(57)【要約】      （修正有）【課題】低品鉱石である尾鉱堆積場の尾鉱の表面に形成される被覆層の強度を向上させることにより、粉塵の飛散を長期間にわたり防止することと、この被覆層とその上に堆積した尾鉱からなる堆積層の層分離の防止ができる粉塵飛散防止剤を提供する。【解決手段】ポリビニルアルコールや合成樹脂のエマルションなどの固化する性質を有し、固化後における水の接触角が４５°〜７８°である親水性ポリマーと、カット長が０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあり、かつ、繊度が０．１ｄｔｅｘ〜２０ｄｔｅｘの範囲にあるビニロンなどの難溶性繊維物質とを含有し、水溶液または水性分散液を含み、親水性ポリマーに対する難溶性繊維物質の含有量が、質量比で０．１〜１である粉塵飛散防止剤を用い、粒子径１００μｍ以下の微粒子を含む対象物の表面に散布し、固化させ、この対象物の表面に被覆層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固化する性質を有し、固化後における水の接触角が４５°〜７８°である親水性ポリマーと、カット長が０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあり、かつ、繊度が０．１ｄｔｅｘ〜２０ｄｔｅｘの範囲にある難溶性繊維物質を含有する水溶液または水性分散液を含む、粉塵飛散防止剤。
【請求項２】
前記難溶性繊維物質は、膨潤度が１５０％を超えて３００％以下である、請求項１に記載の粉塵飛散防止剤。
【請求項３】
前記親水性ポリマーに対する前記難溶性繊維物質の含有量は、質量比で０．１〜１である、請求項１または２に記載の粉塵飛散防止剤。
【請求項４】
前記難溶性繊維物質は、ビニロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラールから選択される少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれかに記載の粉塵飛散防止剤。
【請求項５】
前記親水性ポリマーは、ポリビニルアルコールまたはエチレン酢酸ビニルエマルションである、請求項１〜４のいずれかに記載の粉塵飛散防止剤。
【請求項６】
前記親水性ポリマーは、ポリマー繊維の形態である、請求項１〜５のいずれかに記載の粉塵飛散防止剤。
【請求項７】
前記親水性ポリマーは、重合度が１０００〜５０００の範囲にあり、ケン化度が９５モル％〜１００モル％の範囲にあるポリビニルアルコールである、請求項１〜６のいずれかに記載の粉塵飛散防止剤。
【請求項８】
固化することにより不織布状となる、請求項１〜７のいずれかに記載の粉塵飛散防止剤。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の粉塵飛散防止剤を、粒子径１００μｍ以下の微粒子を含む対象物の表面に散布し、固化させ、該対象物の表面に被覆層を形成する、粉塵飛散防止方法。
【請求項１０】
前記対象物がゲル状組成物である、請求項９に記載の粉塵飛散防止方法。
【請求項１１】
前記対象物が尾鉱である、請求項９または１０に記載の粉塵飛散防止方法。
【請求項１２】
前記粉塵飛散防止剤を、対象物の表面積に対して、０．５Ｌ／ｍ2〜８Ｌ／ｍ2の割合で散布する、請求項９〜１１のいずれかに記載の粉塵飛散防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉塵の飛散を防止するための粉塵飛散防止剤、および、これを用いた粉塵飛散防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山では、採鉱して得た鉱石を主として物理的に選別し、有用な鉱石と、残余の低品位の鉱石である尾鉱に選別することが行われている。この尾鉱は、一般的には、鉱山の周辺に廃棄されるものであるが、その量は極めて多い。たとえば、鉱石を１０万ｔ採掘すると、その中に含有される銅分は５００ｔ程度であり、残りの９万９５００ｔは尾鉱として廃棄されることとなる。一方、尾鉱には、重金属などの有害物質が含まれることが多く、これが外部に流出した場合には、深刻な環境問題を引き起こすおそれがある。このため、鉱山には、大量の尾鉱を処理および管理するための敷地（以下、「尾鉱堆積場」という）が準備され、あらかじめ定められた管理計画にしたがって、適正に処理することが義務付けられている。
【０００３】
この尾鉱堆積場では、尾鉱に含まれる有害物質が外部に流出しないように種々の措置が採られている。一方、尾鉱には、細かく砕かれ、微粉末状態となっているものも存在し、強風時に粉塵となって飛散した場合には、周辺環境に深刻な被害を与える可能性がある。
【０００４】
