(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉から排出される溶融スラグを水砕水との接触により冷却、固化した後、磨砕した水砕スラグをエージング処理する方法において、
水砕スラグを積み置きした水砕スラグ積置物に散水する散水工程と、
散水された水砕スラグ積置物を非透水性被覆材で被覆する被覆工程と、
被覆された水砕スラグ積置物を所定期間静置する静置工程とを有することを特徴とする水砕スラグのエージング処理方法。
【請求項２】
散水工程は、水砕スラグ積置物への散水を、水砕スラグの水分率が１０〜２０重量％となるように散水量を調整して行うこととする請求項１に記載の水砕スラグのエージング処理方法。
【請求項３】
散水工程は、被覆された水砕スラグ積置物を所定期間静置する間に、１ヶ月に１回散水することとする請求項１又は請求項２に記載の水砕スラグのエージング処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水砕スラグのエージング処理方法に関し、特に、廃棄物の溶融炉等から排出される廃棄物溶融スラグを水砕、磁選、磨砕後にエージング処理する水砕スラグのエージング処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物処理施設などにおいては、熱分解ガス化溶融炉設備や、廃棄物焼却炉と灰溶融炉とを組合せた設備などが用いられ、これらの設備で、廃棄物を熱分解した後の残渣や焼却灰は溶融され、排出された溶融スラグを、これらの設備に接続されている水砕装置で、冷却水と接触させ溶融スラグを冷却固化し粒状のスラグを形成したのち、金属分を取り除く磁選工程と所定の粒径範囲に調整する磨砕処理をしている。水砕、磁選、磨砕処理後のスラグ（以下「水砕スラグ」という。）は、例えば道路舗装材等の土木資材、コンクリート二次製品などの骨材として利用されている。
【０００３】
また、家庭ごみや海産物工場から排出される廃棄物には廃貝殻が多量に含まれることがある。貝殻の主成分は炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）であり、高温の溶融炉内でＣａＣＯ３は脱炭酸されて酸化カルシウムＣａＯが生成する。溶融スラグとＣａＯとの反応速度は高くなく、未反応のＣａＯ粒子が溶融スラグとともに溶融炉から水砕槽へ滴下供給されると、遊離ＣａＯ粒子として水砕水中に浮遊し、磁選、磨砕処理後も水砕スラグに遊離ＣａＯ粒子が混入することとなる。水砕スラグをコンクリート二次製品の骨材として利用する際に、混入している遊離ＣａＯ粒子がセメント中の水と反応してＣａ（ＯＨ）２となる際に膨張し、コンクリート二次製品の表面が内部の膨張圧により部分的に飛び出し剥がれるポップアウトと呼ばれる欠陥が生じてしまい、コンクリート二次製品が規格を満たさなくなるという問題が生じる。このため、水砕スラグを有効利用することに支障が生じる。
【０００４】
一方、製鉄業で発生する転炉スラグを土木、建築材料として用いるため安定化する技術として、破砕した転炉スラグを散水、浸漬等により湿潤せしめる湿潤工程、スラグを１５日間以上空気中にて自然放置する空気中エージング工程、スラグを散水、浸漬等により飽水状態に３０日間以上維持する飽水エージング工程からなる転炉スラグのエージング方法が特許文献１に開示されている。
【０００５】
廃棄物由来の水砕スラグに混入している遊離ＣａＯを低減する処理方法として、従来は、特許文献１のエージング方法を簡単にしたような、水砕スラグを保管ヤードに積み置き、大気中で一定期間静置させるエージング処理をしたり、又は水砕スラグを熱水にて加熱する熱水処理をして、水砕スラグに混入している遊離ＣａＯの水和反応を生じさせ無害な水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２にして、遊離ＣａＯを低減する処理が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−５７８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、廃棄物由来の水砕スラグを保管ヤードに積み置き、大気中で一定期間静置させるエージング処理方法を行う場合に、次のような、エージング処理期間、エージング中の水分管理に関し、問題が残る。
【０００８】
＜エージング処理期間＞
エージング処理期間中、水砕スラグは保管ヤードに積み置きされることとなるが、遊離ＣａＯの水和反応は、保管ヤードの気温に依存して、２５℃以上の夏季は３ヶ月以内で完了することもあるが、１５℃以下になる春秋、冬季は３ヶ月以上のエージング期間が必要になるときがある。３ヶ月以上のエージング期間が必要であるということは、広い面積の保管ヤードが必要であることであり、廃棄物処理設備全体の面積増大につながり、経済的ではない。そのため、エージング処理期間は３ヶ月以下とすることが要望されている。
