(57)【要約】【課題】  安価に灰類及び石こう廃棄物の処理ができ、製造された固化物の強度が高く、しかも、灰類に含まれる重金属が溶出し難い石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法を提供する。【解決手段】  石こう廃棄物を破砕し、石こう廃棄物に含まれる石こう主体物を得た後、石こう主体物を加熱して製造した焼石こうを灰類に混合する石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法であって、電気炉ダスト、焼却灰、及び飛灰のいずれか１及び２以上を有する灰類と焼石こうとを混合し、得られた混合物に水を加えて混練して塊状又は粒状の固化物を得る。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石こう廃棄物を破砕し、該石こう廃棄物に含まれる石こう主体物を得た後、該石こう主体物を加熱して製造した焼石こうを灰類に混合する石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法であって、
電気炉ダスト、焼却灰、及び飛灰のいずれか１及び２以上を有する前記灰類と前記焼石こうとを混合し、得られた混合物に水を加えて混練して塊状又は粒状の固化物を得ることを特徴とする石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記石こう廃棄物は、廃石こうボードであって、しかも、該廃石こうボードを破砕した後、篩い分けして紙類を除去して、前記石こう主体物を得ることを特徴とする石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記焼石こうは、前記混合物中に５〜３５質量％含まれていることを特徴とする石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記混合物に更にセメントを添加することを特徴とする石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法。
【請求項５】
請求項４記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記セメントは、前記混合物中に２〜３０質量％含まれていることを特徴とする石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記混合物に硫酸第一鉄、硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、及びポリ塩化アルミニウムのいずれか１又は２以上の金属溶出防止剤を添加することを特徴とする石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法。
【請求項７】
請求項６記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記金属溶出防止剤は、前記混合物中に０．１〜１０質量％含まれていることを特徴とする石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気炉製鋼の過程で発生する電気炉ダスト、都市ゴミ、産業廃棄物等を焼却処理する際に発生する焼却灰及び飛灰、及び工場や下水処理場などで発生する汚泥等を焼却処理する際に発生する焼却灰及び飛灰を含む灰類は、セメント、コンクリート等の固化材と混合して固化物として埋め立て処理を行っている。
また、廃石こうボード、使用済みのマネキン等の石こう廃棄物は排出量が年々増加する傾向にある。また、石こうボードは、板状の石こうを芯材として、その両面をボード用原紙で被覆して形成されており、廃石こうボードは管理型処分場で埋め立て処理が行われている。また、廃石こうボードを加熱してボード用原紙を炭化させ、廃石こうボードから石こうを回収して再利用する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４２６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、灰類とセメント、コンクリート等の固化材とを混合して製造した固化物は、強度が低く、運搬中あるいは埋め立て中に破損するという問題があった。また、灰類には、銅（Ｃｕ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、六価クロム（Ｃｒ6+）、ヒ素（Ａｓ）、水銀（総水銀、Ｔ・Ｈｇ）、及びセレン（Ｓｅ）等の有害金属、ダイオキシン類等の有害物質が多く含まれており、埋め立て処分した際に有害物質が溶出するという問題があった。
【０００５】
また、処分場において石こう廃棄物は、石こう（いわゆる２水石こう、ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）に含まれる硫酸イオンと、石こう廃棄物を覆う土壌中の有機物とが反応して、硫化水素を発生するという問題があった。また、廃石こうボードから得られた石こうを石こうボードとして再利用する際には、その混入率を強度等の問題により５０％以下と低くしなければならないという問題もあった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、安価に灰類及び石こう廃棄物の処理ができ、製造された固化物の強度が高く、しかも、灰類に含まれる重金属が溶出し難い石こう廃棄物を使用した灰類の処理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】
【０００７】
