JP3013463U - 道路用路盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃棄物の焼却灰から有害重金属の漏出しない
コンクリート固化成形物を得るもので、焼却灰をセメン
ト原料として利用するためのものである。 【構成効果】 セメントの作用による固化のみでなく、
セメントの混合攪拌と同時に安定固化剤を添加混合する
ことによって廃棄物の焼却灰から有害重金属を溶出させ
ることのないセメント性固化成形物を得ることができ
る。また、焼却灰処理場をそのままセメントの成形固化
物製造プラントとして利用することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は一般ゴミ、下水汚泥、産業廃棄物等を焼却した後に残る有害な重金属 等を含む焼却灰をセメント化したセメントによる固化成形物に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来ゴミ処理工場では、再利用できないゴミは焼却によりゴミの体積を減容さ せ、後に残る焼却灰をそのまま管理型の処分場に捨てるか、あるいは、セメント を混ぜて固化するなどして処理している。 例えば焼却灰をセメントに混ぜて固化させることで環境への有害物質の溶出を 防止する方法は一応の効果はあるが、セメントに過剰の水分を使用するので、そ の水分の蒸発によって固化後に毛細管ができ、固化物に水の浸透性が出て、有害 物が溶出する可能性があり、長い期間にわたっては、溶出が無視できないほどに なる場合がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

焼却後の灰についての問題点は、灰の中に有害な成分や重金属類や有機質分が 多く含まれている場合である。これらのものは、焼却にともなう高熱で分解され なかったものであり、化学的な処理が困難なことが多い。脱塩素処理で石灰によ る強アルカリ性を示すため、酸化物として存在している金属や重金属は水に溶け 出すと水酸化物の不溶性塩となるが、溶出試験を行うと少量であっても溶出して 来るので、微量でも永続的に重金属類の溶出が続くことになる。このような有害 成分を含む焼却灰をそのまま埋立てなどに用いると、有害成分が溶出し、環境に 悪影響を与えることから、有害物の重金属を溶出しないような処理を施したうえ で廃棄しなければならない。

【０００４】 従って本考案は、焼却灰をセメントによって安定した状態で固化させ、それに よって得られる固化生成物の利用を目的とするのである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は有害重金属、若しくは有機塩を含む、焼却灰を無水炭酸ナトリウム、 無水炭酸カリウム、酢酸ナトリウム、ホウ酸、二酸化ケイ素、酸化カルシウム等 のガラス形成成分を主成分とする有機物安定処理剤を加えて、固化させることに より、環境への有害物質の溶出を防ぐものである。

【０００６】 本考案で使用する有害物質安定処理剤は二酸化ケイ素と無水炭酸ナトリウムの 反応を基礎としたものであり、二酸化ケイ素を可溶性ケイ酸塩に変えるもので、 無水炭酸ナトリウムとの化学反応により酸化珪素はケイ素との共有結合による結 晶化合物をつくり、ケイ素と炭素との共有結合による、非常に安定で高温に耐え る有機ケイ素化合物となる。さらに無水炭酸ナトリウムは水と反応して、水酸化 ナトリウムをつくり、水酸化ナトリウムは水によく溶けて水酸化物イオンを電離 する。ナトリウムイオンはイオン化傾向も大きいので、金属との化学変化もおこ しやすく、水酸化物イオンは、アルカリ性で中和反応をおこし、酸性雨による害 を止める役目もする。

【０００７】 本考案の安定処理剤はＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＣＯ_３、ＣａＣＯ_３のようなガラスの 固化成分をもち、さらに無水ホウ酸Ｈ_３ＢＯ_３を加えれば硬質ガラス系のものと なるものであり、またＣａＣＯ_３、ＳｉＯ_２、ＳＯ_２Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、 ＭｇＯ等のセメント成分も含有するものである。添加するセメントの成分は１０ ０ｇに対して２０ｇほど加えることにより一層の造岩作用の働きを強め、岩石の 主成分であるＨ_２ＳｉＯ_３＋ＳｉＯ_２を長い年月をかけてつくりあげるものであ る。

【０００８】 焼却灰に含まれている有害物の薬品処理方法では、どのような処理方法であっ ても焼却灰と薬品の混合、攪拌効率が一番の問題となるため、処理対象物に見合 った混合方法、処理時間のテストを繰り返し、それによって得られる方法で焼却 灰粒子の無機質成分は固化に必要な石灰分（ＣａＯ）、ケイ酸分（ＳｉＯ_２）、 アルミナ分（Ａｌ_２Ｏ_３）、鉄分（Ｆｅ_２Ｏ_３）、硫酸根（−ＳＯ_４）等の化合 物を水と反応させて水和物を生成し、液性イオン濃度の変化に応じてイオン荷電 が修正され、沈積が始まる。

