JP6957922B2 - 石炭灰硬化物 - Google Patents
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Description
(1)塩素バイパスダストに含まれるf.CaOや塩化カリウムが石炭灰のポゾラン反応及び/又はセメントの水和反応を促進することによって石炭灰硬化物の硬化が促進され、石炭灰に含まれる重金属類が硬化物内に物理的に封じ込められる効果が向上するとともに、重金属類を固定化する水和物の生成量が増加することで溶出抑制効果が向上するものと考えられる。
(2)塩素バイパスダストはカルシウム、アルミニウム、硫酸分及び塩素分を含み、塩素バイパスダスト中のカルシウム及びアルミニウムと、硫酸分と塩素分とのうち少なくとも一方の成分とが水和して重金属類を取込むアルミネート系化合物が生成することから、塩素バイパスダストを添加することで、六価クロムやその他重金属類が石炭灰硬化物中に不溶化される効果が高まるものと考えられる。
(3)塩素バイパスダストはf.CaOに加えてアルカリ分を更に含むことから、石炭灰硬化物のpHが上昇することにより、pHの高い領域で不溶化されやすいホウ素の溶出抑制効果が向上するものと考えられる。
(4)本発明者らは検討を進めたところ、前記セメントキルンの窯尻近傍から抽気された排ガスのガス雰囲気は酸素濃度が低く、還元性物質が生成しやすいことに起因して、塩素バイパスダスト中に還元性物質が含まれていることが判った。この還元性物質によって、六価クロムが三価クロムに還元されることにより溶出抑制効果が向上するものと考えられる。
なお、塩素バイパスダストには、6価のセレン酸と4価の亜セレン酸が共存していることを実測しており、塩素バイパスダストが還元雰囲気に曝されていることを確認している。
(5)塩素バイパスダストは、TiO2やMnO等の多価金属を微量成分として含有することから、重金属類がこれらの多価金属に収着しやすいことによって、石炭灰硬化物からの重金属類の溶出が抑制されるものと考えられる。
石炭灰には、石炭火力発電所の電気集塵機で回収されたフライアッシュを使用した。使用した石炭灰の重金属類溶出量を表1に示す。表1に示す分析値は、平成3年環境庁告示第46号付表に準拠して溶出試験を行って得た検液の重金属類濃度を、JIS K 0012「工場排水試験方法」に準拠して測定した値である。なお、以下の土壌環境基準は、平成3年環境庁告示第46号別表の記載を用いた。
使用した塩素バイパスダストの性状を、以下の表2に示す。表2に示す分析値は以下の方法で測定した値である。
(i)SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、Na2O、K2O、R2O、TiO2、MnO含有量
SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、Na2O、K2O、TiO2、MnO含有量は、JIS M 8853「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定した。
R2O含有量は、上記の方法により測定したNa2O及びK2Oの含有量(質量%)から、下記の式(1)により算出した。なお、「0.658」はK2OをNa2Oのモル当量に換算する係数である。
R2O含有量(質量%)=Na2O含有量+(0.658×K2O含有量) ・・・(1)
(ii)f.CaO含有量
f.CaO含有量は、セメント協会標準試験方法のJCAS I−01:1997「遊離酸化カルシウムの定量方法」に準拠して測定した。
(iii)Cl、Se含有量
Cl、Se含有量は、JIS R 5202「セメントの化学分析方法」に準拠して測定した。
(iv)Se溶出量
Se溶出量は、平成3年環境庁告示第46号付表に準拠して検液を作製し、その検液のSe濃度をJIS K 0102「工場排水試験方法」に準拠して測定した。
(v)ブレーン比表面積
ブレーン比表面積は、JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に従い、ブレーン空気透過装置を用いて測定した。
石炭灰、塩素バイパスダスト、高炉セメントB種(宇部三菱セメント社製)、二水石膏(排煙脱硫石膏)及び消石灰(宇部マテリアルズ社製、JIS特号)を混合して混合物を得た後、ポリカルボン酸系減水剤(BASF社製、マスターグレニウムSP8SV)と前記混合物がスラリー化する量の水を添加してホバートミキサーで混練した。得られた混練物を長方形の容器に投入し、振動を加えてスラリー状にして容器内に均一に充填した後、1日密封養生して硬化させた。硬化体を容器から脱型し、10〜15mmの粒度に切断して石炭灰硬化物を得た。石炭灰硬化物は石炭灰に対する塩素バイパスダストの添加量を変化させて、石炭灰硬化物AないしFの6種類を作製した。作製した石炭灰硬化物の配合割合を表3に示す。
