(57)【要約】【課題】  有機性廃棄物を原料として使用することによって、その有効活用を図りつつ、水系や土壌などに存在する重金属類の除去に適した捕捉材を提供する。【解決手段】  ＲＤＦを原料供給フィーダー１０２に入れ、ロータリーキルンからなる一次乾留炉１０４に供給して一次乾留を行なう。得られた一次乾留物１０５を、解砕機１０６で解砕して細かくし、ミキサー１１８を使用し、バインダー供給フィーダー１２０から供給されるバインダーと十分に混合する。この混合物をブリケット成形機１２２により成形し、ロータリーキルンからなる乾留炉１２８により乾留することにより、重金属類の捕捉材１５０を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を乾留して得られる乾留炭化物を含有することを特徴とする、重金属類の捕捉材。
【請求項２】
前記有機性廃棄物が、ごみを固形化したごみ固形燃料を含有することを特徴とする、請求項１に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項３】
前記有機性廃棄物が、ごみを固形化したごみ固形燃料と、石炭および／または高炭素質系のごみと、を含有することを特徴とする、請求項１に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項４】
前記有機性廃棄物が、ごみを固形化したごみ固形燃料であることを特徴とする、請求項１に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項５】
前記有機性廃棄物が、廃プラスチックと廃木材とから構成されており、０．２〜０．８のＯ／Ｃ原子数比と０．５〜２．３のＨ／Ｃ原子数比を有することを特徴とする、請求項１に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項６】
前記乾留を、一次乾留と二次乾留の２段階で行なうことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項７】
前記一次乾留を、３００〜８００℃の温度で行なうことを特徴とする、請求項６に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項８】
前記二次乾留を、６００〜１０００℃の温度で行なうことを特徴とする、請求項６に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項９】
前記一次乾留または二次乾留を、水蒸気存在下で行なうことを特徴とする、請求項６に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項１０】
前記一次乾留物に石炭又はコークスを添加した後、二次乾留を行なうことを特徴とする、請求項６に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項１１】
前記一次乾留物にバインダーを添加、混合した後、二次乾留を行なうことを特徴とする、請求項６に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項１２】
前記一次乾留物を粒状に成形した後、二次乾留を行なうことを特徴とする、請求項６に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項１３】
前記乾留炭化物の粒径が０．１〜５ｍｍであることを特徴とする、請求項１２に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項１４】
前記乾留炭化物は、９６％以上のロガ試験強度と１５０ｍ２／ｇ以上の比表面積を有することを特徴とする、請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の重金属類の捕捉材。
【請求項１５】
重金属類を含有する被処理物から、重金属類を分離して除去する重金属類の分離除去方法であって、
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の重金属類の捕捉材により、被処理物中の重金属類を捕捉することを特徴とする、重金属類の分離除去方法。
【請求項１６】
被処理物が、重金属類を含有する固体であり、該固体から重金属類を溶出させた溶出液に、前記重金属類の捕捉材を接触させることを特徴とする、請求項１５に記載の重金属類の分離除去方法。
【請求項１７】
前記重金属類を含有する固体が土壌またはスラグであることを特徴とする、請求項１６に記載の重金属類の分離除去方法。
【請求項１８】
