JPH09155319A

JPH09155319A - 重金属含有焼却灰等、シュレッダーダストの無公害化処理方法および再利用材の製造方法

Info

Publication number: JPH09155319A
Application number: JP32486195A
Authority: JP
Inventors: Takeo Tsutsui; 威雄筒井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】重金属を含有する焼却灰等やシュレッダーダ
ストを無公害化するための方法およびそれらの再利用材
の製造方法を提供する。【解決手段】重金属を含有する焼却灰および／または
ダストに、（ａ）炭酸ソーダおよび炭酸カリウムから選
ばれる少なくとも１種と、（ｂ）硫酸第一鉄、硫酸アル
ミニウムおよび水酸化アルミニウムから選ばれる少なく
とも１種と、（ｃ）セメント類を配合し、水を添加し混
練して硬化させることを特徴とする重金属含有焼却灰等
の無公害化処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シュレッダーダス
ト焼却灰等の重金属を含有する焼却灰等の無公害化処理
方法、シュレッダーダストの無公害化処理方法および再
利用材の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気炉ダストは、主に鉄の酸化物を含有
するものと、主に鉄、亜鉛、鉛、カドミウム等の酸化物
を含有するものに大別されるが、後者の発生量の方が多
い。このような電気炉ダストは、そのまま埋め立てる
と、雨水によって有害重金属イオンが溶出するので埋立
廃棄処分はできない。

【０００３】そこで還元性物質であるコークス粉等を電
気炉ダストに配合して造粒し、ロータリーキルン等で焼
却処理をして、揮化する亜鉛、鉛を回収する方法が採ら
れているが、処理費が高い上に、完全に揮化しない亜
鉛、鉛等が残渣のペレット中に残留するため、埋立処分
をすると残留重金属が溶出するという問題が残ってい
る。

【０００４】また、このような電気炉ダストに対し、セ
メントと高炉水滓粉末および硫酸第一鉄や塩化第一鉄を
添加し、混練して埋立廃棄処分する方法や溶融製鋼スラ
グに粘性および融点低下並びに溶出防止のために珪酸塩
質の岩石、鉱物、カラミ等と共にダストをバブリングし
ながら投入し、揮化物の亜鉛、鉛を回収し、残部はスラ
グ中に固定する方法が知られているが、実用化にはほと
んど至っていないのが現状である。

【０００５】また、都市ゴミ焼却灰は、そのまま山間部
や海岸等に埋立処分したり、一部はセメントを配合し水
を添加して混練後、硬化して埋立処分をしている。

【０００６】下水汚泥や工業廃水汚泥は都市化および工
業化の進展に伴い急増しているが、通常は焼却後そのま
まあるいはセメント類と混合し、散水後混練し硬化させ
て無公害化し、埋立廃棄処分されている。

【０００７】自動車のスクラップや家庭電化品のスクラ
ップを破砕する際に発生するシュレッダーダストは、有
害な重金属イオン等が溶出する。シュレッダーダスト
は、塩化ビニールやポリスチレン等の合成樹脂、ゴム、
木片、電池、塗料類を含有しているにもかかわらず、一
般の無害な廃棄物と同様に山間部や海岸等に安価に埋立
処分がなされていた。

【０００８】しかし、法律の改正で１９９６年１月よ
り、シュレッダーダストの処分は管理型の処分場へ廃棄
することが決まったが、有害な重金属イオン等に対する
対策はは何ら取られていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来シュレッダーダス
トからは有害な重金属は溶出しないのではないかと考え
られていたが、環境庁告示方法で重金属を測定すると、
Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｈｇ、Ａｓ等の有害重金属の溶出量
は規制値以上であることが判明した。従って、従来の埋
立処分では、有害な重金属が地中に放出されることにな
り、極めて危険である。そのため、国は法律で１９９６
年１月よりシュレッダーダストは管理型の処分地に処分
しなくてはならないとの方針を出したが、管理型の処分
地の不足という大きな問題を抱えている。

【００１０】また、シュレッダーダストを処分する方法
として焼却することが考えられる。しかし、シュレッダ
ーダストの中には、塩化ビニール、ポリウレタン、ポリ
スチレン等の合成樹脂やゴム等の可燃性材料が含まれて
おり、そのまま焼却すると、高エネルギー（約９０００
ｋｃａｌ／ｋｇ）をだし、さらに塩化ビニールが燃焼分
解して塩酸ガスを発生するため、炉壁や熱交換パイプ等
の損傷が起こるため、シュレッダーダストを焼却するこ
とは好ましくない。

