JPH09309748A - 焼却灰のセメント化方法 - Google Patents
焼却灰のセメント化方法Info
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Abstract
してロータリーキルンで加熱処理し、その後粉砕機で1
00メッシュ以下の微粉体にすることを特徴とする焼却
灰のセメント化方法。調整剤として用いる重金属不溶化
剤は硫酸カリウム、硫酸ナトリウムおよびポルトランド
セメントからなる。重量で焼却灰100に対して硫酸カ
リウム1、硫酸ナトリウム1およびポルトランンドセメ
ント2の割合で用いられる。一般ゴミ、下水汚泥、ヘド
ロおよび/または産業廃棄物を焼却した後に残る有害な
重金属類を含む焼却灰を用いる。 【効果】 これまで困難とされてきた一般ゴミ、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の資材として充分使用で
きる副産物とすることができる。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セメント系特殊
固化剤の原料を提供できる。
Description
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する方法に関するものであ
る。
理は悪臭やハエの発生の原因となる生ゴミなどの腐敗性
のゴミを焼却することによって安定した焼却灰などに変
化させることができるため衛生処理としては最も優れた
方法とされている。さらに焼却処理を行うことによって
容積や約5%〜10%、重量は約15%に減らすことが
できる。反面この焼却に伴って生成するC2やC4の化合
物が、塩酸と酸素から高温で生成する塩素ガスや金属塩
素物によって触媒反応で塩素化され、化学的にきわめて
活発なクロロエチレンやクロロアセチレン系の化合物を
経て、クロロベンゼンはヒドロキシルラジカル(O
H-)や酸素、その他の燃焼排ガスと反応しクロロフェ
ノールやクロロフェノキシラジカルとなり、C2やC4の
化合物と結合してポリクロロベンゾジオキシンやポリク
ロロモノベンゾフラン、さらにはダイオキシンなどが生
成する。
り焼却炉内での燃焼プロセスである炉出口から排ガス処
理装置におけるダストなどを中心とした大気汚染物質の
除却などにより発生抑制や排出低減されている。有害物
質は完全燃焼により発生の抑制ができる。完全燃焼を達
成する条件は、高い燃焼ガス温度、充分なガスの滞
留時間、炉内での充分なガス攪拌、二次空気との混合
である。これらの条件が燃焼ガス中の未燃カーボン、炭
化水素などの変化しやすい物質を減らすための条件であ
る。
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。
の焼却灰のほとんどは最終的には埋立処分されている。
そこでは雨水や海水、共存する廃棄物などによって様々
な変化をうけ、浸出水と共に灰に含まれている有害物質
が流出することが懸念されている。このような中でゴミ
の排出量は増大する一方埋立残余容量は少なくなり新た
な埋め立て地の確保は住民の不信感から非常に難しくな
っている。ここで考えられることは排出された廃棄物を
捨てるという観念を改め、資源として再生することにあ
る。
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。
による固化のみならず、焼却灰をセメント化し安定した
状態でセメント系特殊固化剤として利用することを目的
とする。
として重金属不溶化剤を添加してロータリーキルンで加
熱処理し、その後粉砕機で100メッシュ以下の微粉体
にすることを特徴とする焼却灰のセメント化方法であ
る。本発明の方法は焼却灰をロータリーキルンにて熱循
環を行い、粉砕機で100メッシュ以下の微粉末にする
ことを特徴とする。
ント化物は、焼却灰セメント化物、ポルトランドセメン
トおよび有害重金属安定処理剤を基本の配合成分とする
セメント系特殊固化剤の原料となる。セメント系特殊固
化剤の基本の配合成分であるポルトランドセメントおよ
び有害重金属安定処理剤の割合は、好ましくは重量で焼
却灰セメント化物100に対してポルトランドセメント
20および有害重金属安定処理剤30の割合である。
水汚泥、ヘドロおよび/または産業廃棄物を焼却した後
に残る有害な重金属類を含む燃焼灰である。この焼却灰
を用い、調整剤として重金属不溶化剤を添加してロータ
リーキルンで加熱処理し、その後粉砕機で100メッシ
ュ以下の微粉体にしてセメント化を行う。焼却灰のセメ
ント化は、焼却灰にロータリーキルンで加熱処理する
際、焼却灰に重金属不溶化剤として硫酸カリウム、硫酸
ナトリウムを添加し、ポルトランドセメントを少量混入
して行い、セメント系特殊固化剤の原料ををつくる。こ
のようにして有害重金属類を含む焼却灰を再利用するこ
とができる。
の際に添加する重金属不溶化剤は、硫酸カリウム、硫酸
ナトリウムおよびポルトランドセメントの組み合わせか
らなる。硫酸カリウム、硫酸ナトリウムおよびポルトラ
ンドセメントは、重量で、焼却灰100に対して硫酸カ
リウム1、硫酸ナトリウム1およびポルトランドセメン
ト2の割合で用いる。ポルトランドセメントは主として
水和反応に必要とされるが、重金属不溶化にも寄与して
いる。ロータリーキルンにて熱循環を行い、粉砕機で1
00メッシュ以下の微粉末にして焼却灰の表面横を拡大
