(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンとセメントとを含む６価クロム溶出低減材を土壌に添加して固化処理する６価クロムの溶出低減方法であって、該シリコンの粒度を、目的とする時期に応じて、粒度の異なる２種類以上のシリコンを混合することで調整することを特徴とする６価クロム溶出低減方法。
【請求項２】
６価クロム溶出低減材に含まれるシリコンが、廃棄物または副産物由来のものである請求項１に記載の６価クロム溶出低減方法。
【請求項３】
６価クロム溶出低減材が、無機質微粉末、還元材、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩から選ばれる少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の６価クロム溶出低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、シリコンの粒度を調整することにより、任意の時期における環境中の６価クロムの溶出を低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、環境保全や環境浄化に対する社会的要請から、各種産業分野で産業廃棄物等の処理やリサイクルが活発に進められており、産業廃棄物、一般廃棄物、下水汚泥、焼却灰等の廃棄物の処理にあたっては、セメントおよびセメントを主成分とする固化材が広く使用される。近年では多種多様なリサイクル資源がセメントの原燃料として使用されておりセメント中にも従来含有されなかった成分が含有される場合が出てきている。その結果、水硬性物質により固化処理した物質（以下、固化体と称する）などからはその使用環境や条件によっては微量の６価クロムが溶出する恐れがある。【０００３】  ６価クロムの溶出量を低減する方法としては、例えば、特開平３−２０５３３１号公報では、第一鉄、第一錫、第一バナジウム、第一銅等の塩の添加が、また特開昭４８−８３１１４号公報では、水溶性第一鉄塩の添加が提案されている。しかし第一鉄塩以外の該重金属は毒性を有しており、新たな重金属の溶出が問題になる可能性がある。また、第一鉄塩は水硬性組成物からの初期の６価クロムの溶出を低減するのに有効であるが、その効果はごく初期の段階で消失してしまうため、長期における６価クロムの溶出低減効果は期待できない。【０００４】  また、特許３０４７８３３では予め一定量存在していた６価クロムをシリコンにより３価に還元する方法が提案されている。しかし、水硬性組成物により産業廃棄物や下水汚泥、土壌等を固化する場合など６価クロム濃度が経時的に変化する環境下においては、適切な時期に溶出低減効果を付与する必要があり、この方法のみでは必ずしも十分な効果が発揮されるとは言い難い。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  かかる事情に鑑みて、本発明は環境中の任意の時期における６価クロムの溶出量を効果的に低減するための方法を提供する事を目的とする。さらには、従来から知られる材料と組み合わせることにより、従来以上の６価クロム低減効果を有する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】
【０００６】  本発明者らは、環境からの６価クロムの溶出量を低減すべく鋭意検討した結果、粒度を調整したシリコンを環境中に添加することで、目的とする時期における環境からの６価クロムの溶出量を効果的に低減できることを見出した。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳しく説明する。本発明は、シリコンとセメントとを含む６価クロム溶出低減材を土壌に添加して固化処理する方法であって、該シリコンの粒度を、粒度の異なる２種類以上のシリコンを混合することで調整することにより、任意の期間における固化処理土からの６価クロムの溶出を低減することに特徴がある。粒度としては平均粒径を用いるのが簡便である。６価クロムを効果的に低減するためのシリコンの平均粒径は、６価クロム溶出低減材の他の組成や土壌の種類などにより異なるが、概ね使用開始から７日以内で特に効果を発揮させたい場合には、平均粒径５μｍ以下のシリコンを用いることが好ましい。また、使用開始から長期に渡って持続的に効果を発揮させたい場合には、平均粒径が５μｍから１００μｍのシリコンを用いることが好ましい。また、６価クロム溶出低減材におけるシリコンの含有量はその平均粒径や効果を発現させたい時期等にも依存するが、６価クロム溶出低減材１００重量部に対して０．０５〜２０重量部が好ましく、０．５〜５重量部がより好ましい。なお、後述するようにシリコンを含有する廃棄物を利用することもできるが、この場合にも、実質のシリコン量で同範囲の添加率が好ましい。
