(57)【要約】【課題】石灰成分を含む廃棄物に含まれる有害物質であるふっ素、ほう素、砒素及びセレンの溶出量を土壌環境基準以下に低減できる経済的かつ効率的な処理技術を提供すること。【解決手段】カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム及びアルカリ金属リン酸塩を含有することを特徴とする、石灰成分を含む廃棄物からのふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロムの溶出防止剤およびそれを用いた溶出防止方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム及びアルカリ金属リン酸塩を含有することを特徴とする、石灰成分を含む廃棄物からのふっ素、ほう素、砒素及びセレンの溶出防止剤。
【請求項２】
カルシウムアルミネートが、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝０．９〜１．４の結晶質カルシウムアルミネートと、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝１．６〜２．６の非晶質カルシウムアルミネートとを含むものである請求項１に記載の溶出防止剤。
【請求項３】
カルシウムアルミネートが、前記結晶質カルシウムアルミネートと、前記非晶質カルシウムアルミネートとを１００：１０〜１００：３００の質量比で含むものである請求項２に記載の溶出防止剤。
【請求項４】
カルシウムアルミネートが、非晶質の１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3を主成分とするものである請求項１に記載の溶出防止剤。
【請求項５】
アルカリ金属リン酸塩が、リン酸カリウムである請求項１〜４のいずれかに記載の溶出防止剤。
【請求項６】
さらにリン酸カルシウムを含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の溶出防止剤。
【請求項７】
リン酸カルシウムが、リン酸二水素カルシウムであることを特徴とする、請求項６に記載の溶出防止剤。
【請求項８】
さらに還元成分を含有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の溶出防止剤。
【請求項９】
還元成分が、硫酸第一鉄一水和物であることを特徴とする、請求項８に記載の溶出防止剤。
【請求項１０】
さらに消石灰を含有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の溶出防止剤。
【請求項１１】
カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム、アルカリ金属リン酸塩、並びに還元成分及び／又は消石灰を含有することを特徴とする、石灰成分を含む廃棄物からのふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロムの溶出防止剤。
【請求項１２】
石灰成分を含み、ふっ素、ほう素、砒素及びセレンから選ばれる１種以上の溶出量が土壌環境基準を超える廃棄物に、請求項１〜１０のいずれかに記載の溶出防止剤を添加、混合することを特徴とする、該廃棄物からのふっ素、ほう素、砒素及びセレンの溶出防止方法。
【請求項１３】
石灰成分を含み、ふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロムから選ばれる１種以上の溶出量が土壌環境基準を超える廃棄物に、請求項８〜１０のいずれかに記載の溶出防止剤を添加、混合することを特徴とする、該廃棄物からのふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロムの溶出防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石灰成分を含む廃棄物からの有害物質の溶出を効果的に防止できる溶出防止剤およびそれを用いた溶出防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物の有効利用に関する様々な取組みが行われているが、その実績は十分とはいえない。例えば、石炭火力発電所または石炭ボイラーなどで石炭の燃焼にともない発生する石炭灰は年間約１千万ｔ発生しており、一部はセメント原料あるいは土工材料として埋め戻し土、路盤材、コンクリ−ト製品用混和材などに利用されているものの、その多くは産業廃棄物として地中又は海面に埋立て処分されている。今後、廃棄物処分場の逼迫や環境負荷低減という社会情勢に対応するためには、このような廃棄物を土工材料等に有効利用する取り組みを進めていく必要がある。しかし、石炭灰などの廃棄物には重金属類や有害物質の溶出という環境安全面の課題があり、具体的には、主にふっ素、ほう素、砒素、セレンの溶出量が土壌環境基準（環境庁告示第４６号）を超える恐れがあることが土工材料等に有効利用する上での課題となっている。また、廃棄物によっては六価クロムの溶出が問題になる場合もある。表１に土壌環境基準（環境庁告示第４６号）に規定されているふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロムの溶出量を示す。
