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技術 産業廃棄物の造粒処理方法、造粒物およびコンクリート構造体

出願人 森田要二村誠二
発明者 森田要二村誠二
出願日 1994年8月23日 (25年10ヶ月経過) 出願番号 1994-198583
公開日 1996年3月5日 (24年4ヶ月経過) 公開番号 1996-057443
状態 拒絶査定
技術分野 固体廃棄物の処理 セメント、コンクリート、人造石、その養正 セメント、コンクリート、人造石、その養生
主要キーワード 廃棄処分量 コバルトアンミン錯体 セメント固化物 廃棄作業 ダスト類 サミット コンクリート硬化物 養生日数
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この項目の情報は公開日時点(1996年3月5日)のものです。
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目的

アルミニウム亜鉛などの金属類を含有する産業廃棄物をも処理しうる産業廃棄物の処理方法を提供することを主な目的とする。さらに、廃棄処分量を減少させるために、産業廃棄物の有効利用を図ることをも目的とする。

構成

1.産業廃棄物をセメントにより固化する方法において、(イ)予め産業廃棄物をアルカリ金属塩アルカリ性水溶液コバルトアンミン錯体酸性乃至中性溶液との組合せからなる処理剤により処理する工程、および(ロ)上記工程(イ)により処理された産業廃棄物をセメントと水の存在下に造粒する工程を備えたことを特徴とする方法。

概要

背景

概要

アルミニウム亜鉛などの金属類を含有する産業廃棄物をも処理しうる産業廃棄物の処理方法を提供することを主な目的とする。さらに、廃棄処分量を減少させるために、産業廃棄物の有効利用を図ることをも目的とする。

1.産業廃棄物をセメントにより固化する方法において、(イ)予め産業廃棄物をアルカリ金属塩アルカリ性水溶液コバルトアンミン錯体酸性乃至中性溶液との組合せからなる処理剤により処理する工程、および(ロ)上記工程(イ)により処理された産業廃棄物をセメントと水の存在下に造粒する工程を備えたことを特徴とする方法。

目的

従って、本発明は、セメントの効果に有害なアルミニウム、亜鉛などの金属類を含有する産業廃棄物をも処理しうる産業廃棄物の処理方法を提供することを主な目的とする。

さらに、本発明は、廃棄処分量を減少させるために、産業廃棄物の有効利用を図ることをも、目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

産業廃棄物セメントにより固化する方法において、(イ)予め産業廃棄物をアルカリ金属塩アルカリ性水溶液コバルトアンミン錯体酸性乃至中性溶液との組合せからなる処理剤により処理する工程、および(ロ)上記工程(イ)により処理された産業廃棄物をセメントと水の存在下に造粒する工程を備えたことを特徴とする方法。

請求項2

産業廃棄物をセメントにより固化する方法において、(イ)予め産業廃棄物をアルカリ金属塩のアルカリ性水溶液とコバルトアンミン錯体の酸性乃至中性溶液との組合せからなる処理剤により処理する工程、(ロ)上記工程(イ)により処理された産業廃棄物をセメントと水の存在下に造粒する工程、および(ハ)上記工程(ロ)で得られた造粒物モルタルにより被覆する工程を備えたことを特徴とする方法。

請求項3

請求項1または2に記載の方法により得られた造粒物。

請求項4

請求項1または2に記載の方法により得られた造粒物を骨材の少なくとも一部とするコンクリート構造体

技術分野

0001

本発明は、産業廃棄物造粒処理方法、該方法により得られた造粒物および該造粒物を骨材として利用するコンクリート構造体に関する。

0002

産業廃棄物の最終処理方法として、産業廃棄物をセメントにより固化し、埋立処理することが広く行われている。この方法によれば、セメントと水を混合することにより生成するセメント硬化体強アルカリ性となり、産業廃棄物中の重金属の溶失を防止しうるとされている。しかしながら、この様にして形成されたセメント硬化体は、空気中に存在する二酸化炭素或いは雨水に溶け込んだ二酸化炭素により、表面が次第に中性化することは、避けられない。特に、硬化体が緻密でなく、内部に通じる微細空孔を有している場合には、内部に至るまで中性化が進行して、重金属溶失防止効果が失われてしまうことがある。従って、産業廃棄物のセメント硬化体は、できるだけ緻密で且つ一定の強度を有していることが好ましいが、現実には、少量のセメントで見かけのみの硬化体を形成させ、提供度且つ緻密性の低い状態で廃棄していることもある。

