JP6850171B2 - 固化不溶化方法 - Google Patents
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Description
本発明は、固化不溶化体、及び、固化不溶化方法に関する。
火力発電所で発生する石炭灰等の焼却灰を、盛土材、埋戻し材、地盤改質材等の土工資材として有効利用する方法が検討されている。
しかし、石炭灰等の焼却灰には、カドミウム、六価クロム、シアン、水銀、セレン、鉛、ひ素、フッ素、又は、ホウ素（以下、「重金属等」ともいう。）等が含まれている場合がある。このため、焼却灰から重金属等が溶出し、土壌が重金属等で汚染されるという問題がある。
石炭灰中の重金属等の溶出を抑制する方法として、特許文献１には、石炭灰に対し、硫酸第一鉄及び高炉セメントＢ種を添加し、さらにスラリー化する量の水を添加して混練することを特徴とする、石炭灰中の重金属不溶化方法が記載されている。
また、焼却灰中のフッ素、又は、ホウ素の溶出を防止する方法として、特許文献２には、フッ素あるいはホウ素が溶出する土壌又はフッ素あるいはホウ素が溶出する焼却灰に水硬性結合材を添加、混合することを特徴とする土壌又は焼却灰中のフッ素又はホウ素の固化不溶化方法が記載されている。
しかし、石炭灰等の焼却灰には、カドミウム、六価クロム、シアン、水銀、セレン、鉛、ひ素、フッ素、又は、ホウ素（以下、「重金属等」ともいう。）等が含まれている場合がある。このため、焼却灰から重金属等が溶出し、土壌が重金属等で汚染されるという問題がある。
石炭灰中の重金属等の溶出を抑制する方法として、特許文献１には、石炭灰に対し、硫酸第一鉄及び高炉セメントＢ種を添加し、さらにスラリー化する量の水を添加して混練することを特徴とする、石炭灰中の重金属不溶化方法が記載されている。
また、焼却灰中のフッ素、又は、ホウ素の溶出を防止する方法として、特許文献２には、フッ素あるいはホウ素が溶出する土壌又はフッ素あるいはホウ素が溶出する焼却灰に水硬性結合材を添加、混合することを特徴とする土壌又は焼却灰中のフッ素又はホウ素の固化不溶化方法が記載されている。
本発明の目的は、重金属類を含む焼却灰を含むにもかかわらず、重金属類の溶出が抑制された固化不溶化体を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を含む固化不溶化体によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［１０］を提供するものである。
［１］ 重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を含むことを特徴とする固化不溶化体。
［２］ 上記固化不溶化体中、ＳｉＯ２の含有率が５〜６５質量％、Ｆｅ２Ｏ３の含有率が１〜１５質量％、ＭｇＯの含有率が０．１〜２０質量％である前記［１］に記載の固化不溶化体。
［３］ 上記重金属類を含む焼却灰が石炭灰である前記［１］又は［２］に記載の固化不溶化体。
［４］ 上記鉄化合物が、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、及びポリ硫酸第二鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の固化不溶化体。
［５］ 上記重金属類を含む焼却灰１００質量部に対して、上記酸化マグネシウム含有物質の量が０．１〜２０質量部、上記鉄化合物の量が０．１〜２０質量部、上記水の量が１〜５０質量部である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の固化不溶化体。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［１０］を提供するものである。
［１］ 重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を含むことを特徴とする固化不溶化体。
［２］ 上記固化不溶化体中、ＳｉＯ２の含有率が５〜６５質量％、Ｆｅ２Ｏ３の含有率が１〜１５質量％、ＭｇＯの含有率が０．１〜２０質量％である前記［１］に記載の固化不溶化体。
［３］ 上記重金属類を含む焼却灰が石炭灰である前記［１］又は［２］に記載の固化不溶化体。
［４］ 上記鉄化合物が、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、及びポリ硫酸第二鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の固化不溶化体。