【０００３】
【表１】
2014133865.tif 000002
【０００４】
前記４種の有害物質のうち、ふっ素については、廃棄物のｐＨが高いと溶出量が増加する傾向があり、ほう素、砒素、セレンとは異なる溶出挙動を示すことが知られている。一方、石炭火力発電所等から発生する廃棄物である石炭灰は、近年の石炭需給の悪化による低品位炭の使用量増加により、石灰成分（酸化カルシウム）の含有量が多くなっている。このように石灰成分を多く含む廃棄物はｐＨが高い傾向にあるため、ふっ素の溶出量を土壌環境基準以下に抑制することが困難であり、特に、ふっ素と共にほう素、砒素、セレンという溶出挙動が異なる有害物質が廃棄物に含まれる場合は、それら複数の有害物質の溶出を同時に抑制することは極めて困難であった。
【０００５】
従来、ふっ素の不溶化技術としては、消石灰などのカルシウム塩を使用して難溶性のふっ化カルシウムを生成させる方法、硫酸アルミニウムなどのアルミニウム塩を使用して水酸化アルミニウムが生成される過程でふっ素を吸着・不溶化する方法、硫酸マグネシウムなどのマグネシウム塩を使用して水酸化マグネシウムが生成される過程でふっ素を吸着・不溶化する方法などが知られている。また、ほう素の不溶化技術としては、硫酸アルミニウムなどのアルミニウム塩の使用、あるいは、硫酸アルミニウムと消石灰を併用することで、ほう素を吸着・不溶化する方法が知られている。また、砒素の不溶化技術としては、硫酸アルミニウムなどのアルミニウム塩を使用して水酸化アルミニウムが生成される過程で砒素を吸着・不溶化する方法、塩化第二鉄などの鉄塩を使用して水酸化鉄が生成される過程で砒素を吸着・不溶化する方法などが知られている。また、セレンの不溶化技術としては、鉄塩などを使用した吸着・不溶化方法が知られている。
【０００６】
しかし、これらの不溶化技術は不溶化の効果が低いため、廃棄物からの前記有害物質の溶出量を土壌環境基準以下に抑制することは困難であった。このような状況において、廃棄物における有害物質の溶出抑制方法が提案されている。すなわち、砒素や６価クロムをキレート剤であるジチオカルバミン酸塩あるいはジチオカルバミン酸誘導体で捕捉・不溶化する技術（特許文献１、２）、汚染土壌や焼却灰にチオ硫酸化合物を添加するとともに焼却灰を加熱することで、焼却灰などに含まれる砒素やセレンなどの重金属類を不溶化する装置に関する技術（特許文献３）、土壌または焼却灰に水硬性結合材であるセメントまたは石灰を添加することで、土壌や焼却灰に含まれるふっ素やほう素の溶出を抑制する技術（特許文献４）、製鋼スラグなどの産業廃棄物にカルシウムアルミネートなどの粉末を添加することで、産業廃棄物からのふっ素の溶出を抑制する技術（特許文献５）、石炭や製紙スラッジなどを燃焼して発生するほう素含有燃焼灰に酸化カルシウム類及び/または水酸化カルシウム類、硫酸カルシウム類、アルミナセメント、水を加えて混合処理することにより、その燃焼灰からのほう素の溶出を抑制する技術（特許文献６）、カルシウムアルミネートとケイ酸カルシウムとを含有する不溶化剤を用いたふっ素及び／又はほう素の不溶化方法であり、ふっ素及び／又はほう素を含む固形物と該不溶化剤と水を混合してから所要期間養生することでふっ素及び／ 又はほう素を不溶化する技術（特許文献７）、汚染土壌や焼却灰に対し、硫酸アルミニウムとチオ硫酸ナトリウムおよび鉄粉を必須成分として含む汚染物質の溶出防止剤を添加・混合することで、砒素やセレンなどの重金属類およびほう素やふっ素の溶出を抑制する技術（特許文献８）、下水汚泥焼却灰にポルトランドセメントのような固化材および水を添加混合し、転動造粒法又は圧縮造粒法により造粒した後、該造粒物の表面にアスファルト・水エマルジョンを用いてアスファルト皮膜を形成させることで、砒素などの重金属類の溶出を物理的に抑制する技術（特許文献９）、鉄粉、酸化カルシウム、酸化アルミニウムを必須成分として含む有害元素の溶出抑制剤を用いることで、フライアッシュからのふっ素、ほう素および砒素やセレンなどの重金属類の溶出を抑制する技術（特許文献１０）が報告されている。
【０００７】
また、廃棄物からの有害物質の溶出防止とは異なるが、ふっ素の溶出抑制技術として、リン酸水素カルシウム二水和物を用いてふっ素汚染土壌中のふっ素を不溶化する技術（特許文献１１）、ふっ素汚染土壌に酸性物質を添加して汚染土壌のｐＨを５．５以上６．５以下とした後にリン酸カルシウム化合物をさらに添加し、汚染土壌中のふっ素を不溶化する技術（特許文献１２）が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開１９９８−１９２８７０号公報
