(57)【要約】【課題】  石綿含有廃棄物を無害化する方法であって、その加熱処理過程におけるエネルギーコストを低く抑えかつ高い安全性を供する無害化方法を提供すること。【解決手段】  石綿含有廃棄物を処理するにあたり、その処理剤としての珪酸アルカリを固体の状態で石綿含有廃棄物と混合、加熱することにより、上記課題が解決される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石綿を含有する固体廃棄物を固体状の珪酸アルカリと混合、加熱することを含む、石綿含有廃棄物の処理方法。
【請求項２】
上記珪酸アルカリのSiO2/M2Oモル比（Mはアルカリ金属を示す）が1〜3.5である、請求項1記載の処理方法。
【請求項３】
上記珪酸アルカリが粉末状または粒状である、請求項1または2のいずれか1つに記載の処理方法。
【請求項４】
上記の混合物を750℃〜1200℃の温度で加熱する、請求項1〜3のいずれか1つに記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石綿を含有する固体廃棄物を無害化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石綿（アスベスト）は、天然上に産する繊維状結晶の鉱物であり、優れた耐酸性、耐アルカリ性、耐熱性や機械的強度を有することから、長年にわたって建築資材、電気製品、自動車や家庭用品など幅広い分野で利用されてきた。
【０００３】
しかし、肺がんや悪性中皮腫を引き起こすなど人体への有害性が明らかになり、近年、全面的にその使用が禁止されるに至った。これに伴い、石綿を含有する廃棄物（以下、「石綿含有廃棄物」とも呼ぶ）が多量に発生しており、このような廃棄物を如何に処理するかが大きな問題となっている。
【０００４】
この石綿含有廃棄物の取り扱いについては、「廃棄物の処理および清掃に関する法律」により厳しく管理されており、石綿含有廃棄物の処分方法は、管理型最終処分と溶融処理とに大別されている。従来、石綿含有廃棄物は管理型最終処分に付される場合がほとんどであったが、新たな最終処分場の確保が困難になってきているために、現在では溶融処理への移行が進んでいる。
【０００５】
しかし、この溶融処理は石綿含有廃棄物を1,500℃以上の高温で処理して溶融させるものであり、処理温度が非常に高温であるため、例えば処理加熱炉に特殊な耐熱性材を使用する必要があり、このような溶融処理用の設備の建設には多額の費用を要する。そして、もしこのような高温処理用の設備を建設したとしても、短期間のうちに処理設備が著しく劣化してしまうという問題もまた存在する。さらに、このような高い温度を維持するためには莫大なエネルギーを要するため燃料コストも無視できないものであり、加熱処理に伴って直接的もしくは間接的に発生する炭酸ガスの量も莫大なものである。そのため、石綿含有廃棄物をより低い温度で、より安全な形態に変えることができる処分方法が求められている。
【０００６】
その対策として様々な方法が提案されている。例えば、特許文献1には石綿含有廃棄物に酸化アルミニウムを加えて焼成する方法が記載されており、この方法においては、1280℃程度の温度において焼成が行われている。また、特許文献2には、石綿含有廃棄物と都市ゴミ焼却灰との混合物を反応焼結させる方法が記載されており、この場合に焼却灰とは、都市ゴミの焼却処理により産生される廃棄物で、Ca、Si、Al、Mg、Na、K、Pの無機成分を主成分とするものとされている。さらに、特許文献3には、石綿含有廃棄物に珪酸ソーダまたは珪酸カリウムの水溶液を加えて練土状にし、これを一度乾燥させた後、焼成・焼結する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平5−138147号公報
【特許文献２】特開平9−206726号公報
【特許文献３】特開平9−110514号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、石綿含有廃棄物を無害化する方法であって、その加熱処理過程におけるエネルギーコストを低く抑えかつ高い安全性を供する無害化方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、石綿含有廃棄物を無害化する方法であって、低いエネルギーコスト及び高い安全性を維持しながら、加熱処理設備における炉材への攻撃が少ない無害化方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、石綿含有廃棄物を無害化する方法であって、低いエネルギーコスト及び高い安全性を維持しながら、一層高度な無害化を可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、本発明者らは、石綿含有廃棄物を処理するにあたり、その処理剤としての珪酸アルカリを固体の状態で石綿含有廃棄物と混合、加熱することによって、上記の課題が達成できることを見出した。
【００１１】
従って、本発明は、石綿を含有する廃棄物を固体状の珪酸アルカリと混合、加熱することを含む、石綿含有廃棄物の処理方法に関する。
【００１２】
さらに、本発明は、石綿を含有する廃棄物を固体状の珪酸アルカリと混合、加熱することによって石綿含有廃棄物を処理する方法であって、珪酸アルカリのSiO2/M2Oモル比（Mはアルカリ金属を示す）が1〜3.5である、上記方法に関する。
【００１３】
本発明はまた、固体状の珪酸アルカリを含む、石綿含有廃棄物無害化用処理剤に関する。
【００１４】
本発明はさらに、石綿を含有する廃棄物と固体状の珪酸アルカリとを混合、加熱することによって製造される珪酸肥料に関する。
【００１５】
