(57)【要約】  有害な重金属や針状粒子等を含有する金属類を含有する粒子、特に廃棄物粒子を、無害化処理する方法を、極めて安全、簡便、安価に提供することを課題とし、また、該無害化処理の効果を経時的に持続させ二次公害を防ぐことができる処理方法や資源リサイクルにも貢献する処理方法を提供することを課題とし、更に、耐熱性；難燃性；酸、アルカリ、有機溶媒等に対する耐薬品性；帯電防止性；耐候性；撥水性等に優れた複合粒子を比較的安価に得ることを課題とし、少なくとも、ホウ砂、シリコーン及び水を含有する処理液を、金属類を含有する粒子に含浸させた後に、炉内温度６００℃以上で加熱溶融することを特徴とする粒子処理方法により、上記課題を解決した。
2010055830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ホウ砂、シリコーン及び水を含有する処理液を、金属類を含有する粒子に含浸させた後に、炉内温度６００℃以上で加熱溶融することを特徴とする粒子処理方法。
【請求項２】
上記処理液を上記金属類を含有する粒子に含浸させる前に、ホウ砂と水を含有する前処理液を、上記金属類を含有する粒子に６０℃以上で含浸させる請求項１記載の粒子処理方法。
【請求項３】
上記処理液及び／又は上記前処理液が、水１００質量部に対してホウ砂１５質量部以上が溶解状態で含有されているものである請求項１又は請求項２に記載の粒子処理方法。
【請求項４】
上記処理液及び／又は上記前処理液が、少なくともホウ砂と水を、得られるホウ砂水溶液の沸点まで加熱して、ホウ砂を水に完全に溶解させたものである請求項１ないし請求項３の何れかの請求項に記載の粒子処理方法。
【請求項５】
上記処理液及び／又は上記前処理液が、更に、水溶性有機物を含有するものである請求項１ないし請求項４の何れかの請求項に記載の粒子処理方法。
【請求項６】
該水溶性有機物が糖類である請求項５記載の粒子処理方法。
【請求項７】
上記金属類を含有する粒子が廃棄物粒子である請求項１ないし請求項６の何れかの請求項に記載の粒子処理方法。
【請求項８】
上記廃棄物粒子が重金属含有粒子である請求項７に記載の粒子処理方法。
【請求項９】
該廃棄物粒子が針状粒子含有粒子である請求項７に記載の粒子処理方法。
【請求項１０】
上記金属類を含有する粒子が、更に有機塩素化合物を含有するものである請求項１ないし請求項９の何れかの請求項に記載の粒子処理方法。
【請求項１１】
上記処理液が、更に、ポリ塩化アルミニウムを含有するものである請求項１ないし請求項１０の何れかの請求項に記載の粒子処理方法。
【請求項１２】
上記加熱溶融を酸素含有気体雰囲気下で行う請求項１ないし請求項１１の何れかの請求項に記載の粒子処理方法。
【請求項１３】
加熱溶融して得られたものに炭素質物が残存する請求項１ないし請求項１２の何れかの請求項に記載の粒子処理方法。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３の何れかの請求項に記載の粒子処理方法を使用して得られたものであり、金属類、ホウ素、炭素及びケイ素を含有することを特徴とする複合粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属類を含有する粒子の処理方法に関するものであり、更に詳細には、特定の処理液を含浸させた後に加熱することを特徴とする金属類を含有する粒子の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市及び工場等から発生する廃棄物が増大しており、廃棄物を無害化する処理の重要性が高まっている。中でも、重金属を含有する廃棄物は、特別管理廃棄物として、その処理や処分に際して厳しい規制が設けられており、無害化処理が必要不可欠である。【０００３】
従来、重金属を含有する廃棄物を処分する場合には、セメントと混合し必要により水を添加して混練し、重金属の溶出を防ぎ安定化する方法が採られていた。しかしながら、セメントによる方法では、重金属の安定化は充分ではなく、その保持の持続性、耐久性等に問題があり、経時的に二次公害が懸念されている。また、有機化合物等の薬剤処理によって、重金属イオンを捕捉し安定化する方法も知られている。しかし、このような薬剤は高価であるばかりか、安定化処理後の重金属イオンの保持の持続性が充分ではなく、処理直後は重金属安定化の効果を発現しても、経時的に重金属イオンの溶出量が増大するといった問題点を有していた。【０００４】
更に、これら重金属を含有する廃棄物の処理方法として、ホウ砂を水の存在下で用いる方法も知られているが、経年において充分な溶出を制御することができず、更なる改良が必要であった（特許文献１〜３）。【０００５】
一方、悪魔の鉱物、静かな時限爆弾と呼ばれて恐れられているアスベスト（クリソタイル、クロシドライト等の各種石綿類）、合成ゾノトライト、ガラス繊維等の針状無機化合物（無機ファイバー）の処理は、廃棄処理中に飛散し易いこと、毒性を発揮する針状形状を、毒性を発揮しないような形状に変形することが難しいこと等から、その廃棄処理に関して更なる進展が望まれていた。【０００６】
特に、アスベスト廃棄物は地球規模の問題であり、早急に解決しなければ後世に禍根を残すことになる。しかしながら、飛散性のアスベスト廃棄物の処理に関し現在知られているものとして、１５００℃以上の高温でプラズマ溶融スラグ化技術、ハロゲン化合物を使用した７００℃での無害化技術等があるが、膨大なエネルギーを必要とするか、従前の有害物反応を単に転用しているに過ぎず、コストパフォーマンスや安全性に優れたものはなかった。【０００７】
また、アスベストの代替品である合成ゾノトライトも、結合性に劣り、表面層繊維が容易に離脱し、離脱したものが浮遊し、それを吸引する恐れが高く、近い将来に健康被害が発生していることが発覚する可能性が高い。そのため、廃棄処理の問題に関しても改良技術が今から望まれている。また、ガラス繊維は、チクチクとした痒み等、廃棄物処理の作業に悪影響を及ぼすものである。すなわち、例えば、船舶、浄化槽、浴槽等の材料に頻繁に用いられている「不飽和ポリエステルにガラス繊維を分散させた複合材料であるＧＦＲＰ」についても、その廃棄物処理方法に優れたものがなかった。【０００８】
そこで、重金属を含有する粒子等の化学的に毒性のある廃棄物であっても、針状粒子を含有する粒子等の形状的に毒性のある廃棄物であっても、そのような廃棄物の処理に関しては、更なる優れた技術が望まれていた。【０００９】
更に、資源リサイクルの観点からも、処理のコストダウンの観点からも、かかる処理によって生じた物質を有効に利用できる技術も望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−０８７９８５号公報
【特許文献２】特開平１１−０９９３７０号公報
【特許文献３】特開２００２−１０６８１５号公報
【特許文献４】特開平６−０９０６１６号公報
【特許文献５】特開２００３−０１９５００号公報
【特許文献６】特開２００５−２５４１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、有害な重金属類や針状粒子等を含有する粒子、特に廃棄物粒子を、完全、安全、簡便、安価に無害化処理する方法を提供することにある。また、該無害化処理の効果を経時的に持続させ、二次公害を防ぐことができる処理方法を提供することにある。また、難燃性；酸、アルカリ、有機溶媒等に対する耐薬品性；導電性を有することによる帯電防止性；球状であることによる流動性；耐候性；撥水性；耐熱性等に優れた複合粒子を比較的安価に得ることができ、資源リサイクルにも貢献する処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、少なくとも、ホウ砂、シリコーン及び水を含有する処理液を用い、該処理液を「金属類を含有する粒子」に一定条件下で含浸及び加熱溶融することによって、金属類を含有する粒子を完璧に無害化処理できることを見出して本発明を完成するに至った。また、本発明の粒子処理方法を使用して得られた複合粒子が、難燃性、導電性、撥水性、耐候性、耐薬品性、帯電防止性、コストパフォーマンス等に優れていることを見出して本発明を完成するに至った。【００１３】
