(57)【要約】【課題】掘削ずりが重金属類等を含む場合に、掘削ずりに含まれている重金属類等を、簡易にかつ十分に不溶化するための処理方法を提供する。【解決手段】掘削ずり、または、該掘削ずりを破砕してなる掘削ずり破砕物からなる処理対象物に、水性の液体を供給して、上記処理対象物を構成する粒体の表面水率を増大させる液体供給工程と、上記水性の液体を供給した後の上記処理対象物に、酸化マグネシウム含有物質からなる不溶化材を添加して、上記処理対象物に含まれている有害物質を不溶化する不溶化工程、を含む掘削ずりの処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削ずり、または、該掘削ずりを破砕してなる掘削ずり破砕物からなる処理対象物に、水性の液体を供給して、上記処理対象物を構成する粒体の表面水率を増大させる液体供給工程と、
上記水性の液体を供給した後の上記処理対象物に、酸化マグネシウム含有物質からなる不溶化材を添加して、上記処理対象物に含まれている有害物質を不溶化する不溶化工程、
を含むことを特徴とする掘削ずりの処理方法。
【請求項２】
上記液体供給工程において、上記表面水率が０．０１〜３％になるように、上記水性の液体の供給量を調整する請求項１に記載の掘削ずりの処理方法。
【請求項３】
上記液体供給工程における上記水性の液体の供給が、吹き付け、滴下、または、結露を生じさせる雰囲気の形成によるものである請求項１又は２に記載の掘削ずりの処理方法。
【請求項４】
上記処理対象物を構成する粒体は、４０ｍｍ以下の粒度を有する粒体を、５０質量％以上の割合で含むものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の掘削ずりの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削ずりの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場、事業所、産業廃棄物処理場の跡地などにおいて、土壌が鉛、６価クロム、ヒ素等の重金属類やフッ素等（以下、「重金属類等」ともいう。）で汚染されていることが、しばしば報告されている。
汚染土壌中の重金属類等を不溶化して、これら重金属類等が土壌から溶出するのを抑制するための技術が種々提案されている。
例えば、特許文献１に、酸化マグネシウムを含んで成ることを特徴とする重金属溶出抑制固化材が提案されている。
【０００３】
また、特許文献２に、以下の条件（ａ）〜（ｃ）をすべて満たすマグネシウム系材料からなる粉末、を含むことを特徴とする不溶化材が提案されている。
（ａ）炭酸マグネシウムを主成分とする鉱物を６５０〜１，０００℃で焼成して得た酸化マグネシウムと炭酸マグネシウムとを含む焼成物を、当該焼成物の一部が水酸化マグネシウムになるように水和したものであること
（ｂ）カルシウムの酸化物換算の含有量が３．０質量％以下であること
（ｃ）１，０００℃における強熱減量率が６〜３０質量％であること
また、特許文献３に、土壌に対してｐＨ１１以上の強アルカリ域とならない状態で使用される特定有害物質の不溶化材であって、非晶質アルミニウム化合物又はその誘導体を主成分とすることを特徴とする特定有害物質の不溶化材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１７５３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３１５１７号公報
【特許文献３】特開２０１３−２２７５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
土木工事で発生する掘削ずりの中には、重金属類等を高い含有率で含むものがある。この場合、掘削ずりに含まれている重金属類等を不溶化して、重金属類等の漏出および拡散を抑制することが望まれている。
