(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬率（ＨＭ）が１．８０〜２．８０、ケイ酸率（ＳＭ）が２．２０〜２．５０及び鉄率（ＩＭ）が１．６０〜２．２０であるセメントクリンカーと石膏とを含み、
砒素含有量が１２０〜３３０ｍｇ／ｋｇであり、
ボーグ式で算出されるＣ３Ａ量が１０．３〜１５質量％である、セメント組成物。
【請求項２】
ボーグ式で算出されるＣ４ＡＦ量が１０質量％以下である、請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
ＭｇＯ量が１．８質量％以下及びフッ素（Ｆ）量が０．０６５質量％以下である、請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【請求項４】
Ｘ線回折を利用したリートベルト解析で定量したアルミネート量が８．５〜１５．０質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のセメント組成物。
【請求項５】
砒素含有廃棄物を含むセメントクリンカー原料を調合する調合工程と、
前記セメントクリンカー原料を焼成して、水硬率（ＨＭ）が１．８０〜２．８０、ケイ酸率（ＳＭ）が２．２０〜２．５０及び鉄率（ＩＭ）が１．６０〜２．２０であるセメントクリンカーを製造する焼成工程と、
前記セメントクリンカーと石膏とを混合粉砕し、砒素含有量が１２０〜３３０ｍｇ／ｋｇであり、かつボーグ式で算出されるＣ３Ａ量が１０．３〜１５質量％であるセメント組成物を製造する粉砕工程と、を有するセメント組成物の製造方法。
【請求項６】
前記調合工程において、砒素含有量が５００〜８０００ｍｇ／ｋｇである前記砒素含有廃棄物を、セメントクリンカー１トンあたり５〜２００ｋｇ使用して前記セメントクリンカー原料を調合する、請求項５に記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項７】
前記焼成工程において、ボーグ式で算出されるセメント組成物中のＣ４ＡＦ量が１０質量％以下となるように、前記セメントクリンカーを製造する、請求項５又は６に記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項８】
前記焼成工程において、セメント組成物中のＭｇＯ量が１．８質量％以下及びフッ素（Ｆ）量が０．０６５質量％以下となるように、前記セメントクリンカーを製造する、請求項５〜７のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項９】
前記焼成工程において、Ｘ線回折を利用したリートベルト解析で定量したセメント組成物中のアルミネート量が８．５〜１５．０質量％となるように、前記セメントクリンカーを製造する、請求項５〜８のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項１０】
前記焼成工程において、前記セメントクリンカー中のＣ３Ａ量、ＭｇＯ量、Ｆ量およびＩＭが下記式（１）を満足するように、前記調合工程において、前記セメントクリンカー原料を調合する、請求項５〜９のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。
【数１】
0005636718.tif 000023
〔式（１）中、ＭｇＯ量は２．０質量％以下である。〕
【請求項１１】
砒素含有廃棄物を含むセメントクリンカー原料を調合する調合工程と、
前記セメントクリンカー原料を焼成して、水硬率（ＨＭ）が１．８０〜２．８０、ケイ酸率（ＳＭ）が２．２０〜２．５０及び鉄率（ＩＭ）が１．６０〜２．２０であるセメントクリンカーを製造する焼成工程と、
前記セメントクリンカーと石膏とを混合粉砕し、砒素含有量が１２０〜３３０ｍｇ／ｋｇであり、かつかつボーグ式で算出されるＣ３Ａ量が１０．３〜１５質量％であるセメント組成物を製造する粉砕工程と、を有する砒素含有廃棄物の処理方法。
【請求項１２】
前記調合工程において、砒素含有量が５００〜８０００ｍｇ／ｋｇである前記砒素含有廃棄物を、セメントクリンカー１トンあたり５〜２００ｋｇ使用して前記セメントクリンカー原料を調合する、請求項１１に記載の砒素含有廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント組成物及びその製造方法並びに砒素含有廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場や工事現場から発生する土壌や残土（以下、建設発生土）は年間数百万トン発生するが、その大部分は有効利用されず埋め立て処分されている。このような建設発生土の中には、有害な砒素を多く含むものがある。
【０００３】
砒素を多く含む建設発生土（汚染土）の無害化処理技術のうち、建設現場や工事現場で処理できる技術として、セメント系固化材、石灰系固化材又はマグネシア系固化材を添加混合し、土中の砒素を固定化して溶出量を低減する方法が知られている。例えば、特許文献１には、砒素を８００ｍｇ／ｋｇ含有する模擬汚染土に、前述の固化材と、半水石膏、鉄塩及びベントナイトを添加処理することで、汚染土からの砒素溶出量を大幅に低減できることが示されている(汚染土からの砒素溶出量：（処理前）７．２９ｍｇ／Ｌ、（処理後）０．０１〜０．２４ｍｇ／Ｌ)。
【０００４】
また、特許文献２には、砒素を１２２５ｍｇ／ｋｇ含む汚染土（１０００ｇの土に砒酸水素二ナトリウム七水和物を５.１ｇ添加）を、酸化マグネシウム（９５〜５０％）と硫化物（５〜５０％）とを含む処理材によって処理することにより、溶出量を３．０ｍｇ／ｋｇから０．０１ｍｇ／ｋｇ以下（環境基準値以下）に低減できることが示されている。
【０００５】
また、砒素を多く含む廃棄物の処理方法として、特許文献３では、水硬率（ＨＭ）を０．４〜１．１とし、砒素含有量１５０ｍｇ／ｋｇ以下含有する焼成物を製造して、廃棄物を有効利用する技術が提案されている。この焼成物は砒素の固定化能力に優れ、砒素含有量が８５又は１２４ｍｇ／ｋｇの焼成物からの砒素溶出量が０．００１未満であることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６７５２４号公報
【特許文献２】特開２００７−１０５５４９号公報
【特許文献３】特開２００７−２２２８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば特許文献１又は２に開示されている処理技術では、処理材として使用される酸化マグネシウムや硫化物、鉄塩、ベントナイトなどが高価であるため、無害化処理のコストが高くなってしまう。また、処理材と汚染土の混合を均一にすることが難しく、砒素の溶出抑制効果が施工場所によってばらつくことに注意する必要があった。
【０００８】