【０００９】 焼却灰内の液層、気層、さらに有機質の硬化に対する最大の阻害要因は、セメ ントの水硬性鉱物が加水分解によって生ずるカルシウムイオンといち早く反応し て、不溶性、又は可溶性の化合物を形成する点にある。例えば不溶性塩を形成す る場合はその生成分が、セメント粒子の表面を被覆して以後の反応を進まなくす る作用、又可溶性塩の場合は次々に反応して溶液として水和反応の系外に持ち去 ってしまう作用である。

【００１０】 いずれにしても、このように水和反応の主体であるべき、カルシウムイオンが 他の反応系に持ち去られたのでは水和反応の化学バランスが崩れる。よって本考 案では安定カルシウム処理剤を混合することにより、液層が石灰含有量を増大し 、アルカリ性の組成となることを、さらには急速な水和反応によって水和阻止効 果の及ぶ前に固化を達成する組成とすることで、アルミン酸石灰水和物の水和反 応を促進し、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・３ＣａＳＯ_４・３２Ｈ_２ Ｏ）の生成をより多くするもので、これら複塩は重金属を含む有害物を固定し、 溶出させない状態にするものである。

【００１１】 以下に本考案の実施例を示すが、これらの実施例は単に本考案の理解を助ける ための手段に過ぎず、これらの実施例によって本考案が何等限定されるものでな いことは当然理解されなければならないところである。なお、以下の実施例は大 阪市、東京都、宇都宮市、栃木広域行政区、富里町等２０ケ町村で実施し、厚生 省認定検査機関での試験データによるものである。

【００１２】 実施例１ 安定処理剤の主原料として二酸化ケイ素ＳｉＯ_２ １０ｇ、酸化カルシウムＣ ａＯ ３ｇ、無水炭酸ナトリウムＮａ_２ＣＯ_３ １０ｇ、酸化アルミニウムＡｌ_２ Ｏ_３ ２ｇ、無水ホウ酸Ｂ_２Ｏ_３ １０ｇ、無水炭酸カリウムＫ_２ＣＯ_３ ３ ｇ、酢酸ナトリウムＣＨ_３ＣＯＯＮａ・３Ｈ_２Ｏ ５ｇ、ケイ酸カリウムＳｉＯ_２ ・Ｋ_２Ｏ ５ｇ、水Ｈ_２Ｏ ５０００ｍｌ、副原料として有機アンモニウム塩 ５０ｍｌ、食塩ＮａＣｌ ２ｇ、酸化コバルトＣｏＯ ２ｇ、触媒としてメチ ルエチルケトンＣ_２Ｈ_５ＣＯＣＨ_３ ５ｇ、エチレンジアミンＮＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ ＮＨ_２ ５ｇ使用した。水Ｈ_２Ｏの温度を６０℃とし触媒を入れる前に３０分 薬品の攪拌を行い、さらに触媒を入れて３０分攪拌を続けた。 大阪市ゴミ焼却場より出された焼却灰１０００ｇに、ポルトランドセメント２ ００ｇ、本考案の安定処理剤４ｌを混練し、スランプ８ｃｍの水分量で固化して 、１ヶ月間養生機関を置き、溶出試験を行った。溶出試験は、カドミウム、シア ン、有機リン、鉛、六価クロム、ひ素、アルキル水銀、ＰＣＢについて行った。 この試験の結果、シアン、有機リン、六価クロム、アルキル水銀、ＰＣＢについ ては検出されず、鉛０．５ｍｇ／未満、カドミウム及びひ素は０．０５ｍｇ／ｌ 未満、全水銀は０．０００５ｍｇ／ｌ未満と何れも有害物の判定に達しない値に 達しない値であった。

【００１３】 実施例２ 東京都のゴミ焼却場より出された焼却灰１０００ｇにポルトランドセメント２ ００ｇ、本考案の安定処理剤４ｌを混練し、同じく固化後１ヶ月して溶出試験を 行った。水銀、カドミウム、鉛、ひ素、シアン、クロムの中、鉛が０．３４ｍｇ ／ｌ未満、クロムが０．０６ｍｇ／ｌ未満で水銀、カドミウム、ひ素 シアンに ついては不検出であった。

