JP3077644B2

JP3077644B2 - 焼却灰の特殊固化剤による無害化固化処理法

Info

Publication number: JP3077644B2
Application number: JP09290727A
Authority: JP
Inventors: 次郎藤増
Original assignee: 株式会社藤増綜合化学研究所; 株式会社静岡トーマス
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2017-10-23
Also published as: JPH11123377A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般廃棄物等の焼
却灰を再生活用するための無害化固化処理法に係り、特
に、焼却灰を処理することにより、路盤材や建材及びコ
ンクリート製品等の粗骨材として使用可能な固化物を得
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ゴミ焼却炉等から排出される焼却灰
の量は、近年、益々増加する傾向にあり、これを受け入
れる処分場の確保が困難となっている。このため、廃棄
物の減容、再生利用等の試みがなされているが、未だ大
量かつ安価に処理できる処理法は提案されていない。

【０００３】焼却灰を固化してその有効利用を図る場
合、原料中の焼却灰の割合を高く維持した上で、その用
途に要求される強度に見合う十分な強度を得ることに加
えて、焼却灰中に含まれている各種有害重金属の溶出に
よる環境汚染を防止することが必要である。

【０００４】従来、これらの重金属の溶出防止対策とし
て次のような方法が提案されている。溶融法焼却灰を高温で溶融し、水砕スラグとするか、或は岩石
状又は繊維状とする。焼結法加圧成形した後焼成し、ブロックとする。或は、造粒し
た後焼成し、土壌改良材、軽量コンクリート用骨材等と
する。固化法セメント類で固化するか、或は、合成樹脂等を用いて成
形固化する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法のう
ち、溶融法、焼結法は、溶融又は焼成のための設備費が
高く、ランニングコストにおいてもエネルギー消費量が
嵩む等の欠点がある。

【０００６】固化法のうち、セメント固化法は、長期安
定性に不安があり、重金属の溶出防止にも困難性があ
る。合成樹脂固化法では、性能面で良質の樹脂はコスト
の面で問題があり、安価な樹脂は長期安定性に不安があ
る。このように、従来においては、安価で、長期安定性
のある処理法は、未だ開発されていないのが現状であ
る。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決し、焼却
灰を原料として、有害重金属の溶出が無く、しかも、強
固な、安定した固化体を、容易且つ低コストに製造する
ことができる焼却灰の特殊固化剤による無害化固化処理
法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の焼却灰の特殊固
化剤による無害化固化処理法は、焼却灰１００重量部と
砂１０〜３０重量部とを混合してなる被固化物Ａ：１０
０重量部と、ポルトランドセメント１００重量部と、下
記助剤Ｂ１〜５重量部とを混合してなる固化剤Ｃ：１５
〜３０重量部と、合成樹脂エマルジョンを２０〜４０重
量％含有する稀釈水Ｄ：被固化物Ａと固化剤Ｃとの合計
１００重量部に対して７〜１５重量部とを混練し、成
形、養生することを特徴とする。

【０００９】上記割合で焼却灰、砂、固化剤及び稀釈エ
マルジョンを混練して成形固化させることにより、有害
重金属の溶出がなく、しかも、長期安定性を有する高強
度な固化体を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１１】まず、本発明に用いる固化剤Ｃについて説
明する。

【００１２】本発明で用いる固化剤Ｃは、ポルトランド
セメント１００重量部に対して、前記助剤Ｂを１〜５重
量部混合してなる特殊セメント系固化剤である。

【００１３】ポルトランドセメントとしては、普通ポル
トランドセメント、早強セメント、高炉セメント、及
び、白色セメント等のポルトランドセメント系のセメン
トであれば全て用いることができる。

【００１４】助剤Ｂのうち、リグニンスルホン酸ソーダ
は、分散剤、減水剤、保水剤等として知られている、所
謂、添加剤である。

【００１５】トリポリリン酸ソーダは、重金属類の封鎖
剤として知られているものである。

【００１６】ジルコニウムは、本発明者の知見によれ
ば、被固化物Ａの吸水性を減少させる効果があり、しか
も、他の撥水剤の如く得られる固化体の強度低下をきた
すおそれが無いという特長を有している。

【００１７】ソーダ灰及び塩化カルシウムは、リグニン
スルホン酸ソーダによる硬化速度の遅延現象を取り戻す
ために加える促進剤である。

【００１８】酸化第一鉄の鉄イオンは、ひ素、カドミウ
ム等のｐＨ値によって錯塩を形成し、溶出し易くなる重
金属類イオンを共沈させて固化剤で固化するためのもの
である。

