JP2009034574A

JP2009034574A - アスベストを含有する廃材の分解処理方法

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Publication number: JP2009034574A
Application number: JP2007198997A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Notomi; 啓一納冨
Original assignee: KANKYO ANETOS KK
Current assignee: KANKYO ANETOS KK
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: JP4850141B2

Abstract

【課題】アスベストを分解して繊維質状から塊状に改質させること。
【解決手段】本発明では、アスベストを含有する廃材の分解処理方法において、密閉容器の内部で、アスベストを含有する廃材と、破砕媒体と、アルカリ金属体と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液とを撹拌混合して、アスベストを含有する廃材を破砕媒体で破砕するとともに、破砕したアスベストを分解することにした。また、前記撹拌混合中に密閉容器の内部の温度を上昇させることにした。また、前記撹拌混合中に密閉容器の内部の圧力を上昇させることにした。また、前記密閉容器に水酸化金属又は水酸化物を生成する原料を添加することにした。また、前記密閉容器に水又は熱水を添加することにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、アスベストを含有する廃材の分解処理方法に関するものである。

アスベストは、耐久性、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性などの特性に優れるとともに安価であることから建設資材として幅広い用途で使用されている。

ところが、建設資材として多用された繊維体が飛散して人体内に吸引されると、健康を害するおそれがあることから、使用を禁止する対策が講じられるとともに、既に建設資材として使用された廃材の処理が講じられている（たとえば、特許文献１参照。）。

特開２００５−２７９５８９公報

しかしながら、従来のアスベストを含む廃材の処理方法は、大掛かりな設備を要し、高価な処理となっており、しかも、処理中に、アスベストが飛散してしまい、作業者や環境に害を及ぼすおそれがあった。

そこで、請求項１に係る本発明では、アスベストを含有する廃材の分解処理方法において、密閉容器の内部で、アスベストを含有する廃材と、破砕媒体と、アルカリ金属体と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液とを撹拌混合して、アスベストを含有する廃材を破砕媒体で破砕するとともに、破砕したアスベストを分解することにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記撹拌混合中に密閉容器の内部の温度を上昇させることにした。

また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記撹拌混合中に密閉容器の内部の圧力を上昇させることにした。

また、請求項４に係る本発明では、前記請求項１〜請求項３に係る本発明において、前記密閉容器に水酸化金属又は水酸化物を生成する原料を添加することにした。

また、請求項５に係る本発明では、前記請求項１〜請求項４に係る本発明において、前記密閉容器に水又は熱水を添加することにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、密閉容器の内部で、アスベストを含有する廃材と、破砕媒体と、アルカリ金属体と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液とを撹拌混合することによって、アスベストを含有する廃材を破砕媒体で破砕することができるとともに、破砕したアスベストを分解して繊維質状から塊状に改質させることができる。

以下に、本発明に係るアスベストを含有する廃材の分解処理方法について具体的に説明する。

本発明では、密閉容器の内部で、アスベストを含有する廃材と、破砕媒体と、アルカリ金属体と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液とを撹拌混合することによってアスベストを含有する廃材を分解処理するようにしている。

アルカリ金属体と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液は、１類又は２類の金属体或いはその他のアルカリ金属体のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた硫化水溶液を主成分とするものである