［５］ 上記重金属類を含む焼却灰１００質量部に対して、上記酸化マグネシウム含有物質の量が０．１〜２０質量部、上記鉄化合物の量が０．１〜２０質量部、上記水の量が１〜５０質量部である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の固化不溶化体。
［６］ 上記重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を混合して、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の固化不溶化体を得る固化不溶化方法。
［７］ 上記酸化マグネシウム含有物質中の酸化マグネシウムの含有率が２０質量％以上である前記［６］に記載の固化不溶化方法。
［８］ 上記重金属類を含む焼却灰中、ＳＯ３の含有率が８．０質量％以下またはＣａＯの含有率が２０．０質量％以下である前記［６］又は［７］に記載の固化不溶化方法。
［９］ 上記重金属類を含む焼却灰と上記酸化マグネシウム含有物質を混合してなる混合物と、上記鉄化合物と上記水を混合してなる混合物を、混合して上記固化不溶化体を得る前記［６］〜［８］のいずれかに記載の固化不溶化方法。
［１０］ 上記重金属類を含む焼却灰と上記鉄化合物と上記水を混合して混合物を得た後、該混合物と上記酸化マグネシウム含有物質を混合して上記固化不溶化体を得る前記［６］〜［８］のいずれかに記載の固化不溶化方法。
［７］ 上記酸化マグネシウム含有物質中の酸化マグネシウムの含有率が２０質量％以上である前記［６］に記載の固化不溶化方法。
［８］ 上記重金属類を含む焼却灰中、ＳＯ３の含有率が８．０質量％以下またはＣａＯの含有率が２０．０質量％以下である前記［６］又は［７］に記載の固化不溶化方法。
［９］ 上記重金属類を含む焼却灰と上記酸化マグネシウム含有物質を混合してなる混合物と、上記鉄化合物と上記水を混合してなる混合物を、混合して上記固化不溶化体を得る前記［６］〜［８］のいずれかに記載の固化不溶化方法。
［１０］ 上記重金属類を含む焼却灰と上記鉄化合物と上記水を混合して混合物を得た後、該混合物と上記酸化マグネシウム含有物質を混合して上記固化不溶化体を得る前記［６］〜［８］のいずれかに記載の固化不溶化方法。
本発明の固化不溶化体は、重金属類を含む焼却灰を含むにもかかわらず、重金属類の溶出量の低いものである。このため、本発明の固化不溶化材を、盛土材、埋戻し材及び地盤改質材等の土工資材等として使用しても、土壌が重金属類によって汚染されるおそれがない。
本発明の固化不溶化体は、重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を含むものである。
重金属類としては、カドミウム及びその化合物、六価クロム化合物、シアン、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、ひ素及びその化合物、フッ素及びその化合物、及び、ホウ素及びその化合物（土壌汚染対策法（平成１５年）において第二種特定有害物質として挙げられているもの）が挙げられる。中でも、従来は不溶化が難しかった重金属類の不溶化を図ることができるという観点から、セレン及びひ素が好ましく、セレンがより好ましい。
重金属類としては、カドミウム及びその化合物、六価クロム化合物、シアン、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、ひ素及びその化合物、フッ素及びその化合物、及び、ホウ素及びその化合物（土壌汚染対策法（平成１５年）において第二種特定有害物質として挙げられているもの）が挙げられる。中でも、従来は不溶化が難しかった重金属類の不溶化を図ることができるという観点から、セレン及びひ素が好ましく、セレンがより好ましい。
本発明で用いられる重金属類を含む焼却灰の例としては、石炭灰、都市ごみ焼却灰、ペーパースラッジ焼却灰、炉清掃排出物、コークス灰、及び、重油燃焼灰等が挙げられる。
上記焼却灰中、ＳｉＯ２の含有率は、好ましくは３０〜８０質量％（より好ましくは５０〜７０質量％）、Ａｌ２Ｏ３の含有率は、好ましくは１０〜４０質量％（より好ましくは２０〜３５質量％）、Ｆｅ２Ｏ３の含有率は、好ましくは１〜１５質量％（より好ましくは２〜１０）質量％である。ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及び、Ｆｅ２Ｏ３の各含有率が上記数値範囲内であれば、重金属類の溶出をより抑制することができる。
また、上記焼却灰中のＳＯ３の含有率は、好ましくは８．０質量％以下、より好ましくは０．１〜６．０質量％、さらに好ましくは０．２〜４．０質量％、特に好ましくは０．３〜２．０質量％である。該含有率が８．０質量％以下であれば、重金属類（特に、セレン）の溶出をより抑制することができる。