【００１９】このような助剤Ｂの構成成分の各々の添加
効果を十分に発揮させるためには、各成分が、微細粉末
で、下記の範囲でバランス良く配合されていることが重
要である。

【００２０】リグニンスルホン酸ソーダ：５〜１５重量部トリポリリン酸ソーダ：２〜５重量部ジルコニウム：５〜７重量部ソーダ灰或は塩化カルシウム：５〜１５重量部酸化第一鉄：３〜８重量部上記合計：２０〜５０重量部なお、均一な固化剤Ｃを得るためには、ポルトランドセ
メントに予め助剤Ｂ成分を混合しておいて、使用するこ
とが好ましい。

【００２１】一般には、このような固化剤Ｃを混合する
ことによって、有害重金属を含む被固化物Ａは無害化さ
れるが、該重金属の含有量或は化合物の種類等によって
は、僅かに溶出する場合もある。このため、本発明で
は、更に、反応水として合成樹脂エマルジョンの稀釈水
を加えることにより、溶出を確実に防止すると共に、得
られる固化体の強度増強を図る。本発明において、この
反応水中の合成樹脂エマルジョンの含有量は２０〜４０
重量％である。

【００２２】本発明においては、焼却灰１００重量部に
対して粒度補正用の砂を１０〜３０重量部加えて、最小
限の固化剤Ｃの添加量で最大の強度を得るようにし、焼
却灰と砂とを混合した被固化物Ａの１００重量部に対し
て、上記固化剤Ｃ及び合成樹脂エマルジョンの稀釈水Ｄ
よりなる反応水を混合する。

【００２３】本発明において、混練物中の焼却灰の含有
割合が５０重量％未満では、焼却灰の処理効率が低く好
ましくないことから、混練物中の焼却灰の含有率は５０
重量％以上とするのが好ましい。

【００２４】また、混練物中の固化剤Ｃの配合割合が被
固化物Ａに対して１５重量％未満では、該固化剤Ｃを添
加することによる固化強度、重金属の溶出防止等に十分
な効果が得られず、３０重量％を超えると、コスト高と
なって好ましくない。

【００２５】また、混練物中の、合成樹脂エマルジョン
稀釈水の配合割合が、被固化物Ａと固化剤Ｃの合計に対
して３重量％未満では固化剤Ｃの水和反応の水分として
不足であり、１５重量％を超えると、得られる固化体の
密度が低下する等、強度が弱くなる傾向を示す。

【００２６】この稀釈水中の合成樹脂エマルジョンの含
有率が２０重量％未満の場合には、合成樹脂エマルジョ
ンによる効果が薄く、４０重量％を超える場合には、所
謂、ワーカビリティーが早期に悪化する上に、最終強度
に達する日数が遅延する等の欠点が顕著となり好ましく
ない。最も好ましい合成樹脂エマルジョン含有率は３０
重量％程度であり、このような反応水を混練することに
よって、吸水率の低下、重金属類の溶出防止、得られる
固化体強度の向上等を図ることができる。

【００２７】本発明において、焼却灰、砂、固化剤Ｃ及
び稀釈水Ｄを混練して得られる混練物を型枠で成形固化
させる場合、通常は、１０〜３０℃の室温で空気養生、
乾燥する。この条件で概ね、１２〜２４時間後には脱型
可能である。更に、１週間以上養生して、目的の強度付
近とする。このようにして得られる固化体は、建材、路
盤の敷板等に利用することができる。

【００２８】一方、混練物を造粒機によって粒状固化体
とする場合、転動造粒機等の粒造機を用いて粒造後、１
０〜３０℃の室内で養生乾燥し、必要に応じて水中養生
後再度乾燥する。即ち、粒造した固化物は、通常、直径
３〜１５ｍｍ程度で、比較的体積が小さいので、空気養
生中、水分が早期に蒸発して、十分な水和反応を行ない
得ない場合が多いため、水中養生が必要になる。このよ
うにして得られるペレットは、生コンを始め、各種ブロ
ックの骨材として使用することができる。

【００２９】なお、本発明で得られる建材或はペレット
のはね材は、粉砕した後篩いに掛けて粒度調整し、篩い
下を原料として再生することにより砂（細骨材）を得る
ことができ、この場合には、二次製品製造工場からの廃
棄物を皆無とすることができる。