粉塵の飛散を防止するためには、尾鉱の表面に、樹脂などから構成されるコーティング剤を散布する方法が、一般的に採られている。しかしながら、従来のコーティング剤は、水性エマルションを使用しているため、散布後、コーティング剤が固化し、被覆層が形成されるまでの間に雨が降った場合には、コーティング剤が流出してしまい、その機能を果たすことができないという問題があった。
【０００５】
このような問題に対して、特開昭６１−２３６８６７号公報には、イミド結合を有する高分子化合物またはポリエチレンイミンの水溶液と水溶性ジアルデヒドとから構成され、散布後、すぐにゲル化するという性質を有するコーティング剤が開示されている。このようなコーティング剤であれば、散布後、コーティング剤が固化するまでの間に雨が降った場合であっても、コーティング剤の流出を防止することができ、被覆層を確実に形成することができる。しかしながら、このコーティング剤により形成される被覆層は、強度が低く、雨水などに対する撥水性も不十分であるという問題がある。
【０００６】
特開昭６２−３９６６８号公報には、イオン性の構造単位を有するエマルションと、このイオン性と逆のイオン性の乳化剤で乳化した樹脂エマルションとからなるコーティング剤が開示されている。また、特開昭６２−３９６６９号公報には、カチオン基を有する樹脂のエマルションと、アニオン基を有する樹脂のエマルションとからなるコーティング剤が開示されている。これらのコーティング剤は、固化後に形成される被覆層が水不溶性を示し、強度および撥水性に優れたものとされている。しかしながら、これらのコーティング剤では、長期間にわたって被覆層を維持することは困難である。加えて、これらのコーティング剤により形成される被覆層は、尾鉱などの対象物が何重にも堆積し、いわゆる「ズリ山」と呼ばれる状態となった場合に、この被覆層の上に堆積した対象物を固定することはできない。このため、ズリ山に何らかの外力が作用した場合には、被覆層とその上に堆積された対象物との境界を起点して層分離が生じ、ズリ山が崩壊してしまうという問題がある。
【０００７】
これに対して、特許第４４３６９９１号公報には、特定の合成樹脂製の接着型接合剤、石こうまたはクレーおよび水を含有するコーティング剤に、さらにセルロース繊維、天然繊維、無機繊維などの繊維物質を含有させる技術が開示されている。この技術によって形成される被覆層は、水に対して不溶性を示し、長期間にわたって、粉塵などの飛散防止効果を持続させることができるばかりでなく、繊維物質の作用により優れた強度を備える。
【０００８】
また、特開平７−１２５８１７号公報には、酢酸ビニル系重合体、オレフィン系重合体、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂などの有機重合体の水溶液または水性分散液に、膨潤度が２０％〜１５０％で、繊度が０．５デニール〜５デニール、繊維長が１ｍｍ〜１０ｍｍであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系繊維を分散させたコーティング剤が記載されている。このコーティング剤により形成される被覆層は、強度が高く、優れた防水性および耐水性を備える。
【０００９】
しかしながら、特許第４４３６９９１号公報および特開平７−１２５８１７号公報に記載のコーティング剤は、廃棄物最終処分場などの有害物質の貯蔵場や野積み堆積物を対象としたものであり、尾鉱堆積場のように、対象物と被覆層が交互に何重にもわたって積層されるような場合を想定したものではない。このため、これらの文献に記載のコーティング剤では、被覆層自体の強度を優れたものとすることができたとしても、上述したズリ山の崩壊といった問題を解決することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６１−２３６８６７号公報
【特許文献２】特開昭６２−３９６６８号公報
【特許文献３】特開昭６２−３９６６９号公報
【特許文献４】特許第４４３６９９１号公報
【特許文献５】特開平７−１２５８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、尾鉱堆積場の尾鉱の表面に形成される被覆層の強度を向上させることにより、粉塵の飛散を長期間にわたり防止するとともに、この被覆層と、その上に堆積した尾鉱などから構成される堆積層の層分離を防止することができる、粉塵飛散防止剤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】
【００１２】
本発明の粉塵飛散防止剤は、固化する性質を有し、固化後における水の接触角が４５°〜７８°である親水性ポリマーと、カット長が０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあり、かつ、繊度が０．１ｄｔｅｘ〜２０ｄｔｅｘの範囲にある難溶性繊維物質を含有する水溶液または水性分散液を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記難溶性繊維物質は、膨潤度が１５０％を超えて３００％以下であることが好ましい。