0003

特に、産業廃棄物中でも、特に電気集塵機灰、バッグフィルター灰などには、アルミニウム箔などを含む都市ゴミ由来する金属アルミニウムが残存していることが多い。この様なアルミニウム含有産業廃棄物にセメントを混合すると、セメント中アルカリと金属アルミニウムとが反応して、水素が発生するので、緻密な硬化体が得られなくなり、重金属の溶失を長期的に防ぐことができない。

0004

また、上記の産業廃棄物中でも、都市ゴミ焼却炉灰、ダスト類などには、かなりの量の硝酸亜鉛塩化亜鉛などの亜鉛化合物が含まれている。亜鉛は、他の重金属とは異なり、両性化物であるため、亜鉛化合物を含む産業廃棄物をセメントにより固化する場合には、セメントの強アルカリ性条件下に溶け出して、セメントの水和反応を妨害する。従って、通常は2時間程度で硬化する普通ポルトランドセメントが、この様な産業廃棄物に配合した場合には、数日経過後にも硬化しないので、セメント固化物成形できず、単にセメントと産業廃棄物とを混合した状態で埋め立て処理に供しているのが現状である。

0005

特公昭62−1669号公報は、「アルカリ金属塩水溶液に4重量%以下の塩化コバルト錯化合物を存在せしめ、併も之等の混合物アルカリ性であることを特徴とするセメントと共に産業廃棄物を処理するに当り使用する産業廃棄物硬化処理剤」を開示している。本発明者は、この公報に開示された技術に従って、電気集塵機灰、処理剤、セメントおよび水を混合し、乾燥しない様に留意しつつ1週間保持した後、型枠に入れたところ、ガスの発生により、膨れを生じ、また、乾燥体は、殆ど強度を示さなかった。このことから、特公昭62−1669号公報に記載された方法は、その実施例に記載された特定の産業廃棄物の処理には有効であったとしても、亜鉛化合物を含有する産業廃棄物の処理には、効果がほとんどないことが判明した。

0006

また、別の観点からいうならば、従来産業廃棄物は、所定の処理を終えた後、ほとんどが埋立などにより廃棄処分されている。しかしながら、廃棄物の増加、埋立用地の減少などの理由により、その全量をこれまで通りに廃棄処理することは次第に困難となりつつある。

発明が解決しようとする課題

0007

従って、本発明は、セメントの効果に有害なアルミニウム、亜鉛などの金属類を含有する産業廃棄物をも処理しうる産業廃棄物の処理方法を提供することを主な目的とする。

0008

さらに、本発明は、廃棄処分量を減少させるために、産業廃棄物の有効利用を図ることをも、目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明者は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を進めた結果、アルミニウム含有産業廃棄物をまずアルカリ水溶液で処理した後、中性乃至酸性コバルトアンミン錯体溶液を加え、次いでセメントを配合する場合には、ガス発生による膨れとセメントの硬化不良とを防止しうることを見出した。

0010

さらに、本発明者の研究によれば、上記の様にして処理した産業廃棄物にセメントを配合し、造粒する場合には、高強度で、化学的に安定した造粒物が得られること、得られた造粒物は、骨材として有効利用することが可能であることなどを見出した。

0011

本発明は、これらの新しい知見に基づいて完成されたものであり、下記の産業廃棄物の造粒処理方法およびコンクリート構造体を提供するものである;
1.産業廃棄物をセメントにより固化する方法において、(イ)予め産業廃棄物をアルカリ金属塩アルカリ性水溶液とコバルトアンミン錯体の酸性乃至中性溶液との組合せからなる処理剤により処理する工程、および(ロ)上記工程(イ)により処理された産業廃棄物をセメントと水の存在下に造粒する工程を備えたことを特徴とする方法。

0012

2.産業廃棄物をセメントにより固化する方法において、(イ)予め産業廃棄物をアルカリ金属塩のアルカリ性水溶液とコバルトアンミン錯体の酸性乃至中性溶液との組合せからなる処理剤により処理する工程、(ロ)上記工程(イ)により処理された産業廃棄物をセメントと水の存在下に造粒する工程、および(ハ)上記工程(ロ)で得られた造粒物をモルタルにより被覆する工程を備えたことを特徴とする方法。