前記目的に沿う請求項１記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、石こう廃棄物を破砕し、該石こう廃棄物に含まれる石こう主体物を得た後、該石こう主体物を加熱して製造した焼石こうを灰類に混合する石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法であって、
電気炉ダスト、焼却灰、及び飛灰のいずれか１及び２以上を有する前記灰類と前記焼石こうとを混合し、得られた混合物に水を加えて混練して塊状又は粒状の固化物を得る。
【０００８】
請求項１記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、石こう主体物には２水石こうが多く含まれ、この石こう主体物を１３０〜１９０℃、好ましくは１３０〜１６０℃に加熱して得られる焼石こうには半水石こう（ＣａＳＯ4 ・１／２Ｈ2 Ｏ）及び無水石こう（ＣａＳＯ4 ）のいずれか一方又は双方が含まれている。また、混合物は、水を加えて混練すると塊状の固化物が得られ、これを破砕して粒状の固化物を得ることできる。得られた固化物は、地盤改良材、軟弱土固化材等として利用できる。
【０００９】
請求項２記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、請求項１記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記石こう廃棄物が、廃石こうボードであって、しかも、該廃石こうボードを破砕した後、篩い分けして紙類を除去して、前記石こう主体物を得る。
【００１０】
ここで、石こうボードは、板状の石こうを芯材として、その両面をボード用原紙で被覆して形成され、防火、防音、気密性、断熱性に優れた建築材料である。
請求項２記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、廃石こうボードを破砕してそのまま加熱すると、廃石こうボードを覆うボード用原紙が燃えるので、篩い分けして紙類を除去し、２水石こうを主体とする石こう主体物を得る。なお、石こう主体物中には、破砕時に繊維状となったボード用原紙が少量残存するが灰類との混合時にスサの役割を果たすことができ、また、水分吸収材にもなる。
【００１１】
請求項３記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、請求項１及び２記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記焼石こうが、前記混合物中に５〜３５質量％、好ましくは５〜３０質量％、更に好ましくは１０〜２５質量％含まれている。
請求項３記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、混合物中の焼石こうの含有率が、５質量％未満では製造した固化物の強度が低くなり、３５質量％を超えると灰類の処理量が減少する。
【００１２】
請求項４記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、請求項１〜３記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記混合物に更にセメントを添加する。
請求項４記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、セメントとしては、ポルトランドセメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、高炉セメント、アルミナセメント等が使用できる。
【００１３】
請求項５記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、請求項４記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記セメントは、前記混合物中に２〜３０質量％、好ましくは３〜２５質量％、更に好ましくは５〜２０質量％含まれている。
請求項５記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、混合物中のセメントの含有量が２質量％未満では固化を促進させ難く、３０質量％を超えると灰類及び石こう廃棄物の処理量が減少する。
【００１４】
請求項６記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、請求項１〜５記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記混合物に硫酸第一鉄、硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、及びポリ塩化アルミニウムのいずれか１又は２以上の金属溶出防止剤を添加する。
請求項６記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、特に硫酸第一鉄は灰類中に陰イオンの形態で存在する六価クロム及びヒ素を不溶化させるので好ましく、また、ポリ塩化アルミニウムは固化を促進し、固化物の強度を高めるので好ましい。
【００１５】
請求項７記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、請求項６記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、前記金属溶出防止剤は、前記混合物中に０．１〜１０質量％、好ましくは０．２〜４．６質量％、更に好ましくは０．５〜４質量％含まれている。
