Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
図(1)-4 試験設備のフロー図

## 前段燃烧炉

本前段燃焼炉は、格好株式会社の社内試験用ロータリーキルンである。回転部分（以下レトルトという）は外径900mm全長3000mmの円筒形であり、その内面は厚さ耐火キャスタブル施工され、内径は約600mmである。回転数は0.3~3rpmで可変出来る。炉の左端には、燃焼量10～50リットル/時の灯油助燃バーナーと木材瓦礫の破砕片を送る込むホッパー・スクリーフィーダーが設けられている。この前段燃焼炉は、最大80～1000kg/時の処理能力をもつ。燃えかすと燃焼ガスはキルンの出口で上下に分離される。排ガスの温度および流量は、それぞれ1000℃および70~100m³/分acである。排ガスは、高耐熱セラミックスファイバーでライニングした煙道を通して、アスベスト処理設備に導かれる。

## アスベスト処理設備

アスベスト処理設備は、アスベスト含有セメント瓦礫を無害化する。構造は、図(1)-5に示す様に、長さ2800m、二面幅800mmの正六角柱(レトルト)が、その軸周りに水平面に対し2度の傾斜角で回転、その内部に瓦礫碎片を投入し、マイクロ波と高温ガスを照射して無害化を行うロータリーキルンである。このレトルトは、F C鋼(ネズミ鋳鉄)で内張しており、最高使用温度1050℃である。マイクロ波の吸収は、おおむね物質温度の2乗に比例して増加する。一方、燃焼熱を利用した加熱では、火炎・高温ガス温度と加熱物の温度差が小さくなると、つまり、加熱物の温度が上がると有効に使われる熱量が温度に比例して減少する。この物性学・熱学上の特徴を上手に使うには、助燃バーナーの1500℃の火炎により木質系廃材を燃焼させ1000℃の高温ガスを発生させる前
段燃焼炉が設けられている。その高温ガスを雰囲気として、室温から900℃程度まで加熱物（アスベスト含有セメント類）を予熱し、マイクロ波で1000℃まで加熱する。この動作機序のため、第3図に示した前段燃焼炉とアスベスト処理炉のカスケード接続方式とした。

図(1)-5 マイクロ波ロータリーキルン模式図

## 高温集塵機

炉内に発生したガスおよびダストは、図(1)-4の右側フードの上部から吸引される。このガス1000~1500℃あるが、フードの下部および沿道の途中に設けた吸引口から吸い込んでいる空気によって希釈冷却される。この温度は最大650℃である。高温集塵機によって、排ガス中のダストおよび有害物を濾過し、吸引送風機を介して煙突から排気される。高温集塵機の前後に設けたサンプル孔から煙排ガスを採取し分析できる様になっている(図(1)-6)。
図(1)-6 ダストフィルター内部 灰色のダストが付着している

## 3 ）アスベスト含有瓦のフロー設計

図1-(5)に示す様に、スレート瓦礫片は右側のホッパーから投入され、スクリュー式の原料供給装置を通って、炉内に落下し小さな山になる。供給機は、最大日量4トンに相当する毎時170 kgの供給能力を持っている。レトルトの回転によって、その山が崩され炉内に広がる。レトルトは水平に対し左側に2度の勾配で設置されているため、投入された原料は、右から左に攪拌されながら、ゆっくり移動してゆく。図(1)-7のデータから、炉内滞留時間は30分以上必要と考えられる。粉体の輸送は、粒径・粒状によって大きく変化し、計算式に乗りにくいと言う問題がある。そこで、炉の左端からビデオを撮影し、その動画観察から、攪拌と送りの状況を実験的の確認し、最適と艦ゲラレル回転速度を設定した。図(1)-7に示す様に、試料は炉内に均一に広がっているのではなく、掻き上げ様のフィンと軸方向の流れを制限する邪魔板によって、炉の片側下部に偏在している、炉壁の5/6は金属壁が露出している。
図(1)-7 レトルトの断面と炉内の試料の流れの観測

次に、マイクロ波照射器について説明する。図(1)-8の赤線は、マイクロ波の立体回路、照射系である。発振器は、工業用マグネトロンCK169（周波数2.45GHz、出力0.6~10kW）を基本モード導波管WR J-2に結合させ、水冷アイソレーター・方向性結合機・3スタブチューナー・石英窓・ガス噴射穴付き直管及び必要なEベンドまたはHベンドを介して、放射アンテナに接続されている。このアンテナは、WR J-2直導波管を管内伝搬角に対応する36.4度で斜め切りしたものである。管軸に対し90-36.4=53.6度の角度で放射される。このFirst Rayは広がりながらレトルトに達し、その金属壁で反射される。レトルトには、図(1)-7右側写真に示す様な半波長程度の深さの邪魔板が多数設けられているので、マイクロ波は乱反射して、方向とモードを急速に崩しながら、炉内に広がっていくと考えられる。管壁はレトルトの円周上の1/6には、スレートの砕片があり、そこでマイクロ波が吸収される。その結果、炉内のマイクロ波密度は、平均化されている。

技術的に注意すべきは、導波管、特にアンテナ系へのダストの混入である。WRJ-2のクリーンな導波管では30kWを伝送できる。しかし、本システムのように、原料ダストの多い極めて過酷な条件では、アンテナ先端部にアークを生じる。図(1)-8に青線で示す様に、原料供給系とマイクロ波放射端は、接近して設置せざるを得ない。そこで、投入原料から舞い上がった微粒子が、切り口から導波管の中に混入しないように、導波管の4ミリ系の空気吹き込み穴から0.4M程度の圧力で空気を打ち込んでいる。この対策によって、最大7.5kWを伝送できた。運転は、マージンを見込んで各管6-7kW、マグネトロン3台で合計18~20kWを運用した。

## 4 ．結果及び考察

## （１）現地据付工事の経過及び結果：処理システム構築：篠原真毅・京都大学、佐藤元泰・中部大学

震災瓦礫の他府県への輸送には、行政上、大きな制約がある。そこで、マイクロ波を用いた加熱系が、従来系と比してコンパクトになる特徴を生かし、現地に速やかに有害物質無害化システムを構築する方法を提案した。設置場所は、宮城県名取市にある市立閑上中学校の校舎および
その前庭を提供して戴いた。同校舎は、閑上地区震災被害により、使用されていないが、ここに行政財産目的外使用許可を戴いた名取市に深甚なる謝意を表するものである。図(1)-8に設置レイアウト図を、図(1)-9に工程表、図(1)-10,11,12に据え付け場所、搬入、据え付け工事中の写真を示す。

