ライムケーキのリサイクルのための処理方法
【課題】ライムケーキから形成された粒状物がその取扱い時に壊れるのを防止すること及び前記粒状物の保管スペースを確保しやすくすること。
【解決手段】ライムケーキのリサイクルのための処理方法は、前記ライムケーキを乾燥させること、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成することを含む。乾燥させる前の前記ライムケーキの含水率は２０％から５０％の範囲内にあり、前記ライムケーキの乾燥は、前記ライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることを含む。
【解決手段】ライムケーキのリサイクルのための処理方法は、前記ライムケーキを乾燥させること、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成することを含む。乾燥させる前の前記ライムケーキの含水率は２０％から５０％の範囲内にあり、前記ライムケーキの乾燥は、前記ライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライムケーキのリサイクルのための処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
甜菜（ビート）から砂糖を製造する過程で、炭酸カルシウムを主成分とするライムケーキが発生する。前記ライムケーキは、水分が３０％程度の脱水ケーキとして排出され、１０％程度の有機物と、肥料成分である窒素、リン酸及びカリウムとを含む。前記ライムケーキは、肥料や土壌改良材として農地還元されているものの、腐りやすく悪臭を発することから、長期間保存が困難である。このため、北海道において一年間で発生する約２０万トンのライムケーキのうち約半分が産業廃棄物として埋立処分されている。
【０００３】
従来、前記ライムケーキのリサイクルのための処理方法には、前記ライムケーキを押出し圧縮して粒状物を形成し、その後、前記粒状物を乾燥させるものがある（特許文献１参照）。前記粒状物は肥料や土壌改良剤として土壌に散布される。前記粒状物の形成により、前記ライムケーキの取扱いを容易にすることができる。また、前記粒状物の乾燥により、該粒状物の内部に存在する水の量を減らすことができ、前記粒状物を腐り難くすることができる。これにより前記ライムケーキを長期間保管することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１１６０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記ライムケーキに多くの水が含まれているため、乾燥前の前記粒状物の内部に多くの水が存在する。前記粒状物の乾燥により、前記粒状物の内部から前記水が除去されて前記粒状物の内部に多くの空隙が生じる。このため、乾燥させた粒状物の圧縮強度は小さく、前記乾燥させた粒状物はその取扱い時に外力を受けて壊れることがある。
【０００６】
前記ライムケーキに多くの水が含まれているため、前記粒状物における前記ライムケーキの水以外の成分の密度が低く、前記ライムケーキを処理するために多くの前記粒状物を形成しなければならない。このため、前記粒状物の保管スペースを確保することが困難である。
【０００７】
前記ライムケーキをより長い期間保存できるようにすることが望まれている。従来、前記粒状物を焼成して生石灰が製造されているが、より高反応の石灰の製造が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、ライムケーキから形成された粒状物がその取扱い時に壊れるのを防止し、かつ前記粒状物の保管スペースを確保しやすくすることである。
【０００９】
また、本発明の目的は、ライムケーキを長期保存できるようにし、かつ、ライムケーキから形成された粒状物の、リサイクルに適した形状や強度を明らかにすることにより、従来のリサイクル品より高付加価値のリサイクル品である高反応石灰を製造できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成することにより、前記粒状物の内部に存在する水の量が少なくなるようにし、前記ライムケーキの水以外の成分が前記粒状物の内部に密に存在するようにする。これにより、前記粒状物の圧縮強度を高め、前記粒状物がその取扱い時に壊れるのを防止する。また、前記ライムケーキを処理するために形成しなければならない前記粒状物の数を減らし、前記粒状物の保管スペースを確保しやすくする。
【００１１】
本発明に係る、ライムケーキのリサイクルのための処理方法は、前記ライムケーキを乾燥させること、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成することを含む。前記乾燥させたライムケーキを圧縮して前記粒状物を形成するため、前記粒状物の内部に存在する水の量を少なくすることができ、前記粒状物における前記ライムケーキの水以外の成分の密度を高めることができる。これにより、前記粒状物をより強固にすることができ、前記粒状物が該粒状物の取扱い時に外力を受けて壊れるのを防止することができる。また、前記粒状物における前記水以外の成分の密度を高めることにより、前記ライムケーキを処理するために形成しなければならない前記粒状物の数を減らすことができる。これにより前記粒状物の保管スペースを確保しやすくすることができる。
【００１２】
ところで、粒状物の形成後に該粒状物を乾燥させる従来の場合、前記粒状物の表面が空気に触れているものの前記粒状物の内部が空気に触れていないため、前記粒状物の表面は乾燥しやすいが、前記粒状物の内部は乾燥しにくい。このため、前記粒状物の全体を乾燥させるために非常に多くの時間を要する。これに対して、前記粒状物の形成前に前記ライムケーキを乾燥させた場合、前記ライムケーキの乾燥により、前記ライムケーキが粉末状になり、粉末状になったライムケーキを構成する微細な粒子が空気に触れるため、前記ライムケーキの全体を短時間で乾燥させることができる。これにより前記ライムケーキの処理を効率的に行うことができる。
【００１３】
乾燥させる前の前記ライムケーキの含水率は２０％から５０％の範囲内にあり、前記ライムケーキの乾燥は、前記ライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることを含む。前記粒状物の圧縮強度は、前記乾燥させたライムケーキの含水率により変化する。前記粒状物の圧縮強度を調べるために行った破壊試験の結果によれば、前記乾燥させたライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、前記粒状物の圧縮強度をより大きくすることができる。
【００１４】
また、前記破壊試験の結果によれば、前記乾燥させたライムケーキの含水率が７％未満である場合、破壊荷重が非常に小さく、前記粒状物がその取扱い時に壊れるのを確実に防止することができない。前記乾燥させたライムケーキの含水率が１２％より高い場合、前記粒状物は、該粒状物から水がにじみ出る程度に多くの水を含み、前記粒状物が腐る可能性がある。このため、前記乾燥させたライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、前記粒状物がその取扱い時に壊れるのを確実に防止することができ、かつ、前記粒状物が腐るのを確実に防止することができる。
