JPWO2009119223A1

JPWO2009119223A1 - 廃棄物処理方法及びそれを使用して得られる耐熱性化合物

Info

Publication number: JPWO2009119223A1
Application number: JP2010505465A
Authority: JP
Inventors: 杉山　修; 杉山　　修
Original assignee: 株式会社Ｈｉ−Ｖａｎ
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2011-07-21
Also published as: TW200944717A; WO2009119223A1

Abstract

作業性が良く、廃棄物が飛散や揮散し難く、効率よく確実に廃棄物を処理する方法を提供し、特に有害な塩素含有化合物を含む物質を無害化する廃棄物処理方法を提供し、また、該廃棄物処理方法を使用して得られた生成物を再資源化して有効利用することを課題とし、少なくとも、廃棄物、ポリ塩化アルミニウム、アルカリ性物質、糖類及び水を含有する廃棄物分散液を、粒状物に担持させた後に熱処理することを特徴とする廃棄物処理方法により、特に該廃棄物が塩素含有化合物である廃棄物処理方法により、また、かかる廃棄物処理方法を使用して得られた耐熱性化合物により、上記課題を解決した。

Description

本発明は、廃棄物処理方法に関し、更に詳しくは、ポリ塩化アルミニウムを含有する廃棄物分散液を粒状物に担持させた後に熱処理する廃棄物処理方法及びその方法を使用して得られた耐熱性化合物に関する。

近年、廃棄物処理施設において廃棄物を焼却した際に、ダイオキシン類等の極めて毒性の強い物質が生成されることが指摘されている。これは、廃棄物中に含まれるポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）等の有機塩素含有化合物が、不完全な焼却処理によって分解されずにダイオキシン類として再合成され大気中に排煙されることが原因である。また、ＰＣＢ等の有機塩素含有化合物を含む廃棄物は、焼却した際ダイオキシン類等が発生し大気を汚染するのみならず、それ自体が土壌中に蓄積され、農作物中に吸収されたり、雨水等によって流れ出したりする等の環境汚染をも引き起こすおそれがある。

ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）は、その優れた物性から熱媒体、絶縁油等として広く使用されてきた。１９６８年カネミ油症事件発生をきっかけに、生体への毒性が社会問題となり、１９７２年には製造・使用が全面的に禁止された。しかしながら、現在においても４７０００トンものＰＣＢ廃棄物が未処理のまま保管されている状態で、早急に解決しなければ後世に禍根を残すこととなる。

ＰＣＢ処理に関して、その耐熱性・耐水性に加え、長期残留性、生物濃縮性、揮発移動性のため、熱による分解においては１０００℃以上の高温でプラズマ分解する方法（特許文献１参照）、触媒等を使用して脱塩素化する方法（特許文献２参照）等が知られている。しかしながら、何れもコストパフォーマンスや安全性に優れたものではなく、膨大なエネルギーや時間を必要とするものであった。

一方、廃棄物処理後の生成物の再資源化を意図したものとして、例えば、特許文献３が挙げられる。特許文献３は、アルカリ金属イオン等を含む無害化処理剤を、重金属、ＰＣＢ等を含む有害廃棄物に施すことによって、有害廃棄物をセメント固化し、得られたセメント固化物をコンクリート二次製品等の耐久性資材として再利用するものである。しかしながら、特許文献３は、ＰＣＢをセメント固化物に封じこめ外部への溶出を抑えるだけで、熱処理によるＰＣＢ分解処理については開示しておらず、ＰＣＢの完全無害化という点では不完全であった。

特開２００５−２６２１９６号公報特開２００５−２６３７７６号公報特開２００１−１４５８５９号公報

本発明は上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、作業性が良く、廃棄物が飛散や揮散し難く、効率よく確実に廃棄物を処理する方法を提供することにある。特に、上記したような有害な塩素含有化合物を含む物質を無害化する廃棄物処理方法を提供することにある。また、該廃棄物処理方法を使用して得られた生成物を再資源化して有効利用することにある。

本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、廃棄物、ポリ塩化アルミニウム、アルカリ性物質、糖類及び水を含有する廃棄物分散液を特定の粒状物に担持させることによって、有害な化合物等が環境に漏れ出るのを防ぎ、また、かかる特定の廃棄物分散液の担持された粒状物を熱処理することによって、塩素含有化合物の不完全燃焼等によるダイオキシン類等の発生を防ぐことを見出して、本発明を完成するに至った。更に、該廃棄物処理方法を使用して得られた生成物は、耐熱性、導電性、耐薬品性等に優れた化合物として再資源化でき、有効利用し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、少なくとも、廃棄物、ポリ塩化アルミニウム、アルカリ性物質、糖類及び水を含有する廃棄物分散液を、粒状物に担持させた後に６００℃以上で熱処理することを特徴とする廃棄物処理方法を提供するものである。

また、本発明は、該廃棄物処理方法を使用して得られた耐熱性化合物を提供するものである。また、本発明は、該廃棄物処理方法を使用する耐熱性化合物の製造方法を提供するものである。

本発明によれば、作業性が良く、廃棄物が飛散や揮散し難く、効率よく確実に廃棄物を処理できる。また、廃棄物分散液を粒状物に担持させて熱処理することによって、ＰＣＢ等の有害な塩素含有化合物等が完全に無害化でき、環境性能にも優れた廃棄物処理方法を提供することができる。また、本発明によれば、廃棄物分散液の担持された粒状物を熱処理することによって、塩素含有化合物の不完全燃焼によるダイオキシン類の発生を防止できる、環境性能に優れた廃棄物処理方法を提供することができる。更に、本発明による廃棄物処理方法を使用して得られた生成物は、耐熱性、導電性、耐薬品性等に優れた耐熱性化合物を提供することができる。

以下、本発明について説明するが、本発明は以下の実施の具体的形態に限定されるものではなく、任意に変形して実施することができる。

＜廃棄物分散液の組成＞
本発明は、少なくとも、廃棄物、ポリ塩化アルミニウム、アルカリ性物質、糖類及び水を含有する廃棄物分散液を、粒状物に担持させた後に、６００℃以上で熱処理することを特徴とする廃棄物処理方法に係るものである。

