JP3234195B2

JP3234195B2 - 溶融飛灰の固化・安定化処理方法及び装置

Info

Publication number: JP3234195B2
Application number: JP36242998A
Authority: JP
Inventors: 泰典柴田; 教幸谷山
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2018-12-21
Also published as: JP2000176410A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物、廃棄物焼
却残渣等の溶融処理の際に発生する溶融飛灰に、溶融ス
ラグを粉砕したスラグ粉末又はアルミナセメントを加え
て、水又は温水で混練した後、必要に応じて加圧成形
し、養生処理して固化・安定化させる溶融飛灰の固化・
安定化処理方法及び装置に関するものである。廃棄物、
廃棄物焼却残渣としては、一般廃棄物、その焼却処理に
よる残渣、例えば、ごみ、ごみ焼却残渣、し尿焼却残渣
等が用いられ、また、産業廃棄物、その焼却処理による
残渣、例えば、下水汚泥等の汚泥、下水汚泥等の汚泥焼
却残渣、シュレッダーダスト、シュレッダーダスト焼却
残渣、廃プラスチック、廃プラスチック焼却残渣、鉄鋼
ダスト、石炭灰等が用いられる。本発明の方法により得
られた処理物は、埋立処分されたり、又は土木資材等に
有効利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融飛灰の安定化処理方法とし
て、薬剤と混練処理し処理物を管理型廃棄物として埋立
処分する方法、例えば、特開平７−２９００２６号公報
に記載されているように、溶融処理して得られた溶融飛
灰に、硫酸バンドを添加し、ついで、重金属固定剤（液
体キレート剤）を添加し、重金属を化学的に安定な重金
属キレート化合物にし、溶融飛灰からの重金属の溶出を
防止して、溶融飛灰を安定化させる方法が知られてい
る。

【０００３】また、特開平９−１００１４６号公報に
は、溶融飛灰１００重量部に対して、ブレーン値が４０
００cm²／g 以上の高炉水砕スラグ微粉末を１０〜１０
０重量部、必要に応じて消石灰を添加し、水で混練した
後、６０〜１８０℃で水蒸気養生処理する方法が記載さ
れている。また、従来から、溶融飛灰に添加剤を加えて
有価金属を回収し利用する山元還元方法が知られてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開平７−２９
００２６号公報記載の方法では、処理物は固化していな
いので、強度が小さく、ハンドリング性が悪い。また、
溶融飛灰の組成、有害重金属の含有量によって、薬剤の
添加量を調整する必要があり、作業が煩雑である。さら
に、有害重金属の溶出において、埋立の判定基準を満足
させても、土壌環境基準を満足させないという問題があ
る。

【０００５】また、上記の特開平９−１００１４６号公
報記載の方法では、溶融炉とは関連のない高炉スラグ粉
末を用いるので、外部から多量の添加材（高炉スラグ）
を運搬して加える必要があり、コストアップにつなが
る。また、処理物は高強度の固化体にならないという問
題がある。さらに、この公報には、本発明の特徴の１つ
である溶融飛灰と溶融スラグ粉末との混練物を前養生し
た後、後養生して安定な固化体とするという技術思想、
及び溶融飛灰とアルミナセメントとの混練物を養生して
安定な固化体とするという技術思想は何も記載されてい
ない。また、山元還元方法では、有価金属の濃縮過程
で、新たな廃棄物が発生し、自己完結型のシステム、す
なわち、新たな廃棄物を発生させないシステムとはなら
ない上に、多量の添加材が必要であり、多量の排水が発
生するという問題がある。

【０００６】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、溶融飛灰に溶融スラグを粉砕して
調製したスラグ粉末を加え、水又は温水で混練した後、
必要に応じて加圧成形し、ついで、常温〜６０℃の範囲
で前養生処理した後、１５０〜３００℃の範囲で後養生
処理することにより、又は溶融飛灰にアルミナセメント
を加え、水又は温水で混練した後、必要に応じて加圧成
形し、ついで常温〜１００℃の範囲で養生処理すること
により、新たな廃棄物を発生させない、いわゆる自己完
結型のシステムで、外部からの添加材が不要又は最少化
でき、組成の異なる多種の溶融飛灰に対して適用可能
で、有害重金属の溶出において埋立の判定基準のみなら
ず、土壌環境基準をも満足させ、処理物の強度及び安定
性が高くハンドリング性が良好で、処理物が全量利用で
きる溶融飛灰の固化・安定化処理方法及び装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の溶融飛灰の固化・安定化処理方法は、溶
融炉からの排ガスより捕捉された溶融飛灰１００重量部
に、溶融飛灰を発生させた溶融炉からの溶融スラグを粉
砕してブレーン比表面積を２０００cm²／g 以上とした
スラグ粉末を２０〜５００重量部加えて、水又は温水に
よる混練を行い、混練にて得られた造粒物又は混練物を
そのまま又は成形した後、常温〜６０℃の飽和水蒸気下
で養生処理し、ついで、１５０〜３００℃の飽和水蒸気
雰囲気で養生処理して固化体とするように構成される
（図１、図２参照）。混練水の添加量は、溶融飛灰とス
ラグ粉末との混合物１００重量部に対して５〜５０重量
部、望ましくは１０〜４０重量部である。この方法にお
いて、溶融飛灰１００重量部に、スラグ粉末２０〜５０
０重量部、さらに、生石灰、消石灰、石灰石及び石膏の
少なくともいずれかを２．５〜１００重量部添加するよ
うに構成する場合がある（図１、図２参照）。また、こ
れらの方法において、温水の温度を３０〜８０℃、常温
〜６０℃の飽和水蒸気下での養生時間を０．５〜２４時
間、１５０〜３００℃の飽和水蒸気雰囲気での養生時間
を３〜２４時間とすることが好ましい。

