(57)【要約】【課題】石綿の処理並びにＰＣＢの扱いには多大な処理費用がかかる。また粉塵の発生やＰＣＢの毒性によりこれ等の扱いには危険性はもとより環境問題も発生する。これら石綿の粉塵を発生させること無く無害化処理並びに、微量ＰＣＢを低コストで処理する必要である。【解決手段】石綿系廃棄物にＰＣＢを含浸させる工程と、該ＰＣＢ含侵石綿廃材にテルミット丸薬剤を混合して加熱溶融、ガラス化する工程を備えてなることを特徴とし、該ＰＣＢ含侵石綿とテルミット剤の混合比率が、重量比で、１００：（５〜３０）であることを特徴とする特別管理廃棄物の無害化処理法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石綿系廃棄物を荒破砕する工程と、あらかじめ加熱し流動化したＰＣＢ溶液を該石綿系廃棄物に含侵させる行程、並びに該ＰＣＢ含侵石綿系廃棄物並びに微量ＰＣＢ付着廃棄物とを、それぞれ熔融炉に投入する行程において、テルミット剤を混合投入して加熱溶融ガラス化する工程を備えてなることを特徴とする石綿系廃棄物並びにＰＣＢの無害化処理方法。
【請求項２】
前記ＰＣＢ含侵石綿系廃棄物とテルミット剤の混合比率が、重量比で、１００：（５〜３０）であることを特徴とする請求項１に記載の石綿系廃棄物並びにＰＣＢの無害化処理方法。
【請求項３】
前記ＰＣＢ含侵石綿系廃棄物に、（火山灰，硼砂、ガラス粉砕物）の群の中の一種あるいは二種以上を混合することを特徴とする請求項１〜２に記載の石綿系廃棄物並びにＰＣＢの無害化処理方法。
【請求項４】
無機物系廃棄物処理用の熔融炉内において。炉床全体の傾斜角度が１５度から３５度内の傾斜角度を特徴とし、その傾斜床面途中の一部を切り欠き、該切り欠き部分の角度が０度から１４度内の緩やかな傾斜面を持つことによって、熔融物質の湯溜まり場を備えた炉床である事を特徴とする熔融炉。
【請求項５】
灰の飛散防止とＰＣＢの過流動性防止を目的に、一般焼却灰又は産業廃棄物焼却灰、若しくは飛灰と、ＰＣＢとを混合して熔融する有害廃棄物の処理方法。
【請求項６】
請求項６に記載の熔融炉内において湯溜まり専用のプッシャーを備えた熔融炉
【請求項７】
飛散防止を目的に石綿系廃棄物にＰＣＢを含侵させる行程においてＰＣＢ素材が不足する場合、ＰＣＢに代わる素材として水ガラスを増量剤として添加、若しくは石綿系廃棄物を水ガラスに含侵させ熔融する請求項１〜３に記載の石綿系廃棄物並びにＰＣＢの無害化処理方法。
【請求項８】
請求項１に記載の石綿系廃棄物並びにＰＣＢの無害化処理方式熔融炉において、該熔融炉排熱を利用することによって、ＰＣＢ付着物質に付着するＰＣＢの流動性を高めＰＣＢ溶液の回収を容易にすると同時に、ＰＣＢ付着廃棄物の微量ＰＣＢを排熱で無害化処理する機能を装備した請求項１〜５に記載の石綿系廃棄物並びにＰＣＢの無害化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、石綿系廃棄物並びにＰＣＢ、あるいはＰＣＢを含侵した石綿を含む廃棄物を溶融して無害化する方法に関するものである。
【背景技術】従来技術では、石綿の溶融温度を下げることに主眼を置くものの、依然として溶融のためのエネルギーコストが高い欠点がある。【０００２】石綿は、発がん性があって人体に対して有害であるために、従来より、石綿を溶融、ガラス化して無害化する方法が多く試みられている。
たとえば、特開２００８−２７２５３５には、石綿にガラスフリット、溶融助剤（ソーダ灰、硼砂）を加えて、溶融温度を下げて溶融することが記載されている。