被処理物が、重金属類を含有する液体であり、該液体に前記重金属類の捕捉材を接触させることを特徴とする、請求項１５に記載の重金属類の分離除去方法。
【請求項１９】
前記重金属類が、カドミウムまたはヒ素であることを特徴とする、請求項１５ないし請求項１８のいずれか１項に記載の重金属類の分離除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物を原料として得られる捕捉材により、水や土壌等の被処理物中に存在する重金属類を分離除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙や廃木材、プラスチック等に代表される有機性廃棄物は、一般にはボイラ用燃料、セメント用原燃料、発電燃料等として有効利用されるか、あるいは埋立処理されている現状にある。有機性廃棄物を燃料として利用する一態様として、ごみ固形燃料（ＲＤＦ：Ｒｅｆｕｓｅ Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｆｕｅｌ）が知られている。ごみ固形燃料は、可燃ごみを燃料資源として再利用可能なように固形化したものであり、その貯蔵性、輸送性や性状安定性のため化石代替燃料として有望視されており、ボイラ用燃料、セメント用原燃料、発電燃料等としての利用が検討されている。
【０００３】
しかしながら、燃料としての利用においては、有機性廃棄物中に含まれる塩素によるセメント品質の低下や、燃焼ガス中にＨＣｌ（塩化水素）が存在することによるボイラ水管腐食および発電効率の低下、さらには燃焼排ガス中やダスト中に含有されるダイオキシン発生等の問題が存在することが指摘されている。
【０００４】
一方、最近では廃棄物から活性炭を製造して有効利用する技術も開発されつつある。例えば、含水炭素を含む産業廃棄物を、炭素を燃やさない程度の温度にて焼成する活性炭の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ＲＤＦ等の有機性廃棄物に含有される不純物（例えば塩素、灰分、重金属等）のために、得られる活性炭の用途は大幅に制限されている。また、原料である有機性廃棄物の形状は様々であるため、乾留過程で粉化するなどして、得られる活性炭の形状が一定にならないことも、その利用を制限する一因となっている。
【特許文献１】特開平９−２０８９６３号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、有機性廃棄物を化石代替燃料として利用するには限界があり、活性炭など他の用途での利用も十分に図られていない現状にある。
【０００６】
ところで、重金属類による土壌や地下水、底質などの汚染は、依然として深刻な環境問題となっている。重金属類による環境汚染の特徴として、汚染が比較的広範囲に亘ることが多いため、その浄化に大規模な設備と多大な費用を必要とすることが挙げられる。従って、高価な薬品や設備を使用して重金属類の除去を行なうことは得策とは言えない。
【０００７】
そこで本発明者らは、有効な活用方法が見出されぬまま単純に燃焼処理されている大量の有機性廃棄物を捕捉材としてリサイクル活用し、重金属類による環境汚染の浄化に役立てることを着想した。しかし、有機性廃棄物を重金属類の捕捉に利用するには、必要な特性を持つように改質する必要があるとともに、紙、木材、プラスチックなどの極めて多様な材料が混在している有機性廃棄物を捕捉材として均質な状態に加工する必要がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、有機性廃棄物を原料として使用することによって、その有効活用を図りつつ、水系や土壌などに存在する重金属類の除去に適した特性を有する捕捉材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の好ましい態様は、以下の（１）〜（１９）に存する。
（１）  有機性廃棄物を乾留して得られる乾留炭化物を含有することを特徴とする重金属類の捕捉材。
（２）  前記有機性廃棄物が、ごみを固形化したごみ固形燃料を含有することを特徴とする、上記（１）に記載の重金属類の捕捉材。
（３）  前記有機性廃棄物が、ごみを固形化したごみ固形燃料と、石炭および／または高炭素質系のごみと、を含有することを特徴とする、上記（１）に記載の重金属類の捕捉材。
（４）  前記有機性廃棄物が、ごみを固形化したごみ固形燃料であることを特徴とする、上記（１）に記載の重金属類の捕捉材。
（５）  前記有機性廃棄物が、廃プラスチックと廃木材とから構成されており、０．２〜０．８のＯ／Ｃ原子数比と０．５〜２．３のＨ／Ｃ原子数比を有することを特徴とする、上記（１）に記載の重金属類の捕捉材。