すなわち、本発明は、少なくとも、ホウ砂、シリコーン及び水を含有する処理液を、金属類を含有する粒子に含浸させた後に、炉内温度６００℃以上で加熱溶融することを特徴とする粒子処理方法を提供するものである。【００１４】
また、本発明は、上記処理液を、上記金属類を含有する粒子に含浸させる前に、ホウ砂と水を含有する前処理液を、上記金属類を含有する粒子に６０℃以上で含浸させる上記の粒子処理方法を提供するものである。【００１５】
また、本発明は、上記の粒子処理方法を使用して得られたものであり、金属類、ホウ素、炭素及びケイ素を含有することを特徴とする複合粒子を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、「金属類を含有する粒子」、例えば、廃棄物粒子、重金属粒子や針状粒子を含有する粒子を、経時的に安定になるまで完全に無害化することができ、また、安全、簡便、安価に無害化することができる。また、難燃性；導電性；酸、アルカリ、有機溶媒等に対する耐薬品性；帯電防止性；流動性；耐候性；撥水性；耐熱性；コストパフォーマンス等に優れた複合粒子を得ることができ、該粒子が廃棄物粒子である場合には、資源リサイクルにも貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１０において、針状粒子である飛散性アスベストの代わりにクロシドライトを用いて得られた複合粒子を、（ａ）屈折率ｎＤ２５℃＝１．５５０、（ｂ）屈折率ｎＤ２５℃＝１．６８０、（ｃ）屈折率ｎＤ２５℃＝１．７００とした位相差顕微鏡で、５００倍で測定した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、任意に変形して実施することができる。
【００１９】
本発明は、少なくとも、ホウ砂、シリコーン及び水を含有する処理液（以下、単に「処理液」と略記する）を、金属類を含有する粒子（以下、単に「粒子」と略記する場合がある）に含浸させた後に加熱溶融することを特徴とする。更に、好ましくは、上記処理の前に、ホウ砂と水を含有する前処理液（以下、単に「前処理液」と略記する）を、上記金属類を含有する粒子に含浸させることを特徴とする。以下、該処理液を粒子に含浸させる処理を単に「処理」と、該前処理液を粒子に含浸させる処理を単に「前処理」と略記することがある。
【００２０】
処理液と前処理液は、別々に調製してもよいが、前処理液で処理した後、該前処理液にシリコーンを追加配合して処理液を調製してもよい。本発明において、前処理液や処理液を「粒子に含浸させる」とは、粒子又は粒子の集合体である二次粒子（これも「粒子」という）に、前処理液や処理液が、実質的に一定の不変状態になるまで染み込み終わった状態にすることをいう。前処理液や処理液を粒子の表面に付着させることと、粒子の内部に侵入させることとは、何れも「粒子に含浸させる」に含まれる。二次粒子又は粒子の塊の内部に侵入させて、実質的な一次粒子の表面に付着させることも、「粒子に含浸させる」に含まれる。
【００２１】
＜ホウ砂＞
ホウ砂は処理液及び前処理液の何れにおいても必須成分である。本発明における「ホウ砂」とは、ナトリウムの含水ホウ酸塩鉱物であり、具体的には［Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ］若しくは［Ｎａ２Ｂ４Ｏ５（ＯＨ）４・８Ｈ２Ｏ］、又は、［Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・５Ｈ２Ｏ］若しくは［Ｎａ２Ｂ４Ｏ５（ＯＨ）４・３Ｈ２Ｏ］で表される物質で、４ホウ酸ナトリウムの水和物である。ホウ砂は、３５０〜４００℃に熱すると無水物になり、更に熱すると８７８℃付近で融解して無色透明のガラス状となる。ホウ砂の融解物は、多くの金属酸化物を溶かし込む性質を有しており、金属とのホウ酸塩を生成し金属類を安定化する。特に、有害な重金属類とホウ酸塩を生成し重金属類を安定化して無害化できる。
【００２２】
また、ホウ砂の融解物が、重金属含有粒子、針状粒子含有粒子、廃棄物粒子、重金属類若しくは針状粒子を含有する廃棄物粒子等を取り囲み、経時的に安定で、無害な複合粒子を生成させることができる。また、得られた複合粒子は、難燃性；導電性に起因する帯電防止性；酸、アルカリ、有機溶媒等に対する耐薬品性；球状であることに起因する流動性；耐候性；撥水性；コストパフォーマンス等に優れている。
【００２３】
更に、ホウ砂を用いると、加熱溶融を酸素含有気体雰囲気下で行っても、低温領域で融合してガラス化した成分が酸素を遮断し、有機物が共存するときは、その炭素化が容易となり、耐熱性も上がり、上記性能に極めて優れた複合粒子を本発明の粒子処理方法の結果物として与えることができる。
【００２４】
処理液及び前処理液における上記ホウ砂の含有量は、処理される粒子の種類や粒径によって、また処理温度によって適宜調節可能であるが、水１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１５質量部以上、特に好ましくは２０質量部以上である。また、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは６０質量部以下、特に好ましくは４０質量部以下である。用いられるホウ砂は水和の程度が異なる場合があるが、本発明においては、ホウ砂水溶液の濃度を規定する場合等の「ホウ砂の質量部」とは、［Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ］の質量部、又は、水和の程度を［Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ］に換算したときの質量部のことをいう。
【００２５】
ホウ砂が多過ぎると、作業性が良くない、加熱溶解させようとしても飽和濃度との関係で完全に溶解しない、処理液で処理中に又は前処理液で前処理中にホウ砂が析出してしまう、特にシリコーンを含有する処理液は比較的低温で処理することが好ましいが、その際析出し易い、そして水に溶解していない分が無駄になりコスト的に不利になる等の場合がある。一方、少な過ぎると、金属類を含有する粒子の無害処理化が不十分になる、耐候性、難燃性等に欠ける等の場合がある。
【００２６】
金属類を含有する粒子に、より効率的にホウ砂を侵入又はコートさせることができる点で、本発明における処理液及び前処理液は、ホウ砂が水に溶解状態で含有されているものが好ましい。本発明は、ホウ砂を固体状態で金属類を含有する粒子と混合して加熱溶融するのではなく、ホウ砂を水に溶解した状態で金属類を含有する粒子に含浸させることを特徴としている。更に、処理液で処理中又は前処理液で前処理中は、その処理温度において、ホウ砂が水に高濃度で溶解されていることが好ましく、飽和状態又は過飽和状態で含有されていることが特に好ましい。従って、上記処理液及び／又は上記前処理液は、少なくともホウ砂と水を、最終的に得られる水溶液の沸点まで又は沸点近くにまで一旦加熱して、ホウ砂を水に完全に溶解させて調製することが好ましい。粒子を処理中又は前処理中は、処理液や前処理液は、適宜、沸点近くから適温まで冷却して使用することが好ましい。その際、ホウ砂が析出しない程度にホウ砂を使用することが好ましい。
【００２７】
＜シリコーン＞
本発明における処理液には、シリコーンを含有することが必須である。本発明における「シリコーン」とは、シロキサン結合を骨格としたポリオルガノシロキサンである。本発明の処理液にシリコーンを含有させると、（重）金属類粒子から（重）金属類の溶出を好適に防止し、長期的に安定で、より無害な複合粒子を生成させることができる。また、シリコーンを含有させることによって、耐薬品性、耐候性、撥水性、低毒性に優れた複合粒子を生成させることができる。シリコーン中の炭素含有有機基等の有機基は、ホウ砂と粒子を加熱溶融後も少なくとも一部は残存し、加熱溶融後に得られた複合粒子に対し上記性能を付与する。
【００２８】
シリコーンとしては、そのケイ素原子に、メチル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基等が置換しているものが挙げられ、また変性シリコーンオイル等も挙げられる。シリコーンとしては、オイル、ゴム、樹脂等の種々の性状を有するものが使用できるが、水中でエマルジョンとして分散させ易い等の点から、シリコーンオイル（オイル状のもの）が好ましい。