一方、高温加熱を必要としない方法、たとえば、石綿を塩酸または硫酸で溶解させる方法、あるいは石綿に水硬性セメント類を加えて固化させる処理方法、あるいは珪酸ソーダ水溶液あるいは合成樹脂エマルジョンなどで石綿の繊維表面を被膜する方法等もある。【０００３】従来技術は、石綿の溶融温度を下げる、あるいは加熱せずに処理してエネルギーコストを下げることに主眼が置かれているが、何れの方法でも石綿を含む処理物と処理剤を混合する工程は不可欠であり、かかる工程では、石綿の粉塵が発生して周囲環境に飛散することは避けられないのが実情であると共に新たな廃棄物を別途に発生する可能性が多分にある。一方、有害物の粉塵の飛散を防ぐために、色々な手法が考案されているが本発明は、同じ有害物質であるＰＣＢ溶液、或いはＰＣＢ付着物質を加熱する事により流動性の増したＰＣＢ溶液に石綿を含侵させ石綿の飛散を防止すると共に、石綿の熔融温度域を利用してＰＣＢを焼却無害化処理する事により、一挙に２種類の有害物質を処理する事ができる画期的な技術である。【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７２５３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、石綿を加熱溶融して無害化処理する際、あらかじめ石綿をＰＣＢ溶液に含侵処理した後、加熱熔融する為、石綿粉塵の発生を防いで、安価に溶融ガラス化或いは溶融スラグ化することが出来る新規な処理技術を提供することである。
【問題を解決するための手段】
【０００６】上記課題に関して実験並びに鋭意研究を行った結果、次の知見を得た。
即ち、剥離回収した石綿をＰＣＢ溶液に含侵、又は石綿にＰＣＢ溶液を機械的に散布塗布若しくは、石綿を熔融炉内へ搬送する途中において、熔融排熱を利用してＰＣＢ廃材を加熱した結果得たＰＣＢ溶液に、石綿を含侵させて熔融炉に送り込めば粉塵が発生しないことが判った。また、熔融炉中で加熱されても、熔融炉内に一旦入れば熔融炉内の気流は当然熔融環境下にあるため、再び粉塵になって炉外に排出されることも無いことが判明した。
【０００７】石綿廃材を熔融するためには、前処理として小さく裁断、攪拌操作等が必要であると思ったが、ＰＣＢ溶液に、石綿廃材を含侵させて熔融炉に送り込めば粉塵が発生しないことが判明し、且つ熔融炉の排出口湯口下方には、冷却水を常に補充できる水道直結、若しくは水槽タンク付きの水槽を設け、熔融炉から流れ出す熔融物質の湯を直接水中に落としこむ結果、１０００℃以上の熔融物質が一機に１００℃以下に急冷却される為、湯は水中で大きく弾き、直径２〜４ｍｍ前後の水砕スラグとなり、骨材としても十分利用できる可能性の固化物スラグが生成される事も判明した。
【０００８】ＰＣＢ含浸済石綿廃棄物を熔融炉に投入する寸前に、テルミット丸薬を混合して、熔融炉内で加熱溶融した時、加熱バーナー下でテルミット反応が同時に生起され、テルミット反応熱が発生、更に、爆発的な衝撃波も発生して混合物は撹乱され、超高温域の温度は熔融対象物の細部にまでいきわたる。即ち常識的には熔融炉内の加熱は、溶融対象物の表層加熱になり、表層部だけが溶融するに表面熔融に過ぎないが、テルミット反応の爆発的な撹乱作用で混合物の下層部分が表層に巻き上がり上下均等に加熱され、溶融層の深さが深くなり、この結果、バーナー加熱を熱源とする表面熔融炉の場合、或いはコークスを熱源とするコークスベット法など場合は、熔融炉の炉内温度は通常高くても１４５０℃〜１５５０℃が限界であるが、テルミット丸薬剤の添加により石綿の融点である１７００℃の熔融環境が十分形成されることが判明した。