請求項７記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、混合物中の金属溶出防止剤が０．１質量％未満では金属が溶出する恐れがあり、１０質量％を超えても、金属の溶出量はほとんど変わらない。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜７記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、石こう廃棄物を破砕して石こう主体物を得た後、石こう主体物を加熱して製造した焼石こうと、電気炉ダスト、焼却灰、及び飛灰のいずれか１及び２以上を有する灰類とを混合し、得られた混合物に水を加えて混練して塊状又は粒状の固化物を得るので、安価に灰類及び石こう廃棄物の処理ができ、強度の高い固化物を得ることができる。また、製造された固化物には、石こうが含まれているので、灰類に含まれる重金属が溶出し難くなる。
【００１７】
特に、請求項２記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、石こう廃棄物が廃石こうボードであるので、処理費用の高い廃石こうボードの処理ができる。また、廃石こうボードを破砕した後、篩い分けして紙類を除去するので、加熱して石こう主体物を得る際に燃えることがなくなる。
請求項３記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、焼石こうが混合物中に５〜３５質量％含まれているので、固化物の強度を高く、また、灰類の処理量を多くすることができる。
【００１８】
請求項４記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、混合物に更にセメントを添加するので、固化物をより強固にすることができる。
請求項５記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、セメントが混合物中に２〜３０質量％含まれているので、固化物の強度を高めることができる。
【００１９】
請求項６記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、混合物に硫酸第一鉄、硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、及びポリ塩化アルミニウムのいずれか１又は２以上の金属溶出防止剤を添加するので、灰類中の金属が溶出し難くなる。
請求項７記載の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法は、金属溶出防止剤が混合物中に０．１〜１０質量％含まれているので、灰類中の金属の溶出が少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の一実施の形態に係る石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法について説明する。
まず、石こう廃棄物の一例である廃石こうボードを粒径が約２０ｍｍ以下になるように破砕した後、篩い分けして紙類を除去して、２水石こう（ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）を主体とする石こう主体物を得た。篩い分けの際に除去できなかったボード用原紙は、粉砕時に繊維状となり、灰類中ではスサの働きがあり、水分吸収材の働きもする。
【００２１】
この石こう主体物を１３０〜１９０℃、好ましくは１３０〜１６０℃、例えば１５０℃で３０〜１２０分間、例えば６０分間加熱（焼成）して、半水石こう（ＣａＳＯ4 ・１／２Ｈ2 Ｏ）及び無水石こう（ＣａＳＯ4 ）のいずれか一方又は双方を含む焼石こうを製造し、更にミルで粒径が例えば０. ５ｍｍ以下となるように粉砕した。石こう主体物の焼成は、他の廃棄物を焼却処理した排ガスを使用したドライヤー方式のロータリーキルンで行った。
【００２２】
次に、電気炉ダスト、焼却灰、及び飛灰のいずれか１及び２以上を有する灰類に、粒径が０．５ｍｍ以下の焼石こうを混合し、得られた混合物に水を加えて混練して塊状の固化物を得た後、更にこれを破砕して使用目的に応じた粒径の固化物を得た。なお、焼石こうは、混合物中の含有量が５〜３５質量％となるように灰類に添加した。また、加える水の量は、混合物が混練できる量でよい。
【００２３】
灰類と焼石こうとを混合して混合物を得る際に、更に混合物中の含有量が２〜３０質量％となるようにセメントを加えてもよい。また、混合物中の含有量が０．１〜１０質量％となるように硫酸第一鉄、硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、及びポリ塩化アルミニウムのいずれか１又は２以上の金属溶出防止剤を添加してもよい。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここで、使用する灰類としては、電気炉製鋼の過程で発生する電気炉ダスト（以下、灰類Ａという）、都市ゴミを焼却処理する際に発生した焼却灰及び飛灰（以下、灰類Ｂという）、及び下水処理場で発生する汚泥等を焼却処理した際に発生する焼却灰及び飛灰（以下、灰類Ｃという）をそれぞれ使用した。
【００２５】
灰類Ａ〜Ｃをそれぞれ恒温乾燥機により１０５〜１１０℃で４８時間以上乾燥し、得られた乾燥物を化学分析、粉末Ｘ線回折によりそれぞれの乾燥物中の化学物質量を測定した。更に、この乾燥物を「廃棄物に含まれる有害物質の検定方法（昭和４８年２月環境庁告示１３号）」のロの試験方法（以下、「環境庁告示１３号のロの試験方法」という）に従って、溶出試験を行った。ここで、表１に灰類Ａ〜Ｃの化学分析結果を、表２に灰類Ａ〜Ｃの溶出試験の結果を示す。
