JPH01151984A - 有害且つ有毒な工業廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミックペーストの型に応じて９００℃乃至
１４００℃の間の温度で調製され且つ焼成されたセラミ
ックペースト内に混入させることによる有害且つ有毒な
工業廃棄物の処理方法に関するものである。

通常、金属とその化合物とからなる有害且つ有毒な工業
廃棄物は通常使用することができる不活性セラミック生
産物又は捨てることができる特別な生産物を得ることが
できるように焼結中に基本的なセラミック生産物に結合
させる。

工業廃棄物は種々の性質からなっており且つこれらの廃
棄物は通常不活性、固有、有毒および有害または不快と
して分類されていることは良く知られている。

また、不活性廃棄物と特別な廃棄物の廃棄のためにほと
んどの工業他国において利用し得る特別に管理された場
所があるけれども、有害且つ有毒な廃棄物を効率良く処
理することは環境的、技術的且つ経済的観点から未だ極
めて回置であり、ヨーロッパ特許第８５１０２３８８゜
７号明細書によれば沖合で焼却されるか又は特別な不毛
の廃棄物貯蔵場所に廃棄させることが知られている。

本発明は適切に調製され且つ一団にした特別なセラミッ
クペーストに有害且つ有毒な工業廃棄物を混入させる方
法を提供することにある。

その組成物は被処理廃棄物に依存し、かくしてそれらの
溶解度を徹底的に低減する。特に、上記の有害な物質は
周囲温度でセラミック原料に結合されて、その後焼結工
程中に９００〜１４００℃の範囲の温度で焼成させる。

１つ又はそれ以上の構成部材の溶解が発生するかどうか
に応じて、フリット化するか又はフリット化させずに焼
結が達成され、かくして制御された多孔性を有する生成
物を得る。

セラミック中に廃棄物を混入させることは危険を除去す
るか、又は大気中に放出させている有毒又は有害な廃棄
物を法則によって決定される限界内に少なくとも保持す
るような密接結合を形成する。これらのセラミック生成
物は不活性とみなすことができ、それゆえ通常利用され
るか又は固有廃棄物として処理され、危険なしに放出さ
れる。

いわゆる「セラミックペースト」は最終生成物の特性、
利用し得る原料及び焼性設備に密接に依存し、これらの
組成がそれらの粘土質の組成物に基づいていることが良
く知られている。

「粘土質材料」は化学組成物が一般式 ％式％ に対応しているすべてのアルミナハイドロシリケートを
含んでいる。

自然に存在する多数の材料はこの式に含ませることがで
き、最も重要なセラミック生成物の組成を簡単化するた
めに、原則として以下の限界内にその変化を維持させる
ことができる。

マフリカ：粘土質物質４０％９石英３５％。

長石２５％ 土　器　：粘土質物質４０〜５０％２石英４０％、長石
１ｏ〜１５％ 磁　器　：粘土質物質４５〜６０％２石英２３〜３０％
、長石２０〜２５％ これらのペースト中における主成分である粘土は同じ構
造型に属するけれども、結晶格子上の幾つかのイオンの
置換時にまったく異なる化学組成を有することができる
が、それらはすべて同一の化学−物理的特性を維持する
。

より詳細には、粘土質（またはカオリナイト）物質の化
学式はＡｆｌ、Ｏ，・２ＳｉＯ２・２Ｈ２０であり、ソ
ノ内容はＡＱ２０．が３９．５３％、５ｉ０２が４６．
５２％、そしてＨ２Ｏが１３゜９５％である。

すでに前述したように、それらは広いグループのシリケ
ート（ケイ酸塩）に属し、その基本的な情報は以下に説
明する。

原則として、シリケートの構造はシリコン（ケイ素）原
子が４つの酸素原子を配位結合し、かくして４つの負電
荷を放出するという事実による。

この構成体の空間的配置は四面体であり、ケイ素原子が
四面体の中心に配置され、酸素原子が頂点に配置されて
いるものと思われている。

負電荷は基礎としてマクロアニオン５ｉ０４を維持しな
がら外部の正の金属元素によって飽和させることができ
るか、そうでなければ、それらは他の同様なマクロアニ
オンと連結することができ、かくしてシリケートの複合
グループを形成することができる。これらはシリケート
の基本的な構造であり、他の元素または良好に定義され
た元来のグループにより複数の層において横向きに結合
され、多数のシリケートの範躊の構造を生じる。

