JP2008272577A - アスベスト無害化方法およびその方法で製造された肥料 - Google Patents
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Abstract
【課題】アスベストを無害化する方法を提供するとともに、無害化処理後のアスベスト改変物について実用的な用途を提供する。
【解決手段】アスベスト無害化方法は、アスベスト含有材料をリン酸水素アンモニウム水溶液に混合してスラリー化するスラリー化工程と、前記スラリーを水熱反応させる水熱反応工程とを備える。この発明によれば、アスベストの形態（物理的構造）を変化させ、人体に対して無害化することができる。特に、アスベスト吹き付け材を除去する際に出る廃材や、ビル解体・住宅リフォームに伴うアスベスト含有建築廃材を無害化処理する方法として優れている。また、本発明によれば、同時にミネラルを含有したリン酸質肥料を製造することも可能となる。
【選択図】なし
【解決手段】アスベスト無害化方法は、アスベスト含有材料をリン酸水素アンモニウム水溶液に混合してスラリー化するスラリー化工程と、前記スラリーを水熱反応させる水熱反応工程とを備える。この発明によれば、アスベストの形態（物理的構造）を変化させ、人体に対して無害化することができる。特に、アスベスト吹き付け材を除去する際に出る廃材や、ビル解体・住宅リフォームに伴うアスベスト含有建築廃材を無害化処理する方法として優れている。また、本発明によれば、同時にミネラルを含有したリン酸質肥料を製造することも可能となる。
【選択図】なし
Description
本発明は、アスベストを含有する建築材料等を効率的に無害化する方法およびその方法で製造された肥料に関する。
アスベストは、天然産出の繊維状形態を持つ鉱物であり、蛇紋岩系と角閃石系に大別される。その主なものとして、蛇紋岩系にはクリソタイル（白石綿、Mg6 Si4 O10(OH)8）、角閃石系にはアモサイト（茶石綿、(Fe,Mg)7Si8 O22 (OH)2）やクロシドライト（青石綿、Na2Fe3 2+Fe2 3+Si8O22(OH、F)2）がある。アスベストの特徴としては、不燃性、耐熱性および耐薬品性に優れており、また、形態が繊維状であることから引張り強度が高いことなども挙げられる。このような優れた性質を備えることから、アスベストは、ビルの鉄骨柱や梁の吹き付け耐火被覆材、ビル天井の吹き付け断熱材、下水道管、保温材、建材、パッキンおよび接着剤等に広く用いられてきた。
一方、アスベストはその形態が繊維状であることより健康上の問題がある。具体的には、アスベストに関連する疾病として、石綿肺、肺がん、中皮腫等があり、労働衛生上の面から大きな社会的問題となっている。そして現在では、アスベストおよびアスベスト製品の輸入、製造等は法律上禁止されている。
一方、アスベストはその形態が繊維状であることより健康上の問題がある。具体的には、アスベストに関連する疾病として、石綿肺、肺がん、中皮腫等があり、労働衛生上の面から大きな社会的問題となっている。そして現在では、アスベストおよびアスベスト製品の輸入、製造等は法律上禁止されている。
しかし、過去に膨大な量のアスベスト製品が使用されてきており、その処置が非常に重要な問題となっている。例えば、飛散の可能性がある吹き付け材の除去により、アスベスト廃材が発生したり、ビル解体や住宅リフォームに伴い含アスベスト建築廃材が発生している。このようなアスベスト廃材については、アスベスト特有の形態（物理的構造）を改変して人体への悪影響がないように処理を行なう必要がある。
解体されたアスベスト廃材の処理法としては、高温でアスベストを溶融固化する方法が知られている。具体的には、石綿または石綿含有廃棄物を融点降下剤等の添加剤を加えることなく溶融炉において１２００〜１７００℃で溶融し、石綿の繊維形態を崩壊して無害な溶融スラグに変換する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、アスベストとフロン分解無害化処理によって生成したフロン分解物とを混合し、次いで当該混合物を低温加熱処理してなるアスベスト無害化処理方法も開示されている（例えば、特許文献２）。また、塩酸やリン酸による酸処理を行ない各種成分イオンを溶出させることによるアスベストの分解方法も知られている（例えば、非特許文献１）。
解体されたアスベスト廃材の処理法としては、高温でアスベストを溶融固化する方法が知られている。具体的には、石綿または石綿含有廃棄物を融点降下剤等の添加剤を加えることなく溶融炉において１２００〜１７００℃で溶融し、石綿の繊維形態を崩壊して無害な溶融スラグに変換する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、アスベストとフロン分解無害化処理によって生成したフロン分解物とを混合し、次いで当該混合物を低温加熱処理してなるアスベスト無害化処理方法も開示されている（例えば、特許文献２）。また、塩酸やリン酸による酸処理を行ない各種成分イオンを溶出させることによるアスベストの分解方法も知られている（例えば、非特許文献１）。