## （２）現地操業の経過及び結果

参画班の活動分担

処理システム構築：篠原真毅・京都大学、佐藤元泰・中部大学

瓦礫中有害物質処理の実験的研究：吉川昇・東北大学

生体毒性物質および環境汚染物質の評価・解析：堀越智・上智大学

既に述べたように、本試験は現地運用試験を担当する機械班（京大・中部大）と試験結果をフィードバックする物性班（東北大、上智大）で構成されている。また、本委託研究は、急速に変化する被災地現状を踏まえ弾性的な研究計画の変遷が要求されているため、試作機運用と装置改造を交互に実施している。以下に各操業の概要を示す。

## 事前準備

アスベスト含有スレート破砕片を、名取・亘理地区の震災瓦礫の仮置き場から搬入した。この瓦礫は、工場の外壁及び屋根材として使われていたモノと推定され、30cm程度の破片に砕けて、他の瓦礫と混入して被災地に散乱していたものを、人力で選り分けて、コンパックに入れて山積保管されている。これらの山から、サンプルを採取し、JIS1481に準拠した事前検査を行った。

(1) 粉砕前のスレート板瓦礫、事前検査の結果

名取市、災害廃棄物仮置き場、2カ所の採取場所(名取1，2)

Chr含有率	Amo含流率	Chr緘維数	Amo緘維数
災害廃棄物仮置き場(名取1)	7.20	2.00	53	7
災害廃棄物仮置き場(名取2)	7.20	-	49	-

表(1)-1：スレート板検査結果

含有アスベストは，主にクリソタイル(Chr)であり、一部にはアモーサイト(Amo)も存在する事が分かった。含有率と繊維数との間には，明らかに正の相関関係がある（表（1）-1）。その他のアスベストは含有していない瓦礫を選定した。この測定では、アモサイトを含有している瓦礫も認められた。本実験では、過去のアスベスト使用量の大部分を占めている、クリソライトを試験体とすることに決定し、名取2から採取することにした。
図(1)-8 設備レイアウト

工 事 工 程 表

図(1)-9 据え付け試験の工程表。
図(1)-10 閑上中学校 敷地内における設置予定地（写真は設置場所：H24年9月10日撮影）

図(1)-11 閑上中学校へ 搬入（平成24年12月7日撮影）
図1-12 据え付け工事途中（平成24年12月9日撮影）

H24.12.03~12.13に現地（名取市閑上中学校）搬入・据え付け、配管・配線、試験調整を無事完了した。

引き続き、マイクロ波3台入射調整を行った。各系統、7.5kWまで、マイクロ波を入射し、据え付け調整運転試験を完了した。

##### 操業1 H12.12.18~12.20 ：第一回 処理実験

マイクロ波入力 No1, No2合計14.5kW、アスベスト処理炉の雰囲気温度 $ 700^{\circ} $ C

H12.12.22~25.01.14：この試験結果をアスペスト分析指定業者であるNS環境サービス（株）仙台支店に依頼して分析した。試料分析の結果は、以下の通りである。

検査項目：位相差顕微鏡、XRDにより、試料中のアスベスト含有率を評価（JIS A 1481に準拠）

(1) XRDピーク強度より、クリソタイルなどのアスベスト繊維の含有率(%)を算出。

(2) 位相差顕微鏡視野において3000粒子中のアスペクト比3以上の繊維数を計測、図(1)-13参照

(3) クリソタイル含有率0.6%，繊維数5/3000粒子という良好な結果を得る事ができた。

実験計画で述べた900℃より低い温度で、繊維数3/3000粒子以下というJIS1481検定の基準を満たせる可能性がある。
図(1)-13 位相差頭微鏡によるクリソタイル繊維観察 左：処理前、右マイクロ波処理後。クリソタイルは紫色に着色する。アスペクト比（長さ/直径）が3以上の繊維を有害と判定する。処理前は、右の画像では、中心付近に1本認めるのみであり、他は完全に丸くなっている。3000粒子中のアスペスト繊維数結果を表(1)-2に示す。

マイクロ波照射の有無	差宇部スト処理装置 雰囲気ガス温度	残存アスベスト粒子数 (本/3000粒子)	残存アスベスト重量比
マイクロ波13.5kW照射	700℃	5/3000	0.7%
処理前	—	多数	12%

表(1)-2 700℃ 14.5kW照射に於けるアスベスト残留量の違い

##### 操業2 H25.01.26~01.27 ： 第二回 処理実験

H25.01.24~01.25：・木質系燃焼炉—マイクロ波炉接続部の煙道に設置したマイクロ波フィルターを改良型に交換（中部大、日工）。

・No2マイクロ波入射系統分解検査。（中部大）

・ガス流速測定（日工）

H25.01.26~01.27：·第二回 処理実験

## 定格2トン相当処理実証試験

今回は、前段燃焼炉とアスベスト処理炉の詳細な基礎データを蓄積することを主な目的として、実験を進めた。この処理量数トン/日の小さいパイロットプラントから、100トン/日の実用機につなげるために必要不可欠なデータを取得することが出来た。すなわち、高温ガスとマイクロ波の複合炉の設計・製作には、高温ガスおよびマイクロ波のエネルギー供給の違いを明確にしておく必要がある。まず、高温ガスの働きは、在来の高温ガス炉と本質的な違いはない。すなわち、非加熱物への熱エネルギーの出入りは、破砕片の表面を通して行われる。非加熱物への対流熱伝達および放射熱によるエネルギー交換は非加熱物の表面積に比例する。一方、非加熱物の熱容量は、非加熱物の体積に比例する。よって、非加熱物を高温ガスによって、短時間に外部から加熱するためには、粒径を細かくする必要がある。しかし、この細かい粒子からなる粉体では、塊の内部にある粒子は、粒界の熱伝導によってのみ加熱されるので、内外の温度差が大きくなる。これを防ぐために、粉体を攪拌して、内側の粒子を外に出し、暖まった粒子を内部に持ってくる必要がある。マイクロ波は、非加熱物の内部まで、浸透しそこで誘電損失などの機構によって、熱エネルギーに変換される。従って、ほとんど粒径に依存しないで、内外が同時に昇温出来るところがあります。
ろに特徴がある。しかし、セメントの誘電損失は、室温から600℃程度までは、低い値であり、効率が悪いという欠点がある。そこで、低温域を高温ガスとの熱交換で行い、高音域をマイクロ波でになうという発想が生まれてきたのである。

この両者の特徴を生かした設計をするために、高温ガスの状態を前段燃焼炉—供給煙道—マイクロ波フィルターアスベスト処理炉—排気煙道—高温集塵機—吸引送風機という流れに沿って詳細に測定した。データは、図(1)-14, 15, 16の様にまとめられた。なお、図中に示された表では行が実験時刻、列が各パラメータである。