「廃棄物」とは、廃棄が必要な不要物であって、固形状のもの（以下、「固体廃棄物」という）又は液状のもの（以下、「液体廃棄物」という）をいう。このうち、本発明において用いられる「廃棄物」としては、焼却処理できるものであれば特に限定はなく、あらゆる種類の廃棄物を用いることができる。このうち、該廃棄物としては塩素含有化合物を含むものであることが、本発明の前記効果をより生かせる点で好ましく、「その毒性ゆえに廃棄物処理に特別の管理が必要とされている塩素含有化合物」を含むものが特に好ましい。

「塩素含有化合物」としては、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、四塩化炭素、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、トランス−１，２−ジクロロエチレン、１，２−ジクロロプロパン、１，３−ジクロロプロペン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタン、テトラクロロエチレン、ＤＤＴ（ジクロロジフェニルトリクロロエタン）、ＰＣＰ（ポリクロロフェノール）、クロロホルム、ｐ−ジクロロベンゼン、ダイオキシン等が挙げられる。このうち、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）が、本発明に特に好適に用いられる。すなわち、本発明はＰＣＢの処理に使用されることが好ましい。

「ポリ塩化アルミニウム」とは、［Ａｌ_２（ＯＨ）_ｎＣｌ_６−ｎ］_ｍ（１≦ｎ≦５）で表わされる物質で、ＯＨが橋かけしたアルミニウムの多核錯体を主成分とするものの水溶液をいう。製造方法は特に限定はないが、水酸化アルミニウムを塩酸に溶解させ、加圧下又は要すれば溶解助剤を加え、これに重合促進剤として硫酸基を添加して反応させたものが好ましい。溶解助剤や重合促進剤は、本発明の効果を損なわないものであれば特に限定はされない。上記式中、ｍは１０以下が好ましい。なお、以下、上記水溶液を「ＰＡＣ」と略記する場合がある。本発明には、「ポリ塩化アルミニウム」又は「ＰＡＣ」として、水の浄化用又は廃水処理用に一般に市販されているものが好適に使用できる。使用されるＰＡＣ中のアルミニウム含有量は特に限定はないが、Ａｌ_２Ｏ_３換算で、３〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましく、８〜１５質量％が特に好ましく、１０〜１１質量％が更に好ましい。また、ＪＩＳＫ１４７５で規定されるものも特に好ましい。

「アルカリ性物質」としては、アルカリ金属の水酸化物（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等）、アルカリ土類金属の水酸化物（水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等）、その他金属の水酸化物（水酸化アルミニウム等）、錯塩の遊離塩基の水酸化物、アンモニア、アミン類（メチルアミン、エチルアミン、エタノールアミン等）、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の炭酸塩（炭酸ナトリウム等）、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の炭酸水素塩（重曹等）等が挙げられる。アルカリ性物質を用いることによって、乳化や分散が促進し、また、発熱するため溶解、分散作業等がやり易くなりコストダウンにもつながる。水酸化ナトリウムを用いることが、液体廃棄物を効果的に乳化させ、「液体廃棄物の乳化分散液」を生成させる点、コスト的に有利である点等で特に好ましい。

「糖類」としては、グルコース、フルクトース等の単糖類；シュクロース等の二糖類；澱粉類等の多糖類；配糖体等が挙げられる。糖類は元素として炭素を含むので、熱処理中又は熱処理後に生成する炭素質物の原料になったり、燃焼を促進させたりする。澱粉類、セルロース等の多糖類又は糖類の誘導体等が、扱い易いこと、水に対する溶解性が高いこと、安全性が高いこと、安価なこと等の点で好ましい。糖類又はその誘導体の形態としては特に限定はないが、上白糖、三温糖等の砂糖；イモ、トウモロコシ等の植物由来の澱粉若しくは澱粉系の糊；米粉、餅米粉、小麦粉、トウモロコシ粉、片栗粉等の穀類の粉、等が上記点から特に好ましい。

「水」としては、上記したＰＡＣ中に含まれているものであっても、それとは別に添加したものであってもよい。すなわち、廃棄物分散液を調製するときに別途水を添加しても、また添加せずにＰＡＣ中の水だけであってもよい。熱処理により水は一部蒸発するが、ポリ塩化アルミニウムに反応、架橋、配位等によって取り込まれる場合がある。

上記廃棄物分散液には、更に、アルコール類を含有させてもよい。アルコール類を含有させることによって、ＰＣＢ等の高粘度液体廃棄物、アルコール可溶性廃棄物等の、低粘度アルコール希釈物を一旦調製し、粒状物に担持させ易くできる。また、廃棄物分散液の分散や乳化を促進させるために有効である。更に、アルカリ性物質による熱分解を促進させる効果もある。

「アルコール類」としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の１価アルコール類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール等の２価アルコール類；グリセロール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類等が挙げられる。このうちエタノールを用いることが環境保護及び安全性の点で好ましい。

上記廃棄物分散液には、更に、界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤を含有させることによって、液体廃棄物の乳化分散液を調製し易くできる、個体廃棄物を分散させ易くできる、廃棄物分散液を粒状物に担持され易くできる、乳化や熱分解を促進させる等の効果がある。

「界面活性剤」としては特に限定はなく、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の界面活性剤を用いることができる。このうち、本発明においては、アニオン系界面活性剤を用いることが環境負荷低減の点で好ましい。アニオン系界面活性剤としては、長鎖脂肪酸の塩等が好ましいものとして挙げられる。長鎖脂肪酸としては植物由来のものが特に好ましい。

