JPH09108649A - 重金属含有飛灰の固化処理方法及び重金属含有飛灰の固化処理材 - Google Patents

重金属含有飛灰の固化処理方法及び重金属含有飛灰の固化処理材

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JPH09108649A
JPH09108649A JP7293657A JP29365795A JPH09108649A JP H09108649 A JPH09108649 A JP H09108649A JP 7293657 A JP7293657 A JP 7293657A JP 29365795 A JP29365795 A JP 29365795A JP H09108649 A JPH09108649 A JP H09108649A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリ飛灰、中性飛灰などの種々の重金属
含有飛灰からの重金属、特に鉛の溶出量を埋立判定基準
(0.3ppm)以下に抑えた状態で効果的に固化処理
する方法を提供すること。 【解決手段】 重金属含有飛灰を、該重金属含有飛灰中
のカルシウム量と、該重金属含有飛灰懸濁水溶液のpH
に基づいて分類し、該分類された重金属含有飛灰の種類
に応じて、 a)ケイ酸質物質、或いは b)アーウィン系セメント、或いは c)アーウィン系セメント及びpH低減材 のいずれかの固化処理材を使い分けて使用する重金属含
有飛灰の固化処理方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、重金属含有飛灰の
固化処理方法及び重金属含有飛灰の固化処理材に関し、
特に都市ゴミ焼却飛灰など、鉛の溶出量が多い重金属含
有飛灰の固化処理方法及び固化処理材に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年の大量生産、大量消費、大量廃棄と
いう社会構造に伴い、一般ゴミや産業廃棄物の発生量が
増大している。このような一般ゴミや産業廃棄物等の都
市ゴミを、焼却場で焼却すると、燃焼排ガスに同伴して
灰が飛散する。この灰は、バグフィルタや電気集塵機等
により捕捉され、埋め立て等の最終処分が成されてい
る。
【0003】ところで、こうして得られる飛灰中には、
都市ゴミ中の揮発性金属化合物に由来する重金属、例え
ば鉛、カドミウム、水銀等の重金属が含有されており、
この飛灰の埋め立てに当たっては、飛灰中の重金属の溶
出を防止する処置を施す必要がある。
【0004】従来、このような飛灰の重金属溶出防止方
法としては、溶融、セメント固化、薬剤処理、酸抽出な
どが提案されており、セメント(無機)系固化材による
固化処理方法についても、種々提案されている。
【0005】例えば、特開平5−305280号公報に
は、ケイ酸ナトリウム等のケイ酸質物質を飛灰に加え、
飛灰中に含まれる重金属やアルカリ土類金属を不溶化し
て無害化する技術が開示されている。また、特開平6−
198273号公報には、活性アルミナによる飛灰の化
学組成に応じた処理方法が開示されている。さらに、鉛
などの重金属イオンの溶出量は、pHの影響が大きいこ
とが知られているため、特開平3−109984号公
報、特開平4−358582号公報、特開平5−185
054号公報、特開平7−155725号公報等には、
硫酸アルミニウム等のpH低減材により飛灰のpHを調
整して無害化、固化する処理方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらここで、
都市ゴミの焼却飛灰などの重金属含有飛灰は、中性飛
灰、アルカリ飛灰などのいくつかの種類に分類可能で、
各々異なった化学組成やpH値を有している。従って、
この都市ゴミ焼却飛灰などの重金属含有飛灰を効果的に
固化処理するには、上記化学組成やpH値を考慮した飛
灰の種類に応じた処理方法が必要であるが、上述したこ
れまでに開示されている技術は、各々特定の飛灰に対し
て効果的な処理方法を開示したに過ぎず、部分的であ
り、またその効果も十分なものではなかった。
【0007】例えば、上記特開平5−305280号公
報に記載されたケイ酸ナトリウム等のケイ酸質物質によ
る固化処理方法は、飛灰中のカルシウムとケイ酸質物質
とが反応して生成する水和物により重金属の溶出が防止
されるものであるため、当然にカルシウムの含有量が少
ない飛灰に対しては効果が小さい。また、特開平6−1
98273号公報には、飛灰の化学組成に応じた処理方
法が開示されているが、飛灰のpHを考慮していないた