【００２９】
具体的には、例えば、メチル水素シリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のストレートシリコーンオイル；アルキル変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル等の変性シリコーンオイル；シリコーンゴム；ワニス、モールディングコンパウンド、ジャンクションコーティングレジン等のシリコーンレジン等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を混合して用いてもよい。これらの中でも、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のストレートシリコーンオイルが、汎用性がある点、種類が豊富な点、得られる複合粒子に、長期安定性、耐薬品性等を付与し易い点で特に好ましい。
【００３０】
シリコーンの処理液への配合は、予めシリコーンが水中にｏ／ｗ型エマルジョンとして分散されている「シリコーンエマルジョン」を添加して処理液を調製してもよく、また、シリコーン単体を水中又はホウ砂が溶解しているホウ砂水溶液中に添加して処理液を調製してもよい。
【００３１】
シリコーンエマルジョンを添加して処理液を調製する場合は、ホウ砂を水に加熱溶解させた後に添加することが好ましい。その際、シリコーンエマルジョンは、１０〜８０℃で添加することが好ましく、１２〜５０℃で添加することがより好ましく、１５〜３０℃で添加することが特に好ましい。温度が低過ぎると、一旦溶解したホウ砂が析出してくる場合があり、温度が高過ぎると、シリコーンエマルジョンのエマルジョン状態が維持できなくなったり、シリコーンの分散性が悪化したりする場合がある。前処理が終わった前処理液中にシリコーンエマルジョンを添加して処理液を調製することが特に好ましい。その際、前処理液を適温まで冷却してからシリコーンエマルジョンを添加することが好ましい。
【００３２】
シリコーン単体を水中又はホウ砂水溶液中に添加して処理液を調製する場合は、シリコーン単体をホウ砂水溶液中に添加して処理液を調製することが好ましく、シリコーン単体を、前処理が終わった前処理液中に添加して処理液を調製することが特に好ましい。その際、前処理液を適温まで冷却してからシリコーン単体を添加することが好ましい。通常、シリコーンは水中で分散状態にする。シリコーン単体の水中への分散の際には、界面活性剤、後述するポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等を、分散性向上、エマルジョン化のために使用することが好ましい。後述するように、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）は、本発明の前記効果をより顕著に奏させるのみならず、シリコーンの水中への分散性向上剤としても機能する。
【００３３】
シリコーンの含有量は、シリコーンエマルジョンを使用する場合はシリコーン単体として、本発明における処理液１００質量部に対して、２質量部〜５０質量部が好ましく、より好ましくは５質量部〜４０質量部であり、特に好ましくは１０質量部〜３０質量部である。該シリコーンが少な過ぎる場合は、耐水性や耐薬品性に劣り、前記シリコーン含有の効果が得られない場合があり、一方、多過ぎる場合には、本発明における処理液におけるシリコーンの分散が十分でなかったり、コスト的に不利になったりする場合がある。
【００３４】
＜水＞
本発明において、処理液及び前処理液は水を必須成分として含有する。水は、上記したホウ砂を溶解させるために用いたり、シリコーンエマルジョン中に含まれていたり、それとは別に添加されたりする。水が多過ぎると、金属類を含有する粒子に該処理液や該前処理液中のホウ砂等の成分が充分に含浸されない、水の蒸発に時間とエネルギーが余計にかかる、加熱溶融に時間を要し作業性が落ちる場合がある。本発明においては、溶解状態のホウ砂を（ホウ砂水溶液を）粒子に含浸させる必要があるが、水が少な過ぎると、加熱してもホウ砂が完全に溶解しない場合がある。
【００３５】
＜水溶性有機物＞
本発明の粒子処理方法において、上記処理液及び／又は上記前処理液は、更に、水溶性有機物を含有することが好ましい。水溶性有機物を含有させることによって、本発明の粒子処理方法における加熱溶融の際にホウ砂の融点を下げることができる。また、加熱溶融して得られたものに炭素質物が残存すれば、導電性に起因する帯電防止性；耐熱性等に優れた複合粒子を与えることができるが、その炭素質物の炭素源となる。また、比重の小さい複合粒子を与えることが可能となる。「炭素質物」とは実質的に炭素原子のみからなる物質をいい、グラファイト（黒鉛）等の結晶性のものも、粉末Ｘ線回折でピークが観測されない無定形のものも、その中間的なものも含まれる。
【００３６】
本発明における「水溶性有機物」とは、水に易溶性である必要はなく、処理や前処理の時の温度で僅かでも水に実質的に溶解すればよい。従って、本発明における処理液や前処理液には、水溶性有機物が溶解と共に一部分散されていれば特に限定はなく、常温で固体又は液体の有機物を用いることができる。ただ、粒子に含浸される水溶性有機物の量を多くするためにも、水に対する溶解度は大きい方が好ましく、処理液や前処理液に完全に溶解していることが好ましい。また、純水には難溶の物質であっても、本発明における処理液や前処理液には、易溶になる場合があるので、そのような水溶性有機物も好ましい。
【００３７】
本発明における「水溶性有機物」のうち「常温で液体の有機物」としては、特に限定はないが、メタノール、エタノール、プロパノール等の１価アルコール；エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の多価アルコール；アセトン、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、ジブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチル、酪酸エチル等のエステル類；ラウリン酸エステル、リノール酸エステル等の長鎖脂肪酸エステル類；植物油；動物油；ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエチレン等の塩素含有炭化水素類；臭素又はヨウ素含有炭化水素類；トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；石油、コールタール等の埋蔵物又はその留分等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を混合して用いられる。本発明の粒子処理方法によって、炉内温度６００℃以上で加熱溶融すれば、たとえ炉内温度又は炉内設定温度が８００℃以下であっても、溶融対象物自体の温度は、１０００℃以上〜１０５０℃以上になる場合が多いので、塩素を含有していてもダイオキシン等の有害塩素含有有機物が副生成物としてでき難い。
【００３８】
本発明における「水溶性有機物」のうち「常温で固体の有機物」としては、特に限定はないが、グルコース（ブドウ糖）、フルクトース（果糖）等の単糖類；シュクロース（砂糖）等の二糖類；でんぷん等の多糖類；配糖体；ソルビット、マンニット等の糖アルコール；ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性ポリマー等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を混合して用いられる。
【００３９】
中でも、グルコース、フルクトース、シュクロース（砂糖）、でんぷん等の糖類又は糖類の誘導体等が、沸点が高く扱い易いこと、水に対する溶解性が高いこと、安全性が高いこと、安価なこと、加熱溶融により良好な軽質複合粒子を与えること等の点で好ましい。糖類又はその誘導体の形態としては特に限定はないが、上白糖、三温糖等の砂糖；イモ、トウモロコシ等の植物由来のでんぷん若しくはでんぷん系の糊；米粉、餅米粉、小麦粉、トウモロコシ粉等の粉；片栗粉等が上記点から特に好ましい。
【００４０】