本発明はまた、石綿を含有する廃棄物と固体状の珪酸アルカリとを混合、加熱することによって製造される建設資材に関する。
【００１６】
本発明において処理される「石綿を含有する廃棄物」は、石綿を含有している廃棄物であれば特に限定されることはなく、上述の「廃棄物の処理および清掃に関する法律」およびその政省令等において定義される「廃石綿等」、「石綿含有廃棄物」および「石綿含有産業廃棄物」もまた本発明の「石綿を含有する廃棄物」に含まれるものである。通常、本発明の方法に付されるのは、上記の「石綿を含有する廃棄物」のうちで固体のもの、すなわち「石綿を含有する固体廃棄物（本明細書においては、「石綿含有固体廃棄物」とも呼ぶ）」である。
【００１７】
上記の石綿含有固体廃棄物は、石綿として通常分類される成分、例えばクリソタイル、アモサイトまたはクロシダイト等のいずれの成分を含むものでもよい。
【００１８】
ここで、この石綿含有固体廃棄物における石綿以外の成分は、特に限定されるものではなく、例えば建築廃材であれば、コンクリートやモルタル、各種レンガ、アスファルト、木材、樹脂等が混在している場合があるが、このような成分があっても問題なく本発明の無害化処理に付すことができる。
【００１９】
本発明において処理される石綿含有固体廃棄物としては、特に限定はされないが、例えば、アスベスト製の石綿クロス（布）、石綿ヤーン（ひも）、石綿リボン、石綿テープ、石綿糸、石綿板、石綿被服、ジョイントシート、シール材、石綿粉末のガラス溶融炉における粘土のつなぎ、溶融アセチレンガスボンベ内の多孔質物、石綿セメント円筒、押出成形セメント板、住宅屋根用化粧スレート、繊維強化セメント板、窯業系サイディング、クラッチフェーシング、クラッチライニング、ブレーキパッド、ブレーキライニング、接着剤などを含む廃棄物が挙げられる。
【００２０】
また、本発明における石綿含有固体廃棄物は、それらの石綿含有材料が設置されていた現場から任意の方法で回収されたものであることができ、例えば石綿の飛散防止のために、吹き付けによって廃棄物に水等を湿潤させて、回収、解体されたものであってもよく、石綿含有固体廃棄物の回収、解体方法には特に制限はない。
【００２１】
また、本発明を実施するに当たっては、珪酸アルカリとの混合を容易にするために、石綿含有固体廃棄物を予め粉砕しておくことが好ましい。粉砕後の大きさが小さいほど珪酸アルカリによる処理の効率は高くなるが、その分、粉砕コスト等も高くなりまた粉塵の発生も起きやすくなる。一般的には、目開き5cmの篩を通る程度の大きさまで粉砕しておけば大概は十分であるが、より均一な混合状態を達成するためには、目開き1cmの篩を通る程度の大きさまで粉砕することが好ましく、目開き5.6mm（3.5メッシュ）の篩を通る程度の大きさまで粉砕することがさらに好ましい。通常は、全量が目開き0.1mm（149メッシュ）の篩を通るまで粉砕する必要はなく、目開き0.5mm（50メッシュ）の篩を全量が通るまで粉砕する必要性も殆ど無い。
【００２２】
石綿含有固体廃棄物の粉砕は、任意の公知の粉砕機、例えばミルやクラッシャー等を用いて行うことができる。また粉砕時には、粉塵の発生を抑制するため、水などで湿潤させておくこともできる。
【００２３】
本発明においては、石綿含有固体廃棄物の無害化のための処理剤として固体状の珪酸アルカリを使用する。ここで「固体状」とは、常温常圧で固体の珪酸アルカリを、溶液や他の相状態に変化させることなく、すなわち固体そのままの形で使用して石綿含有固体廃棄物を処理することを意味する。
【００２４】
なお、本発明における珪酸アルカリとしては結晶質珪酸アルカリまたは非晶質珪酸アルカリのいずれを使用することも可能であるが、結晶質珪酸アルカリは、無水物であるかまたは含水率が約60重量%以下である場合に常温常圧で固体で存在し、一方、非晶質珪酸アルカリは、無水物であるかまたは含水率が約25重量%以下である場合に常温常圧で固体で存在する。非晶質珪酸アルカリおよび結晶質珪酸アルカリは適宜混合して用いることも可能である。
【００２５】
本発明では、石綿含有廃棄物の無害化を固体状の珪酸アルカリを用いて促進し、また珪酸アルカリは融点が比較的低いために、より低い温度においても珪酸アルカリによる被覆効果が得られるため、石綿含有廃棄物を単に加熱することによる無害化処理や、酸化アルミニウムを用いた無害化処理と比べて、加熱温度をかなり低下させることができ、それにより大幅なエネルギーコストの削減が可能である。さらに、石綿含有固体廃棄物をこのような固体状の珪酸アルカリと混合、加熱して処理することによって、珪酸アルカリをそれを含む水溶液として使用した場合と比べて、水を揮散・除去させる必要がないため、エネルギーコストを低く抑えることができ、また加熱処理中の発泡を原因とする体積の激増の心配がないために、処理操作を安全に行うことが可能になる。また、固体状の珪酸アルカリを使用することにより、珪酸アルカリに関する保存安定性の向上、保管コストや運搬コストの削減も期待できる。
【００２６】
珪酸アルカリは様々なものが従来から知られており、本願発明においては特に限定なく任意の固体状珪酸アルカリを使用することができるが、例としては以下のものを挙げることができる。
【００２７】
・式NaMSix O2x+1・yH2Oで表されるフィロ珪酸塩：
式中、Mはナトリウムまたは水素であり、xは1.9 〜4の数であり、yは0〜20の数であり、そしてxの好ましい値は2、3または4である。
【００２８】
この種のフィロ珪酸塩はヨーロッパ特許(EP-B)第0 164 514 号明細書に開示されている。好ましいフィロ珪酸塩は、上記式中、Mがナトリウムでありそしてxが2または3の値であるものである。特に、ベータ- およびデルタ- 二珪酸ナトリウムNa2Si2O5・H2O の両方が好ましく、ここで、ベータ- 二珪酸ナトリウムは、例えば、国際特許出願公開第91/08171号に記載の方法によって得ることができる。ベータ- 二珪酸ナトリウムはTMSKS-7の名称で商業的に入手でき、そしてデルタ- 二珪酸ナトリウムはTMSKS-6の名称で商業的に入手できる（クラリアントGmbHの製品）。