さらに、上記焼却灰中のＣａＯの含有率は、好ましくは２０．０質量％以下、より好ましくは０．５〜１５．０質量％、さらに好ましくは０．８〜１０．０質量％、特に好ましくは１．０〜５．０質量％である。該含有率が上記数値範囲内であれば、重金属類（特に、セレン）の溶出をより抑制することができる。
上記焼却灰中、ＳｉＯ２の含有率は、好ましくは３０〜８０質量％（より好ましくは５０〜７０質量％）、Ａｌ２Ｏ３の含有率は、好ましくは１０〜４０質量％（より好ましくは２０〜３５質量％）、Ｆｅ２Ｏ３の含有率は、好ましくは１〜１５質量％（より好ましくは２〜１０）質量％である。ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及び、Ｆｅ２Ｏ３の各含有率が上記数値範囲内であれば、重金属類の溶出をより抑制することができる。
また、上記焼却灰中のＳＯ３の含有率は、好ましくは８．０質量％以下、より好ましくは０．１〜６．０質量％、さらに好ましくは０．２〜４．０質量％、特に好ましくは０．３〜２．０質量％である。該含有率が８．０質量％以下であれば、重金属類（特に、セレン）の溶出をより抑制することができる。
さらに、上記焼却灰中のＣａＯの含有率は、好ましくは２０．０質量％以下、より好ましくは０．５〜１５．０質量％、さらに好ましくは０．８〜１０．０質量％、特に好ましくは１．０〜５．０質量％である。該含有率が上記数値範囲内であれば、重金属類（特に、セレン）の溶出をより抑制することができる。
本発明で用いられる酸化マグネシウム含有物質中の酸化マグネシウムの含有率は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上である。該含有率が２０質量％以上であれば、重金属類の溶出をより抑制することができる。
酸化マグネシウム含有物質の例としては、軽焼マグネシア、軽焼マグネシアの部分水和物、軽焼ドロマイト、又は、軽焼ドロマイトの部分水和物を含むもの等が挙げられる。中でも、重金属類（特に、セレン）の溶出をより抑制することができ、不純物の含有量が少なく、かつ、入手の容易さの観点から、軽焼マグネシアが好ましい。
軽焼マグネシアの例としては、炭酸マグネシウムと水酸化マグネシウムのいずれか一方または両方を含む原料を、好ましくは６００〜１，３００℃の温度で焼成することによって得られるものが挙げられる。
軽焼ドロマイトとしては、例えば、ドロマイトを、好ましくは６５０〜１，１００℃の温度で焼成することによって得られるものが挙げられる。
酸化マグネシウム含有物質の例としては、軽焼マグネシア、軽焼マグネシアの部分水和物、軽焼ドロマイト、又は、軽焼ドロマイトの部分水和物を含むもの等が挙げられる。中でも、重金属類（特に、セレン）の溶出をより抑制することができ、不純物の含有量が少なく、かつ、入手の容易さの観点から、軽焼マグネシアが好ましい。
軽焼マグネシアの例としては、炭酸マグネシウムと水酸化マグネシウムのいずれか一方または両方を含む原料を、好ましくは６００〜１，３００℃の温度で焼成することによって得られるものが挙げられる。
軽焼ドロマイトとしては、例えば、ドロマイトを、好ましくは６５０〜１，１００℃の温度で焼成することによって得られるものが挙げられる。
軽焼マグネシアまたは軽焼ドロマイトの部分水和物は、軽焼マグネシアまたは軽焼ドロマイトを粉砕した後、当該粉砕物に水を添加して撹拌し混合するか、または、当該粉砕物を相対湿度８０％以上の雰囲気下に１週間以上保持して、軽焼マグネシアまたは軽焼ドロマイトを部分的に水和させることによって得ることができる。
軽焼マグネシアの、原料、焼成温度等の製造条件の詳細は、以下のとおりである。
原料としては、例えば、マグネサイト、ドロマイト、ブルーサイト、及び、海水中のマグネシウム成分を消石灰等のアルカリで沈澱させて得た水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらは、塊状物でもよいし、粉粒状物でもよい。また、水酸化マグネシウムの沈殿物を含むスラリーやその脱水物でもよい。
また、原料として、マグネサイト、ブルーサイトまたは水酸化マグネシウムを使用する場合の焼成温度（加熱温度）は、好ましくは６００〜１，３００℃、より好ましくは７５０〜１，１００℃、特に好ましくは８００〜１，０００℃である。該温度が６００℃以上であると、軽焼マグネシアの生成の効率がより向上する。該温度が１，３００℃以下であると、重金属等の溶出を抑制する効果がより向上する。
固形原料として、ドロマイトを使用する場合の焼成温度（加熱温度）は、好ましくは６００℃以上、７５０℃未満である。該温度が６００℃以上であると、軽焼マグネシアの生成の効率がより向上する。該温度が７５０℃未満であると、酸化カルシウムが生成しにくいため、酸化カルシウムの生成による重金属等（特に、セレン）の溶出を抑制する効果の低下が起こりにくくなる。
