JP2012161714A

JP2012161714A - アスベスト処理方法

Info

Publication number: JP2012161714A
Application number: JP2011022104A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Suzuki; 耕一郎鈴木
Original assignee: HIDAKA KK
Current assignee: HIDAKA KK
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-08-30

Abstract

【課題】従来からのアスベスト処理方法の種々の問題を解決し得る新規な方法、具体的にはアスベストを安全に除去可能であるとともに、再利用可能な資源とすることができるアスベストの処理方法を提供すること。
【解決手段】建築物等に付着しているアスベストおよび当該アスベストの結合材であるセメントに珪酸アルカリ水溶液を噴霧または塗布する珪酸アルカリ付加工程と、前記珪酸アルカリ付加工程後のアスベストおよびセメントを建築物等から剥離除去する剥離除去工程と、前記剥離除去されたアスベストおよびセメントを酸溶液で溶解する溶解工程と、前記溶解工程により生じる、アスベストおよびセメントが溶解した溶液を中和剤で中和することにより結晶化をする結晶化工程とによりアスベストを処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アスベストの処理方法に関する。さらに具体的には、アスベストを安全に除去可能であるとともに、再利用可能な資源とすることができるアスベストの処理方法に関する。

従来、天然の鉱物繊維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非常に優れ安価であるため、建設資材、電気製品、自動車、家庭用品等、様々な用途に広く使用されてきた。しかしながら、空中に飛散したアスベスト繊維を肺に吸入すると約２０年から４０年の潜伏期間を経た後に肺がんや中皮腫の病気を引き起こす確率が高いため、現在では、その製造、輸入、譲渡及び使用が禁止されている。

このようなアスベストが引き起こす健康被害や環境問題に対し、建築物等でアスベストが外気に露出している部分に樹脂を吹き付けてアスベスト表面を覆って飛散を防止し、アスベストを無害化するといった処置が行われている。

しかし、この飛散防止処置の場合、樹脂の吹き付け時におけるアスベストの飛散の問題があったり、樹脂を用いるため、仮に何らかの原因でこの樹脂部分が燃焼した場合には有害物質が発生し人体に悪影響を与えたりといった問題がある。このような樹脂吹き付け時によるアスベストの飛散防止処置における問題に対しては、例えば特許文献１や２に開示される方法が提案されている。

また、一般に、建築物等から剥離除去したアスベストを焼却して溶融処理を行い、アスベストを無害化する処理も行われている。この溶融処理に関するものとしては、例えば特許文献３に開示される方法が提案されている。

しかしながら、前述の特許文献１〜３には、以下のような問題がある。

つまり、特許文献１、２のアスベストを固化する方法では、アスベストを固化して無害化する方法については開示されているものの、大量発生したアスベスト廃棄物をどう処理するかについて何ら有効な提案がなされておらず、そのアスベスト廃棄物を放棄するしかないという問題がある。また、特許文献３の粉塵飛散防止方法では、アスベストの廃棄処理方法を開示しているものの、剥離除去したアスベストを１０００℃以上の高熱で溶融しなければならないなど、その溶融処理のための施設の建設、運営、メンテナンス等に莫大な経費がかかるといった問題が生じる。

このような問題に鑑み、本願発明者は、本願に先立ち特許文献４に開示する方法を見出している。当該方法によれば、除去したアスベストを廃棄することなく、常温非加熱で無害化し、それを建築部材等として容易かつ低コストで再利用化するアスベストの再利用化方法及び再利用化物質を提供することができる。

特開平１０−３２３６１４号公報特開２００２−１３７９７６号公報特開平６−１７０３５２号公報特開２００７−２１６０７３号公報

本願発明はこのような状況下においてなされたものであり、上記特許文献１〜３などに代表される従来からのアスベスト処理方法の種々の問題を解決し得る新規な方法であって、上記特許文献４の方法をさらに一歩進めたアスベスト処理方法を提供すること、より具体的には、アスベストを安全に除去可能であるとともに、再利用可能な資源とすることができるアスベストの処理方法を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決するための本願発明は、アスベストの処理方法であって、建築物等に付着しているアスベストおよび当該アスベストの結合材であるセメントに珪酸アルカリ水溶液を噴霧または塗布する珪酸アルカリ付加工程と、前記珪酸アルカリ付加工程後のアスベストおよびセメントを建築物等から剥離除去する剥離除去工程と、前記剥離除去されたアスベストおよびセメントを酸溶液で溶解する溶解工程と、前記溶解工程により生じる、アスベストおよびセメントが溶解した溶液を中和剤で中和することにより結晶化をする結晶化工程と、からなることに特徴を有している。