【００１０】
（６）  前記乾留を、一次乾留と二次乾留の２段階で行なうことを特徴とする、上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の重金属類の捕捉材。
（７）  前記一次乾留を、３００〜８００℃の温度で行なうことを特徴とする、上記（６）に記載の重金属類の捕捉材。
（８）  前記二次乾留を、６００〜１０００℃の温度で行なうことを特徴とする、上記（６）に記載の重金属類の捕捉材。
（９）  前記一次乾留または二次乾留を、水蒸気存在下で行なうことを特徴とする、上記（６）に記載の重金属類の捕捉材。
【００１１】
（１０）  前記一次乾留物に石炭又はコークスを添加した後、二次乾留を行なうことを特徴とする、上記（６）に記載の重金属類の捕捉材。
（１１）  前記一次乾留物にバインダーを添加、混合した後、二次乾留を行なうことを特徴とする、上記（６）に記載の重金属類の捕捉材。
（１２）  前記一次乾留物を粒状に成形した後、二次乾留を行なうことを特徴とする、上記（６）に記載の重金属類の捕捉材。
【００１２】
（１３）  前記乾留炭化物の粒径が０．１〜５ｍｍであることを特徴とする、上記（１２）に記載の重金属類の捕捉材。
（１４）  前記乾留炭化物は、９６％以上のロガ試験強度と１５０ｍ２／ｇ以上の比表面積を有することを特徴とする、上記（１）ないし（１３）のいずれか１つに記載の重金属類の捕捉材。
【００１３】
（１５）  重金属類を含有する被処理物から、重金属類を分離して除去する重金属類の分離除去方法であって、
上記（１）ないし（１４）のいずれか１つに記載の重金属類の捕捉材により、被処理物中の重金属類を捕捉することを特徴とする、重金属類の分離除去方法。
（１６）  被処理物が、重金属類を含有する固体であり、該固体から重金属類を溶出させた溶出液に、前記重金属類の捕捉材を接触させることを特徴とする、上記（１５）に記載の重金属類の分離除去方法。
（１７）  前記重金属類を含有する固体が土壌またはスラグであることを特徴とする、上記（１６）に記載の重金属類の分離除去方法。
（１８）  被処理物が、重金属類を含有する液体であり、該液体に前記重金属類の捕捉材を接触させることを特徴とする、上記（１５）に記載の重金属類の分離除去方法。
（１９）  前記重金属類が、カドミウムまたはヒ素であることを特徴とする、上記（１５）ないし（１８）のいずれか１つに記載の重金属類の分離除去方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、有機性廃棄物を原料として製造した捕捉材により、廃棄物の減容と重金属類で汚染された環境の浄化を同時に実現できる。
また、有機性廃棄物の乾留条件等を選択して得られる捕捉材は、重金属類の捕捉性能に優れたものであり、かつ、原料が有機性廃棄物であるために安価に大量供給が可能であることから、重金属類で広範囲に汚染された土壌等の浄化に好適である。特に、本発明の捕捉材は、後記実施例に示すようにカドミウムおよびヒ素に対して特異的な吸着性能を示すことから、これらに汚染された土壌等の浄化に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
＜被処理物＞
本発明の捕捉材による処理対象となる被処理物としては、重金属類を含有する土壌、スラグ、底質、汚泥類等の固体、地下水、河川水、湖水、海水、工場等の排水、下水処理場の二次処理水（生物処理で有機物を除いたもの）等の液体を挙げることができる。
分離除去の対象となる重金属類としては、例えば水銀、鉛、カドミウム、ヒ素、六価クロムなどの金属のほか、フッ素、ホウ素、セレン、シアンなどが挙げられるが、本発明の捕捉材は、特にカドミウムおよびヒ素に対して特異的な吸着性能を示すため、これらに汚染された土壌等の浄化に有効である。
【００１６】
＜有機性廃棄物＞
本発明の捕捉材の原料として用いられる有機性廃棄物としては、例えば、紙屑や古紙、木屑、繊維屑、廃プラスチック、厨芥、籾殼、おから、コーヒー粕、コーン粕、ビール粕、みかん皮、シュレッダーダスト、下水汚泥、ごみを固形化したごみ固形燃料（ＲＤＦ）、一般家庭から排出される一般廃棄物等が挙げられる。
【００１７】
上記有機性廃棄物の中でも、ＲＤＦを原料として用いることが望ましい。ＲＤＦは、一般廃棄物や産業廃棄物を原料として、粉砕、乾燥、成形して製造され、大きさは大きいもので１５ｃｍから小さいもので２ｍｍ程度の粒状のものまである。また、一般的な形状は円柱状であり、貯蔵性や搬送性ばかりでなく流動性にも優れる。
また、製造工程で石灰類を添加することにより、臭気の問題も解決可能であり、この場合、石灰中のＣａは炭化物のガス化触媒としても有効であり、製品炭化物の性能向上に効果がある。
