JPH09314097A - 安定化された焼却灰系固化材 - Google Patents
安定化された焼却灰系固化材Info
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- JPH09314097A JPH09314097A JP8155969A JP15596996A JPH09314097A JP H09314097 A JPH09314097 A JP H09314097A JP 8155969 A JP8155969 A JP 8155969A JP 15596996 A JP15596996 A JP 15596996A JP H09314097 A JPH09314097 A JP H09314097A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【解決手段】 焼却灰に水素ガス発生抑制剤を含有させ
たことを特徴とする焼却灰系固化材。焼却灰は一般廃棄
物を焼却した後に出る灰である。ストーカ焼却炉または
流動床焼却炉の焼却灰である。ボトムアッシュまたはボ
トムアッシュとフライアッシュの混合灰である。焼却に
伴う廃棄ガス処理としての石灰を投入した焼却灰であ
る。好ましくは焼却灰は原灰を粒度によるふるい分けと
鉄分の除去を行った後、仮焼処理したものである。水素
ガス発生抑制剤は無機硝酸塩である。セメントを添加し
た、さらに無水炭酸ナトリウムおよびホウ酸を含有する
ものである重金属溶出防止のための添加剤を添加する。 【効果】 セメントのアルカリ性で含有重金属が溶出し
たり両性金属が溶解することによって水素ガスを発生す
るというこれらの妨害因子を解決して、一般廃棄物を焼
却したあとにでる焼却灰すべてを固化材として有効利用
することができる。
たことを特徴とする焼却灰系固化材。焼却灰は一般廃棄
物を焼却した後に出る灰である。ストーカ焼却炉または
流動床焼却炉の焼却灰である。ボトムアッシュまたはボ
トムアッシュとフライアッシュの混合灰である。焼却に
伴う廃棄ガス処理としての石灰を投入した焼却灰であ
る。好ましくは焼却灰は原灰を粒度によるふるい分けと
鉄分の除去を行った後、仮焼処理したものである。水素
ガス発生抑制剤は無機硝酸塩である。セメントを添加し
た、さらに無水炭酸ナトリウムおよびホウ酸を含有する
ものである重金属溶出防止のための添加剤を添加する。 【効果】 セメントのアルカリ性で含有重金属が溶出し
たり両性金属が溶解することによって水素ガスを発生す
るというこれらの妨害因子を解決して、一般廃棄物を焼
却したあとにでる焼却灰すべてを固化材として有効利用
することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は安定化された焼却灰系固
化材に関するものである。詳細には、本発明は一般廃棄
物（都市廃棄物ともいう）を焼却したあとにでる灰（特
にストーカ焼却炉または流動床焼却炉によるボトムアッ
シュまたはボトムアッシュとフライアッシュの混合した
もの）をセメント固化材として利用する際の妨げとなる
水素ガスの発生現象を解決した安定化された焼却灰系固
化材に関するものである。
化材に関するものである。詳細には、本発明は一般廃棄
物（都市廃棄物ともいう）を焼却したあとにでる灰（特
にストーカ焼却炉または流動床焼却炉によるボトムアッ
シュまたはボトムアッシュとフライアッシュの混合した
もの）をセメント固化材として利用する際の妨げとなる
水素ガスの発生現象を解決した安定化された焼却灰系固
化材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】都市における一般廃棄物は、その処分場
の残余能力が少なくなってきたことから、多くの都市で
は焼却することで減容する方式になりつつあり、さらに
また減容化するために溶融する傾向となってきつつあ
る。この焼却灰は、管理型埋立地に処分されており、そ
の土地の有効利用もまだメドがたっていない。そこで、
セメント固化して有害物質の封じ込め技術の研究がなさ
れているが、そのアルカリ性のために鉛などの溶出があ
る。したがって、この一般廃棄物の焼却灰の有効利用お
よびセメント固化は進んでいない状況である。
の残余能力が少なくなってきたことから、多くの都市で
は焼却することで減容する方式になりつつあり、さらに
また減容化するために溶融する傾向となってきつつあ
る。この焼却灰は、管理型埋立地に処分されており、そ
の土地の有効利用もまだメドがたっていない。そこで、
セメント固化して有害物質の封じ込め技術の研究がなさ
れているが、そのアルカリ性のために鉛などの溶出があ
る。したがって、この一般廃棄物の焼却灰の有効利用お
よびセメント固化は進んでいない状況である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般廃棄物を焼却した
あとにでる灰を有効利用する一つの方法でセメント固化
があるが、セメントのアルカリ性で含有重金属が溶出し
たり両性金属が溶解することによって水素ガスを発生す
る現象でその有効利用する際の妨げとなる。このように
鉛の溶出やガスの発生があり、有効利用が困難である。
鉛などの有害物質の溶出については、特開平６−１５２
４８号公報等に記載されているように安定剤の添加で固
定化されることが知られている。
あとにでる灰を有効利用する一つの方法でセメント固化
