JPS61212399A - 多機能性高含水廃棄物の固化方法 - 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】 本発明は有機性、無機性を問わず高含水廃棄物の短期固
化を可能とし、要すれば従来セメントを使用した場合不
可能とされた固化物のｐＨ７Ａ整を併せ可能とした固化
方法に関する。更に詳述すると高含水廃棄物を処理する
に際し、セメントの存在Ｆ、セメント１００重量部に対
し下記（Ａ）のセメント硬化促進剤３０重量部以下を加
え有機性、無機性高含水廃棄物の短期間処理を可能とし
、１つ固化物のｐＨを調整する必要ある場合はセメント
１００重量部に対し固形分として８００重量部以下のア
ルミニウム、鉄の硫酸塩、塩化物又はその重合体の１種
又はそれ以上を加え固化することも可能とする事を特徴
とする多機能性高含水廃棄物の固化方法に関するもので
ある。

（Ａ）七メン）　１００重量部、標準砂２００重量部、
Ｗ／ＣＣ水セメント比）０゜Ｂ５のＪＩＳに準じたセメ
ントモルタルにセメントの２０重量部以下を加えて少な
くも３時間以内に撹拌困難な凝結剤の高粘性ゲル化状又
は凝結乃至硬化に到達する事を必須条件とするセメント
硬化促進剤。

本発明において、硬化促進剤についてはセメント１００
重量部、標準砂２００重量部、　Ｗ／Ｇ　Ｏ，６５のＪ
ＩＳに準じた標準セメントモルタル調製の際、セメント
１００重量部に対し、硬化促進剤２０重量部以下を添加
して３時間以内に撹拌困難な凝結前の高粘性ゲル化状又
は凝結乃至硬化に達することを必須条件としているが、
２０重畳部以北添加せねばこの状態に達しない様な硬化
促進剤は一般に硬化速度かにふく、かつ３時間以内に限
定したことは後述する２種の水酸化カルシウムの反応の
モ衡を保つことが相対的に困難となり本発明に適せぬこ
とを実験的にも確認したからである。最も好適なものは
セメント１００重量部に対し、４〜６重量部で、この条
件を満足する硬化促進剤である。

従来高含水の産業若しくは生活廃棄物の固形化処理は種
々の方法が行われ且つ特許も出されているが、現実に今
迄の方法を調べると次の如き欠陥がある事が確認され、
且つ廃棄処理物の規制も厳しくなり今迄の巾なる固形化
丈でもすまなくなった。今迄の固化剤の欠陥としては（
１）無機物の固形化゛は成る種類に対し効果的なものも
あるが、有機物又は多量の有機物を含むものに対しては
殆ど固形化は無力で、加熱させるか、長期間乾燥させな
ければならない。（２）従来の硬化剤は比較的含水量少
ないものに有効なるも、高台水物に対しては殆ど乾燥に
頼る以外になかった。例えば高含水廃棄物の固形化に於
ては混合後改めて他の場所へうつし時折入れかえしつつ
風その他の力で固形化したちの詐りである事が明らかに
之を立証している。（３）セメントを主体とした固形化
物のｐＨは１３前後になる。洗上その他の固形化物は処
理後ｐＨは少なくも８．５以下であってほしい要望が既
に出されているが、セメントを用いる以上宿命的なもの
として解決不能とされている。（４）又、固形化も見か
けの固形化即ちゲル化状態又は内部水分包含のものも多
く、之等が運搬中性状変化をおこし積載に堪えなくなり
所謂荷崩れをおこす、即ち荷重と振動の両者に堪えねば
ならぬのが満足されない。（５）固形化時間が長すざる
。出来れば無加熱でもっと短期化しなければならぬ。