【００２９】
・式NaMSixO2x+1・yH2Oで表される微細結晶性層状二珪酸ナトリウム：
式中、Mはナトリウムまたは水素であり、xは1.9〜4の数であり、そしてyは0〜20の数であり、アルファ- 二珪酸二ナトリウムを0〜40重量％の割合で、ベータ- 二珪酸二ナトリウムを0〜40重量％の割合で、デルタ- 二珪酸二ナトリウムを40〜100 重量％の割合でおよび非晶質画分を0〜40重量％の割合で含み、60％未満の網上残渣を有し、そしてメタ珪酸ナトリウムを含まない。この種の珪酸塩は、ドイツ特許出願公開(DE-A)第198 30 591号明細書に記載されている。
【００３０】
・式xNa2O * ySiO2 * zP2O5で表される結晶性フィロ珪酸ナトリウム：
式中、x:y 比は0.35〜0.6であり、x:z比は1.75〜1200であり、そしてy:z 比は4〜2800である。この種の珪酸ナトリウムは、ドイツ特許出願公開(DE-A)第196 01 063号明細書に記載されている。高い結晶化度および非常に高いカルシウム結合能を有するこれらの含リンフィロ珪酸塩も同様に、本発明において好ましく使用することができる。
【００３１】
・式aMI 2O・bEO2・cX2O5・ｄZO3 ・SiO2・ｅH2Oで表される結晶性アルカリ金属フィロ珪酸塩：
式中、MIはアルカリ金属であり、Eは元素周期律表の第4主族の元素であり、Xは第5主族の元素でありそしてZは第6主族の元素であり、そして以下に適合する：
0.25≦a≦6.25
2.5・10-4≦b≦5.63
0≦c≦2.81
0≦d≦5.63
0≦e≦15.3。
【００３２】
ここで、好ましい結晶性アルカリ金属フィロ珪酸塩は、リン、硫黄および／または炭素を一定量含むものである。
・式Na2O* xSiO2 * yH2Oで表される高アルカリ性結晶性珪酸ナトリウム：
式中、xは1.2 〜2.1 の数であり、そしてyは0〜20の数である。この高アルカリ性結晶性珪酸ナトリウムは、70〜98重量％の割合の層状二珪酸二ナトリウムおよび2〜30重量％の割合の、以下の式
Na2O* vSiO2 * wH2O
[式中、vは0.05〜2の数であり、そしてwは0〜20の数である]で表される非フィロ珪酸塩性珪酸ナトリウムからなることができる。
【００３３】
・式xMI 2O・ySiO2で表される非フィロ珪酸塩性アルカリ金属珪酸塩の環境中に微細に分布された形でアルカリ金属フィロ珪酸塩を含んでなる難溶性アルカリ金属珪酸塩：
式中、Mlはアルカリ金属でありそしてy/x は(1.9〜500)：1である。このアルカリ金属珪酸塩は、全体で、以下の式
aMI 2O・bMIIO・cX2O3・dZ2O5・eSiO2・fH2O
[式中、MIはアルカリ金属であり、MIIはアルカリ土類金属であり、Xは元素周期律表の第3主族の元素でありそしてＺは第5主族の元素であり、そして以下に適合する：
0.5≦a≦1；
0≦b≦0.5；
0≦c/ e≦0.05；
0≦d/ e≦0.25；
1.9≦e≦4；
0≦f≦20]
に相当する。
【００３４】
しかし、本発明においては、中でも、次の式で表される珪酸アルカリが使用される。
【００３５】
aM2O・bSiO2・nH2O
式中、Mはアルカリ金属、好ましくはナトリウムおよび／またはカリウムであり、aは0.5〜2の実数であり、bは0.5〜3の実数であり、aおよびbは0.5≦b/a≦5、好ましくは1≦b/a≦3.5、特に好ましくは1.5≦b/a≦2.5を満たし、そしてnは、上記のa、bおよびMによって決定された珪酸アルカリにおいて、常温常圧で固体を維持することができる上限値以下の実数である。一般的には、nは0〜9の実数である。ここで、上記式中のb/aは、SiO2のM2Oに対するモル比、すなわち、SiO2/M2Oモル比（Mはアルカリ金属を示す）を表す。
【００３６】
なお、一般的な珪酸アルカリである珪酸ナトリウムや珪酸カリウムは、通常、原料や製造設備起因の夾雑物を含んでいる場合が多いが、本発明においては、市販されている珪酸ナトリウム（例えば、和光純薬工業株式会社製メタ珪酸ナトリウム）と同程度の夾雑物を含む珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウムであれば問題なく使用することができる。具体的には、珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウムのいずれを使用する場合であっても、珪酸ナトリウムまたは珪酸カリウム以外に含まれる成分が乾量基準で3重量%以下であるのが好ましい。
【００３７】
このような珪酸アルカリとしては、例えば、和光純薬工業株式会社製オルト珪酸ナトリウムn水塩（モル比＝0.5）、関東化学株式会社製無水メタ珪酸ナトリウム（モル比＝1）、株式会社トクヤマシルテック製結晶性層状珪酸ナトリウム（商品名：エコレイヤ）（モル比＝2）、および株式会社トクヤマ製中モルカレット（モル比＝3）等を商業的に入手することができる。
【００３８】
さらに、本発明者らは、加熱処理中に発生する炉材の浸食と、珪酸アルカリの石綿無害化作用との関係について更に検証を進めたところ、珪酸アルカリのSiO2/M2Oモル比が1を下回ると炉材に対するアルカリ浸食による影響が出始め、他方ではSiO2/M2Oモル比が3.5を超えると、アルカリ分の減少によって、珪酸アルカリの作用が低下して石綿の無害化が不十分になる傾向があることを突き止めた。それゆえ、珪酸アルカリのSiO2/M2Oモル比は、好ましくは1〜3.5である。
【００３９】
