JP2008246445A

JP2008246445A - アスベストの無害化処理方法

Info

Publication number: JP2008246445A
Application number: JP2007094326A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sakakibara; 弘幸榊原; Takashi Matsuda; 隆松田; Kensuke Kanai; 謙介金井
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16

Abstract

【課題】アスベストを含有する廃材を、アスベスト粉塵等の飛散や放散を防止して、無害化処理すると共に、処理過程で排出される副産物をセメント製造時の原料のみとし、さらに、処理過程で使用される酸の消費量を軽減することが可能なアスベストの無害化処理方法を提供すること。
【解決手段】アスベストを含有する廃材を酸で溶解して無害化するアスベストの無害化処理方法において、カルシウムまたはマグネシウムと反応して水溶性塩を生成する第１の酸により、アスベストを含有する廃材を溶解する第１工程、第１工程の処理液に、カルシウムまたはマグネシウムと反応して水不溶性塩を生成する第２の酸を接触させて、水不溶性塩を析出させる第２工程、及び第２工程の処理液を固液分離する第３工程とを有することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、アスベストの無害化処理方法に関し、特に、アスベストを含有する廃材を酸で溶解して無害化するアスベストの無害化処理方法に関する。

従来より、アスベストは長期間にわたって強度低下が起きないことから、様々な分野で広く使用されてきており、スレート板、水道管、耐火被覆材、ブレーキパッド、ガスケット、保温板、ロープ、パッキング、アセチレンボンベの充填材として多くの部材に使用されてきたが、近年、アスベストは、石綿肺、肺癌、悪性中皮腫など多くの健康阻害の要因となることが明らかとなり、使用が禁止されている。

特に従来の石膏ボード等は、耐火性、遮音性及び保温性等に優れていることから、耐火性被覆材等として、吹き付け施工品、天井、壁材等に多く用いられており、かかる石膏ボードにはアスベストが含有されていた。
これらの多量に使用されてきたアスベスト含有部材は、上記したような環境的理由により、そのまま使用を継続することは危険であり、早急に廃棄・無害化処理をしなければならない状況となっている。

これまでのアスベスト含有廃材は、一般廃棄物として取り扱われて、現在は産業廃棄物として廃棄処分されているが、アスベストの飛散や放散が問題となっており、安全対策が求められている。
またアスベストを含有する廃材の有効利用は進んでいないのが現状である。

特に、耐火被覆材や崩壊した天井板などアスベストを含有する石膏ボード等の建材を用いた建造物の解体等がピークを迎えているが、アスベストの暴露とそのアスベストの飛散、放散の問題が深刻化している。

かかるアスベスト（石綿）は天然に産する鉱物繊維で、蛇紋岩系のクリソタイル（３ＭｇＯ・２ＳｉＯ_２・２Ｈ_２Ｏ），角閃石系のアモサイト（（Ｍｇ，Ｆｅ）_７Ｓｉ_８Ｏ_２２（ＯＨ）_２）、クロシドライト（Ｎａ_２Ｆｅ_３ ^２＋Ｆｅ_２ ^３＋Ｓｉ_８Ｏ_２２（ＯＨ）_２）、アンソフィライト（Ｍｇ_７Ｓｉ_８Ｏ_２２（ＯＨ）_２）、トレモライト（Ｃａ_２Ｍｇ_５Ｓｉ_８Ｏ_２２（ＯＨ）_２）、アクチノライト（Ｃａ_２（Ｍｇ，Ｆｅ）_５Ｓｉ_８Ｏ_２２（ＯＨ）_２）が挙げられる。
かかる蛇紋岩系のクリソタイルは、加熱すると約７００℃で脱水、変態し、約９００℃で無害なフォレストライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）になることが知られているが、実際には、容易に無害化することは困難であり、従ってその有効利用も十分に図られていない。