【００２６】
【表１】
2005270782.tif 000002
【００２７】
【表２】
2005270782.tif 000003
【００２８】
表１に示すＩｇ・Ｌｏｓｓ（ignition loss ）は強熱減量を示し、有機物の量の指標である。また、表２に示すように、灰類Ａは、銅、カドミウム、鉛、亜鉛、ヒ素、水銀、及びセレンが溶出したが、六価クロムは溶出しなかった。また、灰類Ｂは、銅、カドミウム、亜鉛、及びセレンが溶出したが、鉛、六価クロム、ヒ素、及び水銀は溶出しなかった。灰類Ｃは、銅、カドミウム、亜鉛、ヒ素、水銀、及びセレンが溶出したが、鉛及び六価クロムは溶出しなかった。
【００２９】
次に、本発明の一実施の形態に係る石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法により、灰類Ａ〜Ｃのいずれか１又は２以上を表３、表４に示す配合比に従って焼石こう及び／又はセメントを混合して固化物Ｎｏ．１〜３２（以下、それぞれ固化物１〜固化物３２という）を製造する。なお、固化物１、１０、１１、１７、１８は比較例であって、焼石こうが混合されていない。
【００３０】
【表３】
2005270782.tif 000004
【００３１】
【表４】
2005270782.tif 000005
【００３２】
焼石こうは、以下の方法で製造した。まず、石こう廃棄物の一例である廃石こうボードを粒径が約２０ｍｍ以下になるように破砕した後、篩い分けして紙類を除去して、２水石こうを主体とする石こう主体物を得た。この石こう主体物をドライヤー方式のロータリーキルンを用いて、１３０〜１９０℃、好ましくは１３０〜１６０℃、例えば１５０℃で３０〜１２０分間、例えば６０分間加熱して、半水石こう及び無水石こうのいずれか一方又は双方を含む焼石こうを製造し、更にミルで粒径が約０. ５ｍｍ以下となるように粉砕したものを用いて実験を行った。
【００３３】
また、セメントとしては市販の普通ポルトランドセメントを使用した。混合はＪＩＳモルタルミキサーで行い、混練り後、ＪＩＳ型枠（４×４×１６ｃｍ）に打設し脱型後、標準養生を行い所定日（例えば、１４日後）に曲げ及び圧縮強さを測定し、更に、その破片を環境庁告示１３号のロの試験方法に従って溶出試験を行った。その結果を表５、表６に示す。なお、表中の硬さは手で握っての硬さを測定し、「◎」は非常に硬い、「○」は硬い、「△」は若干固化している、「×」は固化していない、「−」は測定していないことを示す。また、一軸圧縮強さはアムスラー圧縮機で測定した結果を示す。
【００３４】
【表５】
2005270782.tif 000006
【００３５】
【表６】
2005270782.tif 000007
【００３６】
（固化物１〜９について）
灰類Ａは、有機物、特に油分が多く含まれており、焼石こうを含まずセメントを添加した固化物１（比較例である）は１４日後でも固化しなかった。灰類Ａにセメントを含まず焼石こうを添加した固化物２、４〜６は固化しており、また、焼石こう及びセメントを添加した固化物３、７〜９も固化した。特に、ポリ塩化アルミニウムを添加した固化物４、６、９は固化が促進される傾向にあり、急速に固化された。また、セメントを添加した固化物３、７〜９はｐＨが１１程度と高くなった。また、セメントを含まない固化物２、４〜６のｐＨは９程度となっているので、地盤改良材、軟弱土固化材として使用し易い。また、金属溶出防止剤として硫酸第一鉄及び硫化ナトリウム、及びポリ塩化アルミニウムを添加した固化物９は、有害金属の溶出が認められなかった。更に、金属溶出防止剤の添加によって強度が高くなる傾向となった。
【００３７】
（固化物１０〜１６について）
灰類Ｂから製造された固化物１０〜１６の内、金属溶出防止剤を添加していない固化物１０、１２に有害金属の溶出が認められたが、金属溶出防止剤を添加したものは有害金属の溶出が防止されている。また、ポリ塩化アルミニウムを添加した固化物１４〜１６は固化が促進される傾向にあり、急速に固化された。更に、セメントを添加した固化物１６のｐＨは１１程度と高くなった。また、セメントを含まない固化物１３〜１５のｐＨは９程度となっているので、地盤改良材、軟弱土固化材として使用し易い。更に、金属溶出防止剤を添加したものは強度が高くなる傾向となった。
【００３８】
（固化物１７〜２３について）
灰類Ｃから製造された固化物１７〜２３の内、焼石こうを添加していない固化物１７、１８（比較例である）、及び金属溶出防止剤を添加していない固化物１９に有害金属の溶出が認められたが、その他の金属溶出防止剤を添加したものは有害金属の溶出が防止されている。また、ポリ塩化アルミニウムを添加した固化物２１〜２３は強度が高くなった。更に、セメントを添加した固化物２３のｐＨは１１程度と高くなった。また、セメントを含まない固化物１９〜２２のｐＨは９程度となっているので、地盤改良材、軟弱土固化材として使用し易い。更に、金属溶出防止剤を添加したものは強度が高くなる傾向となった。
【００３９】
（固化物２４〜３２について）
更に、灰類Ｂと、灰類Ａ及び灰類Ｃのいずれか一方又は双方を混合した灰類と、焼石こうと、セメントを混合した固化物２４〜３２のｐＨは１２程度と高くなったが、強度が高く、有害金属の溶出もほとんどなかった。焼石こうの配合量を減らしても、それに合わせてセメントの配合量を多くすると、強度を高く保つことができた。
【００４０】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、前記実施の形態の石こう廃棄物を使用した灰類の処理方法において、石こう廃棄物として廃石こうボードを用いたが、使用済みのマネキン等を使用してもよい。