１２１は、セキ１３２，１３３，１３４に
よって所定量の処理物をそれぞれ溜めておけるようにな
っている。そして、この結晶化炉１２には、上記一次溶
融炉６の排ガスＤが、排ガス温度調節器１３を介して、
供給されるように構成されていると共に、上記結晶化炉
１２の排ガス出口１３０には空気予熱器１４が連結され
ている。この空気予熱器１４は多管式熱交換器であり、
燃焼ブロワ１５により供給された空気が加熱された後、
一次溶融炉６に供給されるように構成されている。さら
にまた、上記空気予熱器１４によって熱回収された排ガ
スは、スプレー塔方式の排ガス洗浄塔１６に送られてお
り、この排ガス洗浄塔１６には、冷却洗浄液を循環させ
る循環ポンプ１７が設置されている。そして、上記排ガ
ス洗浄塔１６には、誘引ブロワ１８を介して、煙突１９
が連結されている。また、上記誘引ブロワ１８の排ガス
入口には炉内圧調整ダンパ２０が設置されており、この
炉内圧調整ダンパ２０によって一次溶融炉６の内部圧力
が一定になるように調節されている。そして、上記排ガ
ス温度調節器１３において、熱回収した空気は、上記煙
突１９に送られて白煙防止用として利用される。
【００２３】次に、上記のように構成された結晶化ガラ
ス製造設備を用いて、下水汚泥焼却灰から結晶化ガラス
を製造する場合について説明する。すなわち、高分子系
凝集剤を使用した下水汚泥脱水ケーキの焼却灰から２ト
ン／日の砕石状結晶化ガラスの製造を行った。まず、結
晶化ガラス製造に適した組成になるように、あらかじめ
組成分析した焼却灰Ａと組成調整用の石灰Ｂが貯留され
ているホッパー１，２から所定量を定量的に切り出し原
料輸送コンベア３により混合機４へ送る。そして、この
混合機４において焼却灰Ａと石灰Ｂが十分に攪拌混合さ
れて定量供給機５に貯留される。次いで、定量供給機５
のターンテーブルによって所定量の調合灰ａが連続的に
一次溶融炉６に供給される。この一次溶融炉６は、重油
Ｃを使用したバーナー７により１３５０℃に昇温されて
おり、定量供給機５から空気輸送で運ばれた調合灰ａは
一次溶融炉６に接線方向から吹き込まれ、強い遠心力を
受け壁面へ飛ばされる。この場合、上記一次溶融炉６の
壁面は既に溶融した調合灰の溶融物層が形成されてお
り、新たに供給された調合灰ａはこの溶融物層に捕捉さ
れ、溶融物からの伝熱と輻射熱により溶融される。そし
て、溶融物は一次溶融炉６の底部を流下し、二次溶融炉
８に落下する。二次溶融炉８は重油燃焼バーナー９によ
り約１６００℃の雰囲気に保たれており、この二次溶融
炉８に供給された溶融物は輻射熱を得て１４５０℃まで
昇温される。さらに、この溶融物を１５分以上滞留させ
ることにより、全体的に十分加熱され均質化が図られる
と共に、反応により発生するガスや内部に巻き込まれて
いたガスが除去される。そして、二次溶融炉８から冷却
成形機１０に落下させられた溶融物ｂは、ここで小塊ガ
ラスＩにされた後、ガラス輸送機１１によって輸送され
結晶化炉１２のガラス供給機１３１によって炉内に供給
される。また、上記一次溶融炉６からの排ガスＤが、排
ガス温度調節器１３において、飛散してきたダストを除
去しかつ結晶化炉１２の設定温度に調節された後上記結
晶化炉１２に供給されており、上記供給されたガラス小
塊Ｉは、結晶核生成室１２０において加熱昇温されて８
００℃から９００℃の結晶核生成温度領域に１５分以上
保持され、さらに主結晶成長室１２１において１０００
℃から１１００℃の主結晶成長温度領域に１５分以上保
持されて結晶化が行われる。このようにして結晶化が行
われて得られた結晶化ガラスＥは製品出口１２６から落
下して回収される。また、上記結晶化炉１２からの排ガ
スＨは、空気予熱器１４に送られて熱回収される。そし
て、この空気予熱器１４において加熱された加熱空気は
一次溶融炉６に供給されると共に、空気予熱器１４から
の排ガスは排ガス洗浄塔１６に送られて洗浄される。こ
の排ガス洗浄塔１６には用水Ｊが供給されると共に、洗
浄液循環ポンプ１７によって洗浄液が循環させられ、か
つ一部が排水Ｋとして系外に排出される。さらに、この
排ガス洗浄塔１６によって洗浄された排ガスは、誘引ブ
ロワ１８で引かれて煙突１９から排出される。
【００２４】次に、上記結晶化ガラス製造設備を運転し
た場合の結果について説明する。まず、本試験に使用し