しかしながら、特許文献１の方法では１２００〜１７００℃の温度に耐える溶融炉が必要であると共に、エネルギーコストも高くなる。また、特許文献２の方法では、フロン分解無害化処理によって生成されたフロン分解物が必要であり、このような特殊な物質の量的確保に問題がある。非特許文献１の方法では、酸処理においてＭｇ２＋を溶出させた後、Ca(OH)2溶液中に投入し水熱反応処理を行なっているが、アスベストの本質である繊維状の形態は残ったままであり、問題がある。
さらに、処理されるアスベストの量も膨大であるところから、無害化処理後のアスベスト改変物について何らかの有効活用を考える必要もあるが、まだ有効な利用方法は見いだされていない。
さらに、処理されるアスベストの量も膨大であるところから、無害化処理後のアスベスト改変物について何らかの有効活用を考える必要もあるが、まだ有効な利用方法は見いだされていない。
そこで、本発明の目的は、アスベスト含有材料を無害化するとともに、無害化処理後のアスベスト改変物について実用的な用途を提供することにある。
前記した課題を解決すべく、本発明は、以下のようなアスベスト無害化方法および、この方法により得られた肥料を提供するものである。
（１）アスベスト含有材料をリン酸水素アンモニウム水溶液に混合してスラリー化するスラリー化工程と、前記スラリーを水熱反応させる水熱反応工程とを備えることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（２）上記（１）に記載のアスベスト無害化方法において、前記アスベストがクリソタイルであることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（３）上記（１）または（２）に記載のアスベスト無害化方法において、前記リン酸水素アンモニウムがリン酸二水素アンモニウムであることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のアスベスト無害化方法において、前記スラリー化工程は、開放系であることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載のアスベスト無害化方法において、前記水熱反応の温度が２００〜２５０℃であることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のアスベスト無害化方法において、前記アスベスト含有材料がけい酸カルシウム系成形体であることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載のアスベスト無害化方法により製造されたことを特徴とする肥料。
（１）アスベスト含有材料をリン酸水素アンモニウム水溶液に混合してスラリー化するスラリー化工程と、前記スラリーを水熱反応させる水熱反応工程とを備えることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（２）上記（１）に記載のアスベスト無害化方法において、前記アスベストがクリソタイルであることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（３）上記（１）または（２）に記載のアスベスト無害化方法において、前記リン酸水素アンモニウムがリン酸二水素アンモニウムであることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のアスベスト無害化方法において、前記スラリー化工程は、開放系であることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載のアスベスト無害化方法において、前記水熱反応の温度が２００〜２５０℃であることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のアスベスト無害化方法において、前記アスベスト含有材料がけい酸カルシウム系成形体であることを特徴とするアスベスト無害化方法。
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載のアスベスト無害化方法により製造されたことを特徴とする肥料。
本発明によれば、アスベスト含有材料をリン酸水素アンモニウム水溶液により処理することで、アスベストの形態（物理的構造）を変化させ、人体に対して無害化することができる。特に、アスベスト吹き付け材を除去する際に出る廃材や、ビル解体・住宅リフォームに伴うアスベスト含有建築廃材を無害化処理する方法として優れている。また、本発明では焼成処理を行わないので、エネルギーコストを低く抑えることも可能となる。