かかるアスベストの有害性は、その繊維質に由来するものであるので、繊維質の改質、融解により無害化する方法として、特許第３６８０９５８号（特許文献１）には、ロータリーキルンを用いたセメントの製造方法であって、前記ロータリーキルンの排出口側に設けた燃焼手段の近傍から石綿廃材を前記ロータリーキルン内に供給し、この供給された石綿廃材、及びセメント原料を前記燃焼手段によって処理することを特徴とするセメント製造方法が記載されている。

また、特開２００５−２７９５８９号公報（特許文献２）には、アスベストを含むスレート廃材を粉砕せずにホウ砂、ホウ酸と炭酸ナトリウムの混合物、又はホウ砂と炭酸ナトリウムの混合物からなる融解剤の水溶液に漬け、それを減圧下に置いて融解剤をスレート廃材の表面からスレート内部の空隙内に含浸することによって前処理した後、該前処理したスレート廃材を融解剤を満たした溶融炉内に浸漬して７８０℃〜１０００℃の範囲に加熱することによってスレート廃材中のアスベストを溶融させてガラス化させることを特徴とするスレート廃材の処理方法が記載されている。

更に、特開２００６−５２１１７号公報（特許文献３）には、無機質系材料の廃材を、セメント製造用原料とともにセメント製造用キルン内に投入して、加熱処理することによりセメントに変換してなる無機質系材料の廃材の処理方法において、廃材の寸法を、最小値が１ｍｍ以上で最大値がセメント製造用キルンの内径の１／１０以下であり且つ廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内となるように寸法調整し、廃材とセメント原料との合計量に占める廃材の比率が乾燥状態における質量比率で１〜２０％の範囲とし、廃材をセメント製造用原料とともにセメント製造用キルン内にキルンの窯尻から投入し、１０００〜１５００℃で２０〜６０分間加熱処理して焼結体を得、得られた焼結体を粉末化することを特徴とする無機質系材料の廃材の処理方法が記載されている。

上記の各々の特許文献に記載された従来の方法においては、アスベスト含有廃棄物を溶融炉やセメントキルンに投入して無害化を行っている。
しかし、アスベスト含有廃棄物を溶融炉やセメントキルンに供給する際に、アスベストの飛散や放散を防止することはできず、また、上記従来の方法では、前処理としてアスベスト含有廃材を粉砕したり、分解したり、微細クラック等を形成したりするために、重機などを用いてアスベスト含有廃材を破壊するなど、主として機械的手段を用いるので、アスベストが結局飛散、放散してしまい、無害化処理工程における人体への健康面での影響問題は十分に解決されていないのが現状である。
さらに、無害化処理工程において溶融することが必要であるのでエネルギー消費量も多大である。

このため、本出願人は、特願２００６−２８８００５号（特許文献４）において、アスベスト及びカルシウムを含有する廃材のアスベスト粉塵等の飛散や放散を防止して、少ないエネルギー消費量で無害化処理するとともに、該廃材に含有されるカルシウムを硫酸と反応させて石膏を生成させた無害化処理物を、石膏源として使用するため、アスベスト及びカルシウムを含有する廃材に硫酸を含浸させて、前記廃材に含有されるアスベストを非アスベスト化するとともに、含有されるカルシウムを硫酸と反応させて石膏を生成させた無害化処理物を、セメント製造時の石膏源として配合することを特徴とする、セメントの製造方法を提案した。

しかしながら、特許文献２などの酸処理による無害化の場合には、酸溶解で液状化するため、酸処理後の処理が困難であり、さらに、反応性の高いアスベスト以外の無機物が溶解するため、多量の酸が必要となるという問題も有している。
特許第３６８０９５８号特開２００５−２７９５８９号公報特開２００６−５２１７７号公報特願２００６−２８８００５号

本発明の目的は、アスベストを含有する廃材を、アスベスト粉塵等の飛散や放散を防止して、無害化処理すると共に、処理過程で使用される酸を再利用可能にすることにより処理過程で使用される酸の消費量を軽減することができ、さらに、有用な副産物を生成することが可能なアスベストの無害化処理方法を提供することである。

