(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛、カドミウム、水銀、クロム、銅、ニッケル、亜鉛からなる群のうちの少なくとも１つの有害物質を含有する廃棄物を処理するための処理材であって、比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上であり、かつ、ｐＨ７以上の領域で表面電位が−１５ｍＶ以下である粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素を主たる構成成分としてなることを特徴とする廃棄物処理材。
【請求項２】
鉛、カドミウム、水銀、クロム、銅、ニッケル、亜鉛からなる群のうちの少なくとも１つの有害物質を含有する廃棄物を処理するための処理材であって、セメントと、比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上であり、かつ、ｐＨ７以上の領域で表面電位が−１５ｍＶ以下である粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素を主たる構成成分とし、処理材中の上記粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素の配合量が１０〜８０重量％であることを特徴とする廃棄物処理材。
【請求項３】
上記アルミニウムシリケート中に存在するアルミニウム原子の５０％以上が４配位のアルミニウム原子である請求項１または請求項２記載の廃棄物処理材。
【請求項４】
上記二酸化ケイ素中に存在するケイ素原子のうち縮重度が４であるケイ素原子が８５％以下である請求項１または請求項２記載の廃棄物処理材。
【請求項５】
上記粉体状アルミニウムシリケートが、粉体状の合成アルミニウムシリケートである請求項１または請求項２記載の廃棄物処理材。
【請求項６】
上記粉体状二酸化ケイ素が、粉体状の合成二酸化ケイ素である請求項１または請求項２記載の廃棄物処理材。
【請求項７】
還元剤、アロフェンから選択される１種または２種を補助剤としてさらに添加してなる請求項１または請求項２記載の廃棄物処理材。
【請求項８】
還元剤が、チオ硫酸ナトリウム、チオ尿素、塩化第１鉄、硫酸第１鉄、亜硫酸ナトリウム、ハイドロサルファイトのうちから選択される１種または２種以上である請求項７記載の廃棄物処理材。
【請求項９】
ゼオライトまたは活性炭をさらに添加してなる請求項７記載の廃棄物処理材。
【請求項１０】
鉛、カドミウム、水銀、クロム、銅、ニッケル、亜鉛からなる群のうちの少なくとも１つの有害物質を含有する廃棄物を処理するための廃棄物処理方法であって、廃棄物を、比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上であり、かつ、ｐＨ７以上の領域で表面電位が−１５ｍＶ以下である粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素を主たる構成成分としてなる廃棄物処理材とともに混合し、必要に応じて水を添加したものを混練し、養生固化させることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項１１】
鉛、カドミウム、水銀、クロム、銅、ニッケル、亜鉛からなる群のうちの少なくとも１つの有害物質を含有する廃棄物を処理するための廃棄物処理方法であって、廃棄物を、セメントと、比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上であり、かつ、ｐＨ７以上の領域で表面電位が−１５ｍＶ以下である粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素を主たる構成成分としてなる廃棄物処理材とともに混合し、必要に応じて水を添加したものを混練し、養生固化させることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項１２】
処理材中の上記粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素の配合量が１０〜８０重量％である請求項１０または請求項１１記載の廃棄物処理方法。
【請求項１３】
上記廃棄物がアルカリ性の飛灰である請求項１０または請求項１１記載の廃棄物処理方法。
【請求項１４】
還元剤、アロフェンを補助剤としてさらに添加してなる請求項１０または請求項１１記載の廃棄物処理方法。
【請求項１５】
ゼオライトまたは活性炭をさらに添加してなる請求項１０または請求項１１記載の廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、有害な重金属などを含有する廃棄物を安定化処理するのに有効な、廃棄物の処理材および処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、日本では約４８００万トン（１９８８年）の一般廃棄物と、約３．１億トン（１９８５年）の産業廃棄物が排出されている。そして、西暦２０００年には、前記一般廃棄物は約８０００万トンに、一方、前記産業廃棄物は約６億トンに達すると予測されている。このうち、一般廃棄物の約７割は焼却処理され、約２割が直接処分されている。また、産業廃棄物は約４割が再生利用され、約３割が焼却などによって減容化されて処分され、約３割が直接最終処分場で廃棄されている。これらの焼却された一般廃棄物や産業廃棄物は、有害な重金属が大量に含まれているために、処分に関する規制が大幅に強化される方向にある。
【０００３】
例えば、都市ゴミ処理場の場合、ゴミの中に含まれるカラー印刷の紙やセロファン類には、カドミニウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）、水銀（Ｈｇ）、砒素（Ａｓ）、銅（Ｃｕ）などが、また、プラスチック類には、カドミニウム、鉛、亜鉛（Ｚｎ）、クロム、水銀、砒素などが含まれおり、これらを焼却することによって重金属が濃縮された灰が得られる。焼却場では、この灰を、ゴミの燃え殻からなる主灰と、バグフィルターなどで回収される飛灰とに分けて回収する場合が多くなってきている。この主灰、飛灰ともに重金属が含まれているが、飛灰では特に重金属が溶出しやすくなっている。これは、以下の理由による。つまり、焼却場では焼却時に発生する塩酸ガスを捕捉するために、排気経路途中で消石灰や生石灰を吹き込んでいる。これらの消石灰や生石灰が、焼却時に発生する塩酸ガスと結合して塩化カルシウムとなるために、排ガス中の塩酸ガス濃度が低減される。ところが、未反応の消石灰や生石灰が飛灰中に残存するために、飛灰はｐＨ１２以上の高アルカリ性となる。しかし、飛灰には鉛が高濃度に含まれており、鉛は高アルカリ性では鉛塩酸として水溶性となる性質があるため、この灰を未処理で廃棄すると鉛が溶出することになるのである。そこで、焼却場では、この鉛をはじめとする有害金属の飛灰からの溶出を防ぐ目的で、飛灰をセメントと混合し、水を加えて混練した後、養生固化して廃棄したり、主灰と混ぜて埋め立てたりしている。しかし、セメントはアルカリ性であるところから、このような飛灰に対してセメントを大量に加えると鉛の溶出は抑制されない。このように、単にセメントで固化する従来の処理方法には種々の問題があり、用途を限定しなければ二次公害が発生する恐れがある。
【０００４】
また、飛灰処理にキレート化剤が試験的に使用されているが、とくにアルカリ性が高く鉛含有量の多い飛灰に対しては、飛灰の重量に対してキレート化剤を６％以上加えないと規制値以下に抑制されないものもある。一般に、この様なキレート化剤は単価がセメントの５０倍から８０倍と高価であるため、ランニングコンストの面で大きな負担になると考えられる。
【０００５】
このように、セメントやキレート化剤を用いただけでは、重金属を安定化することが困難な場合があることが分かってきた。また、焼却場で用いられている、飛灰と処理材を混練する装置としては、多数の会社が様々な混練装置を製造しており、その混練性能も様々である。また同じ装置であっても、押し出される混練物の位置によって十分な混練ができていない場合もあり、その場合には、処理材による有害金属の安定化効果にもバラツキが生ずる。
【０００６】