本発明者は上述の各欠陥と外部の要求を満すものとして
次の点に全力をおいて検討を行った。即ち　ｌ）固形化
は硬化と乾燥両者が並行して行われるべきであり、硬化
を優先させる事が肝要である。そうすれば固形化は容器
の中でもそのまま行われ、固形化別移動させる必要がな
い。２）高台水物処理に際し有機無機性両方の廃棄物処
理をＨｆ能とする。併も極力短期間の固層化を行わせる
。３）多機能性というべき従来不可能視されているセメ
ント使用下で固形化物のｐｉを弱酸性−中性御名アルカ
リ性に調整する事を可能とし、固形化物に添加物の面か
ら有害物の混入をおこさせない、有機無機何れの廃棄物
にも使用出来、且つｐＨ調整をｆｉＴ　ｉ＠にした事が
多機能性という理由である。以上の条件をすべて可能と
すべく鋭意研究した結果、硬化促進剤が標準セメントモ
ルタルに混入後３時間以内に殆ど凝結、硬化、又はその
寸前の段階に達するものを使用する事が不可欠である市
を発見した。今迄の硬化促進剤に就ては種類は出ている
が、硬化時間を規制し、このように厳密に時間的硬化の
限界を前提としたものは一つも見られない、之により高
含水廃棄物が無機質、有機質に拘らず硬化及び乾燥の両
面か−ら移動なしに容器内固形化が可能となった。特に
従来固形化しにくいか、不可能とされた凍原、パルプス
ラジ（製紙生汚泥）を始めとする有機質の固形化が可能
となった事実は大きい意義を有する。次にセメント使用
下のｐＨ調整であるが、之が従来不可能視された事実は
、セメントの硬化に対してその前段階の水和を促進する
ためにはセメントと水で次々に生成する水酸化カルシウ
ム（消石灰）が水和媒体となり、之は強アルカリ性で、
この消石灰を酸又は酸性物質で抑えて居ては水和→凝結
→硬化の過程が進行しない、この事実のため酸又は酸性
物質添加の特許もあるが、之は単にセメントが水和→硬
化の経路をとらず、消石灰が中和されつづけ、中和カル
シウム塩のみ生成し固形化も殆ど乾燥一方により行われ
ると考えるしかない、併もｐＨは経時変化をおこし、始
め似にｐＨ４，０に調整しても固形化するとやはり１３
辺りにくる事が此の事を明示している０本発明者の云う
ｐＨ調節は凝結後少なくも３日〜５日たっても目標ＰＨ
が変化せず少なくもｐＨ１３の強アルカリ性になる事が
決してない事を云うのである。３日以上たつとｐＨは殆
ど変化しない。今迄のものは上述の如く只乾燥による固
形化、ｐＨが又逆戻りするのが汀通で第−之では意味が
ない０次に酸又は酸性物質と云うがどれがよいか全く指
定がないし具体的例示を見聞していない。硫酸がよいと
云うものはあるが、本発明者の実験の結果ＣａＣ０Ｈ）
？＋Ｈ２ｓＯａ　−＋Ｃａ５Ｏａ　トなる一方で一時強
ｍ１的にｐＨは下げられるが、最終は再びｐ）１１３位
になり、且つ固形化物が単に乾燥による全く固結力のな
い硬化の因子の殆ど入らないものであり、又固形化も可
成り長時間かかる事も確認した０本発明者の研究の結果
一般酸類は以上の理由から好ましくなく、又数多くの酸
性物質の選択を行った処、遂に成る条件下に於てアルミ
ニウム。

鉄の硫＃塩、塩化物又はその重合体の１種又はそれ以上
が満足すべき結果を与える事を発見した。

即ち既述の如く出来る限り短時間にセメントを硬化する
限りに於て可能である事を発見した。前述の如き標準セ
メントモルタルを３時間以内に凝結、硬化又はそれに近
い状態にする硬化促進剤を添加すれば、アルミニウム、
鉄の硫酸塩、塩化物又はその重合体の１種又はそれ以上
が硬化と乾燥の両面からＰＨ調整を可能とする事を確認
するに至った。之は硬化促進剤による凝結促進が短い程
消石灰の生成の過剰部分を逐次法の化学反応に従い高ｐ
Ｈ化を防ぎ併も残りの消石灰で水和を行わせる事が判っ
た。即ち本発明者はセメントの水和→凝結→硬化の段階
に於ける消石灰の水和促進速度と逐次発生するこの消石
灰を中和にもたらすアルミニウム、鉄の硫酸塩、塩化物
又はその重合体の１種又はそれ以りの加水分解及び中和
速度及び処理対象物との物理化学的反応とのバランスに
ある事を発見したのである。

酸性物質の例を硫酸アルミニウム（硫酸バンド）にとれ
ば →２Ａｊｌ（ＯＨ）３＋３ＣａＳＯ４＋１８ＨｚＯ＝（
２）此の場合例を洗上（例えばシールド工法でもよい）
にとってみると、を式（２）で生成された水酸化アルミ
ニウムＡＮ（ＯＨｈは水のＰＨにより異なる種々の重合
体を形成し、負荷電の上粒子の表面に吸着し、その正電
荷により上粒子の荷電をも中和する。＠濁粒子群のゼー
タ電位が大略±１０　ｍＶの範囲になると粒子間の引力
が表面荷電の反撥力を五回り、粒子は互いに結合する。