本発明者らは、アスベスト含有廃材を、無機酸を含む処理剤によって無害化処理後、ろ液に硫酸を添加することによって溶解しているカルシウムイオンを硫酸カルシウムとして析出させたのち、固液分離して残渣を硫酸カルシウムとして回収し、セメント製造時の石膏源として利用すること、並びに、硫酸カルシウムを回収したときに生じるろ液分は、再度アスベスト含有廃材の無害化処理剤として、無害化処理工程で再利用できることを見出し、本発明に到達した。

本発明の請求項１記載のアスベストの無害化処理方法は、アスベストを含有する廃材を酸で溶解して無害化するアスベストの無害化処理方法において、カルシウムまたはマグネシウムと反応して水溶性塩を生成する第１の酸により、アスベストを含有する廃材を溶解する第１工程、第１工程の処理液に、カルシウムまたはマグネシウムと反応して水不溶性塩を生成する第２の酸を接触させて、水不溶性塩を析出させる第２工程、及び第２工程の処理液を固液分離する第３工程とを有することを特徴とする。

好適には、請求項２記載のアスベストの無害化処理方法は、請求項１に記載のアスベストの無害化処理方法において、前記第３工程後のろ液を、前記第１工程における第１の酸として再利用することを特徴とする。

請求項３記載のアスベストの無害化処理方法は、請求項１又は２に記載のアスベストの無害化処理方法において、前記第２の酸を硫酸とし、前記第３工程で生成する固形分を硫酸カルシウム副産物として回収することを特徴とする。

請求項４記載のアスベストの無害化処理方法は、請求項３に記載のアスベストの無害化処理方法において、前記硫酸カルシウム副産物をセメント製造時の石膏源として利用することを特徴とする。

本発明は、アスベストを含有する廃材を、アスベスト粉塵等の飛散や放散を防止して、無害化処理すると共に、処理過程で副産物を生成するため、例えば硫酸カルシウム副産物を生成してセメント製造時の石膏源として有効利用してセメントを製造することができる。
しかも、硫酸カルシウム副産物を生成時のろ液を再利用するため、処理過程で使用される酸の消費量を軽減することが可能となる。

本発明を以下の最良の形態例について説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明のアスベストの無害化処理方法は、アスベストを含有する廃材を酸で溶解して無害化するアスベストの無害化処理方法において、カルシウムまたはマグネシウムと反応して水溶性塩を生成する第１の酸により、アスベストを含有する廃材を溶解する第１工程、第１工程の処理液に、カルシウムまたはマグネシウムと反応して水不溶性塩を生成する第２の酸を接触させて、水不溶性塩を析出させる第２工程、及び第２工程の処理液を固液分離する第３工程とを有することを特徴とする。

第１工程では、アスベスト中のカルシウムやマグネシウムを溶解させて構造を破壊し、アスベストは非アスベスト化されて無害化処理される。従って、この処理を行ったアスベストを含有する廃材は、取り扱いが安全になった無害化処理物として扱うことができる。
ここで、非アスベスト化とは、アスベストと酸とが反応して、クリソタイル、クロシドライト、アモサイト等の針状結晶がそれ以外の物質に転化した状態を表すものであり、このような状態であることで、アスベストの飛散の観点において人体に対して、無害となる。

第１の酸としては、無機酸を含む処理剤が使用されるが、無機酸としては、塩酸、フッ酸、リン酸、硝酸より選ばれる少なくとも１種が好適に用いられる。また、該処理剤は更にフッ素化合物を含むことが好ましく、当該含フッ素化合物としては、フッ化物、ケイフッ化物、ホウフッ化物より選ばれる少なくとも１種が好適に用いられる。

アスベストを含有する廃材としては、アスベスト自体だけでなく、アスベスト含有スレート板、アスベスト含有吹付け廃材等の、建材に用いられていたアスベストを含有する廃材であれば、すべて対象とすることができ、特に、今後、多量の排出が予想され、アスベストの飛散・放散が特に問題となるアスベスト含有吹き付け施工品を解体して生じる廃材も有効に利用することができる。

また、回収されたアスベスト含有スレート板には、紙繊維や糊等の有機物の添加物も含まれているが、本発明を適用する場合には、第一の酸で酸処理後に残渣をろ別することにより容易に分離することができる。