【特許文献２】特開２００１−１２１１３３号公報
【特許文献３】特開２００６−０００７４６号公報
【特許文献４】特開２００４−０８９８１６号公報
【特許文献５】特開２００１−２５９５７０号公報
【特許文献６】特開２００５−３２９３４３号公報
【特許文献７】特開２００６−２２４０２５号公報
【特許文献８】特開２００２−２３９５２２号公報
【特許文献９】特開１９９５−０６０２２２号公報
【特許文献１０】特開２００５−２７９４１３号公報
【特許文献１１】特開２００７−２１６１５６号公報
【特許文献１２】特開２０１２−０８１３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、これら従来の有害物質の溶出防止技術は、高価な成分を使用する、大がかりな装置を使用する、さらに一部の有害物質だけの溶出抑制ができる手段にすぎず前記４種の有害物質の溶出を同時に抑制できるものではない等の課題があった。
【００１０】
また、これらの有害物質の溶出防止技術を用いて石灰成分を含みｐＨが高い廃棄物からのふっ素の溶出を抑制するには、廃棄物のｐＨを狭い範囲に調整する必要があり不溶化処理が煩雑となる、酸性物質の添加量が多く不経済であるなどの課題があり、さらに、ふっ素以外の有害物質には効果がなく、前記４種の有害物質の溶出を同時に抑制することができないという課題があった。
従って本発明の課題は、石灰成分を含む廃棄物に含まれる有害物質であるふっ素、ほう素、砒素及びセレンの濃度を土壌環境基準未満に低減できる経済的かつ効率的な処理技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明者は、検討を重ねた結果、有害物質としてふっ素、ほう素、砒素及びセレンから選ばれる１種以上を含む廃棄物を処理するに際し、カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム及びアルカリ金属リン酸塩を組み合わせた組成物を使用することで、汚染廃棄物が石灰成分を含む場合でも前記４種の有害物質の溶出量を同時に土壌環境基準以下に低減できることを見出した。また、カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム及びアルカリ金属リン酸塩に加えて、還元成分及び／又は消石灰を組み合わせた組成物を使用することで、前記４種の有害物質の溶出量が高い廃棄物であっても、これらの有害物質の溶出量を低減でき、さらに六価クロムの溶出量も同時に土壌環境基準以下に低減できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、次の［１］〜［１３］に係るものである。
[１]カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム及びアルカリ金属リン酸塩を含有することを特徴とする、石灰成分を含む廃棄物からのふっ素、ほう素、砒素及びセレンの溶出防止剤。
[２]カルシウムアルミネートが、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝０．９〜１．４の結晶質カルシウムアルミネートと、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝１．６〜２．６の非晶質カルシウムアルミネートとを含むものである［１］に記載の溶出防止剤。
[３]カルシウムアルミネートが、前記結晶質カルシウムアルミネートと、前記非晶質カルシウムアルミネートとを１００：１０〜１００：３００の質量比で含むものである［２］に記載の溶出防止剤。
[４]カルシウムアルミネートが、非晶質の１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3を主成分とするものである［１］に記載の溶出防止剤。
[５]アルカリ金属リン酸塩が、リン酸カリウムである［１］〜［４］のいずれかに記載の溶出防止剤。
[６]さらにリン酸カルシウムを含有することを特徴とする、［１］〜［５］のいずれかに記載の溶出防止剤。
[７]リン酸カルシウムが、リン酸二水素カルシウムであることを特徴とする、［６］に記載の溶出防止剤。
[８]さらに還元成分を含有することを特徴とする、[１]〜[７]のいずれかに記載の溶出防止剤。
[９]還元成分が、硫酸第一鉄一水和物であることを特徴とする、[８]に記載の溶出防止剤。
[１０]さらに消石灰を含有することを特徴とする、[１]〜[９]のいずれかに記載の溶出防止剤。
[１１]カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム、アルカリ金属リン酸塩、並びに還元成分及び／又は消石灰を含有することを特徴とする、石灰成分を含む廃棄物からのふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロムの溶出防止剤。