一方、特許文献３に開示されている焼成物は、骨材、路盤材、埋め戻し材、アスファルト用の骨材、盛土材、充填材として利用できるとされているが、水硬性を有しない。このため、モルタル、コンクリート、又は地盤改良材などの土木・建築材料として利用することができなかった。また、砒素含有量が１５０ｍｇ／ｋｇを超えると砒素を十分に固定化することができなかった。
【０００９】
さらに、非特許文献１によれば、一般的なセメントに含まれる砒素は３〜２２ｍｇ／ｋｇ（２００１年調査）であることが示されており、砒素を多く含む廃棄物をセメントの原料として有効に利用する技術は未だ確立されていない状況にある。
【００１０】
本発明の目的は、砒素を含有する廃棄物を有効利用することが可能であり、モルタル、コンクリート又は地盤改良材の原料として用いた場合に、砒素の溶出量を十分に低減することが可能なセメント組成物、及びその製造方法を提供することを目的とする。また、砒素を多く含む廃棄物を安価に且つ大量に処理することが可能な砒素含有廃棄物の処理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】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討した結果、砒素含有量を特定の範囲として、セメント組成物に含まれるセメントクリンカーの水硬率、珪酸率、及び鉄率（以下、必要によりそれぞれ「ＨＭ、ＳＭ及びＩＭ」という）を調整することで、砒素を多く含む廃棄物を大量に処理することが可能であり、水硬性を有すると共に、砒素を固定する能力に優れるセメント組成物となることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
即ち、本発明は、水硬率（ＨＭ）が１．８０〜２．８０であるセメントクリンカーと石膏とを含み、砒素含有量が３０〜４００ｍｇ／ｋｇであるセメント組成物を提供する。
【００１３】
上記本発明のセメント組成物は、高い砒素含有量を有していることから、原料として砒素を含有する廃棄物（砒素含有廃棄物）を大量にかつ有効に利用して製造することができる。このため、環境保護に十分に寄与するものであり、また、十分に低い製造コストで製造することができる。そして、本発明のセメント組成物に含まれるセメントクリンカーは、特定のＨＭを有することから、砒素を固定する能力に優れている。このため、モルタル、コンクリート又は地盤改良材の原料に用いられた場合に、砒素の溶出量を十分に低減することができる。このようなセメント組成物は、モルタル、コンクリート又は地盤改良材の原料として特に有用である。ここで地盤改良材とは、建物の基礎地盤として十分な地耐力のない軟弱地盤の安定性を増大させる材料（例えばセメント材料）をいう。また、地盤改良材を用いて固化処理された土壌を固化処理土という。上述の地盤改良材を用いることで軟弱土の固化処理を行うことができる。
【００１４】
本発明のセメント組成物に含まれるセメントクリンカーのケイ酸率（ＳＭ）は２．２０〜２．６０及び鉄率（ＩＭ）は１．６０〜２．２０であることが好ましい。これにより、砒素を固定する能力により優れたセメント組成物を得ることができる。そのため、モルタル、コンクリート又は地盤改良材の原料に用いられた場合に、砒素の溶出量をより十分に低減することができる。
【００１５】
本発明のセメント組成物は、ボーグ式で算出されるＣ３Ａ量が９〜１５質量％であることが好ましい。また、Ｃ４ＡＦ量が１０質量％以下であることが好ましい。さらに、本発明のセメント組成物は、ＭｇＯ量が１．８質量％以下及びフッ素（Ｆ）量が０．０６５質量％以下であることが好ましい。また、本発明のセメント組成物は、Ｘ線回折を利用したリートベルト解析で定量したアルミネート量が８．５質量％以上であることが好ましい。
【００１６】
上述のように、セメント組成物におけるＣ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量、Ｘ線回折を利用したリートベルト解析で定量したアルミネート量、並びにＭｇＯ量及びフッ素（Ｆ）量を好ましい範囲とすることで、さらに砒素を固定する能力に優れるセメント組成物とすることができる。
【００１７】
なお、一般的なセメントクリンカーの生成鉱物相として、以下のものがある。
Ｃ３Ｓ（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）：エーライト
Ｃ２Ｓ（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）：ビーライト
Ｃ３Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３）：アルミネート
Ｃ４ＡＦ（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３）：フェライト
【００１８】
本発明では、ボーグ式によって算定される鉱物量をＣ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ、Ｃ４ＡＦと標記し、Ｘ線回折を利用したリートベルト解析によって定量される鉱物量をエーライト、ビーライト、アルミネート、フェライトと標記している。なお、一般的にセメント組成物中の鉱物量はボーグ式によって算定されるが、実際に生成する鉱物量（例えばＸ線回折で定量したもの）とは異なる場合があることが指摘されている。
【００１９】
本発明はまた、砒素含有廃棄物を含むセメントクリンカー原料を調合する調合工程と、セメントクリンカー原料を焼成して、水硬率（ＨＭ）が１．８０〜２．８０、ケイ酸率（ＳＭ）が２．２０〜２．６０及び鉄率（ＩＭ）が１．６０〜２．２０であるセメントクリンカーを製造する焼成工程と、セメントクリンカーと石膏とを混合粉砕し、砒素含有量が３０〜４００ｍｇ／ｋｇであるセメント組成物を粉砕する粉砕工程と、を有するセメント組成物の製造方法を提供する。
【００２０】
このようなセメント組成物の製造方法によれば、砒素を多く含む廃棄物を大量に処理することが可能であり、モルタル、コンクリート又は地盤改良材の原料として用いた場合に、砒素を固定する能力に優れるセメント組成物を得ることができる。従って、このようにして得られたセメント組成物は、土と混ぜて固化処理するか、又はモルタルやコンクリートとして利用することで安全に砒素含有廃棄物の有効利用を図ることができる。なお、砒素の溶出を一層十分に低減する観点から、セメント組成物はモルタルやコンクリートとして利用することが好ましい。
【００２１】
本発明のセメント組成物の製造方法では、上記調合工程において、砒素含有量が５００〜８０００ｍｇ／ｋｇである前記砒素含有廃棄物を、セメントクリンカー１トンあたり５〜２００ｋｇ使用して前記セメントクリンカー原料を調合することが好ましい。砒素含有量及び砒素含有廃棄物の量がこのような範囲であれば、砒素含有廃棄物の処理量を十分に確保することができると共に、砒素の溶出をより十分に抑制することができる。
【００２２】
