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JPH1043716A - Stabilizing and fixing method of incineration ash of garbage - Google Patents

Stabilizing and fixing method of incineration ash of garbage

Info

Publication number
JPH1043716A
JPH1043716A JP20961696A JP20961696A JPH1043716A JP H1043716 A JPH1043716 A JP H1043716A JP 20961696 A JP20961696 A JP 20961696A JP 20961696 A JP20961696 A JP 20961696A JP H1043716 A JPH1043716 A JP H1043716A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum phosphate
phosphate cement
ash
incineration ash
general
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20961696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isao Inoue
功 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ECO KEIKAKU KK
Original Assignee
ECO KEIKAKU KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ECO KEIKAKU KK filed Critical ECO KEIKAKU KK
Priority to JP20961696A priority Critical patent/JPH1043716A/en
Publication of JPH1043716A publication Critical patent/JPH1043716A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize and fix not only an EP ash but a general incineration ash by mixing general incineration ash with an aluminum phosphate cement, adding and kneading a hardening agent and water to the mixture, predrying the kneaded material and heating the dried material to obtain an inorg. hardened body. SOLUTION: When incineration ash of garbage is to be stabilized and fixed as an inorg. hardened body, a general incineration ash is mixed with an aluminum phosphate cement in a same amt. and then a hardening agent (aluminum oxide powder) by 10% of the aluminum phosphate cement and a little amt. of water to control the viscosity are added and kneaded to the mixture. The kneaded material is predried in a drying chamber at 80 deg.C for 30min, and then the kneaded material after predried is pulverized into <=300μm size. The pulverized material is supplied to fill a metal die, pressed in a hotpress and heated for each one hour at 80 deg.C, at 150 deg.C and at 200 deg.C. Then the pressed body released from the die is put in another drying container and heat treated at 300 deg.C for 2 hours to obtain a specified hardened body.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ焼却灰の安定
固化方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for stably solidifying refuse incineration ash.

【0002】[0002]

【従来の技術】家庭から出るゴミは、焼却施設で処理さ
れている。この焼却によって一般焼却灰が多数発生す
る。一般焼却灰は、有害金属を含むことが少ないので、
そのまま埋立られている。しかし、風による飛散、運搬
時の減容化、再資源化などの点からは、安定固化させる
ことが必要である。また、酸性雨等による土壌の酸性化
によって、溶出する恐れがあることなどからも安定化が
必要である。焼却炉で生じた焼却灰のうち、電気集塵装
置で集められるEP灰は、有害重金属等が多く含まれて
いるので、灰の中に含まれる重金属を安定化することが
義務付けられている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Garbage from homes is disposed of in incineration facilities. This incineration produces a large amount of general incineration ash. Since general incineration ash contains little harmful metals,
It is buried as it is. However, from the viewpoints of scattering by wind, volume reduction during transportation, and recycling, it is necessary to stabilize and solidify. In addition, stabilization is necessary because the soil may be eluted by acidification of soil due to acid rain or the like. Of the incineration ash generated in the incinerator, EP ash collected by an electric dust collector contains a large amount of harmful heavy metals and the like, so that it is required to stabilize heavy metals contained in the ash.

【0003】EP灰の安定化法として、これまでに開発
あるいは実用化された方法としては、(1)プラズマ溶融
法、(2)コンクリ−ト固化法、(3)薬剤処理法などがあ
る。すでに、これらの方法は一部の自治体で実施されて
いる。しかし、(1)のプラズマ溶融法では、莫大な設備
費と運転経費を必要とする。また、(2)のコンクリ−ト
固化法では、安定化に不安がある。マトリックスがアル
カリ性であるならば金属の溶れ出しはないが、中性化が
生じると水に溶け出しやすくなり、長期間安定であると
はかぎらない。(3)の薬剤処理法は、薬剤自体が有機化
合物であるから長期安定性にかけることや、耐熱性には
問題がある。また、安定化はできても固化はできない。
これらの問題に対し、本発明者らは、EP灰中の鉛を安
定固化させる薬剤として、リン酸アルミニウムを使用す
る方法を開示した(特願平7−197507号)。
As methods for stabilizing EP ash, there have been developed (1) a plasma melting method, (2) a concrete solidification method, and (3) a chemical treatment method. Already, these methods have been implemented in some municipalities. However, the plasma melting method of (1) requires enormous equipment costs and operation costs. In the concrete solidification method (2), there is a concern about stabilization. If the matrix is alkaline, there will be no leaching of metal, but if neutralization occurs, it will be more liable to dissolve in water and will not always be stable for a long time. The chemical treatment method (3) has problems in terms of long-term stability and heat resistance because the chemical itself is an organic compound. In addition, solidification is not possible even though stabilization is possible.
To solve these problems, the present inventors have disclosed a method of using aluminum phosphate as an agent for stably solidifying lead in EP ash (Japanese Patent Application No. 7-197507).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような現状に鑑
み、一般焼却灰に関しても安定固化させることが21世
紀のクリ−ンな地球を保全することから必要であると考
え、EP灰のみならず一般焼却灰をも安定固化させる方
法を提供することを課題とする。
In view of the above situation, it is considered that it is necessary to stabilize and solidify general incinerated ash in order to preserve the clean earth in the 21st century. It is an object of the present invention to provide a method for stably solidifying general incineration ash.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】一般焼却灰とリン酸アル
ミニウムセメントとを混合し、この混合物に硬化剤と水
を加えて混練りし、この混練物を予備乾燥したものを加
熱することによって無機質硬化体とする。
Means for Solving the Problems General incinerated ash and aluminum phosphate cement are mixed, a hardening agent and water are added to the mixture, and the mixture is kneaded. It is a cured product.

