JPH0760221A - 廃棄物処理材 - Google Patents

廃棄物処理材

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JPH0760221A
JPH0760221A JP5215538A JP21553893A JPH0760221A JP H0760221 A JPH0760221 A JP H0760221A JP 5215538 A JP5215538 A JP 5215538A JP 21553893 A JP21553893 A JP 21553893A JP H0760221 A JPH0760221 A JP H0760221A
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JP
Japan
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waste
treatment material
aluminum sulfate
waste treatment
fly ash
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JP5215538A
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English (en)
Inventor
Masakazu Kamikita
正和 上北
Takashi Funahashi
孝 舟橋
Takuji Nomura
卓司 野村
Taiichirou Sasae
鯛一郎 笹江
Tomio Nishida
富男 西田
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ENTETSUKU KENKYUSHO KK
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
ENTETSUKU KENKYUSHO KK
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 廃棄物を、必須成分として還元性の金属を含
有し更に還元剤、硫酸アルミニウム、アロフェン、ベン
トナイトから選ばれた少なくとも1種を含有する廃棄物
処理材とともに混合し、必要に応じて水を添加したもの
を混練し、養生固化させる。 【効果】 半導体工場やメッキ工場のような各種廃液の
処理後に排出されるスラリー状スラッジや脱水ケーキス
ラッジ、製鋼所での電気炉、溶融窯などの作業場での作
業環境保全用の有害集塵ダスト、あるいは埋立投棄処分
などによる汚染土壌などを、有害重金属およびシアンイ
オンを安定化し、溶出量を抑えて安定化処理することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有害な重金属やシアン
イオンなどを含有する廃棄物を安定化処理するのに有効
な、廃棄物処理材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、有害な重金属やシアンイオンなど
を含有する産業廃棄物を処分する場合には、これらの廃
棄物をセメントと混合し、水を加えて混練した後、養生
固化して、有害重金属およびシアンイオンの溶出を防ぎ
安定化する方法が用いられている。しかしながら、この
ように単にセメントで固化する従来の処理方法には種々
の問題があり、用途を限定しなければ二次公害が発生す
る恐れがある。
【0003】また、都市ゴミ焼却炉で捕捉される飛灰の
場合にも、鉛(Pb)、カドミウム(Cd)、水銀(H
g)、クロム(Cr)、銅(Cu)などの有害な重金属
が含まれている。現在、このような飛灰は、主灰と混ぜ
て埋め立てられたり、セメントで固化されたりしている
が、セメントで固化してもPbの溶出などの問題があ
る。更に最近では、焼却炉で発生する塩酸ガスをトラッ
プするために、電気集塵器やバグフィルターの前で消石
灰や生石灰などを吹き込む方法が採用されるようになっ
てきており、消石灰などが未反応で飛灰中に残る例が多
くなっている。このような場合には、飛灰がpH12以
上の高アルカリ性になり鉛含有量が多いと、鉛の安定化
を抑制する方法がなく、これらの鉛などの金属の溶出が
