(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰からホウ素が溶出することを抑制する方法において、
固化材料を添加していない前記石炭灰を所定期間加湿養生する加湿養生ステップを有することを特徴とする石炭灰からのホウ素溶出抑制方法。
【請求項２】
前記所定期間は少なくとも１日であることを特徴とする請求項１に記載の石炭灰からのホウ素溶出抑制方法。
【請求項３】
前記加湿養生ステップの後、前記加湿養生された前記石炭灰に固化材料を添加する添加ステップと、
前記添加ステップの後、前記固化材料を添加した前記石炭灰をスラリー化するスラリー化ステップとを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の石炭灰からのホウ素溶出抑制方法。
【請求項４】
前記スラリー化した前記石炭灰を保管する保管ステップを有することを特徴とする請求項３に記載の石炭灰からのホウ素溶出抑制方法。
【請求項５】
前記固化材料は高炉Ｂ種セメントであることを特徴とする請求項３又は４に記載の石炭灰からのホウ素溶出抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭灰からのホウ素の溶出を抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭灰の有効利用としては、石炭灰に混練すべき水の一部を加えてまず硬練りのスラリーを得、ついで、この硬練りのスラリーに残余の水を加えて所定の含水比のスラリーを得ることで、低粘性、高密度の石炭灰スラリーを、添加剤を必要とせずに得ることができるようにしたものがある（特許文献１）。
【０００３】
また、石炭灰のＣａＯ量に応じて、水、熱水又は／及び海水にて混練水の温度、塩濃度及び量を最適に調整して有害重金属等の安定化を効率よく図ることができるようにしたものがある（特許文献２）。
【０００４】
さらに、石炭灰に所定量の水を加えて加湿灰を生成した後、前記加湿灰と固化材と土砂を混合することで、自然環境への有害物質の溶出を低減しつつ、産業廃棄物となる石炭灰を有効活用し、産業廃棄物の最終処分量の減縮を図ることができるようにしたものがある（特許文献３）。
【特許文献１】特公昭６１−４１２４８号公報
【特許文献２】特開平０９−２０８２７６号公報
【特許文献３】特開平２００５−２１８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
石炭灰は火力発電所等から排出されるものであり、石炭が植物の化石であることから植物が地盤から吸収・集積した重金属類を多く含んでいる。図５に示すように石炭灰溶出液には多くの成分が含まれている。特に、ホウ素は植物細胞の強度増加等のため植物にとって不可欠な成分であり、石炭灰にも大量のホウ素が残存する。ホウ素は半導体材料等で使用されるが、有害規制物質に指定されており、環境基準によって１ｍｇ／Ｌと基準が定められ、石炭灰の利用にあたっても、この基準値を満たすことが不可欠であった。しかしながら、平均的な石炭灰の溶出液には、環境基準の７倍の濃度のホウ素が溶出する。しかもセレンや砒素はセメント添加によって溶出濃度を簡単に抑制できるのに対して、ホウ素に関してはセメント添加による溶出抑制効果が小さかった。
【０００６】
また、海水はもともとホウ素濃度が４．５ｍｇ／Ｌであるので、海水域での石炭灰利用では問題は少ないが、陸域や淡水域での利用時には、埋め立て処分後に地下水等に滲出し、環境に悪影響を及ぼすことがあるので、ホウ素の溶出抑制策を講じなければ、事実上の有効利用は不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために本発明は、石炭灰からホウ素が溶出することを抑制する方法において、前記石炭灰を所定期間加湿養生する加湿養生ステップを有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記所定期間は少なくとも１日であることを特徴とする。
【０００９】
また、前記加湿養生ステップの後、前記加湿養生された前記石炭灰に固化材料を添加する添加ステップと、前記添加ステップの後、前記固化材料を添加した前記石炭灰をスラリー化するスラリー化ステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記スラリー化した前記石炭灰を保管する保管ステップを有することを特徴とする。