【００１１】さらに、下水汚泥や工業廃水汚泥中にも重
金属イオンが含有されており、適度な熱量（約２０００
ｋｃａｌ／ｋｇ）を有しているにも関わらず、管理型処
分地に、そのままあるいはセメント等で硬化して埋立処
分されているが、ここでも処分地の確保が問題になって
いる。

【００１２】なお、都市ゴミの発生量も使い捨て時代に
なり増加し、ゴミ焼却場も増えているが塩化ビニール、
ポリウレタン等の合成樹脂やゴム類の可燃性材料、廃電
池等も焼却され有害重金属類も増加し、ここでも埋立処
分地の確保が問題となっている。

【００１３】同様に電気炉ダストにはＣｄ、Ｐｂ、Ｚｎ
等の重金属の酸化物が多く含有されており、セメント類
で固化処理しても、強化された溶出規制値（特にＰｂ
は、３．０ｍｇ／ｌから０．３ｍｇ／ｌに）をクリアす
ることは困難であり、両性を有するＰｂイオンの溶出防
止が叫ばれている。その反面、円高の関係で鉱石の輸入
品が安価になったため、還元処理して粗亜鉛等を回収す
る方法はコストが高くなり回収されなくなっている。

【００１４】従来法のセメント硬化法においては、セメ
ント中のカルシウムイオンが徐々に大気中のＣＯ₂と反
応し、中性化することによりアルカリ性を失い、重金属
が再溶出するという問題点があった。また、Ｐｂは両性
を示し環境基準が厳しくなり、埋立基準値でも３ｍｇ／
ｌから０．３ｍｇ／ｌへ、さらには０．１ｍｇ／ｌへと
厳しくなる可能性がある。水酸化物として封じ込めて溶
出を防止させる方法では難しくなりつつある。

【００１５】さらに、今後ますます埋立処分地の確保が
困難になり、廃棄物を減量化させるために焼却処分し、
これらを無公害化処理したものを、下層盤材や埋め戻し
材に再利用する技術が求められている。

【００１６】本発明が解決しようとする課題は、重金属
を含有する焼却灰等やシュレッダーダストを無公害化す
るための方法およびそれらの再利用材の製造方法を提供
することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、重金属を含
有する焼却灰を無公害化処理する方法を鋭意研究したと
ころ、焼却灰をセメント固化する際に２種以上の無機塩
を共存させることにより上記課題を解決できることを見
出し、本発明を完成するに至ったものである。すなわち
本発明は、重金属を含有する焼却灰および／またはダ
ストに、（ａ）炭酸ソーダおよび炭酸カリウムから選ば
れる少なくとも１種と、（ｂ）硫酸第一鉄、硫酸アルミ
ニウムおよび水酸化アルミニウムから選ばれる少なくと
も１種と、（ｃ）セメント類を配合し、水を添加し混練
して硬化させることを特徴とする重金属含有焼却灰等の
無公害化処理方法、シュレッダーダストに、（ａ）炭酸
ソーダおよび炭酸カリウムから選ばれる少なくとも１種
と、（ｂ）硫酸第一鉄、硫酸アルミニウムおよび水酸化
アルミニウムから選ばれる少なくとも１種と、（ｃ）セ
メント類を配合し、水を添加し混練して硬化させること
を特徴とするシュレッダーダストの無公害化処理方法、
およびに重金属を含有する焼却灰および／またはダスト
に、（ａ）炭酸ソーダおよび炭酸カリウムから選ばれる
少なくとも１種と、（ｂ）硫酸第一鉄、硫酸アルミニウ
ムおよび水酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１
種と、（ｃ）セメント類を配合し、水を添加し混練して
硬化させることを特徴とする路盤材等の再利用材の製造
方法関するものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明における重金
属を含有する焼却灰とは、例えば、シュレッダーダスト
焼却灰、下水汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却灰および工業廃
水処理汚泥焼却灰から選ばれる少なくとも１種である。
なお、これらの焼却灰は、飛灰であってもよい。また、
ダストとしては、例えば、電気炉ダストを挙げることが
できる。

【００１９】請求項４記載の発明における、シュレッダ
ーダストとは、自動車や家庭電化製品などのスクラップ
を破砕して得られるものであり、通常は１５ｍｍ以下に
破砕されたものである。

