JPH10113636A

JPH10113636A - 廃棄物処理材および廃棄物処理方法

Info

Publication number: JPH10113636A
Application number: JP8270758A
Authority: JP
Inventors: Takashi Funahashi; 孝舟橋; Chikashi Iwata; 近資岩田; Hidetoshi Kuromatsu; 秀寿黒松; Takuji Nomura; 卓司野村
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】少量の添加で、産業廃棄物焼却灰、都市ごみ
焼却灰、鉱さい、土壌、汚泥、シュレッダーダストなど
の廃棄物中に含まれる有害な重金属などを安定化できる
廃棄物処理材および処理方法を提供すること。【解決手段】珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、二酸化
珪素、珪酸アルミニウムなど硬い塩基を含む化合物と、
ジエチルジチオカルバミン酸のナトリウム塩、カリウム
塩、ジブチルジチオカルバミン酸のナトリウム塩、カリ
ウム塩など軟らかい塩基を含む化合物を組み合わせた処
理材、好ましくは、珪酸カリウムや珪酸ナトリウムと、
ジエチルジチオカルバミン酸塩やジブチルジチオカルバ
ミン酸塩とを組み合わせた液体状の処理材をクロム、
鉛、カドミウム、ヒソ、セレン、水銀などの有害物質を
含有する廃棄物１００重量部に対して、１〜３０重量部
混合し、必要に応じて水を添加して混練する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属などの有害
物質を含有する廃棄物を安定化処理するのに有効な、廃
棄物処理材および処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物に含まれる重金属は、クロム、
鉛、カドミウム、ヒソ、セレン、水銀、ニッケル、銅、
亜鉛など各種あり、均一ではない。そのために１種類の
薬剤で全ての重金属を安定化するのは困難である。

【０００３】各種処理法の中で、有害重金属の溶出を防
ぐ目的で近年多用されるのは、ポリエチレンイミンにジ
チオカルボキシル基の結合したポリマーや、ジブチルジ
チオカルバミン酸塩などの低分子の液体有機処理剤であ
る。しかし、これらは、クロムやヒソなどの重金属の安
定化が不十分であるという問題を抱えている。また、こ
の液体有機処理剤は、重金属安定化の初期性能には優れ
ているものの、簡単な繰り返し溶出試験を行なうと重金
属が溶出してくる、更には、中性灰の場合には鉛やカド
ミウムの安定化能力が低い、という問題がある。一方、
珪酸や可溶性珪酸塩などの無機系の処理材も用いられて
おり、これらは、繰り返し溶出試験では、重金属の溶出
が起こらないが、重金属の安定化には、多量の処理材を
必要とする。このように、有機系処理材、無機系処理材
ともに問題点があるので、広く重金属に適用可能であ
り、最終処分場に廃棄された後でも安定的に重金属の溶
出を抑制し、かつ、少ない薬剤の添加によって、埋立地
の延命化を図ることの可能な処理材および処理方法が望
まれていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来における廃棄物処理の問題点に鑑み、少量の添加
で、産業廃棄物焼却灰、都市ごみ焼却灰、鉱さい、土
壌、汚泥、シュレッダーダストなどの廃棄物中に含まれ
る有害な重金属などを安定化できる廃棄物処理材および
処理方法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、上記の目
的を達成するために鋭意研究の結果、硬い塩基を含む化
合物と軟らかい塩基を含む化合物とを組み合わせて処理
材とすることで、少量の処理材の添加で廃棄物中の有害
な重金属などを効率よく安定化しうることを見いだし、
本発明を完成するに至った。