し、含有している重金属類の表面エネルギーをも増大さ
せる。
ーボン、炭化水素等含有されているであろう焼却灰は低
酸素雰囲気で加熱処理されることにより脱塩素化し水素
化が図られ、微粉砕され微粉体になることによりその表
面積が大きくなる。焼却灰が含有している重金属の中に
は化学反応の触媒作用に適した元素があり、反応促進剤
の役割を果たすことも考えられる。
ント化物は、焼却灰セメント化物、ポルトランドセメン
トおよび有害重金属安定処理剤を基本の配合成分とする
セメント系特殊固化剤の原料となる。上記有害重金属安
定処理剤は、硫酸カリウム(K2SO4)、塩化カリウム
(KCl)、硫酸ナトリウム(Na2SO4)、ケイ酸ナ
トリウム(Na2SiO3・nH2O)、硫化ナトリウム
(Na2S・5H20)、塩化カルシウム(CaC
l2)、炭酸カルシウム(CaCO3)、水酸化ナトリウ
ム(Ca(OH)2)、石膏(Na2SO42H2O)、塩
化アンモニウム(NH4Cl)、硫化鉄(FeS2)など
が例示されるが、硫酸カリウムおよび硫酸ナトリウムが
最も好ましい例として挙げられる。
は、有害重金属安定処理剤として少なくとも硫酸カリウ
ムおよび硫酸ナトリウムを含有するものを用いる。この
場合、本発明の方法により焼却灰をロータリーキルンに
て熱循環を行い、粉砕機で100メッシュ以下の微粉末
にしたものに、有害重金属安定処理剤、好ましくは硫酸
カリウムおよび/または硫酸ナトリウムを添加し、さら
にポルトランドセメントを少量混入させてセメント系特
殊固化剤とする。
に、塩化カリウム、ケイ酸ナトリウム、硫化ナトリウ
ム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウ
ム、石膏、塩化アンモニウムおよび硫化鉄を含有させる
ことができる。これらの有害重金属安定処理剤は好まし
くは水溶液として添加される。これらを水溶液として混
合することにより、イオン水溶液をつくる。イオン性物
質でもイオンの電荷が2+と2-の炭酸カルシウム(Ca
CO3)は溶けにくい。さらにイオン間結合力の強いも
のも溶けにくい。分子性物質でも親水性の基−OHを多
くもっている物質は水和イオンをつくる。金属イオンの
まわりに集まる陰イオンにより錯体が形成され水和反応
による造岩作用の働きを強め岩石の主成分であるH2S
iO2+SiO2を長い年月かけてつくりあげるもので共
有結合と相まって造岩性を強くするものである。
で問題とされている一番の問題は鉛処理である。鉛の環
境基準値が上がり、今までの処理方法ではほとんど鉛が
クリアーできない。しかし、本発明の焼却灰のセメント
化物の製造に際し添加される重金属不溶化剤により、さ
らには本発明の焼却灰のセメント化物の利用に際し添加
される上記有害重金属安定処理剤により相乗的に鉛化合
物は硫化鉛として化合し不溶化される。上記有害重金属
安定処理剤は「RC2001」と「RC6001」の二
種類の製品があり、RC6001のpH濃度2.6、R
C2001のpH濃度は12.9である。鉛化合物は硫
化鉛として化合される。鉛は焼却した後は酸化鉛が塩化
鉛となる。鉛化合物の水に対する溶解度は、塩化鉛が最
大で10,700ppm、酸化鉛が1.07ppm、硫
酸鉛が0.452ppm、硫化鉛が0.010〜0.0
14ppmである。鉛は硫黄と反応性が強く、酸化鉛、
塩化鉛を酸抽出(RC6001)して抽出後鉛と硫黄の
反応が行われる。
ント化物はセメント系特殊固化剤の原料となり、そのセ
メント系特殊固化剤は焼却灰用固化剤としての用途を持
っている。すなわち、その焼却灰用固化剤は、焼却灰セ
メント化物、ポルトランドセメントおよび有害重金属安
定処理剤を配合してなるセメント系特殊固化剤におい
て、焼却灰セメント化物が、焼却灰に調整剤として重金
属不溶化剤を添加してロータリーキルンで加熱処理し、
その後粉砕機で100メッシュ以下の微粉体にしたもの
であることを特徴とする焼却灰用固化剤である。
した固化生成物は、含有する金属はすべて金属単体とし
てではなく、金属化合物としてセメント系含有物が形成
されている。
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(SiO2)、アルミナ分(Al2
O3)、鉄分(Fe2O3)、硫酸根(−SO4)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。
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、また、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待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・Al2O3・
3CaSO4・32H2O)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。
ント化物をセメント系特殊固化剤の原料として使用する
場合、アンモニアを添加すると、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。
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、本発明のセメ
ント系特殊固化剤は、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。