次に、第２工程では、第１工程の処理液に、カルシウムまたはマグネシウムと反応して水不溶性塩を生成する第２の酸を接触させて、水不溶性塩を析出させる。具体的には、第２の酸として硫酸を利用することにより、主に硫酸カルシウムを析出させることが可能となる。

第３工程では、第２工程の処理液を固液分離する。分離された残渣は、硫酸カルシウムを多く含む硫酸カルシウム副産物であり、セメント製造時の石膏源として利用することができる。

各処理工程における添加する酸の濃度は、特に限定されないが、例えば、第１の酸の濃度は、アスベストの非アスベスト化への反応が生じる条件あれば良く、一般的に濃度が高いほうが短時間でまた多量に無害化処理することができる。また、第２の酸についても、硫酸カルシウムが析出する濃度であれば良く、硫酸を使用する場合の濃度は、現場の状況等に応じて適宜設定すればよい。

一例として、第１工程で添加される第１の酸の水素イオン濃度は３ｍｏｌ／Ｌ程度であり、第１工程でアスベストを処理した時点での処理液の水素イオン濃度は１０^−４ｍｏｌ／Ｌ程度となっている。そして、さらに第２工程で硫酸を添加することで、第３工程でろ過した処理液の水素イオン濃度は１．６ｍｏｌ／Ｌ程度に回復している。このため、このろ過した処理液を、第１の酸として再利用することにより、アスベストの無害化処理方法の中で使用される酸の消費量を抑制することが可能となる。

また、アスベストを含有する廃材の酸処理を行う上で、当該廃材を、密閉状態で破砕・粉砕処理し、酸処理することが好ましい。
ここで、密閉状態とは、アスベストが作業環境中の自由な大気（密閉空間内の大気を除く）と直接接触していない状態をいい、例えば、ケースにより密閉可能な破砕・粉砕機、破砕・粉砕機から酸処理容器へのケースにより密閉可能な移送手段、またはケースにより密閉可能な酸処理容器を用いて実現される状態、あるいは、好適には、アスベスト及びカルシウム含有廃材を酸処理する酸に浸漬させた状態等が挙げられる。
このように、アスベストを含有する廃材を破砕・粉砕することで、酸処理によりアスベストを非アスベスト化して無害化処理物とすることが容易にでき、また該無害化時間も短時間で実施することが可能となる。

特に、アスベストを含有する廃材を酸処理する第１の酸に浸漬して破砕・粉砕処理する場合には、アスベストが濡れて飛散・放散しないように破砕・粉砕する工程と、アスベストを含有する廃材を非アスベスト化して無害化処理物とする酸処理工程とを好適に同時に行うことができる。
また、アスベストを含有する廃材が、少なくとも酸による湿潤状態となれば足りるので、破砕・粉砕を、上記したようにアスベスト含有廃材が酸に浸漬した状態のままで実施しても、あるいは、アスベスト含有廃材を酸に浸漬して湿潤状態となれば、酸から取り出して破砕・粉砕を実施してもよい。

また、アスベスト含有廃材を密閉状態で破砕・粉砕する他の方法として、ケースにより密閉可能な破砕・粉砕機、破砕・粉砕機から酸処理容器へのケースにより密閉可能な移送手段、またはケースにより密閉可能な酸処理容器を用いる方法がある。
当該方法として、破砕・粉砕機、移送手段及び酸処理容器を配置し、これら各装置を一つの密閉されたケースで覆う方法や、破砕・粉砕機、移送手段及び酸処理容器それぞれを密閉可能な仕様として各装置をシールを施して接続する方法等が挙げられる。

アスベスト含有廃材を破砕・粉砕できる手段としては、公知の建材廃材を破砕・粉砕する手段を用いることができる。
特に、個々の装置が密閉可能な仕様のものとしては、インパクトクラッシャー、ハンマークラッシャー、ボールミル、たて型ミル、タワーミル等が挙げられる。
これにより、例えばスレート板等の寸法の大きいアスベスト含有廃材を完全に容易に酸により非アスベスト化できることとなる。

