JP4888794B2 - 鋳物工場における廃棄物処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋳物を製造する鋳造ラインから発生する廃棄物中に含まれる重金属やハロゲンなどの有害物質を、不溶化処理する廃棄物処理方法に関する。

従来、鋳物工場から排出される廃棄物である、こぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂は、セメント原料および路盤材原料として再利用されてきた。しかしながら、近年の土壌を含めた環境浄化の規制強化により、環境省告示４６号に示される重金属・ハロゲンなどの有害物質が溶出基準値を超えないようにする、有害物質の溶出防止技術のひとつである、不溶化処理をする必要が生じてきた。

不溶化処理に使用する不溶化剤は、多くの種類があるが、その殆どが処理物に対して重量比数パーセント添加して加湿混練する必要がある。この場合、不溶化剤の消費量がランニングコストの殆どを占めることになる。従って、不溶化剤消費量の低減が課題となる（特許文献１参照）。

特開２００５−３２４０８３号公報

これまでの鋳物工場においての廃棄物である、こぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂の不溶化処理は、図５に示すように、工場の各鋳造工程から発生する廃棄砂を１箇所に集約したのち、まとめて不溶化処理するのが通例である。

この処理方法では、不溶化処理の対象砂量が膨大となり、不溶化処理のために使用する不溶化剤を多量に必要とするため、ランニングコストが高いという問題がある。

本発明は、鋳造ラインから発生する廃棄物に含まれる化学物質や重金属を不溶化処理する工程において、不溶化剤の消費量を低減できる廃棄物処理方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の鋳物工場における廃棄物処理方法は、鋳造ラインから発生する廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂を１５０μｍ以下、１５０から３００μｍおよび３００μｍ以上の３つに分級する工程と、前記１５０μｍ以下に分級された廃棄砂を更に５０μｍ以下、５０から１００μｍおよび１００μｍ以上の３つに分級する工程と、該分級した廃棄物毎に不溶化剤を各々添加し混練して水和反応させる工程とを有することを特徴とする。

さらに、本発明の鋳物工場における廃棄物処理方法は、前記化学物質や重金属は、カドミウム、六価クロム、水銀、セレン、鉛、砒素、フッ素、ホウ素等、土壌汚染対策法の第２種特定有害物質であり、そのうちの少なくとも１つを選択したものであることを特徴とする。

また、本発明の鋳物工場における廃棄物処理方法は、前記廃棄物が鋳造ラインの発生地点から各々分別収集されることを特徴とする。

本発明によれば、鋳造ラインから発生する廃棄物に含まれる化学物質や重金属を処理するための廃棄物処理方法において、前記廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂を１５０μｍ以下、１５０から３００μｍおよび３００μｍ以上の３つに分級し、前記１５０μｍ以下に分級された廃棄砂を更に５０μｍ以下、５０から１００μｍおよび１００μｍ以上の３つに分級してから不溶化処理することで、不溶化剤の消費量を低減できるばかりでなく、限りある地球資源を節約できるという効果を得られる。

本発明の廃棄物処理方法の一実施例の模式図である。 本発明の廃棄物処理方法の一実施例における分級後の廃棄物への不溶化剤添加量とフッ素溶出量の関係を示すグラフである。 本発明の廃棄物処理方法の別の実施例の模式図である。 本発明の廃棄物処理方法の別の実施例における分級後の廃棄物への不溶化剤添加量とフッ素溶出量の関係を示すグラフである。 従来の廃棄物処理方法の一実施例のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。
本発明は、鋳造ラインから発生する廃棄物を２つ以上に分級する工程と、該分級した廃棄物毎に不溶化剤を各々添加し混練して水和反応させる工程とを有するものである。

廃棄物は、鋳造ラインからのこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂である。前記廃棄砂は鋳型の造型時に破砕されたり、粘結剤等が溶湯の影響を受けて焼結したことにより使用不可となった鋳物砂である。
前記こぼれ砂とは、鋳物砂やバラシ砂が搬送されるベルトコンベヤや振動コンベヤなどから溢れたり飛び散ったりして、鋳造ラインの搬送装置外に蓄積した砂をいう。

前記廃棄物は、その分級度合いにより「細」、「中」及び「粗」に分類される。基本的には、「細」に分類された廃棄物は集塵ダストが主となり、「粗」に分類された廃棄物は廃棄砂およびこぼれ砂が主となり、「中」に分類された廃棄物は廃棄砂、こぼれ砂の細かいものおよび集塵ダストの粗いものの混合となる。