化物をセメント系特殊固化剤の原料として使用する場
合、焼却灰のセメント化と有害重金属安定処理剤による
焼却灰の安定無害化は、これまだ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。これは金属イオンによる液相
反応と固相反応の共有結合によるものと思われる。重金
属の含まれている焼却灰を徴粉枠することにより自由エ
ネルギーの変化と、金属表面エネルギーの増加アミノ基
導入により化合物を構成するイオンが溶液中で過飽和に
なり、濃度が過剰に存在することにより鉱物の生成に等
しい反応が生まれる。
剤の原料として使用する場合、得られたセメント系特殊
固化剤で固化した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。
用で水との反応はおこらない。また都市ゴミ焼却灰から
ダイオキシンや金属塩化物等有害金属類が生成され未燃
物の残留炭素、酸化物、塩化物などの反応による有機塩
素化合物が生成される。飛灰(フライアッシュ)中に未
燃物として含まれる炭素粒子が水(H2O)と二酸化炭
素(CO2)までに完全に酸化分解せず部分酸化で止ま
り、その時に多種多量の化合物を生成する。この反応化
合物を抑制する物質として、アミノ基や水酸基を含む化
合物、塩基性化合物などが考えられると共に、触媒作用
による活性化吸着という現象で表面に分子を取り込んで
原子に解離する働きをさせたり、触媒が中間化合物を生
成して反応を伝達したりする。これらのことを解決する
ために、これら未燃カーボン、炭化水素等、含有されて
いるであろう焼却灰を微粉砕して0.074mm(20
0メッシュ)の微粉体にすることにより、その表面積を
1グラム当たり100〜300平方メートルにする。そ
してロータリーキルンにより低酸素雰囲気で加熱処理す
ることにより脱塩素化し水素化が図られる。燃焼用空気
の配分、ガス攪拌、混合などによる熱循環などにより燃
焼の安定化も図る。その結果、完全燃焼から残された物
質は、原子間結合力により、金属結合、共有結合、
ファンデルワールス力、イオン結合、水素結合、
それぞれの結合力によって形成される。
により、含有重金属は触媒活性が向上し反応の活性化が
大となる。次の3点に要約される。1)反応速度や溶解
速度を高めること。2)多成分からなる物質を微細化し
て必要成分の分離を容易にすること。3)多成分の混合
度を高め分子間自由エネルギーの増大を計り安定化合物
の生成を促進すること。
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。
阪市の焼却灰を使用した。100メッシュの焼却灰を6
00℃のキルンにて約30分間攪拌を行ないながら熱加
工し焼却灰のセメント化物を調整した。その際、調整剤
として硫酸カリウム(K2SO4)10g、硫酸ナトリウ
ム(Na2SO4)10g、ポルトランドセメント50g
を用いた。
メント化物を100メッシュに粉砕したものを1000
g、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化学的に処理するために、
有害重金属安定処理剤の水溶液を、ケイ酸ナトリウム
(Na3SiO3・nH2O)5g、炭酸カルシウム(C
aCO3)2g、炭酸ナトリウム(Na2CO3)2g、
硫酸カリウム(K2SO4)3g、塩化カリウム(KC
l)2g、硫酸ナトリウム(Na2SO4)3g、塩化カ
ルシウム(CaCl2)2g、水酸化カルシウム(Ca
(OH)2)5g、石膏(Ca(OH)22H3O)3
g、塩化アンモニウム(NH4Cl)5g、硫化鉄(F
eS2)10gに水10リットルを入れてよく攪拌して
調製した。
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、上記のセメント系特殊固化剤の主原
料300gと混ぜ合わせ、上記の有害重金属安定処理剤
を10倍に希釈してスランプ8cmの水分量で混練し、
固化して4週間養生期間を置き溶出試験を行なった。
ン、鉛、六価クロム、ひ素、アルキル水銀について行っ
た。この試験の結果、シアン、有機リン、六価クロム、
アルキル水銀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。
ュの粉体にしたものを1000gにポルトランドセメン
ト200g、上記のセメント系特殊固化剤の主原料に上
記の有害重金属安定処理剤の水溶液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0.0
6mg/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。
ものを1000gに、ポルトランドセメント200g、
上記のセメント系特殊固化剤の主原料に上記の有害重金
属安定処理剤の水溶液とアンモニア水を加えて、実施例
1と同様の方法で混線し、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0.17mg/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。
によりセメント化物にしたものを1000gにポルトラ
ンドセメント200g、その他は実施例2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0.00
