JPH11123375A - 重金属含有廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重金属含有廃棄物中の重金属を効率的に
固定化し重金属の溶出を防ぐことができる重金属含有廃
棄物の処理方法を提供する。 【解決手段】 （Ａ）重金属含有廃棄物、（Ｂ）アルカ
リ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物、及び（Ｃ）
硫黄を非水系媒体の存在下で溶融混練した後、冷却固化
する重金属含有廃棄物の処理方法であって、（Ｂ）成分
を添加する前に、（Ａ）成分と（Ｃ）成分を溶融混練す
ることを特徴とする重金属含有廃棄物の処理方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属含有廃棄物
中の鉛，カドミウム，クロムなどの重金属を不溶化し、
安定化するための処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市あるいは工場等から発生する
ごみ、廃棄物が著しく増大するなか、それらの焼却によ
り排出される焼却灰や飛灰の中には重金属が含まれてお
り、環境対策上より安全な無害化処理対策が望まれてい
る。従来、セメントを用いて固化する方法が提案されて
いるが、重金属の固定化と廃棄物の固形化を同時に行え
る反面、重金属の固定化を完全に行うことが困難で廃棄
物中からの重金属の溶出を完全に抑えることが難しいば
かりでなく、セメントの養生に時間がかかるといった不
都合があった。また、鉱酸により溶出する方法が提案さ
れているが、酸を用いた溶出作業が煩雑であるばかりで
なく、廃棄物の固定化を別個に行わなければならないと
いう不都合があった。

【０００３】更に、一般の焼却炉から排出される焼却炉
灰中の鉛，カドミウムなどの重金属を不溶化し無害化す
る処理方法としては、例えば、特開昭５３−３９２６２
号公報，特開昭５５−１８３０号公報，特開昭５９−７
３０９１号公報，特開昭６３−１１１９９０号公報，特
開平９−２４３５５号公報などに開示されている。これ
らは、焼却灰等に硫化ナトリウム，硫化カルシウムなど
の水溶性硫化物を混合し、混練するもので、焼却灰中の
重金属は硫化鉛などの不溶性の硫化物として無害化され
るものである。しかし、一般に重金属の硫化物の水への
溶解度は非常に小さいために生成した重金属の硫化物の
沈殿粒子が０．０１ミクロン前後と極めて小さくなり、
しかも水への分散性が比較的良好なものが多いため、環
境庁告示１３号に基づく試験において１ミクロンの平均
孔径の濾紙を通ってしまうという問題があった。また、
特開平２−２０３９８１号公報には、この問題を解決す
るために有機カルボン酸を含む高分子を用いる方法が開
示されているが、経済的に不利であるという問題点があ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記観点か
らなされたもので、重金属含有廃棄物中の重金属を効率
的に固定化し重金属の溶出を防ぐことができる重金属含
有廃棄物の処理方法を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来法の問
題点を解消すべく検討した結果、（Ａ）重金属含有廃棄
物、（Ｂ）アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化
物又は酸化物、及び（Ｃ）硫黄を非水系媒体の存在下で
溶融混練した後、冷却固化する重金属含有廃棄物の処理
方法を見出した（特願平９−１７５９０２号）。更に研
究を重ねた結果、溶融混練する成分の添加する順序を特
定することにより、より効率的に重金属を固定化できる
ことを見出し本発明を完成したものである。すなわち、
本発明は（Ａ）重金属含有廃棄物、（Ｂ）アルカリ金属
化合物又はアルカリ土類金属化合物、及び（Ｃ）硫黄を
非水系媒体の存在下で溶融混練した後、冷却固化する重
金属含有廃棄物の処理方法であって、（Ｂ）成分を添加
する前に、（Ａ）成分と（Ｃ）成分を溶融混練すること
を特徴とする重金属含有廃棄物の処理方法である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。先ず、処理に供する（Ａ）成分の重金属含有廃
棄物とは、クロム，銅，カドミウム，水銀，鉛などの重
金属を含有した、ごみ焼却灰，飛灰，汚泥，スラグ，石
炭灰（フライアッシュ），スラッジ等の廃棄物をいう。
水分を含んでいる場合には、処理する前に乾燥させた方
が好ましい。

