JP5317459B2 - アスベスト含有廃材の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、アスベストを含有する廃材の処理方法に関し、特に、アスベストを含む廃材を完全にかつ安全に処理することができるアスベスト含有廃材の処理方法に関する。

従来より、アスベストは長期にわたって強度低下等が起きず、耐火性にも優れていることから、様々な分野で広く使用されてきており、スレート板、水道管、耐火被覆材、ブレーキパッド、ガスケット、保温板、ロープ、パッキング、アセチレンボンベの充填材などの様々な分野に多岐にわたって多くの部材に使用されてきた。
しかし、近年、アスベストは、綿肺、肺癌、悪性中皮腫など多くの健康阻害の要因となることが明らかとなり、その使用が禁止されている。

特に、アスベストを含む部材としては、スレート部材や耐火性被覆材等として多く使用されており、これらのスレート部材等は、天井、壁材などに多く用いられている。
しかし、これらの多量に使用されてきたアスベスト含有部材は、上記したような環境的理由により、そのまま使用を継続することは環境上危険であり、早急に廃棄・無害化の処理をしなければならない状況となっている。

これまでに大量に生産されたスレート部材等のアスベスト含有部材は、一般廃棄物として取り扱われ、現在は産業廃棄物として廃棄処分されているが、アスベストの飛散や放散が問題となっており、緊急な安全対策が求められている。

特に、耐火被覆材や崩壊した天井板等、アスベストを含有する建材を用いた建造物の解体等がピークを迎えているが、アスベストの暴露とそのアスベストの処理の問題が深刻化している。

かかるアスベスト（石綿）は天然に産する鉱物繊維で、蛇紋岩系のクリソタイル（３ＭｇＯ・２ＳｉＯ_２・２Ｈ_２Ｏ）を原料とするものである。
かかる蛇紋岩系のクリソタイルは、加熱すると約７００℃で脱水、変態し、約９００℃で無害なフォレストライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）になることが知られているが、実際のスレート板等を簡便に無害化することは困難である。

かかるアスベストの有害性は、その繊維質に由来するものである。
従って、繊維質の改質、融解によりアスベストを無害化する方法として、特許第３６８０９５８号（特許文献１）には、ロータリーキルンを用いたセメントの製造方法であって、前記ロータリーキルンの排出口側に設けた燃焼手段の近傍から石綿廃材を前記ロータリーキルン内に供給し、この供給された石綿廃材、及びセメント原料を前記燃焼手段によって処理することを特徴とするセメント製造方法が記載されている。

また、特開２００５−２７９５８９号公報（特許文献２）には、アスベストを含むスレート廃材を粉砕せずにホウ砂、ホウ酸と炭酸ナトリウムの混合物、又はホウ砂と炭酸ナトリウムの混合物からなる融解剤の水溶液に漬け、それを減圧下に置いて融解剤をスレート廃材の表面からスレート内部の空隙内に含浸することによって前処理した後、該前処理したスレート廃材を融解剤を満たした溶融炉内に浸漬して７８０〜１０００℃の範囲に加熱することによって、スレート廃材中のアスベストを溶融させてガラス化させることを特徴とするスレート廃材の処理方法が記載されている。

更に、特開２００６−５２１７７号公報（特許文献３）には、無機質系材料の廃材を、セメント製造用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セメントに変換してなる無機質系材料の廃材の処理方法において、廃材の寸法を、最小値が１ｍｍ以上で最大値がセメント製造用キルンの内径の１／１０以下であり且つ廃材内部のどの個所であっても表面までの最短距離が３０ｍｍ以下の範囲内となるように寸法調整し、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％の範囲とし、廃材をセメント製造用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２０〜６０分間加熱処理して焼結体を得、得られた焼結体を粉末化することを特徴とする無機質系材料の廃材の処理方法が記載されている。

上記各々の特許文献に記載された従来の方法は、アスベスト含有廃棄物を溶融炉やセメントキルンに投入して無害化を行っている方法である。
しかし、アスベスト含有廃棄物を、溶融炉やセメントキルンに供給する際に、アスベストの飛散や放散を防止することはできない。また、上記従来の方法では、前処理としてアスベスト含有廃材を粉砕したり、分解したり、微細クラック等を形成したりするために、重機などを用いてアスベスト含有廃材を破壊するなど、主として機械的手段を用いなければならず、結局アスベストが飛散、放散してしまい、溶融炉やセメントキルンに供給する工程における人体への健康面での影響問題は十分に解決されていない。