【０００６】本発明者らは、上記のような、本発明に係
る処理材が少量の添加で廃棄物中の有害重金属などを効
率的に安定化しうる原因は、廃棄物中に含まれる各種の
重金属が、それぞれ全く化学的性質が異なる硬い酸、中
間の酸、軟らかい酸であるためと知見した。つまり、硬
い酸（例えばクロム）は、ｄ電子数が少なく分極されに
くい。軟らかい酸（例えばカドミウム、水銀）は、ｄ電
子が多く分極されやすい。中間の酸は、硬い、軟らかい
の中間に分類され、ニッケル、銅、亜鉛、鉛が挙げられ
る。このように廃棄物中に含まれる各種重金属の化学的
性質は全く異なるが、硬い酸には硬い塩基が、軟らかい
酸には軟らかい塩基が、中間の酸には硬い塩基と軟らか
い塩基の両方が反応すると考えられる。そこで、硬い塩
基と軟らかい塩基との両方を含む処理材とすることで、
廃棄物中の種々の有害重金属を効率よく安定化しうるの
である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明で用いられる硬い塩基を含
む化合物について説明する。硬い塩基を含む化合物と
は、重金属の安定化時に重金属と反応する官能基が硬い
塩基であるものをいい、硬い酸と硬い塩基からなる化合
物であることもあれば、ヒドラジンやアンモニアのよう
に、硬い塩基と水との化合物である場合もある。前記の
硬い酸としては、Ｈ⁺、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、Ｍｇ⁺、Ｃ
ａ²⁺、Ｍｎ²⁺、Ａｌ³⁺、Ｃｏ³⁺、Ａｓ ³⁺、Ｓｉ⁴⁺、Ｔｉ
⁴⁺、Ｆｅ³⁺などが挙げられる。また、硬い塩基として
は、ＯＨ ^-、Ｆ^-、Ｃｌ^-、ＣＨ₃ＣＯＯ^-、Ｃ
Ｏ₃ ^2-、ＣｌＯ₄ ^-、ＮＯ₃ ^-、ＲＯＨ（但し、Ｒはア
ルキル基その他の脂肪族基、またはアリール基その他の
芳香族基を示す。）、ＲＯ^-（但し、Ｒはアルキル基そ
の他の脂肪族基、またはアリール基その他の芳香族基を
示す。）、Ｒ₂Ｏ（但し、Ｒはアルキル基その他の脂肪
族基、またはアリール基その他の芳香族基を示し、２つ
のＲは必ずしも同じである必要はない。）、ＳＯ₄ ^2-、
Ｏ^2-、ＮＨ₃、ＲＮＨ₂（但し、Ｒはアルキル基その
他の脂肪族基、またはアリール基その他の芳香族基を示
す。）、Ｎ₂Ｈ₄、ＰＯ₄ ^3-などが挙げられる。一方、
軟らかい塩基を含む化合物とは、重金属の安定化時に重
金属と反応する官能基が軟らかい塩基であるものをい
い、硬い酸と軟らかい塩基からなる化合物であることも
あれば、ＣＯのように単独の場合もある。ここで、硬い
酸としては、多価イオン、１価のイオンなど適宜選択で
きるが、ナトリウムやカリウム化合物が分子量が小さい
ので好ましい。軟らかい塩基としては、Ｒ₂Ｓ（但し、
Ｒはアルキル基その他の脂肪族基、またはアリール基そ
の他の芳香族基を示し、２つのＲは必ずしも同じである
必要はない。）、Ｓ₂ ^-、ＲＳＨ（但し、Ｒはアルキル
基その他の脂肪族基、またはアリール基その他の芳香族
基を示す。）、ＲＳ^-（但し、Ｒはアルキル基その他の
脂肪族基、またはアリール基その他の芳香族基を示
す。）、ＲＳＳ^-（但し、Ｒはアルキル基その他の脂肪
族基、またはアリール基その他の芳香族基を示す。）、
Ｉ^-、ＳＣＮ^-、ＣＮ^-、ＲＮＣ（但し、Ｒはアルキル
基その他の脂肪族基、またはアリール基その他の芳香族
基を示す。）、ＣＯ、Ｓ₂Ｏ₃ ^2-、Ｒ₃Ｐ（但し、Ｒは
アルキル基その他の脂肪族基、またはアリール基その他
の芳香族基を示し、全てのＲは必ずしも同じである必要
はない。）などの硫黄化合物や窒素化合物などが挙げら
れる。

【０００８】前記のような硬い塩基を含む化合物として
は、水酸化物、炭酸塩、燐酸塩などが挙げられ、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水
酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、炭酸
ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カ
ルシウム、炭酸アンモニウム、炭酸鉄、燐酸ナトリウ
ム、燐酸カリウム、燐酸マグネシウム、燐酸カルシウ
ム、燐酸アルミニウム、燐酸鉄などが具体例として挙げ
られる。また、アルミン酸ナトリウムの場合は、一般に
ＮａＡｌＯ₂で表されるが、アルミン酸塩の水溶液はＮ
ａ₃[Ａｌ（ＯＨ）₆]、またはＮａ₃[Ａｌ（ＯＨ）₄（Ｈ
₂Ｏ）₂]と考えられており、やはり水酸化物と考えら
れ、本発明における硬い塩基を含む化合物として作用す
る。

【０００９】さらに、本発明における硬い塩基を含む化
合物として、化合物中にＳｉとＯＨの結合を有する、例
えば、二酸化珪素や各種の珪酸塩、具体的には、二酸化
珪素や珪酸アルミニウムといった多孔質無機吸着材や、
水ガラスのような可溶性珪酸塩が挙げられる。

【００１０】前記二酸化珪素や珪酸塩の具体例として
は、アルミン酸ナトリウム、二酸化珪素、珪酸アルミニ
ウム、珪酸マグネシウム、珪酸カルシウム、珪酸カリウ
ム、珪酸ナトリウムが挙げられる。これらは、硬い酸で
ある珪素（Ｓｉ）と硬い塩基である水酸化物イオン（Ｏ
Ｈ）が結合していることから、本発明における硬い塩基
を含む化合物として用いることができる。これらの化合
物は、珪素という硬い酸に硬い塩基である水酸化物イオ
ンが結合しているが、この結合が重金属の安定化に好ま
しい理由を以下に説明する。