次いで、上記無害化処理及び石膏が生成されたアスベスト含有廃材の無害化処理物を、セメントの製造に用いる。
セメントを製造するには、一般的に、原料工程、焼成工程、仕上げ工程に大別され、焼成工程を経ることで、セメントクリンカが調製される。
次いで、セメント粉末を製造するには、セメントクリンカにセメントの硬化速度を調整する機能を有する石膏を加え、粉砕して粉末状として、セメントを調製する。
本発明においては、上記硫酸処理で得られたアスベスト含有廃材の無害化処理物であって石膏が生成されたものを、仕上げ工程においてセメントクリンカと混合する石膏源としても用いるものである。

図１に示すように、具体的に例えば、セメントクリンカが貯蔵されているセメントクリンカサイロ１から供給されるセメントクリンカはまず、予備粉砕機３で粉砕される。
上記無害化処理され生成された石膏は石膏源として石膏ヤード２に貯蔵されている。
かかる予備粉砕されたセメントクリンカと、石膏ヤード２から供給される上記無害化処理され石膏が生成されたアスベスト含有廃材の無害化処理物をセメント粉砕機（仕上げミル）４に導入して、粉砕混合する。
得られた粉砕混合物はセパレータ５に導入され、所望の粒度範囲の粉末がポルトランドセメント７として得られる。

また上記セパレータ５で粒度の大きいセメント粉末は、再度セメント粉砕機（仕上げミル）４に導入されて粉砕される。
必要に応じて、セパレータ５で所望の粒度範囲に調整されたセメント粉末に、フライアッシュや高炉スラグ粉末を添加して、混合機６で均一に混合して、フライアッシュセメントや高炉セメント８を調製することもできる。

なお、アスベスト含有廃材の無害化処理物は、有効成分として石膏を、不純物としてアスベストが転化した無害化生成物を含むものである。
一方、例えば、普通ポルトランドセメントを製造する場合の、セメント中の石膏の配合割合は、ＳＯ_３換算で２〜３重量％程度である。
従って、普通ポルトランドセメントへの無害化処理物の配合限度としてＳＯ_３換算で２〜３重量％程度まで可能である。

このようにして得られたセメントは、セメントとして安定した性能を有するものであり、アスベスト含有廃材を完全に無害化して、セメントとして再利用を図ることができるものである。

本発明のアスベストの無害化処理方法を用いることにより、アスベストを含有する廃材を、アスベスト粉塵等の飛散や放散を防止して、無害化処理すると共に、処理過程で排出される副産物をセメント製造時の原料とし、さらに、処理過程で使用される酸の消費量を軽減することが可能なアスベストの無害化処理方法を提供することができる。

セメントを製造する仕上げ工程を概略的に示す工程図。

符号の説明

１セメントクリンカサイロ
２石膏ヤード
３予備粉砕機
４セメント粉砕機
５セパレータ
６混合機
７，８セメントサイロ

Claims

アスベストを含有する廃材を酸で溶解して無害化するアスベストの無害化処理方法において、
カルシウムまたはマグネシウムと反応して水溶性塩を生成する第１の酸により、アスベストを含有する廃材を溶解する第１工程、
第１工程の処理液に、カルシウムまたはマグネシウムと反応して水不溶性塩を生成する第２の酸を接触させて、水不溶性塩を析出させる第２工程、
及び第２工程の処理液を固液分離する第３工程
とを有することを特徴とするアスベストの無害化処理方法。
請求項１に記載のアスベストの無害化処理方法において、前記第３工程後のろ液を、前記第１工程における第１の酸として再利用することを特徴とするアスベストの無害化処理方法。
請求項１又は２に記載のアスベストの無害化処理方法において、前記第２の酸を硫酸とし、前記第３工程で生成する固形分を硫酸カルシウム副産物として回収することを特徴とするアスベストの無害化処理方法。
請求項３に記載のアスベストの無害化処理方法において、前記硫酸カルシウム副産物をセメント製造時の石膏源として利用することを特徴とするアスベストの無害化処理方法。