大きな問題となっている。この理由としては、飛灰など
の中にある鉛酸化物が、セメントの固化時に遊離してく
るアルカリや塩酸ガスを捕集するために過剰量に吹き込
まれたCa(OH)2 と反応して鉛酸塩として溶け出す
と考えられている。そこで、このような飛灰に対しては
キレート化剤が試験的に使用されているが、飛灰の種類
によっては、特にアルカリ性が高く鉛含有量の多い飛灰
に対しては、キレート化剤を飛灰の重量の6%以上加え
ないと規制値以下に抑制されないものもあり、ランニン
グコストの面で大きな負荷になると考えられる。今後、
飛灰の無処理のままでの埋立処理は法的にも規制される
ので、有害な重金属が再溶出しないように安定化するこ
とが可能な処理方法が望まれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
有害な重金属やシアンイオンなどを含有する廃棄物や飛
灰を安定化処理するのに有効な処理材を提供することで
あるが、特に本発明は上記のごとく焼却炉から排出され
る飛灰、特にアルカリ性の飛灰に含まれる有害な重金属
やシアンイオンなどが再溶出しないように安定化するこ
とが可能な廃棄物処理材を提供することを目的とするも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、既に、こ
のような産業廃棄物や飛灰の処理の現状に鑑み、種々の
重金属やシアンイオンなどを含有した産業廃棄物や飛灰
を確実に固化封入し、有害金属やシアンイオンなどが再
溶出しないように安定化することが可能な廃棄物処理材
を特願平04−355104号に提案した。この提案
は、セメントを必須成分としているが、セメントを含ま
ない処理材に対するニーズが大きく、この観点から鋭意
検討した結果、必ずしもセメントを含まなくても充分な
性能がでることを知見し、本発明を完成した。
【0006】本発明の廃棄物処理材は、必須成分として
還元性の金属を含有し、更に還元剤、硫酸アルミニウ
ム、アロフェン、ベントナイトから選ばれた少なくとも
1種を含有することを特徴とする。特にアルカリ性の飛
灰に対しては、還元性金属と硫酸アルミニウムを主とし
て含有する廃棄物処理材の構成が優れた安定化効果を発
揮し好ましい。本発明の処理材では、前述の先に提案し
た処理材と較べて、セメントを使用しなくても従来の廃
棄物処理技術における問題点を解決できることが特徴で
ある。また、本発明による廃棄物を処理する方法は、処
理すべき廃棄物を、必須成分として還元性の金属を含有
し、更に還元剤、硫酸アルミニウム、アロフェン、ベン
トナイトから選ばれた少なくとも1種を含有する処理材
とともに混合し、必要に応じて水を加えて混練して養生
固化させるものである。
【0007】前記のように本発明の廃棄物処理材は、必
須成分として還元性の金属を含有するが、この還元性の
金属は、還元性の金属そのもの、あるいは還元性の金属
を含有する物質のかたちで添加され、更に、還元剤、硫
酸アルミニウム、アロフェン、ベントナイトから選ばれ
た少なくとも1種が添加されている。本発明の廃棄物処
理材により、有害重金属およびシアンイオンが安定化さ
れる機構は必ずしも明らかではないが、有害重金属では
水銀(Hg)、ヒソ(As)、シアン(CN)銅、鉛、
カドミニウム、クロムなど安定化できる。したがって、
本発明の廃棄物処理材を用いることにより、有害な重金
属を含有する産業廃棄物、半導体工場やメッキ工場から
排出される高濃度の銅(Cu)、水銀(Hg)などを含
む産業処理物、更にはゴミ焼却炉から排出される飛灰な
どの処理を行うことが出来る。
【0008】更に、本発明の好ましい実施態様である還
元性の金属と硫酸アルミニウムを主として含有する廃棄
物処理材によれば、理由は明らかではないが固化物から
の鉛の溶出が飛躍的に抑制される。硫酸塩の使用につい
ては、特開昭54−147172号には、セメントに硫
酸塩を添加する方法が開示されている。しかし、硫酸塩
は多量にセメントに添加するとセメントの固化反応が妨
げられ、得られる固化物の強度が得られないことが従来
から当業界では良く知られており、上記特許の明細書に
はセメントとスラッジの合計に対して2〜6重量%で十
分なPb抑制効果があるとされている。また、特開平3
−109984号には、鉛分が500〜4000ppm