さらに上記焼成工程において、ボーグ式で算出されるセメント組成物中のＣ３Ａ量が９〜１５質量％及びＣ４ＡＦ量が１０質量％以下となるように、セメントクリンカーを製造することが好ましい。また、上記焼成工程において、セメント組成物中のＭｇＯ量が１．８質量％以下及びフッ素（Ｆ）量が０．０６５質量％以下となるように、セメントクリンカーを製造することが好ましい。さらに、上記焼成工程において、Ｘ線回折を利用したリートベルト解析で定量したセメント組成物中のアルミネート量が８．５〜１５．０質量％となるように、セメントクリンカーを製造することが好ましい。
【００２３】
上述のように、上記焼成工程において、焼成されたセメント組成物中のＣ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量、Ｘ線回折を利用したリートベルト解析で定量したアルミネート量、並びにＭｇＯ量及びフッ素（Ｆ）量を好ましい範囲となるよう、セメントクリンカーを製造することによって、さらに砒素を固定する能力に優れるセメント組成物を得ることができる。
【００２４】
また、上記焼成工程において、セメントクリンカー中アルミネート量と、Ｃ３Ａ量、ＭｇＯ量、フッ素（Ｆ）量及びＩＭと、の関係が、下記式（１）を満足するように、上記調合工程において、セメントクリンカー原料を調合することが好ましい。
【００２５】
【数１】
0005636718.tif 000002
〔式（１）中、ＭｇＯ量は２．０質量％以下である。〕
【００２６】
本発明はまた、砒素含有廃棄物を含むセメントクリンカー原料を調合する調合工程と、セメントクリンカー原料を焼成して、水硬率（ＨＭ）が１．８０〜２．８０、ケイ酸率（ＳＭ）が２．２０〜２．６０及び鉄率（ＩＭ）が１．６０〜２．２０であるセメントクリンカーを製造する焼成工程と、セメントクリンカーと石膏とを混合粉砕し、砒素含有量が３０〜４００ｍｇ／ｋｇであるセメント組成物を製造する粉砕工程と、を有する砒素含有廃棄物の処理方法を提供する。
【００２７】
なお、このようにして砒素含有廃棄物を処理する場合、上記調合工程において、砒素含有量が５００〜８０００ｍｇ／ｋｇである前記砒素含有廃棄物を、セメントクリンカー１トンあたり５〜２００ｋｇ使用して前記セメントクリンカー原料を調合することが好ましい。このような砒素含有廃棄物の処理方法は、得られたセメント組成物を、モルタル、コンクリート又は地盤改良材として有効利用することによって、より確実に砒素を固定化し、安全に砒素含有廃棄物を処理することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、砒素を含有する廃棄物を有効利用することが可能であり、モルタル、コンクリート又は地盤改良材の原料として用いた場合に砒素の溶出量を十分に低減することが可能なセメント組成物及びこれらの製造方法を提供することができる。また、環境汚染を防止しつつ、砒素を多く含む廃棄物を安価に且つ大量に処理することが可能な砒素含有廃棄物の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係るセメント組成物中の砒素含有量と、当該セメント組成物及び砂質土を用いて得られた固化処理土からの砒素溶出量との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態に係るセメント組成物中の砒素含有量と、当該セメント組成物及び粘性土を用いて得られた固化処理土からの砒素溶出量との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係るセメント組成物中の砒素含有量と、当該セメント組成物及びロームを用いて得られた固化処理土からの砒素溶出量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係るセメント組成物中のボーグ式によるＣ３Ａ量と、当該セメント組成物及び粘性土を用いて得られた固化処理土からの砒素溶出率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係るセメント組成物中のＸ線回折を利用したリートベルト解析により定量したアルミネート量と、当該セメント組成物及び粘性土を用いて得られた固化処理土からの砒素溶出率との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係るセメントクリンカー中のＭｇＯ量とアルミネート量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係るセメントクリンカー中のフッ素（Ｆ）量とアルミネート量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係るセメント組成物に含まれるセメントクリンカー及びその製造方法、セメント組成物及びその製造方法並びに砒素含有廃棄物の処理方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３１】
（セメントクリンカー）
本実施形態のセメント組成物に含まれるセメントクリンカーは、水硬率（ＨＭ）が１．８０〜２．８０である。また当該セメントクリンカーは、ケイ酸率（ＳＭ）が２．２０〜２．６０及び鉄率（ＩＭ）が１．６０〜２．２０であることが好ましい。
【００３２】
セメントクリンカーのＨＭは、以下の式（２）で算出される。本実施形態のセメント組成物に含まれるセメントクリンカーのＨＭは、１．８０未満であると、砒素の固定化能力が低下すると共に、軟弱地盤を改良する場合に所定の強度が得られなくなる。一方、ＨＭは２．８０を超えると、砒素の固定化能力が低下すると共に、セメントクリンカーの易焼成性が低下する。このような観点から、ＨＭは、好ましくは２．００〜２．５０であり、より好ましくは２．００〜２．３０であり、さらに好ましくは２．００〜２．２０である。
【００３３】
【数２】
0005636718.tif 000003
【００３４】
セメントクリンカーのＳＭは、以下の式（３）で算出される。本実施形態のセメント組成物に含まれるセメントクリンカーのＳＭは、２．２０未満であると、砒素の固定化能力が低下しやすくなると共に、適正な組成のセメントクリンカーが得られにくくなる傾向にある。一方、ＳＭは２．６０を超えると、砒素の固定化能力が低下しやすくなると共に、砒素含有廃棄物の処理可能量が減少し、セメントクリンカーの製造原価が上がってしまう傾向にある。このような観点から、ＳＭは、より好ましくは２．２５〜２．５５であり、さらに好ましくは２．３０〜２．５０であり、最も好ましくは２．３５〜２．４５である。
【００３５】
【数３】
0005636718.tif 000004
【００３６】
セメントクリンカーのＩＭは、以下の式（４）で算出される。本実施形態のセメント組成物に含まれるセメントクリンカーのＩＭは、１．６５未満であると、砒素の固定化能力が低下しやすくなり、砒素溶出量の低減効果が得られにくくなる傾向にある。一方、ＩＭが２．２０を超えると、コンクリートやモルタルとして使用した場合に流動性低下等の問題を生じる可能性があり、またセメントクリンカー原料の調合が困難となる傾向にある。このような観点から、ＩＭは、より好ましくは１．７５〜２．２０であり、さらに好ましくは１．８０〜２．２０であり、最も好ましくは１．９０〜２．１０である。