以上のように、現状では処理材および処理方法に問題があり、加えて国内の陸上埋立処分地の不足も問題になりはじめており、少量の処理材の添加で廃棄物中の有害な重金属が再溶出しないように強力に安定化することが可能な処理材および処理方法が望まれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、このような有害な重金属などを含有する廃棄物を安定化処理するのに有効な処理材および処理方法を提供することである。特に本発明は上記の如く、ゴミ焼却炉から排出されるアルカリ性の飛灰に含まれる有害な重金属などが再溶出しないように安定化することが可能な廃棄物の処理材および処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような問題を解決するために鋭意検討した結果、この目的を達成し得る廃棄物処理材を得るに至った。即ち、本発明の処理材は、比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上であり、かつ、ｐＨ７以上の領域で表面電位が−１５ｍＶ以下である粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素を主たる構成成分としてなる廃棄物処理材である。
【０００９】
次に、本発明で用いられるアルミニウムシリケートについて詳しく説明する。アルミニウムシリケートとは、二酸化ケイ素のケイ素の一部がアルミニウムで置換されたもので、軽石、フライアッシュ、カオリン、タルク、ベントナイト、活性白土、ケイソウ土、ゼオライトなどの天然のアルミニウムシリケートや、合成のアルミニウムシリケートが知られている。
【００１０】
本発明で用いられるアルミニウムシリケートは、粉体状である。固体が細分化されて粉体になった場合には、物理的・化学的に特異な性質を示すようになるが、その原因のかなりの部分が、粒子表面の効果によると考えられる。このような表面の性質を調べるためには、個々の粒子の大きさや分布を調べるよりも、単位量の粉体中に含まれる全粒子の表面積の総和、すなわち比表面積を知るのがよい。比表面積の測定には成書（粉体物性図説、粉体工学研究会、日本粉体工業協会編、１９７５）にあるように、気体吸着法（ＢＥＴ法、Ｈａｒｋｉｎｓ−Ｊｕｒａの相対法）、液相吸着法、浸漬熱法（Ｈａｒｋｉｎｓ−Ｊｕｒａの絶対法）、透過法（ブレーン法）が知られているが、それぞれ測定原理を異にし、得られる結果の意味も必ずしも同じではない。本発明でいう比表面積とは、ＢＥＴ表面積法による値である。表１に文献値を示した。
【００１１】
【表１】
0003633010.tif 000002
【００１２】
本発明で使用するアルミニウムシリケートは、比表面積が広いことが好ましい。つまり、使用するアルミニウムシリケートの比表面積が増加するにしたがって、有害金属を安定化する性能は向上する。一方、比表面積が広くなると、有害金属は安定化されて溶出しなくなるが、処理材のかさ比重が低下して廃棄物との混合の際に取扱いが困難になるので好ましくない。そこで、アルミニウムシリケートの比表面積は、１５０ｍ2／ｇ以上、１０００ｍ2／ｇ未満であることが好ましく、２００ｍ2／ｇ以上、７００ｍ2／ｇ未満であることがより好ましい。
【００１３】
アルミニウムシリケート中のアルミニウム原子には、４配位のものと６配位のものが存在する。本発明で用いるアルミニウムシリケートは、その中に含まれるアルミニウム原子が４配位であることが好ましい。すなわち、アルミニウム原子が４配位である場合には、３価の陽イオンであるアルミニウム原子だけでは電気的中性が保てないため、格子中に陽イオンを取り込むことになる。このため、鉛などの有害金属の安定化量が向上する。一方、６配位のアルミニウム原子は、電気的には中性であり、陽イオンを取り込むことができない。したがって、本発明で用いるアルミニウムシリケートは、４配位のアルミニウム原子が全アルミニウム原子の５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。アルミニウム原子の配位数の測定方法としては、ＮＭＲを用いる方法がよい。例えばＡｌＣｌ3・６Ｈ2Ｏを基準物質として27Ａｌ−ＮＭＲを測定する場合、６配位のアルミニウム原子のケミカルシフトのピークは０ｐｐｍの近傍に現れ、一方、４配位のアルミニウム原子のケミカルシフトのピークは５５ｐｐｍ付近に現れる。これらの位置に現れるピーク面積の比からアルミニウムシリケート中に存在する４配位と６配位のアルミニウム原子の存在比を知ることができる。
【００１４】
アルミニウムシリケートには結晶性、無定形、非晶質、ガラス状などの種類が知られているが、本発明では、粉体状のものならば使用することができる。また、乾燥過程や焼成過程を経ていてもかまわない。また、本発明で使用するアルミニウムシリケートは、表１に示したフライアッシュや焼却炉灰の如きいわゆるポゾラン物質ではなく、低比表面積の活性白土、カオリンクレー、珪藻土、ろう石などは含まれない。また、処理材をあらかじめ調合して保存するような場合には、セメント類などの他の添加物の吸湿による劣化を促進させないために、無水であるか、または充分に水分を除去していることが好ましい。この様なアルミニウムシリケートとしては合成品でも天然品でも存在し、いずれも用いることができる。合成品のアルミニウムシリケートとしては、ケイ酸ソーダ溶液に可溶性アルミニウム塩を加えて得られる合成アルミニウムシリケートが挙げられる。また、天然のものとしては、酸性白土を酸処理して破砕した微粉状のアルミニウムシリケートが挙げられる。しかし、本発明に用いられるアルミニウムシリケートは、これに限定されるものではない。
【００１５】
次に、本発明で用いられる二酸化ケイ素について詳しく説明する。この二酸化ケイ素としては、重金属の安定化に優れている点で比表面積が大きい微粉状であることが好ましい。つまり、使用する二酸化ケイ素の比表面積が増加するにしたがって、重金属を安定化する性能は向上する。一方、比表面積が広くなると有害重金属は安定化されて溶出しなくなるが、処理材のかさ比重が低下して廃棄物との混合の際に取扱いが困難になるので好ましくない。そこで、二酸化ケイ素の比表面積は、１５０ｍ2／ｇ以上、１０００ｍ2／ｇ未満であることが好ましく、２００ｍ2／ｇ以上、７００ｍ2／ｇ未満であることがより好ましい。
【００１６】
二酸化ケイ素は四面体構造であるＳｉＯ4を単位骨格として種々の構造を形成している。そのため、ＳｉＯ4四面体の酸素原子のうち何個の酸素原子が隣接するケイ素によって共有されているかを意味する縮重度Ｑ（Ｑ＝１〜４）がケイ素原子の状態を表すために用いられる。二酸化ケイ素中のケイ素原子がＱ４の場合は、ケイ素原子の全ての結合が強固なＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合であるため、鉛などの重金属イオンと結合することが困難である。これに対して、Ｑ３、Ｑ２もしくはＱ１のケイ素原子は、Ｓｉ−Ｏ結合やＳｉ−Ｏ−Ｘ結合を有する。ここで、Ｘは水素原子や、Ｎａ、Ｃａなどの金属原子である。この場合、鉛などの重金属イオンは、Ｓｉ−Ｏと結合したり、Ｘ原子と置換されたりして、安定化される。したがって、本発明で用いる二酸化ケイ素は、Ｑ４の存在量がなるべく少ない方が良い。すなわち、本発明で用いる二酸化ケイ素は、全ケイ素原子に対するＱ４のケイ素原子が８５％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。二酸化ケイ素中のＱ４のケイ素原子の存在量を知るためにはＮＭＲを用いることが良い。例えば、（ＣＨ3）3Ｓｉ（ＣＨ2）3ＳＯ3Ｎａを基準物質として29Ｓｉ−ＮＭＲを測定すると、Ｑ４のケミカルシフトピークは−１１３ｐｐｍ付近に現れる。また、Ｑ３のピークは−１０４ｐｐｍ、Ｑ２のピークは−９５ｐｐｍ付近に現れる。これらの位置に現れるそれぞれのピークの面積比からＱ４の存在比を算出することができる。
【００１７】
二酸化ケイ素には、結晶性、無定形、非晶質、ガラス状などの種類が知られているが、ここでは、粉体状であれば使用することができる。さらに、処理材をあらかじめ調合して保存するような場合には、セメント類などの他の添加物の吸湿による劣化を促進させないために、無水であるか十分に水分を除去していることが好ましい。このような二酸化ケイ素としては、合成品でも天然品でも存在し、いずれも用いることができる。合成の二酸化ケイ素は、ケイ酸ソーダと酸から製造される。このときの温度、濃度などの反応条件、乾燥、粉砕の条件などにより様々な物性を有する二酸化ケイ素が製造される。また、天然のものとしては、酸性白土や活性白土を酸処理して破砕した微粉状の二酸化ケイ素が挙げられる。しかし、本発明で用いられる二酸化ケイ素はこれらに限定されるものではない。