【０００８】また、本発明の方法は、溶融炉からの排ガ
スより捕捉された溶融飛灰１００重量部に、アルミナセ
メントを２．５〜１００重量部加えて、水又は温水によ
る混練を行い、混練にて得られた造粒物又は混練物をそ
のまま又は成形した後、常温〜１００℃、望ましくは常
温〜９５℃の飽和水蒸気下で養生処理して固化体とする
ことを特徴としている（図３、図４、図５参照）。混練
水の添加量は、溶融飛灰とアルミナセメントとの混合物
１００重量部に対して５〜５０重量部、望ましくは１０
〜４０重量部である。この方法において、溶融飛灰１０
０重量部を酸性物質の水溶液にて、pHを６〜１２の範囲
に調整するとともに、アルミナセメントを２．５〜１０
０重量部加えることが好ましい（図５参照）。酸性物質
としては、硫酸鉄、硫酸バンド、硫酸等を挙げることが
できる。両性重金属の溶出を抑えるためには、pHを８〜
１０に調整した方が良く、かつ、pHを下げた方が固化体
の強度が高くなる。このため、pH６〜１２の範囲に調整
することが好ましい。これらの方法において、温水の温
度を３０〜８０℃、常温〜１００℃、望ましくは常温〜
９５℃の飽和水蒸気下での養生時間を０．５〜４８時間
とすることが好ましい。また、これらの方法において、
最終処理物である固化体を破砕して４０mm以下（０．０
５〜４０mm）の粒度分布を有する不定形な粒状体とする
場合がある（図６参照）。また、混練水としては、工業
用水又は海水が用いられる。海水を用いる場合は、処理
物の強度が大きくなるという利点がある。

【０００９】本発明の溶融飛灰の固化・安定化処理装置
は、溶融炉からの排ガスより捕捉された溶融飛灰を計量
し混練機へ供給する灰計量・供給手段と、溶融飛灰を発
生させた溶融炉からの溶融スラグを粉砕して粉末スラグ
とする粉砕機と、スラグ粉末を計量し混練機へ供給する
スラグ計量・供給手段と、水又は温水を混練機へ供給す
る給水手段と、溶融飛灰とスラグ粉末を水又は温水で混
練する混練機と、混練機からの造粒物又は混練物を搬送
する搬送手段と、搬送された造粒物又は混練物を常温〜
６０℃の飽和水蒸気下で養生処理する前養生装置と、前
養生された処理物を１５０〜３００℃の飽和水蒸気雰囲
気で養生処理して固化体とする後養生装置を備えたこと
を特徴としている（図１、図２参照）。この装置におい
て、生石灰、消石灰、石灰石及び石膏の少なくともいず
れかを計量し混練機へ供給するためのカルシウム化合物
計量・供給手段を、混練機に接続する場合がある（図
１、図２参照）。また、これらの装置において、溶融ス
ラグの粉砕機の上流側に、溶融スラグを乾燥させる乾燥
機を設ける場合がある（図１参照）。

【００１０】また、本発明の装置は、溶融飛灰を計量し
混練機へ供給する灰計量・供給手段と、アルミナセメン
トを計量し混練機へ供給するアルミナセメント計量・供
給手段と、水又は温水を混練機へ供給する給水手段と、
溶融飛灰とアルミナセメントを水又は温水で混練する混
練機と、混練機からの造粒物又は混練物を搬送する搬送
手段と、搬送された造粒物又は混練物を常温〜１００
℃、望ましくは常温〜９５℃の飽和水蒸気下で養生処理
して固化体とする養生装置を備えたことを特徴としてい
る（図３、図４、図５参照）。この装置において、酸性
物質の水溶液を貯留するための酸性物質水溶液タンク
と、このタンク内の酸性物質水溶液を混練機に定量供給
するための定量機を有する定量供給手段とを備え、混練
機にpH計を接続するとともに、このpH計を定量機に接続
して、pH計のpH値で酸性物質水溶液量を調節する制御装
置を構成する場合がある（図５参照）。

【００１１】上記の本発明の装置において、混練機の後
流に、所定の形に成形する加圧成形機を設ける場合があ
る。また、最終処理物を破砕するための破砕機を設ける
場合がある（図６参照）。

