JPH0957232A

JPH0957232A - 廃棄物処理方法

Info

Publication number: JPH0957232A
Application number: JP7221734A
Authority: JP
Inventors: Takashi Funahashi; 孝舟橋; Takuji Nomura; 卓司野村; Masato Kusakabe; 正人日下部; Masakazu Kamikita; 正和上北
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】有害金属を含有する廃棄物、特に、焼却炉か
ら排出されるアルカリ性の飛灰に含まれる有害金属が再
溶出しないように安定化しうる廃棄物処理方法を提供す
る。【解決手段】廃棄物に対して、ジチオカルバニリド２
重量％以上、および粉体状珪酸アルミニウムもしくは粉
体状二酸化珪素を８重量％以上混合し、必要に応じて水
を加えて混練する処理方法であり、珪酸アルミニウムや
二酸化珪素の一部を鉄化合物に置き換えてもよく、更に
混練物を加熱養生してもよい。二酸化珪素や珪酸アルミ
ニウムは比表面積が１５０ｍ²／ｇ以上、１０００ｍ²
／ｇ以下であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有害な重金属など
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
理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現代、日本では約４８００万トン（１９
８８年）の一般廃棄物と約３．１億トン（１９８５年）
の産業廃棄物が排出されている。さらに、西暦２０００
年には、一般廃棄物は約８０００万トンに、産業廃棄物
は約６億トンに達すると予測されている。そのうち一般
廃棄物の約７割が焼却処理され、約２割が直接処分され
ている。また、産業廃棄物は約４割が再生利用され、約
３割が焼却などによって減容化されて処分され、約３割
が直接最終処分場で廃棄されている。これらの焼却され
た一般廃棄物や産業廃棄物は、有害な重金属などが大量
に含まれているために、処分に関する規制が大幅に強化
される方向にある。

【０００３】例えば都市ゴミ処理場の場合、ゴミの中に
含まれるカラー印刷の紙やセロファン類にはカドミウム
（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）、水銀（Ｈ
ｇ）、銅（Ｃｕ）など、プラスチック類にはカドミニウ
ム、鉛、亜鉛（Ｚｎ）、クロム、水銀などが含まれてお
り、これらを焼却することによって重金属が濃縮された
灰が得られる。焼却場では、この灰をゴミのもえがらか
らなる主灰と、バグフィルターなどで回収される飛灰に
分けて回収する場合が多くなってきている。この主灰、
飛灰ともに重金属が含まれているが、飛灰では特に重金
属が溶出しやすくなっている。

【０００４】その理由は、以下のとおりである。つま
り、焼却場では、焼却時に発生する塩酸ガスを捕捉する
ために、排気経路途中で消石灰や生石灰を吹き込んでい
る。これらは塩酸ガスと結合して塩化カルシウムとなる
ために、排ガス中の塩酸ガス濃度が低減できる。ところ
が、未反応の消石灰や生石灰が飛灰中に残存するため
に、飛灰はｐＨ１２以上の高アルカリ性となる。飛灰に
は鉛が高濃度に含まれており、この鉛は高アルカリ性で
は鉛酸塩として水溶性となる性質があるために、灰を未
処理で廃棄すると鉛が溶出することになる。そこで、焼
却場では、有害金属の溶出を防ぐ目的で、飛灰をセメン
トと混合し、水を加えて混練した後、養生固化して廃棄
したり、主灰と混ぜて埋め立てたりしている。しかしな
がら、セメントはアルカリ性であるところから、このよ
うな飛灰に対してセメントを大量に加えると鉛の溶出は
抑制されない。しかも、平成７年４月から施行された改
正廃棄物処理法では、鉛の溶出量の規制値は、従来の１
０分の１の０．３ｍｇ／Ｌになり、この規制値をセメン
トのみで満足することは殆ど無理であることが分かって
きている。したがって、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。

【０００５】以上のように、現状では処理材および処理
方法に問題があり、加えて国内の陸上埋立処分地の不足
も問題になりはじめており、少量の処理材の添加で廃棄
物中の有害な重金属が溶出しないよう強力に安定化する
ことが可能な処理方法が望まれていた。