た高分子系焼却灰の組成例を表１に記載する。
【００２５】
【表１】
【００２６】なお、この表において、Ｙ＝ＣａＯ／（Ｓ
ｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）である。また、これらの調整された
焼却灰Ａ，Ｂ，Ｃを溶融した場合の溶融条件を表２にか
つ溶融後に得られた不定型ガラス及びこの不定型ガラス
の熱処理条件、さらにこの熱処理により得られた結晶化
物の評価を表３にそれぞれ記載した。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】表３中の判定は、得られた不定型結晶化物
をハンマーで破断し、拡大鏡（８倍）により観察して、
０．３ｍｍ以下の結晶粒で構成されているものを○、結
晶化しているものの０．３ｍｍ以上の結晶粒があるもの
を△、中心部に結晶化していないガラス部分があるもの
を×とした。さらに、上記表３に記載された実施例１〜
９の結晶化ガラスの特性を表４に記載すると共に、参考
値として天然大理石の試験結果も併せて記載した。この
表４において、耐酸性（５％Ｈ2ＳＯ4）、耐アルカリ性
（５％ＮａＯＨ）については、大きさ１５×１５×１０
ｍｍの試料を２５℃で２５０時間浸漬後の重量減少率で
表している。
【００３０】
【表４】
【００３１】この表４からも明らかなように、本発明に
よる結晶化ガラス製品は、天然大理石よりも強度や化学
的性質に優れていることが確認されると共に、骨材とし
て使用しても問題のないことが確認された。さらにま
た、上記実施例３の結晶化ガラス製品と天然大理石とを
使用してテラゾータイルを作り評価試験を実施した。こ
のテラゾータイルは、主に天然大理石の砕石を種石とし
てセメントで固め、天然石に似せた色調になるように研
磨等の仕上げを行ったものである。表５に種石としての
混合条件と作ったテラゾータイルの評価試験結果を記載
した。この表５にはテラゾータイルのＪＩＳ規格も併せ
て記載した。
【００３２】
【表５】
【００３３】この表から、本発明の装置により製造され
た結晶化ガラス骨材は天然大理石以上の二次製品を製造
できることが確認された。
【００３４】次に、高分子系凝集剤を使用した下水汚泥
脱水ケーキの焼却灰から５ｃｍ〜４０ｃｍ角、厚み１ｃ
ｍ〜１０ｃｍのタイル及びブロック状結晶化ガラスの製
造を行う場合について説明する。図４はタイル及びブロ
ック状結晶化ガラスを製造する製造設備の一例を示す概
略構成図であり、この製造設備は、図１に示す砕石状の
結晶化ガラスを製造する製造設備と略同様の構成を有し
ている。この製造設備と上記砕石状の結晶化ガラスを製
造する製造設備との相違点は、上記冷却成形機１０、ガ
ラス輸送機１１及び結晶化炉１２の代わりに成形機３０
及び結晶化炉として通常使用されている電気炉（熱処理
炉）が設けられている点である。
【００３５】上記成形機３０は、図４と図５に示すよう
に、本体３００が上下に分割可能に設けられ、本体３０
０の下部に金型３０１が設置されると共に、この金型３
０１の上下の空間にそれぞれ加熱ガス（あるいは冷却ガ
ス）を供給する温度調節装置３０２が、温度調整ダンパ
ー３０３，３０４を介して連結されている一方、本体３
００の上部に遮断弁３０５が設けられたものである。
【００３６】上記のように構成された結晶化ガラス製造
設備を用いて、下水汚泥焼却灰から結晶化ガラスを製造
する場合について説明する。すなわち、高分子系凝集剤
を使用した下水汚泥脱水ケーキの焼却灰から５ｃｍ〜４
０ｃｍ角、厚み１ｃｍ〜１０ｃｍのタイル及びブロック
状結晶化ガラスの製造を行った。まず、あらかじめ組成
を分析した焼却灰Ａと組成調整用の副資材（石灰）Ｂ
を、結晶化ガラス製造に適した組成比になるようにそれ
ぞれ混合機４に所定量供給し十分に攪拌混合した後、連
続的に一次溶融炉６に供給した。この一次溶融炉６は、
重油Ｃを使用したバーナー７により１４００℃に昇温さ
れており、空気輸送で運ばれた調合灰ａは一次溶融炉６
に接線方向から吹き込まれ、強い遠心力を受け壁面へ飛
ばされる。この場合、上記一次溶融炉６の壁面は既に溶
融した調合灰の溶融物層が形成されており、新たに供給
された調合灰はこの溶融物層に捕捉され、溶融物からの
伝熱と輻射熱により溶融される。そして、溶融物は一次