【0006】[0006]

【実施例】さて、一般焼却灰を固化するには、無機質の
バインダ−あるいは薬剤が必要である。無機系のバイン
ダ−として、セメント、水ガラス、石膏などがあるが、
これらは耐熱性、耐水性、中性劣化、接着性および機械
的強度などのうちいずれかの点で問題がある。しかし、
リン酸アルミニウムセメントは、これらの点を満足する
ものであった。この薬剤は、300℃の焼成温度で優れ
た耐熱性、耐水性の無機硬化体となりうるものであるこ
とがわかった。
EXAMPLES In order to solidify general incineration ash, an inorganic binder or a chemical is required. As the inorganic binder, there are cement, water glass, gypsum, etc.
These have problems in any of heat resistance, water resistance, neutral deterioration, adhesiveness, mechanical strength and the like. But,
The aluminum phosphate cement satisfied these points. It has been found that this chemical can be an inorganic cured product having excellent heat resistance and water resistance at a firing temperature of 300 ° C.

【0007】そして、一般焼却灰とリン酸アルミニウム
セメントから無機質硬化体をつくる場合、配合、混合時
間、乾燥時間などの作成条件が、硬化体の機械的強度お
よび鉛の溶出挙動に与える影響について検討した結果、
高い機械的強度をもち、鉛の溶出しない無機質硬化体を
製造できることが判り、一般焼却灰を安定固化すること
ができた。以下、無機質硬化体の製造方法にいたる予備
検討について述べたのち、本発明方法についてのべる。
[0007] In the case of producing an inorganic cured product from general incinerated ash and aluminum phosphate cement, the effects of preparation conditions such as blending, mixing time, and drying time on the mechanical strength of the cured product and the elution behavior of lead are examined. As a result,
It was found that it was possible to produce an inorganic cured product having high mechanical strength and no elution of lead, and it was possible to stably solidify general incinerated ash. Hereinafter, a preliminary study of the method for producing an inorganic cured product will be described, and then the method of the present invention will be described.

【0008】A.無機質硬化体の製造方法の予備的検討 (1)原料 リン酸アルミニウムセメントは、リン酸アルミニウムに
硬化剤を加えた無機質の高粘性バインダ−である。リン
酸アルミニウムセメントには、リンとアルミニウムとの
配合比によって様々なものがある。本発明に適用できる
リン酸アルミニウムセメントのP/Al(P25/Al2
3のモル比)は、3.0〜0.1である。この薬剤の特徴
は、溶液安定性が高いこと、試料との混練後、作業性が
長時間変化しないことなどである。一般焼却灰は、都市
ゴミ清掃工場から排出されたものをふるいで分別し、缶
などの大型の固形物は除去して使用した。
A. Preliminary Study on Production Method of Inorganic Hardened Material (1) Raw Material Aluminum phosphate cement is an inorganic high-viscosity binder obtained by adding a hardening agent to aluminum phosphate. There are various aluminum phosphate cements depending on the mixing ratio of phosphorus and aluminum. P / Al (P 2 O 5 / Al 2 ) of aluminum phosphate cement applicable to the present invention
Molar ratio of O 3 ) is 3.0 to 0.1. The characteristics of this drug are that the solution stability is high, and the workability does not change for a long time after kneading with the sample. General incineration ash was separated by sifting waste discharged from urban garbage disposal plants, and large solids such as cans were removed before use.

【0009】(2)硬化剤の選定 リン酸アルミニウムセメントは、それのみで50℃に加
熱しても、硬化速度は小さく、1日間経過しても硬化し
ない。それに対し金属酸化物などの硬化剤を加えると、
急速に硬化する。リン酸アルミニウムセメントの硬化速
度の調節は、硬化剤の添加によっておこなった。硬化剤
としては、各種塩基性物質、例えば酸化アルミニウム、
水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、酸化マグ
ネシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化ホ
ウ素などの無機化合物粉末であった。その他には、石
綿、タルク、フライアッシュなどもある。したがって、
一般焼却灰中には酸化カルシウム、酸化アルミニウム、
酸化ケイ素などの化合物を含んでいるので、一般焼却灰
自体も硬化剤になりうる。
(2) Selection of curing agent The aluminum phosphate cement alone has a low curing rate even when heated to 50 ° C., and does not cure even after one day. On the other hand, when a hardener such as metal oxide is added,
Cures rapidly. The setting speed of the aluminum phosphate cement was adjusted by adding a hardening agent. As the curing agent, various basic substances, for example, aluminum oxide,
It was an inorganic compound powder such as aluminum hydroxide, zinc oxide, zinc hydroxide, magnesium oxide, calcium oxide, calcium hydroxide, and boron oxide. Others include asbestos, talc and fly ash. Therefore,
Calcium oxide, aluminum oxide,
Since it contains compounds such as silicon oxide, general incineration ash itself can also be a curing agent.