廃棄物、ポリ塩化アルミニウム、アルカリ性物質、糖類、水、アルコール類、界面活性剤の配合比としては特に限定はないが、廃棄物３〜５質量部、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）（アルミニウム含有量がＡｌ_２Ｏ_３換算で１０質量％のものに換算した質量）５〜１０質量部、アルカリ性物質（結晶水がある場合は結晶水を除いた質量）４〜１０質量部、糖類１５〜２０質量部、水（ＰＡＣ中の水を除いた質量）０〜５０質量部、アルコール類０〜２質量部、界面活性剤０〜５質量部、が好ましい。

＜廃棄物分散液の形態＞
「廃棄物分散液」は、廃棄されるべき液体及び／又は個体の単一物又は混合物が分散媒に分散したものであればその分散状態は特に限定はされないが、廃棄物が液体のときには、該液体廃棄物が水を含む分散媒に乳化分散した液であることが好ましい。すなわち、本発明における「廃棄物分散液」は、液体廃棄物の乳化分散液又は固体廃棄物の固体分散液であることが好ましい。

「乳化分散液」とは、ある液体の中にこれに不溶な別の液体が細粒として分散し、乳濁液（エマルジョン）を生成した状態の液体をいう。「液体廃棄物の乳化分散液」とは、例えば、水等に廃油等の液体廃棄物が分散した状態の液体をいう。また、「固体分散液」とは、液体中に固体の微細粒子が分散したもので懸濁液（サスペンジョン）を生成した状態の液体をいう。「固体廃棄物の固体分散液」とは、例えば、水等に汚泥等の固体廃棄物が分散した状態の液体をいう。

ここで、「液体廃棄物」としては、例えば、上記したＰＣＢ、トリクロロエチレン等の塩素含有化合物やそれらを含有する廃油；絶縁油；廃酸；廃アルカリ等が挙げられる。また、「固体廃棄物」としては、例えば、廃木材、廃紙、樅殻、汚泥、廃プラスチック類、各種タンパク質残渣（食料残渣）等が挙げられる。これらは廃棄物分散液とし易いように、必要に応じて前処理がなされる。

＜粒状物＞
本発明の廃棄物処理方法は、上記廃棄物分散液を粒状物に担持させた後に熱処理することを特徴とする。粒状物に担持させることによって、作業性が良くなり、廃棄物が飛散や揮散し難くなり、効率よく確実に廃棄物を処理できる。また、得られた生成物が有価物として再利用できるようになる場合がある。

ここで「粒状物」としては、上記の廃棄物分散液を担持させることのできる物質であれば特に限定はないが、
（１）炭素質物、
（２）ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水系分散液を焼成してなるアルミニウム含有化合物、
（３）無機粒子に、ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水溶液を含浸させて焼成してなるアルミニウム含有化合物被覆無機化合物、
（４）植物由来の粒状物、
の中から選ばれる物質を用いることが、廃棄物分散液をより効果的に吸着できる、熱分解性が向上する等の理由で特に好ましい。なお、粒状物は多孔性であることが同様の理由から好ましい。

（１）炭素質物
「炭素質物」とは実質的に単体炭素を主成分とする物質をいい、上記の廃棄物分散液を担持させることのできるものであれば特に限定はないが、例えば、木炭、竹炭等は、その比表面積が大きく多孔性である点から廃棄物を効果的に吸着できる、分解熱が上昇する等の理由で特に好適に用いられる。

（２）ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水系分散液を焼成してなるアルミニウム含有化合物
「ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水系分散液を焼成してなるアルミニウム含有化合物（以下単に、「アルミニウム含有化合物」という）」とは、ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水溶液を、２６０℃〜２８００℃で焼成することによって生成されるアルミニウム含有化合物のことである。アルミニウム含有化合物には炭素質物が含有されている場合もある。

ここで、アルミニウム含有化合物に用いられる「ポリ塩化アルミニウム」としては、本発明において用いられる「ポリ塩化アルミニウム」と同じものを用いればよい。「ポリ塩化アルミニウム」又は「ＰＡＣ」として、水の浄化用又は廃水処理用に一般に市販されているもの（例えば、ＪＩＳＫ１４７５で規定されるもの等）が好適に使用できる。使用されるＰＡＣ中のアルミニウム含有量は特に限定はないが、Ａｌ_２Ｏ_３換算で、３〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましく、８〜１５質量％が特に好ましい。なお、適宜、更に水を追加して使用することもできる。

「有機物」としては、炭素原子を含有するものであれば特に限定はないが、常温で液体の有機物又は水溶性有機物が特に好適に用いられる。中でも、グルコース、フルクトース、シュクロース、澱粉等の糖類又は糖類の誘導体等が、沸点が高く扱い易いこと、水に対する溶解性が高いこと、安全性が高いこと、安価なこと、焼成により比重の小さい良好なアルミニウム含有化合物を与えること等の点で好ましい。

ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）と有機物との配合比率は、良好なアルミニウム含有化合物が生成するように配合すれば特に限定はないが、アルミニウム含有量がＡｌ_２Ｏ_３換算で１０質量％のＰＡＣの場合、該ＰＡＣ１００質量部に対して、有機物が１０〜４００質量部が好ましく、２０〜２００質量部がより好ましく、３０〜１００質量部が特に好ましい。アルミニウム含有量が１０質量％でないＰＡＣの場合には、上記配合比率はアルミニウム換算で比例増減した範囲が好ましい範囲である。

焼成の方法としては、加熱炉中に静置して焼成する方法、火炎を直接接炎する方法、連続焼成炉に供給する方法、スライダー落下方式による方法等が挙げられる。このうち、カップバーナ等によって、火炎を直接接炎する方法が熱効率の点で好ましい。火炎を直接接炎する方法における燃焼ガスは特に限定はないが、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、一酸化炭素、都市ガス等が好ましい。

焼成は、通常２６０℃〜２８００℃の範囲で行われる。焼成温度は４００℃〜２０００℃の範囲が好ましく、６００℃〜１８００℃の範囲がより好ましく、７００℃〜１５００℃の範囲が特に好ましく、８００℃〜１０００℃の範囲が更に好ましい。また、焼成雰囲気は特に限定はなく、真空中；窒素、アルゴン等の不活性気体中；空気、酸素等の活性気体中等の何れでもよい。