【００１２】本発明の方法において、溶融スラグ（水冷
スラグ）を粉砕して調製したスラグ粉末のブレーン比表
面積は、２０００〜１０，０００cm²／g である。な
お、ブレーン比表面積とは、ＪＩＳＲ５２０１（セ
メントの物理試験方法）に示されているブレーン空気透
過装置を用いて測定された値で、粒子の細かさを示す指
標を言う。スラグ粉末のブレーン比表面積が２０００cm
²／g 未満の場合は、水和反応性がよくなく、得られる
処理物（固化体）の圧縮強度が十分でなく、重金属の溶
出の可能性が生じる。ブレーン比表面積が大きくなるに
従って水和反応性がよくなって、固化体の圧縮強度が高
まるものの、経済的に不利になる。したがって、ブレー
ン比表面積の上限は限定されるものではないが、実用
上、１０，０００cm²／g を上限とすることが好まし
い。下限は、２５００cm²／g が好ましい。

【００１３】スラグ粉末の添加量は溶融飛灰１００重量
部に対して、２０〜５００重量部、望ましくは４０〜３
００重量部である。下限未満であると、溶融飛灰に有害
重金属含有量が多い場合、あるいはＮａＣｌなどの含有
量が多い場合には、有害重金属が十分に安定化されない
とか、十分に固化されないという不都合があり、一方、
上限を超える場合は、スラグ量に対する溶融飛灰の発生
量が多くなると、溶融飛灰の固化・安定化のためのスラ
グ量が不足したり、スラグの利用量が減少するという不
都合がある。混練水は、常温の水又は３０〜８０℃の温
水が用いられる。温水を用いる場合は、処理物の強度、
安定性が向上するという利点がある。また、冬季、寒冷
地においても安定した処理物の品質を確保することがで
きるという利点がある。

【００１４】また、溶融飛灰にスラグ粉末を加えて混練
する場合は、造粒物又は混練物を常温〜６０℃の飽和水
蒸気下で０．５〜２４時間養生した後、１５０〜３００
℃の飽和水蒸気雰囲気で３〜２４時間養生することが好
ましい。このようなスラグ粉末添加系では、１５０〜３
００℃の飽和水蒸気雰囲気下で、より安定な物質が生成
し、有害重金属をより多く固定することができる。「常
温〜６０℃」における上限の６０℃は、強度の低い混練
物、成形体が急激な水和反応による膨張により、クラッ
クが発生しない場合を考慮した値である。ＣａＯ、Ｃａ
（ＯＨ）₂石灰石、石膏等のカルシウム化合物添加材の
添加量は、溶融飛灰１００重量部に対して１．０〜１０
０重量部、望ましくは２．５〜４０重量部である。溶融
炉排ガス処理を行うために、この排ガス中に消石灰又は
生石灰等の石灰が添加されており、未反応の石灰が溶融
飛灰に含まれるので、この石灰が利用される。溶融飛灰
中の石灰含有量が１０wt％以上であれば、添加材の添加
は不要であり、ＣａＯ含有量が１０wt％未満の場合の
み、処理物の高強度化・安定化のために添加材を添加す
る。

【００１５】また、溶融飛灰にアルミナセメントを加え
て混練する場合は、造粒物又は混練物を常温〜１００
℃、望ましくは常温〜９５℃の飽和水蒸気下で０．５〜
４８時間養生することが好ましい。このようなアルミナ
セメント添加系では、溶融飛灰中のＮａＣｌ等により水
和反応が促進され、遊離石灰がなくなるとともに有害重
金属をより多く固定することができる。アルミナセメン
トを添加する場合は、スラグ粉末等を添加する場合に比
べて、少量の添加で効果を発揮させることができる。

【００１６】本発明においては、溶融飛灰を、排ガスや
排水の発生なしで半乾式処理により全部を固化・安定化
させるので、自己完結型システム（新たな廃棄物を発生
させない）とすることができる。また、溶融飛灰を発生
させた溶融炉からの溶融スラグ（水冷スラグ）の粉砕に
よるスラグ粉末（水硬性を有する）を用いるので、溶融
炉の外部からスラグを搬送して導入する必要はなく、他
の添加剤も不要又は最少化することができる。また、溶
融飛灰特性に対応し、スラグ粉末添加量、必要に応じて
カルシウム化合物添加量を調整する。すなわち、有害重
金属含有量が多い場合は、スラグ粉末添加量を増加し、
一方、石灰含有量が少ない場合は、カルシウム化合物を
添加する。また、溶融飛灰特性に対応し、アルミナセメ
ントを添加するか、又は予め酸性物質水溶液にてpH調整
を実施して、アルミナセメントを添加する。そして、こ
のような混合物を混練した後、水蒸気養生処理にて多く
の水和物を生成させるので、溶融飛灰における組成の変
化、有害重金属の含有量の変化に対しても有害重金属を
固定し、かつ、ハンドリング性が良好な強度を確保する
ことができる。すなわち、多種の溶融飛灰（組成が異な
る）に対して適用することができる。

