JP2005225742A - 硫化カルシウムの製造方法、地盤改良材の製造方法、及び処理対象物の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 石膏ボード廃材を有効利用して、重金属の固定化機能に優れた硫化カルシウムを製造する硫化カルシウムの製造方法地盤改良材の製造方法、及び処理対象物の処理方法を提供すること。
【解決手段】 本発明の硫化カルシウムの製造方法は、石膏ボード廃材から採取された石膏付着紙を原料とし、６００℃以上の還元雰囲気下で加熱処理する。このような製造方法で製造した硫化カルシウムは、重金属の固定化機能に優れ、重金属を含む処理対象土の処理や、セメント系固化材を用いた地盤改良材の製造に適している。
【選択図】 なし
【解決手段】 本発明の硫化カルシウムの製造方法は、石膏ボード廃材から採取された石膏付着紙を原料とし、６００℃以上の還元雰囲気下で加熱処理する。このような製造方法で製造した硫化カルシウムは、重金属の固定化機能に優れ、重金属を含む処理対象土の処理や、セメント系固化材を用いた地盤改良材の製造に適している。
【選択図】 なし
Description
本発明は、石膏ボード廃材から採取された石膏付着紙を原料に使用した硫化カルシウムの製造方法、その製造方法によって製造された硫化カルシウムを用いた地盤改良材の製造方法、及び処理対象物の処理方法に関する。
石膏は極めて短時間で硬化する水硬性材料であり、成形・加工性に優れ、寸法安定性が高く、防火性・耐火性に優れる等の特性を有する。また、石膏は、安価な材料であることから、石膏ボード等の原料として広く使用されている。しかし、その生産量が増大するにつれて、その廃材の処理が大きな問題となってきている。そのため、従来から石膏ボード廃材の有効利用方法について種々の提案がなされてきた。石膏ボードは、石膏を主体とした成分からなる芯材の両面に紙を貼り付けた板状の構造である。このため、その多くは破砕処理や加熱処理により石膏と紙を分離し、さらには石膏中に含まれる混和材を加熱分解する事により、石膏ボード用の原料やセメント添加用の石膏として利用されている（例えば、特許文献１及び２、非特許文献１参照）。
石膏と紙の分離方法のうち、破砕処理による方法で分離された紙には石膏が付着しているため、その紙を故紙として再利用することはできず、焼却処理か又は埋め立て処理されている。しかしながら、焼却処理では、紙に付着している石膏分が加熱により分解し、有害な硫黄酸化物を生成するため、燃焼ガスの環境対策が必要となる。また、埋め立て処理では近年の埋め立て処分場の枯渇に加え、埋め立て後に紙が腐敗し硫化水素などの有害ガスが発生することも大きな問題となっている。また、石膏ボード廃材を加熱処理して、紙を灰化し分離する方法でも、前述と同様に石膏の熱分解により硫黄酸化物が発生するという問題がある。したがって、石膏ボード廃材の有効利用を図ることは困難な状況となっている。
一方、重金属等による汚染土壌に対する対応も現代社会の抱える大きな問題の一つである。その恒久対策の一つとして、セメントあるいは固化材による固形化封じ込めがある。この方法は土壌の物理化学的固化によるものであって、その効果は土壌の性状（粒度、含水比、有機物量）の影響を大きく受けやすい。そのため、重金属の固定化には限界があり、特に、土質によっては、セメントに由来する六価クロムが土壌環境基準を超えて溶出するといった問題があった。
セメント系固化材による固化処理土からの六価クロム溶出抑制対策としては、各種の還元剤の添加が知られている（例えば、特許文献３参照）。還元剤としては、硫酸第一鉄、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、硫黄、硫化カルシウムや硫化鉄等の硫化物、高炉スラグ、硫化水素等の水素化物、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ等の金属粉等が使用される。これらの還元剤の中でも、硫化カルシウムは六価クロムの溶出抑制効果が非常に大きく、また貯蔵安定性に優れた添加剤である。しかしながら、上記硫化カルシウムは、現在、高純度の試薬が市場に流通しているだけで、コストが高く、上記用途への適用は困難であり、実用的な製造方法の開発が望まれていた。
特開平６−１４２６３８号公報
特開平１０−３６１４９号公報