【００１８】
本発明に用いられる上記のアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素における表面電位は、それらの粉体によるイオン吸着量に大きな影響を与える。本発明で用いるアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素は、この表面電位が負であることが望ましい。すなわち、表面電位が負である場合には、粉体表面には負に帯電した吸着サイトが多数存在しており、この部分に、陽イオンである有害金属が吸着されて安定化される。したがって、本発明で使用されるアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素の表面電位は、ｐＨ７以上の領域で、−１５ｍＶ以下であることが望ましい。粉体の表面電位の測定方法としては、流動電位法や電気泳動法などが知られている。本発明で用いる粉体状のアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素は粒径が大きく水溶液中に浮遊させることが困難であるため、流動電位法で測定することが良い。本発明では、表面電位測定溶液は５％のＫＣｌ溶液にＮａＯＨまたはＨＣｌを添加してｐＨを２〜１２に調節したものを用いた。
【００１９】
また、本発明に係る廃棄物処理材には、上記のような比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上の粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素に加えて、セメントを主たる構成成分として加えることができる。本発明で用いられるセメントには、ポルトランドセメント（普通、超早強、中よう熱、耐硫酸塩など）、混合セメント系（フライアッシュ、高炉、シリカなど）などの水硬性セメントや、石灰、石膏のような気硬性セメントなどがある。また、石灰混合セメントなども使用することができる。本発明では、これらを２種類以上混合して用いてもよく、使用するセメントには特に制限はなく、処理すべき廃棄物の性質、処理の状況などに応じて適宜選択して用いることができる。
【００２０】
さらに、本発明では、上記のような比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上の粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素や、セメントなどの主たる構成成分の他に、還元剤、アロフェンなどを補助剤として含有させても良い。また、防水剤（塩化カルシウム、ポリマーエマルション、水溶性ポリマー、高級脂肪酸など）、凝固促進剤、固化促進剤などを加えても良い。前記還元剤としては、チオ硫酸ナトリウム、チオ尿素、塩化第１鉄、硫酸第１鉄、亜硫酸ナトリウム、ハイドロサルファイトなどがある。この中でもチオ硫酸ナトリウム、チオ尿素、がより好ましい。上記の補助剤をさらに含有させると、本発明の廃棄物処理材において、還元剤は、有害重金属を含有する廃棄物が混合、混練される処理材を、セメントが固化されるまで、還元的な状態にすることができると考えられる。アロフェンはセメントの中でのエトリンガイトの生成を促進するものと考えられる。また、アロフェンには物理的吸着作用があると考えられる。さらに、ゼオライトや活性炭も本発明の効果を増すために加えることができる。したがって、セメントと比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上の粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素を主たる構成成分としてなる処理材に、さらに上記の群から選ばれた化合物を補助剤として加えることで、一層の重金属の安定化が期待できる。
【００２１】
また、セメントと、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素との混合の混合比率は、適宜調整されるが、一般的な混合比率は、１０〜８０重量％、好ましくは２０〜６０重量％である。しかし、前述のごとく高比表面積のアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素による重金属の安定化効果は、重金属イオンに対する吸着効果なども含まれる。したがって、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素による重金属の安定化効果は、廃棄物単位量に対するアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素の表面積にも左右される。そこで、セメントへのアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素の添加量は、処理材単位量当たりにおけるアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素の表面積で規定するのが良い。すなわち、処理材１ｇ当たりに含まれるアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素の表面積は、５０ｍ2以上であることが好ましく、１００ｍ2以上であることがより好ましい。
【００２２】
次に、本発明に係る廃棄物処理材の調製方法に付いて説明する。本処理材は、セメントや、アルミニウムシリケート、二酸化ケイ素などを予め混合してもよいし、また、使用に際して混合してもよい。さらには、廃棄物の処理時に、セメント、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素、その他の処理材成分、および廃棄物の全てを同時に混合してもよい。前者の予め混合する場合、混合の仕方とか順序については特に制限はない。なお、予め混合する場合の処理材の保存に当たっては、セメントと同程度に水分の混合をできるだけ避けるのがよく、密封状態であれば、処理材はセメントと同様に安定である。また、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素は単独で用いても良いし、両方を混合して用いても良い。もちろんセメントなどと混合して用いる場合にも、アルミニウムシリケートと二酸化ケイ素を併用しても良い。セメントを加えた処理材は、処理物の固化強度が上がり、成型品を再利用することもできるし、セメント本来の重金属安定化能力を補助的に利用することができる。またセメントがアルカリ性であることを利用し、セメントと、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素を用いて廃棄物のｐＨを調節することができる。
【００２３】
次に本発明の処理材による廃棄物の処理方法を説明する。本発明の廃棄物処理方法は、上記のような処理材を、廃棄物に添加し、必要に応じて水を加えたものを混練し、養生固化させる。本発明の好ましい実施態様としては、ホッパーに集められたダストや飛灰などの廃棄物を、別のホッパーからの上記廃棄物処理材と混合し、必要に応じて、これに水を加え、賦型装置内で十分に練り合わせて押し出す方法である。従来のセメントのみによる処理方法では、一般的に廃棄物としてのダスト１００重量部に対して１０〜３０重量部のセメントを加えて混練を行っている。しかし、本発明の処理材を用いる場合には、同量のセメントを加えた場合よりも優れた性能が得られる。したがって、例えば、セメントと同程度の重金属安定化能を希望する場合には、セメントのみの場合よりも処理材の添加量は少量でよく、処理後の固化物の減容化が期待できる。また、従来のセメントのみの方法では、重金属の安定化が不十分なものには、セメントと同量の処理材を用いることで十分な重金属安定化効果が期待できる。
【００２４】