【０００７】（Ｂ）成分としては、例えば、ＮａＯＨ，
Ｎａ₂ Ｏ，Ｎａ₂ ＣＯ₃ ，ＫＯＨ，Ｋ₂ Ｏ，Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂ ，ＣａＯ，Ｍｇ（ＯＨ）₂ ，ＭｇＯなどが挙げら
れ、一種又は二種以上使用できる。中でも、ＮａＯＨ，
ＣａＯ，ＫＯＨが好適である。使用形態は粉状，粒状い
ずれでもよい。（Ｂ）成分の量は重金属含有廃棄物中の
重金属の量によって異なるが、重金属の等モル程度であ
ればよい。例えば、飛灰の場合、重金属含有量は０．０
１〜５重量％であるので、（Ｂ）成分としては飛灰（乾
燥状態）１００重量部に対して０．１〜１０重量部程度
あればよい。（Ｂ）成分が少なすぎると、重金属の固定
化の効果が十分でない場合があり、多すぎると、量に見
合う効果がなく経済的に不利な場合がある。

【０００８】次に、（Ｃ）成分の硫黄としては、特に制
限はなく、例えば、通常の硫黄単体で、天然産のもの、
天然ガスや石油留分の脱硫に伴い生産されるものなどを
挙げることができ、純度は特に高いものを使用する必要
はない。使用形態は、粉体，液体いずれでもよい。
（Ｃ）成分としての硫黄の量は、（Ｂ）成分の等モル以
上であれば重金属の固定化には十分である。例えば、飛
灰の場合、硫黄としては飛灰（乾燥状態）１００重量部
に対して０．１〜１０重量部程度あればよい。硫黄が少
なすぎると、重金属の固定化の効果が十分でない場合が
あり、多すぎると、量に見合う効果がなく経済的に不利
な場合がある。

【０００９】（Ａ）〜（Ｃ）成分を分散させる非水系媒
体としては、硫黄、アスファルト、熱可塑性樹脂、熱硬
化性樹脂等が好適に使用され、廃棄物の固体化に必要で
ある。なお、硫黄は硫化剤と同時に分散媒体として作用
する。硫黄は前記記載のものである。アスファルトとし
ては、種々のものがあり、天然アスファルトや、ストレ
ートアスファルト，ブローンアスファルト，溶剤脱瀝ア
スファルトなどの石油アスファルトなどを挙げることが
でき、特に使用に制限はないが、針入度０．１〜１００
のアスファルトを用いた場合、固化体を難燃化するとい
う優れた性状を十分に保持しつつ、より高い強度を持た
せることができ、製品の利用範囲が飛躍的に拡大して好
ましい。なお、脱瀝用の溶剤としては、プロパン，ブタ
ン及びこれらの混合物が好ましい。熱可塑性樹脂として
は、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリスチレン，ポ
リカーボネート，ナイロン，ポリ塩化ビニル，石油樹脂
等を挙げることができる。熱硬化性樹脂としては、エポ
キシ樹脂，キシレン樹脂，ジアリルフタレート樹脂，フ
ェノール樹脂，不飽和ポリエステル樹脂等を挙げること
ができる。

【００１０】非水系媒体の量は、重金属含有廃棄物（乾
燥状態）１００重量部に対して１０〜１０００重量部で
あるのが好ましい。本発明の構成成分である（Ａ）〜
（Ｃ）成分を非水系媒体の存在下で溶融混練するにあた
っては、（Ｂ）成分を添加する前に、（Ａ）成分と
（Ｃ）成分を溶融混練することが必須である。（Ｃ）成
分の添加から（Ｂ）成分の添加までの時間は混練機の性
能によってことなるが、通常数十秒〜３０分程度であ
る。なお、（Ｂ）と（Ｃ）成分は、それぞれ予め非水系
媒体（硫黄を除く）と溶融混練してマスターバッチペレ
ットとして使用した方がハンドリング上好ましい。ま
た、前記非水系媒体は、通常、（Ｂ）と（Ｃ）成分を添
加する前に添加した方がよい。

