JPH04357002A - 防腐・防虫性木材廃棄物の処理方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は防腐・防虫性木材廃棄
物の処理方法に関する。さらに詳しくは防腐・防虫性無
機化合物で処理した防腐・防虫性木材廃棄物を処理し、
防腐・防虫性化合物を抽出し、処理済み木材廃棄物を無
害とし、パルプ製造の原料として再利用し、あるいはそ
のまま焼却しても環境汚染を生じないものとし、且つ抽
出して得た防腐・防虫性化合物を防腐・防虫性薬剤とし
て活用する防腐・防虫性木材廃棄物の処理方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】木材を腐朽（微生物、カビ等による分解
、劣化）や白蟻等の虫による被害から守るために、古く
から木材に硫酸銅等の銅化合物、クロム酸カリウム等の
クロム化合物、塩化第２水銀等の水銀化合物、フッ化ナ
トリウム等のフッ素化合物、ヒ素化合物、りん化合物、
あるいはホウ酸等のホウ素化合物を単独であるいは適宜
組合わせて水溶液とし、木材に注入して長期間防腐・防
虫効果を持続する防腐・防虫性木材を製造している。

【０００３】特に銅化合物、クロム化合物、ヒ素化合物
の組合わせはＣＣＡ防腐・防虫性薬剤として、１９６５
年頃より鉄道枕木、樹木添え木、公園遊戯具、木橋、床
下用木材、屋根のじ板等に広く使用されている。ＣＣＡ
防腐・防虫性薬剤中のヒ素化合物をホウ素化合物、フッ
素化合物、あるいはりん化合物とそれぞれ置換した組合
わせはＣＣＢ防腐・防虫性薬剤、ＣＣＦ防腐・防虫性薬
剤、ＣＣＰ防腐・防虫性薬剤として一部で使用されてい
る。

【０００４】上記の防腐・防虫性薬剤で処理した防腐・
防虫性木材は最近耐用年数に到達し、木材廃棄物を処理
するときに生じる環境汚染が問題になっている。

【０００５】上記の木材廃棄物は有害化合物（木材に注
入した防腐・防虫性薬剤、該薬剤が木材中で変化して生
成した化合物、木材廃棄物の処理中に生成した化合物を
含めて環境汚染を生じる化合物一切を総称し、以後この
語を使用する。）を含んでいるので、一定の制限の下で
保存、管理をせねばならず、焼却すれば排煙とともに有
害化合物を拡散し、あるいは灰分に残留し有害化合物を
溶出して環境を汚染し、ＫＰパルプ工場でパルプ製造の
原料として使用すれば、パルプ廃液中に有害化合物が溶
出し廃液の処理・利用に支障を来たす問題があった。

【０００６】従って防腐・防虫性木材廃棄物の処理方法
として １．木材廃棄物を密閉条件の下で熱分解して有害化合物
の拡散を防ぎながら安定化させる。

【０００７】２．木材廃棄物の焼却排煙を完全にして処
理する。排煙処理で排出されるダスト、排水の処理を含
む。

【０００８】３．木材廃棄物の焼却灰をコンクリートあ
るいはプラスチックで固化して不溶化する。

【０００９】等の方法が提案され、あるいは実施されて
きた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法ではいずれ
も有害化合物を完全に除去して環境汚染を無くすことは
困難であり、かつきわめてコスト高となる。従って有害
化合物を全く系外へ出さないいわゆるクローズドシステ
ムによって防腐・防虫性木材廃棄物を処理し、しかも処
理により生成した物質を完全に利用し、かつ小さいコス
トで実施できる処理方法の出現が期待されていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は防腐・防虫性
化合物を含む薬剤で処理した防腐・防虫性木材廃棄物を
チップ状に破砕し、加熱した酸性溶液に浸漬して、該防
腐・防虫性化合物を抽出、分離する。