本発明は処理されるべき有害−有毒廃棄物の化学的組成
に応じて１種々の比率でセラミックシリコン−アルミナ
成分を室温でシリケートに注意深く混入させる作用に基
づいている。適切な粒径に減じられたこれらの廃棄物は
次いで予め設定した量の液体及び必要ならば乾燥後ペー
スト状態においてセラミック材料の特徴的可塑性を有す
る強力な結合を有するペーストを形成するように化学的
結合剤を添加することにより、粘土質物質と適切な量に
おいて混合させる。

そのセラミック形成技術および処理段階を以下に説明し
た上述のペーストはそのペーストの焼成による変質の終
りにおいて科学的焼結結合によって、有害且つ有毒な工
業廃棄物を消去することができる。

、とくに、焼成によって達成される変質は以下のように
要約することができる。

Ａ）化学−物理的性質：化学的及び結晶構造の変化。

Ｂ）機械的性質：膨張、多孔性、機械的強度等である。

これらの変質は焼成中に規則的な順序において発生し、
それらを以下の段階に分類させることができる。

（１）０℃から４００℃へ：乾燥後の残留水分の除去、
特に粒子を覆っているゼリー膜からの水の除去、有機物
質は燃焼されて揮発させられる。

この段階中において熱は材料を１００℃まで膨張させ、
それに続いて残留水分の除去により収縮する。最大収縮
は約２５０℃で発生する。その場合に膨張は継続するが
、さらに他の化学的且つ構造的変化はこの段階では発生
しない。

（２）結合水は熱吸収により４００〜６００℃の間で除
去される。これは遊離酸化物への粘土の分解による吸熱
反応を生ずる。膨張は終了し、続いて収縮が行われる。

（３１６００〜９００℃の間で、脱水は非常に不安定で
、反応性の「メタカオリン」化合物を発生する。アルミ
ナはＨＣＱ中に溶解可能で、ケイ素はアルカリ中に溶解
可能である。この「メタカオリン」はガンマアルミナ中
で分解する傾向があり、それは多量の水分吸収および膨
張能力を有する。

（４）２つの吸熱反応は熱進展により９００〜１０００
℃の間で発生する。第１の反応はガンマアルミナのアル
ファアルミナへの変質により、ところが第２の反応は二
酸化ケイ素とアルミナの結合により発生され、かくして
シリケートを形成する。

（５１１０００℃と１７５０〜１９５０℃の間で他の反
応が結合により材料の完全な溶融まで生ずる。

本発明の技術的範囲は焼結がシリケートの形成および次
いで起る処理済み材料の種々の成分間に化学的結合によ
り９００〜１４００℃の温度値ですでに行われるので、
変質サイクルをさらに延長することなく、これらの温度
範囲で焼成することにより有害且つ有毒な廃棄物の消去
を保証する。焼結材料は次いで適切に定義される冷却サ
イクルにおいて冷却される。

約１０００℃の焼成温度が幾つかのセラミックペースト
に関して、それらの焼成を達成し、保証するのに十分で
あり、ところが他のペーストにおいては１２００℃から
１１００℃までの温度を必要とする場合がある。

冷却後、このようにして得られた材料は安定性があり、
結合は不活性またはせいぜい固有の生成物のカテゴリに
おいて最終生成物の毒物学的分類の許容し得る限界にそ
の溶解度または解離を低減する。