水溶性有機物は、本発明における処理液又は前処理液１００質量部に対して、１質量部〜１００質量部が好ましく、より好ましくは２質量部〜８０質量部であり、特に好ましくは５質量部〜６０質量部であり、更に好ましくは２０質量部〜３５質量部である。該水溶性有機物が少ない場合は、加熱溶融する際、粒子とホウ砂を含有する溶融対象物の温度が炉内設定温度以上になり難く、コストアップになったり、ダイオキシン等の有害塩素含有有機物が生成したりする場合がある。また、処理後に得られる複合粒子中に炭素質物が少量しか残存せず、本発明の効果である複合粒子の帯電防止性、耐熱性等が充分でなく、上記した水溶性有機物の含有効果が得られない場合があり、多過ぎる場合には、物性がそれ以上向上しないので無駄になる場合がある。
【００４１】
水溶性有機物の配合方法は特に限定はなく、ホウ砂を水に加熱溶解させた後に、水溶性有機物を添加して溶解させてもよいし、ホウ砂と水溶性有機物を同時に水に加熱溶解してもよい。また、ホウ砂と水を含有する前処理液で粒子を処理した後、その前処理液に、水溶性有機物とシリコーンを添加して処理液を調製することが作業性等の点から特に好ましい。
【００４２】
＜ポリ塩化アルミニウム＞
本発明における処理液は、更にポリ塩化アルミニウムを含有していることも好ましい。「ポリ塩化アルミニウム」とは、［Ａｌ２（ＯＨ）ｎＣｌ６−ｎ］ｍ  （１＜ｎ＜５）で表わされる物質で、ＯＨが橋かけしたアルミニウムの多核錯体を主成分とするもの、又はその水溶液をいう。水酸化アルミニウムを塩酸に溶解させ、加圧下又は要すれば溶解助剤を加え、これに重合促進剤として硫酸基を添加して反応させたものが好ましい。溶解助剤や重合促進剤は、本発明の効果を損なわないものであれば特に限定はされない。また、上記式中、ｍは１０以下が好ましい。なお、「固形のポリ塩化アルミニウム」又は「ポリ塩化アルミニウムの水溶液」は、通常「ＰＡＣ」と称されるので、以下、本発明でも、それらを総称して、「ＰＡＣ」と略記する。本発明には、「ポリ塩化アルミニウム」又は「ＰＡＣ」と称して、水の浄化用又は廃水処理用に一般に市販されているものも好適に使用できる。また、ＰＡＣとしては、水溶液として液体状のもの、固体状のものの何れも使用することができる。本発明においては、使用されるＰＡＣ中のアルミニウム含有量は特に限定はないが、酸化アルミニウム換算で、３〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましく、８〜１５質量％が特に好ましく、中でも１０．０〜１１．０質量％のもの（例えば、「ＪＩＳ  Ｋ  １４７５」に記載のもの）等が好適に用いられる。
【００４３】
ＰＡＣが含有されていると、処理液中のシリコーンの水への分散性が向上し、また、加熱溶融後に得られた複合粒子の安定性等の物性が向上して前記本発明の効果がより得られるようになる。処理液中におけるＰＡＣの含有量は特に限定はないが、アルミニウムが酸化アルミニウム換算で１０質量％のＰＡＣ（水溶液）として、処理液中に１５質量％以下が好ましく、５質量％〜１０質量％がより好ましく、７質量％〜８質量％が特に好ましい。
【００４４】
＜その他の物質＞
本発明における処理液には、更に、上記以外のその他の物質を配合させることもできる。かかる「その他の物質」としては、リン酸水素２アンモニウム、リン酸水素ナトリウム等のリン酸（水素）塩；重炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等の（重）炭酸塩等が挙げられる。これらは、ホウ砂と共に加熱されて、複合粒子の難燃性を更に向上させることができ、またｐＨ値の調整剤としても有効である。
【００４５】
また、「その他の物質」としては、界面活性剤も挙げられる。界面活性剤は、シリコーンを水中に分散させ易くするために主に用いられる。具体的には、例えば、食添ソルビタン脂肪酸、ヤシ油脂肪酸アルカノールアミド等の非イオン界面活性剤、ヤシ油脂肪酸等の両性界面活性剤等が挙げられる。
【００４６】
＜金属類を含有する粒子＞
本発明の粒子処理方法は、上記した処理液に「金属類を含有する粒子」を含浸させた後に、炉内温度６００℃以上で加熱溶融させる方法である。ここで、「金属類を含有する粒子」とは、金属類を元素として含有する粒子の意味であり、金属類を含有する粒子であれば他の成分を含有していてもよく、その種類、粒子の大きさ、粒子形状等は特に限定はない。ここで「金属類」とは、重金属類、軽金属類及び半金属類を含む。「金属類を含有する」とは、金属として、すなわち金属元素単体として含有するだけではなく、金属元素を構成元素として有する有機及び無機金属化合物の全てを含有することを意味するものである。
【００４７】
金属類としては、特に限定はないが、具体的には、例えば、鉄、鉛、銅、クロム、カドミウム、水銀、亜鉛、ヒ素、マンガン、コバルト、ニッケル、モリブデン、タングステン、スズ、ビスマス、ウラン、ストロンチウム等の重金属類；アルミニウム、マグネシウム、ベリリウム、チタン、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の軽金属類；ゲルマニウム、ヒ素、ケイ素等の半金属類等が挙げられる。金；白金、パラジウム等の白金族の金属類；銀等も、上記金属類に含まれるが、本発明に依らず、貴金属として、別途、回収等の処理がなされることが好ましい。
【００４８】
本発明の「金属類を含有する粒子」の体積平均粒径は、作業性、金属類を効率良く固定化できる点、加熱溶融した後に得られる有価物である複合粒子として望まれる体積平均粒径と一致させる等点で、好ましくは１μｍ〜３ｍｍ、より好ましくは１０μｍ〜１ｍｍ、特に好ましくは３０μｍ〜１００μｍである。上記の好ましい粒度にするためには、本発明における処理液又は前処理液を含浸させる前に、要すれば、常法に従って機械的に粉砕を行えばよい。
【００４９】
「金属類を含有する粒子」は、上記したものであれば特に限定はないが、廃棄物粒子であることが、金属類を含有する廃棄物の無害化処理ができる点、資源リサイクルができる点で好ましい。ここで廃棄物粒子とは、家庭、工場、焼却炉等から排出された廃棄物粒子、又は排出された廃棄物を粉砕して得られるものである。特に、鉱砕スラグ、鉄鋼スラグ、亜鉛スラグ、釉薬スラッジ、染色スラッジ、鋳物砂、顔料、印刷インキ等の廃棄物は、金属類を多く含有するため、特に好適に本発明の粒子処理方法が適用できる。
【００５０】
廃棄物は粉砕して廃棄物粒子として本発明の粒子処理方法に供することが、効率的に無害化処理ができ、得られた複合粒子も有価物として再利用し易いために好ましい。
【００５１】
上記廃棄物粒子は、重金属含有粒子又は針状粒子含有粒子であることが好ましい。それらは、化学的に又は形状的に有害である場合が多く、特に経時的に安定なものに処理することが強く望まれているので、前記した本発明の効果を奏し易いため特に好ましい。
【００５２】
廃棄物粒子のうちの重金属含有粒子としては、例えば、製鉄スラグ、精錬スラグ、鉱砕スラグ、鉱渣スラグ、染色スラッジ、釉薬スラッジ、鋳物砂、顔料スラッジ、各種印刷インキ廃棄物、医療廃棄物、汚染土壌等の粒子、又は、それらを粉砕して粒子状にした物が挙げられる。
【００５３】
金属類を含有する粒子のうちの「針状粒子含有粒子」における針状粒子としては、例えば、クリソタイル（温石綿、白石綿）等の蛇紋石系、クロシドライト（青石綿）、アモサイト（茶石綿）、アンソフィライト、トレモライト、アクチノライト等の角閃石系等のアスベスト；ウオラストナイト、ゾノトライト等のケイ酸カルシウム；ガラスウール；ロックウール；炭素繊維；アルミナ繊維；合成ゾノトライト；ガラス繊維等が挙げられる。これらのうち、アスベストは、特に毒性が強いため、本発明の粒子処理方法の効果を発揮できるので特に好ましい。アスベストは、金属類としてマグネシウム及びケイ素を含むので、アスベストを含む廃棄物粒子は、金属類を含有する粒子に概念的に含まれる。
【００５４】
廃棄物粒子のうちの針状粒子含有粒子としては、例えば、上記針状粒子、又は、上記針状粒子及びバインダー樹脂若しくはモルタルを含有する複合物粒子又はそれらを粉砕してなる粒子等が挙げられる。具体的には、例えば、船舶、浄化槽、浴槽等の材料に汎用されている「硬化性樹脂にガラス繊維を分散させた複合物」（「ＧＦＲＰ」と称されるものが含まれる）；建材、石綿スレート、高温配管等の材料に用いられている「モルタル等にアスベストを分散させた複合物」；石膏ボード、吸音テックス等の解体建材等が挙げられる。