さらに、1〜3、好ましくは1.5〜2.5、特に2のSiO2/M2Oモル比において、珪酸アルカリの融点が最も低下し、溶融珪酸アルカリによる被覆が、加熱工程の初期の段階から進行する。従って、石綿含有廃棄物を処理する能力、珪酸アルカリによる被覆効果および加熱炉への影響を考慮すると、SiO2/M2O比は、最も好ましくは1.5〜2.5、特に2である。
【００４０】
本発明における固体状の珪酸アルカリとしては、例えば粉末状、粒状またはペレット状のものを使用することができる。混合の容易性の観点からは粉末状または粒状のものを使用するのが好ましい。
【００４１】
ここで、「粉末状」とは、平均粒子径1μm〜1 mmの範囲内にある粒子を意味し、「粒状」とは、平均粒子径が1 mmより大きく50 mm未満である粒子を意味するが、いずれの場合にもその形状は特に限定されず、上記範囲内の径を有するものであればよい。
【００４２】
粉末状または粒状の珪酸アルカリを使用する場合には、その平均粒子径は好ましくは10μm〜20 mmである。粉末状または粒状の珪酸アルカリに関しては、粒が大きいほうが扱いは容易であろうが、より均一に混合させるためには小さい平均粒子径を有するものが有利であり、従って、10μm〜5 mmの平均粒子径を有するもの、例えば10μm〜1 mmの平均粒子径を有するものがより好ましい。
【００４３】
しかし、平均粒子径が特に10μm〜1 mmの粉末状珪酸アルカリを使用した場合には、加熱処理後に確認される混合むらが減少し、さらに、平均粒子径が10μm〜200μm、特に10μm〜150μmの粉末状珪酸アルカリを使用した場合には、石綿含有廃棄物と珪酸アルカリとが非常に均一に反応するために、加熱処理後において混合むらが全く観察されず、石綿の構造喪失度も大きくなることが判明した。従って、10μm〜1 mm、好ましくは10μm〜200μm、特に好ましくは10μm〜150μmの平均粒子径を有する粉末状珪酸アルカリを使用するのが特に好ましい。
【００４４】
粉末状または粒状の珪酸アルカリの平均粒子径は、分析篩を用いた粒度測定方法によって測定することができる。分析篩を用いた粒度測定は、JIS K0069の化学製品のふるい分け試験方法に従って行うことができる。具体的には、目開きの大きい篩が上段となるように幾枚かの篩を重ね、最も上の段の篩に粉末または顆粒を投入し、手動または機械によって振動させる。その後、各篩上に残った粉末または顆粒の量の重量を測定して重量分布を算定し、重量%の積算値が50%になるときの粒子径を平均粒子径（μmまたはmm）と表す。
【００４５】
また、本発明においては、珪酸アルカリとして含水物または無水物（本明細書においては、含水率が1重量%以下である珪酸アルカリを「無水物」と、含水率が1重量%よりも大きい珪酸アルカリを「含水物」と呼ぶ）のいずれを使用することもできる。使用する珪酸アルカリの含水率が高いほど、石綿繊維の溶融およびそれに伴う石綿繊維同士の融着が特に顕著になり、加熱処理後の廃棄物の有害性がさらに一段と低下することも本発明において確認された。
【００４６】
なお、前述のとおりに、珪酸アルカリはその含水率が高くなりすぎると固体状を維持することができないが、結晶質珪酸アルカリの場合には、その化学組成に応じて通常は60重量%程度までの結晶水を含有することができ、非晶質珪酸アルカリの場合には含水率が高くなるにつれて固体から粘液状へと変化するが、通常は25重量%程度まで固体の形態を維持する。
【００４７】
ただし、結晶質珪酸アルカリのように高い含水率において固体状を維持する場合であっても、含水率が高すぎる場合には石綿含有廃棄物を処理する際にエネルギーロスが生じるおそれがあり、さらに、珪酸アルカリの粒子同士が固結しやすくなるため、石綿含有廃棄物および珪酸アルカリの混合の容易性・均一性の低下が懸念される。
【００４８】
従って、エネルギーコストおよび混合の容易性・均一性の観点からは、10〜25重量%の含水率、例えば15〜25重量%の含水率を有する珪酸アルカリを使用することも好ましい。
【００４９】
また、珪酸アルカリとして含水物を使用する場合には、同じ含水率であっても、より粒子同士が固結しにくく、取扱い性に優れるという点で、結晶質珪酸アルカリを使用することが好ましい。なおむろん、非晶質珪酸アルカリと結晶質珪酸アルカリとを適宜混合して用いてもよい。
【００５０】
ここで、「含水率」とは、固体状の珪酸アルカリを強熱（720℃）して脱離する水分の、強熱前の珪酸アルカリの重量（水分及び共雑物を含む）に対する割合をいう。脱離した水分量は、JIS  K0068  化学製品の水分測定方法に規定されている水分気化法を用いたカールフィッシャー測定法で測定することにより求めることができる。なお通常の珪酸アルカリは、上記の強熱条件で脱離する成分を水分しか含有しない場合が多いため、このような固体状珪酸アルカリにおいては、カールフィッシャー法で水分量を求めずとも、強熱前後の重量変化を測定することによって実質的かつ簡便に含水率を算出することができる。
【００５１】
当該測定方法をより具体的に述べると、水分量をカールフィッシャー測定法で測定する場合には、JIS K0068で規定した装置を用いる。試料（一般的には1 g程度）を精秤し、水分を含まない不活性ガス（例えば窒素、アルゴンなど）を100ml/minで流した加熱炉（720℃）に試料を導入する。3分後から滴定を開始し、滴定結果より該水分量を算出する。
【００５２】
重量変化による簡便法を採用する場合には、空焼きしたるつぼに試料（一般的には10 g程度）を精秤し、これを加熱炉で720度10分間加熱する。加熱終了後の試料の重量を測定して加熱後の重量減少量を求め、この重量減少がすべて水分の脱離によるものとして含水率を求めればよい。
【００５３】