【００１１】一般に二酸化珪素は、化学式ではＳｉＯ₂
と表されるが、これは４価のイオンが酸素を介してＳｉ
−Ｏ−Ｓｉ−というネットワークが形成された場合の表
現である。しかしながら、実際には、全ての酸素がネッ
トワークを形成するのではなくＳｉＯＨの形のままで残
留し、また、ネットワークの末端は−Ｓｉ−ＯＨのまま
であることから、二酸化珪素は水酸化物としての性質を
有するのである。そのために、重金属、例えば鉛がこの
二酸化珪素に近づいた場合には、Ｓｉ−Ｏ−Ｐｂ−Ｏ−
Ｓｉといった結合が形成されると推定される。したがっ
て、二酸化珪素は、本発明における硬い塩基を含む化合
物として作用する。また、珪酸アルミニウムは、二酸化
珪素の珪素の一部がアルミウニムに置換されたものであ
り、上記のような二酸化珪素のネットワークとＳｉ−Ｏ
−Ａｌ−Ｏ−Ｓｉ−Ｏのネットワークが混在した状態と
理解できる。この珪酸アルミニウムの場合にも、ネット
ワーク中やネットワークの末端には前記二酸化珪素と同
様にＳｉＯＨの形が残留する。したがって、この珪酸ア
ルミニウムの場合も、二酸化珪素と同様に水酸化物とし
ての性質を有し、本発明における硬い塩基を含む化合物
として用いることができる。前記珪酸マグネシウムや珪
酸カルシウムの場合も前記珪酸アルミニウムの場合と同
様であり、水酸化物としての性質を有し、本発明の硬い
塩基を含む化合物として作用する。さらに、珪酸ナトリ
ウムや珪酸カリウムが水酸化物としての性質を有し、硬
い塩基として作用するのは、例えば珪酸ナトリウムの１
例としての３号水ガラスについて説明すると、３号水ガ
ラスは、一般にＮａ₂Ｏ・３ＳｉＯ₂と表されるが、こ
れを構造的で示すと、−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ
−からなる主鎖中のＳｉに−ＯＮａ、−ＯＨの側鎖が結
合した構造となっており、前記ＯＮａ、ＯＨの側鎖部分
が鉛などの重金属の安定化に寄与する。つまり、これら
の珪酸ナトリウムや珪酸カリウムも、水酸化物としての
性質を有し、本発明における硬い塩基を含む化合物とし
て作用するのである。

【００１２】これらの中でも、本発明における硬い塩基
を含む化合物としては、珪酸ナトリウムや珪酸カリウム
などの可溶性珪酸塩が好ましい。この可溶性珪酸は、粉
体、液体いずれも使用可能であり、例えば水ガラスが挙
げられる。液体の水ガラスでは、Ｎａ₂ＯもしくはＫ₂
ＯとＳｉＯ₂のそれぞれの固形分比の違いによってナト
リウム塩で１号、２号、３号、４号、カリウム塩におい
ても対応する品種があるが、低温において粘度が比較的
低く、固形分濃度が比較的高く、常温において容易に取
り扱い可能な点で、固形分が４３％以下の珪酸ナトリウ
ムもしくは固形分が５０％以下の珪酸カリウムの使用が
好ましい。

【００１３】また、前記硬い塩基を含む化合物として、
比表面積が１５０ｍ²／ｇ以上である二酸化珪素もしく
は珪酸アルミニウムも好適に使用される。

【００１４】本発明で使用する前記二酸化珪素について
詳しく説明する。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。処理材をあ
らかじめ調合して保存するような場合には、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。このような二酸化珪素
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。

【００１５】次に、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、主な
化学成分がＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃からなるものであり、
軽石、フライアッシュ、カオリン、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。本発
明で用いる珪酸アルミニウムは、粉体状である。珪酸ア
ルミニウムには結晶性、無定形などの種類が知られてい
るが、ここでは、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、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、ケイソウ土、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、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。このよう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、珪酸
の珪素の一部がアルミニウムで置換された合成珪酸アル
ミニウムが挙げられる。

【００１６】本発明で使用する二酸化珪素や珪酸アルミ
ニウムは、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。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（日本粉体工業協会編「粉体物性図説」、１９
７５、粉体工学研究会）にあるように、気体吸着法（Ｂ
ＥＴ法、Ｈａｒｋｉｎｓ−Ｊｕｒａの相対法）、液相吸
着法、浸漬熱法（Ｈａｒｋｉｎｓ−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。本発明でいう比表面積とは、前記ＢＥＴ表
面積法による値である。

【００１７】使用する二酸化珪素や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。その一方、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。さらに、かさ比重が低下することで、大きいタンク
を廃棄物保管施設に設置せねばならず取扱いが困難とな
る。このような観点から、本発明で使用する二酸化珪素
や珪酸アルミニウムの比表面積は、１５０ｍ²／ｇ以
上、より好ましくは２００ｍ²／ｇ以上、６００ｍ²／
ｇ以下であり、嵩比重は、０．１ｇ／ｍｌ以上であるこ
とが好ましい。前記二酸化珪素の具体例としては、塩野
義製薬（株）製カープレックス＃６７、塩野義製薬
（株）製ＢＳ３０４が挙げられる。また、粉体珪酸アル
ミニウムとしては、例えば富田製薬（株）品（トミック
スＡＤ７００；比表面積２８０ｍ²／ｇ）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。