【００１１】
また、前記固化材料は高炉Ｂ種セメントであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、石炭灰からホウ素が溶出することを抑制する方法において、前記石炭灰を所定期間加湿養生する加湿養生ステップを有するので、簡単な方法で溶出濃度を低下させることができ、石炭灰をそのまま埋め立て処分する場合に比べて、埋め立て地からのホウ素の溶出を大幅に抑制することができる。また、廃棄物処理場の設備コストを低くすることができる。さらに、過去に埋め立てされていた石炭灰を有効に利用することができる。さらに、少なくとも１日加湿養生したり、前記加湿養生ステップの後、前記加湿養生された前記石炭灰に固化材料としての高炉Ｂ種セメントを添加する添加ステップと、前記添加ステップの後、前記高炉Ｂ種セメントを添加した前記石炭灰をスラリー化するスラリー化ステップとを有したり、前記スラリー化した前記石炭灰を保管する保管ステップを有したりすることで、さらに溶出濃度を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の石炭灰からのホウ素溶出抑制方法のフローチャートである。まず、１は石炭灰に所定量の水分を含ませ、加湿養生する加湿養生ステップである（ステップ１）。加湿養生は石炭灰に所定量の水を加えて現場や工場等で生成することができる。工場等で生成すれば運搬作業の容易化や現場の材料置き場の縮小化が実現できる。また、どの程度加湿するかはホウ素の溶出量ができるだけ小さくなるように適宜決定すればよい。
【００１４】
次に、２は、ステップ１で加湿養生した石炭灰に固化材料を添加する添加ステップである（ステップ２）。固化材料としては高炉Ｂ種セメントが望ましい。一般に高炉Ｂ種セメントは、石炭灰に対して５％以上、好ましくは７％以上添加するとホウ素の溶出を抑制できることが多い。しかしながら、セメント量が多すぎると過度の強度発現によって強度が高すぎ、再掘削ができなくなるといった支障が出てくる。また製造時に多量の二酸化炭素を排出するので、できるだけ少量のセメント添加に絞るべきである。本実施の形態では、高炉Ｂ種セメントを２％添加する。また、固化材料としては、高炉Ｂ種セメントの他にも石灰や石膏等を使用することもできる。
【００１５】
次に、３は、ステップ２で高炉Ｂ種セメントを添加した石炭灰を、スラリー化するスラリー化ステップである（ステップ３）。スラリー化は、添加ステップ２において高炉Ｂ種セメントを添加した石炭灰に、混練水を加え撹拌混合することで行う。
【００１６】
次に、４は高炉Ｂ種セメントを添加し、スラリー化した石炭灰を保管する保管ステップである（ステップ４）。保管とは、廃棄物処理場等の埋め立て地に埋め立て処分することも含む。
【００１７】
図２は、加湿養生期間と加湿養生後のホウ素溶出濃度との関係を示す表である。初期値のホウ素溶出濃度がそれぞれ６．６ｍｇ／Ｌと１．１ｍｇ／Ｌの石炭灰に、加湿養生をそれぞれ１日、３日、７日、１４日又は２８日の間実行した後のホウ素溶出濃度を測定した。図２でわかる通り、加湿養生は、長期間すれば、より多くのホウ素の溶出を抑制することができる。ホウ素溶出濃度の初期値が１．１ｍｇ／Ｌの石炭灰では、加湿養生を少なくとも１日することのみで、石炭灰からのホウ素の溶出濃度が０．６ｍｇ／Ｌとなり、環境基準である１ｍｇ／Ｌを下回る。ホウ素溶出濃度の初期値が６．６ｍｇ／Ｌの石炭灰では、２８日加湿養生することで、ホウ素溶出濃度が２．２ｍｇ／Ｌとなり、初期値の１／３に減少している。
【００１８】
図３は、加湿養生期間と全ステップ終了後の石炭灰のホウ素溶出濃度との関係を示す表である。ホウ素溶出濃度の初期値が６．６ｍｇ／Ｌと１．１ｍｇ／Ｌとの石炭灰において、それぞれ未加湿、３日、７日又は２８日加湿養生をし、高炉Ｂ種セメントを２％添加し、スラリー化した石炭灰の１週間後又は４週間後のサンプルのホウ素溶出濃度を比較したものである。ホウ素溶出濃度の初期値が６．６ｍｇ／Ｌの石炭灰であっても、７日間加湿養生をし、高炉Ｂ種セメントを２％添加し、スラリー化することで、１週間後には０．８ｍｇ／Ｌとなり、環境基準である１ｍｇ／Ｌを下回っている。ホウ素溶出濃度の初期値が１．１ｍｇ／Ｌの石炭灰では、所定期間加湿養生をし、高炉Ｂ種セメントを２％添加し、スラリー化することで、ホウ素の溶出濃度が０．１ｍｇ／Ｌ以下となり、環境基準である１ｍｇ／Ｌを大幅に下回っている。