珪酸アルカリの含水物としては、例えば粉末珪酸ナトリウムJIS-1号（含水率＝20重量%、非晶質）や、上述の和光純薬工業株式会社製メタ珪酸ナトリウムn水塩（ｎは1〜9の整数、含水率＝13〜60重量%、結晶質）等を商業的に入手することができる。
【００５４】
本発明において、石綿含有固体廃棄物と珪酸アルカリとの混合は、固形物同士の混合に関連して従来から公知の任意の方法で行うことができる。例えば、珪酸アルカリが粉末状または粒状である場合には、石綿含有固体廃棄物と珪酸アルカリ粉末または顆粒とを混合するに当たり、混合容器の回転やパドル、リボンなどの回転翼の回転、あるいは気流により、粉体または顆粒全体を混合させることができる。具体的には、回転筒型混合機、Ｖ型混合機、揺動回転型混合機、リボン型混合機、パドル型混合機、回転鋤型混合機、円錐スクリュー型混合機、二軸遊星撹拌型混合機、ローラ付回転容器型混合機、撹拌付回転容器型混合機、回転円盤型混合機等を用いて混合を行うことができる。
【００５５】
石綿含有固体廃棄物と珪酸アルカリとを混合する際の混合比率は適宜調節される。ここで、石綿含有固体廃棄物が石綿以外の成分を含む場合には、石綿含有固体廃棄物は、該石綿以外の成分に依存して酸性、中性または塩基性のいずれをも示し得る。石綿含有固体廃棄物が中性または塩基性である場合の上記混合比率は、無害化処理の効率の観点から、重量比で0.1〜10の混合比率（石綿含有固体廃棄物：珪酸アルカリ ＝ 1：0.1〜10）によって混合するのが好ましく、経済的な観点も考慮すると0.2〜5の混合比率が好ましい。また、石綿含有固体廃棄物が酸性を示す場合には、珪酸アルカリが酸と反応してシリカを生じ、その分は石綿の溶融に寄与しなくなるため、その分だけ珪酸アルカリが多めに必要である。従って、石綿含有固体廃棄物が酸性である場合には、その酸性度および酸量に応じて、重量比で0.5〜200の混合比率（石綿含有固体廃棄物：珪酸アルカリ ＝ 1：0.5〜200）によって混合するのが好ましく、経済的な観点も考慮すると1〜20の混合比率が好ましい。
【００５６】
本発明の方法においては、石綿含有固体廃棄物と固体状の珪酸アルカリとの混合物を加熱するが、この際、加熱温度は少なくとも750℃以上とすることが好ましい。なぜならば、加熱温度が750℃未満では反応の進行が低下するおそれがあるからである。他方、加熱温度の上限は、使用する加熱炉の許容温度上限に依存するだけで、特に制限はないが、あまりに高いと加熱炉の炉材への攻撃の増加に伴う加熱処理設備の劣化やエネルギーコストの上昇等が懸念されるため、一般的には、例えば750℃〜1500℃の温度で行えば十分である。
【００５７】
しかし、本発明においては、石綿含有廃棄物の無害化を珪酸アルカリにより促進し、また珪酸アルカリは融点が比較的低いためにより低い温度においても珪酸アルカリによる被覆効果が得られるため、750℃〜1200℃、例えば750℃〜1100℃といった温度での加熱処理によっても十分な無害化効果が達成される。
【００５８】
そして、反応効率、珪酸アルカリによる被覆効果および加熱炉への影響を総合的に考慮すると、加熱処理は800℃〜1000℃の温度で行うことが好ましく、850℃〜950℃の温度で行うことが特に好ましい。このように低い温度で加熱処理を行うことにより、設備コストおよびエネルギーコストをさらに低く抑えた上で、石綿含有廃棄物の十分な無害化を達成することが可能である。
【００５９】
加熱時間は特に加熱温度や、使用する加熱炉のタイプなどに依存するが、一般的には1分〜100時間の加熱処理を施すことによって十分な無害化が達成される。多くの場合には10分〜10時間程度の加熱処理である。
【００６０】
石綿含有固体廃棄物と珪酸アルカリとの混合物は、好ましくは、高温に保持された加熱炉において加熱される。加熱炉の加熱方式は、直接式、間接式のいずれも使用することができ、熱源は、燃料、電気のいずれも使用することができる。これらの加熱炉の例としては、手だき炉、ストーカー炉、流動層型炉、キルン炉、マッフル炉、固体溶融炉等が挙げられる。
【００６１】
また、ロータリーキルン等の装置を使うことによって、混合しながら加熱することも当然可能である。
【００６２】
本発明による処理を行った後に石綿含有固体廃棄物が無害化されているか否かは、加熱処理後の上記混合物を走査電子顕微鏡（以下、「SEM」とも呼ぶ）で観察することによって確認できる。
【００６３】
SEM観察において、石綿特有の針状の繊維構造が確認されない場合、すなわち、石綿成分の繊維構造が喪失されている場合に、石綿含有固体廃棄物は無害化されたと判断される（例えば、図1-(c)）。また、上記の繊維構造喪失だけでも無害化としては十分であるが、このような繊維構造喪失だけでなく、繊維構造を失った石綿成分同士が互いに融着している場合には、石綿成分の飛散がより一層抑制されることになり、有害性がさらに低下する（例えば、図5-A(b)）。
【００６４】
本発明の方法によって無害化された廃棄物は、重金属を含まない一般的なスラグと同様の後処理や廃棄方法に付すことができる。また、主成分が珪酸塩であることから、珪酸肥料への応用も考えられる。
【発明の効果】
【００６５】
本発明の方法を用いることにより、溶融した珪酸アルカリが石綿含有廃棄物を被覆し、それと同時に珪酸アルカリ中のアルカリ分が石綿を攻撃するため、人体に有害な石綿の針状繊維構造が失われ、該廃棄物の無害化が達成される。
【００６６】
そして、本発明の方法においては、珪酸アルカリとして固体状のものを使用することから（すなわち、水を用いる必要がない）、水を揮散・除去させるためのエネルギーロスがなく、さらに加熱の際の発泡等がないために急加熱も可能である。そのため、本発明の方法を使用した場合には、安全かつ安価に石綿含有廃棄物を無害化することができる。
【００６７】