【００１５】
前記乾燥させたライムケーキの圧縮は、前記乾燥させたライムケーキにロール式圧縮造粒機により３ｔｆ／ｃｍ以上８ｔｆ／ｃｍ以下の線圧を加えることを含む。前記乾燥させたライムケーキの内部に存在する水の量は比較的少なく、前記乾燥させたライムケーキの圧縮時に前記水により前記水以外の成分の圧縮が妨げられることはない。このため、前記乾燥させたライムケーキに加える圧力の大きさに応じて前記水以外の成分をより密に圧縮することができる。このため、前記乾燥させたライムケーキに３ｔｆ／ｃｍ以上８ｔｆ／ｃｍ以下という比較的高い線圧を加えることにより、前記粒状物における前記水以外の成分の密度をより高いものにすることができる。
【００１６】
本発明に係る、ライムケーキのリサイクル方法は、前記ライムケーキを乾燥させること、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成すること、前記粒状物を土壌に散布することを含む。これにより前記粒状物は肥料や土壌改良剤として利用される。
【００１７】
本発明に係る、ライムケーキのリサイクル方法は、前記ライムケーキを乾燥させること、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成すること、前記粒状物を焼成して生石灰を生成することを含む。前記生石灰は、肥料や土壌改良剤として使用されてもよいし、消石灰を生成するために使用されてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成するため、前記粒状物の内部に存在する水の量をより少なくすることができ、前記粒状物における前記ライムケーキの水以外の成分の密度を高めることができる。これにより、前記粒状物の圧縮強度を高めることができ、前記粒状物が該粒状物の取扱い時に外力を受けて壊れるのを防止することができる。また、前記ライムケーキを処理するために形成しなければならない前記粒状物の数を減らすことができ、前記粒状物の保管スペースを容易に確保することができる。
【００１９】
ライムケーキを、その含水率が７％から１０％の範囲内になるように乾燥させた後、前記ライムケーキにロール式圧縮造粒機により３ｔｆ／ｃｍ以上８ｔｆ／ｃｍ以下の線圧を加えて成形された粒状物（ブリケット）は、結合剤を要することがなく、リサイクル品としての取扱いに耐える強度を確保することができ（前記ブリケットの破壊強度は最大で１１０ｋｇｆを超える。）、腐敗することなく１年以上の長期保存ができる。従来、長期保存の障害となっていた、前記ライムケーキ中の、重量比で約１０％（乾燥状態）の有機物（非糖分）は、前記ライムケーキの含水率が７％から１０％の範囲内にある状態で前記ライムケーキを高圧成形するとき、結合剤を要しないブリケット化を可能にする役目を果たす。このような前記有機物のバインダ特性は、圧縮力を主体として、一部、せん断力とそれによる摩擦熱を伴う高圧成形時のレオロジー的性質に深く関係する。特にブリケット化特性と深く係るレオロジー的性質は、前記有機物の水分、圧力及び温度に大きく依存し、前記ブリケットの焼成特性をもたらす。前記ブリケットを比較的低い温度（８００℃から９００℃）で焼成して得られた生石灰（ＣａＯ）やこの生石灰から製造された消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）は高反応石灰となる。
【００２０】
所定の水分及び粒径を有する、乾燥され、分級されたライムケーキについて所定の圧力下で高圧ロール式の連続成形を行うことにより、以下の特性を有するブリケットが得られる。（１）炭酸カルシウム原料として石灰石と同様に種々の形状及び寸法を有するブリケットを一年を通して供給できる。（２）高圧ブリケット化により、ライムケーキ中の有機物の腐敗による悪臭を防止することができ、ブリケットに、貯蔵や取扱いに耐える強度や耐水性を付与することができ、さらに、一定の形状、寸法及び重量のブリケットを形成することにより、貯蔵時、輸送時等における省スペース化を実現できる。（３）バインダレスで、すなわち結合剤を用いないで、ロール式圧縮成形によりブリケットを量産することは、炭酸カルシウム原料としての利用のための前処理のコストを低減することができる。（４）ブリケットは、有機物や軽質炭酸カルシウムの微粒子の高圧密化による多孔質構造を有することから、石灰石と比較して低い温度で、かつ迅速に生石灰を焼成することを可能にし、その反応性に優れる。（５）上記の構造に起因する焼成特性に加えて、ライムケーキ中の有機物の発熱量（３００から３５０ｋｃａｌ／ｋｇ（乾燥状態））が、炭酸カルシウムからの生石灰への脱炭酸に要する吸熱量を、一部、補うことも可能であり、ブリケットは、石灰石と比較して生石灰の収率が小さいものの、焼成時の省エネルギーに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ライムケーキのリサイクルのための処理方法のフローチャート。
【図２】ライムケーキの乾燥時間に対するライムケーキの含水率の変化を示すグラフ。
【図３】ライムケーキの乾燥特性曲線を示すグラフ。
【図４】乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成していることを示す図。
【図５】粒状物の形状及び寸法を示す図。
【図６】破壊試験において供試体に荷重を加えている状態を示す図。
【図７】乾燥させたライムケーキの含水率と粒状物の圧縮強度との関係を調べるために行った破壊試験の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
甜菜から砂糖を製造する製糖工場からライムケーキが産出される。前記ライムケーキは、表１に示す例では、重量比で、前記ライムケーキの全体の１０％の有機物と、０．５４％の全窒素と、１％のリン酸と、０．０２％のカリウムと、４５％の石灰と、０．８５％のマグネシウムと、４３％の水とを含む。前記ライムケーキのＰＨは１１．３である。
【００２３】
【表１】
【００２４】
一般に、前記ライムケーキの含水率は２０％から５０％の範囲内にある。前記ライムケーキの含水率Ｗ（％）は、Ｗ＝（ｍａ−ｍｂ）／（ｍａ−ｍｃ）×１００により求められる。ここに、ｍａは、乾燥させる前のライムケーキの重量と容器の重量との合計（ｇ）であり、ｍｂは、乾燥させた後のライムケーキの重量と容器の重量との合計（ｇ）であり、ｍｃは容器の重量（ｇ）である。表１に示した例では、前記ライムケーキの含水率は４３％である。
【００２５】
前記ライムケーキのリサイクルのための処理を行うとき、図１に示すように、まず、前記ライムケーキを用意し、次に、前記ライムケーキを乾燥させる。このとき、前記ライムケーキの含水率を７％から１２％、好ましくは７％から１０％の範囲内にする。図２に示すように、５．０ｇの前記ライムケーキを１１０℃の温度で乾燥させたとき、前記ライムケーキの含水率を４３％から１０％にするのに要した乾燥時間は約１３分である。前記ライムケーキの乾燥中に、前記ライムケーキは粉末状になり、粉末状になったライムケーキを構成する微細な粒子が空気に触れる。このため、前記ライムケーキの全体を比較的短時間で乾燥させることができる。前記ライムケーキの乾燥後、前記ライムケーキの解砕及び分散を行う。これにより前記ライムケーキの粒径を０．２５ｍｍ以下にする。
