(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シュレッダーダストに、リン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムとを添加するシュレッダーダストの処理方法であって、
該リン酸系重金属固定化剤がリン酸又はリン酸の一価カチオン塩であり、
該リン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムとの合計の添加量が該シュレッダーダストに対して１〜３重量％であることを特徴とするシュレッダーダストの処理方法。
【請求項２】
請求項１において、リン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３として）との添加割合が６．５：７〜２６：３（重量比）の範囲であることを特徴とするシュレッダーダストの処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記シュレッダーダストにリン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムとを溶解した溶液を添加することを特徴とするシュレッダーダストの処理方法。
【請求項４】
請求項３において、前記溶液中のリン酸系重金属固定化剤がＨ３ＰＯ４として５〜３０重量％、硫酸アルミニウムがＡｌ２Ｏ３として１〜１０重量％であることを特徴とするシュレッダーダストの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシュレッダーダストの処理方法に係り、特に、廃自動車や廃家電品のシュレッダーダストを容易かつ効率的に処理して、埋め立てられたシュレッダーダスト周辺の土壌や地下水などの重金属汚染を確実に防止するシュレッダーダストの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃自動車や廃家電品を破砕して金属類を回収する際には、プラスチック類等を含む残渣（シュレッダーダスト）が大量に発生する。このシュレッダーダストは、通常、埋立処分されるが、シュレッダーダストには重金属類が含まれていることから、その廃棄に当っては含有される重金属類の溶出を防止する処理を施す必要がある。
【０００３】
従来、シュレッダーダストからの重金属の溶出を防止する方法として、（１）シュレッダーダストに、鉄粉、非晶質水酸化アルミニウム、二酸化珪素、珪酸塩、燐酸塩の少なくとも１種を添加する方法が提案されている。また、（２）可溶性の多価金属リン酸塩を構成成分とし、更に硫酸アルミニウム又は鉄の少なくとも一方を加えてなるシュレッダーダスト等の廃棄物の処理剤も提案されている。（２）の方法では、多価金属リン酸塩として、リン酸アルミニウム、リン酸マグネシウムを用いており、リン酸やリン酸二水素ナトリウム、リン酸一水素ナトリウムなどの１価のアルカリ金属塩よりも多価金属塩の方が重金属の安定化能力が向上すると記載されている。
【０００４】
一方、重金属含有灰からの重金属の溶出を防止する方法としては、（３）重金属含有灰に硫酸アルミニウムとリン酸系重金属固定化剤を添加して混練する方法が提案されている。さらに、（４）リン酸、第一リン酸塩等の不溶性重金属化合物を生成する第１成分と、チオ尿素、ケイ酸塩等の残存する重金属成分を吸着・捕捉して安定化させる第２成分とからなる重金属安定化剤も提案され、更に硫酸バンドを含有しても良いことが記載されている。この（４）の提案では、リン酸、第一リン酸塩等の第１成分だけでは大量に使用しないと効果が十分でないとされており、硫酸バンドは第１成分におけるｐＨ調整機能を補完するものであるとされている。即ち、リン酸塩と硫酸バンドは第１成分としての機能しかないため、更に第２成分であるチオ尿素等が必須で、第一リン酸塩と硫酸バンドとチオ尿素等とを含有する安定化剤が有効であるとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシュレッダーダストの処理技術では、シュレッダーダストからの重金属の溶出をある程度防止することはできるが、処理薬剤の添加によっては固化されなかった重金属含有微細粒子（コロイド）の流出により、埋立地周辺の土壌や地下水が重金属により汚染される恐れがあった。
【０００６】
また、シュレッダーダストはそれ自体アルカリ度が低く、酸性雨などでｐＨが低下し易いために、ｐＨの低下で重金属が再溶出する可能性が高いものであるが、従来の方法では、特に低ｐＨ条件下での重金属の溶出を確実に防止し得ないという問題もあった。
【０００７】
上記（２）の多価金属リン酸塩を用いる方法では、低ｐＨ条件下で重金属の溶出をある程度防止することはできるが、多価金属リン酸塩は溶解度が低いため、粉体やスラリーの状態でしか添加できず、取り扱いが煩雑になりやすいので、更なる改良が望まれる。
【０００８】
一方、（３）の提案は、シュレッダーダストに関するものはなく、重金属含有灰を対象としているために、水、硫酸アルミニウム及びリン酸系重金属固定化剤を加えて混練するという、灰のようなものを処理することを考慮した処理方法であり、この方法をそのままシュレッダーダストに適用することは困難である。同様に、（４）の提案もシュレッダーダストを対象としていない。