【0010】リン酸アルミニウムセメントと硬化剤との
混合物を約500℃以上にまで加熱すると、両者間の反
応が進み、ますます硬化する。1200℃以上では、第
三リン酸アルミニウムAl23・P25となり、非常に
耐火性のすぐれた酸化物となる。リン酸アルミニウムセ
メントを硬化させるに必要な硬化剤の種類、量、灰とセ
メントとの配合量などについて予備的な検討を行った。
一般焼却灰に所定量の硬化剤および水を加え、よく手練
りした。さらに、リン酸アルミニウムセメントを一般焼
却灰と同様加え撹拌した。この混練物は、一日間室温で
乾燥後、昇温速度50℃/分で300℃まで加熱し、同
温度に1時間保持して硬化体を作った。作製した硬化体
の表面硬さ、表面平滑性などを検討した。
When the mixture of the aluminum phosphate cement and the hardener is heated to about 500 ° C. or higher, the reaction between the two proceeds and the hardener becomes more and more hard. At 1200 ° C. or higher, aluminum triphosphate is Al 2 O 3 .P 2 O 5 , which is an oxide having excellent fire resistance. Preliminary studies were conducted on the type and amount of hardener necessary for hardening the aluminum phosphate cement, and the blending amount of ash and cement.
A predetermined amount of a curing agent and water were added to the general incineration ash, and the mixture was thoroughly kneaded. Further, aluminum phosphate cement was added and stirred in the same manner as general incineration ash. The kneaded material was dried at room temperature for one day, heated to 300 ° C. at a rate of 50 ° C./min, and kept at the same temperature for 1 hour to form a cured product. The surface hardness, surface smoothness, etc. of the produced cured product were examined.

【0011】リン酸アルミニウムセメントの硬化速度
は、酸化マグネシウム>酸化亜鉛>酸化ホウ素>酸化カ
ルシウム>酸化アルミニウムの順であった。そして、酸
化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ホウ素および酸化カル
シウムなどを使用した硬化体では、膨張、ひび割れなど
の変形が多くあった。したがって、緻密な硬化体を作る
には、酸化アルミニウムが適していることが判った。そ
こで爾後の検討は、酸化アルミニウムで行った。
The setting speed of the aluminum phosphate cement was as follows: magnesium oxide> zinc oxide> boron oxide> calcium oxide> aluminum oxide. In the case of a cured product using magnesium oxide, zinc oxide, boron oxide, calcium oxide, or the like, there were many deformations such as expansion and cracking. Therefore, it was found that aluminum oxide was suitable for producing a dense cured product. Therefore, the subsequent examination was performed with aluminum oxide.

【0012】(3)配合の選定 硬化体を作製するための一般焼却灰とリン酸アルミニウ
ムセメントとの配合は、両者の混練物を型枠中にいれ、
ホットプレス下で加圧する型込め法で検討した。一般焼
却灰100部に、リン酸アルミニウムセメント(灰の1
0部、50部および100部)を加えた。次に、硬化剤
の酸化アルミニウムを、リン酸アルミニウムセメント量
の4%加え混練りした。混練物は、型枠中に充填し、乾
燥器中で100℃まで加熱した。脱型後、300℃まで
加熱し、同温度で1時間保持して硬化体を作った。作製
した硬化体の嵩密度、曲げ強度(三点曲げ強度試験法)
およびヤング率を求めた。
(3) Selection of Mixing The mixing of general incineration ash and aluminum phosphate cement for producing a hardened body is performed by putting the kneaded material of both into a mold,
It examined by the embedding method which pressurizes under a hot press. Aluminum phosphate cement (ash 1)
0, 50 and 100 parts). Next, aluminum oxide as a curing agent was added and kneaded at 4% of the amount of aluminum phosphate cement. The kneaded material was filled in a mold and heated to 100 ° C. in a dryer. After releasing from the mold, it was heated to 300 ° C. and kept at the same temperature for 1 hour to form a cured product. Bulk density and flexural strength (three-point flexural strength test method) of the prepared cured product
And Young's modulus were determined.

【0013】一般焼却灰とリン酸アルミニウムセメント
との配合比を変えて作製した。得られた硬化体の機械的
性質は、リン酸アルミニウムセメントの量によって影響
され、一般焼却灰量100部に対し、リン酸アルミニウ
ムセメント量が10部の場合は、硬化しなかった。一
方、リン酸アルミニウムセメント量が50部の場合は、
硬化したがその強度は2.0MPaと低いものであっ
た。ところが、一般焼却灰とリン酸アルミニウムセンメ
トが同量の場合には、曲げ強度6.0MPaの硬化体が
得られたので、以下の検討は一般焼却灰とリン酸アルミ
ニウムセメントとの同量の配合比を使用することにし
た。
The incineration ash and the aluminum phosphate cement were prepared by changing the mixing ratio. The mechanical properties of the obtained cured product were affected by the amount of aluminum phosphate cement. When the amount of aluminum phosphate cement was 10 parts with respect to the amount of general incinerated ash, it did not cure. On the other hand, when the amount of aluminum phosphate cement is 50 parts,
Although cured, its strength was as low as 2.0 MPa. However, when the same amount of general incinerated ash and aluminum phosphate cemet was used, a cured product having a bending strength of 6.0 MPa was obtained. We decided to use the compounding ratio.

