JP2001259597A

JP2001259597A - 飛灰の固化処理方法

Info

Publication number: JP2001259597A
Application number: JP2000073578A
Authority: JP
Inventors: Shoji Hisayoshi; 昭二久芳; Tomohiko Sakamoto; 知彦坂本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-09-25

Abstract

(57)【要約】【構成】飛灰と水とに、硫酸塩、アルミニウム含有物
質、アルカリ物質の内の１または２以上を加えて混練
し、これに炭酸ガスを吹き込んだ後、水硬性物質を加え
て混練し、該飛灰を固化する飛灰の固化処理方法であ
る。【効果】本発明の処理方法によれば、飛灰中の重金属
の溶出を法の定める基準値以下とすることができる。し
かも処理に使用する薬品は取扱が容易であり、しかも安
価である。また、炭酸ガス源として、燃焼排ガスを使用
することが出来、価格も安価であり、しかも炭酸ガスの
排出を減ずることができる。更に、硫酸塩と炭酸ガスと
で処理した飛灰を、更にセメント等の水硬性物質でで固
化するので、処理後の取扱が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミや産業廃
棄物を焼却炉で焼却した際に発生するばいじん（飛灰）
中に含まれている重金属を固定化し、飛灰が廃棄処分さ
れた後、環境中に重金属が溶出するのを防止する飛灰の
固化処理方法に関する。

【０００２】

【従来技術】都市ゴミや産業廃棄物などは嵩高いので、
これを焼却処分して容積を小さくしたのち、最終の埋め
立て処分を行うことが多い。しかし都市ゴミや産業廃棄
物を焼却炉で焼却すると塩素ガス、亜硫酸ガス等の有毒
ガスが発生する。この有毒ガスが環境中に排出されるの
を防止するため、消石灰や生石灰などのアルカリ性物質
を用いて排ガスを浄化している。

【０００３】この排ガスの浄化方法には次の２通りの方
法がある。その一方は、排ガス中の塩素ガスおよび亜硫
酸ガス等を除去するため、生石灰や消石灰を乾式または
半湿式方法により該排ガス中に吹き込む方法である。こ
の方法だと飛灰は、上記有毒な亜硫酸ガスや塩素ガスを
処理した後、集塵装置により捕集される。この飛灰に
は、未反応の消石灰や生石灰を含んでいるため、アルカ
リ性を呈する。もう一方の方法は、排ガス中の飛灰を集
塵装置で捕集した後、苛性ソーダ等のアルカリ性水溶液
で亜硫酸ガスや塩素ガスを浄化する方法である。この場
合の飛灰は、未反応の生石灰や消石灰を含まないので、
中性であることが多い。これらの方法で捕集された飛灰
には、都市ゴミや産業廃棄物を焼却する際に揮散した重
金属が吸着されている。

【０００４】従って、これらの飛灰を未処理のまま埋め
立て処分すると、未反応のアルカリ類および重金属を含
んでいるので、これらが溶け出し環境を損なう。そこ
で、飛灰を廃棄物処理法で特別管理一般廃棄物に指定
し、溶融固化、セメントによる固化、薬剤による安定化
処理、酸により抽出し水硫化ソーダなどで安定化する方
法で処理した後、処分することが義務づけられている。
しかしながら、飛灰に含まれる有害な重金属の種類は多
く、それぞれが独特の化学的挙動をするので、上記処理
によっても全ての重金属の溶出量を環境基準値以下にす
ることは困難である。

【０００５】そこで、上記処理方法の欠点を改善する種
々の方法が提案されている。例えば、飛灰を水で洗浄し
てアルカリ分と溶解性の重金属を溶解させ、これに炭酸
ガスを吹き込み、溶出した重金属類を炭酸化し、重金属
の溶出を抑制する方法が特開平１−２８４３８２号公報
で開示されている。

【０００６】また、飛灰を水で混練すると、その混練物
は強アルカリ性となり、鉛などの中性の重金属は水中に
溶出する。この混練物のｐＨ値が１１〜１２となるよう
に炭酸ガスを吹き込んだ後、リン酸系重金属固定化剤を
添加して、鉛等を難溶性のリン酸鉛として固定化する方
法が特開平８−１５５４１７号公報に開示されている。