鋳物を製造する鋳造ラインから発生する廃棄物に含まれる化学物質や重金属を不溶化処理するための廃棄物処理方法において、廃棄物が鋳造ラインの発生地点から各々分別収集する手段としては、各鋳造工程の砂や鋳物の搬送コンベヤ下にこぼれ砂を受けるシュート等を設置し、その下方にこぼれ砂の収集用のベルトコンベヤを設置してこぼれ砂を各不溶化処理工程に搬送するものがある。また、その他床面等に蓄積したこぼれ砂については、人力で収集し、各不溶化処理工程に搬送する必要がある。

また、集塵ダストについては、集塵装置を鋳造ラインの発生地点ごとに配置することにより、捕集した集塵ダストを各不溶化処理工程に搬送することができる。

本発明である前記鋳物を製造する鋳造ラインから発生する廃棄物に含まれる化学物質や重金属を処理するための廃棄物処理方法の例を図１および図２を用いて以下に説明する。
図１に示すように、鋳造ラインの各鋳造工程にて発生した廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂をベルトコンベヤ等の搬送手段１で貯槽２まで搬送し、貯留する。また、床面などに蓄積したこぼれ砂は人力で収集し、貯槽２に貯留する。
さらに廃棄物である集塵ダストは各発生源に設置された集塵装置にて捕集され、搬送手段１で貯槽２に搬送されて貯留する。

その後、前記廃棄物は貯槽２より分級機３に供給され、分級される。各粒度ごとに分級された廃棄物は、それぞれ粒度別貯槽（細、中、粗）４ａ，４ｂ，４ｃに貯留される。

該粒度別貯槽４ａ，４ｂ，４ｃに貯留された廃棄物を粒度ごと個別に混練機５に投入し、必要量の不溶化剤を不溶化剤ホッパ６より添加して予備混練を行なう。その後、必要量の水を加え最終混練を行なう。混練機より排出された廃棄物は不溶化処理砂として廃棄する。

前記こぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂を各鋳造工程から貯槽２に搬送する搬送手段１は、ベルトコンベヤ、空気輸送、ニーダ、ホッパによる搬送等、その方法は問わない。

本実施例では、鋳造ラインの各鋳造工程にて発生した廃棄物をまとめて貯槽２に貯留しているが、鋳造ラインにおいて廃棄物の発生地点から各々分別収集され、別々の貯槽に貯留した後、各々不溶化処理を行うようにしてもよい。

また、図２は本実施例における分級後の廃棄物への不溶化剤添加量とフッ素溶出量の関係を示すグラフである。廃棄物を分級機のふるい目で１５０μｍ以下（細）、１５０から３００μｍ（中）および３００μｍ以上（粗）に分級した場合及び分級前の廃棄物について各々に不溶化剤を添加した場合の添加量別のフッ素の溶出量を示している。
なお、グラフ上に示された基準値は、土壌汚染対策法の第２種特定有害物質に指定される化学物質や重金属のうち、フッ素の溶出基準値（０．８ｍｇ／Ｌ）を示している。

表１は、鋳物を製造する鋳造ラインから発生する廃棄物を分級機のふるい目で１５０μｍ以下、１５０から３００μｍおよび３００μｍ以上に分級した場合及び分級前の廃棄物についての不溶化剤必要量の一例を示す。

まず、表１より、分級前の廃棄物重量は１０００ｋｇ、廃棄物から出るフッ素溶出量は１．８ｍｇ／Ｌである。この廃棄物のフッ素溶出量を、前記フッ素の溶出基準値以下にするために添加すべき不溶化剤の添加量は、図２より０．８ｗｔ％となる。また、該廃棄物の不溶化処理に必要な不溶化剤は８．０ｋｇとなる。

さらに、廃棄物を分級機のふるい目で１５０μｍ以下（細）、１５０から３００μｍ（中）および３００μｍ以上（粗）に分級した場合は、表1より、廃棄物重量は１５０、５５０、３００ｋｇ、廃棄物から出るフッ素溶出量は５．０、１．７、０．６ｍｇ／Ｌである。この各々の廃棄物のフッ素溶出量を、前記フッ素の溶出基準値以下にするために該廃棄物に添加すべき不溶化剤の必要量は、図２より、
分級機のふるい目が１５０μｍ以下（細）では、２．０ｗｔ％、３．０ｋｇであり、
分級機のふるい目が１５０から３００μｍ（中）では、０．７ｗｔ％、３．９ｋｇである。
また、分級機のふるい目が３００μｍ以上（粗）については、フッ素溶出量が前記フッ素の溶出基準値以下であるため、不溶化処理が不要であった。