また、処理される石綿含有廃棄物の組成にもよるが、無害化されたものの成分は、主に石綿と珪酸ナトリウムの成分からなるので安全性が高く、これらは安全に廃棄処理することができ、または場合により、再び建設資材等に有効利用することもできる。
【実施例】
【００６８】
以下において、実施例1を含む本発明の複数の実施例、比較例および参考例を示すが、本発明は、これらの実施例等によって何等限定されるものではなく、特許請求の範囲によって特定されるものであることはいうまでもない。
【００６９】
なお、以下の実施例等においては、走査電子顕微鏡として、日本電子データム株式会社製低真空走査電子顕微鏡（型式：JSM-5600LV）を使用した。また、各実施例においては、以下の表1に記載された珪酸ナトリウムを固体状珪酸アルカリとして使用した。
【００７０】
【表１】
2009291730.tif 000002
【００７１】
実施例1
アスベストヤーン0.5 gとオルト珪酸ナトリウムn水塩（SiO2/M2Oモル比＝0.5）0.5 gとを容量50 mlの坩堝に入れ、薬匙で約10秒間かき混ぜた。その後、坩堝に蓋をして電気加熱炉（光洋リンドバーグ株式会社製電気炉KBF-894N）内に装入し、該電気炉内において900℃で1時間加熱した。その後、室温まで放冷し、内容物を取り出して走査電子顕微鏡により観察した。
【００７２】
その結果、石綿は針状の繊維構造を失っていた（図1-(a)）。
【００７３】
実施例2
珪酸ナトリウムとして0.5 gの無水メタ珪酸ナトリウム（SiO2/M2Oモル比＝1）を使用すること以外、実施例1と同様の操作を行った。
【００７４】
加熱処理後の坩堝内容物を走査電子顕微鏡によって観察したところ、石綿は針状の繊維構造を失っていた（図1-(b)）。
【００７５】
実施例3
珪酸ナトリウムとして0.5 gのエコレイヤ粉末（SiO2/M2Oモル比＝2）を使用すること以外、実施例1と同様の操作を行った。
【００７６】
加熱処理後の坩堝内容物を走査電子顕微鏡によって観察したところ、石綿は針状の繊維構造を失っていた（図1-(c)）。
【００７７】
実施例4
珪酸ナトリウムとして0.5 gの中モルカレット（SiO2/M2Oモル比＝3）を使用すること以外、実施例1と同様の操作を行った。
【００７８】
加熱処理後の坩堝内容物を走査電子顕微鏡によって観察したところ、石綿は針状の繊維構造を失っていた（図1-(d)）。
【００７９】
実施例5および6
900℃で加熱する代わりに750℃（実施例5）または1200℃（実施例6）で加熱すること以外、実施例1と同様の操作を行った（なお、1200℃で加熱する場合には、電気加熱炉として株式会社モトヤマ製酸化雰囲気超高温電気炉KB-2030Dを使用した）。
【００８０】
1200℃で加熱した場合に、加熱処理後の坩堝内を目視によって観察したところ、坩堝内容物は完全に溶融していた（図3-(a)）。750℃で加熱した場合の走査電子顕微鏡観察結果は下記の表2に記載したとおりである。
【００８１】
実施例7〜9
900℃で加熱する代わりに600℃（実施例7）、750℃（実施例8）または1200℃（実施例9）で加熱すること以外、実施例2と同様の操作を行った（なお、1200℃で加熱する場合には、電気加熱炉として株式会社モトヤマ製酸化雰囲気超高温電気炉KB-2030Dを使用した）。
【００８２】
それぞれの電子顕微鏡（実施例7および8）または目視（実施例9）による観察結果は、下記の表2に示したとおりである。
【００８３】
実施例10〜13
900℃で加熱する代わりに600℃（実施例10）、750℃（実施例11）、1000℃（実施例12）または1200℃（実施例13）で加熱すること以外、実施例3と同様の操作を行った（なお、1000℃および1200℃で加熱する場合には、電気加熱炉として株式会社モトヤマ製酸化雰囲気超高温電気炉KB-2030Dを使用した）。
【００８４】
それぞれの電子顕微鏡（実施例10、11および12）または目視（実施例13）による観察結果は、下記の表2に示したとおりである。
【００８５】
実施例14
900℃で加熱する代わりに1200℃（実施例14）で加熱すること以外、実施例4と同様の操作を行った（なお、電気加熱炉として株式会社モトヤマ製酸化雰囲気超高温電気炉KB-2030Dを使用した）。
【００８６】
加熱処理後の坩堝内を目視によって観察したところ、坩堝内容物はほぼ溶融していたが、融け残りが一部観察された（図3-(d)）。
【００８７】
比較例0 
未処理のアスベストヤーンを走査電子顕微鏡によって観察した。石綿は針状の繊維構造を有する（図4-A）。
【００８８】
比較例1
実施例1で使用したアスベストヤーン0.5 gを容量50 mlの坩堝に入れ、坩堝に蓋をして電気加熱炉（光洋リンドバーグ株式会社製電気炉KBF-894N）内に装入し、該電気炉内において900℃で1時間加熱した。その後、室温まで放冷し、坩堝内を目視によって観察した。その結果、坩堝内のアスベストヤーンは若干縮み、ごわついたような状態になっていた。この加熱処理後の坩堝内容物を取り出して走査電子顕微鏡により観察したところ、針状の繊維構造は失われていなかった（図4-B(c)）。
【００８９】
比較例2
珪酸ナトリウムとして、SiO2/M2Oのモル比が2である珪酸ナトリウムを30%含む水溶液1.66 gを使うこと以外、実施例1と同様の操作を行った。坩堝を電気炉に装入して加熱したところ、急速に発泡し、坩堝から内容物があふれ出したため試験を中止した。
【００９０】
比較例3
珪酸ナトリウムとして0.5gの無水珪酸（SiO2/M2Oのモル比は無限大に相当）を使うこと以外、実施例1と同様の操作を行った。比較例1と同様、坩堝内のアスベストヤーンは若干縮み、ごわついたような状態になっていた。この加熱処理後の石綿リボンを走査電子顕微鏡によって観察したところ、針状の繊維構造は失われていなかった。