本発明による消去方法は有害及び有毒な廃棄物が今や混
入される基本セラミックペーストから得られる公知の通
常のセラミック生成物の製造方法に基づいている。

要するに、上記は有害かつ有毒な廃棄物がそれに添加さ
れるセラミックペーストの注意深い調製によって達成す
ることができる。

明かなように、差し支えない有害且つ有毒な廃棄物の比
率を決定するように、添加されたセラミックペーストの
最良の組成を同定することが必要である。これは限定さ
れたサンプルについての実験室での試験を必要とし、そ
の場合に。

前述されたように、セラミックペースト型によれば、９
００〜１４００℃の範囲にある焼結温度に焼成される。

最終分析は焼成曲線の調製を行うことができ、必要なら
ば、最適なセラミックペーストが得られるまでペースト
はその特徴的な組成および焼成によって焼成粘土、テテ
コッタ、軟質ペーストおよび硬質ペースト磁器、セラ器
、土器等に分類されるような処理済み廃棄物の除去を保
証する。

また、商業的活用に適する特性を有する最終生成物の利
用を決定することが必要である。さもなければ、それは
処理後にその毒性および有害性質を失っているにもかか
わらず消去廃棄物として処理されてしまう。

次いでサンプルについての検討が行なわれそして所望の
結果が得られるとき、商業的規模で生産が開始される。

製造者のプラントに集められたとき、有害且つ有毒な製
品の状態が正しく考慮される。

種々の溶液が可能であり、例えば、有害且つ有毒な製品
が均質スラッジから成っている場合にこのようなスラッ
ジの処理は適量の水を添加後それらの溶液を特殊な垂直
又はネジ嵌合溶解タンク内に必要とする。溶出液はその
場合に濾過される。

廃棄物が乾燥または粒状状態である場合に。

製品の粒径分布に応じて種々の型のセラミックミル（シ
ョークラッシャ、破砕ロール、ハンマクラッシャ、パグ
ミル等）によって破砕される。

最後に、廃棄物が成る濃度の集塊または非水溶性粒子を
含んでいるスラッジである場合に製品はセラミックボー
ルミル内で処理される。

有害且つ有毒な物質の処理はセラミック成分の処理と同
じであり、これらの有害且つ有毒物質がセラミック構成
要素の成分と異なる状態にあるとき分離して行なわれる
。このような予備処理は破砕されるべき微細なセラミッ
ク混合物と有害且つ有毒な物質を使用することにより、
さもなければ破砕されるべき要素を含んでいる懸濁され
た粒子および耐火粘土なしで有毒且つ有害な液体廃棄物
により行なうことができる。

逆に、有害且つ有毒な廃棄物およびセラミック要素が１
例えば溶解液により溶解された液体、微細な粉末による
微細な粉末等のごとく、同一状態および化学的物理的相
にある場合に、予備処理は必要ではないが、バッチは通
常のセラミックペーストと同様に処理させることができ
る。

本発明の主題である有害且つ有毒な工業廃棄物の処理方
法は例えば汚染金属及びセレン、銅、クロム、バナジウ
ム、マンガン、アンチモン、カドミウム、鉛等のごとき
金属化合物を含有する廃棄物に有効である。

表示するために１本処理方法はセラミック産業からの産
業スラッジ残留物に使用された。これらのスラッジは、
それらが平均値で、Ｐｂ　：　２０５００〜６８６００
ｍｇ／ｋｇＣｄ　：　２０〜１８０ｍｇ／ｋｇ Ｃｒ：約１８０ｍｇ／ｋｇ を含んでいるので、有害かつ有毒である。

これらのスラッジは５０％の割合で粘土質アマルガムに
混合される。

必要な処理後、このように得られた混合物は焼物に成形
されかつ１０００℃でオーブン内で焼成される。

ｐｂ及びｃｂはＣＥＥ試験に応じて４％酢酸により行な
われる試験を解除しかつ以下の結果が得られた。

Ｐ　ｂ　：２．１０　ｍｇ／　ｎ　ｔまたは０．０９６
６　Ｂ／ｄｒｒｒＣｄ　：０．００８ｍｇ／　Ｑ　ｔま
たは０．０００３６８＋＊ｇ／ｄｒｒｒＣｒ　：０．１
　ｍｇ／　Ｑ　を以下または０．００４６ｍｇ／ｄｉそ
れゆえ、解除は不活性物質に確立された限界内に留まり
かつ焼物は食品に使用させることができる。

