(57)【要約】【課題】本発明は有機塩素系化合物に汚染された土壌を浄化する鉄粉の製造方法を提供する。【解決手段】鉄材をＮｉ含有鋼材に衝打させて得られる廃材をフィルターを通過させながら気流回収し、所望の寸法の鉄粉とする。鉄粉製造装置として、高速回転板、フード、廃材回収装置を備えたものを用い、鉄材をフードを通して上方から高速回転板に向けて落下させ、Ｎｉ含有鋼材に衝打させる。鉄材はＮｉ含有鋼材に衝打された後、Ｎｉ含有鋼材の表面から剥離した黒皮等とともに吸引ファンにより吸引され、内部にフィルターを設けた廃材回収装置内に回収される。フィルターは吸引ファンの前方に配置し、フィルターの透過能力を選定することにより衝打後の鉄材やＮｉ含有鋼材の黒皮などからなる廃材から、所望の寸法のものを適宜選別する。【選択図】図１
2005240128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材に鉄材を衝打して発生させた廃材を、フィルターを通過させながら気流回収し、所望の寸法の鉄粉とする土壌浄化用鉄粉の製造方法において、前記鋼材をＮｉ含有鋼材とすることを特徴とする土壌浄化用鉄粉の製造方法。
【請求項２】
鉄材を鋼材に衝打させるための高速回転板と、衝打後の鉄材を含む廃材を気流回収するための吸引ファンと、前記気流回収された廃材から土壌浄化用鉄粉を篩分けるフィルターを備えた廃材回収装置を有する土壌浄化用鉄粉製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ハロゲン化合物により汚染された土壌を浄化する鉄粉の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土壌汚染対策法（２００３年２月１５日施行）は、工場跡地等に残存した揮発性有機化合物を、跡地を再利用する際、土壌中から除去することを定めている。
【０００３】
有機ハロゲン化合物は優れた溶解力を持つ脱脂溶剤として、半導体製造業、金属加工業、クリーニング業などで広く使用されてきたが、使用後の有機ハロゲン化合物による土壌および地下水の汚染が深刻となっている。
【０００４】
有機ハロゲン化合物を無害化する方法として、原位置から汚染土壌そのものを除去したり、原位置で土壌、または有機塩素系化合物が溶けこんだ地下水を処理して有機ハロゲン化合物を分解する方法、汚染土壌の周辺において、汚染土壌から流出する地下水を浄化する方法等が提案されている。
【０００５】
これらのうち、原位置で汚染土壌を浄化する方法には、嫌気性微生物により生物分解する方法と鉄粉と水分を接触させ、鉄粉が酸化される際に発生する水素によって有機ハロゲン化合物を還元し、分解する方法（以下、鉄粉法）があり、現在、鉄粉法が効果の確実性に優れ、且つ、工場跡地など広大な汚染土壌を処理するのに適していることから主流となりつつある。
【０００６】
特許文献１には、有機ハロゲン化合物で汚染された土壌に鉄粉を添加、混合し、有機ハロゲン化合物を分解して土壌を浄化する技術が記載されている。
【０００７】
特許文献２には、鉄粉の微粒子を水または泥水と一緒に土壌や地下水中に注入後攪拌し、拡散させることにより、汚染された土壌や地下水を原位置で浄化する技術が記載されている。
【０００８】
特許文献３には、１０μｍ未満（好ましくは０．１〜０．６μｍ）の平均粒径を有する球状の鉄微粒子が水中に分散している鉄微粒子スラリーを含む土壌浄化剤を汚染された土壌に浸透させ、汚染土壌を浄化させる技術が記載されている。