石炭灰100質量部に対して塩素バイパスダストを0.5質量部添加して作製した石炭灰硬化物Aを28日間湿空養生した後、重金属類の溶出量を評価した。重金属類の溶出量の評価は、JIS K 0058−1の5「スラグ類の化学物質試験方法」に準拠して検液を作製し、その検液のpH及びB、Se、Cr6+濃度をJIS K 0102「工場排水試験方法」に準拠して測定した。結果を表4に示す。
石炭灰100質量部に対して塩素バイパスダストを1質量部添加して作製した石炭灰硬化物Bを用いた以外は、実施例1と同様の方法で石炭灰硬化物からの重金属類の溶出量を評価した。結果を表4に示す。
石炭灰100質量部に対して塩素バイパスダストを2質量部添加して作製した石炭灰硬化物Cを用いた以外は、実施例1と同様の方法で石炭灰硬化物からの重金属類の溶出量を評価した。結果を表4に示す。
石炭灰100質量部に対して塩素バイパスダストを5質量部添加して作製した石炭灰硬化物Dを用いた以外は、実施例1と同様の方法で石炭灰硬化物からの重金属類の溶出量を評価した。結果を表4に示す。
石炭灰100質量部に対して塩素バイパスダストを10質量部添加して作製した石炭灰硬化物Eを用いた以外は、実施例1と同様の方法で石炭灰硬化物からの重金属類の溶出量を評価した。結果を表4に示す。
塩素バイパスダストを添加せずに作製した石炭灰硬化物Fを用いた以外は、実施例1と同様の方法で石炭灰硬化物からの重金属類の溶出量を評価した。結果を表4に示す。
Claims (9)
- 石炭灰と、塩素バイパスダストと、セメントとを含み、
前記石炭灰のホウ素溶出量が0.001〜15mg/Lであり、
前記石炭灰の六価クロム溶出量が0.001〜0.3mg/Lであり、
前記石炭灰のセレン溶出量が0.0001〜0.3mg/Lであり、
前記塩素バイパスダストのセレン溶出量が0.001〜1.0mg/Lであり、
前記塩素バイパスダストのf.CaO含有量が15〜45質量%であり、
前記塩素バイパスダストのAl 2 O 3 含有量が3〜5質量%であり、
前記塩素バイパスダストのアルカリ(R 2 O)含有量が3〜15質量%であり、
前記塩素バイパスダストのブレーン比表面積が4000〜10000cm 2 /gであり、
前記石炭灰100質量部に対して、前記塩素バイパスダストを0.5〜10質量部含み、
前記石炭灰100質量部に対して、前記セメントを10〜20質量部含む、石炭灰硬化物。 - 前記塩素バイパスダストのSO3含有量が3〜15質量%である請求項1に記載の石炭灰硬化物。
- 前記石炭灰100質量部に対して石膏を1〜15質量部含み、且つ
前記石炭灰100質量部に対して石灰を1〜15質量部含む、請求項1又は2に記載の石炭灰硬化物。 - 更に減水剤を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の石炭灰硬化物。
- 前記塩素バイパスダストのTiO 2 含有量が0.05〜0.5質量%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の石炭灰硬化物。
- 前記塩素バイパスダストのMnO含有量が0.001〜0.2質量%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の石炭灰硬化物。
- 前記塩素バイパスダストのCl含有量が1〜20質量%である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の石炭灰硬化物。
- 粒度が0.01〜100mmである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の石炭灰硬化物。
- ホウ素、六価クロム、又はセレンを含む石炭灰と、塩素バイパスダストと、セメントとを混合して石炭灰硬化物とする、石炭灰からのホウ素、六価クロム又はセレンの溶出低減方法であって、
前記塩素バイパスダストのf.CaO含有量が15〜45質量%であり、
前記塩素バイパスダストのAl 2 O 3 含有量が3〜5質量%であり、
前記塩素バイパスダストのアルカリ(R 2 O)含有量が3〜15質量%であり、
前記塩素バイパスダストのブレーン比表面積が4000〜10000cm 2 /gであるものを用い、
前記石炭灰100質量部に対して、前記塩素バイパスダストを0.5〜10質量部含み、
前記石炭灰100質量部に対して、前記セメントを10〜20質量部含む前記石炭灰硬化物とする、溶出低減方法。
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