【００１８】次に、本発明で用いれる軟らかい塩基は、
電気的に分極性があるものであり、先に挙げた硫黄化合
物や窒素化合物がある。その中でも、ＲＳ^-やＲＳＳ^-
が入手が容易で安全である点から好ましい。この中で
も、ジチオカルバミン酸塩（例えばＲ₂Ｎ−ＣＳ₂Ｎａ
やＲ₂Ｎ−ＣＳ₂Ｋ、但し、Ｒは水素、アルキル基その
他の脂肪族基、またはアリール基その他の芳香族基を示
し、２つのＲは必ずしも同じである必要はない。）など
が、液体で容易に入手できるので最も好ましい。具体的
な硫黄化合物としては、ジエチルジチオカルバミン酸ナ
トリウム、ジエチルジチオカルバミン酸カリウム、ジブ
チルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチルジチオカ
ルバミン酸カリウム、エチレンビスジチオカルバミン酸
ナトリウム、エチレンビスジチオカルバミン酸カリウ
ム、メチルジチオカルバミン酸ナトリウム、メチルジチ
オカルバミン酸カリウム、エチルジチオカルバミン酸ナ
トリウム、エチルジチオカルバミン酸カリウム、ｎ−ブ
チルジチオカルバミン酸ナトリウム、ｎ−ブチルジチオ
カルバミン酸カリウム、ｎ−プロピルジチオカルバミン
酸ナトリウム、ｎ−プロピルジチオカルバミン酸カリウ
ム、メチルエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、メチ
ルエチルジチオカルバミン酸カリウム、メチルｎ−ブチ
ルジチオカルバミン酸ナトリウム、メチルｎ−ブチルジ
チオジチオカルバミン酸カリウム、フェニルジチオカル
バミン酸ナトリウム、フェニルジチオカルバミン酸カリ
ウム、ベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ベンジ
ルジチオカルバミン酸カリウム、ポリエチレンイミンに
ジチオカルボキシル基が結合してなる化合物のナトリウ
ム塩もしくはカリウム塩などが挙げられる。これらのジ
チオカルバミン酸塩の中でも、ジエチルジチオカルバミ
ン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸カリウ
ム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチル
ジチオカルバミン酸カリウムが好ましい。なお、ジメチ
ルジチオカルバミン酸のナトリウム塩およびカリウム塩
については、毒性のあるチウラムが発生するが、このチ
ウラムの発生がないようにして使えば、本発明で使用す
ることができる。

【００１９】なお、本発明で使用可能なジチオカルバミ
ン酸塩については、保存安定剤として亜硫酸塩を０〜
１．０重量％含んでいてもよい。また、亜硫酸ナトリウ
ムや亜硫酸カリウムなどの亜硫酸塩を加えることによっ
て、重金属安定化性能が向上する場合がある。これは、
亜硫酸塩が、ジチオカルバミン酸塩の二量体のチウラム
の形成による性能低下の防止、もしくは、還元剤による
効果が作用しているのではないかと考えられる。本発明
で使用するジチオカルバミン酸塩は、二硫化炭素の発生
を抑制するように合成されたものが好ましい。ジチオカ
ルバミン酸塩は、アミン類と二硫化炭素とアルカリから
合成されるが、残留する二硫化炭素は、アミン類を合成
過程で当量以上加えることで少なくとも抑制可能であ
る。この抑制効果としては、実際に使用される場所によ
って濃度は異なるので、適宜合成条件を選択すればよ
い。本発明の処理材に使用する場合には、二硫化炭素の
発生量は、労働安全衛生法の観点から、実際の使用条件
での環境中の二硫化炭素の濃度が、１０ｐｐｍ以下にな
るように抑制したものが好ましい。なお、本発明では、
上記のような処理材に、二硫化炭素ガス抑制の目的で、
補助的に、活性炭を加えてもよい。

【００２０】本発明の処理材における硬い塩基を含む化
合物と軟らかい塩基を含む化合物との好ましい組み合わ
せとしては、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、二酸化珪
素、珪酸アルミニウムの内から選択される少なくとも１
種の硬い塩基を含む化合物と、ジエチルジチオカルバミ
ン酸のナトリウム塩もしくはカリウム塩、ジブチルジチ
オカルバミン酸のナトリウム塩もしくはカリウム塩の内
から選択される少なくとも１種の軟らかい塩基を含む化
合物との組み合わせである。この組み合わせが好ましい
理由は、前記ジエチルジチオカルバミン酸塩は、安定的
に入手しやすいこと、また、ジブチルジチオカルバミン
酸塩の場合、前記ジエチルジチオカルバミン酸についで
分子量が小さいために、重量当たりのジチオカルボキシ
ル基が多いために、重金属を少量で安定化でき、また、
安定的に入手しやすいことと、一方、前記珪酸塩類も入
手しやすく安全である点である。その他、可溶性の珪酸
塩と炭酸カリウムを硬い塩基を含む化合物として用いた
り、炭酸カリウム、燐酸ナトリウム、燐酸カリウムを硬
い塩基を含む化合物として用い、軟らかい塩基を含む化
合物としてジチオカルバミン酸塩、特にジエチルジチオ
カルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸
カリウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジ
ブチルジチオカルバミン酸カリウムを用いることもでき
る。なお、上記のようなジチオカルバミン酸塩を用いる
場合、処理液中の二硫化炭素を除く目的で、処理液を活
性炭を通過させてから使用してもよい。