焼成時間（加熱時間）は、固形原料の仕込み量や粒度等によって異なるが、通常、３０分間〜５時間である。
原料としては、例えば、マグネサイト、ドロマイト、ブルーサイト、及び、海水中のマグネシウム成分を消石灰等のアルカリで沈澱させて得た水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらは、塊状物でもよいし、粉粒状物でもよい。また、水酸化マグネシウムの沈殿物を含むスラリーやその脱水物でもよい。
また、原料として、マグネサイト、ブルーサイトまたは水酸化マグネシウムを使用する場合の焼成温度（加熱温度）は、好ましくは６００〜１，３００℃、より好ましくは７５０〜１，１００℃、特に好ましくは８００〜１，０００℃である。該温度が６００℃以上であると、軽焼マグネシアの生成の効率がより向上する。該温度が１，３００℃以下であると、重金属等の溶出を抑制する効果がより向上する。
固形原料として、ドロマイトを使用する場合の焼成温度（加熱温度）は、好ましくは６００℃以上、７５０℃未満である。該温度が６００℃以上であると、軽焼マグネシアの生成の効率がより向上する。該温度が７５０℃未満であると、酸化カルシウムが生成しにくいため、酸化カルシウムの生成による重金属等（特に、セレン）の溶出を抑制する効果の低下が起こりにくくなる。
焼成時間（加熱時間）は、固形原料の仕込み量や粒度等によって異なるが、通常、３０分間〜５時間である。
重金属類を含む焼却灰１００質量部に対する、酸化マグネシウム含有物質の量は、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは０．５〜１５質量部、特に好ましくは０．８〜１０質量部である。該量が０．１質量部以上であれば、重金属類の溶出をより抑制することができる。該量が２０質量部以下であれば、固化不溶化体のｐＨが過度に高くなる（例えば、ｐＨ１２．０以上）ことを防ぐことができる。
本発明で用いられる鉄化合物の例としては、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、及びポリ硫酸第二鉄等が挙げられる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、重金属類の溶出をより抑制する観点からは、塩化第一鉄が好ましい。また、鉄化合物にかかるコスト低減の観点からは、塩化第二鉄が好ましい。
重金属類を含む焼却灰１００質量部に対する、鉄化合物の量は、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは０．２〜１５質量部、さらに好ましくは、０．３〜１０質量部、特に好ましくは０．４〜５質量部である。該量が０．１質量部以上であれば、重金属類の溶出をより抑制することができる。該量が２０質量部以下であれば、鉄化合物にかかるコストの過度の上昇を防ぐことができる。
重金属類を含む焼却灰１００質量部に対する、鉄化合物の量は、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは０．２〜１５質量部、さらに好ましくは、０．３〜１０質量部、特に好ましくは０．４〜５質量部である。該量が０．１質量部以上であれば、重金属類の溶出をより抑制することができる。該量が２０質量部以下であれば、鉄化合物にかかるコストの過度の上昇を防ぐことができる。
重金属類を含む焼却灰１００質量部に対する、水の量は、好ましくは１〜５０質量部、より好ましくは２〜４０質量部、特に好ましくは３〜３０質量部である。該量が１質量部以上であれば、重金属類の溶出をより抑制することができる。該量が５０質量部以下であれば、固化不溶化体の保管や運搬がより容易となる。
本発明の固化不溶化体中、ＳｉＯ２の含有率は、好ましくは５〜６５質量％（より好ましくは１５〜６０質量％、さらに好ましくは３０〜５８質量％、特に好ましくは３５〜５５質量％）、Ａｌ２Ｏ３の含有率は、好ましくは５〜４０質量％（より好ましくは１０〜３５質量％、特に好ましくは１５〜３０質量部）、Ｆｅ２Ｏ３の含有率は、好ましくは１〜１５質量％（より好ましくは１．５〜１０質量％、さらに好ましくは２．０〜８質量部、特に好ましくは２．５〜６質量部）、ＭｇＯの含有率は、好ましくは０．１〜２０質量％（より好ましくは０．４〜１５質量％、特に好ましくは０．６〜１０質量％）である。ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、及び、ＭｇＯの各含有率が上記数値範囲内であれば、重金属類の溶出をより抑制することができる。