また、上記の発明にあっては、前記結晶化工程の後に、得られた結晶を乾燥する乾燥工程を有してもよい。

さらにまた、上記の発明にあっては、前記珪酸アルカリ付加工程において用いられる珪酸アルカリ水溶液が、珪酸ナトリウムおよび珪酸カリウムのいずれか一方を主成分とすることが好ましい。

また、上記の発明にあっては、前記溶解工程において用いられる酸溶液が、塩酸であることが好ましい。

また、上記の発明にあっては、前記結晶化工程において用いられる中和剤が、前記珪酸アルカリ付加工程において用いた珪酸アルカリ水溶液であることが好ましい。

本願発明のアスベスト処理方法によれば、第１に、珪酸アルカリ付加工程によって建築物等に使用されているアスベストを常温非加熱で無害化することができ、その後剥離除去したアスベストに対して、溶解工程および結晶化工程を行うことにより、アスベストを分解し、建築材料、セメント原料又は窯業原料等として再利用することができる。

また、本願発明の処理方法にあっては、アスベストの溶融炉等の大きな装置は不要であるため、処理すべきアスベストがある場所で連続的に処理をすることもできる。

本願発明のアスベスト処理方法を説明するためのフロー図である。珪酸塩及びコロイド珪酸がアスベストに付着した様子を示すモデル図である。珪酸塩及びコロイド珪酸が付着したアスベスト及びセメント同士が結合した様子を示すモデル図である。（ａ）は針状結晶のアスベストを示す図であり、（ｂ）はその針状結晶のアスベストに珪酸塩及びコロイド珪酸が付着し無害化したものを示すイメージ図である。本願発明のアスベスト処理方法を実施するための装置の概略構成図である。

図１は本願発明のアスベスト処理方法を説明するためのフロー図である。

図１に示すように、本願発明のアスベスト処理方法は、
（１）建築物等に付着しているアスベストおよび当該アスベストの結合材であるセメントに珪酸アルカリ水溶液を噴霧または塗布する珪酸アルカリ付加工程Ｓ１
（２）前記珪酸アルカリ付加工程後のアスベストおよびセメントを建築物等から剥離除去する剥離除去工程Ｓ２
（３）前記剥離除去されたアスベストおよびセメントを酸溶液で溶解する溶解工程Ｓ３
（４）前記溶解工程により生じる、アスベストおよびセメントが溶解した溶液を中和剤で中和することにより結晶化をする結晶化工程Ｓ４
とから構成されており、場合によっては、
（５）得られた結晶を乾燥する乾燥工程Ｓ５
を行ってもよい。以下に各工程について詳細に説明する。

（１）珪酸アルカリ付加工程Ｓ１
本願発明における珪酸アルカリ付加工程Ｓ１は、建築物等において露出しているアスベストに対し、珪酸アルカリ水溶液を噴霧又は塗布する工程である。当該工程Ｓ１を行うことにより、珪酸アルカリ水溶液の成分である珪酸ナトリウムや珪酸カリウムが、アスベスト自体やそのアスベスト吹き付けの際の結合剤であるセメントに含まれるカルシウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオンと反応し、アスベスト表面に珪酸塩及びコロイド珪酸（ガラス物質）が生成される。このように珪酸塩及びコロイド珪酸がアスベスト表面で生成されることにより、アスベスト特有の針状結晶の形状が変化して棒状に固化し、以降、飛散のおそれがなくなり安全にアスベストを取り扱うことができるようになる。

本願発明における珪酸アルカリ付加工程Ｓ１は、いわばアスベストを安全に処理する（取り扱う）ための前処理としての側面を持つと同時に、珪酸アルカリ付加工程Ｓ１を行うことにより、処理すべきアスベストをアルカリ性とすることができるため、この後に行われる溶解工程Ｓ３において用いられる酸溶液との反応を促進せしめて当該工程Ｓ３をスムーズに行うための前処理とも言える。

