JPH08209124A - 焼却灰のセメント系土壌改良固化剤の製法と安定処理剤 - Google Patents

焼却灰のセメント系土壌改良固化剤の製法と安定処理剤

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JPH08209124A
JPH08209124A JP5642395A JP5642395A JPH08209124A JP H08209124 A JPH08209124 A JP H08209124A JP 5642395 A JP5642395 A JP 5642395A JP 5642395 A JP5642395 A JP 5642395A JP H08209124 A JPH08209124 A JP H08209124A
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incineration
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃棄物の焼却灰から有害重金属の漏出しない
コンクリート固化生成物を得るためのもので、セメント
として利用するためのものである。 【構成効果】 セメントの作用による固化のみでなく、
ナトリウム、カリウム、カルシウム、ホウ素、ケイ素等
のガラス形成成分をイオン状態として含有する安定固化
剤をセメントと共に添加することによって廃棄物の焼却
灰から有害重金属を溶出させることのないセメント性固
化生成物を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般ゴミ、下水汚泥、ヘ
ドロ、産業廃棄物等を焼却した後に残る有害な重金属類
を含む焼却灰をセメント化し、焼却灰のセメント系土壌
改良剤の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来ゴミ処理工場では、再利用できない
ゴミは焼却により、ゴミの体積を減容させ、後に残る焼
却灰をそのまま、管理型の処分場に捨てるか、あるい
は、セメントを混ぜて固化するなどして処理している。
例えば、焼却灰をセメントに混ぜて固化させることで、
環境への有害物質の溶出を防止する方法は一応の効果は
あるが、セメントに過剰の水分を使用するので、その水
分の蒸発によって固化後に毛細管ができ、固化物に水の
浸透性が出て、有害物が溶出する可能性があり、長い期
間にわたっては、溶出が無視できないほどになる場合が
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】焼却後の灰についての
問題点は、灰の中に有害な成分や重金属類や有機質分が
多く含まれている場合である。これらのものは、焼却に
ともなう高熱で分解されなかったものであり、化学的な
処理が困難なことが多い。脱塩素処理で石灰による強ア
ルカリ性を示すため、酸化物として存在している金属や
重金属は水に溶け出すと水酸化物の不溶性塩となるが、
溶出試験を行うと少量であっても溶出して来るので、微
量でも永続的に重金属類の溶出が続くことになる。この
ような有害成分を含む焼却灰をそのまま埋立てなどに用
いると、有害成分が溶出し、環境に悪影響を与えること
から、有害物の重金属を溶出しないような処理を施した
うえで廃棄しなければならない。
【0004】従って本発明は、焼却灰をポルトランドセ
メントによる固化のみならず、焼却灰をセメント化し安
定した状態でセメント系土壌改良剤に利用することを目
的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は有害重金属、若
しくは有機塩を含む、焼却灰をキルンにかけ、100メ
ッシュの粉体にして、無水炭酸ナトリウム、無水炭酸カ
リウム、酢酸ナトリウム、ホウ酸、二酸化ケイ素、酸化
カルシウム等のガラス形成成分を主成分とする有機物安
定処理剤を加えて、セメント化することにより、固化物
による再度の廃棄物の処理をはぶき、環境への有害物質
の溶出を防ぐ方法によるセメント系土壌改良剤を提供す
るものである。
【0006】本発明で使用する有害物質安定処理剤は二
酸化ケイ素と無水炭酸ナトリウムとコバルトの反応を基
礎としたものであり、二酸化ケイ素は可溶性ケイ酸塩に
変わり、無水炭酸ナトリウムとの化学反応により、ケイ
酸ナトリウムを生じ粘着剤となり、また、二酸化炭素
は、ケイ素との共有結合による結晶化合物をつくりケイ
素と炭素との共有結合による非常に安定で高温に耐える
有機ケイ素化合物となる。シリカゲルは無害であり、危
険性も少なく、安価なためきわめて実用的であり、乾燥
剤の役目をすると同時にシリカゲルが水を吸い、水分子
が塩化コバルトと反応し、コバルト(II)イオン等金
属イオンのまわりに、塩化物イオンのような陰イオンが
規則正しく並んで錯体を形成する。さらに無水炭酸ナト
リウムは水と反応して水酸化ナトリウムをつくり、水酸
化ナトリウムは水によく溶けて水酸化物イオンを電離す
る。ナトリウムイオンはイオン化傾向も大きいので、金
属との化学反応も起こしやすく、水酸化物イオンは、ア
ルカリ性で、中和反応を起こし、酸性雨による害を止め
る役目もする。本発明の安定処理剤はSiO、Na