なお、重金属類を含む焼却灰が石炭灰である場合、重金属類の溶出をより抑制する観点から、本発明の固化不溶化体中、ＳｉＯ２の含有率は、好ましくは３０〜６５質量％（より好ましくは３５〜５５質量％）、Ｆｅ２Ｏ３の含有率は、好ましくは１〜１５質量％（より好ましくは２〜１０質量％）、ＭｇＯの含有率は、好ましくは０．１〜２０質量％（より好ましくは０．４〜１５質量％、特に好ましくは０．６〜１０質量％）である。
また、上記固化不溶化体中のＳＯ３の含有率は、好ましくは８．０質量％以下、より好ましくは０．１〜６．０質量％、さらに好ましくは０．２〜４．０質量％、特に好ましくは０．３〜１．５質量％である。該含有率が８．０質量％以下であれば、重金属類（特に、セレン）の溶出をより抑制することができる。
また、上記固化不溶化体中のＣａＯの含有率は、好ましくは２０．０質量％以下、より好ましくは０．５〜１５．０質量％、さらに好ましくは０．８〜１０．０質量％、特に好ましくは１．０〜５．０質量％である。該含有率が上記数値範囲内であれば、重金属類（特に、セレン）の溶出をより抑制することができる。
なお、重金属類を含む焼却灰が石炭灰である場合、重金属類の溶出をより抑制する観点から、本発明の固化不溶化体中、ＳｉＯ２の含有率は、好ましくは３０〜６５質量％（より好ましくは３５〜５５質量％）、Ｆｅ２Ｏ３の含有率は、好ましくは１〜１５質量％（より好ましくは２〜１０質量％）、ＭｇＯの含有率は、好ましくは０．１〜２０質量％（より好ましくは０．４〜１５質量％、特に好ましくは０．６〜１０質量％）である。
また、上記固化不溶化体中のＳＯ３の含有率は、好ましくは８．０質量％以下、より好ましくは０．１〜６．０質量％、さらに好ましくは０．２〜４．０質量％、特に好ましくは０．３〜１．５質量％である。該含有率が８．０質量％以下であれば、重金属類（特に、セレン）の溶出をより抑制することができる。
また、上記固化不溶化体中のＣａＯの含有率は、好ましくは２０．０質量％以下、より好ましくは０．５〜１５．０質量％、さらに好ましくは０．８〜１０．０質量％、特に好ましくは１．０〜５．０質量％である。該含有率が上記数値範囲内であれば、重金属類（特に、セレン）の溶出をより抑制することができる。
本発明の固化不溶化体は、必要に応じて助材を含んでいてもよい。焼却灰に含まれる重金属類の種類を考慮して、適宜選択した助材を用いることで、重金属類等の溶出をより抑制することができる。
助材の例としては、炭酸カルシウム、珪石粉末、ゼオライト、ベントナイト、硫酸アルミニウム、リン酸カルシウム、頁岩粉末、消石灰、半水石膏、ポリ塩化アルミニウム、及び水酸化アルミニウム等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
重金属類を含む焼却灰１００質量部に対する、助材の量は、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは０．４〜１０質量部、特に好ましくは０．８〜６質量部である。該量が０．１質量部以上であれば、重金属類の溶出をより抑制することができる。該量が２０質量部以下であれば、助材にかかるコストの過度の上昇を防ぐことができる。
助材の例としては、炭酸カルシウム、珪石粉末、ゼオライト、ベントナイト、硫酸アルミニウム、リン酸カルシウム、頁岩粉末、消石灰、半水石膏、ポリ塩化アルミニウム、及び水酸化アルミニウム等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
重金属類を含む焼却灰１００質量部に対する、助材の量は、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは０．４〜１０質量部、特に好ましくは０．８〜６質量部である。該量が０．１質量部以上であれば、重金属類の溶出をより抑制することができる。該量が２０質量部以下であれば、助材にかかるコストの過度の上昇を防ぐことができる。
本発明の固化不溶化体は、上述した重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を混合して製造することができる。
各材料を混合する際に、重金属類の溶出をより抑制する観点から、予め、鉄化合物を、水の一部または全部と混合して鉄化合物水溶液とした後、他の材料と混合することが好ましい。
各材料を混合する方法の例としては、以下の（ａ）〜（ｃ）の方法が挙げられる。
（ａ）重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を同時に混合する方法
（ｂ）重金属類を含む焼却灰と酸化マグネシウム含有物質を混合してなる混合物と、鉄化合物と水を混合してなる混合物（鉄化合物水溶液）を、混合する方法
（ｃ）重金属類を含む焼却灰と鉄化合物と水を混合して混合物を得た後、該混合物と酸化マグネシウム含有物質を混合する方法
中でも、重金属類の溶出をより抑制する観点から、（ｂ）または（ｃ）の方法が好ましく、（ｃ）の方法がより好ましい。
