(57)【要約】【目的】焼却灰、特に石炭灰に多く含まれているホウ素が該焼却灰から溶出しないように防止する。【構成】本発明に係るホウ素の不溶化処理方法においては、まず、ホウ素含有物質である石炭灰を所定の含水比に調整する（ステップ１０１）。含水比をどのように設定するかは、処理後の取り扱いの便宜を考慮しつつ、ホウ素の溶出量ができるだけ低下するように適宜決定すればよい。例えば、２０〜３０％に設定することが考えられる。次に、含水比が調整された石炭灰に石灰及び石膏を添加材として添加し、これを処理対象物とする（ステップ１０２）。添加材である石灰及び石膏は、石炭灰（乾燥灰）に対し、例えば２〜８質量％程度、望ましくは５〜８質量％程度添加すればよい。次に、かかる処理対象物を例えばホバート型ミキサーに投入し、攪拌混合する（ステップ１０３）。【選択図】　図１
2004097944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の含水比に調整された石炭灰等のホウ素含有物質に石灰及び石膏を添加して処理対象物とし、該処理対象物を攪拌混合して混合物とすることを特徴とするホウ素の不溶化処理方法。
【請求項２】
所定の含水比に調整された石炭灰に石灰及び石膏を添加して処理対象物とし、該処理対象物を攪拌混合して混合物とし、該混合物を埋立処分することを特徴とする石炭灰の埋立処分方法。
【請求項３】
所定の含水比に調整された石炭灰等のホウ素含有物質に高炉セメントＢ種を添加して処理対象物とし、該処理対象物を攪拌混合して混合物とすることを特徴とするホウ素の不溶化処理方法。
【請求項４】
所定の含水比に調整された石炭灰に高炉セメントＢ種を添加して処理対象物とし、該処理対象物を攪拌混合して混合物とし、該混合物を埋立処分することを特徴とする石炭灰の埋立処分方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として石炭灰に含まれるホウ素の溶出を防止するホウ素の不溶化処理方法及び石炭灰の埋立処分方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所から多量に発生する石炭灰や廃棄物を焼却した後に発生する灰などの焼却灰には高アルカリ成分や有害重金属が含まれているため、これを産業廃棄物として廃棄物処分場に埋立処分しなければならない。
【０００３】
ここで、焼却灰、特に植物由来である石炭灰については、多量のホウ素が含まれており、かかるホウ素は、半導体材料やガラス工業などの分野で使用される有用元素である反面、健康障害を引き起こす有害元素でもあり、クロム、カドミウム、ニッケルなどとともに有害規制物質に指定されている。
【０００４】
そのため、廃棄物処分場に埋立処分された焼却灰からホウ素が溶出して地下水系に滲出し、環境に拡散していくことがなきよう、埋立処分が完了した後も、焼却灰からの滲出水を処分場底面に敷設された集排水溝に集めるとともに、該滲出水をポンプアップして濃度等を測定し、排水環境基準以下になるようにｐＨ等を適切に処理した後、河川等に放流している。
【０００５】
一方、廃棄物処分場の確保がますます困難になる状況下、大量に発生する焼却灰をリサイクル資材として有効利用することも望まれている。
【０００６】
【非特許文献１】
三井鉱山株式会社、保有技術（土木部門）、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１４年９月４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ　：　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｔｓｕｉ−ｍｉｎｉｎｇ．ｃｏ．ｊｐ／ｋａｎｋｙｏ／ｋａｎｋｙｏｕ／ｓｈｉｇｅｎ／ｐｏｚｏ１．ｈｔｍｌ＞
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、汚染物質の溶出防止技術としては、セメント固化や溶出防止薬剤による溶出抑制が知られているが、焼却灰、特に石炭灰からのホウ素溶出防止技術としては未だ確立されておらず、上述の技術では、コストが高くなりすぎて焼却灰をリサイクル資材として利用することができないのが現状である。
【０００８】
