(57)【要約】【課題】対象とする土壌の品質に係らず、一般土壌と混合しても六価クロムの溶出を充分に抑制し、さらにはフッ素の溶出も充分に抑制することができ、耐地力にも優れた土壌改良材及びその製造方法を提供すること。【解決手段】焼却灰を主成分として配合してなる土壌改良材の製造方法であって、少なくとも、前記焼却灰にセメント及び水を配合する配合工程と、該配合工程よりも後に行う造粒工程と乾燥工程とを有し、前記配合工程から乾燥工程に至るまでの工程において、少なくとも焼却灰、セメント及び水からなり、その含水率を５０質量％以下に調整した混合物に、粉体状硫黄化合物を添加した後、造粒することを特徴とする、土壌改良材の製造方法、及び該製造方法にて得られる土壌改良材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰を主成分として配合してなる土壌改良材の製造方法であって、
少なくとも、前記焼却灰にセメント及び水を配合する配合工程と、該配合工程よりも後に行う造粒工程と乾燥工程とを有し、
前記配合工程から乾燥工程に至るまでの工程において、少なくとも焼却灰、セメント及び水からなり、その含水率を５０質量％以下に調整した混合物に、粉体状硫黄化合物を添加した後、造粒することを特徴とする、土壌改良材の製造方法。
【請求項２】
固形分で焼却灰１００質量部に対して、セメント５〜１５質量部、水２０〜５０質量部及び粉体状硫黄化合物０．５〜２．５質量部を配合し、
ＪＩＳ  Ａ  １１０２に準拠し、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１−１に規定の公称目開き８ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開き１０６μｍのふるいを通過しない粒子の割合が全体の６０質量％以上となるように造粒する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法にて得られる土壌改良材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌改良材及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、土木工事において発生する高含水率の泥土を土壌として再生する際に特に好適に使用し得る土壌改良材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木工事において発生する高含水率の泥土を現場から素早く容易に移動させるためには、泥土の水分を吸収し、土壌として再生することが必要である。泥土の水分を吸収する手段としては、従来より（１）焼却灰、（２）セメント、（３）高分子吸収剤等を工事現場において添加混合する方法が知られている。
【０００３】
しかしながら（１）焼却灰を添加混合する方法には、焼却灰は吸水性に優れてはいるが、微細粒子状であるため、ハンドリングが容易ではなく、粉塵が発生するという問題がある。（２）セメントを添加混合する方法では、セメントは固化強度に優れてはいるが、固化に時間を要するだけでなく、処理後の泥土を再利用する場合に破砕が必要となる。また溶出ｐＨが高いために植生物に悪影響があり、再利用に適していないという問題がある。（３）高分子吸収剤を添加混合する方法には、高分子吸収剤は吸水性に優れているものの、得られる処理土はゲル状の高分子吸収剤を含んでいるため、埋め立て等に再利用した場合に地耐力が小さいという問題がある。
【０００４】
さらに（１）焼却灰は、平成１５年環境省告示第１８号「土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件」で規制された六価クロム、ホウ素、フッ素等の有害物質及び起因物質を含有しているため、焼却灰を用いる場合は何らかの処理を施し、土壌環境基準を満足するようにしなければならない。
【０００５】
そこで、焼却灰に含まれる有害物質を不溶化及び／又は難溶化する方法として、例えば、燃焼炉に石灰石等を添加する方法（特許文献１）や、焼却灰にカルシウム化合物、セメント、硫酸アルミニウムを水の存在下で混合処理し、フッ素及びホウ素の溶出量を土壌環境基準値以下に調整する方法（特許文献２）が提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法には、石灰石の固化凝集のため、充分な吸水性を確保することができず、また石灰石の粒子径が微細であるため、前記焼却灰を用いた場合と同様に、ハンドリングや使用時の粉塵発生といった問題がある。一方特許文献１では、土壌改良材を使用する土壌から六価クロムが溶出する可能性について言及されていない。また、土壌に混合した際の、土壌に由来する有害物質の除去や土壌に起因する有害物質の溶出等については着目しておらず、土壌に混合した場合に充分な有害物質除去効果が発現されることは期待できない。