溶融炉６の底部を流下し、二次溶融炉８に落下する。二
次溶融炉８は重油燃焼バーナー９により約１６５０℃の
雰囲気に保たれており、この二次溶融炉８に供給された
溶融物は輻射熱を得て１５００℃まで昇温される。さら
に、この溶融物を１時間以上滞留させることにより、全
体的に十分加熱され均質化が図られると共に、反応によ
り発生するガスや内部に巻き込まれていたガスが除去さ
れる。そして、二次溶融炉８から落下させられた溶融物
ｂは成形機３０に収容されて成形ガラスにされる。すな
わち、成形機３０は、本体３００の内部に目的とするタ
イルやブロックのサイズに合致した金型３０１を有して
おり、溶融物ｂを受け入れる前に温度調節装置３０２か
らのガスにより、金型３０１の上部及び下部が加熱され
て、その雰囲気が４００℃から６００℃に保持されてい
る。そして、所定量の溶融物ｂを受け入れた後、遮断弁
３０５を閉め、成形物とその上下部のガスとの温度差が
１００℃以上にならないように、冷却ガスの量を各温度
調整ダンパー３０３，３０４により調節しながら冷却し
て成形ガラスＬを得る。この成形ガラスＬを２００℃〜
７００℃で取り出し、電気炉（図示せず）に入れ、この
取り出した温度から８５０℃まで５℃／分で昇温し、さ
らに８５０℃で１時間保持後５℃／分で１０５０℃まで
加熱し、１０５０℃で４時間保持して結晶化させた後冷
却し取り出して評価試験を実施した。
【００３７】次に、上記結晶化ガラス製造設備を運転し
た場合の結果について説明する。なお、本試験に使用し
た高分子系焼却灰は、上記実施例と同様に表１に示すも
のであり、調合組成も表１に示す調整Ａ，Ｂ，Ｃであ
る。これらの調合灰を用い実施した本発明の組成と溶融
条件を表６に示す。
【００３８】
【表６】
【００３９】また、成形ガラス条件及びこの成形ガラス
の評価、さらに熱処理して結晶化させた結晶化ガラスの
評価を表７にそれぞれ記載した。
【００４０】
【表７】
【００４１】この表７において、成形ガラス及び結晶化
ガラスの判定については、得られたガラスまたは結晶化
後の成形物にひびまたは割れが発生したものを×、結晶
化後、成形物にひびや割れはないが、結晶化物を切断し
た結果、内部に未結晶部分が残っているものを△として
いる。また、表７の実施例のサンプルについて、アノー
サイト結晶の析出有無の確認のためのＸ線回析と、ＪＩ
Ｓ規格に準じた圧縮強度、熱膨張率、耐酸性、耐アルカ
リ性、吸水率及び比重の試験を実施した。その結果を表
８に示す。この表８には天然御影石の試験結果も併せて
記載した。さらに、実施例のサンプルの一部について、
タイルの評価試験結果を表９に示す。
【００４２】
【表８】
【００４３】
【表９】
【００４４】これらの表からも明らかなように、本発明
により得られた結晶化ガラスは、比較例として記載した
御影石と同等の強度や化学的性質を有することが確認さ
れた。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
は、有機物を含む廃棄物を燃焼し、その灰分を溶融す
る、あるいは上記廃棄物を燃焼した焼却灰を組成調整し
たものを溶融し、ガラス化した後結晶化して結晶化ガラ
スを製造する結晶化ガラス製造装置であって、被処理物
を溶融する一次溶融炉としての旋回溶融炉と、バーナー
またはプラズマ式の加熱手段を有し、かつ上記旋回溶融
炉によって溶融した被処理物の均質化と脱泡及び核形成
剤としてのＦｅＳの生成を行う二次溶融炉とから構成さ
れたものであり、溶融炉を２つに分け、前段の炉すなわ
ち廃棄物の特性に合わせた形式の炉（旋回溶融炉）で効
率的に予備溶融させ、かつ後段の炉を本結晶化ガラスの
製造に必要な温度、滞留時間及び雰囲気条件に設定して
均質化と脱泡及び核形成剤の生成を行わせる溶融炉にす
ることにより、有機物を含んだ粗大な廃棄物から焼却後
の飛灰まで各種廃棄物に対応でき、円滑にかつ確実にガ
ラス化し、結晶化することができて、廃棄物の性状と製
品の付加価値に応じて、砂利や玉石や砕石状の不定型の
製品あるいはタイルやブロック等の成形製品を容易に製
造することができる。
【００４６】また、本発明の請求項２は、上記二次溶融
炉に、被処理物を冷却して小塊ガラスにする冷却成形機
が連結され、かつこの冷却成形機に、上記小塊ガラスを
結晶化する回転式炉が連結されたものであり、通常の廃