【００９１】
比較例4〜7
900℃で加熱する代わりに600℃（比較例4）、750℃（比較例5）、1000℃（比較例6）または1200℃（比較例7）で加熱すること以外、比較例1と同様の操作を行った（なお、1000℃および1200℃で加熱する場合には、電気加熱炉として株式会社モトヤマ製酸化雰囲気超高温電気炉KB-2030Dを使用した）。
【００９２】
それぞれの電子顕微鏡（比較例4、5および6）または目視（比較例7）による観察結果は、下記の表2に示したとおりである。
【００９３】
以下の表2に、各種珪酸アルカリを用いて種々の温度で加熱処理を行った場合における加熱処理後の石綿の状態をまとめて記載した。
【００９４】
【表２】
2009291730.tif 000003
実施例15
珪酸ナトリウムとして0.5 gの粉末珪酸ナトリウムJIS-1号（水ガラスを乾燥させた粉末で20重量%の含水率を有する）を使用すること以外、実施例1と同様の操作を行った。
【００９５】
加熱処理後の坩堝内容物を走査電子顕微鏡によって観察したところ、石綿は針状の繊維構造を失っており、さらに、加熱処理中に石綿繊維が溶融した結果、繊維同士が融着した構造を有していた（図5-A(b)）。
【００９６】
実施例16 
珪酸ナトリウムとして0.5 gのメタ珪酸ナトリウム・9水塩（含水率57重量%）を使用すること以外、実施例1と同様の操作を行った。
【００９７】
実施例17および18
900℃で加熱する代わりに750℃（実施例17）または1200℃（実施例18）で加熱すること以外、実施例15と同様の操作を行った（なお、1200℃で加熱する場合には、電気加熱炉として株式会社モトヤマ製酸化雰囲気超高温電気炉KB-2030Dを使用した）。
【００９８】
以下の表3に、異なる含水率を有する珪酸アルカリを用いて種々の温度で加熱処理を行った場合における加熱後の石綿の状態（電子顕微鏡または目視による観察結果）をまとめて記載した。なお、実施例3、11、13については既に表2に記載したものであるが、各含水率間での比較を容易にするために表3においても記載してある。
【００９９】
【表３】
2009291730.tif 000004
表3の結果からは、含水率が高くなる程、石綿繊維同士の融着が顕著になり、それに伴って石綿の構造喪失度が高くなる傾向が認められる。
【０１００】
これは、含水珪酸ナトリウムが、自身が持つ水分が蒸発する前に一度ガラス状に溶融し、それによって石綿への反応性が高まったためと考えられる。
【０１０１】
実施例19および20
珪酸ナトリウムとして0.5gのエコレイヤ顆粒（平均粒子径700μm）（実施例19）またはエコレイヤ粗粒（平均粒子径3.4 mm）（実施例20）を使用すること以外、実施例1と同様の操作を行った。
【０１０２】
以下の表4に、異なる平均粒子径を有する珪酸アルカリを用いて加熱処理を行った場合における加熱処理後の石綿の状態（電子顕微鏡による観察結果）をまとめて記載した。なお、実施例3については既に表2に記載したものであるが、各平均粒子径間での比較を容易にするために表4においても記載してある。
【０１０３】
【表４】
2009291730.tif 000005
表4の結果からは、平均粒子径が低い程、加熱処理後の石綿の構造喪失度が高くなる傾向が認められる。
【０１０４】
これは、珪酸アルカリの平均粒子径が低いほど、珪酸アルカリが石綿と広域にわたってより均一に接触することができるためと考えられる。
【０１０５】
参考例1 
耐火レンガ（シャモットレンガ）の破片（径2〜10 mm程度）5 gとオルト珪酸ナトリウムn水塩（SiO2/M2Oモル比＝0.5）5 gとを50 ml容量の坩堝に入れ、薬匙で約10秒間かき混ぜた。その後、坩堝に蓋をして電気加熱炉（光洋リンドバーグ株式会社製電気炉KBF-894N）内に装入し、該電気炉内において900℃で1時間加熱した。その後、室温まで放冷し、目視で坩堝内の状態を観察した。
【０１０６】
その結果、耐火レンガの一部に変色や溶融が認められた。
【０１０７】
参考例2 
珪酸ナトリウムとして5 gの無水メタ珪酸ナトリウム（SiO2/M2Oモル比＝1）を使用し、900℃で1時間加熱する代わりに1100℃で5時間加熱すること以外、参考例1と同様の操作を行った。なお、電気加熱炉として、株式会社モトヤマ製酸化雰囲気超高温電気炉KB-2030Dを使用した。
【０１０８】
耐火レンガに変色や成分溶出の兆候は認められなかった。
【０１０９】
参考例3 
珪酸ナトリウムとして5 gのエコレイヤ粉末（SiO2/M2Oモル比＝2）を使用すること以外、参考例2と同様の操作を行った。
【０１１０】
耐火レンガに変色や成分溶出の兆候は認められなかった。
【０１１１】
参考例4 
珪酸ナトリウムとして5 gの中モルカレットガラスカレット（SiO2/M2Oモル比＝3.0）を使用すること以外、参考例2と同様の操作を行った。
【０１１２】
耐火レンガに変色や成分溶出の兆候は認められなかった。
【０１１３】
参考例5 
耐火レンガ（シャモットレンガ）の破片（径2〜10 mm程度）5 gを50 ml容量の坩堝に入れ、坩堝に蓋をして電気加熱炉（モトヤマ製酸化雰囲気超高温電気炉KB-2030D）内に装入し、該電気炉内において1200℃で7時間加熱した。その後、室温まで放冷し、目視で坩堝内の状態を観察した。
【０１１４】
その結果、耐火レンガは変色や成分溶出の兆候は認められず、何の変化も確認されなかった（図7-A）。
【０１１５】
参考例6
5 gのオルト珪酸ナトリウムn水塩（SiO2/M2Oモル比＝0.5）を50 ml容量の坩堝に入れ、坩堝に蓋をして電気加熱炉（モトヤマ製酸化雰囲気超高温電気炉KB-2030D）内に装入し、該電気炉内において1200℃で7時間加熱した。その後、室温まで放冷し、目視で坩堝内の状態を観察した。
【０１１６】
