(57)【要約】【課題】ホウ素含有物質からのホウ素の溶出を、簡便に判定ないし抑制できる方法を提供する。【解決手段】ホウ素含有物質の組成に基づく平衡計算により、該ホウ素含有物質が固液共存状態にある所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度を算出すること、及び前記ホウ素濃度が所定の閾値Ｃ以下の場合に合格と判定し、該閾値Ｃを超える場合に不合格と判定することを含む、ホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法、並びに該判定方法で不合格と判定されたホウ素含有物質に、前記所定温度Ｔ以上にある状態で改質材を添加して、前記平衡計算で算出される前記所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度を、前記閾値Ｃ以下とすること、及び前記ホウ素含有物質を薄層状に流し込み、該薄層の厚み方向中央部における冷却速度が、前記所定温度Ｔから１０００℃まで、１０℃／ｍｉｎ以上となるように冷却することを含む、ホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法を採用する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法であって、
前記ホウ素含有物質の組成に基づく平衡計算により、該ホウ素含有物質が固液共存状態にある所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度を算出すること、及び
前記ホウ素濃度が所定の閾値Ｃ以下の場合に合格と判定し、該閾値Ｃを超える場合に不合格と判定すること
を含む、ホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法。
【請求項２】
前記所定温度Ｔを１１００℃〜１２００℃とし、かつ前記閾値Ｃを０．５質量％〜１．０質量％とする、請求項１に記載のホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法。
【請求項３】
前記所定温度Ｔを、前記ホウ素含有物質の粉末Ｘ線回折測定結果から算出した該ホウ素含有物質中に常温で存在するガラス相の割合に、前記平衡計算で算出される固液共存状態における液相の割合が一致する温度±５０℃とする、請求項１又は２に記載のホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法。
【請求項４】
ホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法であって、
前記ホウ素含有物質について、請求項１〜３のいずれか１項に記載のホウ素溶出判定方法により合否を判定すること、
該判定方法で不合格と判定されたホウ素含有物質に、前記所定温度Ｔ以上にある状態で改質材を添加して、前記平衡計算で算出される前記所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度を、前記閾値Ｃ以下とすること、及び
前記ホウ素含有物質を薄層状に流し込み、該薄層の厚み方向中央部における冷却速度が、前記所定温度Ｔから１０００℃まで、１０℃／ｍｉｎ以上となるように冷却すること
を含む、ホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法。
【請求項５】
前記ホウ素含有物質がスラグである、請求項４に記載のホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法。
【請求項６】
前記スラグのホウ素含有量が０．１５質量％を超える、請求項５に記載のホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法。
【請求項７】
前記改質材がＳｉＯ２を３０質量％以上含有する、請求項４〜６のいずれか１項に記載のホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法。
【請求項８】
土木建築用資材の製造方法であって、請求項１〜３のいずれか１項に記載のホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法で合格と判定されたホウ素含有物質、又は請求項４〜７のいずれか１項に記載のホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法により得られたホウ素含有物質を材料として使用することを特徴とする、土木建築用資材の製造方法。
【請求項９】
ホウ素の含有量が０．１５質量％を超えるホウ素含有スラグであって、
組成に基づく平衡計算により算出される、１１００℃〜１２００℃の範囲内にある所定温度Ｔにおける液相中のホウ素濃度が、０．５〜１．０質量％の範囲内にあり、かつ
環境庁告示第４６号に定める溶出試験によるホウ素溶出量が１ｍｇ／Ｌ以下である