【００１１】一連の溶融混練の温度は１１０〜２００℃
が好ましい。１１０℃より低いと硫黄が溶けず硫化物化
の反応が遅くなり、２００℃より高いと硫黄が高分子化
し粘度が上昇し混練に必要な動力が大きくなる場合があ
る。（Ｃ）成分添加後の混練時間は１〜３０分間程度で
よい。（Ｂ）成分添加後の混練時間は０．１〜２０分程
度でよい。混練には粉体と液体の混練，捏和に用いられ
る通常の混練機が使用可能であり、例えばホイール型，
ブレード型，ロール型の混練機が挙げられる。また、プ
ラスチックなどに用いられる二軸混練機を用いることも
できる。混練後、冷却して固化することによって重金属
を固定化し、溶出を防ぐことができる。混練後そのまま
放置しても数十分で固化するが、空気冷却または水で冷
却することにより早く固形化物を得ることができる。ま
た、容易に成形可能であるので、所定の型枠に充填して
冷却することによって成形し、ブロックなどのコンクリ
ート二次製品の代替として利用することができる。以上
本発明の処理方法により、重金属含有廃棄物中の重金属
を固定化し、溶出を防ぐことができるだけでなく、ダイ
オキシンをも封止することもできる。

【００１２】

【実施例】以下に、実施例により本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの例によってなんら制限さ
れるものではない。 実施例１〜７，参考例１〜４及び対照例１，２ 〔実施例１〕１リットルのステンレス製容器にプロパン
脱瀝アスファルト（針入度５）を６０ｇ採り１４０℃に
加温した。アスファルトの温度が上昇した後、ごみ焼却
炉の電気集塵機から採取した乾燥した飛灰Ａ（ｐＨ＝
５．５）１００ｇを少量づつ攪拌しながら添加した。飛
灰Ａの添加後、試薬の粉体硫黄３ｇを添加した。さらに
攪拌を続け、硫黄の添加２０分後に粉状水酸化ナトリウ
ム２ｇ添加し、さらに１５分間攪拌を続けた。その後室
温に冷却し、固化体を得た。この固化体について鉛の溶
出試験を次のとおり行った。即ち、固化体を粉砕して樹
脂製の篩でふるいわけ、０．５〜５ｍｍの粒径試料とし
た。この試料を５０ｇを採り、ｐＨ６．０に調整した水
を５００ｃｃ加え、振とう機で６時間連続して振とうし
た。次いで、１ミクロンのガラスフィルターペーパーで
濾過した溶液中の鉛濃度を測定した。その鉛濃度は０．
１ｐｐｍ（ｍｇ／リットルで以下同じ）以下であり、埋
立基準以下であった。なお、試料に用いた飛灰のｐＨの
測定は次のとおりである。試料１０ｇ採り、これに１０
０ｃｃのイオン交換水を加えて３分間攪拌した。この懸
濁液のｐＨを簡易ｐＨメーターで測定した。

【００１３】〔実施例２〕１リットルのステンレス製容
器にプロパン脱瀝アスファルト（針入度５）を６０ｇ採
り１４０℃に加温した。アスファルトの温度が上昇した
後、飛灰Ａ（実施例１と同じ）１００ｇを少量づつ攪拌
しながら添加した。飛灰Ａの添加後、試薬の粉体硫黄１
０ｇを添加した。さらに攪拌を続け、硫黄の添加２０分
後に粉状水酸化ナトリウム６ｇ添加し、さらに１５分間
攪拌を続けた。その後室温に冷却し、固化体を得た。こ
の固化体について鉛の溶出試験を実施例１と同様に行っ
たところ、０．１ｐｐｍ以下であり、埋立基準以下であ
った。

【００１４】〔実施例３〕１リットルのステンレス製容
器を１４０℃に加温しておき、これに飛灰Ａ（実施例１
と同じ）１００ｇを投入した。次いで試薬の粉体硫黄２
００ｇを添加し、攪拌しながら溶融させた。さらに攪拌
を続け、硫黄が溶融した３０分後に粉状水酸化ナトリウ
ム６ｇ添加し、さらに１５分間攪拌を続けた。その後室
温に冷却し、固化体を得た。この固化体について鉛の溶
出試験を実施例１と同様に行ったところ、０．１ｐｐｍ
以下であり、埋立基準以下であった。

