JP2008279422A - アスベスト含有建材を使ってノンアスベスト建材に再生するシステムとその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、健康障害を引き起こしているアスベスト含有建材のアスベスト無害化システムとそれに用いる装置であって、アスベスト含有建材の無害化処理を行うもので、かつ、資源の有効活用のためにリサイクルを図ったものである。
【解決手段】 アスベスト含有建材を４５μｍ以下の粉体にし、接触面積を大きくし、塩基とカルシウム化合物を添加して８００℃〜９００℃で加熱して無害化し、無害な補強用繊維を用いたアスベスト含有建材のアスベストの無害化システムと、その製品に無害な補強用繊維を用いたノンアスベスト建材に再生する装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、悪性中皮腫、肺ガン，石綿肺などの健康障害を引き起こしているアスベスト含有建材を使ってノンアスベスト建材に再生するアスベスト無害化システムであって、回収されたアスベスト含有建材の無害化処理を行い、かつ、資源の有効活用からリサイクルを図ったものである。

アスベスト（石綿）は地中から産出される繊維状ケイ酸塩鉱物であり、６種類のアスベストが知られているが、最も多く使われているのがクリソタイル（白石綿）で、蛇紋石系石綿と呼ばれており、角閃石系ではクロシドライト（青石綿）、アモサイト（茶石綿）、アンソフェライト（直閃石）、トレモライト（透閃石）、アクチノライト（緑閃石）などが知られており、工業的に使われているのは、クロシドライトとアモサイトである。クリシドライトは約６００℃で脱水分解し、７００℃で完全分解し、非結晶化し、９００℃まで過熱すると非石綿フォルステライトを生成するが、非石綿化は無害化とは異なっている。フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）はアスベストと異なり脆い結晶ではあるが、アスベストと同様に繊維状組織を保持しており無害とは言えない。

アスベストの低温（１０００℃以下）での無害化方法としては、溶融剤として塩基（塩化カルシウムや塩化ナトリウム等）を使い、低温融体を形成し、アスベストの分解反応を促進することが知られているが、アスベスト含有建材中でアスベストの含有率が高いと、塩化カルシウムの溶解液を当該建材に含浸させ、加熱してもアスベストの分解が不十分な場合があるが、これにカルシウム化合物（酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウムなど）を必要十分な量を加えて一定温度で加熱してやると、繊維状アスベストは分解出来ることが知られている。

分析では、フォルステライトの回析線ピークが無くなり、ＭｇＯのピークが出てくれば完全に分解できたと言える。（完全無害化）実際には、量的にアスベストを分解する必要量の２倍以上の塩化カルシウムと２倍以上のカルシウム化合物の存在化で６００〜８０００℃で加熱することによってアスベストの分解は可能となる。この結果、塩化カルシウムはアスベスト分解の融点及び反応活性温度の双方を低下させるのに、その他のカルシウム化合物と共働しているといえる。

他方、加熱処理をすることによりアスベスト含有建材中のバインダー（接着剤：セメント）を熱分解し、水硬性を有する物質に変換去れる事も判っている。処理温度が高ければ処理時間が短く、処理温度が低ければ処理時間が長くなり、出来上がった生成物に所定量の水を添加し、加圧成型養生すれば硬化成形体が得られることも周知の事となっている。ちなみに製品化にあたり、補強用繊維には現在、セルロース繊維、ポリビニールアルコール繊維、ウォラストナイト等が添加剤として使われ、セメントはバインダとして使われている。

石綿（アスベスト）スレートは、セメント７５％〜８５％、石綿繊維１４〜２５％とされているが、普通ポルトランドセメントで見ると、全体の６３．５％〜６５．４％が酸化カルシウムで構成されている。低温融体材のカルシウム化合物はアスベストの含有量に対して約２倍必要であるが、炭酸水槽にこの微粉砕された粉体を入れると、ＣａＯ＋ＣＯ２＝ＣａＣｏ３となり、炭酸カルシウムの粉体が得られ、低温融体材の添加量を減らすことができる。

アスベスト含有建材としては、吹き付け材、スレート板（波板、ボード）、成型板、Ｐタイル（ビニール床タイル）などが知られている。これらを他の成分と共に加熱することでアスベスト単体での融点より低い温度で溶融されることが知られている。

従来、アスベストの無害化技術としては、特許文献１記載の水硬性粉体組成物や特許文献２記載のスラグ浴融解法などがあげられているが、これらはいずれも１０００℃以上の処理温度を必要とし、さらに高温溶融法なども試みられてきたが、１５００℃以上の高温で溶融処理をしてきたが、高価な処理法として負担が大きく、膨大なエネルギ−消費やイニシャルコストの問題から実用されるものは殆どなかった。