があるが、セメントのアルカリ性で含有重金属が溶出し
たり両性金属が溶解することによって水素ガスを発生す
る現象でその有効利用する際の妨げとなる。このように
鉛の溶出やガスの発生があり、有効利用が困難である。
鉛などの有害物質の溶出については、特開平６−１５２
４８号公報等に記載されているように安定剤の添加で固
定化されることが知られている。
【０００４】しかし、この方法では焼却灰の中にあるア
ルミニウムのアルカリ性での加水分解で水素ガスを発生
することは妨げない。焼却灰をセメントで固化すると
き、焼却灰中にアルミニュウムなどの金属が含まれてい
ると、焼却灰、セメントおよび水を混練すると、セメン
トペーストは強いアルカリを示すので、金属はイオン化
して、同時に水素ガスを発生する。その反応は、式
（１）のようになる。
ルミニウムのアルカリ性での加水分解で水素ガスを発生
することは妨げない。焼却灰をセメントで固化すると
き、焼却灰中にアルミニュウムなどの金属が含まれてい
ると、焼却灰、セメントおよび水を混練すると、セメン
トペーストは強いアルカリを示すので、金属はイオン化
して、同時に水素ガスを発生する。その反応は、式
（１）のようになる。
【化１】 そのためセメント固化体中に気泡や亀裂が生じて、固化
体の比重が小さくなり、強度も低下する。この反応を防
ぐために添加剤を加えて発生を抑制し、セメントなどの
ような安定な水硬性材料とすることにある。本発明はこ
れらの妨害因子を解決して有効利用の促進を図ることを
目的とする。
体の比重が小さくなり、強度も低下する。この反応を防
ぐために添加剤を加えて発生を抑制し、セメントなどの
ような安定な水硬性材料とすることにある。本発明はこ
れらの妨害因子を解決して有効利用の促進を図ることを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、焼却灰に水素
ガス発生抑制剤を含有させたことを特徴とする焼却灰系
固化材である。本発明は、一般廃棄物を焼却した後に出
る焼却灰すべてを対象とする。具体的には、ストーカ焼
却炉または流動床焼却炉の焼却灰が例示される。さらに
詳細には焼却灰はボトムアッシュまたはボトムアッシュ
とフライアッシュの混合灰が例示される。上記焼却灰は
焼却に伴う廃棄ガス処理としての石灰を投入した焼却灰
であることが好ましい。
ガス発生抑制剤を含有させたことを特徴とする焼却灰系
固化材である。本発明は、一般廃棄物を焼却した後に出
る焼却灰すべてを対象とする。具体的には、ストーカ焼
却炉または流動床焼却炉の焼却灰が例示される。さらに
詳細には焼却灰はボトムアッシュまたはボトムアッシュ
とフライアッシュの混合灰が例示される。上記焼却灰は
焼却に伴う廃棄ガス処理としての石灰を投入した焼却灰
であることが好ましい。
【０００６】焼却灰についてさらに説明をする。廃棄物
を焼却処理すると容積は約５〜１０％に、重量は約１５
％に減らすことができる。焼却に伴って生成する有害物
質等の問題点は焼却技術の改善により焼却炉内での燃焼
プロセスである炉出口から排ガス処理装置におけるダス
トなどを中心とした大気汚染物質の除去等により発生抑
制や排出低減されている。有害物質は完全燃焼により発
生の抑制ができる。完全な燃焼を達成するために高い燃
焼ガス温度、十分なガスの対流時間、炉内での十分なガ
ス攪拌、二次空気との混合が行われる。燃焼ガス中の未
燃炭素、炭化水素などを含有しない焼却灰を得ることが
できる。さらに焼却灰中の未燃炭素、炭化水素などを減
らすために低酸素雰囲気で加熱処理することができる。
完全に燃焼された後の焼却灰は無機物質から成る。焼却
灰はセメント等の水硬性材料と混合する際に、粉砕して
用いることが望ましい。
を焼却処理すると容積は約５〜１０％に、重量は約１５
％に減らすことができる。焼却に伴って生成する有害物
質等の問題点は焼却技術の改善により焼却炉内での燃焼
プロセスである炉出口から排ガス処理装置におけるダス
トなどを中心とした大気汚染物質の除去等により発生抑
制や排出低減されている。有害物質は完全燃焼により発
生の抑制ができる。完全な燃焼を達成するために高い燃
焼ガス温度、十分なガスの対流時間、炉内での十分なガ
ス攪拌、二次空気との混合が行われる。燃焼ガス中の未
燃炭素、炭化水素などを含有しない焼却灰を得ることが
できる。さらに焼却灰中の未燃炭素、炭化水素などを減
らすために低酸素雰囲気で加熱処理することができる。
完全に燃焼された後の焼却灰は無機物質から成る。焼却
灰はセメント等の水硬性材料と混合する際に、粉砕して
用いることが望ましい。
【０００７】本発明は、焼却灰として具体的には例えば
一般廃棄物をストーカ法で焼却した時の残渣を用いる
こ。特に、焼却に伴う廃棄ガス処理としての石灰投入
（ＦＤＲ）した焼却灰である。原灰は不純物を多く含ん
でいるために粒度によるふるい分けと鉄分の除去を行っ
た後、仮焼（８００℃〜４００℃）による安定化、添加
剤による重金属の溶出防止、そして水和反応の促進のた
めのセメント添加などによって、セメント系固化材とし
ての用途が開けてきているものである。以上のとおり、
本発明は原灰を粒度によるふるい分けと鉄分の除去を行
った後、仮焼処理した焼却灰および水素ガス発生抑制剤
を含有することを特徴とする焼却灰系固化材である。
一般廃棄物をストーカ法で焼却した時の残渣を用いる
こ。特に、焼却に伴う廃棄ガス処理としての石灰投入