また、重金属類の溶出をより抑制する観点から、方法（ｂ）において、鉄化合物と水を混合してなる混合物（鉄化合物水溶液）を、複数回（例えば、二回）に分けて、重金属類を含む焼却灰と酸化マグネシウム含有物質を混合してなる混合物に添加し、混合することが好ましい。
各材料を混合する際に、重金属類の溶出をより抑制する観点から、予め、鉄化合物を、水の一部または全部と混合して鉄化合物水溶液とした後、他の材料と混合することが好ましい。
各材料を混合する方法の例としては、以下の（ａ）〜（ｃ）の方法が挙げられる。
（ａ）重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を同時に混合する方法
（ｂ）重金属類を含む焼却灰と酸化マグネシウム含有物質を混合してなる混合物と、鉄化合物と水を混合してなる混合物（鉄化合物水溶液）を、混合する方法
（ｃ）重金属類を含む焼却灰と鉄化合物と水を混合して混合物を得た後、該混合物と酸化マグネシウム含有物質を混合する方法
中でも、重金属類の溶出をより抑制する観点から、（ｂ）または（ｃ）の方法が好ましく、（ｃ）の方法がより好ましい。
また、重金属類の溶出をより抑制する観点から、方法（ｂ）において、鉄化合物と水を混合してなる混合物（鉄化合物水溶液）を、複数回（例えば、二回）に分けて、重金属類を含む焼却灰と酸化マグネシウム含有物質を混合してなる混合物に添加し、混合することが好ましい。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）鉄化合物ａ：塩化第二鉄（和光純薬工業社製、濃度４０％、試薬１級）
（２）鉄化合物ｂ：塩化第一鉄（タイキ薬品工業社製、濃度３２％）
（３）鉄化合物ｃ：ポリ硫酸第二鉄（南海化学社製、Ｆｅ３＋：１１％以上）
（４）鉄化合物ｄ：硫酸第一鉄１水塩（富士チタン工業社製、商品名：ＦＤ）
（５）酸化マグネシウム含有物質ａ：軽焼マグネシア（太平洋セメント社製、酸化マグネシウムの含有率：９２質量％以上、マグネサイトを１，０００℃で３時間焼成したもの）
（６）酸化マグネシウム含有物質ｂ：海水中のマグネシウム成分から得られた水酸化マグネシウムを焼成してなる軽焼マグネシア（タテホ化学工業社製、商品名「ＴＡＴＥＨＯＭＡＧ」、酸化マグネシウムの含有率；９９質量％以上）
（７）酸化マグネシウム含有物質ｃ：ドロマイトを、電気炉を用いて７００℃で３０分間焼成した軽焼マグネシア（酸化マグネシウムの含有率；２３質量％以上）
（８）助材ａ：リン酸二カルシウム（無水）（太平化学産業社製）
（９）助材ｂ：ベントナイト（クニミネ工業社製、商品名「クニゲルＶ１」）
（１０）助材ｃ：硫酸アルミニウム（大明化学工業社製、粉末硫酸アルミニウム）
（１１）助材ｄ：炭酸カルシウム（秩父太平洋セメント社製）
（１２）助材ｅ：ゼオライト（日東粉化工業社製）
（１３）助材ｆ：消石灰（奥多摩工業、商品名「特号消石灰」）
（１４）助材ｇ：珪石粉末（秩父鉱業社製）
（１５）焼却灰１〜７：重金属類を含む焼却灰（各焼却灰の種類、化学組成は、表１に記載した。なお、化学組成は蛍光Ｘ線分析装置（ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓＩＩ）によって測定した。
［使用材料］
（１）鉄化合物ａ：塩化第二鉄（和光純薬工業社製、濃度４０％、試薬１級）
（２）鉄化合物ｂ：塩化第一鉄（タイキ薬品工業社製、濃度３２％）
（３）鉄化合物ｃ：ポリ硫酸第二鉄（南海化学社製、Ｆｅ３＋：１１％以上）
（４）鉄化合物ｄ：硫酸第一鉄１水塩（富士チタン工業社製、商品名：ＦＤ）
（５）酸化マグネシウム含有物質ａ：軽焼マグネシア（太平洋セメント社製、酸化マグネシウムの含有率：９２質量％以上、マグネサイトを１，０００℃で３時間焼成したもの）
（６）酸化マグネシウム含有物質ｂ：海水中のマグネシウム成分から得られた水酸化マグネシウムを焼成してなる軽焼マグネシア（タテホ化学工業社製、商品名「ＴＡＴＥＨＯＭＡＧ」、酸化マグネシウムの含有率；９９質量％以上）
（７）酸化マグネシウム含有物質ｃ：ドロマイトを、電気炉を用いて７００℃で３０分間焼成した軽焼マグネシア（酸化マグネシウムの含有率；２３質量％以上）
（８）助材ａ：リン酸二カルシウム（無水）（太平化学産業社製）
（９）助材ｂ：ベントナイト（クニミネ工業社製、商品名「クニゲルＶ１」）
（１０）助材ｃ：硫酸アルミニウム（大明化学工業社製、粉末硫酸アルミニウム）
（１１）助材ｄ：炭酸カルシウム（秩父太平洋セメント社製）
（１２）助材ｅ：ゼオライト（日東粉化工業社製）
（１３）助材ｆ：消石灰（奥多摩工業、商品名「特号消石灰」）
（１４）助材ｇ：珪石粉末（秩父鉱業社製）