これらの工法に用いる鉄粉に関しては、特許文献４に、鋳鉄の表面をショットブラストして得られる集塵ダストを用いる方法が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２３５５７７号公報
【特許文献２】特開２０００−１３５４８３号公報
【特許文献３】特開２００１−１９８５６７号公報
【特許文献４】特開２００３−１９０９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
有機ハロゲン化合物に汚染された土壌を浄化する場合に、組成、粒径または比表面積を調整した粉末冶金用の特殊な鉄粉（製造鉄粉）を用いると性能は安定するものの高価なため作業コストが上昇する。特許文献３記載の製鋼ダストを用いる方法や特許文献４記載の鋳鉄の表面をショットブラストして得られる鉄粉も製品コストや性能的に十分満足できるものではなかった。
【００１１】
すなわち、特許文献３には、鉄粉として鉄精錬の際の副産物である製鋼ダストを利用することで浄化工法における鉄粉コストを低減することが記載されている。
【００１２】
しかしながら、前記ダストの粒径は１０μｍ未満、好ましくは０．１〜６μｍ、更に好ましくは０．１〜３μｍと微細で、鉄精錬の際に回収された製鋼ダストを６０μｍで粗粒分別後、シックナーで濃縮化し、フィルタープレスにより微粒子のみを選別する工程を経るため、浄化用として製造される鉄粉に対して、安価とはいい難かった。
【００１３】
さらに、鉄粉を１０μｍ未満に微細化すると、表面が酸化され、また製鋼ダストにおける不純物が増大して鉄粉比率も低下し、これらの相乗効果により有機ハロゲン化合物の分解効率が極端に低下するので費用のかかるスラリー状態での保管、運搬が必要となる。
【００１４】
特許文献４記載のショットブラスト材の場合、粒径や表面積が土壌や地下水の浄化剤として好ましいものの、鋳物砂なども混入するため、有機ハロゲン化合物の分解浄化能力は低く、また安定した性能も得られないことから、そのまま実用に供することはできない。
【００１５】
本発明は有機ハロゲン化合物に汚染された土壌を安価に且つ確実に浄化できる鉄粉の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、有機ハロゲン化合物により汚染された土壌から有機ハロゲン化合物を効率良く、除去する鉄粉について鋭意検討を行い、スチールショットを特定の成分組成の鋼材表面に投射し研掃する際に生じるダストを集塵したショットブラストダストが金属鉄を含み有機ハロゲン化合物の分解能力を有することを見出した。
【００１７】
すなわち、１  ショットブラストダストのなかでもステンレス鋼を研掃したものが有機ハロゲン化合物の分解能力が大きいこと、２  ステンレス鋼を研掃したショットブラストダストはニッケル含有量が高いこと、３  ニッケル含有量と有機ハロゲン化合物の分解能力の関係は他の鋼材のショットブラストダストにおいても有効であることを見出した。ショットブラストダストは主に鋼材表面から研掃された金属鉄と鉄酸化物、スチールショットの粉砕粉からなる。
【００１８】
尚、亜鉛末を含有する塗料を塗装した鋼材（以下、塗装鋼という）を研掃したものは分解能力が極めて低く、分解能力がほとんどなく、塗装鋼を研掃したものは亜鉛末を含有する塗膜粉が混入し亜鉛の含有量が高いことも知見した。
【００１９】
本発明の課題は、以下の手段により解決できる。
１  鋼材に鉄材を衝打して発生させた廃材を、フィルターを通過させながら気流回収し、所望の寸法の鉄粉とする土壌浄化用鉄粉の製造方法において、前記鋼材をＮｉ含有鋼材とすることを特徴とする土壌浄化用鉄粉の製造方法。