【００３７】
【数４】
0005636718.tif 000005
【００３８】
Ｃ３Ａ量、ＭｇＯ量及びフッ素（Ｆ）量との関係は、下式（１）を満足することが好ましい。式（１）を満足するセメントクリンカーは、砒素の固定化能力に優れるため、モルタル、コンクリート、又は地盤改良材の原料として用いられた場合に、砒素の溶出量を一層十分に低減することができる。
【００３９】
【数５】
0005636718.tif 000006
〔式（１）中、ＭｇＯ量は２．０質量％以下である。〕
【００４０】
（セメント組成物）
本実施形態のセメント組成物は、上記セメントクリンカーと石膏とを含み、砒素含有量は３０〜４００ｍｇ／ｋｇである。
【００４１】
本実施形態のセメント組成物における砒素含有量が３０ｍｇ／ｋｇ未満になると、セメントクリンカー原料における、砒素を含有する産業副産物及び産業廃棄物等（以下、纏めて「砒素含有廃棄物」という。）の調合割合が少なくなり、砒素含有廃棄物を有効利用することが困難になる。また、セメント組成物の製造原価が上がってしまう。一方、セメント組成物における砒素含有量が４００ｍｇ／ｋｇを超えると、例えば固化処理土に含有させた場合、固化処理条件によっては固化処理土からの砒素溶出量が増大する。
【００４２】
セメント組成物の砒素含有量は、好ましくは５０〜３５０ｍｇ／ｋｇ、より好ましくは８０〜３５０ｍｇ／ｋｇ、さらに好ましくは１２０〜３３０ｍｇ／ｋｇ、最も好ましくは１５１〜３００ｍｇ／ｋｇである。これによって、砒素含有廃棄物の有効利用を図ることと砒素の溶出量を十分に低減することを一層高水準で両立することができる。
【００４３】
セメント組成物の鉱物組成として、ボーグ式算定のＣ３Ａ量は９質量％以上、好ましくは１０．３質量％以上、より好ましくは１０．３〜１５．０質量％、さらに好ましくは１０．３〜１３．５質量％、最も好ましくは１０．５〜１３．５質量％である。また、ボーグ式算定のＣ４ＡＦ量は好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５．０〜９．５質量％、さらに好ましくは６．０〜９．０質量％、特に好ましくは７．０〜８．７質量％である。
【００４４】
セメント組成物におけるＭｇＯ量は、砒素の固定化を一層確実にする観点から、好ましくは０．３〜１．６質量％であり、より好ましくは０．５〜１．４質量％であり、さらに好ましくは０．６〜１．３質量％であり、特に好ましくは０．７〜１．１質量％である。
【００４５】
セメント組成物におけるフッ素（Ｆ）量は、砒素の固定化を一層確実にする観点から、好ましくは０．０１０〜０．０６５質量％であり、より好ましくは０．０１０〜０．０５０質量％であり、さらに好ましくは０．０２０〜０．０４０質量％であり、特に好ましくは０．０２５〜０．０３５質量％である。
【００４６】
セメント組成物の鉱物組成として、Ｘ線回折を利用したリートベルト解析で定量したアルミネート量は、エーライト量、ビーライト量、アルミネート量及びフェライト量の合計量（１００質量％）に対して、好ましくは８．５〜１５．０質量％、さらに好ましくは９．０〜１３．０質量％、より好ましくは９．５〜１２．０質量％、特に好ましくは１０．０〜１２．０質量％である。
【００４７】
セメント組成物におけるＳＯ３量は好ましくは１．５０〜３．５０質量％であり、より好ましくは１．６５〜３．００質量％であり、さらに好ましくは１．６５〜２．３０質量％である。セメント組成物のＳＯ３量が１．５０質量％未満になるとセメント組成物の流動性が低下する傾向があり、３．５０質量％を超えるとセメントの強度を十分に高くできる傾向がある。
【００４８】
セメント組成物に使用される石膏の形態は、特に限定されるものでなく、二水塩、半水塩、無水塩のいずれも使用可能である。セメント組成物をスラリー工法で使用する場合には、二水塩又は無水塩を用いることが好ましい。
【００４９】
セメント組成物の有効利用方法としては、土に混ぜて地盤改良材として利用するか、又は骨材と水とを配合してモルタルやコンクリートとして利用することが好ましい。また、モルタルやコンクリートとして有効利用することが砒素含有廃棄物の安全な処理方法として好ましい。
【００５０】
（セメントクリンカーの製造方法）
本実施形態のセメント組成物に含まれる、セメントクリンカーの製造方法は、砒素含有廃棄物及び砒素含有廃棄物とは異なる原材料を含有するセメントクリンカー原料を調合する調合工程と、セメントクリンカー原料を焼成しセメントクリンカーを製造する焼成工程と、を有する。以下、各工程の詳細について説明する。
【００５１】
調合工程では、まず、セメントクリンカー原料を準備する。セメントクリンカー原料は、砒素含有廃棄物及び砒素含有廃棄物とは異なる原材料を含む。砒素含有廃棄物としては、産業副産物及び産業廃棄物が挙げられる。砒素含有廃棄物の砒素含有量は、好ましくは５００〜８０００ｍｇ／ｋｇであり、より好ましくは７００〜６０００ｍｇ／ｋｇであり、さらに好ましくは８００〜５０００ｍｇ／ｋｇである。砒素含有廃棄物の砒素含有量が高くなり過ぎると、セメントクリンカーの砒素含有量が高くなり、モルタル、コンクリート又は地盤改良材の原料として用いた場合に、砒素の溶出量が高くなる傾向にある。一方、砒素含有廃棄物の砒素含有量が低くなり過ぎると、産業副産物や産業廃棄物の有効利用を十分に促進することが困難になる傾向にある。
【００５２】
砒素含有廃棄物とは異なる原材料としては、石灰石、硅石、粘土、銅からみ及び鉄精鉱などの、セメントクリンカー原料の主要原料となるものや、石炭灰、スラグ、建設発生土などの、セメントクリンカー原料に混入させることで処理される廃棄物といったものが挙げられる。調合工程において、セメントクリンカー原料の調合比を変えることによって、次の焼成工程で得られるセメントクリンカーの組成を調整することができる。具体的には、セメントクリンカーのＨＭが１．８０〜２．８０、ＳＭが２．２０〜２．６０及びＩＭが１．６０〜２．２０並びに砒素含有量が３３〜４５０ｍｇ／ｋｇとなるようにセメントクリンカー原料の調合比を調製する。なお、セメントクリンカー中の砒素含有量は、好ましくは５５〜４５０ｍｇ／ｋｇ、より好ましくは８５〜４００ｍｇ／ｋｇ、さらに好ましくは１３０〜３７０ｍｇ／ｋｇ、最も好ましくは１５５〜３５０ｍｇ／ｋｇである。
【００５３】
焼成工程では、セメントクリンカーの焼成装置を用いてセメントクリンカー原料を焼成しセメントクリンカーを製造する。セメントクリンカーの焼成装置としては、セメントクリンカー製造用のＮＳＰキルンが好ましい。なお、焼成状態を安定させるため、ＮＳＰキルンは塩素バイパス設備を備えることが好ましい。塩素バイパス設備を備える場合、塩素バイパスから抽気し冷却・固化して得られたダスト中の砒素含有量は、セメントクリンカーに含まれる砒素含有量に対して２．０倍以下の範囲にあるように焼成温度等を制御することが好ましい。これにより、砒素含有廃棄物の処理中に排ガスから砒素が排出されることを抑制することができ、より確実な環境保全が可能となる。