めに、この方法が常に効果的とはいえず、例えば、この
方法を中性飛灰に適用した場合には、活性アルミナとし
て例示されているC3 A、C127 等は飛灰のpH値を
上昇させる作用があるため、鉛イオン等の溶出量を十分
には低減できない。さらに、特開平3−109984号
公報、特開平4−358582号公報及び特開平5−1
85054号公報には、高アルカリ性飛灰の処理方法に
ついて示されており、pH低減材を使用することによる
効果は示されているが、飛灰の化学組成が考慮されてい
ないため、飛灰の発生或いは集塵工程中において苛性ソ
ーダで処理された飛灰、或いは中性飛灰などに対しては
効果が十分ではない。また、特開平7−155725号
公報には、中性飛灰の処理方法について示されている
が、この方法はアルカリ性飛灰には適用できない。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記都市ゴミの焼却飛灰など、特に鉛の溶出量が多い重
金属含有飛灰に対し、その種類に応じた重金属含有飛灰
の固化処理方法、及び固化処理材について鋭意研究した
結果、 重金属含有飛灰を、該重金属含有飛灰中のカルシウ
ム量と、該重金属含有飛灰懸濁水溶液のpHに基づいて
分類し、該分類された重金属含有飛灰の種類に応じて、
固化処理材の種類を変えて処理すればよいこと、また、 特定のアーウィン系セメントは、都市ゴミ焼却飛灰
など、特に鉛の溶出量が多い重金属含有飛灰の固化処理
材として有効であること、の知見を得、本発明を完成す
るに至った。
【0009】即ち、本発明は、重金属含有飛灰を、該重
金属含有飛灰中のカルシウム量と、該重金属含有飛灰懸
濁水溶液のpHに基づいて分類し、該分類された重金属
含有飛灰の種類に応じて、 a)ケイ酸質物質、或いは b)アーウィン系セメント、或いは c)アーウィン系セメント及びpH低減材 のいずれかの固化処理材を使い分けて使用する重金属含
有飛灰の固化処理方法とした。
【0010】ここで、上記重金属含有飛灰のカルシウム
量とpHに基づく分類は、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
ムの量に換算した値が30重量%を越えるもの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
ムの量に換算した値が25〜30重量%のもの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
ムの量に換算した値が25重量%未満であり、かつ該重
金属含有飛灰懸濁水溶液のpHが11.5未満のもの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
ムの量に換算した値が25重量%未満であり、かつ該重
金属含有飛灰懸濁水溶液のpHが11.5〜12.5の
もの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
ムの量に換算した値が25重量%未満であり、かつ該重
金属含有飛灰懸濁水溶液のpHが12.5を越えるも
の、 の5種類とし、上記に分類された重金属含有飛灰に対
しては上記a)の固化処理材を、上記に分類された重
金属含有飛灰に対しては上記a)或いはb)の固化処理
材を、上記に分類された重金属含有飛灰に対しては上
記b)の固化処理材を、上記に分類された重金属含有
飛灰に対しては上記b)或いはc)の固化処理材を、上
記に分類された重金属含有飛灰に対しては上記c)の
固化処理材を各々使用することが好ましい。
【0011】また、上記重金属含有飛灰の固化処理方法
中、ケイ酸質物質を重金属含有飛灰に使用する場合にお
いては、ケイ酸質物質を重金属含有飛灰に対して5〜5
0重量%添加する、或いは重金属含有飛灰中のカルシウ
ム量を酸化カルシウムの量に換算した値と、ケイ酸質物
質中のケイ素量を二酸化けい素の量に換算した値との重
量比が、CaO/SiO2 =1.5〜15.0となるよ
うにケイ酸質物質を重金属含有飛灰に添加することが好
ましい。
【0012】さらに、上記重金属含有飛灰の固化処理方
法中、アーウィン系セメントを重金属含有飛灰に使用す
る場合においては、アーウィン系セメントを重金属含有
飛灰に対して5重量%以上添加することが好ましく、ま
た、上記重金属含有飛灰の固化処理方法中、アーウィン
系セメント及びpH低減材を重金属含有飛灰に使用する
場合においては、アーウィン系セメントを重金属含有飛
灰に対して5重量%以上、pH低減材を重金属含有飛
灰、アーウィン系セメント、pH低減材及び混練水から
なる混練物のpHが8〜12となる量を添加することが