炉操業の概要について説明する。図(1)-17は本操業における実証機排ガス、入力ガス温度データ及びマイクロ波出力を示したものであるが、アスベスト処理炉には、図(1)-17のAで示す650℃付近で、40kg/hの試料を投入した。この実験では、3台のマイクロ波源の内、No.2系統の導波管にアークが発生し、実質的に2台、13,5kWのマイクロ波の投入にとどまった。処理後の検体を、JIS1481に従い分析した。比較試料として、同じ温度、同じ高温ガス条件で、マイクロ波を照射しない実験を行った。結果は、表(1)-3の通りである。これを表(1)-2と比較すると、残留アスベストは、雰囲気温度の差によって、残留アスベストの量に大幅な違いが現れている。同じ温度であっても、マイクロ波を照射することで、無害化が進んでいる。本操業は、アスベストに関しては一定の無害化を示す程度に留まったものの、同無害化処理におけるマイクロ波の有効性を示す意味では重要な成果を得た。

マイクロ波照射の有無	アスペスト処理装置 雰囲気ガス温度	残存アスペスト粒子数 (定性分析 本/3000粒子)	残存アスペスト重量 比 (XRD定量分析)
マイクロ波13.5kW照射	650℃	15/3000	2.4%
マイクロ波 照射無し	650℃	22/3000	5.1%

表(1)-3 雰囲気温度650℃、40kg/hにおけるマイクロ波照射の有無によるアスベストの処理割合比較
2013/1/26 测定

プラント運転データアスベスト供給無

時間	本剤剤量[kg/h]	木材供給[kg/h]	アクセス後入り[kg/h]	エシウム温度[℃]	キッチン出濃度[℃]	高移ウルル入口温度[℃]	高移ウルル出口温度[℃]	材料温度[℃]	材料温度増減[℃]	パラロロ温度[℃]	パラロロ出濃度[℃]	パラロロ出濃度[℃]	縷度温度[℃]	パラロロ温度[℃]	開度[kg]	パラロロ周波数[Hz]	排風機周波数[Hz]	O2温度[℃]	CO温度[ppm]	NOx温度[ppm]	O2温度[℃]	O2温度[ppm]	NOx温度[ppm]	O2温度[℃]	働き[°C]
12:15	-	-	-	398	526	260.8	195.6	-	-	190.300	111.6	117.7	46	65.1	27.5	52.9	20.9	0	0	19.5	0	32
12:35	-	-	-	482	592	311.9	235.4	19.4	-	222.700	146.5	154.2	46	55	15.6	0	35	19.1	0	33
12:25	506	610.5	329.3	250	20.1	-	232.900	155.5	163.1	47	15.3	0	35	19.2	0	38
12:50	216	7	518	620	346.8	283.5	24.3	-	245.600	167.3	175.5	47	65.1	27.5	55	13.5	45	45	17.1	0	41
14:00	7	36	760.5	-	47	12.5	74	49	18.5	54	59
14:05	7	359.8	324	26.5	-	281.900	177.8	186.5	46
14:12	7	585.7	735.8	404.9	358.1	29.1	-	304.400	196.1	203.9	11.1	34	53	18.8	67	37

図(1)-14 前段燃焼炉(キルン) 600℃ における 燃焼ガス量・流速・圧力・温度・酸素分圧測定結果。

図(1)-15 前段燃焼炉(キルン) 900℃ における 燃焼ガス量・流速・圧力・温度・酸素分圧測定結果。
時間	-114400	大変前 2

風量賣出方法

1mmAq= 9.81 Pa

風量 = $ \sqrt{2gP/r+4} $ 断面縫=60[r m3/min]

ノルマル換算

= 測定風量=273/(273+T) [Nm3/min]

空気比重=1.203+(273/(273+T)) [kg/m3]

時間	日エダクト個	排風後前
風量	風量
:	[m3/min]	[Nm3/min]	[m3/min]	[Nm3/min]
11:50	95.1	22.1	101.4	52.8
12:20	86.7	20.2	102.7	52.2
13:00	71.2	15.9	119.7	59.8
13:50	90.4	22.8	89.5	43.9
14:20	88.6	20.6	114.7	56.2
15:20	93.3	22.1	89.5	43.9

図(1)-16 前段燃焼炉(キルン)900℃＋マイクロ波13.5kW 燃焼ガス量・流速・圧力・温度・酸素分圧測定。

図(1)-17 前段燃焼炉(キルン)900℃＋マイクロ波13.5kW(図16)における温度の時間変化
##### 操業3 H25.02.21~01.26：・第三回 処理実験 定格2トン相当処理実証試験

No. 2 マイクロ波源の導波管系統を予備のポートに移し、3台で20kWの照射を目指した。第2回実験のパラメータに従って、前段燃焼炉を稼働させ、アスペスト処理炉の雰囲気温度を650℃、マイクロ波出力19kWで実験を行った。また、試料投入量を80kg/h（日処理量2トン）に増加させた。

マイクロ波照射の有無	アスベスト処理装置雰囲気ガス温度	残存アスベスト粒子数(定性分析本/3000粒子)	残存アスベスト重量比(XRD定量分析)
マイクロ波19kW照射	粗粒度	700℃	5/3000	0.82%
中粒度	700℃	8/3000	1.2%
微粒度	700℃	15/3000	1.1%
マイクロ波 19kW	600℃	56/3000	5.1%

表(1)-4 雰囲気温度700℃および600℃、80 kg/hにおける雰囲気温度とアスベストの処理割合比較。

この結果は、雰囲気温度がマイクロ波処理に効果的に働くことを示している。温度700℃、滞留25分のサンプルを各粒度で分析した（祖粒度：10mmメッシュ以上中粒度：3~5mm微粒子：1mm以下の三検体）。無害化処理した試料において、粉砕状態の粒度ごとにアスベストの含有率、繊維数を調べ、表(1)-4の結果を得た。アスベストは尖った粒子であるから、その周りで、強い電界集中が起こるという仮説がある。実験結果は、粒度が大きい方が、マイクロ波によってアスベスト結晶の転移が起こることを示している。微粒度の方が、電界の集中を受け無害化が進むと考えられる。しかし、実験結果は、粒度が多きときの方が、無害化が進むことを示している。この結果の物性学的解釈は仮説の段階であり、マイクロ波の電磁界と粒子内の蓄熱、温度分布に関する詳細な基礎実験が必要である。