【００１５】〔実施例４〕１リットルのステンレス製容
器にプロパン脱瀝アスファルト（針入度５）を６０ｇ、
試薬の粉体硫黄１０ｇ採り１４０℃に加温し攪拌混練し
た。攪拌混練後、飛灰Ａ（実施例１と同じ）１００ｇを
少量づつ攪拌しながら添加した。３０分間攪拌を続けた
後、粉状水酸化ナトリウム６ｇ添加し、さらに１５分間
攪拌を続けた。その後室温に冷却し、固化体を得た。こ
の固化体について鉛の溶出試験を実施例１と同様に行っ
たところ、０．１ｐｐｍ以下であり、埋立基準以下であ
った。

【００１６】〔実施例５〕１リットルのステンレス製容
器を１４０℃に加温しておき、これに飛灰Ａ（実施例１
と同じ）１００ｇを投入した。３０分間攪拌昇温した
後、プロパン脱瀝アスファルト（針入度５）を６０ｇ、
試薬の粉体硫黄１０ｇを添加し、攪拌混練した。攪拌を
続け、３０分後に粉状水酸化ナトリウム６ｇ添加し、さ
らに１５分間攪拌を続けた。その後室温に冷却し、固化
体を得た。この固化体について鉛の溶出試験を実施例１
と同様に行ったところ、０．１ｐｐｍ以下であり、埋立
基準以下であった。

【００１７】〔実施例６〕ステンレス製容器にプロパン
脱瀝アスファルト（針入度５）を１００ｇ、試薬の粉体
硫黄１００ｇを採り１４０℃に加温し１０分間攪拌混練
した。混練後冷却して５ｍｍ程度に粉砕し試料Ａとし
た。次いで別のステンレス容器にプロパン脱瀝アスファ
ルト（針入度５）１００ｇを採り１４０℃に加温し、こ
れに粉状水酸化ナトリウム１００ｇを加え攪拌混練し、
３分間攪拌後冷却し５ｍｍ程度に粉砕し試料Ｂとした。

【００１８】１リットルのステンレス製容器を１４０℃
に加温しておき、これに飛灰Ａ（実施例１と同じ）１０
０ｇを投入した。３０分間攪拌昇温した後、プロパン脱
瀝アスファルト（針入度５）を４４ｇ添加した。次いで
試料Ａを２０ｇ添加し、攪拌混練した。攪拌を続け、３
０分後に試料Ｂを１２ｇ添加し、さらに１５分間攪拌を
続けた。その後室温に冷却し、固化体を得た。この固化
体について鉛の溶出試験を実施例１と同様に行ったとこ
ろ、０．１ｐｐｍ以下であり、埋立基準以下であった。
この実施例のように硫黄および水酸化ナトリウムをマス
ターペレット化することで硫黄混合物を非危険物とし、
かつ作業性が向上する。

【００１９】〔参考例１〕１リットルのステンレス製容
器にプロパン脱瀝アスファルト（針入度５）を６０ｇ採
り１４０℃に加温した。アスファルトの温度が上昇した
後、飛灰Ａ（実施例１と同じ）１００ｇを少量づつ攪拌
しながら添加した。飛灰Ａの添加後、粉状水酸化ナトリ
ウム６ｇを添加した。さらに攪拌を続け、水酸化ナトリ
ウムの添加２０分後に試薬の粉体硫黄１０ｇ添加し、さ
らに１５分間攪拌を続けた。その後室温に冷却し、固化
体を得た。この固化体について鉛の溶出試験を実施例１
と同様に行ったところ、１５５ｐｐｍであった。

【００２０】〔参考例２〕１リットルのステンレス製容
器にプロパン脱瀝アスファルト（針入度５）を６０ｇ採
り１４０℃に加温した。アスファルトの温度が上昇した
後、飛灰Ａ（実施例１と同じ）１００ｇを少量づつ攪拌
しながら添加した。飛灰Ａの添加後、粉状水酸化ナトリ
ウム６ｇと粉体硫黄１０ｇを同時に添加し、３０分間攪
拌を続けた。その後室温に冷却し、固化体を得た。この
固化体について鉛の溶出試験を実施例１と同様に行った
ところ、８０ｐｐｍであった。