好ましい。
【0013】また、本発明は、アーウィン系セメント単
味、或いはアーウィン系セメントとpH低減材との組み
合わせからなる重金属含有飛灰の固化処理材とした。
【0014】ここで、上記アーウィン系セメントとpH
低減材との組み合わせからなる重金属含有飛灰の固化処
理材は、アーウィン系セメントとpH低減材との重量比
が、10:1〜1:1であることが好ましい。
【0015】また、本発明でいう上記アーウィン系セメ
ントとは、アーウィンを20重量%以上含むセメント組
成物をいい、中でもアーウィンを40〜65重量%、石
こうを2〜20重量%含有し、残部がダイカルシウムシ
リケートを主体としたものであることが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、上記した本発明にかかる重
金属含有飛灰の固化処理方法及び重金属含有飛灰の固化
処理材を詳細に説明する。
【0017】先ず、都市ゴミ焼却飛灰など、特に鉛の溶
出量が多い重金属含有飛灰の成分分析(カルシウム量の
測定)は、「JIS M 8853(アルミノけい酸質セラミック
ス原料の分析方法)」に準じて行っても良いし、又は、
蛍光X線分析装置等の分析装置を用いて行っても良い。
また、重金属含有飛灰の懸濁水溶液の調整には、蒸留
水、イオン交換水等を使用し、得られた重金属含有飛灰
懸濁水溶液のpHの測定方法としては、例えば、「環境
庁告示13号法」に準じた測定方法が挙げられる。上記
重金属含有飛灰の成分分析及びpHの測定は、重金属含
有飛灰を固化処理するたび毎に行うのが最も好ましい
が、ロット毎、或いは定期的に行うこととしても良い。
【0018】次に、測定を行った上記重金属含有飛灰
を、該重金属含有飛灰中のカルシウム量とpHに基づい
て分類する。その分類は、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
ムの量に換算した値が30重量%を越えるもの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
ムの量に換算した値が25〜30重量%のもの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
ムの量に換算した値が25重量%未満であり、かつ該重
金属含有飛灰懸濁水溶液のpHが11.5未満のもの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
ムの量に換算した値が25重量%未満であり、かつ該重
金属含有飛灰懸濁水溶液のpHが11.5〜12.5の
もの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
ムの量に換算した値が25重量%未満であり、かつ該重
金属含有飛灰懸濁水溶液のpHが12.5を越えるも
の、 の5種類とする。
【0019】上記に分類された重金属含有飛灰、即ち
酸化カルシウムを30重量%以上含有する重金属含有飛
灰に対しては、ケイ酸質物質及び混練水を添加し、カル
シウムシリケート系の水和物を生成させて重金属の溶出
を防止する。ここで、重金属含有飛灰に添加する上記ケ
イ酸質物質としては、ケイ酸ナトリウム、シリカフュー
ム、ケイ酸アルミニウム、酸性白土等が挙げられる。ま
た、混練水としては、水道水、河川水、湖沼水、地下水
等を使用する。
【0020】重金属含有飛灰にケイ酸質物質を添加して
固化処理する場合においては、ケイ酸質物質は重金属含
有飛灰に対して5〜50重量%、好ましくは10〜30
重量%添加するか、或いは重金属含有飛灰中の酸化カル
シウムとケイ酸質物質中の二酸化ケイ素との比が、重量
比でCaO/SiO2 =1.5〜15.0、好ましくは
CaO/SiO2 =2.0〜8.0となるようにケイ酸
質物質を添加する。これは、ケイ酸質物質の添加量が5
重量%未満である場合、或いは重金属含有飛灰中の酸化
カルシウムとケイ酸質物質中の二酸化ケイ素との重量比
が15.0を越えてしまう場合には、カルシウムシリケ
ート系水和物の生成量が少なく、重金属の溶出量が多く
なるため好ましくない。また、ケイ酸質物質の添加量が
50重量%を越える場合、或いは重金属含有飛灰中の酸
化カルシウムとケイ酸質物質中の二酸化ケイ素との重量
比が1.5未満である場合には、未反応のケイ酸質物質
が多量に残存し、正常に固化せず、重金属の溶出量が多
くなるため好ましくない。
【0021】また、上記ケイ酸質物質と共に添加する混
練水の量は、重金属含有飛灰とケイ酸質物質との合計量
100重量部に対し、15〜60重量%添加するのが好
ましい。これは、混練水の添加量が15重量%未満で