【0014】B.無機質硬化体の製造方法 (1)基本的な製造方法 一般焼却灰と、同量のリン酸アルミニウムセメントとの
混合物に、リン酸アルミニウムセメント量の10%の硬
化剤(酸化アルミニウム粉末)と粘度調整のために若干
量の水を加え10分間混練りした。混練物は80℃の乾
燥器中で30分間予備乾燥を行った。予備乾燥後の混練
物は、300μm以下まで粉砕し、金属製の型枠(2.0
cm−5.0cm)中に充填した。次に、ホットプレス中で3
0MPaに加圧しながら、80℃、150℃ついで20
0℃に、各1時間づつ加熱保持した。そして、型枠中か
ら取り出した加圧物は、別の乾燥器中に入れ、300℃
で2時間の熱処理を行い、硬化体を作製した。
B. Production method of inorganic hardened material (1) Basic production method A mixture of general incineration ash and the same amount of aluminum phosphate cement, 10% curing agent (aluminum oxide powder) of aluminum phosphate cement and viscosity adjustment For this, a small amount of water was added and kneaded for 10 minutes. The kneaded material was preliminarily dried in a dryer at 80 ° C. for 30 minutes. The pre-dried kneaded material was pulverized to 300 μm or less, and a metal mold (2.0
cm-5.0 cm). Next, in hot press 3
80 ° C, 150 ° C, then 20 while pressing to 0MPa
It was kept at 0 ° C. for 1 hour each. Then, the pressurized material taken out of the mold is put into another dryer, and is heated at 300 ° C.
For 2 hours to produce a cured product.

【0015】(2)混練物の予備乾燥時間による機械的
特性への影響 リン酸アルミニウムセメントは、結合していない遊離状
態の水を約50%含んでおり、この水をいかに低温で効
率的に除去するかが重要であった。そこで、所定量の一
般焼却灰、リン酸アルミニウムセメント、酸化アルミニ
ウムおよび水との混合物を10分間混練し、80℃の乾
燥器中で所定時間(2時間、5時間、10時間、15時
間、20時間、25時間および30時間)予備乾燥を行
った。その後は、上記(1)の方法で硬化体を作製した。
(2) Effect on mechanical properties of pre-drying time of kneaded material Aluminum phosphate cement contains about 50% of unbound free water, and how efficiently this water can be used at low temperature It was important to remove. Therefore, a predetermined amount of a mixture of general incinerated ash, aluminum phosphate cement, aluminum oxide and water is kneaded for 10 minutes, and dried in an oven at 80 ° C. for a predetermined time (2 hours, 5 hours, 10 hours, 15 hours, 20 hours). Hours, 25 hours and 30 hours). Thereafter, a cured product was prepared by the method (1).

【0016】得られた硬化体の嵩密度および機械的強度
は、一般焼却灰とリン酸アルミニウムセメントとの予備
乾燥時間に大きく影響された。得られた硬化体の機械的
強度を表1に示す。硬化体の嵩密度は、いずれの場合も
1.7g/cm3であった。また、硬化体の曲げ強度は、予
備乾燥時間が短い場合は2.0MPa程度であったが、
15時間以上では20MPaと著しく高くなった。さら
に、予備乾燥時間が長くなるにつれて曲げ強度は増加
し、予備乾燥時間が20時間での硬化体の曲げ強度は2
3.0MPaと最大値を示した。予備乾燥時間をさらに
長くすると、曲げ強度は少しづつ低下した。
[0016] The bulk density and mechanical strength of the obtained cured product were greatly affected by the pre-drying time of general incinerated ash and aluminum phosphate cement. Table 1 shows the mechanical strength of the obtained cured product. The bulk density of the cured product was 1.7 g / cm 3 in each case. In addition, the bending strength of the cured body was about 2.0 MPa when the preliminary drying time was short,
After 15 hours or more, the pressure was remarkably high at 20 MPa. Further, the bending strength increases as the pre-drying time increases.
The maximum value was 3.0 MPa. As the pre-drying time was further increased, the bending strength gradually decreased.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】(3)混練物の混練時間による機械的性質
への影響 機械的強度の高い硬化体を作るには、一般焼却灰と液状
のリン酸アルミニウムセメントをいかに均一に混合し、
分散させるかであった。そこで、所定量の一般焼却灰、
リン酸アルミニウムセメント、酸化アルミニウムおよび
水の混練物を撹拌中にいれ、所定時間(10分、30
分、1時間、2時間、4時間および8時間)混練りし
た。その後は、上記2.3の方法で硬化体を作製した。
予備乾燥時間を20時間とし、混練時間を変えて硬化体
を作製した。混練り時間に対する硬化体の機械的強度を
表2に示す。混練り時間が10分の場合の硬化体は、嵩
密度1.6g/cm3、曲げ強度10.0MPaであった。
混練時間をさらに長くし、4時間処理の場合には、嵩密
度1.8g/cm3と高くなるとともに、曲げ強度は最大値
23.0MPaを示した。しかし、それ以上混練りを行
うと、硬化体の曲げ強度は低下した。機械的強度の差
は、硬化体の破断面の構造にも認めれた。混練時間が1
0分の硬化体では、一般焼却灰が集合体になっていて分
散の不良あるいは、破断面中に空隙が多く認められた。
それに対し、混練時間が4時間の硬化体の破断面は、空
隙が少なく緻密な状態を示していた。
(3) Influence on mechanical properties by kneading time of kneaded material In order to produce a cured product having high mechanical strength, general incinerated ash and liquid aluminum phosphate cement are mixed uniformly.
Or dispersed. Therefore, a certain amount of general incineration ash,
The kneaded product of aluminum phosphate cement, aluminum oxide, and water was stirred and stirred for a predetermined time (10 minutes, 30 minutes).
Minutes, 1 hour, 2 hours, 4 hours and 8 hours). Thereafter, a cured product was prepared by the method described in 2.3.
The preliminary drying time was set to 20 hours, and the kneading time was changed to produce a cured product. Table 2 shows the mechanical strength of the cured product with respect to the kneading time. When the kneading time was 10 minutes, the cured product had a bulk density of 1.6 g / cm 3 and a bending strength of 10.0 MPa.
When the kneading time was further increased and the treatment was carried out for 4 hours, the bulk density was increased to 1.8 g / cm 3, and the bending strength exhibited the maximum value of 23.0 MPa. However, when the kneading was further performed, the bending strength of the cured product was reduced. The difference in mechanical strength was also observed in the structure of the fracture surface of the cured product. 1 kneading time
In the hardened body of 0 minutes, general incineration ash was aggregated, and poor dispersion or many voids were found in the fractured surface.
On the other hand, the fractured surface of the cured product having a kneading time of 4 hours showed a dense state with few voids.