【００１８】
このＲＤＦは、可燃物と不燃物とから構成される。この比率はＲＤＦの種類（原料となるごみの質）に大きく依存するが、可燃物は紙やプラスチックが主体であり、不燃物は金属、砂等である。本発明の場合は、この可燃成分を利用することになる。よって、この可燃成分を多く含有するＲＤＦを原料にすることが好ましい。品質の比較的安定したＲＤＦを原料とすることにより、性能の安定した捕捉材を容易に製造可能となる。
【００１９】
また、ＲＤＦには、石炭又は高炭素質系のごみを混合することもできる。石炭又は高炭素質系のごみを添加することにより、ＲＤＦ入手量が変動しても安定して一定量の捕捉材を製造できるようになるばかりでなく、乾留炭化物中の灰成分含有量を低下させ、結果的に捕捉材の吸着性能を向上させることができる。高炭素質系のごみとしては、例えば、石炭、古紙、ピッチ、廃棄プラスチック等が使用できる。
【００２０】
また、一般廃棄物から分別されたプラスチック、古紙、廃木材なども原料として使用することができる。これらの原料を乾留炉に入れる際の形状は、入手形状のままでもよいが、乾留炭化物の炭化性状（炭化度合）を均一にするために、乾留前工程で解砕処理を行い、粒度を整えておくことが好ましい。また、乾留時、溶融によるプラスチックのキルン内壁への付着を避けるために、分別されたプラスチックを古紙や廃木材等とある程度の比率で混合し、成形して乾留を行なうことが好ましい。該分別されたプラスチックと古紙、廃木材は、一般的な成形機により成形することができる。
【００２１】
成形機としては、例えば、リングダイ式圧縮成形機、二軸押出成形機などが使用される。また、成形時の分別されたプラスチックと古紙、廃木材の混合比率は、（分別されたプラスチック）／（古紙＋廃木材）の重量比が３／９７〜６０／４０、好ましくは１０／９０〜５０／５０である。該分別されたプラスチックの比率が３ｗｔ％未満では、成形性が悪く、６０ｗｔ％以上では乾留歩留が低くなり、炭化物の比表面積も低くなる。
【００２２】
古紙、廃木材を乾留原料として使用する場合は、あえて成形工程を設ける必要はない。また、プラスチックの比率・・・つまり、（分別されたプラスチック）／（古紙＋廃木材）の重量比・・・が１０ｗｔ％以下の場合もキルン内壁への付着の心配が殆どないため、成形工程を設ける必要はない。さらに、一般ゴミからプラスチックを分別した後のゴミから製造されたＲＤＦも捕捉材の原料として利用が可能であり、廃棄物処理の観点からもメリットが大きい。
【００２３】
また、捕捉材の原料とする有機性廃棄物が廃プラスチックと廃木材とから構成されている場合は、０．２〜０．８のＯ／Ｃ原子数比と０．５〜２．３のＨ／Ｃ原子数比を有することが望ましい。Ｏ／Ｃが０．２未満であると大半がガス化してしまい、炭化歩留が低くなる場合がある。Ｏ／Ｃが０．８を超えると、炭化物が微細になり、成形工程でのバインダー量が多く必要になる場合がある。Ｈ／Ｃが０．５未満であると製造された炭化物がポーラスではなくなることがある。Ｈ／Ｃが２．３を超えると炭化物中の固定炭素の割合が低くなることがある。
【００２４】
＜製造方法＞
次に、捕捉材の製造方法について述べる。本発明の捕捉材の主成分である乾留炭化物は、例えば、以下のＡ、Ｂのいずれかの方法により製造できる。
（Ａ）有機性廃棄物を、５００〜１０００℃の乾留温度で乾留する方法。
（Ｂ）有機性廃棄物の乾留を、一次乾留と二次乾留の２段階に分けて実施する方法。
【００２５】
方法Ａ：
この方法Ａにおいては、有機性廃棄物を乾留するに際し、その乾留温度を５００〜１０００℃に規定している。乾留温度を５００〜１０００℃としているのは、５００℃未満では捕捉材としての性能が得られず、１０００℃を超すと捕捉材の性能向上が飽和状態に達し、投入熱量の増大に見合った効果が得られないのみならず、一部灰成分の溶融による操業トラブル、製品品質の低下が発生する可能性があるからである。この範囲の中でも、上記理由から、６００〜８００℃とするのが特に好ましい。乾留時間は、例えば１０℃／分程度の昇温速度で上記乾留温度まで昇温し、その温度を１０分間程度保持すればよい。
【００２６】
この方法Ａでは、乾留を０．５〜５０ＭＰａの加圧下で行なうことが好ましい。乾留時の加圧（大気圧に対して加える圧力、すなわち大気圧を規準とした圧力）を０．５ＭＰａ以上とするのは、それより低い加圧では捕捉材の収率が悪くなるからであり、５０ＭＰａ以下とするのは、それより高くしても、収率の改善が認められなくなり、圧力を上げる意味がないからである。この範囲の中でも、１ＭＰａ以上で３０ＭＰａ以下とすることがさらに好ましい。
【００２７】