【００２６】
その後、図４に示すように、乾燥させたライムケーキ１０を圧縮して粒状物（ブリケット）１２を形成する。このとき、乾燥させたライムケーキ１０にロール式圧縮造粒機１４（例えば、大塚鉄工（株）製、Ｋ−１２３Ａ型）により圧力を加える、すなわち高圧成形を行う。これにより、乾燥させたライムケーキ１０に比較的高い圧力を加えることができる。前記圧力は、例えば、３ｔｆ／ｃｍ以上８ｔｆ／ｃｍ以下の線圧である。粒状物１２の形状は、円筒状、板状等である。粒状物１２の形状は、例えば、ほぼ円筒状であり、粒状物１２は、その直径が約２０ｍｍであり、その長さが約４０ｍｍである。
【００２７】
粒状物１２の形成により、ライムケーキの取扱いを容易にすることができる。乾燥させたライムケーキ１０の内部に存在する水の量は比較的少なく、粒状物１２の内部に存在する水の量は比較的少ない。このため、粒状物１２は腐り難く、粒状物１２を長期間保管することができる。
【００２８】
粒状物１２の内部に存在する水の量が比較的少ないため、粒状物１２におけるライムケーキの水以外の成分の密度を高くすることができる。これにより、粒状物１２をより強固にすることができ、粒状物１２が該粒状物の取扱い時に外力を受けて壊れるのを防止することができる。また、粒状物１２における前記水以外の成分の密度を高くすることにより、ライムケーキを処理するために形成しなければならない粒状物１２の数を減らすことができ、粒状物１２の保管スペースを容易に確保することができる。
【００２９】
乾燥させたライムケーキ１０の内部に存在する水の量が比較的少ないため、乾燥させたライムケーキ１０の圧縮時に前記水により前記水以外の成分の圧縮が妨げられることはなく、乾燥させたライムケーキ１０に加える圧力の大きさに応じて前記水以外の成分をより密に圧縮することができる。このため、乾燥させたライムケーキ１０に３ｔｆ／ｃｍ以上５ｔｆ／ｃｍ以下という比較的高い線圧を加えることにより、粒状物１２における前記水以外の成分の密度をより高いものにすることができる。
【００３０】
ところで、粒状物の形成後に該粒状物を乾燥させる従来の場合、前記粒状物の表面が空気に触れているものの前記粒状物の内部が空気に触れていないため、前記粒状物の表面は乾燥しやすいが、前記粒状物の内部は乾燥しにくい。このため、前記粒状物の全体を乾燥させるために非常に多くの時間を要する。これに対して、粒状物の形成前にライムケーキを乾燥させた場合、前記ライムケーキの乾燥により、前記ライムケーキが粉末状になり、粉末状になったライムケーキを構成する微細な粒子が空気に触れるため、前記ライムケーキの全体を短時間で乾燥させることができる。これにより前記ライムケーキの処理を効率的に行うことができる。
【００３１】
仮に、乾燥させたライムケーキ１０の含水率が７％未満である場合、結合剤（バインダ）として機能する、ライムケーキ１０の中の前記有機物は、高圧力下であっても、炭酸カルシウムの微粒子を圧密化して強度の大きいブリケット１２を形成するために必要な可塑的性質が損なわれる。乾燥させたライムケーキ１０の含水率が１０％より高い場合、水分の増加により成形性が良くなるものの、得られたブリケット１２は、貯蔵時に、乾燥亀裂、腐敗臭発生等により品質が劣化し、炭酸カルシウム原料としての使用が難しい。
【００３２】
乾燥させたライムケーキ１０は、微粒子集合体の凝塊状物であるため、ロール式の高圧成形では強度の大きいブリケット１２を得るための粒度調整が重要である。このため、高圧成形に先立ち、ライムケーキ１０の粒径が０．２５ｍｍ以下になるように、ライムケーキ１０を解砕し、分散させることが望ましい。これにより均一な品質のブリケット１２を形成することができる。
【００３３】
仮に、ロール式圧縮造粒機１４によりライムケーキ１０に加えられる線圧が３ｔｆ／ｃｍ未満である場合、ライムケーキ１０の含水率及び粒径が所定の範囲内であっても、結合剤を用いないで良好なブリケット１２を得ることは難しい。前記線圧が８ｔｆ／ｃｍより大きい場合、圧力の増大に比べてブリケット１２の強度の増大が少なく、生産性向上のためのロール回転数の増加に伴う消費動力等の増大が問題となる。
【００３４】
乾燥させたライムケーキ１０の含水率により粒状物１２の圧縮強度が変化する。乾燥させたライムケーキ１０の含水率と粒状物１２の圧縮強度との関係を調べるために行った破壊試験では、図４、表２に示すように、まず、含水率が異なるライムケーキを圧縮成形することにより得られた４つの供試体を用意する。前記供試体には、含水率が３．６％であるライムケーキから得られた第１供試体と、含水率が８．６％であるライムケーキから得られた第２供試体と、含水率が１１．４％であるライムケーキから得られた第３供試体と、含水率が１４．７％であるライムケーキから得られた第４供試体とがある。
【００３５】
【表２】
【００３６】
前記供試体を用意した後、図６に示すように、前記供試体に、該供試体が破壊するまで荷重を加える。各供試体が破壊したときの荷重、すなわち破壊荷重は、前記第１供試体、前記第２供試体、前記第３供試体及び前記第４供試体において、それぞれ、１５．３ｋｇｆ、１１０．２ｋｇｆ、７７．０ｋｇｆ及び４６．３ｋｇｆである。このように前記第２供試体及び前記第３供試体は、前記第１供試体及び前記第４供試体と比べて破壊荷重が大きく、大きい圧縮強度を有する。このため、乾燥させたライムケーキ１０の含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、粒状物１２の圧縮強度をより大きくすることができ、粒状物１２をより強固にすることができる。また、乾燥させたライムケーキ１０の含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、粒状物１２をより強固にすることができるため、粒状物１２の形成に結合剤を要しない。
【００３７】
前記第１供試体は、破壊荷重が非常に小さく、前記第１供試体では、前記粒状物が該粒状物の取扱い時に外力を受けて壊れる可能性がある。このため、乾燥させたライムケーキ１０の含水率が７％未満である場合、前記粒状物がその取扱い時に壊れるのを確実に防止することができない。前記第４供試体は、該第４供試体から水がにじみ出る程度に多くの水を含んでおり、前記第４供試体では、粒状物１２が腐る可能性がある。このため、乾燥させたライムケーキ１０の含水率が１２％より高い場合、粒状物１２が腐るのを確実に防止することができない。これにより、乾燥させたライムケーキ１０の含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、前記粒状物がその取扱い時に壊れるのをより確実に防止することができ、かつ、前記粒状物が腐るのをより確実に防止することができる。
【００３８】
前記供試体に用いたライムケーキは、製糖プロセスからの圧搾脱水物であり、含水率が約３０％、含水比が約４５％である（含水率Ｗ（％）は、Ｗ＝（ｍａ−ｍｂ）／（ｍａ−ｍｃ）×１００により求められ、含水比ｗ（％）は、Ｗ＝（ｍａ−ｍｂ）／（ｍｂ−ｍｃ）×１００により求められる。ここに、ｍａは乾燥前のライムケーキの重量と容器の重量との合計（ｇ）であり、ｍｂは乾燥後のライムケーキの重量と容器の重量との合計（ｇ）であり、ｍｃは容器の重量（ｇ）である。）前記ライムケーキは、その乾燥特性曲線（図３）が示すように、通常の有機汚泥と比較して乾燥しやすい。前記第１供試体、前記第２供試体、前記第３供試体及び前記第４供試体には、前記乾燥特性曲線に従って、外熱式乾燥炉（実証試験炉）により、含水率がそれぞれ３．６％、８．６％、１１．４％及び１４．７％となるように乾燥させたライムケーキを使用した。