（ＦＤＲ）した焼却灰である。原灰は不純物を多く含ん
でいるために粒度によるふるい分けと鉄分の除去を行っ
た後、仮焼（８００℃〜４００℃）による安定化、添加
剤による重金属の溶出防止、そして水和反応の促進のた
めのセメント添加などによって、セメント系固化材とし
ての用途が開けてきているものである。以上のとおり、
本発明は原灰を粒度によるふるい分けと鉄分の除去を行
った後、仮焼処理した焼却灰および水素ガス発生抑制剤
を含有することを特徴とする焼却灰系固化材である。
【０００８】一般廃棄物の成分は、地域や季節によって
変わることが知られているが、焼却した後の灰の成分に
関しての研究は少ない。例えばストーカ法を例に挙げる
と、焼却温度は、もちろん廃棄物の種類によって異なっ
てくるが、一般に８００℃から１０００℃と言われてい
る。したがって、有機物など燃焼温度の低い廃棄物はほ
とんど残らない。そして、焼却は、無機物で、熔融温度
の低い化合物はガラス化していると思われる。
変わることが知られているが、焼却した後の灰の成分に
関しての研究は少ない。例えばストーカ法を例に挙げる
と、焼却温度は、もちろん廃棄物の種類によって異なっ
てくるが、一般に８００℃から１０００℃と言われてい
る。したがって、有機物など燃焼温度の低い廃棄物はほ
とんど残らない。そして、焼却は、無機物で、熔融温度
の低い化合物はガラス化していると思われる。
【０００９】一般廃棄物焼却灰（一般にＭＳＷ灰とい
う）は、炭酸カルシウムやカルシウムシリケート化合物
が含まれていて、ガラス化成分の多いことも分かってい
る。さらに、時折有害重金属が含有していることも報告
されている。しかし、上記に示したように安定化操作を
施すことで、化学成分が安定化し、特別な操作なくして
製品としての性能が発揮できることがわかった。
う）は、炭酸カルシウムやカルシウムシリケート化合物
が含まれていて、ガラス化成分の多いことも分かってい
る。さらに、時折有害重金属が含有していることも報告
されている。しかし、上記に示したように安定化操作を
施すことで、化学成分が安定化し、特別な操作なくして
製品としての性能が発揮できることがわかった。
【００１０】一般廃棄物焼却灰（ＭＳＷ灰）の成分につ
いて説明する。平岡らの報告（平岡，酒井「ごみ焼却飛
灰の性状と処理技術の展望」廃棄物学会誌，Ｖｏｌ．
５，Ｎｏ．１，ｐｐ３〜１７，１９９４）によると、灰
の成分は表１に示すように地域や季節によってその成分
を変えることが知られている。
いて説明する。平岡らの報告（平岡，酒井「ごみ焼却飛
灰の性状と処理技術の展望」廃棄物学会誌，Ｖｏｌ．
５，Ｎｏ．１，ｐｐ３〜１７，１９９４）によると、灰
の成分は表１に示すように地域や季節によってその成分
を変えることが知られている。
【００１１】
【表１】
【００１２】上記分析表の中には、焼却法の違い、石灰
が入っていないものも含まれている。したがって、成分
のばらつきがあるように見えるが、主としてケイ素（Ｓ
ｉ）、カルシウム（Ｃａ）であり、そのほか、アルミニ
ウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）などの金属酸化物が含まれて
いる。そして、最近問題となっている有害重金属につい
ては鉛が多く、次に水銀やカドミウムがある。さらに、
塩素（Ｃｌ）が多いのも特徴である。これら重金属の混
入が焼却灰の有効利用の促進を妨害している。
が入っていないものも含まれている。したがって、成分
のばらつきがあるように見えるが、主としてケイ素（Ｓ
ｉ）、カルシウム（Ｃａ）であり、そのほか、アルミニ
ウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）などの金属酸化物が含まれて
いる。そして、最近問題となっている有害重金属につい
ては鉛が多く、次に水銀やカドミウムがある。さらに、
塩素（Ｃｌ）が多いのも特徴である。これら重金属の混
入が焼却灰の有効利用の促進を妨害している。
【００１３】ＭＳＷ灰を処理してセメント系固化剤とし
て有効に利用する場合の、製造された製品の成分分析を
表２に示す。
て有効に利用する場合の、製造された製品の成分分析を
表２に示す。
【００１４】
【表２】
【００１５】上記表２に示されるように、酸化ケイ素
（シリカ，ＳｉＯ2）が４５％程度、酸化カルシウム
（ＣａＯ）が２２％で、残り３０％が金属酸化物であ
る。品質管理として一日に３回採取し、連続して５日間
採取した試料の分析結果（蛍光Ｘ線分析により分析した
結果である。）によると、各主成分（Ｓｉ，Ａｌ，Ｃ
ａ）の割合はほとんど変化せず、そのばらつきは非常に
小さい。そのばらつき具合を見るために各元素毎にまと
めた結果、標準偏差の非常に小さいこと、分散も非常に
小さいことから品質が非常に安定していることがわかっ
た。また、セメントの使用成分と非常に近い成分である
こともわかった。
（シリカ，ＳｉＯ2）が４５％程度、酸化カルシウム
（ＣａＯ）が２２％で、残り３０％が金属酸化物であ
る。品質管理として一日に３回採取し、連続して５日間
採取した試料の分析結果（蛍光Ｘ線分析により分析した
結果である。）によると、各主成分（Ｓｉ，Ａｌ，Ｃ
ａ）の割合はほとんど変化せず、そのばらつきは非常に
小さい。そのばらつき具合を見るために各元素毎にまと
めた結果、標準偏差の非常に小さいこと、分散も非常に
小さいことから品質が非常に安定していることがわかっ
た。また、セメントの使用成分と非常に近い成分である
