KR20110028251A - 석면을 함유하는 고체 폐기물을 무해화하는 방법 - Google Patents

Abstract

석면 함유 폐기물을 무해화하는 방법으로서, 그 가열처리 과정에서의 에너지 비용을 낮게 억제하고 또한 높은 안전성을 제공하는 무해화 방법을 제공한다.
석면함유 폐기물을 처리할 때, 그 처리제로서의 규산 알칼리를 고체의 상태에서 석면함유 폐기물과 혼합, 가열함으로써 상기 과제가 해결된다.

Description

석면을 함유하는 고체 폐기물을 무해화하는 방법{METHOD OF DETOXIFYING ASBESTOS-CONTAINING SOLID WASTE}

본 발명은 석면을 함유하는 고체 폐기물을 무해화하는 방법에 관한 것이다.

석면(아스베스토스)은 천연으로 산출되는 섬유상 결정의 광물로, 우수한 내산성, 내알칼리성, 내열성이나 기계적 강도를 가지므로, 오랜 세월에 걸쳐 건축자재, 전기 제품, 자동차나 가정용품 등 폭넓은 분야에서 이용되어 왔다.

그러나, 석면은 폐암이나 악성 중피종을 일으키는 등 인체에 대한 유해성이 밝혀져, 최근, 전면적으로 그 사용이 금지되기에 이르렀다. 이에 따라, 석면을 함유하는 폐기물(이하, 「석면함유 폐기물」이라고도 부름)이 다량으로 발생하고 있고, 이러한 폐기물을 어떻게 처리할지가 큰 문제가 되고 있다.

이 석면함유 폐기물의 취급에 대해서는, 「폐기물의 처리 및 청소에 관한 법률」에 의해 엄격하게 관리되고 있고, 석면함유 폐기물의 처분방법은 관리형 최종 처분과 용융처리로 대별되어 있다. 종래, 석면 함유 폐기물은 관리형 최종 처분에 부쳐지는 경우가 대부분이었지만, 새로운 최종 처분장의 확보가 곤란하게 되어 오고 있기 때문에, 현재에는 용융처리로의 이행이 진행되고 있다.

그러나, 이 용융처리는 석면함유 폐기물을 1,500℃ 이상의 고온에서 처리하여 용융시키는 것으로, 처리온도가 대단히 고온이기 때문에, 예를 들면, 처리에 사용되는 가열로에 특수한 내열성 재료를 사용할 필요가 있어, 이러한 용융처리용의 설비의 건설에는 큰 액수의 비용을 요한다. 그리고, 만약 이러한 고온처리용의 설비를 건설했다고 해도, 단기간 중에 처리설비가 현저하게 열화되어 버린다고 하는 문제도 또한 존재한다. 게다가, 이러한 높은 온도를 유지하기 위해서는 막대한 에너지를 요하기 때문에 연료 비용도 무시할 수 없으며, 가열처리에 수반되어 직접적 혹은 간접적으로 발생하는 탄산 가스의 양도 막대하다. 그 때문에 석면함유 폐기물을 보다 낮은 온도에서, 보다 안전한 형태로 바꿀 수 있는 처분 방법이 요구되고 있다.

그 대책으로서 여러 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 석면함유 폐기물에 산화알루미늄을 가하여 소성하는 방법이 기재되어 있고, 이 방법에서는, 1280℃ 정도의 온도에서 소성이 행해지고 있다. 또, 특허문헌 2에는, 석면함유 폐기물과 도시 쓰레기 소각재와의 혼합물을 반응소결시키는 방법이 기재되어 있고, 이 경우에 소각재란 도시 쓰레기의 소각처리에 의해 생산되는 폐기물로, Ca, Si, Al, Mg, Na, K, P의 무기성분을 주성분으로 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 석면함유 폐기물에 규산소다 또는 규산칼륨의 수용액을 가하여 반죽 형상으로 하고, 이것을 한번 건조시킨 후, 소성·소결하는 방법이 기재되어 있다.

일본 특개 평5-138147호 공보 일본 특개 평9-206726호 공보 일본 특개 평9-110514호 공보

본 발명의 목적은 석면함유 폐기물을 무해화하는 방법으로, 그 가열처리 과정에서의 에너지 비용을 낮게 억제하고 또한 높은 안전성을 제공하는 무해화 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 석면함유 폐기물을 무해화하는 방법으로, 낮은 에너지 비용 및 높은 안전성을 유지하면서, 가열처리 설비에 있어서의 노재(爐材)에 대한 공격이 적은 무해화 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 석면함유 폐기물을 무해화하는 방법으로, 낮은 에너지 비용 및 높은 안전성을 유지하면서, 더한층 고도인 무해화를 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, 본 발명자들은 석면함유 폐기물을 처리할 때, 그 처리제로서의 규산 알칼리를 고체의 상태에서 석면함유 폐기물과 혼합, 가열함으로써, 상기의 과제를 달성할 수 있는 것을 발견했다.

따라서, 본 발명은 석면을 함유하는 폐기물을 고체상의 규산 알칼리와 혼합, 가열하는 것을 포함하는, 석면함유 폐기물의 처리방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 석면을 함유하는 폐기물을 고체상의 규산 알칼리와 혼합, 가열함으로써 석면함유 폐기물을 처리하는 방법으로, 규산 알칼리의 SiO₂/M₂O 몰비(M은 알칼리 금속을 나타냄)가 1∼3.5인, 상기 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 고체상의 규산 알칼리를 포함하는 석면함유 폐기물 무해화용 처리제에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 석면을 함유하는 폐기물과 고체상의 규산 알칼리를 혼합, 가열함으로써 제조되는 규산비료에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 석면을 함유하는 폐기물과 고체상의 규산 알칼리를 혼합, 가열함으로써 제조되는 건설자재에 관한 것이다.