【００３９】
なお、前記乾燥特性曲線は、ライムケーキ（含水率が約３０％、重量が約５ｇ）の水分を水分計（Kett FD-240 株式会社ケツト科学研究所製）を用いて測定した結果である。Kett FD-240は、外径１３０ｍｍ、４００Wの赤外線ランプによる赤外線加熱乾燥・質量測定方式であり、加熱設定温度は１１０℃である。前記乾燥特性曲線を右方から見て、乾量含水率Wdが０．４４から０．３８になるまでの期間は、材料予熱期間であり、乾燥速度が一定ではないが、恒率乾燥期間と判断することができる。その後、乾量含水率Wdが０．０５になるまでの期間は、質量乾燥速度が含水率に比例して直線的に減少しているので、減率乾燥第１段である。乾量含水率Wdが０．０５から０になるまで（材料全部が乾燥条件と平衡になるまで）の期間は、減率乾燥第２段であり、上に凸である。これは、吸着水を保有する活性アルミナ粒子層の乾燥曲線と同じである。
【００４０】
前記供試体の形成には、図４に示したように、粉状のライムケーキ１０を、ブリケット形状のポケットが刻み込まれた２つのロールタイヤ１６の間に、該ロールタイヤの上方に配置されたスクリュー１８で押し込みながら、圧縮力を主体として、一部、せん断力と発熱も伴う条件下で連続的に高圧成形を行う試験用成形機１４を使用した。前記供試体の形成前に、含水率が異なるライムケーキのそれぞれを、粒径が０．２５ｍｍ以下になるように解砕する。前記供試体の形成時にライムケーキ１０に加えた線圧は５ｔｆ／ｃｍであり、ロール回転数は３から５回／分である。前記供試体として、図５に示すように、アーモンド型及びマーブル型の２種類の形状のブリケットを得た。
【００４１】
表２は、得られたブリケットのうち、アーモンド型のブリケットに関する、ライムケーキの含水率と破壊荷重との関係である。前記破壊荷重はライムケーキの含水率に影響され、ライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、前記ブリケットに、強度とともに、耐久性や腐敗しにくさのような長期保存性に優れる高反応石灰原料としての特性を与えることができる。
【００４２】
上記のようにして得られた、ライムケーキの含水率が８．６％である場合におけるアーモンド型及びマーブル型のブリケットの焼成特性及び反応性について、表３、４に示す。表３によれば、焼成時間は、比較対象である石灰石では６０分であるのに対して、アーモンド型のブリケットでは３０分であり、マーブル型のブリケットでは２０分である。アーモンド型又はマーブル型のブリケットと石灰石とを比較すると、アーモンド型のブリケットは、焼成時間が石灰石の１／２であり、マーブル型のブリケットは、焼成時間が石灰石の１／３であり、これらのブリケットは、焼成時間が非常に短く、石灰の収率が低いものの、省エネルギーである。これは、従来の石灰工業において、原料である約８０ｍｍの塊状石灰石を１０００から１０５０℃で約２０時間焼成していることを考慮すると、経済面及び環境面での利点が大きい。
【００４３】
表４は、２０℃の純水２００ｍｌに、ブリケットを焼成して得られた生石灰の粉末５０ｇを加えてから、これにより発生した熱の温度が最高温度に達するまでの時間を示す。表４によれば、前記ブリケットからの石灰は、市販石灰の優良品種に比べて発熱の反応性が高く、特に、アーモンド型のブリケットからの石灰は、反応性が非常に高く、広い市場における付加価値の高い用途への使用が期待できる。ライムケーキの焼成特性及び反応性は、ブリケットの有機質微粒子からなる、高圧造粒化による緻密な構造による。
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
ライムケーキのリサイクルのため、粒状物１２を土壌に散布する。前記ライムケーキに、肥料の三要素である窒素、リン酸及びカリウムが含まれているため、粒状物１２は、前記土壌で生育させる植物に栄養を与えることができる。また、粒状物１２により前記土壌のＰＨを調整することができる。このように粒状物１２を肥料や土壌改良剤として利用することができる。
【００４７】
粒状物１２を土壌に散布する上記の例に代え、前記したように、粒状物１２を焼成して生石灰を生成してもよい。前記生石灰を肥料や土壌改良剤として使用してもよし、前記生石灰に水を加えて消石灰を生成してもよい。前記消石灰は、例えば、ごみ焼却炉から出る有害物質を除去するために使用される。
【００４８】
粒状物１２の焼成時、該粒状物を数ｍの高さまで積み上げることがある。このため、仮に、粒状物１２の圧縮強度が小さい場合、粒状物１２を積み上げたときに粒状物１２が圧縮されて壊れる恐れがある。乾燥させたライムケーキ１０を圧縮して粒状物１２を形成することにより、粒状物１２の圧縮強度を大きくすることができるため、粒状物１２を積み上げたときに粒状物１２が圧縮されて壊れるのを防止することができる。
【００４９】
先行技術文献では、乾燥粒状物（ペレット）を焼成して生石灰又は消石灰に利用する場合、熱間強度が小さいため、焼成プロセスにおいて品質、製品歩留まり等の生産管理上の難点がある。これに対して、本発明では、ライムケーキから高反応性石灰資材を製造するための原料化前処理のブリケット化技術により、先行技術における焼成特性と比較して、上記の難点を解決し、優れた特性を有する焼成物を製造することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 乾燥させたライムケーキ
１２ 粒状物
１４ ロール式圧縮造粒機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライムケーキのリサイクルのための処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
甜菜（ビート）から砂糖を製造する過程で、炭酸カルシウムを主成分とするライムケーキが発生する。前記ライムケーキは、水分が３０％程度の脱水ケーキとして排出され、１０％程度の有機物と、肥料成分である窒素、リン酸及びカリウムとを含む。前記ライムケーキは、肥料や土壌改良材として農地還元されているものの、腐りやすく悪臭を発することから、長期間保存が困難である。このため、北海道において一年間で発生する約２０万トンのライムケーキのうち約半分が産業廃棄物として埋立処分されている。
【０００３】
従来、前記ライムケーキのリサイクルのための処理方法には、前記ライムケーキを押出し圧縮して粒状物を形成し、その後、前記粒状物を乾燥させるものがある（特許文献１参照）。前記粒状物は肥料や土壌改良剤として土壌に散布される。前記粒状物の形成により、前記ライムケーキの取扱いを容易にすることができる。また、前記粒状物の乾燥により、該粒状物の内部に存在する水の量を減らすことができ、前記粒状物を腐り難くすることができる。これにより前記ライムケーキを長期間保管することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１１６０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記ライムケーキに多くの水が含まれているため、乾燥前の前記粒状物の内部に多くの水が存在する。前記粒状物の乾燥により、前記粒状物の内部から前記水が除去されて前記粒状物の内部に多くの空隙が生じる。このため、乾燥させた粒状物の圧縮強度は小さく、前記乾燥させた粒状物はその取扱い時に外力を受けて壊れることがある。