既に述べたように、廃棄物焼却飛灰中のＰｂはアルカリ雰囲気下で溶出しやすいことが一般的に知られているが、都市ゴミの焼却炉などでは稼働中に発生する塩酸ガス量を制御する目的で消石灰を吹き込んでいるため、このような運転条件下で生成する電気集塵機捕集飛灰やバグフィルター捕集飛灰は特にＰｂ溶出量が多い。これに対し本発明の処理材は、比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上の粉体状アルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素が酸として作用することにより、アルカリ雰囲気をより中性に近づけるためＰｂ溶出量を減少しうる、との発想に基づき開発されたものであるが、予想通りのＰｂ溶出抑制効果は確認されものの、必ずしもＰＨが低下するとは限らず、酸としての作用機構に関しては必ずしも明確でないのが現状である。
【００２５】
上記のような作用のほかに、本発明で用いられる高比表面積のアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素が、有害重金属を安定化する機構は、有害金属イオンを化学的、物理的に吸着する作用、有害金属を含むコロイド粒子を凝集させ、また吸着する作用が主なものであると推察される。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の廃棄物処理材を用いて有害重金属を含有する産業廃棄物や都市ゴミの焼却炉から排出されるＥＰ灰やバグ灰（特に、消石灰や生石灰を吹き込んだＥＰ灰やバグ灰）を処理することで、有害重金属、特にＰｂが効率よく安定化され、溶出量が減少し、安定化処理に非常に有効なものである。有害重金属では、その他にカドミウム、水銀、クロム、銅、ニッケル、亜鉛などを安定化できる。さらに、本発明の廃棄物処理材を用いる事により、例えば、半導体工場やメッキ工場のような各種廃液の処理後に排出されるスラリー状スラッジや脱水ケーキスラッジ、あるいは製鋼所での電気炉溶融窯などの作業場での作業環境保全用の有害集塵ダスト、都市ゴミ溶融炉からでる飛灰、あるいは埋立投棄処分などによる汚染土壌などに含まれる有害重金属を安定化して、有害重金属の溶出量を抑えることができる。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例を上げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例の記載に先立ち、実施例および比較例で用いた各種アルミニウムシリケートおよび二酸化ケイ素の物性を、予め表２、表３に示す。
【００２８】
【表２】
0003633010.tif 000003
【００２９】
【表３】
0003633010.tif 000004
【００３０】
また、上記アルミニウムシリケート（１）とアルミニウムシリケート（９）、および二酸化ケイ素（１）の各ｐＨでの表面電位を、表４、表５、および表６に示す。
【００３１】
【表４】
0003633010.tif 000005
【００３２】
【表５】
0003633010.tif 000006
【００３３】
【表６】
0003633010.tif 000007
【００３４】
（参考例１）
普通ポルトランドセメント７０重量部（宇部セメント製）に対し、固体酸としてＢＥＴ法による比表面積がそれぞれ１５０ｍ2／ｇ、１８０ｍ2／ｇ、１９０ｍ2／ｇ、２２０ｍ2／ｇ、および２５０ｍ2／ｇの活性白土（水澤化学工業製）３０重量部を混合して本発明の廃棄物処理材を得た。比較例として、普通ポルトランドセメントを用いた。各処理材の組成を下記表７に示す。
【００３５】
【表７】
0003633010.tif 000008
【００３６】
都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、１０ｇの上記処理材、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法（日本、以下同じ）で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を、下記表８に示す。尚、表には、比較例として用いた普通ポルトランドセメントのみを処理材として飛灰に添加した場合の鉛溶出量（比較例（１−１））、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量（比較例（１−２））、および日本における規制値を併記した。
【００３７】
【表８】
0003633010.tif 000009
【００３８】
表８に示される実験結果は、固体酸の１つである酸性白土を加工して比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上になるように加工した活性白土を用いた廃棄物処理材が、従来のセメントと比較して、重金属の安定化効果に優れていることを示している。
【００３９】
（参考例２）
普通ポルトランドセメント８０重量部（宇部セメント製）に対し、固体酸として硫酸アルミニウム（和光純薬製）、リン酸アルミウニム（和光純薬製）、ミョウバン（和光純薬製）、アルミニウムシリケート（和光純薬製）、タンニン（和光純薬製）２０重量部を混合して本発明の廃棄物処理材を得た。比較例として普通ポルトランドセメントを用いた。各処理材の組成を下記表９に示す。
【００４０】
【表９】
0003633010.tif 000010
【００４１】
塩化鉛２ｇを精製水１８ｍｌに加えて十分に攪拌した後、上記各処理材４５ｇを加えて混練し、７日間養生した。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表１０に示す。比較例（２−１）として、普通ポルトランドセメントのみを処理材として塩化鉛溶液に添加した場合の鉛溶出量を示す。
【００４２】
【表１０】
0003633010.tif 000011
【００４３】
表１０に示される実験結果は、廃棄物処理材が、固体酸である硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、アルミニウムシリケート、ミョウバン、またはポリアニリン化合物であるタンニンの、いずれを用いた場合においても、従来のセメントの場合と比較して、重金属の安定化効果に優れていることを示していする。
【００４４】
（参考例３）
陽イオン交換樹脂（ダウケミカル社製；ダウエックス５０Ｗ−Ｘ８）を処理材（３−１）とした。また、比較例として、陰イオン交換樹脂（ダウケミカル社製；ダウエックス１−Ｘ８）を比較材（３−１）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を含んだアルカリ性飛灰１４０ｇに蒸留水１４００ｇを添加し、良く振とうした後に上澄み液を濾過して得られた抽出液２００ｇに、上記処理材を０．２ｇ添加して１時間振とうした後に、上澄み液を濾過し、その鉛濃度を測定した結果を下記表１１に示す。尚、表には、比較例として、比較材（３−１）で同様の実験をした場合の鉛濃度、および無処理の抽出液の鉛濃度を併記した。
【００４５】
【表１１】
0003633010.tif 000012
【００４６】
アルカリ領域では、鉛は陰イオン（亜鉛酸イオン）として存在しているということが通説である。しかし、表１１から明らかなように、陽イオン交換樹脂を処理材とした場合には、鉛濃度が無処理のものより低下している。これに対し、陰イオン交換樹脂では、鉛濃度が全く変化していない。したがって、固体酸としての陽イオン交換樹脂が、重金属の安定化能力に優れていることが分かる。
【００４７】
（参考例４）
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）８０重量部に、硫酸カリウム（和光純薬製）、または炭酸カルシウム（和光純薬製）２０重量部を混合して処理材を得た。都市ゴミ焼却場から排出される鉛を含んだアルカリ性飛灰５０ｇに対して、上記処理材１５ｇを添加し、これに水３０ｇを添加して混練を行い、７日間養生固化させた。また、比較例として上記飛灰５０ｇに対し、普通ポルトランドセメント１５ｇを添加し、これに水３０ｇを添加して混練し、同様に養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で溶出試験を行い比較した。この時の実験結果を下記表１２に示す。なお、表には、日本における規制値を併記した。
【００４８】
【表１２】
0003633010.tif 000013
【００４９】
表１２の結果から、単なるセメント処理によって鉛溶出量は規制値以下にはならないのに対し、硫酸カリウムまたは炭酸カルシウムを混合した処理材を使用することにより、鉛の溶出量を効果的に規制値以下にできる。  
【００５０】
（参考例５）