【０００７】
特許文献２に記載の方法には、処理した焼却灰自体のフッ素やホウ素の溶出量は土壌環境基準を満足するものの、それ自体のフッ素溶出量が土壌環境基準値以下の泥土に対して、混合処理物を土壌改良材として使用すると、場合によっては、混合泥土のフッ素溶出量が大きく増加するという問題がある。このように混合泥土のフッ素溶出量が大きく増加する理由は定かではないが、例えば次の理由があげられる。すなわち、少なくともセメントを水の存在下で焼却灰と混合してフッ素の溶出量を抑制することができるのは、一般的にエトリンガイト結晶構造中にフッ素が取り込まれることによるものとされているが、この結晶構造が二酸化炭素等によって比較的容易に崩れ、フッ素を遊離しているからであると考えられる。
【０００８】
また、焼却灰の中でも製紙スラッジの焼却灰は、印刷物等に含まれる顔料等から六価クロムや鉛が溶出する恐れを有しており、未処理での利用には限界がある。
【０００９】
一方、一般環境の土は三価クロムやフッ素を９０〜６００ｐｐｍの濃度で含有しているものの、三価クロムやフッ素の含有量に対して溶出量が０．８ｐｐｍ未満程度と低いのは、クロムは安定化した三価クロムの形態で存在しており、フッ素は土中のアルミニウム等とイオン的に配位結合しているからであると推定される。
【００１０】
しかしながら、セメントやカルシウム、マグネシウム等のアルカリ性の処理剤で処理した焼却灰や、カルシウム分を多く含む製紙スラッジの焼却灰を原料とする土壌改良材を泥土と混合すると、焼却処理にて酸化された六価クロムやアルカリ性物質由来の水酸化物イオンがアルミニウムに対して配位し、フッ素を遊離してしまう。
【００１１】
そこで、例えば、パルプスラッジ灰やセメントの他に、人工ゼオライト、活性炭、シリカ等を混合撹拌した複合汚染土壌安定浄化剤（特許文献３）や、焼却灰を含有する原料を水の存在下に、乾燥処理を含む処理を行って建設・土木材料を製造する方法（特許文献４）や、フッ素含有燃焼灰に特定割合の硫酸アルミニウム類及び硫黄化合物を加えて混合処理し、燃焼灰のフッ素溶出量を抑制する方法（特許文献５）が提案されているが、いずれも、泥土との混合によって六価クロムやフッ素の溶出量が充分に抑制されるものではない。
【００１２】
また、六価クロムの溶出防止のため、製品化の時点では六価クロムに酸化させずに、自然界において安定な三価クロムを維持させる方法、さらには、たとえ六価クロムに酸化されたとしても、三価クロムに還元して安定化させる方法として、従来より、重亜硫酸ソーダを土壌改良材に配合する方法が検討されており、例えば、ペーパースラッジ灰等の焼成物に、ポルトランドセメント、硫酸カルシウム、硫酸バンド、重亜硫酸ソーダ等を混合した含有六価クロム土壌の処理剤が提案されている（特許文献６）。
【００１３】
しかしながら、特許文献６に開示の処理剤のように、特に製紙スラッジ焼却灰を主原料とした処理剤は、脱墨工程から排出されるインク由来のクロムを多く含有しており、焼却灰に重亜硫酸ソーダを単に混在させたり、従来の固化剤を配合するだけでは、対象とする土壌の含水率やｐＨ等の品質によっては、焼却により酸化された六価クロムの溶出を充分に抑制することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−１３４０９８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８１５３５号公報
【特許文献３】特開２００５−０４８１４７号公報
【特許文献４】特開２００７−２２５１６６号公報
【特許文献５】特開２００９−０３４６１１号公報
【特許文献６】特開２００５−２３２３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は前記背景技術に鑑みてなされたものであり、対象とする土壌の含水率やｐＨ等の品質に係らず、一般土壌と混合しても六価クロムの溶出を充分に抑制することから、処理対象土壌が限定されず、さらにはフッ素の溶出も充分に抑制することができ、耐地力にも優れた土壌改良材及びその製造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】
【００１６】
すなわち本発明は、
焼却灰を主成分として配合してなる土壌改良材の製造方法であって、
少なくとも、前記焼却灰にセメント及び水を配合する配合工程と、該配合工程よりも後に行う造粒工程と乾燥工程とを有し、
前記配合工程から乾燥工程に至るまでの工程において、少なくとも焼却灰、セメント及び水からなり、その含水率を５０質量％以下に調整した混合物に、粉体状硫黄化合物を添加した後、造粒することを特徴とする、土壌改良材の製造方法、及び
前記製法にて得られる土壌改良材