【００１９】
図４は、添加ステップ２、スラリー化ステップ３及び保管ステップ４を実行する装置の図である。図中１１は石炭灰供給槽、１２は石炭灰計量供給器、１３は高炉Ｂ種セメント供給槽、１４は高炉Ｂ種セメント計量供給器、１５は混練水供給槽、１６は混練水計量供給器、１７は撹拌槽、１８は撹拌羽根、１９はスラリー用ポンプ、２０はスラリー移送管をそれぞれ示す。
【００２０】
石炭灰供給槽１１は加湿養生された石炭灰を一時的に貯えるタンク等である。石炭灰計量供給器１２は石炭灰供給槽１１と撹拌槽１７との間に設けられ、加湿養生された石炭灰を所定量計量して、撹拌槽１７に供給するものである。高炉Ｂ種セメント供給槽１３は高炉Ｂ種セメント一時的に貯えるタンク等である。高炉Ｂ種セメント計量供給器１４は高炉Ｂ種セメント供給槽１３と撹拌槽１７との間に設けられ、高炉Ｂ種セメントを所定量計量して、撹拌槽１７に供給するものである。混練水供給槽１５はスラリー化する際に使用する混練水を一時的に貯えるタンク等である。混練水計量供給器１６は混練水供給槽１５と撹拌槽１７との間に設けられ、混練水を所定量計量して、撹拌槽１７に供給するものである。撹拌槽１７は、石炭灰供給槽１１から供給された加湿養生された石炭灰と、高炉Ｂ種セメント供給槽１３から供給された高炉Ｂ種セメントと、混練水供給槽１５から供給された混練水とを撹拌羽根１８を回転させることにより撹拌混合しスラリー化するミキサー等である。スラリー用ポンプ１９及びスラリー移送管２０は、撹拌槽でスラリー化されたスラリーを埋め立て処理場まで移送するためのポンプ及びパイプ等である。
【００２１】
スラリー化ステップ３では、加湿養生された石炭灰が石炭灰供給槽１１に一時貯えられ、石炭灰計量供給器１２により所定量が計量され、撹拌槽１７に送られる。同様に高炉Ｂ種セメントが高炉Ｂ種セメント供給槽１３に一時貯えられ、高炉Ｂ種セメント供給器１４により所定量が計量され、撹拌槽１７に送られる。また、混練水も混練水供給槽１５に一時貯えられ、混練水計量供給器１６により所定量が計量され、撹拌槽１７に送られる。そして、撹拌槽１７内の所定量に計量された加湿養生済み石炭灰、高炉Ｂ種セメント及び混練水を撹拌羽根１８により均一に混合してスラリー化する。混練水としては水道水、井戸水、雨水、海水、湖沼水等が用いられる。
【００２２】
次に保管ステップ４として、このスラリーをスラリー用ポンプ１９によってスラリー移送管２０内を施工現場に圧送し、水面上に投棄する。これによりスラリーは水中を自由沈下して水底に堆積する。本実施形態ではスラリーをパイプ等で移送し水底に投棄する場合を想定したが、車両等により搬送し地中に埋め立ててもよい。
【００２３】
以上説明したように、本実施の形態に係る石炭灰からのホウ素溶出抑制方法によれば、石炭灰を少なくとも１日加湿養生する加湿養生ステップ１と、加湿養生ステップ１の後、加湿養生された石炭灰に高炉Ｂ種セメントを添加する添加ステップ２と、添加ステップ２の後、高炉Ｂ種セメントを添加した石炭灰をスラリー化するスラリー化ステップ３と、スラリー化した石炭灰を保管する保管ステップ４とを有するので、簡単な方法で溶出濃度を低下させることができ、石炭灰をそのまま埋め立て処分する場合に比べて、埋め立て地からのホウ素の溶出を大幅に抑制することができる。また、廃棄物処理場の設備コストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】石炭灰からのホウ素溶出抑制方法のフローチャート。
【図２】加湿養生期間と加湿養生後のホウ素溶出濃度との関係を示す図。
【図３】加湿養生期間と全ステップ終了後の石炭灰のホウ素溶出濃度との関係を示す図。
【図４】石炭灰をスラリー化する装置を示す図。
【図５】石炭灰溶出成分を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１…加湿養生ステップ、２…添加ステップ、３…スラリー化ステップ、４…保管ステップ、１１…石炭灰供給槽、１２…石炭灰計量供給器、１３…高炉Ｂ種セメント供給槽、１４…高炉Ｂ種セメント計量供給器、１５…混練水供給槽、１６…混練水計量供給器、１７…撹拌槽、１８…撹拌羽根、１９…スラリー用ポンプ、２０…スラリー移送管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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