焼成の時間としては、特に限定はないが、加熱炉中に静置して焼成する方法においては、１０〜６０分が好ましく、１５〜４０分がより好ましく、２０〜２５分が特に好ましい。また、火炎を直接接炎する方法においては、２分〜３０分が好ましく、３分〜２０分が好ましく、５〜１０分が特に好ましい。なお、焼成は酸素存在下等の酸化雰囲気中で行われてもよいし、非酸化雰囲気中で行われてもよいが、酸素存在下等の酸化雰囲気中で行われることが特に好ましい。

焼成して得られた炭素アルミニウム複合化合物は、必要に応じて解砕又は粉砕して粒状物にする。

（３）無機粒子に、ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水溶液を含浸させて焼成してなるアルミニウム含有化合物被覆無機化合物
「無機粒子に、ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水溶液を含浸させて焼成してなるアルミニウム含有化合物被覆無機化合物（以下単に、「アルミニウム含有化合物被覆無機化合物」という）」とは、上記した「ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水溶液」を、無機粒子を含有する物質に含浸させて、それを２６０℃〜２８００℃で焼成してなるアルミニウム含有化合物被覆無機化合物のことである。

「アルミニウム含有化合物被覆無機化合物」の構造は、無機粒子が焼成を経て、化学的及び／形状的に変化した無機粒子の周囲に、上記した（２）「アルミニウム含有化合物」が被覆した構造のものであってもよいし、該無機粒子中に「ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水溶液」が浸透し、その状態で同時に焼成されることによって、独自の無機粒子を生成していてもよい。また、両者の組合せ、すなわち、芯となる無機粒子が変性し、かつ被覆構造を有するものであってもよい。

ここで、「無機粒子」としては、種類、形状共に特に限定はない。種類としては、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、無機着色顔料、アスベスト、合成ゾノトライト、ガラス繊維（ガラスウールも含まれる）等が挙げられる。上記無機粒子としては、廃棄物に含まれているものが好ましく、アスベスト、合成ゾノトライト、ガラス繊維等の有害廃棄物が特に好ましい。また、廃棄物である「フィラー含有樹脂」に一般的に含有されている上記の汎用フィラーも特に好ましい。

アルミニウム含有化合物被覆無機化合物に用いられる「ポリ塩化アルミニウム」としては、本発明において必須成分として用いられる「ポリ塩化アルミニウム」（ＰＡＣ）や、上記（２）「アルミニウム含有化合物」製造の場合に用いられるものと同じものを用いればよい。

「有機物」としては、上記した（２）「アルミニウム含有化合物」に用いられる「有機物」と同じものを用いればよい。焼成の方法や条件も、上記した（２）「アルミニウム含有化合物」の場合と同様の条件が用いられる。

焼成して得られたアルミニウム含有化合物被覆無機化合物は、必要に応じて解砕又は粉砕して粒状物にする。

（４）植物由来の粒状物
「植物由来の粒状物」としては、上記の廃棄物分散液を担持させることのできるものであれば特に限定はないが、例えば、木くず、カンナくず等の木質粒子；廃紙、段ボール、シュレッダー紙等の紙類；オカラ残渣；トウモロコシ、麦、稲等の残渣；籾殻、蕎麦殻等の穀類殻；等が挙げられる。

これら植物由来の粒状物は、熱処理によって又は少なくとも熱処理の初期においては、炭素質物又は「アルミニウムと炭素との複合物」になると考えられる。

＜廃棄物処理方法＞
本発明の廃棄物処理方法は、少なくとも、（１）廃棄物分散液の調製、（２）粒状物への担持、及び（３）熱処理からなる。

（１）廃棄物分散液の調製
廃棄物分散液の調製方法は特に限定はされない。具体的には例えば、まず、少なくとも、水酸化ナトリウム等のアルカリ性物質の水溶液、ＰＣＢ等の廃棄物、及びポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を適量配合し攪拌する。ここで、水酸化ナトリウム等のアルカリ性物質は、ＰＣＢ等の有機廃棄物を乳化させる役割も果たす。また、発熱させて安価に分散等の処理をやり易くできる。この段階で、エタノール等のアルコール類及び／又は界面活性剤を適宜加えてもよい。アルコール類はＰＣＢ等の有機廃棄物を溶解させて溶液を調製することにも好適に使用できる。界面活性剤は乳化や分散に寄与する。

糖類は、上記したアルカリ性物質の水溶液中に廃棄物等と同時に添加することも可能であるが、次工程として、後から、上記溶液に適量添加することが好ましい。

粒状物に廃棄物分散液を担持させた後に、最初に粒状物に廃棄物分散液を担持させた際の該廃棄物分散液中に含有されていなかった成分又は全量含有されていなかった成分を、後から、粒状物に担持させてもよい。この場合は、本発明における「廃棄物分散液」は、粒状物に担持されながら最終的に調製されることになる。後から、粒状物に担持させることができるものとしては、ＰＣＢ等の廃棄物、ＰＡＣ、糖類の水溶液等が挙げられる。特に、アルカリ性物質を担持させた後、ＰＡＣを後から粒状物に担持させることによって、反応発熱分解が起こり、乳化や熱分解が促進される、また、被覆効果により塩素含有化合物の揮発が防止される、等の効果がある。

（２）粒状物への担持
廃棄物分散液を粒状物に担持する方法は特に限定はされないが、例えば、上記によって調製された廃棄物分散液に、粒状物を適量加え、混合攪拌等することによって行うことが好ましい。該粒状物は、廃棄物中のＰＣＢ等を選択吸着させる働きがある。混合攪拌が進むと、徐々に粘度が増し、廃棄物分散液が担持された粒状物（以下、「廃棄物分散液担持粒状物」という）が生成される。