【００２１】また、粉体の非晶質水酸化アルミニウムで
あるアルミスラッジは、硬い塩基を含む化合物であり、
このアルミスラッジと軟らかい塩基を含む化合物である
上記ジチオカルバミン酸塩とを組み合わせることも本発
明の範疇である。さらに、アルミスラッジと二酸化珪素
もしくは珪酸アルミニウムのいずれかとを併用し、これ
にジチオカルバミン酸塩を組み合わせることも本発明の
範疇である。アルミスラッジは、硬い塩基を含む化合物
であり、水溶液では中和作用を有するとともに、ゲル化
の作用によって、重金属を封じ込める作用がある。これ
らの作用と、ジチオカルバミン酸塩の組み合わせによっ
て、広く重金属を安定化するとともに、同じ重金属、例
えは鉛を例としても、異なる作用機構によって、重金属
を少量の処理材で安定化可能とする。上記アルミスラッ
ジは、アルマイト加工工程で発生するスラッジ廃棄物
が、工業的には他の利用方法がなく、コスト的にも有利
である。また、このようなアルマイト処理スラッジ廃棄
物は多孔質であるため、比表面積が大きく、反応性に富
むために、重金属の安定化に有利である。このアルマイ
ト処理スラッジ廃棄物を使用する場合には、スラリー
状、脱水ケーク状、乾燥粉体状のいずれでもよいが、処
理材の使い易さの面から乾燥粉体状にすることが望まし
い。また、スラリー状、脱水ケーク状のものは含水率が
高く、水酸化アルミニウム自体の添加量が少なくなると
いう欠点があり、この点からも乾燥粉体状が望ましい。
このアルマイト処理スラッジの乾燥方法としては、ロー
タリーキルン、スプレードライヤー、棚型乾燥機など多
くの種類があるがいずれの方法でもよい。ただし、水酸
化アルミウニムは高温になると酸化アルミニウムに変質
してしまうため、乾燥時の温度は分解温度３００℃以下
であるこのが好ましいが、３００℃では部分的に分解す
る可能性があるので２５０℃以下で乾燥することとがさ
らに好ましい。

【００２２】本発明の処理材による廃棄物処理の好まし
い実施態様としては、ホッパーに集められた廃棄物を、
別のタンクからの前記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や、混合装置内で練り合
わせる方法である。前記処理材は、硬い塩基を含む化合
物と軟らかい塩基を含む化合物とを予め混合しておいて
もよいし、使用に際して両者を混合してもよい。更に
は、廃棄物との混練時に、廃棄物と処理材の各成分の全
てを同時に混合、混練するようにしてもよい。このよう
に、本発明の処理材は、１液として用いてもよいし、２
液を別途廃棄物に加えてもよい。また、一方を粉体、他
方を液体、あるいは粉体単独としても用いることがで
き、添加方法、および順番に特に制限はない。

【００２３】具体的な処理操作としては、例えば、従
来、ジチオカルバミン酸塩溶液を用いて重金属の安定化
を行っている施設において、新たに第２の薬剤注入ポン
プとタンクを設置する。前記ジチオカルバミン酸塩に加
えて、硬い酸と硬い塩基からなる化合物、例えば水ガラ
スを前記第２の薬剤注入ポンプとタンクを用いて廃棄物
に更に注入することで、高価なジチオカルバミン酸塩を
大量に添加することなく、重金属類の安定化が可能とな
る。本発明の処理方法では、ジチオカルバミン酸塩の添
加量が少なくなるので、ジチオカルバミン酸塩の臭いの
問題も改善することができる。

【００２４】また、薬剤注入ポンプが設置されている場
合、可溶性珪酸塩、例えば１号珪酸ナトリウムやＣ珪酸
カリウムの希釈溶液とジエチルジチオカルバミン酸カリ
ウムを組み合わせることで１液の薬剤が調製可能であ
り、また、炭酸カリウムや燐酸カリウムを前記ジエチル
ジチオカルバミン酸カリウム溶液のｐＨと同じｐＨ１２
程度に調整して混合することで１液として使用可能であ
る。その場合、ジチオカルバミン酸塩と硬い酸と、硬い
塩基とからなる化合物とのｐＨが解離しないように調合
することが好ましい。

【００２５】以上は液体の例であるが、本発明では、硬
い塩基を含む化合物が液体、軟らかい塩基を含む化合物
は粉体、または、その逆、さらには、硬い塩基を含む化
合物と軟らかい塩基を含む化合物とがともに粉体であっ
てもよい。つまり、セメントサイロが既に設置されてい
る場合には、予め粉体サイロに本発明の処理材を加えて
そのまま使用可能であるし、さらに液体タンクを新設し
て本発明の処理材を別々に加えてもよい。

【００２６】本発明を適用し得る廃棄物としては、都市
ごみ焼却灰や産業廃棄物焼却灰から発生する飛灰、主灰
がある。ここで、飛灰は、焼却に伴って発生する粉状の
ばいじんや、溶融炉から発生するばいじんを集塵したも
のであり、電気集塵器で集塵したＥＰ灰や、バグフィル
ターなどで集塵したバグ灰などが挙げられる。一方、主
灰は、都市ごみや産業廃棄物の焼却場で、焼却炉下部よ
り排出される灰であり、有害な重金属を含むものが対象
となる。また、シュレッダーダスト、廃水処理にともな
い発生する重金属を含んだ汚泥、鉱山より排出される鉱
さい、または重金属などで汚染された土壌についても処
理対象とすることができる。特に本発明は、高アルカリ
性の都市ごみ焼却飛灰についての重金属の安定化に有効
であり、重金属としては、特に鉛に対して有効である。