ことを特徴とするスラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ素含有物質からのホウ素溶出判定方法、これを利用したホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法及びこれらを利用した土木建築用資材の製造方法、並びにスラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業の発展にともない、各種産業において発生する産業副産物の量も増加の一途を辿っている。近年、地球環境保全の観点から、このような産業副産物の有効利用が行われている。例えば、製鉄所から発生する高炉スラグや製鋼スラグなどの鉄鋼スラグ、火力発電所から発生する石炭灰、及び廃棄物や下水汚泥の焼却灰等を高温で溶融し冷却・固化した溶融スラグ等は、適正な粒度調整を施された後、路盤材や地盤改良材などの土木建築用資材として再利用されている。
【０００３】
産業副産物を再利用する際には、これに含まれる有害物質の環境中への排出を抑制する必要がある。代表的な有害物質としては、カドミウム、水銀、クロム及び鉛等の重金属類が例示できるが、これら重金属類以外に、例えば、フッ素、セレン、ヒ素及びホウ素等についても、環境に悪影響を与える成分として、環境への排出（溶出）が厳しく規制されている。
【０００４】
このような環境に悪影響を及ぼす成分のうち、ホウ素の溶出を抑制する方法としては、例えば、ホウ素が含まれる焼却灰に、酸化マグネシウムを粉末状またはスラリー状で添加、混合する方法（特許文献１）、及び火力発電所等から排出される石炭灰を所定期間加湿養生する方法（特許文献２）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９８７４１号公報
【特許文献２】特開２００７−９０１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された方法では、ホウ素の溶出抑制材として使用される酸化マグネシウムが高価であること、及び溶出抑制材を添加した混合物（最終生成物）が硬化して比較的高強度の塊状体となるため、これを資材とするための粒度調整に手間がかかることが問題となる。また、特許文献２に記載された方法では、ホウ素の溶出を抑制するために長期間の加湿養生が必要であり、特に、溶出量が多い石炭灰については、所期の溶出量とするためにより長期間の加湿養生を必要とするため、生産性が低いことが問題となる。
【０００７】
これに加えて、ホウ素含有物質からのホウ素の溶出を判定する方法としては、特許文献１にも記載されている、環境庁告示第４６号に規定される方法が知られているが、試料の作成、試料液の調製、溶出処理及び検液の作成を経て分析を行う必要があり、判定に時間及び手間がかかることも問題となる。
【０００８】
そこで、本発明は、前述の問題点を解決し、産業副産物を始めとするホウ素含有物質からのホウ素の溶出を、簡便に判定ないし抑制できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、前記課題を解決するために種々の検討を行ったところ、ホウ素含有物質の組成から、平衡計算を利用して、固液共存状態にあるホウ素含有物質における液相中のホウ素濃度を算出し、該ホウ素濃度が所定の閾値以下であるか否かによって、該ホウ素含有物質からのホウ素溶出量が環境基準を満たすか否かを判定できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、前記課題を解決するための本発明の第１の実施形態は、ホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法であって、前記ホウ素含有物質の組成に基づく平衡計算により、該ホウ素含有物質が固液共存状態にある所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度を算出すること、及び前記ホウ素濃度が所定の閾値Ｃ以下の場合に合格と判定し、該閾値Ｃを超える場合に不合格と判定することを含む、ホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法である。
【００１１】
また、前記課題を解決するための本発明の第２の実施形態は、ホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法であって、前記ホウ素含有物質について、前述した第１の実施形態に係るホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法により合否を判定すること、該判定方法で不合格と判定されたホウ素含有物質に、前記所定温度Ｔ以上にある状態で改質材を添加して、前記平衡計算で算出される前記所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度を、前記閾値Ｃ以下とすること、及び前記ホウ素含有物質を薄層状に流し込み、該薄層の厚み方向中央部における冷却速度が、前記所定温度Ｔから１０００℃まで、１０℃／ｍｉｎ以上となるように冷却することを含む、ホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法である。