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決し、シュレッダーダストからの重金属の溶出及び重金属含有微細粒子の流出を確実に防止して、埋立地周辺の土壌や地下水の重金属汚染を防止するシュレッダーダストの処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のシュレッダーダストの処理方法は、シュレッダーダストに、リン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムとを添加するシュレッダーダストの処理方法であって、該リン酸系重金属固定化剤がリン酸又はリン酸の一価カチオン塩であり、該リン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムとの合計の添加量が該シュレッダーダストに対して１〜３重量％であることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、埋め立てられたシュレッダーダストから溶出した重金属ないし流出した重金属含有微粒子は、シュレッダーダストに添加されたリン酸系重金属固定化剤と直接反応して不溶性の沈殿となったり、シュレッダーダスト中の重金属以外の成分や土壌等とリン酸系重金属固定化剤との反応で生成したリン酸化合物へ吸着されたり（例えば、ＣａやＡｌと重金属とのイオン交換）、硫酸アルミニウムとの反応により凝集したりして、周辺に拡散し難くなる。この結果、埋め立てられたシュレッダーダスト周辺の土壌や地下水などの重金属による汚染を防止することができる。
【００１２】
なお、本発明における重金属の不溶化機構及び硫酸アルミニウムによる微粒子の凝集機構の詳細は次の通りである。
【００１３】
(1)  重金属の不溶化機構
例えば、Ｐｂ２＋は次の反応式（１）に従って、リン酸又はリン酸の一価カチオン塩のリン酸系重金属固定化剤と反応して不溶性の沈殿を生成する。
0003598911.tif 000002
【００１４】
また、シュレッダーダスト中のＣａ２＋とリン酸又はリン酸の一価カチオン塩のリン酸系重金属固定化剤とが下記反応式（２）に従って反応することにより生成したヒドロキシアパタイト中のＣａ２＋とＰｂ２＋とが、下記反応式（３）に従って置換反応することによってもＰｂ２＋が不溶化される。
0003598911.tif 000003
【００１５】
(2)  微粒子の凝集機構
マイナスに帯電しているコロイド表面が、硫酸アルミニウムのプラスイオンに中和され、コロイド同士の反発が解けてコロイドは凝集する。
【００１６】
上記(1)，(2)の相乗効果により、それ自体アルカリ度が低く酸性雨等でｐＨが低下し易いために、重金属の溶出が起こり易いシュレッダーダストからの重金属の溶出を確実に防止することも可能となる。また、規定の溶出試験（環境庁告示１３号試験：ボトルに試料及び試料重量の１０重量倍の蒸留水を入れ、６時間振盪後、１μｍのグラスファイバーペーパーフィルターで濾過した濾液を検液とする。）において、濾紙を通過する微粒子がなくなり、低重金属濃度の濾液を安定に得ることができるようになることから、埋立基準値を容易に満たすことができるようになる。
【００１７】
本発明において、リン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３として）との添加割合は６．５：７〜２６：３（重量比）の範囲であることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
本発明においては、シュレッダーダストにリン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムとを併用添加する。
【００２０】
リン酸系重金属固定化剤としては、リン酸又はその一価カチオン塩が用いられ、このうち、リン酸の一価カチオン塩としては、リン酸の第一リン酸塩、第二リン酸塩が挙げられる。
【００２１】
本発明においては、特に水溶性の高いリン化合物が好ましく、特に正リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、リン酸二水素一ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）、リン酸一水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）が好適である。
【００２２】
一方、硫酸アルミニウムとしては、硫酸バンドと称される市販品を用いることができ、液体硫酸バンド、粉末硫酸バンドのいずれを用いても良く、鉄塩等を含むものであっても良い。
【００２３】
本発明において、リン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３として）との添加割合は、６．５：７〜２６：３（重量比）とするのが好ましい。この割合を外れると、前述の(1)の重金属の不溶化と(2)の微粒子の凝集の相乗効果が十分に発揮されず、シュレッダーダストからの重金属の溶出及び重金属含有微細粒子の流出を確実に防止することができない場合がある。
【００２４】
また、本発明において、リン酸系重金属固定化剤及び硫酸アルミニウムの添加量はシュレッダーダスト中の重金属の含有量によっても異なるが、リン酸系重金属固定化剤及び硫酸アルミニウムの合計でシュレッダーダストに対して１〜３重量％とするのが好ましい。
【００２５】
これらリン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムとの添加形態には特に制限はなく、これらがシュレッダーダストに対して十分に均一に添加混合されれば良く、薬剤を粉末のまま直接添加しても、水に混合ないし溶解させてノズル等を用いて散布しても良い。また、リン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムとは予め混合して添加しても、別々に添加しても良い。また、添加箇所についても、シュレッダーダストに対して添加薬剤が十分に均一に添加混合される箇所であれば特に制限はなく、後掲の図１に示すシュレッダーダストの物理選別工程において、トロンメル内のシュレッダーダストや輸送コンベア上のシュレッダーダストに添加しても、分別されたダストに添加しても良い。