方法Ａにおいては、有機性廃棄物としてＲＤＦを使用し、当該ＲＤＦを、乾留温度５００〜１０００℃で乾留することが好ましい。
ＲＤＦを、乾留温度５００〜１０００℃で乾留することにより、粒状の乾留炭化物が製造される。すなわち、乾留処理後の残渣はほぼ乾留前のＲＤＦの形状を有し、粒状の乾留炭化物として利用できる。乾留温度を５００〜１０００℃としているのは、前記と同様の理由による。
【００２８】
方法Ａにおいて、品質の比較的安定したＲＤＦを原料とすることにより、性能の安定した乾留炭化物を容易に製造可能となる。さらに、一般ごみからプラスチックを分別した後のごみから製造されたＲＤＦも利用することが可能であり、廃棄物処理の観点からも優れた方法である。
【００２９】
方法Ａにおいては、乾留前工程において、ＲＤＦにバインダーを含浸させることが好ましい。ＲＤＦから製造された乾留炭化物は、工業的な乾留処理、例えばロータリーキルン炉、流動床炉などでの乾留処理を行った場合、あらかじめ圧縮成形していても物理的に形状が損なわれ粒状の乾留炭化物としての歩留りが低くなる傾向がある。しかし、乾留工程前のＲＤＦにバインダーを添加することにより、バインダーが個々の廃棄物同士の接着剤的な役割として働き、乾留処理工程での形状損傷を最小限に抑えることができる。
【００３０】
また、乾留前工程でＲＤＦ等にバインダーを含浸させることにより、乾留炭化物中の灰成分含有量を低下させ、結果的に乾留炭化物の吸着性能を向上させ得るばかりでなく、乾留炭化物の物理的強度を増すことができる。その結果、乾留炭化物を利用する際の制限は少なくなり、例えば、水系に適用する場合であっても、水との接触や攪拌混合の際の崩壊が起こりにくくなり、水処理用の重金属類の捕捉材として好適に使用することが可能になる。また、ＲＤＦ使用量の変動がある場合にも、一定量の乾留炭化物を製造できる。
【００３１】
バインダーとしては、例えば、無機系バインダーとしてセメントなど、有機系バインダーとしてコールタール系の重質油、ピッチ、石炭液化油、特定の油系からの石油系の減圧残油、エチレンボトム油、改質油などが挙げられる。これらの油は、いずれかの単体、あるいは混合物であってもよい。
【００３２】
さらに、ＲＤＦにバインダーを含浸させる工程は、ＲＤＦを圧縮成形する工程の前に行なうことが望ましい。このようにすることにより、バインダーが個々の廃棄物同士の接着剤的な役割を果たすので、乾留処理工程でのＲＤＦの形状損傷を最小限に抑えることができる。
【００３３】
方法Ｂ：
方法Ｂは、有機性廃棄物の乾留を一次乾留と二次乾留の２段階に分けて実施する２段階乾留による製造方法であり、重金属類の捕捉材を製造する上で最も好ましい方法である。方法Ｂにおいても方法Ａと同様の理由により、原料として品質の比較的安定したＲＤＦを使用することが好ましい。
【００３４】
この方法Ｂにおいて、一次乾留工程は、後段の二次乾留に対して予備乾留として位置付けられるものである。一次乾留では、原料となる有機性廃棄物中の水分や揮発成分を気化させて細孔を発現させるとともに、気化した水蒸気等との接触による賦活作用により比表面積を増大させる。
従って、一次乾留工程を設けることにより、有機性廃棄物の種類、季節によるごみ組成変動に対し、安定した製品を製造することが可能となる。
また、一次乾留における温度と時間の操作により、有機性廃棄物中の成分として含まれるプラスチックが溶融あるいは分解し、脱塩化水素反応が生じる。脱塩素化した樹脂は、チャーとなって次工程の二次乾留処理により完全に炭化させることが可能になる。
すなわち、有機性廃棄物の中にプラスチックが混在する場合、ブラスチック中の炭素成分を有機性廃棄物表面上で確実に固着・炭化させることが可能になる。
【００３５】
一次乾留は、例えば３００〜８００℃の温度で行なうことが好ましい。一次乾留温度が３００℃未満では未燃状態となり、バインダー添加後の乾留工程において未燃物が揮発し、炭化物の製品強度が得られない。また、一次乾留温度が８００℃を超えると、一次乾留後の成形性が悪くなり成形物の冷間強度が低くなる。このように一次乾留後の成形性、冷間強度、乾留後の炭化物製品強度等から、一次乾留温度は３００℃〜８００℃とすることが好ましく、特に４００℃〜６００℃とすることがより好ましい。
【００３６】
方法Ｂでは、一次乾留された有機性廃棄物（一次乾留物）にバインダーを添加して二次乾留を行なうことが好ましい。一次乾留物は、ほぼ乾留前の形状を有しているが、一次乾留物にバインダーを添加することにより、成形後の冷間強度を向上させ得るだけでなく、二次乾留後の炭化物の強度、さらには最終製品の物理的強度を向上せることができる。その結果、乾留炭化物を利用する際の制限は少なくなり、例えば、水系に適用する場合であっても、水との接触による崩壊が少なくなり、水処理用の重金属類の捕捉材として好適に使用できるようになる。
