JP4694805B2 - 石綿含有無機質系廃材の処理方法 - Google Patents
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Description
原料としては、石灰石を主体とし、他に粘土、珪石、鉄原料等が用いられる。粗砕、混合、微粉砕されたセメント原料は、先ず予熱装置(プレヒーター)に投入されて加熱され、次いでロータリーキルンに投入されて焼成される。予熱装置に投入されたセメント原料は、予熱装置内を下降しながら800〜900℃に加熱される。予熱装置内におけるセメント原料の加熱は、予熱装置内に熱風を送り込むことにより行われる。予熱装置で加熱されたセメント原料はロータリーキルンに送られ、ロータリーキルン内を1分間に2〜3回転し出口方向に移動しながら約1450℃程度の高温で焼成されて焼結体(セメントクリンカー)となりロータリーキルンから取り出される。ロータリーキルン内でのセメント原料の焼成は、ロータリーキルンの窯前(焼結体が取り出される側)方向から窯尻(セメント原料が投入される側)方向に向けて、微粉炭を燃焼させてロータリーキルン内に送り込むことにより行われる。ロータリーキルン内の温度は、窯尻で1000℃程度であり、最高温度が1400〜1500℃であり、窯前が1200℃程度である。ロータリーキルンから取り出された焼結体は、冷却機に送られて空気により冷却される。このようにして得られた焼結体にセメントの凝結時間調整を目的として石膏が必要に応じて加えられ、仕上げ粉砕機(仕上げミル)で粉砕されてセメントが得られる。なお、予熱装置およびロータリーキルンから排出された熱風の排気は、集塵機によりその中に含まれる粉塵が集塵される。
廃材を、最大寸法が200mm未満であり且つ粒径が1mm未満の微粉の含有比率が5%以下であるように粒度調整するための装置や方法は特に限定されるものではない。廃材の最大寸法が200mm以上である場合には、例えばハンマークラッシャー、鬼歯クラッシャー等の公知の粉砕装置を使用して廃材を粉砕し前記条件を満足するように粒度調整すればよい。この場合、廃材を粉砕する際には、粉塵の発生を抑制するために、廃材に散水しながら粉砕を行うことも有効である。また、廃材が、粒径1mm未満の微粉であったり、あるいは粒径1mm未満の微粉の含有比率が5%を上回るものである場合には、セメント等の無機質バインダーと水とを加えて混合し、造粒等を行って固化させることにより、粒径が1mm以上で且つ最大寸法が200mm未満となるように粒度調整すればよい。廃材の最大寸法が200mm以上であると、ロータリーキルン内での加熱処理により、廃材中の石綿が完全に非石綿化処理されず、得られたセメント中に石綿として残存する危険性があることから好ましくない。また、粒径が1mm未満の微粉の含有比率が5%を上回ると、窯尻から廃材をロータリーキルン内に投入したときに、石綿粉塵を生じやすくなることから好ましくない。また、廃材を粉砕する場合には、粉砕装置には当然に集塵機を備えておく必要があり、この集塵機で集塵された廃材の粉塵も、石綿を含有する無機質系材料の廃材に該当する。この粉塵は粒径が1mm未満の微粉を多量に含有するので、この粉塵の処理にあたっては、前記のとおりセメントおよび水とともに混合し造粒等を行って固化させ、粒径が1mm以上で且つ最大寸法が200mm未満となるように粒度調整すればよい。
(1)大気汚染防止法(昭和四十三年法律第九十七号)第十八条の六に従い「特定粉じん発生施設」としての届け出を行い、かつ、同法第十八条の十二に義務づけられた敷地境界線濃度の測定記録を行って敷地境界基準を遵守していること。
(2)廃棄物の処理及び清掃に関する法律施行令(昭和四十六年政令第三百号)第七条の一第八の二項に限定された「がれき類」の破砕施設として、当該施設の設置場所を管轄する自治体に設置許可された施設であること。