【００３０】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００３１】実施例１焼却灰６０重量％、砂１０重量％及び下記固化剤２３重
量％を含有する混合物に、合成樹脂エマルジョン（三菱
油化（株）アクリル樹脂アクロナールＭＪ−３０４２
Ｄ）濃度３０重量％の水を７重量％混練し、得られた混
合物を、４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの拍子木型のテスト
ピースが３本できる３連型枠に投入して、平均温度２２
℃で１週間放置して養生し、３本のテストピースを得
た。得られたテストピースの吸水率、単位体積重量、曲
げ強さ及び圧縮強さを測定し、その平均値を求め、結果
を表１に示した。

【００３２】固化剤配合：普通ポルトランドセメント１
００重量部に対して、下記配合の成分を合計で３重量部
混合した。

【００３３】助剤リグニンスルホン酸ソーダ：１０重量部トリポリリン酸ソーダ：４重量部ジルコニウム：６重量部ソーダ灰：１０重量部酸化第一鉄：５重量部

【００３４】

【表１】

【００３５】表１より、得られたテストピースの吸水
率、単位体積重量及び強度等は、インターロッキングブ
ロックとしても、外壁用等の建材としても、使用できる
ものであることが明らかである。

【００３６】実施例２実施例１と同様な配合で各種の原料を混合して得られた
混練物を転動造粒機によって平均粒径３ｍｍに造粒した
後、平均温度２４℃で２４時間養生した。更に、この造
粒物を３週間水中養生し、取り上げた後、１週間平均温
度２０℃の室内で乾燥して粒状固化体を得た。

【００３７】この粒状固化体が粗骨材として使用に耐え
得るものであるか否かを調べるために、この粒状固化体
を粗骨材として使用したコンクリートの強度と、同様な
直径を有する標準的砂利（砕石）を使用したコンクリー
トの強度を比較して、結果を表２に示した。なお、いず
れも細骨材としては川砂を用いた。

【００３８】

【表２】

【００３９】コンクリートの圧縮強度は、骨材の強度が
セメントペーストの硬化体よりも高い材料であるか低い
材料であるかによって左右され、高い材料同士であれば
セメントペーストの濃さ、即ち、水セメント比の大小
（骨材とセメントペーストの付着力の差）で優劣が決ま
る。本実施例で得られた結果から見れば、高強度同士の
比較に相当するように観察できる。

【００４０】表２の結果から、コンクリートの圧縮強さ
においては両者互角であり、本発明の方法で得られた造
粒固化体の強度は、一般に粗骨材として使用されている
砕石と遜色なく、コンクリート用骨材として使用可能で
あることが認められる。

【００４１】実施例３，比較例１実施例２で得られた粒状固化体により、昭和４８年環境
庁告示第１３号試験に準じて重金属の溶出試験を行い
（財団法人日本食品分析センターにて実施）、結果を表
３に示した（実施例３）。

【００４２】比較のため、原料の混練に当り、合成樹脂
エマルジョンを用いなかったこと以外は同様にして製造
した粒状固化体についても同様に重金属の溶出試験を行
い、結果を表３に示した（比較例１）。

【００４３】

【表３】

【００４４】表３より明らかなように、本発明に係る固
化剤を用いても合成樹脂エマルジョンを使用しない比較
例１では、六価クロムが０．２ｐｐｍ溶出している。こ
れに対して、合成樹脂エマルジョンを用いた実施例３で
は、重金属が全く溶出しない固化体を得ることができ
る。

【００４５】この結果から、本発明によれば、環境汚染
を引き起こすことなく、焼却灰を有効に利用可能な固化
体に処理することができることがわかる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の焼却灰の特
殊固化剤による無害化固化処理法によれば、焼却灰を原
料として、高強度で安価な、しかも、有害重金属類の溶
出がなく、路盤材、建材、粗骨材等として利用可能な固
化体を容易に製造することかできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00 A62D 3/00 C04B 18/06,28/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却灰１００重量部と砂１０〜３０重量
部とを混合してなる被固化物Ａ：１００重量部と、ポルトランドセメント１００重量部と、下記助剤Ｂ１〜
５重量部とを混合してなる固化剤Ｃ：１５〜３０重量部
と、合成樹脂エマルジョンを２０〜４０重量％含有する稀釈
水Ｄ：被固化物Ａと固化剤Ｃとの合計１００重量部に対
して７〜１５重量部とを混練し、成形、養生することを
特徴とする焼却灰の特殊固化剤による無害化固化処理
法。助剤Ｂ：リグニンスルホン酸ソーダ５〜１５重量部と、
トリポリリン酸ソーダ２〜５重量部と、ジルコニウム５
〜７重量部と、ソーダ灰又は／及び塩化カルシウム５〜
１５重量部と、酸化第一鉄３〜８重量部とを合計で２０
〜５０重量部となるように混合したもの。