ここで、１類の金属体は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）のいずれかを指し、２類の金属体は、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）のいずれかを指し、その他のアルカリ金属体は、消石灰や生石灰やこれらの混合物などの単体又は加水や加熱などによってアルカリ金属化する物質を指し、硫化水溶液とは、硫化リチウム（Li₂S）、硫化ナトリウム（Na₂S）、硫化カリウム（K₂S）、硫化ルビジウム（Rb₂S）、硫化セシウム（Cs₂S）、硫化フランシウム（Fr₂S）、硫化ベリリウム（BeS）、硫化マグネシウム（MgS）、硫化カルシウム（CaS）、硫化ストロンチウム（SrS）、硫化バリウム（BaS）、硫化ラジウム（RaS）の水溶液を指し、多硫化物の水溶液とは、硫化リチウム（Li₂S_X）、硫化ナトリウム（Na₂S_X）、硫化カリウム（K₂S_X）、硫化ルビジウム（Rb₂S_X）、硫化セシウム（Cs₂S_X）、硫化フランシウム（Fr₂S_X）、硫化ベリリウム（BeS_X）、硫化マグネシウム（MgS_X）、硫化カルシウム（CaS_X）、硫化ストロンチウム（SrS_X）、硫化バリウム（BaS_X）、硫化ラジウム（RaS_X）のｘ＝６〜12の水溶液を指し、水酸化金属とは、水酸化リチウム（Li₂OH）、水酸化ナトリウム（Na₂OH）、水酸化カリウム（K₂OH）、水酸化ルビジウム（Rb₂OH）、水酸化セシウム（Cs₂OH）、水酸化フランシウム（Fr₂OH）、水酸化ベリリウム（BeOH）、水酸化マグネシウム（MgOH）、水酸化カルシウム（CaOH）、水酸化ストロンチウム（SrOH）、水酸化バリウム（BaOH）、水酸化ラジウム（RaOH）を指す。

１類又は２類の金属体或いはその他のアルカリ金属体のいずれか一種又はこれらの混合物と硫黄とをイオン結合させた硫化水溶液は、公知の化学反応を用いて生成することができる。

特に、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝６〜１２））を安定かつ安全に生成する方法としては、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物と硫黄とを密閉容器内で蒸気の排出をすることなく98℃〜345℃の高圧下で撹拌混合しながら反応させることによって生成する方法がある。

たとえば、水酸化カルシウムと硫黄とを用いた場合には、消石灰と硫黄と水とを混合することによって生成でき、このとき、
Ca(OH)₂→Ca⁺⁺＋２OH^--
Ca⁺⁺＋S→CaS
の反応が起こる。
このCaSは、
２CaS＋４OH^--→H₂S＋Ca(OH)₂＋S＋Ca＋O₂
となる。

ここで、従来の製法では、一部の硫化水素及び酸素が蒸気として大気に開放されていたが、本発明では、この反応を密閉容器内で行わせることで蒸気の排出をしないようにしている。

そのため、上記反応が正確に進んで、
H₂S＋Ca(OH)₂＋S＋Ca→Ca(HS)₂＋Ca(OH)₂
となる。

また、CaSは、
２CaS＋２H₂O→Ca(HS)₂＋Ca(OH)₂
となる。

さらに、CaSは、
CaS＋（ｘ−１）S→CaSx
となって、CaSx（ｘ＝６）が安定して生成される。

これは、水酸化カルシウムを用いた場合に限られず、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物を用いた場合でも、Sx（ｘ＝６）を含有する処理剤を安定して生成できる。

特に、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物と硫黄とを硫黄の粒子表面に付着したカリウム、マグネシウム、カルシウム、又はナトリウムを破砕し剥離させるように撹拌混合しながら反応させることによって多硫化物（但し、Sx（ｘ＝６））を主成分とする処理剤をより安定して生成することができる。

また、硫黄の溶解温度以上の温度で反応を行わせた場合には、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝８））を主成分とする処理剤を安定して生成することができる。

また、硫黄と熱水との混合液に、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物を所定量連続的に混入させた場合には、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝８〜１０））を主成分とする処理剤を安定して生成することができる。

また、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物と硫黄と熱水との混合液に低温環境下（−２０℃〜０℃）で消石灰を混入させた場合には、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝６〜１２））を主成分とし、被処理物を固化することができるミルク状の処理剤を安定して生成することができる。

また、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物と硫黄と熱水との混合液に低温環境下（−３０℃〜−２５℃）でカルシウムを混入させた場合には、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝８））を主成分とする処理剤を安定して生成することができる。

また、予め１００μ以下（好ましくは、５０μ以下）に粉砕した硫黄と、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムのいずれか又はこれらの混合物を粉体又はシルト状態で用いた場合には、多硫化物（但し、Sx（ｘ＝１０〜１２））を主成分とする処理剤を安定して生成することができる。