##### 操業 4 H25.03.21~01.26：・第4回 900℃雰囲気処理実験 定格2トン相当処理実証試験

1~3回の実験結果を詳細に分析した結果、アスベスト繊維を3/3000粒子以下にするには、900℃以上の雰囲気温度が必要であると判断された。これまでの実験では、前段燃焼炉(キルン)900℃-高温煙道-アスベスト処理装置-排気煙道-高温集塵機-吸引送風機-煙突を流れる燃焼ガス量・流速・圧力・温度・酸素分圧測のデータを分析したところ、各部の温度、圧力、ガス流束は、計画値と良く一致しており、熱設計が正しく行われたことが確認されている。設計ではアスベスト処理炉を1000℃以上の雰囲気にするためには、前段燃焼炉で1300℃以上の燃焼ガスを発生させる必要がある。使用している前段燃焼炉では、1000℃が上限であった。高温煙道に設けられているマイクロ波フィルタからの熱損失(抜熱)を節約する必要がある。そこで、助燃バーナーをアスベスト処理炉に直接取り付けて、1500℃の燃焼ガスを炉内に直噴するように、レイアウトを変更した。1500℃の火炎直噴ガスと、逆側のフード部から吸引される冷却空気が乱流状態で混合し、炉内の温度を最高900℃程度に調整する手法をとった。この改造によって、炉内温度を1000℃まで、任意に調整できるようになった。

第4回の試験では、当初の計画値であるアスベスト含有瓦礫日処理量2トンで無害化を実証する
ため、雰囲気温度900℃、処理量40 kg（日量1トン相当）および80 kg（日量2トン相当）のアスベスト含有瓦礫を処理する連続操業試験を行った（図（1）-18（a-b），表（1）-5）。

マイクロ波照射の有無	アスペスト処理装置雰囲気ガス温度	残存アスペスト粒子数(定性分析本/3000粒子)	残存アスペスト重量比(XRD定量分析)
マイクロ波19kW照射	粗粒度	900℃	0
中粒度	900℃	0
微粒度	900℃	0
マイクロ波 無し	900℃	0	0.1未満(0.08)

表(1)-5 雰囲気温度 900℃、処理量40kg/h および 80kg/hにおける雰囲気温度とアスベストの処理比較

この結果は、表(1)-4に示す700℃の場合の結果に比較し、無害化の効果が顕著に現れている事が示されている。すなわちマイクロ波印加が無い場合、40kg/hの少量投入においてアスベストが検出されたのにも拘わらず、マイクロ波印加に依れば80kg/hの投入量でも、全ての粒度で無害化が達成された事が分かる。表(1)-2はスレート片の粒径に依る無害化への影響を示しているが、この結果に関しては、物性学の観点より議論された（サブテーマ2.3）。

図(1)-18 a 雰囲気温度900℃ マイクロ波18kW，投入量40kg/h 処理後のスレート破砕片。強化繊維が消滅している。
図(1)-18 b 同条件でマイクロを照射しない場合。尖った繊維が破壊されずに残留している。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

本委託研究にて設計された試験設備は、前段燃焼炉(木質瓦礫処理設備)、アスベスト処理装置および排ガス処理装置（高温集塵機）より構成されており、それぞれ東日本大震災で生じた木質瓦礫燃焼、アスベスト含有スレート瓦無害化及び全プロセスの排ガスを制御する。これら全く異なる設備を要素とし、震災瓦礫処理を目的としたひとつのシステムとして設計された本設備は、その温度分布、ガス流量、常温空気の流入量等において、設計目標値と非常によい一致を示している。これは、環境プロセス・科学プロセス工学における重要な知見となる。また、本設備の各要素接合部において、想定とは異なる急速な温度減少が観測されている。これは、マイクロ波遮断フィルターによる抜熱の影響である。この解決策を提案した本委託研究はマイクロ波工学、伝熱工学的に重要な知見であり、これら分野の大型化に向けた接合部設計へ新しい課題を提案し得る現象である。

## （２）環境政策への貢献

本試験機は、現状木質瓦礫2－10トン/日、アスベスト1－2トン/日の処理速度を有しており、操業3の時点においてほぼ無害化に成功している。この無害化温度は凡250℃で観測されており、従来の1500℃に比して、プロセス設計上で有利である（ただし、完全なアスベスト無害化には950℃以上を必要と考える）。また、日産5-10トン/日処理能（木質+スレート瓦）を有する本試験機は、着工より10日程度にて運用可能なほどコンパクトである。これは次に述べるような環境政策への寄与を有する。
第一に、我が国の重要な政策課題である震災復興への貢献である。本プロジェクトは環境総合研究費（復興枠）における委託研究を受け、その上で、災害廃棄物の処理を迅速・円滑に進めるための研究として実施した。被災地における有害物質を含んだ瓦礫は法令によりそのリサイクルが制限され、特にアスベスト類を含む無害か処理が困難な物質はその輸送も厳しく制限されている。既存技術では、東日本大震災の被害は広範囲に及び、災害廃棄物の発生量も膨大であることから、本震災で生じた瓦礫中のアスベスト類の無害化は困難である。本プロジェクトで得られた高速・低価格なアスベスト無害化処理法が実証、迅速な廃棄物処理を取り扱う施設（中間処理・最終処分）の維持管理・解体手法・管理手法を確立は、東日本大震災からの復興迅速化への障害となる多くの法令上の困難が回避するだけでなく今後生じ得るこれら有害物質の処理および輸送における法令上の困難を技術的なアプローチにより解消する。

第二に、これまで処理が困難とされていた非飛散性アスベストの新しい処理アプローチの開発として環境政策に寄与できる。我々の測定においても、現地には非飛散性アスベストは多く存在することが確認されており、これは被災地のみならず我が国の至る所に存在する。これは埋め立てにて処理される予定である。これら瓦礫処理の行政的手続きは、現状の瓦礫量が甚大であること、現地での瓦礫分類状況が良好であることを考慮すると妥当な処理である。しかし、埋め立て処理されたアスベスト類が露出した場合、これらは有毒な飛散性として観測される。本処理法を用いることでこれらの大量の非飛散性アスベストを含有する建材を「迅速」に無害化することができる。我々は「後世に負の遺産を残すべきではない」との立場をとってきたが、本試験機運用の情報媒体における注目度を考慮すると、これは我が国の民意に則していると言える。

## ＜行政が既に活用した成果＞

「新仕分け」，（2013/11/16）分資料2/3にける行政刷新会議ワーキンググループにおいて本プロジェクトの成果が参照された。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

東日本大震災により電気・水等の基礎的な環境が破壊された地域において、アスベストを含有した有害物質を迅速に無害化し得る処理設備を建造し（80kg/hour）、この建造は凡そ10日で完了後、そのまま4ヶ月間の現地実証試験運用に耐えられることが示された。これまでアスベスト含有物質は、回収・輸送・処理の手続きを経て行われるが、これらの工程はそれぞれ複雑な行政手続き及び認可を必要とする。本設備を用いることで、これらの手続きを解消し、我が国の有事に際して迅速に復興に動くことが可能となる。この成果が我が国の環境政策へ寄与しえる可能性があることは、本研究がメディア等の高い注目度からも明らかであると考える（メディア等の発表参照）。

現在、我が国には、「アスベスト」と「放射性廃棄物」双方の行政手続き対象となる物質を処理する施設は見当たらない（この問題は本装置を撤収する際、明らかとなった）。こうした複数の有害物質を含む瓦礫を処理するためには、本設備のような現地で処理する設備を導入することにより行政手続きが大きく削減できると考える。
## 6 ．国際共同研究等の状況