【００１４】
前記親水性ポリマーに対する前記難溶性繊維物質の含有量は、質量比で０．１〜１であることが好ましい。
【００１５】
前記難溶性繊維物質は、ビニロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１６】
一方、前記親水性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはエチレン酢酸ビニルエマルションを使用することができる。また、前記親水性ポリマーは、該ポリマーを原料として作製された繊維状のポリマー、すなわち、ポリマー繊維の形態のものも使用することができる。特に、重合度が１０００〜５０００の範囲にあり、ケン化度が９５モル％〜１００モル％の範囲にあるＰＶＡが好ましい。
【００１７】
前記粉塵飛散防止剤は、固化することにより不織布状となることが好ましい。
【００１８】
本発明の粉塵飛散防止方法は、本発明の粉塵飛散防止剤を用い、この粉塵飛散防止剤を、粒子径１００μｍ以下の微粒子を含む対象物の表面に散布し、固化させ、該対象物の表面に被覆層を形成することを特徴とする。
【００１９】
本発明の粉塵飛散防止剤は、対象物が乾燥している場合のみならず、該対象物が水分を含み、ゲル状組成物となった場合にも使用することができる。特に、前記対象物が尾鉱である場合に、本発明は好適に適用される。
【００２０】
前記粉塵飛散防止剤を、対象物の表面積に対して、０．５Ｌ／ｍ2〜８Ｌ／ｍ2の割合で散布することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の粉塵飛散防止剤を用いることにより、特に、尾鉱堆積場の尾鉱の表面に形成される被覆層の強度を向上させることができるため、粉塵の飛散を長期間にわたり防止することができる。また、本発明の粉塵飛散防止剤を用いて尾鉱の表面に形成された被覆層は、その上に堆積した尾鉱に含まれる水分により徐々に溶解し、被覆層上に新たに形成された堆積層を一体化することができるため、被覆層と堆積層との層分離を防止することができる。このように、本発明の粉塵飛散防止剤およびこれを用いた粉塵飛散防止方法によれば、尾鉱の堆積に起因して発生する、さまざまな環境問題を効果的に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の粉塵飛散防止剤によって形成された被覆層が、粉塵などの微粒子を捕捉している状態を示すＳＥＭ画像（５０倍）である。
【図２】図２は、従来の粉塵飛散防止剤によって形成された被覆層が、粉塵などの微粒子を捕捉している状態を示すＳＥＭ画像（５０倍）である。
【図３】図３は、実施例１の再溶解性試験における、撹拌後のサンプルの状態を示す写真である。
【図４】図４は、比較例４の再溶解性試験における、撹拌後のサンプルの状態を示す写真である。
【図５】図５は、比較例５の再溶解性試験における、撹拌後のサンプルの状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明者らは、上述の問題に鑑みて、粉塵飛散防止剤について鋭意研究を重ねた結果、固化する性質を有する親水性ポリマーを含有する水溶液または水性分散液に、所定の難溶性繊維物質を含有させた粉塵飛散防止剤を用いることにより、尾鉱堆積場に堆積された尾鉱の表面に強固な被覆層を形成することができるとの知見を得た。また、この粉塵飛散防止剤によって形成された被覆層は水分に対して、適度な再溶解性を示すことから、新たな堆積層と、その直下にある堆積層とが被覆層を介して一体となった堆積層を形成し、これらの層が分離することを防止することを効果的に防止することができるとの知見を得た。本発明は、これらの知見を基になされたものである。
【００２４】
以下、本発明について詳細に説明をする。なお、本発明は、基本的には、鉱山における尾鉱堆積場での使用を前提とするものであるが、工場などの野積み堆積物や廃棄物最終処分場などの微粒子の飛散が問題となる場合にも適用することができる。
【００２５】
１．粉塵飛散防止剤
本発明の粉塵飛散防止剤は、固化する性質を有し、接触角が４５°〜７８°である親水性ポリマーと、カット長が０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあり、かつ、繊度が０．１ｄｔｅｘ〜２０ｄｔｅｘの範囲にある難溶性繊維物質を含有する水溶液または水性分散液を含むことを特徴とする。
【００２６】
（１）粉塵飛散防止剤の組成
（親水性ポリマー）