[１２]石灰成分を含み、ふっ素、ほう素、砒素及びセレンから選ばれる１種以上の溶出量が土壌環境基準を超える廃棄物に、［１］〜［１０］のいずれかに記載の溶出防止剤を添加、混合することを特徴とする、該廃棄物からのふっ素、ほう素、砒素及びセレンの溶出防止方法。
[１３]石灰成分を含み、ふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロムから選ばれる１種以上の溶出量が土壌環境基準を超える廃棄物に、[８]〜[１０]のいずれかに記載の溶出防止剤を添加、混合することを特徴とする、該廃棄物からのふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロムの溶出防止方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の溶出防止剤で処理した石灰成分を含む廃棄物は、経済的かつ効率的な処方で廃棄物中に含まれる有害物質であるふっ素、ほう素及び重金属類（砒素、セレン、六価クロム）の溶出量を土壌環境基準以下に低減できるため、溶出防止処理後の廃棄物を埋め戻し材等の土工材料として使用した際に環境安全性を確保することができる。よって、本発明は有害物質で汚染された廃棄物の有効利用の促進に極めて有用な技術である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の溶出防止剤に用いるカルシウムアルミネートは、基本的にはＣａＯ原料とＡｌ2Ｏ3原料を熱処理することにより得られる物質である。カルシウムアルミネートは、化学成分としてＣａＯとＡｌ2Ｏ3からなる結晶質やガラス化が進んだ構造の水和活性物質であれば良く、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3に加えて他の化学成分が加わった化合物、固溶体、ガラス質物質又はこれらの混合物等でもよい。前者（結晶質）としては、例えば１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ・２Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ・６Ａｌ2Ｏ3等が挙げられ、後者（ガラス質）としては、例えば、４ＣａＯ・３Ａｌ2Ｏ3・ＳＯ3、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2、Ｎａ2Ｏ・８ＣａＯ・３Ａｌ2Ｏ3等が挙げられる。
【００１５】
さらに、本発明で用いるカルシウムアルミネートとしては、結晶質カルシウムアルミネートと非晶質カルシウムアルミネートとを含むものが好ましく、十分な溶出防止効果を得る点から、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝０．９〜１．４の結晶質カルシウムアルミネートと、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝１．６〜２．６の非晶質カルシウムアルミネートとを含むものがより好ましい。また、非晶質カルシウムアルミネートのみを用いる場合は、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝１．７である１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3を主成分とするものが好ましい。
【００１６】
ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝０．９〜１．４の結晶質カルシウムアルミネートは、前記のようなＣａＯ源とＡｌ2Ｏ3源をそれぞれＣａＯ換算及びＡｌ2Ｏ3換算して当該モル比の範囲になるように混合したものを、例えば１６００℃で加熱し、これを徐冷すれば得られる。また、徐冷は、加熱装置内での自然放冷が一般的に採用できるが、加熱装置の構造上急激な温度低下が起こる場合は、概ね１０℃／分以下の降温速度になるよう加熱調整するのが好ましい。ＣａＯ源は特に限定されないが、例えば石灰石粉、消石灰や生石灰粉を好適に挙げることができ、Ａｌ2Ｏ3源は、例えばボーキサイト粉、水酸化アルミニウム、炭酸アルミニウム、アルミ残灰、アルミナ粉末等を好適に挙げることができる。該結晶質カルシウムアルミネートのブレーン比表面積は、３０００〜１００００ｃｍ2／ｇが好ましく、これと共に使用する非結晶質カルシウムアルミネートのブレーン比表面積と概ね同じものとするのが好ましい。
【００１７】
ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝１．６〜２．６の非晶質カルシウムアルミネートは、ＣａＯ源とＡｌ2Ｏ3源をそれぞれＣａＯ換算及びＡｌ2Ｏ3換算して当該モル比の範囲に混合したものを、例えば１４００〜１９００℃で加熱溶融し、これを急冷することによって得られる。急冷は、例えば溶融物の該加熱温度からの炉外取り出し、水中急冷、冷却ガスの吹き付け等の公知の急冷手法で行うことができる。また前記非晶質カルシウムアルミネートは、粉砕・分級・篩い分け等を適宜行うことによって粒度を調整し、ブレーン比表面積で３０００〜１００００ｃｍ2／ｇにしたものを用いるのが好ましい。なお、ＣａＯ源及びＡｌ2Ｏ3源は、前記結晶質カルシウムアルミネートの場合と同じものが使用できる。
【００１８】
本発明で用いるカルシウムアルミネートは、前記のＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝０．９〜１．４の結晶質カルシウムアルミネートと、前記のＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝１．６〜２．６の非晶質カルシウムアルミネートを、１００：１０〜１００：３００の質量比で含むものが好ましく、１００：５０〜１００：２００の質量比で含むものがより好ましい。この質量比のカルシウムアルミネート混合物を用いることで、有害物質を含む廃棄物に対する溶出防止効果を特に良好に発揮することができる。また、本発明で用いるカルシウムアルミネートとしては、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3を主成分とする非晶質カルシウムアルミネートを単独で使用することも好ましく、特に還元成分および／または消石灰と併用することで優れた溶出防止効果を得ることができる。
【００１９】
本発明に用いる硫酸アルミニウムは、化学成分としてＡｌ2（ＳＯ4）3・ｎＨ2Ｏで表される水和物、あるいはＡｌ2（ＳＯ4）3で表される無水塩の何れでも良い。好ましくは、有害物質の溶出抑制効果に優れていることからｎが１４〜１８の水和物が良い。
【００２０】
本発明に用いるアルカリ金属リン酸塩としては、リン酸ナトリウムやリン酸カリウムなどの易溶性の塩が挙げられる。本発明では、アルカリ金属リン酸塩を配合することにより、良好な溶出抑制効果が得られる。アルカリ金属リン酸塩としては、下記式（１）〜（３）で表されるリン酸カリウムが好ましく、溶出抑制効果に優れていることから下記式（２）で表されるリン酸二水素カリウムがより好ましい。
【００２１】
Ｋ2ＨＰＯ4    （１）
ＫＨ2ＰＯ4    （２）
Ｋ3ＰＯ4      （３）
【００２２】
本発明に用いるリン酸カルシウムとしては、下記式（４）〜（６）で表されるリン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸二水素カルシウムが好ましく、良好な溶出抑制効果が得られることから下記式（６）で表されるリン酸二水素カルシウムがより好ましい。
Ｃａ3(ＰＯ4)2    （４）
ＣａＨＰＯ4      （５）
Ｃａ(Ｈ2ＰＯ4)2  （６）
【００２３】
本発明においては、カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム及びアルカリ金属リン酸塩に加えて、還元成分及び／又は消石灰を使用すると、ふっ素、ほう素、砒素及びセレンの溶出量の多い石灰成分を含む廃棄物を対象とした場合でも、これらの有害物質の溶出量が十分に低減できる。また、これらの成分を併用すると、廃棄物からの六価クロムの溶出量も低減できる。
【００２４】
本発明に用いる還元成分としては、硫酸第一鉄、チオ硫酸ナトリウム、ギ酸、シュウ酸などが挙げられるが、取扱いが容易で、比較的安価であることから硫酸第一鉄が好適に使用できる。硫酸第一鉄としては、結晶水を７つ有する硫酸第一鉄七水和物と結晶水を１つ有する硫酸第一鉄一水和物があるが、保存安定性が高い硫酸第一鉄一水和物を用いるのが好ましい。
【００２５】
本発明に用いる消石灰は、化学式 Ｃａ（ＯＨ）2で表されるカルシウムの水酸化物を主成分とするものであれば好適に使用できる。溶出防止効果を良好に発揮させるためには、ふるい径６００μｍを全通する消石灰が特に好ましい。
【００２６】
本発明の溶出防止剤において、硫酸アルミニウム、アルカリ金属リン酸塩及びリン酸カルシウムの配合割合は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して硫酸アルミニウム５〜５０質量部、アルカリ金属リン酸塩０．５〜１０質量部及びリン酸カルシウム２０〜５００質量部となるように配合すると、良好な溶出防止効果が得られるため好ましい。また、還元成分及び消石灰の配合割合は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、還元成分２０〜２００質量部、消石灰１００〜１０００質量部とするのが、溶出防止効果の点で好ましい。
【００２７】