また、リサイクル資材として焼却灰を有効利用しないまでも、廃棄物処分場からは長期間にわたってホウ素が溶出するため、該廃棄物処分場の跡地利用が遅れるという問題も生じていた。
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、焼却灰、特に石炭灰に多く含まれているホウ素が該焼却灰から溶出しないように防止することが可能なホウ素の不溶化処理方法及び石炭灰の埋立処分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】
上記目的を達成するため、本発明に係るホウ素の不溶化処理方法は請求項１に記載したように、所定の含水比に調整された石炭灰等のホウ素含有物質に石灰及び石膏を添加して処理対象物とし、該処理対象物を攪拌混合して混合物とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る石炭灰の埋立処分方法は請求項２に記載したように、所定の含水比に調整された石炭灰に石灰及び石膏を添加して処理対象物とし、該処理対象物を攪拌混合して混合物とし、該混合物を埋立処分するものである。
【００１２】
また、本発明に係るホウ素の不溶化処理方法は請求項３に記載したように、所定の含水比に調整された石炭灰等のホウ素含有物質に高炉セメントＢ種を添加して処理対象物とし、該処理対象物を攪拌混合して混合物とするものである。
【００１３】
また、本発明に係る石炭灰の埋立処分方法は請求項４に記載したように、所定の含水比に調整された石炭灰に高炉セメントＢ種を添加して処理対象物とし、該処理対象物を攪拌混合して混合物とし、該混合物を埋立処分するものである。
【００１４】
本発明に係るホウ素の不溶化処理方法においては、所定の含水比に調整された石炭灰等のホウ素含有物質に石灰及び石膏、又は高炉セメントＢ種を添加して処理対象物とし、次いで、該処理対象物を攪拌混合して混合物とする。
【００１５】
このようにすると、かかる混合物からはホウ素の溶出量が大幅に低下し、かくしてホウ素含有物質から規制物質であるホウ素が溶出する懸念がなくなる。
【００１６】
ホウ素含有物質は、当初から湿潤状態にあるのであれば、あえて水を添加する必要はないが、乾燥しているのであれば、所定量の水を添加し、含水比を適宜調整する。
【００１７】
含水比をどのように設定するかは、ホウ素の溶出量ができるだけ低下するように適宜決定すればよい。
【００１８】
また、本発明に係る石炭灰の埋立処分方法は、所定の含水比に調整された石炭灰に石灰及び石膏、又は高炉セメントＢ種を添加して処理対象物とし、該処理対象物を攪拌混合して混合物とし、該混合物を廃棄物処分場等の埋立地に埋立処分する。
【００１９】
このようにすると、かかる混合物からは、ホウ素の溶出量が大幅に低下し、かくして石炭灰を埋立処分した埋立地から規制物質であるホウ素が溶出して環境に拡散する懸念がなくなるとともに、埋立地の跡地利用をすみやかに開始することが可能となる。
【００２０】
石炭灰は、当初から湿潤状態にあるのであれば、あえて水を添加する必要はないが、乾燥しているのであれば、所定量の水を添加し、含水比を適宜調整する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るホウ素の不溶化処理方法及び石炭灰の埋立処分方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
（第１実施形態）
【００２３】
図１は、本実施形態に係るホウ素の不溶化処理方法の処理手順を示したフローチャートである。同図でわかるように、本実施形態に係るホウ素の不溶化処理方法においては、まず、ホウ素含有物質である石炭灰を所定の含水比に調整する（ステップ１０１）。
【００２４】
含水比をどのように設定するかは、ホウ素の溶出量ができるだけ低下するように適宜決定すればよい。例えば、２０〜３０％に設定することが考えられる。
【００２５】
次に、含水比が調整された石炭灰に石灰及び石膏を添加材として添加し、これを処理対象物とする（ステップ１０２）。添加材である石灰及び石膏は、石炭灰（乾燥灰）に対し、例えば２〜８質量％程度、望ましくは５〜８質量％程度添加すればよい。
【００２６】
次に、かかる処理対象物を例えばホバート型ミキサーに投入し、攪拌混合する（ステップ１０３）。
【００２７】