本発明の目的は、掘削ずりが重金属類等を含む場合に、掘削ずりに含まれている重金属類等を、簡易にかつ十分に不溶化するための処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、掘削ずりまたは掘削ずり破砕物（以下、「掘削ずり等」ともいう。）に、水性の液体（例えば、水）を供給して、当該掘削ずり等を構成する粒体の表面水率を増大させた後、当該掘削ずり等に、酸化マグネシウム含有物質からなる不溶化材を添加した場合、掘削ずり等の単位体積当たりの不溶化材の付着量が増大し、水性の液体（例えば、水）を供給しない場合に比べて、重金属類等の不溶化の程度を高めることができることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］  掘削ずり、または、該掘削ずりを破砕してなる掘削ずり破砕物からなる処理対象物に、水性の液体を供給して、上記処理対象物を構成する粒体の表面水率を増大させる液体供給工程と、上記水性の液体を供給した後の上記処理対象物に、酸化マグネシウム含有物質からなる不溶化材を添加して、上記処理対象物に含まれている有害物質を不溶化する不溶化工程、を含むことを特徴とする掘削ずりの処理方法。
［２］  上記液体供給工程において、上記表面水率が０．０１〜３％になるように、上記水性の液体の供給量を調整する、上記［１］に記載の掘削ずりの処理方法。
［３］  上記液体供給工程における上記水性の液体の供給が、吹き付け、滴下、または、結露を生じさせる雰囲気の形成によるものである、上記［１］又は［２］に記載の掘削ずりの処理方法。
［４］  上記処理対象物を構成する粒体は、４０ｍｍ以下の粒度を有する粒体を、５０質量％以上の割合で含むものである、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の掘削ずりの処理方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、処理対象物（掘削ずりまたは掘削ずり破砕物）に、水性の液体を供給して、処理対象物（掘削ずり等）を構成する粒体の表面水率を増大させているので、処理対象物（掘削ずり等）の単位体積当たりの不溶化材の付着量が増大し、処理対象物（掘削ずり等）に含まれている重金属類等の不溶化の程度を高めることができ、重金属類等を十分に不溶化することができる。
また、本発明によれば、水性の液体（例えば、水）の供給という簡易な操作を行なうだけでよいので、処理対象物（掘削ずり等）に含まれている重金属類等を、簡易に不溶化することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の掘削ずりの処理方法は、掘削ずり、または、該掘削ずりを破砕してなる掘削ずり破砕物からなる処理対象物に、水性の液体（例えば、水）を供給して、上記処理対象物を構成する粒体の表面水率を増大させる液体供給工程と、上記水性の液体を供給した後の上記処理対象物に、酸化マグネシウム含有物質（例えば、軽焼マグネシアまたはその部分水和物）からなる不溶化材を添加して、上記処理対象物に含まれている有害物質を不溶化する不溶化工程、を含む。
以下、各工程を詳しく説明する。
【００１０】
［Ａ．液体供給工程］
本工程は、掘削ずりまたは掘削ずり破砕物からなる処理対象物に、水性の液体を供給して、処理対象物を構成する粒体の表面水率を増大させる工程である。
本明細書中、「掘削ずり」とは、土木工事における掘削で採掘された岩石または土壌をいう。ここで、「土木工事」とは、トンネル工事、開坑工事、探鉱作業等を包含するものである。
本発明において処理対象となる掘削ずりは、主に、自然由来の重金属類等が含まれる掘削ずりである。日本国内には、ヒ素や鉛等を含む岩石や土壌が広く分布しており、土木工事で生じる掘削ずりからの有害な重金属類等の漏出および拡散を未然に防ぐことが要請されている。そこで、本発明では、このような自然由来の重金属類等が含まれる掘削ずりを、主な処理対象物としている。
【００１１】
本発明において不溶化の対象となる重金属類等としては、例えば、土壌汚染対策法（平成１５年）に規定されている第二種特定有害物質が挙げられ、具体的には、カドミウム及びその化合物、六価クロム化合物、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、ひ素及びその化合物、ふっ素及びその化合物、および、ほう素及びその化合物が挙げられる。
【００１２】