【００５４】
以上の工程によって、ＨＭが１．８０〜２．８０、ＳＭが２．２０〜２．６０及びＩＭが１．６０〜２．２０であり、砒素含有量が３３〜４５０ｍｇ／ｋｇであるセメントクリンカーを製造することができる。このようなセメントクリンカーは、高い砒素含有量を有していることから、原料として砒素を含有する廃棄物（砒素含有廃棄物）を有効に利用することができる。また、上記の通り特定のＨＭ，ＳＭ，ＩＭを有することから、砒素を固定する能力に優れている。このため、モルタル、コンクリート又は地盤改良材の原料に用いられた場合に、砒素の溶出量を十分に低減することができる。
【００５５】
また、砒素含有廃棄物の使用量は、セメントクリンカーを１トン製造するにあたり５〜２００ｋｇが好ましく、１０〜２００ｋｇがより好ましく、２０〜１５０ｋｇがさらに好ましく、２５〜１３０ｋｇが最も好ましい。上記使用量が少なくなり過ぎると、砒素含有廃棄物の処理量を十分に多くすることが困難になる傾向にある。一方、上記使用量が多くなり過ぎると、所定の砒素含有量を有するセメントクリンカーが得られにくくなる傾向がある。このとき、砒素含有廃棄物に含まれる砒素含有量は５００〜８０００ｍｇ／ｋｇが好ましく、８００〜５０００ｍｇ／ｋｇがより好ましい。
【００５６】
（セメント組成物の製造方法）
本実施形態のセメント組成物の製造方法は、上記のセメントクリンカーの製造方法における調合工程及び焼成工程に加えて、さらにセメントクリンカーと石膏とを混合粉砕し、砒素含有量が３０〜４００ｍｇ／ｋｇであるセメント組成物を製造する粉砕工程と、を有する。また、上記粉砕工程で得られた砒素含有量が多いセメント組成物と、別に粉砕された砒素含有量が少ないセメント組成物とを混合し、砒素含有量を所定の範囲に調整してもよい。
【００５７】
混合粉砕工程では、ミルを用いてセメントクリンカーと石膏とを混合粉砕する。このようなミルとしては、ボールミル、チューブミル、振動ミル、竪型ミル等の一般的ミルを使用できる。このとき石灰石や高炉水砕スラグなどのセメント添加材を添加してもよい。セメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは２５００〜５０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２８００〜４５００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは２８００〜３５００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積が上記範囲内であれば、セメント組成物に十分な初期強度及び長期強度を発現させることができる。
【００５８】
（砒素含有廃棄物の処理方法）
本実施形態の砒素含有廃棄物の処理方法は、上記のセメント組成物の製造方法における、調合工程、焼成工程及び粉砕工程と、を有する。
【００５９】
本実施形態の砒素含有廃棄物の処理方法を用いて砒素含有廃棄物を処理する場合、上記調合工程において、砒素含有量が５００〜８０００ｍｇ／ｋｇである砒素含有廃棄物をセメントクリンカー１トン製造するのに対して５〜２００ｋｇ使用してセメントクリンカー原料を調合し、焼成工程において砒素含有量が３３〜４５０ｍｇ／ｋｇのセメントクリンカーを製造し、さらに粉砕工程において砒素含有量が３０〜４００ｍｇ／ｋｇであるセメント組成物を製造することが好ましい。これにより、砒素を多く含む廃棄物を安価に且つ大量に処理することが可能である。
【００６０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
【００６２】
１．試験方法
セメントクリンカー及びセメント組成物の主な各種試験方法は以下に示すとおりとした。
【００６３】
（セメントクリンカー及びセメント組成物の化学分析）
セメントクリンカー及びセメント組成物中のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＳＯ３、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの含有量（質量％）は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０４：２００２「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に準拠して測定した。
【００６４】
（セメントクリンカー及びセメント組成物中の砒素含有量の測定）
セメントクリンカー及びセメント組成物中の砒素含有量は、ＪＣＡＳ  Ｉ−５２：２０００に準拠して行った。また、廃棄物中の砒素含有量は、ＪＣＡＳ  Ｉ−５１に従って前処理後、水素化物発生ＩＣＰ法を用いて測定した。
【００６５】
（ボーグ式によるセメントクリンカー鉱物量の算出）
ボーグ式を用いたセメントクリンカー及びセメント組成物中の各鉱物量（Ｃ３Ｓ量、Ｃ２Ｓ量、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量）は、下式（５）〜（８）によって算出した。
【００６６】
【数６】
0005636718.tif 000007
【００６７】
（Ｘ線回折を利用したリートベルト解析によるセメントクリンカー鉱物量の分析）
Ｘ線回折を利用したリートベルト解析を利用したセメントクリンカー及びセメント組成物中の各鉱物量（エーライト，ビーライト（β相，α’相），アルミネート（立方晶，斜方晶）及びフェライト量）は下記の方法によって定量した。
【００６８】
まず、セメントクリンカー又はセメント組成物を遊星ボールミルで９０μｍ篩全通するように粉砕し、粉末Ｘ線回折試料とした。粉末Ｘ線回折測定は、粉末Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−２０００（（株）リガク製）を用い、Ｘ線源をＣｕＫαとして、管電圧４０ｋＶ、管電流１３０ｍＡ、測定範囲２θ＝１０〜７０°、ステップ幅０．０２°、固定時間２ｓ、発散スリット：１°、受光スリット：０．１５ｍｍの条件で行った。
【００６９】
リートベルト解析方法により、セメントクリンカー鉱物量の定量を行った。解析ソフトにはＪＡＤＥ６．０（Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｉｎｃ．製）を使用した。解析には、以下の文献１〜７を適宜参考資料として用いた。
【００７０】
１．「粉末Ｘ線回折の実際−リートベルト法入門」,日本分析化学会,Ｘ線分析研究懇談会[編]