こともわかった。
【００１６】本発明の焼却灰系固化材はセメント等の水
硬性材料を添加して組成を調整することができる。その
際、焼却灰粒子の無機質成分に見合った水硬性材料を選
んで使用する。各種セメントはＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2
Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＳＯ3等を主成分とし、石灰石、粘土、
けい石、銅がらみ、石膏などが原料として用いられてい
る。セメント工業では、調合した原料成分の割合から、
セメントの性質が比較的良く類推できるという経験則に
基づき化学成分から諸係数を定め、原料調合やセメント
の品質管理の目安として用いている。
硬性材料を添加して組成を調整することができる。その
際、焼却灰粒子の無機質成分に見合った水硬性材料を選
んで使用する。各種セメントはＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2
Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＳＯ3等を主成分とし、石灰石、粘土、
けい石、銅がらみ、石膏などが原料として用いられてい
る。セメント工業では、調合した原料成分の割合から、
セメントの性質が比較的良く類推できるという経験則に
基づき化学成分から諸係数を定め、原料調合やセメント
の品質管理の目安として用いている。
【００１７】本発明の焼却灰系固化材に使用するセメン
ト等の水硬性材料としては、水と反応させて水和物を形
成することができるいずれの水硬性材料を使用しても良
い。通常、ポルトランドセメントが使用される。ポルト
ランドセメントの水和反応、水和過程は珪酸カルシウム
およびアルミン酸カルシウムの水和を組み合わせたもの
として大略説明できる。石膏、水酸化カルシウムなどは
アルミン酸カルシウムの水和、水和早期の反応速度を抑
えるが、そのほか各種の塩類が水和反応を促進したり遅
延作用を示すことが良く知られている。セメント用の凝
結遅延剤として使用できるものは、強度発現を損なわな
いものであることが必要であり、これらのうちで使用可
能なものが限定される。
ト等の水硬性材料としては、水と反応させて水和物を形
成することができるいずれの水硬性材料を使用しても良
い。通常、ポルトランドセメントが使用される。ポルト
ランドセメントの水和反応、水和過程は珪酸カルシウム
およびアルミン酸カルシウムの水和を組み合わせたもの
として大略説明できる。石膏、水酸化カルシウムなどは
アルミン酸カルシウムの水和、水和早期の反応速度を抑
えるが、そのほか各種の塩類が水和反応を促進したり遅
延作用を示すことが良く知られている。セメント用の凝
結遅延剤として使用できるものは、強度発現を損なわな
いものであることが必要であり、これらのうちで使用可
能なものが限定される。
【００１８】本発明が用いる水素ガス発生抑制剤は、無
機硝酸塩である。一般に気泡コンクリートとして、石灰
質原料および珪酸質原料を主原料とし、これに気泡剤を
加えて多孔質化し、オートクレープ養生した軽量気泡コ
ンクリートがよく知られているが、本発明で用いる焼却
灰系固化材は気泡コンクリート材料のような性質を持っ
ている。例えば現場打ち気泡コンクリートの中でアフタ
ーフォームタイプはアルミニウム粉末を発泡剤として添
加して練り混ぜたスラリーを型枠に流し込むと、３０分
〜１時間ほどで発泡し、内部に気泡が含まれる。本発明
で使用する焼却灰系固化材は水和反応の際に水素ガスが
大量に発生する現象を伴うことから、通常の固化材とし
て利用するためにはその性質を抑制することが必要であ
る。種々の無機塩について検討した結果、無機硝酸塩が
水素ガス発生の抑制効果に優れていることがわかった。
無機硝酸塩として、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム，硝
酸カルシウムが例示される。
機硝酸塩である。一般に気泡コンクリートとして、石灰
質原料および珪酸質原料を主原料とし、これに気泡剤を
加えて多孔質化し、オートクレープ養生した軽量気泡コ
ンクリートがよく知られているが、本発明で用いる焼却
灰系固化材は気泡コンクリート材料のような性質を持っ
ている。例えば現場打ち気泡コンクリートの中でアフタ
ーフォームタイプはアルミニウム粉末を発泡剤として添
加して練り混ぜたスラリーを型枠に流し込むと、３０分
〜１時間ほどで発泡し、内部に気泡が含まれる。本発明
で使用する焼却灰系固化材は水和反応の際に水素ガスが
大量に発生する現象を伴うことから、通常の固化材とし
て利用するためにはその性質を抑制することが必要であ
る。種々の無機塩について検討した結果、無機硝酸塩が
水素ガス発生の抑制効果に優れていることがわかった。
無機硝酸塩として、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム，硝
酸カルシウムが例示される。
【００１９】アルミニウムは両性金属であるから、酸性
でもアルカリ性でも水を分解する。一般廃棄物焼却灰の
中には、焼却中に発生するガスが大気汚染の原因になら
ないように石灰を添加してＳＯXおよびＮＯXの発生を抑
制している。このために、焼却灰のなかには多くのカル
シウムが含有されている。その成分一覧は表１に示す。
