JPH108029A - 重金属の安定化剤、重金属の安定化処理方法、重金属含有物質の使用方法および重金属の安定化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ばいじん等の重金属含有物質に対して重金属の
安定化を簡単かつ効率的に行える重金属の安定化剤、安
定化方法を提供する。 【解決手段】重金属含有物質に混合されて前記物質中の
重金属成分を安定化させる安定化剤であって、ｐＨ調整
後残存する重金属を吸着・捕捉することにより重金属を
安定化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属の安定化
剤、重金属の安定化方法、重金属含有物質の使用方法お
よび重金属の安定化処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ごみ焼却施設の集塵設備で捕集されたば
いじんには、鉛等の重金属が含むため、この重金属が溶
出しないように安定化してから埋め立て等の最終処分を
行う方法が採用されている。わが国では法律上、上記の
ような重金属の安定化方法として４種類の方法が定めら
れている。しかし、厳しい溶出基準値をクリアし、且つ
実用上適用可能な方法としては、結局のところ、薬剤混
練法が多用されてきた。ところが、国の重金属規制基準
値が厳しくなったため、これまで使用されてきた薬剤混
練法では、多量の薬剤を使用しなければならなくなり、
その結果、コストが異常に高くなり、実用的に実施する
のが極めて困難な状況にある。

【０００３】すなわち、従来から用いられている有機キ
レート剤は、ポリアルキルアミンのジチオカルバミン酸
ソーダや、メルカプト基を有する有機化合物を用いて重
金属をキレートする方法である。また、無機化合物によ
る安定化剤としては、例えば特開平７−３９８４７号公
報、特開平７−１８５４９９号公報に開示された技術が
ある。これらの方法は、無機物質で重金属を封じ込めて
固定化する方法である。

【０００４】さらに、別の安定化方法として、酸その他
の溶媒による安定化方法がある。この方法は、ばいじ
んと水を混合して混合槽でスラリー状にした後、第１
反応槽で塩酸溶液を加えて重金属などを酸抽出し、第
２反応槽で苛性ソーダ等を加えて重金属水酸化物のスラ
リーとして、安定化処理槽に一旦、貯留する。その
後、水酸化物スラリーは脱水機に送られて固液分離
し、分離ケーキはセメント等で固化処理されたあと埋
め立て処分される。また、水酸化物脱水廃液は汚水貯
槽に送られ、排水処理設備においてｐＨ調整等を行
い、国が定める排水基準値を確認したあと処分される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、鉛等の重金属の
安定化剤として広く使用されてきた有機キレート剤は、
高価であってコストが高くつく欠点がある。ｐＨ調整用
に使用する硫酸バンドやキレート剤とばいじんが意図せ
ぬ反応を起こし、安定化処理過程で硫化水素・二硫化炭
素・チウラム等の新たな有害物質を生成してしまうこと
が報告されている。高濃度重金属を含有する溶融飛灰に
対しては、有機キレート剤を２０〜３０％添加したとし
ても前記基準値内まで安定化させることは難しい。埋め
立て処理後に、土壌の微生物によって有機部分の分解が
予想されるため、長期の安定化性能については危惧され
ている。一般に窒素を含む有機化合物は、土壌菌である
ニトロモナスやニトロバクター等により分解され、最終
的には窒素ガスになることが周知であり、そうなると、
有害な重金属だけが残ることになる。

【０００６】前記無機化合物による安定化剤は、例え
ば、特開平７−３９８４７号によれば、ばいじんに対し
４０部を添加して混練した結果が実施例に記載されてい
るが、効率が悪く現在の法律基準には適応しない。ま
た、特開平７−１８５４９９号に記載された実施例は安
定化処理７日後の溶出試験例であり、処理後に余分な養
生工程を必要とし実用性が期待できない。また、単に無
機物で重金属を封じ込めて安定化しているに過ぎず、ま
た１ケ月後の測定値も記載されていない。

【０００７】前記した酸その他の溶媒による安定化方法
は、処理工程が大変に複雑であり、設備機器の材質選定
にも制限が多いという欠点がある。具体的には、ばいじ
んは「細かい、飛散する、吸湿する、塩類等の腐食性物
質を含有する」などの特性を有し、これらの特性にもと
づき「機器内で沈降する、凝集する、詰まる、機器を磨
耗させる、腐食させる、閉塞させる」などの問題を起こ
す。強アルカリのばいじんから重金属を酸抽出するに
は、多量の塩酸が必要になる。分離ケーキはセメント等
で固化処理しなければ処分できない。以上の結果、コス
トが高くつくだけでなく、処理工程が複雑で安全性にも
問題が多い。

【０００８】上記説明は、重金属として鉛を主な対象に
して説明したが、安定化を必要とする重金属には、鉛以
外にも水銀その他の有害な重金属がある。本発明は、前
記した従来における重金属の安定化方法の問題点を解消
し、鉛等の各種重金属を含有する焼却灰、廃液、汚染土
壌、ヘドロ、シュレッダーダスト等を含む広い範囲の重
金属含有物質一般に使用可能であり、特にばいじんから
の鉛の溶出量を法定基準値である０．３ｐｐｍ以下にす
ることが可能であって、ｐＨ調整の際の安全性を維持
し、処理工程を簡易にし、さらに安全かつ効率的に処理
でき、従来の重金属安定化処理のコスト高を解消するこ
とが可能な重金属安定化剤および安定化処理方法を提供
することである。

【０００９】また、本発明は、前記のような状況に鑑み
てなされたものであって、基本的には薬剤混練法であり
ながら、従来の薬剤混練法では到底達し得なかった重金
属の安定化を達成したものである。また、この発明は薬
剤混練法以外の方法に適用しても重金属の安定化に効果
のある方法及び剤、装置を提供するものである。本発明
は、有機キレート剤と比較して、取扱いが煩雑で、且つ
その安定化の効率も良くなく実用上は殆ど用いられなか
った無機系の安定化剤に対して、従来では考えられなか
った工夫を施すことにより、有機キレート剤と比較して
飛躍的に安定化率の向上した安定化剤、安定化方法を提
供するものである。