珪酸ナトリウムの溶融が認められた。
【０１１７】
参考例7
耐火レンガ（シャモットレンガ）の破片（径2〜10 mm程度）5 gとオルト珪酸ナトリウムn水塩（SiO2/M2Oモル比＝0.5）5 gとを50 ml容量の坩堝に入れ、坩堝に蓋をして電気加熱炉（モトヤマ製酸化雰囲気超高温電気炉KB-2030D）内に装入し、該電気炉内において1200℃で7時間加熱した。その後、室温まで放冷し、目視で坩堝内の状態を観察した。
【０１１８】
珪酸ナトリウムの溶融が認められ、該溶融物は黄色に着色していた。
【０１１９】
参考例8、10および12
珪酸ナトリウムとして5 gの無水メタ珪酸ナトリウム（SiO2/M2Oモル比＝1）（参考例8）、5 gのエコレイヤ粉末（SiO2/M2Oモル比＝2）（参考例10）、または5 gの中モルカレット（SiO2/M2Oモル比＝3.0）（参考例12）を使用すること以外、参考例6と同様の操作を行った。
【０１２０】
それぞれの目視による観察結果は、下記の表5に示したとおりである。
【０１２１】
参考例9、11および13
珪酸ナトリウムとして5 gの無水メタ珪酸ナトリウム（SiO2/M2Oモル比＝1）（参考例9）、5 gのエコレイヤ粉末（SiO2/M2Oモル比＝2）（参考例11）、または5 gの中モルカレット（SiO2/M2Oモル比＝3.0）（参考例13）を使用すること以外、参考例7と同様の操作を行った。
【０１２２】
それぞれの目視による観察結果は、下記の表5に示したとおりである。
【０１２３】
以下の表5は、参考例1〜13における坩堝内の目視観察結果をまとめて記載したものである。
【０１２４】
【表５】
2009291730.tif 000006
表5の結果からは、モル比が小さい珪酸ナトリウムを用いた場合に、溶融（冷却後固化）した珪酸ナトリウムが黄色に着色していることがわかる。これは珪酸ナトリウムにより耐火レンガが攻撃され、その成分が溶出したためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】アスベストヤーンを0.5、1、2または3のモル比を有する珪酸ナトリウムと混合し、坩堝内において900℃で1時間加熱した後の該混合物の電子顕微鏡写真（倍率：500倍）を示す。（a）SiO2/Na2Oモル比0.5の珪酸ナトリウム、（b）SiO2/Na2Oモル比1の珪酸ナトリウム、（c）SiO2/Na2Oモル比2の珪酸ナトリウム、（d）SiO2/Na2Oモル比3の珪酸ナトリウム。
【図２】アスベストヤーンを0.5、1または2のモル比を有する珪酸ナトリウムと混合し、坩堝内において600℃、750℃または1000℃で1時間加熱した後の該混合物の電子顕微鏡写真（倍率：500倍）を示す。A：SiO2/Na2Oモル比0.5の珪酸ナトリウム−加熱温度750℃、B：（b）SiO2/Na2Oモル比1の珪酸ナトリウム−加熱温度600℃、（c）SiO2/Na2Oモル比1の珪酸ナトリウム−加熱温度750℃、C：（d）SiO2/Na2Oモル比2の珪酸ナトリウム−加熱温度600℃、（e）SiO2/Na2Oモル比2の珪酸ナトリウム−加熱温度750℃、（f）SiO2/Na2Oモル比2の珪酸ナトリウム−加熱温度1000℃。
【図３】アスベストヤーンを0.5、1、2または3のモル比を有する珪酸ナトリウムと混合し、坩堝内において1200℃で1時間加熱した後の坩堝内を撮影した写真を示す。（a）SiO2/Na2Oモル比0.5の珪酸ナトリウム、（b）SiO2/Na2Oモル比1の珪酸ナトリウム、（c）SiO2/Na2Oモル比2の珪酸ナトリウム、（d）SiO2/Na2Oモル比3の珪酸ナトリウム。
【図４】A：いずれの処理も施していないアスベストヤーンの電子顕微鏡写真（倍率：500倍）を示す。B：珪酸ナトリウムを添加せずに加熱処理を施したアスベストヤーンの電子顕微鏡写真（倍率：500倍）を示す（（a）：600℃、（b）：750℃、（c）：900℃、（d）：1000℃）、C：アスベストヤーンを坩堝内において1200℃で1時間加熱した後の坩堝内を撮影した写真を示す。
【図５】A：アスベストヤーンを20重量%の含水率を有する珪酸ナトリウム（SiO2/Na2Oモル比2）と混合し、坩堝内において750℃または900℃で1時間加熱した後の該混合物の電子顕微鏡写真（倍率：500倍）を示す（（a）750℃、（b）900℃））。B：アスベストヤーンを57重量%の含水率を有する珪酸ナトリウム（SiO2/Na2Oモル比2）と混合し、坩堝内において900℃で1時間加熱した後の該混合物の電子顕微鏡写真（倍率：500倍）を示す。C：アスベストヤーンを20重量%の含水率を有する珪酸ナトリウム（SiO2/Na2Oモル比2）と混合し、坩堝内において1200℃で1時間加熱した後の坩堝内を撮影した写真を示す。
【図６】アスベストヤーンを700μmまたは3.4 mmの平均粒子径を有する珪酸ナトリウム（SiO2/Na2Oモル比はいずれも2）と混合し、坩堝内において900℃で1時間加熱した後の該混合物の電子顕微鏡写真（倍率：500倍）を示す。A：平均粒子径700μm、B：平均粒子径3.4 mm。
【図７】耐火レンガ5 gを坩堝内において1200℃で7時間加熱した後の坩堝内を撮影した写真（A）、各種珪酸ナトリウム5 gと耐火レンガ5 gを坩堝内において一緒に1200℃で7時間加熱した後の坩堝内を撮影した写真（B-(b) 、(d) 、(f)または(h)）、および、各種珪酸ナトリウム5 gを単独で坩堝内において1200℃で7時間加熱した後の坩堝内を撮影した写真（B-(a)、(c)、(e)または(g)）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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