도 1은 아스베스토스 얀을 0.5, 1, 2 또는 3의 몰비를 갖는 규산나트륨과 혼합하고, 도가니 내에서 900℃로 1시간 가열한 후의 이 혼합물의 전자현미경 사진(배율: 500배)을 나타낸다. (a) SiO₂/Na₂O 몰비 0.5의 규산나트륨, (b) SiO₂/Na₂O 몰비 1의 규산나트륨, (c) SiO₂/Na₂O 몰비 2의 규산나트륨, (d) SiO₂/Na₂O 몰비 3의 규산나트륨.
도 2는 아스베스토스 얀을 0.5, 1 또는 2의 몰비를 갖는 규산나트륨과 혼합하고, 도가니 내에서 600℃, 750℃ 또는 1000℃로 1시간 가열한 후의 이 혼합물의 전자현미경 사진(배율: 500배)을 나타낸다. A: SiO₂/Na₂O 몰비 0.5의 규산나트륨-가열온도 750℃, B: (b) SiO₂/Na₂O 몰비 1의 규산나트륨-가열온도 600℃, (c) SiO₂/Na₂O 몰비 1의 규산나트륨-가열온도 750℃, C: (d) SiO₂/Na₂O 몰비 2의 규산나트륨-가열온도 600℃, (e) SiO₂/Na₂O몰비 2의 규산나트륨-가열온도 750℃, (f) SiO₂/Na₂O몰비 2의 규산나트륨-가열온도 1000℃.
도 3은 아스베스토스 얀을 0.5, 1, 2 또는 3의 몰비를 갖는 규산나트륨과 혼합하고, 도가니 내에서 1200℃로 1시간 가열한 후의 도가니 내를 촬영한 사진을 나타낸다. (a) SiO₂/Na₂O몰비 0.5의 규산나트륨, (b) SiO₂/Na₂O몰비 1의 규산나트륨, (c) SiO₂/Na₂O몰비 2의 규산나트륨, (d) SiO₂/Na₂O몰비 3의 규산나트륨.
도 4는 A: 어떤 처리도 시행하지 않은 아스베스토스 얀의 전자현미경 사진(배율: 500배)을 나타낸다. B: 규산나트륨을 첨가하지 않고 가열 처리를 시행한 아스베스토스 얀의 전자현미경 사진(배율: 500배)을 나타내고((a): 600℃, (b): 750℃, (c): 900℃, (d): 1000℃), C: 아스베스토스 얀을 도가니 내에서 1200℃로 1시간 가열한 후의 도가니 내를 촬영한 사진을 나타낸다.
도 5는 A: 아스베스토스 얀을 20중량%의 함수율을 갖는 규산나트륨(SiO₂/Na₂O몰비 2)과 혼합하고, 도가니 내에서 750℃ 또는 900℃로 1시간 가열한 후의 이 혼합물의 전자현미경 사진(배율: 500배)을 나타낸다((a) 750℃, (b) 900℃)). B: 아스베스토스 얀을 57중량%의 함수율을 갖는 규산나트륨(SiO₂/Na₂O몰비 2)과 혼합하고, 도가니 내에서 900℃로 1시간 가열한 후의 이 혼합물의 전자현미경 사진(배율: 500배)을 나타낸다. C: 아스베스토스 얀을 20중량%의 함수율을 갖는 규산나트륨(SiO₂/Na₂O몰비 2)과 혼합하고, 도가니 내에서 1200℃로 1시간 가열한 후의 도가니 내를 촬영한 사진을 나타낸다.
도 6은 아스베스토스 얀을 700㎛ 또는 3.4mm의 평균입자직경을 갖는 규산나트륨(SiO₂/Na₂O몰비는 모두 2)과 혼합하고, 도가니 내에서 900℃로 1시간 가열한 후의 이 혼합물의 전자현미경 사진(배율:500배)을 나타낸다. A: 평균입자직경 700㎛, B: 평균입자직경 3.4mm.
도 7은 내화벽돌 5g을 도가니 내에서 1200℃로 7시간 가열한 후의 도가니 내를 촬영한 사진(A), 각종 규산나트륨 5g과 내화벽돌 5g을 도가니 내에서 함께 1200℃로 7시간 가열한 후의 도가니 내를 촬영한 사진(B-(b), (d), (f) 또는 (h)), 및, 각종 규산나트륨 5g을 단독으로 도가니 내에서 1200℃로 7시간 가열한 후의 도가니 내를 촬영한 사진(B-(a), (c), (e) 또는 (g))을 나타낸다.

본 발명에서 처리되는 「석면을 함유하는 폐기물」은 석면을 함유하고 있는 폐기물이면 특별히 한정되지 않고, 상기의 「폐기물의 처리 및 청소에 관한 법률」 및 그 정성령(政省令) 등에서 정의되는 「폐석면 등」, 「석면함유 폐기물」 및 「석면함유 산업 폐기물」도 또한 본 발명의 「석면을 함유하는 폐기물」에 포함되는 것이다. 통상, 본 발명의 방법에 주어지는 것은, 상기의 「석면을 함유하는 폐기물」 중에서 고체의 것, 즉 「석면을 함유하는 고체 폐기물(본 명세서에서는, 「석면함유 고체 폐기물」이라고도 부름)」이다.

상기의 석면함유 고체 폐기물은 석면으로서 통상 분류되는 성분, 예를 들면, 크리소타일, 아모사이트 또는 크로시도라이트 등의 어느 성분을 포함하는 것이어도 된다.

여기에서, 이 석면함유 고체 폐기물에 있어서의 석면 이외의 성분은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 건축폐재이면, 콘크리트나 모르타르, 각종 벽돌, 아스팔트, 목재, 수지 등이 혼재해 있을 경우가 있지만, 이러한 성분이 있어도 문제없이 본 발명의 무해화 처리를 할 수 있다.

본 발명에 있어서 처리되는 석면함유 고체 폐기물로서는, 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들면, 아스베스토스제의 석면 크로스(천), 석면 얀(끈), 석면 리본, 석면 테이프, 석면 실, 석면 판, 석면 피복, 조인트 시트, 실링재, 석면분말의 유리 용융로에 있어서의 점토의 이음, 용융 아세틸렌 가스 봄베 내의 다공질 물질, 석면 시멘트 원통, 압출성형 시멘트판, 주택지붕용 화장 슬레이트, 섬유강화 시멘트판, 요업계 사이딩, 클러치 페이싱, 클러치 라이닝, 브레이크 패드, 브레이크 라이닝, 접착제 등을 포함하는 폐기물을 들 수 있다.

또, 본 발명에 있어서의 석면함유 고체 폐기물은 그들 석면함유 재료가 설치되어 있던 현장으로부터 임의의 방법으로 회수된 것일 수 있으며, 예를 들면, 석면의 비산 방지를 위해, 분사에 의해 폐기물에 물 등을 습윤시키고, 회수, 해체된 것이어도 되고, 석면함유 고체 폐기물의 회수, 해체 방법에는 특별히 제한은 없다.

또, 본 발명을 실시할 때에는, 규산 알칼리와의 혼합을 쉽게 하기 위하여, 석면함유 고체 폐기물을 미리 분쇄해 두는 것이 바람직하다. 분쇄 후의 크기가 작을수록 규산알칼리에 의한 처리의 효율은 높아지는데, 그만큼, 분쇄 비용 등도 높아지고 또 분진의 발생도 일어나기 쉬워진다. 일반적으로는, 눈크기 5cm의 체를 통과할 정도의 크기까지 분쇄해 두면 대체로는 충분하지만, 보다 균일한 혼합상태를 달성하기 위해서는, 눈크기 1cm의 체를 통과할 정도의 크기까지 분쇄하는 것이 바람직하고, 눈크기 5.6mm(3.5메시)의 체를 통과할 정도의 크기까지 분쇄하는 것이 더욱 바람직하다. 통상은 전량이 눈크기 0.1mm(149메시)의 체를 통과할 때까지 분쇄할 필요는 없고, 눈크기 0.5mm(50메시)의 체를 전량이 통과할 때까지 분쇄할 필요성도 거의 없다.

석면함유 고체 폐기물의 분쇄는 임의의 공지의 분쇄기, 예를 들면, 밀이나 크러셔 등을 사용하여 행할 수 있다. 또 분쇄시에는 분진의 발생을 억제하기 위하여, 물 등으로 습윤시켜 놓을 수도 있다.

본 발명에서는, 석면함유 고체 폐기물의 무해화를 위한 처리제로서 고체상의 규산 알칼리를 사용한다. 여기에서 「고체상」이란 상온상압에서 고체의 규산 알칼리를, 용액이나 다른 상 상태로 변화시키지 않고, 즉 고체 그대로의 형태로 사용하여 석면함유 고체 폐기물을 처리하는 것을 의미한다.

또한, 본 발명에 있어서의 규산 알칼리로서는 결정질 규산 알칼리 또는 비정질 규산 알칼리의 어느 것을 사용하는 것도 가능하지만, 결정질 규산 알칼리는 무수물이거나 또는 함수율이 약 60중량% 이하일 경우에 상온상압에서 고체로 존재하고, 한편, 비정질 규산 알칼리는 무수물이거나 또는 함수율이 약 25중량% 이하일 경우에 상온상압에서 고체로 존재한다. 비정질 규산 알칼리 및 결정질 규산 알칼리는 적당하게 혼합해서 사용하는 것도 가능하다.