２  鉄材を鋼材に衝打させるための高速回転板と、衝打後の鉄材を含む廃材を気流回収するための吸引ファンと、前記気流回収された廃材から土壌浄化用鉄粉を篩分けるフィルターを備えた廃材回収装置を有する土壌浄化用鉄粉製造装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、有機ハロゲン化合物に汚染された土壌から、有機ハロゲン化合物を確実に分解除去できる鉄粉が安価に得られ、産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明では、鋼組成としてＮｉを含有する鋼材を鉄材で衝打し、衝打後の鉄材、その破片、前記鋼材から剥離した黒皮およびその粉末が混合したもの（以下、廃材）を処理することにより、汚染土壌の浄化用鉄粉を製造する。
【００２２】
図１は、本発明に係る製造方法を具体化する装置の一例を示し、図において１は鉄粉製造装置、２はＮｉ含有鋼材、３はフード、４は廃材回収装置、４１はフィルター、５は鉄材７をＮｉ含有鋼材２に打設させるための高速回転板、６は打設された鉄材７等を鉄粉回収装置４まで移送させるための吸引ファン、７は鉄材、８はダクト、９はフィルター４１を通過して所定の寸法に調整された廃材で、Ｎｉ含有鋼材の表面から剥離した黒皮や衝打後の鉄材等を含み、汚染土壌の浄化用鉄粉となる廃材を示す。
【００２３】
鉄粉製造装置１は、高速回転板５、フード３、廃材回収装置４を備える。Ｎｉ含有鉄粉を製造する場合は、鉄材７をフード３を通して上方から高速回転板５に向けて落下させ、Ｎｉ含有鋼材２に衝打させる。高速回転板５は、水車状に構成され、高速回転する複数の板により鉄材７をＮｉ含有鋼材２に衝打させる。
【００２４】
鉄材７はＮｉ含有鋼材に衝打された後、Ｎｉ含有鋼材の表面から剥離した黒皮等とともに吸引ファン６により吸引され、ダクト８を通過して、内部にフィルター４１を設けた廃材回収装置４内に回収される。
【００２５】
フィルター４１は吸引ファン６の前方に配置されるので、篩目（フィルターの透過能力）を選定することにより鉄材を衝打して得られる廃材から、所望の寸法のものを適宜選別し、汚染土壌の浄化用鉄粉となる廃材９とすることが可能である。フィルター４１として布フィルターなどを用いることができる。
【００２６】
鉄材７の粒径を０．５〜２ｍｍとし、Ｎｉ含有鋼板２に５０〜１００ｍ／ｓで衝打させ、廃材を回収する際の気流回収速度を１０〜３０ｍ／ｓとすると土壌浄化に好適な平均粒径で１００μｍ程度、また、粒径分布１〜２５０μｍ程度の鉄粉が得られる。
【００２７】
有機ハロゲンを分解するために用いる鉄粉には反応性、持続性及び耐酸化劣化の性能が必要で、細粒のみであると持続性と耐酸化性に劣り、また、粗粒のみであると反応性が劣る。この相反する性能は粒度分布を１〜２５０μｍと広範囲にすることにより達成される。
【００２８】
鉄材７としてショット材、グリッド材、製鉄ダスト等を用いることが可能である。Ｎｉ含有鋼材としてはＮｉ含有量の多い低温用鋼、オーステナイト系ステンレス鋼を用いる。
【００２９】
本発明に係る鉄粉（ショットブラストダスト）が有機ハロゲン化合物の分解能力に優れている理由は、主にＮｉが存在していることによる。Ｎｉの存在により効果が出るのは下記のように標準電極電位においてＦｅが卑、Ｎｉが貴になる関係であることが考えられる。
【００３０】
Ｆｅ2+＋２ｅ-→Ｆｅ  −０．４４Ｖ
Ｎｉ2+＋２ｅ-→Ｎｉ  −０．２５７Ｖ
【００３１】