に関する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法にて製造される土壌改良材は、対象とする土壌の含水率やｐＨ等の品質に係らず、一般土壌と混合しても六価クロムの溶出を充分に抑制することから、処理対象土壌が限定されず、さらにはフッ素の溶出も充分に抑制することができ、耐地力にも優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１に係る土壌改良材の製造方法の工程を示した概略フローチャート
【図２】横型流動層式乾燥装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
クロムは通常、前記したように、三価及び六価のイオンとして自然界に存在し、生体にとって必要なものであるが、六価のクロムは強い毒性を有する発ガン性物質であることが知られている。また工業的には、メッキや塗料、印刷インク、プラスチック、絵具やクレヨン、磁気テープ等に広く用いられており、その生産工場の廃液等には、多量の六価クロムが含有されている。未処理の六価クロムは土壌汚染を引き起こす恐れがあるため、国及び地方の行政府は排出基準を定めてその規制を行っているが、技術的、化学的な決定的解決手段が見出されていない。
【００２０】
六価クロム化合物はクロム酸塩と重クロム酸塩であり、六価クロムの易水溶性を利用し、六価クロムが溶出した水に、例えば塩化第一鉄、硫酸第一鉄、亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、チオールやチオエーテル等の硫黄含有化合物といった還元剤を投入して撹拌する。その結果、系では還元反応が起こり、六価クロム化合物は安定な６配位の錯体を作って三価クロム化合物となる。該三価クロム化合物は錯塩であり、水分子がＣｒ3+に配位し、ヘキサアクアクロムイオン〔Ｃｒ（Ｈ2Ｏ）6〕3+等の錯イオンを作って安定化していることが多い。
【００２１】
しかしながら、この安定化した三価クロム化合物であっても、強アルカリ性溶液の存在下では比較的酸化され易く、Ｎａ2Ｃｒ2Ｏ4等の亜クロム酸塩となって溶解し、毒性を有する六価クロムになる。また、完全に還元された三価クロムであっても、空気との接触によって酸化され、六価クロムに戻ることもある。
【００２２】
そこで、本発明の製造方法では、焼却灰にセメント及び水を配合する配合工程よりも後に造粒工程及び乾燥工程を行い、配合工程から造粒工程を経て乾燥工程に至るまでの工程において、少なくとも焼却灰、セメント及び水からなり、所定の含水率を有する混合物に、粉体状硫黄化合物を添加して土壌改良材を調製しており、得られた土壌改良材と泥土とを混合した後の六価クロム及びフッ素の溶出量を著しく低減させる効果は勿論のこと、土壌改良材それ自体の粉塵の発生防止やハンドリングを容易にする効果も得られる。以下に本発明の製造方法の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る製造方法の工程例を示した概略フローチャートである。本実施の形態１では、まず、焼却灰に水を配合しながら、セメント及び好適には多価金属塩化合物を配合して混合し、混合物を調製する。
【００２４】
原料として使用される焼却灰は、例えば石炭、ＲＰＦ（紙、廃材、廃プラスチック等からなる燃料）、廃タイヤ、木屑、建築廃材、製紙スラッジ等を燃焼した際に発生する焼却灰であり、品質が安定した土壌改良材を得るには、製紙スラッジを燃焼した際に発生する焼却灰（製紙スラッジ焼却灰）が好適に使用される。
【００２５】
前記製紙スラッジ焼却灰とは、製紙工場からの廃水処理によって生じる汚泥を焼却処理する際に集塵機に捕捉されるアッシュと、これに、焼却炉から飛散せずに焼却炉下部から排出されるアッシュ等、製紙工場から排出され、従来は焼却後に一般的に埋め立て処理を余儀なくされていた焼却灰を含めたものとをいい、通常、微量ながら六価クロム、フッ素、ホウ素等の平成１５年環境省告示第１８号で規制された有害物質を含んでいる。
【００２６】
例えば前記有害物質を不溶化するために、焼却灰と共に、安価で環境に優しいセメント及び水を配合する。
【００２７】
前記セメントは、有害物質の不溶化効果を有するだけでなく、好適な造粒性を有し、さらには得られる土壌改良材の強度を調整する作用も有するものである。該セメントとしては、例えば高炉スラグをポルトランドセメントに均一に混合した高炉セメントを好適に使用することができる。該高炉セメントは、その成分内に含有される六価クロム、フッ素及びホウ素の量が少なく、原料由来の有害物質の発生を抑制することができる。
【００２８】
配合工程において、好適にはさらに多価金属塩化合物を焼却灰に配合する。
【００２９】