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）６０重量部に、酸化アルミニウム（和光純薬製）４０重量部を混合して処理材を得た。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を含んだアルカリ性飛灰５０ｇに対して、上記処理材を添加し、これに水３０ｇを添加して混練を行い、７日間養生固化させた。また、比較例として、上記飛灰５０ｇに対し、普通ポルトランドセメント５ｇ、又は１５ｇを添加し、これに水３０ｇを添加して混練し、同様に養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で溶出試験を行い比較した。この時の実験結果を下記表１３に示す。なお、表には、試験に用いた飛灰の、無処理の場合の鉛溶出量、および規制値を併記した。
【００５１】
【表１３】
0003633010.tif 000014
【００５２】
表１３の結果から、単なるセメント処理によっては鉛溶出量は規制値以下にならないのに対し、酸化アルミニウムを混合した処理材を使用した場合には、効果的に規制値以下にできる。  
【００５３】
（参考例６）
下記の表１４に示す割合で配合、混合した処理材（６−１）〜処理材（６−５）を調整した。
【００５４】
【表１４】
0003633010.tif 000015
【００５５】
都市ゴミ焼却場から発生した、２種類の高アルカリ性飛灰Ａ（鉛含有量０．９重量％）、または飛灰Ｂ（鉛含有量０．２％）５０ｇに、上記処理材（６−１）〜処理材（６−５）を、下記表１５に示す量だけ混合し、これに水を２５ｇ添加して混練したものを７日間養生固化し、環境庁告示１３号法により溶出試験を行った結果を表１５に示す。また、普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）１５ｇを、上記飛灰Ａまたは飛灰Ｂに添加した以外は、上記実施例と同じ操作を行った結果、および各飛灰の無処理の場合の鉛溶出量を比較例として併記する。なお、上記の実施例において硫酸アルミニウム、アルミニウムシリケートは、いずれも試薬（和光純薬製）を使用した。
【００５６】
【表１５】
0003633010.tif 000016
【００５７】
表１５の参考例（６−１）〜参考例（６−５）の結果と、比較例（６−１）〜比較例（６−５）の比較から、単なるセメント処理によっても鉛溶出量は減少するものの、硫酸アルミニウム、アルミニウムシリケートを混合した処理材を使用することにより、さらに効果的に鉛の溶出を抑制できることが示された。  
【００５８】
（参考例７）
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）６０重量部にアルミニウムシリケート（和光純薬製）１０重量部を混合して処理材（７−１）を得た。また、アルミニウムシリケートを合成二酸化ケイ素（シオノギ製薬製）に変えた他は同様の条件で処理材（７−２）を得た。都市ゴミ焼却場から得られる飛灰Ａおよび飛灰Ｃ、または産業廃棄物処理場から得られた飛灰Ｂ５０ｇに対して、上記処理材を添加し、これに水３０ｇを添加して混練を行い、７日間養生固化させた。また比較例として、上記飛灰５０ｇに対し普通ポルトランドセメントを添加し、これに水３０ｇを添加して混練し同様に養生固化した。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で溶出試験を行い比較した。この時の実験結果を以下の表１６に示す。なお、表１６には、試験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量、および日本における規制値を併記した。
【００５９】
【表１６】
0003633010.tif 000017
【００６０】
表１６の結果から明らかなように、セメントに固体酸であるアルミニウムシリケート、または二酸化ケイ素を組み合わせることで、高性能の廃棄物処理材があられることが分かる。
【００６１】
（実施例１）
表２に示したアルミニウムシリケート（１）（比表面積５００ｍ2／ｇ）を処理材（８−１）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（無処理での鉛溶出量１３０ｍｇ／１）５０ｇに対して、６ｇの処理剤（８−１）および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、この処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表１７に示す。また、比較例として表２に示したアルミニウムシリケート（７）（比表面積１００ｍ2／ｇ）、およびアルミニウムシリケート（８）（比表面積１１０ｍ2／ｇ）を比較例（８−１）、比較例（８−２）として６ｇ添加した場合の、鉛溶出量を測定した。なお、表１７には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量、および日本における規制値を併記した。
【００６２】
【表１７】
0003633010.tif 000018
【００６３】
表１７の実験結果より、本発明の処理剤（８−１）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、比表面積が小さなアルミニウムシリケート（７）やアルミニウムシリケート（８）を処理剤として用いた場合には、鉛溶出量を規制値以下にすることはできない。これに対して、比表面積の大きなアルミニウムシリケート（１）を用いた場合（実施例（１−１））には、鉛溶出量を規制値以下にすることが可能である。
【００６４】
（実施例２）
表２に示したアルミニウムシリケート（１）（４配位のアルミニウム原子が７９．８％）を処理材（９−１）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（鉛２０００ｍｇ／ｄｒｙｗｅｉｇｈｔ，ＣａＯ含有４１．４％）５０ｇに対して、所定量（１ｇ，２ｇ，４ｇ，６ｇ，８ｇ）の処理材（９−１）および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表１８に示す。また、比較例として普通セメント（比較例（９−１））およびフライアッシュセメント（比較例（９−２））を処理材として、飛灰１０ｇに添加した場合の鉛溶出量を測定した。なお、表１８には、実験に用いた飛灰の、無処理の場合の鉛溶出量、および日本における規制値を併記した。
【００６５】
【表１８】
0003633010.tif 000019
【００６６】
表１８の実験結果より、本発明の処理材（９−１）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、普通セメントやフライアッシュセメントを処理材として用いた場合には、これらを飛灰５０ｇに対して１０ｇ添加しても、鉛溶出量を規制値以下にすることはできない。これに対して、本発明の処理材（９−１）を用いた場合には、それよりも少量の添加であるにも係わらず、鉛の溶出量を０．１ｍｇ／ｌ（測定限界）以下にすることができている。
【００６７】
実施例２で用いたものと同じ飛灰５０ｇに表２に示したアルミニウムシリケート（９）（４配位のアルミニウム原子３７％）と３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。その結果を、下記の表１９に示す。
【００６８】
【表１９】
0003633010.tif 000020
【００６９】
表１９の結果を実施例２の表１８の結果と比較すると、比較材（９−１）（４配位のアルミニウム原子が全アルミニウム原子の３７％であるアルミニウムシリケート（９））を用いた場合には、処理材（９−１）（４配位のアルミニウム原子が全アルミニウム原子の７９．８％）を用いた場合と比較して、鉛安定化能力が劣ることが分かる。すなわち、比較材（９−１）は処理材（９−１）と等量の添加量では、鉛溶出量が多い。また、処理材（９−１）では、飛灰５０ｇに対して８ｇの添加量で鉛の溶出量を検出限界以下に抑制できたのに対して、比較材（９−１）では、８ｇ添加しても規制値以下にすることはできなかった。このことから、４配位のアルミニウム原子が多いアルミニウムシリケートの方が、重金属の安定化性能が優れていることが分かる。
【００７０】
（実施例３、参考例８）