【００１４】 実施例３ 宇都宮市焼却場の焼却灰１０００ｇに、ポルトランドセメント２００ｇ、本考 案の処理剤４ｌを混練したものについて同じく固化後１ヶ月して溶出試験を行っ た。溶出試験は鉛、カドミウム、ひ素、六価クロム、全水銀、有機リン、全シア ンについて行った。この溶出試験の結果は、鉛０．１７ｍｇ／ｌ 未満、カドミ ウム０．００５ｍｇ／ｌ未満、ひ素０．０２ｍｇ／ｌ、六価クロム０．１４ｍｇ ／ｌ未満、全水銀０．０００５ｍｇ／ｌ 未満、有機リンと全シアンは不検出と いずれも有害物の判定基準に達しない値であった。

【００１５】 実施例４ 栃木地区広域行政事務組合焼却場の焼却灰１０００ｇにポルトランドセメント ２００ｇ、本考案の処理剤４ｌを混練したものを固化し、同じく１ヶ月後に溶出 試験を行った。鉛、カドミウム、ひ素、六価クロム、全水銀、有機リン、全シア ンの溶出試験結果は鉛１．００、 カドミウム０．０００５、ひ素０．０２、六 価クロム０．０６、全水銀０．０００５、有機リンと全シアンは不検出で、すべ て判定基準に達しない値であった。

【００１６】 焼却灰１０００ｇをコンクリート混練機に入れて回転させながらセメント２０ ０Ｋｇを入れて１０分間攪拌し、その後本考案の安定処理剤１８ｌを１０倍の水 で希釈して投入、更に５分間混練した後、スランプ１５ｃｍにて圧送ポンプにて 廃棄場所に流し込んだ。

【００１７】

【考案の効果】

本考案の安定処理剤を用いて焼却灰をブロック状に固化成形させることによっ て、移送が簡便となるばかりでなく、これまで困難とされてきた焼却灰に含まれ ている有害物質が漏出することのない固化成形物を得ることができるため、固化 成形物はそのままで土木、建設資材としてコンクリートブロック等に利用するこ とができる。また本考案による生成物のセメント材料としての圧縮強度はポルト ランドセメント及び安定処理剤の比率を調整することにより任意に変えることも できる。これにより焼却灰は廃棄物ではなく、セメント材料として充分使用でき るものとなる。

【提出日】平成６年１２月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】 【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は一般ゴミ、下水汚泥、産業廃棄物等を焼却した後に残る有害な重金属 等を含む焼却灰をセメント化したセメントによる固化成形物に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来ゴミ処理工場では、再利用できないゴミは焼却によりゴミの体積を減容さ せ、後に残る焼却灰をそのまま管理型の処分場に捨てるか、あるいは、セメント を混ぜて固化するなどして処理している。 例えば焼却灰をセメントに混ぜて固化させることで環境への有害物質の溶出を 防止する方法は一応の効果はあるが、セメントに過剰の水分を使用するので、そ の水分の蒸発によって固化後に毛細管ができ、固化物に水の浸透性が出て、有害 物が溶出する可能性があり、長い期間にわたっては、溶出が無視できないほどに なる場合がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

焼却後の灰についての問題点は、灰の中に有害な成分や重金属類や有機質分が 多く含まれている場合である。これらのものは、焼却にともなう高熱で分解され なかったものであり、化学的な処理が困難なことが多い。脱塩素処理で石灰によ る強アルカリ性を示すため、酸化物として存在している金属や重金属は水に溶け 出すと水酸化物の不溶性塩となるが、溶出試験を行うと少量であっても溶出して 来るので、微量でも永続的に重金属類の溶出が続くことになる。このような有害 成分を含む焼却灰をそのまま埋立てなどに用いると、有害成分が溶出し、環境に 悪影響を与えることから、有害物の重金属を溶出しないような処理を施したうえ で廃棄しなければならない。

【０００４】 従って本考案は、焼却灰をセメントによって安定した状態で固化させ、それに よって得られる固化生成物の利用を目的とするのである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は有害重金属、若しくは有機塩を含む、焼却灰を無水炭酸ナトリウム、 無水炭酸カリウム、酢酸ナトリウム、ホウ酸、二酸化ケイ素、酸化カルシウム等 のガラス形成成分を主成分とする有機物安定処理剤を加えて、固化させることに より、環境への有害物質の溶出を防ぐものである。