このようにすると、処理対象物を攪拌混合してなる混合物からは、ホウ素の溶出量が大幅に低下することが実験で確認できた。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態に係るホウ素の不溶化処理方法によれば、所定の含水比に調整された石炭灰に石灰及び石膏を添加して攪拌混合することにより、該石炭灰からのホウ素溶出を大幅に抑制することが可能となる。
【００２９】
これは、上述した混合物中において、エトリンガイトの生成が活発になるとともに、それに伴い、該エトリンガイトの結晶中にホウ素が固定されるためであると思われる。
【００３０】
したがって、有害規制物質であるホウ素の環境への拡散を確実に防止することができる。
【００３１】
また、上述した混合物は、石灰及び石膏を添加してあるため、所定の強度を有するので、盛土材、埋立材、埋戻し材等の土木建築資材として有効利用することも可能となる。
【００３２】
本実施形態では特に言及しなかったが、上述した手順に従ってホウ素の不溶化処理が行われた混合物については、その後工程として、該混合物を廃棄物処分場等の埋立地に埋立処分するようにしてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、添加材として石灰及び石膏を採用したが、これに代えて、高炉セメントＢ種を採用してもよい。かかる構成においても、上述した実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
すなわち、石灰及び石膏に代えて、高炉セメントＢ種が添加材として添加され攪拌混合されてなる混合物においては、乾燥灰に対する添加量が５〜８質量％程度であっても、高アルカリが維持されることによって、ホウ素の溶出を大幅に抑制することが可能となる。
【００３５】
また、上述した混合物は、高炉セメントＢ種を添加してあるため、所定の強度を有するので、盛土材、埋立材、埋戻し材等の土木建築資材として有効利用することも可能となる。
【００３６】
なお、高炉セメントＢ種を採用する場合のホウ素の不溶化処理方法の手順は、上述した実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００３７】
また、高炉セメントＢ種に加えて、石膏を追加添加するようにしてもよい。かかる構成においても、ホウ素溶出の抑制を防止することができる点や土木建築資材として有効利用することができる点は、上述の実施形態や変形例と何ら変わりはない。
【００３８】
また、本実施形態に係るホウ素の不溶化処理方法では、ホウ素含有物質として石炭灰を例に挙げて説明したが、本発明のホウ素含有物質は、かかる石炭灰に限定されるものではなく、ホウ素が含有されるのであれば、いかなる物質でもかまわない。例えば、一般の焼却灰も本発明のホウ素含有物質に含まれる。かかる構成においても、ホウ素溶出を抑制することができる点は、上述の実施形態及び各変形例の作用効果と何ら変わりはない。
【００３９】
次に、本実施形態に係るホウ素の不溶化処理方法の作用効果を実験で確認したので、その概要を以下に説明する。
【００４０】
まず、石炭灰の性状を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2004097944.tif 000003
【００４２】
同表でわかる通り、石炭灰としてはＮ灰、Ｗ灰の二種類を用意し、ｐＨは、Ｎ灰が１２．２、Ｗ灰が１２．３で高アルカリ灰であった。ホウ素の溶出量（環告１３号法）はＮ灰が９．１ｍｇ／Ｌ、Ｗ灰が２．２ｍｇ／Ｌであり、ホウ素含有量はＮ灰が５４０ｍｇ／ｋｇ、Ｗ灰が５８０ｍｇ／ｋｇであった。ここでは、ホウ素溶出量の大きいＮ灰を主体に実験を行った。
【００４３】
ここで、石炭灰に添加する添加材としては、▲１▼高炉セメントＢ種（以下、高炉Ｂ種）、▲２▼Ｍｇ系固化材（以下、Ｍｇ系）、▲３▼石膏系地盤改良材（以下、石膏系）、▲４▼生石灰＋二水石膏（配合比１：２、以下、石灰＋石膏）、▲５▼高炉Ｂ種＋二水石膏（配合比２：１）を用いた。
【００４４】
実験を行うにあたっては、まず、石炭灰を含水比２５％に調整し、添加材を乾灰質量当り２〜８％混合した。これをランマー（１．２Ｋｇ、Ｈ３０ｃｍ）を用いてモールド（φ５ｃｍ×ｈ１０ｃｍ）に突き固めた（２５回／層×３層）。
【００４５】
これは、石炭灰埋立処分場と同程度の湿潤密度にするためである。
【００４６】