0013

3.上記項1または2に記載の方法により得られた造粒物。

0014

4.上記項1または2に記載の方法により得られた造粒物を骨材の少なくとも一部とするコンクリート構造体。

0015

なお、本願明細書において、“%”および“部”とあるのは、それぞれ“重量%”および“重量部”を意味する。

0016

本発明は、ベントナイト汚泥、電気集塵機灰、バッグフィルター灰、電炉ダストなどの広範な産業廃棄物の処理に有用であり、特に従来技術では実質上処理できなかったアルミニウム、亜鉛などの金属類を含有する産業廃棄物(電気集塵機灰、バッグフィルター灰、電炉ダストなど)を処理し得る点において極めて有用である。

0017

本発明で使用する産業廃棄物処理剤は、アルカリ金属塩のアルカリ性水溶液(以下A液ということがある)とコバルトアンミン錯体の酸性乃至中性水溶液(以下B液ということがある)との組合せからなる。

0018

A液において使用するアルカリ金属塩としては、炭酸カリウム炭酸ナトリウム水酸化ナトリウムなどが例示される。産業廃棄物の処理時に使用するA液中のアルカリ金属塩の濃度は、通常13〜20%程度であり、より好ましくは15〜18%程度である。処理時のA液は、産業廃棄物に含まれている金属アルミニウムの溶解を促進するために、pH12以上であることが好ましく、13以上であることが特に望ましい。A液は、予め濃厚溶液を調製しておき、使用時に水を配合してその濃度を調製したり、或いはpH調製を行っても良い。

0019

B液は、塩化アンモニウムおよび塩化コバルトを含有し、これらは、コバルトアンミン錯体を形成している。B液における塩化アンモニウムの濃度は通常0.2〜1.7%程度(より好ましくは0.3〜1.5%程度)であり、塩化コバルトの濃度は通常0.1〜4%程度(より好ましくは0.1〜1.5%程度)である。上記のA液で処理された産業廃棄物に含まれる水酸化ナトリウムは、セメント固化体の強度低下を招くので、B液は、これらを中和するために、さらに酸を含有していることが必要である。B液における酸濃度は、通常7〜32%程度であり、より好ましくは15〜29%程度である。酸としては、セメントの初期水和反応の促進のため、塩酸がより好ましい。B液についても、予め濃厚溶液を調製しておき、使用時に水を配合してその濃度を調製したり、或いはpH調製を行っても良い。

0020

本発明を実施する場合には、まず産業廃棄物とA液とを十分に接触させる。接触は、産業廃棄物をA液に浸漬しても良く、或いは必要ならば、産業廃棄物とA液とを撹拌混合しても良い。産業廃棄物とA液との接触時間は、アルミニウム金属含有量、A液の濃度などに応じて適宜定めることができ、通常1時間以上である。

0021

次いで、上記の様にしてA液により処理した産業廃棄物にB液を加え、両者を十分に接触させた後、セメントおよび必要ならば水を加え、均一となる様に撹拌混合した後、造粒し、硬化させる。造粒に供する混合物の組成は、特に限定されるものではないが、処理済産業廃棄物50〜80部(固形分として)とセメント50〜20部との合計100部に対し、水10〜20部程度である。処理済産業廃棄物中に含まれる水分は、水の一部に算入する。

0022

なお、金属アルミニウムの含有量が少ない場合には、A液とB液とを同時に混合使用しても良い。

0023

造粒方法は、特に限定されず、公知の造粒機を使用して行うことが出来る。造粒物の粒径は、特に限定されるものではないが、取扱いの容易さ、後述する骨材としての用途などを考慮して、通常0.5〜20mm程度の範囲とすることが好ましい。

0024

造粒物は、それ自体高強度であり、且つ化学的に安定しているので、そのまま埋立などにより廃棄処理することが出来る。

0025

廃棄処理する場合には、貯蔵、取扱いなどが容易なので、脆弱コンクリート塊状物として廃棄する従来技術に比して、作業上有利である。

0026

上記の造粒物は、その表面をセメントモルタルなどにより被覆することにより、強度および化学安定性をさらに一層高めることが出来る。この場合には、貯蔵、廃棄作業時の取扱いなどは、より一層容易となる。

0027

また、上記のようにして得られた造粒物は、セメントなどによる被覆の有無にかかわらず、その優れた強度的および化学的性質の故に、コンクリートブロックインターロッキングブロック透水性舗装板、ブロック、レンガなどのコンクリート構造体用の骨材或いは骨材の一部として有効に利用することが出来る。この場合、コンクリート構造体の製造は、常法に従って行えばよい。