「特に記載すべき事項はない。」

## 7 ．研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1) K. Kashimura*, N. Sabelstrom, K. Imazeki, K. Takeda, M. Hayashi, T. Mitani, N. Shinohara and K. Nagata: Quasi-Stable Temperature of Steady State of Hematite by Microwave Heating, Chemical Engineering & Processing, 76 (2014) 1–5

2) M. Yanagawa, K. Kashimura*, M. Hayashi, M. Sato, T. Mitani, N. Shinohara and K. Nagata: Control of Hot Spots for Continuous Microwave Iron Making – Effects of Ore-Carbon Mixture Rotations on Refractory and Pig Iron Production –, International Journal of Materials Engineering and Technology, Vol. 9, 2 (2013) 119 – 134

3) M. Hayashi*, K. Takeda, K. Kashimura T. Watanabe and K. Nagata: Carbothermic reduction of hematite powders by microwave heating, ISIJ International, Vol. 53, 7 (2013) 1125–1130

4) K. Kashimura, N. Hasegawa, S. Suzuki, M. Hayashi, T. Mitani, K. Nagata and N. Shinohara: Microwave Heating Behavior of Conductive Multi-particles using Spatially Separated Electric and Magnetic nodes – Effects of Relative Density on Absorption Properties of Various Carbon Powder Compacts –, Journal of Applied Physics, Vol. 113, 1 (2013) 024902 – 1 – 5

5) J. Fukushima, K. Kashimura, S. Takayama, M. Sato, S. Sano, Y. Hayashi and H. Takizawa: In-Situ Kinetic Study on Non-Thermal Reduction Reaction of CuO during Microwave Heating, Materials Letters, 91 (2013) 252–254

6) K. Kashimura, J. Fukushima, T. Mitani, M. Sato and N. Shinohara: Metal Ti-Cr Alloy Powders Nitriding under Atmospheric Pressure by Microwave Heating, Journal of alloys and compounds, 550 (2013) 239–244

7) K. Kashimura, S. Suzuki, M. Hayashi, T. Mitani, K. Nagata and N. Shinohara: Surface-Plasmon-Like Modes of Graphite Powder Compact in Microwave Heating, Journal of Applied Physics, Vol.112, 3 (2012) 034905 - 1 - 5

## <査読付論文に準ずる成果発表>（対象：社会・政策研究の分野）

1）樫村京一郎：マイクロ波加熱と材料プロセッシング、金属，アグネ技術センター（2013年8月号 特集）

2）「最新 マイクロ波エネルギーと応用技術」、産業技術サービスセンター

(平成26年出版予定，アスベスト無害化技術に関する解説)

3）樫村京一郎，蓬莱秀人：学振,先導的委員会「電磁波励起非平衡反応場の物理化学と産業応用」(2013/2/27)

4）篠原真毅、佐藤元泰、堀越智、吉川昇、樫村京一郎、木嶋敬昌：マイクロ波による瓦礫中の有害物質迅速処理研究の現状，先進素材開発解析システムシンポジウム（講演）2012/11/13

5) N. Shinohara, N. Yoshikawa, S. Horikoshi, T. Mitani, T. Kishima, K. Kashimura and M.
Sato: Applications of Microwave Powers for the Rubble Processing to the Great East Japan Earthquake – Test System for Rendering Asbestos Harmless in the Crashed Slate, proceeding of 2th GCMEA (2012)

## （2） 口頭発表（学会等）

1）篠原真毅、樫村京一郎、佐藤元泰、吉川昇、堀越智、米田沙織、木鳴敬昌：アスポットのマイク波及び高温集塵による無害化処理技術、粉体工学会秋期研究発表会，2013/10/8（インデックス大阪）

2）樫村京一郎，篠原真毅，吉川昇，堀越智，佐藤元泰：震災瓦礫に含まれる有害物質の高速無害化システム実証試験，鉄鋼協会秋季講演大会，金沢大，2013/9/19

3）佐藤元泰，樫村京一郎，篠原真毅，東北大吉川昇，堀越智：マイクロ波による東日本震災瓦礫中の有害物質迅速処理ーアスベスト飛散とダイオキシン発生防止ー，JSEM実験学会，秋田大，2013/8/30

4）樫村京一郎：東日本大震災より生じた震災廃棄物の有機的処理に関する予告フォーラム，鉄鋼協会春季講演大会，電通大，2013/3/29

5）篠原真毅、佐藤元泰、堀越智、吉川昇、樫村京一郎、木嶋敬昌：マイクロ波による瓦礫中の有害物質迅速処理研究の現状，先進素材開発解析システム(ADAM)シンポジウム（講演）

2012/11/13

## （3） 出願特許

「特に記載すべき事項はない。」

## （４）シンポジウム、セミナー等の開催（主催のもの）

1）「マイクロ波による瓦礫中の有害物質迅速処理装置の見学会」（2013/3/35）16名

2）「マイクロ波による瓦礫中の有害物質迅速処理装置の研究開発」（2012/6/26）8名

「被災地瓦礫処理場見学・勉強会」（同日）7名

## （５）マスコミ等への公表・報道等

1）週刊環境循環新聞：「震災廃棄物をマイクロ波処理」（平成25年 3月11日）

2）日本テレビ：「震災から2年、がれき処理の現状（ズームイン！！サタデー）」，（平成25年3月1日）

3）日刊工業新聞：「震災がれき処理にマイクロ波が一役一非飛散性アスベストの無害化コスト半減」（平成25年2月14日掲載

*朝日新聞デジタル：同研究にて同日掲載

4）NHK サイエンスゼロ：「電子レンジで鉄が作れる！？未知のマイクロ波効果を活用せよ」(平成25年1月23日放送)

5）FNS 仙台：「がれきのアスベストを無害化 研究進む」，ニュース（平成25年12月20日）

## (6) その他

「特に記載すべき事項はない。」
### 8 \. 引用文献

1）地域新生コンソーシアム研究開発事業「アスベストの飛散がない迅速無害化処理システムの開発」（2006～2007年度、146千円）

2）JIS規定が示すアスベスト含有率の測定は、頭微鏡による定性分析法及びX線回折による定性分析法によって、アスベストの有無を確認した後、アスベストありと判断された試料について、X線回折分析法によって、アスベストの定量分析を行う手順となる。
## 送付資料1

設備の構成は、前掲の送付1図に示すとおりである。処理システムは前段燃焼炉(事項、赤)、マイクロ波キルン(事項、青)、高温集塵フィルタ(事項、緑)で構成され、それぞれ木質瓦礫の燃焼、スレート瓦の無害化及び排ガス制御を行う。以下に本システムを構成する各区画の基本仕様を示す。