ショットブラストダストが水と接触したときに、これらの粒子表面は局部的にカルバニ電池反応による電位差が生じ、Ｆｅが電子を失うことにより他へ自由電子を供給するアノード反応（Ｆｅ→Ｆｅ2+＋２ｅ−）が、Ｆｅのみの場合に比べて加速（自由電子の供給量が増大）するため、式（１）、（２）に示される反応がより活発化することにより、分解効果が高まるものと考えられる。
【００３２】
更に、本発明に係る鉄粉は金属鉄や、比表面積が大きく有機ハロゲン化合物の吸着に優れた酸化鉄を含むため、表面活性度が高く、有機ハロゲン化合物を効率よく分解することができる。
【００３３】
金属鉄を含むダストによって有機ハロゲン化合物が分解されるメカニズムは以下の様である。
【００３４】
まず、第一の分解メカニズムとしβ−水素脱離による有機ハロゲン化合物の分解反応について説明する。ここでβ−水素脱離とは、メタン化列炭化水素が自由電子ｅ-の作用により水素が離脱しエチレン列炭化水素化合物に変換すること、またエチレン列炭化水素化合物が自由電子ｅ-の作用により水素が離脱しアセチレン列炭化水素化合物に変換することである。
【００３５】
水分の存在下で金属鉄（零価の鉄）表面において局所的な鉄の酸化すなわちアノードとカソードの分極により自由電子ｅ-が発生する。この自由電子により以下に示す脱塩素反応が生じる。
【００３６】
Ｆｅ  →  Ｆｅ2+＋２ｅ-
Ｒ（Ｘ）ｙ＝Ｒ（Ｘ）ｚ＋２ｅ-  →  Ｒ≡Ｒ  ＋  ２Ｘ-  …（１）
ここでＲとはＣＨｎであり（ｎ＝０〜２）、ＸとはＣｌ、Ｂｒなどのハロゲン物質（ｙ、ｚはｎ＝０の時２、n＝１の時１、ｎ＝２の時０となる）で、代表的な例を以下に示す。
【００３７】
ＣＨ2＝ＣＣｌ2＋２ｅ-  →  ＣＨ≡ＣＨ  ＋  ２Ｃｌ- 
ＣＨＣｌ＝ＣＣｌ2＋３ｅ-  →  ＣＨ≡ＣＨ  ＋  ３Ｃｌ- 
ＣＣｌ2＝ＣＣｌ2＋４ｅ-  →  ＣＨ≡ＣＨ  ＋  ４Ｃｌ-
【００３８】
次に第二の分解メカニズムである水素化分解について説明する。
【００３９】
水分の存在下で金属鉄（零価の鉄）粒子の表面ではアノードとカソードの分極が生じ、以下のような酸化還元反応的な脱塩素反応が生じる。
【００４０】
アノード：Ｆｅ→Ｆｅ2+
カソード：ＲＸ＋Ｈ2Ｏ→ＲＨ＋Ｘ-＋ＯＨ-
ここで、ＲＸ：有機ハロゲン化合物、ＲＨ：炭化水素である。
【００４１】
例えば、有機ハロゲン化合物としてトリクロロエチレンでは、次式のような脱塩素反応が系全体で生じている。
【００４２】
Ｃ2ＨＣｌ3＋３Ｆｅ＋３Ｈ2Ｏ→Ｃ2Ｈ4＋３Ｆｅ2+＋３Ｃｌ-＋３ＯＨ-…（２）
【００４３】
上式（１）、（２）の反応速度は、金属鉄粒子の比表面積、表面活性度に大きく影響される。亜鉛末を含有する塗料を塗装した鋼材（以下、塗装鋼という）を研掃したショットブラストダストは、亜鉛末を含有する塗膜粉が混入し亜鉛の含有量が高く、有機ハロゲン化合物の分解能力が極めて低く、分解能力がほとんどない。
【００４４】
亜鉛の存在が分解反応を阻害する原因は、標準電極電位がＺｎの方がＦｅより卑であることにより上式（１）、（２）の分解メカニズムに支障を生じるためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施に用いる製造装置の一例を示す図。
【符号の説明】
【００４６】
１  鉄粉製造装置
２  Ｎｉ含有鋼材
３  フード
４  廃材回収装置
４１  フィルター
５  高速回転板
６  吸引ファン
７  鉄材
８  ダクト
９  廃材（浄化用鉄粉）
【図１】
2005240128.tif 000003