【０００６】

【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方法を提供することである。特に、
本発明は、上記のごとく焼却炉から排出されるアルカリ
性の飛灰に含まれる有害な重金属などが再溶出しないよ
うに安定化することが可能な、廃棄物処理方法を提供す
ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な問題を解決するため鋭意検討を進めた結果、高比表面
積の珪酸アルミニウムまたは二酸化珪素にチオカルバニ
リドを添加することによって、廃棄物中の有害重金属を
驚異的に安定化しうることを見出し、この目的を達成し
うる処理方法を得るに至った。すなわち、本発明の処理
方法は、廃棄物に対して、ジチオカルバニリドを２重量
％以上、粉体状珪酸アルミニウムもしくは粉体状二酸化
珪素を８重量％以上になるように混合し、必要に応じて
水を加えたものを混練する方法である。前記の粉末状二
酸化珪素もしくは珪酸アルミニウムの比表面積は１５０
ｍ²／ｇ以上、１０００ｍ²／ｇ以下であることが好ま
しい。また、前記の場合に、粉体状の珪酸アルミニウム
もしくは二酸化珪素の一部を鉄化合物に置き換えること
ができる。さらに、本発明においては、混練物を加熱養
生することが好ましい実施態様である。

【０００８】この本発明に係る廃棄物処理方法は、廃棄
物が、廃棄物焼却飛灰である場合に特に有効であり、本
発明の方法によれば、廃棄物と処理材との固化物からの
鉛などの重金属の溶出が飛躍的に抑制される。

【０００９】

【発明の実施の形態】はじめに、本発明で使用する珪酸
アルミニウムについて詳しく説明する。珪酸アルミニウ
ムとは珪酸の珪素の一部がアルミニウムで置換されたも
ので、軽石、フライアッシュ、カオリン、タルク、ベン
トナイト、活性白土、ケイソウ土、ゼオライトなどの天
然の珪酸アルミニウムや合成の珪酸アルミニウムが知ら
れている。

【００１０】本発明で用いる珪酸アルミニウムは、粉体
状である。固体が細分化されて粉体になった場合には、
物理的・化学的に特異な性質を示すようになるが、その
原因のかなりの部分が、粒子表面の効果によると考えら
れる。このような表面の性質を調べるためには、個々の
粒子の大きさや分布を調べるよりも、単位量の粉体中に
含まれる全粒子の表面積の総和、すなわち比表面積を知
るのがよい。比表面積の測定には成書（粉体物性図説、
粉体工学研究会、日本粉体工業協会編、１９７５）にあ
るように、気体吸着法（ＢＥＴ法、Ｈａｒｋｉｎｓ−Ｊ
ｕｒａの相対法）、液相吸着法、浸漬熱法（Ｈａｒｋｉ
ｎｓ−Ｊｕｒａの絶対法）、透過法（ブレーン法）が知
られているが、それぞれ測定原理を異にし、得られる結
果の意味も必ずしも同じではない。本発明法でいう比表
面積とはＢＥＴ表面積法による値である。

【００１１】本発明で使用する珪酸アルミニウムは、比
表面積が広いことが好ましい。つまり、使用する珪酸ア
ルミニウムの比表面積が増加するに従って、重金属の安
定化能は向上する。一方、比表面積が広くなると有害重
金属は安定化されて溶出しなくなるが、かさ比重が低下
して廃棄物との混合の際に取扱いが困難になるので好ま
しくない。したがって、珪酸アルミニウムの比表面積
は、１５０ｍ²／ｇ以上、１０００ｍ²／ｇ未満である
ことが好ましい。