は、重金属含有飛灰、ケイ酸質物質及び混練水の練り混
ぜが困難となり好ましくない。また、混練水の添加量が
60重量%を越えると、固化体が多孔質となり、重金属
の溶出量が多くなるので好ましくない。
【0022】上記に分類された重金属含有飛灰、即ち
酸化カルシウムの含有量が25〜30重量%の重金属含
有飛灰に対しては、上記ケイ酸質物質及び混練水を添加
し、カルシウムシリケート系の水和物を生成させて重金
属の溶出を防止するか、或いは下記する特定のアーウィ
ン系セメント及び混練水を添加してエトリンガイトを生
成させて重金属の溶出を防止する。また、上記に分類
された重金属含有飛灰、即ち酸化カルシウムの含有量が
25重量%未満であり、かつ該重金属含有飛灰懸濁水溶
液のpHが11.5未満の重金属含有飛灰に対しては、
下記する特定のアーウィン系セメント及び混練水を添加
してエトリンガイトを生成させて重金属の溶出を防止す
る。
【0023】ここで、重金属含有飛灰にアーウィン系セ
メントを添加して固化処理する場合においては、該アー
ウィン系セメントは、アーウィンを40〜65重量%、
石こうを2〜20重量%含有し、残部がダイカルシウム
シリケートを主体としたものであることが好ましい。こ
れは、アーウィンの含有量が40重量%未満では、エト
リンガイトの生成量が少なく、重金属の溶出量が多くな
るため好ましくない。また、アーウィンの含有量が65
重量%を越えると、固化体の長期耐久性が弱くなり、固
化体にひび割れが発生したり脆くなるので好ましくな
い。また、石こうの含有量が2重量%未満では、エトリ
ンガイトの生成量が少なく、重金属の溶出量が多くな
る。また逆に石こうの含有量が20重量%越えると、固
化体が脆弱となり、重金属の溶出量が多くなるため好ま
しくない。
【0024】また、上記固化処理材として使用するアー
ウィン系セメントの粉末度は、ブレーン比表面積で25
00〜5000cm2/g が好ましい。これは、ブレーン比
表面積が2500cm2/g 未満のアーウィン系セメントで
は、固化体の強度が弱くなり、重金属の溶出量が多くな
るので好ましくない。また、ブレーン比表面積が500
0cm2/g を越えるアーウィン系セメントは、その製造コ
ストが高くなるので好ましくない。
【0025】上記アーウィン系セメントは、アーウィン
を40〜65重量%、石こうを2〜20重量%含有し、
残部がダイカルシウムシリケートを主体としたものであ
るアーウィンクリンカを粉砕したものを用いても良い
し、又はアーウィンを40〜65重量%、石こうを2〜
20重量%、残部がダイカルシウムシリケートを主体と
したものとなるようにアーウィンクリンカの粉砕物に石
こうを加えて調整したアーウィン系セメントを用いても
良い。ここで、アーウィンクリンカに加える上記石こう
としては、無水石こう、半水石こう、二水石こう等の石
こうを用いることができる。
【0026】重金属含有飛灰に上記アーウィン系セメン
トを添加して固化処理する場合においては、アーウィン
系セメントは重金属含有飛灰に対して5重量%以上、好
ましくは10〜30重量%添加することが好ましい。こ
れは、アーウィン系セメントの添加量が5重量%未満で
は、エトリンガイトの生成量が少なく、重金属の溶出量
が多くなるため好ましくない。
【0027】また、上記アーウィン系セメントと共に重
金属含有飛灰に添加する混練水の量は、重金属含有飛灰
とアーウィン系セメントとの合計量100重量部に対
し、15〜60重量%添加するのが好ましい。これは、
混練水の添加量が15重量%未満では、重金属含有飛
灰、アーウィン系セメント及び混練水の練り混ぜが困難
となり好ましくない。また、混練水の添加量が60重量
%を越えると、固化体が多孔質となり、重金属の溶出量
が多くなるので好ましくない。
【0028】上記に分類された重金属含有飛灰、即ち
酸化カルシウムの含有量が25重量%未満であり、かつ
懸濁水溶液のpHが11.5〜12.5の重金属含有飛
灰に対しては、上記特定のアーウィン系セメント単味、
或いは上記特定のアーウィン系セメントとpH低減材と
を組み合わせた固化処理材と混練水を添加してエトリン
ガイトを生成させて重金属の溶出を防止する。また、上
記に分類された重金属含有飛灰、即ち酸化カルシウム
の含有量が25重量%未満であり、かつ懸濁水溶液のp
Hが12.5を越える重金属含有飛灰に対しては、上記
特定のアーウィン系セメントとpH低減材とを組み合わ
せた固化処理材と混練水を添加してエトリンガイトを生
成させて重金属の溶出を防止する。
【0029】ここで、重金属含有飛灰にアーウィン系セ
メントとpH低減材とを組み合わせた固化処理材を使用