本発明の処理対象物（掘削ずりまたは掘削ずり破砕物）を構成する粒体は、好ましくは、４０ｍｍ以下の粒度を有する粒体を、５０質量％以上（好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上）の割合で含むものであり、より好ましくは、３０ｍｍ以下の粒度を有する粒体を、５０質量％以上（好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上）の割合で含むものであり、特に好ましくは、２５ｍｍ以下の粒度を有する粒体を、５０質量％以上（好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上）の割合で含むものである。
【００１３】
本明細書中、「粒度」とは、該粒度を有する粒体が通過しうる、ふるいの最小の目開き寸法に相当する値（例えば、目開き寸法が２０ｍｍ以上であれば、通過しうる場合、粒度は２０ｍｍである。）をいう。
処理対象物が上述の好ましい粒度分布を有することによって、処理対象物（掘削ずり等）の単位体積当たりの不溶化材の付着量が、より増大し、重金属類等の不溶化の程度を、より高めることができる。
なお、処理対象物が上述の好ましい粒度分布を有するためには、通常、掘削ずりを破砕する必要がある。
【００１４】
本発明の処理対象物が掘削ずり破砕物である場合、処理対象物を構成する粒体は、破砕に要する手間の軽減等の観点からは、好ましくは、２ｍｍ以上の粒度を有する粒体を、５質量％以上の割合で含むものであり、より好ましくは、２ｍｍ以上の粒度を有する粒体を、１０質量％以上の割合で含むものであり、特に好ましくは、２ｍｍ以上の粒度を有する粒体を、２０質量％以上の割合で含むものである。
本発明の好ましい実施形態の一例として、破砕前の掘削ずりが、４０ｍｍを超える粒度を有する粒体を、５０質量％を超える割合で含むものであり、かつ、破砕後の掘削ずりが、上述の好ましい粒度分布（例えば、４０ｍｍ以下の粒度を有する粒体を、５０質量％以上の割合で含むこと）を有するものであり、この破砕後の掘削ずりに、水性の液体を供給することが挙げられる。
【００１５】
本発明において、水性の液体としては、水、または、水を溶媒として含む液体を用いることができる。
水を溶媒として含む液体の例としては、各種の混和剤（例えば、消泡剤）と、水の混合物等が挙げられる。
処理対象物への水性の液体の供給方法の例としては、吹き付け（例えば、噴霧機を用いた噴霧）や、滴下（例えば、液体流通路であるチューブを用いた滴下）や、結露を生じさせる雰囲気の形成（例えば、水蒸気を供給するなどして、相対湿度を例えば９０％以上に増大させた後に、気温を低下させること）等が挙げられる。
【００１６】
本発明において、水性の液体の供給後の処理対象物を構成する粒体の表面水率は、好ましくは０．０１〜３％、より好ましくは０．０１〜２％、さらに好ましくは０．０１〜１％、さらに好ましくは０．０５〜０．８％、さらに好ましくは０．１〜０．６％、特に好ましくは０．２〜０．４％である。該値が０．０１％以上であると、処理対象物に含まれている重金属類等の不溶化の程度を、より高めることができる。該値が３％以下であると、所望の表面水率を得るための水性の液体の供給に、過度の手間や時間を要せず、本発明の処理方法をより効率的に行うことができる。なお、該値が３％を超えても、重金属類等の不溶化の程度が頭打ちとなる傾向がある。
本発明において、表面水率とは、「ＪＩＳ  Ａ  １１１１：２００７」（細骨材の表面水率試験方法」に準拠して算出される値をいう。
【００１７】
［Ｂ．不溶化工程］
本工程は、液体供給工程で得られた処理対象物（水性の液体を供給した後の、掘削ずりまたは掘削ずり破砕物）に、酸化マグネシウム含有物質からなる不溶化材を添加して、上記処理対象物に含まれている有害物質を不溶化する工程である。
酸化マグネシウム含有物質の一例としては、軽焼マグネシアまたはその部分水和物が挙げられる。
軽焼マグネシアは、炭酸マグネシウムと水酸化マグネシウムのいずれか一方または両方を含む固形原料を、好ましくは６５０〜１，２００℃の温度で焼成することによって得ることができる。
ここで、固形原料の例としては、マグネサイト、ドロマイト等の鉱物の塊状物または粉粒状物や、マグネシウム塩を含む海水等に、炭酸アルカリ化合物（例えば、炭酸ナトリウム）を加えることで得られる塊状物または粉粒状物等が挙げられる。
焼成温度（加熱温度）は、好ましくは６５０〜１，２００℃、より好ましくは７５０〜１，１００℃、特に好ましくは８００〜１，０００℃である。該温度が６００℃以上であると、軽焼マグネシアの生成の効率が向上する点で好ましい。該温度が１，３００℃以下であると、重金属類等の不溶化の効果が向上する点で好ましい。