【００１２】
また、本発明の第３の実施形態は、土木建築用資材の製造方法であって、前述した第１の実施形態に係るホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法で合格と判定されたホウ素含有物質、又は前述した第２の実施形態に係るホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法により得られたホウ素含有物質を材料として使用することを特徴とする、土木建築用資材の製造方法である。
【００１３】
さらに、本発明の第４の実施形態は、ホウ素の含有量が０．１５質量％を超えるホウ素含有スラグであって、組成に基づく平衡計算により算出される、１１００℃〜１２００℃の範囲内にある所定温度Ｔにおける液相中のホウ素濃度が、０．５〜１．０質量％の範囲内にあり、かつ環境庁告示第４６号に定める溶出試験によるホウ素溶出量が１ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とするスラグである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、産業副産物を始めとするホウ素含有物質からのホウ素の溶出を、簡便に判定ないし抑制できる方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の各実施形態を詳細に説明するが、本発明は該各実施形態に限定されるものではない。また、以下に述べる作用機構については推定を含んでおり、その正否は、本発明を制限するものではない。なお、数値範囲の記載（２つの数値を「〜」でつないだ記載）については、下限及び上限として記載された数値をも含む意味である。
【００１６】
本発明者は、上述の課題を解決するための検討の過程で、ホウ素含有物質からのホウ素溶出量の多寡が、必ずしも該物質のホウ素濃度の高低と一致しないこと、及び同じ組成を有するホウ素含有物質であっても、溶融状態からの冷却速度が異なると、異なるホウ素溶出量を示すことを見出した。そこで、これらの原因を解明すべく、ホウ素含有物質について、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定結果に基づくガラス相比率の算出、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）によるホウ素の偏在状態の確認、及び透過型電子顕微鏡付属の電子エネルギー損失分光（ＴＥＭ−ＥＥＬＳ）装置によるガラス相へのホウ素の分配観察を実施した。その結果、ホウ素含有物質からのホウ素溶出量の多寡には、ガラス相中のホウ素濃度及びガラス相中のホウ素の安定性が大きく影響することが判明した。
後述する本発明の各実施形態は、この知見に基づくものである。
【００１７】
［ホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法］
本発明の第１の実施形態に係るホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法（以下、単に「第１実施形態」と記載することがある。）は、ホウ素含有物質の組成に基づく平衡計算により、該ホウ素含有物質が固液共存状態にある所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度を算出すること、及び前記ホウ素濃度が所定の閾値Ｃ以下の場合に合格と判定し、該閾値Ｃを超える場合に不合格と判定することを含む。
【００１８】
判定対象とするホウ素含有物質は、ホウ素を含有するとともに、ホウ素の溶出が問題となる環境下に置かれ得るものであれば特に限定されない。ホウ素含有物質の例としては、製鉄所から発生する高炉スラグや製鋼スラグなどの鉄鋼スラグ、火力発電所から発生する石炭灰、廃棄物や下水汚泥の焼却灰等を高温で溶融し冷却・固化した溶融スラグ等の各種スラグ及びペーパースラッジ焼却灰等が挙げられる。なお、各種スラグをはじめとする、生成時に溶融状態であるものについては、溶融状態にある間に判定を行ってもよい。
【００１９】
第１実施形態では、ホウ素含有物質の組成に基づいて平衡計算を行い、該ホウ素含有物質が固液共存状態にある所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度を算出する。
平衡計算に用いるホウ素含有物質の組成は、判定対象とするホウ素含有物質について、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析等により定量したものを使用できる。また、所定の条件で生成したホウ素含有物質の分析結果に基づいて、該条件の変化から予想されるホウ素含有物質の組成を使用してもよい。