かくて粒子結合は進行し、同時にセメントの硬化も行わ
れるわけで、此の進行過程が本発明の理論の骨子もここ
にあるのである。

次に本発明に使用する薬剤その他について言及する。セ
メントはポルトランドセメント、高炉セメント等軸々あ
るも何れにても使用出来る。使用砥は処理物固形分１０
０重量部に対し８０重量部以ｒで、一般には０．５〜２
０重量部である。次に硬化促進剤であるが、之は請求範
囲に明示した如く、七メン）　１００重量部、標準砂（
例豊浦砂）　２００重量部、Ｗ／Ｃ（水セメント比）　
Ｏ，Ｅ１５のセメントモルタルのセメント重量の２０重
量％以下を加え少なくも３時間以内で撹拌困難な凝結前
のゲル状又は凝結乃至硬化に到達する東を必須条件とし
たのは飽く迄も硬化速度の限定を設けたもので、上記処
決で硬化促進剤を添加せぬものは常温９時間以上たって
もこの状態に達しない。又−・般の水和又は硬化促進剤
を対セメント量を増加して入れてもこの状態に達するに
は一般には４〜８時間である。然るに本発明に於ては３
時間以内を限定としているが、之を満足するものは、明
ばん石を爛焼活性化したものを本体とし、之に硫酸カル
シウム、アルミナ等を加えたものが本発明に使用出来る
が特にアルカリ性永和促進剤を加え、全成分中Ａｊ２ｚ
（ｈ１４％以上、Ｎａ２０として６％をこえ、又Ｓ０３
含有分８％以上で且つ１０％水浸出液の上澄液のｐＨが
１θ〜１２のものが最も適している０次には同じ本体で
八２２０３９〜１２％、　Ｎａ２Ｏも３％以下でｉｏ％
水浸出液の上澄液のｐＨが６〜９のものが之につぐ、之
等は速いもので添加後１５〜２０分で凝結を完了する。

結晶水１４〜１６分子を含有する低硫酸型エトリンガイ
ト複塩も硫酸カルシウムを併用する事により本発明に使
用出来るが、前二者に比し劣るようである。之等は大体
対セメント１００重量部に対し３０重量部以下で、好ま
しくは５〜１０重量部で使用される。

次にｐＨ調整の場合使用されるものはアルミニウム、鉄
の硫酸塩、塩化物又はその重合体があるが、これ′等は
いずれも本発明に使用できる。

しかし、固化工程並びに固化物の性状から見て最も好ま
しいのは硫酸パン土（硫酸アルミニウム）である。

硫酸パン上は、液状、固状をとわず併も工業用品で十分
である。粉末はアルミナ分が１８〜１７％、液状でアル
ミナ公約８％、塊状で１５％であり、本発明に於ては粉
状又は小粒状体が一番好ましいが１本発明に云う硫酸パ
ン上の使用量はＬ述のアルミナ分１５〜１７％を□標準
としている。従って液状を用いる場合は粉体の約２倍重
量部を必要とする。使用量はｐＨ８，５前後で止めるに
はセメント１００重量部に対し硫酸バンドは粉体として
１５０〜２５０重量部、ＰＨをそれ以上中性にもってい
くとすれば５００〜７００重量部である。但し固形化速
度は添加量が多くなる程遅延する事は確かである。硫酸
パンの適当量は希望ｐｉ、使用セメント、その他により
変化させ２［整する。

処理対象が高含水分であるため、混合抜水が分離し浮上
する場合、ポリアクリル系高吸水剤、ハイドロキシエチ
ルセルローズ、メチルセルローズ等の有機高分子物があ
るが、この中でハイドロキシエチルセルローズ、メチル
セルローズの特に高粘度のものが最良で、添加量はＬ澄
水の量で適宜調節する。ベントナイトは５〜６倍の水を
吸って膨潤するが、之は安価なので使用する。防錆剤と
して有機アミン系その他支障ないものは使用出来、又水
和促進剤として使用したい場合は炭酸ソーダ、炭酸カリ
ウム、食塩、アルミン酸ソーダ、アルミン酸カリウム等
が使用出来るが、セメントの３％以下で使用する。