【０００７】また、飛灰にセメントと水を加えて混練し
た後に、硫化カルシウムを加えて混練する方法が特開平
９−１３６０７２号公報で開示されている。この方法に
よれば、飛灰中の大部分の重金属は、セメントにより不
溶化され、不溶化が不十分な鉛について、添加した硫化
カルシウムにより水に難溶性の硫化物となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記飛灰中の重金属類
を水に溶解させ、これに炭酸ガスを吹き込み、溶解した
重金属類を炭酸化させて除去する方法では、法で定める
全ての基準値をクリアすることが出来るわけではない。
上記炭酸ガスとリン酸系重金属固定化剤とを併用する方
法においては、使用するリン酸系の金属固定化剤が高価
である。また、飛灰にセメントと水を加えて混練した
後、硫化カルシウムを加えて混練する方法については、
使用する硫化カルシウムが空気中で酸化されやすい上、
空気中の湿気と炭酸ガスの作用で有毒な硫化水素を発生
するので、取り扱いと保管に注意を要するなどの問題点
を有している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決し、取
扱が容易な方法については、本出願人が特願平１１−１
３４５９５号、発明の名称「飛灰の処理方法」として出
願している。更に、本出願人は、処理後の取扱が容易な
方法について研究を行った結果、次に示す処理方法を開
発するに至った。請求項１の発明は、飛灰と水とに、硫
酸塩、アルミニウム含有物質、アルカリ物質の内の１ま
たは２以上を加えて混練し、これに炭酸ガスを吹き込ん
だ後、水硬性物質を加えて混練し、該飛灰を固化する飛
灰の固化処理方法である。請求項２の発明は、前記請求
項１の発明で使用する水硬性物質が、ポルトランドセメ
ント、フライアッシュセメント、高炉セメント、特殊セ
メント、セメント系固化材より選ばれる１種または２種
以上の混合物である飛灰の固化処理方法である。

【００１０】

【発明の実施の態様】本発明は、図１に示す工程図の通
り、飛灰に水と、アルカリ性物質、硫酸塩またはアルミ
ニウム含有物質の一種または２種以上の混合物である添
加物とを混練し、これに炭酸ガスを吹き込んで混練し、
次いで硬化後にアルカリ性を示す水硬性物質を加えて混
練し、飛灰を固化する処理方法である。

【００１１】本発明によれば、未反応の消石灰または生
石灰などのアルカリ性物質を含んだ飛灰と水とを混練す
るとカルシウムイオンが溶出する。この系に硫酸塩とア
ルミニウム含有物質が存在すると、上記カルシウムイオ
ンと硫酸塩より溶出した硫酸イオンとアルミニウム含有
物質から溶出したアルミン酸イオンとでカルシウムサル
ホアルミネート（ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・３ＣａＳＯ_４・
３１Ｈ_２Ｏ）系水和物が生成する。この物質は、水に不
溶であり、且つ重金属を固定化するので、飛灰中に含ま
れるほとんどの重金属は固定化される。

【００１２】しかしながら、鉛や砒素などの中性の重金
属類は、上記消石灰や生石灰を含む水溶液のｐＨ値が高
いので、固定化されずに水溶液中に一部残る。そこで、
上記カルシウムサルホアルミネート系水和物が生成され
た系に炭酸ガスを吹き込むことにより、ｐＨ値を下げ、
鉛や砒素などの溶出量を環境基準値以下とするものであ
る。これは、炭酸ガスを上記混練物に吹き込むことによ
り、溶出している鉛イオンなどが炭酸イオンと反応し難
溶性の炭酸塩を生成するものと推測される。水硬性物質
を加えることにより上記カルシウムサルホアルミネート
系水和物および炭酸塩をセメント等の水硬性物質で固化
する飛灰の処理方法である。

【００１３】なお、飛灰中に消石灰や生石灰を含まない
かまたは含有量の少ない場合は、カルシウムイオンが生
成しないか、或いは生成量が少ないので、生石灰や消石
灰を添加して不足分を補い、カルシウムアルミネート系
水和物を生成させるようにする。本発明において添加す
る硫酸塩としては、硫酸イオンが水に溶出することが条
件となる。しかし、反応系全体として溶出すれよいの
で、石膏のようにほとんど水に溶けないものも用いるこ
とができる。この条件を満たし本発明の用いることので
きる硫酸塩としては、硫酸カルシウム（石膏）、硫酸ナ
トリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウムなどをあげ
ることが出来る。

【００１４】また、本発明に用いるアルミニウム含有物
質は、水の存在下でアルミン酸イオンを溶出する物質の
ことであるが、上記硫酸塩と同様にアルミン酸イオン
は、反応系全体として溶出すればよいので、酸化アルミ
ニウムのような水に溶け難い物質でも使用することがで
きる。本発明で使用できるアルミニウム含有物質として
は、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、塩化アル
ミニウム、高炉スラグ等がある。なお、硫酸塩とアルミ
ニウム含有物の両方を含む硫酸アルミニウムやミョウバ
ン等の物質も本発明に用いることができる。本発明に用
いるアルカリ物質としては、特に限定されないが上記消
石灰や生石灰の他に、酸化カルシウムを主な成分とする
各種ポルトランドセメントやこれらを含有する混合セメ
ントも含まれる。