平衡計算では、まず、ホウ素含有物質の組成から、該ホウ素含有物質が固液共存状態にある温度範囲を算出し、該温度範囲内にある所定温度Ｔを決定する。次いで、ホウ素含有物質の組成及び該所定温度Ｔから、該所定温度Ｔにおいて存在する液相中のホウ素濃度を算出する。
【００２０】
算出された液相中のホウ素濃度は、実際のホウ素含有物質中に常温で存在するガラス相中のホウ素濃度に対応する。そこで、第１実施形態では、上述の知見に基づき、該ホウ素濃度が所定の閾値Ｃ以下となるホウ素含有物質は、ガラス相中のホウ素濃度が低く、ホウ素の溶出量が十分に少ないものとして合格と判定する。ここで、本明細書における「常温」とは、特に冷却又は加熱を行わない温度を意味し、概ね５℃〜３５℃程度の温度のことをいう。
前記所定の閾値Ｃは、ホウ素含有物質中に常温で存在するガラス相中のホウ素の安定性を考慮して、該ホウ素含有物質から溶出するホウ素の量が環境基準を超えない範囲で適宜決定すればよい。例えば、ホウ素含有物質が、溶融物を冷却・固化して得られたスラグである場合、急冷により得られたものは、ガラス中のホウ素の安定性が高く溶出しにくいため、前記閾値Ｃは比較的大きく設定できる。反対に、溶融状態から徐冷により得られたホウ素含有物質では、ホウ素が溶出し易いため、前記閾値Ｃを比較的小さく設定する。溶融状態にあるホウ素含有物質について閾値Ｃを設定する場合には、通常の操業条件における冷却速度等を考慮して該閾値Ｃを設定すればよい。
【００２１】
平衡計算で算出される液相中のホウ素濃度を、実際のホウ素含有物質中に常温で存在するガラス相中のホウ素濃度により近づけて、ホウ素溶出をより正確に判定するためには、前記所定温度Ｔを１１００℃〜１２００℃とすることが好ましい。
前記所定温度Ｔを１１００℃〜１２００℃とすることで、平衡計算から算出される液相の割合及びその組成を、判定対象となるホウ素含有物質中に常温で存在するガラス相の割合及びその組成により近いものとすることができ、合否判定の精度が向上する。前記所定温度Ｔは、前記ホウ素含有物質の粉末Ｘ線回折測定結果から算出した該ホウ素含有物質中に常温で存在するガラス相の割合に、前記平衡計算で算出される固液共存状態における液相の割合が一致する温度±５０℃とすることがより好ましい。
【００２２】
また、ホウ素含有物質中に常温で存在するガラス相中に含まれるホウ素の安定性を、合否判定により正確に反映させるためには、前記閾値Ｃを０．５質量％〜１．０質量％とすることが好ましい。
前記閾値Ｃを１．０質量％以下とすることで、ガラス相中に含まれるホウ素の安定性が低い場合でも、ホウ素含有物質から実際に溶出するホウ素の量が環境基準を超えることを効果的に防止できる。前記閾値Ｃは、０．８質量％以下とすることがより好ましい。
他方、前記閾値を０．５質量％以上とすることで、実際に溶出するホウ素の量が環境基準を満たすホウ素含有物質を不合格と判定する可能性を小さくできる。前記閾値Ｃは、０．６質量％以上とすることがより好ましい。
【００２３】
［ホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法］
本発明の第２の実施形態に係るホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法（以下、単に「第２実施形態」と記載することがある。）は、前記ホウ素含有物質について、前述した第１実施形態により合否を判定すること、該判定方法で不合格と判定されたホウ素含有物質に、前記所定温度Ｔ以上にある状態で改質材を添加して、前記平衡計算で算出される前記所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度を、前記閾値Ｃ以下とすること、及び前記ホウ素含有物質を薄層状に流し込み、該薄層の厚み方向中央部における冷却速度が、前記所定温度Ｔから１０００℃まで、１０℃／ｍｉｎ以上となるように冷却することを含む。
【００２４】
第２実施形態では、ホウ素含有物質のホウ素溶出の合否を、第１実施形態により判定する。第１実施形態により合格と判定されたホウ素含有物質は、他の試験及び処理を経て再利用又は最終処分すればよい。これに対し、第１実施形態により不合格と判定されたホウ素含有物質は、そのままでは再利用又は最終処分が困難であるため、後述するホウ素溶出を抑制するための処理を行う。
【００２５】
この処理においては、まず、第１実施形態により不合格と判定されたホウ素含有物質に、該実施形態における所定温度Ｔ以上にある状態で改質材を添加して、平衡計算で算出される該所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度を、前記閾値Ｃ以下とする。すなわち、該所定温度Ｔにおける液相中のホウ素濃度が閾値Ｃ以下となるように、ホウ素含有物質の組成を変更する。
前記所定温度Ｔ以上のホウ素含有物質は、常温にあるものを加熱して得てもよく、溶融状態で生成したものを温度調節して得てもよい。前記所定温度Ｔ以上のホウ素含有物質は、溶融状態又は固液共存状態となり、液相を含むものとなる。この状態における液相の割合は、５０質量％以上とすることが、高い流動性を示し、後述する改質材による改質が迅速に進行する点で好ましい。