【００１２】そして酸性溶液として１／２０〜２Ｎの塩
酸、硫酸等の無機酸水溶液を６０℃以上に加熱して使用
する。

【００１３】また浸漬方法として、該廃棄物チップを容
器に入れ、加熱酸性溶液を満たした複数の容器に順次浸
漬する方法、あるいは低速で回転するスクリュウフィー
ダの一方より該廃棄物チップを投入し、他方より加熱し
た酸性溶液を注入し、他方より有害化合物を含む溶液を
、一方より有害化合物を除去した廃棄物チップを取出す
方法を提供する。

【００１４】

【作用】上記の方法により防腐・防虫性木材廃棄物をほ
ぼ１００％の高い抽出率で、しかも不純物であるリグニ
ンをほとんど含まない有害化合物の濃厚な水溶液を高能
率で得ることができ、一方有害化合物をほとんど含まな
いチップを得ることができる。

【００１５】そしてこの濃厚水溶液はそのままで、ある
いは濃縮し、他の成分を添加し、またはＰＨを調節して
再たび木材の防腐・防虫性薬剤として活用でき、この処
理済チップはＫＰパルプ用原料として活用でき、あるい
はそのままでチップ燃料として使用できる。

【００１６】

【実施例】この発明の酸性溶液として使用できる酸とし
ては、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸、酢酸等の有機酸を
例示できるが、防腐・防虫性木材廃棄物より有害化合物
を抽出できる比率の点で無機酸がよく、その中でも塩酸
、硫酸を使用するときはリグニン等の有機物が溶出しな
いので望ましい。

【００１７】ちなみにＣＣＡ防腐・防虫性薬剤で処理し
た防腐・防虫性木材廃棄物を粉砕機により２ｍｍΦ程度
に破砕した木材粉末を塩酸、硫酸、硝酸、酢酸のそれぞ
れの１／８Ｎ水溶液に、１２０℃で１時間浸漬した結果
、塩酸、硫酸、硝酸を使用するときはほぼ１００％の抽
出率で有害化合物を抽出することができた。酢酸を使用
したときの抽出率は銅化合物、ヒ素化合物は１００％近
く抽出できたが、クロム化合物は４０％程度しか抽出で
きなかった。

【００１８】参考までに同一濃度、同一条件で、水酸化
ナトリウム、ＫＰパルプ蒸解剤（水酸化ナトリウムと硫
化ナトリウムの混合物）、亜硫酸パルプ蒸解剤（亜硫酸
ナトリウムと炭酸１水素ナトリウムの混合物および亜硫
酸ナトリウムと亜硫酸の混合物）の水溶液に木材粉末を
浸漬したが、木材粉末中で不溶性の金属化合物を生成し
抽出率は低かった。

【００１９】この発明における酸性溶液の加熱温度とし
ては６０℃以上とする。この範囲の温度ではどんな有害
化合物でもほぼ１００％の抽出率で抽出可能である。し
かしなるべく低温で処理することがリグニン等の有機物
質を溶出しがたいので望ましい。

【００２０】この発明で使用する酸性溶液の濃度は１／
２０〜２Ｎの濃度のものを使用できる。この範囲の酸性
溶液であればほぼ１００％の抽出率で有害化合物を抽出
することができる。１／２０Ｎ以下の酸性溶液では有害
化合物の抽出率が低い。２Ｎ以上の酸性溶液では木材成
分が酸分解し、糖分等が抽出されてくる。

【００２１】この発明では廃棄物チップ単位量当たりの
酸使用量が増加すると、リグニン等の有機物質の溶出量
が若干増加する。

【００２２】この発明で使用する廃棄物チップの粒度は
通常パルプ製造時に木材を破砕するときと同一粒度、す
なはち１０×１０×０．５ｃｍ程度の木片としてもよい
が、チップの粒度が小さい程抽出時間を短縮できるが、
チップの粒度が細かくなると処理済みチップの利用に支
障があるので、チップの粒度は５〜２０ｍｍΦの範囲で
あれば、１／１０Ｎ硫酸水溶液に１００℃で２時間浸漬
すれば、粒度にかかわらずほぼ１００％の抽出率で有害
化合物を抽出することができる。