本発明の粉塵飛散防止剤において使用することができる親水性ポリマーとしては、水などの水性媒体に溶解した後、乾燥させた場合に固化する性質を有し、かつ、固化後においても親水性を示すもの、具体的には、固化後における水の接触角が４５°〜７８°の範囲にあるものを使用する必要がある。このような親水性ポリマーを使用することによって、ポリマーが固化することにより形成された被覆層の上に、新たに対象物が堆積した場合に、この対象物に含まれる水分によって親水性ポリマーの表面の少なくとも一部が溶解し、これによって、新たな堆積層と、その直下にある堆積層とが、被覆層を介して一体となった堆積層を形成する。このため、新たな堆積層と、その直下にある堆積層とが被覆層を起点して層分離することが防止され、堆積した尾鉱の流出を防止することができる。
【００２７】
親水性ポリマーの固化後における水の接触角は４５°〜７８°、好ましく５７°〜７８°、より好ましく６０°〜６７°であることが必要である。接触角が４５°未満では、得られる被覆層の耐久性が低くなり、粉塵飛散防止効果を長期間にわたって維持することができない。一方、接触角が７８°を超えると、難溶性繊維物質との接着性が著しく低下し、十分な粉塵飛散防止効果を得ることができない。なお、本発明において接触角とは、固化後における被覆層表面の濡れやすさを意味し、接触角計により測定することができる。
【００２８】
このような親水性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）や合成樹脂のエマルションを挙げることができる。
【００２９】
親水性ポリマーとしてＰＶＡを使用する場合、接触角が上記範囲にある限り、特に制限されることはない。たとえば、脂肪酸ビニルエステルの１種または２種以上を重合して得られる単独重合体または共重合体、もしくは他の共重合可能な単量体との共重合体などを鹸化して得られるＰＶＡ、あるいは、これらのＰＶＡを変性した変性ＰＶＡが挙げられる。上記ＰＶＡにおいて、共重合可能な他の単量体としては、たとえば、エチレン、プロピレンなどのオレフィン類；アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などの重合性モノカルボン酸類；マレイン酸、イタコン酸などの重合性ジカルボン酸類；無水マレイン酸などの重合性ジカルボン酸無水物；重合性モノカルボン酸類や重合性ジカルボン酸類のエステル類、塩類；アクリルアミド、メタクリルアミドなどの重合性酸アミド類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチルなどのアクリル酸エステル類；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどのメタクリル酸エステル類；アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレートなどのグリシジル基を有する単量体；アルキルビニルエーテル類などが挙げられる。
【００３０】
ただし、ＰＶＡのケン化度は、９５モル％〜１００モル％の範囲にあることが好ましく、９７モル％〜１００モル％の範囲にあることがより好ましい。このケン化度が９５モル％未満では、ＰＶＡの親水性が低くなるため、液状組成物とするための溶解性が低下し、良好な被膜性が得られなくなる場合がある。
【００３１】
また、ＰＶＡの重合度（ＧＰＣ法による数平均分子量）は、１０００〜５０００の範囲にあることが好ましく、１０００〜３０００の範囲にあることがより好ましい。ＰＶＡの重合度が１０００未満では、得られる被覆層の強度が小さく、かつ、その耐水性も劣ったものとなる。一方、この重合度が５０００を超えると、粉塵飛散防止剤が高粘度液となるため、粉粒状堆積物へ散布する時の作業性に支障をきたす場合がある。
【００３２】
一方、親水性ポリマーとして合成樹脂のエマルションを使用する場合、同様に、接触角が上記範囲にある限り、特に制限されることはないが、難溶性繊維物質との接着性の観点から、エチレン酢酸ビニルエマルションを使用することが好ましい。
【００３３】
また、親水性ポリマーとして、上述した親水性ポリマーを原料として作製された繊維形状のポリマー（以下、「ポリマー繊維」という）も使用することもできる。このようなポリマー繊維は、水に対して容易に溶解するため、溶解槽のような特殊な溶解装置を使用することなく、均一なポリマー水溶液を作製することができる。
【００３４】
なお、ポリマー繊維を、ＰＶＡを原料として作製する場合には、溶剤中で紡糸原液をノズルから押し出した直後に急冷させることによりゲル化させ、安定した構造を形成した後に脱溶剤を行う紡糸手法（溶剤湿式冷却ゲル紡糸）によって、ポリマー繊維を形成することが好ましい。このような手法により作製されるポリマー繊維は、通常の乾式紡糸または湿式紡糸によって得られるビニロンとは異なり、常温水に対しても溶解性を示す。
【００３５】