0028

なお、上記においては、主に金属アルミニウム含有産業廃棄物について説明したが、本発明は、金属アルミニウムを含有しない産業廃棄物の処理にも有用であることはいうまでもない。

発明の効果

0029

本発明によれば、アルミニウム含有産業廃棄物をセメントにより固化するに際し、高強度を有する粒状硬化体(造粒物)を形成させることができる。

0030

得られた粒状硬化体は、緻密であり、高強度で且つ化学的に安定しているので、公知技術による塊状のコンクリート硬化物に比して、埋立処理した場合にも、有害重金属の溶出などを効果的に抑制できる。

0031

また、造粒物の表面をセメントなどにより被覆することにより、さらに一層効果を高めることが出来る。

0032

小径の造粒物は、取扱いが容易なので、脆弱なコンクリートの塊状物として廃棄する従来技術に比して、作業上有利であり、高密度の廃棄が可能となる。

0033

得られた造粒物は、コンクリート構造体における骨材としても、有効利用可能である。

0034

以下に比較例および実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。

0035

比較例1
特公昭62−1669号公報の実施例2の処方に準じて下記の比較処理剤を調製した。

0036

塩化ナトリウム6.0%
炭酸カリウム5.5%
炭酸ナトリウム7.0%
塩化アンモニウム2.0%
塩化コバルト0.4%
水 79.1%
次いで、電気集塵機灰(アルミニウム含量6.36%、亜鉛含量3.75%)、ポルトランドセメントおよび標準砂を良く混合した後、上記で得た比較処理液を少量づつ撹拌下に混合し、さらに不足する水分を補給して、成形体を得た。使用した各成分の重量割合は、下記の通りであった。

0037

電気集塵機灰 39部
ポルトランドセメント29部
標準砂29部
処理液3部
得られた円筒型成形体サミットモールド、直径5cm×高さ10cm)の所定養生日数経過後の圧縮強度は、下記の通りであった。

0038

養生日数圧 縮 強 度
7日 5.3kgf/cm2
28日 6.5kgf/cm2
なお、得られた成形体は、セメントの硬化体というよりは、混合物中の水分が抜け出して固形化した様な状態にあり、簡単に崩壊した。従って、本発明との直接比較を行うための粒状硬化体を得ることは、不可能であった。

0039

比較例2
比較例1と同様の比較処理液を使用して、電炉灰の処理を行った。すなわち、電炉灰(アルミニウム含量2.85%、バリウム含量4.2%)、ポルトランドセメントおよび標準砂を良く混合した後、上記の比較処理液を少量づつ撹拌下に混合し、さらに不足する水分を補給して、成形体を得た。使用した各成分の重量割合は、下記の通りであった。

0040

電炉灰 52部
ポルトランドセメント22部
標準砂22部
処理液4部
得られた円筒型成形体(サミットモールド、直径5cm×高さ10cm)の所定養生日数経過後の圧縮強度は、下記の通りであった。

0041

養生日数圧 縮 強 度
7日 5.8kgf/cm2
28日 6.5kgf/cm2
電炉灰に含まれるバリウムがセメントの硬化を異常に促進したが、セメントの水和反応は正常に行われず、得られた成形体は、簡単に崩壊した。この場合にも、本発明との直接比較を行うための粒状硬化体を得ることは、不可能であった。

0042

実施例1
下記に示す組成のA液(pH14)およびB液(pH1)を予め調製した。

0043

A 液
炭酸カリウム9%
炭酸ナトリウム12%
水酸化ナトリウム11.5%
水 67.5%
B 液
塩化アンモニウム5%
塩化コバルト1%
塩酸9%
水 85%
次いで、比較例1と同様の電気集塵機灰100部にA液3.8部および水8部とを加え、5時間放置しておいた後、B液3.8部、セメント42部および水2部とを加え、混練し、造粒成形し、硬化させた。

0044

次いで、得られた造粒物について、下記の各種の溶出試験を行った。

0045

0046

表1に示す通り、本発明による造粒物は、全ての溶出試験に合格しており、造粒物が化学的安定性に極めて優れていることが明らかである。

0047

実施例2
下記の表2に示す割合で各材料を均一に混合した後、コンクリート強度試験供試体寸法=直径10cm×高さ20cm;材令=7日)を行った。結果を表3に示す。

0048

0049

0050

表3に示す結果から、本発明による造粒物を骨材として使用するコンクリート構造体の圧縮強度が高いことが明らかである。

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