粒状物１００質量部に対して、廃棄物分散液１〜２０質量部を担持させることが好ましく、２〜１０質量部を担持させることがより好ましく、３〜５質量部を担持させることが特に好ましい。粒状物に対して、廃棄物分散液が少な過ぎると、廃棄物処理の効率が落ちる場合があり、多過ぎると、飛散や揮散が防げなかったり、熱処理によっても効率的に完全に無害化ができなかったりする場合がある。

（３）熱処理
熱処理の方法としては、加熱炉中に静置して加熱する方法、火炎を直接接炎する方法、連続加熱炉に供給する方法、スライダー落下方式による方法等が挙げられる。このうち、加熱炉中で熱処理する方法が、塩素含有化合物を完全燃焼させることができるため、有毒な燃焼ガスの発生を抑えることができ、無害なガスが放出されるため安全性が向上する等の点で好ましい。加熱炉中での熱処理は、例えば、廃棄物分散液担持粒状物を、バット等に敷き詰め、これを、５方位をセラミック断熱によって囲まれた加熱炉に投入すること等によって行う。火炎を直接接炎する方法も熱効率の点で好ましい。火炎を直接接炎する方法における燃焼ガスは特に限定はないが、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、一酸化炭素、都市ガス等が好ましい。

熱処理を加熱炉中で行う場合、炉内の雰囲気温度（以下、「炉内温度」と略記する場合がある）６００〜２８００℃の温度条件で行われることが好ましい。また、「加熱炉の設定温度」又は「廃棄物分散液を投入前の炉内温度」は、６００℃〜１８００℃の範囲が好ましく、７００℃〜１５００℃の範囲がより好ましく、８００℃〜１０００℃の範囲が特に好ましい。予め１０００℃以上に加熱炉の温度を設定する必要があるプラズマ分解法に比べ、本発明の方法は、加熱炉の温度を比較的低温に設定することが可能となる。

熱処理を加熱炉中で行う場合、熱処理によって、燃焼中の物質の温度（以下、「燃焼温度」と略記する場合がある）が、本発明の場合９００℃以上とすることができる。更には、９５０℃以上にすることができ、１０００℃以上にすることもできる。従って、塩素含有化合物等の廃棄物から発生する有害有機物である分解ガスを燃焼させるために、燃焼温度は９００℃以上であることが好ましく、９５０℃以上であることがより好ましく、１０００℃以上であることが特に好ましい。

また、熱処理雰囲気は特に限定はなく、真空中；窒素、アルゴン等の不活性気体中；空気、酸素等の活性気体中等の何れでもよい。本発明においては、操作の容易さの点からは空気中で加熱を行うことが好ましい。

火炎を直接接炎する方法における熱処理温度及び熱処理を加熱炉中で行う場合の燃焼温度は、熱電対放射温度計センサープローブ（シースサイズは、例えばφ８×５００ｍｍ）を被対象物の中に差し込むことにより測定し、本発明における上記熱処理温度はそのように測定したものとして定義される。

熱処理の時間としては特に限定はないが、加熱炉中に静置して熱処理する方法においては、３分以上が好ましく、５〜６０分がより好ましく、７〜４０分が特に好ましく、７〜１０分が特に好ましい。また、加熱炉中に静置して熱処理する方法に比べれば、発生ガスが一部大気中に放出するため、方法としてはやや劣るものの、火炎を直接接炎する方法を用いる場合にあっては、１分〜３０分が好ましく、２分〜２０分がより好ましく、５〜１０分が特に好ましい。

＜耐熱性化合物＞
本発明の廃棄物処理方法を使用すると耐熱性化合物が生成する。この耐熱性化合物は、有価物として種々の用途に使用できる。本発明は、同時に、本発明の廃棄物処理方法を使用して得られた耐熱性化合物に係るものである。本発明の耐熱性化合物は、以下の評価方法で評価したときの外観が実質的に変化なく、質量変化が、０．３質量％以下である。なお、耐熱性化合物の質量変化は吸着水分の気化によって生ずるものも含まれる。

［耐熱性の評価］
本発明の廃棄物処理方法を使用して得られる耐熱性化合物の粉末２０ｇ、又は、２０ｇのほぼ立方体に成型された該耐熱性化合物を、実質的に空気を遮蔽したマッフル炉中に入れ、１３００℃で２４時間加熱し、外観、質量の変化を見る。

本発明の耐熱性化合物は、耐熱性だけでなく、導電性及び／又は耐薬品性にも優れている。導電性については、以下の評価方法で評価したとき、比抵抗で１０^−６Ω・ｃｍ以下にできる。従って、１０^−６Ω・ｃｍ以下のものが好ましい。

＜導電性の評価＞
本発明の廃棄物処理方法を使用して得られた耐熱性化合物を、乳鉢で粉砕して粉末として、それをφ７ｍｍ、長さ２００ｍｍのアクリル樹脂製パイプの中に詰め、２ｃｍの高さから５回タッピングする。その後、直流電圧をパイプに詰めた試料の上と下から印加して、２０℃での電流値を測定する。電流値から、この形状に詰められた粉末のこの形状での比抵抗を算出する。

＜耐薬品性の評価＞
耐薬品性については、以下の評価方法で評価したとき、何れの薬品に対しても化学反応が目視で観察できないようにできる。従って、耐薬品性については、以下の評価方法で評価したとき、何れの薬品に対しても化学反応が起こらないものが好ましい。

本発明の廃棄物処理方法を使用して得られた耐熱性化合物１０ｇをフラスコにとり、それぞれ、１Ｎ（規定）希硫酸、５質量％水酸化ナトリウム、アセトンを、それぞれ１００ｇ添加して、２０℃に静置して化学反応の有無を目視で観察する。

本発明の廃棄物処理方法において、廃棄物として含有量１８％のＰＣＢを用いた時の、得られた耐熱性化合物中のＰＣＢの含有量は、ガスクロマトグラフィーで定量（中外テクノス社分析）したとき、定量下限値である０．００１６ｍｇ／ｋｇ以下にできる。従って、本発明の耐熱性化合物は、ガスクロマトグラフィーで評価したとき０．００１６ｍｇ／ｋｇ以下のものが好ましい。