【００１０】すなわち、廃棄物中の重金属を、含有され
た状態で硫化物化するという全く新しい安定化剤、安定
化方法を提供するものであって、その中心的な剤として
チオ基含有化合物を用いるという新規な技術的思想に基
づくものである。従来の安定化剤の考え方は、廃棄物中
の重金属をキレートするか、無機物で封じ込めて安定化
するかであるが、本発明は廃棄物中の重金属を、含有さ
れた状態でもともと自然界に長期間安定的に存在してい
た化合物の形に戻すことにより、有害な重金属の安定化
を図るものであって、従来の考え方とは異なるものであ
る。

【００１１】本発明者は、緩衝作用によるｐＨ調整を行
う成分（リン酸、第１リン酸塩等）とチオ尿素からなる
安定化剤により、法律基準値をクリアすることを見い出
したが、チオ尿素が重金属の安定化に寄与する作用は、
重金属を吸着・捕捉するというよりはむしろ、重金属を
硫化物化する働きであると思われる。すなわち、水酸化
物、塩化物の重金属を、チオ尿素により硫化物化すると
考えられる。

【００１２】また、本発明は廃棄物に対して緩衝作用に
よるｐＨ調整を行う第１成分を併用することにより上記
チオ基含有化合物の働きを有効にした安定化剤を提供す
る。第１成分としては、リン酸、第１リン酸塩等を用い
る。更に、本発明は安定化をより効率良くするために、
活性白土や硫酸バンドを追加した安定化剤を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のうち、第１の発
明にかかる重金属の安定化剤は、重金属含有物質に混合
されて前記物質中の重金属成分を安定化させる安定化剤
であって、ｐＨ調整後残存する重金属を吸着・捕捉する
ことにより重金属を安定化する。本発明のうち、別の発
明にかかる重金属の安定化剤は、重金属含有物質に混合
されて前記物質中の重金属成分を安定化させる安定化剤
であって、少なくともｐＨ調整を行いつつ前記重金属成
分との反応により不溶性重金属化合物を生成する第１成
分と、残存する前記重金属成分を吸着・捕捉して安定化
させる第２成分とを含有する。 第１成分としては使用
時にリン酸イオンを生じる化合物が好ましい。具体的に
は、リン酸、第１リン酸塩、第２リン酸塩、トリポリリ
ン酸塩およびヘキサメタリン酸塩のうちの少なくとも１
種を含むことが好ましい。そのうち、第１リン酸塩が好
ましい材料である。

【００１４】第２成分としては、ケイ酸塩、アルミン酸
塩、アルギン酸塩、酸性白土、活性白土、ベントナイ
ト、ケイソウ土、石膏、人工ゼオライト、フライアッシ
ュ、シリカヒューム、合成ケイ酸アルミニウム、ケイ
砂、ホワイトカーボンおよびシリカゲルのうちの少なく
とも１種を含むことが好ましい。そのうち、活性白土が
好ましい材料である。

【００１５】本発明は、第１成分の作用により、重金属
成分を不溶性の化合物に変えることで溶出を防ぐととも
に、その際に、第１成分が有する緩衝作用によってｐＨ
を、重金属成分の不溶化反応が効率的に行われる範囲、
例えばｐＨ１０程度に調整する。さらに、第２成分の作
用で、重金属化合物や重金属イオンを吸着・捕捉するこ
とでも、重金属成分の溶出が防止される。不溶性重金属
化合物の生成と、重金属成分の吸着・捕捉という２種類
の異なる作用が相乗的に発揮されることで、重金属の安
定化が効果的に果たされる。

【００１６】第１成分だけでもある程度の安定化は可能
であるが、第１成分だけで十分な安定化作用を果たさせ
るには第１成分を大量に使用しなければならない。第１
成分は比較的高価な材料であるためコストが高くつく。
しかも、第１成分を単に大量に使用しただけでは重金属
の安定化作用の効率が悪い。そこで、第１成分とは重金
属に対する安定化の機構が異なる第２成分を加えておく
ことで、第１成分だけでは安定化できない重金属成分に
ついても安定化することが可能になる。第２成分には比
較的安価な材料が使用できるので、第２成分を比較的多
量に使用してもコストが増大することはない。

【００１７】第１成分および第２成分はそれぞれ、独立
した単独の薬剤として添加される場合もあるし、複数の
薬剤が使用時に反応あるいは相互作用を生じて、第１成
分あるいは第２成分としての作用を発揮する場合もあ
る。ひとつの薬剤が、第１成分および第２成分の両方の
作用に関与する場合もある。本発明の安定化剤の具体例
を挙げる。

【００１８】第１成分としてリン酸と第１リン酸塩とを
用い、第２成分としてケイ酸塩を用いることができる。
第１成分としてリン酸と第１リン酸塩とを用い、第２成
分としてケイ酸塩とアルミン酸塩とを用いることができ
る。第１成分としてリン酸、第１リン酸塩及びトリポリ
リン酸塩を組み合わせ、第２成分としてケイ酸塩を用い
ることができる。第１成分としてリン酸と第１リン酸塩
を用い、第２成分としてケイ酸塩、アルミン酸塩及びア
ルギン酸塩を組み合わせることができる。第１成分とし
てリン酸を用い、第２成分としてケイ酸塩とケイソウ土
を用いることができる。第１成分として第２リン酸塩と
トリポリリン酸塩とを用い、第２成分としてケイ酸塩を
用いることができる。

【００１９】第２成分として、緻密な固化物を形成して
その中に鉛化合物や鉛イオンを閉じ込め捕捉する酸性白
土、ベントナイト、石膏、フライアッシュ、ケイ砂、ホ
ワイトカーボン、シリカゲル、あるいは、水酸化カルシ
ウムと反応してケイ酸カルシウムを生成してその結晶粒
子間に鉛化合物や鉛イオンを閉じ込め捕捉するシリカヒ
ューム等の酸化ケイ素を主成分とする微粉末を用いるこ
ともできる。但し、これらの材料は、前記したケイ酸塩
やケイソウ土などに補完的に加えておくのが好ましい。