본 발명에서는, 석면함유 폐기물의 무해화를 고체상의 규산 알칼리를 사용하여 촉진하고, 또 규산 알칼리는 융점이 비교적 낮기 때문에, 보다 낮은 온도에서도 규산 알칼리에 의한 피복효과가 얻어지기 때문에, 석면함유 폐기물을 단지 가열하는 것에 의한 무해화 처리나, 산화알루미늄을 사용한 무해화 처리와 비교하여, 가열온도를 상당히 저하시킬 수 있고, 그것에 의해 대폭적인 에너지 비용의 삭감이 가능하다. 또한, 석면함유 고체 폐기물을 이러한 고체상의 규산 알칼리와 혼합, 가열하여 처리함으로써, 규산 알칼리를 그것을 포함하는 수용액으로 만들어 사용한 경우와 비교하여, 물을 휘산·제거시킬 필요가 없기 때문에, 에너지 비용을 낮게 억제할 수 있고, 또 가열처리 중의 발포를 원인으로 하는 체적의 급격한 증가의 걱정이 없기 때문에, 처리조작을 안전하게 행하는 것이 가능하게 된다. 또한 고체상의 규산 알칼리를 사용함으로써, 규산 알칼리에 관한 보존안정성의 향상, 보관비용이나 운반비용의 삭감도 기대할 수 있다.

규산 알칼리는 여러 가지의 것이 종래부터 알려져 있고, 본원발명에서는 특별히 한정 없이 임의의 고체상 규산 알칼리를 사용할 수 있는데, 예로서는 이하의 것을 들 수 있다.

·식 NaMSi_xO_{2x +1}·yH₂O로 표시되는 피로규산염:

식 중, M은 나트륨 또는 수소이고, x는 1.9∼4의 수이고, y는 0∼20의 수이며, 그리고 x의 바람직한 값은 2, 3 또는 4이다.

이 종류의 피로규산염은 유럽 특허(EP-B) 제0 164 514호 명세서에 개시되어 있다. 바람직한 피로규산염은, 상기 식 중, M이 나트륨이고 그리고 x가 2 또는 3의 값인 것이다. 특히, 베타- 및 델타-2규산나트륨 Na₂Si₂O₅·H₂O의 양쪽이 바람직하고, 여기에서, 베타-2규산나트륨은, 예를 들면, 국제특허출원 공개 제91/08171호에 기재된 방법에 의해 얻을 수 있다. 베타-2규산나트륨은 ^TMSKS-7의 명칭으로 상업적으로 입수할 수 있고, 그리고 델타-2규산나트륨은 ^TMSKS-6의 명칭으로 상업적으로 입수할 수 있다(클라리안트 GmbH의 제품).

·식 NaMSi_xO_{2x +1}·yH₂O로 표시되는 미세결정성 층상 2규산나트륨:

식 중, M은 나트륨 또는 수소이고, x는 1.9∼4의 수이고, 그리고 y는 0∼20의 수이고, 알파-2규산나트륨을 0∼40중량%의 비율로, 베타-2규산나트륨을 0∼40중량%의 비율로, 델타-2규산나트륨을 40∼100중량%의 비율로 및 비정질 획분을 0∼40중량%의 비율로 포함하고, 60% 미만의 망상 잔사를 갖고, 그리고 메타규산나트륨을 포함하지 않는다. 이 종류의 규산염은 독일 특허출원 공개(DE-A) 제198 30 591호 명세서에 기재되어 있다. 또, 에코레이야의 명칭으로 상업적으로 입수할 수 있는(가부시키가이샤 토쿠야마실테크의 제품).

·식 xNa₂O*ySiO₂*zP₂O₅로 표시되는 결정성 피로규산나트륨:

식 중, x:y비는 0.35∼0.6이고, x:z비는 1.75∼1200이며, 그리고 y:z비는 4∼2800이다. 이 종류의 규산나트륨은 독일 특허출원 공개(DE-A) 제196 01 063호 명세서에 기재되어 있다. 높은 결정화도 및 대단히 높은 칼슘 결합능을 갖는 이들 함인 피로규산염도 마찬가지로, 본 발명에서 바람직하게 사용할 수 있다.

·식 aM^I ₂O·bEO₂·cX₂O₅·dZO₃·SiO₂·eH₂O로 표시되는 결정성 알칼리 금속 피로규산염:

식 중, M^I는 알칼리 금속이고, E는 원소 주기율표의 제4 주족의 원소이며, X는 제5 주족의 원소이고 그리고 Z는 제6 주족의 원소이며, 그리고 이하에 적합하다:

0.25≤a≤6.25

2.5·10^-4≤b≤5.63

0≤c≤2.81

0≤d≤5.63

0≤e≤15.3 .

여기에서, 바람직한 결정성 알칼리 금속 피로규산염은 인, 유황 및/또는 탄소를 일정량 포함하는 것이다.

·식 Na₂O*xSiO₂*yH₂O로 표시되는 고알칼리성 결정성 규산나트륨:

식 중, x는 1.2∼2.1의 수이며, 그리고 y는 0∼20의 수이다. 이 고알칼리성 결정성 규산나트륨은 70∼98중량%의 비율의 층상 2규산나트륨 및 2∼30중량%의 비율의, 이하의 식

Na₂O*vSiO₂*wH₂O

[식 중, v는 0.05∼2의 수이며, 그리고 w는 0∼20의 수임]으로 표시되는 비피로규산염성 규산나트륨으로 이루어질 수 있다.

·식 xM^I ₂O·ySiO₂로 표시되는 비피로규산염성 알칼리 금속 규산염의 환경 중에 미세하게 분포된 형태로 알칼리 금속 피로규산염을 포함하여 이루어지는 난용성 알칼리 금속 규산염:

식 중, M^I는 알칼리 금속이며 그리고 y/x는 (1.9∼500):1이다. 이 알칼리 금속 규산염은, 전체적으로, 이하의 식

aM^I ₂O·bM^IIO·cX₂O₃·dZ₂O₅·eSiO₂·fH₂O

[식 중, M^I는 알칼리 금속이고, M^II는 알칼리 토류 금속이고, X는 원소 주기율표의 제3 주족의 원소이고 그리고 Z는 제5 주족의 원소이며, 그리고 이하에 적합하다:

0.5≤a≤1;

0≤b≤0.5;

0≤c/e≤0.05;

0≤d/e≤0.25;

1.9≤e≤4;

0≤f≤20]

에 상당한다.

그러나, 본 발명에서는, 그 중에서도, 다음 식으로 표시되는 규산 알칼리가 사용된다.

aM₂O·bSiO₂·nH₂O

식 중, M은 알칼리 금속, 바람직하게는 나트륨 및/또는 칼륨이고, a는 0.5∼2의 실수이고, b는 0.5∼3의 실수이며, a 및 b는 0.5≤b/a≤5, 바람직하게는 1≤b/a≤3.5, 특히 바람직하게는 1.5≤b/a≤2.5를 충족시키고, 그리고 n은, 상기의 a, b 및 M에 의해 결정된 규산 알칼리에 있어서, 상온상압에서 고체를 유지할 수 있는 상한값 이하의 실수이다. 일반적으로는 n은 0∼9의 실수이다. 여기에서, 상기 식 중의 b/a는 SiO₂의 M₂O에 대한 몰비, 즉, SiO₂/M₂O 몰비(M은 알칼리 금속을 나타냄)을 표현한다.

또한, 일반적인 규산 알칼리인 규산나트륨이나 규산칼륨은, 통상, 원료나 제조설비 기인의 협잡물을 포함하고 있는 경우가 많은데, 본 발명에서는, 시판되고 있는 규산나트륨(예를 들면, 와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤제 메타규산나트륨)과 동일한 정도의 협잡물을 포함하는 규산나트륨 또는 규산칼륨이면 문제없이 사용할 수 있다. 구체적으로는 규산나트륨 또는 규산칼륨의 어느 것을 사용하는 경우이어도, 규산나트륨 또는 규산칼륨 이외에 포함되는 성분이 건조량 기준으로 3중량% 이하인 것이 바람직하다.