環境省編「廃石膏ボードのリサイクルの推進に関する検討調査（平成１４年１２月）」（２３ページ）
特開２００１−３４２４６１公報
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、石膏ボード廃材を有効利用して、重金属の固定化機能に優れた硫化カルシウムを製造することができる硫化カルシウムの製造方法、その製造方法によって製造された硫化カルシウムを用いた、重金属が固定化された地盤改良材の製造方法、及び処理対象物に含まれる重金属を固定化する処理対象物の処理方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る硫化カルシウムの製造方法は、石膏ボード廃材から採取された石膏付着紙を含む原料を、６００℃以上の還元雰囲気下で加熱処理することを特徴とする。
この硫化カルシウムの製造方法によれば、石膏ボード廃材から採取された石膏付着紙を原料として含むため、石膏ボード廃材を有効に活用することができる。また、石膏付着紙を６００℃以上の還元雰囲気下で加熱処理することにより、重金属を固定化する機能に優れた硫化カルシウムを効率よく製造することができる。
具体的には、この硫化カルシウムの製造方法においては、空気の流入が遮断もしくは制限された炉内で還元雰囲気を形成し、石膏付着紙を加熱処理する。このような炉内で、石膏付着紙を加熱処理すると、紙自体の燃焼によって還元雰囲気が形成される。すなわち、紙の分解によって生成する炭化水素、Ｈ２、ＣＯ等の乾留ガスや未燃炭素が生成され、その生成物と石膏との反応により、石膏が還元されて硫化カルシウムが生成される。
さらに、石膏付着紙は、石膏を１０質量％以上（二水石膏換算）含むと好ましい。石膏が１０質量％以上含まれていればより収率よく、硫化カルシウムを製造することができる。
また、原料は、炭素および／または有機化合物を含有する物質を更に含むことが好ましい。炭素や有機化合物は、石膏との反応において還元剤として機能する。したがって、原料が、炭素および／または有機化合物を含有する物質を石膏付着紙のほかに含むことで、原料に還元剤が補充されることになり、硫化カルシウムの収率の低下を十分防止することができる。
さらに、原料において、石膏に対する炭素のモル比が好ましくは０．８以上であり、より好ましくは石膏の還元当量である２．０以上である。石膏に対する炭素のモル比が０．８以上であることで、石膏をより十分還元することができ、硫化カルシウムをより収率よく製造することができる。
また、本発明に係る地盤改良材の製造方法は、処理対象土と、上記の硫化カルシウムの製造方法によって製造された硫化カルシウムと、セメント系固化材とを混合することを特徴とする。
上記の硫化カルシウムの製造方法によって製造された硫化カルシウムは、重金属を固定化する機能に優れている。このため、本発明の地盤改良材の製造方法によれば、この硫化カルシウムとセメント系固化材との混合により、セメント系固化材に含まれる重金属が固定化され、重金属の溶出が十分抑制された地盤改良材を製造することができる。
また、本発明に係る処理対象物の処理方法は、重金属を含む処理対象物と、上記の硫化カルシウムの製造方法によって製造された硫化カルシウムとを混合することを特徴とする。
上記の硫化カルシウムの製造方法によって製造された硫化カルシウムは、重金属を固定化する機能に優れている。このため、この処理対象物の処理方法によれば、処理対象物に含まれる重金属が固定化され、重金属の溶出を十分に抑制することができる。
本発明の硫化カルシウムの製造方法によれば、石膏ボード廃材を有効活用して、重金属の固定化機能に優れた硫化カルシウムを製造することができる。また、本発明の地盤改良材の製造方法によれば、上記製造方法で製造された硫化カルシウムを用いることにより、重金属が十分に固定化された地盤改良材を製造することができる。また、本発明の処理対象物の処理方法によれば、処理対象物に含まれる重金属を十分に固定化することができる。
以下、本発明に係る硫化カルシウムの製造方法、地盤改良材の製造方法、及び処理対象物の処理方法の好適な実施形態について説明する。
まず本発明に係る硫化カルシウムの製造方法について説明する。
本実施形態では、硫化カルシウムを製造するにあたって、石膏ボードの廃材を用いる。石膏ボード廃材としては、例えば、石膏ボード製造工場で発生する廃材、新築工事現場で発生する石膏ボードの端材、余剰材、建築物解体現場で発生する廃材等を使用できる。