本発明の粉塵飛散防止剤中の親水性ポリマーの含有量は、堆積層の表面に被覆層を形成するのに必要な量であればよく、水性溶媒に対して、好ましくは０．１質量％〜１０質量％の範囲、より好ましくは０．５質量％〜５質量％の範囲とする。親水性ポリマーの含有量が０．１質量％未満では、所望の特性を有する被覆層を形成することができない。一方、１０質量％を超えると、粘度が上昇するため、得られる粉塵飛散防止剤の散布が困難となる。
【００３６】
（難溶性繊維物質）
難溶性繊維物質としては、カット長が０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあり、かつ、繊度が０．１ｄｔｅｘ〜２０ｄｔｅｘの範囲にあることが必要とされる。このような難溶性繊維物質が均一に分散することにより、粉塵飛散防止剤が固化することで形成される被覆層の強度を大幅に向上させることができる。また、この難溶性繊維物質と親水性ポリマーとが、不織布状に対象物を覆い、粉塵などの微細な粒子であっても捕捉することが可能となる。特に、本発明に規定するカット長および繊度を有する難溶性繊維物質を使用することにより、粒径が１００μｍ以下の微粒子も捕捉することができ、粉塵の飛散を、効果的に防止することができる。なお、本発明において、難溶性繊維物質としては、膨潤度が３００％以下の高分子繊維物質を使用することができる。これは高分子繊維物質の膨潤度が３００％を超えると、繊維強度が低下することに起因して、所望の強度を有する被覆層を形成することができなくなるからである。ここで、膨潤度（γ）とは、所定量の繊維物質を採取し、これを繊維長３ｍｍに切断し、常温（３０℃）の水に３０分間浸漬させた後、遠心分離機により、回転数３０００ｒｐｍで１０分間の遠心脱水をしたときの繊維物質の質量（Ｗ1）と、この繊維物質を、さらに熱風乾燥機を使用し、１０５℃で４時間乾燥したときの繊維物質の質量（Ｗ0）とを測定し、数式：γ（％）＝（Ｗ1−Ｗ0）／Ｗ0×１００により求められる値をいう。
【００３７】
難溶性繊維物質のカット長は０．５ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍ、より好ましくは２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲にあることが必要となる。カット長が０．５ｍｍ未満では、添加される繊維が微細すぎるため、被覆層の強度を向上させることができないばかりか、１００μｍ以下の粒子の飛散を防止することができない。一方、カット長が３０μｍを越えると、難溶性繊維物質を均一に分散させることが困難となる。
【００３８】
また、難溶性繊維物質の繊度（単繊維繊度）は、０．１ｄｔｅｘ〜２０ｄｔｅｘ、好ましくは０．５ｄｔｅｘ〜５ｄｔｅｘ、より好ましくは１ｄｔｅｘ〜５ｄｔｅｘの範囲にあることが必要となる。繊度が０．１ｄｔｅｘ未満では、難溶性繊維物質を均一に分散させることが困難となる。一方、繊度が２０ｄｔｅｘを超えると、単位量あたりに含まれる繊維が少なくなり、被覆層の強度を向上させることができないばかりか、１００μｍ以下の粒子の飛散を防止することができない。
【００３９】
なお、難溶性繊維物質の膨潤度は、上述したように３００％以下であることが必要とされるが、好ましくは１５０％を超えて３００％以下、より好ましくは１５０％を超えて２５０％以下、さらに好ましくは１６０％以上２００％以下であることが好ましい。膨潤度がこのような範囲にある場合、難溶性繊維物質が均一に分散し、親水性ポリマーとの接着強度を高いものとすることができる。膨潤度が１５０％以下では、難溶性繊維物質が均一に分散せず、親水性ポリマーとの接着強度を十分なものとすることができない場合がある。
【００４０】
難溶性繊維物質としては、上記の条件を満たすものであれば、特に限定されることなく使用することができるが、被覆層の強度を向上させる観点から、ビニロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などから選択される少なくとも１種を使用することができる。ただし、ＰＶＡ系繊維であるビニロンを用いる場合には、水中での溶解温度が、好ましくは５０℃以上、より好ましくは５５℃以上、さらに好ましくは６０℃以上のものを使用する。水中での溶解温度が５０℃未満では、親水性ポリマーとの混合時に溶解し、繊維形状を維持することができなくなり、得られる被覆層の強度が低下してしまう場合がある。また、雨水などにより繊維物質が溶解し、長期間にわたって被覆層の強度を維持することが困難となるばかりでなく、親水性ポリマーの再溶解時に、同時に溶解してしまい、被覆層と堆積層の層分離を防止するという効果が得られなくなる場合がある。一方、溶解温度の上限は、特に制限されることはないが、７５℃以下であることが好ましく、７０℃以下であることがより好ましい。これは、溶解温度が７５℃を超える難溶性繊維物質は、親水性ポリマーとの接着性が不足するため、被覆層の強度が低下してしまう場合があるからである。なお、本発明において、難溶性繊維物質の溶解温度は、２．６ｇのサンプルを、４００ｍＬの水が入った撹拌槽に入れ、水温を調整しながら、撹拌装置（アズワン株式会社製、トルネード  スタンダード  ＳＭ-１０３）を用いて、回転数２８０ｒｐｍで撹拌し、難溶性繊維物質が完全に溶解したときの温度を意味する。