CO、CaCOのようなガラスの固化成分をもち、
さらに無水ホウ酸、HBOを加えれば硬質ガラス系
のものとなるものであり、またCaCO、SiO
SOAl、Fe、MgO等セメント成分
も混合するものである。このセメントの成分は100g
に対して20gほど加えることにより、水和反応による
一層の造岩作業の働きを強め、岩石の主成分であるH
SiO+SiOを長い年月をかけてつくりあげるも
ので、セメントによる水和反応のみでなく、錯イオン結
合と相まって造岩性を強くするものである。
【0007】焼却灰に含まれている有害物の薬品処理方
法では、どのような処理方法であっても焼却灰と薬品の
混合、攪拌効率が一番の問題となるため、処理対象物に
見合った混合方法、処理時間のテストを繰り返し、焼却
灰粒子の無機質成分は固化に必要な石灰分(CaO)、
ケイ酸分(SiO)、アルミナ分(Al)、鉄
分(Fe)、硫酸根(−SO)等の化合物を水
と反応させて水和物を生成し、液性イオン濃度の変化に
応じてイオン荷電が修正され、沈積が始まる。
【0008】焼却灰内の液層、気層、さらに有機質の硬
化に対する最大の阻害要因は、セメントの水硬性鉱物が
加水分解によって生ずるカルシウムイオンといち早く反
応して、不溶性、又は可溶性の化合物を形成する点にあ
る。例えば不溶性塩を形成する場合はその主成分が、セ
メント粒子の表面を被覆して以後の反応を進まなくする
作用、又、可溶性塩の場合は次々に反応して溶液として
水和反応の系外に持ち去ってしまう作用である。いずれ
にしても、このように水和反応の主体であるべき、カル
シウムイオンが他の反応系に持ち去られたのでは水和反
応の化学バランスが崩れる。依って本発明の安定カルシ
ウム処理剤を混合することにより、液相が石灰含有量を
増大し、アルカリ性の組成となることを、さらには急速
な水和反応によって水和阻止効果の及ぶ前に固化を達成
する組成とすることで、アルミン酸石灰水和物の水和反
応を促進し、エトリンガイト(3CaO・Al
3CaSO・32HO)の生成をより多くするもの
で、これら複塩は重金属を含む、有害物を固定し、溶出
させない状態にするものである。
【0009】本発明によるセメント系土壌改良剤にアン
モニアを配位子とするアンモニア分子の水素原子が有機
の炭化水素基で置換され、炭化水素基の2箇所に窒素原
子が結合した分子は、窒素原子が配位したときに一種の
環をつくり、安定度を増す。セメントはエトリンガイト
の水和反応による固化作用で固化生成物を形成するた
め、マイナス温度による固化作用は不可能である。しか
し、本発明によるセメント系土壌改良剤は、アンモニア
分子との反応により、マイナス温度においても固化反応
が可能である。
【0010】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、これらの実
施例は単に本発明の理解を助けるための手段に過ぎず、
これらの実施例によって本発明が何等限定されるもので
ないことは当然理解されなければならないところであ
る。なお、以下の実施例は大阪市、東京都、宇都宮市、
栃木広域行政区、富里町等20ケ町村で実施し、厚生省
認定検査機関での試験データによるものである。
【0011】実施例1 セメント系土壌改良剤の主原料として焼却灰を100メ
ッシュに粉砕したものを1000g、ポルトランドセメ
ント200gをよく混合する。焼却灰が含有している重
金属を処理(化学的)するために、二酸化ケイ素(Si
)10g、酸化カルシウム(CaO)3g、無水炭
酸ナトリウム(NaCO)10g、酸化アルミニウ
ム(Al)2g、無水ホウ酸(B)5g、
無水炭酸カリウム(KCO)3g、ケイ酸カリウム
(SiO・KO)5g、酸化コバルト(CoO)2g
を使用、600℃のキルンにて約30分間攪拌を行いな
がら熱加工し、セメント系土壌改良剤を調製した。本発
明による土壌改良剤に触媒としてメチルエチルケトン
(CCOCH)、酢酸ナトリウム(CHCO
ONa・3HO)、エチレンジアミン(NHCH
CHNH)をそれぞれ5gずつ使用した。アンモニ
ア水を入れる前に触媒とセメント系土壌改良剤を30分
間攪拌、さらにアンモニア水を入れて30分間の攪拌を
実施した。大阪市ゴミ焼却場より出された焼却灰を10
0メッシュの粉体にしたものを1000gに、ポルトラ
ンドセメント200g、本発明の安定処理剤を入れたセ
メント系土壌改良剤に触媒とアンモニア水を混練し、ス
ランプ8cmの水分量で固化して、4週間養生期間を置
き、溶出試験を行った。溶出試験は、カドミウム、シア
ン、有機リン、鉛、六価クロム、ひ素、アルキル水銀、
PCBについて行った。この試験の結果、シアン、有機
りん、六価クロム、アルキル水銀、PCBについては検
出されず、鉛は0.5mg/l未満、カドミウム及びひ
素は0.05mg/l未満、全水銀は0.0005mg
/l未満といずれも有害物の判定基準に達しない値であ
った。
【0012】実施例2 東京都のごみ焼却場より出された焼却灰を100メッシ
ュの粉体にしたものを1000gにポルトランドセメン
ト200g、本発明の安定処理剤を入れたセメント系土
壌改良剤に触媒とアンモニア水を加えて混練し、実施例
1と同様の方法で1週間後に溶出試験を行った。水銀、
カドミウム、鉛、ひ素、シアン、クロムの中、鉛が0.