【００２０】なお、本発明において安定化させることの
できる重金属としては、鉛以外にも両性水酸化物をつく
る亜鉛、アルミニウム、スズ、砒素、さらに水銀、カド
ミウム、６価クロム等も対象となる。前記第１成分とし
てのリン酸は、リン酸水溶液のままで用いるほか、ケイ
ソウ土などの吸着作用を有する粉体すなわち吸着性粉体
にリン酸水溶液を吸収させて担持させた状態の粉粒状リ
ン酸を用いることができる。粉粒状リン酸は、輸送保管
等の取扱いが容易であり、安定化剤の製造および重金属
含有物質への混合操作なども容易になる。吸収性粉体と
して、ケイソウ土など前記した第２成分に相当する材料
を用いれば、粉粒状リン酸が、第１成分としての機能に
加えて、第２成分としての機能をも発揮することにな
る。但し、第２成分の機能は、粉粒状リン酸だけでは十
分に達成できない場合が多いので、安定化剤には粉粒状
リン酸とは別個に第２成分となる材料を添加しておくこ
とが好ましい。

【００２１】本発明のうち、さらに別の発明に係る重金
属の安定化剤は、重金属含有物質に混合されて前記物質
中の重金属成分を安定化させる安定化剤であって、少な
くともチオ基含有化合物を含む。チオ基含有化合物と
は、構造中にチオ基を有する化合物である。チオ基含有
化合物としては、チオ尿素、特に粉体状のチオ尿素が好
ましい。

【００２２】前記第２成分に替えてチオ基含有化合物を
用いることができる。また、第１成分および第２成分に
加えてチオ基含有化合物をさらに含有させておくことが
できる。チオ基含有化合物は、重金属と反応して不溶性
の硫化物を生成する。この硫化物による安定化は、前記
した第１成分や第２成分による安定化よりもさらに安定
な状態が得られる。特に、チオ基含有化合物による安定
化作用は、第１成分および第２成分による安定化が完了
した重金属含有物質を埋め立て等で放置しておいた状態
でも徐々に進行して、前記した安定な硫化物を作る。第
１成分により生成した不溶化物がチオ基含有化合物と反
応して、より安定な硫化物となる。したがって、経時的
な安定化維持に有効である。従来の高分子キレート剤で
生成される有機金属錯化合物は長い年月の間には分解す
ることが懸念されている。また、チオ基含有化合物は、
溶出する硫化物を原因とする臭気や硫化水素発生の問題
を解消することができる。

【００２３】チオ尿素は、溶液にして用いることもでき
るが、粉体状のチオ尿素を用いれば、取扱いが容易にな
る。特に、粉体状の第１成分あるいは第２成分と組み合
わせて使用するのに好都合である。第１成分および第２
成分に加えて、硫酸バンドをさらに含有させておくこと
ができる。

【００２４】硫酸バンドは、第１成分におけるｐＨ調整
機能を補完する。したがって、従来のｐＨ調整剤として
の硫酸バンドの使用量に比べて少ない量で十分である。
硫酸バンドとして粉体状のものを用いれば、取扱いが容
易であり、粉体状の安定化剤を製造するのにも好都合で
ある。第１リン酸塩と粉体状の硫酸バンドと粉体状のチ
オ尿素とを含有する安定化剤は、取扱いが容易であると
ともに、ばいじん等への混合操作が容易で安定化作用を
効率的に発揮させることができる。

【００２５】重金属含有物質は、ゴミ焼却施設や各種工
場設備などから排出される焼却灰、ばいじん、廃液、汚
染土壌、ヘドロなど、含有する重金属の安定化が必要と
される物質であれば、任意の物質に適用できる。本発明
の安定化剤は、重金属含有物質としてばいじんに適用し
たときに特に優れた機能が発揮できる。ばいじんには、
焼却ばいじんあるいは溶融ばいじんがあり、何れにも適
用できるが、重金属を高濃度で含有する溶融ばいじんに
対して優れた効果を発揮する。通常、溶融ばいじんから
は鉛が数百〜数千ppm 以上も溶出することが知られてい
る。

【００２６】最後に、現在廃棄物の最終処分場不足が深
刻な社会問題となっており、再資源化が望まれている。
従って本発明を適用して都市ごみ焼却灰中の重金属成分
も硫化物化することにより、長期的に安定性能が高く、
路盤材、土木資材、歩道ブロック等のリサイクルに貢献
できる。再生路盤材の製造設備の場合は焼却灰と安定化
剤の混練機、混練物の加圧成型機及び一定期間養生後に
成型物を４０mm以下に破砕すれば再生路盤材として有効
利用が可能になる。一定期間養生後の重金属溶出値は再
生利用の土壌汚染に係る環境基準値をクリアできる。こ
の方法は、高温焼成、焼却灰溶融方法と比較し、極めて
簡単であり、処理コストが低減でき実用化が容易であ
る。また、溶融飛灰等の発生がない。

【００２７】本発明の重金属の安定化剤は、少なくとも
チオ基含有化合物を含むことができる。チオ基含有化合
物は粉粒状であることが取り扱い上好ましい。特にチオ
尿素であれば、安定化処理において有毒ガスの発生がな
く重金属を硫化物化できる。各々の重金属含有物質によ
り、共存物質、重金属の含有量、溶出量、溶出挙動のす
べてに違いがある。よって、ポルトランドセメント、高
炉セメント、硫酸バンドを、目的及び重金属含有物質別
に応じて併用することにより、効率良く安定化できる。

【００２８】

【作用】

(1) 第１成分の作用 第１成分は、緩衝作用によってｐＨを調整しながら不溶
性の重金属化合物を生成させる。ここに、不溶性の重金
属化合物とは、例えば、重金属含有物質がｐＨ１０近辺
になると析出する水酸化鉛等である。但し、水酸化鉛は
雰囲気が再び強アルカリ性になると再溶解する。しか
し、第１成分としてリン酸、第１リン酸塩等のリン酸系
化合物を用いれば、水酸化鉛はリン酸鉛になり、再び溶
解するおそれのない強固な不溶性化合物となる。その意
味では、第１成分としてリン酸系化合物を用いることが
好ましい。