元素としては約３０〜３５％程度含有している。したが
って、水に溶解するとアルカリ性を呈する。そして、こ
のアルカリ性のために焼却灰の中に含有しているアルミ
ニウム金属が分解して水素ガスを発生する。
でもアルカリ性でも水を分解する。一般廃棄物焼却灰の
中には、焼却中に発生するガスが大気汚染の原因になら
ないように石灰を添加してＳＯXおよびＮＯXの発生を抑
制している。このために、焼却灰のなかには多くのカル
シウムが含有されている。その成分一覧は表１に示す。
元素としては約３０〜３５％程度含有している。したが
って、水に溶解するとアルカリ性を呈する。そして、こ
のアルカリ性のために焼却灰の中に含有しているアルミ
ニウム金属が分解して水素ガスを発生する。
【００２０】アルミニウムは、その表面に酸化皮膜を形
成することで不働体化し、酸やアルカリに対する耐性を
有することになる。しかし、アルミニウムが酸化アルミ
ニウムになるには１２００℃以上に加熱しなければなら
ない。また、表１に示したように、１０％程度含有して
いるアルミニウムとカルシウムとの化合物（すなわちカ
ルシウムアルムネート）が形成することがある。しか
し、そこまで加熱することは非常に費用がかかるため、
添加剤によるガス発生の抑制を考えた。
成することで不働体化し、酸やアルカリに対する耐性を
有することになる。しかし、アルミニウムが酸化アルミ
ニウムになるには１２００℃以上に加熱しなければなら
ない。また、表１に示したように、１０％程度含有して
いるアルミニウムとカルシウムとの化合物（すなわちカ
ルシウムアルムネート）が形成することがある。しか
し、そこまで加熱することは非常に費用がかかるため、
添加剤によるガス発生の抑制を考えた。
【００２１】アルミニウムは硝酸イオンと反応して不働
体化することがしられていることから、予め焼却灰の中
に無機硝酸塩を添加して加水するとガスの発生は極端に
抑制された。ガスの発生速度を図１に示した。焼却灰重
量の１０倍の水で溶解すると、ガスはゆっくり発生し、
約２時間で発生がほぼ終了する。発生量はアルミニウム
の含有量に比例するが、焼却灰１ｇに対して７ｍｌのガ
スが発生する。この焼却灰に重量の２０％のセメントを
添加したものはガスの発生が早く水和開始後３０分でほ
とんどが発生する。この焼却灰の重量の１０％程度の硝
酸カリウムを添加し、よく混合した後、水和開始する。
するとそのガス発生量は４分の１以下に低下する。この
硝酸カリウムの添加量とガスの発生量との関係を示した
のが図２である。これによると、硝酸カリウム添加が有
効であることがわかる。
体化することがしられていることから、予め焼却灰の中
に無機硝酸塩を添加して加水するとガスの発生は極端に
抑制された。ガスの発生速度を図１に示した。焼却灰重
量の１０倍の水で溶解すると、ガスはゆっくり発生し、
約２時間で発生がほぼ終了する。発生量はアルミニウム
の含有量に比例するが、焼却灰１ｇに対して７ｍｌのガ
スが発生する。この焼却灰に重量の２０％のセメントを
添加したものはガスの発生が早く水和開始後３０分でほ
とんどが発生する。この焼却灰の重量の１０％程度の硝
酸カリウムを添加し、よく混合した後、水和開始する。
するとそのガス発生量は４分の１以下に低下する。この
硝酸カリウムの添加量とガスの発生量との関係を示した
のが図２である。これによると、硝酸カリウム添加が有
効であることがわかる。
【００２２】無機塩として図１に硝酸ナトリウムでの試
験結果を示したが硝酸カリウムと同様の値を示した。ま
た、硫酸塩として硫酸ナトリウムを添加したが、ほとん
ど効果がなかった。このことから、アルミニウムがアル
カリ性水溶液中で加水分解して水素ガスを発生する反応
を抑制する無機塩としては硝酸イオンが有効であること
がわかる。
験結果を示したが硝酸カリウムと同様の値を示した。ま
た、硫酸塩として硫酸ナトリウムを添加したが、ほとん
ど効果がなかった。このことから、アルミニウムがアル
カリ性水溶液中で加水分解して水素ガスを発生する反応
を抑制する無機塩としては硝酸イオンが有効であること
がわかる。
【００２３】本発明はさらに重金属溶出防止のための添
加剤を添加するこができる。重金属溶出防止のための添
加剤としては無水炭酸ナトリウム、ホウ酸が例示され
る。特開平６−１５２４８号公報に記載されているセメ
ントによるエトリンガイトの形成とともに無機金属イオ
ンによるキレート化作用により焼却灰に残存する未燃焼
有機物とともに有害重金属を封入固化する技術思想を実
現するものであれば何でもよい。
加剤を添加するこができる。重金属溶出防止のための添
加剤としては無水炭酸ナトリウム、ホウ酸が例示され
る。特開平６−１５２４８号公報に記載されているセメ
ントによるエトリンガイトの形成とともに無機金属イオ
ンによるキレート化作用により焼却灰に残存する未燃焼
有機物とともに有害重金属を封入固化する技術思想を実
現するものであれば何でもよい。
【００２４】有害重金属の封入固化は二酸化ケイ素と無
水炭酸ナトリウムの反応を基礎としたものであり、二酸
化ケイ素は可溶性ケイ酸塩に変わり無水炭酸ナトリウム
との化学反応により、ケイ酸ナトリウムを生じ粘着剤と
なり、また二酸化炭素はケイ素との共有結合による結晶
化合物を作り、ケイ素と炭素との共有結合による、非常
に安定で高温に耐える有機ケイ素化合物となる。さらに
無水炭酸ナトリウムは水と反応して、水酸化ナトリウム
をつくり、水酸化ナトリウムは水によく溶けて水酸化物