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】C.無機質硬化体の重金属溶出試験 (1)一般焼却灰からの鉛の溶出 実験に用いた一般焼却灰は、都市清掃工場から排出した
ものであった。この一般焼却灰100部に対し水を10
部加え、30分間、振とうした後の水溶液中の鉛の溶出
量を測定した。一般焼却灰と水とを振とうした溶液のp
Hは11.2、鉛溶出量は0.2ppmであった。鉛は、塩
基性下では水酸化物の沈澱を生じるため、水溶液中に鉛
は殆ど溶出しなかった。そこで、硝酸で種々のpHの水
溶液を作製し、その中に一般焼却灰を入れ、30分後に
ろ過してろ液中の鉛量を求めた。その結果、水に分散さ
せた場合のpHは11.2で、鉛溶出量は0.2ppmであ
ったが、硝酸を添加してpHを調節すると、鉛溶出量は
増大した。例えば、pH3.5では34.9ppm、pH2.
1では53.1ppm、pH1.5では54.1ppmであっ
た。しかし、本発明で使用したリン酸アルミニウムセメ
ントと、一般焼却灰との反応物のろ液のpHは5〜9を
示しており、硬化剤の選択、硬化条件の選定によって、
鉛の溶出を抑制することは、可能であった。一方、水と
一般焼却灰との固化物の硬さは、指で押すと簡単に崩れ
る程、もろい物であった。
C. Heavy Metal Leaching Test of Inorganic Hardened Material (1) Lead Leaching from General Incineration Ash Ash general incineration ash used in the experiment was discharged from an urban waste management plant. Add 10 parts of water to 100 parts of this general incinerated ash.
The amount of lead eluted in the aqueous solution after shaking for 30 minutes was measured. P of a solution obtained by shaking general incineration ash and water
H was 11.2, and the lead elution amount was 0.2 ppm. Since lead precipitates hydroxide under basic conditions, lead hardly eluted in the aqueous solution. Therefore, aqueous solutions of various pHs were prepared with nitric acid, and general incineration ash was put therein, and filtered 30 minutes later to determine the amount of lead in the filtrate. As a result, the pH when dispersed in water was 11.2, and the lead elution amount was 0.2 ppm. However, when the pH was adjusted by adding nitric acid, the lead elution amount increased. For example, at pH 3.5, 34.9 ppm and pH 2.
1 was 53.1 ppm and pH 1.5 was 54.1 ppm. However, the pH of the filtrate of the reaction product of the aluminum phosphate cement used in the present invention and general incineration ash shows 5 to 9, and depending on the selection of the curing agent and the curing conditions,
It was possible to suppress the elution of lead. On the other hand, the hardness of the solidified product of water and incinerated ash was so fragile that it easily collapsed when pressed with a finger.