【００５５】
上記針状粒子と共に廃棄物を構成するバインダー樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂；アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニル樹脂等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。これらの有機樹脂は炭素源となるため、加熱溶融して得られたものに炭素質物が残存するので、廃棄物中に含有されることがむしろ好ましい場合がある。
【００５６】
廃棄物粒子の体積平均粒径は、前記した「金属類を含有する粒子」の体積平均粒径と同様である。好ましい範囲の理由も同様である。上記の好ましい粒度にするためには、本発明における処理液又は前処理液を含浸させる前に、要すれば、常法に従って機械的に粉砕を行えばよい。
【００５７】
本発明のホウ砂及びシリコーンを用いる粒子処理方法を用いれば、重金属類や針状粒子を、ホウ砂の融解物が取り囲み、経時的に安全に無害化処理できる。
【００５８】
＜有機塩素化合物＞
本発明における「金属類を含有する粒子」は、更に有機塩素化合物を含有するものであってもよい。該有機塩素化合物は、塩素原子を含む有機化合物であれば特に限定されない。有機塩素化合物を含有する廃棄物を低温で燃焼させた場合に、副生成物としてダイオキシンやダイオキシン類似化合物（以下、「ダイオキシン類」と略記する）が生成する。ダイオキシン類似化合物とは、ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン、コプラナーポリ塩化ビフェニル等、ダイオキシンと同様の毒性を示す物質のことである。
【００５９】
ダイオキシン類は、有機塩素化合物が不完全燃焼したときに発生し、その発生量は、燃やした有機塩素化合物に含まれる塩素濃度が０．１〜５０質量％程度の場合は濃度にほとんど関係なく、一般には燃焼条件で決定される。本発明のホウ砂及びシリコーンを用いる粒子処理方法を用いれば、ダイオキシン類等の有害物質がほとんど生成せず、生成してもホウ砂融解物がそれを取り囲み、経時的に安全に無害化処理できる。
【００６０】
本発明において、「金属類を含有する粒子」は、本発明における処理液１００質量部に対して、１質量部〜１００質量部が好ましく、より好ましくは５質量部〜５０質量部であり、特に好ましくは１０質量部〜３０質量部である。「金属類を含有する粒子」が少な過ぎる場合は、コストパフォーマンスが悪い場合があり、多過ぎる場合には、「金属類を含有する粒子」の無害化が不十分になったり、複合粒子が得られなかったり、得られても難燃性等が劣る場合がある。
【００６１】
＜前処理液及び処理液＞
本発明の粒子処理方法は、上記した少なくとも、ホウ砂、シリコーン及び水を含有する処理液を、「金属類を含有する粒子」に含浸させた後に、炉内温度６００℃以上で加熱溶融することを特徴とする。本発明における処理液は、ホウ砂の水溶解性が低いため、ホウ砂を予め熱水に溶解させることが好ましい。更に好ましくは、得られるホウ砂水溶液の沸点まで加熱して、ホウ砂を水に完全に溶解させることが好ましい。その後、適温まで冷却してシリコーンを添加することが好ましい。その際、そこに水溶性有機物を溶解させてもよい。
【００６２】
上記処理液を粒子に含浸させる前に、ホウ砂と水を含有する前処理液を、粒子に含浸させることが好ましい。ホウ砂及び水を含有する前処理液を「金属類を含有する粒子」に含浸させた後に、そのまま適温まで冷却し、そこにシリコーンを更に添加して、粒子が含まれたままの状態で、処理液を調製することが作業性の点から好ましい。
【００６３】
本発明における処理液は、上記した前処理液に、シリコーンを１０〜８０℃で添加することが好ましく、１２〜５０℃で添加することがより好ましく、１５〜３０℃で添加することが特に好ましい。このときの温度が高過ぎる場合は、処理液中のシリコーンの分散が悪くなる場合がある。
【００６４】
本発明における処理液が水溶性有機物を含有する場合、水溶性有機物を加える段階、順序、温度等には特に制限はなく、水溶性有機物を既に含有する前処理液に、シリコーンを添加して処理液を調製しても、水溶性有機物を含有しない前処理液に、シリコーンと要すれば水溶性有機物を添加して処理液を調製してもよい。
【００６５】
＜粒子処理方法（含浸）＞
本発明の粒子処理方法は、上記した本発明における処理液を「金属類を含有する粒子」に含浸させた後に、加熱溶融することを特徴とする。処理液を含浸させる際の温度（処理の温度）は、粒子に成分を充分に含浸させられれば特に限定はないが、３０〜８０℃が好ましく、４０〜７０℃がより好ましく、５０〜６０℃が特に好ましい。温度が低過ぎると、溶解しているホウ砂が析出してきたり、該処理液の「金属類を含有する粒子」への含浸が不足したりする場合があり、温度が高過ぎると、シリコーンの分散状態が維持できなくなったり、本発明の効果が充分に得られない場合がある。従って、シリコーンを含有する処理液による処理の温度は、シリコーンを含有しない前処理液による前処理の温度より低いことが好ましい。
【００６６】
また、粒子に含浸させる時間は、充分に含浸されれば特に制限はないが、好ましくは１０分以上、より好ましくは３０分〜２４時間、特に好ましくは１時間〜３時間である。粒子に含浸させている間は、粒子に成分が充分に含浸されるように、処理液を上記した温度に保つことが好ましい。
【００６７】
また、「金属類を含有する粒子」に充分にホウ砂を侵入又はコートさせるために、上記処理液を含浸させる前に、予め上記前処理液を「金属類を含有する粒子」に含浸させることが好ましい。前処理液は、少なくともホウ砂及び水を含有する。前処理液にシリコーンを含有させてしまうと、前処理液を下記する好ましい前処理温度まで上げた際、シリコーンの乳化が破壊されたり、シリコーンの分散性が悪くなったり、その結果、前処理液が層分離してしまう場合がある。
【００６８】
前処理の温度は、ホウ砂を十分に含浸させる点で、６０℃以上が好ましく、より好ましくは７０℃〜前処理液の沸点、特に好ましくは８０℃〜１００℃である。温度が高過ぎる場合、前処理液が過度に沸騰し不安定である場合があり、一方、前処理液の温度が低過ぎる場合は、ホウ砂が十分に粒子に含浸しない、水に溶解していたホウ砂が析出して、浸透性すなわち粒子中への充分な担持が不足する等の場合がある。
【００６９】
また、粒子に含浸させる時間は、充分に含浸されれば特に制限はないが、好ましくは２分以上、より好ましくは５分〜３時間、特に好ましくは１０分〜２時間である。粒子に含浸させている間は、粒子に成分が充分に含浸されるように、処理液を上記した温度に保つことが好ましい。
【００７０】
上記前処理後、上記前処理液の温度低下後にシリコーンを添加して、前記した処理液で処理を行うことが好ましい。
【００７１】
＜粒子処理方法（加熱溶融）＞
次いで、処理液を含浸させた粒子を加熱溶融する。処理液に含有する水の留去は、加熱溶融で行ってもよいが、加熱溶融に先立って、常法に従って水を蒸発留去することも好ましい。また、加熱溶融する際は、「金属類を含有する粒子」に含浸させた処理液を濾別せずに、粒子と処理液をそのまま加熱溶融することが好ましい。
【００７２】
加熱溶融の方法としては、加熱炉中に静置して加熱溶融する方法、火炎を直接接炎する方法、連続焼成炉に供給する方法、スライダー落下方式による方法等が挙げられる。タワー型生成炉を用いて炉内に連続的に落下する方式の場合、連続的に短時間で粒径の揃った複合粒子が得られる点で好ましい。また、カップバーナ等によって、火炎を直接接炎する方法も熱効率が良い等の点で好ましい。火炎を直接接炎する方法における燃焼ガスは特に限定はないが、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、一酸化炭素、都市ガス等が好ましい。
【００７３】
加熱溶融における炉内温度又は炉内設定温度は６００℃以上が必須である。好ましくは６３０℃〜１３００℃であり、より好ましくは６６０℃〜１０００℃、特に好ましくは７００℃〜８００℃である。炉内温度又は炉内設定温度が低過ぎると、ホウ砂が十分に溶融せず、重金属含有粒子、針状粒子含有粒子等の粒子が十分にホウ砂や炭素質物によって包含されない場合がある。一方、高過ぎる場合はコストアップになる場合がある。