特許３６８０９５８号 特開２００５−２７９５８９号公報 特開２００６−５２１７７号公報

本発明の目的は、寸法や堅さに関係なく、任意の形態のアスベスト含有廃材を完全にかつ安全に無害化処理できる、アスベスト含有廃材の処理方法を提供することである。
また特に、アスベスト含有廃材がスレート板である場合には、従来は高温・長時間の処理が必要となり無害化の効率が悪かったが、本発明においては、短時間でアスベスト含有廃材を完全にかつ安全に無害化処理できる、アスベスト含有廃材の処理方法を提供することである。
また、アスベスト含有廃材を、セメントクリンカの原料として再利用することができる、アスベスト含有廃材の処理方法を提供することである。

本発明者らは、アスベスト含有廃材を、酸処理し、次いで、溶融処理する２段階処理を行うことによって、綿状、板状、粉末状、破片状の任意の形態のアスベスト含有廃材を完全にかつ安全に無害化できることを見出し、本発明に到達した。

本発明の請求項１記載のアスベスト含有廃材の処理方法は、アスベストを含有する廃材であるスレート板に酸を含浸させて、前記廃材表面のアスベストを非アスベスト化し、前記非アスベスト化した、内部が湿潤状態の処理物を破砕することなく、セメントキルンへ供給して該セメントキルンにより溶融処理することを特徴とする、アスベスト含有廃材の処理方法である。

また、請求項２記載のアスベスト含有廃材の処理方法は、請求項１記載のアスベスト含有廃材の処理方法において、前記セメントキルンが該セメントロータリーキルンであり、前記非アスベスト化した処理物をセメントロータリーキルンの窯尻から供給することを特徴とするアスベスト含有廃材の処理方法である。

請求項３記載のアスベスト含有廃材の処理方法は、請求項１又は２記載のアスベスト含有廃材の処理方法において、前記非アスベスト化した処理物をフラックスと共にセメントキルンに供給することを特徴とするアスベスト含有廃材の処理方法である。
請求項４記載のアスベスト含有廃材の処理方法は、請求項１〜３いずれかの項記載のアスベスト含有廃材の処理方法において、酸は、燐酸、硫酸、硝酸、塩酸及びフッ酸からなる群より選ばれる１種以上の酸であることを特徴とするアスベスト含有廃材の処理方法である。

本発明のアスベスト含有廃材の処理方法は、アスベスト含有廃材を、安全にかつ完全に無害化処理することができる。
また特に、セメントキルンを用いて溶融することで、セメントクリンカを製造することができ、アスベスト含有廃材の有効な再利用を促進することも可能となる。
しかも、アスベスト含有廃材の寸法や堅さ等の性状を問わず、スレート板、吹き付け材等のあらゆる廃材を、完全にかつ安全に処理することができる。

本発明を以下の最良の形態例について説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明のアスベストの処理方法は、アスベストを含有する廃材に酸を含浸させて、前記廃材中のアスベストを非アスベスト化した処理物を、更に溶融炉により溶融処理する、アスベスト含有廃材の処理方法である。
このように、酸処理と溶融処理との２段階の処理とすることで、任意の形態のアスベスト部材を安全にかつ完全に、また粉砕等の前処理を必要とすることなく、完全に無害化することができることとなる。
特に、溶融処理に供する前に、アスベスト部材を酸処理により非アスベスト化することで、アスベストが飛散・放散することなく、取り扱いが安全になり、健康面への影響を極めて少なくすることができるようになる。

本発明のアスベスト含有廃材の処理方法を適用できるアスベスト含有廃材としては、特に種類や形態は限定されず、例えば、吹き付け材、スレート板等の、アスベストを含有する部材であれば、すべて対象とすることができる。

本発明のアスベスト含有廃材の処理方法においては、まず、アスベスト含有廃材を酸処理する。具体的には、アスベスト含有廃材を酸に含浸すればよい。
使用できる酸としては、燐酸、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸、またはこれらの混合酸を有効に用いることができ、その濃度はアスベストの非アスベスト化への反応が生じる条件であれば特に限定されないが、濃度が高いほうが短時間で多量に無害化処理することができる。
また、酸の濃度は、現場の状況等に応じて適宜設定すればよい。

ここで、非アスベスト化とは、アスベストと酸とが反応して、クリソタイル、クロシドライト、アモサイト等の針状結晶がそれ以外の物質に転化した状態を表すものである。アスベストがこのような状態となることで、人体に対して無害となる。