【0021】(2)一般焼却灰の固化方法(その1) 一般焼却灰のリン酸アルミニウムセメントによる固化は
次のように行った。一般焼却灰は、標準ふるいにより分
別し、粒径が0.5mmから5.0mmまでのものを使用し
た。この一般焼却灰20グラムに所定量のリン酸アルミ
ニウムセメント(一般焼却灰の0.1部、0.2部、0.5
部および1.0部)と、硬化剤(酸化アルミニウムまた
は酸化亜鉛、リン酸アルミニウムセメントの0.1部、
0.2部および0.3部)を加えた。これらの混練物に水
を一般焼却灰の0.5部加え、手練りしながらよく撹拌
した。混合物は、蒸発皿中に入れ、室温放置あるいは、
電気炉を使用し各焼成条件(昇温速度 200℃/時
間、焼成温度 50℃、100℃、200℃、300℃
および400℃、焼成温度保持時間 30分)で処理
し、固化物を得た。
(2) Method of solidifying general incinerated ash (part 1) Solidification of general incinerated ash with aluminum phosphate cement was performed as follows. General incinerated ash was separated by a standard sieve and used having a particle size of 0.5 mm to 5.0 mm. A prescribed amount of aluminum phosphate cement (0.1 part, 0.2 part, 0.5 part of general incinerated ash) is added to 20 grams of this general incinerated ash.
Parts and 1.0 part) and a curing agent (aluminum oxide or zinc oxide, 0.1 part of aluminum phosphate cement)
(0.2 parts and 0.3 parts). Water was added to these kneaded materials in an amount of 0.5 parts of general incinerated ash, and the mixture was stirred well while kneading. The mixture is placed in an evaporating dish and left at room temperature or
Using an electric furnace, each firing condition (heating rate 200 ° C / hour, firing temperature 50 ° C, 100 ° C, 200 ° C, 300 ° C
And a calcination temperature holding time of 30 minutes) to obtain a solidified product.

【0022】固化物はふるいにかけ、固化物の粒度を所
定値以内にした。この固化物1部に対し、10部の水を
加え、環境庁告示第13号の産業廃棄物に含まれる金属
などの検定法により、毎分200回、横振とう幅4cm以
上5cm以下の振とう条件で、6時間振とうした。混合溶
液はろ過し、ろ液中の鉛含有量を高周波誘導結合プラズ
マ発光分析装置(ジャ−レルアッシュK.K製、ICA
P−575)で測定した。
The solidified product was sieved to make the particle size of the solidified product within a predetermined value. To 1 part of this solidified product, add 10 parts of water, and shake 200 times per minute with a horizontal shaking width of 4 cm or more and 5 cm or less according to the Environmental Agency Notification No. 13 for metals contained in industrial waste. Under shaking conditions, shaking was performed for 6 hours. The mixed solution was filtered, and the lead content in the filtrate was measured using a high-frequency inductively coupled plasma emission spectrometer (manufactured by Jarrell Ash KK, ICA).
P-575).

【0023】固化物Aの室温での溶出試験結果を表3に
示す。一般焼却灰100部に対し、リン酸アルミニウム
セメントが10部あるいは20部の場合の鉛の溶出量
は、廃掃法の基準値(0.3ppm)を超える場合があった。
しかし、リン酸アルミニウムセメントが50部以上の場
合では、基準値(0.3ppm)を超えることはなかった。し
たがって、一般焼却灰100部に対して、リン酸アルミ
ニウムセメントは50部以上が適量であることを示して
いる。リン酸アルミニウムセメントは酸性化合物であ
り、リン酸アルミニウムセメントの割合が増えると、溶
液の酸性度が増加するが、鉛の溶出量は減少の傾向にあ
る。固化物中の鉛は、イオンや、水酸化物の状態で存在
するのではなく、リン酸アルミニウムセメントと反応し
た状態であると思われる。また、室温あるいは焼成温度
100℃以下で固化させた場合の鉛溶出量は、0.4ppm
や0.5ppmであった。焼成温度200℃での鉛の溶出量
は、0.2ppm以上であった。一般焼却灰とリン酸アルミ
ニウムセメントの反応物の焼成温度は、200℃以上が
適当であった。硬化剤として酸化アルミニウムと硬化速
度の速い酸化亜鉛を使用し比較したが、両者の硬化およ
び溶出し状況には差は認められなかった。
The results of the dissolution test of the solidified product A at room temperature are shown in Table 3. The elution amount of lead when the aluminum phosphate cement was 10 parts or 20 parts with respect to 100 parts of general incineration ash sometimes exceeded the reference value (0.3 ppm) of the waste cleaning method.
However, when the amount of the aluminum phosphate cement was 50 parts or more, it did not exceed the reference value (0.3 ppm). Therefore, it is shown that 50 parts or more of aluminum phosphate cement is appropriate for 100 parts of general incinerated ash. Aluminum phosphate cement is an acidic compound. When the proportion of aluminum phosphate cement increases, the acidity of the solution increases, but the amount of lead eluted tends to decrease. It is considered that the lead in the solidified product does not exist in the form of ions or hydroxides but reacts with the aluminum phosphate cement. The lead elution amount when solidified at room temperature or at a sintering temperature of 100 ° C. or less is 0.4 ppm.
And 0.5 ppm. The elution amount of lead at a firing temperature of 200 ° C. was 0.2 ppm or more. The firing temperature of the reaction product of general incinerated ash and aluminum phosphate cement was suitably 200 ° C. or higher. A comparison was made between aluminum oxide and zinc oxide having a high curing rate as a curing agent, but no difference was observed in the curing and elution states of the two.