本発明の硫化カルシウムの製造方法は、上記石膏ボード廃材から、石膏が付着した紙（以下、「石膏付着紙」という）を採取し、その石膏付着紙を含むものを原料として、還元雰囲気下、６００℃以上で加熱処理することにより、原料中の石膏成分を還元させて硫化カルシウムを生成する。
この製造方法によれば、石膏ボード廃材から採取された石膏付着紙を原料として含むため、石膏ボード廃材を有効に活用することができる。また、石膏付着紙を６００℃以上の還元雰囲気下で加熱処理することにより、重金属を固定化する機能に優れた硫化カルシウムを効率よく製造することができる。
上記加熱処理の温度は、上述したように、６００℃以上であるが、好ましくは１１００℃以下であり、更に好ましくは７００〜１０００℃、特に好ましくは８００〜９００℃である。加熱処理温度が６００℃よりも低いと、石膏の還元に時間がかかり過ぎ、生産効率が低下する。また、加熱処理温度が１１００℃よりも高いと、加熱処理に要するエネルギーが増加するため経済的でない。更には、生成した硫化カルシウムの粒子が焼結して比表面積が小さくなり、硫化カルシウムの溶解速度が遅くなるため、生成した硫化カルシウムによる重金属の固定化剤としての機能が低下する傾向がある。
上記還元雰囲気を得るためには、具体的には、空気の流入を遮断もしくは制限された加熱炉内で石膏付着紙を含む原料の加熱処理を行えばよい。このような加熱炉内で、石膏付着紙を含む原料を加熱処理すると、紙自体の燃焼によって還元雰囲気が形成され、更には紙の分解によって生成する炭化水素、Ｈ２、ＣＯ等の乾留ガスや未燃炭素との反応により、石膏が還元されて硫化カルシウムが生成する。空気の流入を遮断できる加熱炉として、例えば、外熱式ロータリーキルン、バッチ式炭化炉等を好適に使用できる。また、空気の流入を遮断できる加熱炉は、内燃式や自燃式ロータリーキルンのような直火式の加熱炉であってもよい。この場合でも、炉内に流入する空気量を制限して還元雰囲気を形成することができるため、硫化カルシウムを製造することができる。ただし、わずかに流入してくる空気により還元雰囲気が若干弱くなるため、石膏の還元に多少時間がかかる傾向がある。また、石膏や生成した硫化カルシウムが分解して硫黄酸化物ガスが発生しないよう、空気流入の制限を強化したり、排ガスの環境対策が必要となる。
石膏ボード廃材から石膏付着紙を採取する方法としては、石膏ボード廃材を例えばジョークラッシャで石膏分が５ｍｍ以下になるように解砕した後、網目５ｍｍの篩いを用いて解砕した石膏を除去して石膏付着紙を得る方法や、石膏ボード廃材をロール間で圧縮して石膏部分を粉状にしてその粉状の石膏を除去して石膏付着紙を得る方法、市販の石膏ボード粉砕分別機を用いる方法等が挙げられる。これらの石膏と紙を分離する装置の性能によって、紙に付着する石膏の量が異なるため、予め紙に付着している石膏量を測定することが望ましい。
硫化カルシウムを製造するためには、石膏付着紙中に石膏が１０質量％以上、好ましくは３０質量％以上の割合で含まれていることが好ましい。石膏付着紙中の石膏が１０質量％未満であると、加熱処理によって得られる硫化カルシウムの収率が低くなり、経済的でない。
逆に、石膏付着紙中の石膏の割合が多く、還元剤として機能する紙の割合が少ないと、生成する硫化カルシウムの量が低下することがある。そのため、石膏付着紙中の石膏量が多い場合には、必要に応じて還元剤として機能する有機化合物を石膏付着紙に加え、これらを原料として加熱処理することもできる。このような有機化合物としては、石炭、コークス、木炭等のほか、石炭火力発電所から排出する未燃炭素を含む石炭灰、石炭ガス化炉から排出するガス化スラグ、製紙工場から排出するパルプスラッジや廃プラスチック、廃木材、間伐材等の廃棄物を挙げることができる。ここで、有機化合物の添加量に関し、石膏分に対して、石膏付着紙に含まれる炭素分と、添加する有機化合物に含まれる炭素分との合計のモル比が好ましくは０．８以上、より好ましくは石膏の還元当量である２．０以上になるように有機化合物を添加する。なお、上記のように石膏付着紙に有機化合物を加える代わりに、炭素を加えてもよく、また、有機化合物と共に炭素を加えることもできる。炭素としては、例えば活性炭が用いられる。