(3)特定化学物質等障害予防規則(昭和四十七年労働省令第三十九号)第五条第一項の規定に従い、同規則第七条の要件を備えた局所排気装置を設置した屋内作業場であること。
(4)特定化学物質等障害予防規則(昭和四十七年労働省令第三十九号)第二十七の規定に従い、特定化学物質等作業主任者を選任し、作業管理を行っていること。
(実施例1)
石綿を含有する無機質系材料の廃材として、約25年前に倉庫の外壁として施工され、倉庫の建て替えに伴って廃材となった波形石綿スレートの廃材(当時のJIS−A−5403の大波板に該当)を用いた。
第1工程:該廃材を、粉砕装置として鬼歯クラッシャーを備えた石綿含有廃材粉砕処理場において、ベルトコンベヤーを介して鬼歯クラッシャーに送って粉砕し、目開きが200mmのふるい分け機で分級し、粒径が200mm以上のものは再度鬼歯クラッシャーに送って粉砕することを繰り返すことにより、最大寸法が200mm未満となるように粉砕した。粉砕された廃材に含まれる粒径が1mm未満の微粉の含有比率を、目開き1mmのふるい分け機を用いて測定したところ4%であった。粉砕した廃材にベルトコンベヤー上で散水し含水率を10%に調整して、厚さが0.2mmで材質がポリエステルからなる袋体に送り、廃材の乾燥質量として20kgとなるように袋詰めした。なお、鬼歯クラッシャーには集塵装置が設置されているので粉砕時の粉塵は集塵され、粉砕された廃材はベルトコンベヤー上で含水率を調整するため散水して袋詰めするので、袋詰めする際には石綿粉塵は発生しなかった。
第2工程:袋詰めされた廃材を、輸送手段として、収納庫と該収納庫内を集塵するためのヘパフィルターを装着した集塵装置とを備えたトラックに積み、セメント製造工場へ輸送した。なお、第2工程において、石綿粉塵が前記トラックの外部へ排出されることはなかった。
第3工程:セメント製造工場において、セメントの焼成能力が80トン/時のロータリーキルンを使用して第3工程を行った。セメント原料として石灰石、粘土、および銅カラミを使用し、乾燥状態としての質量比で廃材を10%、セメント原料を90%とした。袋詰めされた廃材は、予熱装置で加熱を受けたセメント原料とともに、稼働している長さ60mのロータリーキルンの窯尻から133kg/分の投入量にて連続してロータリーキルン内に投入された。ロータリーキルンの稼働条件は、温度が、窯尻で1000℃、最高温度1450℃、窯前で1300℃であり、窯尻から投入され窯前から焼結体として取り出されるまでの経過時間は45分であり、1200℃以上の加熱時間は30分であった。ロータリーキルンで加熱処理されて得られた焼結体はロータリーキルンから取り出され、冷却機において冷却された後、通常のセメントの粉砕過程により粉末化された。なお、粉砕に先だって、焼結体に対し、セメント原料に対する質量比率(外割)で3%の石膏を添加した。
得られた粉体について10サンプルを採取し、X線回折試験を実施したところ石綿の回折ピークは認められなかった。そこで、偏光顕微鏡を用いて観察を行ったが、繊維状物質は認められなかった。従って、石綿は非石綿化処理されていることが確認できた。また、ロータリーキルンに設置された集塵機で集塵された粉塵についてX線回折試験および偏光顕微鏡観察を実施した結果、石綿の回折ピークおよび石綿に該当する繊維状物質は認められなかった。次に、各サンプルについてJIS R 5201に基づいて、圧縮強さ試験(7日)を実施した結果、いずれのサンプルとも圧縮強さが22.5N/mm2を上回っており、前記サンプル全てがJIS R 5210に規定された普通ポルトランドセメントに該当する性能を有していた。