【０００８】  本発明においては、シリコンを含む６価クロム溶出低減材を環境中に添加することを特徴とするが、添加の方法について特に限定はなく、例えば、環境が土壌である場合にはその土壌と６価クロム溶出低減材を機械的に混合するなど、慣用の方法を利用することができる。なお、環境がもともとアルカリ性である場合は、シリコンを含む６価クロム溶出低減材のみを環境中に添加すればよいが、環境が中性または酸性の場合は、塩基性物質（セメント、石灰など）、アルカリ金属塩および／またはアルカリ土類金属塩を６価クロム溶出低減材に併用するのがよい。
【０００９】  また、本発明は粒度の異なる２種以上のシリコンを混合して用いることができる。粒度の異なる２種以上のシリコンを混合することにより、１種のシリコンでは付与できなかった期間に対しても効果を付与することが可能となる。例えば、平均粒径１μｍ以下のシリコンと1μｍ以上のシリコンを混合することにより、１μｍ以下のシリコンが環境への添加から７日以前の期間に溶出低減効果を発現し、また１μｍ以上のシリコンが７日程度以降の期間に効果を発現する結果、幅広い期間に渡って溶出低減効果を付与することができる。シリコンの粒度の種類は２種類に限られず、３種類以上の平均粒径のシリコンを混合してもよい。
【００１０】  本発明に用いるシリコンは、特に種類を問うものではなく、金属シリコン、ポリシリコン、フェロシリコン、多孔質シリコンなど各種のものを使用することができる。これらのシリコンは純度８０％程度のものが一般的だが、本発明においては純度については特に規定はなく、シリコンの含有率が１０％以上であれば、必要に応じ添加率を調整するなどして十分利用が可能である。
【００１１】  また、本発明では廃棄物、副産物として生じたシリコンを用いることが可能である。環境保全や埋め立て処分場の不足が懸念されている昨今においては、資源の有効利用といった観点からも廃棄物、副産物の利用は有効である。シリコンの純度または含有率については特に規定はなく、シリコンの含有率が１０％以上であれば添加率を調整するなどして十分利用可能である。シリコンを含有する廃棄物または副産物としては、例えばシリコンウエハスクラップ品や廃シリコン触媒、その他各種廃材などが挙げられる。
【００１２】  本発明で用いる６価クロム溶出低減材は、シリコンのほかに、セメント、無機質微粉末、還元材、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩から選ばれる少なくとも１種類を含むものとすることができる。
本発明の方法において利用できるセメントとしては、ポルトランドセメント、混合セメント、低熱セメント、白色セメント、エコセメント、アルミナセメント、ジェットセメント等が挙げられる。具体的には、ポルトランドセメントは、普通、早強、超早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩セメントであり、混合セメントは高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等である。エコセメントは都市ごみ焼却灰や下水汚泥焼却灰などの廃棄物１種以上を原料としたセメントで、カルシウムクロロアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシウムアルミネートの１種以上を１０〜４０重量％および石膏類などを含むセメントである。また、ジェットセメントはカルシウムフルオロアルミネートを含有し、速硬性を有するセメントである。これらのセメントを６価クロム溶出低減材に含ませることにより、該６価クロム溶出低減材を軟弱地盤などの固化性能を有する地盤改良材として有効に利用することができる。
【００１３】  本発明の方法において利用できる無機質微粉末としては、高炉スラグ、フライアッシュ、けい石粉、石灰石粉、シリカヒュームなどが挙げられる。このうち特に高炉スラグは６価クロムの溶出低減効果があることが知られており、本発明と同様の目的で使用される。しかし、高炉スラグが溶出低減効果を発現するのは使用開始から７日程度以降の長期に渡ってであり、それ以前には大きな溶出低減効果は示さない。従って、使用開始から７日以前に効果を発現する粒度のシリコンと高炉スラグを併用することにより、初期から長期にわたり６価クロムの溶出量を低減することも可能となる。