【００１２】珪酸アルミニウムには結晶性、無定形、非
晶質、ガラス状などの種類が知られているが、本発明で
は、粉体状のものならば使用することができる。また、
乾燥過程や焼成過程を経ていてもかまわない。ただし、
本発明で用いる珪酸アルミニウムは、分子ふるいに用い
られるゼオライトではない。すなわち、このようなゼオ
ライトは、その比表面積のほとんどが細孔径１ｎｍ以下
の範囲に分布しており、細孔径よりも小さな分子のみが
限定的に吸着するものである。しかしながら、このよう
な微細な細孔には溶液中では溶媒分子が吸着し、また空
気中ですら微量の水分が強固に隙間なく吸着してしまう
ため、溶出した鉛などの重金属イオンは吸着することが
できず、比表面積が広くても充分な重金属安定化能力を
得ることができない。また、重金属はその種類によって
イオン半径が大きく異なるし、廃棄物中に多数存在する
イオンと配位し錯イオンを形成することによりそのイオ
ン半径はさらに広がる。したがって、本発明で用いる珪
酸アルミニウムはゼオライトのごとく細孔径分布が狭い
範囲のものではなく、広い範囲にわたる細孔径に表面積
が分布していることが望ましい。また、本発明で使用す
る珪酸アルミニウムは、フライアッシュや焼却炉灰のご
ときいわゆるポゾラン物質ではなく、低比表面積の活性
白土、カオリンクレー、珪藻土、ろう石などは含まれな
い。また、処理材をあらかじめ調合して保存するような
場合には、セメント類などの他の添加物の吸湿による劣
化を促進させないために、無水であるか十分に水分を除
去していることが好ましい。この様な珪酸アルミニウム
としては合成品でも天然品でも存在し、いずれも用いる
ことができる。合成品の珪酸アルミニウムとしては珪酸
ソーダ溶液に可溶性アルミニウム塩を加えて得られる合
成珪酸アルミニウムが挙げられる。また、天然のものと
しては、酸性白土を酸処理して破砕した微粉状の珪酸ア
ルミニウムが挙げられる。具体例としては、協和化学カ
ープレックスＰＥＬ７００が挙げられる。しかし、本発
明はこれに限定されるものではない。

【００１３】次に、本発明で使用する二酸化珪素は重金
属の安定化に優れている点で比表面積が大きい微粉状で
あることが好ましい。つまり、使用する二酸化珪素の比
表面積が増加するに従って、重金属の安定化能は向上す
る。一方、比表面積が広くなると有害重金属は安定化さ
れて溶出しなくなるが、かさ比重が低下して廃棄物との
混合の際に取扱いが困難になるので好ましくない。した
がって、二酸化珪素の比表面積は、１５０ｍ²／２ｇ以
上、１０００ｍ²／ｇ未満であることが好ましい。

【００１４】二酸化珪素には、結晶性、無定形、非晶
質、ガラス状などの種類が知られているが、本発明で
は、粉体状であれば使用することができる。さらに、処
理材をあらかじめ調合して保存するような場合には、セ
メント類などの他の添加物の吸湿による劣化を促進させ
ないために、無水であるか十分に水分を除去しているこ
とが好ましい。この様な二酸化珪素としては合成品でも
天然品でも存在し、いずれも用いることができる。合成
の二酸化珪素は珪酸ソーダと酸から製造される。このと
きの温度、濃度などの反応条件、乾燥、粉砕の条件など
により様々な物性を有する二酸化珪素が製造される。ま
た、天然のものとしては、酸性白土や活性白土を酸処理
して破砕した微粉状の二酸化珪素が挙げられる。具体例
としては、塩野義製薬製カープレックス＃６７、塩野義
製薬製ＢＳ３０４が挙げられる。しかし、本発明はこれ
に限定されるものではない。

【００１５】本発明で使用するジチオカルバニリドは、
粉体状、液体状のものいずれも用いることができる。し
かし、液体にする場合、ジチオカルバニリドの溶解度が
低いために取り扱いが困難である。従って、取り扱いに
は粉体であることが好ましい。