（１５）焼却灰１〜７：重金属類を含む焼却灰（各焼却灰の種類、化学組成は、表１に記載した。なお、化学組成は蛍光Ｘ線分析装置（ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓＩＩ）によって測定した。
［実施例１〜１１］
表２に示す焼却灰（実施例において使用する焼却灰）について、表４に示す種類の重金属類の溶出量を、環境庁告示第１８号「土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件」に記載されている方法に準拠して検液作成を行い、「ＪＩＳ Ｋ ０１０２：２０１３（工場排水試験方法）」に準拠して測定した。また、重金属類の溶出量の測定に用いられた検液のｐＨを、ｐＨメーター（堀場製作所社製、商品名「Ｆ−５２」）およびｐＨ電極（堀場製作所社製、商品名「９６１５−１０Ｄ」）を用いて測定した。
次いで、表２に示す種類および配合量の焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、助材、及び水を同時にソイルミキサーに投入した後、５分間混合して、固化不溶化体（混合物）を得た。
得られた固化不溶化体を２０℃恒温室で３日間密封養生し、蛍光Ｘ線分析装置（ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓＩＩ）によって測定した化学組成を表３に示す。また、得られた固化不溶化体の、表４に示す種類の重金属類の溶出量、及び、重金属類の溶出量の測定に用いられた検液のｐＨを、上記焼却灰と同様にして測定した。
表２に示す焼却灰（実施例において使用する焼却灰）について、表４に示す種類の重金属類の溶出量を、環境庁告示第１８号「土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件」に記載されている方法に準拠して検液作成を行い、「ＪＩＳ Ｋ ０１０２：２０１３（工場排水試験方法）」に準拠して測定した。また、重金属類の溶出量の測定に用いられた検液のｐＨを、ｐＨメーター（堀場製作所社製、商品名「Ｆ−５２」）およびｐＨ電極（堀場製作所社製、商品名「９６１５−１０Ｄ」）を用いて測定した。
次いで、表２に示す種類および配合量の焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、助材、及び水を同時にソイルミキサーに投入した後、５分間混合して、固化不溶化体（混合物）を得た。
得られた固化不溶化体を２０℃恒温室で３日間密封養生し、蛍光Ｘ線分析装置（ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓＩＩ）によって測定した化学組成を表３に示す。また、得られた固化不溶化体の、表４に示す種類の重金属類の溶出量、及び、重金属類の溶出量の測定に用いられた検液のｐＨを、上記焼却灰と同様にして測定した。
［実施例１２］
表２に示す焼却灰（実施例において使用する焼却灰）について、表４に示す種類の重金属類の溶出量を、実施例１と同様にして測定した。
次いで、表２に示す種類および配合量の、焼却灰と酸化マグネシウム含有物質を混合してなる混合物Ａと、鉄化合物と水を混合してなる鉄化合物水溶液を別々に作製した後、該鉄化合物水溶液全量中の５０質量％となる量の鉄化合物水溶液と、混合物Ａを、ソイルミキサーに投入した後、２．５分間混合して混合物Ｂを作製した。次いで、残りの鉄化合物水溶液を、ホバートミキサーに投入した後、２．５分間混合して固化不溶化体を得た。
得られた固化不溶化体の蛍光Ｘ線分析装置（ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓＩＩ）によって測定した化学組成を表３に示す。また、得られた固化不溶化体の、表４に示す重金属類の溶出量、及び、重金属類の溶出量の測定に用いられた検液のｐＨを、実施例１と同様にして測定した。
表２に示す焼却灰（実施例において使用する焼却灰）について、表４に示す種類の重金属類の溶出量を、実施例１と同様にして測定した。
次いで、表２に示す種類および配合量の、焼却灰と酸化マグネシウム含有物質を混合してなる混合物Ａと、鉄化合物と水を混合してなる鉄化合物水溶液を別々に作製した後、該鉄化合物水溶液全量中の５０質量％となる量の鉄化合物水溶液と、混合物Ａを、ソイルミキサーに投入した後、２．５分間混合して混合物Ｂを作製した。次いで、残りの鉄化合物水溶液を、ホバートミキサーに投入した後、２．５分間混合して固化不溶化体を得た。
得られた固化不溶化体の蛍光Ｘ線分析装置（ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓＩＩ）によって測定した化学組成を表３に示す。また、得られた固化不溶化体の、表４に示す重金属類の溶出量、及び、重金属類の溶出量の測定に用いられた検液のｐＨを、実施例１と同様にして測定した。