他の起源の有害かつ有毒な生成物（例えば、都市のゴミ
焼却炉の静電フィルタから集められた有害な灰および粒
子）についての同様な試験は同様な知見または少なくと
も［固有（スペシャル）」としてではあるが、決して有
害または有毒でない最終セラミックを分類することを許
容する結果を示した。

６価クロムの製造のために処理された廃棄物、鉛および
鉄酸化物を含有する鉄冶金残留物等について行なわれた
他の試験はさらにこの発明の有益な概念の有効性を確証
した。

明らかなように、有害な工業廃棄物以外に、この処理方
法はまたは研究および分析室からの放出のごとき他の有
害かつ有毒な廃棄物に使用できる。

特に、本発明は有害且つ有毒な廃棄物の廃棄を扱うが、
この消去方法はまた有毒または有毒ではないかも知れな
いが不活性かつ有用な製品への変質によって処理されね
ばならない特殊な廃棄物に使用することができる。

余すところなく説明されたように、有害且つ有毒な製品
の混合による本発明の主題の方法によって得られた最終
セラミックは不活性または固有とみなされることができ
る。また、不活性セラミック製品は家庭用及び食品用か
つとくに工業用に理論的には安全に使用させることがで
きるが、固有の製品は廃棄場所に送られねばならない。

本発明によれば、しかしながら、このような不活性の非
汚染セラミックを工業用に使用することができる。

これらの不活性セラミックは、実際に、成形または粒状
化後、レンガ製造、または道路舗装（砂およびバラスに
代えて）に、埋め戻し、盛土、コンクリート用骨材（砂
およびバラス等に代えて）に好都合に使用することがで
きる。それゆえ、有害且つ有毒な物質を除去する好まし
い結果をすでに達成した不活性セラミックは通常使用さ
れる他の材料を置換するように産業において好都合に使
用することができ、したがってこの廃棄物処理方法の有
用性を高める。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）有害且つ有毒な工業廃棄物の処理方法において、
   これらの有害且つ有毒な廃棄物をセラミックペーストを
   得るようにセラミックス用粘土成分に添加させ、次いで
   セラミックペーストを９００℃〜１４００℃の範囲の温
   度で焼成させ、有害且つ有毒な生成物が不活性か又は固
   有とみなすことができる焼結及び結晶拡散によって全体
   的に混入且つ結合した最終セラミック生成物を形成する
   ことを特徴とする有害且つ有毒な工業廃棄物の処理方法
   。
2. （２）有害且つ有毒な廃棄物を混入させ且つかくして不
   活性になったセラミックスを食品に適する工業製品の製
   造に使用し、固有として分類されたセラミックスを通常
   廃棄場所に送ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の有害且つ有毒な工業廃棄物の処理方法。
3. （３）セラミックス粘土混合用の同一性状及び濃度を有
   する有害且つ有毒な廃棄物をセラミックペーストの通常
   の機械的処理によって直接一団として処理し、粘土質材
   料によりセラミック粘土混合物から異なっている外観お
   よび濃度を有する廃棄物をセラミックペーストにより一
   団として処理する前に調製し且つ処理することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の有害且つ有毒な工業
   廃棄物の処理方法。
4. （４）あらゆる型式の有害且つ有毒な廃棄物を最終の不
   活性又は固有のセラミック生成物を得るのに添加される
   基本的なセラミック生成物の適宜な品質および比率を決
   定するために実験室で試験されねばならないことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の有害且つ有毒な工
   業廃棄物の処理方法。
5. （５）通常廃棄させる固有の廃棄物に使用することがで
   きるが、不活性セラミック生成物に変質させることもで
   きることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の有
   害且つ有毒な工業廃棄物の処理方法。