【００１７】前述のように、スラグ粉末添加系では、１
５０〜３００℃の飽和水蒸気雰囲気でより安定な物質が
生成し、有害重金属をより多く固定する。また、アルミ
ナセメント添加系では、溶融飛灰中のＮａＣｌ等により
水和反応が促進され、遊離石灰がなくなるとともに有害
重金属をより多く固定する。このため、有害重金属の溶
出に関して、埋立の判定基準のみならず、土壌環境基準
を満足させることができる。

【００１８】また、スラグ粉末の添加量を増やせば、飽
和水蒸気養生処理後の強度が向上する。したがって、ハ
ンドリング性に必要な強度及び有効利用のために必要な
強度を、溶融飛灰に対する溶融スラグ排出量範囲内（通
常、溶融炉からは溶融飛灰５wt％、溶融スラグ９５wt％
が排出される。）で調整ができ、外部からのスラグが不
要、あるいは増加が不必要となる。養生後の固化体はハ
ンドリングで壊れない強度を有している。また、降雨、
空気中の炭酸ガスによる中性化によっても十分な強度を
保持し、長期的な安定性を保持している。このように、
処理物の強度が高く、ハンドリング性が良好となる上
に、長期的な安定性が良好となる。

【００１９】さらに、処理物の全量を固化・安定化処理
することができるので、処理物全量を有効利用すること
ができる。また、有効利用のための基準とされる土壌環
境基準を満足させることができる。また、破砕処理を行
う場合は、修正ＣＢＲが８０％以上となり、路盤材、埋
戻材等の土木資材への利用が可能である。ここで、修正
ＣＢＲとは、路盤材などの土木資材として用いられる粒
状材料の強さを示す指標で、大きい程、強さがすぐれて
おり、ＪＩＳＡ１２１１（路床土支持力比（ＣＢ
Ｒ）試験方法）に示す方法に準じて、３層に分けて各層
９２回突固めたときの最大乾燥密度に対する所要の締固
め度に相当する水浸ＣＢＲを言う。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は本発明の実施の第１形態による溶融
飛灰の固化・安定化処理装置を示している。図１に示す
装置は、溶融飛灰ホッパ１０に貯留された溶融飛灰を計
量し混練機１２へ供給する灰計量・供給手段、例えば、
灰計量機１４と灰供給ライン１６とからなる灰計量・供
給手段と、スラグホッパ１８に貯留された粉砕機２０か
らのスラグ粉末を計量し混練機１２へ供給するスラグ計
量・供給手段、例えば、スラグ計量機２２及びスラグ供
給ライン２４と、水（温水の場合を含む）を混練機１２
へ供給する給水手段、例えば、水供給ポンプ２６を有す
る水供給ライン２８と、溶融飛灰とスラグ粉末を水で混
練する混練機１２と、造粒物又は混練物を常温又は常温
近傍の温度（常温〜６０℃）の飽和水蒸気下で養生処理
する前養生室３０と、前養生された処理物を１５０〜３
００℃の飽和水蒸気雰囲気で養生処理して固化体とする
オートクレーブ（後養生室）３２とを備えている。３４
は水タンク（又は温水タンク）、３６はコンテナ、３８
はコンベア等の搬送手段、４０は溶融炉、４２は集塵機
である。さらに、粉砕機２０の上流側には乾燥機４４が
設けられ、混練機１２には、カルシウム化合物ホッパ４
６に貯留された生石灰、消石灰、石灰石、石膏等のカル
シウム化合物を計量し混練機１２へ供給するカルシウム
化合物計量・供給手段、例えば、カルシウム化合物計量
機４８とカルシウム化合物供給ライン５０とからなるカ
ルシウム化合物計量・供給手段が接続されている。

【００２１】廃棄物、廃棄物焼却残渣等の被処理物は溶
融炉４０で溶融処理され、溶融炉排ガスには消石灰、生
石灰又は石灰石粉末が添加されバグフィルタ、電気集塵
機、サイクロン等の集塵機４２に導入されて排ガス処理
（脱塩、脱硫）が行われるとともに、未反応の石灰を含
む溶融飛灰が捕捉され、コンベア、気流搬送管等の搬送
手段により溶融飛灰ホッパ１０に貯留される。一方、溶
融炉４０からの溶融スラグは水冷槽（図示略）に投入さ
れて水冷スラグとされた後、乾燥後４４に導入されて乾
燥され、ついで、粉砕機（乾式粉砕機）２０で粉砕され
てスラグ粉末となり、コンベア等の搬送手段３８により
スラグホッパ１８に貯留される。