特許第３１９８１４８号公報 特開平７−１７１５３６号公報

また、特許文献３記載のフロン化合物混合法では、アスベストとフロン分解無害化処理によって生成されたフロン化合物とを混合し、当該混合物を低温加熱処理する方法では、オゾン層破壊物質のフロンを採用しているため社会的に指弾されるようになった。

特開２００５−１６８６３２号公報

以上述べたように、アスベストの無害化技術としては１０００℃以上の高温処理や、巨大な設備投資が必要であったり、フロン化合物の採用で社会的にも環境問題を惹起することが大きな課題となっていた。

本発明は、従来技術の欠点を解消しようとするものであり、アスベスト複合材を７００℃前後で加熱した後、水槽から供給される冷水で冷却し、前記複合材の表面を破壊状態に変
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化させることによって処理物の表面の細孔率を向上させ、塩化カルシウムなどの水溶液を含浸しやすくし、水酸化カルシウムを混練させ、８００℃前後で無害化処理することで、低コストとコンパクトな設備で反応時間を半減させたアスベスト含有複合材のアスベストの無害化システムを開発することを目的とするものである。

本発明を図面に従って詳細に説明すると、図１はアスベスト含有建材のアスベスト無害化装置のフローシートであって、吹き付け材、スレート板、成型板、Ｐタイル等のアスベスト含有建材１を解体現場２で解体し、フレコンバッグ詰め３されたアスベスト建材解体品を無害化・再資源化処理工場４に搬送し、無害化・再資源化処理工場４で前処理工程５に移り、フレコンバッグを破袋６し、２軸破砕機２３等で２５〜３０ｍｍ程度の大きさに粗砕７し、振動ふるい８で分級され、再び２軸破砕機２３等で粗砕７し、３０ｃｍ〜１ｍ位の破材のアスベスト含有建材１は圧縮機でフレコンバックとともに押し潰し、ギロチン形式の切断機で切断し、さらに２軸のエア吸引機付きの破砕機２３で粗砕するために２５〜３０ｍｍ程度の大きさに粗砕する２軸破砕機２３等を配設しさらにローラーミル２５等で４５μｍ以下に微粉砕１０する前処理工程５を有し、ついで無害化工程１１として、前処理された微粉砕１０を加熱キルン１２で加熱処理２６した後、水槽１３内で表面破壊処理２７し、ついで助剤含浸槽１４で反応活性剤含浸処理２８を行い、さらに薬品混合処理１５で低温融体剤２９を混合し、最後に無害化処理１６のために処理キルン５８で８００〜９００℃の温度雰囲気で無害化処理して水硬性粉体１７とする無害化工程１１を有し、さらに無害化された水硬性粉体１７は、水１８と無公害補強用繊維１９を添加して成型機２０で各種建材等２１に再資源化する再資源化工程２２を有するアスベスト含有建材１を使ってノンアスベスト建材に再生するシステムである。

２軸破砕機２３等で２５〜３０ｍｍ程度の大きさに粗砕７するのは、処理システムの中で、金属を除去するために必要なサイズで磁気選別機を効率化したものである。

ついで横型ハンマー破砕機２４等で１５ｍｍ以下に再破砕９するのは、粉砕機までの搬送装置の途中に振動ふるい８で分級し、１５ｍｍ以上のものは再び粉砕機に戻すもので、微粉砕機の受け入れサイズが１５ｍｍ以下が適当である。１５ｍｍ以下に粉砕したものはミル（ローラーミル、ボールミル、ロッドミル等）で４５ミクロン以下に微粉砕される。

アスベスト繊維束を含んだ４５μｍ以下になった粉体を無害化処理キルンの廃熱（約８００〜９００℃）を円筒外側の空間に使った間接型加熱キルンの内部に通してやることによって粉体を加熱し、アスベスト含有建材中のクリストタイル又はアモサイト等の分解を一部進行させながら高温になった粉体を次なる水槽に放り込んでやることにより、粉体成分の熱膨張率の差異から構成物質の分解と表面破壊現象が起きる。

この水槽の液の一部及び粉体を次の塩化カルシウム溶解液中に投入してやると、溶液温度は２０℃以上の水温となり約７５％の塩化カルシウム溶解液が得られる。（水温０℃では約６０％弱の溶解液）

４５μｍ以下の粉体は塩化カルシウム液を含浸し、スラリー状になるが、これにパドルミキサー等の混合機を使用してカルシウム化合物を所定量添加混練する。塩化カルシウムを含浸されたアスベスト含有建材の粉体とカルシウム化合物を添加されたスラリーは無害化キルンに定量投入され、８００〜９００℃で加温されることにより含有アスベストは無害化され、水硬性を有する粉体となり、再び各種建材や特殊セメントの原料となるものである。