本発明に好適に使用される多価金属塩化合物としては、硫酸アルミニウム類が例示される。該硫酸アルミニウム類としては、例えば無水硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウム１４〜１８水和物、硫酸アルミニウム１２水和物、硫酸アルミニウムカリウム１２水和物、硫酸アルミニウムナトリウム１２水和物、硫酸アンモニウムアルミニウム１２水和物等があげられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせ用いることができる。これらの中でも、特に硫酸アルミニウム１４〜１８水和物が、フッ素溶出防止効果の向上という点で好ましい。
【００３０】
なお、フッ素を固定化するためには、セメントによる固化に加え、フッ素を取り込むエトリンガイトの生成に硫酸根を用いることが好適であり、硫酸、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸鉄等でもその効果は発現されるが、硫酸根含有化合物の中でも硫酸アルミニウム類を使用することにより、さらに大きな、かつ安定的なフッ素溶出抑制効果がより迅速に発現される。
【００３１】
さらに配合工程では、前記セメント及び好適に利用される多価金属塩化合物の他にも、硫酸アルミニウム類以外の硫酸塩、リン酸塩といった、有害物質凝集能や有害物質吸着能を有する材料を、有害物質の種類、含有量等に応じて、単独で又は２種以上を組み合わせ、添加量を適宜調整して配合することができる。
【００３２】
また配合工程においては、焼却灰、セメント、好適に用いることができる多価金属塩化合物等を混合する際に、得られる土壌改良材の強度を調整するための固化剤を配合することが好ましい。該固化剤としては、前記セメント以外に、例えば石膏、石灰等のカルシウム化合物といった、水和反応等により固化能、凝集能を発現する材料を、単独で又は２種以上を組み合わせ、添加量を適宜調整して使用することができる。
【００３３】
配合工程において、水の存在下で焼却灰、セメントといった原料の混合を行うことにより、原料が塊状物を形成し易く、塊状物の含水率が均一になって均質な強度を得ることができ、地耐力が向上する。水の配合量は、六価クロムやフッ素の不溶化反応及び土壌改良材の適度な固化反応の促進、混合性、後述する造粒性や造粒物の多孔性に加えて、乾燥時間の短縮やエネルギーの抑制といった乾燥性の点から、少なくとも焼却灰、セメント及び水からなる混合物全体の含水率が５０質量％以下、さらには４５質量％以下、特に３５質量％以下となるように調整することが好ましく、また５質量％以上、さらには１０質量％以上となるように調整することが好ましい。
【００３４】
なお、焼却灰、セメント、好適に用いることができる多価金属塩化合物、水等の混合には、公知の各種ミキサーを使用することができる。
【００３５】
ここで、特に六価クロムの溶出を抑制するために、乾燥工程に至るまでの工程において、例えば、少なくとも焼却灰、セメント及び水からなる混合物が塊状物を形成する造粒工程において、該混合物に粉体状硫黄化合物を添加する。
【００３６】
硫黄化合物の中でも、液状硫黄化合物は、容易に酸化されて六価クロムの還元反応効果が阻害されると共に、亜硫酸ガスを発生するため、亜硫酸ガス処理の設備が必要である。したがって、本発明では粉体状硫黄化合物が用いられる。
【００３７】
さらには、焼却灰、セメント、好適に用いることができる多価金属塩化合物、水等の混合物に粉体状硫黄化合物を添加する手段を採ることで、造粒物表面に硫黄化合物を偏在させることができ、より六価クロムやフッ素の不溶化を促進することができる。
【００３８】
前記粉体状硫黄化合物としては、粉体状の、例えば重亜硫酸塩（ＨＳＯ3-）、チオ硫酸塩（Ｓ2Ｏ32-）、硫化塩（Ｓ2-）、水硫化塩（ＳＨ2-）、次亜硫酸塩（Ｓ2Ｏ42-）、ピロ亜硫酸塩（Ｓ2Ｏ45-）等があげられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせ用いることができる。これらの中でも、費用対コストと粉体での作業性が良好で、焼却灰と多価金属塩化合物との混和性や、後の造粒性の面からも、粉体状重亜硫酸塩が好ましく、粉体状重亜硫酸ソーダが特に好ましい。
【００３９】
焼却灰、セメント、水及び粉体状硫黄化合物の配合割合は、フッ素と六価クロムの溶出防止を基本とし、配合時の混和性、後の造粒の容易性と得られる造粒物の形状安定性という点から、固形分で焼却灰１００質量部に対して、セメント５〜１５質量部、さらには８〜１３質量部、水２０〜５０質量部、さらには２５〜４５質量部、粉体状硫黄化合物０．５〜２．５質量部、さらには０．７〜２．０質量部であることが好ましい。また、多価金属塩化合物を用いる場合、その配合量は、安定的なフッ素溶出抑制効果の発現という点から、固形分で焼却灰１００質量部に対して２０〜４０質量部、さらには２５〜３５質量部であることが好ましい。