このような当該工程Ｓ１において用いられる珪酸アルカリ水溶液としては、珪酸（［ＳｉＯ_x（ＯＨ）_4-2x］_n）とアルカリ金属とからなる水溶液であればよく、アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムのいずれをも用いることができる。しかしながら、ルビジウムやセシウムは主としてカリウムに伴って産出され、またフランシウムは寿命の短い放射性同位体として微量存在するに過ぎないので現実的ではない。一方でナトリウムやカリウムは海水や植物中に、あるいは岩塩鉱物などとして広く多量に存在するのでコスト面でも安価であり好適である。

また、そもそもアスベストは珪酸塩鉱物である。珪酸塩鉱物とは、珪素（Ｓｉ）のまわりに酸素（Ｏ）が四面体状に配列（ＳｉＯ₄ ^2-）して骨格をつくり、その間にマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）などの陽イオンが入り込んだものである。故に、アスベストに含まれるナトリウムやカリウム等のアルカリ金属を含む珪酸アルカリ水溶液を用いることが好ましく、この観点からも珪酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳｉＯ₃）水溶液や珪酸カリウム（Ｋ₂ＳｉＯ₃）水溶液が好適である。

ここで、珪酸アルカリ水溶液としては、珪酸ナトリウムおよび珪酸カリウムのいずれか一方を主成分とすることが好ましい。また、当該溶液中には、主成分としての珪酸ナトリウムおよび珪酸カリウムのいずれか一方以外にも、上述したように、珪酸リチウムや珪酸ルビジウムなど、別の珪酸アルカリ塩が含有されていてもよい。

以下に当該工程Ｓ１で起こっている反応等についてさらに詳しく説明する。

当該工程Ｓ１において用いられる珪酸アルカリ水溶液においては、下記の式（１）に示すように、主成分の珪酸ナトリウムや珪酸カリウムが加水分解し、強アルカリ性となる。

２Ｘ₂ＳｉＯ₃＋Ｈ₂Ｏ→Ｘ₂ＳｉＯ₅＋２ＸＯＨ・・・（１）
ただし、Ｘ₂ＳｉＯ₃＝Ｘ₂Ｏ・ＳｉＯ₂，Ｘ₂ＳｉＯ₅＝Ｘ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂
なお、上記の式（１）におけるＸは、Ｋ又はＮａを示すものとする。

そして、アスベスト及びセメントに当該珪酸アルカリ水溶液を噴霧又は塗布すると、イオン化傾向に従い、下記の式（２），（３）に示すように、アスベスト及びセメントに含有されるカルシウム、マグネシウム、アルミニウムイオンと、珪酸アルカリ水溶液内のナトリウム、カリウムとの間で置換反応が起きる。

Ｎａ（未解離）＋Ｍｇ，Ａｌ（イオン）
→Ｎａ（イオン）＋Ｍｇ，Ａｌ（未解離）・・・（２）
Ｋ（未解離）＋Ｃａ，Ｍｇ，Ａｌ（イオン）
→Ｋ（イオン）＋Ｃａ，Ｍｇ，Ａｌ（未解離）・・・（３）

この置換反応から、以下の式（４），（５）に示すように、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムの珪酸塩Ｙ・ＳｉＯ₃及びコロイド珪酸ＳｉＯ₂＋Ｓｉ（ＯＨ）₄が生成される。

Ｎａ₂ＳｉＯ₅＋Ｙ・Ｏ＋Ｈ₂Ｏ
→Ｙ・ＳｉＯ₃＋ＳｉＯ₂＋Ｓｉ（ＯＨ）₄＋ＮａＯＨ・・・（４）
Ｋ₂ＳｉＯ₅＋Ｙ・Ｏ＋Ｈ₂Ｏ
→Ｙ・ＳｉＯ₃＋ＳｉＯ₂＋Ｓｉ（ＯＨ）₄＋ＫＯＨ・・・（５）
ただし、上記の式（４）におけるＹはＭｇ又はＡｌを示し、式（５）におけるＹはＣａ、Ｍｇ又はＡｌを示す。