【００２３】この発明では廃棄物チップを酸性溶液に浸
漬してほぼ１００％の抽出率で有害化合物を抽出するに
要する時間は、廃棄物チップの粒度、酸の種類、酸性溶
液の濃度、温度等の条件によって左右されるが、１／１
０Ｎ硫酸水溶液を使用した場合、１２０℃、１時間でほ
ぼ１００％の抽出率で有害化合物を抽出することができ
た。必要以上に浸漬時間を長くするとリグニン等の有機
物質が溶出してくるので望ましくない。

【００２４】なおＣＣＡ防腐・防虫性薬剤で処理した防
腐・防虫性木材廃棄物を２ｍｍΦ程度に破砕し、１００
℃の１／１０Ｎ硫酸水溶液に浸漬した場合の時間−抽出
率のグラフを図３〜図５に示す。図３はクロム化合物の
、図４は銅化合物の、図５はヒ素化合物の時間−抽出率
グラフである。

【００２５】以上の条件は常圧の場合について記したが
加圧の下では抽出時間が短縮できることは当然である。

【００２６】以上の諸条件を総合して、ＣＣＡ防腐・防
虫性薬剤で処理した木材廃棄物を処理するには、木材廃
棄物を粒度５〜２０ｍｍΦに破砕し、塩酸、または硫酸
の１／２０〜２Ｎ水溶液を、６０℃以上に加熱し、２〜
８時間浸漬するとほぼ１００％の抽出率で有害化合物を
比較的短時間で抽出することができ、しかもリグニン等
の有機物質の溶出が少ない、高能率の防腐・防虫性木材
廃棄物の処理方法である。

【００２７】次にこの発明を実施するための具体的な方
法について詳細に説明する。

【００２８】（１）１個の水槽を使用する方法ステンレ
ス鋼製あるいはポリエチレン、ポリプロピレン等の耐酸
性合成樹脂製の水槽に廃棄物チップを投入し、所定温度
に加熱した酸性溶液を加え、保温しつつ所定時間水槽を
振動し、あるいは撹拌する。この方法では処理済み廃棄
物チップを利用するために充分水洗せねばならず、また
その廃水の適切な処理を必要とする。

【００２９】（２）複数の水槽を使用する方法（多段式
抽出方法） （１）の方法の問題点を解決したのが次に図１に従って
説明する複数の水槽を使用する方法（多段式抽出方法）
である。

【００３０】図１は６０ｔ／８時間の能率でＣＣＡ防腐
・防虫性薬剤で処理した木材廃棄物を処理する装置を示
している。

【００３１】Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５はステンレ
ス鋼製あるいは塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等の耐酸性合成樹脂で被覆された１．５×１．
５×２．８ｍの製の水槽で、この例では５個の水槽を順
次高くなるように直列に配置している。それぞれの水槽
Ｔ１〜Ｔ５には上部（２．３ｍＨ）に排水口Ｅ１、Ｅ２
、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５を設けている。水槽Ｔ１〜Ｔ５は内
部に入れる酸性溶液を一定温度で保持できるようボイラ
ーＢより水蒸気を導入するパイプを配置している。ＴＡ
、ＴＣは水槽Ｔ１〜Ｔ５と同一材質よりなる酸性溶液調
製兼貯蔵用水槽および廃棄物チップを酸性溶液で抽出し
た濃厚な有害化合物溶液貯蔵用水槽である。Ｐ１は水槽
ＴＡより水槽Ｔ５へ酸性溶液を一定速度で送出す定量ポ
ンプ、Ｐ２は有害化合物溶液を水槽ＴＣより蒸発缶へ送
出す通常のポンプ、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は溶液を送出すパ
イプである。

