JPH08290146A - 焼却灰の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】焼却灰中の金属の溶出を防止すると共に二次公
害を防止した態様で焼却灰の再資源化を図ることが出来
る焼却灰の処理方法を提供する。 【構成】水溶性高分子化合物の存在下、セメントによっ
て焼却灰を成形硬化する焼却灰の処理方法であって、成
形バインダーとしてカルボキシル基またはそのＮａ塩を
有する水溶性高分子化合物を使用し、圧縮成形機によっ
て少なくとも二段階の圧縮成形を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼却灰の処理方法に関
するものであり、詳しくは、セメントによって焼却灰を
成形硬化する焼却灰の処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時の所謂ゴミ問題に対処するため、焼
却灰を効率良く再資源化することは重要なことである。
ところで、焼却灰の中には微量ではあるが、鉛、カドミ
ウム、クロム、ヒ素などの重金属が含まれているため、
それらの溶出を防止する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、焼却灰中の金属
の溶出を防止すると共に二次公害を防止した態様で焼却
灰の再資源化を図ることが出来る焼却灰の処理方法を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、水溶性高分子化合物の存在下、セメントによって焼
却灰を成形硬化する焼却灰の処理方法であって、成形バ
インダーとしてカルボキシル基またはそのＮａ塩を有す
る水溶性高分子化合物を使用し、圧縮成形機によって少
なくとも二段階の圧縮成形を行うことを特徴とする焼却
灰の処理方法に存する。

【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
対象となる焼却灰としては、主として、一般家庭から排
出される回収ゴミを焼却した際に発生する焼却灰が挙げ
られる。焼却灰は、燃焼後の散水により湿潤状態でゴミ
焼却炉から排出され、通常、２０〜３０重量％の水分を
含有している。そして、予備乾燥された後、金属異物な
どを除去して所定の粒度（例えば１５ｍｍアンダーサイ
ズ）に調整するため、適宜、磁力選別機、篩分け機など
で処理されされる。

【０００６】本発明においては、水溶性高分子化合物の
存在下、セメントによって焼却灰を成形硬化する。水溶
性高分子化合物は、燃焼灰をセメントで成形硬化する際
の成形バインダーとして使用されるが、重金属に対し一
種のキレート剤としても作用する。硬化したセメントは
燃焼灰中の重金属を不溶化する。

【０００７】本発明においては、カルボキシル基または
そのＮａ塩を有する水溶性高分子化合物を使用すること
が重要である。すなわち、水溶性高分子化合物として
は、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド
の部分鹸化物、アクリルアミドと他のモノマーとの共重
合体、澱粉など数多くの化合物が知られているが、本発
明者等の知見によれば、ポリアクリルアミド等を使用し
た場合は、コンクリート成形物に亀裂が生じて圧縮強度
が低下するためコンクリート成形物の再資源化が困難で
あり、一方、澱粉などを使用した場合は、コンクリート
成形物が水に接触した際に澱粉などが溶出するため排水
中のＢＯＤが高くなって二次公害を惹起する。

【０００８】ポリアクリルアミド等を使用した場合にコ
ンクリート成形物に亀裂が発生する理由は、必ずしも明
らかではないが、コンクリート成形物からアンモニア臭
が感じられることから、コンクリート中のアルカリ成分
によりアミド基が分解してアンモニアが発生し、このガ
ス発生の際にコンクリート成形物に亀裂が生じると推定
される。また、例えば、澱粉を使用した場合にコンクリ
ート成形物から澱粉が溶出する理由は、上記と同様に必
ずしも明らかではないが、コンクリートのマトリックス
に対して澱粉が化学結合によって固定されていないた
め、コンクリート成形物が水に接触した際に澱粉が溶出
すると推定される。

【０００９】これに対し、カルボキシル基を有する水溶
性高分子化合物を使用した場合、コンクリート中のアル
カリ成分による水溶性高分子化合物の分解は起こらず、
また、コンクリートのマトリックス（アルカリ成分）に
カルボキシル基が化学結合するため、カルボキシル基を
有する水溶性高分子化合物の溶出が防止されると考えら
れる。また、カルボキシル基のＮａ塩を有する水溶性高
分子化合物を使用した場合は、上記と同様に水溶性高分
子化合物の分解は起こらず、そして、コンクリートのマ
トリックス（アルカリ成分）との複分解反応によってカ
ルボキシル基が生成してコンクリートのマトリックス
（アルカリ成分）に化学結合すると考えられる。

【００１０】カルボキシル基またはそのＮａ塩を有する
水溶性高分子化合物の具体例としては、ポリアクリル
酸、ポリアクリル酸Ｎａ、アクリル酸／アクリル酸Ｎａ
共重合体、メタクリル酸メチル／アクリル酸Ｎａ共重合
体、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。