本発明の廃棄物処理方法によると有害な燃焼ガスが生成しない作用・原理は明らかではないが、以下のことが考えられる。ただし本発明は、以下の作用効果の範囲に限定されるわけではない。すなわち、廃棄物、ポリ塩化アルミニウム、アルカリ性物質、糖類及び水を含有する廃棄物分散液を、粒状物に担持させた後に熱処理すると、塩素含有化合物等の廃棄物から発生する有害有機物である分解ガスのみが表面燃焼し、その燃焼温度は例えば９８０℃以上にも達し、発生する有害有機物である分解ガスが完全に燃焼し、無害の燃焼ガスのみが放出されるものと考えられる。この場合、燃焼温度と炉内の雰囲気温度（炉内温度）との差は、例えば平均２００〜２３０℃もあり、激しく燃焼しており、極めて熱効率も高く省エネルギーで無害化が可能である。

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。以下、「部」とあるのは、特に断りのない限り「質量部」を示し、「％」とあるのは、特に断りのない限り「質量％」を示す。

実施例１
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
水酸化ナトリウム４部を水６部に溶解させたものに、ＰＣＢ含有廃棄物（ＰＣＢを１８％で含有する絶縁油）４部、エタノール１部を加え、攪拌混合した。次に、小麦粉９部を水５１部に混合したもの、ＰＡＣ（王子製紙社製、「ＰＡＣ」（アルミニウム量としてＡｌ_２Ｏ_３換算で１０〜１１％））７部、及び、５０％ショ糖水溶液６部を加え、同時に、粒状物として、多孔性炭素である竹炭１２部を加え、攪拌混合した。これにより、多孔性炭素に廃棄物分散液が担持された餅状の高粘性体が得られた。以下、これを「担持体」という。

＜熱処理＞
上記で得られた担持体を、バット内に嵩高さ１０〜１５ｍｍに敷き詰め、炉内設定温度（すなわち、投入前炉内温度）８００℃に保った加熱炉中に挿入した。バットを加熱炉内に挿入してから１分後に着火した。着火後から４分間、分解ガスが表面で燃焼していた。着火から６分後、表面ガスの燃焼が終息し、廃棄物が処理できた。なお、炉内温度は、投入時８００℃、１分後８２４℃、２分後８５９℃、３分後９０１℃、４分後９１６℃、５分後９２５℃であった。

燃焼終息から３０秒経過後、熱処理後の物質（以下、「耐熱性化合物」という）を加熱炉から取り出し常温に戻した。その後、乳鉢で粉砕して粉末にした。

＜評価＞
得られた耐熱性化合物の粉末について、前記の方法で、耐熱性、導電性及び耐薬品性を評価した。また、ＰＣＢの含有量をガスクロマトグラフィーで定量した
［耐熱性評価］
外観と質量の変化は何れも見られなかった。
［導電性の評価］
比抵抗は、何れも１０^−６Ω・ｃｍ以下であった。
［耐薬品性の評価］
何れの薬品に対しても外観に変化が見られず化学反応は進行していなかった。
［ＰＣＢ濃度測定］
残留ＰＣＢ量は、無検出（０．００１６ｍｇ／ｋｇ以下）であった。

実施例２
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
粒状物として、多孔性炭素（竹炭）１２部を加える代わりに、下記のアルミニウム含有化合物Ａを１２部加えた以外は実施例１と同様にして担持体を得た。

［アルミニウム含有化合物Ａ］
ショ糖２５部を水２５部に５０℃で加熱溶解し、そこにＰＡＣ（王子製紙社製、「ＰＡＣ」（アルミニウム量としてＡｌ_２Ｏ_３換算で１０〜１１％））５０部を加え攪拌して均一に混合した。以下、このようにして得られた水溶液を「ＸＳＰ」と略記する。ＸＳＰ１００ｇをバットに厚さ２ｍｍとなるように入れ、２０℃で５時間静置した後、試料表面に１３００℃の炎をバーナーから直接当てて熱処理した。熱処理は空気中で行った。Ｋ熱電対温度計シースを、試料の表面層近傍に入れて測定した温度は７５０〜８８０℃であった。バーナー接炎開始後２０分間で、全て均一な黒色で粒子状のアルミニウム含有化合物を得た。

＜熱処理＞
得られた担持体を、実施例１と同様の条件にて熱処理を行った。廃棄物が処理され、耐熱性化合物が得られた。

＜評価＞
得られた耐熱性化合物について、前記の方法で、耐熱性、導電性及び耐薬品性を評価した。また、ＰＣＢの含有量をガスクロマトグラフィーで定量した
［耐熱性評価］
外観と質量の変化は何れも見られなかった。
［導電性の評価］
比抵抗は、何れも１０^−６Ω・ｃｍ以下であった。
［耐薬品性の評価］
何れの薬品に対しても外観に変化が見られず化学反応は進行していなかった。
［ＰＣＢ濃度測定］
残留ＰＣＢ量は、無検出（０．００１６ｍｇ／ｋｇ以下）であった。

実施例３
＜配合＞
多孔性炭素１２部を加える代わりに、下記のアルミニウム含有化合物被覆無機化合物Ａ１２部を加えた以外は実施例１と同様にして担持体を得た。

＜アルミニウム含有化合物被覆無機化合物Ａ＞
ステンレス容器中に、上記ＸＳＰ１００部を入れ、そこに厚さ３ｍｍのアスベスト織物１００部を浸漬させた。２０℃で１０時間浸漬させた後、引き上げて、付着した余分な液を重力で下に落とした後、ＸＳＰが浸透したアスベスト織物を不燃性シートの上に水平に置いた。アスベスト織物の表面に、炎をバーナーから直接当てて焼成した。焼成は空気中で行った。温度計をアスベスト織物の下５ｍｍの部分に入れて、接炎直下の温度を測定した。１２００℃で１０分間加熱したところ、熱溶融せずに、アルミニウム含有化合物被覆無機化合物が得られた。