【００３２】Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３・・・は廃棄物チップを
収容するステンレス鋼線あるいは塩化ビニル樹脂で被覆
した鉄線よりなる網を鉄製枠で固定した１．２×１．２
×１．２ｍの篭等の容器、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・は容
器Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３・・・を吊り上げ、吊り下げるクレ
ーン、ＲはクレーンＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・を保持し、
移行させるレールである。

【００３３】次にこの装置による廃棄物チップをの処理
方法について説明する。水槽ＴＡに水および硫酸を入れ
て０．１Ｎ硫酸水溶液を調製し、１００℃で保持する。 このとき水槽ＴＡに入れる水を予め加熱しておいてもよ
いが、水槽ＴＡに水蒸気を導入する加熱装置を設けて硫
酸水溶液の温度を調節できるようにしておくことが望ま
しい。　　そして硫酸水溶液を水槽ＴＡより定量ポンプ
Ｐ１により１００ｌ／分の速度でパイプＩ１を通り水槽
Ｔ５へ送り、水槽Ｔ５へ入った硫酸水溶液の水位が高ま
ると排水口Ｅ５より水槽Ｔ４へ入り、順次水槽Ｔ３、Ｔ
２、Ｔ１を経て、パイプＩ２を通り有害化合物溶液貯蔵
用水槽ＴＣに入り、水槽ＴＣよりポンプＰ２により蒸発
缶ＥＶへ送り込む。

【００３４】防腐・防虫性木材廃棄物をチッパ（図示せ
ず）により破砕して廃棄物チップとし、容器Ｎ１、Ｎ２
、Ｎ３・・・へ入れる。クレーンＣ１を容器Ｎ１上に移
行させ、容器Ｎ１を吊り上げた後水槽Ｔ１上へレールＲ
上を移行させ、水槽Ｔ１内へ吊り下げて１０〜２０分間
振動しつつ浸漬した後、吊り上げてよく水を切り、水槽
Ｔ２内へ吊り下げて同様に浸漬した後、吊り上げてよく
水を切り水槽Ｔ３に浸漬する。順次水槽Ｔ４、Ｔ５で同
一操作を繰返した後、容器Ｎ１を系外へ移行させ処理済
みチップを所定場所へ排出する。このとき水槽Ｔ１〜Ｔ
５へ移行するに従い硫酸水溶液中および廃棄物チップ中
の有害化合物濃度は順次小さくなり、廃棄物チップ中の
有害化合物はほぼ１００％抽出される。このとき各水槽
における有害化合物濃度の対数は水槽順位と逆比例する
。容器Ｎ１を水槽Ｔ１に浸漬し、水槽Ｔ２に移行させた
後、容器Ｎ２、Ｎ３・・・を使用して同一操作を順次連
続して行う。

【００３５】一方水槽ＴＮより定量ポンプＰ１を使用し
て硫酸水溶液を水槽Ｔ５へ送る。水槽Ｔ５へ入った硫酸
水溶液は順次水槽Ｔ４〜Ｔ１へ移動し、廃棄物チップ中
の有害化合物を抽出し、有害化合物の濃厚溶液となって
パイプＩ２を通り、水槽ＴＣへ入り、ここよりはポンプ
Ｐ２を使用してパイプＩ３を経て蒸発缶へ送りさらに濃
縮する。

【００３６】この例では２００ｍｍＨｇで濃縮し、１０
倍に濃縮した有害化合物の濃縮溶液を６００ｌ／時間で
得ることができた。

【００３７】上記の例では蒸発缶としてロータリーエバ
ポレータを使用したが、５０〜１００℃の条件では常圧
でも４００ｍｍＨｇ以下の減圧でも蒸発凝縮水中に有害
化合物が混合することなく容易に濃縮することができた
。 ５０℃以下では液面からの発泡が多くなるので望ましく
ない。