【００２６】
改質材としては、冷却後のガラス相の生成に影響するＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を主成分とするものが使用できる。高い改質効果を得る点で、改質材中のＳｉＯ２含有量は、３０質量％以上とすることが好ましく、７０質量％以上とすることがより好ましい。また、改質材の形状としては、改質を迅速に行う点で、粉末状ないし粒子状とすることが好ましい。さらに、改質材の添加によるホウ素含有物質の温度低下を抑制するために、改質材は予め加熱しておくことが好ましい。
ホウ素含有物質に改質材を添加した後は、撹拌や流動を行うことが、改質が均一に進行する点で好ましい。
【００２７】
次いで、改質後のホウ素含有物質を薄層状に流し込み、該薄層の厚み方向中央部における冷却速度が、前記所定温度Ｔから１０００℃まで、１０℃／ｍｉｎ以上となるように冷却する。
改質後のホウ素含有物質を薄層状に流し込むことで、該ホウ素含有物質全体を高速で冷却することができ、生成するガラス相中に含まれるホウ素の安定性が高まるとともに、生産性が向上する。薄層の厚みは、高い冷却速度を得る点で、７０ｍｍ以下とすることが好ましく、５０ｍｍ以下とすることがより好ましい。他方、薄層の厚みは、冷却に要する面積を抑える点で、５ｍｍ以上とすることが好ましい。
その際には、１０００℃までの冷却速度を１０℃／ｍｉｎ以上とすることで、生成するガラス相中に含まれるホウ素の安定性が高まり、ホウ素含有物質からのホウ素の溶出が抑制される。前記冷却速度は、２０℃／ｍｉｎ以上とすることが好ましく、３０℃／ｍｉｎ以上とすることがより好ましい。
【００２８】
第２実施形態で使用するホウ素含有物質としては、スラグが好ましい。スラグは、前述した改質処理により、ホウ素の溶出が顕著に抑制されるためである。また、該スラグは、ホウ素含有量が０．１５質量％を超えるものであることが、より好ましい。ホウ素含有量が０．１５質量％を超えるスラグは、ホウ素の溶出判定試験において不合格となることが多いが、前述した第２実施形態の改質処理により、ホウ素の溶出を抑えて環境基準値ないし自主基準値を満たすものとすることができるためである。
【００２９】
［土木建築用資材の製造方法］
本発明の第３の実施形態に係る土木建築資材の製造方法（以下、単に「第３実施形態」と記載することがある。）は、上述した第１実施形態に係るホウ素含有物質のホウ素溶出判定方法で合格と判定されたホウ素含有物質、又は上述した第２実施形態に係るホウ素含有物質からのホウ素溶出抑制方法により得られたホウ素含有物質を材料として使用することを特徴とする。
【００３０】
第３実施形態では、ホウ素溶出が環境基準を満たすホウ素含有物質の粒度を、路盤材や地盤改良材等の土木建築資材の用途に応じて調整することが好ましい。粒度調整の例として、ホウ素含有物質を路盤材に用いる場合に、ホウ素含有物質を４０ｍｍ以下となるように破砕ないし篩い分けすることが挙げられる。
【００３１】
［ホウ素含有スラグ］
本発明の第４実施形態に係るスラグ（以下、単に「第４実施形態」と記載することがある）は、ホウ素を０．１５質量％以上含有するホウ素含有スラグであって、組成に基づく平衡計算により算出される、１１００℃〜１２００℃の範囲内にある所定温度Ｔにおける液相中のホウ素濃度が、０．５〜１．０質量％の範囲内にあり、かつ環境庁告示第４６号に定める溶出試験によるホウ素溶出量が１ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする。
【００３２】
前述したとおり、ホウ素含有量が０．１５質量％を超えるスラグは、ホウ素の溶出量が多く、ホウ素の溶出判定試験において不合格となることが多い。しかし、上述した第２実施形態により改質処理されたものについては、ホウ素の溶出が抑制され、環境基準値ないし自主基準値を満たすものとすることができる。前記改質処理による効用は、スラグのホウ素含有量は０．１６質量％以上であればより大きく、０．１８質量％以上であればさらに大きく、０．２０質量％以上であれば顕著に大きく享受することができる。
【００３３】
第４実施形態における平衡計算の条件等については、第１実施形態で説明したものを採用できる。
【００３４】
第４実施形態は、環境庁告示第４６号に定める溶出試験によるホウ素溶出量が１ｍｇ／Ｌ以下である。含有するホウ素の量が多いにもかかわらず、溶出するホウ素の量が少ないことから、第４実施形態は、土木建築用資材等として再利用可能なスラグの範囲を拡大できる点で有用である。前記ホウ素溶出量は、０．９ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、０．８ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましい。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は該実施例に限定されるものではない。
【００３６】
［実施例１〜４］（スラグのホウ素溶出判定方法）