このように、珪酸塩及びコロイド珪酸が生成されると、これら珪酸塩及びコロイド珪酸は、アスベストの針状結晶に付着する。

図２は、それら珪酸塩及びコロイド珪酸がアスベストに付着した様子を示すモデル図である。

図３は、それら珪酸塩及びコロイド珪酸が付着したアスベスト及びセメント同士が結合した様子を示すモデル図である。

図４の（ａ）は針状結晶のアスベストを示す図であり、（ｂ）はその針状結晶のアスベストに珪酸塩及びコロイド珪酸が付着し無害化したものを示すイメージ図である。

これらの図に示すように、セメントが結合したアスベストには、生成された珪酸塩及びコロイド珪酸が付着し、アスベストの針状結晶が肥大化し、棒状化する。また、珪酸塩ガラス物質であるアスベストの表面に、同様に珪酸塩ガラス物質の珪酸塩及びコロイド珪酸を付着させることで、これらアスベスト、珪酸塩及びコロイド珪酸は同化し、アスベストの結晶同士が結合する。この結果、図に示すように、アスベストの結晶の形状が人体に有害な針状ではなくなる。よって、この後にアスベストを処理するにあたり安全性を担保することができる。

（２）剥離除去工程Ｓ２
当該工程Ｓ２は、前記珪酸アルカリ付加工程Ｓ１後の、針状ではなく安全なアスベストおよびセメントを建築物等から剥離除去する工程であり、具体的な手段については特に限定されることはない。

（３）溶解工程Ｓ３
当該工程Ｓ３は、前記剥離除去されたアスベストおよびセメントを酸溶液で溶解するための工程である。前述したように、珪酸アルカリ付加工程Ｓ１終了後のアスベストおよびセメントはアルカリ性を呈しているため、当該工程Ｓ３において用いられる酸溶液と容易に反応し、溶解する。

当該工程で用いられる酸溶液としては、アスベストおよびセメントを溶解可能な溶液であれば特に限定されることはなく、種々の酸溶液、例えば、塩酸、硫酸、硝酸などを挙げることができる。これらはいずれも強い酸化作用を持ち、イオン化傾向の低い金属にも作用するため酸化金属化合物を生成しやすい。この中でも、特に塩酸は水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウムの精製の副産物であり、ナトリウムやマグネシウムとは反応しやすい性質があるので好ましい。

なお、当該工程は、いわゆる湿式冶金法と同じ原理である。

ここで、酸溶液として塩酸を用いた場合、当該塩酸の濃度については特に限定することはないが、急激な反応は危険であり、また当該工程を行う反応層の材質や構造などを考慮すると２０〜３０％の希塩酸を用いることが好ましい。

（４）結晶化工程Ｓ４
当該工程Ｓ４は、前記溶解工程Ｓ３で生じる、溶解したアスベストおよびセメントを含む液体は酸性となっているため、これを中和剤（アルカリ性の溶液）で中和することにより、液体中にイオンとして存在していたアスベストやセメントの成分を塩として析出させるための工程である。

当該工程Ｓ４によって、針状のアスベストを分解し、無害でありかつ再利用可能な種々の成分として回収することが可能となる。

当該工程Ｓ４において用いられる中和剤としては、アルカリ性の溶液であり塩を形成する溶液であれば特に限定されることはなく、種々のアルカリ性溶液を採用可能であるが、前記の珪酸アルカリ付加工程Ｓ１で用いた珪酸アルカリ水溶液を用いることが好ましい。つまり、珪酸アルカリ付加工程Ｓ１において珪酸ナトリウム水溶液を用いた場合には、当該結晶化工程Ｓ４においても珪酸ナトリウム水溶液を用い、また、珪酸アルカリ付加工程Ｓ１において珪酸カリウム水溶液を用いた場合には、当該結晶化工程Ｓ４においても珪酸カリウム水溶液を用いることが好ましい。こうすることにより、本願発明において用いる溶液の種類を少なくすることができるため、全体としてのコストを削減することができる。一方で、珪酸アルカリ付与工程Ｓ１で用いた珪酸アルカリ水溶液以外のアルカリ溶液を用いた場合、反応が複雑となるからである。