【００４０】
前記のごとく、少なくとも焼却灰、セメント及び水からなる混合物乃至混合物からなる塊状物に粉体状硫黄化合物を添加した後、さらに造粒工程において造粒物を調製する。
【００４１】
粉体状硫黄化合物を加えた混合物を造粒する際には、例えば逆流式、転動方式、撹拌方式、押出し方式、破砕方式といった公知の方式の造粒機を適宜使用することができる。なかでも、混合と造粒との両機能を備え、効率的に混合及び造粒を行うと共に、目的とする造粒物の多孔性、塊の柔軟性の調整を容易に行うことができるという点から、逆流式ミキサーが好ましい。
【００４２】
前記逆流式ミキサーで造粒を行う場合、造粒物の粒子径は、造粒時間で調整することができる。造粒時間が短い場合は、造粒が進行せずに粒子径が小さくなり、逆に造粒時間が長い場合は、造粒が進行して粒子径が大きくなる。ただし、粒子径は一定の大きさ以上にはならない。これは、粒子径が大きくなるほど、造粒時に粒子に加わる力が粒子全体の一部分に集中し、粒子が破壊され易くなるためであると考えられる。これらのことから、造粒時間は１〜３０分間、さらには３〜２０分間、特に５〜１５分間とすることが好ましい。
【００４３】
なお、造粒は後述する乾燥工程後に行うこともできるが、乾燥工程に供する前に行うことが好ましい。造粒及び乾燥後、例えば得られた乾燥造粒物にアルカリ土類金属化合物を添加した場合に、ＪＩＳ  Ａ  １１０２「骨材のふるい分け試験方法」に準拠し、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１−１「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」に規定の公称目開き８ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開き１０６μｍのふるいを通過しない粒子の割合が、全体の６０質量％以上となるようにするには、その粒子径が１０６μｍ以上、８ｍｍ以下の粒子の割合が造粒物全体の８０質量％以上となるように、造粒時間を適宜調整することが好ましい。これは、造粒工程後の乾燥工程において、粒子が破壊されて粒子径が小さくなるからであり、また、後述するアルカリ土類金属化合物は、通常粒子径が０．１ｍｍ程度のため、乾燥工程でアルカリ土類金属化合物を添加して得られる土壌改良材は、造粒物よりも全体的に粒子径が小さくなるからである。
【００４４】
なお本明細書において、測定位置によって粒子径が異なる場合、「粒子径」とは「粒子長径」のことをいう。
【００４５】
造粒物の粒子径を調整することが好ましい理由として、以下の２つがあげられる。
【００４６】
第１に、造粒によって造粒物の比表面積を所定の範囲内に調整することで、エトリンガイト結晶構造中に取り込まれたフッ素が、二酸化炭素により破壊されるのを防止し得る程度に、二酸化炭素と接する割合を調整することができるからである。
【００４７】
第２に、例えば乾燥工程でアルカリ土類金属化合物を添加して土壌改良材を得る際に、アルカリ土類金属化合物を乾燥造粒物の表面に適度に付着させることができるからである。すなわち、１０６μｍ未満の粒子径を有する造粒物が多くなると、単位質量あたりの表面積が大きくなり、アルカリ土類金属化合物を乾燥造粒物表面の一部にしか付着させることができなくなる。逆に８ｍｍを超える粒子径を有する造粒物が多くなると、大きな造粒物において、造粒物の表面積に対してアルカリ土類金属化合物が過剰となる場合があり、六価クロムやフッ素の溶出を抑制する効果が充分に発現される量のアルカリ土類金属化合物が、均等に各乾燥造粒物表面に付着し難くなる。いずれの場合も、得られる土壌改良材と泥土とを混合した処理土からフッ素が溶出するのを抑制する効果が向上し難くなる。
【００４８】
なお、本実施の形態１において、六価クロムやフッ素の溶出を抑制する効果をさらに向上させ、粉塵の発生を抑制してハンドリングを向上させるために、乾燥前に造粒物の篩い分けを行ってもよい。篩い分けの際には、例えば振動式、回転式といった公知の方式の装置を利用することができる。
【００４９】
造粒工程にて得られる造粒物の平均粒子径は、０．１〜８ｍｍ、さらには０．２〜２ｍｍであることが好ましい。乾燥前の造粒物の平均粒子径が０．１ｍｍ未満では、乾燥性は良好ではあるものの、微粒子化してフッ素が溶出し易くなり、他方、使用時に粉塵が発生する恐れがある。逆に乾燥前の造粒物の平均粒子径が８ｍｍを超えると、均一な乾燥処理を行うことが困難となる場合がある。
【００５０】