また、本発明の溶出防止剤には、溶出防止効果を損なわない限り、セメント等の固化材、タンカル粉末等の増量材などを配合しても良い。
【００２８】
本発明の溶出防止剤が対象とする廃棄物には、石炭灰、下水汚泥焼却灰、ペーパースラッジ灰、製鋼スラグ、ゴミ焼却灰等の焼却灰類などが挙げられる。さらに、廃棄物としては、ふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロムから選ばれる１種以上の溶出量が土壌環境基準を超え、石灰成分として酸化カルシウムまたは水酸化カルシウムのいずれかを含むものを対象とするのが好ましく、石灰成分を２質量％以上含むものがより好ましい。石炭灰は、石炭火力発電所または石炭ボイラーなどで石炭の燃焼にともない発生する焼却灰である。下水汚泥焼却灰は、下水汚泥を脱水し、さらに減量化・安定化させるために焼却処理がなされたものである。ペーパースラッジ灰は、製紙工場から排出されるペーパースラッジを焼却・減容化する際に発生する焼却灰である。製鋼スラグは、高炉で製造された銑鉄を転炉等で脱炭素して鋼に精錬する工程で発生するスラグである。ゴミ焼却灰は、都市ゴミなどを減量化・安定化させるために焼却処理がなされたものである。また、これらの廃棄物と本発明の溶出防止剤との混合を容易に行うためには、廃棄物の最大粒径は１．２ｍｍ以下が好ましい。
【００２９】
前記有害物質が土壌環境基準を超える廃棄物を本発明の溶出防止剤で処理するには、廃棄物に溶出防止剤を添加し、水を加えて混合すればよい。廃棄物に対する溶出防止剤の添加量は、有害物質の含有量によるが廃棄物１００質量部に対して０.５〜１５質量部とするのが好ましく、経済性の面から０.５〜５質量部とするのがより好ましい。
【００３０】
本発明の溶出防止剤と廃棄物と水との混合方法は、特に制限されず、パン型ミキサーや強制二軸ミキサーなどの一般的なミキサーを用いて本発明の溶出防止剤と廃棄物と水を混合して、有害物質の溶出防止処理を行うことができる。また、溶出防止処理を施した汚染物は土工材料として有効利用することができ、具体的には、埋め戻し材、路盤材、盛土材、裏込材、土壌改良材、道路資材、コンクリート製品用混和材等に使用することができる。
【実施例】
【００３１】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００３２】
（溶出防止剤）
ＣａＯ源に石灰石（ＣａＯ含有量；５６質量％）、Ａｌ2Ｏ3源にバン土頁岩（Ａｌ2Ｏ3含有量；８８質量％）のそれぞれ粗砕粒（粒径約１ｍｍ以下）を用い、以下のＡ１〜Ａ６で表すカルシウムアルミネートの粉末を作製した。その作製方法は、ＣａＯ源とＡｌ2Ｏ3源を所定のモル比に配合したものを、電気炉で１８００℃（±５０℃）に加熱し、６０分間保持した後、加熱を停止して炉内で自然放冷して得た（Ａ１〜Ａ４）。同様に１８００℃（±５０℃）に加熱し、６０分間保持した後、温度１８００℃の電気炉から加熱物を常温下に取り出し、取り出し後は直ちに加熱物表面に流量約１００ｃｃ／秒で窒素ガスを吹き付けて急冷して得た（Ａ５〜Ａ７）。得られた冷却物はボールミルで粉砕し、ブレーン比表面積が５０００±５００ｃｍ2／ｇとなるよう粉砕時間を変えて粉末度を調整した。
Ａ１；ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝モル比１．０の結晶質カルシウムアルミネート
Ａ２；ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝モル比１．３の結晶質カルシウムアルミネート
Ａ３；ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝モル比１．７の結晶質カルシウムアルミネート
Ａ４；ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝モル比０．５の結晶質カルシウムアルミネート
Ａ５；ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝モル比１．７の非晶質カルシウムアルミネート（非晶質１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3）
Ａ６；ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝モル比２．３の非晶質カルシウムアルミネート
Ａ７；ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝モル比２．９のガラス化率１０％のカルシウムアルミネート
【００３３】
Ａ１〜Ａ７のカルシウムアルミネートと次に示すＢ〜Ｄから選定される材料を用い、表２及び表３に示す配合割合でヘンシェル型ミキサーを用いて３分間乾式混合し、溶出防止剤を作製した。
Ｂ；硫酸アルミニウム１４−１８水和物：関東化学社製  粉末試薬