また、図２（アスベスト無害化装置の前処理フロー図）に従って無害化・再資源化処理工場４における前処理工程５について詳細に説明すると、吹き付け材、スレート板、成型板、Ｐタイル等のアスベスト建材解体品はフレコンバックで回収され、処理前ヤード３６に堆積されたフレコンバッグはミニ重機３１で粉砕機６８につながる供給コンベヤ３４に移送され、３０ｃｍ〜１ｍ位の破材のアスベスト含有建材１は圧縮機でフレコンバックとともに押し潰し、ギロチン形式の切断機で切断し、さらに粉砕機６８（２軸のエア吸引機付きの破砕機２３）で粗砕するために２５〜３０ｍｍ程度の大きさに粗砕する２軸破砕機２３等を配設し、粉砕機６８（２軸破砕機２３等）で２５〜３０ｍｍ程度の大きさに粗砕７し、排出スクリューコンベヤ３５で振動ふるい３２に送られ、振動ふるい３２で分級され、サイズの大きいものは、オーバーサイズリターンコンベヤ３８で粉砕機６８に再び還送され、磁性物はオーバーサイズリターンコンベヤ３８に隣接して金属除去のための磁気選別機３０を配設し、磁気選別機３０で選別され、磁性物受箱３７で回収され、ついで横型ハンマー破砕機２４等で１５ｍｍ以下に再破砕９し、さらに搬送スクリューコンベヤ３９でローラーミル供給ホッパ４３に送られ、スクリューフィーダ４４を介してローラーミル３３等で４５μｍ以下に微粉砕１０するためのローラーミル３３等を配設し、供給コンベヤ３４、粉砕機６８、磁性選別機３０からの廃熱は第１サイクロン７１、第１バグフィルタ４１に送られ、排風機７３を介して焼却設備に送られ、ローラーミル３３からの廃熱は第２サイクロン７４に送られ、さらにローラーミル３３に主送風機４２を介して還流し、一部は排風機付の第２バグフィルタ７２を通して焼却設備に送られ、第２サイクロン７４からは定量供給装置付貯留タンク４５に送られ、廃熱利用加熱キルン供給装置へ送られていることを特徴としている前処理工程５である。

さらに、図１、図３（アスベスト含有建材無害化設備フロー）に従って無害化工程１１について詳細に説明すると、前処理された微粉砕１０のアスベスト建材解体品を加熱処理し一部無害化する加熱キルン１２を配設し、さらに隣接して表面破壊処理２７を行う表面破壊処理槽４８を水槽１３を併設して配設し、さらに反応活性剤含浸処理２８を行う助剤含浸槽１４を配設し、さらに低温融体剤２９を混合する薬品混合機７５を配設し、最後に８００〜９００℃の温度雰囲気で無害化処理して水硬性粉体１７を造成する無害化処理１６を配設した無害化工程１１としている。

また、実施例として図３で詳細に説明すると、前処理された微粉砕１０のアスベスト建材解体品を加熱処理し、一部無害化する加熱キルン４７を配設し、定量供給機７６よりアスベスト建材解体品がダブルダンパー４６の操作で供給されて一部無害化され、さらに隣接して表面改良処理２７を行う表面改良処理槽４８を水槽５３を併設して配設し、スクリューミキサー７７を介して搬送され、反応活性剤含浸処理２８を行う助剤含浸槽１４を配設し、さらに低温融体剤２９を混合して薬品混合処理１５する薬品混合機７５を配設し、投入スクリューフィーダ５６を介して処理キルン５８へ送られ、処理キルン５８での排ガスは二次燃焼炉５５で処理され、処理キルン５８で処理された処理物は、ポンプ６０内装の処理物冷却水槽５９で冷却されるようになり、ケースコンベヤ５７で移送される。

もちろん、二次燃焼炉５５と処理キルン５８に近接してサービスタンク６１、オイルポンプ６２、オイルタンク６３が設置されており、サービスタンク６１で制御されてオイルタンク６３のオイルがオイルポンプ６２で供給されている。オイルタンク６３からオイルポンプ６２、サ−ビスタンク６１を介してオイルが供給され、二次燃焼室１７の燃焼を助けているが、サ−ビスタンク６１からはアスベスト含有建材処理キルン加熱用のバーナーにも供給されている。