表２に示したアルミニウムシリケート（１）、（２）、（３）、（４）を、処理材（１０−１）、処理材（１０−２）、処理材（１０−３）、処理材（１０−４）とした（いずれも、４配位のアルミニウム原子が全アルミニウム原子の５０％以上）。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（無処理の場合の鉛溶出量が４７ｍｇ／ｌ）５０ｇに対して、５ｇの処理材（１０−１）〜処理材（１０−４）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表２０に示す。また、表には、比較例として表２に示したアルミニウムシリケート（９）を比較材（１０−１）として、飛灰５０ｇに対して５ｇ添加した場合の結果を併記した。
【００７１】
【表２０】
0003633010.tif 000021
【００７２】
表２０の実験結果より、処理材（１０−１）〜処理材（１０−４）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、本実験では分析精度を向上させ、検出限界を０．０１ｍｇ／ｌまで引き下げて測定したにも係わらず、処理材（１０−１）、処理材（１０−２）、処理材（１０−４）では、鉛溶出量は検出限界以下に、また、処理材（１０−３）では、０．０１ｍｇ／ｌにまで低下させることができている。これに対して、比較材（１０−１）（アルミニウムシリケート（９））を処理材として用いた場合には、鉛溶出量は０．４０ｍｇ／ｌであり、処理材（１０−１）〜処理材（１０−４）を用いた場合の鉛溶出量の４０倍以上になっている。
【００７３】
（実施例４、参考例９）
普通セメント６０重量部に対して、表２に示したアルミニウムシリケート（１）、（２）、（５）、または（６）を４０重量部加えて十分混合し、下記表２１に示す通りの処理材（１１−１）〜処理材（１１−４）を得た。
【００７４】
【表２１】
0003633010.tif 000022
【００７５】
都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、所定量の処理材（１１−１）〜処理材（１１−４）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表２２に示す。比較例として、普通セメントのみを処理材として飛灰に添加した場合の鉛溶出量を示す。なお、表には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量および、日本における規制値を併記した。
【００７６】
【表２２】
0003633010.tif 000023
【００７７】
表２２の実験結果より、処理材（１１−１）〜処理材（１１−４）は、鉛に対して優れた溶出防止効果を有していることが分かる。つまり、本発明の処理材（１１−１）は、普通セメントよりも少ない添加量（実施例（１１−２））で鉛溶出量をセメント（比較例（１１−１））以下にすることが可能であり、添加量を普通セメント（比較例（１１−１））と同程度（７．５ｇ、実施例（１１−３））とすれば、鉛溶出量をセメントの場合に比べて１／３に抑えることができる。また、他の処理材（１１−２）〜処理材（１１−４）についても、普通セメントと同等の添加量で鉛溶出量を普通セメント以下にすることが可能である。さらに、処理材（１１−１）〜処理材（１１−４）を比較すると、比表面積の大きなアルミニウムシリケートが含まれる処理材（１１−１）の鉛溶出防止効果が大きいことがわかる。
【００７８】
（実施例５）
各種セメント６５重量部に対して、表２に示したアルミニウムシリケート（１）（比表面積５００ｍ2／ｇ）３５重量部を加えて十分混合し、下記の表２３に示すとおりの処理材（１２−１）、処理材（１２−２）、および処理材（１２−３）を得た。
【００７９】
【表２３】
0003633010.tif 000024
【００８０】
都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、所定量の処理材（１２−１）、処理材（１２−２）、または処理材（１２−３）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表２４に示す。また、比較例として、普通セメントのみを処理材として飛灰に添加した場合の鉛溶出量を示す。なお、表には、実験に用いた飛灰の、無処理の場合の鉛溶出量、および、日本における規制値を併記した。
【００８１】
【表２４】
0003633010.tif 000025
【００８２】
表２４の結果より、本発明に係る処理材（１２−１）、処理材（１２−２）、および処理材（１２−３）は、いずれも鉛に対して優れた溶出防止効果を有していることが分かる。すなわち、高比表面積のアルミニウムシリケートをセメントに添加することにより、普通セメントと比較して鉛の溶出量を大幅に減少させることができる。また、この場合の処理材に用いるセメントの種類がどのようなものであっても、セメント単独でも用いるよりも高性能な処理材が得られることが分かる。
【００８３】
（実施例６）
普通セメントに、表２に示したアルミニウムシリケート（１）を加え良く混合し、下記の表２５に示すとおりの処理材（１３−１）〜処理材（１３−６）を調製した。
【００８４】
【表２５】
0003633010.tif 000026
【００８５】
都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、所定量の処理材（１３−１）〜処理材（１３−６）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表２６に示す。また、比較例として、普通セメントのみを処理材として上記飛灰に添加した場合の鉛溶出量を示す。なお、表には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量を併記した。
【００８６】
【表２６】
0003633010.tif 000027
【００８７】
表２６の結果より、本発明に係る処理材は、いずれも普通セメントよりも少ない添加量で、鉛の溶出量を普通セメント以下にすることが可能であることが分かる。つまり、処理材１ｇ中のアルミニウムシリケートの表面積が５０ｍ2以上の処理材は、普通セメントよりも鉛安定性能が優れていることがわかる。
【００８８】
（実施例７、参考例１０）
表３に示した二酸化ケイ素（１）、（２）を処理材（１４−１）、処理材（１４−２）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（無処理の場合の鉛溶出量４０ｍｇ／１）５０ｇに対して、５ｇの処理材（１４−１）、または処理材（１４−２）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、９日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調査べた。この時の実験結果を、下記の表２７に示した。
【００８９】
【表２７】
0003633010.tif 000028
【００９０】
表２７の実験結果より、本発明の処理材は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上である二酸化ケイ素を処理剤として用いた場合には、鉛の溶出量を検出限界以下まで低下させることが可能であるが、比表面積がそれ以下の比較例では、０．２５ｍｇ／ｌまでしか低下させることははできない。また、実施例（７−１）で用いた処理材は、Ｑ４のケイ素原子の存在量が８５％未満である二酸化ケイ素であり、比較例（１４−１）で用いた処理材は、Ｑ４のシリコン原子の存在量が８５％以上である二酸化ケイ素である。
【００９１】
（実施例８、参考例１１）
普通ポルトランドセメント５０重量部に、表３示した二酸化ケイ素（１）、（３）を５０重量部添加し、十分混合して処理材（１５−１）、処理材（１５−２）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（鉛含有量１３００ｍｇ／ｋｇ、無処理の場合の鉛溶出量４０ｍｇ／ｌ）１００ｇに対して、７．５ｇまたは１５ｇの処理材（１５−１）、処理材（１５−２）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表２８に示す。また、比較例として、表２に示した二酸化ケイ素（６）、および普通ポルトランドセメントを比較材（１５−１）、比較材（１５−２）として１５ｇ添加した場合の結果を併記した。
【００９２】
【表２８】