前段木質燃焼炉

①材料ホッパ

形式：鋼鉄製

容量： $ 1\ m^{3} $

寸法：1500W x 1000D x 800H

②投入スクリュ

能力：100kg / h

動力：1.5 kW x 4P x 1/40

③ロータリキルン

能力：100 kg / h

寸法：Φ863 x 3000L x t6

④廃棄室

寸法：600 x 1200 x 1800L

⑤第一熱風ダクト

寸法： $ \Phi480 \times 1400L \times t3.2 $

特殊：セラミクス内貼りt50

マイクロ波ロータリーキルン

①キルン

型式 : HMWK-RK-10+72

管体寸法（レトルト寸法）：2,880L×900W×900Hmm（六角レトルト）

外形寸法：6,000L×1,8000W×3,750Hmm（菊水化学工業(株)殿設置）

: 6,000L×1,800W×2,600Hmm （車載設置）

外壁材質 : SUS304

有効容積 : 0.17m^{3} （六角レトルト内容積1.51m^{3}）

内壁材質 : SUS310S・インコネル600 相当

使用温度 : Max1050℃

重量 : 5,000 kg
#	全体

送付1図 総合組立図 赤線：日工、青線：高砂工業、緑線日本スピンドル殿分担区分
## ②クーラ

形式：水冷式スクリューコンベヤ

内枠寸法 : 2,780L×φ308mm

外栓寸法：3,550L×750W×625Hmm

外壁材質 : SUS304

重量 : 540 kg

## ③加熟装置

マイクロ波発振器 : $ 10kW \times 3 $ 台 = 30kW

電源・動力：三相 200V 60Hz

電気ヒータ : $ 4kW \times 18 $ 台 = 72kW

電源・動力：三相 200V 60Hz

## ④安全装置（計装・動力制御板）（核融合科学研究所より借用）

i マイクロ波関係

方式：漏電ブレーカ

操作：漏電時に警報出力をし、マイクロ波発振停止。

方式：点検扉ハンドル締付け確認式

操作：締付け不足時（隙間がある時）、リミットスイッチOFF

稼動中にリミットスイッチOFF 信号でマイクロ波発振停止。

方式：定量供給機前板ボルト締め付け確認式

操作：締付け不足時（隙間がある時）、リミットスイッチOFF

稼動中にリミットスイッチOFF 信号でマイクロ波発振停止。

方式：マグネトロン冷却温度確認式

操作：冷却水温度を温度センサで測定を行い、設定温度以上で警報出力。警報出力時、マイクロ波発振停止。

方式：マイクロ波漏洩確認式

操作：入口・出口フード部隙間よりマイクロ波漏洩センサで漏洩量の確認を行い、漏洩基準以上で警報出力。警報出力時、マイクロ波発振停止。

ii 電気ヒータ関係

方式：漏電ブレーカ

操作：漏電時に警報出力をし、ヒータが停止。

方式：断線檢知

操作：断線時に警報出力をし、ヒータが停止。

ii 集塵排気装置関係

方式：冷却空気導入による温度制御

操作：集塵排気装置の使用温度（500℃）以上にならない様、温度センサで稀釈
空気ダンパを自動制御。

方式：フィルタ交換検知

操作：フィルタのつまりを差圧計で検知し、警報出力。

v 水冷装置関係

方式：水量檢知

操作：水量不足で、警報出力。

⑤スクリュー式供給器

品名：車載型・移動式処理プラント

規格：マイクロ波—電気ハイブリッロ—タリーキルン専用原料供給器

型式：HMWK-RK-10+62

製造会社：高砂工業株式会社

製造年月日：平成19年4月2日

供給速度：100kg/時

供給物粒径：10mmアンダー、スレート粉砕片

供給器ホッパー：密閉式

外形寸法：送付2図の通り
## 高温集塵機

外形寸法：送付3図の通り

重量：2700kg

基本性能：

1）処理ガス量：800 $ Nm^{3}/h $

2）粉塵粒子径：2 - 5 □m

3）入口濃度 : $ 100\ g\ /Nm^{3} $

4）入口濃度 : 0.1 g/Nm $ ^{3} $

5）耐压 : -4.0 kPa

6）ガス温度 : 500 ℃以上 目標

送付3図 アスベスト用高温集塵設備外形図
## 耐熱バーナーファン（耐熱吸引ポンプ）

品名：ターボブロア

规格：耐熱型

型式：TBL-10-PWO

製造会社：日工株式会社

外形寸法：送付4図の通り

重量：600kg

基本性能：

1） 風量：180m $ ^{3} $ /分

2）静風圧：3.92 kPa

3）回転数：3180rpm

4）所要動力：18.4kW

5）取扱ガス：空気

6）入口温度 $ 360^{\circ} $ C

送付4図 耐熱バーナーファン 外形図
## 総合制御盤

核融合科学研究所から貸与。

前項3.1～3.3（必要なら3.4も）の各機器には、ローカル制御盤を設け、単独試験が可能であるものとする。総合制御（エンジニアリング（整合調整））盤は、前項3.2

の個別制御板が兼ねるものとする。各機器からの信号取り込みは、日工（株）に依頼

総合制御盤の機能・取り込み情報等は以下の通りとする。

燃焼ガス温度・流量、瓦礫出口温度等のローカル制御盤情報の取り込み記録。

・上記情報を使って排気ファン回転速度と木質系燃焼炉を制御、

・マイクロ波炉出口フード空気流入弁は手動とする。

・前段燃焼炉、マイクロ波炉、高温集塵機の運転可・不可に関する

インターロック情報は、運転可・不可、温度上限とする。また、各機器の作動確認情報を総合制御盤に取り込むこと。

・取り合いパラメータ、信号規格（接点開閉、電圧・電流出力、熱電対規格、マノメータその他）は、別途協議。

・インターロック信号は、マイクロ波炉制御盤信号出力端子板渡し、信号種類は、NC接点とする。
## 送付資料2 【担当：東北大學、京都大學】

本委託研究はその予算の多くを昨年度に建造された現地実証試験の撤退に使用している。この撤退工事の流れを以下に示す。

工程表：現地実証試験解体における工程表

取り外し工程	7月前半	7月後半
取り外し準備	1日-5日
高温集塵機	5日-8日
キルンカバー、クーリングタワー、冷却水タンク	9日-10日
マイクロ波ロータリーキルン	10日-11日
ロータリーキルン撤収片付け	11日-20日

アスベスト処理設備の解体は、その汚染度により解体取り扱いレベルが設定されている。法令ではレベル1－3までが設定されており、これに属する処理での解体が義務づけられている。本実験設備は前段ロータリーキルン、マイクロ波ロータリーキルン、高温集塵機に分類されるが、本研究ではこれは本研究の注目度及びアスベストに関する民意を考慮し、それぞれ一段階上のレベルで対応することで安全配慮を行った（具体的にはそれぞれ、レベル3、レベル1、レベル1として取り扱った）。撤退業務は概ね予定通りに進行し、今年度9月末時点において、現地からの撤退が完了した。

