2010B1857

BL19B2

中国焼却灰のセメント原料化のための放射光 XRD による塩素化合物の同定
Synchrotron X-ray Diffraction Analysis for Insoluble Chlorine of Chinese
Waste Incineration Bottom Ash for the Recycle to Cement Resources
島岡 隆行 a, 高橋 史武 a, 小宮 哲平 a, 魏 云梅 a
Takayuki Shimaokaa, Fumitake Takahashia, Teppei Komiyaa, Yunmei Weiaaa

九州大学
Kyushu University

中国の都市ごみ焼却灰をセメント原料化することを目指し，焼却灰中の塩素化合物を放射光 XRDによって調べた。中国の焼却灰における難溶性塩素の化合形態は不明であったが，高精度な放射光XRD 分析によって AlOCl であることを見出した。日本の焼却灰ではフリーデル氏塩が主な難溶性塩素であるため，日中間の焼却灰で大きな違いがあることを明らかにした。セメント原料化には難溶性塩素の除去が必要であり，効率的な塩素除去方法の開発に向けて重要な知見を得た。
キーワード：中国, 焼却灰, セメント原料化

背景と研究目的：
中国では近年の急激な経済成長に伴って都市ごみ発生量が急増しており，都市ごみの焼却処理を急速に導入しつつある。これに伴って都市ごみ焼却灰の発生量も急増しているが，埋立地の逼迫状況（特に経済発展している沿海部の大都市ほど逼迫している）から焼却灰のリサイクルが社会的課題となりつつある。一方，経済成長はインフラ需要を喚起し，中国のセメント生産量は全世界のセメント生産量の約 45％を占めるに至っている。年々増加するセメント生産に伴って天然資源（石灰石など）の消費も拡大しており，資源消費の抑制もまた社会的課題となっている。
焼却灰のセメント原料化は上記の社会的課題を同時に克服することが出来るため，その社会的貢献性は極めて大きい。ただし焼却灰のセメント原料化には，焼却灰中の難溶性塩素の除去が必要不可欠である。例えば日本の焼却灰では主にフリーデル氏塩㻔Friedel’s salt: 3CaO͌Al2O3 ͌CaCl2͌10H2O㻕として難溶性塩素が存在していることを過去の SPring-8 での分析[1]より見出し，炭酸イオンや硫酸イオンによってフリーデル氏塩を分解させることが難溶性塩素の除去に有効であると判明した[1]。しかしゴミ質や焼却状況の違いによって中国の焼却灰は日本の焼却灰と性質が異なっており，例えばフリーデル氏塩は見出されなかった。つまり中国の焼却灰では難溶性塩素が別の形態で存在しているが，その詳細は不明である。中国の焼却灰において難溶性塩素の形態を明らかにすることが，中国焼却灰のセメント原料化技術の開発に向けて必要不可欠である。
放射光 XRD によって通常の XRD 分析では得られない高精度の回折パターンを得ることで，難溶性塩素の鉱物学的形態を明らかにする。これにより，効率的な難溶性塩素の分解条件を見出し，中国焼却灰を対象としたセメント原料化システムを開発することが目的である。
実験：
中国の主要な大都市（上海市，北京市，重慶市，成都市）の廃棄物焼却炉から焼却灰を採取し，分析に供した。廃棄物焼却炉はストーカー炉であり，焼却能力は 1000〜1600 Mg/d である。焼却灰は 2 mm 以下に分級し，105℃で 24 時間乾燥させた。乾燥後，焼却灰試料を 75 μm 以下にまで磨砕し，キャピラリーカラムに封入して放射光 XRD 分析に供した。放射 X 線の波長は 1.0Åである。上海市の焼却灰については，上海市郊外の実験施設にて大気・降雨曝露させ，Weathering（風化）させた。Weathering 期間は 0〜5 週間である。Weathering 後の試料についても同様に放射光XRD 分析に供した。

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[1] ᓥᒸ㝯⾜, Ụ⸨ḟ㑻, ᙇ⍞ፋ, ஭ᡭඖ┿࿃, ⋤፽: SPring-8 ୍⯡ㄢ㢟฼⏝ሗ࿌᭩ 2007A1519ࠕ㒔ᕷࡈࡳ↝༷⅊ࡢࢭ࣓ࣥࢺཎᩱ໬ࡢࡓࡵࡢᨺᑕග XRD ࡟ࡼࡿሷ⣲໬ྜ≀ࡢྠᐃࠖ㻔2008㻕
Access available on the web:https://user.spring8.or.jp/apps/ja/expreport?act=detail&experimentReportId=2644[2] ᰁ㇂೺ྖ, ኱༶ಙ᫂, Tiong-Huan Wee, 㛗⁪㔜⩏: ࢭ࣓ࣥࢺ◳໬య୰࡟࠾ࡅࡿሷ⣲࢖࢜ࣥࡢᅛᐃ໬ᛶ≧, ࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺᕤᏛᖺḟㄽᩥሗ࿌㞟, Vol.11㻔1㻕, 603-608 㻔1989㻕
[3] ῝㇂Ὀᩥ, 㟢ᮌᑦᩥ: ࢭ࣓ࣥࢺ࣭ࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺᮦᩱ໬Ꮫ, 63-64, ᢏ⾡᭩㝔 㻔2003㻕