0003633010.tif 000029
【００９３】
表２８の実験結果より、処理材（１５−１）、処理材（１５−２）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上である二酸化ケイ素を用いた場合には、比表面積が１５０ｍ2／ｇ以下の二酸化ケイ素と比較して１／２以下、ポルトランドセメントと比較すると１／１０以下の鉛溶出量であることが分かる。本発明の処理材（１５−１）を３０重量％添加することにより、鉛溶出量を検出限界以下にすることが可能である。また、この固化封入効果は、添加した二酸化ケイ素の比表面積が大きいほど高く、処理材１ｇ当たりの表面積が大きいほど高いことが分かる。
【００９４】
（実施例９、参考例１２）
普通ポルトランドセメント８０重量部に、表３に示した二酸化ケイ素（１）、または二酸化ケイ素（４）を２０重量部添加し、十分に混合して処理材（１６−１）および処理材（１６−２）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（鉛含有量１３００ｍｇ／ｋｇ、無処理の場合の鉛溶出量８７ｍｇ／ｌ）５０ｇに対して、７．５ｇの処理材（１６−１）または処理材（１６−２）、および水３０ｇを添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表２９に示す。また、比較例として二酸化ケイ素（５）２０重量部を普通ポルトランドセメント８０重量部に添加したものを比較材（１６−１）として１５ｇ添加した場合の結果、および無処理の場合の溶出量を併記した。
【００９５】
【表２９】
0003633010.tif 000030
【００９６】
表２９の実験結果より、Ｑ４のケイ素原子の存在量が少ない二酸化ケイ素ほど鉛の溶出量を低く抑えられることが分かる。また、処理材１ｇ中の二酸化ケイ素の表面積が５０ｍ2／ｇ以上である処理材は、鉛に対する安定化効果が高いことが分かる。
【００９７】
（実施例１０）
普通ポルトランドセメント７０重量部に対し、表２および表４に、その性状および表面電位を示したアルミニウムシリケート（１）（ｐＨ７以上での表面電位が−１５ｍＶ以下）を３０重量部加えて処理剤（１７−１）を得た。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（無処理の場合の鉛溶出量９０ｍｇ／ｌ）５０ｇに対して、１０ｇの処理材（１７−１）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、この処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表３０に示す。また、比較例として表２および表５に、その性状および表面電位を示したアルミニウムシリケート（９）を比較材（１７−１）として５ｇ添加した場合の結果を併記した。なお、表には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量および、日本における規制値を併記した。
【００９８】
【表３０】
0003633010.tif 000031
【００９９】
表３０の実験結果より、本発明に係る処理材（１７−１）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有している事が分かる。すなわち、処理材（１７−１）を用いた場合には、鉛の溶出量を規制値以下に抑えることができている。これに対して、ｐＨ７以上での表面電位が−１４ｍＶ以上のアルミニウムシリケート（９）を用いて調製した比較材（１７−１）では、鉛の溶出量を規制値を越える１１ｍｇ／ｌにする事しかできない。
【０１００】
（実施例１１）
普通ポルトランドセメント３０重量部に対して、硫酸アルミニウム２０重量部と、表３および表６に、その性状および表面電位を示した二酸化ケイ素（１）（ｐＨ７以上での表面電位が−１５ｍＶ以下）を５０重量部加えて処理剤（１８−１）を得た。また、普通ポルトランドセメント３０重量部に対して、硫酸アルミニウム２０重量部およびアルミニウムシリケート（９）を５０重量部を加えたものを比較材（１８−１）として調製した。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰（無処理の場合の鉛溶出量４０ｍｇ／ｌ）５０ｇに対して、７．５ｇの処理材（１８−１）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、この処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行ない調べた。この時の実験結果を、下記の表３１に示す。また、比較例として比較材（１８−１）を５ｇ、１０ｇ、または１５ｇ添加した場合の結果を併記した。なお、表３１には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛の溶出量および、日本における規制値を併記した。
【０１０１】
【表３１】
0003633010.tif 000032
【０１０２】
表３１の実験結果より、本発明に係る処理材（１８−１）は、鉛に対して優れた固化封入効果を有している事が分かる。すなわち、処理材（１８−１）を用いた場合には、鉛溶出量を検出限界（０．１ｍｇ／ｌ）以下に抑えることができている。これに対して、ｐＨ７以上での表面電位が−１４ｍＶ以上のアルミニウムシリケート（９）を用いて調製した比較材（１８−１）では、添加量を倍にしても鉛の溶出量を検出限界以下にする事ができない。
【０１０３】
（実施例１２）
普通ポルトランドセメント５０部に対して、硫酸アルミニウム１０部、表２に示したアルミニウムシリケート（１）２０重量部、および表３に示した各種二酸化ケイ素２０部をよく混合して、表３２に示す処理材（１９−１）〜処理材（１９−４）を得た。
【０１０４】
【表３２】
0003633010.tif 000033
【０１０５】
都市ゴミ焼却場から排出される鉛を大量に含有する飛灰（無処理の場合の鉛溶出量１２０ｍｇ／ｌ）５０ｇに対して、１５ｇの処理材（１９−１）〜処理材（１９−４）、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表３８に示す。なお、表には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量、および日本における規制値を併記した。
【０１０６】
【表３３】
0003633010.tif 000034
【０１０７】
表３３の実験結果より、本発明の処理材は、鉛に対して優れた固化封入効果を有していることが分かる。すなわち、無処理の場合には鉛溶出量が１２０ｍｇ／ｌという高鉛含有の飛灰を、規制値の１／１００〜１／１０の溶出量に抑えることができている。また、本処理材では、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素を組み合わせても高い性能を維持することができる。したがって、コストや他の物性（嵩密度や流動性）を考慮して、アルミニウムシリケートや二酸化ケイ素を自由に組み合わせて良いことがわかる。
【０１０８】
（参考例１３）
ここでは、比較例から先に説明する。都市ゴミ焼却施設で生成するバグフィルター捕集飛灰を、環境庁告示１３号法により溶出試験を行った結果を比較例（２０−１）として表３４に示す。また、上記の飛灰５０ｇに普通ポルトランドセメントを１５ｇ混合したものに水を３０ｇ添加混練したものを７日間養生固化し、環境庁告示１３号法により溶出試験を行い、結果を比較例（２０−２）として表３４に示す。
【０１０９】
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）と硫酸アルミニウム（八代化学製）をそれぞれ重量比で５０：５０の比率で配合、混合したものを処理材として調製した。ここで、硫酸アルミニウムには、製造工程が同一で生産ロットのみ異なる２種のものを使用し、一方のロットの硫酸アルミニウムを使用した試験、および試験結果を比較例（２０−３）、他方のロットの硫酸アルミニウムを使用したものを比較例（２０−４）とする。セメントの代わりに上記各処理材を使用する他は比較例（２０−２）と同様の方法で溶出試験を行った場合の結果を表３４に示す。また、処理材の固結性を評価するために、下記に示す方法で固結試験を行った。すなわち、処理材約２００ｇを５００ｍｌのポリ容器に入れ、５ｋｇの荷重を上部より印加した状態で、５日または１０日間放置し、その後、目開き２ｍｍメッシュのふるい上に処理材を取り出してふるいにかけ、ふるい上の残った処理材（固まり）の量を測定した。固まり量の最初の重量に対する比率（％）で処理材の固結性を評価した（比率が低いほど良好）。表３４にその結果を示す。