【００２２】上記のように構成された装置において、溶
融飛灰中のＣａＯ含有量が１０wt％以上の場合は、溶融
飛灰は灰計量機１４で計量され、消石灰等のカルシウム
化合物添加材を添加することなく、灰計量機１４及び灰
供給ライン１６を介して混練機１２に投入される。一
方、スラグ粉末はスラグ計量機２２で計量され、スラグ
供給ライン２４を介して混練機１２に投入される。さら
に、混練造粒に必要な水（温水の場合も含む）が混練機
１２に供給され、撹拌造粒にて数十mm程度（例えば４０
mm程度以下）の粒状物とされるか、又は撹拌にて混練物
とされる。造粒物とするか、混練物とするかは、添加す
る水の量で調節される。すなわち、塑性限界を超えるよ
うに水を多く加えると混練物となり、逆に、塑性限界を
超えない程度に水を加えると造粒物となる。なお、前述
のように必要に応じて、消石灰等のカルシウム化合物が
混練機１２に添加されて、混練又は造粒される。造粒物
又は混練物はコンテナ３６に投入された後、前養生室３
０内で常温〜６０℃で０．５〜２４時間養生処理され、
さらに、１５０〜３００℃の温度に調整されたオートク
レーブ３２で３〜２４時間養生処理され、固化・安定化
される。なお、溶融飛灰中の石灰含有量がＣａＯとして
１０重量％未満の場合は、消石灰等のカルシウム化合物
を添加する。また、混練機の下流に加圧成形機を設け
て、所定の形状（例えば、アーモンド状、円柱状、ブロ
ック状等）に加圧成形した後、養生する場合もある。加
圧成形機としては、ブリケットマシンのような高圧タイ
プ、押出タイプ、ブロックマシン等のような低圧タイプ
が適している。

【００２３】温水の添加を、雰囲気温度の低い冬場や寒
冷地に適用すると、年間を通してより安定な処理物を得
ることができる。また、温水の添加により、処理物の強
度、安定性をより向上させることができる。乾燥機４４
としては、水蒸気によるドラム乾燥機、撹拌式乾燥機、
熱風によるバンド乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機
等を適用することができる。粉砕機２０としては、振動
ミル、ボールミル、ローラミル等の微粉砕機が適してい
る。混練機１２としては、逆流式高速混練機（アイリッ
ヒミキサ）、ヘンシェルミキサ、水平軸回転混練機、振
動式混練機（バイブロミキサ）等の撹拌造粒のできる混
練機以外に、縦軸高速回転混練機（ピンミキサ等）等を
適用することができる。

【００２４】図２は本発明の実施の第２形態による装置
を示している。本実施形態は、溶融スラグは湿式粉砕機
５２で湿式粉砕された後、スラグ計量機２２で計量さ
れ、混練機１２に投入され混練される。造粒物又は混練
物はコンベア５４上で、前養生室５６において、常温〜
６０℃で０．５〜２４時間養生処理された後、コンテナ
５８に入れられ、１５０〜３００℃の温度に調整された
オートクレーブ３２で３〜２４時間養生処理され、固化
・安定化した固化体となる。６０は保温カバーである。
他の構成及び作用は、図１に示す実施の第１形態の場合
と同様である。

【００２５】図３は本発明の実施の第３形態による装置
を示している。本実施形態では、溶融飛灰、添加材であ
るアルミナセメントはアルミナセメント計量機６２で計
量され、混練機１２に投入される。さらに、造粒又は混
練に必要な水又は温水が混練機１２に供給され、撹拌造
粒にて数十mm程度以下の粒状物とされるか、又は混練さ
れる。造粒物又は混練物はコンベア５４上で、養生室６
４において、常温〜１００℃、望ましくは常温〜９５℃
で０．５〜４８時間養生処理され、固化・安定化された
固化体を得る。６６はアルミナセメントホッパ、６８は
アルミナセメント供給ラインである。なお、アルミナセ
メント添加処理は、溶融飛灰のみならず、ごみや汚泥な
どの焼却による焼却灰、焼却飛灰にも適用できる。他の
構成及び作用は、実施の第１、２形態の場合と同様であ
る。

【００２６】図４は本発明の実施の第４形態による装置
を示している。本実施形態では、溶融飛灰、添加材であ
るアルミナセメントはアルミナセメント計量機６２で計
量され、混練機１２に投入される。さらに、造粒又は混
練に必要な水又は温水が混練機１２に供給され、造粒物
又は混練物を製造し、成形機７０で所定形状（例えば、
アーモンド状、円柱状、ブロック状等）の成形体とされ
る。成形体はコンベア７２上で、養生室６４において、
常温〜１００℃、望ましくは常温〜９５℃で０．５〜４
８時間養生処理され、固化・安定化された固化体を得
る。成形機としては、円柱状とする押し出し成形機、ブ
ロック状とする低圧振動成形機等が適用される。他の構
成及び作用は、実施の第３形態の場合と同様である。