する場合においては、アーウィン系セメントは重金属含
有飛灰に対して5重量%以上、好ましくは10〜30重
量%添加する。また、pH低減材は重金属含有飛灰、ア
ーウィン系セメント、pH低減材及び混練水のからなる
混練物のpHが8〜12となる量添加する。これは、ア
ーウィン系セメントの添加量が5重量%未満では、エト
リンガイトの生成量が少なく、重金属の溶出量が多くな
るため好ましくない。また、重金属含有飛灰、アーウィ
ン系セメント、pH低減材及び混練水からなる混練物の
pHが8未満では、重金属の溶出量が多くなるため好ま
しくなく、また重金属含有飛灰、アーウィン系セメン
ト、pH低減材及び混練水からなる混練物のpHが12
を越えてしまっても、重金属の溶出量、特に鉛の溶出量
が多くなるため好ましくない。なお、アーウィン系セメ
ントと組み合わせて使用する上記pH低減材としては、
過リン酸石灰、硫酸バンド等が挙げられる。
【0030】上記アーウィン系セメントとpH低減材と
の組み合わせからなる重金属含有飛灰の固化処理材は、
アーウィン系セメントとpH低減材の重量比が10:1
〜1:1であることが好ましい。これは、pH低減材1
重量部に対してアーウィン系セメントが10重量部を越
えると、重金属含有飛灰、アーウィン系セメント、pH
低減材及び混練水からなる混練物のpHが12を越え、
重金属の溶出量、特に鉛の溶出量が多くなるので好まし
くない。また、pH低減材1重量部に対してアーウィン
系セメントが1重量部未満では、重金属含有飛灰、アー
ウィン系セメント、pH低減材及び混練水からなる混練
物のpHが8未満となる上、固化材が少なく正常に固化
しなくなり、やはり重金属の溶出量が多くなるため好ま
しくない。なお、上記重金属含有飛灰、アーウィン系セ
メント、pH低減材及び混練水からなる混練物のpH測
定は、例えば混練物を吸引ろ過して得られたろ液のpH
を測定することにより行う。
【0031】また、重金属含有飛灰にアーウィン系セメ
ントとpH低減材を組み合わせた固化処理材を使用する
場合においては、混練水は重金属含有飛灰とアーウィン
系セメントとpH低減材との合計量100重量部に対
し、15〜60重量%添加するのが好ましい。これは、
混練水の添加量が15重量%未満では、重金属含有飛
灰、アーウィン系セメント、pH低減材及び混練水の練
り混ぜが困難となり好ましくない。また混練水の添加量
が60重量%を越えると、固化体が多孔質となり、重金
属の溶出量が多くなるので好ましくない。
【0032】上述した重金属含有飛灰とケイ酸質物質、
或いはアーウィン系セメント、或いはアーウィン系セメ
ントとpH低減材との組み合わせからなる各固化処理材
と混練水との混練には、ホバートミキサ、強制練りミキ
サ、二軸ミキサ、オムニミキサ、アイリッヒミキサ、ア
ッシュルーダー、バイブロニーダー等の各ミキサを使用
することができる。
【0033】また、上記重金属含有飛灰と各固化処理材
と混練水とを混練した混練物の成形には、押し出し成
形、振動締め固め成形等の各成形方法で行うことができ
る。
【0034】さらに、得られた各成形体の養生方法とし
ては、気乾養生、湿空養生、水中養生、加熱促進養生
(蒸気養生)等で行うことができ、また、これらの養生
方法を併用しても良い。
【0035】
【試験例】以下、上記した本発明にかかる重金属含有飛
灰の固化処理方法及び重金属含有飛灰の固化処理材の作
用・効果を裏付ける試験例につき説明する。
【0036】−使用材料− I.使用飛灰 使用した飛灰の酸化カルシウム含有量とpH値を表1に
示す。なお、飛灰の酸化カルシウム含有量は、「JIS M
8853(アルミノけい酸質セラミックス原料の分析方
法)」に準じて測定した。また、飛灰のpH値は、「環
境庁告示13号法」に準じて調整した溶出水溶液のpH
を、ハンナ株式会社製のpHメーターを用いて測定する
ことにより行った。また、各使用飛灰の鉛、カドミウム
及び砒素の含有量を、表1に併記する。
【0037】
【表1】
【0038】 II.使用したケイ酸質物質及びpH低減材 ケイ酸質物質 : 日本化学株式会社製 ケイ酸ソーダ3号 pH低減材 : 日本化学株式会社製 過リン酸石灰
【0039】III.使用したアーウィン系セメント アーウィン系セメントは、アーウィンを60重量%、石
こうを1重量%、ダイカルシウムシリケートを32重量
%、そしてカルシウムアルミノフェライトを7重量%を
含有するアーウィンクリンカを、ボールミルで粉砕し、
これにフッ酸無水石こう(第一セメント株式会社製)を
加えて調整したものを使用した。表2に使用したアーウ
ィン系セメントの鉱物組成とブレーン比表面積を示す。