程度で無処理の場合の溶出量が15〜80ppm程度で
あるアルカリ飛灰に対して、セメント70%、硫酸アル
ミニウム30%の抑制剤がEP灰からの鉛の溶出を防止
することが開示されている。しかしながら、都市ゴミ焼
却炉で捕捉される飛灰の場合にも鉛のほかに、カドミウ
ム、水銀、クロム、銅などの有害金属が含まれている場
合があり、硫酸アルミニウムとセメントによっては、こ
れらの有害金属を十分に安定化することが出来ない。こ
れに対し、本発明では、還元性の金属と硫酸アルミニウ
ムを主として添加することによって、特別管理一般廃棄
物に指定された飛灰(ばいじん)に対するPbの溶出基
準を十分にクリヤーできるだけでなく、更に他の有害な
金属の安定化にも効果のある廃棄物処理材を得ることが
できたのである。
【0009】このように、本発明の廃棄物処理材は、必
須成分として還元性の金属を含有し、更に還元剤、硫酸
アルミニウム、アロフェン、ベントナイトから選ばれた
少なくとも1種硫酸アルミニウムを含有することを特徴
とするものであるが、それぞれの構成成分について以下
に詳しく説明する。
【0010】本発明の廃棄物処理材に使用される還元性
の金属とは、その金属が処理すべき廃棄物中の有害な他
の金属イオンを還元する性質のある金属をいう。そし
て、本発明に利用される還元性の金属あるいは還元性の
金属を含有する物質の形態は特に限定されないが、粉末
状、或いは粒子状が製造上好ましい。たとえば、還元
粉、噴霧粉、電解粉、粉砕粉、急冷凝固粉、合金粉、複
合粉、被覆粉などがある。また、金属の精錬工程や金属
の加工工程で得られる副産物(例えば、鉄の精錬工程や
加工工程で得られる製鋼クズについては、吹錬中に発生
するスラグの発散流出つまりスロッピングによって飛散
したくず、バグハウス中のダスト、金属鉄を含むスラ
グ、ショットブラスターからの副産物など、粗粒ダスト
など)のように一般には製品にならない不純物を含んで
いるものでも良い。
【0011】そして、本発明にかかる廃棄物処理材に
は、これらの還元性の金属の中でも、特に鉄、アルミニ
ウムの少なくとも一つを含有することが望ましい。金属
ナトリウムや金属カリウムなども還元性金属であるが、
これらは反応性が高く発火の危険性があるので取扱いに
注意が必要である。また、亜鉛、クロム、鉛、銅など
は、それ自身が有害重金属であるので、これらの金属を
使用する場合には汚染を引き起こす危険性が低い形態を
とっていることを確認する必要がある。したがって、こ
れらと比較して取扱いが容易で、かつ汚染を引き起こす
可能性がきわめて少ないという産業上の利点を考える
と、ここで使用する還元性の金属としては、鉄やアルミ
ニウムが好ましい。より好ましくは鉄がよい。もちろ
ん、鉄、アルミニウム以外の金属であっても汚染を引き
起こす可能性が低いように加工されたり、取扱いが容易
になれば本発明の還元性金属として利用することができ
る。
【0012】本発明では、上記の還元性の金属の他に、
還元剤、硫酸アルミニウム、アロフェン、ベントナイト
のうちの1種以上を使用する。前記還元剤としては、チ
オ硫酸ナトリウム、チオ尿酸、塩化第1鉄、硫酸第1
鉄、亜硫酸ナトリウム、ハイドロサルファイトなどがあ
る。本発明の廃棄物処理材においては、このような還元
剤を含有させることで、この還元剤が、有害重金属を含
有する廃棄物が混合、混練された処理材を還元的な状態
にすることが出来ると考えられる。前記還元剤の中で
は、チオ硫酸ナトリウム、チオ尿素がより好ましい。ま
た、アロフェン、ベントナイトには物理的吸着作用があ
ると考えられる。ゼオライトも本発明の効果を増すため
に加えることができる。したがって、還元性の金属に、
更に上記の群から選ばれた化合物を加えることで重金属
の安定化が一層期待できる。特に、アルカリ性飛灰の場
合には硫酸アルミニウムを必須成分として加えなければ
ならない。
【0013】そこで次に、本発明で使用されるこの硫酸
アルミニウムについて説明する。硫酸アルミニウムは、
狭義には3価のアルミニウムの硫酸塩であり、工業的に
も生産され、紙のサイジング剤や媒染剤などとして使用
されている物を使うことができる。純度は高いに越した
ことはないが、有害な重金属を含有していないものであ
れば低純度のものも使用可能である。また、このほかに