また、加熱キルン４７に連設して送風機６７付の冷却機４０、バグフィルタ６５、誘引ファン６６、排気筒６４が併設され、加熱キルン４７に連設して水槽５３、撹拌機４９、空気抜きバグ６９付の塩カルタンク５０、空気抜きバグ７０付の低温融体剤貯留槽５１、気体投入機５２、操作制御盤５４などが配設されている。

最後に８００〜９００℃の温度雰囲気で無害化処理して水硬性粉体１７を製造する無害化処理１６を配設した無害化工程１１としている。

無害化された水硬性粉体１７は、水１８と無公害の補強用繊維１９を添加して各種建材等２１に再資源化する成型機２０を配設した再資源化工程２２とを有するアスベスト含有建材１を使ってノンアスベスト建材に再生する装置である。

無害化システムの稼動に当たっては、貯留場に待機している破砕されたアスベスト含有建材を定量供給して加熱キルン４７に送り込まれ、８００℃〜９００℃で加熱し、スレート建材表面改良処理槽４８に送り、かつ、供給されている冷水を水槽５３を介して表面改良処理槽４８に送給し、処理物を急冷し、その後アスベスト溶融助剤含浸槽１４に塩カルタンク６９の塩化カルシウムを原資とした塩カルタンク６９から塩化カルシウム溶液を投入し、一方消石灰等カルシウム化合物の低温融体剤貯留槽５１から低温融体剤を投入した薬品混合機７５に送り、処理キルン５８に送り込まれる。

アスベスト含有建材の無害化処理に当たって、固体混合されたアスベスト含有建材は、無害化処理に際してアスベスト含有建材の無害化処理キルンへ定量投入される。アスベスト含有建材の無害化処理キルンバーナーにより８００℃〜９００℃で加熱し、廃熱は二次燃焼室５５から廃熱利用として熱風発生機を介してアスベスト処理物の表面の細孔率を向上させる装置に送熱し、加熱キルン４７へ送り加熱を支援している。

また、オイルタンク６３からオイルサ−ビスタンク６１を介してオイルが供給され、処理キルン５８と二次燃焼室５５の燃焼を助けているが、オイルサ−ビスタンク６１からはアスベスト含有建材の無害化の処理キルン５８と二次燃焼室５５に対するオイル供給はそれぞれの加熱用のバ−ナ−に供給されているものであ。

また、アスベスト含有建材は薬品混合機７５から無害化の処理キルン５８に送られ、処理され、処理物冷却水槽５９で冷却・洗浄された後、処理物は貯蔵場に置かれ、処理残渣は袋詰設備で袋詰されリサイクルされるようになっており、塩化カルシウムを含む洗浄液は、アスベスト溶融助剤含浸槽１４へと送液されるようになっている。そして、このシステムの制御はバ−ナ−や補助バ−ナ−へのオイル供給などの比例制御を含めて操作制御盤５４で行われるようになっている。

再資源化工程に用いられている補強用繊維としては、繊維が細かくて短いために吸収性があり、発がん性のあるものは使用しないことになっているが、補強用繊維として有力なものは、天然鉱物繊維ではウォラストナイトがあるが、胸膜プラークやじん肺があったという報告ががひとつだけあり、セピオライト、アタパルジャイトには安全性で問題が残されている。しかし、セオライトは安全とされている。植物繊維ではセルロース繊維があり、直径が１２〜４０μｍで太いので吸入性がないので安全である。人造鉱物繊維ではロックウール、スラググラスウールが安全なものとみられている。

合成有機繊維では、炭素繊維、アラミド繊維などは、直径１０〜１２μｍと太いので吸入性がないので安全で、ポリビニールアルコール繊維は若干懸念されるものがある。

再生品としてのノンアスベストスレートで例示すると、材料としては、セメント、ケイ酸質原料、パーライト等があげられている。用途としては内壁、外壁、間仕切り、天井などが考えられている。商品としては、住宅用内壁板・外壁板、フレキシブル紙、けいカル板、パーライト板、波板、カラーボード板、平板、サンドイッチパネル等があげられる。

本発明のアスベスト含有建材のアスベスト無害化システムは、上述したような装置と制御システムを採用しているため、最適な設備投資で運用され、環境問題を惹起するフロン化合物の不採用で大気汚染を防止し、かつ、アスベストの無害化処理にあたっては８００℃前後で無害化処理するため、低コストで反応時間も半減されるようになった。

また、アスベスト含有建材１は３〜５ｃｍ位に破砕し、処理物によってはさらに１ｃｍ以下に粉砕し、更に４５μｍに微粉砕され、反応表面積の拡大によりアスベスト処理物の表面の細孔率が上昇しているため無害化が効率的に進められている。