なお、アーウィン系セメントのブレーン比表面積の測定
は、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準じ
て測定した。
【0040】
【表2】
【0041】−上記使用材料の配合及び練り混ぜ− 上記使用材料を、表3に示す配合割合で各々ホバートミ
キサ(ホバート社製)に投入し、2分間練り混ぜて混練
物を製造した。なお、混練物のpH測定は、混練直後の
混練物をSIBATA社製のアスピレーターを用いて吸
引ろ過して得たろ液のpHを、ハンナ株式会社製のpH
メーターを用いて測定することにより行った。
【0042】
【表3】
【0043】−混練物の成形及び養生− 練り混ぜ後、各々の混練物を使用して、「JIS R 5201
(セメントの物理試験方法)」に準じて4×4×16cm
の供試体を成形し、該供試体を24時間湿空養生(20
℃、80%RH)後、脱型し、3日間湿空養生(20℃、
80%RH)した。
【0044】−各供試体の溶出試験− 養生後の各供試体を使用して、「環境庁告示13号法」
に準じて溶出水溶液を調整し、「JIS K 0102(排水の分
析方法)」に準じて鉛の濃度を測定し、各供試体からの
鉛の溶出量を求めた。なお、一部の供試体については、
カドミウム及び砒素の溶出量についても測定した。その
結果を表4に示す。
【0045】
【表4】
【0046】−試験結果− 表4中、試験例1〜3及び試験例16〜18は、酸化カ
ルシウムを30重量%を越える量含有する飛灰Aに対し
て、ケイ酸質物質であるケイ酸ナトリウムの添加量を種
々変えて固化処理した場合の評価をするために行った試
験結果である。その結果、本発明で規定する5〜50重
量%の添加量及び飛灰中の酸化カルシウムとケイ酸質物
質中の二酸化ケイ素との比が重量比でCaO/SiO2
=1.5〜15.0となる添加量の範囲(試験例1〜
3)では、無添加の場合(試験例16)と比較して、鉛
の溶出量が非常に少なくなっていることが判明する。ま
た、本発明で規定する範囲よりケイ酸質物質の添加量が
少ない場合(試験例17)、或いは多い場合(試験例1
8)には、鉛の溶出防止効果が十分ではないことが判明
する。なお、カドミウム及び砒素の溶出量についても、
本発明で規定する添加量の範囲内にある場合(試験例
2)には、埋設判定基準(0.3ppm)以下の溶出量
に抑えることができることが判明する。
【0047】表4中、試験例4、5及び試験例19は、
酸化カルシウムを25〜30重量%含有する飛灰Bに対
して、ケイ酸質物質或いは特定のアーウィン系セメント
のいずれかを使用して固化処理した場合の評価をするた
めに行った試験結果である。その結果、酸化カルシウム
を25〜30重量%含有する飛灰に対しは、ケイ酸質物
質或いは特定のアーウィン系セメントのいずれの固化処
理材を使用も(試験例4、5)、無添加の場合(試験例
19)と比較して、鉛の溶出量が非常に少なくなってい
ることが判明する。また、カドミウム及び砒素の溶出量
についても、埋設判定基準(0.3ppm)以下の溶出
量に抑えることができることが判明する。
【0048】表4中、試験例6〜8及び試験例20〜2
3は、酸化カルシウムの含有量が25重量%未満であ
り、かつ飛灰懸濁水溶液のpHが11.5未満である飛
灰Cに対して、種々の鉱物組成のアーウィン系セメント
を、その添加量を種々変えて固化処理した場合の評価を
するために行った試験結果である。その結果、本発明で
規定する5重量%以上の添加量(試験例6〜8)では、
無添加の場合(試験例20)と比較して、鉛の溶出量が
非常に少なくなっていることが判明する。また、本発明
で規定する範囲より添加量が少ない場合(試験例21)
には、鉛の溶出防止効果が十分ではないことが判明す
る。さらに、本発明で規定する鉱物組成のアーウィン系
セメントA(アーウィンを40〜65重量%、石こうを
2〜20重量%含有し、残部がダイカルシウムシリケー
トを主体としたもの)以外のアーウィン系セメントB及
びC(試験例22、23)では、鉛の溶出防止効果が十
分ではないことが判明する。なお、カドミウム及び砒素
の溶出量についても、本発明で規定する鉱物組成及び添
加量の範囲内にある場合(試験例7)には、埋設判定基
準(0.3ppm)以下の溶出量に抑えることができる
ことが判明する。
【0049】表4中、試験例9、10及び試験例24
は、酸化カルシウムの含有量が25重量%未満であり、
かつ飛灰懸濁水溶液のpHが11.5〜12.5の飛灰
Dに対して、上記特定のアーウィン系セメント単味或い
は上記特定のアーウィン系セメントとpH低減材とを組
み合わせた固化処理材のいずれかを使用して固化処理し