05mg/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値で
あった。
によりセメント化物としたものをセメント系特殊固化剤
の原料とした。セメント化物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、その後上記の有害重金属安定処
理剤の水溶液とアンモニア水18lを10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l5c
m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。
gに、有害重金属安定処理剤の水溶液200ccと水2
00ccを加え、スラリー状として混合した。有害重金
属安定処理剤はpH1.9のものを使用した。鉛の抽出
に重点をおいた。スラリー状のエマルションに本発明の
セメント化物200g、セメント100gを混入し5分
聞混練した。スランプ8cm固化生成物を4週問養生溶
出試験を行った。
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の資材として充分使
用できる副産物とすることができる。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セメント系
特殊固化剤の原料を提供できる。
Claims (4)
- 【請求項1】 焼却灰に調整剤として重金属不溶化剤を
添加してロータリーキルンで加熱処理し、その後粉砕機
で100メッシュ以下の微粉体にすることを特徴とする
焼却灰のセメント化方法。 - 【請求項2】 調整剤として用いる重金属不溶化剤が硫
酸カリウム、硫酸ナトリウムおよびポルトランドセメン
トからなる請求項1の焼却灰のセメント化方法。 - 【請求項3】 硫酸カリウム、硫酸ナトリウムおよびポ
ルトランドセメントの割合が重量で焼却灰100に対し
て硫酸カリウム1、硫酸ナトリウム1およびポルトラン
ンドセメント2の割合で用いられる請求項2の焼却灰の
セメント化方法。 - 【請求項4】 焼却灰が一般ゴミ、下水汚泥、ヘドロお
よび/または産業廃棄物を焼却した後に残る有害な重金
属類を含む焼却灰である請求項1、2または3の焼却灰
のセメント化方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP15159496A JP3814337B2 (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 焼却灰のセメント化方法 |
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---|---|---|---|
JP15159496A JP3814337B2 (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 焼却灰のセメント化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09309748A true JPH09309748A (ja) | 1997-12-02 |
JP3814337B2 JP3814337B2 (ja) | 2006-08-30 |
Family
ID=15521942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP15159496A Expired - Lifetime JP3814337B2 (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 焼却灰のセメント化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3814337B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10279332A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-20 | Chichibu Onoda Cement Corp | 環境調和型水硬性組成物の製造方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102318504B1 (ko) | 2021-02-02 | 2021-10-29 | (주)현대에스엔티 | 무해화 처리 장치 |
-
1996
- 1996-05-23 JP JP15159496A patent/JP3814337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH10279332A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-20 | Chichibu Onoda Cement Corp | 環境調和型水硬性組成物の製造方法 |
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JP3814337B2 (ja) | 2006-08-30 |
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