【００２７】図５は本発明の実施の第５形態による装置
を示している。本実施形態は、硫酸鉄、硫酸バンド、硫
酸等の酸性物質の水溶液を貯留するための酸性物質水溶
液タンク７４を、定量機７６を備えた酸性物質水溶液供
給ライン７８を介して混練機１２に接続し、混練機１２
にpH計８０を接続し、このpH計８０と定量機７６とを、
pH値により酸性物質水溶液供給量を調節することができ
るように接続して、制御装置８２を構成するようにした
ものである。このように構成された装置において、溶融
飛灰を計量した後、混練機１２に投入し、例えば、硫酸
鉄水溶液で混練を行ってpHを６〜１２とした後、添加材
であるアルミナセメントを所定量混練機１２に投入す
る。さらに、造粒又は混練に必要な水又は温水を混練機
１２に供給し、造粒物又は混練物を製造する。造粒物又
は混練物はコンベア５４上で、養生室６４において、常
温〜１００℃、望ましくは常温〜９５℃で０．５〜４８
時間養生処理され、固化・安定化された固化体を得る。
他の構成及び作用は、実施の第３、４形態の場合と同様
である。

【００２８】図６は本発明の実施の第６形態による装置
の要部を示している。本実施形態は、最終処理物である
固化体を破砕機８４で破砕して４０mm以下の不定形の粒
状体とするように構成したものである。８６、８８はコ
ンベア等の搬送手段である。破砕機としては、ハンマー
ミル、インペラーブレーカ等の衝撃式のものが適してい
る。

【００２９】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。実施例１表１に示す溶融飛灰Ａ１００重量部に対して、溶融飛灰
と同時に排出された水冷スラグを乾燥した後、粉砕する
ことにより製造したスラグ粉末（ブレーン比表面積：３
２５０cm²／g ）１８０重量部を加え、さらに４０℃の
温水５０重量部を加えて、混練しながら４０mm以下の造
粒物とし、４０℃の飽和水蒸気下で６時間処理した後、
２００℃の飽和水蒸気雰囲気で１５時間処理を行った。
処理物の圧壊強度は、４０kg（１０mm粒子）であり、環
境庁告示４６号に基づいた溶出試験による有害重金属の
溶出量は、表２に示すように土壌環境基準を満足した。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】実施例２表１に示す溶融飛灰Ｂ１００重量部に対して、溶融飛灰
と同時に排出された水冷スラグを湿式粉砕することによ
り製造したスラグ粉末（ブレーン比表面積：３１００cm
²／g ）１５０重量部（水分４０重量部）と消石灰１０
重量部を加えて、混練しながら４０mm以下の造粒物と
し、４０℃の飽和水蒸気下で６時間処理した後、１８０
℃の飽和水蒸気雰囲気で６時間処理を行った。処理物の
圧壊強度は、２０kg（１０mm粒子）であり、環境庁告示
４６号に基づいた溶出試験による有害重金属の溶出量
は、表２に示すように土壌環境基準を満足した。

【００３３】実施例３表１に示す溶融飛灰Ａ１００重量部に対して、溶融飛灰
と同時に排出された水冷スラグを湿式粉砕することによ
り製造したスラグ粉末（ブレーン比表面積：３１００cm
²／g ）２００重量部（水分５０重量部）を加えて、混
練を行い、さらに押出成形機で２０φ×２０〜５０mmの
寸法とした後、５０℃の飽和水蒸気下で５時間処理した
後、１８０℃の飽和水蒸気雰囲気で６時間処理を行っ
た。処理物の圧壊強度は、３８kg（２０mm粒子）であ
り、環境庁告示４６号に基づいた溶出試験による有害重
金属の溶出量は、表２に示すように土壌環境基準を満足
した。

【００３４】実施例４表１に示す溶融飛灰Ｂ１００重量部に対して、アルミナ
セメント２５重量部を加え、さらに４０℃の温水２０重
量部を加えて、混練しながら４０mm以下の造粒物とし、
９５℃の飽和水蒸気下で１５時間処理を行った。処理物
の圧壊強度は２１kg（１０mm粒子）であり、環境庁告示
４６号に基づいた溶出試験による有害重金属の溶出量
は、表２に示すように土壌環境基準を満足した。

【００３５】実施例５表１に示す溶融飛灰Ｂ１００重量部に対して、アルミナ
セメント２５重量部を加え、さらに常温の水１７重量部
を加えて、混練しながら４０mm以下の造粒物とし、さら
に低圧振動成形機で３００mm□×１００mmH の寸法と
し、常温で３時間処理した後、９５℃の飽和水蒸気下で
１０時間処理を行い、衝撃式破砕機で、クラッシャラン
Ｃ−４０相当の粒状体を得た。粒状体の修正ＣＢＲは１
１０％、すりへり減量は３５％であり、上層路盤材規格
を満足した。また、環境庁告示４６号に基づいた溶出試
験による有害重金属の溶出量は、表２に示すように土壌
環境基準を満足した。なお、クラッシャランＣ−４０と
は、クラッシャ（破砕機）で割った後の粒状体で、最大
粒径が４０mmで路盤材等に用いられる材料のことを言
う。

【００３６】実施例６表１に示す溶融飛灰Ａ１００重量部を混練機に投入し、
酸性水溶液による混練物pHが１０となるように１０規定
硫酸２０重量部を加えて３分混練した後、アルミナセメ
ント２０重量部を加え、さらに常温の水を２０重量部を
加えて、混練しながら４０mm以下の造粒物とし、６０℃
の飽和水蒸気下で６時間処理した後、粒状物を得た。粒
状物の圧壊強度は１９kg（１０mm粒子）であり、環境庁
告示４６号に基づいた溶出試験による有害重金属の溶出
量は、表２に示すように土壌環境基準を満足した。