上記の説明から明らかなように、鋳物を製造する鋳造ラインから発生する廃棄物を不溶化処理する前に分級をした場合は、分級をしない場合に比べて不溶化剤必要量を８．０ｋｇから６．９ｋｇ（３．０＋３．９＋０ｋｇ）に低減することができる。
仮に年間に鋳造ラインから発生する廃棄物の排出量が４５００トンとすれば、不溶化剤必要量は、分級しない場合は４５００トン×０．８ｗｔ％＝３６トンであるのに対し、分級した場合は（１５０ｋｇ×４５００×２．０ｗｔ％＋５５０ｋｇ×４５００×０．７ｗｔ％）／１０００＝３０．８トンに低減することができ、鋳造ラインからの廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂を分級して不溶化処理する本発明の効果があることが判る。

前記実施例においては、鋳造ラインの各鋳造工程にて発生した廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂においてこぼれ砂と集塵ダストは同じ貯槽２に搬送されて貯留されて、その貯留した廃棄物を分級していた。この各粒度ごとに分級された廃棄物は、それぞれ粒度別貯槽（細、中、粗）４ａ，４ｂ，４ｃに貯留されている。

しかし、分級機のふるい目が１５０μｍ以下で集塵ダストが主となる貯槽４ａに分級され貯留された廃棄物（細）は粒度が細かいため比表面積が大きく、重量あたりのフッ素の付着量が廃棄砂に比べ大量である場合が多い。この廃棄物（細）をさらに細かく分級することにより、不溶化剤の必要量を削減できるのではないかと発明者は考え、以下の実験を行なった。
本実施例は、実施例１にて分級機のふるい目が１５０μｍ以下の貯槽に貯留された廃棄物（細）をさらに分級し、不溶化処理を行なった場合を図３および図４を用いて説明する。

前記実施例１の図１に示すように、鋳造ラインの各鋳造工程にて発生した廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂をベルトコンベヤ等の搬送手段１で貯槽２まで搬送し、貯留する。
その後、前記廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを除いた廃棄砂は貯槽２ａより分級機３に供給され、分級される。各粒度ごとに分級された廃棄物は、それぞれ粒度別貯槽（細、中、粗）４ａ，４ｂ，４ｃに貯留される。

次に、図３に示すように、前記分級機のふるい目が１５０μｍ以下の貯槽４ａに貯留された廃棄物（細）を分級機３に供給し、分級する。各粒度ごとに分級された廃棄物は、それぞれ粒度別貯槽（細´、中´、粗´）４ｄ，４ｅ，４ｆに貯留される。

該粒度別貯槽４ｄ，４ｅ，４ｆに貯留された廃棄物を粒度ごと個別に混練機５に投入し、必要量の不溶化剤を不溶化剤ホッパ６より添加して予備混練を行なう。その後、必要量の水を加え最終混練を行なう。混練機より排出された廃棄物は不溶化処理砂として廃棄する。

また、図４は本実施例における分級後の廃棄物への不溶化剤添加量とフッ素溶出量の関係を示すグラフである。前記廃棄物を分級機のふるい目で５０μｍ以下（細´）、５０から１００μｍ（中´）および１００μｍ以上（粗´）に分級した場合及び分級前の集塵ダストについて各々に不溶化剤を添加した場合の添加量別のフッ素の溶出量を示している。
なお、グラフ上に示された基準値は、土壌汚染対策法の第２種特定有害物質に指定される化学物質や重金属のうち、フッ素の溶出基準値（０．８ｍｇ／Ｌ）を示している。

表２は、実施例１で鋳物を製造する鋳造ラインの各鋳造工程にて発生した廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂を搬送手段１で貯槽２まで搬送し、分級された廃棄物のうち、前記分級機のふるい目が１５０μｍ以下の貯槽４ａに貯留された廃棄物（細）をさらに分級機のふるい目で５０μｍ以下、５０から１００μｍおよび１００μｍ以上に分級した場合及び分級前の廃棄物についての不溶化剤必要量の一例を示す。

まず、表２より、分級前の前記分級機のふるい目が１５０μｍ以下の廃棄物（細）重量は１５０ｋｇ、廃棄物から出るフッ素溶出量は５．０ｍｇ／Ｌである。この廃棄物のフッ素溶出量を、前記フッ素の溶出基準値以下にするために添加すべき不溶化剤の添加量は、図４より２．０ｗｔ％となる。また、該集塵ダストの不溶化処理に必要な不溶化剤は３．００ｋｇとなる。