なお、石膏付着紙は、嵩高いため、そのままの形状では焼成炉の単位容積当りの焼成可能量が少なく、焼成工程での生産性が低くなるおそれがある。そのため、シュレッダー等により裁断し、水を加えて混練した後、押出し造粒機等により粒状に成形する等して、より減容化処理したものを焼成することが、生産性を上げるためには望ましい。
得られた加熱処理物には、硫化カルシウムが含まれており、この加熱処理物をボールミル、竪型ローラーミル、振動ミル、ピンミル等の装置によって粉砕することにより、硫化カルシウムを重金属固定化剤として使用することができる。なお、重金属固定化剤としての機能をより有効に発現させるために、重金属固定化剤の大きさは、篩い分けにより平均粒子径（５０％通過径）が５００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下とする。平均粒子径が５００μｍを超えると、硫化カルシウムの溶解速度が遅くなり、平均粒子径が５００μｍ以下の場合と比べて、重金属の固定化機能が低下する。なお、得られた加熱処理物の粒径がもともと平均粒径５００μｍ以下であれば、粉砕工程は省略できる。
次に、本発明に係る地盤改良材の製造方法の実施形態について説明する。
本実施形態に係る地盤改良材の製造方法は、重金属を含むセメント系固化材に対し、上記のようにして製造された硫化カルシウムを添加するものである。
上記のようにして製造された硫化カルシウムは、重金属を固定化する機能に優れている。このため、本実施形態に係る地盤改良材の製造方法によれば、この硫化カルシウムをセメント系固化材に添加することにより、セメント系固化材に含まれる重金属が固定化され、重金属の溶出が十分抑制された地盤改良材を製造することができる。
なお、得られた硫化カルシウムがセメント系固化材と共に混合されているが、硫化カルシウムは、非汚染の、即ち重金属を含まない火山灰質粘性土等の処理対象土及びセメント系固化材と共に混合されてもよい。この場合でも、セメント系固化材に含まれる重金属が固定化され、混合物全体が固化するので、この固化した混合物を地盤改良材として用いることができる。
また上記実施形態では、セメント系固化材に対して硫化カルシウムを添加しているが、硫化カルシウムに対してセメント固化材を添加してもよい。要するに、重金属を含むセメント系固化材と上記のようにして製造された硫化カルシウムとを混合させればよい。
次に、本発明に係る処理対象物の処理方法の実施形態について説明する。
本実施形態に係る処理対象物の処理方法は、重金属を含む汚染土（処理対象物）に対し、上記のようにして製造された硫化カルシウムを添加する。
上記の硫化カルシウムの製造方法によって製造された硫化カルシウムは、重金属を固定化する機能に優れている。このため、この処理対象物の処理方法によれば、汚染土に含まれる重金属が十分に固定化され、重金属の溶出を十分に抑制することができる。
なお、上記実施形態では、処理対象土に対して硫化カルシウムを添加しているが、硫化カルシウムに対して処理対象土を添加してもよい。要するに、重金属を含む処理対象土と上記のようにして製造された硫化カルシウムとを混合させればよい。また、処理対象物は、汚染土の他、例えば、汚染された重金属を含む排水、地下水、都市ゴミ焼却灰、産業廃棄物であっても構わない。このような処理対象物に、上記製造方法により製造された硫化カルシウムを添加しても、それらに含まれる重金属を還元して十分に固定化し、重金属の溶出を十分に抑制することができる。従って、重金属の溶出による汚染を十分に防止することができる。
以下、実施例を用いて、本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
[試料作製]
新築工事現場から排出された石膏ボード廃材をジョークラッシャで粗砕した後、振動篩により石膏と紙に分別した。この分別した紙には石膏が付着しており（石膏付着紙）、石膏量が約６０質量％のものと、約９０質量％のものの２種類であった。また、建築現場から回収された廃木材をチッパーシュレッダーで一次破砕した後、竪型ローラーミルを用いて３ｍｍの篩目を全通する粒度に粉砕した。
そして、次の４種の原料を作製した。
原料イ：石膏分量の重量比が６０、紙分量の重量比が４０の石膏付着紙
原料ロ：石膏分量の重量比が９０、紙分量の重量比が１０の石膏付着紙