【００３７】比較例１表１に示す溶融飛灰Ｂ１００重量部に対して、硫酸バン
ド３０重量部とキレート液２重量部を加え、さらに２５
℃の水を３０重量部加えて、混練し、常温（２５℃）で
４８時間処理を行った。処理物は固化しておらず、表２
に示すように有害重金属の溶出量は埋立判定基準を満足
したが、土壌環境基準を越えた。

【００３８】比較例２表１に示す溶融飛灰Ａ１００重量部に対して、高炉スラ
グ粉末（ブレーン比表面積：４３３０cm²／g ）５０重
量部を加え、さらに２５℃の水を３０重量部加えて、混
練しながら４０mm以下の造粒物とし、９５℃の飽和水蒸
気下で１５時間処理を行った。処理物の圧壊強度は２kg
（１０mm粒子）であり、表２に示すように有害重金属の
溶出量は埋立判定基準を満足したが、土壌環境基準を越
えた。

【００３９】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を有する。（１）溶融飛灰を、排ガスや排水の発生なしで半乾式
処理により全量固化・安定化させるので、新たな廃棄物
を発生させない自己完結型システムとすることができ
る。（２）溶融飛灰を発生させた溶融炉からの溶融スラグ
（水冷スラグ）の粉砕によるスラグ粉末（水硬性を有す
る）を、溶融飛灰と混練するので、溶融炉の外部からス
ラグ等の添加材を搬送・導入する必要はなく、他の添加
材も不要又は最少化することができる。（３）溶融飛灰にアルミナセメントを加えて混練する
場合は、少量の添加量で、かつ、１段の水蒸気養生処理
で、固化・安定化された高強度の固化体を得ることがで
きる。（４）溶融飛灰に溶融スラグの粉砕スラグ（スラグ粉
末）を添加し、必要に応じて石灰等を加え、混練した
後、又は混練・加圧成形した後に前養生処理、さらに、
オートクレーブによる水蒸気養生処理（後養生）を行う
ことにより、又は溶融飛灰にアルミナセメントを添加、
混練した後、水蒸気養生処理を行うことにより、多くの
水和物を生成させるので、溶融飛灰における組成の変
化、有害重金属の含有量の変化に対しても有害重金属を
固定し、かつ、ハンドリング性の良好な強度を確保する
ことができる。すなわち、組成が異なる多種の溶融飛灰
に対して適用することができる。（５）撹拌混練による造粒、又は撹拌混練の後に加圧
成形による成形を行い、ついで養生処理する場合は、処
理物の強度、安定性が向上し、ハンドリング性が良好と
なる。（６）水蒸気養生処理を行うことにより、水和反応が
より進行し、かつ、遊離石灰がなくなり、有害重金属が
より固定され、埋立判定基準及び土壌環境基準を満足さ
せることができる。（７）最終処理物を破砕処理する場合は、不定形粒子
による幅広い粒度分布となり、土木資材として有効利用
することができる。（８）混練水に温水を用いる場合は、処理物の強度及
び安定性が向上する。また、冬場、寒冷地においても安
定した品質を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態による溶融飛灰の固化
・安定処理装置を示す概略構成図である。

【図２】本発明の実施の第２形態による溶融飛灰の固化
・安定処理装置を示す概略構成図である。

【図３】本発明の実施の第３形態による溶融飛灰の固化
・安定処理装置を示す概略構成図である。

【図４】本発明の実施の第４形態による溶融飛灰の固化
・安定処理装置を示す概略構成図である。

【図５】本発明の実施の第５形態による溶融飛灰の固化
・安定処理装置を示す概略構成図である。

【図６】本発明の実施の第６形態による溶融飛灰の固化
・安定処理装置の要部を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１０溶融飛灰ホッパ１２混練機１４灰計量機１６灰供給ライン１８スラグホッパ２０粉砕機（乾式）２２スラグ計量機２４スラグ供給ライン２６水供給ポンプ２８水供給ライン３０前養生室３２オートクレーブ３４水タンク３６コンテナ３８コンベア等の搬送手段４０溶融炉４２集塵機４４乾燥機４６カルシウム化合物ホッパ４８カルシウム化合物計量機５０カルシウム化合物供給ライン５２湿式粉砕機５４コンベア５６前養生室５８コンテナ６０保温カバー６２アルミナセメント計量機６４養生室６６アルミナセメントホッパ６８アルミナセメント供給ライン７０成形機７２コンベア７４酸性物質水溶液タンク７６定量機７８酸性物質水溶液供給ライン８０ pH計８２制御装置８４破砕機８６、８８搬送手段