【００３７】
また、バインダーの添加により、乾留炭化物中の灰成分含有量を低下させ、結果的に乾留炭化物の吸着性能を向上させることができる。ここで、バインダーとしては、前記方法Ａと同様のものを使用できる。バインダーの添加量は目的強度によって異なるが、一次乾留物に対し５ｗｔ％〜３０ｗｔ％が好ましく、特に好ましくは８ｗｔ％〜２５ｗｔ％である。
【００３８】
また、一次乾留物には、石炭又はコークスを添加して二次乾留を行なうことが好ましい。一次乾留後の有機性廃棄物に石炭又はコークスを添加することにより、有機性廃棄物の種類、季節によるごみ組成変動に対し、安定した製品を製造することが可能となる。また、石炭又はコークスの添加は、特に、最終製品強度の発現に寄与し、最終製品である捕捉材の性状向上に寄与する。
石炭としては、粘結炭、微粘結炭または強粘結炭が好ましく、中でも流動性の高いものが好ましい。石炭又はコークスの添加量は、バインダー添加量により異なるが、一次乾留物に対し５ｗｔ％〜３０ｗｔ％が好ましく、特に好ましくは８ｗｔ％〜２５ｗｔ％である。
【００３９】
また、乾留炭化物を粒状捕捉材として使用するために、一次乾留物を一旦粉砕し、一般的な成形機により成形することもできる。成形機としては例えば、リングダイ式圧縮成形機、フラットダイ式圧縮成形機、二軸押出成形機、ブリケットマシーンなどが使用される。生産性や製品強度の観点からは、フラットダイ式圧縮成形機やブリケットマシーンを使用することが好ましい。一次乾留後に粉砕工程を設けることで、粉砕に必要な動力が少なくて済み、粉砕後に成形工程を設けることで、様々な粒径のＲＤＦを原料とした場合でも、目的に合った乾留炭化物を製造可能となる。
【００４０】
一次乾留後に行なわれる二次乾留の温度は、６００℃〜１０００℃とすることが好ましい。二次乾留温度を６００℃〜１０００℃としているのは、６００℃未満では捕捉材としての性能が得られず、１０００℃を超えると製品としての捕捉材の性能向上が飽和状態に達し、投入熱量に見合った効果が得られないのみならず、一部灰成分の溶融による製品品質の低下が発生する可能性がある。このような理由から、二段目の乾留温度は６００℃〜１０００℃とすることが好ましく、特に７００℃〜９００℃とすることが好ましい。
【００４１】
方法Ｂにおける乾留時間は、乾留温度と装入物の水分量に依存するが、一次乾留時間は、一次乾留温度が４５０℃の場合は最低１５分程度必要であり、二次乾留時間は、二次乾留温度が８００℃の場合は、最低１０分程度必要である。
【００４２】
図１は、方法ＢによってＲＤＦから捕捉材を製造するフローを示す概略図である。
まず、ＲＤＦを原料供給フィーダー１０２に入れ、ロータリーキルンからなる一次乾留炉１０４に供給して一次乾留を行なう。
得られた一次乾留物１０５を、解砕機１０６で解砕して細かくし、ミキサー１１８を使用し、バインダー供給フィーダー１２０から供給されるバインダーと十分に混合する。この混合物をブリケット成形機１２２により成形し、ロータリーキルンからなる乾留炉１２８により乾留することにより、目的とする捕捉材１５０としての乾留炭化物が得られる。
【００４３】
以上の方法Ｂによれば、従来技術では困難であった高い収率で有機性廃棄物から乾留炭化物を製造することが可能である。また同時に、品質が安定で、性能の優れた乾留炭化物を製造できる。特に、細孔径の分布が従来のものと異なる乾留炭化物が製造できる。
なお、方法Ｂにおいて二次乾留を実施しない場合の一次乾留物についても、そのまま捕捉材として使用できる場合がある。
【００４４】
上記方法Ａ、方法Ｂに共通する条件は、以下のとおりである。
乾留時には酸素が存在してもよいが、不活性雰囲気で処理することにより炭素質の燃焼を制御し、その結果、乾留物の歩留や乾留物中の炭素質の比率を高くすることができるので、不活性雰囲気で乾留することが好ましい。また、不活性雰囲気で乾留することにより、ダイオキシンの生成を抑制することができる。
【００４５】
また、乾留処理は水蒸気存在下で行うことが好ましい。特に方法Ｂにおいて、水蒸気存在下で一次乾留および二次乾留を行なうと賦活作用により炭化物の比表面積が増加し、細孔容積の制御が可能となり、重金属類の捕捉性能が向上する。
【００４６】
乾留炉としては、一般的な工業炉が利用できる。例えば、ロータリーキルン、流動床炉、コークス炉、連続式炭化炉、バッチ式炭化炉などでよい。
【００４７】
乾留時に生成する可燃性ガスは、乾留用熱源として利用することが可能である。つまり、乾留処理の熱源として、乾留ガスを使用することが好ましい。これにより、乾留ガスを乾留プロセスの系内で有効に利用することができる。また、乾留プロセスから排出されるガス量が少なくなるので、これらガスの清浄化設備を小型化することができる。