이러한 규산 알칼리로서는, 예를 들면, 와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤제 오르토규산나트륨n수화물(몰비=0.5), 간토카가쿠 가부시키가이샤제 무수 메타규산나트륨(몰비=1), 가부시키가이샤 토쿠야마실테크제 결정성 층상 2규산나트륨(상품명: 에코레이야)(몰비=2), 및 가부시키가이샤 토쿠야마제 쥬모루카레토(몰비=3) 등을 상업적으로 입수할 수 있다.

또한, 본 발명자들은 가열처리 중에 발생하는 노재의 침식과, 규산 알칼리의 석면 무해화 작용과의 관계에 대하여 더욱 검증을 진행시킨 바, 규산 알칼리의 SiO₂/M₂O 몰비가 1을 밑돌면 노재에 대한 알칼리 침식에 의한 영향이 나오기 시작하고, 반면에 SiO₂/M₂O 몰비가 3.5를 초과하면, 알칼리 성분의 감소에 의해, 규산 알칼리의 작용이 저하되어 석면의 무해화가 불충분하게 되는 경향이 있는 것을 밝혀냈다. 그 때문에, 규산 알칼리의 SiO₂/M₂O 몰비는, 바람직하게는 1∼3.5이다.

또한, 1∼3, 바람직하게는 1.5∼2.5, 특히 2의 SiO₂/M₂O 몰비에 있어서, 규산 알칼리의 융점이 가장 저하되어, 용융 규산 알칼리에 의한 피복이 가열공정의 초기의 단계부터 진행된다. 따라서, 석면 함유 폐기물을 처리하는 능력, 규산 알칼리에 의한 피복 효과 및 가열로에 대한 영향을 고려하면, SiO₂/M₂O비는 가장 바람직하게는 1.5∼2.5, 특히 2이다.

본 발명에서의 고체상의 규산 알칼리로서는, 예를 들면, 분말상, 입상 또는 펠릿상의 것을 사용할 수 있다. 혼합의 용이성의 관점에서는 분말상 또는 입상의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

여기에서, 「분말상」이란, 평균입자직경 1㎛∼1mm의 범위 내에 있는 입자를 의미하고, 「입상」이란 평균입자직경이 1mm보다 크고 50mm 미만인 입자를 의미하는데, 어느 경우에도 그 형상은 특별히 한정되지 않고, 상기 범위 내의 직경을 갖는 것이면 된다.

분말상 또는 입상의 규산 알칼리를 사용하는 경우에는, 그 평균입자직경은 바람직하게는 10㎛∼20mm이다. 분말상 또는 입상의 규산 알칼리에 관해서는, 입자가 큰 편이 취급은 용이하지만, 보다 균일하게 혼합시키기 위해서는 작은 평균입자직경을 갖는 것이 유리하며, 따라서, 10㎛∼5mm의 평균입자직경을 갖는 것, 예를 들면, 10㎛∼1mm의 평균입자직경을 갖는 것이 보다 바람직하다.

그러나, 평균입자직경이 특히 10㎛∼1mm의 분말상 규산 알칼리를 사용한 경우에는, 가열처리 후에 확인되는 혼합 불균일이 감소되고, 또한, 평균입자직경이 10㎛∼200㎛, 특히 10㎛∼150㎛의 분말상 규산 알칼리를 사용한 경우에는, 석면함유 폐기물과 규산 알칼리가 대단히 균일하게 반응하기 때문에, 가열처리 후에 있어서 혼합 불균일이 전혀 관찰되지 않아, 석면의 구조 상실도도 커지는 것이 밝혀졌다. 따라서, 10㎛∼1mm, 바람직하게는 10㎛∼200㎛, 특히 바람직하게는 10㎛∼150㎛의 평균입자직경을 갖는 분말상 규산 알칼리를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

분말상 또는 입상의 규산 알칼리의 평균입자직경은 분석 체를 사용한 입도측정 방법에 의해 측정할 수 있다. 분석 체를 사용한 입도측정은 JIS K0069의 화학제품의 체 분급 시험방법에 따라 행할 수 있다. 구체적으로는, 눈크기가 큰 체가 상단이 되도록 여러개의 체를 포개고, 가장 상단의 체에 분말 또는 과립을 투입하고, 수동 또는 기계에 의해 진동시킨다. 그 후, 각 체 위에 남은 분말 또는 과립의 양의 중량을 측정하여 중량분포를 산정하고, 중량%의 적산값이 50%가 될 때의 입자직경을 평균입자직경(㎛ 또는 mm)으로 나타낸다.

또, 본 발명에서는, 규산 알칼리로서 함수물 또는 무수물(본 명세서에서는, 함수율이 1중량% 이하인 규산 알칼리를 「무수물」로, 함수율이 1중량%보다도 큰 규산 알칼리를 「함수물」로 칭함)의 어느 것도 사용할 수 있다. 사용하는 규산 알칼리의 함수율이 높을수록, 석면섬유의 용융 및 그것에 수반되는 석면섬유끼리의 융착이 특히 현저하게 되어, 가열처리 후의 폐기물의 유해성이 더 한층 저하되는 것도 본 발명에서 확인되었다.

또한, 전술한 바와 같이, 규산 알칼리는 그 함수율이 지나치게 높으면 고체상을 유지할 수 없지만, 결정질 규산 알칼리의 경우에는, 그 화학조성에 따라 통상은 60중량% 정도까지의 결정수를 함유할 수 있어, 비정질 규산 알칼리의 경우에는 함수율이 높아짐에 따라 고체로부터 점액상으로 변화되는데, 통상은 25중량% 정도까지 고체의 형태를 유지한다.

단, 결정질 규산 알칼리와 같이 높은 함수율에서 고체상을 유지하는 경우이어도, 함수율이 지나치게 높은 경우에는 석면함유 폐기물을 처리할 때에 에너지 로스가 발생할 우려가 있고, 또한, 규산 알칼리의 입자끼리 고결되기 쉬워지기 때문에, 석면함유 폐기물 및 규산 알칼리의 혼합의 용이성·균일성의 저하가 염려된다.

따라서, 에너지 비용 및 혼합의 용이성·균일성의 관점에서는 10∼25중량%의 함수율, 예를 들면 15∼25중량%의 함수율을 갖는 규산 알칼리를 사용하는 것도 바람직하다.

또, 규산 알칼리로서 함수물을 사용하는 경우에는, 동일한 함수율이더라도, 보다 입자끼리 고결되기 어려워, 취급성이 우수하다고 하는 점에서, 결정질 규산 알칼리를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 물론, 비정질 규산 알칼리와 결정질 규산 알칼리를 적당하게 혼합하여 사용해도 된다.

여기에서, 「함수율」이란 고체상의 규산 알칼리를 강열(强熱)(720℃)하여 탈리하는 수분의, 강열전의 규산 알칼리의 중량(수분 및 혼입된 다른 물질을 포함함)에 대한 비율을 말한다. 탈리한 수분량은, JIS K0068 화학제품의 수분측정 방법에 규정되어 있는 수분기화법을 사용한 칼피셔 측정법으로 측정함으로써 구할 수 있다. 또한 통상의 규산 알칼리는 상기의 강열 조건에서 탈리되는 성분을 수분밖에 함유하고 있지 않은 경우가 많기 때문에, 이러한 고체상 규산 알칼리에서는, 칼피셔법으로 수분량을 구하지 않더라도, 강열 전후의 중량변화를 측정함으로써 실질적 또한 간편하게 함수율을 산출할 수 있다.