【０００６】 本考案で使用する有害物質安定処理剤は二酸化ケイ素と無水炭酸ナトリウムの 反応を基礎としたものであり、二酸化ケイ素を可溶性ケイ酸塩に変えるもので、 無水炭酸ナトリウムとの化学反応により酸化珪素はケイ素との共有結合による結 晶化合物をつくり、ケイ素と炭素との共有結合による、非常に安定で高温に耐え る有機ケイ素化合物となる。さらに無水炭酸ナトリウムは水と反応して、水酸化 ナトリウムをつくり、水酸化ナトリウムは水によく溶けて水酸化物イオンを電離 する。ナトリウムイオンはイオン化傾向も大きいので、金属との化学変化もおこ しやすく、水酸化物イオンは、アルカリ性で中和反応をおこし、酸性雨による害 を止める役目もする。

【０００７】 本考案の安定処理剤はＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＣＯ_３，ＣａＣＯ_３のようなガラスの 固化成分をもち、さらに無水ホウ酸Ｈ_３ＢＯ_３を加えれば硬質ガラス系のものと なるものであり、またＣａＣＯ_３，ＳｉＯ_２、ＳＯ_２Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、 ＭｇＯ等のセメント成分も含有するものである。添加するセメントの成分は１０ ０ｇに対して２０ｇほど加えることにより一層の造岩作用の働きを強め、岩石の 主成分であるＨ_２ＳｉＯ_３＋ＳｉＯ_２を長い年月をかけてつくりあげるものであ る。

【０００８】 焼却灰に含まれている有害物の薬品処理方法では、どのような処理方法であっ ても焼却灰と薬品の混合、攪拌効率が一番の問題となるため、処理対象物に見合 った混合方法、処理時間のテストを繰り返し、それによって得られる方法で焼却 灰粒子の無機質成分は固化に必要な石灰分（ＣａＯ）、ケイ酸分（ＳｉＯ_２）、 アルミナ分（Ａｌ_２Ｏ_３）、鉄分（Ｆｅ_２Ｏ_３）、硫酸根（−ＳＯ_４）等の化合 物を水と反応させて水和物を生成し、液性イオン濃度の変化に応じてイオン荷電 が修正され、沈積が始まる。

【０００９】 焼却灰内の液層、気層、さらに有機質の硬化に対する最大の阻害要因は、セメ ントの水硬性鉱物が加水分解によって生ずるカルシウムイオンといち早く反応し て、不溶性、又は可溶性の化合物を形成する点にある。例えば不溶性塩を形成す る場合はその生成分が、セメント粒子の表面を被覆して以後の反応を進まなくす る作用、又可溶性塩の場合は次々に反応して溶液として水和反応の系外に持ち去 ってしまう作用である。

【００１０】 いずれにしても、このように水和反応の主体であるべき、カルシウムイオンが 他の反応系に持ち去られたのでは水和反応の化学バランスが崩れる。よって本考 案では安定カルシウム処理剤を混合することにより、液層が石灰含有量を増大し 、アルカリ性の組成となることを、さらには急速な水和反応によって水和阻止効 果の及ぶ前に固化を達成する組成とすることで、アルミン酸石灰水和物の水和反 応を促進し、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・３ＣａＳＯ_４・３２Ｈ_２ Ｏ）の生成をより多くするもので、これら複塩は重金属を含む有害物を固定し、 溶出させない状態にするものである。

【００１１】 以下に本考案の実施例を示すが、これらの実施例は単に本考案の理解を助ける ための手段に過ぎず、これらの実施例によって本考案が何等限定されるものでな いことは当然理解されなければならないところである。なお、以下の実施例は大 阪市、東京都、宇都宮市、栃木広域行政区、富里町等２０ケ町村で実施し、厚生 省認定検査機関での試験データによるものである。

【００１２】 実施例１ 安定処理剤の主原料として二酸化ケイ素ＳｉＯ_２ １０ｇ、酸化カルシウムＣ ａＯ ３ｇ、無水炭酸ナトリウムＮａ_２ＣＯ_３ １０ｇ、酸化アルミニウムＡｌ_２ Ｏ_３ ２ｇ、無水ホウ酸Ｂ_２Ｏ_３ １０ｇ、無水炭酸カリウムＫ_２ＣＯ_３ ３ ｇ、酢酸ナトリウムＣＨ_３ＣＯＯＮａ・３Ｈ_２Ｏ ５ｇ、ケイ酸カリウムＳｉＯ_２ ・Ｋ_２Ｏ ５ｇ、水Ｈ_２Ｏ ５０００ｍｌ、副原料として有機アンモニウム塩 ５０ｍｌ、食塩ＮａＣｌ ２ｇ、酸化コバルトＣｏＯ ２ｇ、触媒としてメチ ルエチルケトンＣ_２Ｈ_５ＣＯＣＨ_３ ５ｇ， エチレンジアミンＮＨ_２ ＣＨ_２ ＣＨ_２ ＮＨ_２ ５ｇ使用した。水Ｈ_２Ｏの温度を６０℃とし触媒を入れる前 に３０分薬品の攪拌を行い、さらに触媒を入れて３０分攪拌を続けた。 大阪市ゴミ焼却場より出された焼却灰１０００ｇに、ポルトランドセメント２ ００ｇ、本考案の安定処理剤４ｌを混練し、スランプ８ｃｍの水分量で固化して 、１ヶ月間養生機関を置き、溶出試験を行った。溶出試験は、カドミウム、シア ン、有機リン、鉛、六価クロム、ひ素、アルキル水銀、ＰＣＢについて行った。 この試験の結果、シアン、有機リン、六価クロム、アルキル水銀、ＰＣＢについ ては検出されず、鉛は０．５ｍｇ／未満、カドミウム及びひ素は０．０５ｍｇ／ ｌ未満、全水銀は０．０００５ｍｇ／ｌ未満と何れも有害物の判定に達しない値 に達しない値であった。