【００４８】
＜捕捉材＞
以上の如くして得られる乾留炭化物は、重金属類に対する捕捉性能が高く、そのまま捕捉材として使用できる。また、必要に応じて、任意の担体に担持させたり、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ等の成分を配合したりして捕捉材とすることも可能である。
【００４９】
この乾留炭化物を重金属類の捕捉材として用いる場合、粒径を０．１〜５ｍｍとすることが好ましく、０．１〜２ｍｍとすることがより好ましい。
【００５０】
捕捉材として用いる乾留炭化物の性質として、ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１により測定したロガ試験強度（［試験後篩に残った乾留物の重量］／［試験前の乾留物の重量］×１００）が９６％であることが好ましい。
また、ＢＥＴ法により測定される比表面積が１５０ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
【００５１】
＜重金属類の分離除去方法＞
本発明の重金属類の分離除去方法は、重金属類を含有する被処理物から、重金属類を分離して除去するため、上記捕捉材を用い、被処理物中の重金属類を捕捉する。
【００５２】
被処理物が、重金属類を含有する固体、例えば土壌やスラグ等である場合には、該固体から水等を用いて重金属類を溶出させ、該溶出液に前記重金属類の捕捉材を接触させ、重金属類を捕捉材に吸着させることが好ましい。
被処理物が、重金属類を含有する液体である場合には、該液体に前記重金属類の捕捉材を接触させ、重金属類を捕捉材に吸着させることが可能である。
【００５３】
土壌等から重金属類の溶出を行なう場合には、必要に応じてｐＨ調整剤や、塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、酒石酸などを添加し、重金属類の溶出を促進させることができる。また、予め捕捉材に当該溶出促進成分を配合しておくことも可能である。
【００５４】
捕捉材は、土壌粒子等の被処理物が混在する状態の溶出液に接触させてもよく、一旦土壌粒子等の被処理物を分別した後の溶出液に接触させてもよい。接触の方法としては、例えば、捕捉材を充填材としてカラムに充填し、溶出液を通過させる方法、溶出液中に捕捉材を投入して攪拌、混合後に捕捉材を分別する方法、などが挙げられる。
【００５５】
以下、実施例等を挙げ、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって制約されるものではない。
（製造例１）
廃木材と廃プラスチックを原料として捕捉材を製造した。
廃木材および廃プラスチックをチップ状に破砕し、廃木材は篩い下１０ｍｍ、廃プラスチックは篩い下２０ｍｍのものを使用した。この廃木材と廃プラスチックを重量比で８０：２０となるように混合し、二軸押出し成型法により、直径約１５ｍｍ×長さ３０ｍｍの円筒状に成形しＲＤＦとした。このＲＤＦは、水分３.７ｗｔ％、灰分２.０％、揮発分８４.４％固定炭素１３.６％であった。
【００５６】
このＲＤＦを表１に示す乾留条件、配合比率および成形条件で、図１に示すフローと同様に処理して捕捉材を製造した。
得られた捕捉材の比表面積をＢＥＴ法により測定し、またＪＩＳ  Ｍ  ８８０１のロガ試験強度（［試験後篩に残った乾留物の重量］／［試験前の乾留物の重量］×１００）を求め、併せて表１に示した。
【００５７】
【表１】
2006007186.tif 000003
【００５８】
なお、表１における項目の詳細は以下の通りであり、また、成形性は、非常に良好（◎）、良好（○）、やや不良（△）、不良（×）の４段階評価とした。
成形方法：ブリケット成形機
ブリケットロール；６５０ｍｍφ×１０５ｍｍ
モールド；２０ｍｍ×１２ｍｍ×３．５ｍｍ
ロールギャップ；１ｍｍ
一次乾留物の成形性：ブリケットロールからの型離れ、外観を上記の４段階で評価した。
【００５９】
表１から、一次乾留温度を８００℃とすることによって得られた製造例１の捕捉材においては、ロガ試験強度が９８％以上で、比表面積が１９５ｍ２／ｇであった。
【００６０】
（試験例）
本発明の捕捉材の性能を以下の方法で評価した。
Ｃｄで汚染された土壌２ｔに、３０ｍ３の水を加え攪拌混合して洗浄し、Ｃｄを溶出させた。溶出液中のＣｄの濃度は、０．２ｐｐｍであった。
【００６１】
上記溶出液を１０ｍ３ずつ３区分し、それぞれに被試験物を１０ｋｇ添加した。被試験物としては、前記製造例１で得た捕捉材（実施例１）、前記製造例１の中間体である一次乾留物（実施例２）、または市販の活性炭（比較例１）を使用した。