原料ハ：石膏分量の重量比が９０、紙分量の重量比が１０の石膏付着紙と廃木材粉砕物を質量比で１００：１０で混合したもの（即ち、石膏分量：紙分量：木材＝９０：１０：１０）
原料ニ：石膏分量の重量比が９０、紙分量の重量比が１０の石膏付着紙と廃木材粉砕物を質量比で１００：２０で混合したもの（即ち、石膏分量：紙分量：木材＝９０：１０：２０）
表１は、原料イ〜ニを用いて作製した試料Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｋと、各試料の化学組成及びモル比について示した表である。表１に示すように、試料Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｈに原料イを用いた。また、試料Ｎｏ．Ｉに原料ロを、試料Ｎｏ．Ｊには原料ハを、試料Ｎｏ．Ｋには原料ニを用いた。
ここで、試料Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｋの化学組成を求めるにあたって、石膏量（二水石膏換算）は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」により測定した三酸化硫黄（ＳＯ３）量から次式により算出した。
石膏量（質量％）＝三酸化硫黄量（質量％）×（１７２．１４／８０．０６）
また、石膏付着紙と粉砕した廃木材に含まれる炭素量は、ＬＥＣＯ ＣＯＲＰＲＡＴＩＯＮ ＵＳＡ製有機炭素分析計により測定した。
化学組成測定の結果、試料Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｈには、石膏ボード廃材由来の石膏が５７．７質量％、石膏ボード廃材由来の炭素が１８．５質量％含まれることがわかった。また、試料Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｈの石膏に対する炭素のモル比（炭素／石膏）は、４．６であった。試料Ｎｏ．Ｉには、石膏ボード廃材由来の石膏は８６．５質量％、石膏ボード廃材由来の炭素は４．６質量％含まれることがわかった。また、試料Ｎｏ．Ｉの石膏に対する炭素のモル比（炭素／石膏）は、０．８であった。
試料Ｎｏ．Ｊには、石膏ボード廃材由来の石膏は７８．６質量％、石膏ボード廃材由来の炭素は４．２質量％、木材由来の炭素は４．６質量％含まれることがわかった。したがって、炭素は合計して８．８質量％となる。また、試料Ｎｏ．Ｊの石膏に対する炭素のモル比（炭素／石膏）は、１．６であった。
試料Ｎｏ．Ｋには、石膏ボード廃材由来の石膏は７２．１質量％、石膏ボード廃材由来の炭素は３．８質量％、木材由来の炭素は８．５質量％含まれることがわかった。したがって、炭素は合計して１２．３質量％となる。また、試料Ｎｏ．Ｋの石膏に対する炭素のモル比（炭素／石膏）は、２．４であった。
[加熱処理物の生成]
表１に示すような化学組成を有する各試料Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｋを２０ｇ船形るつぼに入れ、管状電気炉（径６０ｍｍ×長さ１０００ｍｍ）内において、表２に示す加熱処理温度で４時間加熱処理した。なお、管状電気炉の両端はガラスキャップで密閉し、その一端から窒素ガスを０．５Ｌ／ｍｉｎで供給しながら還元雰囲気下で加熱処理した。
表２は、各試料Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｋの加熱処理温度及び加熱処理により得られた組成物（以下、加熱処理物という）の化学組成を示している。表２に示すように、試料Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｋは、５００℃〜１２００℃の間の各温度で加熱処理した。なお、実施例、比較例の別は、表２に示した通りである。
また、得られた加熱処理物に含まれる硫化物硫黄量の測定は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」により行った。また、硫化カルシウム量は、測定された硫化物硫黄量を基に、次式により算出した。
硫化カルシウム量（質量％）＝硫化物硫黄量（質量％）×（７２．１４／３２．０６）
また、未燃炭素量は、加熱処理物を塩酸で洗浄し、無機炭素を除去した後、ＬＥＣＯ ＣＯＲＰＲＡＴＩＯＮ ＵＳＡ製有機炭素分析計により測定した。