【００２９】ここで、緩衝作用を有するとは、それ自体
が緩衝作用を発揮する場合に限らず、他の薬剤と共働し
て緩衝作用を発揮する場合も含む。他の薬剤とは、第２
成分あるいはそれ以外に安定化剤に添加された成分、さ
らには、ばいじん等の重金属含有物質中に存在する化合
物等である。例えば、第１成分としてリン酸のみが用い
られた場合、このものは単独では緩衝作用を発揮しない
が、第２成分として用いられるケイ酸ソーダと共働して
緩衝作用を発揮する。

【００３０】以下では、ばいじんを一例にとって、上述
したことを具体的に説明する。ばいじん中の酸化カルシ
ウムは水と反応して水酸化カルシウムを生成し、ばいじ
ん中の塩化鉛や酸化鉛等からは鉛イオンが溶出する。リ
ン酸系化合物は、これとばいじんとの混合溶液のｐＨを
例えば１０近辺に低下させ、そのｐＨを維持しようとす
る緩衝作用を発揮する。ｐＨ１０近辺では、前記水酸化
カルシウムと鉛イオンが反応して水酸化鉛が生成する。

【００３１】そして、前記リン酸系化合物は、水酸化鉛
をイオン化させた後に、水に不溶性の非常に安定なリン
酸鉛を生成させる。なお、弱酸に含まれる前記リン酸系
化合物の代わりに塩酸等の強酸を使用すると、ばんじん
に含まれるカルシウムが大量に溶出してくるために、大
量の強酸を用いなければｐＨ調整ができない。塩酸等に
は緩衝作用はない。これに対し、リン酸やその塩は弱酸
性なのでカルシウムを溶出させることは少ない。また、
溶けた水酸化カルシウムと反応して難溶性のリン酸カル
シウムを生成することでアルカリを中和してしまう。し
たがって、ｐＨ調整に必要な使用量が少なくて済む。こ
のことから、ばいじん等に含有される重金属の安定化に
は、リン酸やその塩の使用が好ましい。

【００３２】(2) 第２成分の作用 第２成分は、上記第１成分によっても不溶化せずに残存
する重金属化合物や重金属イオンを吸着・捕捉すること
ができる。ここで、「吸着・捕捉」とは、物理的および
化学的な吸着作用または捕捉作用を意味しており、吸着
と捕捉の両方の作用があってもよい。

【００３３】かかる第２成分として、例えば、ケイ酸
塩、アルギン酸塩は、リン酸の存在下でゲル化して立体
的な網目構造を形成し水分子の移動を妨げることによ
り、重金属イオンの移動を妨げ、これを捕捉する。ま
た、アルミン酸塩はコロイド状の水酸化アルミニウムを
生成させ、この水酸化アルミニウムは第１成分に未反応
の重金属化合物や残存重金属イオンを吸着する。

【００３４】ケイソウ土も、未反応の重金属化合物や重
金属イオンを吸着する。また、ケイソウ土は、水酸化カ
ルシウムと反応してケイ酸カルシウムを生成し、その結
晶粒子間に重金属化合物や重金属イオンを閉じ込め、捕
捉する。 (3) なお、ばいじん中の酸化カルシウムと水が反応して
水酸化カルシウムが生成するが、リン酸はこの水酸化カ
ルシウムと反応してリン酸カルシウムを生成させ、この
リン酸カルシウムの結晶粒子の間に未反応の重金属化合
物や重金属イオンを封じ込め、捕捉することにより重金
属の再溶出を妨げる。

【００３５】以上の説明は、重金属として鉛を例に挙げ
て説明したが、鉛以外の重金属についても同様の反応あ
るいは作用によって安定化が図られる。

【００３６】

【発明の実施の形態】

（安定化剤の形態）重金属安定化剤の形態としては、表
１に例示するように粉体、液体があり、重金属安定化処
理設備によって使い分けられる。例えば、重金属安定化
処理設備に貯溜槽や送液設備が備わっている場合は液体
の重金属安定化剤を使用すれば作業性もよく労力も少な
くて済むが、これらが備わっていない場合は粉体の重金
属安定化剤が好ましい。粉体の重金属安定化剤は、嵩が
低く重量も軽くなり、輸送保管その他の取扱いが容易で
ある。粉体の重金属安定化剤が、内部に水分を含有する
ものであれば、ばいじん等に混合して安定化作用を発揮
させる際に前記水分が機能する。

【００３７】（安定化剤の成分）重金属安定化剤の成分
について、第１成分であるリン酸としては取扱時の安全
性が高いことや低温時に氷結しないこと等の点から７５
％水溶液の形態が好ましい。第１リン酸塩、第２リン酸
塩、トリポリリン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アル
ギン酸塩等の塩類は、コスト低下や取扱容易の点からそ
れぞれナトリウム塩が好ましいが、これらに限定される
ものではない。

【００３８】（成分の配合割合）重金属安定化剤を構成
する成分の配合割合は、第１成分と第２成分との組み合
わせ形態及び安定化剤が粉体か液体かによって決定され
る。安定化剤が、第１成分としてリン酸と第１リン酸塩
を用い、第２成分としてケイ酸塩を用いる場合について
一例を挙げれば、第１成分と第２成分の合計を１００重
量％として、リン酸１５〜４０重量％、第１リン酸塩１
０〜３０重量％、ケイ酸塩４５〜６５重量％で実施でき
る。

【００３９】安定化剤が、第１成分としてリン酸と第１
リン酸塩を用い、第２成分としてケイ酸塩とアルミン酸
塩を用いる場合について一例を挙げれば、第１成分と第
２成分の合計を１００重量％として、リン酸１５〜４０
重量％、第１リン酸塩１０〜３０重量％、ケイ酸塩２５
〜４５重量％、アルミン酸塩１０〜３０重量％で実施で
きる。

【００４０】安定化剤が、第１成分としてリン酸、第１
リン酸塩及びトリポリリン酸塩を用い、第２成分として
ケイ酸塩を用いる場合について一例を挙げれば、第１成
分と第２成分の合計を１００重量％として、リン酸１０
〜３５重量％、第１リン酸塩１０〜２５重量％、トリポ
リリン酸塩１０〜３０重量％、ケイ酸塩３５〜６０重量
％で実施できる。