【００２０】重金属を含有する焼却灰もしくはシュレッ
ダーダストに配合する無機塩は、（ａ）炭酸ソーダおよ
び炭酸カリウムから選ばれる少なくとも１種と、（ｂ）
硫酸第一鉄、硫酸アルミニウムおよび水酸化アルミニウ
ムから選ばれる少なくとも１種の無機塩である。

【００２１】本発明において添加される無機塩のうち、
（ａ）の炭酸ソーダや炭酸カリウムの炭酸イオンは重金
属と反応して、水に不溶の炭酸カドミウムや炭酸鉛を形
成する。（ａ）成分のカリウムイオンやナトリウムイオ
ンは、アルカリ源として重金属の水酸化物を形成する。

【００２２】このカリウムイオンやナトリウムイオンが
大気中の炭酸ガスと反応して、再度炭酸カリウムや炭酸
ナトリウムを形成しても、これらの化合物は水に可溶で
アルカリ性を呈するので、焼却灰のアルカリ性を失わせ
ることなく、重金属の溶出を防止できる。

【００２３】また、陰イオンのＡｓやＣｒイオン等は
（ｂ）成分中の硫酸第一鉄のＦｅ²⁺や硫酸アルミニウム
のＡｌ³⁺と反応し、水酸化物を形成し、これらの重金属
の溶出を防ぐことができる。

【００２４】さらに本発明方法において用いられるセメ
ント類は、固化強度を持たせるために使用するものであ
り、カルシウムイオンと反応し、水酸化物を形成し、水
に不溶化させるので、併用することにより長期に安定す
る。本発明に用いられるセメント類は、特に限定されな
いが、例えば、ポルトランドセメントや高炉セメント等
を挙げることができる。

【００２５】本発明における（ａ）〜（ｃ）の配合割合
は、（ａ）の無機塩を０．５〜１．０重量％、（ｂ）の
無機塩を０．５〜１．０重量％、（ｃ）のセメント類を
１５〜２０重量％配合すればよい。

【００２６】本発明方法においては、重金属を含有する
焼却灰もしくはシュレッダーダストに上記の割合で
（ａ）〜（ｃ）の成分を配合し、水を加えて混練して硬
化させればよい。水の量は特に限定されないが、混練時
の含水率が２５〜３５重量％となるように加えればよ
い。

【００２７】なお、本発明において、焼却灰や電気炉ダ
ストのｐＨを調整することにより硫化物を主成させ溶出
を防止するために硫化ソーダを併用してもよい。

【００２８】本発明方法により無公害化された焼却灰等
もしくはシュレッダーダストは、クラッシャー等で粗砕
して、路盤材や埋め戻し材として再利用することができ
る。また、固化させる際に型に流し込み、路盤用タイル
を製造してもよい。

【００２９】

【実施例】実施例１表１および表２に示した重金属を含有する各種の焼却灰
を用いて、表３に示した配合割合で、無機塩やセメント
を配合し、水を加えて混練し、ビニール袋へ入れて固化
させた。７日後の固化の状態を手で押して硬さを判定し
た。その結果を表３に示した。

【００３０】なお、代表的なものにつき、混練後、湿空
養生箱（２０℃±１℃、湿度６５％）で、７日、６ケ
月、１２ケ月養生し、環境庁告示方法（環境庁告示１３
号ロ）で重金属の溶出量を測定した。その結果を、表
４、５に示した。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】

【００３５】

【表５】

【００３６】表３〜５に示した結果から明らかなよう
に、セメント単独で固化させたもの（配合Ｎｏ．１〜
６）や、硫酸第一鉄と硫化ソーダを併用してセメント固
化したもの（配合Ｎｏ．７〜１２）は、鉛やカドミウム
などの重金属の溶出量が増加し、規制値をオーバーする
ことが分かった。

【００３７】一方、本発明のように（ａ）成分および
（ｂ）成分の２種の無機塩を併用したものは、鉛、カド
ミウム、６価クロムなどの有害重金属が溶出せず、無公
害化されていることが分かる。

【００３８】実施例２表２に示した物性を有するシュレッダーダスト（１５ｍ
ｍ以下）を用いて、表６に示したように各種の無機塩と
セメントを混合し、水を加えて混練し、固化させた。固
化の状態と、溶出イオン濃度を測定し、表６〜８にその
結果を示した。