【０００９】
＜エージング中の水分管理＞
水砕スラグをコンクリート二次製品に適用した際のポップアウト現象の原因物質である遊離ＣａＯは、水と接触し水和反応が進行することでポップアウトが発生しない水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２に変化する。
【００１０】
水砕スラグを保管ヤードに積み置きしたままでは、積置物の水砕スラグ表層部から付着していた水が流下そして蒸発してしまい水が不足するので、遊離ＣａＯの水和反応が滞り、水酸化カルシウムへの変化が進まなくなる。
【００１１】
そこで、短い期間のうちに頻繁に水砕スラグ積置物に散水して水を補おうとするが、そうしても、水は水砕スラグ粒間の空隙部に流下してしまい、水砕スラグ表層部の水分率はほとんど増加しない。そのため、水砕スラグ表層部から水が蒸発してしまい、やはり水が不足して遊離ＣａＯの水和反応が滞り、水酸化カルシウムへの変化が進まなくなる。
【００１２】
また、水砕スラグに付着している水が少量になると、その付着水に大気中の二酸化炭素が溶解し、遊離ＣａＯ粒の表面に炭酸カルシウムの皮膜が生成する。この炭酸カルシウムの皮膜は強固なため、遊離ＣａＯ粒に再び水を供給しても、遊離ＣａＯ粒内部に水が浸透しない。そのため、遊離ＣａＯ粒内に残存したままの遊離ＣａＯの水和反応が進行しないという問題が生じる。
【００１３】
また、水砕スラグ積置物への散水量を多くしすぎると水砕スラグ積置物から水の浸出が発生し、保管ヤードに排水処理設備が必要になり経済的でない。
【００１４】
このようにエージング中の水砕スラグの水分管理を確実に行うことができず、遊離ＣａＯを十分に低減することができないという問題が生じる。
【００１５】
また、蒸気や熱水を使用した熱水処理方法では、熱水処理のための熱水処理設備が必要であり、また熱水を供給するためのエネルギーが必要であり、経済的でない。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みて、廃棄物溶融スラグを水砕・磁選・磨砕して水砕スラグを生成し、水砕スラグをコンクリート二次製品の骨材として利用できるようにする際に、水砕スラグに混入する遊離ＣａＯを完全に水和させて無害なＣａ（ＯＨ）２とする水砕スラグのエージング処理において、エージング処理期間を短くでき、エージング中の水分管理を確実に行うことができ、遊離ＣａＯを十分に低減することができるエージング処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る水砕スラグのエージング処理方法は、溶融炉から排出される溶融スラグを水砕水との接触により冷却、固化した後、磨砕した水砕スラグをエージング処理する方法である。
【００１８】
かかる水砕スラグのエージング処理方法において、本発明では、水砕スラグを積み置きした水砕スラグ積置物に散水する散水工程と、散水された水砕スラグ積置物を非透水性被覆材で被覆する被覆工程と、被覆された水砕スラグ積置物を所定期間静置する静置工程とを有することを特徴としている。
【００１９】
本発明では、このように、水砕スラグを保管ヤードに積み置きし、散水工程で水砕スラグ積置物に散水し、散水した水砕スラグ積置物を被覆工程で非透水性被覆材により被覆し、被覆された水砕スラグ積置物を静置工程で所定期間静置する。かかる工程を経ることにより、水砕スラグ積置物の表層部からの水の蒸発を抑制し、また、水砕スラグ積置物の表層部から水が蒸発しても、非透水性被覆材面にて再び凝縮させて水砕スラグ積置物に滴下させて適切な水分率に戻し、水砕スラグ積置物中の水分率を好ましい範囲に保ち、水砕スラグ中の遊離ＣａＯを定常的に水と接触させることができる。その結果、遊離ＣａＯを無害なＣａ（ＯＨ）２にする水和反応を継続して行うことができ、水砕スラグから遊離ＣａＯを十分に低減することができる。
【００２０】
このようにして、本発明によると、コンクリート二次製品の骨材に適用した際のポップアウトが生じない水砕スラグを得ることができる。
【００２１】
また、水砕スラグ中の遊離ＣａＯを定常的に水と接触させることができるため、１５℃以下になる春秋、冬季でも３ヶ月以下のエージング期間で水砕スラグから遊離ＣａＯを十分に低減することができる。
【００２２】
さらには、散水した水砕スラグ積置物を非透水性被覆材で被覆することにより、水砕スラグ積置物の表層が大気に接触することを防ぎ、大気中の二酸化炭素が水砕スラグの表層に付着している水に溶解し、遊離ＣａＯ粒の表面に炭酸カルシウムの皮膜が生成して遊離ＣａＯの水和反応を阻害することを防止できる。
【００２３】
本発明において、散水工程は、水砕スラグ積置物への散水を、水砕スラグの水分率が１０〜２０重量％となるように散水量を調整して行うことが好ましい。
【００２４】