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 C04B 7/14 - 7/21 C04B 7/24 - 7/28 C04B 18/04 - 18/10 C04B 28/06 - 28/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融炉からの排ガスより捕捉された溶融
飛灰１００重量部に、溶融飛灰を発生させた溶融炉から
の溶融スラグを粉砕してブレーン比表面積を２０００cm
²／g 以上としたスラグ粉末を２０〜５００重量部加え
て、水又は温水による混練を行い、混練にて得られた造
粒物又は混練物をそのまま又は成形した後、常温〜６０
℃の飽和水蒸気下で養生処理し、ついで、１５０〜３０
０℃の飽和水蒸気雰囲気で養生処理して固化体とするこ
とを特徴とする溶融飛灰の固化・安定化処理方法。
【請求項２】溶融飛灰１００重量部に、スラグ粉末２
０〜５００重量部、さらに、生石灰、消石灰、石灰石及
び石膏の少なくともいずれかを２．５〜１００重量部添
加する請求項１記載の溶融飛灰の固化・安定化処理方
法。
【請求項３】温水の温度が３０〜８０℃、常温〜６０
℃の飽和水蒸気下での養生時間が０．５〜２４時間、１
５０〜３００℃の飽和水蒸気雰囲気での養生時間が３〜
２４時間である請求項１又は２記載の溶融飛灰の固化・
安定化処理方法。
【請求項４】溶融炉からの排ガスより捕捉された溶融
飛灰１００重量部に、アルミナセメントを２．５〜１０
０重量部加えて、水又は温水による混練を行い、混練に
て得られた造粒物又は混練物をそのまま又は成形した
後、常温〜１００℃の飽和水蒸気下で養生処理して固化
体とすることを特徴とする溶融飛灰の固化・安定化処理
方法。
【請求項５】溶融飛灰１００重量部を酸性物質の水溶
液にて、pHを６〜１２の範囲に調整するとともに、アル
ミナセメントを２．５〜１００重量部加える請求項４記
載の溶融飛灰の固化・安定化処理方法。
【請求項６】温水の温度が３０〜８０℃、常温〜１０
０℃の飽和水蒸気下での養生時間が０．５〜４８時間で
ある請求項４又は５記載の溶融飛灰の固化・安定化処理
方法。
【請求項７】固化体を破砕して４０mm以下の粒度分布
を有する不定形な粒状体とする請求項１〜６のいずれか
に記載の溶融飛灰の固化・安定化処理方法。
【請求項８】溶融炉からの排ガスより捕捉された溶融
飛灰を計量し混練機へ供給する灰計量・供給手段と、溶
融飛灰を発生させた溶融炉からの溶融スラグを粉砕して
粉末スラグとする粉砕機と、スラグ粉末を計量し混練機
へ供給するスラグ計量・供給手段と、水又は温水を混練
機へ供給する給水手段と、溶融飛灰とスラグ粉末を水又
は温水で混練する混練機と、混練機からの造粒物又は混
練物を搬送する搬送手段と、搬送された造粒物又は混練
物を常温〜６０℃の飽和水蒸気下で養生処理する前養生
装置と、前養生された処理物を１５０〜３００℃の飽和
水蒸気雰囲気で養生処理して固化体とする後養生装置を
備えたことを特徴とする溶融飛灰の固化・安定化処理装
置。
【請求項９】生石灰、消石灰、石灰石及び石膏の少な
くともいずれかを計量し混練機へ供給するためのカルシ
ウム化合物計量・供給手段を、混練機に接続した請求項
８記載の溶融飛灰の固化・安定化処理装置。
【請求項１０】溶融スラグの粉砕機の上流側に、溶融
スラグを乾燥させる乾燥機を設けた請求項８又は９記載
の溶融飛灰の固化・安定化処理装置。
【請求項１１】溶融飛灰を計量し混練機へ供給する灰
計量・供給手段と、アルミナセメントを計量し混練機へ
供給するアルミナセメント計量・供給手段と、水又は温
水を混練機へ供給する給水手段と、溶融飛灰とアルミナ
セメントを水又は温水で混練する混練機と、混練機から
の造粒物又は混練物を搬送する搬送手段と、搬送された
造粒物又は混練物を常温〜１００℃の飽和水蒸気下で養
生処理して固化体とする養生装置を備えたことを特徴と
する溶融飛灰の固化・安定化処理装置。
【請求項１２】酸性物質の水溶液を貯留するための酸
性物質水溶液タンクと、このタンク内の酸性物質水溶液
を混練機に定量供給するための定量機を有する定量供給
手段とを備え、混練機にpH計を接続するとともに、この
pH計を定量機に接続して、pH計のpH値で酸性物質水溶液
量を調節する制御装置を構成した請求項１１記載の溶融
飛灰の固化・安定化処理装置。
【請求項１３】混練機の後流に、所定の形に成形する
加圧成形機を設けた請求項８〜１２のいずれかに記載の
溶融飛灰の固化・安定化処理装置。
【請求項１４】最終処理物を破砕するための破砕機を
設けた請求項８〜１３のいずれかに記載の溶融飛灰の固
化・安定化処理装置。