また、分解処理剤は、廃棄物であるアルカリ灰を原料として生成することもできる。たとえば、アルカリ灰としてフライアッシュ（炭種;マッセルブルグ50％、ドレイトン50％の混焼により発生したもので、アルカリ度ＰＨ13.5）を用い、フライアッシュ20重量部、硫黄20重量部、水100重量部の配合比とし、まず、フライアッシュ20重量部と水100重量部を反応缶に入れ、上蓋を閉じ、混合機を作動させて10分程度混合する。

次に、安全弁を設定し上限反応圧力として排気圧を約10kg/cm²にセットし炉体冷却排水バルブ及び冷却バルブを開放するとともに冷却水入口バルブを開放して通水する。

次に、反応中の蒸発を抑えるために、エアーコンプレッサーによる加圧によって2.5kg/cm²程度の予圧をかける。

次に、バーナに点火して、圧力計と温度計とを確認し、混合しながら昇温する。この時に、圧力は10kg/cm²以下とし、温度計の表示が110℃に達してから、約30分間混合反応させる。

次に、バーナを停止し、圧力計が下降するまで放置し、安定したら排気弁により最終残圧を完全に排出し、大気圧と同化させる。

次に、混合機を停止させ、排出バルブを開放して、沈澱物及び液体を排出して、これらを回収する。

次に、回収物を冷却し、沈澱分離し薬液と沈澱物を得る。ここでは、薬液130重量部と沈澱物20重量部を得ることができた。

また、回収された薬液は、多硫化カルシウムを含有しており、液比重が1.2g/ccで黄緑色のpH10の液体であった。

また、原料とし焼却場飛灰pH13.5を用いたところ、多硫化カルシウムを含有した液比重が1.15g/ccの茶色のpH11の液体を得た。

このようにして生成した液体、さらには沈殿物の水溶液をアスベストの分解処理剤として用いることができる。

また、密閉容器としては、ボールミル型の密閉式の破砕装置を用いることができ、この場合の破砕媒体はボールとなる。

たとえば、図１及び図２に示す破砕装置１を用いることができる。この破砕装置１は、基台２の上部に円筒状の回転容器３を左右一対の軸受4,5で回動自在に支持している。

回転容器３は、中空円筒状の容器本体６の右側部に供給管８を同軸上に連通連結し、一方、容器本体６の左側部に排出管９を同軸上に連通連結している。

この回転容器３は、容器本体６の中空部に破砕空間10を形成し、破砕空間10の内部に複数個破砕媒体としてのボール11を収容している。

また、回転容器３は、容器本体６の外周右側端部に回転ギヤ12を形成し、この回転ギヤ12に駆動源13を連動連結している。

この駆動源13は、基台２に取付けた駆動モータ14に変速機15を連動連結し、変速機15の出力軸16に駆動ギヤ17を取付け、この駆動ギヤ17を回転ギヤ12に噛合させている。図中、19は軸受である。

これにより、破砕装置１は、駆動源13を用いて回転容器３を回転させることで、破砕空間10の内部に投入された被破砕物とボール11とがともに転動し、ボール11の押圧により被破砕物を破砕することができるようになっている。

また、回転容器３は、供給管８の右側端部に被処理物を破砕空間10へ供給するための供給装置20を連通連結している。

この供給装置20は、基台２に取付けた矩形箱型状の供給容器21に供給管８を密閉状に連通連結し、供給容器21に取付けた油圧シリンダ22のヘッド部23を供給管８の右側開口端部に開閉可能に配置するとともに、供給容器21の上部に被処理物を供給する供給口25を形成し、この供給口25を油圧シリンダ22のヘッド部23にフレキシブルパイプ26を介して連通連結している。図中、28は供給源、30は開閉バルブである。

そして、供給装置20は、油圧シリンダ22のヘッド部23を前進させて供給管８の右側開口端部を閉塞させた状態とし、開閉バルブ30を開いて供給源28からヘッド部23へ被処理物を注入することにより、ヘッド部23から供給管８を介して破砕空間10へ被処理物を供給するようになっている。