【００３９】

【表６】

【００４０】

【表７】

【００４１】

【表８】

【００４２】表６〜８に示した結果から明らかなよう
に、シュレッダーダストに（ａ）成分および（ｂ）成分
の２種の無機塩を併用しセメントで固化することによ
り、鉛、、カドミウムおよび６価クロムなどの有害金属
の溶出を防止することができ、シュレッダーダストの無
公害化することできることが分かる。

【００４３】実施例３電気炉ダスト８２５Ｋｇ、硫酸第一鉄５Ｋｇ、硫酸アル
ミニウム１０Ｋｇ、炭酸ソーダ５Ｋｇ、炭酸カリウム５
Ｋｇをアイリッヒミキサーに入れて１０分間混合し、水
を加えて約５分間混練した後セメントを１５０Ｋｇ添加
して、約１０分間混練して、ミキサーから取出して自然
養生した。７日後にジョークラッシャーで粗砕し、骨材
試験用サンプルを取り、ＪＩＳ法に従って物理性状を調
べた。その結果を表９に示す。

【００４４】また、ミキサーから取り出した混練物をＪ
ＩＳ型枠（１０ｃｍφ×２０ｃｍ）に詰めて供試体を調
製し、一軸圧縮強さを測定した。かつ、環境庁告示方法
に準拠して重金属の溶出試験を行った。その結果も併せ
て表９に示す。

【００４５】実施例４電気炉ダスト２１５Ｋｇ、シュレッダーダスト焼却灰２
００Ｋｇ、下水汚泥焼却灰２００Ｋｇ、工業廃水汚泥焼
却灰２００Ｋｇ、硫酸第一鉄５Ｋｇ、硫化ソーダ１０Ｋ
ｇ、硫酸アルミニウム１０Ｋｇ、炭酸ソーダ１０Ｋｇを
アイリッヒミキサーに入れて１０分間混合し、水を加え
て約５分間混練した後セメントを１５０Ｋｇ添加して、
約１０分間混練して、ミキサーから取出して自然養生し
た。７日後にジョークラッシャーで粗砕し、実施例２に
準じて各種の試験を行った。その結果を表９に示す。

【００４６】

【表９】

【００４７】

【発明の効果】本発明により、鉛、カドミウム、６価ク
ロムなどの有害な重金属を含有する各種の焼却灰やシュ
レッダーダストを無公害化処理することができる。本発
明により無公害化処理された焼却灰やシュレッダーダス
トから有害な重金属は溶出しないため、これらを路盤材
や埋戻し材として有効に再利用することができる。ま
た、本発明方法により無公害化された焼却灰やシュレッ
ダーダストは、管理処分地でなくとも埋戻し処分できる
ため、処分地の確保が容易にできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 //(Ｃ０４Ｂ 28/02 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０１Ｍ 18:06 ３０１Ｎ 22:10 22:14 22:06）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重金属を含有する焼却灰および／または
ダストに、（ａ）炭酸ソーダおよび炭酸カリウムから選
ばれる少なくとも１種と、（ｂ）硫酸第一鉄、硫酸アル
ミニウムおよび水酸化アルミニウムから選ばれる少なく
とも１種と、（ｃ）セメント類を配合し、水を添加し混
練して硬化させることを特徴とする重金属含有焼却灰等
の無公害化処理方法。
【請求項２】重金属を含有する焼却灰が、シュレッダ
ーダスト焼却灰、下水汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却灰およ
び工業廃水処理汚泥焼却灰から選ばれる少なくとも１種
である請求項１記載の重金属含有焼却灰等の無公害化処
理方法。
【請求項３】重金属を含有するダストが電気炉ダスト
である請求項１記載の重金属含有焼却灰等の無公害化処
理方法。
【請求項４】シュレッダーダストに、（ａ）炭酸ソー
ダおよび炭酸カリウムから選ばれる少なくとも１種と、
（ｂ）硫酸第一鉄、硫酸アルミニウムおよび水酸化アル
ミニウムから選ばれる少なくとも１種と、（ｃ）セメン
ト類を配合し、水を添加し混練して硬化させることを特
徴とするシュレッダーダストの無公害化処理方法。
【請求項５】重金属を含有する焼却灰および／または
ダストに、（ａ）炭酸ソーダおよび炭酸カリウムから選
ばれる少なくとも１種と、（ｂ）硫酸第一鉄、硫酸アル
ミニウムおよび水酸化アルミニウムから選ばれる少なく
とも１種と、（ｃ）セメント類を配合し、水を添加し混
練して硬化させることを特徴とする路盤材等の再利用材
の製造方法。