表２に示すように、実施例１〜７及び実施例９〜１０では、硫化カルシウムが十分に生成されていた。これに対し、比較例１（Ｎｏ．Ａ）では、硫化カルシウムの生成が不十分であった。これは、加熱処理温度が５００℃と低いためではないかと考えられる。また、実施例８（Ｎｏ．Ｉ）では、実施例１〜７及び実施例９〜１０に比べると、硫化カルシウムの生成量が不十分であったが、比較例１の場合と比べると、硫化カルシウムが十分に生成されていた。
[重金属固定化試験]
上記のようにして得られた硫化カルシウムについて、重金属固定化試験を行った。得られた加熱処理物から平均粒子径（５０％通過径）２３０μｍを篩い分けた。この粒子状の加熱処理物を、未粉砕のまま重金属固定化試験を行うものと、粉砕して重金属固定化試験を行うものとに分けた。粒子状加熱処理物の粉砕は、（株）堀場製作所製レーザー回折式粒度分析計ＬＡ−５００によって計測したメジアン径が１０μｍになるように、振動ミルを用いて行った。
表３に、処理対象土に添加する加熱処理物及び固化材の添加量、固定化された処理対象土から溶出した重金属量、及び固化された処理対象土の一軸圧力強さを示す。
重金属固定化試験としては、粒子状加熱処理物のみを添加して行う試験（実施例２２）と、粒子状加熱処理物及びセメント系固化材の双方を添加して行う試験（比較例３、実施例１１〜２１（配合Ｎｏ．２〜１３））とを設定した。セメント系固化材としては、一般軟弱土用セメント系固化材を使用した。また、比較例として、粒子状加熱処理物やセメント系固化材を添加しないブランク試験も行った（比較例２（配合Ｎｏ．１）及び比較例４（配合Ｎｏ．１４））。
まず、重金属の固定化処理対象土としては、次の２種を用いた。
（１）火山灰質粘性土（自然含水比 １０４．６％、非汚染土）
（２）摸擬汚染土
（１）火山灰質粘性土（自然含水比 １０４．６％、非汚染土）
（２）摸擬汚染土
ここで、火山灰質粘性土は千葉県で採取された関東ロームであり、以下の成分（質量％）により構成された粘性土である。
強熱減量（ｉｇ．ｌｏｓｓ）：１９．６％、ＳｉＯ2：３６．７％、Ａｌ2Ｏ3：２２．７、Ｆｅ2Ｏ3：１３．６％、ＣａＯ：１．８％、ＭgO：３．４％、Ｎａ2Ｏ：０．４５％、Ｋ2Ｏ：０．２６％
強熱減量（ｉｇ．ｌｏｓｓ）：１９．６％、ＳｉＯ2：３６．７％、Ａｌ2Ｏ3：２２．７、Ｆｅ2Ｏ3：１３．６％、ＣａＯ：１．８％、ＭgO：３．４％、Ｎａ2Ｏ：０．４５％、Ｋ2Ｏ：０．２６％
また、摸擬汚染土は、カオリナイト８４６ｇ、水３０６ｇに対し、試薬の硝酸鉛（Ｐｂ（ＮＯ３）２）を７．１ｇ、砒酸水素二ナトリウム７水和物（Ｎａ２ＨＡｓＯ４・７Ｈ２Ｏ）を０．６１ｇ、塩化第二水銀（ＨｇＣｌ２）を０．０８２ｇ、クロム酸カリウム（Ｋ２ＣｒＯ４）を０．２８ｇほど添加して調製した。この摸擬汚染土の環境庁告示第４６号による重金属溶出量は、鉛：８６ｍｇ／Ｌ、砒素：６．２ｍｇ／Ｌ、水銀：３．７ｍｇ／Ｌ、クロム：４．７ ｍｇ／Ｌであった。
上記処理対象土には、表３に示す添加量で加熱処理物及び固化材を添加して攪拌混合し、混合物を型枠（径５cm×高さ１０cm）に充填した後、締固めを行い、２０℃、湿度６０％の恒温室で密封養生した。７日経過後、脱型して供試体を得た。
脱型後の供試体については、重金属の溶出量及び圧縮強さを以下のようにして測定した。
[重金属の溶出量]：火山灰質粘性土（非汚染土）は、固化材中のセメントに由来するクロムの溶出量を、摸擬汚染土は添加した各種重金属の溶出量を環境庁告示４６号法により測定した。
[圧縮強さ]：ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」により材令２８日の一軸圧縮強さを測定した。
[重金属の溶出量]：火山灰質粘性土（非汚染土）は、固化材中のセメントに由来するクロムの溶出量を、摸擬汚染土は添加した各種重金属の溶出量を環境庁告示４６号法により測定した。
[圧縮強さ]：ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」により材令２８日の一軸圧縮強さを測定した。
上記測定結果を表３に示す。なお、重金属濃度が検出限界以下のものは、「＜（検出限界値）」と記載した。また、表３中、Ｃｒの溶出量が０．２ｍｇ／Ｌ以下の場合には、重金属の溶出効果が十分であるとして「○」で示し、Ｃｒの溶出量が０．２ｍｇ／Ｌを超える場合には、重金属の溶出効果が不十分であるとして「×」で示した。