【００２７】また、本発明の処理材は、廃棄物焼却施設
などに並設される湿式灰冷却装置にも適用することがで
きる。この場合には、上記のような本発明の処理材のな
かでも、特に、二硫化炭素の発生量の少ないジチオカル
バミン酸塩と可溶性珪酸塩を組み合わせた処理材を用い
ることが好ましい。特に、ジエチルジチオカルバミン酸
塩は、アミンと二硫化炭素の添加量を調整することで、
少なくとも残留するガスの発生量を低減できるので好ま
しい。可溶性珪酸塩は、珪酸塩が加温養生効果を有する
ことから、焼却灰が保熱されたまま排出される突き棒式
湿式灰冷却装置が有効である。しかし、掻きだし式の湿
式灰冷却装置では、設備水（冷却水）中に大量に可溶性
珪酸塩を加えるとスカムの発生が起こり、好ましくない
が、本発明の処理材においては、可溶性珪酸塩をジチオ
カルバミン酸塩と組み合わせることで、可溶性珪酸塩の
使用量を低減することができる。このように、可溶性珪
酸塩とジチオカルバミン酸塩を組み合わせることで、可
溶性珪酸塩の欠点を解決し、またジチオカルバミン酸塩
の重金属安定化能力を補助的に利用し、かつジチオカル
バミン酸塩の添加量が単独添加の場合と比較して少ない
ので、ジチオカルバミン酸塩を用いる場合のガス発生の
問題も解決しうる。したがって、本発明は、湿式灰冷却
装置を用いた廃棄物焼却灰の処理にも有効である。な
お、上記の場合に、可溶性珪酸塩に炭酸カリウムを組み
合わせることも本発明の範疇である。

【００２８】

【発明の効果】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ごみの焼却炉から排出
されるＥＰ灰やバグ灰といった廃棄物を処理した場合に
は、少ない処理材の添加量で重金属安定化性能に優れ、
臭いもなく、安価で、なおかつ廃棄物中の有害な重金属
を再溶出しないよう強力に安定化することができる。し
たがって、本発明の廃棄物処理材は、産業廃棄物や都市
ごみ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り、特に、高アルカ
リ性の都市ごみ焼却飛灰の処理に有効である。また、本
発明は、湿式冷却装置を用いた廃棄物焼却灰の処理に際
しても有効である。

【００２９】

【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ない。な
お、以下の記載中、「％」は全て「重量％」である。

【００３０】（実施例１〜６、比較例１〜２）ジエチル
ジチオカルバミン酸カリウム（固形分５０％、表中では
「ＤＥＫ」と略記する。）は、大内新興化学（株）から
入手した。Ｃ珪酸カリウム（固形分４６％）、および１
号水ガラス（固形分４３％）は、日本化学工業（株）か
ら入手した。都市ごみ焼却工場から排出された、鉛を大
量に含有する高アルカリ性飛灰３０ｇに対して、下記の
表１に示す処理材および１８ｇの水を添加して混練を行
い、２０℃で４日間養生させた。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、振とう時
間を３時間にした他は環境庁告示１３号法（日本）に従
って抽出試験を行ない、鉛の溶出濃度を測定した。この
時の実験結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】実施例１と比較例１を比較すると、水ガラ
スとジエチルジチオカルバミン酸塩を組み合わせること
で、水ガラス単独の場合と比較して処理材の添加量を約
半分とすることができ、処理物の減容化が可能であるこ
とがわかる。また、実施例１、４と実施例５、６とを比
較すると、珪酸ナトリウムの代わりに珪酸カリウムを用
いても性能が向上することが分かり、可溶性珪酸塩とジ
エチルジチオカルバミン酸塩の組み合わせが、処理材と
して好ましいことが分かる。

【００３３】（実施例７〜８、比較例３〜６）二酸化珪
素は、酸性白土を硫酸で加熱処理した後に、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。ジエチルジチオカルバミン酸カリウム
（ＤＥＫ：固形分５０％）は、大内新興化学（株）より
入手した。都市ごみ焼却工場から排出された、鉛を大量
に含有する高アルカリ性飛灰３０ｇに対して、下記の表
２に示す処理材および１８ｇの水を添加して混練を行
い、２０℃で１日間養生させた。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、振とう時
間を３時間にした他は環境庁告示１３号法（日本）に従
って抽出試験を行ない、鉛の溶出濃度を測定した。この
時の実験結果を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２の実施例と比較例とを比較すると、二
酸化珪素にジエチルジチオカルバミン酸塩を組み合わせ
ることで、処理材の添加量を二酸化珪素単独の場合と比
較して約半分とすることができ、処理物の減容化が可能
となり、二酸化珪素とジエチルジチオカルバミン酸塩の
組み合わせが、処理材として好ましいことが分かる。