含水塩、数多くの水素塩や塩基性塩が知られている。こ
の硫酸アルミニウムの本処理材中での作用については現
在の時点においては明らかではないが、硫酸アルミニウ
ムは、凝集作用があることが知られており、また、硫酸
アルミニウムが遊離アルカリと反応して鉛酸塩の生成を
減少させている可能性がある。
【0014】次に、本発明にかかる廃棄物処理材中の各
成分の混合比率について説明する。はじめに、本発明の
廃棄物処理材中で必須成分である還元性の金属あるいは
還元性の金属を含有する物質と、更にこれに含有される
還元剤、硫酸アルミニウム、アロフェン、ベントナイト
から選ばれた少なくとも1種との混合比率は、処理対象
の廃棄物によって適宜調整されるものであって、特に限
定されないが、一般的な混合比率として、還元性の金属
あるいは還元性の金属を有する物質は5から45重量
%、好ましくは10から30重量%であり、それ以外が
還元剤、硫酸アルミニウム、アロフェン、ベントナイト
から選ばれた少なくとも1種の混合比率である。還元性
金属あるいは還元性の金属を含有する物質がこの範囲よ
り少ない場合には有害な重金属の安定化が十分でない。
還元性の金属あるいは還元性の金属を含有する物質の量
は多いほど有害重金属は安定化されて溶出しなくなる
が、この範囲の量で十分であるし、それを超えると他の
成分の添加を制限するので好ましくない。アルカリ性飛
灰に対しては硫酸アルミニウムを多く混合することが望
ましく、その混合比率は約30から90重量%程度が好
ましい。更に好ましくは40〜80重量%である。この
硫酸アルミニウムを添加する場合は、鉛の十分な安定化
を実現するために、上記の範囲が好ましい。この範囲以
下では前記のような効果が十分ではなく、また、硫酸ア
ルミニウムの量がこの範囲を越えると他の成分の添加を
制限するので好ましくない。
【0015】前記の還元性の金属の混合比率について更
に詳しく説明する。本発明の処理材で使用する還元性の
金属の純度は特に規定せず用いてよい。つまり、純粋な
金属からスラグのように多成分のものを使用してもよ
い。この場合、還元性の金属の混合比率は、処理材中に
含まれる還元性の金属の含有率(還元性の金属重量/処
理材の重量)の百分率として定義するのが好ましい。本
発明の処理材ではこの含有率は5%〜45%が望まし
い。つまり、還元性の金属の含有率が低いと有害重金属
の溶出量の抑制効果が、例えばセメントのみで固化した
場合と比較して差が明確でない。
【0016】次に、本発明にかかる廃棄物処理材の作製
方法に付いて説明する。本処理材は、必須成分である還
元性金属あるいは還元性金属を含有する物質と、更に含
有する還元剤、硫酸アルミニウム、アロフェン、ベント
ナイトから選ばれた少なくとも1種を予め混合しても良
いし、また、廃棄物の処理に使用するまで個々の成分を
別個に封入して置いても良い。更に、廃棄物の処理に当
たっては、これらの成分を混合した後、この処理材と廃
棄物とを混合しても良いし、また、廃棄物の処理時に、
これらの処理材の各成分の混合と、廃棄物の混合とを同
時に行うようにしても良い。尚、予め各成分を混合する
場合の処理材の保存に当たっては、セメントと同様に水
分の混合を出来るだけ避けるのがよく、密封状態であれ
ば、処理材はセメントと同様に安定である。
【0017】
【発明の効果】本発明の廃棄物処理材が、有害重金属お
よび処理材を安定化する機構は必ずしも明らかではない
が、有害重金属では水銀(Hg)、ヒソ(As)、シア
ン(CN)銅、鉛、カドミニウム、クロムなど安定化で
きる。したがって、本発明の廃棄物処理材を用いること
により、有害な重金属を含有する産業廃棄物、半導体工
場やメッキ工場から排出される高濃度の銅(Cu)、水
銀(Hg)などを含む産業処理物の処理を行うことが出
来る。更に、本発明の処理材は、多量の消石灰や生石灰
を吹き込んで集められたEP灰やバグ灰などの中に存在
する有害な重金属やシアンイオンの安定化に特に適した
ものである。また、例えば、半導体工場やメッキ工場の
ような各種廃液の処理後に排出されるスラリー状スラッ
ジや脱水ケーキスラッジ、製鋼所での電気炉、溶融窯な
どの作業場での作業環境保全用の有害集塵ダスト、ある
いは埋立投棄処分などによる汚染土壌などを安定化処理
することが出来、この際、有害重金属およびシアンイオ