硝酸を用いて各混合物のｐＨを６．５〜７．５に調整し、２４時間かけて攪拌・混合した後、被試験物（捕捉材、一次乾留物または活性炭）をそれぞれ濾過により分別した。原子吸光分析により各濾液中の残留Ｃｄ濃度を測定し、除去率を算出した。以上の結果を図２に示す。
【００６２】
上記と同様にして、Ｈｇ、ＰｂまたはＡｓでそれぞれ汚染された土壌についても溶出液を調製した。溶出液中の濃度は、Ｈｇが１ｐｐｍ、Ｐｂが１ｐｐｍ、Ａｓが０．２ｐｐｍであった。各溶出液を上記と同様に被試験物で処理し、濾液中の残留濃度を測定した。結果は図３〜５に示すとおりである。
【００６３】
図２〜５から、本発明の捕捉材は、市販の活性炭と比較して同等以上の重金属吸着能を有することが示された。特に、ＣｄおよびＡｓに対しては、市販活性炭を大きく上回る吸着能を示しており、これらの金属に特異的な捕捉性能を持つことが確認された。また、本発明の捕捉材は、０．５ｐｐｍ以下の低濃度での吸着性能に優れており、環境汚染物質として広範囲の土壌や水系に存在する重金属類の分離除去に有効であることが明らかとなった。
【００６４】
（製造例２）
図６に示すフローに従い本発明の捕捉材を製造した。
まず、５〜２５ｍｍφのＲＤＦが原料供給フィーダー１０２に装入され、ロータリーキルンからなる一次乾留炉１０４に供給された。一次乾留は、５００℃で３０分間行われ、一次乾留物と熱分解ガスが生成された。この場合の炭化歩留は３０ｗｔ％であった。
【００６５】
一次乾留物は、解砕機１０６で解砕され、篩１０８により鉄類と非鉄金属が一次乾留物から分離された。これらは、更に磁選機１１０により鉄類と非鉄金属に選別した。解砕され、鉄類と非鉄金属が除去された一次乾留物は、バッファーバンカー１１２に供給された。
【００６６】
石炭やコークス等の副原料は、副原料バンカー１１４に貯蔵される。一次乾留物と副原料は、バッファーバンカー１１２と副原料バンカー１１４から切り出され、計量ホッパー１１６を経由してミキサー１１８に送られた。ミキサー１１８では、一次乾留物と副原料にバインダー供給フィーダー１２０からバインダーが加えられ、水蒸気によって外部加熱しながら混合され、混合物が生成された。この混合物は、ブリケット成形機１２２により成形され、たまご形のブリケットが製造された。
【００６７】
製造されたブリケットは、篩１２４により篩い分けされ、篩上はバッファーバンカー１２６に送られ、篩下はブリケット成形機１２２に戻してリサイクル使用された。ブリケットはバッファーバンカー１２６から乾留炉１２８に供給された。二次乾留は、例えば８００℃で３０分間行われ、乾留炭化物と熱分解ガスが生成された。炭化歩留は、８０ｗｔ％程度である。乾留炭化物は、製品クーラー１３０で冷却され、捕捉材１５０としてバンカー１３４に貯蔵された。なお、冷却用媒体は、冷却塔１３２で冷却され、再使用される。一次乾留炉１０４と乾留炉１２８で生成された熱分解ガスは、二次燃焼炉１３６で燃焼され、排ガス処理設備１３８で処理された。
【００６８】
以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明は上記実施形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の捕捉材は、その製造過程では、有機性廃棄物の有効利用という側面を持つため廃棄物処理技術として優れており、その使用においては、重金属類による汚染環境の浄化に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】二段階乾留法による捕捉材の製造工程の概略を示す図面である。
【図２】カドミウムに対する除去率のグラフを示す図面である。
【図３】水銀に対する除去率のグラフを示す図面である。
【図４】鉛に対する除去率のグラフを示す図面である。
【図５】ヒ素に対する除去率のグラフを示す図面である。
【図６】製造例２における捕捉材の製造工程の概略を示す図面である。
【符号の説明】
【００７１】
１０２：原料供給フィーダー
１０４：一次乾留炉
１０５：一次乾留物
１０６：解砕機
１１８：ミキサー
１２０：バインダー供給フィーダー
１２２：ブリケット成形機
１２８：乾留炉
１５０：捕捉材
【図１】
2006007186.tif 000004
【図２】
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【図３】
2006007186.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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