JP2003301165A

JP2003301165A - 重金属類溶出防止剤及びそれを用いた重金属類溶出防止方法

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Publication number: JP2003301165A
Application number: JP2002107774A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kanda; 裕司神田; Kojiro Yanagisawa; 浩次郎柳澤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、少ない添加量で、複雑な設備を必
要としない、重金属類を溶出しやすい物質からの重金属
類の溶出を防止する薬剤を提供する。【解決手段】本発明は、水に難溶性の粉末状ジチオカ
ルバミン酸塩を含むことを特徴とする重金属類溶出防止
剤に関する。また、本発明は、かかる重金属類溶出防止
剤を焼却飛灰などの被処理対象物に加えることを特徴と
する、焼却飛灰の処理方法にも関する。本発明によれ
ば、例えば焼却飛灰の重金属類溶出防止処理を効率的に
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、ごみ焼却炉
等の各種燃焼炉から排出される飛灰及び焼却灰（以下、
これらを併せて「焼却飛灰」と称する）の処理剤として
好適に用いることのできる重金属類溶出防止剤、及び当
該薬剤を用いた重金属類溶出防止剤、特に焼却飛灰の処
理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ごみ焼却炉などから排ガスと共に飛散す
る焼却飛灰の中には、鉛、カドミウム、クロム、水銀、
亜鉛、銅等の人体に有害な重金属類が高濃度に含有され
ている。このような焼却飛灰が雨水等の環境水と接触す
ると、重金属類の溶出が起こり、土壌や地下水、河川、
海水等を汚染する。このため、ごみ焼却炉などから捕集
された焼却飛灰は特別一般廃棄物に指定されており、厚
生労働大臣が定める方法（セメント固化法、薬剤添加
法、溶融固化法、酸その他溶媒への抽出法）によって処
理して焼却飛灰中の重金属類を安定化させた後に埋め立
て処分されている。これらの方法のうち、セメント固化
法及び薬剤添加法が広く採用されている。

【０００３】セメント固化法は、焼却飛灰をセメントに
混ぜて固化させることによって有害物質の溶出を防止す
る方法で、固化の際にセメントに過剰の水分を使用する
ので、その水分の蒸発によって固化後に毛細管が形成さ
れ、その結果、固化物に水浸透性ができて有害物質が溶
出する可能性があり、長い期間においては溶出が無視で
きないほどに大きくなる場合がある。

【０００４】また、処理灰からの有害物質の溶出量を基
準値以下にするためには、多量のセメントを必要とし、
セメント貯蔵設備や添加設備なども大きなものが必要と
なるため、大きな場所が必要で、管理費用も大きくな
る。更に、処理灰の容積が大きくなるので、埋め立て処
分場の効率的使用の観点から問題になってきている。

【０００５】一方、薬剤添加法では、液状のキレート系
薬剤が一般的に使用されている。この液状キレート薬剤
は、有害金属と薬剤中のキレートとが化学量論的に反応
するため、溶融飛灰等のように有害金属の溶出量が多い
場合には、キレート薬剤の添加量も多くなる。しかしな
がら、キレート薬剤が液状であるため、その添加量が多
くなると、処理灰に強度がなくなり、取り扱いが困難に
なる。このような場合には、処理灰に強度を持たせるた
めにセメントを更に使用する必要があるが、設備が複雑
になるという問題がある。

【０００６】更にキレート薬剤は、液の性状が強アルカ
リ性である場合や、他の薬剤が混入した場合には有害ガ
スが発生するといった問題や、漏出した場合には水質汚
濁の原因になるといった問題があり、取り扱いにあたっ
ては専門的な知識や十分な注意が必要であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鉛などの重
金属類を含む焼却飛灰を処理するにあたって、上記のよ
うな問題点を解決する処理剤を提供することを目的とす
る。即ち、本発明は、少ない添加量で、複雑な設備を必
要としない、重金属類を含む焼却飛灰などのような被処
理対象物からの重金属類の溶出を防止する薬剤を提供す
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、粉末状のキレート剤を含むことを特徴と
する、焼却飛灰からの重金属類溶出防止剤を提供する。
また、本発明は、かかる薬剤を用いることを特徴とする
焼却飛灰の処理方法も提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明によれば、重金属類溶出防
止剤として水に難溶性の粉末状ジチオカルバミン酸塩を
使用し、これを焼却飛灰などの被処理対象物と混合する
ことにより、被処理対象物からの重金属類の溶出を防止
することができる。本発明によれば、被処理対象物に添
加した水に難溶性の粉末状ジチオカルバミン酸塩によっ
て、焼却飛灰中の重金属類が化学的に固定されるので、
セメント固化法とは異なり、固化後に毛細管が形成され
て固化物に水の浸透性ができて、重金属類が溶出する可
能性はない。また、液体キレート剤を使用する場合と比
較して、より少量の薬剤量で所望の効果を奏することが
でき、液体キレート剤を焼却飛灰に添加する場合のよう
に処理灰の強度がなくなって取り扱いが困難になること
もない。