당해 측정방법을 보다 구체적으로 기술하면, 수분량을 칼피셔 측정법으로 측정하는 경우에는, JIS K0068에서 규정한 장치를 사용한다. 시료(일반적으로는 1g 정도)를 정밀 칭량하고, 수분을 포함하지 않는 불활성 가스(예를 들면, 질소, 아르곤 등)를 100ml/min으로 흘린 가열로(720℃)에 시료를 도입한다. 3분 후부터 적정을 개시하고, 적정 결과로부터 이 수분량을 산출한다.

중량변화에 의한 간편법을 채용하는 경우에는, 공가열한 도가니에 시료(일반적으로는 10g 정도)를 정밀 칭량하고, 이것을 가열로에서 720도 10분간 가열한다. 가열 종료 후의 시료의 중량을 측정하여 가열 후의 중량감소량을 구하고, 이 중량감소가 모두 수분의 탈리에 의한 것으로 가정하여 함수율을 구하면 된다.

규산 알칼리의 함수물로서는, 예를 들면, 분말 규산나트륨 JIS-1호(함수율=20중량%, 비정질)나, 상기의 와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤제 메타규산나트륨n수화물(n은 1∼9의 정수, 함수율=13∼60중량%, 결정질) 등을 상업적으로 입수할 수 있다.

본 발명에 있어서, 석면함유 고체 폐기물과 규산 알칼리의 혼합은 고형물끼리의 혼합과 관련하여 종래부터 공지의 임의의 방법으로 행할 수 있다. 예를 들면, 규산 알칼리가 분말상 또는 입상인 경우에는, 석면함유 고체 폐기물과 규산 알칼리 분말 또는 과립을 혼합할 때, 혼합 용기의 회전이나 패들, 리본 등의 회전날개의 회전, 또는 기류에 의해, 분체 또는 과립 전체를 혼합시킬 수 있다. 구체적으로는, 회전통형 혼합기, V형 혼합기, 요동 회전형 혼합기, 리본형 혼합기, 패들형 혼합기, 회전쟁기형 혼합기, 원추 스크루형 혼합기, 2축 유성교반형 혼합기, 롤러부착 회전용기형 혼합기, 교반기부착 회전용기형 혼합기, 회전원반형 혼합기 등을 사용하여 혼합을 행할 수 있다.

석면함유 고체 폐기물과 규산 알칼리를 혼합할 때의 혼합비율은 적당히 조절된다. 여기에서, 석면함유 고체 폐기물이 석면 이외의 성분을 포함하는 경우에는, 석면함유 고체 폐기물은 이 석면 이외의 성분에 의존하여 산성, 중성 또는 염기성의 어느 것도 나타낼 수 있다. 석면함유 고체 폐기물이 중성 또는 염기성일 경우의 상기 혼합비율은, 무해화 처리의 효율의 관점에서, 중량비로 0.1∼10의 혼합비율(석면함유 고체 폐기물:규산 알칼리=1:0.1∼10)에 의해 혼합하는 것이 바람직하고, 경제적인 관점도 고려하면 0.2∼5의 혼합비율이 바람직하다. 또, 석면함유 고체 폐기물이 산성을 나타내는 경우에는, 규산 알칼리가 산과 반응하여 실리카를 발생하고, 그만큼은 석면의 용융에 기여하지 않게 되기 때문에, 그만큼만 규산 알칼리가 많이 필요하다. 따라서, 석면함유 고체 폐기물이 산성인 경우에는, 그 산성도 및 산량에 따라, 중량비로 0.5∼200의 혼합비율(석면함유 고체 폐기물:규산 알칼리=1:0.5∼200)에 의해 혼합하는 것이 바람직하고, 경제적인 관점도 고려하면 1∼20의 혼합비율이 바람직하다.

본 발명의 방법에 있어서는, 석면함유 고체 폐기물과 고체상의 규산 알칼리의 혼합물을 가열하는데, 이때, 가열온도는 적어도 750℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 가열온도가 750℃ 미만에서는 반응의 진행이 저하될 우려가 있기 때문이다. 다른 한편, 가열온도의 상한은 사용하는 가열로의 허용온도 상한에 의존할 뿐이며, 특별히 제한은 없지만, 너무 높으면 가열로의 노재에 대한 공격의 증가에 수반되는 가열처리 설비의 열화나 에너지 비용의 상승 등이 염려되기 때문에, 일반적으로는, 예를 들면, 750℃∼1500℃의 온도에서 행하면 충분하다.

그러나, 본 발명에서는, 석면함유 폐기물의 무해화를 규산 알칼리에 의해 촉진하고, 또 규산 알칼리는 융점이 비교적 낮기 때문에 보다 낮은 온도에서도 규산 알칼리에 의한 피복효과가 얻어지기 때문에, 750℃∼1200℃, 예를 들면, 750℃∼1100℃라고 하는 온도에서의 가열처리에 의해서도 충분한 무해화 효과가 달성된다.

그리고, 반응효율, 규산 알칼리에 의한 피복효과 및 가열로에 대한 영향을 종합적으로 고려하면, 가열처리는 800℃∼1000℃의 온도에서 행하는 것이 바람직하고, 850℃∼950℃의 온도에서 행하는 것이 특히 바람직하다. 이와 같이 낮은 온도로 가열처리를 행함으로써, 설비 비용 및 에너지 비용을 더욱 낮게 억제한 뒤에, 석면함유 폐기물의 충분한 무해화를 달성하는 것이 가능하다.

가열시간은 특히 가열온도나, 사용하는 가열로의 타입 등에 의존하지만, 일반적으로는 1분∼100시간의 가열처리를 시행함으로써 충분한 무해화가 달성된다. 많은 경우에는 10분∼10시간 정도의 가열처리이다.

석면함유 고체 폐기물과 규산 알칼리와의 혼합물은, 바람직하게는, 고온에 유지된 가열로에서 가열된다. 가열로의 가열방식은, 직접식, 간접식 모두 사용할 수 있고, 열원은 연료, 전기 모두 사용할 수 있다. 이들 가열로의 예로서는 삽질급탄(hand firing)로, 스토커로, 유동층형로, 킬른로, 머플로, 고체용융로 등을 들 수 있다.

또한 로터리 킬른 등의 장치를 사용함으로써, 혼합하면서 가열하는 것도 당연히 가능하다.

본 발명에 의한 처리를 행한 후에 석면함유 고체 폐기물이 무해화되어 있는지 아닌지는 가열처리 후의 상기 혼합물을 주사전자현미경(이하, 「SEM」이라고도 부름)으로 관찰함으로써 확인할 수 있다.

SEM 관찰에 있어서, 석면 특유의 침상의 섬유구조가 확인되지 않는 경우, 즉, 석면 성분의 섬유구조가 상실되어 있는 경우에, 석면함유 고체 폐기물은 무해화 되었다고 판단된다(예를 들면, 도 1-(c)). 또, 상기의 섬유구조 상실만으로도 무해화로서는 충분하지만, 이러한 섬유구조 상실뿐만 아니라, 섬유구조를 잃어버린 석면성분끼리 서로 융착해 있는 경우에는, 석면성분의 비산이 더한층 억제되게 되어, 유해성이 더욱 저하된다(예를 들면, 도 5-A(b)).

본 발명의 방법에 의해 무해화된 폐기물은 중금속을 포함하지 않는 일반적인 슬래그와 동일한 후처리나 폐기 방법에 제공될 수 있다. 또한 주성분이 규산염이므로, 규산비료에의 응용도 생각할 수 있다.

본 발명의 방법을 사용함으로써, 용융된 규산 알칼리가 석면함유 폐기물을 피복하고, 그것과 동시에 규산 알칼리 중의 알칼리 성분이 석면을 공격하기 때문에, 인체에 유해한 석면의 침상 섬유구조가 상실되고, 이 폐기물의 무해화가 달성된다.

