(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみに対して石灰を１〜３０重量％の混合率で添加したものを焼却することにより得られる焼却灰に、硫酸塩および／またはアルミナセメントを、前記焼却灰に対して１〜５０％の割合で添加したことを特徴とする低アルカリ性固化材。
【請求項２】
硫酸塩および／またはアルミナセメントが、焼却灰に対して３〜２０％の割合で添加されている請求項１記載の低アルカリ性固化材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみの焼却により発生する焼却灰からなる固化材に関するものであり、通常のセメント系固化材に比べて低アルカリ性で、軟弱土壌、スラッジもしくは建設廃土等を固化する材料に関する。
【０００２】
更に詳しくは、ごみに石灰を混ぜて焼却することにより発生する焼却灰や、ごみに石灰を混ぜた後、圧縮成型しさらに乾燥させたごみ固形化燃料（ＲＤＦと呼ばれる）を焼却したときに発生する焼却灰（以下「ＲＤＦ焼却灰」という）からなる低アルカリ性固化材に関する。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、軟弱土壌、スラッジもしくは建設廃土等を固化するのには、普通セメントや普通セメントに石膏、高炉スラグあるいはフライアッシュなどを添加したものが使用されている。
【０００４】
また、高含水量のために普通セメント系の固化材では十分に固化出来ない場合や、有機物を大量に含んでいる場合には、アルミナセメントや１１ＣａＯ・７Ａｌ2 Ｏ3 ・ＣａＦ2 （以下「Ｃ11Ａ7 ＣａＦ2 」と略す）もしくは４ＣａＯ・３Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳＯ3 （以下「Ｃ4 Ａ3 ＳＯ3 」と略す）を多量に含んだいわゆるジェットセメント等の高アルミナ系特殊セメントに、石膏を添加したものが使用されている。
【０００５】
一方、都市ごみ等を焼却することにより発生する焼却灰は、有効に利用する手段がなく、ほとんどが単に埋め立てられて処分されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、普通セメントや普通セメントに石膏などを添加した固化材は、セメントの水和反応に伴って水酸化カルシウムが多量に放出され、固化後のｐＨが１２以上となる。
【０００７】
このような高アルカリ性となると、飲料に使用している地下水にアルカリ分が浸透して高アルカリ性となり、飲料用に適さない場合がある。
【０００８】
また、高アルカリ性のため雑菌類は殺菌され、苔や雑草は生えにくくなるが、逆に作物の成育には適さなくなる。
【０００９】
このため、固化後の跡地の利用が限定される。
【００１０】
また、アンモニアなどのアルカリ性ガスが固化の過程で発生しやすくなり、作業環境、周辺環境への影響も無視できない。
【００１１】
更に、Ｃ11Ａ7 ＣａＦ2 やＣ4 Ａ3 ＳＯ3 は単独または石膏存在下では低アルカリ性で水和反応が進行するが、通常に焼き出されるセメントを使用する場合では、普通セメントの主要構成鉱物である３ＣａＯ・ＳｉＯ2 や２ＣａＯ・ＳｉＯ2 が多量に共存しているため、水和反応はやはり高アルカリ性で進行する。
【００１２】
また、アルミナセメントは、材料価格が非常に高価になる。
【００１３】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、低アルカリ性でかつ安価な固化材を得ることを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明が上記課題を解決するための手段は、ごみに石灰を混ぜて焼却することにより発生する焼却灰やＲＤＦ焼却灰を使用し、これにさらに酸性塩および／またはアルミナセメントを添加して固化材とする。
【００１５】
本発明者らは、ごみに石灰を混ぜて焼却することによって発生する焼却残査（焼却灰）が、セメント構成鉱物であるカルシウムアルミネート類（３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 や１２ＣａＯ・７Ａｌ2 Ｏ3 など）を多量に含んでおり、また、普通セメントと比較して１２以下の低いｐＨで固化することを見い出し本発明を完成するに至った。
【００１６】
なお、投入する石灰は、消石灰でも生石灰でもよく、すなわちＣａＯを含有するものであればよく、その種類は特に限定されるものではない。
【００１７】
これらのカルシウムアルミネート類は、ごみの無機主成分であるＡｌ2 Ｏ3 が石灰との共存下で燃焼により高温に加熱されることでセメント焼成と類似の反応により生成したと考えられる。
【００１８】
このときのごみに対する石灰の混合は、ごみの成分によっても多分に変化するが、１〜３０重量％、好ましくは１〜１０重量％の範囲が望ましい。こうすることにより、焼却灰が硬化するに十分な量のカルシウムアルミネート類が生成する。
【００１９】
カルシウムアルミネート類は、単独でも水と反応して硬化するが、消石灰、塩化カルシウムあるいは硫酸分等が存在すると急激に硬化する性質を有している。
【００２０】
特に、石膏などの硫酸分と反応するとエトリンガイトと呼ばれる鉱物を生成し強固に固化する。
【００２１】
エトリンガイトは、生成過程で１分子あたり３６分子の水を構造中に取込み、固定化するため、高含水の土壌や汚泥の固化に好適となる。
【００２２】
添加する酸性分としては、石膏あるいは硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄などが好ましい。
【００２３】