アスベスト含有建材のアスベスト無害化装置のフロ−シ−ト アスベスト無害化装置の前処理フロ−図 アスベスト含有建材のアスベスト無害化装置の概略図

符号の説明

１：アスベスト含有建材 ２：解体現場 ３：フレコンバック詰め
４：無害化・再資源化処理工場 ５：前処理工程 ６：破 袋
７：粗 砕 ８：振動ふるい ９：再 粗 砕
１０：微 粉 砕 １１：無害化工程 １２：加熱キルン
１３：水 槽 １４：助剤含浸槽 １５：薬品混合処理
１６：無害化処理 １７：水硬性粉体 １８：水
１９：補強用繊維 ２０：成 型 機 ２１：各種建材等
２２：再資源化工程 ２３：２軸破砕機
２４：横型ハンマー破砕機 ２５：ローラーミル ２６：加熱処理
２７：表面改良処理 ２８：反応活性剤含浸処理 ２９：低温融体剤
３０：磁気選別機
３１：ミニ重機 ３２：振動ふるい ３３：ローラーミル
３４：供給コンベヤ ３５：排出スクリュ−コンベ ３６：処理前ヤード
３７：磁性物受箱 ３８：オーバーサイズリターンコンベヤ
３９：搬送スクリューコンベヤ ４０：冷 却 機 ４１：第１バグフィルタ
４２：主送風機 ４３：ローラーミル供給ホッパ ４４：スクリューフィーダ
４５：定量供給装置付貯留タンク ４６：ダブルダンパー ４７：加熱キルン
４８：表面改良処理槽 ４９：攪拌槽
５０：塩カルタンク ５１：消石灰貯留槽 ５２：気体投入機
５３：水 槽 ５４：操作制御盤 ５５：二次燃焼炉
５６：投入スクリューフィーダ ５７：ケースコンベヤ ５８：処理キルン
５９：処理物冷却水槽 ６０：ポンプ ６１：サービスタンク
６２：オイルポンプ ６３：オイルタンク
６４：排気筒 ６５：バグフィルター ６６：誘引ファン
６７：送風機 ６８：粉砕機 ６９：空気抜きバグ
７０：空気抜きバグ ７１：第１サイクロン ７２：第２バグフィルタ
７３：排風機 ７４：第２サイクロン ７５：薬品混合槽
７６：定量供給機 ７７：スクリューミキサ

Claims (2)

1. 吹き付け材、スレート板、成型板、Ｐタイル等のアスベスト建材を、解体し、フレコンバッグ詰めされたアスベスト建材解体品を破袋する破砕工程と、２軸破砕機等で２５〜３０ｍｍ程度の大きさに粗砕する粗砕工程、横型ハンマー破砕機等で１５ｍｍ以下に再破砕する再破砕工程、ローラーミル等で４５μｍ以下に微粉砕する微粉砕工程で構成される前処理工程と，ついで無害化工程として、前処理された微粉砕を加熱キルンで加熱処理する加熱処理工程、水槽内で表面破壊処理する表面破壊処理工程、助剤含浸槽で反応活性剤含浸処理工程、薬品混合槽で低温融体剤を混合する薬品混合処理工程、無害化処理キルンで８００〜９００℃の温度雰囲気で無害化処理する無害化処理工程を有する無害化工程と、さらに無害化された水硬性粉体は、水と無公害の補強用繊維を添加して成型機で各種建材等に再資源化する再資源化工程とを有するアスベスト含有建材を使ってノンアスベスト建材に再生するシステム。
2. 吹き付け材、スレート板、成型板、Ｐタイル等のアスベスト建材解体品を破袋し、粗砕するために２５〜３０ｍｍ程度の大きさに粗砕する２軸破砕機等を配設し、隣接して金属除去のための磁気選別機を配設し、ついで１５ｍｍ以下に再破砕するために横型ハンマー破砕機等を配設し、さらに４５μｍ以下に微粉砕するためのローラーミル等を配設した前処理工程と，前処理された微粉砕のアスベスト建材解体品を加熱処理し一部無害化する加熱キルンを配設し、ついで隣接して表面破壊処理を行う水槽を配設し、さらに反応活性剤含浸処理を行う助剤含浸槽を配設し、さらに低温融体剤を混合する薬品混合槽を配設し、最後に８００〜９００℃の温度雰囲気で無害化処理して水硬性粉体を造成する無害化処理キルンを配設した無害化工程と、無害化された水硬性粉体は、水と無公害の補強用繊維を添加して各種建材等に再資源化する成型機を配設した再資源化工程とを有するアスベスト含有建材を使ってノンアスベスト建材に再生する装置。

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