JPS6215274B2

JPS6215274B2 -

Info

Publication number: JPS6215274B2
Application number: JP57132955A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Igari; Akio Tamura; Michio Mochizuki
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1982-07-31
Filing date: 1982-07-31
Publication date: 1987-04-07
Also published as: JPS5926180A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は重金属類などの有害物質を含有する産
業廃棄物を固化封鎖して埋立処理、海洋投棄処
理、あるいはコンクリート骨材への利用などを可
能にする方法に関する。従来産業廃棄物は処分地に埋立たり、海上投棄
などによつて処理されてきたが、重金属類などの
有害物質を含むものは、そのまま廃棄すると有害
物質が拡散あるいは溶出して環境汚染の原因とな
る。そのため有害物質を含む産業廃棄物を無害化
処理することが必要になるがその試みとしてセメ
ント固化による無害化処理法が開発されている。このセメント固化による方法は、例えば、有害
物質を含む集塵ダストや汚泥を、苛性ソーダ法、
硫化ソーダ法、多硫化カルシウム法などの薬品に
よる前処理を施してから、水硬化セメントによつ
て固化するという方法である。しかしこのような
処理方法は集塵ダストや汚泥の性質や、その中
に含まれる有害物質、とりわけ含有金属の種類に
よつてはセメントの硬化不良をもたらすために有
害物質の封入が十分でない場合がある。有害物
質を含む集塵ダストや汚泥の固化が不十分である
ところから処理後の固化物の強度をあげられな
い。薬品による前処理を必要とするので、多量
に発生する集塵ダストの処理には不適であり、ま
た多大の設備を要すると同時に経費がかかる。
固化物が比較的長期間放置された場合、セメント
のアルカリの作用によつてシアンやクロムの溶出
が起きることがあるので不安が残る―などの欠点
があつた。本発明者らはこのような従来の、有害物質を含
有する産業廃棄物の固化処理方法の欠点を克服す
るため鋭意研究を重ねた結果、産業廃棄物を、所
定温度で、高炉スラグ、製鋼スラグのような鉄鋼
スラグ及び硫黄と混融混練したのち、その混融物
を冷却固化することにより、セメントを全く用い
ないでも硫黄が鉄鋼スラグ及び産業廃棄物内に溶
解し吸収されて極めて圧縮強度の高い固化物を形
成し、同時に産業廃棄物中の有害物質が硫化物な
どとして安定に固定化封鎖されて、上記目的を達
成し得ることを見い出した。本発明はこの知見に
基づきなされるに至つたものである。すなわち本発明は、硫黄１〜３重量部及び鉄鋼
スラグ１〜５重量部に対し、有害物質を含有する
産業廃棄物（ただし製鋼ダストを除く）を３重量
部以下の比率で混合し、この混合物を95〜130℃
に混融加熱し次いで冷却固化させることを特徴と
する有害物質含有の産業廃棄物の固化封鎖法を提
供するものである。以下、本発明をさらに詳細に説明する。本発明方法に用いられる硫黄は必ずしも高純度
のものである必要はなく、コークス製造、製鉄、
石油精製工場などの脱硫工程から副生する副生硫
黄でも良い。鉄鋼スラグとは、高炉スラグ、製鋼スラグなど
の、製鉄に当り副生するスラグを指称する。その
化学組成は、高炉スラグでは、鉄鉱石の品質によ
り変わるが、主成分の成分範囲は重量％で
SiO₂30〜40％、CaO35〜50％、Al₂O₃5〜20％、
MgO5〜10％、FeO3％未満、MnO3％未満となつ
ている。また製鋼スラグは平炉、転炉における製
鋼過程で生じる平炉スラグ、転炉スラグである。
その化学組成例を第１表に示す。