さらに、本発明によれば、同時にミネラルを含有したリン酸質肥料を製造することも可能となり、膨大な量のアスベスト廃棄物の再利用法として極めて有用である。
さらに、本発明によれば、同時にミネラルを含有したリン酸質肥料を製造することも可能となり、膨大な量のアスベスト廃棄物の再利用法として極めて有用である。
本発明のアスベスト無害化方法は、アスベスト含有材料をリン酸水素アンモニウム水溶液に混合してスラリー化するスラリー化工程と、前記スラリーを水熱反応させる水熱反応工程とを備えている。以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（１．アスベスト含有材料）
アスベスト含有材料として代表的なものは、アスベスト含有建築材料である。そして、本発明は、アスベストの中でもアスベスト含有建築材料として大量に使用されてきたクリソタイル（Ｍg３Ｓi２O５(OH)4）に対して適用することが好ましい。以下、本実施形態では、アスベストとしてクリソタイルを用いた例について説明する。
クリソタイルを含有する建築材料としては、けい酸カルシウム系成形体が一般的であり、石綿スレート板、石綿混入けい酸カルシウム板、および窯業系サイディング等が挙げられる。このような成形体のマトリックスはセメントの水和によるＣＳＨゲルや珪酸質原料と石灰質原料を、水の存在下で水熱反応処理し生成したトバモライトやゾノトライトである。
アスベスト含有材料として代表的なものは、アスベスト含有建築材料である。そして、本発明は、アスベストの中でもアスベスト含有建築材料として大量に使用されてきたクリソタイル（Ｍg３Ｓi２O５(OH)4）に対して適用することが好ましい。以下、本実施形態では、アスベストとしてクリソタイルを用いた例について説明する。
クリソタイルを含有する建築材料としては、けい酸カルシウム系成形体が一般的であり、石綿スレート板、石綿混入けい酸カルシウム板、および窯業系サイディング等が挙げられる。このような成形体のマトリックスはセメントの水和によるＣＳＨゲルや珪酸質原料と石灰質原料を、水の存在下で水熱反応処理し生成したトバモライトやゾノトライトである。
（２．前処理方法）
前記したけい酸カルシウム系成形体は、事前に粉砕処理を施すことが反応性の面で好ましく、アスベストの特徴である繊維状形態が崩壊しやすくなる。ただし、粉砕に際してはクリソタイルが飛散するので飛散防止の処置が必要である。
前記したけい酸カルシウム系成形体は、事前に粉砕処理を施すことが反応性の面で好ましく、アスベストの特徴である繊維状形態が崩壊しやすくなる。ただし、粉砕に際してはクリソタイルが飛散するので飛散防止の処置が必要である。
（３．スラリー化工程）
アスベスト含有材料をリン酸水素アンモニウム水溶液に混合してスラリー化する。ここで、リン酸水素アンモニウムとしては、リン酸水素二アンモニウム（(NH4)2HPO4）、リン酸二水素アンモニウム（NH4H2PO4）、二リン酸二水素二アンモニウム（(NH4)2H2P2O7）、二リン酸水素アンモニウム（NH4H３P２O７）、および二リン酸水素アンモニウム−水和物（(NH4)３HP２O７・H2O）が挙げられる。これらの中でも、反応に寄与するＨ+量が他より多いので、反応し易く、また、反応に必要な量も少なくて済む点でリン酸二水素アンモニウム溶液が好適である。
アスベスト含有材料をリン酸水素アンモニウム水溶液に混合してスラリー化する。ここで、リン酸水素アンモニウムとしては、リン酸水素二アンモニウム（(NH4)2HPO4）、リン酸二水素アンモニウム（NH4H2PO4）、二リン酸二水素二アンモニウム（(NH4)2H2P2O7）、二リン酸水素アンモニウム（NH4H３P２O７）、および二リン酸水素アンモニウム−水和物（(NH4)３HP２O７・H2O）が挙げられる。これらの中でも、反応に寄与するＨ+量が他より多いので、反応し易く、また、反応に必要な量も少なくて済む点でリン酸二水素アンモニウム溶液が好適である。
クリソタイルのようなアスベストを含有するけい酸カルシウム系成形体からなる建築材料は、一般に長期間の使用により、カルシウム成分が空気中の炭酸ガスにより炭酸化され、炭酸カルシウムに変質している。従って、リン酸水素アンモニウム溶液にアスベスト含有建築材料を浸漬した場合、炭酸ガスが発生する。それ故、スラリー化工程では、開放系（開放条件下）で加温・攪拌しながら養生し、炭酸ガスを放出してやることが好ましい。
（４．水熱反応工程）
次に、この混合スラリーに対して水熱反応処理を行なう。具体的には、オートクレーブ容器に注入後、攪拌しながら水熱反応を起こさせる。
ここで、水熱反応の温度は２００℃〜２５０℃が好ましい。水熱反応温度が２００℃未満であると、クリソタイルの特徴である繊維状形態の崩壊が不十分となる。一方、水熱反応温度が２５０℃を越えると、オートクレーブの耐圧性を高くする必要があり設備費が高価になるとともに、エネルギーコストも高価になるので好ましくない。