【０１１０】
比較例（２０−３）と比較例（２０−４）の比較から、同じ生産者による硫酸アルミニウムでも、ロットが異なることによって固結試験結果が大きく異なることがわかる。これは微妙な生産条件、または保管条件が、硫酸アルミニウムの表面状態などに影響を及ぼした結果と考えられるが、現在のところ、その詳細は不明である。そこで、以下に述べる参考例１３では、固結防止剤の効果を顕著に示すため、比較例（２０−４）に使用した硫酸アルミニウムと同じロット、すなわち固結しやすいロットの硫酸アルミニウムを使用した。
【０１１１】
（参考例（１３−１）〜参考例（１３−５））普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）と硫酸アルミニウム（八代化学製）と固結防止剤をそれぞれ重量比で５０：５０：１０の比率で配合、混合して処理材を調製した。ここで、固結防止剤には、シリカゲル、活性白土、ステアリン酸Ｃａ、活性アルミナ、ステアリン酸アルミニウムをそれぞれ使用し、参考例（１３−１）〜参考例（１３−５）とした。セメントの代わりに、上記各処理材を使用する他は比較例（２０−２）と同様の方法で溶出試験を行った。その結果を表３４に示す。また、比較例（２０−３）、比較例（２０−４）と同様の方法で固化試験を行い、結果を表３４に示した。
【０１１２】
（参考例（１３−６））
硫酸アルミニウム１００重量部に対し、５重量部のパーム油をテトラヒドロフランに溶解して前記硫酸アルミニウムに添加混合した後、真空条件下で脱テトラヒドロフラン処理を行ったものと、セメントとを、重量比で５５：５０の比率で配合、混合して処理材を調製し、上記と同様の方法で溶出試験、固結試験を行った。結果を表３４に示した。
【０１１３】
（参考例（１３−７））
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）と硫酸アルミニウム（八代化学製）とステアリン酸カルシウムをそれぞれ重量比で５０：５０：５の比率で配合、混合して処理材を調製し、上記と同様の方法で溶出試験、固結試験を行った。結果を表３４に示す。
【０１１４】
【表３４】
0003633010.tif 000035
【０１１５】
表３４に示される、比較例（２０−２）、比較例（２０−３）、比較例（２０−４）、および参考例（１３−１）〜参考例（１３−７）の結果の比較から、飛灰からの鉛溶出量は、セメント処理により大幅に減少するものの充分でないのに対し、固結防止剤を混合した処理材は固結防止材の種類、添加量によって多少の変動はあるものの、すべて１ｍｇ／ｌ以下に抑制でき、固体酸の添加による溶出防止性能についてその有意性が示された）。一方、固結防止試験については、固結しやすい硫酸アルミニウムを使用した比較例（２０−４）と同じ硫酸アルミニウムを用いた参考例（１３−１）〜参考例（１３−７）を比較することによって、固結防止剤の効果が示された。しかしながら、その効果は、用いる固結防止剤の種類によって異なること、また、参考例（１３−３）と参考例（１３−７）の比較から明らかなように、用いる固結防止材の添加量によっても効果が異なることから、固結防止剤の種類、添加量については適宜選択する必要があることが分かる。以上のことから、固結防止剤を混合した処理材の有害重金属の溶出抑制性能、および固結防止効果（保存安定性）が示され、固結防止剤を混合した廃棄物処理材の効果が明らかとなった。
【０１１６】
（参考例１４）
普通ポルトランドセメント６０〜７０重量部（宇部セメント製）に対し、固体酸としてＢＥＴ法による比表面積５００ｍ2／ｇのアルミニウムシリケート、および還元剤としてのチオ硫酸ナトリウム（和光純薬製）、アロフェン（松村産業製）、ベントナイト（クニミネ工業製）のうちの１種または２種以上を１０〜２０重量部を混合して本発明の処理材を得た。また、比較例として、普通ポルトランドセメント８０重量部に対し、アルミニウムシリケート２０重量部を混合して比較材（２１−１）とした。各処理材の組成を下記の表３５に示した。
【０１１７】
【表３５】
0003633010.tif 000036
【０１１８】
都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、７．５ｇの上記処理材、および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表３６に示した。また、普通セメントのみを処理材として飛灰に添加した比較例の鉛溶出量を示す。なお、表には、実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量、および日本における規制値を併記した。
【０１１９】
【表３６】
0003633010.tif 000037
【０１２０】
表３６の実験結果は、廃棄物処理材が、固体酸の１つであるアルミニウムシリケートに補助的に還元剤、アロフェン、ベントナイトを加えることによって、さらに重金属の安定化効果を向上させることが出来ることを示している。
【０１２１】
（参考例１５）
シリカゲル（和光純薬社製）５重量部を、１００ｇ／ｌのＨ3ＰＯ4溶液１００重量部に分散し攪拌した後、濾過し得られたケークを、１５０℃で乾燥したものを処理材（２２−１）とした。また、Ｈ3ＰＯ4溶液の代わりに硫酸を用いた以外は処理材（２２−１）と同様の方法で調製したものを処理材（２２−２）とした。都市ゴミ焼却場から排出される、鉛を大量に含有する飛灰５０ｇに対して、５ｇ、７．５ｇ、１０ｇの上記処理材：および３０ｇの水を添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、これらの処理材を用いた場合の無害化効果を、環境庁告示１３号法で鉛の溶出試験を行い調べた。この時の実験結果を下記の表３７に示す。比較例（２２−１）として、普通セメントのみを処理材として飛灰に添加した場合の鉛溶出量を示す。なお、表には実験に用いた飛灰の無処理の場合の鉛溶出量、および、日本における規制値を併記した。
【０１２２】
【表３７】
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【０１２３】
表３７の結果から、シリカゲルにリン酸や硫酸を混合した処理材は、鉛の固化封入効果に優れていることがわかる。すなわちシリカゲルにリン酸や硫酸を混合した処理材によれば、セメントより少ない添加量で鉛溶出量をセメント以下に抑えることができ、鉛溶出量を規制値よりも少なくすることができている。
【０１２４】
（参考例１６）
普通ポルトランドセメント（宇部セメント製）６０重量部に対して４０重量部の硫酸アルミニウム（和光純薬社製）、アルミニウムシリケート（和光純薬社製）、二酸化ケイ素（シオノギ製薬）、またはリン酸アルミニウムを加えて十分混合し、処理材（２３−１）〜処理材（２３−４）を得た。メッキ工場から排出される、銅を大量に含有する廃水スラッジ５０ｇに対し、上記の各処理材を１５ｇ添加して混練を行い、７日間養生固化させた。その後、それぞれの処理材の安定化効果を調査した。各重金属の溶出量の測定方法には、アメリカ合衆国カリフォルニア州で採用されている試験方法であるＣＡＭ法（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗｅｔ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）を用いた。このときの結果を下記の表３８に示した。
【０１２５】
【表３８】
0003633010.tif 000039
【０１２６】
表３８に示される実験結果より、普通ポルトランドセメントに、硫酸アルミニウム、アルミニウムシリケート、二酸化ケイ素、またはリン酸アルミニウムを混合した廃棄物処理材は、いずれの有害金属に対しても優れた安定化効果を示し、従来のセメントのみの処理法と比較して顕著な効果が現れている。このように、普通ポルトランドセメントに、硫酸アルミニウム、アルミニウムシリケート、二酸化ケイ素、またはリン酸アルミニウムを混合した処理材は、鉛以外に、鉛、カドミムウ、水銀、クロム、銅、ニッケル、亜鉛についても、その溶出量を減少させることができる。