前記篩い分けを行った際に得られた、粒子径が０．１ｍｍ未満の造粒物は、造粒を行う前の原料に添加して再利用することができる。このような粒子径の小さな造粒物は、造粒における種的な塊として造粒物の生成を促進させる効果があり、生産効率を向上させることができる。また、篩い分けを行った際に得られた、粒子径が８ｍｍを超える造粒物は、破砕機で破砕することにより所望の粒子径の造粒物とすることができる。該破砕機としては、公知の各種方式のものを使用することができるが、本実施の形態１のように、造粒物全体の含水率が、例えば２０〜４０質量％程度の軟質材料の場合は、縦軸方式の破砕機を用いることが、生産効率の向上や不要な微細造粒物が生じ難い点で好ましい。
【００５１】
なお、篩い分けや破砕の工程は、後述する養生後に行ってもよいが、安定した品質の造粒物を効率的に得るには、造粒後かつ養生前に行うことが好ましい。
【００５２】
配合した焼却灰、セメント、多価金属塩化合物等の原料や水と、硫黄化合物との反応を促進するためには、造粒後に養生を行うことが好ましい。養生期間は、４時間〜７日間、さらには１２時間〜２日間、特に１８〜３６時間が好ましい。７日間以上養生させると、造粒物が固化する恐れがあり、逆に４時間未満では、有害物質の固定が不充分で溶出の恐れがあるほか、造粒物の水分分布が安定していない場合が多く、次の乾燥工程で造粒物の塊が壊れる恐れがある。
【００５３】
造粒工程で得られた造粒物に、好ましくは篩い分けや養生を行った後、乾燥処理を施す。乾燥には、例えばキルン式、コンベアベルト搬送式、流動層式といった公知の方式を採用することができる。これらのなかでも、乾燥時に機械的な外力によって造粒物が微細化せず、また熱効率が良好な方法が好ましい。
【００５４】
キルン式とは、回転するドラムの一端から造粒物を連続して投入し、ドラム内をバーナーで直接加熱して乾燥させた造粒物を、ドラムの他端から連続して取り出す方式をいう。
【００５５】
コンベアベルト搬送式とは、加熱したドームの一端から他端に向けてコンベアベルトにより造粒物を搬送して乾燥する方式をいう。
【００５６】
流動層式とは、多数の熱風吹き出し孔を底面に有する流動層に造粒物を連続投入し、流動層の底面から吹き出した熱風により、乾燥の進行に伴って造粒物を上方又は側方へ移動させ、最終的に取り出し口から乾燥した造粒物を連続して取り出す方式をいう。該流動層式には縦型、横型があり、いずれも使用することができるが、落下による造粒物の破壊が少ない横型が好ましく、乾燥装置内部に被乾燥物に外力が加えられる撹拌送り出し機構等を有しない方式がより好ましい。また、内部に堰を設けて流動層を複数に区画し、上流側の区画に投入された造粒物が、底面から吹き出した熱風により乾燥が進むに伴って上方へ移動し、さらに下流側の区画に移動するように設計されたものが、乾燥効率の面からより好ましい。
【００５７】
図２に、内部に堰を設けて流動層を複数に区画した横型流動層式乾燥装置の概略構成図を示す。図２において、横型流動層式乾燥装置１２は、通気板１と、通気板１上を複数の区画に仕切る複数の堰２とを備え、通気板１の上流側のコンベヤ７からは造粒物１０が供給される。通気板１の下方には、外気を取り入れるファン３と、ファン３からの空気を蒸気により加熱するヒータ４とが設けられている。ヒータ４から供給される熱風は、通気板１を通過して造粒物１０と接触し、これにより造粒物１０の乾燥が行われる。造粒物１０と接触した後の空気は、ファン５及びサイレンサ６を介して外部に排出される。通気板１上で加熱された造粒物１０は、水分を失って次第に軽くなり、堰２を越えて次の区画に移動する。次の区画に移動した造粒物１０はさらに加熱され、最終的に下流側のコンベヤ８上に排出される。
【００５８】
セメントの固化反応が過度に進行しないように、また例えば後工程で添加するアルカリ土類金属化合物を乾燥造粒物に効果的に付着させるには、乾燥造粒物の含水率が３．０質量％以下、さらには０．５〜３．０質量％、特に１．０〜２．５質量％となるように調整することが好ましい。乾燥造粒物の含水率がかかる範囲に調整されていると、効果的にアルカリ土類金属化合物が乾燥造粒物の表面に付着し、遊離フッ素の溶出を抑制する効果が高い。すなわち、得られる土壌改良材を泥土と混合した際に、土壌改良材由来のアルカリ性物質から水酸化物イオンが発生してアルミニウムに対して配位し、泥土中のフッ素が遊離したとしても、水酸化物イオンが発生した土壌改良材の表面にアルカリ土類金属化合物が存在すると、遊離したフッ素がすぐにアルカリ土類金属化合物と反応するため、フッ素の溶出が効果的に抑制される。
【００５９】
乾燥造粒物の含水率が０．５質量％未満では、含水率が低すぎて乾燥造粒物の表面にアルカリ土類金属化合物が充分に付着せず、逆に含水率が３．０質量％を超えると、含水率が高すぎてアルカリ土類金属化合物が乾燥造粒物の表面に均一に付着し難い。いずれの場合も、六価クロムやフッ素の溶出を抑制する効果にムラが生じ易く、特に処理土からのフッ素の溶出を抑制する効果が向上し難い。
【００６０】