【００７４】
加熱溶融における対象物（ホウ砂、粒子、好ましくは水溶性有機物、ＰＡＣが一体となったもの）の温度は、上記炉内温度又は炉内設定温度にすると、通常、定常状態で７５０℃以上となるが、８００℃〜１１００℃の範囲になるようにすることが特に好ましい。上記水溶性有機物、廃棄物中に含まれる樹脂等の有機物が共存すると、対象物の温度は炉内温度又は炉内設定温度より高くなり易く、加熱の際のコストダウンが可能であり、また、対象物が高温になるので、ダイオキシンやダイオキシン類似化合物等の有害塩素含有有機物の発生が抑えられ、加熱溶融の際に発生するガスの完全燃焼効果が得られる。本発明では、炉内温度より加熱溶融対象物の温度が高くなるように処理液や前処理液の組成を調整することが好ましい。
【００７５】
加熱溶融雰囲気は特に限定はなく、真空中；窒素、アルゴン等の不活性気体中；空気、酸素等の活性気体中等の何れでもよい。本発明においては、加熱溶融を空気中で行っても、処理液や前処理液中に水溶性有機化合物が含有されている場合、有機化合物が全て燃えて、有機化合物中の炭素が全て二酸化炭素として消失してしまうことがなく、炭素質物として複合粒子中に残存する。加熱溶融して得られたものに炭素質物が残存するので、酸素含有気体雰囲気下で加熱溶融を行うことが、高温にできるため好ましい。また、酸素含有気体を空気とすることで簡便に加熱溶融ができ、コストダウンにもなり特に好ましい。
【００７６】
加熱溶融の時間としては、特に限定はないが、加熱炉中に静置して加熱溶融する方法においては、３分〜４０分が好ましく、５分〜２０分が特に好ましい。また、炉内で火炎を直接接炎する方法においては、３分〜２０分が好ましく、４分〜１５分がより好ましく、５分〜１０分が特に好ましい。
【００７７】
＜複合粒子＞
上記加熱溶融して得られたものは、好ましくは１００μｍ〜２ｍｍ、特に好ましくは３００μｍ〜１ｍｍとなるが、必要に応じて解砕又は粉砕して、粒子状又は粉末状の「複合粒子」にすることが、取り扱いが容易になり、有価物として再利用し易くなる点で好ましい。解砕又は粉砕は常法に従って行われる。解砕又は粉砕を行って得られた複合粒子の体積平均粒径は特に限定はないが、好ましくは１０μｍ〜１ｍｍであり、より好ましくは１５μｍ〜３００μｍであり、特に好ましくは２０μｍ〜１００μｍである。
【００７８】
本発明の「複合粒子」は、上記した粒子処理方法を使用して得られたものであり、少なくとも、金属類、ホウ素、炭素及びケイ素を含有することを特徴とする。金属類、ホウ素、炭素及びケイ素は、上記した「本発明における処理液」由来であり、その具体的組成及び具体的構造は特に限定されない。つまり、処理液中に水溶性有機物が含有されていたり、廃棄物中に有機物が含有されていたりする場合、複合粒子中の炭素は、炭素化により黒鉛（グラファイト）構造ができていても、その中間段階である炭素前駆体でもよく、無定形炭素であってもよく、炭素質物が残存していることが好ましい。
【００７９】
本発明の複合粒子は、難燃性；導電性；酸、アルカリ、有機溶媒等に対する耐薬品性；帯電防止性；流動性；耐候性；撥水性；コストパフォーマンス等に優れた粒子である。特に、複合粒子中に含有される金属類、ケイ素、炭素は耐熱性を向上させ、ホウ素は難燃性を向上させる。また、粒子が重金属含有粒子の場合には、重金属を安定して無害固定化でき、耐熱性等も向上するため好ましい。
【００８０】
＜作用・原理＞
本発明において、前記処理液を用いた場合に、「金属類を含有する粒子」、例えば廃棄物粒子、重金属含有粒子や針状粒子含有粒子を、完全に無害化処理することができる作用・原理は明らかではないが、以下のことが考えられる。ただし本発明は、以下の作用・原理の範囲に限定されるわけではない。金属類を含有する粒子に、ホウ砂が熱水に溶解された液を含浸させることにより、すなわち熱水に溶解したホウ砂を侵入又はコートさせることにより、該粒子は加熱溶融時に赤熱溶融し容易にガラス化される。液を含浸させることにより、単に固体状態で混ぜて加熱溶融させるより、完全に無害化できると考えられる。更に、シリコーンを含有することにより、通常の環境下では、このガラス状態で被覆された金属類は溶出することがなく、無害化処理の効果を経時的に持続させ、二次公害を防ぐことができる。加熱溶融後、シリコーンは化学構造が変化する可能性があるが、上記効果は発揮される。また、ホウ砂、シリコーンの共存によって、有機物は炭素質物となって複合粒子中に残存する。
【００８１】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８２】
実施例１
＜処理液Ａ＞
完全に溶解したとき１８質量％ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）水溶液となる「ホウ砂と水」１００質量部に、水溶性有機物であるショ糖（シュクロース）の５０質量％水溶液６質量部を加えて、ホウ砂が溶解するまで１００℃で加熱しつつ攪拌を行った。この水溶液（この水溶液を「前処理液ａ」とする）を、１００℃から３０℃に冷却し、ジメチルシリコーンのシリコーンエマルジョン（東レ社製、１９８０）１０質量部を加えて処理液Ａとした。
【００８３】
上記で調製した処理液Ａの９０質量部に、体積平均粒径１ｍｍに粉砕した製鉄スラグ１０質量部を加えた。この重金属含有粒子内に上記処理液Ａが含浸するように、６０℃で１時間加熱した。次いで、酸素含有気体雰囲気下（空気中）で、炉内設定温度７５０℃、炉内温度７５０℃で１０分間加熱溶融した。加熱開始から２分後、試料表面は１０５０℃（炉内温度との温度差３００℃）に達していた。均一な黒色ガラス粒子状の複合粒子Ａを得た。得られた複合粒子Ａ１は、ほぼ球形で、その粒径は３００μｍ〜５００μｍであり、重金属、ホウ素、炭素及びケイ素が含有されていた。
【００８４】
比較例１
実施例１において、処理液Ａに製鉄スラグを加え、加熱しないで２０℃で１時間静置させたところ、途中でホウ砂が再結晶化して析出し、「ホウ砂、シリコーン及び水を含有する処理液」が「金属類を含有する粒子」に含浸されなかった。その後、そのまま水を蒸発させて、実施例１と同様の条件で加熱溶融を行ったが、スラグ中にホウ砂が全体に行き渡らなかったため、ガラス質粒子状の複合粒子は得られず、金属類を含有する粒子の無害化処理はできなかった。
【００８５】
比較例２
実施例１において、炉内温度７５０℃で１０分間加熱溶融することに代えて、炉内温度４００℃で１０分間加熱したが、ホウ砂がガラス化することがなく複合粒子は得られず、金属類を含有する粒子の無害処理化には至らなかった。また、加熱温度を上げ、炉内温度４５０℃で１０分間加熱したが、やはり複合粒子は得られず、金属類を含有する粒子の無害処理化には至らなかった。
【００８６】
比較例３
実施例１において、シリコーンエマルジョンを加える前の前処理液ａを実施例１の処理液Ａに代えて用いて、実施例１と同じ条件で、製鉄スラグに含浸させて加熱溶融を行った。複合粒子（「複合粒子Ｐ」とする）は得られたが、この複合粒子Ｐは、充分な重金属の溶出を制御することができず、安定性・無害化・低毒性に劣っていた。また、撥水性、耐薬品性等が悪く、完全に内包させることができず、金属類を含有する粒子の無害化処理には至らなかった。
【００８７】
実施例２
＜前処理液ａ、処理液Ａ＞
実施例１で調製した前処理液ａの９０質量部に、実施例１で用いたものと同一の粉砕された製鉄スラグ１０質量部を加え、９０℃で１０分間、前処理液ａを「粉砕された製鉄スラグ粒子」に含浸させた（前処理を行った）。
【００８８】
次いで、この液（製鉄スラグが分散されている前処理液ａ）を９０℃から３０℃以下になるように冷却し、この液に実施例１と同様のシリコーンエマルジョンを、実施例１の処理液Ａと同じ組成になるように加え、実施例１と同様に処理を行い、同様に加熱溶融を行った。炉内温度は７５０℃であったが、試料表面の温度は１１００℃に達していた。得られた複合粒子Ａ２は、ほぼ球形で、その粒径は０．３ｍｍ〜０．４ｍｍであり、重金属、ホウ素、炭素及びケイ素が含有されていた。
【００８９】
比較例４
実施例２において、前処理液ａで前処理をしただけで、シリコーンが含有された処理液Ａで処理を行わず、実施例２と同様に加熱溶融を行った。すなわち、比較例３において、６０℃で１時間の含浸に代えて、９０℃で１０分間の含浸を行った後、同様に加熱溶融を行った。