さらに、廃棄物を分級機のふるい目で５０μｍ以下（細´）、５０から１００μｍ（中´）および１００μｍ以上（粗´）に分級した場合は、表２より、廃棄物重量は３０、５０、７０ｋｇ、集塵ダストから出るフッ素溶出量は１０．０、４．７、３．１ｍｇ／Ｌである。この各々の集塵ダストのフッ素溶出量を、前記フッ素の溶出基準値以下にするために該集塵ダストに添加すべき不溶化剤の必要量は、図４より、
分級機のふるい目が５０μｍ以下（細´）では、３．３ｗｔ％、０．９９ｋｇであり、
分級機のふるい目が５０から１００μｍ（中´）では、１．８ｗｔ％、０．９０ｋｇであり、
分級機のふるい目が１００μｍ以上（粗´）では、１．３ｗｔ％、０．９１ｋｇである。

上記の説明から明らかなように、実施例１で鋳物を製造する鋳造ラインの各鋳造工程にて発生した廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂を搬送手段１で貯槽２まで搬送し、分級された廃棄物のうち、前記分級機のふるい目が１５０μｍ以下の貯槽４ａに貯留された廃棄物（細）を不溶化処理する前にさらに分級をした場合は、分級をしない場合に比べて不溶化剤必要量を３．００ｋｇから２．８０ｋｇ（０．９９＋０．９０＋０．９１ｋｇ）に低減することができる。
仮に年間に鋳造ラインから発生する廃棄物の排出量が４５００トンとすれば、分級機のふるい目が１５０μｍ以下の廃棄物（細）の総量は、１５０ｋｇ×４５００／１０００＝６７５トンとなる。
さらに、廃棄物を分級機のふるい目で５０μｍ以下（細´）、５０から１００μｍ（中´）および１００μｍ以上（粗´）に分級した場合の廃棄物重量は、
分級機のふるい目が５０μｍ以下（細´）では、６７５トン×３０／１５０＝１３５トンであり、
分級機のふるい目が５０から１００μｍ（中´）では、６７５トン×５０／１５０＝２２５トンであり、
分級機のふるい目が１００μｍ以上（粗´）では、６７５トン×７０／１５０＝３１５トンである。

また、不溶化剤必要量は、分級しない場合は６７５トン×２．０ｗｔ％＝１３．５トンであるのに対し、分級した場合は（３０ｋｇ×６７５×３．３ｗｔ％＋５０ｋｇ×６７５×１．８ｗｔ％＋７０ｋｇ×６７５×１．３ｗｔ％）／１５０＝１２．６トンに低減することができ、実施例１で鋳物を製造する鋳造ラインの各鋳造工程にて発生した廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂を搬送手段１で貯槽２まで搬送し、分級された廃棄物のうち、前記分級機のふるい目が１５０μｍ以下の貯槽４ａに貯留された廃棄物（細）を不溶化処理する前にさらに分級をして不溶化処理する本発明の効果があることが判る。

本実施例では、鋳物を製造する鋳造ラインの各鋳造工程にて発生した廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂を２回にわたり分級した後、不溶化処理を行なっているが、分級機のふるい目が１５０μｍ以下の廃棄物（細）は集塵ダストが主となるため、集塵ダストを各発生源に設置された集塵装置にて捕集した集塵ダストを、本実施例のように分級することでもよい。

本発明は、土壌の重金属汚染対策として利用されることが考えられる。土壌を分級して、各粒子径ごとに不溶化処理を行うことで不溶化剤処理量を低減できると考えられる。

１ 搬送手段
２ 貯槽
３ 分級機
４ 粒度別貯槽
５ 混練機
６ 不溶化剤ホッパ

Claims (3)

1. 鋳物を製造する鋳造ラインから発生する廃棄物に含まれる化学物質や重金属を処理するための廃棄物処理方法であり、
   鋳造ラインから発生する廃棄物であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂を１５０μｍ以下、１５０から３００μｍおよび３００μｍ以上の３つに分級する工程と、
   前記１５０μｍ以下に分級された廃棄砂を更に５０μｍ以下、５０から１００μｍおよび１００μｍ以上の３つに分級する工程と、
   該分級した廃棄物毎に不溶化剤を各々添加し混練して水和反応させる工程と
   を有することを特徴とする鋳物工場における廃棄物処理方法。
2. 前記化学物質や重金属は、カドミウム、六価クロム、水銀、セレン、鉛、砒素、フッ素、ホウ素等、土壌汚染対策法の第２種特定有害物質であり、そのうちの少なくとも１つを選択したものであることを特徴とする請求項１に記載の鋳物工場における廃棄物処理方法。
3. 前記廃棄物が鋳造ラインの発生地点から各々分別収集されることを特徴とする請求項１から請求項２に記載の鋳物工場における廃棄物処理方法。