【００１６】さらに、上記のようなジチオカルバニリド
および粉体状の珪酸アルミニウムもしくは二酸化珪素か
らなる処理材において、前記珪酸アルミウニムもしくは
二酸化珪素の一部を鉄化合物に置き換えることにより、
重金属などの安定化性能がさらに向上する。この鉄化合
物としては、酸化第２鉄、硫酸第２鉄、塩化第２鉄など
を挙げることができる。

【００１７】次に、本発明に係る廃棄物処理材の作製方
法について説明する。本処理材での珪酸アルミニウムも
しくは二酸化珪素とチオカルバニリドとの混合方法は、
両成分を予め混合しても良いし、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おいても良い。ま
た、セメントなどと混合して用いても良い。本処理材に
セメントなどを加えると、処理物の固化強度を上げて成
型品を再利用することもできるし、セメント本来の重金
属安定化能力を補助的に利用することができる。また、
セメントがアルカリ性であることを利用し、廃棄物のｐ
Ｈを調節することができる。さらに、廃棄物の処理に当
たっては、これらの成分を混合した後、この処理材に混
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。なお予め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。

【００１８】チオカルバニリドと二酸化珪素もしくは珪
酸アルミニウムとの配合割合としては、廃棄物に対して
２重量％以上のチオカルバニリドと８重量％以上の二酸
化珪素もしくは珪酸アルミニウムを加えることによっ
て、チオカルバニリド、または珪酸アルミニウムもしく
は二酸化珪素を単独で加えた場合以上の性能が得られ
る。

【００１９】次に本発明に係る廃棄物処理方法を説明す
る。本発明に係る廃棄物処理方法は、ジチオカルバニリ
ドと粉体状の珪酸アルミニウムもしくは二酸化珪素とか
らなる廃棄物処理材を廃棄物に添加し、必要に応じて水
を添加したものを混練することを特徴とする。本発明の
好ましい実施態様としては、ホッパーに集められたダス
トや飛灰を、別のホッパーからの前記の廃棄物処理材と
を混合し、必要に応じてこれに水を加え賦型装置内で十
分に練り合わせて押し出す。一般に、従来のセメントに
よる処理方法では、廃棄物１００重量部に対して１０〜
３０重量部のセメントを加えて混練を行う。本発明の処
理材を用いる場合には、セメントを同量加えた場合より
も優れた性能が得られる。従って、例えば、セメントと
同等の重金属安定化能を希望する場合には、セメントよ
りも少量の添加でよく、固化物の減容化が期待できる。
また、従来のセメントでは重金属の安定化が不十分な場
合には、セメントと同量の処理材を加えることで強力な
重金属安定化効果が期待できる。

【００２０】なお、本発明の廃棄物処理方法において、
廃棄物と処理材を混合後、これを加温養生することは、
処理材の効果を十分に発現せしめるために有効な手段の
一つである。つまり、処理材と廃棄物成分とが混合、混
練により接触することによって、反応が進むものの、さ
らに加温することによって性能が向上する。しかし、１
００℃を超える温度で養生した場合、混練物の水分が急
激に蒸発し、十分に安定化させるための水分が失われる
ために、処理材の重金属安定化性能が著しく低下する恐
れがある。従って、養生温度は、１００℃以下が好まし
い。

【００２１】本発明の二酸化珪素もしくは珪酸アルミニ
ウム、およびチオカルバニリド、さらには鉄化合物から
なる廃棄物処理材が、有害重金属を安定化する機構は明
らかではないが、有害重金属では水銀、ヒ素、銅、鉛、
カドミウム、クロムなどを安定化できる。従って、本発
明の廃棄物処理材を用いる事により、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、水銀などを含む産業処理物の処理を行
う事が出来る。さらに、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など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、あるいは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、都市ゴミ溶融炉からでる飛灰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事が出来、こ
の際、有害重金属が安定化され、溶出量が抑えられる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の廃棄物処理方法を用いて、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）といったダストを処理した場合
には、有害重金属が効率よく安定化され、溶出量が減少
する。よって、本発明の廃棄物処理方法は、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。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。なお、これらの実施例中、二酸化珪素としては、酸
性白土を硫酸で加熱処理した後、十分洗浄して得られた
多孔質二酸化珪素（比表面積２５０ｍ²／ｇ）を用い
た。珪酸アルミニウムには協和化学製合成品、キョーワ
ード７００ＰＥＬ（比表面積５００ｍ²／ｇ）を用い
た。また、チオカルバニリドは和光純薬製を用いた。