【００１３】 実施例２ 東京都のゴミ焼却場より出された焼却灰１０００ｇにポルトランドセメント２ ００ｇ、本考案の安定処理剤４ｌを混練し、同じく固化後１ヶ月して溶出試験を 行った。水銀、カドミウム、鉛、ひ素、シアン、クロムの中、鉛が０．３４ｍｇ ／ｌ 未満、クロムが０．０６ｍｇ／ｌ未満で水銀、カドミウム、ひ素シアンに ついては不検出であった。

【００１４】 実施例３ 宇都宮市焼却場の焼却灰１０００ｇに、ポルトランドセメント２００ｇ、本考 案の処理剤４ｌを混練したものについて同じく固化後１ヶ月して溶出試験を行っ た。溶出試験は鉛、カドミウム、ひ素、六価クロム、全水銀、有機リン、全シア ンについて行った。この溶出試験の結果は、鉛０．１７ｍｇ／ｌ 未満、カドミ ウム０．００５ｍｇ／ｌ未満、ひ素０．０２ｍｇ／ｌ、六価クロム０．１４ｍｇ ／ｌ未満、全水銀０．０００５ｍｇ／ｌ未満、有機リンと全シアンは不検出とい ずれも有害物の判定基準に達しない値であった。

【００１５】 実施例４ 栃木地区広域行政事務組合焼却場の焼却灰１０００ｇにポルトランドセメント ２００ｇ、本考案の処理剤４ｌを混練したものを固化し、同じく１ヶ月後に溶出 試験を行った。鉛、カドミウム、ひ素、六価クロム、全水銀、有機リン、全シア ンの溶出試験結果は鉛１．００、カドミウム０．０００５、ひ素０．０２、六価 クロム０．０６、全水銀０．０００５、有機リンと全シアンは不検出で、すべて 判定基準に達しない値であった。

【００１６】 焼却灰１０００ｇをコンクリート混練機に入れて回転させながらセメント２０ ０Ｋｇを入れて１０分間攪拌し、その後本考案の安定処理剤１８ｌを１０倍の水 で希釈して投入、更に５分間混練した後、スランプ１５ｃｍにて圧送ポンプにて 廃棄場所に流し込んだ。

【００１７】

【考案の効果】

本考案の安定処理剤を用いて焼却灰をブロック状に固化成形させることによっ て、移送が簡便となるばかりでなく、これまで困難とされてきた焼却灰に含まれ ている有害物質が漏出することのない固化成形物を得ることができるため、固化 成形物はそのままで土木、建設資材としてコンクリートブロック等に利用するこ とができる。また本考案による生成物のセメント材料としての圧縮強度はポルト ランドセメント及び安定処理剤の比率を調整することにより任意に変えることも できる。これにより焼却灰は廃棄物ではなく、セメント材料として充分使用でき るものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の焼却灰固化成形物を示すための模式
図。

【図２】本考案の焼却灰固化成形物を示すための変形模
式図。

【図３】本考案の焼却灰固化成形物を示すための別の変
形模式図。

【符号の説明】

１ 融雪ポンプ ２ 融雪板 ３ 人工魚礁

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１２月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【考案の名称】 道路用路盤

【実用新案登録請求の範囲】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の道路用路盤を示すための模式的斜視
図。

【符号の説明】 １．平板状ブロック

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】削除

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】削除

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０１ Ｍ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却灰にセメントと共に有害物質安定
   固化剤を添加することによって得られることを特徴とす
   る焼却灰安定固化成形物。