【００３６】（実施例９〜１４、比較例７〜１７）ポリ
エチレンイミンにジチオカルボキシル基の結合したポリ
マー（分子量約３０００、固形分５０％）を合成した。
３号水ガラス（固形分３８％）は、日本化学工業（株）
から入手した。都市ごみ焼却工場から排出された、鉛を
大量に含有する２種類の高アルカリ性飛灰Ａ、Ｂの３０
ｇに対して、下記の表３、表４に示す処理材および１８
ｇの水を添加して混練を行い、２０℃で４日間養生させ
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、振とう時間を３時間にした他は環境庁
告示１３号法（日本）に従って抽出試験を行ない、鉛の
溶出濃度を測定した。この時の実験結果を表３、表４に
示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】表３、および表４の結果から、水ガラス
と、ジチオカルボキシル基を含むポリマーとを組み合わ
せることで、水ガラスを単独で使用する場合と比較し
て、処理材の添加率を半分以下とすることができ、処理
物の減容化が可能とわかる。以上のことから、可溶性珪
酸塩とジチオカルボキシル基を含むポリマーとの組み合
わせが、処理材として好ましいことが分かる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 11/00 ＺＡＢＢ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｋ (72)発明者野村卓司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】硬い塩基を含む化合物と軟らかい塩基を
含む化合物とを組み合わせてなることを特徴とする廃棄
物処理材。
【請求項２】硬い塩基が、ＯＨ^-、Ｆ^-、Ｃｌ^-、Ｃ
Ｈ₃ＣＯＯ^-、ＣＯ ₃ ^2-、ＣｌＯ₄ ^-、ＮＯ₃ ^-、ＲＯ
Ｈ（但し、Ｒはアルキル基その他の脂肪族基、またはア
リール基その他の芳香族基を示す。）、ＲＯ^-（但し、
Ｒはアルキル基その他の脂肪族基、またはアリール基そ
の他の芳香族基を示す。）、Ｒ₂Ｏ（但し、Ｒはアルキ
ル基その他の脂肪族基、またはアリール基その他の芳香
族基を示し、２つのＲは必ずしも同じである必要はな
い。）、ＳＯ₄ ^2-、Ｏ^2-、ＮＨ ₃、ＲＮＨ₂（但し、
Ｒはアルキル基その他の脂肪族基、またはアリール基そ
の他の芳香族基を示す。）、Ｎ₂Ｈ₄、ＰＯ₄ ^3-の内か
ら選ばれた少なくとも１種である請求項１記載の廃棄物
処理材。
【請求項３】硬い塩基を含む化合物が、水酸化物、炭
酸塩、燐酸塩から選ばれた少なくとも１種である請求項
２記載の廃棄物処理材。
【請求項４】硬い塩基を含む化合物が、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カ
ルシウム、水酸化アルミニウム、アルミン酸ナトリウ
ム、水酸化鉄、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マ
グネシウム、炭酸カルシウム、炭酸アンモニウム、炭酸
鉄、燐酸ナトリウム、燐酸カリウム、燐酸マグネシウ
ム、燐酸カルシウム、燐酸アルミニウム、燐酸鉄の内か
ら選ばれた少なくとも１種である請求項３記載の廃棄物
処理材。
【請求項５】硬い塩基を含む化合物が、ＳｉとＯＨの
結合を有する化合物である請求項１記載の廃棄物処理
材。
【請求項６】硬い塩基を含む化合物が、二酸化珪素お
よび各種珪酸塩の内から選ばれた少なくとも１種である
請求項５記載の廃棄物処理材。
【請求項７】硬い塩基を含む化合物が、二酸化珪素、
珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、珪酸カルシウ
ム、珪酸カリウム、珪酸ナトリウムの内から選ばれた少
なくとも１種である請求項６記載の廃棄物処理材。
【請求項８】硬い塩基を含む化合物が、珪酸ナトリウ
ムおよび／または珪酸カリウムである請求項７記載の廃
棄物処理材。
【請求項９】硬い塩基を含む化合物が、比表面積が１
５０ｍ²／ｇ（ＢＥＴ法）以上である二酸化珪素もしく
は珪酸アルミニウムである請求項７記載の廃棄物処理
材。
【請求項１０】軟らかい塩基が、Ｒ₂Ｓ（但し、Ｒは
アルキル基その他の脂肪族基、またはアリール基その他
の芳香族基を示し、２つのＲは必ずしも同じである必要
はない。）、Ｓ^2-、ＲＳＨ（但し、Ｒはアルキル基その
他の脂肪族基、またはアリール基その他の芳香族基を示
す。）、ＲＳ^-（但し、Ｒはアルキル基その他の脂肪族
基、またはアリール基その他の芳香族基を示す。）、Ｒ
ＳＳ^-（但し、Ｒはアルキル基その他の脂肪族基、また
はアリール基その他の芳香族基を示す。）、Ｉ^-、ＳＣ
Ｎ^-、ＣＮ^-、ＲＮＣ（但し、Ｒはアルキル基その他の
脂肪族基、またはアリール基もしくはその他の芳香族基
を示す。）、ＣＯ、Ｓ₂Ｏ₃ ^2-、Ｒ₃Ｐ（但し、Ｒはア
ルキル基その他の脂肪族基、またはアリール基その他の
芳香族基を示し、全てのＲが必ずしも同じである必要は
ない。）の内から選ばれた少なくとも１種である請求項