【００４１】
難溶性繊維物質の含有量は、親水性ポリマーに対する質量比で、好ましくは０．１〜１、より好ましくは０．１〜０．７、さらに好ましくは０．１〜０．５とする。質量比が０．１未満では、被覆層の強度を十分に向上させることができない。一方、質量比が１を超えると、難溶性繊維物質によって形成される網目の数が過剰となり、網目へのポリマーの充填量が不足する。この結果、被覆層全体としての防水効果が低下するばかりでなく、難溶性繊維物質の大量の使用により、コストが上昇するという問題が生じる。
【００４２】
（その他）
本発明の粉塵飛散防止剤は、親水性ポリマーおよび難溶性繊維物質のほかに、その目的や用途に応じて、種々の添加物を添加することも可能である。具体的には、被覆層に着色することを目的として、顔料を添加したり、被覆層の難燃性を向上させることを目的として、難燃剤を添加したりすることが可能である。また、被覆層の厚さを調整するため、あるいは、被覆層の強度をより高いものとするために、粘度調整剤を添加することも可能である。さらには、ｐＨを調整するために、または、重金属や放射性物質などの有害物質を吸着するために微粒子状のゼオライトやドロマイトなどを添加することも可能である。
【００４３】
これらの添加物の添加によって、適切な散布が行われることを容易にしたり、降雨後においても、該粉塵飛散防止剤が容易に流出することを防止し、長期わたり粉塵飛散防止効果を維持することができるといった効果や、対象物に含まれる有害物質の環境に対する影響をより効率的に防止または軽減することができるといった効果が期待される。
【００４４】
このような添加物の含有量は、親水性ポリマーに対する質量比で、好ましくは０．２以下、より好ましくは０．１以下とする。質量比が０．２を超えると、他の構成成分の含有量を適正な範囲に保つことが困難となる。
【００４５】
なお、本発明の粉塵飛散防止剤を構成する水性媒体としては、親水性ポリマー、難溶性繊維物質またはこれらに加えて添加物を均一に分散することができる限り、特に限定されることはないが、取扱いの容易性やコストの観点から、水を使用することが好ましい。
【００４６】
（２）粉塵飛散防止剤の製造方法
本発明の粉塵飛散防止剤は、上述の組成を有する限り、特に、その製造方法が限定されることはないが、たとえば、以下のような方法により製造される。
【００４７】
はじめに、親水性ポリマーを、その濃度が０．１質量％〜１０質量％となるように、２０℃に加温した水に溶解し、ポリマー水溶液とする。なお、親水性ポリマーとして、ポリマー繊維以外の形態のポリマーを使用する場合には、溶解槽などを使用して、６０℃〜９８℃に加温した水に撹拌しながら溶解することが好ましい。
【００４８】
次に、得られたポリマー水溶液に対して、難溶性繊維物質を、ポリマーに対する質量比で０．１〜１となるように添加し、難溶性繊維物質がポリマー水溶液中に均一に分散するように混合する。なお、上述した添加物を添加する場合には、難溶性繊維物質の添加と同時に、この添加物を、ポリマーに対する質量比で０．２以下となるように添加して混合すればよい。この際の混合方法は、特に限定されることはなく、周知の手段を用いることができる。たとえば、シェーカミキサ、レーディゲミキサ、ジュリアミキサなどの手段を用いることができる。
【００４９】
（３）粉塵飛散防止剤の特性
本発明の粉塵飛散防止剤は、樹脂成分として、ＰＶＡや合成樹脂のエマルションなどの固化する性質を有し、固化後における水の接触角が４５°〜７８°である親水性ポリマーを使用しているため、ポリ酢酸ビニル、スチレン−アクリル酸エステル共重合体などの合成樹脂を使用する従来の粉塵飛散防止剤と比べて、樹脂成分の使用量が少量であっても、高い粉塵飛散防止効果を得ることができる。
【００５０】
また、本発明の粉塵飛散防止剤中には、微細な難溶性繊維物質が均一に分散しているため、これが固化することにより形成される被覆層は、難溶性繊維物質が均一に分散したものとなる。このため、本発明の粉塵飛散防止剤により形成される被覆層は、従来の繊維物質を含まない粉塵飛散防止剤と比べて、その強度を大幅に向上させることができる。
【００５１】
特に、本発明では、難溶性繊維物質として、カット長が０．５ｍｍ〜３０ｍｍ、繊度が０．１ｄｔｅｘ〜２０ｄｔｅｘの範囲にあり、かつ、膨潤度が１５０％を超えて３００％以下のものを使用している。このため、本発明の粉塵飛散防止剤によれば、被覆層は不織布状に形成され、対象物に含まれる１００μｍ以下の微粒子も捕捉することができる（図１参照）。これに対して、難溶性繊維物質を含まない粉塵飛散防止剤、または、難溶性繊維物質を含んでも、カット長、繊度および膨潤度が上記範囲にない粉塵飛散防止剤では、被覆層は不織布状に形成されず、同等の効果を得るためには、より多くのポリマーや繊維物質の添加が必要となる（図２参照）。