実施例４
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
粒状物として、多孔性炭素１２部を加える代わりに、籾殻と木粉の５０％混合物（植物由来の粒状物）１５部加えた以外は実施例１と同様にして担持体を得た。

＜評価＞
得られた耐熱性化合物について、前記の方法で、耐熱性、導電性及び耐薬品性を評価した。また、ＰＣＢの含有量をガスクロマトグラフィーで定量した
［耐熱性評価］
外観と質量の変化は何れも見られなかった。
［導電性の評価］
比抵抗は、何れも１０^−６Ω・ｃｍ以下であった。
［耐薬品性の評価］
何れの薬品に対しても外観に変化が見られず化学反応は進行していなかった。
［ＰＣＢ濃度測定］
残留ＰＣＢ量は、無検出（３ｍｇ／ｋｇ以下）であった。

実施例５
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
水酸化ナトリウム４部を加える代わりに、水酸化カリウム５部を加えた以外は実施例１と同様にして担持体を得た。

＜評価＞
得られた耐熱性化合物について、前記の方法で、耐熱性、導電性及び耐薬品性を評価した。また、ＰＣＢ等の塩素含有化合物の含有量をガスクロマトグラフィーで定量した
［耐熱性評価］
外観と質量の変化は何れも見られなかった。
［導電性の評価］
比抵抗は、何れも１０^−６Ω・ｃｍ以下であった。
［耐薬品性の評価］
何れの薬品に対しても外観に変化が見られず化学反応は進行していなかった。
［ＰＣＢ濃度測定］
残留ＰＣＢ量は、無検出（０．００１６ｍｇ／ｋｇ以下）であった。

実施例６
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
実施例１において、小麦粉９部に代えて、１５％濃度水溶片栗粉６０部（片栗粉９部）を用い、５０％ショ糖水溶液６部に代えて、ブドウ糖５部を用いた以外は実施例１と同様にして担持体を得た。（なお、糖類は熱処理途中に炭素質物となるため、粒状物同様、廃棄物を効果的に吸着し分解する機能を果たす。）

＜評価＞
得られた耐熱性化合物について、前記の方法で、耐熱性、導電性及び耐薬品性を評価した。また、ＰＣＢの含有量をガスクロマトグラフィーで定量した
［耐熱性評価］
外観と質量の変化は何れも見られなかった。
［導電性の評価］
比抵抗は、何れも１０^−６Ω・ｃｍ以下であった。
［耐薬品性の評価］
何れの薬品に対しても外観に変化が見られず化学反応は進行していなかった。
［ＰＣＢ濃度測定］
残留ＰＣＢ量は、無検出（０．００１５ｍｇ／ｋｇ以下）であった。

実施例７
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
実施例１において、エタノールを加えなかった以外は実施例１と同様にして担持体を得た。若干、熱分解性が劣る様な状況であったが、良好に担持体が得られた。

＜評価＞
得られた耐熱性化合物について、前記の方法で、耐熱性、導電性及び耐薬品性を評価した。また、ＰＣＢの含有量をガスクロマトグラフィーで定量した
［耐熱性評価］
外観と質量の変化は何れも見られなかった。
［導電性の評価］
比抵抗は、何れも１０^−６Ω・ｃｍ以下であった。
［耐薬品性の評価］
何れの薬品に対しても外観に変化が見られず化学反応は進行していなかった。
［ＰＣＢ濃度測定］
残留ＰＣＢ量は、無検出（０．００１７ｍｇ／ｋｇ以下）であった。

実施例８
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
実施例１において、水酸化ナトリウム水溶液、ＰＣＢ含有廃棄物及びエタノールと同時に、更にラウリン酸ナトリウムを主成分とする粉石鹸５部を、加えた以外は実施例１と同様にして担持体を得た。界面活性剤としての粉石鹸を添加したことで、乳化・熱分解が急速に進行した。これにより空気との接触が絶縁され、作業中、ＰＣＢの気化が制御され易くなり、安全性が高まった。実施例１より、更にＰＣＢ含有廃棄物の乳化が進み、分散性が良くなり、より良好に粒状物に担持させることができた。

実施例９
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
実施例１において、ＰＣＢ含有廃棄物４部の代わりに、トリクロロエチレン４部を加えた以外は実施例１と同様にして担持体を得た。

＜評価＞
得られた耐熱性化合物について、前記の方法で、耐熱性、導電性及び耐薬品性を評価した。また、トリクロロエチレンの含有量をガスクロマトグラフィーで定量した
［耐熱性評価］
外観と質量の変化は何れも見られなかった。
［導電性の評価］
比抵抗は、何れも１０^−６Ω・ｃｍ以下であった。
［耐薬品性の評価］
何れの薬品に対しても外観に変化が見られず化学反応は進行していなかった。
［トリクロロエチレン濃度測定］
残留トリクロロエチレン量は、無検出（０．００１ｍｇ／ｋｇ以下）であった。

実施例１０
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
実施例１において、ＰＣＢ含有廃棄物４部の代わりに、クロロベンゼン１０部、選鉱排土懸濁沈澱粒子２０部、木粉１０部を加えた以外は実施例１と同様にして担持体を得た。

＜評価＞
得られた耐熱性化合物について、前記の方法で、耐熱性、導電性及び耐薬品性を評価した。
［耐熱性評価］
外観と質量の変化は何れも見られなかった。
［導電性の評価］
比抵抗は、何れも１０^−６Ω・ｃｍ以下であった。
［耐薬品性の評価］
何れの薬品に対しても外観に変化が見られず化学反応は進行していなかった。

比較例１
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
実施例１において、ポリ塩化アルミニウムを加えなかった以外は実施例１と同様にして担持体を得ようとしたが、乳化も熱分解も劇的には進行せず、液体と固体との融合が不良となり易く、残留分離液が確認された。この残留分離液は明らかにＰＣＢそのものであった。