【００３８】蒸発缶中にスクレーパーＳＣを設け、濃縮
溶液、スラッジを掻き取りながら底部より排出する。

【００３９】このようにして得た有害化合物の濃縮溶液
は銅、クロム等の金属原料として再利用（山元還元）が
可能であるが、金属を回収する技術が難しく、供給量が
少なく、ヒ素化合物の存在は精練に問題があり、実用し
がたいので、必要によりＰＨ、濃度を調節しあるいは適
当な添加剤を加えて再び防腐・防虫性薬剤として活用す
る。また蒸発缶より排出された水蒸気を直接水槽Ｔ１〜
Ｔ５、ＴＡに導入し加熱用に利用し、あるいは凝縮冷却
器で凝縮して硫酸水溶液の調製に利用すれば、完全なク
ローズドシステムとなる。この水蒸気、水中には有害化
合物の移行が認められない。

【００４０】（３）連続浸漬抽出方法 多段式浸漬抽出方法では廃棄物を容器に出し入れするの
に手数がかかるので、さらに高能率の連続浸漬抽出方法
について説明する。

【００４１】図２は廃棄物チップを２４０ｔ／日で処理
する実施例の装置を示している。Ｓはこの装置の中心と
なるスクリュウフィーダで、ガラス繊維補強ポリエステ
ル樹脂（ＦＲＰ）を材料とする２ｍΦ、長さ１０ｍの横
長円筒（抽出缶）で、その軸心にステンレス鋼製の中空
軸Ａを軸支し、中空軸Ａの外周に約０．７ｍのピッチで
ほぼ円筒の内径と同径のステンレス鋼製スクリュウを装
着する。中空軸Ａの端部にはプーリー、ベルトあるいは
チェーンベルトおよびモータよりなる駆動装置（図示せ
ず）を装着する。

【００４２】Ｃは木材廃棄物を破砕してチップとするチ
ッパ、Ｈはホッパ、Ｄはロータリーダンパで、チッパＣ
で破砕した木材廃棄物チップをホッパＨ、ロータリーダ
ンパＤを経て一定速度でスクリュウフィーダＳへ送り込
む。

【００４３】Ｂはボイラで水蒸気を生成させ、酸性溶液
調製兼貯蔵用の水槽ＴＡおよびスクリュウフィーダＳ内
の中空軸Ａへ供給して加熱用として使用する。

【００４４】ＥＶは蒸発缶で、スクリュウフィーダＳよ
り排出される有害化合物溶液を蒸発し、濃縮する。蒸発
缶ＥＶには通常スクレーパＳＣ、減圧ポンプＰＶを連結
し、ている。また蒸発缶ＥＶはパイプにより凝縮冷却器
ＣＯに直結し、凝縮冷却器ＣＯは水を凝縮させた水をパ
イプにより水槽ＴＡへ送り込むでいる。また蒸発缶ＥＶ
よりパイプにより水蒸気を水槽ＴＡ、スクリュウフィー
ダＳへ送込むこともできる。

【００４５】次に上記装置により廃棄物チップより有害
化合物を抽出する方法について説明する。木材廃棄物を
チッパＣにより１０×２０ｍｍΦの大きさのチップに破
砕し、ホッパＨ、ロータリーダンパＤを経て、１ｔ／６
分の速度でスクリュウフィーダＳへ送り込む。スクリュ
ウフィーダＳの中空軸Ａの回転速度を２ｒ．ｐ．ｍ．と
し、廃棄物チップを図の右から左へ移送する。この間ボ
イラＢより水蒸気を内へ送りスクリュウフィーダＳ内を
加熱する。

【００４６】一方水槽ＴＡへ水を入れ、次いで硫酸を投
入して１／１０Ｎ硫酸溶液を調製し、ボイラＢより水蒸
気を通して１００℃に加熱し、スクリュウフィーダＳの
左から右へと１００ｌ／分の速度で送り込む。この間ス
クリュウフィーダＳ内は廃棄物チップと硫酸溶液で満た
される。