【００２４】（実施例１）都市ゴミ焼却工場から排出さ
れた、鉛を大量に含有する飛灰３０ｇ（鉛含有量３００
０ｍｇ／ｋｇ）に対して、下記表１に示した処理材また
は比較材を同表に示す割合で添加し、さらに水１８ｇを
添加混練を行ない、２０℃で１日養生固化させた。その
後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を調べる
ために、環境庁告示１３号法により鉛の溶出試験を行な
った。この時の実験条件、並びに結果を表１に示した。
なお、処理材を加えず、飛灰に水を加えて同様に混練を
行ない養生後、環境庁告示１３号法により溶出試験を行
なった場合の鉛溶出量は３２ｍｇ／Ｌであった。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１に示した実施例１−１〜実施例１−３
の結果を比較例１−１〜比較例１−３と比較すると、ジ
チオカルバニリドと二酸化珪素からなる本発明の廃棄物
処理材を飛灰に１５重量％加えることで、鉛溶出量がジ
チオカルバニリドや二酸化清楚を単独で添加した場合の
鉛溶出量より大幅に低下することが分かる。

【００２７】（実施例２）実施例１と同じ飛灰３０ｇに
対して、下記表２に示す処理材または比較材を同表に示
す割合で添加し、さらに水１８ｇを添加して混練を行な
い、２０℃で１日養生固化させた。その後、これらの処
理材を用いた場合の無害化効果を調べるために、環境庁
告示１３号法により鉛の溶出試験を行なった。この時の
実験条件、並びに結果を表２に示した。

【００２８】

【表２】

【００２９】表２に示した実施例２−１〜実施例２−３
の結果を比較例２−１〜比較例２−３と比較すると、ジ
チオカルバニリドと珪酸アルミニウムからなる本発明の
廃棄物処理材を飛灰に１５重量％加えることで、鉛溶出
量がジチオカルバニリドや二酸化珪素を単独で添加した
場合の鉛溶出量より大幅に低下することが分かる。

【００３０】（実施例３）実施例１と同じ飛灰３０ｇに
対して、下記表３に示す処理材を同表に示す割合で添加
し、さらに水１８ｇを添加して混練を行ない、２０℃で
１日養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた
場合の無害化効果を調べるために、環境庁告示１３号法
により鉛の溶出試験を行なった。この時の実験条件、並
びに結果を表３に示した。

【００３１】

【表３】

【００３２】表３の結果から、二酸化珪素の一部を塩化
第２鉄に置き換えることで、鉛の溶出量をより低減しう
ることが分かる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上北正和大阪府摂津市鳥飼西５丁目１番１号鐘淵化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物に対して、ジチオカルバニリドを
２重量％以上、粉体状珪酸アルミニウムを８重量％以上
になるように混合し、必要に応じて水を加えたものを混
練することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】廃棄物に対して、ジチオカルバニリドを
２重量％以上、粉体状二酸化珪素を８重量％以上になる
ように混合し、必要に応じて水を加えたものを混練する
ことを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項３】前記粉体状の珪酸アルミニウムもしくは
二酸化珪素の一部を鉄化合物に置き換えてなる請求項１
または請求項２に記載の廃棄物処理方法。
【請求項４】混練物を加熱養生することを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の廃棄物処理方
法。
【請求項５】二酸化珪素もしくは珪酸アルミニウムの
比表面積が１５０ｍ ²／ｇ以上、１０００ｍ²／ｇ以下
であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか
に記載の廃棄物処理方法。
【請求項６】廃棄物が、廃棄物焼却飛灰である請求項
１〜請求項５のいずれかに記載の廃棄物処理方法。