た場合の評価をするために行った試験結果である。その
結果、酸化カルシウムの含有量が25重量%未満であ
り、かつ飛灰懸濁水溶液のpHが11.5〜12.5の
飛灰に対しては、特定のアーウィン系セメント単味或い
は特定のアーウィン系セメントとpH低減材とを組み合
わせた固化処理材のいずれを使用して固化処理しても
(試験例9、10)、無添加の場合(試験例24)と比
較して鉛の溶出量が非常に少なくなっていることが判明
する。また、カドミウム及び砒素の溶出量についても、
埋設判定基準(0.3ppm)以下の溶出量に抑えるこ
とができることが判明する。
【0050】表4中、試験例11〜13及び試験例25
〜28は、酸化カルシウムの含有量が25重量%未満で
あり、かつ飛灰懸濁水溶液のpHが12.5を越える飛
灰Eに対して、本発明で規定する特定のアーウィン系セ
メント及びpH低減材である過リン酸石灰の添加量を種
々変えて固化処理した場合の評価をするために行った試
験結果である。その結果、本発明で規定する5重量%以
上のアーウィン系セメントの添加量、及び飛灰、アーウ
ィン系セメント、pH低減材及び混練水からなる混練物
のpHが8〜12となる過リン酸石灰の添加量(試験例
11〜13)では、無添加の場合(試験例25)と比較
して、鉛の溶出量が非常に少なくなっていることが判明
する。また、本発明で規定する範囲よりアーウィン系セ
メントの添加量が少ない場合(試験例26)には、鉛の
溶出防止効果が十分ではないことが判明する。さらに、
本発明で規定する鉱物組成のアーウィン系セメントA
(アーウィンを40〜65重量%、石こうを2〜20重
量%含有し、残部がダイカルシウムシリケートを主体と
したもの)以外のアーウィン系セメントB及びC(試験
例27、28)では、鉛の溶出防止効果が十分ではない
ことが判明する。なお、カドミウム及び砒素の溶出量に
ついても、本発明で規定する鉱物組成及び添加量の範囲
内にある場合(試験例12)には、埋設判定基準(0.
3ppm)以下の溶出量に抑えることができることが判
明する。
【0051】表4中、試験例14、15及び試験例2
9、30は、酸化カルシウムの含有量が25重量%未満
であり、かつ飛灰懸濁水溶液のpHが12.5を越える
飛灰Eに対して、特定のアーウィン系セメントとpH低
減材との組み合わせからなる固化処理材のアーウィン系
セメントとpH低減材との配合割合を種々変えたものを
添加して固化処理した場合の評価をするために行った試
験結果である。その結果、本発明で規定するアーウィン
系セメントとpH低減材との配合が重量比で10:1〜
1:1の範囲の固化処理材(試験例13、14)では、
鉛の溶出量が非常に少なくなっていることが判明する。
また、pH低減材1重量部に対してアーウィン系セメン
トが10重量部を越える場合(試験例29)、或いはp
H低減材1重量部に対してアーウィン系セメントが1重
量部未満である場合(試験例30)には、鉛の溶出量が
多くなることが判明する。
【0052】
【発明の効果】以上、説明した本発明は、重金属含有飛
灰を、該重金属含有飛灰中のカルシウム量と、該重金属
含有飛灰懸濁水溶液のpHに基づいて分類し、該分類さ
れた重金属含有飛灰の種類に応じて、 a)ケイ酸質物質、或いは b)アーウィン系セメント、或いは c)アーウィン系セメント及びpH低減材 のいずれかの固化処理材を使い分けて使用することに最
大の特徴があるものであり、これにより、アルカリ飛
灰、中性飛灰などの種々の重金属含有飛灰からの重金
属、特に鉛の溶出量を埋立判定基準(0.3ppm)以
下の溶出量に抑えた状態で効果的に固化処理することが
可能となる。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重金属含有飛灰を、該重金属含有飛灰中
    のカルシウム量と、該重金属含有飛灰懸濁水溶液のpH
    に基づいて分類し、該分類された重金属含有飛灰の種類
    に応じて、 a)ケイ酸質物質、或いは b)アーウィン系セメント、或いは c)アーウィン系セメント及びpH低減材 のいずれかの固化処理材を使い分けて使用することを特
    徴とする、重金属含有飛灰の固化処理方法。
  2. 【請求項2】 上記重金属含有飛灰のカルシウム量とp
    Hに基づく分類が、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
    ムの量に換算した値が30重量%を越えるもの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