그리고, 본 발명의 방법에 있어서는, 규산 알칼리로서 고체상의 것을 사용하므로(즉, 물을 사용할 필요가 없음), 물을 휘산·제거시키기 위한 에너지 로스가 없고, 또한 가열시의 발포 등이 없기 때문에 급가열도 가능하다. 그 때문에 본 발명의 방법을 사용한 경우에는, 안전하고 또한 저렴하게 석면함유 폐기물을 무해화할 수 있다.

또, 처리되는 석면함유 폐기물의 조성에 따라 다르지만, 무해화된 것의 성분은, 주로 석면과 규산나트륨의 성분으로 이루어지므로 안전성이 높아, 이것들은 안전하게 폐기처리할 수 있고, 또는 경우에 따라, 다시 건설자재 등에 유효하게 이용할 수도 있다.

실시예

이하에 있어서, 실시예 1을 포함하는 본 발명의 복수의 실시예, 비교예 및 참고예를 제시하는데, 본 발명은 이들 실시예 등에 의해 전혀 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 의해 특정되는 것인 것은 말할 필요도 없다.

또한, 이하의 실시예 등에서는, 주사전자현미경으로서 닛폰덴시데이텀 가부시키가이샤제 저진공 주사전자현미경(형식: JSM-5600LV)을 사용했다. 또, 각 실시예에서는, 이하의 표 1에 기재된 규산나트륨을 고체상 규산 알칼리로서 사용했다.

No.	명칭	제조업자	SiO2/Na2O몰비	입자직경	함수율
1	에코레이야 분말	가부시키가이샤 토쿠야마실테크	2	100㎛(평균) *사용전에 212㎛의 체를 통과시킨다	1중량%이하
2	에코레이야 과립	가부시키가이샤 토쿠야마실테크	2	700㎛(평균)	1중량%이하
3	에코레이야 조립	가부시키가이샤 토쿠야마실테크	2	3.4mm(평균)	1중량%이하
4	분말 규산나트륨 JIS-1호	가부시키가이샤 토쿠야마실테크	2	100㎛(평균) *사용전에 212㎛의 체를 통과시킨다	20중량%
5	쥬모루카레토	가부시키가이샤 토쿠야마	3	*사용전에 분쇄하여 212㎛의 체를 통과시킨다	1중량%이하
6	메타규산나트륨·9수화물	와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤	1	*사용전에 212㎛의 체를 통과시킨다	57중량%
7	무수메타규산나트륨	간토카가쿠 가부시키가이샤	1	*사용전에 212㎛의 체를 통과시킨다	1중량%이하
8	오르토규산나트륨n수화물	와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤	0.5	*사용전에 2mm의 체를 통과시킨다	34중량%
9	무수규산	가부시키가이샤 토쿠야마	∞	*사용전에 212㎛의 체를 통과시킨다

실시예 1

아스베스토스 얀 0.5g과 오르토규산나트륨n수화물(SiO₂/M₂O 몰비=0.5) 0.5g을 용량 50ml의 도가니에 넣고, 약숟가락으로 약 10초간 뒤섞었다. 그 후 도가니에 덮개를 덮고 전기 가열로(고요린드버그 가부시키가이샤제 전기로 KBF-894N) 내에 장입하고, 이 전기로 내에서 900℃로 1시간 가열했다. 그 후 실온까지 방냉하고, 내용물을 꺼내어 주사전자현미경에 의해 관찰했다.

그 결과, 석면은 침상의 섬유구조를 상실했다(도 1-(a)).

실시예 2

규산나트륨으로서 0.5g의 무수 메타규산나트륨(SiO₂/M₂O 몰비=1)을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행했다.

가열처리 후의 도가니 내용물을 주사전자현미경에 의해 관찰한 바, 석면은 침상의 섬유구조를 상실했다(도 1-(b)).

실시예 3

규산나트륨으로서 0.5g의 에코레이야 분말(SiO₂/M₂O 몰비=2)을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행했다.

가열처리 후의 도가니 내용물을 주사전자현미경에 의해 관찰한 바, 석면은 침상의 섬유구조를 상실했다(도 1-(c)).

실시예 4

규산나트륨으로서 0.5g의 쥬모루카레토(SiO₂/M₂O 몰비=3)를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행했다.

가열처리 후의 도가니 내용물을 주사전자현미경에 의해 관찰한 바, 석면은 침상의 섬유구조를 상실했다(도 1-(d)).

실시예 5 및 6

900℃로 가열하는 대신 750℃(실시예 5) 또는 1200℃(실시예 6)로 가열하는 것 이외에, 실시예 1과 동일한 조작을 행했다(또한, 1200℃로 가열하는 경우에는, 전기 가열로로서 가부시키가이샤 모토야마제 산화분위기 초고온 전기로 KB-2030D를 사용함).

1200℃로 가열한 경우에, 가열처리 후의 도가니 내를 육안으로 관찰한 바, 도가니 내용물은 완전히 용융되어 있었다(도 3-(a)). 750℃로 가열한 경우의 주사전자현미경 관찰 결과는 하기의 표 2에 기재한 바와 같다.

실시예 7∼9

900℃로 가열하는 대신 600℃(실시예 7), 750℃(실시예 8) 또는 1200℃(실시예 9)로 가열하는 것 이외에는, 실시예 2와 동일한 조작을 행했다(또한, 1200℃로 가열하는 경우에는, 전기 가열로로서 가부시키가이샤 모토야마제 산화분위기 초고온 전기로 KB-2030D를 사용함).

각각의 전자현미경(실시예 7 및 8) 또는 육안(실시예 9)에 의한 관찰 결과는 하기의 표 2에 나타낸 바와 같다.

실시예 10∼13

900℃로 가열하는 대신에 600℃(실시예 10), 750℃(실시예 11), 1000℃(실시예 12) 또는 1200℃(실시예 13)로 가열하는 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 조작을 행했다(또한, 1000℃ 및 1200℃로 가열하는 경우에는, 전기 가열로로서 가부시키가이샤 모토야마제 산화분위기 초고온 전기로 KB-2030D를 사용함).

각각의 전자현미경(실시예 10, 11 및 12) 또는 육안(실시예 13)에 의한 관찰 결과는 하기의 표 2에 나타낸 바와 같다.

실시예 14

900℃로 가열하는 대신에 1200℃(실시예 14)로 가열하는 것 이외에는, 실시예 4와 동일한 조작을 행했다(또한, 전기 가열로로서 가부시키가이샤 모토야마제 산화분위기 초고온 전기로 KB-2030D를 사용함).

가열처리 후의 도가니 내를 육안에 의해 관찰한 바, 도가니 내용물은 거의 용융되어 있었지만, 용융 잔류물이 일부 관찰되었다(도 3-(d)).

비교예 0

미처리 아스베스토스 얀을 주사전자현미경에 의해 관찰했다. 석면은 침상의 섬유구조를 갖는다(도 4-A).

비교예 1

실시예 1에서 사용한 아스베스토스 얀 0.5g을 용량 50ml의 도가니에 넣고, 도가니에 덮개를 하고 전기 가열로(고요린드버그 가부시키가이샤제 전기로 KBF-894N) 내에 장입하고, 이 전기로 내에서 900℃로 1시간 가열했다. 그 후 실온까지 방냉하고, 도가니 내를 육안에 의해 관찰했다. 그 결과, 도가니 내의 아스베스토스 얀은 약간 수축되어, 빳빳한 것 같은 상태로 되었다. 이 가열처리 후의 도가니 내용물을 꺼내어 주사전자현미경에 의해 관찰한 바, 침상의 섬유구조는 상실되지 않았다(도 4-B(c)).