【００４１】安定化剤が、第１成分としてリン酸と第１
リン酸塩を用い、第２成分としてケイ酸塩、アルミン酸
塩及びアルギン酸塩を用いる場合について一例を挙げれ
ば、第１成分と第２成分の合計を１００重量％として、
リン酸１５〜３５重量％、第１リン酸塩１０〜２５重量
％、ケイ酸塩３５〜６０重量％、アルミン酸塩５〜２５
重量％、アルギン酸塩２〜８重量％で実施できる。

【００４２】安定化剤が、第１成分としてリン酸を用
い、第２成分としてケイ酸塩とケイソウ土を用いる場合
について一例を挙げれば、リン酸１５〜３５重量％、ケ
イ酸塩２０〜４０重量％、ケイソウ土３５〜５５重量％
で実施できる。安定化剤が、第１成分として第２リン酸
塩とトリポリリン酸塩を用い、第２成分としてケイ酸塩
を用いる場合について一例を挙げれば、第１成分と第２
成分の合計を１００重量％として、第２リン酸塩５〜２
０重量％、トリポリリン酸塩５〜２５重量％、ケイ酸塩
６５〜９０重量％で実施できる。

【００４３】さらに好ましい配合として、第１成分とし
てリン酸または第１リン酸塩を用い、第２成分として、
ケイソウ土、ホワイトカーボン、活性白土および合成ケ
イ酸アルミニウムからなる群から選ばれる何れか１種ま
たは複数種の材料を用い、さらに、チオ尿素と硫酸バン
ドを加えたものが挙げられる。この場合の好ましい配合
割合として、第１成分２０〜５０重量％、第２成分１０
〜４０重量％、チオ尿素１０〜４０重量％、硫酸バンド
２０〜５０重量％が挙げられる。

【００４４】安定化剤が液体の場合も、固形成分を基準
とする配合割合では以上の粉体の各安定化剤の成分配合
割合と同様である。 （安定化剤の調製方法）本発明の重金属安定化剤の調製
方法の具体例について、その代表例を図１及び図２に示
す。粉体の重金属安定化剤を調製する際には、原料間の
混合比が大きく、しかも比重差も大きいため、一部の原
料が部分的に偏らないように均一に混合することに留意
する。以下、その調製方法を図１に基づいて説明する。

【００４５】配合量からすると、第１成分は第２成分よ
りも少量であるため、図１にみるように先ず第１成分だ
けを混合する。すなわち、先ず第１成分Ａ₁ と第１成分
Ａ₂とを混合精度の高い混合機で均一に混合する。次
に、長さと幅の比が少なくとも１対５以上である所定の
割合で横方向に長くしたリボンブレンダーに、その一方
の端から、上記第１成分２種の混合物Ａと第２成分Ｂ₁
と第２成分Ｂ₂ とを、上記混合物Ａ、単品Ｂ₁ 、単品Ｂ
₂ の順序で供給して、バッチ式操作の場合は約３分間攪
拌混合し、連続式操作の場合は平均滞留時間を約６分間
として攪拌混合する。その後、上記リボンブレンダー内
で攪拌混合された物（粉体の重金属安定化剤）を当該リ
ボンブレンダーの底部の取出口からロータリーバルブを
介して袋詰機又は輸送コンベアに送りだす。

【００４６】一方、液体の重金属安定化剤を調製する際
には、発熱・飛散等の操作上の危険、原料の沈降や混合
液のゲル化を防ぐために、原料の配合順序を正しく行う
こと及び均一に混合することに留意する。以下、その調
製方法を図２に基づいて説明する。標準的調製方法とし
ては、図２にみるように、混合槽Ｉに先ず所定量の水を
投入し、次に攪拌しながら第１成分Ａ₁ を静かに投入
し、その後、第１成分Ａ₂ を投入して約３分間攪拌す
る。これと同時に混合槽IIにも所定量の水を投入し、次
に攪拌しながら第２成分Ｂ₁ と第２成分Ｂ₂ とを投入し
て約３分間攪拌する。次いで、上記混合槽Ｉの液と上記
混合槽IIの液とを同時に混合槽IIIへ投入し約１０分間
攪拌混合する。その後、上記混合槽III内で得られた物
（液体の重金属安定化剤）を取出ポンプによってドラム
缶注入機又はタンクローリー車に送り込む。

【００４７】但し、第２成分として用いる成分Ｂ₂ に
は、例えば、アルギン酸ソーダのように水量が少ないと
ゲル状になってしまい、上記混合槽IIにおけるＢ₁ との
攪拌混合を不十分にさせるものがあるので、Ｂ₂ が上記
のようなものである場合の液体の重金属安定化剤の調製
方法は、上記の標準的調製方法と以下の点で相違する。
すなわち、混合槽IIにおいてＢ₂ を投入せず、混合槽II
Iにおいて混合槽Ｉの液と混合槽IIの液とを同時に投入
した後に、この混合槽IIIに初めてＢ₂ を投入し、約１
０分間攪拌混合する点である。

【００４８】（安定化剤の使用方法）本発明にかかる重
金属安定化剤は、ばいじん以外の重金属含有物質にも適
用されるが、以下、ばいじんを例に挙げてその使用方法
を具体的に説明する。上記重金属安定化剤を使用する際
には、ばいじん中の重金属安定化の処理コスト低下のた
めにも、ばいじん中からごく僅かに溶出する重金属を効
率よく不溶性化合物に変えたり吸着・捕捉することが重
要である。そのため、重金属安定化剤をばいじん中に均
等に分配・浸透させて重金属安定化剤と重金属が接触す
る機会を最大にすることが要請される。

【００４９】上記要請に応えるためには、ばいじん中に
重金属安定化剤を均一に練り込むことができるような、
混練機の構造の選定と作業方法が重要となる。また、混
練機の選定に当たっては、混練工程においてリン酸やケ
イ酸とカルシウム成分とが反応して固い結晶が生成し、
これが機壁に付着してスケールとなって攪拌操作の障害
となるため、混練の精度と混練機の保守性を考慮するこ
とが必要となる。