【０００６】
前記ライムケーキに多くの水が含まれているため、前記粒状物における前記ライムケーキの水以外の成分の密度が低く、前記ライムケーキを処理するために多くの前記粒状物を形成しなければならない。このため、前記粒状物の保管スペースを確保することが困難である。
【０００７】
前記ライムケーキをより長い期間保存できるようにすることが望まれている。従来、前記粒状物を焼成して生石灰が製造されているが、より高反応の石灰の製造が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、ライムケーキから形成された粒状物がその取扱い時に壊れるのを防止し、かつ前記粒状物の保管スペースを確保しやすくすることである。
【０００９】
また、本発明の目的は、ライムケーキを長期保存できるようにし、かつ、ライムケーキから形成された粒状物の、リサイクルに適した形状や強度を明らかにすることにより、従来のリサイクル品より高付加価値のリサイクル品である高反応石灰を製造できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成することにより、前記粒状物の内部に存在する水の量が少なくなるようにし、前記ライムケーキの水以外の成分が前記粒状物の内部に密に存在するようにする。これにより、前記粒状物の圧縮強度を高め、前記粒状物がその取扱い時に壊れるのを防止する。また、前記ライムケーキを処理するために形成しなければならない前記粒状物の数を減らし、前記粒状物の保管スペースを確保しやすくする。
【００１１】
本発明に係る、ライムケーキのリサイクルのための処理方法は、前記ライムケーキを乾燥させること、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成することを含む。前記乾燥させたライムケーキを圧縮して前記粒状物を形成するため、前記粒状物の内部に存在する水の量を少なくすることができ、前記粒状物における前記ライムケーキの水以外の成分の密度を高めることができる。これにより、前記粒状物をより強固にすることができ、前記粒状物が該粒状物の取扱い時に外力を受けて壊れるのを防止することができる。また、前記粒状物における前記水以外の成分の密度を高めることにより、前記ライムケーキを処理するために形成しなければならない前記粒状物の数を減らすことができる。これにより前記粒状物の保管スペースを確保しやすくすることができる。
【００１２】
ところで、粒状物の形成後に該粒状物を乾燥させる従来の場合、前記粒状物の表面が空気に触れているものの前記粒状物の内部が空気に触れていないため、前記粒状物の表面は乾燥しやすいが、前記粒状物の内部は乾燥しにくい。このため、前記粒状物の全体を乾燥させるために非常に多くの時間を要する。これに対して、前記粒状物の形成前に前記ライムケーキを乾燥させた場合、前記ライムケーキの乾燥により、前記ライムケーキが粉末状になり、粉末状になったライムケーキを構成する微細な粒子が空気に触れるため、前記ライムケーキの全体を短時間で乾燥させることができる。これにより前記ライムケーキの処理を効率的に行うことができる。
【００１３】
乾燥させる前の前記ライムケーキの含水率は２０％から５０％の範囲内にあり、前記ライムケーキの乾燥は、前記ライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることを含む。前記粒状物の圧縮強度は、前記乾燥させたライムケーキの含水率により変化する。前記粒状物の圧縮強度を調べるために行った破壊試験の結果によれば、前記乾燥させたライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、前記粒状物の圧縮強度をより大きくすることができる。
【００１４】
また、前記破壊試験の結果によれば、前記乾燥させたライムケーキの含水率が７％未満である場合、破壊荷重が非常に小さく、前記粒状物がその取扱い時に壊れるのを確実に防止することができない。前記乾燥させたライムケーキの含水率が１２％より高い場合、前記粒状物は、該粒状物から水がにじみ出る程度に多くの水を含み、前記粒状物が腐る可能性がある。このため、前記乾燥させたライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、前記粒状物がその取扱い時に壊れるのを確実に防止することができ、かつ、前記粒状物が腐るのを確実に防止することができる。
【００１５】
前記乾燥させたライムケーキの圧縮は、前記乾燥させたライムケーキにロール式圧縮造粒機により３ｔｆ／ｃｍ以上８ｔｆ／ｃｍ以下の線圧を加えることを含む。前記乾燥させたライムケーキの内部に存在する水の量は比較的少なく、前記乾燥させたライムケーキの圧縮時に前記水により前記水以外の成分の圧縮が妨げられることはない。このため、前記乾燥させたライムケーキに加える圧力の大きさに応じて前記水以外の成分をより密に圧縮することができる。このため、前記乾燥させたライムケーキに３ｔｆ／ｃｍ以上８ｔｆ／ｃｍ以下という比較的高い線圧を加えることにより、前記粒状物における前記水以外の成分の密度をより高いものにすることができる。
【００１６】
本発明に係る、ライムケーキのリサイクル方法は、前記ライムケーキを乾燥させること、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成すること、前記粒状物を土壌に散布することを含む。これにより前記粒状物は肥料や土壌改良剤として利用される。
【００１７】
本発明に係る、ライムケーキのリサイクル方法は、前記ライムケーキを乾燥させること、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成すること、前記粒状物を焼成して生石灰を生成することを含む。前記生石灰は、肥料や土壌改良剤として使用されてもよいし、消石灰を生成するために使用されてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成するため、前記粒状物の内部に存在する水の量をより少なくすることができ、前記粒状物における前記ライムケーキの水以外の成分の密度を高めることができる。これにより、前記粒状物の圧縮強度を高めることができ、前記粒状物が該粒状物の取扱い時に外力を受けて壊れるのを防止することができる。また、前記ライムケーキを処理するために形成しなければならない前記粒状物の数を減らすことができ、前記粒状物の保管スペースを容易に確保することができる。
【００１９】