なお、前記のごとき乾燥工程を経た乾燥造粒物を目的とする土壌改良材として得ることができるが、次いで乾燥造粒物に、例えばアルカリ土類金属化合物を添加して土壌改良材とすることもできる。該アルカリ土類金属化合物の添加方法としては、例えば、サイロに貯蔵したアルカリ土類金属化合物を、乾燥造粒物に定量フィーダーで一定量添加する方法があげられる。
【００６１】
前記アルカリ土類金属化合物は、カルシウム化合物及び／又はマグネシウム化合物であることが好ましく、例えば、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムから選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。なかでも、フッ素と化合物を形成した場合に溶出を抑制する効果が高く、保管・ハンドリングにおける発熱反応リスクが低いという点から、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムの少なくとも１種がさらに好ましく、酸化マグネシウムが特に好ましい。
【００６２】
かくして得られる土壌改良材は、ＪＩＳ  Ａ  １１０２に準拠し、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１−１に規定の公称目開き８ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開き１０６μｍのふるいを通過しない粒子の割合が、全体の６０質量％以上、さらには７０質量％以上であることが好ましい。
【００６３】
公称目開き８ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開き１０６μｍのふるいを通過しない粒子の割合が全体の６０質量％未満では、エトリンガイト結晶構造中に取り込まれたフッ素が二酸化炭素により破壊されるのを防止し得る程度に、二酸化炭素と接する造粒物の比表面積が調整されていないため、得られた土壌改良材を泥土と混合した処理土から、六価クロムやフッ素が溶出するのを効果的に抑制することが困難になる。
【００６４】
得られた土壌改良材と泥土とを混合し、コーン指数を５００ｋＮ／ｍ2以上に調整した処理土から溶出する六価クロム及びフッ素の溶出量を、平成１５年環境省告示第１８号に基づく溶出試験方法によって測定した場合、六価クロムの溶出量が０．０５ｐｐｍ以下、さらには０．０３ｐｐｍ以下であり、フッ素の溶出量が０．８ｐｐｍ以下、さらには０．７ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００６５】
また、得られた土壌改良材と泥土とを混合し、コーン指数を５００ｋＮ／ｍ2以上に調整した処理土のｐＨを、平成３年環境庁告示第４６号に基づく試験方法によって測定した場合、７．０〜１０．０、さらには８．０〜９．８であることが好ましい。
【００６６】
次に、本発明の土壌改良材及びその製造方法を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００６７】
実施例１〜１２及び比較例１〜７（土壌改良材の調製）
固形分で焼却灰（製紙スラッジ焼却灰）１００質量部に対して、セメント（高炉セメント）、多価金属塩化合物及び水を、表１に示す割合で配合して逆流式ミキサー（日本アイリッヒ（株）製）を用いて混合し、これらの混合物から塊状物が形成される頃に、表１に示す量（固形分で焼却灰１００質量部に対する量）の重亜硫酸ソーダを添加し、最終的に１０分間混合及び造粒を行って造粒物を得た。
【００６８】
なお、重亜硫酸ソーダを添加する際の混合物全体の含水率は、表１に示すとおりである。また、比較例１〜４では、重亜硫酸ソーダを添加せず、比較例５〜６では、液状重亜硫酸ソーダを用い、比較例７では多価金属塩化合物を添加せず、かつ液状重亜硫酸ソーダを用いた。
【００６９】
【表１】
2010222430.tif 000003
【００７０】
次に、回転式の篩装置（篩径：３ｍｍφ）を用い、得られた造粒物の篩い分けを行った。この篩い分けにより分離された大きい粒子径を有する造粒物は、破砕機（縦軸方式）で破砕して再度篩い分けを行った。
【００７１】
次いで、篩い分け後の造粒物の養生を、温度２３℃、相対湿度５０％の条件で２４時間行った。
【００７２】
さらに、養生後の造粒物を、図２に示す内部に堰を設けて流動層を複数に区画した横型流動層式乾燥装置を用い、１５０℃の熱風で、乾燥装置内部の平均滞留時間を１時間として乾燥し、土壌改良材を得た。
【００７３】
得られた土壌改良材について、ＪＩＳ  Ａ  １１０２に準拠し、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１−１に規定の公称目開き８ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開き１０６μｍのふるいを通過しない粒子の割合を測定した。その結果を表２示す。