【００５０】そこで、推奨される混練機としては、混練
効果を高めるためスクリュウ式又はこれに振動式を組み
合わせ、スケールの付着を防止するためセルフクリーニ
ング機能を有するものが挙げられる。作業方法の具体例
としては、重金属安定化剤が粉体の場合は、混練機に所
定量の水を入れ、次に上記混練機の攪拌機を回しながら
上記混練機に所定量の重金属安定化剤を約１分間かけて
徐々に投入した後、約３分間攪拌することで充分に溶解
又は分散させる。次に、上記混練機の攪拌機を回しなが
ら上記混練機にばいじんを約１分間かけて徐々に投入し
た後、５分間混練する。その後、上記混練機から上記混
練物を取り出す。

【００５１】重金属安定化剤が液体の場合は、混練機に
所定量の水を入れ、次に上記混練機の攪拌機を回しなが
ら上記混練機に所定量の重金属安定化剤を約３０秒間か
けて徐々に投入する。次に、上記混練機の攪拌機を回し
ながら上記混練機にばいじんを約１分間かけて徐々に投
入した後、５分間混練する。その後、上記混練機から上
記混練物を取り出す。

【００５２】なお、ばいじんに含まれる重金属の量は、
ごみ焼却場の設備の方式等によって異なるので、ばいじ
んについて、予め、廃棄物の処理及び清掃に関する法律
の環境庁告示１３号による鉛の溶出試験で鉛の溶出量を
測定し、本発明の重金属安定化剤の一定量に対してその
測定値を示すばいじんの一定量を使用することが好まし
い。

【００５３】（安定化方法）本発明にかかる重金属の安
定化方法では、第１成分により、緩衝作用でｐＨを安定
化させた状態で重金属化合物を不溶化させ、それでも不
溶化せずに残存する重金属化合物や重金属イオンは第２
成分で吸着・捕捉される。但し、第１成分で不溶化させ
る前に第２成分に吸着・捕捉される重金属成分や、不溶
化された状態で第２成分に吸着・捕捉される重金属成分
もあり得る。

【００５４】

【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明は下
記の実施例に限定されない。 （鉛の溶出量と法定基準値）先ず、表１に示す組成の重
金属安定化剤を調製した。組成（ｇ）は、重金属含有物
質１００ｇに対する添加量で表す。

【００５５】

【表１】 ────────────────────────────────── 実施例 重金属安定化剤の組成（ｇ） 形態 第１成分 第２成分 その他 ────────────────────────────────── １ リン酸 :3 ケイ酸塩 :6 水:10 液体 第１リン酸塩 :2 ────────────────────────────────── ２ リン酸 :3 ケイ酸塩 :4 水:72 液体 第１リン酸塩 :2 アルミン酸塩 :2 ────────────────────────────────── ３ リン酸 :2 ケイ酸塩 :4 水:10 液体 第１リン酸塩 :1 トリポリリン酸塩 :1.5 ────────────────────────────────── ４ リン酸 :2 ケイ酸塩 :4 水:102 液体 第１リン酸塩 :1 アルミン酸塩 :1 アルギン酸塩 :0.33 ─────────────────────────────────── ５ 粉体状リン酸 :16.5 ケイ酸塩 :7 − 粉体 ─────────────────────────────────── ６ 第２リン酸塩 :1.5 ケイ酸塩 :15 水：10 液体 トリポリリン酸塩 :3 ─────────────────────────────────── ７ 第１リン酸塩 :10 チオ尿素:5 粉体 ─────────────────────────────────── ８ 第１リン酸塩 :6 活性白土 :9 チオ尿素:3 粉体 ─────────────────────────────────── ９ 第１リン酸塩 :6 活性白土 :3.3 チオ尿素:1.7 粉体 硫酸バンド:4 ─────────────────────────────────── １０ 第１リン酸塩 :8 活性白土 :4.4 チオ尿素:2.3 粉体 硫酸バンド:5.3 ────────────────────────────────── ここで、粉体状リン酸は、下記の材料と方法で製造され
たものである。

【００５６】粉体状のケイソウ土をブレンダーに投入し
攪拌しながら、液体状の７５％リン酸をポンプで加圧し
噴霧状にしてブレンダー内に吹き込み、リン酸を粉体に
吸収させた。次に、上記の重金属安定化剤に、環境庁告
示１３号による溶出試験で鉛の溶出量が３２ｐｐｍであ
るばいじん各１００ｇを加えて、乳鉢で５〜１０分間、
よく混練した。混練物を２４時間放置した後、環境庁告
示１３号による溶出試験を行い、鉛の溶出量を原子吸光
法を用いて測定した。その結果を表２に示す。

【００５７】

【表２】 表２に明らかなように、いずれの実施例においても、鉛
の溶出量の測定値は法定基準値である０．３mg/l（ppm
）以下であった。

【００５８】（鉛の溶出量を法定基準値以下にするため
に必要なコスト）従来より広く使用されている高分子キ
レ−ト剤及び液体硫酸バンドを使用して、鉛の溶出量を
法定基準値である０．３ｐｐｍ以下にすることも可能で
ある。その場合に必要なキレ−ト剤と液体硫酸バンドの
量は、ばいじんの鉛の溶出量が３２ｐｐｍの場合は、ば
いじん１００ｇに対してそれぞれ３〜５ｇと８０ｇであ
る。液体硫酸バンドは比較的安価であるがキレート剤は
高価であり、全体としての材料コストはかなり高くな
る。

【００５９】一方、前記の各々の実施例における重金属
安定化剤（重金属安定化剤に含まれる有効成分総量）の
必要量は、ばいじんの鉛の溶出量が３２ｐｐｍの場合
は、ばいじん１００ｇに対してそれぞれ８．５〜２３．
５ｇとなり、前記従来の安定化剤に比べて明らかに少な
い。しかも、各成分の単価は前記キレート剤よりも安価
であるから、安定化剤全体のコストが低減される。