ここで、当該結晶化工程Ｓ４終了後に得られる物質として次の通りである。溶解するアスベストが白アスベスト（クリソタイル：Ｍｇ₆Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈）の場合、当該工程後には塩化マグネシウムと二酸化珪素が得られる。また、溶解するアスベストが青アスベスト（クロシドライド：Ｎａ₂（Ｆｅ²⁺ ₃Ｆｅ³⁺ ₂）Ｓｉ₈Ｏ₂₂（ＯＨ）₂）の場合、当該工程後には塩化ナトリウムと酸化鉄と二酸化珪素が得られる。また、溶解するアスベストが茶アスベスト（アンモサイト）の場合、カミントン閃石（Ｍｇ₇Ｓｉ₈Ｏ₂₂（ＯＨ）₂）からは塩化マグネシウムと二酸化珪素が得られ、グニュネル閃石（Ｆｅ²⁺ ₇Ｓｉ₈Ｏ₂₂（ＯＨ）₂）からは塩化鉄と二酸化珪素が得られる。

（５）乾燥工程Ｓ５
当該工程Ｓ５は、前記結晶化工程Ｓ４において得られた結晶を乾燥するための工程である。当該工程Ｓ５は、本願発明のアスベスト処理方法に必須の工程ではないが、当該工程を行うことにより、本願発明の方法によって得られるアスベスト由来の物質を建築材料、セメント原料又は窯業原料等として再利用する際に便利である。

当該工程Ｓ５の具体的な手段については特に限定することはなく、従来公知の種々の乾燥手段を適宜選択して用いればよい。

図５は、上記で説明した本願発明のアスベスト処理方法を実施するための装置の概略構成図である。

図５に示すように、当該装置５０は、横長の反応槽５１と、当該反応槽５１内の物質を移動させるためのスクリュー５２とから概略構成されている。そして、当該反応槽５１の一端には、珪酸アルカリ付加工程Ｓ１および剥離除去工程Ｓ２を行うことにより建築物等から剥離除去されたアスベストおよび当該アスベストの結合材であるセメントを反応槽５１内に導入するための導入口５３が設けられており、反応槽５１の他端には、アスベスト由来の種々の物質を取り出すための取り出し口５４が設けられている。

また、当該反応槽５１には、アスベストを溶解するための酸溶液を注入するための酸溶液注入口５５、および溶解したアスベスト溶液を中和するための中和剤を注入するための中和剤注入口５６と、アスベスト由来の種々の物質を乾燥させるためのヒーター５７とがこの順で設けられている。

このような装置によれば、導入口５３により反応槽５１内に導入されたアスベストを、スクリュー５２の回転によって撹拌しつつ反応槽５１内を移動させることができ、当該移動とともに、溶解工程、結晶化工程、乾燥工程を順次行うことができる。そして、このような一体型の装置５０によれば、アスベストの処理をすべき建築物内で、若しくは当該建築物の近傍で、アスベストの処理を行うことができ、アスベストを搬送することによる危険を回避することができる。

５０・・・アスベスト処理装置
５１・・・反応槽
５２・・・スクリュー
５３・・・導入口
５４・・・取り出し口
５５・・・酸溶液注入口
５６・・・中和剤注入口
５７・・・ヒーター

Claims

建築物等に付着しているアスベストおよび当該アスベストの結合材であるセメントに珪酸アルカリ水溶液を噴霧または塗布する珪酸アルカリ付加工程と、
前記珪酸アルカリ付加工程後のアスベストおよびセメントを建築物等から剥離除去する剥離除去工程と、
前記剥離除去されたアスベストおよびセメントを酸溶液で溶解する溶解工程と、
前記溶解工程により生じる、アスベストおよびセメントが溶解した溶液を中和剤で中和することにより結晶化をする結晶化工程と、
からなるアスベスト処理方法。
前記結晶化工程の後に、得られた結晶を乾燥する乾燥工程を有することを特徴とする請求項１に記載のアスベスト処理方法。
前記珪酸アルカリ付加工程において用いられる珪酸アルカリ水溶液が、珪酸ナトリウムおよび珪酸カリウムのいずれか一方を主成分とすることを特徴とする請求項１または２に記載のアスベスト処理方法。
前記溶解工程において用いられる酸溶液が、塩酸であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアスベスト処理方法。
前記結晶化工程において用いられる中和剤が、前記珪酸アルカリ付加工程において用いた珪酸アルカリ水溶液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アスベスト処理方法。