【００７４】
さらに、得られた土壌改良材について、各特性を以下に示す方法にしたがって調べた。その結果を表２に示す。なお、含水率３０質量％の真砂土に、各土壌改良材をコーン指数が５００ｋＮ／ｍ2となるように含有させ、処理土を調製した。
【００７５】
（ａ）六価クロム溶出量及びフッ素溶出量
処理土から溶出する六価クロム及びフッ素の溶出量を、平成１５年環境省告示第１８号に基づく溶出試験方法によって測定した。
【００７６】
（ｂ）ｐＨ
処理土のｐＨを、平成３年環境庁告示第４６号に基づく試験方法によって測定した。
【００７７】
なお、前記（ａ）（ｂ）の結果から、処理土が平成１５年環境省告示第１８号で規制の土壌環境基準を満足する場合には○、満足しない場合には×を表２中に示す。
【００７８】
（ｃ）耐地力
男性（体重：約８０ｋｇ）が足で２０回踏みつけた後の処理土を目視にて観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
（評価基準）
◎：踏みつけ前と同じで、全く変形していない。
○：一部分が僅かに変形している。
△：全体的に若干変形している。
×：全く形状が変わってしまっている。
【００７９】
【表２】
2010222430.tif 000004
【００８０】
実施例１〜１２の土壌改良材はいずれも、焼却灰、セメント及び粉体状硫黄化合物が用いられ、少なくとも焼却灰、セメント及び水からなる混合物に粉体状硫黄化合物を添加し、造粒して得られたものであり、公称目開き８ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開き１０６μｍのふるいを通過しない粒子の割合が全体の６０質量％以上である。したがって、実施例１〜１２の土壌改良材を泥土と混合した場合には、泥土の含水率やｐＨ等の品質に係らず、処理土からの六価クロムの溶出だけでなく、フッ素の溶出も充分に抑制され、処理土が平成１５年環境省告示第１８号で規制の土壌環境基準を満足する。また、処理土には優れた耐地力が発現される。
【００８１】
これに対して、比較例１〜４の土壌改良材はいずれも、硫黄化合物が配合されておらず、公称目開き８ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開き１０６μｍのふるいを通過しない粒子の割合が全体の６０質量％未満である。そのため、比較例１、３、４の土壌改良材を泥土と混合した場合には、六価クロム及び／又はフッ素の溶出が充分に抑制されず、処理土が平成１５年環境省告示第１８号で規制の土壌環境基準を満足しない。また、比較例２の土壌改良材と泥土とを混合した場合には、処理土は平成１５年環境省告示第１８号で規制の土壌環境基準を満足するものの、耐地力に劣る。
【００８２】
一方、比較例５〜６の土壌改良材は、硫黄化合物として液状硫黄化合物を配合して得られたものであるため、泥土と混合した場合には、六価クロム及びフッ素の溶出が充分に抑制されず、特に六価クロムの溶出量が多く、処理土が平成１５年環境省告示第１８号で規制の土壌環境基準を満足しない。
【００８３】
また、比較例７の土壌改良材は、多価金属塩化合物が配合されておらず、かつ硫黄化合物として液状硫黄化合物を配合して得られたものであり、公称目開き８ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開き１０６μｍのふるいを通過しない粒子の割合が全体の６０質量％未満である。そのため、比較例５の土壌改良材を泥土と混合した場合には、六価クロム及びフッ素の溶出が充分に抑制されず、処理土が平成１５年環境省告示第１８号で規制の土壌環境基準を満足しない。また、処理土の耐地力も不充分である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の製造方法により、処理対象土壌を選ばず、処理土からの六価クロム及びフッ素の溶出を充分に抑制することができ、耐地力にも優れた土壌改良材を容易に製造することができる。また本発明の土壌改良材は、建築資材の分野で、例えば融雪材、草地改良材、埋め戻し材、盛土等としても利用が可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１      通気板
２      堰
３、５  ファン
４      ヒータ
６      サイレンサ
７、８  コンベヤ
１０      造粒物
１２      横型流動層式乾燥装置
【図１】
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【図２】
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