汚泥スラグおよび焼却灰を原料とするガラスおよびガラスセラミックの製造

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555612
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 松下 和正 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (80024610)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 隆士 鶴岡工業高等専門学校, 講師 (60226024) ; 小出 学 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (10272866) ; 桃井 清至 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (60003852)
• Keywords: 下水汚泥 / ごみ焼却灰 / 結晶化ガラス / スラグガラス / 核形成剤 / 溶出,光吸収係数 / 計算機シミュレーション

Research Abstract

わが国においては埋め立て処分場が少なくなり、廃棄物の処理処分が大きな社会問題になっている。下水処理場で生じる大量のヘドロ状汚泥、また膨大な量のごみを焼却した後に残る大量の灰も、処理処分が困難になっている問題の一つである。ヘドロ状下水汚泥から有機物を除去した残渣はSiO_2-CaO-Al_2O_3-Fe_2O_3系を主成分とした無機物質であり、一般のセラミックスあるいはガラスの原料となり得るものである。焼却灰も似たような組成である。得られるガラスあるいはガラスセラミックスの色の調製は応用上非常に重要である。また路盤材などに使用するためには長期にわたる化学的耐久性が必要である。平成7年度においてはこれらの廃棄物を溶融冷却して得られたガラスが強く着色していたのでその着色の原因を調べた。その結果、炭素、シリコン、あるいは金属鉄が非常に細かい粒子としてガラス中に均一に分散しているためであると推定した。
平成8年度において計算機シミュレーションにより、不透明粒子がガラス中に分散している場合の光吸収係数予測と溶液中での溶出試験を行なった。
平成9年度においては、これらのスラグガラスをより強度の大きい結晶化ガラスにするために適当な結晶核形成前の探索を行なった。スラグガラスとほぼ同じ化学組成をもち、それに種々の酸化物、硫化物などを少量添加した組成のガラスを化学試薬から調製した。これらのガラスを熱処理して結晶化させた。ガラス転移温度,結晶化温度を示差熱分析により、求めた。析出結晶化物の断面の顕微鏡観察を行なった。その結果、TiO_2,ZrO_2はガラスの主要成分となるため核形成に寄与しないが、硫化物が核形成速度を促進することを見いだした。硫化物を加えることにより、FeS の微結晶が析出し、それが主結晶相の核形成剤になることを検討した。

Research Products

• [Publications] 武田 大: "下水汚泥を原料とするガラスの結晶化核形成剤の探索" エコテクノロジー研究. 3・3. 326-329 (1997)
• [Publications] 松下和正: "環境素材の化学(VII),原子力発電により生じる高レベル放射性廃棄物の処理処分" 無機マテリアル. 4・1. 64-71 (1997)