焼成時間（加熱時間）は、固形原料の仕込み量や粒度等によって異なるが、通常、３０分間〜５時間である。
【００１８】
軽焼マグネシアの部分水和物は、軽焼マグネシアを粉砕した後、当該粉砕物に水を添加して撹拌し混合するか、または、当該粉砕物を相対湿度８０％以上の雰囲気下に１週間以上保持して、軽焼マグネシアを部分的に水和させることによって得ることができる。
軽焼マグネシアまたはその部分水和物中の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の含有率は、重金属類等の不溶化の効果を高める観点から、好ましくは６５質量％以上、より好ましくは７５質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは８５質量％以上である。
軽焼マグネシアまたはその部分水和物のブレーン比表面積は、重金属類等の不溶化の効果を高める観点から、好ましくは４，０００〜２０，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは４，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは５，０００〜７，０００ｃｍ２／ｇである。
【００１９】
処理対象物（掘削ずりまたは掘削ずり破砕物）１ｍ３当たりの不溶化材（酸化マグネシウム含有物質；典型的には、軽焼マグネシアまたはその部分水和物）の添加量は、処理対象物に含まれている重金属類等の種類および含有率等によっても異なるが、好ましくは２０〜３００ｋｇ、より好ましくは２５〜２００ｋｇ、特に好ましくは３０〜１５０ｋｇである。該量が２０ｋｇ以上であれば、重金属類等の不溶化の効果をより高めることができる。該量が３００ｋｇ以下であれば、不溶化材を多量に用いることによる処理コストの増大を防ぐことができる。
【００２０】
不溶化材の添加および混合の方法としては、処理対象物（掘削ずりまたは掘削ずり破砕物）に不溶化材を粉体のまま添加し、混合するドライ添加、または、不溶化材に水を加えてスラリーを得た後、該スラリーを処理対象物（掘削ずりまたは掘削ずり破砕物）に添加して混合するスラリー添加を採用することができる。スラリー添加の場合、水／不溶化材の質量比は、好ましくは０．６〜１．５、より好ましくは０．８〜１．２である。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［１．使用材料］
（１）不溶化材：マグネサイト（炭酸マグネシウムの含有率：９３質量％）を、１，０００℃で焼成した後、得られた軽焼マグネシアを粉砕したもの（酸化マグネシウムの含有率：８５質量％以上；ブレーン比表面積：６，１２０ｃｍ２／ｇ）
（２）掘削ずり：以下の通過質量百分率を有する掘削ずり（頁岩と砂岩の混在岩；密度：２．８ｇ／ｃｍ３；鉱物の種類：石英、イライト、バトラライト等）
０．１ｍｍ以下：９％
１ｍｍ以下：２３％
２ｍｍ以下：３２％
５ｍｍ以下：４３％
１０ｍｍ以下：５１％
２０ｍｍ以下：７５％
３０ｍｍ以下：８２％
４０ｍｍ以下：８４％
５０ｍｍ以下：９６％
【００２２】
［２．掘削ずりの分画］
上記（２）の掘削ずりを、粒度の大きさに応じて、複数の粒度区分に分画した。
複数の粒度区分は、以下のとおりである。
（イ）平均粒度１０ｍｍ（２０ｍｍ以下の粒度を有するもの）
（ロ）平均粒度２５ｍｍ（２０ｍｍを超え、３０ｍｍ以下の粒度を有するもの）
（ハ）平均粒度３８ｍｍ（３０ｍｍを超え、４５ｍｍ以下の粒度を有するもの）
（ニ）平均粒度６１ｍｍ（４５ｍｍを超え、７６ｍｍ以下の粒度を有するもの）
【００２３】
［３．掘削ずりの表面水率の調整］
上記「２．掘削ずりの分画」で得た複数の粒度区分（イ）〜（ニ）の各々について、以下の３つの表面水率を有するものを調製した。
（ａ）掘削ずりＡ：表面水率が０．４％のもの
（ｂ）掘削ずりＢ：表面水率が０．２％のもの
（ｃ）掘削ずりＣ：表面水率が０％のもの（表乾状態のもの）
掘削ずりＡ〜Ｃは、「ＪＩＳ  Ａ  １１１０−２００６」（粗骨材の密度及び吸水率試験）に準拠して、以下のように調製した。