【表】

【表】なお本発明において鉄鋼スラグは酸化鉄を20重
量％以上含有するものを用いるのが好ましい。酸
化鉄含量が20重量％未満では前記の混融混練時の
粘性増が十分ではないのでそのような場合は酸化
鉄含量の多い製鋼ダストで酸化鉄を補充するのが
好ましい。その補充量は硫黄の量以下とするのが
好ましい。このような製鋼ダストは、平炉工場、
電炉工場などの製鋼過程で、集塵器に捕集され、
例えば、平炉ダスト（平炉ガス灰）は酸化鉄約68
〜89％、転炉ダスト（転炉ガス灰）は酸化鉄約84
〜89％含有している。本発明方法を適用する有害物質を含有する産業
廃棄物の例としては金属溶解、精錬工場などの煤
塵（集塵ダスト）、工場廃水を処理した汚泥、そ
の焼却灰、電気製品生産工程中の不良品及び市場
より回収した廃電気製品（螢光ランプ、電池な
ど）の、粉砕加工物などがあげられ、特に、本発
明は市場から回収された水銀ランプ、水銀電池、
ニツケル・カドミウム電池など水銀、カドミウム
などを高濃度で含有するものの無害化封鎖に適し
ている。これらの産業廃棄物の有害物質含有量の例を第
２表に示す。

【表】本発明方法において、このような有害物質を含
有する産業廃棄物と、硫黄と鉄鋼スラグを、３重
量部以下：１〜３重量部：１〜５重量部の割合で
混合し所定温度で混融混練する。鉄鋼スラグが５重量部を越えると硫黄、産業廃
棄物との混融が不十分となり、有害物質の固定化
が十分達成できなくなる。また１重量部未満では
有害物質の固定化処理効果を促進させることがで
きない。一方、硫黄は３重量部を越えると圧縮強度が低
下し１重量部未満では、有害物質の封鎖が不完全
となり、固化物の強度も不足する。産業廃棄物は３重量部を越えると固化物の強度
が低下し、また有害物質が固化封鎖されなくな
る。溶融温度は、通常95〜130℃好ましくは95〜120
℃である。溶融温度が95℃より低い場合は溶融硫
黄の粘度が加熱しても十分に上昇しない。溶融硫
黄の粘度は120℃での加熱で最高になる。120℃を
越えると溶融硫黄からのSO₂ガスの発生量が
5ppmを越える。このSO₂ガスの発生に伴い溶融
硫黄の粘度が劣化して混融が不十分となるので上
限は130℃以下とする。なお安全衛生上からは
SO₂の発生量を5ppm以下に抑えるのが好まし
い。また、加熱下では、SO₂ガスばかりでなく、
産業廃棄物中の有害物質もガス化する恐れがある
ので、加熱温度をできるだけ低く抑さえその蒸発
を最小限にする。この溶融加熱は、溶融混合物の粘性が十分に発
現するまで行うが、通常５〜30分間で十分であ
る。次に、硫黄、鉄鋼スラグ及び産業廃棄物の三者
を混融混練し、冷却固化する際の好ましい操作方
法を述べる。まず容器内に硫黄を入れて95〜130℃に加熱し
て液状に溶融する。一方、別の容器内で煤塵、汚
泥などの産業廃棄物をあらかじめ95〜130℃に加
熱処理（水分調整）し、これを前記の溶融した硫
黄に混合し、混練する。次いで同じく95〜130℃
に加熱処理（水分調整）した鉄鋼スラグを混合
し、三者全体に粘性が発現するまで十分にかきま
ぜる。このように硫黄と混合する物質を、混融混
練温度と同一温度に加熱することにより、水分を
実質的に除去し（水分含量約１〜２％）、硫黄と
の混融時間を短縮させ、十分に混融を行うことが
できる。また混融時の粘度も安定化し混融を最も
良い状態で行うことができる。なお、処理する煤塵、汚泥の粒子が微細粒子で
炭素系成分を多量に含有する場合は、加熱前に脱
脂剤例えば多糖類―アミノ酸液にて前処理を行う
のがより好ましい。これにより混融加熱の時間を
約30％短縮でき、硫化水素ガスの発生も抑制でき
る。このようにして得られた硫黄、有害物質含有の
産業廃棄物及び鉄鋼スラグからなる混融物は、自
然放冷により冷却して固化物となり、有害物質の
封鎖が完了する。この場合型枠中に充填してから
冷却、脱型までの所要時間は４cm×４cm×16cmの
場合では、通常約15分であるが酸化鉄含有量の多
い製鋼スラグ、製鋼ダストを混融した場合には粘
性増が大きいばかりでなくその時間を約５分短縮
できる。また、冷却後の固化物を再度95〜130℃に加熱
することにより、その圧縮強度及び封鎖効果をさ
らに高めることができる。以上説明の本発明方法の効果ないしは特徴を次
にまとめて列挙する。１有害物質を含有する産業廃棄物をきわめて高
強度の固化物として封鎖でき、この固化物から
の有害物質の溶出はごく微量で安全基準内であ
る。２産業廃棄物中の有害物質として各種重金属類
ばかりでなく、シアンなども固定化封鎖できる
ので特に多種の有害物質が共存する産業廃棄物
の無害化処理法としてすぐれる。３セメント固化法のような水和による硬化反応
を利用するものではないので、前処理を特に必
要とせず、産業廃棄物をそのまま処理できる。
したがつて汚泥から廃電気製品まで幅広い範囲
の産業廃棄物を無害化処理できる。４水に不溶で自然状態で化学的に安定な硫黄を
用いるので、有害物質の封鎖が長期間安定に行
われる。５前処理を行わないので、多大な設備や経費を
必要としない。６固化物とした産業廃棄物は埋立処理、海洋投
棄ばかりでなく破砕してコンクリート骨材とし
ても利用できる。次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明
する。実施例１硫黄（純度約70％）300ｇを反応容器に採り、
有炎熱源で110℃に加熱して硫黄を液状に溶融し
た。一方、第２表に示した産業廃棄物である「汚泥
(A)，(B)，(C)」及び「煤塵」各100ｇ計400ｇを別の
容器に採り、これを有炎熱源で110℃に加熱処理
後、前記の加熱した液状硫黄中に添加、混合し同
じく110℃に保持してかきまぜた。次に転炉スラグ（組成：SiO₂10.9％、CaO42.9
％、Al₂O₃1.5％、FeO20.7％、MgO7.2％、S0.09
％、MnO5.2％、TiO₂1.4％（以上いずれも重量
％））100ｇを、110℃に加熱処理後前記の硫黄と
産業廃棄物の混融物中に添加し110℃で、ヘラで
粘性が発現するまで10分間かきまぜた。このよう
にして三者の混融による粘性発現を行つたのち、
混融物を４cm×４cm×16cmの大きさの型枠中に充
填し自然冷却して固化させた。この場合型枠充填
後脱型迄10分間を要した。この固化物について陸上埋立と海洋投入による
有害物質の溶出試験をした。この結果は両試験に
おいて違いがなく、これを第３表に示した。この
場合の試験方法は第２表の場合と同様である。