【００１０】当該技術においては、キレート剤を用いて
焼却飛灰などに含まれる重金属類を固定化してその溶出
を防止する技術は、水溶液の形態のキレート剤が重金属
類とキレートを形成する機構によるものであると考えら
れており、したがってキレート剤化合物として考えられ
ているものは水溶性の化合物に限られていた。また、ジ
チオカルバミン酸系キレート剤を粉末状に賦形したもの
を重金属類固定剤として用いることも提案されている
が、この場合でも重金属類の固定は、被処理対象物と粉
末状のキレート剤とを混合して水と共に混練する際に、
キレート剤が水に溶解して重金属類とキレートを形成す
るという機構に基づいており、提案されているジチオカ
ルバミン酸系キレート剤は、ジチオカルバミン酸のアル
カリ金属塩などのような水溶性のものに限られていた。

【００１１】以上の説明のように、これまで重金属類溶
出防止剤（重金属類固定剤）として水に難溶性のジチオ
カルバミン酸塩化合物を用いた例は、本発明者らが知る
限りでは存在しない。

【００１２】本発明では、これらの従来技術とは大きく
異なり、水に難溶性の粉末状ジチオカルバミン酸塩を重
金属類溶出防止剤として用いることを特徴とする。従っ
て、本発明においては、重金属類の溶出防止は、従来技
術のようにキレート剤が水に溶解してキレートを形成す
るというものとは異なる機構で行われているか、或いは
重金属類溶出防止剤が水に溶解することがキレート形成
の決定的な要因ではないと考えられる。

【００１３】本発明において、「水に難溶性」とは、水
に対する溶解度が５重量％未満、特に好ましくは１重量
％未満のものをいう。本発明によれば、被処理対象物の
重金属類溶出防止処理を行うことができる。本発明によ
って重金属類溶出防止処理を施すことのできる被処理対
象物としては、各種燃焼炉からの焼却飛灰を代表的なも
のとして挙げることができるが、これ以外にも重金属類
を溶出しやすい物質であれば、本発明方法によって重金
属類溶出防止処理を行うことができる。本発明によって
重金属類溶出防止処理を施すことのできる他の被処理対
象物としては、例えば、汚染土壌；食品、石油、メッキ
等の各産業から排出されるスラッジ類、廃鉱滓、窯滓、
鉱滓などを挙げることができる。また、本発明によって
被処理対象物からの溶出を防止することのできる重金属
類としては、鉛、カドミウム、クロム、水銀、亜鉛、
銅、ヒ素、セレンなどが挙げられる。

【００１４】本発明において重金属類溶出防止剤として
用いることのできる水に難溶性の粉末状ジチオカルバミ
ン酸塩としては、常温で固体状態のジチオカルバミン酸
の亜鉛塩、鉄塩、コバルト塩などの遷移金属塩などが挙
げられる。

【００１５】なお、ジチオカルバミン酸は、アミンと二
硫化炭素を反応させることによって容易に得ることがで
きるが、この反応で用いることのできるアミンとして
は、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルア
ミン、ブチルアミン等の低分子量１級アミン、ジメチル
アミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチル
アミン等の低分子量２級アミン、エチレンジアミン、
１，３−プロピレンジアミン、１，４−ブタンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミ
ン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、
テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミ
ン、イミノビスプロピルアミン等の多価アミン、ポリエ
チレンイミン、ポリアリルアミン等のポリアミン、ピロ
リジン、ピペリジン、ピペラジン、ヘキサメチレンイミ
ンなどの環状アミン等を挙げることができる。これらの
アミンから誘導されるジチオカルバミン酸及びその塩の
中で、常温で固体状態で水に難溶性のものを、本発明に
おける重金属類溶出防止剤として好ましく用いることが
できる。

【００１６】本発明によれば、上記に説明した水に難溶
性の粉末状ジチオカルバミン酸塩を含む本発明に係る重
金属類溶出防止剤を焼却飛灰などの被処理対象物に加え
て混練することによって、被処理対象物からの重金属類
の溶出を防止することができる。また、被処理対象物と
本発明に係る重金属類溶出防止剤とを混練する際には、
水を加えて混練すれば、混練がより容易になる；被処理
対象物と重金属溶出防止剤とが均一に混ざりやすい；固
化がしやすくなる（水が関与するためであると考えられ
る）；廃棄物の体積の減少、飛散防止という効果が得ら
れる；などの点で更に好ましい。この場合には、まず本
発明に係る重金属類溶出防止剤を焼却飛灰などの被処理
対象物に加えて混合した後に、水を加えて混練してもよ
く、或いは、本発明に係る重金属類溶出防止剤及び水を
一緒に焼却飛灰などの被処理対象物に加えて混練しても
よい。