また、水熱反応時間は処理温度によって適宜決定すればよい。短時間であると、クリソタイル中のＭｇ２＋の溶出が完全ではなくなり、繊維状の形態が残った状態となる。一方、長時間であると、エネルギーコストが高価になると共に、処理効率が悪くなるので好ましくない。
次に、この混合スラリーに対して水熱反応処理を行なう。具体的には、オートクレーブ容器に注入後、攪拌しながら水熱反応を起こさせる。
ここで、水熱反応の温度は２００℃〜２５０℃が好ましい。水熱反応温度が２００℃未満であると、クリソタイルの特徴である繊維状形態の崩壊が不十分となる。一方、水熱反応温度が２５０℃を越えると、オートクレーブの耐圧性を高くする必要があり設備費が高価になるとともに、エネルギーコストも高価になるので好ましくない。
また、水熱反応時間は処理温度によって適宜決定すればよい。短時間であると、クリソタイル中のＭｇ２＋の溶出が完全ではなくなり、繊維状の形態が残った状態となる。一方、長時間であると、エネルギーコストが高価になると共に、処理効率が悪くなるので好ましくない。
前記した実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
（１）アスベストとしてクリソタイルを用いると、リン酸水素アンモニウム水溶液による処理により、クリソタイルの特徴である繊維状の形態が崩壊する。具体的には、混合スラリーに対して開放系（開放条件下）での加温・養生、および水熱反応を行なうことにより、クリソタイル中のＭｇ２＋や成形体のマトリックスであるけい酸カルシウムのＣａ２＋がリン酸水素アンモニウムと反応して、ＣａやＭgあるいはＣａとＭgの両者を含んだ塩が生成する。その結果、Ｍｇが欠損したけい酸は主に非晶質構造となり、クリソタイルに特徴的な繊維状形態は認められなくなり、結果としてアスベストは無害な改変物となる。
（１）アスベストとしてクリソタイルを用いると、リン酸水素アンモニウム水溶液による処理により、クリソタイルの特徴である繊維状の形態が崩壊する。具体的には、混合スラリーに対して開放系（開放条件下）での加温・養生、および水熱反応を行なうことにより、クリソタイル中のＭｇ２＋や成形体のマトリックスであるけい酸カルシウムのＣａ２＋がリン酸水素アンモニウムと反応して、ＣａやＭgあるいはＣａとＭgの両者を含んだ塩が生成する。その結果、Ｍｇが欠損したけい酸は主に非晶質構造となり、クリソタイルに特徴的な繊維状形態は認められなくなり、結果としてアスベストは無害な改変物となる。
（２）クリソタイル中のＭｇ２＋を主にリン酸塩類として、けい酸分およびその他リン酸塩類（リン酸カルシウムなど）と共に回収することにより、クリソタイルを無害化できるだけでなく、生成物をリン酸質肥料として再利用できる。
（３）本実施形態におけるアスベストの無害化方法では、焼成処理を行わないので、エネルギーコストを低く抑えることが可能となる。
（３）本実施形態におけるアスベストの無害化方法では、焼成処理を行わないので、エネルギーコストを低く抑えることが可能となる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、アスベスト含有材料の例としてクリソタイル含有建築材料を挙げたが、本発明によれば、アモサイト（茶石綿）やクロシドライト（青石綿）を含有する材料でも同様の効果を奏する。
例えば、前記実施形態では、アスベスト含有材料の例としてクリソタイル含有建築材料を挙げたが、本発明によれば、アモサイト（茶石綿）やクロシドライト（青石綿）を含有する材料でも同様の効果を奏する。
次に、本発明に係る実施例および比較例を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
〔実施例1〕
石綿スレート板粉砕品０．５ｇおよびリン酸二水素アンモニウム１．２４２ｇを約４５ｍｌのテフロン（登録商標）製容器に入れ、水２５ｍｌを加えて７０℃で約１時間加温・撹拌しながら養生した（スラリー化工程）。その後、テフロン製容器をＳＵＳ製オートクレーブ（回転式）に挿入し、２００℃で１２時間水熱処理を行なった（水熱反応工程）。
〔実施例1〕
石綿スレート板粉砕品０．５ｇおよびリン酸二水素アンモニウム１．２４２ｇを約４５ｍｌのテフロン（登録商標）製容器に入れ、水２５ｍｌを加えて７０℃で約１時間加温・撹拌しながら養生した（スラリー化工程）。その後、テフロン製容器をＳＵＳ製オートクレーブ（回転式）に挿入し、２００℃で１２時間水熱処理を行なった（水熱反応工程）。
〔比較例１〕
実施例１で使用した石綿スレート板粉砕品０．５ｇと濃度１Ｎの塩酸２５ｍｌを約４５ｍｌのテフロン製容器に入れ、７０℃で約１時間加温・養生した。その後、テフロン製容器をＳＵＳ製オートクレーブ（回転式）に挿入し、２００℃で１２時間水熱処理を行なった。