供試体を７日及び２８日密閉気中養生した後、環告１３号溶出試験とタンクリーチング試験（試料４００ｇ＋蒸留水４Ｌ、２８日間浸漬）、固化強度、透水係数及び浸透水の水質を調査した。
【００４７】
添加材５種による７日固化体のホウ素溶出量（環告１３号法）を図２に示す。同図でわかるように、Ｍｇ系と石膏系は添加によってホウ素溶出量が増し、不溶化効果が認められなかった。一方、石灰＋石膏、高炉Ｂ種は不溶化効果が認められ、添加量とともに効果が増し土壌環境基準を満足した。すなわち、ホウ素溶出量は、いずれの添加材とも添加量に伴って０．１〜０．６ｍｇ／Ｌに減少し、土壌環境基準値（１ｍｇ／Ｌ）を下回った。また、タンクリーチング試験においても、いずれも約０．２ｍｇ／Ｌ以下と低いホウ素濃度を示した。
【００４８】
次に、ホウ素不溶化効果の高かった添加材（高炉Ｂ種、及び石灰＋石膏）について強度試験、透水試験及び水質試験を実施した。
【００４９】
まず、強度試験の結果としては、図３に示すように添加量・材令とともに増大した。石灰及び石膏（石灰＋石膏）を添加する場合、高炉Ｂ種よりも約２倍高い強度を示しているが、これは、エトリンガイト生成（Ｘ線回折で確認）によると考えられる。
【００５０】
次に、透水試験は、図４に示すように、無添加の場合、１×１０−３ｃｍ／ｓであったが、添加量とともに低下し、高炉Ｂ種で１０−４ｃｍ／ｓのオーダーに、石灰及び石膏で１０−５ｃｍ／ｓのオーダーにまで低下した。
【００５１】
すなわち、上述した各添加材を添加することにより、透水係数を低下させて浸出水量の低減、ひいてはホウ素の溶出抑制を図ることも可能となることがわかる。
【００５２】
次に、従来の環告１３号法やタンクリーチング試験による評価とは別に、透水試験装置を用いて浸透水の水質を調査した。
【００５３】
水質試験は、不溶化処理された石炭灰（処理灰）に注水し、その浸透水を、浸透水／処理灰の体積比Ｑ／Ｖをパラメータとして調べた。
【００５４】
高炉Ｂ種の場合におけるＱ／ＶとｐＨ及びホウ素濃度の関係を図５に示す。同図でわかる通り、浸透水のｐＨは、Ｑ／Ｖすなわち浸透水量とともにアルカリ分が溶脱され、徐々に低下した。ホウ素濃度は、無添加の場合、Ｑ／Ｖ＝３以降、急速に増大したのに対し、５％以上添加した場合、Ｑ／Ｖ＝１０でも１ｍｇ／Ｌ以下に抑制され、不溶化効果が持続した。
【００５５】
石灰＋石膏の場合におけるＱ／ＶとｐＨ及びホウ素濃度の関係を図６に示す。同図でわかる通り、浸透水のｐＨは、添加量及びＱ／Ｖに伴って低下した。ホウ素濃度は、無添加の場合、Ｑ／Ｖ＝２以降、急速に増大したのに対し、５％以上添加の場合、Ｑ／Ｖ＝１０でも１ｍｇ／Ｌ以下に抑制された。
【００５６】
以上の実験から、石炭灰に高炉Ｂ種又は石灰及び石膏を乾灰に対し５〜８質量％添加すれば、浸透水量Ｑ／Ｖ＝１０の条件下でも、ホウ素溶出量を土壌環境基準値である１ｍｇ／Ｌ以下に抑えることができることがわかった。
【００５７】
（第２実施形態）
【００５８】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一のステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
図７は、本実施形態に係る石炭灰の埋立処分方法の処理手順を示したフローチャートである。同図でわかるように、本実施形態に係る石炭灰の埋立処分方法においては、まず、石炭灰を所定の含水比に調整する（ステップ１１１）。
【００６０】
含水比をどのように設定するかは、ホウ素の溶出量ができるだけ低下するように適宜決定すればよい。例えば、２０〜３０％に設定することが考えられる。
【００６１】
次に、含水比が調整された石炭灰に石灰及び石膏を添加材として添加し、これを処理対象物とする（ステップ１０２）。添加材である石灰及び石膏は、石炭灰（乾燥灰）に対し、例えば２〜８質量％程度、望ましくは５〜８質量％程度添加すればよい。
【００６２】
次に、かかる処理対象物を例えばホバート型ミキサーに投入し、攪拌混合して混合物とする（ステップ１０３）。
【００６３】
このようにすると、処理対象物を攪拌混合してなる混合物からは、第１実施形態で述べたようにホウ素の溶出量が大幅に低下する。
【００６４】