まず、掘削ずりの複数の粒度区分（イ）〜（ニ）の各々について、十分に水洗し、掘削ずりを構成する粒体の表面に付着している微粒分を除去した後、２０℃の水中で２４時間吸水させた。
吸水後の掘削ずりを水から取り出して、水を切った後、吸水性の布で粒体の表面の水膜を拭い去り、掘削ずりＣ（表乾状態；表面水率：０％）を調製した。
得られた掘削ずりＣの一部について、霧吹きを用いて水を吹き付け、掘削ずりＢ（表面水率：０．２％）を調製した。
さらに、得られた掘削ずりＢ（表面水率：０．２％）の一部について、霧吹きを用いて水を吹き付け、掘削ずりＡ（表面水率：０．４％）を調製した。
【００２４】
［４．掘削ずりの複数の粒度区分の各々における、表面水率と、不溶化材の付着量の関係］
掘削ずりの複数の粒度区分（イ）〜（ニ）の各々について、３つの異なる表面水率（０．４％、０．２％、０％；掘削ずりＡ〜Ｃ）の各場合について、不溶化材の付着量を測定した。
具体的には、不溶化材を付着させる対象となる試料（掘削ずり）に、十分な量の不溶化材を添加して混合した後、試料（掘削ずり）を構成する粒体の表面に、不溶化材からなる凝集物が残らないように、目開き寸法が２ｍｍであるふるいを用いて、試料（掘削ずり）に余分に付着した不溶化材（凝集物）を落とし、その後、不溶化材が付着している試料（掘削ずり）の質量を測定した。この質量から、不溶化材が付着する前の試料（掘削ずり）の質量を差し引くことによって、付着した不溶化材の質量を算出した。また、この不溶化材の質量を、不溶化材が付着する前の試料（掘削ずり）の体積で除することによって、不溶化材が付着する前の試料（掘削ずり）の単位体積（１ｍ３）当たりの不溶化材の付着量（ｋｇ）を算出した。
結果は、以下のとおりである。
【００２５】
（イ）平均粒度１０ｍｍ（２０ｍｍ以下の粒度を有するもの）の場合
掘削ずりＡ（表面水率：０．４％）に対する不溶化材の付着量：１６ｋｇ／ｍ３
掘削ずりＢ（表面水率：０．２％）に対する不溶化材の付着量：１５ｋｇ／ｍ３
掘削ずりＣ（表面水率：０％）に対する不溶化材の付着量：８ｋｇ／ｍ３
（ロ）平均粒度２５ｍｍ（２０ｍｍを超え、３０ｍｍ以下の粒度を有するもの）の場合
掘削ずりＡ（表面水率：０．４％）に対する不溶化材の付着量：１３ｋｇ／ｍ３
掘削ずりＢ（表面水率：０．２％）に対する不溶化材の付着量：１１ｋｇ／ｍ３
掘削ずりＣ（表面水率：０％）に対する不溶化材の付着量：５ｋｇ／ｍ３
（ハ）平均粒度３８ｍｍ（３０ｍｍを超え、４５ｍｍ以下の粒度を有するもの）の場合
掘削ずりＡ（表面水率：０．４％）に対する不溶化材の付着量：９ｋｇ／ｍ３
掘削ずりＢ（表面水率：０．２％）に対する不溶化材の付着量：８ｋｇ／ｍ３
掘削ずりＣ（表面水率：０％）に対する不溶化材の付着量：４ｋｇ／ｍ３
（ニ）平均粒度６１ｍｍ（４５ｍｍを超え、７６ｍｍ以下の粒度を有するもの）の場合
掘削ずりＡ（表面水率：０．４％）に対する不溶化材の付着量：９ｋｇ／ｍ３
掘削ずりＢ（表面水率：０．２％）に対する不溶化材の付着量：７ｋｇ／ｍ３
掘削ずりＣ（表面水率：０％）に対する不溶化材の付着量：３ｋｇ／ｍ３
【００２６】
以上の結果から、以下のことがわかる。
表面水率が０％の場合（掘削ずりＣ）に比べて、表面水率が０．４％、０．２％の各場合（掘削ずりＡ、Ｂ）のほうが、不溶化材の付着量が大きかった。
表面水率が０．４％の場合（掘削ずりＡ）と、表面水率が０．２％の場合（掘削ずりＢ）とでは、不溶化材の付着量に大きな差は見られなかった。
表面水率が０．４％、０．２％、０％のいずれの場合（掘削ずりＡ〜Ｃ）であっても、粒度が小さいほど、不溶化材の付着量が大きいという傾向が見られた。
表面水率が０．４％、０．２％の各場合（掘削ずりＡ、Ｂ）においては、平均粒度３８ｍｍ（最大粒度：４５ｍｍ）から平均粒度２５ｍｍ（最大粒度：３０ｍｍ）に粒度が小さくなると、不溶化材の付着量が８〜９ｋｇ／ｍ３から１１〜１３ｋｇ／ｍ３に大幅に増大しているのに対し、表面水率が０％の場合（掘削ずりＣ）においては、平均粒度３８ｍｍ（最大粒度：４５ｍｍ）から平均粒度２５ｍｍ（最大粒度：３０ｍｍ）に粒度が小さくなっても、不溶化材の付着量が４ｋｇ／ｍ３から５ｋｇ／ｍ３に若干増大するだけであった。
不溶化材の付着量を増大させて、不溶化の効果を高めるためには、特定の表面水率（例えば、０．２〜０．４％）を有し、かつ、平均粒度２５ｍｍ以下（最大粒度３０ｍｍ以下）の粒体の割合を大きくすることが、効果的であることがわかる。