実施例1において、鬼歯クラッシャーで粉砕した廃材をふるい分けする際のふるいの目開きを25mmとし、最大寸法が25mm未満となるように粉砕したところ、粒径が1mm未満の微粉の含有比率が10%となった。そこで、目開き1mmのふるいを用いて粉砕された廃材のふるい分けを行い、粒径が1mm未満の微粉の廃材について、乾燥状態における廃材とセメントと質量比率が4:1となるようにセメントを添加し、両者の合計質量に対して水を外割で30%添加し、粒径が約10mmとなるように造粒して固化処理した。固化した廃材を、前記ふるい分けにより最大寸法が25mm未満で且つ最小寸法が1mm以上に粒度調整された廃材とともに、含水率を10%に調整して厚さが0.2mmで材質がポリエステルの袋体に送り、乾燥質量として30kgとなるように袋詰めした。この袋詰めされた廃材に対し、実施例1と同一の条件にて第2工程および第3工程を実施した。ロータリーキルンで加熱処理されて得られた焼結体はロータリーキルンから取り出され、冷却機において冷却された後粉末化された。なお、粉砕に先だって、焼結体に対し、セメント原料に対する質量比率(外割)で3%の石膏を添加した。得られた粉体について10サンプルを採取し、X線回折試験を実施したところ石綿の回折ピークは認められず、偏光顕微鏡を用いた観察でも繊維状物質は認められなかった。また、ロータリーキルンに設置された集塵機で集塵された粉塵についてX線回折試験および偏光顕微鏡観察を実施した結果、石綿の回折ピークおよび石綿に該当する繊維状物質は認められなかった。次に、各サンプルについてJIS R 5201に基づいて圧縮強さ試験(7日)を実施した結果、いずれのサンプルとも圧縮強さが22.5N/mm2を上回っており、前記サンプル全てが普通ポルトランドセメントに該当する性能を有していた。更に、ロータリーキルンに設置された集塵機で集塵された粉塵についてX線回折試験および偏光顕微鏡観察を実施した結果、石綿の回折ピークおよび石綿に該当する繊維状物質は認められなかった。
第1工程において、粉砕した波形石綿スレートの廃材中に、最大寸法が200mm以上のものが10質量%含まれていたこと以外は、実施例1と同一とした。第3工程を終了しロータリーキルンから取り出された焼結体は、冷却機において冷却された後粉末化された。この粉体について10サンプルを採取し、X線回折試験を実施したところ、いずれのサンプルとも石綿の回折ピークは認められなかったが、偏光顕微鏡を用いて観察を行ったところ、10サンプル中2サンプルに微量の石綿が認められた。従って、廃材中の石綿を完全に非石綿化することはできなかった。
第1工程において、粉砕した波形石綿スレートの廃材に含まれる粒径1mm未満の微粉の含有比率を8%としたこと以外は、実施例1と同一とした。得られた粉体について10サンプルを採取し、X線回折試験を実施したところ石綿の回折ピークは認められず、偏光顕微鏡を用いた観察でも繊維状物質は認められなかった。しかし、第3工程において集塵機で集塵された熱風の排気中の粉塵について石綿粉塵の有無を検査したところ、X線回折試験では石綿の回折ピークは認められなかったが、偏光顕微鏡を用いた観察において微量の石綿が認められた。
第1工程において、粉砕した廃材の含水率を1%として袋詰めしたこと以外は、実施例1と同一とした。得られた粉体について10サンプルを採取し、X線回折試験を実施したところ石綿の回折ピークは認められず、偏光顕微鏡を用いた観察でも繊維状物質は認められなかった。しかし、第3工程において、ロータリーキルンの集塵機で集塵された熱風の排気中の粉塵について石綿粉塵の有無を検査したところ、X線回折試験では石綿の回折ピークは認められなかったが、偏光顕微鏡を用いた観察において微量の石綿が認められた。
第1工程において、粉砕した廃材の含水率を25%に調整して袋詰めしたこと以外は、実施例1と同一とした。得られた粉体について10サンプルを採取し、X線回折試験を実施したところ石綿の回折ピークは認められず、偏光顕微鏡を用いた観察でも繊維状物質は認められなかった。しかし、第3工程において、ロータリーキルンの集塵機で集塵された粉塵について石綿粉塵の有無を検査したところ、X線回折試験では石綿の回折ピークは認められなかったが、偏光顕微鏡を用いた観察において微量の石綿が認められた。