【００１１】また、本発明においては、重金属の不溶化
を一層確実にするためキレート剤を併用することも出来
る。キレート剤は、燃焼灰の成形硬化物からの極微少の
溶解金属を隠蔽する作用を有する。キレート剤の種類
は、特に制限されず、例えば、三級アミノ基とカルボン
酸基を含むイミノジ酢酸型のキレート剤を初めとする従
来公知のキレート剤を適宜使用することが出来る。例え
ば、ミヨシ油脂株式会社の商品「エポルバ」、「ＮＥＷ
エポルバ」の各シリーズとして市販されているキレート
剤は、好適なキレート剤の一例である。

【００１２】本発明において使用するセメントは、通
常、骨材などとの混合物である。セメント及び骨材の種
類は特に制限されず、セメントとしては、普通ポルトラ
ンドセメント等が使用され、骨材としては、各種の粗骨
材や細骨材、例えば、砂、砕石などが使用される。これ
らの種類や大きさは、燃焼灰の成形硬化によって得られ
るセメン成形物の大きさ等を考慮して適宜決定される。
特に、平均粒径が１〜１０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ前後
の砕石（所謂７号品）を使用するならば、圧縮成形の際
に生じる強度の異方性を解消し、所謂ラミネーション構
造が少なくて硬度の高い成形物が得られる利点がある。
なお、上記以外の添加成分としては、ＡＥ剤（空気連行
剤）、減水剤、耐アルカリガラス繊維などが挙げられ
る。

【００１３】本発明においては、成形バインダーとして
カルボキシル基またはそのＮａ塩を有する水溶性高分子
化合物を使用し、圧縮成形機（ブリケットマシーン）に
よって焼却灰とセメント混合物との成形を行う。圧縮成
形機の使用により、高硬度で且つ取り扱い性に優れたペ
レット状成形物が得られる。ブリケットマシーンは、表
面に適当形状の窪みを有する２つの加圧ローラを対向配
置させ、加圧ローラ間に成形原料を供給し、対向する２
個の窪み（ポケット）間で成形原料を加圧して成形する
装置である。ポケットの形状は、通常、ピロー状または
アーモンド状である。

【００１４】本発明においては、各加圧ローラの直径が
３００〜１０００ｍｍのブリケットマシーンが好適に使
用される。各加圧ローラの線圧は、特に制限されない
が、１〜７ｔ／ｃｍの範囲から選択するのが好ましい。
そして、例えば、アーモンド状成形物の大きさは、縦横
とも通常１０〜７０ｍｍ、好ましくは１５〜５０ｍｍと
される。また、最大厚さは通常１０〜２０ｍｍとされ
る。

【００１５】本発明において、焼却灰のセメント混合物
による成形硬化は、例えば、次の様なプロセスによって
行われる。先ず、前述の焼却灰は、必要に応じて減容処
理（真空脱気）され、適当な混合機（例えばパドルミキ
サー）により、水溶性高分子化合物および必要に応じて
キレート剤と共に混合処理される。この場合、必要に応
じ水を供給して水分調整を行うことも出来る。

【００１６】次いで、水溶性高分子化合物およびキレー
ト剤と共に混合処理された焼却灰の混合物は、セメント
混合物と共に混練処理され、圧縮成形機に供給されて成
形される。そして、成形時の上記混合物中の水分は、好
ましくは５〜２０重量％の範囲、更に好ましくは１０〜
１５重量％の範囲に調整される。

【００１７】本発明において、焼却灰に対する上記の各
成分の割合は、特に制限されないが、前述の含水焼却灰
１０００重量部当たりの割合として、水溶性高分子化合
物は、通常１〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量
部、キレート剤は、通常０〜１０重量部、好ましくは
０．５〜５重量部、セメントは、通常１００〜６００重
量部、好ましくは２００〜４００重量部、骨材は、通常
２００〜６００重量部、好ましくは３００〜５００重量
部の範囲とするのがよい。そして、骨材としては、砂と
砕石とを併用するのが好ましく、その割合は、砂：砕石
の重量比として、通常１：１〜５、好ましくは約１：３
とされる。典型的なセメント混合物の一例は、セメント
１０００重量部、砂１００重量部、砕石３００重量から
成る。

【００１８】本発明において、焼却灰に対する水溶性高
分子化合物、キレート剤およびセメント混合物の混合順
序は、特に限定されず、焼却灰とセメント混合物とを混
合した後に水溶性高分子化合物およびキレート剤と混合
する方法であってもよいが、前記の様に、焼却灰と水溶
性高分子化合物および必要に応じてキレート剤を含む混
合物にセメント混合物を混合する方法が好ましい。