図：撤退前の現地実証試験画像（左）と撤退後画像（右）
## （２）瓦礫中有害物質処理の実験的研究

東北大学

工学部 環境科学研究科 環境科学専攻 谷口研究室 准教授 吉川 昇

平成24～25年度累計予算額：7,937千円（うち、平成25年度予算額：929千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨]

クリソライト（代表的なアスベストの一種）はマイクロ波で加熱すると1050℃で無害化出来る。この現象を利用し、マイクロ波-燃焼ハイブリッド加熱炉による、東日本大震災で生じたアスベスト含有瓦礫の無害化・再資源化処理の試作機を開発した。熱源として利用する木材としては、同じく震災で生じた津波堆積物を用いた。現地には再利用不可能な木質系廃棄物が大量に存在するため、これを燃料としてセメントを600℃まで予熱した。この予熱炉をマイクロ波炉の前段にカスケードを接続し、一連の工程で、セメントが1050℃以上に加熱され、アスベストが無害化すると共に、マイクロ波の電磁界および高温のセメントとの接触によって、ダイオキシンが分解される。この分解方法は日本スピンドルによって開発され、完成された技術である。さらに、排ガスに高性能集塵機・2次燃焼器を接続し、有害成分を大気中に排出しない二重の安全対策を施すものである。

マイクロ波加熱炉を用いることで、この瓦礫中のアスベスト含有セメント無害化処理、再利用不可能な高濃度塩分含有木質系廃材の無害燃焼による迅速減容処理を提案する。本サブテーマではサブテーマ1において建造されたアスベスト無害化システム試作炉を、実験的に運用することで、その最適運用条件を導出する。また、実証試験の結果を解釈する上でアスベスト含有スレート瓦のマイクロ波加熱特性を知るために実験室的な基礎研究を行った。その概要を以下に述べる。

1、大学の実験室にアスベスト含有物を持ち込みマイクロ波印加基礎実験を行う事は、安全管理の面から実験を準備するのに時間を要するため、アスベスト模擬物質を選択し、そのマイクロ波加熱特性に関して調べた。

2、この目的で、アスベスト疑似物質としてタルク、母相スレートとしてCaOを選択し、その高温誘電率測定を行った。

3、次に、この測定値を用いて、マイクロ波加熱に関する計算機シミュレーションを行った。この結果を用いて、マイクロ波印加に依るアスベストファイバーの無害化実証試験結果に関する考察を行った。

## [キーワード]

アスベスト無害化、クリソタイル、アモサイト、マイクロ波加熱、非平衡温度場、東日本大震災
### 1. はじめに

東日本大震災における津波によって倒壊し流された瓦礫には、法令で規定された有害物質が、混入していることは各種の調査で判明している。アスベスト粉塵による健康被害は遅発性であり、吸引後、10年以上経過して、発症することが多い。阪神淡路大震災から13年後、倒壊した建物の解体作業に従事した労働者が、2008年にアスベスト（石綿）が原因の中皮腫を発症し、労災認定を受けている。さらに2012年には、救援に従事したボランティアから、中皮腫を発症された方が出てきている。長期の復興体制に移行している現時点では、作業者が大量のアスベスト粉塵を吸引する危険は無いと考えられるが、大量の瓦礫は地盤の埋め立て嵩上げに使用される。その中にアスベスト含有のスレート等が混入していると、後世まで汚染土壌の不安を残すことになる。埋め立てに先立ち、アスベスト含有スレートを選別し、無害か処理を施すことは、必要不可欠である。このアスベスト無害化には、高温加熱して組織構造を変える必要があるが、アスベストを含むスレート瓦は断熱性、耐熱性が高く熱伝導率が小さいため、外部からの加熱では、塊を均一に加熱処理するには長い時間が必要であった。そのため、従来法では震災起因のコンクリート材（想定値：200万トン）に含まれる有害物質無害化は困難であり、これを埋め立てし、封じ込める事をもってその処理としている。これは非飛散性アスベスト処理手法としては、現状では、最も現実的で効率的な手続きではあるが、可能であれば、これらを無害化した後、埋め立て用資材に用いることが望まれる。

本プロジェクトでは、マイクロ波加熱炉を用いることで、この瓦礫中のアスベスト含有セメント無害化処理、再利用不可能な高濃度塩分含有木質系廃材の無害燃焼による迅速減容処理を提案している。このサブテーマではアスベスト無害化を達成するための、システム操業条件の導出と、マイクロ波加熱によるアスベスト無害化機構について担当する。

## 2 ．研究開発目的

本テーマは大別すると以下の2点を担当している。

1. 現地実証試験における最適条件の導出

2. アスベスト無害化のメカニズム解明

「1．現地実証試験における最適条件の導出」についてはサブテーマ1において既に報告されたので、本報告書では「2．アスベスト無害化のメカニズム解明」について述べる。マイクロ波プロセッシングにおいては、単純に発熱による効果の他に熱的現象では説明できない”非熱的効果”が存在すると言われ、これに関する検討が長年行われてきた。本研究に於いても、このような効果を期待したのであるが、過去の研究においては、その原因や機構に関しては現在も十分に解明されているとは言い難い。本テーマでは無機材料工学、応用物理の観点からこの”非熱的効果”を本実験系において探索し、この学術的メカニズムを明らかにすることである。
### 3. 研究開発方法

当初想定した無害化機構に関するシナリオ

マイクロ波プロセッシングにおいては、単純に発熱による効果の他に熱的現象では説明できない”非熱的効果”が存在すると言われ、これに関する検討が長年行われてきた。本研究に於いても、このような効果を期待したのであるが、過去の研究においては、その原因や機構に関しては現在も十分に解明されているとは言い難い。

この中で、アスベストファイバーの無害化機構として検討可能な以下の2つモデルを提案すると共に、これを基本として基礎研究を展開する事にした。

## (1) 電場集中の効果

マイクロ波は電磁波であり、高周波電場と磁場が存在している。このような電磁波が物質に照射されると、物質の表面においてはその形状に依存した電磁場分布が形成される。今回対象とするアスベスト含有スレート瓦は誘電体であり、主にその電場分布が問題となる。

図（２）－１には、Birnboimらが行ったセラミック粒子周囲に生じる電場集中に関する計算機シミュレーションの結果を示す。粒子接触点近傍のような局所領域に於いて電場の集中が生じている事が分かる。著者らはこれによる焼結促進の効果を提唱している。

(1) ☐

焼結の促進

(2) ☐ electric field lines

図（2）－1：マイクロ波印加における2つのセラミック粒子周囲の(1)電位(2)電界分布 Birnboim（1999）

図（2）－2：アスベストファイバー先端にける 電場集中効果(イメージ図)