＜熱処理＞
得られた担持体を、実施例１と同様の条件にて熱処理を行ったところ、黒煙を上げて爆発的に燃焼した。廃棄物分散液の燃焼による炉内温度の上昇は確認されず、炉内設定温度７５０℃〜７８０℃以内を推移した。この温度帯では、廃棄物中の塩素含有化合物が完全には分解されず、ダイオキシン類が発生する恐れがある。最終的に、廃棄物が消失して燃えて、僅かに灰分が得られた。

＜評価＞
［耐熱性評価］［導電性の評価］［耐薬品性の評価］［ＰＣＢ濃度測定］
熱処理後に灰化したため、耐熱性化合物ができなかった。耐熱性、導電性、耐薬品性、ＰＣＢ濃度の何れとも、評価不能であった。

比較例２
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
実施例１において、水酸化ナトリウムを加えなかった以外は実施例１と同様にして担持体を得ようとしたが、ＰＣＢ含有廃棄物が「ＰＡＣ、エタノール及び水」に対して分散し難かった。液相分離がおこり、そのため、粒状物への担持が良好に進行しなかった。また、発熱がないため、作業が遅滞した。また、溶媒の大気中の揮発撥散、乳化と熱分解性が不良という問題点もあった。

＜熱処理＞
得られた担持体を、実施例１と同様の条件にて熱処理を行った。ＰＣＢは乳化せず液相分離が起きているので、廃棄物が燃えて有害な燃焼ガスが発生した。

比較例３
＜廃棄物分散液の調製と粒状物への担持＞
実施例１において、小麦粉もショ糖も加えなかった（すなわち、糖類を加えなかった）以外は実施例１と同様にして担持体を得ようとしたが、残留分離液（そのほとんどがＰＣＢ）を吸収はするが不十分であり、熱分解性が劣るため増粘もせず、被覆効果によるＰＣＢ揮発防止は全く期待できなかった。

上記実施例及び比較例の配合を以下の表１に示す。

実施例では何れも好適に廃棄物の処理ができた。その際、ダイオキシン等の有害気体が発生しなかった。また、上記評価結果から明らかなように、本発明の実施例は、何れも残留ＰＣＢは検出されず、また、廃棄物が処理された後に、耐熱性、導電性、耐薬品性の何れもが優れた「耐熱性化合物」ができた。

一方、比較例１では、耐熱性化合物はできず灰分のみが生成され、比較例２では、乳化や熱分解が不良のため、残留ＰＣＢが揮発飛散するおそれがあり、比較例３では、同じく熱分解性が劣るため、残留ＰＣＢが揮発飛散するおそれがあった。

本発明の廃棄物処理方法は、塩素含有廃棄物の不完全燃焼によるダイオキシン類の発生がなく、かつ、塩素含有廃棄物それ自体が環境に漏れ出るおそれもないため、環境負荷の少ない廃棄物処理方法を提供できるとともに、得られた結果物も有効に活用できるので、廃棄物処理のトータルのコストも削減される。また、本発明の廃棄物処理方法を使用して得られる耐熱性化合物は、耐熱性、難燃性、導電性、耐薬品性に優れているため、電磁波シールド、導電性フィラー、不燃カーボン、不燃カーボンブラック、不燃耐火建材、有機金属代替、活性炭、有害物質吸着材、分子ふるい、耐摩擦材、紫外線防止剤、顔料、Ｃ／Ｃコンポジット超耐熱フィラー、ゴム補強材、アスファルト耐熱向上剤、土壌改良材等に広く利用されるものである。

本願は、２００８年３月２７日に出願した日本の特許出願である特願２００８−０８４２７７に基づくものであり、その出願の全ての内容はここに引用し、本願発明の明細書の開示として取り込まれるものである。

Claims

少なくとも、廃棄物、ポリ塩化アルミニウム、アルカリ性物質、糖類及び水を含有する廃棄物分散液を、粒状物に担持させた後に熱処理することを特徴とする廃棄物処理方法。
上記廃棄物分散液が液体廃棄物の乳化分散液である請求項１記載の廃棄物処理方法。
上記廃棄物分散液が固体廃棄物の個体分散液である請求項１記載の廃棄物処理方法。
上記廃棄物が塩素含有化合物である請求項１ないし請求項３の何れかの請求項記載の廃棄物処理方法。
上記塩素含有化合物がポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）である請求項４に記載の廃棄物処理方法。
上記粒状物が炭素質物である請求項１ないし請求項５の何れかの請求項記載の廃棄物処理方法。
上記粒状物が、ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水系分散液を焼成してなるアルミニウム含有化合物である請求項１ないし請求項５の何れかの請求項記載の廃棄物処理方法。
上記粒状物が、無機粒子に、ポリ塩化アルミニウム及び有機物を含有する水溶液を含浸させて焼成してなるアルミニウム含有化合物被覆無機化合物である請求項１ないし請求項５の何れかの請求項記載の廃棄物処理方法。
上記粒状物が植物由来の粒状物である請求項１ないし請求項５の何れかの請求項記載の廃棄物処理方法。
上記糖類が澱粉類である請求項１ないし請求項９の何れかの請求項に記載の廃棄物処理方法。
上記廃棄物分散液が、更に、アルコール類を含有するものである請求項１ないし請求項１０の何れかの請求項に記載の廃棄物処理方法。
上記廃棄物分散液が、更に、界面活性剤を含有するものである請求項１ないし請求項１１の何れかの請求項に記載の廃棄物処理方法。
上記熱処理を、炉内の雰囲気温度６００〜２８００℃の加熱炉中で行う請求項１ないし請求項１２の何れかの請求項に記載の廃棄物処理方法。
上記熱処理によって、燃焼温度が９００℃以上となる請求項１ないし請求項１２の何れかの請求項に記載の廃棄物処理方法。
請求項１ないし請求項１４の何れかの請求項に記載の廃棄物処理方法を使用して得られたものであることを特徴とする耐熱性化合物。
請求項１ないし請求項１４の何れかの請求項に記載の廃棄物処理方法を使用することを特徴とする請求項１５記載の耐熱性化合物の製造方法。