２．Ｆ．Ｎｉｓｈｉ，  Ｙ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ  ａｎｄ  Ｉ．Ｍａｋｉ，  「Ｔｒｉｃａｌｃｉｕｍ  ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｃａ3Ｏ［ＳｉＯ４］；Ｔｈｅ  ｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃ  ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」，  Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ  ｆｕｒ  Ｋｒｉｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｅ，  １７２，  ｐｐ．２９７−３１４  （１９８５）
３．Ｋ．Ｈ．Ｊｏｓｔ，  Ｂ．Ｚｉｅｍｅｒ  ａｎｄ  Ｒ．Ｓｅｙｄｅｌ，「Ｒｅｄｅｔｅｒｍｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｆ  β−Ｄｉｃａｌｃｉｕｍ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ」，  Ａｃｔａ  Ｃｒｙｓｔ．，  Ｂ３３，  ｐｐ．１６９６−１７００  （１９７７）
４．Ｗ．Ｇ．Ｍｕｍｍｅ  ｅｔ  ａｌ．，  「Ｎｅｕｅｓ  Ｊａｈｒｂｕｃｈ  ｆｕｅｒ  Ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｅ．」  Ａｂｈａｎｄｌｕｎｇｅｎ，  Ｖｏ．１６９，Ｎｏ．１，  ｐｐ．３５−６８，  （１９９５）
５．Ｐ．Ｍｏｎｄａｌ  ａｎｄ  Ｊ．Ｗ．  Ｊｅｆｆｅｒｙ，  「Ｔｈｅ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｔｒｉｃａｌｃｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎａｔｅ，  Ｃａ３Ａｌ２Ｏ６」，  Ａｃｔａ  Ｃｒｙｓｔ．，  Ｂ３１，  ｐ．６８９  （１９７５）
６．Ｙ．  Ｔａｋｅｕｃｈｉ  ａｎｄ  Ｆ．Ｎｉｓｈｉ，  「Ｃｒｙｓｔａｌ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ３ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｎａ２Ｏ  ｓｏｌｉｄ−ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｓｅｒｉｅｓ」，Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ  ｆｕｒ  Ｋｒｉｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｅ  １５２，  ｐｐ．２５９−３０７  （１９８０）
７．Ａ．Ａ＞  Ｃｏｌｖｉｌｌｅ  ａｎｄ  Ｓ．Ｇｅｌｌｅｒ，  「Ｔｈｅ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｂｒｏｗｎｍｉｌｌｅｒｉｔｅ，  Ｃａ２ＦｅＡｌＯ５」，  Ａｃｔａ  Ｃｒｙｓｔ．，  Ｂ２７，  ｐ．２３１１  （１９７１）
【００７１】
リートベルト解析に利用した各鉱物相の基本結晶構造は表１に示すとおりである。なお、定量値は定量対象相としたエーライト、ビーライト（β相）、アルミネート（立方晶、斜方晶）及びフェライトの５相の合量を１００質量％に換算して求めた。アルミネート量は立方晶と斜方晶の合量とした。
【００７２】
【表１】
0005636718.tif 000008
【００７３】
２．セメント組成物の製造
（１）セメントクリンカー原料の準備
【００７４】
主要原料として石灰石、硅石、粘土、銅からみＡ，銅からみＢ及び鉄精鉱と、廃棄物として石炭灰、スラグ、建設発生土Ａ及び建設発生土Ｂと、砒素含有量が多い建設発生土（又は汚染土）として砒素含有廃棄物Ａ，Ｂ及びＣと、を用いた。但し、廃棄物及び砒素含有量が５００ｍｇ／ｋｇ以上である砒素含有廃棄物には、下水汚泥、都市ゴミ焼却灰、製紙スラッジ及び燃料として使用した石炭等の灰分が少量含まれていた。
【００７５】
セメントクリンカー原料に用いた主要原料、並びに廃棄物及び砒素含有廃棄物の化学組成をそれぞれ表２及び３に示す。
【００７６】
【表２】
0005636718.tif 000009
【００７７】
【表３】
0005636718.tif 000010
【００７８】
（２）セメントクリンカーの製造
表２及び表３の主要原料並びに廃棄物及び砒素含有廃棄物を用いて、水硬率（ＨＭ）、ケイ酸率（ＳＭ）及び鉄率（ＩＭ）並びに砒素含有量が所定の目標値となるようにセメントクリンカー原料を調合し、セメントクリンカー（Ｎｏ．１〜１１）を焼成した。この時の原料原単位を表４に、原料中の砒素含有量（目標値）を表５に示す。また、焼成して得られたセメントクリンカー（スポット採取品）の化学組成、諸率及びボーグ式により求めた鉱物組成を表６に示す。
【００７９】
なお、セメントクリンカーの焼成は具体的には以下の通り行った。即ち、まず上述のセメントクリンカー原料を竪型ミルにて所定の粒度になるまで２５０〜３００℃で乾燥粉砕した。その後、乾燥粉砕した原料をサスペンションプレヒーター上部から送入し、プレヒーター中で予熱及び仮焼して、塩素バイパス設備を備えたＮＳＰキルン中で最高温度が１２００〜１５００℃程度の高温で焼成した。その後、クーラーで急冷することによりセメントクリンカー（Ｎｏ．１〜１１）を製造した。このとき、燃料として石炭及び廃プラスチックを用いた。
【００８０】
【表４】
0005636718.tif 000011
【００８１】
表４に示すとおり、Ｎｏ．２〜１１のセメントクリンカーでは、原料として、砒素を８００〜４７００ｍｇ／ｋｇ含む砒素含有廃棄物を、セメントクリンカー１トンを製造するに当たり１０ｋｇ以上使用した。
【００８２】
【表５】
0005636718.tif 000012
【００８３】
【表６】
0005636718.tif 000013
【００８４】
なお、塩素バイパス設備を備えたＮＳＰキルンを用いてセメントクリンカーを焼成したとき、塩素バイパスから抜き出された塩素バイパスダスト（塩化物イオン量は５〜１５質量％）中の砒素含有量は、Ｎｏ．１のセメントクリンカー焼成時に１０〜３７ｍｇ／ｋｇ（セメントクリンカー中の砒素含有量に対して０．５〜１．８倍）、Ｎｏ．２及び５の焼成時に１５〜８９ｍｇ／ｋｇ（セメントクリンカー中の砒素含有量に対して０．２〜１．３倍）、Ｎｏ．３，４，６，９及び１０の焼成時には１５５ｍｇ／ｋｇ（セメントクリンカー中の砒素含有量に対して約０．９倍）、Ｎｏ．７焼成時には２５０ｍｇ／ｋｇ（セメントクリンカー中の砒素含有量に対して１．１倍）であった。
【００８５】