棄物溶融装置で使用される水冷、徐冷装置を用い一定範
囲のサイズのガラスにし、ガラスのサイズに応じた核形
成剤の生成温度領域の滞留時間と主結晶生成温度領域の
滞留時間のとれる炉によって効率的に加熱されることに
より、結晶化に要する時間を大幅に短縮でき、溶融炉の
排気ガスを利用した回転式炉で結晶化できるようにな
り、エネルギーコストが大幅に削減できると共に、設置
スペースも少なくすることができて、砂利や玉石や砕石
状の不定型の製品を容易に製造することができる。
【００４７】さらに、本発明の請求項３は、上記二次溶
融炉に、被処理物を成形ガラスにする成形機が連結さ
れ、かつこの成形機に、上記成形ガラスを結晶化する結
晶化炉が連結されたものであり、加熱及び冷却装置付き
の成形機によって成形ガラス化物の温度及び冷却速度を
制御することにより、冷却ガラス化段階での熱的衝撃に
よる割れや結晶化段階での割れが生じない健全な状態の
結晶化ガラス製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】溶融炉の他の一例を示す断面図である。
【図３】結晶化炉の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す概略構成図である。
【図５】成形機の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ 焼却灰 ａ 調整原料 ｂ 溶融物 Ｅ 製品（結晶化ガラス） Ｌ 成形ガラス ６ 一次溶融炉（旋回溶融炉） ７ バーナー ８ 二次溶融炉 ９ バーナー １０ 冷却成形機 １２ 結晶化炉 ３０ 成形機 １０１ 旋回溶融室 １０２ 二次溶融室
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２７Ｂ 19/02 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｌ (72)発明者 宮野 啓一郎 東京都中央区佃２丁目17番15号 月島機 械株式会社内 (72)発明者 鈴木 健治 東京都中央区佃２丁目17番15号 月島機 械株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−54257（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−54248（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−156388（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−317436（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C03B 5/16 C03C 1/00 C03C 10/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 有機物を含む廃棄物を燃焼し、その灰分
    を溶融する、あるいは上記廃棄物を燃焼した焼却灰を組
    成調整したものを溶融し、ガラス化した後結晶化して結
    晶化ガラスを製造する結晶化ガラス製造装置であって、
    被処理物を溶融する一次溶融炉としての旋回溶融炉と、
    バーナーまたはプラズマ式の加熱手段を有し、かつ上記
    旋回溶融炉によって溶融した被処理物の均質化と脱泡及
    び核形成剤としてのＦｅＳの生成を行う二次溶融炉とか
    ら構成されたことを特徴とする結晶化ガラス製造装置。
  2. 【請求項２】 二次溶融炉に、被処理物を冷却して小塊
    ガラスにする冷却成形機が連結され、かつこの冷却成形
    機に、上記小塊ガラスを結晶化する回転式炉が連結され
    たことを特徴とする請求項１記載の結晶化ガラス製造装
    置。
  3. 【請求項３】 二次溶融炉に、被処理物を成形ガラスに
    する成形機が連結され、かつこの成形機に、上記成形ガ
    ラスを結晶化する結晶化炉が連結されたことを特徴とす
    る請求項１記載の結晶化ガラス製造装置。
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