【０００９】  当然熔融温度が高い分、時間当たり溶融対象物の溶融処理能力が大きく増加し、処理時間も早くテルミット剤の添加は、通常の熔融方式の炉に比較し、１３０〜１８０％溶融量が多くなる。
【００１０】テルミット剤の混合割合（重量比）は、ＰＣＢ含浸石綿１００に対してテルミット剤５〜４０の範囲が好ましい。上限値を超えると、塩基度の関係もあり溶融ガラスの粘度が高くなり流動性が悪くなるので好ましくない。またテルミット剤の添加が下限値以下の場合は、被熔融物質単独の場合とほとんど大差が無い為、余りテルミット効果が期待できない。
【００１１】又、テルミット剤は、アルミ成分を含む原料と酸化鉄成分を含む原料を混合したもので、混合比はアルミ１に対し酸化鉄３の割合でアルミ成分を含む原料とは、飲料用の廃アルミ缶やアルミ地金の再溶解時に発生するアルミ残灰（通称アルミドロス）などのアルミ成分を含む廃棄物が有効であるが、これのみに限定されるものではない。
【００１２】酸化鉄成分を含む原料とは、鉄屑、鉄錆、などの一般的な金属廃材や製鉄工業界で発生する転炉ダストや、高炉ダストなどの集塵灰、更には磁性酸化鉄製造時に副産物として発生する酸化鉄汚泥や、ボーキサイトから水酸化アルミニウムを製造する際の赤泥或いは南方から輸入する赤泥からチタンを抽出した残土の赤泥などが有効であるが、何らこれのみに限定されるものではない。これらの原料は単一種類のまま使用してもよいし、あるいは出発原料の異なる二種以上を適宜混ぜ合わせて使用してもよい。
【００１３】上記したように、アルミニウム含有原料がアルミ缶の粉砕片の場合、酸化鉄含有原料と混合したものを板状にプレス圧着したものを適度の大きさに分割して焼却灰の中に混合、分散させても良い。圧着片の厚さは、概ね３〜６ｍｍ程度、長さ５〜３０程度が良い。アルミ缶の水分を蒸発させた圧着片には、粘着性の成分が残存し、適度の強度が発現する。廃アルミ缶の粉砕片の大きさは、裁断機によって５〜１０ｍｍ程度の小片に破砕した後、更に１〜２ｍｍ以下に二次粉砕した程度のもので良い。
【００１４】酸化鉄含有原料として磁性酸化鉄製造時に副生する酸化鉄汚泥を使用する場合には、天日乾燥等で含有水分量を５〜１％程度に乾燥すれば良い。また更にアルミニウム原料との混合を良くするために、塊状物を細かく粉砕しておくことが好ましい。
【００１５】アルミニウム含有原料と酸化鉄含有原料を主原料とするテルミット反応組成物の中のアルミ含有量は５％以上が好ましい。５％未満ではテルミット発熱反応が起きないので好ましくない。アルミニウムと酸化鉄の混合比率は、アルミニウム含有量１に対して酸化鉄含有量２．５〜３．０の比率が好ましく、また混合物の中に酸化チタン３〜１２重量％、酸化マンガン１〜３重量％含有させることが好ましい。
【００１６】アルミ原料と酸化鉄原料に酸化チタンと酸化マンガンがすでに含まれて入るとき、アルミ原料と酸化鉄原料を混合後、酸化チタンと酸化マンガンの不足分を新たに追加して加えれば良い。
酸化チタンと酸化マンガンの添加方法は、酸化チタンと酸化マンガンそのものを添加しても良いし、あるいは酸化チタン、酸化マンガン成分を含有するものを添加しても良い。酸化チタン、酸化マンガンを含む廃棄物の粉粒体を添加するのも有効である。
【００１７】アルミニウム含有原料と酸化鉄含有原料の比率が上限を超えると酸化鉄が過多になってテルミット発熱反応が起きなくなるので好ましくない。また、下限値未満では、アルミが過多になって反応生成物にアルミニウムが残存するので好ましくない。