また、回転容器３は、排出管９の左側端部に破砕空間10の内部を加圧するための加圧装置31を連通連結している。

この加圧装置31は、基台２に取付けた加圧容器32に排出管９を密閉状に連通連結し、加圧容器32の内部にフィルター33を収容するとともに、加圧容器32の上部にポンプ34を開閉バルブ35を介して連通連結し、加圧容器32の下部に排出管36を開閉バルブ37を介して連通連結している。

そして、加圧装置31は、開閉バルブ35を開くとともに開閉バルブ37を閉じた状態でポンプ34を駆動することで、破砕空間10の内部を高圧状態に加圧することができるようになっている。

さらに、破砕装置１は、基台２に回転容器３を加熱するための加熱装置７を取付けている。

この加熱装置７は、回転容器３の下方にヒーター24を配置するとともに、回転容器３の外方を断熱ブース27で覆い、断熱ブース27の上端に排気口29を形成している。

これにより、破砕装置１は、加熱装置７によって回転容器３の破砕空間10の内部を高温状態に加熱することができるようになっている。

そして、本発明では、破砕装置１の破砕空間10に被処理物として上記したアルカリ金属体と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液とアスベストを含有する廃材とを断続的又は連続的に投入し、駆動源13を用いて回転容器３を回転させ、破砕空間10の内部でアスベストを含有する廃材と、破砕媒体と、アルカリ金属体と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液とを撹拌混合するようにしている。

これにより、本発明では、アスベストを含有する廃材を破砕媒体で破砕することができるとともに、破砕したアスベストを分解して繊維質状から塊状に改質させることができる。

また、本発明では、加熱装置７を用いて撹拌混合中に破砕空間10の内部の温度を上昇させて分解速度を向上させることもできる。なお、破砕空間10の内部の温度を上昇させる手段としては、加熱装置７を用いた場合に限られず、電磁波による加熱、破砕時の反応熱を利用した加熱、蒸気を吹き込むことによる加熱などの様々な手段を用いることもできる。

また、本発明では、加圧装置31を用いて撹拌混合中に破砕空間10の内部の圧力を上昇させて分解速度を向上させることもできる。なお、破砕空間10の内部の圧力を上昇させる手段としては、加圧装置31を用いた場合に限られず、温度上昇による加圧などの手段を用いることもできる。

また、本発明では、破砕空間10の内部に水酸化金属又は水酸化物を生成する原料（たとえば、加水により水酸化物を生成する生石灰など）を添加して分解速度を向上させることもできる。

さらに、本発明では、破砕空間10に水又は熱水を添加して分解速度を向上させることもできる。

破砕装置を示す正面図。同断面図。

符号の説明

１破砕装置２基台
３回転容器 4,5 軸受
６容器本体７加熱装置
８供給管９排出管
10 破砕空間 11 ボール
12 回転ギヤ 13 駆動源
14 駆動モータ 15 変速機
16 出力軸 17 駆動ギヤ
19 軸受 20 供給装置
21 供給容器 22 油圧シリンダ
23 ヘッド部 24 ヒーター
25 供給口 26 フレキシブルパイプ
27 断熱ブース 28 供給源
29 排気口 30 開閉バルブ
31 加圧装置 32 加圧容器
33 フィルター 34 ポンプ
35 開閉バルブ 36 排出管
37 開閉バルブ

Claims

密閉容器の内部で、アスベストを含有する廃材と、破砕媒体と、アルカリ金属体と硫黄とをイオン結合させた多硫化水溶液とを撹拌混合して、アスベストを含有する廃材を破砕媒体で破砕するとともに、破砕したアスベストを分解することを特徴とするアスベストを含有する廃材の分解処理方法。
前記撹拌混合中に密閉容器の内部の温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載のアスベストを含有する廃材の分解処理方法。
前記撹拌混合中に密閉容器の内部の圧力を上昇させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアスベストを含有する廃材の分解処理方法。
前記密閉容器に水酸化金属又は水酸化物を生成する原料を添加することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアスベストを含有する廃材の分解処理方法。
前記密閉容器に水又は熱水を添加することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアスベストを含有する廃材の分解処理方法。