状況により他の無機添加物を混合した方がよい場合があ
る。この場合水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸
カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、
炭酸マグネシウム、砂、再生砂、正上等の上、骨材、岩
石粉末、無機物充填材等を処理対象により加えるが、そ
の量は対象物の物性、水量により決定される。

実施例１　赤泥の固化 含水分８０％の赤泥（ボーキサイトからアルミナを採取
した残土、殆ど酸化鉄が主成分である）を４８時間を限
度として固形化テストを行った。

試験法 以下の処方で混合比較試験を行う、直径４．８Ｃ層、深
さ９ｃ謹のポリスチレン容器中でテストせり、カッター
刃を一定荷重で貫入し、それの進入度を１１層で出す。

温度６〜１０℃、関係湿度５８±２％ 上表から見ると水分の減少は少ないが、完全に固形化物
として判定出来る。

実施例２ 含水分３０％シールド洗上の固形化、３８後ｐ）１８．
５とし、且つ出来る大垣時間にＭＨＩ可能の固形化実験
を行う。

（処方） シールド廃±　　　　　　　１０００重量部高炉セメン
ト　　　　　　　　５重量部本発明硬化促進剤　　　　
　０．５重量部ベントナイト　　　　　　　０．５重量
部硫酸パン上　　　　　　　　７．５重量部上記混合後
３時間にして運搬可能、水分２８．３％、３口径ｐＨ８
，５。

（註）上記処方で硫酸パン土を入れざるもののｐＨは３
目抜１２．８であった。

実施例３ 含水量４７％の廃±（流動性なし）を用い実施　　”例
２と同じ装置を施してみた。このｐ）Ｉ目標７．８に設
定。

（処方） シールド焼土　　　　　　　ｔｏｏｏ重量部ポルトラン
ドセメント　　　　ｌＯ重量部木発明硬化促進剤　　　
　　０．８重量部メチルセルローズ（ １％粘度＞　１０．（１００ｃｐ）　　　　０°５重量
部硫酸パン±　　　　　　　　　６００重量部上記混後
運搬可能固化状態到達７２時間、３日後のｐＨ７，８。

実施例４ 硫酸パン土添加による強度変化をテストする。

試料は砂２５００重量部、ベントナイト２５０重量部、
之に水を加えて含水量３８％としたものを用いた。

圧縮強度はＪＩＳ　Ａ　１２１１準拠により測定した。

［ ［ ［ ［ 之を３週間養生したものの強度は以下の如くである。

（註）圧縮強度はＪＩＳ　Ａ　１２１１に準拠により測
定した。

明らかに硫酸パン上が硬化強度に貢献する事を示してい
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高含水廃棄物を処理するに際し、セメントの存在下
   、セメント１００重量部に対し下記（Ａ）のセメント硬
   化促進剤３０重量部以下を加え、有機性無機性高含水廃
   棄物の短期間処理を可能とし、且つ固化物のｐＨを調整
   する必要ある場合はセメント１００重量部に対し固形分
   として８００重量部以下のアルミニウム、鉄の硫酸塩、
   塩化物又はその重合体の１種又はそれ以上を加え固化す
   ることも可能とする事を特徴とする多機能性高含水廃棄
   物の固化方法。 （Ａ）セメント１００重量部、標準砂２００重量部、Ｗ
   ／Ｃ（水セメント比）０、６５のＪＩＳに準じたセメン
   トモルタルにセメントの２０重量部以下を加えて少なく
   も３時間以内に撹拌困難な凝結剤の高粘性ゲル化状又は
   凝結乃至硬化に到達する事を必須条件とするセメント硬
   化促進剤。 ２）高含水分が分離し上方に浮上する場合、ポリアクリ
   ル系高吸水剤、ハイドロキシエチルセルローズ、メチル
   セルローズの如き有機高分子化合物、ベントナイトの如
   き水により膨張性又は吸水性ある無機物を添加し水分浮
   上を防ぐ特許請求の範囲第１項記載の固化方法。 ３）防錆効果及びセメントの水和促進を行わせるためア
   ルミン酸アルカリ塩、土金属塩、又は炭酸アルカリ金属
   塩、その他有効な防錆剤を添加する特許請求の範囲第１
   項記載の固化方法。 ４）前記混合物に水に不溶のアルカリ土金属化合物、砂
   、上、骨材、岩石粉末、乃至一般無機物充填材を添加す
   る特許請求の範囲第１項記載の固化方法。