第3工程において、ロータリーキルンに投入する廃材とセメント原料との比率を、乾燥状態としての質量比で廃材を25%、セメント原料を75%としたこと以外は、実施例1と同一とした。第3工程を終了して得られた粉体について10サンプルを採取し、JISR 5201に基づいて圧縮強さ試験(7日)を実施した結果、9サンプルは22.5N/mm2を上回っており普通ポルトランドセメントに該当する性能を示したが、1サンプルは20.8N/mm2であり、普通ポルトランドセメントには該当せず、セメントとしての品質のバラツキが大きかった。なお、得られた粉体およびロータリーキルンの集塵機で集塵された熱風の排気中の粉塵について、X線回折試験および偏光顕微鏡観察を実施した結果、石綿の回折ピークおよび石綿に該当する繊維状物質は認められなかった。
Claims (3)
- マトリックスが、セメントの水和あるいは石灰質原料と珪酸質原料とをオートクレーブ養生して生成された珪酸カルシウム水和物により構成され、かつ石綿を含有する無機質系材料の廃材を、セメント原料とともにセメント製造用キルン内に投入して加熱処理することにより、該廃材中の石綿を非石綿化するとともにセメントに変換してなる石綿を含有する無機質系材料の廃材の処理方法において、該廃材を、最大寸法が200mm未満であり且つ粒径が1mm未満である微粉の含有比率が5%以下であるように粒度調整するとともに、その含水率を2〜20%に調整し、該廃材の乾燥状態における質量として5〜30kg/袋の範囲で袋詰めし、袋詰めされた該廃材を、該廃材とセメント原料との合計量に占める廃材の比率が、乾燥状態における質量比率で1〜20%の範囲となるよう調整し、該廃材を袋詰めしたままの状態でセメント原料とともにセメント製造用キルン内にキルンの窯尻から投入し、1000〜1500℃で30〜60分間加熱処理して焼結体を得、該焼結体を粉末化しセメントを得ることを特徴とする石綿を含有する無機質系廃材の処理方法。
- マトリックスが、セメントの水和あるいは石灰質原料と珪酸質原料とをオートクレーブ養生して生成された珪酸カルシウム水和物により構成され、かつ石綿を含有する無機質系材料の廃材を、セメント原料とともにセメント製造用キルン内に投入して加熱処理することにより、該廃材中の石綿を非石綿化するとともにセメントに変換してなる石綿を含有する無機質系材料の廃材の処理方法において、
該廃材を、石綿含有廃材粉砕処理施設において、最大寸法が200mm未満であり且つ粒径が1mm未満である微粉の含有比率が5%以下であるように粒度調整するとともに、その含水率を2〜20%に調整し、該廃材の乾燥状態における質量として5〜30kg/袋の範囲で袋詰めする第1工程と、
袋詰めされた該廃材を、最大寸法が5μm以上の粉塵を外部に排出しない集塵設備を備えた輸送手段を用いてセメント製造工場へ搬送する第2工程と、
セメント製造工場において、該廃材とセメント原料との合計量に占める廃材の比率が、乾燥状態における質量比率で1〜20%の範囲となるよう調整し、該廃材を袋詰めしたままの状態でセメント原料とともにセメント製造用キルン内にキルンの窯尻から投入し、1000〜1500℃で30〜60分間加熱処理して焼結体を得、該焼結体を粉末化しセメントを得る第3工程と、
からなることを特徴とする石綿を含有する無機質系廃材の処理方法。 - 最大寸法が200mm未満であり且つ粒径が1mm未満である微粉の含有比率が5%以下であるように粒度調整された石綿を含有する無機質系材料の廃材が、粒径が1mm未満である微粉の含有比率が5%を上回る石綿を含有する無機質系材料の廃材を、無機質バインダーを用いて固化処理してなるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の石綿を含有する無機質系廃材の処理方法。
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