【００１８】酸化チタン含有量が下限値未満ではテルミット反応生成物の粘性が高くて溶流性が悪くなり連続操業できなくなるので好ましくない。又、上限を超えて含有させてもそれ以上の溶流性の改善効果は見込めない。これら組成物の混合方法については、たとえば、フレットミルや高速混合機、ミキサーなど通常の撹拌混合機を用いて混合すればよく、酸化チタン、酸化マンガンなどの添加、混合方法についても特別な限定があるわけではない。
【００１９】テルミット剤は、顆粒状あるいはペレット（造粒物）又は丸薬に成形したほうが好ましい。水で固化する方法もあるがアルミの水和反応によりアルミの表面に薄い酸化皮膜ができる為、アルミの劣化は当然であるが、重要な事として前記アルミ皮膜の形成は、テルミット反応の場合、酸化鉄粒子とアルミ粉体粒子の表面接触状態において起こる酸化還元反応であり、いわゆる加熱による両接触面の界面反応である為、その効果を大きく削ぐ事になる。
【００２０】又両者を袋詰めにする手法もあるが、熔融炉内においてはテルミット反応が起こる以前に、袋素材としての紙や樹脂系袋材の方の酸化反応（燃焼）が先行し、その破袋の結果、目的とするアルミ微粉体並びに酸化鉄微粉体の拡散が急速に起こり、真の目的とするテルミット剤効果即ち酸化還元反応が急速に阻害される。
【００２１】テルミット剤を丸薬即ち顆粒、造粒成形すると、袋入りの粉粒体に比べて破袋の恐れも無く、両者混合密度が高いために、燃焼熱の伝播速度が速く、より高い発熱効果が得られる。顆粒あるいは造粒成形の方法は、組成物を構成しているアルミニウム成分が水分と反応しやすいので、乾式成形の方が好ましい。乾式成形方法に付いては、ブリケットマシンによる高圧成形、あるいは粘着性の無機バインダーなどを添加すれば良いが本発明では、粘性のあるコンニャクの飛粉を利用すると容易に成形できた。
【発明の効果】
【００２２】以上によりＰＣＢ含侵石綿を、低コストで溶融する事が可能となりテルミット丸薬の添加により処理能力が１３０％〜１８０％増し、その上溶融炉の立ち上げ立ち下げが１．５〜２時間で可能となった。特に熔融の立ち上げが容易で、バーナー着火後１．５〜２時間で熔融が可能となったことは間歇運転が自在となり、連続運転が常識の熔融世界においては画期的な技術である。又熔融によってガラス化することでアスベストの針状結晶は完全に消失して無害化でき、同時にＰＣＢは熱処理により完全焼失し、またガラス化した溶融物は溶出テスト結果重金属の溶出も無く、建築や土木用の二次製品として有効活用できる見込みが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】以下は本発明の実施の形態であり、ＰＣＢは廃トランスの残渣を使い、石綿廃材としては、石綿を含む建築廃棄物を利用した。なお本実施の形態は、発明の趣旨をよりよく、理解するために具体的に説明するものであり、本発明がこれのみに限定されるものでないことはもちろんである。
【実施例】
【００２４】    実施例１
ステンレス製攪拌器の中に、ＰＣＢを含侵させた粉砕石綿廃棄物を混合攪拌した。粉塵の発生は無く軟泥状のものが得られた。【００２５】テルミット反応剤の丸薬ペレット化
アルミ原料：アルミ地金の再溶解時に発生したアルミ残灰（アルミドロス）の粉体を使用した。
酸化鉄成分：ボーキサイトから水酸化アルミニウムを製造する際の赤泥を乾燥して、そのまま使用した。
補助原料：  酸化チタン、酸化マンガンの廃棄物を粉砕したものを使用した。
上記アルミ原料、酸化鉄成分、補助原料を下記の成分組成（ｗｔ％）に調合して、これにコンニャク飛粉（糊剤）３％を混合して、ペレタイザーで直径８ｍｍ、長さ１０〜２０ｍｍの大きさのペレットを作った。
テルミット反応剤の成分組成