34mg/l未満、クロムが0.06mg/l未満で水
銀、カドミウム、ひ素、シアンについては不検出であっ
た。
【0013】実施例3 宇都宮市焼却場の焼却灰を100メッシュの粉体にした
ものを1000gに、ポルトランドセメント200g、
本発明の安定処理剤を入れたセメント系土壌改良剤に触
媒とアンモニア水を加え、実施例1と同様の方法で混練
し、2週間後に溶出試験を行った。溶出試験は鉛、カド
ミウム、ひ素、六価クロム、全水銀、有機リン、全シア
ンについて行った。この溶出試験の結果は、鉛0.17
mg/l未満、カドミウム0.005mg/l未満、ひ
素0.02mg/l、六価クロム0.14mg/l未
満、全水銀0.0005mg/l未満、有機リンと全シ
アンは不検出といずれも有害物の判定基準に合格した。
【0014】実施例4 栃木地区広域行政事務組合焼却場の焼却灰を本発明のセ
メント系土壌改良剤にしたものを1000gにポルトラ
ンドセメント200g、その他は前記実施例と同様に固
化し、1週間後に溶出試験を実施した。鉛、カドミウ
ム、ひ素、六価クロム、全水銀、有機リン、全シアンの
溶出試験の結果は鉛1.00mg/l、カドミウム0.
0005mg/l、ひ素0.02mg/l、六価クロム
0.06mg/l、全水銀0.0005mg/l、有機
リンと全シアンは不検出で、すべて判定基準に達しない
価であった。
【0015】実施例5 セメント系土壌改良剤1000Kgをコンクリート混練
機に入れて回転させながらセメント200Kgを入れて
15分間攪拌し、その後触媒とアンモニア水181を1
0倍の水で希釈して投入し、更に10分間混練した後、
スランプ15cmにして圧送ポンプにて廃棄場所に流し
込んだ。1週間後にはトラック(10t車)が乗っても
崩れない固化物となった。
【0016】
【発明の効果】本発明のセメント系土壌改良剤と安定処
理触媒を用いて焼却灰をセメント化することによって、
これまで困難とされてきた焼却灰に含まれている有害物
質が漏出することのない固化生成物を得ることができ
る。これは炭酸ソーダ等から発生する二酸化炭素がケイ
酸ソーダの分解を助けて液相にコロイド状シリカを生成
せ、このコロイドシリカが炭素−ケイ素結合を形成する
ためと考えられる。また重金属元素には電気的に陽性に
なりやすいものと陰性になりやすいものとがあり、陰陽
の組み合わせによって安定な化合物が生まれる。本発明
による焼却灰のセメント系材料としての生成物の圧縮強
度はポルトランドセメント及び安定処理剤の比率を調整
することにより任意に変えることもできる。これにより
焼却灰は廃棄物ではなく、セメントの資材として充分使
用できる副産物となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09K 107:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼却灰に含有されている重金属類の陽イ
    オンと陰イオンや有機分子など異種の単位がセメントに
    よるエトリンガイトの作用だけでなく、キレート反応に
    より凍結、触解、水侵に対して安定させるため、ナトリ
    ウム、カリウム、ケイ素、カルシウム、コバルト等を添
    加させることを特徴とする、焼却灰のセメント系土壌改
    良固化剤と触媒並びに促進剤としての安定処理剤。
  2. 【請求項2】 炭素、ケイ素結合を形成し、炭化ケイ素
    の共有結合性結晶を反応させ、反応表面積を大きくする
    ことにより、水和反応によるセメントによる固化生成物
    より、固化速度はやや、セメントに比べると遅いが、永
    久的に固化速度が無くならないことを特徴とする、焼却
    灰土壌改良固化剤と固化生成物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030032272A (ko) * 2001-10-17 2003-04-26 이상정 지반보강용 무기질재료 및 이를 이용한 지반안정화공법과고압취부성토공법과 환경복원사면취부녹화공법
KR20030069001A (ko) * 2002-02-19 2003-08-25 김동준 지반고화안정제
CZ307019B6 (cs) * 2016-09-02 2017-11-15 Vysoké Učení Technické V Brně Způsob stabilizace zbytkového amoniaku ve směsi obsahující vedlejší energetické produkty pomocí hexanitrokobaltitu sodného

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CZ307019B6 (cs) * 2016-09-02 2017-11-15 Vysoké Učení Technické V Brně Způsob stabilizace zbytkového amoniaku ve směsi obsahující vedlejší energetické produkty pomocí hexanitrokobaltitu sodného

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