【００１５】なお、飛灰の性状は、焼却炉毎あるいは操
業の条件によって変動する。そこで、この変動を吸収す
るため、硫酸塩やアルミニウム含有物質として石膏類や
高炉スラグ等の価格の安い物質を使用することができ
る。また、硫酸塩、アルミニウム含有物質、アルカリ物
質などの飛灰に対する使用割合は、飛灰の成分あるいは
添加する物質の組成によって決定されるものであり、一
概にその範囲を定められるものでない。条件次第では、
硫酸塩またはアルミニウム含有物質のいずれかを使用し
ない場合もある。しかしながら本発明においては、上記
カルシウムサルホアルミネート系水和物を生成させるこ
とが第１条件であるので、可溶性のＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３
および硫酸塩を反応系全体として、所定の割合含んでい
ることが必要である。特に可溶性のＣａＯは、反応系全
体として２０％以上は必要であり、不足する場合は消石
灰や生石灰を別途添加する。

【００１６】本発明においては、飛灰と、硫酸塩、アル
ミニウム含有物質、アルカリ物質の内１または２以上
と、水との混練物に炭酸ガスを吹き込む。炭酸ガスは、
混練物のｐＨ値が１０以下となるように吹き込む、好ま
しくはｐＨ値が９以下とする。但し、ｐＨ値が低くなり
すぎると固定化された重金属類が再溶出する可能性があ
るので、ｐＨの下限値を６以上とし、好ましくは７以上
とする。なお、吹き込み用の炭酸ガスとしては、純粋な
もののみならず、焼却炉などの排ガス中の炭酸ガスも用
いることができる。

【００１７】水硬性物質の添加量は、飛灰１００重量部
に対して、１０〜５０重量部であり、５０重量部を越え
て加えても効果が変わらず、水硬性物質の使用量も増加
し不経済となる。１０重量部未満であると、水硬性物質
量が不足し、飛灰全体に水硬性物質が行き渡らず、硬化
後の強度も不足する。上記水硬性物質を加えて固化処理
する際、例えば、上記水硬性物質を加えた混練物を所定
形状の型枠に詰め固化する方法以外にも、パン型の造粒
機またはプレス器等を用いて造形することが出来、これ
らは本発明の技術範囲に属する。

【００１８】

【実施例】以下に示す実施例により、本発明を具体的に
説明する。［実施例１］表１に示す組成の飛灰と、水と、試薬１級
の石膏、試薬１級の硫酸アルミニウム、高炉スラグ微粉
末及び三菱ポルトランドセメントまたはセメント系固化
材Ｕスタビラー１０とを表２に示す量各計量し、飛灰と
水と石膏および硫酸アルミニウム等を加えてホバートミ
キサーにて３分間混練した後、この混練物に炭酸ガスを
ｐＨ値が表３の値となるまで吹き込んだ後、次いでポル
トランドセメントまたはＵスタビラー１０を加えて５分
間混練し、４×４×１６ｃｍの型枠に詰め、空気中で３
日間養生した後、クラッシャーにて粉砕し、５ｍｍ篩の
通過量が８０％以上となるまで粉砕を繰り返し行い、そ
の篩下について環境庁告示１３号に基づく溶出試験を実
施した。その結果は、表３に示す通り、重金属類の溶出
は、何れも規定値以下であった。

【００１９】［比較例］同じく表１に示す組成の飛灰と
水と石膏および硫酸アルミニウムとを表２に示すように
計量し、ホバートミキサにて３分間混練し後、環境庁告
示１３号に基づく溶出試験を実施した。その結果は表３
に示すとおりであり、鉛の溶出が認められた。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】

【発明の効果】本発明の処理方法によれば、飛灰中の重
金属の溶出を法の定める基準値以下とすることができ
る。しかも処理に使用する薬品は取扱が容易であり、し
かも安価である。また、炭酸ガス源として、燃焼排ガス
を使用することが出来、価格も安価であり、しかも炭酸
ガスの排出を減ずることができる。更に、硫酸塩と炭酸
ガスとで処理した飛灰を、更にセメント等の水硬性物質
でで固化するので、処理後の取扱が容易である。しか
も、この固化物を建築用材、路盤材等として再利用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固化処理方法の一例を示すフローチャ
ートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】飛灰と水とに、硫酸塩、アルミニウム含
有物質、アルカリ物質の内の１または２以上を加えて混
練し、これに炭酸ガスを吹き込んだ後、水硬性物質を加
えて混練し、該飛灰を固化することを特徴とする飛灰の
固化処理方法。
【請求項２】前記水硬性物質が、ポルトランドセメン
ト、フライアッシュセメント、高炉セメント、特殊セメ
ント、セメント系固化材より選ばれる１種または２種以
上の混合物であることを特徴とする請求項１記載の飛灰
の固化処理方法。