酸性塩、特に硫酸塩を添加すると、焼却灰中に残留しているＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 あるいは  ＣａＣＯ3 などのアルカリ分は石膏等となって中和、固定化されてしまうため、水和時のｐＨをさらに低下させることができる。
【００２４】
また、硫酸イオンとカルシウムイオンの反応で生成した石膏は、さらに焼却灰中に含まれるカルシウムアルミネート類と反応してエトリンガイトを生成することができる。
【００２５】
エトリンガイトは、６価クロムが存在すると、硫酸イオンと置換して結晶構造中に取込みクロムエトリンガイトとして固定化されるため、６価クロムを多量に含んだメッキスラッジなどの固化にも好適となる。
【００２６】
焼却灰と硫酸塩および／またはアルミナセメントとの混合割合は、焼却灰に対して１〜５０％、好ましくは３〜２０％の範囲で添加される。
【００２７】
ここで５０％までとしているのは、硫酸塩やアルミナセメントの使用による材料価格の上昇を押さえることを考慮したためである。
【００２８】
また、硫酸塩としては、硫酸アルミニウム、硫酸鉄およびみょうばんなどを例示することができるが、浸出水汚濁防止の点からは硫酸アルミニウムを使用することが好ましい。
【００２９】
尚、ごみの焼却によって発生するばいじんは、特別管理廃棄物に指定されているため、中間処理の後管理型埋立地に処分することが義務付けられているが、焼却残査（焼却灰）には義務付けられていない。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３１】
実施例１
本実施例では、ＲＤＦ焼却灰１００重量部に、石膏１０重量部を添加し、水３０重量部を加えて十分に練り混ぜた。
【００３２】
なお、使用したＲＤＦ焼却灰は、ごみを粉砕、選別後乾燥し、消石灰を可燃物に対して５％添加し固形化したＲＤＦを焼却したものである。
【００３３】
これをΦ５cm×１０cmの型枠に詰め、養生を行なった。
【００３４】
実施例２
本実施例では、ＲＤＦ焼却灰１００重量部に、硫酸アルミニウム５重量部を添加し、水３０重量部を加えて十分に練り混ぜ、上記実施例１と同様の方法で養生を行なった。
【００３５】
実施例３
本実施例では、ＲＤＦ焼却灰１００重量部に、アルミナセメント１０重量部を添加し、水３０重量部を加えて十分に練り混ぜ、上記実施例１と同様の方法で養生を行なった。
【００３８】
比較例１
比較例１として、石灰を添加していない焼却灰Ｂ１００重量部に水３０重量部のみを加えて練り混ぜ、上記実施例１と同様の方法で養生を行なった。
【００３９】
実施例４
本実施例では、建設工事現場から排出されたシルト分の多い土（以下「有機質土」という）について、有機質土１００重量部に対して、ＲＤＦ焼却灰１００重量部、石膏１０重量部および水４５重量部を加えて十分に練り混ぜ、上記実施例１と同様の方法で養生を行なった。
【００４０】
実施例５
本実施例では、上記有機質土１００重量部に対して、ＲＤＦ焼却灰１００重量部、硫酸アルミニウム５重量部および水４５重量部を加えて練り混ぜ、上記実施例１と同様の方法で養生を行なった。
【００４１】
実施例６
本実施例では、上記有機質土１００重量部に対して、ＲＤＦ焼却灰１００重量部、硫酸アルミニウム２０重量部および水４５重量部を加えて練り混ぜ、上記実施例１と同様の方法で養生を行なった。
【００４２】
実施例７
本実施例では、上記有機質土１００重量部に対して、ＲＤＦ焼却灰１００重量部、硫酸アルミニウム３重量部、アルミナセメント３重量部および水４５重量部を加えて練り混ぜ、上記実施例１と同様の方法で養生を行なった。
【００４４】
比較例２
比較例２として、上記有機質土１００重量部に、普通セメント３０重量部および水４５重量部を加えて練り混ぜ、上記実施例１と同様の方法で養生を行った。
【００４５】
試験例１
上記実施例１乃至７及び比較例１及び２について、養生７日目に圧縮強度を測定し、各固化物少量を蒸留水に懸濁させてｐＨを測定した。
【００４６】
その試験結果は、次表１及び２のとおりである。
【００４７】
また、表３に使用した焼却灰の化学分析値を示す。
【００４８】
【表１】
0003905945.tif 000002
【００４９】
【表２】
0003905945.tif 000003
【００５０】
【表３】
0003905945.tif 000004
【００５１】
本試験結果より、実施例１乃至３と比較例１との比較において、ごみに石灰を添加して焼却することにより、１２以下の低ｐＨで固化することがわかった。
【００５２】
更に、石灰を添加して焼却した焼却灰を十分に固化させるには、石膏、硫酸アルミニウムあるいはアルミナセメント等の添加が必要であることがわかった。
【００５３】
また、実施例４乃至７において、石灰を添加して焼成した焼却灰を使用することにより有機質土を固化でき、しかもｐＨ１０〜１１の低ｐＨであることがわかった。
【００５４】
更に、十分に固化させるには、石膏、硫酸アルミニウムあるいはアルミナセメント等の添加が有効であることもわかった。
【００５５】
比較例２では、有機質土が十分に固化するが、固化後のｐＨは１２以上となり高アルカリ性を示す。
【００５６】
【発明の効果】
叙上のように、本発明は、ごみに石灰を混ぜて焼却することにより発生する焼却灰やＲＤＦ焼却灰を使用し、これにさらに硫酸塩および／またはアルミナセメントを添加して固化材とすることにより、軟弱土壌、スラッジあるいは建設廃土を、ｐＨ１０〜１１程度で強固に固化することができるという効果を有する。
【００５７】
なお、固化物のｐＨが１１程度以下であれば、地下水や周辺環境への影響はそれほど大きくなく、浸出してくるアルカリ性の水も土壌中や空気中の二酸化炭素などによって中和、中性化されるため、固化された土壌は工業用地ばかりでなく、一般の住宅用地、農地、公園緑地などとして使用することが可能となる。