비교예 2

규산나트륨으로서 SiO₂/M₂O의 몰비가 2인 규산나트륨을 30% 포함하는 수용액 1.66g을 고용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행했다. 도가니를 전기로에 장입하고 가열한 바, 급속하게 발포하여, 도가니로부터 내용물이 넘쳐나왔기 때문에 시험을 중지했다.

비교예 3

규산나트륨으로서 0.5g의 무수 규산(SiO₂/M₂O의 몰비는 무한대에 상당)을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행했다. 비교예 1과 마찬가지로, 도가니 내의 아스베스토스 얀은 약간 수축되어, 빳빳한 것 같은 상태로 되어 있었다. 이 가열처리 후의 석면 리본을 주사전자현미경에 의해 관찰한 바, 침상의 섬유구조는 상실되지 않았다.

비교예 4∼7

900℃로 가열하는 대신에 600℃(비교예 4), 750℃(비교예 5), 1000℃(비교예 6) 또는 1200℃(비교예 7)로 가열하는 것 이외에는, 비교예 1과 동일한 조작을 행했다(또한, 1000℃ 및 1200℃로 가열하는 경우에는, 전기 가열로로서 가부시키가이샤 모토야마제 산화분위기 초고온 전기로 KB-2030D를 사용함).

각각의 전자현미경(비교예 4, 5 및 6) 또는 육안(비교예 7)에 의한 관찰 결과는 하기의 표 2에 나타낸 바와 같다.

이하의 표 2에, 각종 규산 알칼리를 사용하여 여러 온도에서 가열처리를 행한 경우에 있어서의 가열처리 후의 석면의 상태를 정리하여 기재했다.

			가열온도(℃)
			600	750	900	1000	1200
사용한 규산 알칼리	고체상 규산나트륨	몰비 (SiO2/Na2O) 0.5	―	*1 (실시예5, 도2-A(a))	섬유구조상실(실시예1, 도1-(a))	―	완전용융 (실시예6, 도3-(a))
		1	변화없음 (실시예7, 도2-B(b))	*2 (실시예8, 도2-B(c))	섬유구조상실(실시예2, 도1-(b))	―	완전용융 (실시예9, 도3-(b))
		2	변화없음 (실시예10, 도2-C(d))	섬유구조상실 (실시예11, 도2-C(e))	섬유구조상실 (실시예3, 도1-(c))	섬유구조상실 (실시예12, 도2-C(f))	완전용융(실시예13, 도3-(c))
		3	―	―	섬유구조상실(실시예4, 도1-(d))	―	일부용융(실시예14, 도3-(d))
	규산알칼리의 첨가없음		변화없음 (비교예4, 도4 B(b))	변화없음 (비교예5, 도4 B(b))	변화없음(비교예1, 도4 B(c))	변화없음(비교예6, 도4 B(d))	일부용융 (비교예7, 도4 C)
	규산나트륨 수용액	2			격렬한 발포때문에 시험중지 (비교예2)
	무수규산	∞	―	―	변화없음 (비교예3)		―

― 데이터 없음

*1 용융 규산나트륨에 의한 피복이 확인되지만, 일부 직선적인 구조가 남아 있다.

*2 용융 규산나트륨에 의한 피복이 확인되지만, 섬유 자체의 구조는 완전히 상실되어 있지 않다.

실시예 15

규산나트륨으로서 0.5g의 분말 규산나트륨 JIS-1호(물유리를 건조시킨 분말로 20중량%의 함수율을 가짐)를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행했다.

가열처리 후의 도가니 내용물을 주사전자현미경에 의해 관찰한 바, 석면은 침상의 섬유구조를 상실하고 있고, 또한, 가열처리 중에 석면 섬유가 용융된 결과, 섬유끼리 융착된 구조를 가지고 있었다(도 5-A(b)).

실시예 16

규산나트륨으로서 0.5g의 메타규산나트륨·9수화물(함수율 57중량%)을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행했다.

실시예 17 및 18

900℃로 가열하는 대신에 750℃(실시예 17) 또는 1200℃(실시예 18)로 가열하는 것 이외에는, 실시예 15와 동일한 조작을 행했다(또한, 1200℃에서 가열하는 경우에는, 전기 가열로로서 가부시키가이샤 모토야마제 산화분위기 초고온 전기로 KB-2030D를 사용함).

이하의 표 3에, 상이한 함수율을 갖는 규산 알칼리를 사용하여 여러 온도에서 가열처리를 행한 경우에 있어서의 가열 후의 석면의 상태(전자현미경 또는 육안에 의한 관찰 결과)를 정리해서 기재했다. 또한, 실시예 3, 11, 13에 대해서는 이미 표 2에 기재한 것이지만, 각 함수율 사이에서의 비교를 쉽게 하기 위하여 표 3에도 기재되어 있다.

			가열온도(℃)
			750	900	1200
사용한 규산 알칼리	고체상 규산나트륨(SiO2/Na2O의 몰비 2)	함수율 1중량% 이하	섬유구조상실 (실시예11, 도2-C(e))	섬유구조상실 (실시예3, 도1-(c))	완전용융 (실시예13, 도3-(c))
		20중량%	*3 (실시예17, 도5-A(a))	섬유 융착 (실시예15, 도5-A(b))	완전용융 (실시예18, 도5-C)
		57중량%	―	섬유 융착 (실시예16, 도5-B)	―

― 데이터 없음

*3 석면은 침상의 섬유구조를 상실했고, 게다가 군데군데 섬유끼리 융착되어 있다.

표 3의 결과로부터는, 함수율이 높아질수록, 석면 섬유끼리의 융착이 현저하게 되고, 그것에 따라 석면의 구조 상실도가 높아지는 경향이 확인된다.

이것은, 함수 규산나트륨이 자신이 가진 수분이 증발하기 전에 한번 유리 형태로 용융되고, 그것에 의해 석면에 대한 반응성이 높아졌기 때문으로 생각된다.

실시예 19 및 20

규산나트륨으로서 0.5g의 에코레이야 과립(평균입자직경 700㎛)(실시예 19) 또는 에코레이야 조립(粗粒)(평균입자직경 3.4mm)(실시예 20)을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행했다.

이하의 표 4에, 다른 평균입자직경을 갖는 규산 알칼리를 사용하여 가열처리를 행한 경우에 있어서의 가열처리 후의 석면의 상태(전자현미경에 의한 관찰 결과)를 정리하여 기재했다. 또한, 실시예 3에 대해서는 이미 표 2에 기재한 것이지만, 각 평균입자직경 사이에서의 비교를 쉽게 하기 위하여 표 4에도 기재되어 있다.

			가열온도(℃)
			900
사용한 규산 알칼리	고체상 규산나트륨 (SiO2/Na2O의 몰비 2)	평균입자직경 100㎛	섬유구조상실 (실시예3, 도1-(c))
		700㎛	*4 (실시예19, 도6-A)
		3.4mm	*5 (실시예20, 도6-B)

*4 가열후 혼합 불균일이 확인되었다. 규산나트륨과 접촉해 있는 부분은 용융 규산나트륨에 의해 피복되어, 망목상의 구조로 변형되어 있다.

*5 가열후 혼합 불균일이 확인되었다. 규산나트륨과 접촉해 있는 부분은 용융 규산나트륨에 의해 피복되어, 곡선상의 구조로 변형되어 있다.

표 4의 결과로부터는, 평균입자직경이 낮을수록, 가열처리 후의 석면의 구조 상실도가 높아지는 경향이 확인된다.

이것은, 규산 알칼리의 평균입자직경이 낮을수록, 규산 알칼리가 석면과 광역에 걸쳐 보다 균일하게 접촉할 수 있기 때문으로 생각된다.