ンが安定化され、溶出量が抑えられる。
【0018】したがって、このような本発明の廃棄物処
理材を用いて、有害重金属を含有する産業廃棄物や都市
ゴミの焼却炉から排出されるEP灰やバグ灰(特に、消
石灰や生石灰を吹き込んだEP灰やバグ灰)を処理した
場合には、有害重金属およびシアンイオンが効率よく安
定化され、溶出量が減少するので、本発明の廃棄物処理
材は、産業廃棄物や都市ゴミ焼却炉から排出されるEP
灰やバグ灰などの飛灰の安定化処理に非常に有効なもの
である。
【0019】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、本発明は、これに限定されるものではな
い。
【0020】〔実施例1:半導体工場のスラッジの場
合〕製鋼くず(神戸精鋼製)20重量%、チオ硫酸ナト
リウム(NacalaiTesque)10重量%、硫
酸アルミニウム(住友化学製)70重量%を加え十分に
混合して、本実施例の処理材を得た。一方、従来技術と
しては、比較例の処理材としてポルトランドセメントを
利用した。半導体工場から排出される銅を大量に含有す
るスラッジ(銅含有量13.3g/dry・Kg、含水
量70%)1000Kgに対して、処理材を300Kg
添加して混練を行い、7日間養生固化させた。その後、
これらの処理材を用いた場合の無害化処理効果を、アメ
リカ、カリフォルニア州で採用されている溶出試験方法
(California WET Extractio
n Test Method)により比較した。この時
の実験結果を、以下の表1に示す。尚、表1には、実験
に用いた廃水スラッジ中に含有される有害金属の量、無
処理における溶出量、およびアメリカにおける規制値を
併記した。
【0021】
【表1】
【0022】表1に示される実験結果より、本発明の廃
棄物処理材はいずれの有害金属に対しても優れた固化封
入効果を有し、特に銅や鉛の固化封入においては、従来
のセメントによる場合に比べて顕著な効果が現れてい
る。その他、カドミウム、総クロム、ニッケル、亜鉛に
ついても、スラッジ中の金属含有量が低いが、ポルトラ
ンドセメントのみを使用した場合と比較して溶出量が減
少している。
【0023】〔実施例2、3:ごみ焼却時にバグフィル
ターで集められた飛灰Aの場合〕製鋼くず(神戸精鋼
製)、チオ硫酸ナトリウム(Nacalai Tesq
ue)、硫酸アルミニウム(Nacalai Tesq
ue)を、下記表2の割合で十分に混合して、本発明の
処理材を得た。一方、比較技術としては、処理材にセメ
ント(比較例2)、セメント70重量%と硫酸アルミニ
ウム重量30%からなる処理材(比較例3)を利用し
た。飛灰Aは約20重量%の未反応Ca(OH)2 を含
むバグ灰であるが、この飛灰50gに対して、上記本発
明の処理材を15g(30重量部)を添加し、水30g
を添加し混練を行ったのち7日間養生固化させた。これ
に対し、比較例2として、上記の飛灰50gに対して、
ポルトランドセメント15g(30重量部)を添加し、
水30gを添加し混練を行った後7日間養生固化させ
た。また、比較例3として、上記の飛灰50gに対して
セメント70重量%と硫酸アルミニウム重量30%から
なる処理材15g(30重量部)を添加し、水30gを
添加し混練を行った後7日間養生固化させた。その後、
これらの処理材を用いた場合の無害化処理効果を、環境
庁告示第13号(日本)による溶出試験方法により比較
した。この時の実験結果を表3に示す。尚、表3には、
実験に用いた飛灰A中に含有される有害金属の量、無処
理における溶出量、および規制値を併記した。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】表3に示される実験結果より、本発明の処
理法によると、いずれの有害金属に対しても優れた固化
封入効果を有し、特に、鉛の固化封入においては、比較
例のセメントのみによる場合に比べて顕著な効果が現れ
ており規制値以下とすることが可能であった。
【0027】〔実施例4:ごみ焼却時にバグフィルター
で集められた飛灰Aに試薬Hg(CN)2 とK2 Cr2
7 を添加した合成飛灰Bの場合〕製鋼くず(神戸精鋼
製)、硫酸アルミニウム(Nacalai Tesqu
e)をそれぞれ30重量%対70重量%の割合で十分に