ライムケーキを、その含水率が７％から１０％の範囲内になるように乾燥させた後、前記ライムケーキにロール式圧縮造粒機により３ｔｆ／ｃｍ以上８ｔｆ／ｃｍ以下の線圧を加えて成形された粒状物（ブリケット）は、結合剤を要することがなく、リサイクル品としての取扱いに耐える強度を確保することができ（前記ブリケットの破壊強度は最大で１１０ｋｇｆを超える。）、腐敗することなく１年以上の長期保存ができる。従来、長期保存の障害となっていた、前記ライムケーキ中の、重量比で約１０％（乾燥状態）の有機物（非糖分）は、前記ライムケーキの含水率が７％から１０％の範囲内にある状態で前記ライムケーキを高圧成形するとき、結合剤を要しないブリケット化を可能にする役目を果たす。このような前記有機物のバインダ特性は、圧縮力を主体として、一部、せん断力とそれによる摩擦熱を伴う高圧成形時のレオロジー的性質に深く関係する。特にブリケット化特性と深く係るレオロジー的性質は、前記有機物の水分、圧力及び温度に大きく依存し、前記ブリケットの焼成特性をもたらす。前記ブリケットを比較的低い温度（８００℃から９００℃）で焼成して得られた生石灰（ＣａＯ）やこの生石灰から製造された消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）は高反応石灰となる。
【００２０】
所定の水分及び粒径を有する、乾燥され、分級されたライムケーキについて所定の圧力下で高圧ロール式の連続成形を行うことにより、以下の特性を有するブリケットが得られる。（１）炭酸カルシウム原料として石灰石と同様に種々の形状及び寸法を有するブリケットを一年を通して供給できる。（２）高圧ブリケット化により、ライムケーキ中の有機物の腐敗による悪臭を防止することができ、ブリケットに、貯蔵や取扱いに耐える強度や耐水性を付与することができ、さらに、一定の形状、寸法及び重量のブリケットを形成することにより、貯蔵時、輸送時等における省スペース化を実現できる。（３）バインダレスで、すなわち結合剤を用いないで、ロール式圧縮成形によりブリケットを量産することは、炭酸カルシウム原料としての利用のための前処理のコストを低減することができる。（４）ブリケットは、有機物や軽質炭酸カルシウムの微粒子の高圧密化による多孔質構造を有することから、石灰石と比較して低い温度で、かつ迅速に生石灰を焼成することを可能にし、その反応性に優れる。（５）上記の構造に起因する焼成特性に加えて、ライムケーキ中の有機物の発熱量（３００から３５０ｋｃａｌ／ｋｇ（乾燥状態））が、炭酸カルシウムからの生石灰への脱炭酸に要する吸熱量を、一部、補うことも可能であり、ブリケットは、石灰石と比較して生石灰の収率が小さいものの、焼成時の省エネルギーに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ライムケーキのリサイクルのための処理方法のフローチャート。
【図２】ライムケーキの乾燥時間に対するライムケーキの含水率の変化を示すグラフ。
【図３】ライムケーキの乾燥特性曲線を示すグラフ。
【図４】乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成していることを示す図。
【図５】粒状物の形状及び寸法を示す図。
【図６】破壊試験において供試体に荷重を加えている状態を示す図。
【図７】乾燥させたライムケーキの含水率と粒状物の圧縮強度との関係を調べるために行った破壊試験の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
甜菜から砂糖を製造する製糖工場からライムケーキが産出される。前記ライムケーキは、表１に示す例では、重量比で、前記ライムケーキの全体の１０％の有機物と、０．５４％の全窒素と、１％のリン酸と、０．０２％のカリウムと、４５％の石灰と、０．８５％のマグネシウムと、４３％の水とを含む。前記ライムケーキのＰＨは１１．３である。
【００２３】
【表１】
【００２４】
一般に、前記ライムケーキの含水率は２０％から５０％の範囲内にある。前記ライムケーキの含水率Ｗ（％）は、Ｗ＝（ｍａ−ｍｂ）／（ｍａ−ｍｃ）×１００により求められる。ここに、ｍａは、乾燥させる前のライムケーキの重量と容器の重量との合計（ｇ）であり、ｍｂは、乾燥させた後のライムケーキの重量と容器の重量との合計（ｇ）であり、ｍｃは容器の重量（ｇ）である。表１に示した例では、前記ライムケーキの含水率は４３％である。
【００２５】
前記ライムケーキのリサイクルのための処理を行うとき、図１に示すように、まず、前記ライムケーキを用意し、次に、前記ライムケーキを乾燥させる。このとき、前記ライムケーキの含水率を７％から１２％、好ましくは７％から１０％の範囲内にする。図２に示すように、５．０ｇの前記ライムケーキを１１０℃の温度で乾燥させたとき、前記ライムケーキの含水率を４３％から１０％にするのに要した乾燥時間は約１３分である。前記ライムケーキの乾燥中に、前記ライムケーキは粉末状になり、粉末状になったライムケーキを構成する微細な粒子が空気に触れる。このため、前記ライムケーキの全体を比較的短時間で乾燥させることができる。前記ライムケーキの乾燥後、前記ライムケーキの解砕及び分散を行う。これにより前記ライムケーキの粒径を０．２５ｍｍ以下にする。
【００２６】
その後、図４に示すように、乾燥させたライムケーキ１０を圧縮して粒状物（ブリケット）１２を形成する。このとき、乾燥させたライムケーキ１０にロール式圧縮造粒機１４（例えば、大塚鉄工（株）製、Ｋ−１２３Ａ型）により圧力を加える、すなわち高圧成形を行う。これにより、乾燥させたライムケーキ１０に比較的高い圧力を加えることができる。前記圧力は、例えば、３ｔｆ／ｃｍ以上８ｔｆ／ｃｍ以下の線圧である。粒状物１２の形状は、円筒状、板状等である。粒状物１２の形状は、例えば、ほぼ円筒状であり、粒状物１２は、その直径が約２０ｍｍであり、その長さが約４０ｍｍである。
【００２７】
粒状物１２の形成により、ライムケーキの取扱いを容易にすることができる。乾燥させたライムケーキ１０の内部に存在する水の量は比較的少なく、粒状物１２の内部に存在する水の量は比較的少ない。このため、粒状物１２は腐り難く、粒状物１２を長期間保管することができる。
【００２８】
粒状物１２の内部に存在する水の量が比較的少ないため、粒状物１２におけるライムケーキの水以外の成分の密度を高くすることができる。これにより、粒状物１２をより強固にすることができ、粒状物１２が該粒状物の取扱い時に外力を受けて壊れるのを防止することができる。また、粒状物１２における前記水以外の成分の密度を高くすることにより、ライムケーキを処理するために形成しなければならない粒状物１２の数を減らすことができ、粒状物１２の保管スペースを容易に確保することができる。
【００２９】
乾燥させたライムケーキ１０の内部に存在する水の量が比較的少ないため、乾燥させたライムケーキ１０の圧縮時に前記水により前記水以外の成分の圧縮が妨げられることはなく、乾燥させたライムケーキ１０に加える圧力の大きさに応じて前記水以外の成分をより密に圧縮することができる。このため、乾燥させたライムケーキ１０に３ｔｆ／ｃｍ以上５ｔｆ／ｃｍ以下という比較的高い線圧を加えることにより、粒状物１２における前記水以外の成分の密度をより高いものにすることができる。
【００３０】
ところで、粒状物の形成後に該粒状物を乾燥させる従来の場合、前記粒状物の表面が空気に触れているものの前記粒状物の内部が空気に触れていないため、前記粒状物の表面は乾燥しやすいが、前記粒状物の内部は乾燥しにくい。このため、前記粒状物の全体を乾燥させるために非常に多くの時間を要する。これに対して、粒状物の形成前にライムケーキを乾燥させた場合、前記ライムケーキの乾燥により、前記ライムケーキが粉末状になり、粉末状になったライムケーキを構成する微細な粒子が空気に触れるため、前記ライムケーキの全体を短時間で乾燥させることができる。これにより前記ライムケーキの処理を効率的に行うことができる。