本発明におけるアスベスト含有廃材の酸処理における非アスベスト化処理の一例を以下に例示する。
但し、フッ化物イオン濃度は、添加したフッ化物が全て１００％解離している場合の値を示し、「部」は質量部、「％」は質量％を表す。
また、アスベストの定量分析は、ＪＩＳ Ａ １４８１「建材製品中のアスベスト含有率測定方法」に準じて測定した値であり、定量分析に用いたＸ線分析装置（スペクトリス（株）Ｐａｎａｌｉｔｉｃａｌ事業部製 Ｘ’ｐｅｒｔ ｐｒｏ）における各アスベストの定量下限値は、クリソタイル０．０２６％、アモサイト０．００８％、クロシドライト０．０１２％である。

例１
１０％塩酸（関東化学株式会社製；３５％品を希釈）水溶液９５部、フッ化アンモニウム（関東化学株式会社製）５部の水溶液（水素イオン濃度；２．８１ｍｏｌ／Ｌ・ｐＨ＝−０．４５、フッ化物イオン濃度；２７０００ｍｇ／Ｌ＝１．４ｍｏｌ／Ｌ・２、９％）に、クリソタイル、アモサイト、クロシドライトの各アスベスト標準試料（（社）日本作業環境測定協会より入手できる標準試料）をそれぞれ２０部ずつ浸漬させて、４０℃、３時間で溶解させたところ、各アスベストの残留率は、上記定量分析法で測定して、上記定量下限以下であった。

例２
１０％塩酸（関東化学株式会社製；３５％品を希釈）水溶液９５部、フッ化アンモニウム（関東化学株式会社製）５部の水溶液（水素イオン濃度；２．８１ｍｏｌ／Ｌ・ｐＨ＝−０．４５、フッ化物イオン濃度；２７０００ｍｇ／Ｌ＝１．４ｍｏｌ／Ｌ・２、９％）に、クリソタイル３．４％、アモサイト３６．２％及びクロシドライト８．１％を含有する、粉砕したセメント系ボード（スレート材）２０部を浸漬させて、４０℃、３時間で溶解させたところ、各アスベストの残留率は、上定量分析法で測定して、上記定量下限以下であった。

例３
１０％塩酸（関東化学株式会社製；３５％品を希釈）水溶液９５部、４６％フッ化水素
酸（関東化学株式会社製）５部の水溶液（水素イオン濃度；２．８１ｍｏｌ／Ｌ・ｐＨ＝
−０．４５、フッ化物イオン濃度２３０００ｍｇ／Ｌ＝１．４ｍｏｌ／Ｌ・２、４％）に
、クリソタイル、アモサイト、クロシドライトの各アスベスト標準試料（（社）日本作業
環境測定協会より入手できる標準試料）をそれぞれ２０部ずつ浸漬させて、４０℃、３時
間で溶解させたところ、各アスベストの残留率は、上記定量分析法で測定して、上記定量下限以下であった。

なお、アスベスト含有廃材を酸処理する工程のみによる非アスベスト化処理方法では、例えば、比較的緻密で寸法の大きいアスベスト含有廃材では酸が浸透しにくく、実用的には廃材内部まで完全に無害化することは困難な場合がある。
これに対し、例えば廃材にクラックを入れる工程や粉砕・破砕工程により、廃材内部に酸が含浸するような前処理を酸処理の前に施そうとすれば、そこで新たにアスベストの飛散、放散の問題が生じる。
しかし、本発明の方法では、例えば、比較的寸法の大きいアスベスト含有廃材を酸処理した後の非アスベスト化処理物は、仮にその後の搬送や溶融炉への供給等の処理作業中の廃材の割れ、欠けが生じたとしても、酸処理の段階で内部は湿潤状態となっているため、その程度ではアスベストの問題となるような飛散、放散は生じない。
従って、上記酸処理工程の後は、酸の残留物や溶出物等への対策を施すことにより、完全にかつ安全に無害化処理を行うことができるものとなる。

次いで、本発明の方法においては、前記非アスベスト化処理物を、好適には破砕・粉砕することなく、溶融炉へ供給して、溶融処理するものである。
例えば、解体現場で５０ｃｍ×５０ｃｍ程度のサイズに解体されたスレート材が溶融処理場に搬入された場合、溶融処理場ではそれ以上の破砕を行わずに、上記酸処理を経てそのまま溶融炉に投入する。
このように、高温溶融処理することにより、酸処理後のアスベスト含有廃材中の内部に残存する可能性のあるアスベストを完全に無害化処理することができるとともに、酸処理による残存酸や溶出物を処理することができ、またセメントクリンカの原料として再利用をすることができることとなる。