イオンを電離する。ナトリウムイオンはイオン化傾向も
大きいので、金属との化学変化もおこしやすく、水酸化
物イオンは、アルカリ性で、中和反応をおこし酸性雨に
よる害を止める役目もする。ＳｉＯ2、Ｎａ2ＣＯ3、Ｃ
ａＣＯ3のようなガラスの固化成分をもち、さらに無水
ホウ酸Ｈ3ＢＯ3を加えれば硬質ガラス系のものとなるも
のであり、またＣａＣＯ3、ＳｉＯ2、ＳＯ2Ａｌ2Ｏ3、
Ｆｅ2Ｏ3、ＭｇＯ等セメント成分も混合するものであ
る。このセメントの成分は１００ｇに対して２０ｇほど
加えることにより一層の造岩作業の働きを強め、岩石の
主成分であるＨ2ＳｉＯ3＋ＳｉＯ2を長い年月をかけて
つくりあげるものである。
水炭酸ナトリウムの反応を基礎としたものであり、二酸
化ケイ素は可溶性ケイ酸塩に変わり無水炭酸ナトリウム
との化学反応により、ケイ酸ナトリウムを生じ粘着剤と
なり、また二酸化炭素はケイ素との共有結合による結晶
化合物を作り、ケイ素と炭素との共有結合による、非常
に安定で高温に耐える有機ケイ素化合物となる。さらに
無水炭酸ナトリウムは水と反応して、水酸化ナトリウム
をつくり、水酸化ナトリウムは水によく溶けて水酸化物
イオンを電離する。ナトリウムイオンはイオン化傾向も
大きいので、金属との化学変化もおこしやすく、水酸化
物イオンは、アルカリ性で、中和反応をおこし酸性雨に
よる害を止める役目もする。ＳｉＯ2、Ｎａ2ＣＯ3、Ｃ
ａＣＯ3のようなガラスの固化成分をもち、さらに無水
ホウ酸Ｈ3ＢＯ3を加えれば硬質ガラス系のものとなるも
のであり、またＣａＣＯ3、ＳｉＯ2、ＳＯ2Ａｌ2Ｏ3、
Ｆｅ2Ｏ3、ＭｇＯ等セメント成分も混合するものであ
る。このセメントの成分は１００ｇに対して２０ｇほど
加えることにより一層の造岩作業の働きを強め、岩石の
主成分であるＨ2ＳｉＯ3＋ＳｉＯ2を長い年月をかけて
つくりあげるものである。
【００２５】
【実施例】本発明を実施例で詳細に説明する。本発明は
これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００２６】参考例１ 水和反応によるガスの発生 表２に示される焼却灰をサンプルとして５ｇ採取し、水
５０ｍｌと反応した時に発生するガスの量を計量した。
その結果、約３５ｍｌガスが発生した。発生の特徴は、
水和開始直後は２〜３分は何の反応もないが、４分経過
後からガスの発生がみられ約１００分までは毎分３〜４
ｍｌの割合でガスが出る。その後もガスは出続けるが、
その勢いは弱まる。計測は２００分まで続けたが、約３
５ｍｌ発生した。
５０ｍｌと反応した時に発生するガスの量を計量した。
その結果、約３５ｍｌガスが発生した。発生の特徴は、
水和開始直後は２〜３分は何の反応もないが、４分経過
後からガスの発生がみられ約１００分までは毎分３〜４
ｍｌの割合でガスが出る。その後もガスは出続けるが、
その勢いは弱まる。計測は２００分まで続けたが、約３
５ｍｌ発生した。
【００２７】これがアルミニウムによる水素ガスの発生
とすると、５ｇの中にはＡｌが１２．５％（元素重量
比）含まれているから、５×０．１２５＝０．６２５ｇ
となる。反応式（１）は
とすると、５ｇの中にはＡｌが１２．５％（元素重量
比）含まれているから、５×０．１２５＝０．６２５ｇ
となる。反応式（１）は
【化２】 となるから、１モルのアルミニウムから１モルの水素ガ
スが発生することになる。アルミニウムの原子量は２７
であるから、０．６２５／２７＝０．０２３モルとな
る。したがって、水素も０．０２３モルとなる。１モル
は２２．３ｌ（標準状態）であるから、０．０２３×２
２．３＝０．５１ｌになるはずである。このことからす
ると、フリーなアルミニウムは３５ｍｌ／２２．３×１
０００＝０．００１６モル＝０．０４２ｇ／５ｇであ
る。
スが発生することになる。アルミニウムの原子量は２７
であるから、０．６２５／２７＝０．０２３モルとな
る。したがって、水素も０．０２３モルとなる。１モル
は２２．３ｌ（標準状態）であるから、０．０２３×２
２．３＝０．５１ｌになるはずである。このことからす
ると、フリーなアルミニウムは３５ｍｌ／２２．３×１
０００＝０．００１６モル＝０．０４２ｇ／５ｇであ
る。
【００２８】実施例１ 表２に示すセメント系固化剤を、表３に示す底泥、関東
ローム、ベントナイト泥水、沖積シルトに表４に示す添
加料で混合して強度発現をみた。その結果も表４に示
す。
ローム、ベントナイト泥水、沖積シルトに表４に示す添
加料で混合して強度発現をみた。その結果も表４に示
す。
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】
【効果】セメントのアルカリ性で含有重金属が溶出した
り両性金属が溶解することによって水素ガスを発生する
というこれらの妨害因子を解決して、一般廃棄物（都市
廃棄物ともいう）を焼却したあとにでる焼却灰すべてを
固化材として有効利用することができる。二次公害の問
題がなく、湖沼、港湾の底土（ヘドロ）の固化、軟弱地
盤（埋立地、道路等）の固化による改良、建築、土木工
事から発生する汚泥の固化処理、農業用地（畦道、農道
等）の改良、二次製品加工時のセメント及び砂の代用な
どの用途において大きな効果を期待し得る製品となる固
化材を提供することができる。
り両性金属が溶解することによって水素ガスを発生する
というこれらの妨害因子を解決して、一般廃棄物（都市