【００３１】
仮に、乾燥させたライムケーキ１０の含水率が７％未満である場合、結合剤（バインダ）として機能する、ライムケーキ１０の中の前記有機物は、高圧力下であっても、炭酸カルシウムの微粒子を圧密化して強度の大きいブリケット１２を形成するために必要な可塑的性質が損なわれる。乾燥させたライムケーキ１０の含水率が１０％より高い場合、水分の増加により成形性が良くなるものの、得られたブリケット１２は、貯蔵時に、乾燥亀裂、腐敗臭発生等により品質が劣化し、炭酸カルシウム原料としての使用が難しい。
【００３２】
乾燥させたライムケーキ１０は、微粒子集合体の凝塊状物であるため、ロール式の高圧成形では強度の大きいブリケット１２を得るための粒度調整が重要である。このため、高圧成形に先立ち、ライムケーキ１０の粒径が０．２５ｍｍ以下になるように、ライムケーキ１０を解砕し、分散させることが望ましい。これにより均一な品質のブリケット１２を形成することができる。
【００３３】
仮に、ロール式圧縮造粒機１４によりライムケーキ１０に加えられる線圧が３ｔｆ／ｃｍ未満である場合、ライムケーキ１０の含水率及び粒径が所定の範囲内であっても、結合剤を用いないで良好なブリケット１２を得ることは難しい。前記線圧が８ｔｆ／ｃｍより大きい場合、圧力の増大に比べてブリケット１２の強度の増大が少なく、生産性向上のためのロール回転数の増加に伴う消費動力等の増大が問題となる。
【００３４】
乾燥させたライムケーキ１０の含水率により粒状物１２の圧縮強度が変化する。乾燥させたライムケーキ１０の含水率と粒状物１２の圧縮強度との関係を調べるために行った破壊試験では、図４、表２に示すように、まず、含水率が異なるライムケーキを圧縮成形することにより得られた４つの供試体を用意する。前記供試体には、含水率が３．６％であるライムケーキから得られた第１供試体と、含水率が８．６％であるライムケーキから得られた第２供試体と、含水率が１１．４％であるライムケーキから得られた第３供試体と、含水率が１４．７％であるライムケーキから得られた第４供試体とがある。
【００３５】
【表２】
【００３６】
前記供試体を用意した後、図６に示すように、前記供試体に、該供試体が破壊するまで荷重を加える。各供試体が破壊したときの荷重、すなわち破壊荷重は、前記第１供試体、前記第２供試体、前記第３供試体及び前記第４供試体において、それぞれ、１５．３ｋｇｆ、１１０．２ｋｇｆ、７７．０ｋｇｆ及び４６．３ｋｇｆである。このように前記第２供試体及び前記第３供試体は、前記第１供試体及び前記第４供試体と比べて破壊荷重が大きく、大きい圧縮強度を有する。このため、乾燥させたライムケーキ１０の含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、粒状物１２の圧縮強度をより大きくすることができ、粒状物１２をより強固にすることができる。また、乾燥させたライムケーキ１０の含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、粒状物１２をより強固にすることができるため、粒状物１２の形成に結合剤を要しない。
【００３７】
前記第１供試体は、破壊荷重が非常に小さく、前記第１供試体では、前記粒状物が該粒状物の取扱い時に外力を受けて壊れる可能性がある。このため、乾燥させたライムケーキ１０の含水率が７％未満である場合、前記粒状物がその取扱い時に壊れるのを確実に防止することができない。前記第４供試体は、該第４供試体から水がにじみ出る程度に多くの水を含んでおり、前記第４供試体では、粒状物１２が腐る可能性がある。このため、乾燥させたライムケーキ１０の含水率が１２％より高い場合、粒状物１２が腐るのを確実に防止することができない。これにより、乾燥させたライムケーキ１０の含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、前記粒状物がその取扱い時に壊れるのをより確実に防止することができ、かつ、前記粒状物が腐るのをより確実に防止することができる。
【００３８】
前記供試体に用いたライムケーキは、製糖プロセスからの圧搾脱水物であり、含水率が約３０％、含水比が約４５％である（含水率Ｗ（％）は、Ｗ＝（ｍａ−ｍｂ）／（ｍａ−ｍｃ）×１００により求められ、含水比ｗ（％）は、Ｗ＝（ｍａ−ｍｂ）／（ｍｂ−ｍｃ）×１００により求められる。ここに、ｍａは乾燥前のライムケーキの重量と容器の重量との合計（ｇ）であり、ｍｂは乾燥後のライムケーキの重量と容器の重量との合計（ｇ）であり、ｍｃは容器の重量（ｇ）である。）前記ライムケーキは、その乾燥特性曲線（図３）が示すように、通常の有機汚泥と比較して乾燥しやすい。前記第１供試体、前記第２供試体、前記第３供試体及び前記第４供試体には、前記乾燥特性曲線に従って、外熱式乾燥炉（実証試験炉）により、含水率がそれぞれ３．６％、８．６％、１１．４％及び１４．７％となるように乾燥させたライムケーキを使用した。
【００３９】
なお、前記乾燥特性曲線は、ライムケーキ（含水率が約３０％、重量が約５ｇ）の水分を水分計（Kett FD-240 株式会社ケツト科学研究所製）を用いて測定した結果である。Kett FD-240は、外径１３０ｍｍ、４００Wの赤外線ランプによる赤外線加熱乾燥・質量測定方式であり、加熱設定温度は１１０℃である。前記乾燥特性曲線を右方から見て、乾量含水率Wdが０．４４から０．３８になるまでの期間は、材料予熱期間であり、乾燥速度が一定ではないが、恒率乾燥期間と判断することができる。その後、乾量含水率Wdが０．０５になるまでの期間は、質量乾燥速度が含水率に比例して直線的に減少しているので、減率乾燥第１段である。乾量含水率Wdが０．０５から０になるまで（材料全部が乾燥条件と平衡になるまで）の期間は、減率乾燥第２段であり、上に凸である。これは、吸着水を保有する活性アルミナ粒子層の乾燥曲線と同じである。
【００４０】
前記供試体の形成には、図４に示したように、粉状のライムケーキ１０を、ブリケット形状のポケットが刻み込まれた２つのロールタイヤ１６の間に、該ロールタイヤの上方に配置されたスクリュー１８で押し込みながら、圧縮力を主体として、一部、せん断力と発熱も伴う条件下で連続的に高圧成形を行う試験用成形機１４を使用した。前記供試体の形成前に、含水率が異なるライムケーキのそれぞれを、粒径が０．２５ｍｍ以下になるように解砕する。前記供試体の形成時にライムケーキ１０に加えた線圧は５ｔｆ／ｃｍであり、ロール回転数は３から５回／分である。前記供試体として、図５に示すように、アーモンド型及びマーブル型の２種類の形状のブリケットを得た。
【００４１】
表２は、得られたブリケットのうち、アーモンド型のブリケットに関する、ライムケーキの含水率と破壊荷重との関係である。前記破壊荷重はライムケーキの含水率に影響され、ライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることにより、前記ブリケットに、強度とともに、耐久性や腐敗しにくさのような長期保存性に優れる高反応石灰原料としての特性を与えることができる。
【００４２】