ホウ素含有物質として、表１に示す組成を有する４種類のスラグ（Ａ〜Ｄ）を準備した。これらのスラグは、金属製錬工程で常態的に発生するものである。なお、表１に示すスラグの組成は、普段の操業条件から推定したものである。
【００３７】
【表１】
2020169957.tif 000002
【００３８】
これらの組成を熱力学平衡計算ソフトウェアＦａｃｔＳａｇｅ７．２に入力し、前記各スラグが固液共存状態にある温度範囲内である１１５０℃を所定温度Ｔとして、該温度における液相組成を計算した。ＦａｃｔＳａｇｅ７．２のデータベースには、ＦＴｏｘｉｄｅを用いた。スラグのホウ素溶出判定の閾値Ｃは、普段の操業時の冷却速度を考慮して、０．８質量％とした。
【００３９】
各スラグのホウ素溶出判定結果を、表２にまとめて示す。表中には、実測に基づくホウ素の溶出量の判定結果も合わせて示す。該判定では、ホウ素の溶出量が自主基準値以下となった場合を合格とし、該自主基準値を超えた場合を不合格とした。
【００４０】
【表２】
2020169957.tif 000003
【００４１】
表２から、本発明のホウ素溶出判定方法による合否は、実測に基づく合否に一致することが判る。このことから、本発明のホウ素溶出判定方法は、実測に基づく判定に代替し得るものといえる。
【００４２】
［実施例５〜１３、比較例１〜４、参考例１］（スラグからのホウ素溶出抑制方法）
スラグのホウ素溶出判定方法において不合格となったスラグ（Ａ、Ｃ、Ｄ）について、ホウ素溶出抑制方法の適用効果を検証した。
対象となる溶融状態のスラグ（温度：１２５０℃）に、改質材として、１２５０℃に加熱した珪砂（主成分：ＳｉＯ２）を種々の量で添加し、撹拌した。この際のスラグ組成に基づいて、平衡計算により、所定温度Ｔ（１１５０℃）における液相中のホウ素濃度を算出した。次いで、厚さ２０ｍｍの鉄板上に、スラグを種々の厚みで薄層状に流し込み、該各厚みに対応する冷却速度にて冷却して凝固させた。凝固したスラグを鉄板上で３時間ほど静置し、完全に凝固した後スラグを採取し、４０ｍｍ以下となるように破砕して、該スラグからのホウ素溶出量を、環境庁告示第４６号の規定に準拠して実測し、これが自主基準値以下となったものを合格と判定した。なお、自主基準値はそれぞれの用途により公に定められる基準値と同じか、それよりも低く設定できる。公に定められる基準値としては、例えば、環境庁告示第４６号によれば１ｍｇ／Ｌである。
また、改質材の添加効果を確認するため、改質材としての珪砂を添加しなかった以外は実施例５、８、１１と同様にして、比較例１〜３に係る処理を行った。
さらに、冷却速度によるホウ素溶出量の変化を確認するため、スラグＢについて、改質材としての珪砂を添加しなかった以外は実施例７、１０、１３と同様にした参考例１に係る処理、及び１２５０℃から１０００℃までの温度範囲における、薄層の厚み方向中央部の冷却速度を５℃／ｍｉｎと遅くした以外は参考例１と同様にした比較例４に係る処理を行った。
各実施例、比較例及び参考例の処理条件及びホウ素溶出量の判定結果を、まとめて表３に示す。
【００４３】
【表３】
2020169957.tif 000004
【００４４】
表３から、本発明のホウ素溶出判定方法で不合格となったスラグに、平衡計算により算出される所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度が閾値Ｃ以下となるように改質材を添加し、１０００℃までの冷却速度を１０℃／ｍｉｎ以上とした実施例によるスラグは、ホウ素溶出量の実測値が自主基準値以下となり、ホウ素の溶出が抑制されたことが判る。これに対し、溶融状態で改質材を添加しなかった比較例１〜３によるスラグは、高速で冷却した場合でもホウ素溶出量が多いままであることが判る。
【００４５】
また、参考例１と比較例４との対比からは、組成に基づく平衡計算により所定温度Ｔでの液相中のホウ素濃度が低くなるスラグであっても、溶融状態から徐冷した場合には、ホウ素溶出量が多くなることが判る。この結果から、溶融状態からの冷却速度が遅いスラグについて、本発明のホウ素溶出判定方法で判定を行う際には、ガラス相中に含まれるホウ素の安定性が低いことを考慮して、閾値Ｃを低めに設定する必要があるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、産業副産物を始めとするホウ素含有物質からのホウ素の溶出を、簡便に判定できる方法が提供される。このため、各種産業副産物を再利用又は最終処分する際に、該産業副産物からのホウ素の溶出量が環境基準を超えるか否かの判断を簡便に行うことができる点で、本発明は有用なものである。また、本発明によれば、ホウ素の溶出量が環境基準を超えるホウ素含有物質について、ホウ素の溶出量を低減できる簡便な方法が提供される。このため、ホウ素の溶出量が環境基準を超えることのみを理由として再利用ができなかったホウ素含有物質の再利用が可能となる点、及び同じ理由により最終処分時に別途処置が必要であったホウ素含有物質について、該処置を省略して簡便に最終処分が可能となる点で、本発明は有用なものである。