【表】注＊固化物中の含有量＝産業廃棄物中の含
有量＋スラグ中の含有量
上記の結果より分るように、溶出量は環境庁指
定基準内でありいずれの有害物質も極めて効果的
に固定化封鎖された。次いでこの固化物の強度をJIS Ｒ 5201に従つ
て測定したところ一軸圧縮強度は280Kgｆ／cm²、
曲げ強度は61Kgｆ／cm²であつた。次にこの固化物について、６ケ月後の有害物質
の溶出量を測定したところ、前記の直後の場合と
変わりがなかつた。実施例２硫黄（純度約70％）250ｇ、産業廃棄物として
第２表の「煤塵」100ｇ、そして同様の転炉スラ
グ１Kgを用い、煤塵に脱脂剤（ダツシロン（商品
名）早川化成(株)製）による前処理を行つた以外
は、実施例１と同様にして固化物を形成させた。
実施例１と同様にしてこのものの溶出試験を行つ
たところその結果は第３表のものとほとんど同一
であつたが、一軸圧縮強度が304Kgｆ／cm²、曲げ
強度が82Kgｆ／cm²に向上した。実施例３硫黄（純度約70％）100ｇ、産業廃棄物として
第２表の「廃電気製品」（螢光ランプ屑）150ｇ、
そして鉄鋼スラグ成分として、同様の転炉スラグ
100ｇと鉄鋼ダスト50ｇの混合物を用いた以外は
実施例１と同様にして固化物を形成した。このも
のについて実施例１と同様にして溶出試験を行つ
た結果を第４表に示した。

【表】この固化物の一軸圧縮強度は200Kgｆ／cm²、曲
げ強度は65Kgｆ／cm²であつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１硫黄１〜３重量部及び鉄鋼スラグ１〜５重量
部に対し、有害物質を含有する産業廃棄物（ただ
し製鋼ダストを除く）を３重量部以下の比率で混
合し、この混合物を95〜130℃に混融加熱し、次
いで冷却固化させることを特徴とする有害物質含
有の産業廃棄物の固化封鎖法。