上記のようにして得られた、ライムケーキの含水率が８．６％である場合におけるアーモンド型及びマーブル型のブリケットの焼成特性及び反応性について、表３、４に示す。表３によれば、焼成時間は、比較対象である石灰石では６０分であるのに対して、アーモンド型のブリケットでは３０分であり、マーブル型のブリケットでは２０分である。アーモンド型又はマーブル型のブリケットと石灰石とを比較すると、アーモンド型のブリケットは、焼成時間が石灰石の１／２であり、マーブル型のブリケットは、焼成時間が石灰石の１／３であり、これらのブリケットは、焼成時間が非常に短く、石灰の収率が低いものの、省エネルギーである。これは、従来の石灰工業において、原料である約８０ｍｍの塊状石灰石を１０００から１０５０℃で約２０時間焼成していることを考慮すると、経済面及び環境面での利点が大きい。
【００４３】
表４は、２０℃の純水２００ｍｌに、ブリケットを焼成して得られた生石灰の粉末５０ｇを加えてから、これにより発生した熱の温度が最高温度に達するまでの時間を示す。表４によれば、前記ブリケットからの石灰は、市販石灰の優良品種に比べて発熱の反応性が高く、特に、アーモンド型のブリケットからの石灰は、反応性が非常に高く、広い市場における付加価値の高い用途への使用が期待できる。ライムケーキの焼成特性及び反応性は、ブリケットの有機質微粒子からなる、高圧造粒化による緻密な構造による。
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
ライムケーキのリサイクルのため、粒状物１２を土壌に散布する。前記ライムケーキに、肥料の三要素である窒素、リン酸及びカリウムが含まれているため、粒状物１２は、前記土壌で生育させる植物に栄養を与えることができる。また、粒状物１２により前記土壌のＰＨを調整することができる。このように粒状物１２を肥料や土壌改良剤として利用することができる。
【００４７】
粒状物１２を土壌に散布する上記の例に代え、前記したように、粒状物１２を焼成して生石灰を生成してもよい。前記生石灰を肥料や土壌改良剤として使用してもよし、前記生石灰に水を加えて消石灰を生成してもよい。前記消石灰は、例えば、ごみ焼却炉から出る有害物質を除去するために使用される。
【００４８】
粒状物１２の焼成時、該粒状物を数ｍの高さまで積み上げることがある。このため、仮に、粒状物１２の圧縮強度が小さい場合、粒状物１２を積み上げたときに粒状物１２が圧縮されて壊れる恐れがある。乾燥させたライムケーキ１０を圧縮して粒状物１２を形成することにより、粒状物１２の圧縮強度を大きくすることができるため、粒状物１２を積み上げたときに粒状物１２が圧縮されて壊れるのを防止することができる。
【００４９】
先行技術文献では、乾燥粒状物（ペレット）を焼成して生石灰又は消石灰に利用する場合、熱間強度が小さいため、焼成プロセスにおいて品質、製品歩留まり等の生産管理上の難点がある。これに対して、本発明では、ライムケーキから高反応性石灰資材を製造するための原料化前処理のブリケット化技術により、先行技術における焼成特性と比較して、上記の難点を解決し、優れた特性を有する焼成物を製造することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 乾燥させたライムケーキ
１２ 粒状物
１４ ロール式圧縮造粒機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライムケーキのリサイクルのための処理方法であって、
前記ライムケーキを乾燥させること、
乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成することを含む、処理方法。
【請求項２】
乾燥させる前の前記ライムケーキの含水率は２０％から５０％の範囲内にあり、
前記ライムケーキの乾燥は、前記ライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることを含む、請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
前記乾燥させたライムケーキの圧縮は、前記乾燥させたライムケーキにロール式圧縮造粒機により３ｔｆ／ｃｍ以上８ｔｆ／ｃｍ以下の線圧を加えることを含む、請求項１又は２に記載の処理方法。
【請求項４】
ライムケーキのリサイクル方法であって、
前記ライムケーキを乾燥させること、
乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成すること、
前記粒状物を土壌に散布することを含む、ライムケーキのリサイクル方法。
【請求項５】
ライムケーキのリサイクル方法であって、
前記ライムケーキを乾燥させること、
乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成すること、
前記粒状物を焼成して生石灰を生成することを含む、ライムケーキのリサイクル方法。
【請求項１】
ライムケーキのリサイクルのための処理方法であって、
前記ライムケーキを乾燥させること、
乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成することを含む、処理方法。
【請求項２】
乾燥させる前の前記ライムケーキの含水率は２０％から５０％の範囲内にあり、
前記ライムケーキの乾燥は、前記ライムケーキの含水率を７％から１２％の範囲内にすることを含む、請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
前記乾燥させたライムケーキの圧縮は、前記乾燥させたライムケーキにロール式圧縮造粒機により３ｔｆ／ｃｍ以上８ｔｆ／ｃｍ以下の線圧を加えることを含む、請求項１又は２に記載の処理方法。
【請求項４】
ライムケーキのリサイクル方法であって、
前記ライムケーキを乾燥させること、
乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成すること、
前記粒状物を土壌に散布することを含む、ライムケーキのリサイクル方法。
【請求項５】
ライムケーキのリサイクル方法であって、
前記ライムケーキを乾燥させること、
乾燥させたライムケーキを圧縮して粒状物を形成すること、
前記粒状物を焼成して生石灰を生成することを含む、ライムケーキのリサイクル方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１６０４１（Ｐ２０１１−１６０４１Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６０７４６（Ｐ２００９−１６０７４６）
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【出願人】（５９５１０７６５６）
【出願人】（５００４３０９０３）株式会社ヒューエンス (7)
【出願人】（５０６２０９０８６）環テックス株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【出願人】（５９５１０７６５６）
【出願人】（５００４３０９０３）株式会社ヒューエンス (7)
【出願人】（５０６２０９０８６）環テックス株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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