かかる溶融炉としては、セメントキルン、好適にはセメントロータリーキルンを適用することができ、かかる溶融炉を利用することで、一度に多量に均一に溶融処理することが可能となる。
更に、セメント原料として他の原料とともにセメントキルンに適用することで、アスベスト含有廃材を有効にリサイクル適用することも可能となる。

通常、セメント原料は、ロータリーキルンへの投入に先だって、予熱装置に投入されて加熱されるが、通常のセメント製造設備における予熱装置は、粉体状の原料を予熱する構造となっている。
また、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が、上記酸処理された非アスベスト化処理物は、予熱装置は経由せずに、セメントロータリーキルンの窯尻から直接供給される。

このように、アスベスト含有廃材をセメントキルンの窯尻から供給されることにより、上記無害化処理物を粉砕することなく塊状のままセメントキルンへ供給することができ、万が一前記酸処理による無害化処理が完全ではなかったとしても、粉砕によるアスベストの飛散、放散を防止することができ、さらに窯前から供給される場合に比べて、無害化処理物が長時間キルン中に滞在するので、溶融処理がより完全なものとなるという利点が得られる。

このように、セメント原料とともにロータリーキルンの窯尻からロータリーキルン内に投入された廃材は、ロータリーキルン内で回転しながら、例えば、１０００〜１５００℃で２０〜６０分間加熱溶融処理される。
この際、最高温度を、１４５０℃以上とするとともに１４５０℃以上の温度で加熱される時間を５分以上とするのが好適である。
かかる加熱処理により、アスベスト含有廃材は、溶融されて焼成されて焼結体を形成する。
前記加熱処理に関する温度および時間の条件は、一般的なセメントの焼成条件であるので、通常のセメントを製造する条件で廃材を処理することができるものである。

またかかる溶融処理をする際に、必要に応じて、フラックスを添加することも可能である。
かかるフラックスとしては、例えば、ホウ酸、ホウ砂、ホウ酸カルシウム、ボロナイトカルサイトなどのホウ酸化合物、リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウムなどのリン酸化合物、珪酸、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムなどの珪酸化合物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウムなどの炭酸化合物、炭酸バリウム、硫酸バリウム等のバリウム化合物、フッ化水素、フッ化カルシウムなどのフッ素化合物等を用いることができる。

かかるフラックス剤を添加すると、融解が迅速になり均質に行われやすくなるので、当該フラックスを溶融処理において添加することが望ましいが、必ず添加する必要があるものではない。
かかるフラックスは溶融時における融点を低下させる、あるいは溶融時間を短縮させるという機能を有するものである。

このようにして得られた焼結体は、通常のセメント製造の場合と同様、ロータリーキルンから取り出され、取り出された焼結体は、完全なアスベスト無害化が達成できるとともに、セメント原料と一緒に供給された場合には、冷却機において冷却された後、石膏等が必要に応じて加えられて粉末化されて均一化され、セメントとすることができるものである。
このようにして得られたセメントは、安定した性能を有するものであり、アスベスト含有廃材を完全に安全に無害化して再利用を図ることができるものである。

本発明のアスベスト含有処理方法は、スレート廃材のみならず、その他の多くのアスベスト使用材料の処理にも適用することができ、安全な廃棄処分が可能となる。
また、該廃材を再利用した、セメントを製造することにも適用することが可能となる。

Claims (4)

1. アスベストを含有する廃材であるスレート板に酸を含浸させて、前記廃材中のアスベストを非アスベスト化し、前記非アスベスト化した、内部が湿潤状態の処理物を破砕することなく、セメントキルンへ供給して該セメントキルンにより溶融処理することを特徴とする、アスベスト含有廃材の処理方法。
2. 請求項１記載のアスベスト含有廃材の処理方法において、前記セメントキルンがセメントロータリーキルンであり、前記非アスベスト化した処理物を該セメントロータリーキルンの窯尻から供給することを特徴とする、アスベスト含有廃材の処理方法。
3. 請求項１又は２記載のアスベスト含有廃材の処理方法において、前記非アスベスト化した処理物をフラックスと共にセメントキルンに供給することを特徴とする、アスベスト含有廃材の処理方法。
4. 請求項１〜３いずれかの項記載のアスベスト含有廃材の処理方法において、酸は、燐酸、硫酸、硝酸、塩酸及びフッ酸からなる群より選ばれる１種以上の酸であることを特徴とする、アスベスト含有廃材の処理方法。