참고예 1

내화벽돌(샤모트 벽돌)의 파편(직경 2∼10mm 정도) 5g과 오르토규산나트륨n수화물(SiO₂/M₂O 몰비=0.5) 5g을 50ml 용량의 도가니에 넣고, 약숟가락으로 약 10초간 뒤섞었다. 그 후 도가니에 덮개를 하고 전기 가열로(고요린드버그 가부시키가이샤제 전기로 KBF-894N) 내에 장입하고, 이 전기로 내에서 900℃로 1시간 가열했다. 그 후 실온까지 방냉하고, 육안으로 도가니 내의 상태를 관찰했다.

그 결과, 내화벽돌의 일부에 변색이나 용융이 관찰되었다.

참고예 2

규산나트륨으로서 5g의 무수 메타규산나트륨(SiO₂/M₂O 몰비=1)을 사용하고, 900℃에서 1시간 가열하는 대신에 1100℃에서 5시간 가열하는 것 이외에는, 참고예 1과 동일한 조작을 행했다. 또한, 전기 가열로로서 가부시키가이샤 모토야마제 산화분위기 초고온 전기로 KB-2030D를 사용했다.

내화벽돌에 변색이나 성분 용출의 징후는 관찰되지 않았다.

참고예 3

규산나트륨으로서 5g의 에코레이야 분말(SiO₂/M₂O 몰비=2)을 사용하는 것 이외에는, 참고예 2와 동일한 조작을 행했다.

내화벽돌에 변색이나 성분 용출의 징후는 관찰되지 않았다.

참고예 4

규산나트륨으로서 5g의 쥬모루카레토 유리 카레토(SiO₂/M₂O 몰비=3.0)를 사용하는 것 이외에는, 참고예 2와 동일한 조작을 행했다.

내화벽돌에 변색이나 성분 용출의 징후는 관찰되지 않았다.

참고예 5

내화벽돌(샤모트 벽돌)의 파편(직경 2∼10mm 정도) 5g을 50ml 용량의 도가니에 넣고, 도가니에 덮개를 하고 전기 가열로(모토야마제 산화분위기 초고온 전기로 KB-2030D) 내에 장입하고, 이 전기로 내에서 1200℃로 7시간 가열했다. 그 후 실온까지 방냉하고, 육안으로 도가니 내의 상태를 관찰했다.

그 결과, 내화벽돌은 변색이나 성분 용출의 징후는 관찰되지 않았고, 아무 변화도 확인되지 않았다(도 7-A).

참고예 6

5g의 오르토규산나트륨n수화물(SiO₂/M₂O 몰비=0.5)을 50ml 용량의 도가니에 넣고, 도가니에 덮개를 하고 전기 가열로(모토야마제 산화분위기 초고온 전기로 KB-2030D) 내에 장입하고, 이 전기로 내에서 1200℃로 7시간 가열했다. 그 후 실온까지 방냉하고, 육안으로 도가니 내의 상태를 관찰했다.

규산나트륨의 용융이 관찰되었다.

참고예 7

내화벽돌(샤모트 벽돌)의 파편(직경 2∼10mm 정도) 5g과 오르토규산나트륨n수화물(SiO₂/M₂O 몰비=0.5) 5g을 50ml 용량의 도가니에 넣고, 도가니에 덮개를 하고 전기 가열로(모토야마제 산화분위기 초고온 전기로 KB-2030D) 내에 장입하고, 이 전기로 내에서 1200℃로 7시간 가열했다. 그 후 실온까지 방냉하고, 육안으로 도가니 내의 상태를 관찰했다. 규산나트륨의 용융이 관찰되고, 이 용융물은 황색으로 착색되어 있었다.

참고예 8, 10 및 12

규산나트륨으로서 5g의 무수 메타규산나트륨(SiO₂/M₂O 몰비=1)(참고예 8), 5g의 에코레이야 분말(SiO₂/M₂O 몰비=2)(참고예 10), 또는 5g의 쥬모루카레토(SiO₂/M₂O 몰비=3.0)(참고예 12)를 사용하는 것 이외에는, 참고예 6과 동일한 조작을 행했다.

각각의 육안에 의한 관찰 결과는 하기의 표 5에 나타낸 바와 같다.

참고예 9, 11 및 13

규산나트륨으로서 5g의 무수 메타규산나트륨(SiO₂/M₂O 몰비=1)(참고예 9), 5g의 에코레이야 분말(SiO₂/M₂O 몰비=2)(참고예 11), 또는 5g의 쥬모루카레토(SiO₂/M₂O 몰비=3.0)(참고예 13)를 사용하는 것 이외에는, 참고예 7과 동일한 조작을 행했다.

각각의 육안에 의한 관찰 결과는, 하기의 표 5에 나타낸 바와 같다.

이하의 표 5는 참고예 1∼13에서의 도가니 내의 육안 관찰 결과를 정리하여 기재한 것이다.

	도가니 내용물	사용한 규산나트륨의 몰비 (SiO2/Na2O)	가열온도(℃)	가열시간	도가니 내 육안관찰 결과
참고예1	내화벽돌 규산나트륨	0.5	900	1	내화벽돌의 일부에 변색이나 용융이 확인됨
참고예2	내화벽돌 규산나트륨	1	1100	5	내화벽돌에 변화가 확인되지 않음
참고예3	내화벽돌 규산나트륨	2	1100	5	내화벽돌에 변화가 확인되지 않음
참고예4	내화벽돌 규산나트륨	3	1100	5	내화벽돌에 변화가 확인되지 않음
참고예5	내화벽돌	―	1200	7	내화벽돌에 변화가 확인되지 않음(도7-A)
참고예6	규산나트륨	0.5	1200	7	규산나트륨의 용융만이 확인됨(도 7-B(a))
참고예7	내화벽돌 규산나트륨	0.5	1200	7	규산나트륨이 용융되고, 이 용융물은 황색으로 착색되어 있음(도 7-B(b))
참고예8	규산나트륨	1	1200	7	규산나트륨의 용융만이 확인됨(도 7-B(c))
참고예9	내화벽돌 규산나트륨	1	1200	7	규산나트륨이 용융되고, 이 용융물은 황색으로 착색되어 있음(도 7B-(d))
참고예10	규산나트륨	2	1200	7	규산나트륨의 용융만이 확인됨(도 7-B(e))
참고예11	내화벽돌 규산나트륨	2	1200	7	규산나트륨 성분은 용융되어 있지만, 벽돌에 변화는 없고, 용융물도 무색임(도 7-B(f))
참고예12	규산나트륨	3	1200	7	규산나트륨의 용융만이 확인됨(도 7-B(g))
참고예13	내화벽돌 규산나트륨	3	1200	7	규산나트륨 성분은 용융되어 있지만, 벽돌에 변화는 없고, 용융물도 무색임(도 7-B(f))

표 5의 결과로부터는, 몰비가 작은 규산나트륨을 사용한 경우에, 용융(냉각 후 고화)한 규산나트륨이 황색으로 착색되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은 규산나트륨에 의해 내화벽돌이 공격받아, 그 성분이 용출되었기 때문으로 생각된다.

Claims (4)

1. 석면을 함유하는 고체 폐기물을 고체상의 규산 알칼리와 혼합, 가열하는 것을 포함하는 석면함유 폐기물의 처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 규산 알칼리의 SiO₂/M₂O 몰비(M은 알칼리 금속을 나타냄)가 1∼3.5인 것을 특징으로 하는 처리방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 규산 알칼리가 분말상 또는 입상인 것을 특징으로 하는 처리방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기의 혼합물을 750℃∼1200℃의 온도에서 가열하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
   

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