アルミ成分    ：１８％
酸化鉄成分    ：４０％
酸化チタン    ：  ５％
酸化マンガン  ：  ２％【００２６】上記ＰＣＢ含侵石綿粉砕物のペレットとテルミット反応剤のペレットを１００：３０の割合に混合して、バーナー熔融炉（表面溶融炉）で溶融テストした。
図１は、本実施例で使用したバーナー熔融炉の説明図である。
図中、３は被溶融原料（石綿廃材）であり、ＰＣＢ含侵廃棄物１を熔融炉５の排熱１４で加熱しＰＣＢ溶液の溶流性を増す事により取り出し、そのＰＣＢ溶液を石綿３に注ぐ状態である。【００２７】溶融原料３は、プッシャー８で熔融炉５の傾斜炉床１２の上に押し込む。
炉内に押し込まれた溶融原料３は溶融されながら傾斜炉床１２から湯口１３を経由し下方の水槽１０に流れ落ち、冷却水で一気に冷却され水砕スラグとなる。
バーナーの燃料にはＡ重油を使用した。【００２８】石綿のみをバーナー溶融炉に入れて加熱すると、バーナー火炎で石綿の微細粉が吹き飛ばされて炉内に粉塵が飛び散り、排熱や排気ガスと共に炉外に漏出する恐れもあり、環境上好ましくないが、ＰＣＢを含侵する事で石綿は、バーナー火炎で飛ばされることも無く、炉内の沈静下で加熱ができ、炉外に粉塵が漏出することも無かった。【００２９】石綿のみをバーナー熔融炉で溶融する時は、理論値では石綿の融点１７００℃の温度が必要であるが、テルミット剤の添加によりバーナー温度１３５０℃前後で熔融が始まった。一方、１２０ｋｇのＰＣＢ含侵粉砕石綿（ＰＣＢ２０ｋｇ石綿純分１００ｋｇ）に、２０ｋｇのテルミット丸薬剤を混合してバーナー加熱すると、バーナーの加熱温度は１３５０℃で、テルミット反応が起き、全量溶融にわずか３時間しか、かからなかった。但し初回は黒煙を発生したので、酸素ボンベからの酸素を含めたエアーを少し追加する事で円滑な燃焼と、白色に輝く反応状況が確認できテルミット反応時は２０００℃以上の温度域が目視できた。一般的には固体が液体に変化するいわゆる物質の変換には巨大なエネルギーを必要とするが、テルミット反応により一旦、炉床に湯溜りが出来ると、その湯溜りに落ち込むＰＣＢ含侵石綿粉砕廃棄物は苦も無く液状化した。【００３０】本技術の実証結果は熔融過程に於いても粉塵発生を防止でき、テルミット反応により低温度且つ短時間で立ち上がり、スムーズな湯の流れが確認でき、ＰＣＢを含侵させる事で、粉塵の発生も無く、経済的に極めて低いコストで処理できることが判明した。
また、熔融後の水砕スラグの中には石綿の針状結晶は全く認められず、完全にガラス化して、無害化されていた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】以上詳述した様に、本発明は、ＰＣＢを含侵させる事により石綿の粉塵を発生させることも無く、低コストで公害の恐れも無く完全無害化溶融できるものであり、石綿ならびにＰＣＢを、安全且つ大量処理を可能とするもので今後、静脈産業社会に多大の貢献をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明実施例１で使用する表面熔融炉の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】１、  微量ＰＣＢ含侵廃棄物
２、  加熱ＰＣＢ液
３、  石綿廃材（アスベスト）
４、  テルミット丸薬剤
５、  溶融炉
６、  湯溜まり
７、  加熱用バーナー
８、  廃棄物プッシャー
９、  湯溜まり用プッシャー
１０、スラグ冷却装置
１１、水砕スラグ
１２、傾斜炉床
１３、湯口
１４、熔融炉排熱
【図１】
2012020272.tif 000003