【００１４】  本発明における還元材としては、特に限定されるものではないが、実用的にはセメント系材料中において６価クロム溶出低減効果を発現する物質が好ましい。還元材としては硫酸第一鉄塩、硫化カルシウムや硫化ナトリウム等の硫化物が挙げられる。このうち、特に硫酸第一鉄塩はセメント等の水硬性組成物に対してその性能を損なうことなく優れた６価クロム低減効果を示すことが知られている。しかし、硫酸第一鉄塩が６価クロムの低減効果を示すのは、使用開始から１日程度以前のごく初期に限定され、それ以降ではほとんど効果が消失してしまう。従って、使用開始から１日以降に効果を発現する粒度のシリコンと硫酸第一鉄塩を併用することにより、初期から長期にわたり６価クロムの溶出量を低減することが可能となる。また、硫酸第一鉄塩、高炉スラグおよびこれら溶出低減材のみでは補うことができなかった期間に効果を発現する粒度のシリコンを併用することにより長期に渡って６価クロムの溶出量を低減することも可能である。
【００１５】  本発明の方法においては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を併用してもよい。アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩は、シリコンとセメント等の水硬性物質を併用する際、その凝結時間を調整したり、６価クロムの低減効果を付与する時期を調整する目的で用いられる。アルカリ金属塩としては、炭酸ナトリウムなどが挙げられ、またアルカリ土類金属塩としては、二水石膏、半水石膏等の石膏類や水酸化カルシウムなどが挙げられる。
【００１６】  本発明で用いる６価クロム溶出低減材には、上記材料のほか必要により各種細骨材や粗骨材を含有してもよい。また、流動性の向上や耐久性の向上、その他目的のために本発明の効果を損なわない範囲でＡＥ剤、減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤、収縮低減剤等を添加してもよい。
【実施例】
【００１７】  以下、本発明の実施例を示す。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００１８】実施例１：
〔使用材料〕
セメント：試製普通ポルトランドセメント
シリコン：市販試薬(純度4N)  平均粒径３３μm
水酸化カルシウム：市販特級試薬
試料土：関東ローム、含水率１７０％に調製
〔固化処理土の配合〕
シリコンは、上記試薬を平均粒径が９μm、１μｍになるように粉砕したものを使用した。試料土１００重量部に対して、６価クロム溶出低減材１５重量部（うち、シリコンは０．３〜０．７５重量部で、残りはセメントからなる）を添加して固化処理土を作製した。また、比較用試料として、シリコン無添加の固化処理土を作製した。これら固化処理土の材齢１日、７日、２８日、９１日における６価クロム溶出量を環告４６号報に準拠して測定した。すなわち、試料：水＝１：１０の比率で６時間振とうし、ろ過後のろ液中のクロム含有量をＩＣＰにより測定し６価クロム溶出量とした。結果を表１に示す。【００１９】
【表１】
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【００２０】  シリコン無添加の場合と比較し、平均粒径９μｍのシリコンを０．３重量部添加した６価クロム溶出低減材の場合は、材齢１日から６価クロムの溶出量は低減するが、特に材齢７日以降から長期に渡り持続的に低減した。また、平均粒径１μｍのシリコンを０．３重量部添加した６価クロム溶出低減材の場合は、特に材齢１日から２８日の期間において６価クロム溶出量は低減した。さらに、平均粒径1μｍと９μｍのシリコンを混合して用いた６価クロム溶出低減材の場合は、材齢１日以降の全期間に渡って溶出量は低減した。【００２１】実施例２：
実施例１に示した試料土および材料を用い、試料土１００重量部に対し、セメント１０．５重量部、高炉スラグ４．５重量部および０．５２５重量部のシリコン粉末(平均粒径０．５μm、６価クロム溶出低減材１００重量部に対して３．３８重量部)からなる６価クロム溶出低減材を混合し、固化処理土を作製した。また、比較用試料として試料土１００重量部に対してセメント１５重量部のみを混合した配合およびセメント１０．５重量部と高炉スラグ４．５重量部を混合した配合の固化処理土を作製した。これら固化処理土からの各材齢における６価クロム溶出量を実施例１同様環告４６号に準拠して測定した。結果を表２に示す。【００２２】
【表２】
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【００２３】  高炉スラグを混合した場合には、セメント単独の場合と比較し、材齢１日では溶出低減効果は認められず材齢７日以降で徐々に効果が認められた。これに対し、平均粒径１μｍのシリコンを０．５２５重量部添加した６価クロム溶出低減材の場合は、高炉スラグだけでは補えなかった材齢７日以前の期間に対し溶出低減効果を付与することができ、全期間に渡って６価クロム溶出量を低減できた。
【本発明の効果】
【００２４】  以上のように、本発明の方法によれば、環境からの６価クロムの溶出量を任意の時期において効果的に低減することができる。