【００１７】焼却飛灰などの被処理対象物に加える本発
明に係る重金属類溶出防止剤の量は、被処理対象物中に
含まれる重金属類の濃度によっても変動するが、概ね、
被処理対象物に対して０．０５〜５０重量％の量で加え
ることが好ましい。また、水を加えて混練する場合に
は、加える水の量は、被処理対象物の性状、重金属類溶
出防止剤の添加量などによって変動するが、一般に、被
処理対象物と本発明に係る重金属類溶出防止剤の合計重
量に対して、１０〜６０重量％であることが好ましい。

【００１８】また、本発明に係る重金属類溶出防止剤を
焼却飛灰などの被処理対象物に加える際には、均一に混
合することが望ましい。このためには、例えば、本発明
に係る重金属類溶出防止剤を適当な粉体と混合すること
によって希釈してから、被処理対象物に加えることがで
きる。この際に使用する粉体としては、特に限定されな
いが、例えば、セメント、活性白土、酸性白土などの多
孔質アルミニウムシリケート、多孔質二酸化珪素などを
挙げることができる。

【００１９】焼却飛灰などの被処理対象物に対して本発
明に係る重金属類溶出防止剤を加えて、混練する際の温
度は、０〜１００℃が好ましい。混練時間は特に限定さ
れないが、一般に、５分〜３０分が好ましい。また、混
練を行った後に養生を行う場合には、混練を０．５〜１
０分以下行い、その後、処理灰を０〜１００℃、より好
ましくは０〜５０℃の温度で、１０分以上、より好まし
くは２４時間以上の時間、養生することが好ましい。

【００２０】上記のように本発明によって処理された処
理灰は、そのまま産業廃棄物として埋め立てなどの廃棄
処理を行うことができる。この際、必要に応じてセメン
トなどの固化剤を用いて処理灰を固化した後に廃棄する
こともできる。

【００２１】

【実施例】以下の実施例により本発明を更に具体的に説
明する。これらは本発明の一実施態様を示すものであ
り、本発明はこれらによって限定されるものではない。

【００２２】実施例１試験試料として、下表１の組成をもつ焼却飛灰を用い
た。

【００２３】

【表１】

【００２４】試料飛灰に対して、水５０w/w％と、粉末
状のジエチルジチオカルバミン酸鉄塩５．５w/w％を加
えて常温で十分に混練した後、１日間常温で養生した。
その後、処理飛灰を径が５mm以下になるように粉砕し、
環境省告示１３号法の溶出試験の手法に従って、溶出液
を調整し、溶出濃度の分析を行った。結果を表２に示
す。

【００２５】実施例２ジエチルジチオカルバミン酸鉄塩の代りに粉末状のジエ
チルジチオカルバミン酸亜鉛塩を５．０w/w％加えた他
は、実施例１と同一の条件で溶出液の調整及び分析を行
った。結果を表２に示す。

【００２６】比較例１ジエチルジチオカルバミン酸塩の代りにセメントを１５
w/w％加えた他は、実施例１と同一の条件で溶出液の調
整及び分析を行った。結果を表２に示す。

【００２７】比較例２飛灰に薬剤を添加せずに、水５０w/w％のみを加えて混
練した他は、実施例１と同一の条件で溶出液の調整及び
分析を行った。結果を表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】以上の実施例／比較例によって、本発明の
キレート剤を含む重金属類溶出防止剤を用いて焼却飛灰
の処理を行うことにより、セメントで処理した場合と比
べて極めて少ない添加量で重金属類の溶出を効果的に防
止することができることが分かった。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、焼却飛灰などの被処理
対象物の重金属類溶出防止剤として水に難溶性の粉末状
ジチオカルバミン酸塩を用いて処理を行うことにより、
セメントによる処理と比較して少ない薬剤添加量で重金
属類の溶出を効果的に防止することができる。また、本
発明によれば、液状のキレート剤を使用しないので、安
全かつ容易に飛灰などの被処理対象物の処理が可能であ
る。また、処理灰についても、液体薬剤の添加による強
度の低下を招くことがなく、取り扱いが容易である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D004 AA36 AB03 CA34 CA45 CC03 CC06 CC11 CC13 DA02 DA06 DA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水に難溶性の粉末状ジチオカルバミン酸
塩を含むことを特徴とする重金属類溶出防止剤。
【請求項２】ジチオカルバミン酸塩が、ジチオカルバ
ミン酸の遷移金属塩である請求項１に記載の重金属類溶
出防止剤。
【請求項３】重金属類を溶出しやすい物質に請求項１
又は２に記載の重金属類溶出防止剤を加えることを特徴
とする重金属類溶出防止方法。
【請求項４】重金属類溶出防止剤を粉体と混合した後
に被処理対象物に加える請求項３に記載の重金属類溶出
防止方法。
【請求項５】粉体が、セメント、多孔質アルミニウム
シリケート、多孔質二酸化珪素から選択される請求項４
に記載の重金属類溶出防止方法。