実施例１で使用した石綿スレート板粉砕品０．５ｇと濃度１Ｎの塩酸２５ｍｌを約４５ｍｌのテフロン製容器に入れ、７０℃で約１時間加温・養生した。その後、テフロン製容器をＳＵＳ製オートクレーブ（回転式）に挿入し、２００℃で１２時間水熱処理を行なった。
〔結果〕
実施例１で得られた石綿スレート板粉砕品（水熱処理後）のＸ線回折パターンを図１に示した。ＣａやＭｇのリン酸塩類が主体となっており、非晶質シリカのピークも認められるがクリソタイルのピークは認められなかった。参考までに、無害化処理前の石綿スレート板のＸ線回折パターンを図２に示した。図２においては１１°と２４°付近にクリソタイルのピークが認められ、他には炭酸カルシウムのピークが認められる。
次に、実施例１で得られた石綿スレート板粉砕品（水熱処理後）および比較例１で得られた石綿スレート板粉砕品（水熱処理後）について、走査型電子顕微鏡写真を図３および図４に示した。図３より、実施例１で得られた石綿スレート板粉砕品（水熱処理後）では、繊維状の形態が崩壊・消失していることがわかる。一方、図４より、比較例１で得られた石綿スレート板粉砕品（水熱処理後）には繊維状の形態が残っていることがわかる。それ故、本発明の方法により、アスベストが効率的に無害化されていることが理解できる。
実施例１で得られた石綿スレート板粉砕品（水熱処理後）のＸ線回折パターンを図１に示した。ＣａやＭｇのリン酸塩類が主体となっており、非晶質シリカのピークも認められるがクリソタイルのピークは認められなかった。参考までに、無害化処理前の石綿スレート板のＸ線回折パターンを図２に示した。図２においては１１°と２４°付近にクリソタイルのピークが認められ、他には炭酸カルシウムのピークが認められる。
次に、実施例１で得られた石綿スレート板粉砕品（水熱処理後）および比較例１で得られた石綿スレート板粉砕品（水熱処理後）について、走査型電子顕微鏡写真を図３および図４に示した。図３より、実施例１で得られた石綿スレート板粉砕品（水熱処理後）では、繊維状の形態が崩壊・消失していることがわかる。一方、図４より、比較例１で得られた石綿スレート板粉砕品（水熱処理後）には繊維状の形態が残っていることがわかる。それ故、本発明の方法により、アスベストが効率的に無害化されていることが理解できる。
本発明は、アスベスト建築廃材を無害化処理する方法として利用できる。
Claims (7)
- アスベスト含有材料をリン酸水素アンモニウム水溶液に混合してスラリー化するスラリー化工程と、
前記スラリーを水熱反応させる水熱反応工程とを備えることを特徴とするアスベスト無害化方法。 - 請求項１に記載のアスベスト無害化方法において、
前記アスベストがクリソタイルであることを特徴とするアスベスト無害化方法。 - 請求項１または請求項２に記載のアスベスト無害化方法において、
前記リン酸水素アンモニウムがリン酸二水素アンモニウムであることを特徴とするアスベスト無害化方法。 - 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアスベスト無害化方法において、
前記スラリー化工程は、開放系であることを特徴とするアスベスト無害化方法。 - 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアスベスト無害化方法において、
前記水熱反応の温度が２００〜２５０℃であることを特徴とするアスベスト無害化方法。 - 請求項１〜請求項５のいずれかに記載のアスベスト無害化方法において、
前記アスベスト含有材料がけい酸カルシウム系成形体であることを特徴とするアスベスト無害化方法。 - 請求項１〜請求項６のいずれかに記載のアスベスト無害化方法により製造されたことを特徴とする肥料。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007018886A JP2008272577A (ja) | 2007-01-30 | 2007-01-30 | アスベスト無害化方法およびその方法で製造された肥料 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988010234A1 (en) * | 1987-06-26 | 1988-12-29 | Forskningscenter Risø | A method for treating asbestos |
| JPH02149389A (ja) * | 1988-09-22 | 1990-06-07 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | 廃棄石綿の無公害化処理方法 |
-
2007
- 2007-01-30 JP JP2007018886A patent/JP2008272577A/ja active Pending
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