【００１９】本発明の最大の特徴は、圧縮成形機によっ
て少なくとも二段階の圧縮成形を行う点にある。斯かる
圧縮成形は、例えば、２基以上の圧縮成形機を使用し且
つ各圧縮成形機の間の必要ならば破砕機を配置して非循
環形式で行うことも可能であるが、一般的には、圧縮成
形機によって連続的に成形を行い、且つ、得られた成形
物のバリ及び／又は破砕物を圧縮成形機に循環すること
により、二段階の圧縮成形を行う。すなわち、圧縮成形
機から得られた成形物のバリを回収し、または、成形物
の少なくとも一部を適当な破砕機によって破砕し、バリ
及び／又は破砕物を圧縮成形機に循環し、焼却灰、水溶
性高分子化合物、キレート剤およびセメント混合物から
成る成形原料と共に圧縮成形する。なお、バリの回収
は、例えば、適当な目開の振動篩を利用して行うことが
出来、成形物の破砕は、例えば、インペラ構造の通常の
破砕機を利用して行うことが出来る。

【００２０】二段成形において上記のバリ及び／又は破
砕物は圧縮成形時の核となる。その結果、砕石使用時と
同様に圧縮成形の際に生じる強度の異方性が解消され、
所謂ラミネーション構造が少なくて硬度の高い成形物
（ブリケット）が得られる。圧縮成形機に循環されるバ
リ及び／又は破砕物の大きさは、特に制限されないが、
圧縮成形時の核として十分な作用を発揮させる観点か
ら、上限は成形物の大きさの約１／３以下に調整するの
が好ましく、その下限は成形物の大きさの約１／１０程
度とされる。バリ及び／又は破砕物の循環量は、特に制
限されず、バリは勿論のこと、成形物の全量を破砕して
その全量を循環してもよい。これらは、目的とする成形
物（ブリケット）の硬度および経済性を考慮して適宜決
定される。循環量の好ましい範囲は、焼却灰、水溶性高
分子化合物、キレート剤およびセメント混合物から成る
成形原料１００重量部に対するバリ及び／又は破砕物な
らびに砕石の合計重量部として１５〜２００重量部の範
囲である。

【００２１】二段成形して得られた最終成形物は、通
常、その確実な硬化を短時間で完了するため養生され
る。養生方法は、特に制限されず、常温養生、水蒸気養
生などを適宜採用することが出来る。水蒸気養生の場合
は、初期の０．５〜２時間を３０〜５０℃とし、その後
の１〜４時間を５５〜８０℃とした二段階の条件などが
採用される。

【００２２】本発明の処理方法によって得られた焼却灰
のコンクリート成形物は、例えば造成時の埋め立て用資
材などとして有効に利用することが出来る。そして、ペ
レット状成形物は、敷き詰めた後において杭打ちを行う
ことが出来る利点がある。特に、アーモンド状成形物
は、薄肉の端部が破壊され易いため、杭打ちが容易であ
る。また、埋め立て用資材として、大きさの異なるペレ
ット状成形物の混合物を使用するならば、最密充填が可
能となる利点がある。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００２４】実施例１〜４及び比較例１〜５ 篩分け処理し粒径５ｍｍ以下に粒度調整した一般ゴミ焼
却灰（水分２５重量％）１０００Ｋｇに表１に記載の各
種の水溶性高分子化合物（何れも平均分子量は約５００
万）を１０ｋｇ添加して混合処理した後、ポルトランド
セメント４００Ｋｇと砕石（７号品）３００Ｋｇとを添
加してバドルミキサーで混練処理して成形原料を調製し
た。なお、成形原料の水分は、何れの例においても１５
重量％に調整した。

【００２５】次いで、上記の成形原料を各加圧ローラの
直径が７００ｍｍのブリケットマシーン上のホッパーに
連続的に供給し、線圧４．７ｔ／ｃｍの条件で圧縮成形
し、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、最大厚さ１５ｍｍのアー
モンド型に成形した。

【００２６】次いで、得られた成形物の全量をインペラ
ー型破砕機に供給し、直径約５ｍｍの塊状に破砕し、そ
の全量をブリケットマシーン上のホッパーに連続的に供
給して前記の成形原料と混合して二段目の圧縮成形に供
した。