【００５２】
さらに、本発明の粉塵飛散防止剤によって形成された被覆層は水分に対して、適度な再溶解性を示す。このため、被覆層の表面に、さらに尾鉱などの対象物が堆積した場合には、この対象物に含まれる水分によって被覆層の一部が溶解し、新たに堆積した堆積層とその直下にある堆積層とが、被覆層を介して一体となった堆積層を形成することとなる。この結果、尾鉱などの対象物が何重にも堆積し、いわゆる「ズリ山」と呼ばれる状態となった場合であっても、このズリ山が崩壊することを抑制することができる。
【００５３】
加えて、本発明の粉塵飛散防止剤により形成される被覆層は、吸水性および防水性に優れている。具体的には、吸水性試験方法（ＪＩＳ１９０７  ２００４）に準拠した方法によって測定される吸水速度を、好ましくは６０秒未満、より好ましくは３０秒未満、さらに好ましくは１５秒未満とすることができる。また、変水位透水性試験方法（ＪＩＳ  Ａ１２１８）に準拠した方法によって測定される透水係数を０．０３０ｃｍ／ｓｅｃ以下とすることができる。このため、本発明の粉塵飛散防止剤によれば、被覆層の表面に尾鉱などの対象物が新たに堆積した場合、対象物に含まれる水分によって被覆層の表面の一部が容易に溶解することができ、新たに堆積した対象物を短時間で被覆層と一体化することができる。一方、対象物に含まれる水分は、被覆層を通過して、その直下に存在する対象物まで到達することはないので、対象物に含まれる有害物質が外部に流出することを効果的に防止することができる。
【００５４】
２．粉塵飛散防止方法
本発明の粉塵飛散防止剤は、尾鉱などの対象物に対して均一に散布した後、固化することにより、その機能を発揮することができる。この際、形成される被覆層の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましく、２ｍｍ〜４ｍｍであることがより好ましい。被覆層の厚さが、１ｍｍ未満では、上述した効果を十分に得ることができない。また、５ｍｍを超えても、それ以上の効果を得ることができないばかりか、粉塵飛散防止剤の使用量が増加し、ランニングコストの上昇を招くこととなる。
【００５５】
このような粉塵飛散防止剤の散布方法は、対象物に均一に散布することができる限り、特に制限されることはなく、従来技術と同様に、散布用ポンプなどにより散布することができる。散布量は、対象物の性状や粉塵飛散防止剤の粘度などにより適宜調製されるべきものであるが、通常は０．５Ｌ／ｍ2〜８Ｌ／ｍ2とすることが好ましく、１Ｌ／ｍ2〜４Ｌ／ｍ2とすることがより好ましい。粉塵飛散防止剤の散布量をこのような範囲とすることで、被覆層の厚さを上述した範囲に制御することが容易となる。散布量が０．５Ｌ／ｍ2未満では、対象物に均一に散布することが困難となる。一方、散布量が８Ｌ／ｍ2を超えても、それ以上の効果を得ることはできないばかりか、粉塵飛散防止剤の使用量が増加し、ランニングコストの上昇を招くこととなる。
【００５６】
なお、本発明の粉塵飛散防止剤は、対象物が乾燥している場合のみならず、該対象物が水分を含み、ゲル状組成物となった場合にも使用することができる。この場合には、粉塵の飛散といった問題が生じることはないが、ゲル状組成物の中に水分を保持し、過度の乾燥を防ぐという効果を得ることができる。なお、ゲル状組成物とは、細かな尾鉱が水などに分散して、泥状になったものを意味する。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下の実施例においては、実験室の一区画（１ｍ×１ｍ）に粒径１００μｍ以下の微粒子を含む尾鉱などからなる、厚さ４ｍｍの堆積層を再現し、この堆積層の表面に、孔径１ｍｍのノズルを有する噴霧器（株式会社工進製、蓄圧式噴霧器ＨＳ−２５１ＢＴ）を用いて、所定量の粉塵飛散防止剤を散布することにより被覆層を形成した。このようにして得られた被覆層に対して、（ａ）粉塵飛散防止効果試験、（ｂ）再溶解性評価試験、（ｃ）吸水性試験および（ｄ）透水性の評価を行うことで、被覆層の特性を評価した。
【００５８】
（ａ）粉塵飛散防止効果試験
粉塵飛散防止効果の評価は、実験室内に再現した堆積層の上に、実施例１〜２２および比較例１〜６の粉塵飛散防止剤をそれぞれ散布することにより被覆層を形成した後、風速２５ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓのエアーを吹き付け、粉塵の飛散量および被覆層の保持率を測定することにより行った。なお、粉塵の飛散量は、予め測定した堆積層の質量と、粉塵が飛散した後の堆積層の質量との差を求めることにより算出した。また、被覆層の保持率は、被覆層の全面積に対する、粉塵が飛散した部分の面積の割合を求めることにより算出した。