【0024】[0024]

【表3】 [Table 3]

【0025】(3)一般焼却灰の固化方法(その2) 一般焼却灰は、標準ふるいにより、粒径が0.3mmから
0.5mmに分別した。この一般焼却灰100部に硬化剤
(酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸
化カルシウムおよび酸化ホウ素など、一般焼却灰の0.
05部)を混合した物に、リン酸アルミニウムセメント
と純水を混合した物(それぞれ一般焼却灰の0.5部ず
つ)を一度に加え、自動撹拌機で、所定時間混合し、平
底蒸発皿に入れ、前述した条件で焼成し、固化物を得
た。自動撹拌機での撹拌時間は、5分、10分、30
分、60分、120分、180分であった。固化物は、
ふるいにかけ粒度を0.3mm以下にした。この固化物1
部に対し、10部量の水を加え、環境庁告示第13号の
「産業廃棄物に含まれる金属などの検定法」により、毎
分200回、横振とう幅4cm以上5cm以下の振とう条件
で、6時間振とうした。
(3) Method for solidifying general incinerated ash (part 2) The general incinerated ash was separated from a particle size of 0.3 mm to 0.5 mm by a standard sieve. A curing agent (aluminum oxide, zinc oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, etc.) is added to 100 parts of the general incinerated ash.
05 parts), a mixture of aluminum phosphate cement and pure water (each 0.5 parts of general incineration ash) was added at a time, and mixed with an automatic stirrer for a predetermined period of time. And baked under the conditions described above to obtain a solidified product. The stirring time with the automatic stirrer is 5 minutes, 10 minutes, 30 minutes.
Minutes, 60 minutes, 120 minutes, and 180 minutes. The solidified material is
The particle size was reduced to 0.3 mm or less. This solid 1
Add 10 parts of water to each part, and shake 200 times a minute with a horizontal shaking width of 4 cm or more and 5 cm or less according to the Environment Agency Notification No. 13 "Testing Methods for Metals Contained in Industrial Waste". Shake for 6 hours under the conditions.

【0026】上記の2種類の方法で溶出試験を行った溶
液をろ過し、ろ液中の鉛含有量を、高周波誘導結合プラ
ズマ発光分析装置(ジャ−レルアッシュK.K製、IC
AP−575)で測定した。自動撹拌機での撹拌時間を
変化させてつくった固化物からの鉛溶出量は、撹拌時間
が異なっても相違は殆どなかった。種々の硬化剤を添加
し、焼成温度100℃で調整した固化物を用いて、鉛の
溶出量を測定した。硬化剤無添加の時の鉛溶出量は、
0.4ppmであったが、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸
化マグネシウム、酸化カルシウムおよび酸化ホウ素など
の硬化剤を添加した場合の鉛の溶出量は、いずれも約
0.3ppm以下であり、硬化剤の種類による鉛溶出量の差
は認められなかった。
The solution subjected to the dissolution test by the above two methods is filtered, and the lead content in the filtrate is measured by using a high-frequency inductively coupled plasma emission spectrometer (Jarre Ash KK, IC
AP-575). The amount of lead eluted from the solidified material produced by changing the stirring time in the automatic stirrer was almost the same even when the stirring time was different. Various hardeners were added, and the amount of lead eluted was measured using a solidified material adjusted at a firing temperature of 100 ° C. The amount of lead elution when no hardener is added is
Although it was 0.4 ppm, the elution amount of lead when a hardening agent such as aluminum oxide, zinc oxide, magnesium oxide, calcium oxide and boron oxide was added was about 0.3 ppm or less in all cases. No difference in the amount of lead eluted by type was observed.

【0027】(4)一般焼却灰とリン酸アルミニウムセ
メントとの硬化物の熱水溶出試験 固化物の熱水中での鉛の溶出状況を検討するために、固
化物1部に対し、10部の水を加え、60℃の恒温槽中
で、所定時間(1日、10日および20日)放置し、熱
溶出試験を行った。その結果、溶出試験後の液はどの場
合もpH6.5からpH7.5を示した。また、鉛溶出量
は、いずれの場合も0.1ppm以下であった。
(4) Hot water elution test of hardened product of general incinerated ash and aluminum phosphate cement In order to examine the state of elution of lead in the hot water of the solidified product, 10 parts for 1 part of the solidified product Was added and left in a 60 ° C. constant temperature bath for a predetermined time (1, 10, and 20 days) to perform a thermal dissolution test. As a result, the liquid after the dissolution test showed pH 6.5 to pH 7.5 in all cases. The lead elution amount was 0.1 ppm or less in each case.