１記載の廃棄物処理材。
【請求項１１】軟らかい塩基が、Ｒ₂ＮＣＳ₂ ^-（但
し、Ｒは水素、アルキル基その他の脂肪族基、またはア
リール基その他の芳香族基を示し、２つのＲが必ずしも
同じである必要はない。）である請求項１記載の廃棄物
処理材。
【請求項１２】軟らかい塩基を含む化合物がＲ₂ＮＣ
Ｓ₂Ｍ（但し、Ｒは水素、アルキル基その他の脂肪族
基、またはアリール基その他の芳香族基を示し、２つの
Ｒが必ずしも同じである必要はなく、ＭはＮａまたはＫ
を示す。）で表されるジチオカルバミン酸塩である請求
項１記載の廃棄物処理材。
【請求項１３】ジチオカルバミン酸塩が、ジエチルジ
チオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミ
ン酸カリウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウ
ム、ジブチルジチオカルバミン酸カリウム、エチレンビ
スジチオカルバミン酸ナトリウム、エチレンビスジチオ
カルバミン酸カリウム、メチルジチオカルバミン酸ナト
リウム、メチルジチオカルバミン酸カリウム、エチルジ
チオカルバミン酸ナトリウム、エチルジチオカルバミン
酸カリウム、ｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウ
ム、ｎ−ブチルジチオカルバミン酸カリウム、ｎ−プロ
ピルジチオカルバミン酸ナトリウム、ｎ−プロピルジチ
オカルバミン酸カリウム、メチルエチルジチオカルバミ
ン酸ナトリウム、メチルエチルジチオカルバミン酸カリ
ウム、メチルｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウ
ム、メチルｎ−ブチルジチオジチオカルバミン酸カリウ
ム、フェニルジチオカルバミン酸ナトリウム、フェニル
ジチオカルバミン酸カリウム、ベンジルジチオカルバミ
ン酸ナトリウム、ベンジルジチオカルバミン酸カリウ
ム、ポリエチレンイミンにジチオカルボキシル基が結合
してなる化合物のナトリウム塩もしくはカリウム塩の内
から選ばれた少なくとも１種である請求項１２記載の廃
棄物処理材。
【請求項１４】ジチオカルバミン酸塩が、ジエチルジ
チオカルバミン酸のナトリウム塩もしくはカリウム塩、
ジブチルジチオカルバミン酸のナトリウム塩もしくはカ
リウム塩の少なくとも１種である請求項１３記載の廃棄
物処理材。
【請求項１５】ジチオカルバミン酸塩が、ポリエチレ
ンイミンにジチオカルボキシル基が結合してなる化合物
のナトリウム塩および／またはカリウム塩である請求項
１３記載の廃棄物処理材。
【請求項１６】珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、二酸
化珪素、珪酸アルミニウムの内から選ばれた少なくとも
１種の硬い塩基を含む化合物と、ジエチルジチオカルバ
ミン酸のナトリウム塩もしくはカリウム塩、ジブチルジ
チオカルバミン酸のナトリウム塩もしくはカリウム塩の
内から選ばれた少なくとも１種の軟らかい塩基を含む化
合物とを組み合わせた粉体状の処理材である請求項１記
載の廃棄物処理材。
【請求項１７】珪酸カリウムおよび／または珪酸ナト
リウムと、ジエチルジチオカルバミン酸塩および／また
はジブチルジチオカルバミン酸塩とを組み合わせてなる
液体状の処理材である請求項１記載の廃棄物処理材。
【請求項１８】さらに活性炭を加えてなる請求項１６
または請求項１７記載の廃棄物処理材。
【請求項１９】さらに亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸
カリウムを加えてなる請求項１６または請求項１７記載
の廃棄物処理材。
【請求項２０】クロム、鉛、カドミウム、ヒソ、セレ
ン、水銀からなる群より選ばれた少なくとも１種の有害
物質を含有する廃棄物を処理するに際して、前記廃棄物
１００重量部に対して、請求項１〜１９のいずれかに記
載の廃棄物処理材を１〜３０重量部混合し、必要に応じ
て水を添加して混練してなる廃棄物処理方法。
【請求項２１】廃棄物が、焼却飛灰、主灰、溶融飛灰
などの都市ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、シュレッダ
ーダスト、汚泥、鉱さい、または汚染土壌である請求項
２０記載の廃棄物処理方法。
【請求項２２】廃棄物が、高アルカリ性の都市ごみ焼
却飛灰である請求項２１記載の廃棄物処理方法。
【請求項２３】クロム、鉛、カドミウム、ヒソ、セレ
ン、水銀からなる群より選ばれた少なくとも１種の有害
物質を含有する廃棄物焼却灰を湿式灰冷却装置で処理す
るに際して、前記湿式灰冷却装置の冷却水、または前記
湿式灰冷却装置から排出された焼却灰に、請求項１〜請
求項１９のいずれかに記載の廃棄物処理材を添加するこ
とを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２４】前記廃棄物処理材が、可溶性珪酸塩、
可溶性珪酸塩および炭酸カリウムのいずれかと、ジチオ
カルバミン酸塩とを主成分とする請求項２０記載の廃棄
物処理方法。