【００２６】
ただし、薬剤添加の作業性、取り扱い性、貯蔵薬剤の管理等の面からは、リン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムとは一液化されていることが好ましい。具体的には次のような方法で一液製剤とされたものが挙げられる。
【００２７】
液体のリン酸系重金属固定化剤と液体の硫酸アルミニウムとを溶解した溶液。この場合、攪拌することにより両者は容易に溶解するが、リン酸系重金属固定化剤に硫酸アルミニウムを添加すると析出が発生する場合があるので、硫酸アルミニウムにリン酸系重金属固定化剤を添加する方が好ましい。この場合のリン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムの混合割合は、リン酸系重金属固定化剤がＨ３ＰＯ４として５〜３０重量％、硫酸アルミニウムがＡｌ２Ｏ３として１〜１０重量％とするのが好ましい。更に好ましくはＨ３ＰＯ４として１０〜１５重量％、Ａｌ２Ｏ３として５〜７重量％とする。また、純度の高いリン酸系重金属固定化剤、硫酸アルミニウムを用いる場合は、水を加えて溶解させると良い。
【００２８】
このような一液製であれば、これを例えばトロンメル内のシュレッダーダストや輸送コンベア上のシュレッダーダスト、或いは分別されたシュレッダーダストに前述の添加量となるように直接噴霧するのみで、容易に処理することができる。
【００２９】
なお、本発明においては、リン酸系重金属固定化剤と硫酸アルミニウムの他、他の薬剤や添加剤を併用添加することができる。例えば、添着剤、具体的には、デンプン、酢酸ビニル、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール等を添加混合しても良い。このような添着剤を用いることにより、シュレッダーダストにリン酸系重金属固定化剤や硫酸アルミニウムの薬剤を強固に添着させることができ、重金属の溶出防止効果をより一層高めることができる。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
以下の実施例及び比較例において、試料には、シュレッダーダストを、図１に示す処理フローで物理選別（主に大きさの選別）した各ダストを用いた。
【００３２】
この物理選別工程では、ホッパ１にシュレッダーダストを投入し、コンベア２でトロンメル３に移送して粒径の小さいダスト（以下「トロンメル小ダスト」）４を分別し、残りのダストをコンベア６で移送して、粒径の大きいダスト（以下「トロンメル大ダスト」）７を分別し、これらトロンメル小ダスト４とトロンメル大ダスト７を取り除いた残りのダスト（以下「最終ダスト」）８をコンベア９で移送する。
【００３３】
なお、この物理選別前のシュレッダーダストについて、スポンジ類、繊維くず、微細粒子をそれぞれ人力で選別し、それぞれに含まれる重金属含有量及び含水率を分析した結果は表１に示す通りであり、重金属としては、Ｐｂの含有量が高いことが解る。
【００３４】
【表１】
0003598911.tif 000004
【００３５】
実施例１〜９
Ｈ３ＰＯ４と硫酸アルミニウム（硫酸バンド）とを表２に示す重量比となるように水に溶解した一液製剤を調製し、この一液製剤を最終ダストにダストに対するＨ３ＰＯ４と硫酸アルミニウムとの合計添加量を表２に示すように噴霧し、処理後のダストについて環境庁告示１３号試験を行い、結果を表２に示した。
【００３６】
比較例１
無処理の最終ダストについて環境庁告示１３号試験を行い、結果を表２に示した。
【００３７】
【表２】
0003598911.tif 000005
【００３８】
表２より、Ｈ３ＰＯ４と硫酸アルミニウムとの併用でＰｂの溶出濃度を低減することができ、特に実施例２〜６で良好な結果が得られることがわかる。
【００３９】
比較例２〜４
トロンメル小ダストにＮａ２ＳｉＯ３粉末と水とを重量比１：４で混合した溶液を、ダストに対するＮａ２ＳｉＯ３添加量が表３に示す割合となるように噴霧し、処理後のダストについて環境庁告示１３号試験を行ったところ、表３に示す通り、Ｎａ２ＳｉＯ３粉末３重量％の添加でＰｂの埋立基準値を満足した。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
実施例１０〜１８、比較例５〜８
実施例１〜９の処理ダストと、比較例１の無処理のダストと、比較例２〜４の処理ダストについて、ｐＨコントローラーを用いて溶出液のｐＨを４に維持した溶出試験（液固比１０（Ｌ／ｋｇ）、ｐＨ調整剤として０．１Ｎ硝酸水溶液を使用。水平回転式振盪機で６時間振盪後、１μｍグラスペーパーフィルターで濾過）を行い、結果を表４に示した。
【００４２】
【表４】
0003598911.tif 000007
【００４３】
前述の如く、シュレッダーダストはそれ自体アルカリ度が低く、酸性雨等によりｐＨが低下し易いために、ｐＨ低下による重金属の再溶出が起こり易いものであるが、表４より、Ｈ３ＰＯ４と硫酸アルミニウムとの併用で低ｐＨ条件下におけるＰｂの溶出も十分に防止できることが解る。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のシュレッダーダストの処理方法によれば、シュレッダーダストからの重金属の溶出及び重金属含有微細粒子の流出を確実に防止して、埋立地周辺の土壌や地下水の重金属汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シュレッダーダストの物理選別処理工程を示す模式図である。
【符号の説明】
１  ホッパ
２，６，９  コンベア
３  トロンメル
４  トロンメル小ダスト
７  トロンメル大ダスト
８  最終ダスト
【図１】
0003598911.tif 000008