［実施例１３］
表２に示す焼却灰（実施例において使用する焼却灰）について、表４に示す種類の重金属類の溶出量を、実施例１と同様にして測定した。
次いで、表２に示す種類および配合量の、焼却灰と鉄化合物と水をソイルミキサーに投入した後、２．５分間混合した後、酸化マグネシウム含有物質を投入し、さらに２．５分間混合して、固化不溶化体を得た。
得られた固化不溶化体の蛍光Ｘ線分析装置（ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓＩＩ）によって測定した化学組成を表３に示す。また、得られた固化不溶化体の、表４に示す重金属類の溶出量、及び、重金属類の溶出量の測定に用いられた検液のｐＨを、実施例１と同様にして測定した。
それぞれの結果を表３、４に示す。
表２に示す焼却灰（実施例において使用する焼却灰）について、表４に示す種類の重金属類の溶出量を、実施例１と同様にして測定した。
次いで、表２に示す種類および配合量の、焼却灰と鉄化合物と水をソイルミキサーに投入した後、２．５分間混合した後、酸化マグネシウム含有物質を投入し、さらに２．５分間混合して、固化不溶化体を得た。
得られた固化不溶化体の蛍光Ｘ線分析装置（ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓＩＩ）によって測定した化学組成を表３に示す。また、得られた固化不溶化体の、表４に示す重金属類の溶出量、及び、重金属類の溶出量の測定に用いられた検液のｐＨを、実施例１と同様にして測定した。
それぞれの結果を表３、４に示す。
表４から、本発明の固化不溶化体（実施例１〜１３）は、重金属類の溶出量が低下しており、土壌汚染対策法における指定基準を満たしていることがわかる。
なお、土壌汚染対策法における指定基準（溶出試験）は、以下のとおりである。セレン：０．０１ｍｇ／リットル、ひ素：０．０１ｍｇ／リットル、ホウ素：１ｍｇ／リットル、フッ素：０．８ｍｇ／リットル、鉛：０．０１ｍｇ／リットル、六価クロム：０．０５ｍｇ／リットル
なお、土壌汚染対策法における指定基準（溶出試験）は、以下のとおりである。セレン：０．０１ｍｇ／リットル、ひ素：０．０１ｍｇ／リットル、ホウ素：１ｍｇ／リットル、フッ素：０．８ｍｇ／リットル、鉛：０．０１ｍｇ／リットル、六価クロム：０．０５ｍｇ／リットル
Claims (8)
- 重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を混合して、固化不溶化体を得る、固化不溶化方法であって、
上記重金属類を含む焼却灰と上記酸化マグネシウム含有物質を混合してなる混合物と、上記鉄化合物と上記水を混合してなる混合物を混合して、上記固化不溶化体を得ることを特徴とする固化不溶化方法。 - 重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を混合して、固化不溶化体を得る、固化不溶化方法であって、
上記重金属類を含む焼却灰と上記鉄化合物と上記水を同時に混合して混合物を得た後、該混合物と上記酸化マグネシウム含有物質を混合して、上記固化不溶化体を得ることを特徴とする固化不溶化方法。 - 上記固化不溶化体中、ＳｉＯ２の含有率が５〜６５質量％、Ｆｅ２Ｏ３の含有率が１〜１５質量％、ＭｇＯの含有率が０．１〜２０質量％である請求項１又は２に記載の固化不溶化方法。
- 上記重金属類を含む焼却灰が、石炭灰である請求項１〜３のいずれか１項に記載の固化不溶化方法。
- 上記鉄化合物が、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、及びポリ硫酸第二鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１〜４のいずれか１項に記載の 固化不溶化方法。
- 上記重金属類を含む焼却灰１００質量部に対して、上記酸化マグネシウム含有物質の量が０．１〜２０質量部、上記鉄化合物の量が０．１〜２０質量部、上記水の量が１〜５０質量部である請求項１〜５のいずれか１項に記載の固化不溶化方法。
- 上記酸化マグネシウム含有物質中の酸化マグネシウムの含有率が、２０質量％以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載の固化不溶化方法。
- 上記重金属類を含む焼却灰中、ＳＯ３の含有率が８．０質量％以下またはＣａＯの含有率が２０．０質量％以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の固化不溶化方法。
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