このような水分率が好ましい理由は、水分率が１０重量％未満であると、水砕スラグ中の遊離ＣａＯを定常的に水と接触させることが不十分になることがあって、不適であり、また、水分率が２０重量％より高いと、水砕スラグ積置物から水が浸出することがあり不適だからである。
【００２５】
本発明において、散水工程は、被覆された水砕スラグ積置物を所定期間静置する間に、１ヶ月に１回散水することが好ましい。
【００２６】
散水頻度を１ヶ月に１回の散水とすることにより、水砕スラグの水分率を好ましい範囲に維持し、水砕スラグ中の遊離ＣａＯを定常的に水と接触させ、遊離ＣａＯを無害なＣａ（ＯＨ）２にする水和反応を継続して行うことが可能となり、水砕スラグから遊離ＣａＯを十分に低減することができるようになる。
【００２７】
散水頻度を１ヶ月に１回とする理由は、散水する頻度が１ヶ月に１回より少ないと、水砕スラグ中の遊離ＣａＯを定常的に水と接触させることが不十分になることがあり、不適であり、また、散水する頻度が１ヶ月に１回より多いと、散水する際に非透水性被覆材を外すため、水砕スラグ積置物の表層が大気中の二酸化炭素に接触する頻度が多くなり、大気中の二酸化炭素が水砕スラグの表層に付着している水に溶解し、遊離ＣａＯ粒の表面に炭酸カルシウムの皮膜が生成して遊離ＣａＯの水和反応を阻害することがあって、不適だからである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、以上のように、水砕スラグ積置物に散水した後に、この水砕スラグ積置物を非透水性被覆材で被覆して、水の蒸発を阻止した状態で所定期間放置することとしたので、放置期間が比較的短くとも、安定して遊離ＣａＯを無害なＣａ（ＯＨ）２にする中和反応を継続して行って水砕スラグから遊離ＣａＯを十分に低減できるようになる。その結果、コンクリート二次製品に適用した際のポップアウトが生じない水砕スラグを得ることができる。また、水砕スラグ中の遊離ＣａＯを定常的に水と接触させることができるため、１５℃以下になる春秋、冬季でも３ヶ月以下のエージング期間で水砕スラグから遊離ＣａＯを十分に低減することができる。さらには、散水した水砕スラグ積置物を非透水性被覆材で被覆することにより、水砕スラグ積置物の表層が大気に接触することを防ぎ、大気中の二酸化炭素が水砕スラグの表層に付着している水に溶解し、遊離ＣａＯ粒の表面に炭酸カルシウムの皮膜が生成して遊離ＣａＯの水和反応を阻害することを防止できる。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
本実施形態では、水砕スラグは、次のような手順のもとでエージング処理される。
【００３１】
先ず、水砕スラグ製造設備又は水砕スラグ貯留装置から搬送されてきた水砕スラグを保管ヤードに積置し水砕スラグ積置物とする。
【００３２】
次に、かかる水砕スラグ積置物に散水を行う。その際に、好ましい形態として、水砕スラグの水分率が１０〜２０重量％となるように散水量を調整する。
【００３３】
しかる後、水砕スラグ積置物を非透水性被覆材で被覆する。具体的には、例えば非透水性被覆材として非透水性のカバー、シートで、水砕スラグ積置物を覆う。このとき、被覆材の設置方法として、保管ヤード床面に被覆材を拡げ、その上に水砕スラグを積置した状態で、被覆材で水砕スラグ積置物の全表面を覆う方法が望ましい。このようにすることにより、水砕スラグ積置物から水が浸出しても、水砕スラグ積置物の下でも被覆材によって覆っているため流出しないため、保管ヤードに排水処理設備を設ける必要が無くなって好ましい。非透水性被覆材の材質は非透水性のものであれば、何であっても構わない。また、例えば、非透水性被覆材を複数枚用いるときに、それらの接合部分で水砕スラグ積置物表面の一部が露出して水が蒸発することを避けるために、上記接合部分で被覆材同士に重ね合わせ範囲を設けたり、全体を二重にして覆うことが望ましい。
【００３４】
このようにして被覆された水砕スラグ積置物をそのままの状態で所定期間（例えば３ヶ月）静置する。この静置期間でも、適宜散水することが好ましく、散水の頻度は、１ヶ月に１回行うとよい。
【実施例】
【００３５】
実施例として上記の本実施形態の水砕スラグのエージング処理方法にて、廃棄物溶融炉から排出される水砕スラグのエージング処理を３ヶ月間行い、水砕スラグを得た。これと並行して、比較例として、水砕スラグ積置物への散水と非透水性被覆材の被覆を行わないで３ヶ月間エージング処理した水砕スラグも得た。これらの水砕スラグを、コンクリート二次製品の骨材として利用した時のポップアウト発生評価試験を実施した。
【００３６】
エージング処理前の水砕スラグを用いた場合には、ポップアウトが２０個発生した。
実施例の水砕スラグを用いた場合には、全てのコンクリート二次製品サンプルでポップアウトの発生が無かった。比較例の水砕スラグを用いた場合には、コンクリート二次製品サンプルのうちポップアウトの発生が無かったものもあったが、ポップアウトが３個発生したものもあった。本実施例ではポップアウトを全く発生させない水砕スラグを得ることができた。