次に、かかる混合物を廃棄物処分場等の埋立地に埋立処分する（ステップ１１２）。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態に係る石炭灰の埋立処分方法によれば、所定の含水比に調整された石炭灰に石灰及び石膏を添加して処理対象物とするとともに該処理対象物を攪拌混合して混合物とし、該混合物を廃棄物処分場等の埋立地に埋立処分するようにしたので、石炭灰をそのまま埋立地に埋立処分する場合に比べて、該埋立地からのホウ素溶出が大幅に低減される。
【００６６】
これは、上述した混合物中において、エトリンガイトの生成が活発になるとともに、それに伴い、該エトリンガイトの結晶中にホウ素が固定されるためであると思われ、有害規制物質であるホウ素の環境への拡散を確実に防止することができる。
【００６７】
したがって、埋立地である廃棄物処分場を設備コストが高い管理型処分場とする必要がなくなるとともに、埋立完了後、速やかに跡地利用することも可能となる。
【００６８】
また、本実施形態に係る石炭灰の埋立処分方法によれば、第１実施形態で述べた実験結果からも明らかなとおり、石炭灰だけの場合よりもｐＨの低減及び透水係数の低減を図ることが可能となり、高アルカリによる生態系への影響を回避するとともに、ホウ素の拡散をより確実に防止することも可能となる。
【００６９】
本実施形態では、添加材として石灰及び石膏を採用したが、これに代えて、高炉セメントＢ種を採用してもよい。かかる構成においても、上述した実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００７０】
すなわち、石灰及び石膏に代えて、高炉セメントＢ種が添加材として添加され攪拌混合されてなる混合物においては、乾燥灰に対する添加量が５〜８質量％程度であっても、高アルカリが維持されることによって、ホウ素の溶出を大幅に抑制することが可能となる。
【００７１】
したがって、かかる構成においては、第１実施形態で述べた通り、石炭灰だけの場合よりも透水係数の低減を図ることができるので、ホウ素の拡散をより確実に防止することも可能となる。
【００７２】
また、高炉セメントＢ種に加えて、石膏を追加添加するようにしてもよい。かかる構成においても、ホウ素溶出の抑制を防止することができる点は、上述の実施形態や変形例と何ら変わりはない。
【００７３】
なお、高炉セメントＢ種を採用する場合の石炭灰の埋立処分方法の手順は、上述した実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００７４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るホウ素の不溶化処理方法によれば、ホウ素含有物質からのホウ素溶出を大幅に抑制することが可能となる。したがって、有害規制物質であるホウ素の環境への拡散を確実に防止することができるとともに、本発明の混合物は、石灰及び石膏、あるいは高炉セメントＢ種を添加してあるため、所定の強度を有するので、盛土材、埋立材、埋戻し材等の土木建築資材として有効利用することも可能となる。
【００７５】
また、本発明に係る石炭灰の埋立処分方法によれば、石炭灰からのホウ素溶出がないため、埋立完了後、埋立地を速やかに跡地利用することが可能となるとともに、埋立地を例えば廃棄物処分場に埋立処分した場合、該廃棄物処分場を管理型処分場とする必要もない。
【００７６】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るホウ素の不溶化処理方法の処理手順を示したフローチャート。
【図２】添加材の添加量とホウ素溶出量との関係を示したグラフ。
【図３】添加材の添加量と一軸圧縮強度との関係を示したグラフ。
【図４】添加量と透水係数との関係を示したグラフ。
【図５】添加材を高炉セメントＢ種とした場合におけるＱ／Ｖと浸透水のｐＨ及びホウ素濃度との関係を示したグラフ。
【図６】添加材を石灰及び石膏とした場合におけるＱ／Ｖと浸透水のｐＨ及びホウ素濃度との関係を示したグラフ。
【図７】第２実施形態に係る石炭灰の埋立処分方法の処理手順を示したフローチャート。
【図１】
2004097944.tif 000004
【図２】
2004097944.tif 000005
【図３】
2004097944.tif 000006
【図４】
2004097944.tif 000007
【図５】
2004097944.tif 000008
【図６】
2004097944.tif 000009
【図７】
2004097944.tif 000010