このことから、キルン窯尻付近においてガス中への砒素の濃縮は認められず、砒素含有廃棄物から持ち込まれる砒素の大部分はキルン内で循環し、セメントクリンカー中に含まれて、ＮＳＰキルンから排出されることがわかった。なお、排ガスからの砒素排出も確認されなかった。したがって、塩素バイパスを利用して砒素の焼成設備内での循環挙動を監視することにより、排ガスからの砒素排出を抑制することが可能であった。
【００８６】
（３）セメント組成物の製造
セメントクリンカーとして、セメントクリンカーＮｏ．１（単独使用）、Ｎｏ．２及び５の当量混合品、Ｎｏ．３、４、６及び９の当量混合品、Ｎｏ．１０（単独使用）並びにＮｏ．７及び８の当量混合品を準備した。
【００８７】
これらのセメントクリンカーに石灰石を２〜５質量％添加し、セメント組成物中のＳＯ３量が１．８〜２．２質量％となるように石膏を加えて、ボールミルにてブレーン比表面積が３０００〜３５００ｃｍ２／ｇとなるまで粉砕してセメント組成物を製造した。製造したセメント組成物（比較例、参考例及び実施例）と用いたセメントクリンカーＮｏ．との対応は表７に示すとおりである。
【００８８】
作製したセメント組成物の化学組成、諸率及び鉱物組成を表７に示す。なお、作製したセメント組成物の化学組成等と、表６に示すセメントクリンカーの化学組成等とは若干異なる。これはセメント組成物の製造時に石灰石及び石膏等の混合材が添加されていること、に起因するものと思われる。また、セメント組成物の一般物性を表８に示す。なお、セメント組成物の一般物性は以下のようにして求めた。
【００８９】
（ブレーン比表面積，標準軟度水量，凝結，モルタル圧縮強さ）
ブレーン比表面積，標準軟度水量，凝結およびモルタル圧縮強さは、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）に従って測定した。
【００９０】
【表７】
0005636718.tif 000014
【００９１】
【表８】
0005636718.tif 000015
【００９２】
３．評価試料の準備
（モルタルの作製）
比較例１、参考例１及び３並びに実施例２及び４のセメント組成物を用いてモルタルを作製した。モルタルの作製はＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して行った。
【００９３】
（固化処理土の作製）
比較例１、参考例１及び３並びに実施例２及び４のセメント組成物を用いて、以下の手順で固化処理土を作製した。
【００９４】
表９に示す３種類の試料土（ローム、砂質土及び粘性土）を準備した。セメント組成物（固化材）の添加量は表９の通りとし、セメント組成物及び試料土を３分間混合後、ローム及び砂質土はＪＣＡＳ  Ｌ−０１：２００６に準拠、粘性土はＪＧＳ  ０８２１：２０００に準拠してφ５ｃｍ×１０ｃｍの供試体を作製した。その後、この供試体を２０℃の恒温室内で材齢７日及び２８日まで密封して養生した。
【００９５】
【表９】
0005636718.tif 000016
（表９において、固化材添加量は試料土１ｍ３に対する添加量（外割）である。）
【００９６】
４．評価方法（砒素溶出量の測定）
砒素溶出量の測定は、セメント組成物（セメント粉体）、モルタル及び固化処理土のそれぞれについて以下の方法で行った。
【００９７】
（１）セメント組成物からの溶出量測定方法
セメント組成物からの溶出量は、環境庁告示第１３号「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」に規定の方法にて検液を作製後、ＪＩＳ  Ｋ０１０２に従って前処理し、ＩＣＰ法によって測定した。
【００９８】
（２）モルタル硬化体からの溶出量測定方法
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に従って作製したモルタル供試体を型枠から脱型後、材齢７日及び２８日まで封緘養生した後、試料を２ｍｍ篩全通となるまで破砕して、環境庁告示第４６号「土壌の汚染に係る環境基準について」に準じて砒素溶出量を測定した。
【００９９】
（３）固化処理土からの溶出量測定方法
作製した固化処理土の供試体を２ｍｍ篩全通となるように破砕して、４０℃で１８時間乾燥後、環境庁告示第４６号「土壌の汚染に係る環境基準について」に準じて砒素溶出量を測定した。
【０１００】
５．評価結果
（１）セメント組成物からの砒素溶出量
【０１０１】
セメント組成物からの砒素（Ａｓ）溶出量を表１０に示す。砒素含有廃棄物を大量に用いて得られたセメント組成物（参考例１及び３並びに実施例２及び４）は、砒素含有廃棄物を使用せず、砒素含有量が１４ｍｇ／ｋｇと少ないセメント組成物（比較例１）と同様に、砒素溶出量は０．００１ｍｇ／Ｌ未満であり、環境基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ以下）を大幅に下回った。このように、参考例１及び３並びに実施例２及び４のセメント組成物が砒素の固定化能力に優れていることが確認された。
【０１０２】
また、実施例４は、参考例３に比べて、砒素含有量が多いにも係らず、セメント組成物からの砒素溶出量が少ない傾向にあった。このことから、セメント組成物のＣ３Ａ量は１０．０質量％以上であることが好ましいことが確認された。このとき、Ｃ４ＡＦ量は１０．０質量％以下であった。
【０１０３】
【表１０】
0005636718.tif 000017
【０１０４】
（２）モルタル硬化体からの砒素溶出量
モルタル硬化体からの砒素溶出量の試験結果を表１１に示す。
【０１０５】
砒素含有廃棄物を大量に用いて得られたセメント組成物（参考例１及び３並びに実施例２及び４）は、砒素含有廃棄物を使用せず砒素含有量が１４ｍｇ／ｋｇと少ないセメント組成物（比較例１）と同様に、砒素溶出量は０．０００２ｍｇ／Ｌ以下であり、環境基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ以下）を大幅に下回ることが確認された。
【０１０６】
また、実施例４は、参考例３に比べて、砒素含有量が多いにもかかわらず、モルタル硬化体からの砒素溶出量は少なかった。このことから、セメント組成物のＣ３Ａ量は１０．０質量％以上であることが好ましいことが確認された。このとき、Ｃ４ＡＦ量は１０．０質量％以下であった。
【０１０７】
さらに、表１０と表１１から分かるように、モルタル硬化体からの砒素溶出量はセメント組成物からの砒素溶出量よりも極端に少なかった。このことから、セメント組成物をモルタル又はコンクリートとした方が、砒素含有廃棄物の処理方法としてより好ましいことが確認された。
【０１０８】
【表１１】
0005636718.tif 000018
【０１０９】
（３）固化処理土からの砒素溶出量
固化処理土からの砒素溶出量を表１２に示す。
【０１１０】