    ムの量に換算した値が25〜30重量%のもの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
    ムの量に換算した値が25重量%未満であり、かつ該重
    金属含有飛灰懸濁水溶液のpHが11.5未満のもの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
    ムの量に換算した値が25重量%未満であり、かつ該重
    金属含有飛灰懸濁水溶液のpHが11.5〜12.5の
    もの、 該重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウ
    ムの量に換算した値が25重量%未満であり、かつ該重
    金属含有飛灰懸濁水溶液のpHが12.5を越えるも
    の、 の5種類であり、上記に分類された重金属含有飛灰に
    対しては上記a)の固化処理材を、上記に分類された
    重金属含有飛灰に対しては上記a)或いはb)の固化処
    理材を、上記に分類された重金属含有飛灰に対しては
    上記b)の固化処理材を、上記に分類された重金属含
    有飛灰に対しては上記b)或いはc)の固化処理材を、
    上記に分類された重金属含有飛灰に対しては上記c)
    の固化処理材を各々使用することを特徴とする、請求項
    1記載の重金属含有飛灰の固化処理方法。
  3. 【請求項3】 上記重金属含有飛灰の固化処理方法中、
    ケイ酸質物質を重金属含有飛灰に使用する場合において
    は、ケイ酸質物質を重金属含有飛灰に対して5〜50重
    量%添加することを特徴とする、請求項1又は2記載の
    重金属含有飛灰の固化処理方法。
  4. 【請求項4】 上記重金属含有飛灰の固化処理方法中、
    ケイ酸質物質を重金属含有飛灰に使用する場合において
    は、重金属含有飛灰中のカルシウム量を酸化カルシウム
    の量に換算した値と、ケイ酸質物質中のケイ素量を二酸
    化けい素の量に換算した値との重量比が、CaO/Si
    2 =1.5〜15.0となるようにケイ酸質物質を重
    金属含有飛灰に添加することを特徴とする、請求項1又
    は2記載の重金属含有飛灰の固化処理方法。
  5. 【請求項5】 上記重金属含有飛灰の固化処理方法中、
    アーウィン系セメントを重金属含有飛灰に使用する場合
    においては、アーウィン系セメントを重金属含有飛灰に
    対して5重量%以上添加することを特徴とする、請求項
    1又は2記載の重金属含有飛灰の固化処理方法。
  6. 【請求項6】 上記重金属含有飛灰の固化処理方法中、
    アーウィン系セメント及びpH低減材を重金属含有飛灰
    に使用する場合においては、アーウィン系セメントを重
    金属含有飛灰に対して5重量%以上、pH低減材を重金
    属含有飛灰、アーウィン系セメント、pH低減材及び混
    練水からなる混練物のpHが8〜12となる量を添加す
    ることを特徴とする、請求項1又は2記載の重金属含有
    飛灰の固化処理方法。
  7. 【請求項7】 アーウィン系セメント単味からなる重金
    属含有飛灰の固化処理材。
  8. 【請求項8】 アーウィン系セメントとpH低減材との
    組み合わせからなる重金属含有飛灰の固化処理材。
  9. 【請求項9】 上記アーウィン系セメントとpH低減材
    との組み合わせが、重量比で10:1〜1:1であるこ
    とを特徴とする、請求項1、2又は6記載の重金属含有
    飛灰の固化処理方法、又は請求項8記載の重金属含有飛
    灰の固化処理材。
  10. 【請求項10】 上記アーウィン系セメントが、アーウィ
    ンを40〜65重量%、石こうを2〜20重量%含有
    し、残部がダイカルシウムシリケートを主体としたもの
    であることを特徴とする、請求項1、2、5又は6記載
    の重金属含有飛灰の固化処理方法、又は請求項7、8又
    は9記載の重金属含有飛灰の固化処理材。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008511531A (ja) * 2004-09-04 2008-04-17 ブリティッシュ・ニュークリア・フューエルズ・パブリック・リミテッド・カンパニー 封入媒体
CN116102113A (zh) * 2021-11-10 2023-05-12 中国科学院过程工程研究所 一种含砷废液的净化方法

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