このように外部(空気)と物質との誘電率が大きく異なり、その形状変化が著しい領域においては、電場分布の不均一性が生じやすくなる。本研究に於けるアスベストファイバーは、ナノサイ
ズの径を有する個々のファイバーが捻り合って太さ数10ミクロンのファイバー束を形成しているが、このようなファイバー束の先端においては図（2）－2のような電場集中が生じ、他領域とは異なった電場強度を有する領域を形成している可能性がある。この事が原因となって先端部の発熱が促進され、先鋭であったアスベストファイバー先端が鈍化して、無害化が促進される可能性がある。

## (2) 高温に於ける金属酸化物の誘電損失の非線形的な変化

主に(重)金属酸化物においては誘電率の温度依存性が大きい事が知られている。誘電損が高温で急激に大きく成る事が一般に知られており、これがマイクロ波加熱に於けるホットスポットの形成や熱暴走(Thermal Runaway)の原因となる事が議論されている。この原因に関しては以下の通りである。

水のような分子性液体の場合(沸点以下の)高温になるに従い、マイクロ波電場印加による分子の配向は熱振動により妨げられ、誘電率や誘電損率は温度上昇ともに低下する事が知られている。それに対し金属酸化物のようなイオン結晶固体においては、物質を構成するイオン自体は電荷を持っていても、マイクロ電場印加を行っても水分子のように動きやすくはなく、誘電配向等は生じにくいと考えられる。これに対し高温(例えば500℃以上)の昇温により、イオン空孔の形成が著しく促進されると、イオン空孔の導入により原子尺度の電荷分布の局所的不均一部分が生じこれにより固体結晶中に双極子モーメントを有するイオンクラスターが形成される事になる。これが原因となって誘電率や誘電損率の急激な上昇が生じる事になる。重金属酸化物ではこの傾向が著しい。図（2）-3にはFe_{3}O_{4}の誘電率の温度依存性の例を示している。500℃以上からの変化に注目したい。またKenkreらは、このような原因を基に、酸化物のマイクロ波加熱挙動を4種類に分類した。それらの昇温曲線と理論に依るフィッティング結果を図（2）-4に示す。

図（2）-3：$\mathrm{Fe}_{3}\mathrm{O}_{4}$ の高温誘電率、Peng et al. (2010)

図（2）-4：酸化物のマイクロ波昇温挙動(4タイプ) Kenkre et al. (1992)
## （３）模擬物質の選択

前述のように、アスベスト含有物を使用したマイクロ波印加基礎実験を行う事が困難であるためアスベスト模擬物質を選択し、そのマイクロ波加熱特性に関して調べる事にした。本課題研究に於ける実証試験で使用したのは、アスベスト含有スレート瓦であるが、この構成成分である母相とファイバー相に関して検討する。

## （4） 母相とファイバー相の分析

## 1 ）母相

母相であるスレート板は、図（2）－5に示すX線回折プロファイルが示すように、主にCaCO_{3}から(またはCa(OH)_{2})構成されている。これが加熱されると、CaCO_{3}やCa(OH)_{2}が以下のように分解する事が知られており、この様子がX線回折の結果から確認する事ができる。

$$ \begin{aligned}&CaCO_{3}\quad&\longrightarrow\quad&CaO+CO_{2}\quad&:\quad&P_{CO2}=1atm\quad(886℃)\\&Ca(OH)_{2}\quad&\longrightarrow\quad&CaO+H_{2}O\quad&:\quad&P_{CO2}=1atm\quad(580℃)\end{aligned} $$

この事から、アスベスト含有スレート瓦は、900℃以上の高温加熱によって分解が生じ、既にCaOに変化していると考えて良いと判断できる。

## 2 ）ファイバー相

アスベストは、複数の種類の物質の総称であり、表（2）－1のように分類されている。この中で本課題研究において対象としたスレート瓦中にはクリソタイルとアモサイトが存在する事が分かっている。

表(2)−1: アスベストの種類と諸性質

蛇紋石族	角閃石族
クリソタイル	クロシドライト	アモサイト	アンソフィライト	トレモライト	アクチノライト
硬度	2.5～4.0	4	5.5～6.0	5.5～6.0	5.5	約6
比重	2.4～2.6	3.2～3.3	3.1～3.25	2.85～3.1	2.9～3.2	3.0～3.2
比熱	0.266	0.201	0.193	0.210	0.212	0.217
抗張力
(kg/m²)	30,000	35,000	25,000	2,800	70～560	70
ろ過性能	遅い	速い	速い	中間速	中間速	中間速
溶解点	1,521℃	1,193℃	1,399℃	1,468℃	1,316℃	1,393℃
紡糸性	良	良	良	不良	不良	不良
柔軟性	大	良	良	不良	不良	不良
耐熱性	良	良	良	優秀	良	良
耐酸性	弱い	強い	中	中	極めて強い	強い
耐アルカリ性	極めて強い	強い	強い	強い	極めて強い	強い
分解温度*	450～700℃	400～600℃	600～800℃	620～960℃	600～850℃	950～1,040℃

※脱水反応を起こし、結晶構造が崩壊して強度を失う温度をいう。

出典：大気中発がん物質のレビュー-石綿-S55.3
As-rec.粉砕スレート

900℃粗粒四

図（2）-5: スレート板の加熱前（左）および加

クリソタイルおよびアモーサイトの組成は以下に示す通りであり、結晶水(OH)基を含有している。しかしながら高温加熱(表3参照)により以下の反応により結晶水が脱離して、酸化物に変化する事が知られている。

$$ \begin{aligned}&(a) クリソタイル \left(Mg_{6}Si_{4}O_{10}(OH)_{8}\right)\\&\quad Mg_{6}Si_{4}O_{10}(OH)_{8}\quad\rightarrow\quad Mg_{6}Si_{4}O_{14}\quad+\quad4H_{2}O\\&(b) アモーサイト \left(Mg_{7}Si_{8}O_{22}(OH)_{2}\right)\\&\quad Mg_{7}Si_{8}O_{22}(OH)_{2}\quad\rightarrow\quad Mg_{7}Si_{8}O_{23}\quad+\quad H_{2}O\quad(2-2)\end{aligned} $$

これらの分解反応を考慮すると、800℃以上の昇温により分解反応が生じる事によりMg-Si-O系の酸化物が生成する事になる。

## 3 ）アスベストに関連する複酸化物

前述のように、クリソタイルやアモーサイトは高温でそれぞれMg_{6}Si_{4}O_{14}およびMg_{7}Si_{8}O_{23}等のMg-Si-O系の複酸化物に変化すると考えられるが、これはMgO-SiO_{2}の擬2元系平衡状態においては、図2－6に示されるような組成を有する事になる。