【００９０】
炉内温度は７５０℃であったが、試料表面の温度は１１００℃に達していた。得られた複合粒子Ｑは、その粒径は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、重金属、ホウ素及び炭素が含有されていた。この複合粒子Ｑは、重金属の溶出をある程度制御することができるものであったが、撥水性、耐薬品性等が悪く、金属類を含有する粒子の完全無害化には至らなかった。
【００９１】
実施例３
＜処理液Ｂ＞
実施例１において、水溶性有機物であるショ糖（シュクロース）の５０質量％水溶液を加えない以外は実施例１と同様に処理液を調製し（処理液Ｂとする）、実施例１と同様に処理をし、加熱溶融を行った。加熱開始から２分後、試料表面は１０５０℃（炉内温度との温度差３００℃）に達していた。均一な黒色ガラス粒子状の複合粒子Ｂ１を得た。得られた複合粒子Ｂ１は、ほぼ球形で、その粒径は０．５ｍｍ〜０．８ｍｍであり、重金属、ホウ素及びケイ素が含有されていた。
【００９２】
実施例４
＜前処理液ｂ、処理液Ｂ＞
実施例１で、水溶性有機物であるショ糖（シュクロース）の５０質量％水溶液を加えない以外は実施例１と同様に前処理液を調製し（前処理液ｂとする）、実施例２において、前処理液ａに代えて前処理液ｂを用い、処理液Ａに代えて処理液Ｂを用いた以外は実施例２と同様に前処理、処理、加熱溶融を行った。炉内温度は７５０℃であったが、試料表面の温度は１０５０℃に達していた。得られた複合粒子Ｂ２は、ほぼ球形で、その粒径は５００μｍであり、重金属、ホウ素及びケイ素が含有されていた。
【００９３】
実施例５
＜処理液Ｃ＞
実施例１において、シリコーンエマルジョンを用いる代わりに、オイル状のシリコーン（東レ社製、ＳＨ２００）１８質量部、ＰＡＣ（王子製紙社製、「ＰＡＣ」（酸化アルミニウム換算でアルミニウムを１０〜１１％含有する水溶液）８質量部、界面活性剤として中性洗剤（オリエント商事社製、商品名：オールマイティー浄）４０質量部を加え、十分に攪拌してシリコーンを分散させた。ＰＡＣを加えることによって、シリコーンがホウ砂水溶液に良好に乳化分散し、エマルジョンが得られた。こうして得られた乳化液を処理液Ｃとする。
【００９４】
処理液Ｃを用いて、実施例１と同様に処理をし、加熱溶融を行った。加熱開始から２分後、試料表面は１１００℃（炉内温度との温度差３５０℃）に達していた。均一な黒色ガラス粒子状の複合粒子Ｃ１を得た。得られた複合粒子Ｃ１は、ほぼ球形で、その体積平均粒径は４００μｍであり、重金属、ホウ素、炭素及びケイ素が含有されていた。
【００９５】
実施例６
＜前処理液ａ、処理液Ｃ＞
実施例２において、処理液Ａに代えて処理液Ｃを用いた以外は実施例２と同様に、前処理液ａで前処理を行い、処理液Ｃで処理を行い、実施例２と同様に加熱溶融を行った。炉内温度は７５０℃であったが、試料表面の温度は１１００℃に達していた。得られた複合粒子Ｃ２は、ほぼ球形で、その体積平均粒径は４００μｍであり、重金属、ホウ素、炭素及びケイ素が含有されていた。
【００９６】
【表１】
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【００９７】
実施例７
＜前処理液ｄ、処理液Ｄ＞
実施例２において、１８質量％ホウ砂水溶液に代えて、１５質量％ホウ砂水溶液を用いて前処理液ｄと処理液Ｄを調製し、更に、粉砕した製鉄スラグに代えて未粉砕の染色スラッジを用いた以外は、実施例２と同様に、前処理、処理、加熱溶融を行った。未粉砕の染色スラッジの体積平均粒径は７００μｍであった。
【００９８】
炉内温度は７５０℃であったが、試料表面の温度は１１００℃に達していた。得られた複合粒子Ｄ２は、ほぼ球形で、その体積平均粒径は５００μｍであり、重金属、ホウ素、炭素及びケイ素が含有されていた。
【００９９】
実施例８
＜前処理液ｅ、処理液Ｅ＞
実施例２において、１８質量％ホウ砂水溶液に代えて、２８質量％ホウ砂水溶液を用いて前処理液ｅと処理液Ｅを調製し、更に、製鉄スラグに代えて鉱砕スラグを用いた以外は、実施例２と同様に、前処理、処理、加熱溶融を行った。粉砕後の鉱砕スラグの粒径は１ｍｍ〜３ｍｍであった。
【０１００】
炉内温度は７５０℃であったが、試料表面の温度は１１００℃に達していた。このとき、加熱溶融２分後に試料全体が赤熱し、表面フレームが３分間発生して終息した。得られた複合粒子Ｅ２は、ほぼ球形で、その粒径は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり、重金属、ホウ素、炭素及びケイ素が含有されていた。
【０１０１】
実施例９
＜前処理液ｆ、処理液Ｆ＞
実施例２において、１８質量％ホウ砂水溶液に代えて、３０質量％ホウ砂水溶液を用いて前処理液ｆを調製した。
【０１０２】
上記で調製した前処理液ｆの１００質量部に、飛散性アスベスト２０質量部を加え、２０分間、９５℃に保った。
【０１０３】
次いで、この液（飛散性アスベストが分散されている前処理液ｆ）を９５℃から２０℃に冷却し、この液に実施例１と同様のシリコーンエマルジョンを、実施例１の処理液Ａと同じシリコーン濃度になるように加えて処理液Ｆを調製し、飛散性アスベストに含浸させた。
【０１０４】
次いで、余剰水分を除去するために加熱を続け、余剰水分がなくなったところで、炉内温度６００℃以上に該当するように、約１０００℃という温度の低いハンドバーナーを５秒間接炎すると、真球に近いガラス玉が形成した（複合粒子Ｊ１が形成した）。飛散性アスベストが溶融したホウ砂で取り囲まれて無害化が達成できた。また、アスベストに代えて、クリソタイル及びクロシドライトでも同様に処理したところ、飛散性アスベストと同様の結果が得られた（クリソタイルからは複合粒子Ｊ２が、クロシドライトからは複合粒子Ｊ３が形成した）。
【０１０５】
実施例１０
＜前処理液ｆ、処理液Ｆ＞
実施例９において、飛散性アスベストが分散した処理液Ｆを７０℃で６０分保持して含浸させた後、ハンドバーナーに代えて、タワーキルン型生成炉（重力式落下生成炉）に投入落下させた。短時間に連続的に、体積平均粒径０．７ｍｍの真球状態のガラス玉（「複合粒子Ｆ２」とする）が得られた。複合粒子Ｆ２には、マグネシウム、ホウ素及びケイ素が含有されていた。
【０１０６】
実施例１１
＜前処理液ｇ、処理液Ｇ＞
ホウ砂１２０質量部と水２８０質量部を、ホウ砂が全て溶解するまで９７℃で加熱し、前処理液ｇとした。この加熱した前処理液ｇ中に、粒径は１ｍｍ〜２ｍｍの細粉砕した製鉄スラグ５０質量部を加え、攪拌しながら１０分間、９７℃に保ち、製鉄スラグ内に前処理液ｇを含浸させた。
【０１０７】
上記前処理液ｇの加熱を止め、３０℃になったところで、ポリ塩化アルミニウム（王子製紙社製、「ＰＡＣ」（酸化アルミニウム換算でアルミニウムを１０〜１１％含有する水溶液）５０質量部を加えて攪拌し、更にオキシム型シリコーン（東レ社製、ＳＨ５０７０）５０質量部を加えて、均一になるまで５分間攪拌し、既に製鉄スラグが浸漬された処理液Ｇを調製した。その後、３０℃で２０分処理して、製鉄スラグ内に処理液Ｇを含浸させた。
【０１０８】
次に、これらを加熱炉に移して、１５分間加熱溶融した。水が蒸発した後の加熱炉中の温度は、７５０〜７６０℃であり、加熱溶融された対象物の表面温度は、１１００℃であった。
【０１０９】
ＰＡＣ量が多いため、黒色ではなく灰色のガラス状の複合粒子Ｇ２を得た。複合粒子Ｇ２には、金属類（アルミニウムを含む）、ホウ素及びケイ素が含有されていた。
【０１１０】
実施例１２
＜前処理液ｈ、処理液Ｈ＞
水２８０質量部にホウ砂１２０質量部を加えて、ホウ砂が全て溶解するまで、ほぼ沸点（１００℃）で加熱した。得られた前処理液ｈ中に、体積平均粒径１ｍｍに粉砕した鉱渣スラグ５０質量部を加え、１００℃で１０分間加熱しながら、前処理液ｈを鉱渣スラグに含浸させた。その後、５０質量％の砂糖水１００質量部を加え、更に３分間加熱した。
【０１１１】
水が蒸発して粘度が高くなってきたところで加熱を止め、炭素源ともなる木屑３５質量部を加えて余剰水分を吸着させた。このホウ砂含浸鉱渣スラグ分散液（鉱渣スラグが含有された前処理液）５０質量部に、下記で調製された「シリコーン分散液Ｓ」１００質量部を、３０℃で混合した。得られた液を処理液Ｈとする。