【００２１】〔参考例３〕粉状水酸化ナトリウム６ｇと
飛灰Ａ（実施例１と同じ）１００ｇを計り採りミキサー
で２分間混合した。この混合物を１４０℃に加温した１
リットルのステンレス製容器に投入した。これにプロパ
ン脱瀝アスファルト（針入度５）６０ｇを添加した。ア
スファルトが十分液体状になってから攪拌を開始し、攪
拌開始後１０分後に試薬の粉体硫黄を１０ｇ添加しさら
に３０分間攪拌を続けた。その後室温に冷却し、固化体
を得た。この固化体について鉛の溶出試験を実施例１と
同様に行ったところ、２２０ｐｐｍであった。

【００２２】〔実施例７〕１リットルのステンレス製容
器にプロパン脱瀝アスファルト（針入度５）を６０ｇ採
り１４０℃に加温した。アスファルトの温度が上昇した
後、飛灰Ｂ（ｐＨ＝５．３，ｐＨの測定法は実施例１に
同じ）１００ｇを少量づつ攪拌しながら添加した。飛灰
Ａの添加後、試薬の粉体硫黄２ｇを添加した。さらに攪
拌を続け、硫黄の添加２０分後に粉状水酸化ナトリウム
１ｇ添加し、さらに１５分間攪拌を続けた。その後室温
に冷却し、固化体を得た。この固化体について鉛の溶出
試験を実施例１と同様に行ったところ、０．０３ｐｐｍ
以下であり、埋立基準以下であった。

【００２３】〔参考例４〕１リットルのステンレス製容
器にプロパン脱瀝アスファルト（針入度５）を６０ｇ採
り１４０℃に加温した。アスファルトの温度が上昇した
後、飛灰Ｂ（実施例７と同じ）１００ｇを少量づつ攪拌
しながら添加した。飛灰Ｂの添加後、水酸化ナトリウム
１ｇを添加した。さらに攪拌を続け、粉状水酸化ナトリ
ウムの添加１５分後に試薬の粉体硫黄２ｇ添加し、さら
に２０分間攪拌を続けた。その後室温に冷却し、固化体
を得た。この固化体について鉛の溶出試験を実施例１と
同様に行ったところ、０．０９ｐｐｍで、埋立基準以下
であるが、鉛が溶出していることがわかる。

【００２４】〔対照例１〕飛灰Ａ（実施例１と同じ）を
５０ｇを採り、ｐＨ６．０に調整した水を５００ｃｃ加
え、振とう機で６時間連続して振とうした。次いで、１
ミクロンのガラスフィルターペーパーで濾過した溶液中
の鉛濃度を測定した。その鉛濃度は１５００ｐｐｍで、
埋立基準を大きく上回る値であった。

【００２５】〔対照例２〕飛灰Ｂ（実施例７と同じ）を
５０ｇを採り、ｐＨ６．０に調整した水を５００ｃｃ加
え、振とう機で６時間連続して振とうした。次いで、１
ミクロンのガラスフィルターペーパーで濾過した溶液中
の鉛濃度を測定した。その鉛濃度は９８ｐｐｍで、埋立
基準を大きく上回る値であった。以上の実施例，参考例
及び対照例について第１表に纏めた。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、重金属含有廃棄物中の
重金属を効率的に固定化することによって溶出を防ぐこ
とができる。また、生成した廃棄物の固化体はブロック
などのコンクリート二次製品の代替として利用すること
ができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）重金属含有廃棄物、（Ｂ）アルカ
   リ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物、及び（Ｃ）
   硫黄を非水系媒体の存在下で溶融混練した後、冷却固化
   する重金属含有廃棄物の処理方法であって、（Ｂ）成分
   を添加する前に、（Ａ）成分と（Ｃ）成分を溶融混練す
   ることを特徴とする重金属含有廃棄物の処理方法。
2. 【請求項２】 非水系媒体が、硫黄、アスファルト、熱
   可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選ばれる少なくとも一
   種である請求項１記載の重金属含有廃棄物の処理方法。