Ｃ；リン酸二水素カリウム：関東化学社製  粉末試薬
Ｄ；リン酸二水素カルシウム：太平化学産業社製  食品添加物用粉末
Ｅ；硫酸第一鉄一水和物：富士チタン工業社製
Ｆ；消石灰：関東化学社製  粉末試薬
【００３４】
【表２】
2014133865.tif 000003
【００３５】
【表３】
2014133865.tif 000004
【００３６】
（廃棄物）
・石炭灰
有害物質を含む廃棄物として最大粒径が１．２ｍｍ以下の石炭灰５種類を使用した。これら石炭灰について、石灰成分（酸化カルシウム）の含有量、環境庁告示第４６号に準じた方法により、ふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロム(Cr6+)の溶出量を測定し、同法による溶出試験の検液のｐＨを測定した。測定結果を表４及び表５に示す。
【００３７】
【表４】
2014133865.tif 000005
【００３８】
【表５】
2014133865.tif 000006
【００３９】
（溶出量の測定１）
表４に示す石炭灰（ＦＡ−１、ＦＡ−２、ＦＡ−３）に表２の溶出防止剤と水を表７に示す配合割合で加え、モルタルミキサーで３分間混合して混合物を調整した。該混合物を２０℃の温度で７日間風乾養生した後に、環境庁告示第４６号に準じた方法でふっ素、ほう素、砒素及びセレンの溶出量を測定した。溶出量の測定結果を表７に示す。
【００４０】
（溶出量の測定２）
表５に示すセレンあるいは砒素の溶出量が非常に高い石炭灰（ＦＡ−４、ＦＡ−５）に表３の溶出防止剤と水を表８に示す配合割合で加え、モルタルミキサーで３分間混合して混合物を調整した。該混合物を２０℃の温度で７日間風乾養生した後に、環境庁告示第４６号に準じた方法でふっ素、ほう素、砒素、セレン及び六価クロムの溶出量を測定した。溶出量の測定結果を表８に示す。
【００４１】
〔環境庁告示第４６号に準じた溶出量測定方法〕
（１）７日間風乾養生した試料を解砕し、ふるい２ｍｍ通過分を採取混合する。
（２）容積１０００ｍＬのポリ容器に試料５０ｇを計りとり、溶媒（純水１Ｌに０．５ｍｏｌ塩酸を加えてｐＨ６．１に調整したもの）５００ｇを加え、振とう機（振とう回数２００回／分）で６時間振とうする。
（３）ポリ容器を３０分静置した後、試料液の上澄みを孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターでろ過して検液とする。
（４）採取した検液の成分を表６に示す方法で測定する。
【００４２】
【表６】
2014133865.tif 000007
【００４３】
【表７】
2014133865.tif 000008
【００４４】
表７の結果より、本発明の溶出防止剤を混合した石炭灰は、いずれもふっ素、ほう素、砒素及びセレンの溶出量が土壌環境基準（環境庁告示第４６号）の規定値以下に抑制されており、溶出防止効果が良好に発揮されていることが分かる。また、カルシウムアルミネートとして、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝０．９〜１．４の結晶質カルシウムアルミネートと、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3の含有モル比がＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3＝１．６〜２．６の非晶質カルシウムアルミネートとを１００：５０〜１００：２００の質量比で含むものを配合したＮｏ.２〜４、６、９〜１１、１３の溶出防止剤を使用した実施例２〜７、９、１２〜１４、１６では、前記４種の有害物質に対する溶出抑制効果が特に高かった。また、リン酸カルシウムを配合したＮｏ.１９〜２１の溶出防止剤を使用した実施例２２〜２５では、特にふっ素の溶出量の抑制効果が大きかった。また、酸化カルシウム含有量が多い石炭灰（FA-3）を用いた実施例２８および２９では、溶出抑制効果がより良好に発揮されており、本発明の溶出防止剤が石灰成分を含む石炭灰からの有害物質の溶出防止に有効であることが分かる。これに対し、本発明以外の溶出防止剤を用いた場合は、前記４種の有害物質のいずれかの溶出量も土壌環境基準を超過しており、溶出防止効果は不十分であった。
【００４５】
【表８】
2014133865.tif 000009
【００４６】
表８の結果より、砒素あるいはセレンの溶出量が非常に高い石炭灰であっても、カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム及びアルカリ金属リン酸塩に、還元成分及び／又は消石灰を組み合わせた本発明の溶出防止剤（No.28〜32、No.35）を混合することによって、いずれもふっ素、ほう素、砒素、セレンに加え、六価クロムの全ての溶出量が土壌環境基準（環境庁告示第４６号）の規定値以下に抑制されており、溶出防止効果が良好に発揮されていることが分かる。