【０１１２】
［シリコーン分散液Ｓの調製］
ナフテン系鉱物油１００質量部、ポリ塩化アルミニウム（王子製紙社製、「ＰＡＣ」（酸化アルミニウム換算でアルミニウムを１０〜１１％含有する水溶液）５０質量部、シリコーンとして、ＳＥ７９２（東レ・ダウコーニング社製  ２成分型シリコーンシーラントの主剤）１７０質量部を加熱しながら攪拌し、そこに更に、上記ポリ塩化アルミニウム水溶液（ＰＡＣ）１００質量部を加えた。それをエマルジョン化するまで攪拌して、「シリコーン分散液Ｓ」を調製した。
【０１１３】
この鉱渣スラグが含有された処理液Ｈを、２０℃で１２時間放置後、炉内温度５００〜７５０℃で加熱し、加熱溶融させた。このとき、大きなパイロフレームが発生し、黒色ガラス状の複合粒子Ｈ２を得た。複合粒子Ｈ２は、体積平均粒径３００μｍの、金属類（アルミニウムを含む）、ホウ素、炭素とケイ素が含有された複合粒子である。
【０１１４】
後述するように、この複合粒子Ｈ２は水に浮き、撥水性に極めて優れていた。また、顕微鏡で観察したところ、鉱渣スラグがガラス質で取り囲まれていることが分かり、Ｓｉ（シリコン）とＢ（ホウ素）を有する化合物が鉱渣スラグに浸透し、経時的に長期安定化がなされていることが分かった。
【０１１５】
実施例１３
＜前処理液ｈ、処理液Ｈ＞
実施例１２において、鉱渣スラグに代えて、鉱砕スラグを用いた以外は、実施例１２と同様にして複合粒子Ｈ２’を得た。後述するように、この複合粒子Ｈ２’は水に浮き、撥水性に極めて優れていた。また、顕微鏡で観察したところ、鉱砕スラグがガラス質で取り囲まれていることが分かり、Ｓｉ（シリコン）とＢ（ホウ素）を有する化合物が鉱砕スラグに浸透し、経時的に長期安定化がなされていることが分かった。
【０１１６】
評価例１
＜安定性・無害化・低毒性の評価＞
上記全ての実施例で得られた複合粒子を環境庁告示第１３号による溶出試験方法に従い行った。具体的には、各実施例で得られた複合粒子それぞれ１００ｇを、１０倍量の水に６時間浸透（自然放置）後、１μｍのフィルターで濾過し、このとき得られた濾液に含まれる成分を分析し、複合粒子の安定性・無害化・低毒性を以下の基準で判定した。
◎：金属類の含有量が非常に低い
○：金属類の含有量が低い
×：金属類の含有量が高い
【０１１７】
実施例１３で得られた複合粒子を上記の溶出試験方法の際に得られた濾液の分析結果は以下の通りであり、製鉄スラグ中に含まれていた金属類の含有量は非常に低かった。更に、環境庁告示第１４号（イ）に従い亜鉛の含有量を分析したところ、０．０１ｇ／Ｌ未満であった。
弗化物                              ：０．５ｍｇ／Ｌ
カドミウム又はその化合物            ：０．００５ｍｇ／Ｌ未満
アルキル水銀化合物                  ：０
鉛又はその化合物                    ：０．０２ｍｇ／Ｌ未満
六価クロム化合物                    ：０．０４ｍｇ／Ｌ未満
砒素またはその化合物                ：０．０１ｍｇ／Ｌ未満
水銀又はその化合物                  ：０．０００５ｍｇ／Ｌ未満
セレン又はその化合物                ：０．０１ｍｇ／Ｌ未満
ほう素                              ：７８０ｍｇ／Ｌ
アンモニア、アンモニウム化合物、亜硝酸化合物及び硝酸化合物
：１ｍｇ／Ｌ未満
塩化物イオン                        ：９６０ｍｇ／Ｌ
【０１１８】
また他の実施例２、実施例４、実施例６〜１３においても金属類の含有量は非常に低く、実施例１、実施例３、実施例５においては金属類の含有量が低かった。すなわち、本発明の粒子処理方法によれば、有害な金属類を安定化し、得られた複合粒子は低毒性、無害性であることが分かった。
【０１１９】
評価例２
＜難燃性の評価＞
上記全ての実施例で得られた複合粒子それぞれ２０ｇを、常法に従って加圧成形し、燃焼ガスとしてブタンを用いた炎を成型体の先端に６０秒間接炎したが着火しなかった。また、溶融もせず、無煙性であった。
【０１２０】
評価例３
＜耐薬品性の評価＞
上記全ての実施例で得られた複合粒子１０ｇをフラスコにとり、それぞれ、１Ｎ（規定）希硫酸、５質量％水酸化ナトリウム、アセトンを、それぞれ１００ｇ添加して、２０℃に静置して化学反応の有無を目視で観察した。
○：目視で変化なし
×：目視で変化あり。色素を含有するものは、目視で色素等の溶出現象が若干観察される
【０１２１】
評価例４
＜撥水性の評価＞
上記全ての実施例で得られた、複合粒子１０ｇを、体積平均粒径が約５００〜７００μｍになるように粉砕し、水１００ｇの上に落とし、水中で攪拌して以下の判定をした。
○：水に浮く
×：水に沈む
【０１２２】
評価例５
＜帯電防止性の評価＞
上記全ての実施例で得られた複合粒子を、φ７ｍｍ、長さ２００ｍｍのアクリル樹脂製パイプの中に詰め、２ｃｍの高さから５回タッピングした。その後、直流電圧をパイプに詰めた試料の上と下から印加して、２０℃での電流値を測定する。電流値から、この形状に詰められた粉末のこの形状での比抵抗を算出した。比抵抗が１００Ω・ｃｍ以下のとき、帯電防止性「○」、比抵抗が１００Ω・ｃｍより大きいとき、帯電防止性「×」と判定した。
【０１２３】
評価例６
＜耐熱性の評価＞
上記全ての実施例で得られた複合粒子各１００ｇを、５００℃に設定した電気炉内で加熱した。外観、質量ともに全く変化が見られなかったものを「◎」、殆ど変化が見られなかったものを「○」と判定した。
【０１２４】
評価例７
＜針状粒子無害化の評価＞
上記実施例９及び実施例１０で得られた複合粒子を、光学顕微鏡にて観察したところ、針状粒子特有の針状部分がなくなっていた。また実施例１０において、針状粒子である飛散性アスベストとして、クリソタイル及びクロシドライト（図１）を用いても同様の結果が得られた。
【０１２５】
【表２】
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【０１２６】
【表３】
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【０１２７】
以上の結果より、本発明の粒子処理方法を用いれば、「金属類を含有する粒子」、例えば廃棄物粒子、重金属含有粒子や針状粒子含有粒子を、安全、簡便、安価に無害化処理することができる。また、耐熱性；難燃性；酸、アルカリ、有機溶媒等に対する耐薬品性；耐候性；撥水性；帯電防止性；コストパフォーマンス等に優れた有価物としての複合粒子を得ることができ、資源リサイクルが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明の粒子処理方法は、廃棄物等の処理に適用することによって、有害な金属類を無害化処理することができ、更に耐熱性等に優れた複合粒子が得られるので、資源リサイクルとして活用することができる。また本発明の複合粒子は、耐熱性；難燃性；導電性；酸、アルカリ、有機溶媒等に対する耐薬品性；帯電防止性；耐候性；撥水性；コストパフォーマンス等に優れているため、不燃カーボン、不燃カーボンブラック、不燃耐火建材、活性炭、有害物質吸着材、分子ふるい、耐摩擦材、紫外線防止剤、顔料、Ｃ／Ｃコンポジット超耐熱フィラー、ゴム補強材、アスファルト耐熱向上剤、土壌改良材等に広く利用されるものである。また、本発明の粒子処理方法は、処理中に有毒粒子の飛散がなく、得られたものも有効に活用できるので、廃棄物処理のトータルのコストも削減され、上記分野に広く利用されるものである。【０１２９】
本願は、２００８年１１月１１日に出願した日本の特許出願である特願２００８−２８８５５５に基づくものであり、それらの出願の全ての内容はここに引用し、本発明の明細書の開示として取り込まれるものである。
【図１】
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【国際調査報告】
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2010055830.tif 000008
2010055830.tif 000009
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