下水汚泥焼却灰と石炭灰からの軽量セラミックスの作製

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竹内信行
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准教授
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材料化学系
■研究の概要
下水道普及率の増加に伴って、下水処理場から排出される汚泥焼却灰の排出量は年々増加し、その処分が各自
治体で大きな問題になっています。汚泥焼却灰は、主としてセメント、
レンガなどの建築資材の原料として再利用
されていますが、単なる建築資材として再利用するのではなく、機能材料への転換や付加価値の付与が要求され
ています。
また、東日本大震災以降、石炭火力発電の割合が増加し、それに伴って廃棄物である石炭灰の排出量が増加し、
石炭灰の新規用途の開発が切望されています。
■研究・技術のプロセス／研究事例
実験方法
下水汚泥焼却灰(ISSA)
下水汚泥焼却灰（ISSA) 及び石炭灰（FA）の科学組成
Component SiO2 Al2O3 MgO
ISSA
CaO
P2O5
K2 O
Fe2O3
12.2
27.6
2.7
9.2
石炭灰(FA)
ISSA:FA
混合
FA-00(100:00)
FA-10(90:10)
Content
/ ｗｔ%
30.4
15.9
2.1
Component
SiO2
Al2O3 MgO CaO Na2O K2O
Content
/ ｗｔ%
50.2
30.6
FA
乾燥
FA-20(80:20)
直径(4cm)
成形
Fe2O3
C
5.9
1.8
保持温度： 1000～1100 ℃
焼成
0.5
3.2
0.8
1.2
保持時間：１時間
雰囲気： Air, N2
各種測定
Air 中焼成した FA 添加試料の写真
１０００℃
１０５０℃
１０７５℃
N2 中焼成した FA-10 の写真
１１００℃
１０００℃
１０５０℃
１０７５℃
N2 中焼成した FA-20 の写真
１１００℃
１０００℃
１０５０℃
１０７５℃
１１００℃
10
断面図
断面図
20
FA-20 試料の見かけ密度と焼成温度との関係
FA-20 試料のかさ密度と焼成温度との関係
2.5
見かけ密度
/ g /cm
Appearent
density
g cm-3
空気中焼成
Fired in air
2
-3
-3
2.5
かさ密度
cm-3
Bulk
density // gg cm
リサイクルセラミックスの高機能化
下水汚泥焼却灰と石炭灰からの軽量セラミックスの作製
■キーワード
下水汚泥焼却灰石炭灰軽量セラミックス還元雰囲気
1.5
空気中焼成
Fired
in N2
1
窒素中焼成
空気中焼成
Fired
in air
2
1.5
Fired in N2
窒素中焼成
1
0.5
0.5
1000
1000
1050
1100
1050
1100
焼成温度 / ℃
Firing temperature / ºC
焼成温度 / ℃
窒素中、1075℃で焼成することにより、見かけ密度が
0.82 g cm-3 となり、水に浮く超軽量セラミックスが作製できた。
■セールスポイント下水汚泥焼却灰に石炭灰を添加して窒素雰囲気中で焼成して発泡
させ、軽量セラミックスを作製しました。断熱効率が高く、耐水・耐候性の高い建築用屋
根材および外断熱材への利用が期待されます。
また、植物の生育に不可欠なリンを多く
含むので、屋上緑化材料としての利用も可能です。

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