火山灰質粘性土を処理対象土とした比較例３（Ｎｏ．２）は、比較例１で得られた加熱処理物を使用した場合である。硫化カルシウムの生成量が少ないため、実施例１１〜１８（Ｎｏ．３〜Ｎｏ．１０）及び実施例２０〜２１（Ｎｏ．１２〜１３）を使用した場合と比べて、固化材からの六価クロム溶出抑制効果は充分でなかった。
また、実施例１９（Ｎｏ．１１）は、実施例８で得られた加熱処理物を使用した場合である。実施例１９は、実施例１１〜１８及び実施例２０〜２１に比べると、固化材からの六価クロム溶出抑制効果は充分でないが、比較例２と比べれば、六価クロム溶出抑制効果は充分であった。
更に、実施例１７（Ｎｏ．９）は、実施例７で得られた加熱処理物を使用した場合である。実施例１７の場合は、実施例１１〜１６及び実施例１８〜２１に比べて、十分な六価クロム溶出抑制効果が得られなかった。これは、硫化カルシウムの含有量は７５．２％と高いものの、焼成温度が高く、硫化カルシウムの溶解速度が遅くなるため、未粉砕のままでは六価クロム溶出抑制効果が十分に発揮できないためではないかと考えられる。但し、比較例２，３と比べれば、実施例１７では、十分な六価クロム溶出抑制効果が得られた。
実施例１８は、配合Ｎｏ．１０の供試体のように加熱処理物を１０μｍにまで粉砕した場合である。これにより充分な溶出抑制効果が発現した。それ以外の実施例１１〜１６及び実施例１９〜２１の供試体は、未粉砕のままでも充分なクロム溶出抑制効果を示した。なお、表３に示すように、実施例１１〜実施例２１の供試体は、８００〜８２０ｋＮ／ｍ２の一軸圧縮強さを示した。
上記実施例１１〜２１及び比較例２，３の結果より、実施例１１〜２１のようにして処理された火山灰質粘性土は、硫化カルシウムによって、セメント系固化材に含まれる重金属が十分に固化され、重金属の溶出が十分に抑制されることが分かった。このため、実施例１１〜２１のようにして処理された火山灰質粘性土は、地盤改良材として有効に使用できることが分かった。これに対し、比較例２，３のようにして処理された火山灰質粘性土は、硫化カルシウムによって、セメント系固化材に含まれる重金属が十分に固化されておらず、重金属の溶出が十分に抑制されないことが分かった。このため、比較例２，３のようにして処理された火山灰質粘性土は、地盤改良材として有効に使用できないことが分かった。
また、上記実施例２２及び比較例４の結果より、摸擬汚染土を処理対象土とし、実施例３で得られた加熱処理物を使用した実施例２２（Ｎｏ．１５）は、比較例４（Ｎｏ．１４）と比べて、鉛、砒素、水銀及びクロムに関し、充分な溶出抑制効果を示した。このように実施例２２のようにして汚染土を処理すれば、硫化カルシウムによって、汚染土に含まれる重金属が十分に固定化され、重金属の溶出が十分に抑制されることが分かった。
Claims (7)
- 石膏ボード廃材から採取された石膏付着紙を含む原料を、６００℃以上の還元雰囲気下で加熱処理することを特徴とする硫化カルシウムの製造方法。
- 空気の流入が遮断もしくは制限された炉内で前記還元雰囲気を形成し、前記石膏付着紙を加熱処理することを特徴とする請求項１記載の硫化カルシウムの製造方法。
- 前記石膏付着紙は、石膏を１０質量％以上含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の硫化カルシウムの製造方法。
- 前記原料は、炭素および／または有機化合物を含有する物質を更に含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記原料において、石膏に対する炭素のモル比が０．８以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の硫化カルシウムの製造方法。
- 処理対象土と、請求項１〜５のいずれか一項に記載の硫化カルシウムの製造方法によって製造された硫化カルシウムと、セメント系固化材とを混合することを特徴とする地盤改良材の製造方法。
- 重金属を含む処理対象物と、請求項１〜５のいずれか一項に記載の硫化カルシウムの製造方法によって製造された硫化カルシウムとを混合することを特徴とする処理対象物の処理方法。
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