【００４７】この操作によって硫酸溶液は廃棄物チップ
より有害化合物を抽出しつつその濃度を大きくしつつ移
行し、ほぼ１００％抽率でスクリュウフィーダＳより蒸
発缶ＥＶへ排出される。

【００４８】蒸発缶ＥＶでは多段式浸漬抽出方法と同様
に有害化合物溶液をさらに濃縮する。その後の操作およ
び用途は多段式浸漬抽出方法の場合と全く同様である。

【００４９】

【発明の効果】この発明の防腐・防虫性木材廃棄物の処
理方法の効果は下記の通りである。

【００５０】（１）木材廃棄物中の銅化合物、クロム化
合物およびヒ素化合物等の有害化合物をほぼ１００％抽
出できる。

【００５１】（２）木材廃棄物の処理過程で有害化合物
を含む廃液あるいは廃ガスを排出しないし、処理過程に
て生成した２次廃棄物も系外へ出さないので環境汚染の
問題を生じない。（クローズドシステム）（３）処理済
み木材廃棄物をパルプ原料あるいは燃料として使用でき
る。そのとき環境汚染を生じることはない。

【００５２】（４）木材廃棄物を処理した抽出液を防腐
・防虫性薬剤に再度使用することができる。この抽出液
中のリグニン等の有機物質の溶出量は小さいので高品質
の防腐・防虫性薬剤を得ることができる。

【００５３】（５）装置が簡単で、僅かの設備投資で大
量の木材廃棄物の連続処理ができる。 （６）処理操作が簡単で、安全で多額の運転経費を必要
としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】多段式抽出方法を説明する図

【図２】連続浸漬抽出方法を説明する図

【図３】クロム
化合物の時間−抽出率のグラフである。

【図４】銅化合物の時間−抽出率のグラフである。

【図５】ヒ素化合物の時間−抽出率のグラフである。

【符号の説明】

Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５　　容器Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３、Ｔ４、Ｔ５　　水槽Ｓ　　スクリュウフィーダ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　防腐・防虫性化合物を含む薬剤で処理
   した防腐・防虫性木材廃棄物をチップ状に破砕し、加熱
   した酸性溶液に浸漬して、該防腐・防虫性化合物を抽出
   、分離することを特徴とする防腐・防虫性木材廃棄物の
   処理方法。
2. 【請求項２】　　前記防腐・防虫性木材廃棄物のチップ
   を耐酸性材料製の容器に入れ、加熱酸性溶液を満たした
   複数の水槽に順次浸漬し、水切りする操作を繰返して、
   防腐・防虫性化合物を抽出、分離することを特徴とする
   請求項１の防腐・防虫性木材廃棄物の処理方法。
3. 【請求項３】　　前記防腐・防虫性木材廃棄物のチップ
   を低速度で回転する耐酸性材料製のスクリュウフィーダ
   中を通過させ、加熱酸性溶液を該チップが通過する方向
   の逆方向の一端より供給し、他端より溢流させ、防腐・
   防虫性化合物を抽出、分離することを特徴とする請求項
   １及び２のいずれかの防腐・防虫性木材廃棄物の処理方
   法。
4. 【請求項４】　　酸性溶液が無機酸の水溶液である請求
   項１乃至３のいずれかの防腐・防虫性木材廃棄物の処理
   方法。
5. 【請求項５】　　無機酸の水溶液が１／２０Ｎ乃至２Ｎ
   の塩酸又は硫酸の水溶液である請求項４の防腐・防虫性
   木材廃棄物の処理方法。
6. 【請求項６】　　酸性溶液を６０℃以上に加熱し、防腐
   ・防虫性木材廃棄物のチップを１〜１０時間浸漬する請
   求項１乃至３のいずれかの防腐・防虫性木材廃棄物の処
   理方法。