【0028】(5)人工灰のリン酸アルミニウムセメン
トによる安定化 一般焼却灰中に含まれると思われる成分を、人工的に混
合して、人工灰を作った。それの成分比(重量比)は、
酸化カルシウム8.96部、酸化ケイ素7.01部、酸化
アルミニウム3.83部、酸化鉛0.11部であった。こ
の人工灰中の鉛濃度は、498ppmであった(理論
値)。この人工灰とリン酸アルミニウムセメントとで固
化物Bを作り、室温溶出試験を行った。撹拌時間は10
分間、硬化剤はAl23であった。6時間振とう後の溶
液のpHは12.0以上を示した。人工灰中の鉛濃度
(理論値)は498ppmであるが、反応撹拌後室温で4
8時間放置した場合の鉛溶出量は、17.5ppmであっ
た。ところが、100℃から400℃の硬化条件で硬化
した物の鉛溶出量は0.1ppmであった。これらのことか
ら、一般焼却灰中の鉛は、一般焼却灰とリン酸アルミニ
ウムセメントを混合加熱することにより、より安定固化
することが分かった。
(5) Stabilization of Artificial Ash with Aluminum Phosphate Cement Components considered to be contained in general incinerated ash were artificially mixed to produce artificial ash. Its component ratio (weight ratio)
8.96 parts of calcium oxide, 7.01 parts of silicon oxide, 3.83 parts of aluminum oxide and 0.11 part of lead oxide. The lead concentration in this artificial ash was 498 ppm (theoretical value). A solid B was prepared from the artificial ash and the aluminum phosphate cement and subjected to a room temperature dissolution test. Stirring time is 10
For minutes, the curing agent was Al 2 O 3 . After shaking for 6 hours, the pH of the solution showed 12.0 or more. The lead concentration (theoretical value) in the artificial ash is 498 ppm.
The lead elution amount when left for 8 hours was 17.5 ppm. However, the amount of lead eluted from the product cured under the curing conditions of 100 ° C. to 400 ° C. was 0.1 ppm. From these facts, it was found that the lead in the general incinerated ash was solidified more stably by mixing and heating the general incinerated ash and the aluminum phosphate cement.

【0029】以上まとめると、一般焼却灰とリン酸アル
ミニウムセメントとを混合し、約300℃に加熱するこ
とによって、高い機械的強度および鉛の溶出しない無機
質硬化体が製造でき、安定固化された。そして、 (1)硬化体を作製する場合、焼却灰の粒度が大である
と、固化および安定化はするが、強度の低い硬化体とな
った。粒度は約20ミクロン以下であることが望まし
い。 (2)硬化体を作製する場合には、バインダ−であるリ
ン酸アルミニウムセメントの水分除去速度の制御が重要
であった。そして、粒度が微細で均質である場合、硬化
体の機械的強度は、80℃の予備乾燥時間に影響され、
予備乾燥時間を約20時間行った場合には、嵩密度1.
7g/cm3、曲げ強度23.2MPaの硬化体が得られ
た。 (3)さらに硬化体の機械的性質は、一般焼却灰とリン
酸アルミニウムセメントの混練時間に依存し、4時間行
った場合に最大値を示し、嵩密度1.7g/cm3、曲げ強
度23MPaの硬化体が得られた。 (4)又硬化体の溶出試験では、鉛などの重金属類の溶
け出しはなかった。
In summary, by mixing general incinerated ash and aluminum phosphate cement and heating to about 300 ° C., an inorganic hardened material having high mechanical strength and no lead elution could be produced and was solidified stably. (1) In the case of producing a cured product, if the particle size of the incinerated ash is large, the cured product is solidified and stabilized, but has a low strength. Desirably, the particle size is less than about 20 microns. (2) When producing a cured product, it was important to control the water removal rate of the aluminum phosphate cement as a binder. And when the particle size is fine and homogeneous, the mechanical strength of the cured product is affected by the pre-drying time at 80 ° C,
When the pre-drying time is about 20 hours, the bulk density is 1.
A cured product of 7 g / cm 3 and a flexural strength of 23.2 MPa was obtained. (3) Further, the mechanical properties of the cured product depend on the kneading time of the general incinerated ash and the aluminum phosphate cement, and show a maximum value after 4 hours, a bulk density of 1.7 g / cm 3 and a bending strength of 23 MPa. Was obtained. (4) In the dissolution test of the cured product, there was no dissolution of heavy metals such as lead.

【0030】[0030]

【発明の効果】このようにリン酸アルミニウムセメント
を一般焼却灰に混ぜて加熱することにより、高い機械的
強度を有し、鉛などの重金属類の溶出しない無機質硬化
体が製造でき、一般焼却灰を安定固化することができる
ので、クリ−ンな環境を保全することが可能となった。
As described above, by mixing aluminum phosphate cement with general incinerated ash and heating, it is possible to produce a hardened inorganic material having high mechanical strength and from which heavy metals such as lead are not eluted. Can be stably solidified, so that a clean environment can be preserved.

───────────────────────────────────────────────────── 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 18:10) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location C04B 18:10)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般焼却灰とリン酸アルミニウムセメン
トとを混合し、この混合物に硬化剤と水を加えて混練り
し、この混練物を予備乾燥したものを加熱することによ
って無機質硬化体とするゴミ焼却灰の安定固化方法。
1. An incinerated ash and an aluminum phosphate cement are mixed, a curing agent and water are added to the mixture, and the mixture is kneaded. The pre-dried kneaded material is heated to obtain an inorganic cured product. A stable solidification method for refuse incineration ash.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105642661A (en) * 2016-03-24 2016-06-08 浙江工商大学 Device and process for safely treating aluminum phosphide fumigating residues
CN105642661B (en) * 2016-03-24 2018-09-28 浙江工商大学 A kind of secure processing device and technique of aluminum phosphide fumigation residue

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