混合して、本発明の処理材を得た。一方、比較技術とし
ては、処理材にセメント(比較例2)、セメント70重
量%と硫酸アルミニウム30重量%からなる処理材(比
較例3)を利用した。合成飛灰は約20重量%の未反応
Ca(OH)2 を含むバグ灰(飛灰A)に試薬Hg(C
N)2 とK2 Cr2 7 (和光試薬)添加してよく混合
した。この合成飛灰B50gに対して、上記処理材を1
5g(30重量部)を添加し、水30gを添加し混練を
行ったのち7日間養生固化させた。これに対し、比較例
4として、上記の合成飛灰50gに対して、ポルトラン
ドセメント15g(30重量部)を添加し、水30gを
添加し混練を行った後7日間養生固化させた。また、比
較例5として、上記合成飛灰50gに対してセメント7
0重量%と硫酸アルミニウム30重量%からなる処理材
15g(30重量部)を添加し、水30gを添加し混練
を行った後7日間養生固化させた。その後、これらの処
理材を用いた場合の無害化処理効果を、環境庁告示第1
3号(日本)による溶出試験方法により比較した。この
時の実験結果を、以下の表4に示す。尚、表4には、実
験に用いた合成飛灰B中に含有される有害金属の量、無
処理における溶出量、および規制値を併記した。
【0028】
【表4】
【0029】表4に示される実験結果より、本発明の処
理法によると、いずれの有害金属に対しても優れた固化
封入効果を有し、鉛ばかりでなく他の金属についても比
較例に比べて顕著な効果が現れている。
【0030】〔実施例5:アルミ粉を利用した処理材を
飛灰Aに応用した場合〕アルミ金属粉(Nacalai
Tesque)10重量%、硫酸アルミニウム(Na
calai Tesque)70重量%、チオ硫酸ナト
リウム(Nacalai Tesque)20重量%を
加え十分に混合して、本実施例の処理材を得た。一方、
比較例としては、処理材にポルトランドセメントを利用
した。
【0031】
【表5】
【0032】表5に示される実験結果より、本発明の廃
棄物処理材は、銅や鉛に対して優れた固化封入効果を有
することが分かる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B09B 3/00 301 R 304 H (72)発明者 舟橋 孝 神戸市兵庫区吉田町1丁目2番80号 鐘淵 化学工業株式会社内 (72)発明者 野村 卓司 神戸市兵庫区吉田町1丁目2番80号 鐘淵 化学工業株式会社内 (72)発明者 笹江 鯛一郎 京都市上京区出町今出川上る青龍町213番 地1 株式会社エンテック研究所内 (72)発明者 西田 富男 京都市上京区出町今出川上る青龍町213番 地1 株式会社エンテック研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 必須成分として還元性の金属を含有し、
    これに更に還元剤、硫酸アルミニウム、アロフェン、ベ
    ントナイトから選ばれた少なくとも1種を含有すること
    を特徴とする廃棄物処理材。
  2. 【請求項2】 還元性の金属と硫酸アルミニウムを主と
    して含有することを特徴とする請求項1記載の廃棄物処
    理材。
  3. 【請求項3】 還元性の金属が鉄であることを特徴とす
    る請求項1または請求項2記載の廃棄物処理材。
  4. 【請求項4】 還元性の金属がアルミニウムであること
    を特徴とする請求項1または請求項2記載の廃棄物処理
    材。
  5. 【請求項5】 廃棄物を、必須成分として還元性の金属
    を含有し更に還元剤、硫酸アルミニウム、アロフェン、
    ベントナイトから選ばれた少なくとも1種を含有する廃
    棄物処理材とともに混合し、必要に応じて水を添加した
    ものを混練し、養生固化させることを特徴とする廃棄物
    処理方法。
  6. 【請求項6】 廃棄物がアルカリ性の飛灰である請求項
    5記載の廃棄物処理方法。
JP5215538A 1993-08-31 1993-08-31 廃棄物処理材 Pending JPH0760221A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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