【００２７】次いで、得られた最終成形物を常温で２時
間養生してアーモンド状（縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、最
大厚さ１５ｍｍ）のコンクリート成形物を得た。各コン
クリート成形物について、圧縮強度試験および溶出試験
を行い、表２に示す結果を得た。なお、圧縮強度試験
は、（株）島津製作所のコンピュータ制御・油圧サーボ
式の「島津万能試験機」（ＵＨ−５０Ａ）を使用して行
った。

【００２８】表２中の圧縮強度の値は、ランダムにサン
プリングした１００個のコンクリート成形物の測定値の
平均値である。溶出試験は、環境庁告示６４号に準拠し
て重金属の溶出と水溶性高分子化合物の溶出（ＢＯＤ）
の両者を測定した。表２中の各溶出試験の数値は、ラン
ダムにサンプリングした１０個のコンクリート成形物の
測定値の平均値である。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】表２に示す結果から、明らかな様に、成形
バインダーとしてカルボキシル基またはそのＮａ塩を有
する水溶性高分子化合物を使用した実施例１〜４によれ
ば、圧縮強度が高く、しかも、重金属および水溶性高分
子化合物の溶出が十分に防止されたコクリート成形物が
得られる。また、得られたコクリート成形物を２０Ｋｇ
のポリ袋に充満して開口部をシールし１年経過後に開封
した結果、アンモニア臭などは確認されなかった。ま
た、コクリート成形物に亀裂などは発生していなかっ
た。

【００３２】これに対し、成形バインダーとしてポリア
クリルアミドを使用した比較例２の場合、成形直後のコ
クリート成形物に多くの亀裂が発生し、また、アンモニ
ア臭が確認された。成形バインダーとしてポリアクルア
ミドの部分鹸化物を使用した比較例２の場合、明確なア
ンモニア臭は確認されなかったが、成形直後のコクリー
ト成形物に亀裂が認められた。また、特に、成形バイン
ダーとして澱粉を使用した比較例５の場合は、澱粉の溶
出が多く、排水のＢＯＤを高くして二次公害を惹起する
恐れがある。

【００３３】実施例５〜７ 成形バインダーとしてポリアクリル酸ソーダ１０Ｋｇを
使用した実施例１において、キレート剤としてミヨシ油
脂株式会社の商品「ＮＥＷエポルバ８００」を表３に示
す量で併用し、最終成形後の養生条件として、初期の１
時間を４０℃としその後の２時間を７５℃とした二段階
の水蒸気養生を採用した以外は、実施例１と同様の二段
圧縮成形を行ってアーモンド状（縦３０ｍｍ、横３０ｍ
ｍ、最大厚さ１５ｍｍ）のコンクリート成形物を得た。
得られた成形物の圧縮強度試験および溶出試験を行い、
表４に示す結果を得た。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【表４】

【００３６】表４に示す結果から明らかな様に、ポリア
クリル酸Ｎａと共にキレート剤を併用した実施例５〜７
によれば、重金属の溶出が一層防止されたコクリート成
形物が得られる。また、水蒸気養生を行ったことによ
り、コクリート成形物の圧縮強度が高められる。

【００３７】比較例６〜９ 実施例１〜４の各々において、一段成形物の破砕・循環
を止めて一段成形を行った以外は、実施例１〜４と同様
に成形して養生を行い、アーモンド状（縦３０ｍｍ、横
３０ｍｍ、最大厚さ１５ｍｍ）のコンクリート成形物を
得た。得られた成形物の圧縮強度試験および溶出試験を
行い、表５に示す結果を得た。

【００３８】

【表５】

【００３９】表２及び表５の比較から明らかな様に、二
段圧縮成形を行うことにより、コンクリート成形物の圧
縮強度が約２０％程度大きくなることが分かる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、焼却灰中
の金属の溶出を防止すると共に二次公害を防止した態様
で焼却灰の再資源化を図ることが出来る焼却灰の処理方
法が提供される。そして、本発明方法によって得られた
コンクリート成形物は、圧縮強度に優れるため、取り扱
い時の破損が少なく、例えば造成時の埋め立て用資材な
どとして有効に利用することが出来る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶性高分子化合物の存在下、セメント
   によって焼却灰を成形硬化する焼却灰の処理方法であっ
   て、成形バインダーとしてカルボキシル基またはそのＮ
   ａ塩を有する水溶性高分子化合物を使用し、圧縮成形機
   によって少なくとも二段階の圧縮成形を行うことを特徴
   とする焼却灰の処理方法。
2. 【請求項２】 焼却灰と水溶性高分子化合物および必要
   に応じてキレート剤を含む混合物にセメントを混合して
   成形硬化する請求項１に記載の焼却灰の処理方法。
3. 【請求項３】 最終成形後に養生を行う請求項１又は２
   に記載の焼却灰の処理方法。