【００６０】（溶融飛灰の安定化）表３に示す組成の重
金属安定化剤を調製した。何れの配合成分も粉体材料を
用い、粉体状の安定化剤を得た。

【００６１】

【表３】 ────────────────────────────────── 実施例 重金属安定化剤の組成（ｇ）（合計３０ｇ） 第１成分 第２成分 その他 ────────────────────────────────── １１ リン酸 :15 ケイソウ土 :15 ────────────────────────────────── １２ リン酸 :15 ホワイトカーボン:8 ケイ酸塩 :7 ────────────────────────────────── １３ 第１リン酸塩 :15 ホワイトカーボン:8 活性白土 :7 ────────────────────────────────── １４ リン酸 :10 ケイソウ土 :10 チオ尿素 :4 硫酸バンド :6 ────────────────────────────────── １５ リン酸 :7 ケイソウ土 :7 チオ尿素 :10 硫酸バンド :6 ────────────────────────────────── １６ リン酸 :13.8 ホワイトカーボン:9.2 チオ尿素 :3.5 硫酸バンド :3.5 ────────────────────────────────── １７ 第１リン酸塩 :6.7 ケイソウ土 :6.6 チオ尿素 :10 硫酸バンド :6.7 ────────────────────────────────── １８ 第１リン酸塩 :6.7 ケイソウ土 :6.6 チオ尿素 :6.7 硫酸バンド :10 ────────────────────────────────── １９ 第１リン酸塩 :6.7 ホワイトカーボン:6.6 チオ尿素 :6.7 硫酸バンド :10 ────────────────────────────────── ２０ 第１リン酸塩 :6.6 ホワイトカーボン:10 硫酸バンド :6.7 チオ尿素 :6.7 ────────────────────────────────── ２１ 第１リン酸塩 :10 ホワイトカーボン:6.6 硫酸バンド :6.7 チオ尿素 :6.7 ────────────────────────────────── ２２ 第１リン酸塩 :6 活性白土 :9 チオ尿素 :7 硫酸バンド :8 ────────────────────────────────── ２３ 第１リン酸塩 :15 活性白土 :6 チオ尿素 :3 硫酸バンド :6 ────────────────────────────────── ２４ 第１リン酸塩 :12 合成ケイ酸 チオ尿素 :3.5 アルミニウム:6.5 硫酸バンド :8 ────────────────────────────────── 得られた重金属安定化剤３０ｇを用いて、前記同様の溶
出試験を行い、その結果を表４に示す。重金属含有物と
して用いたばいじんは、溶融飛灰であり、鉛を２１００
ppm 溶出する高濃度重金属含有物質である。

【００６２】

【表４】 上記試験の結果、実施例１４〜２４の安定化剤は、高濃
度重金属含有物質に対しても、優れた安定化効果を発揮
することができた。

【００６３】なお、市販品の液体キレート剤を同量の３
０重量部添加混練して、同様の測定を行ったところ、鉛
溶出量は４００mg/lであった。 （重金属一般に対する適用）本発明の安定化剤が、鉛以
外の重金属に対しても安定化効果を有することを検証し
た。重金属含有物質として、前記実施例と同じ溶融飛灰
を用いた。

【００６４】＜安定化剤の配合：溶融飛灰１００ｇに対
する混合量＞ 実施例２５： 第１リン酸ナトリウム １２．０ｇ 活性白土 ６．５ｇ 硫酸バンド ８．０ｇ チオ尿素 ３．５ｇ 合計 ３０ｇ 前記実施例と同様の溶出試験を行い、その結果を表５に
示す。なお、処理の後、１日、７日および６０日経過後
の試料について試験を行った。

【００６５】

【表５】 実施例２５： ────────────────────────────── 重金属の溶出量 (mg/l) 重金属 処理前 処理後：１日 ：７日 ：６０日 ────────────────────────────── 鉛 2100 0.14 <0.01 <0.01 水銀 0.0018 <0.0005 <0.0005 <0.0005 カドミウム 0.03 <0.01 <0.01 <0.01 ６価クロム 0.14 <0.02 <0.02 <0.02 ────────────────────────────── 以上の結果、本発明の安定化剤は、鉛以外の重金属に対
しても有効であることが確認された。また、上記実施例
２５では、１日後よりも７日後のほうが鉛の溶出量が減
っており、６０日後でも溶出量が増えることはなく、長
期間にわたる安定化作用に優れていることが判る。

【００６６】（焼却灰の安定化）表６に示す組成の重金
属安定化剤を調製した。何れの配合成分も粉体材料を用
い、粉体状の安定化剤を得た。なお、比較例としてポル
トランドセメント単体からなる安定化剤を使用した。

【００６７】

【表６】 ────────────────────────────────── 実施例 重金属安定化剤の組成（ｇ） 第１成分 第２成分 その他 ────────────────────────────────── ２６ 活性白土 :1.7 ポルトランド セメント :8 チオ尿素 :0.3 ────────────────────────────────── ２７ 第１リン酸塩 :0.25 ベントナイト :0.25 ポルトランド 活性白土 :0.25 セメント :9 チオ尿素 :0.25 ────────────────────────────────── ２８ 第１リン酸塩 :0.3 ベントナイト :0.3 ポルトランド 活性白土 :0.3 セメント :8.8 チオ尿素 :0.3 ────────────────────────────────── ２９ 第１リン酸塩 :0.4 ベントナイト :0.4 ポルトランド 活性白土 :0.4 セメント :8 シリカヒューム:0.4 チオ尿素 :0.4 ────────────────────────────────── 比較例 ポルトランド セメント :10 ────────────────────────────────── 重金属含有物質である焼却灰１００重量部に、得られた
重金属安定化剤１０重量部を添加しパドルミキサーで５
〜１０分間混練後、混練物を金型に詰め込み、圧縮成型
機にて成型した試験体を作製した。１日および３０日経
過後の試験体について環境庁告示第４６号の溶出試験を
行った。その結果を表７に示す。重金属含有物は焼却灰
であり、処理前の鉛の溶出量は２．７ppm であった。

【００６８】

【表７】 以上の結果、本発明の安定化剤は焼却灰に対しても有効
であることが確認された。なお、一定期間養生後、再生
利用の土壌汚染に係る環境基準値である０．０１mg/lの
条件もクリアしている。よって、長期的に安全性の優れ
た廃棄物のリサイクルが可能な最良の方法を提供でき
る。