廃棄物ともいう）を焼却したあとにでる焼却灰すべてを
固化材として有効利用することができる。二次公害の問
題がなく、湖沼、港湾の底土（ヘドロ）の固化、軟弱地
盤（埋立地、道路等）の固化による改良、建築、土木工
事から発生する汚泥の固化処理、農業用地（畦道、農道
等）の改良、二次製品加工時のセメント及び砂の代用な
どの用途において大きな効果を期待し得る製品となる固
化材を提供することができる。
【図１】添加剤の種類とガス発生速度の関係を表す説明
図である。
図である。
【図２】硝酸カリ添加量とガス発生量の関係を表す説明
図である。
図である。
【手続補正書】
【提出日】平成８年６月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】本発明は、焼却灰として具体的には例えば
一般廃棄物をストーカ法で焼却した時の残渣を用いるこ
と特に、焼却に伴う廃棄ガス処理としての石灰投入（Ｆ
ＤＲ）した焼却灰である。原灰は不純物を多く含んでい
るために粒度によるふるい分けと鉄分の除去を行った
後、仮焼（８００℃〜４００℃）による安定化、添加剤
による重金属の溶出防止、そして水和反応の促進のため
のセメント添加などによって、セメント系固化材として
の用途が開けてきているものである。以上のとおり、本
発明は原灰を粒度によるふるい分けと鉄分の除去を行っ
た後、仮焼処理した焼却灰および水素ガス発生抑制剤を
含有することを特徴とする焼却灰系固化材である。
一般廃棄物をストーカ法で焼却した時の残渣を用いるこ
と特に、焼却に伴う廃棄ガス処理としての石灰投入（Ｆ
ＤＲ）した焼却灰である。原灰は不純物を多く含んでい
るために粒度によるふるい分けと鉄分の除去を行った
後、仮焼（８００℃〜４００℃）による安定化、添加剤
による重金属の溶出防止、そして水和反応の促進のため
のセメント添加などによって、セメント系固化材として
の用途が開けてきているものである。以上のとおり、本
発明は原灰を粒度によるふるい分けと鉄分の除去を行っ
た後、仮焼処理した焼却灰および水素ガス発生抑制剤を
含有することを特徴とする焼却灰系固化材である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】実施例１ 表２に示すセメント系固化剤を、表３に示す底泥、関東
ローム、ベントナイト泥水、沖積シルトに表４に示す添
加量で混合して強度発現をみた。その結果も表４に示
す。
ローム、ベントナイト泥水、沖積シルトに表４に示す添
加量で混合して強度発現をみた。その結果も表４に示
す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】
【表３】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】
【効果】セメントのアルカリ性で含有重金属が溶出した
り両性金属が溶解することによって水素ガスを発生する
というこれらの妨害因子を解決して、一般廃棄物（都市
廃棄物ともいう）を焼却したあとにでる焼却灰すべてを
固化材として有効利用することができる。二次公害の問
題がなく、湖沼、港湾の底泥（ヘドロ）の固化、軟弱地
盤（埋立地、道路等）の固化による改良、建築、土木工
事から発生する汚泥の固化処理、農業用地（畦道、農道
等）の改良、二次製品加工時のセメント及び砂の代用な
どの用途において大きな効果を期待し得る製品となる固
化材を提供することができる。
り両性金属が溶解することによって水素ガスを発生する
というこれらの妨害因子を解決して、一般廃棄物（都市
廃棄物ともいう）を焼却したあとにでる焼却灰すべてを
固化材として有効利用することができる。二次公害の問
題がなく、湖沼、港湾の底泥（ヘドロ）の固化、軟弱地
盤（埋立地、道路等）の固化による改良、建築、土木工
事から発生する汚泥の固化処理、農業用地（畦道、農道
等）の改良、二次製品加工時のセメント及び砂の代用な
どの用途において大きな効果を期待し得る製品となる固
化材を提供することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 添加剤の種類とガス発生速度の関係を表す説
明図である。
明図である。
【図２】 硝酸カリウム添加量とガス発生量の関係を表
す説明図である。
す説明図である。
Claims (10)
- 【請求項１】 焼却灰に水素ガス発生抑制剤を含有させ
たことを特徴とする焼却灰系固化材。 - 【請求項２】 焼却灰が一般廃棄物を焼却した後に出る
灰である請求項１の焼却灰系固化材。 - 【請求項３】 ストーカ焼却炉または流動床焼却炉の焼
却灰である請求項２の焼却灰系固化材。 - 【請求項４】 焼却灰がボトムアッシュまたはボトムア
ッシュとフライアッシュの混合灰である請求項３の焼却
灰系固化材。 - 【請求項５】 焼却灰が焼却に伴う廃棄ガス処理として
の石灰を投入した焼却灰である請求項４の焼却灰系固化
材。 - 【請求項６】 焼却灰が原灰を粒度によるふるい分けと
鉄分の除去を行った後、仮焼処理したものである請求項
１ないし５のいずれかの焼却灰系固化材。 - 【請求項７】 水素ガス発生抑制剤が無機硝酸塩である
請求項１ないし６のいずれかの焼却灰系固化材。 - 【請求項８】 セメントを添加した請求項７の焼却灰系
固化材。 - 【請求項９】 さらに重金属溶出防止のための添加剤を
添加した請求項８の焼却灰系固化材。 - 【請求項１０】 添加剤が無水炭酸ナトリウムおよびホ