【００５９】
（ｂ）吸水性試験
吸水性の評価は、吸水性試験方法（ＪＩＳ１９０７  ２００４）に準拠した試験方法によって、固化後の被覆層の吸水速度を測定することにより行った。
【００６０】
（ｃ）再溶解性評価試験
被覆層の再溶解性の評価は、被覆層から切り出した５ｃｍ×５ｃｍのサンプルを、１Ｌの水が入った撹拌槽に入れ、撹拌装置（アズワン株式会社製、トルネード  スタンダード  ＳＭ―１０３）を用いて、回転数を７００ｒｐｍとして１０分間撹拌した後、残渣物を、網目が５ｍｍの金網を用いて捕集し、５０℃で８時間乾燥させた後の質量を測定することにより行った。
【００６１】
（ｄ）透水性（防水性）の評価
透水性の評価は、すなわち、被覆層の防水性の評価は、ＪＩＳ  Ａ１２１８に準拠した変水位透水性試験装置（株式会社西日本試験機製）を用いて、透水係数を測定することにより行った。
【００６２】
（実施例１）
親水性ポリマーとして、接触角が５７°、重合度１７００、ケン化度９６モル％であるＰＶＡ（株式会社クラレ製、ＰＶＡ−ＣＳＴ）を、ＰＶＡの濃度が１質量％となるように、６０℃に加温した純水に溶解したポリマー水溶液を作製した。このポリマー水溶液に難溶性繊維物質として、溶解温度が６５℃であるビニロン（株式会社クラレ製、ＶＰＢ１０５−２）を添加した。このとき、ＰＶＡに対するビニロンの含有量は、親水性ポリマー：繊維物質の質量比で５：１であった。また、使用したビニロンのカット長は４ｍｍ、繊度は１．７ｄｔｅｘ、膨潤度は２００％であった。これらの組成物からなる混合物をシェーカミキサに用いて十分に混合することにより粉塵飛散防止剤を得た。
【００６３】
その後、実施例１の粉塵飛散防止剤を、実験室に再現した堆積層の表面に、１Ｌ／ｍ2の割合で散布した。実施例１の粉塵飛散防止剤は、気温５０℃の環境下で、２４時間ほど放置することにより完全に固化し、堆積層の表面に厚さ２ｍｍ程度の被覆層を形成した。
【００６４】
このようにして形成された被覆層に対して、（ａ）〜（ｄ）の評価試験を実施した。この結果を表４に示す。また、図３に再溶解性評価試験における撹拌後のサンプルの状態を示す。
【００６５】
（実施例２〜２２、比較例１〜６）
親水性ポリマーおよび難溶性繊維物質の種類や含有量などを表１〜表３に示すようにしたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２〜２２および比較例１〜６の粉塵飛散防止剤を得た。これらの粉塵飛散防止剤のそれぞれについて、実施例１と同様にして、実験室に再現した堆積層の表面に所定量散布し、気温５０℃の環境下で、２４時間ほど放置することにより完全に固化させた。その後、実施例１と同様にして、（ａ）〜（ｄ）の評価試験を実施した。これらの結果を表４に示す。また、図４に比較例４の、図５に比較例５の再溶解性評価試験における撹拌後のサンプルの状態を示す。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
【表２】
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【００６８】
【表３】
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【００６９】
【表４】
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【００７０】
［評価］
本発明の技術的範囲に属する実施例１〜２２は、（ａ）〜（ｄ）の評価試験の結果が概ね良好で、本発明による効果を十分に発揮し得ることが確認された。特に、実施例１〜１４および実施例１８では、高い粉塵飛散防止効果が確認された。一方、実施例１５〜１７では、難溶性繊維物質の膨潤度が本発明の範囲から外れていたため、実施例１〜１４および実施例１８に比べて、粉塵飛散防止効果がわずかながら劣ったものとなった。また、実施例１９〜２２では、難溶性繊維物質の繊度とカット長の少なくとも一方が、好適範囲から外れていたため、同様に、粉塵飛散防止効果がわずかながら劣ったものとなった。
【００７１】
これに対して、比較例１〜５は、難溶性繊維物質を含まない例である。比較例１〜４は、吸水速度および再溶解性が概ね良好であるものの、十分な粉塵飛散防止効果が得られなかった。一方、比較例５では、ポリマーの濃度および散布量を増加したため、十分な粉塵効果が得られているが、このことに起因して、吸水速度や再溶解性が低下してしまった。
【００７２】
また、比較例６はポリマーの接触角が大き過ぎたため、粉塵飛散防止効果は十分であったが、吸水速度および再溶解性が劣ったものとなった。
【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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