砒素含有廃棄物を大量に処理したセメント組成物（参考例１及び３並びに実施例２及び４）の砒素溶出量は、砒素含有廃棄物を使用せず砒素含有量が１４ｍｇ／ｋｇと少ないセメント組成物（比較例１）と同様に、環境基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ以下）を大幅に下回った。したがって、参考例１及び３並びに実施例２及び４のセメント組成物が地盤改良材の原料として好適であることが確認された。また、実施例４は、参考例３に比べて、砒素含有量が多いにも係らず、固化処理土からの砒素溶出量は少ない傾向にあることが確認された。
【０１１１】
なお、試料土としてローム、砂質土又は粘性土を用いた固化処理土のうち、粘性土を用いた固化処理土の砒素溶出量が最も高くなっていた。
【０１１２】
図４には、セメント組成物中のボーグ式によるＣ３Ａ量と、当該セメント組成物及び粘性土を用いて得られた固化処理土からの砒素溶出率との関係を示す。特に、他の試料土を用いた場合よりも砒素溶出量の高かった粘性土を用いた固化処理土において、砒素溶出量が低減するためには、セメント組成物中のＣ３Ａ量は１０．３質量％以上であることが好ましい。また、この場合、Ｃ４ＡＦ量は１０．０質量％以下であることが好ましい。
【０１１３】
また、図５より、Ｘ線回折を利用したリートベルト解析で定量したアルミネート量が８．５質量％以上の範囲で、固化処理土からの砒素溶出率を大きく低減できることが確認された。すなわち、アルミネート量を増加することが砒素固定化に好ましいことが確認された。
【０１１４】
次に、図１は、セメント組成物中の砒素含有量と、当該セメント組成物及び砂質土を用いて得られた固化処理土からの砒素溶出量との関係を示すグラフである。図２は、セメント組成物中の砒素含有量と、当該セメント組成物及び粘性土を用いて得られた固化処理土からの砒素溶出量との関係を示すグラフである。また、図３はセメント組成物中の砒素含有量と、当該セメント組成物及びロームを用いて得られた固化処理土からの砒素溶出量との関係を示すグラフである。
【０１１５】
図２から、Ｃ３Ａ量が１０．３質量％以上、Ｃ４ＡＦ量が８．７質量％以下のセメント組成物（参考例１、実施例２及び４：図中の記号●）の砒素含有量が、３５０ｍｇ／ｋｇ以下であれば、固化処理土（粘性土）からの砒素溶出量が一層低減されて環境基準（砒素溶出量０．０１０ｍｇ／Ｌ）をより確実に満足することができる。なお、上記セメント組成物の砒素含有量は、砂質土を地盤改良する場合には５５０ｍｇ／ｋｇ以下であれば、固化処理土からの砒素溶出量が一層低減されて環境基準をより確実に満足することができる。
【０１１６】
同様に図２から、Ｃ３Ａ量が１０質量％未満、Ｃ４ＡＦ量が８．８質量％以上のセメント組成物（参考例３：図中の記号□）の砒素含有量は、２５０ｍｇ／ｋｇ以下であれば、固化処理土（粘性土）からの砒素溶出量が一層低減されて環境基準を満足することができる。なお、上記セメント組成物の砒素含有量は、砂質土を地盤改良する場合には４５０ｍｇ／ｋｇ以下であれば、固化処理土からの砒素溶出量が一層低減されて環境基準をより確実に満足することができる。
【０１１７】
なお、図３から、ロームを地盤改良する場合には固化処理土からの砒素溶出量はさらに一層低減されて、セメント組成物中の砒素含有量が５５０ｍｇ／ｋｇ（砂質土の場合）以上であっても環境基準を満足することができる。
【０１１８】
このように、Ｃ３Ａ量が１０．３質量％以上、Ｃ４ＡＦ量が８．７質量％以下のセメント組成物とすることで、セメント組成物又はセメントクリンカー中の砒素含有量を増加させることができ、より大量の砒素含有廃棄物を処理することができる。
【０１１９】
また、実際にセメントクリンカー中に生成するアルミネート量を８．５質量％以上とすることで、ボーグ式算定のＣ３Ａ量で管理するよりも、より確実に砒素の溶出を低減でき、セメント組成物またはセメントクリンカー中の砒素含有量を増加させることができ、より大量の砒素含有廃棄物を処理することができる。
【０１２０】
なお、セメント組成物からの砒素溶出率（％）は以下の式で算出した。
【０１２１】
【数７】
0005636718.tif 000019
【０１２２】
ここで、セメント組成物に由来する砒素溶出量は、固化処理土からの全砒素溶出量から試料土に含まれる砒素の溶出（セメント組成物中の砒素が０ｍｇ／ｋｇの場合，すなわち粘性土であれば図２中の関係線の縦軸切片）を差し引いたものと仮定した。
【０１２３】
【表１２】
0005636718.tif 000020
【０１２４】
６．Ｘ線回折を利用したリートベルト解析で定量したアルミネート量の制御
表２及び表３の主要原料及び廃棄物を用いて、セメントクリンカーが表１３に示すＣ３Ａ、ＭｇＯ、フッ素（Ｆ）量およびＩＭを有するようにセメントクリンカー原料を調合したこと以外は、セメントクリンカーＮｏ．１〜１１と同様にしてセメントクリンカーＮｏ．１２〜２９を得た。
【０１２５】
得られたセメントクリンカーについて表１３のデータを重回帰分析して、下記に示すとおり、アルミネート量の予測式（重回帰式）（１）を導いた。式（１）で求めたアルミネート量と、実際にＸ線回折を利用したリートベルト解析で定量したアルミネート量とを表１３に示す。式（１）を満足するセメントクリンカーは全てアルミネート量が８．５質量％以上であることが確認された。
【０１２６】
【数８】
0005636718.tif 000021
〔式（１）中、ＭｇＯ量は２．０質量％以下である。〕
【０１２７】
【表１３】
0005636718.tif 000022
【０１２８】
式（１）に示すように、セメントクリンカーのアルミネート量は８．５質量％以上が好ましいが、このアルミネート量は様々な因子によって大きく変動する。以下にアルミネート量を８．５質量％以上とする手段について記載する。
【０１２９】
セメントクリンカー中のＭｇＯ量とアルミネート量との関係を図６に示す。ＭｇＯ量が２．０質量％までは、ＭｇＯ量の増加に伴いアルミネート量は減少する。すなわち、図６から読み取れるように、アルミネート量を８．５質量％以上とするには、Ｃ３Ａ量が１０．１質量％の場合にＭｇＯ量は１．３質量％以下、Ｃ３Ａ量が１０．７質量％の場合ＭｇＯ量を１．８質量％以下とすることが好ましい。
【０１３０】
次に、セメントクリンカー中のフッ素（Ｆ）量とアルミネート量との関係を図７に示す。フッ素（Ｆ）量の増加に伴いアルミネート量は減少する。すなわち、図７から読み取れるように、アルミネート量を８．５質量％以上とするには、フッ素（Ｆ）量を０．０６５質量％以下、好ましくは０．０５０質量％以下とする。
【０１３１】
さらに、ＭｇＯ量とフッ素（Ｆ）量は別々の原料から持ち込まれる成分であるため、セメントクリンカー中のアルミネート量を確実に８．５質量％以上とするためには、この両者とボーグ式算定のＣ３Ａ量を制御する必要がある。
【０１３２】
これら全てを考慮してセメントクリンカー中のアルミネート量を８．５質量％以上とするためには、上記の式（１）を満足するようにセメントクリンカーを製造することが好ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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