ウ酸を含有するものである請求項９の焼却灰系固化材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15596996A JP3685553B2 (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 安定化された焼却灰系固化材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15596996A JP3685553B2 (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 安定化された焼却灰系固化材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09314097A true JPH09314097A (ja) | 1997-12-09 |
| JP3685553B2 JP3685553B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=15617501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15596996A Expired - Fee Related JP3685553B2 (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 安定化された焼却灰系固化材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3685553B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013123691A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Daikyogumi:Kk | 焼却灰を主原料とした発泡水熱固化体及びその製造方法 |
| JP2014176847A (ja) * | 2014-04-23 | 2014-09-25 | Daikyogumi:Kk | 焼却灰を主原料とした発泡水熱固化体の製造方法及び発泡水熱固化体 |
| JP2015145337A (ja) * | 2015-04-17 | 2015-08-13 | 株式会社大協組 | 焼却灰を主原料とした発泡水熱固化体の製造方法 |
| CN109354422A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-19 | 安徽理工大学 | 一种消除mswi底灰遇碱发泡膨胀的方法—高温煅烧熔融法 |
| JP2019025445A (ja) * | 2017-08-02 | 2019-02-21 | 宇部興産株式会社 | 都市ゴミ焼却灰の貯蔵方法 |
| JP2019025446A (ja) * | 2017-08-02 | 2019-02-21 | 宇部興産株式会社 | 都市ゴミ焼却灰の貯蔵方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4574792A1 (en) | 2023-12-22 | 2025-06-25 | A2A Ambiente SpA | Method for simultaneous production of artificial aggregates and salt from solid waste incinerator plants |
-
1996
- 1996-05-28 JP JP15596996A patent/JP3685553B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2013123691A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Daikyogumi:Kk | 焼却灰を主原料とした発泡水熱固化体及びその製造方法 |
| JP2014176847A (ja) * | 2014-04-23 | 2014-09-25 | Daikyogumi:Kk | 焼却灰を主原料とした発泡水熱固化体の製造方法及び発泡水熱固化体 |
| JP2015145337A (ja) * | 2015-04-17 | 2015-08-13 | 株式会社大協組 | 焼却灰を主原料とした発泡水熱固化体の製造方法 |
| JP2019025445A (ja) * | 2017-08-02 | 2019-02-21 | 宇部興産株式会社 | 都市ゴミ焼却灰の貯蔵方法 |
| JP2019025446A (ja) * | 2017-08-02 | 2019-02-21 | 宇部興産株式会社 | 都市ゴミ焼却灰の貯蔵方法 |
| CN109354422A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-19 | 安徽理工大学 | 一种消除mswi底灰遇碱发泡膨胀的方法—高温煅烧熔融法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3685553B2 (ja) | 2005-08-17 |
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