【００６９】

【発明の効果】本発明の重金属安定化剤および重金属の
安定化方法は、前記のように構成されているので、例え
ば、ばいじんからの鉛の溶出量を改正法定基準値である
０．３ｐｐｍ以下とすることができ、重金属の安定化の
効果が高い。また、第１成分が不溶化反応だけでなくｐ
Ｈ調整の機能をも有するので、ｐＨ調整と不溶化反応と
を同じ工程で同時に行うことができ、従来のようにｐＨ
調整だけで別途１工程を設ける必要がなくなり、重金属
安定化処理作業が簡易化される。

【００７０】第１成分は緩衝作用を有するので、リン酸
系化合物のような弱酸であっても、強アルカリ雰囲気下
の飛灰などを弱アルカリ化することができる。ｐＨ調整
剤として強酸を用いる必要がないので、作業の安全性が
向上する。さらに、本発明の重金属安定化剤は、従来の
高分子キレート剤に比べて安価である。従って、重金属
含有物質を安定化させるのに必要なコストが、従来の方
法に比べて大幅に削減でき、重金属の安定化処理のコス
ト高を解消できる。また、本剤は取扱も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を表す重金属安定化剤の調製
方法の工程図

【図２】別の実施形態を表す重金属安定化剤の調製方法
の工程図

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重金属含有物質に混合されて前記物質中の
   重金属成分を安定化させる安定化剤であって、 ｐＨ調整後残存する重金属を吸着・捕捉することにより
   重金属を安定化する重金属の安定化剤。
2. 【請求項２】重金属含有物質に混合されて前記物質中の
   重金属成分を安定化させる安定化剤であって、 少なくともｐＨ調整を行いつつ前記重金属成分との反応
   により不溶性重金属化合物を生成する第１成分と、 残存する前記重金属成分を吸着・捕捉して安定化させる
   第２成分とを含有する重金属の安定化剤。
3. 【請求項３】前記第１成分は、水溶液が酸性を示す物質
   でｐＨ調整をする請求項２に記載の重金属の安定化剤。
4. 【請求項４】前記第１成分は、緩衝作用によりｐＨ調整
   を行う請求項３に記載の重金属の安定化剤。
5. 【請求項５】前記第１成分は、リン酸、第１リン酸塩、
   第２リン酸塩、トリポリリン酸塩およびヘキサメタリン
   酸塩のうちの少なくとも１種を含む請求項４に記載の重
   金属の安定化剤。
6. 【請求項６】前記第１成分であるリン酸水溶液が吸着性
   粉体に担持されてなる粉状若しくは粒状の粉粒状リン酸
   である請求項５に記載の重金属の安定化剤。
7. 【請求項７】前記第２成分は、チオ尿素、ケイ酸塩、ア
   ルミン酸塩、アルギン酸塩、酸性白土、活性白土、ベン
   トナイト、ケイソウ土、石膏、人工ゼオライト、フライ
   アッシュ、シリカヒューム、合成ケイ酸アルミニウム、
   ケイ砂、ホワイトカーボンおよびシリカゲルのうちの少
   なくとも１種を含む請求項２〜６の何れかに記載の重金
   属の安定化剤。
8. 【請求項８】重金属含有物質に混合されて前記物質中の
   重金属成分を安定化させる安定化剤であって、 少なくともチオ基含有化合物を含む重金属の安定化剤。
9. 【請求項９】少なくともチオ基含有化合物をさらに含む
   請求項１〜７の何れかに記載の重金属の安定化剤。
10. 【請求項１０】前記チオ基含有化合物は、チオ尿素であ
    る請求項８または９に記載の重金属の安定化剤。
11. 【請求項１１】ポルトランドセメント又は高炉セメント
    をさらに含む請求項１〜１０の何れかに記載の重金属の
    安定化剤。
12. 【請求項１２】硫酸バンドをさらに含有する請求項１〜
    １０の何れかに記載の重金属の安定化剤。
13. 【請求項１３】重金属含有物質中の重金属成分を安定化
    させる方法であって、請求項１〜１２の何れかに記載の
    重金属の安定化剤を使用する重金属の安定化処理方法。
14. 【請求項１４】前記重金属含有物質に重金属成分が含有
    された状態で、重金属の安定化剤を添加し混練して、前
    記物質中の重金属を安定化する請求項１３に記載の重金
    属の安定化処理方法。
15. 【請求項１５】重金属含有物質に添加し混練して前記物
    質中の重金属成分を安定化させる安定化処理方法であっ
    て、 前記物質中に含有された状態で重金属を硫化物化する重
    金属の安定化処理方法。
16. 【請求項１６】粉体若しくは粒状のチオ基含有化合物を
    用いて、前記重金属含有物質を硫化物化する請求項１５
    に記載の重金属の安定化処理方法。
17. 【請求項１７】前記重金属含有物質中の重金属を水酸化
    物にした後、重金属を硫化物化する請求項１５または１
    ６に記載の重金属の安定化処理方法。
18. 【請求項１８】安定化処理された重金属含有物質の使用
    方法であって、 請求項１３〜１７の何れかに記載の方法により安定化処
    理して得られた成形材料を路盤材、土木資材、歩道ブロ
    ックとして用いる重金属含有物質の使用方法。
19. 【請求項１９】前記請求項２に記載の重金属の安定化剤
    を重金属含有物質に混合して前記物質中の重金属成分を
    安定化させる安定化処理方法であって、 重金属含有物質との混合工程において、前記第１成分の
    混合工程と前記第２成分の混合工程とに、時間的に差を
    持たせて安定化処理する重金属の安定化処理方法。
20. 【請求項２０】重金属の安定化剤を重金属含有物質に混
    合して前記物質中の重金属成分を安定化させる安定化処
    理方法であって、 前記重金属含有物質を混練機に供給する供給機と、 前記安定化剤を混練機内に供給する供給機と、 水を混練機内に供給する供給機に加えて、 更に前記混練物を圧縮成型する装置と圧縮成型物を一定
    期間経過後、破砕する破砕装置とを設けた重金属の安定
    化処理装置。