【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、有害物質を含有する廃棄物から有害物質が流出するのを抑制し前記廃棄物の利用を可能とする廃棄物利用セメント硬化体及びその製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、有害物質を含有する廃棄物の処理方法として廃棄物を陸上において埋立てたり、海洋に投棄する方法が採られていた。 これらの方法で処理する場合、廃棄物中に含有されている有害物質の流出抑制手段を事前に施さなければならないことが通例である。 廃棄物中の有害物質流出抑制の手段の一つとして、水溶性の物質を酸化、水酸化、硫化等により水に対する溶解度積を小さくして不溶形態とする方法がある。 しかし、この方法は手間を要し、上記処理設備を備えた処理場でなければ処理できず、処理しても廃棄物中の有害物質の含有率が高い場合には、実際上流出を抑制することは困難であった。 【０００３】一方、廃棄物をセメントで固化、固形化して廃棄物中の有害物質を封じ込める方法がある。 この方法によれば有害物質の溶出抑制効果はかなり高いが、少量の流出は避けられない。 この改良方法として、特開昭５４−７４２７３号公報に、硫酸第一鉄及びチオ尿素類を添加した後にセメントで固化、固形化する方法が開示されている。 上記公報に記載の方法では、有害物質の流出が十分に抑制される点では極めて優れているが、チオ尿素類には毒性や有害性の高いものがあり、作業性の上で好ましくない。 また、尿素類は高価であるという難点もある。 【０００４】また、特開昭５４−９１９６６号公報には、廃棄物にほう酸もしくはほう酸塩を主成分とする物質と、珪酸もしくは珪酸塩を主成分とする物質とを併用添加して加熱溶融する方法が開示されている。 この方法においても、有害物質の流出は十分に抑制される点で極めて優れている。 しかし、加熱溶融のために７００〜１
５００℃という高温が必要であり多量のエネルギーを消費するという難点がある。 【０００５】また、塩化ビニル樹脂の様な有機廃棄物の場合、多くの場合は埋立もしくは焼却の方法が選択されてきたが、埋立では上記のような溶出の問題や用地に限りがあること、焼却では燃焼時に有毒ガスが発生するという問題が生じており、従来の処理方法の選択自体が困難になる状況にある。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の廃棄物の処理に関する問題点に鑑み、作業上安全であって多量のエネルギーを必要とせずに、廃棄物中の有害物質の流出を抑制した、廃棄物利用セメント硬化体及びその製造方法を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、水に可溶な有害物質を含有する廃棄物が、炭酸化したセメント硬化体中に含有されてなる廃棄物利用セメント硬化体を提供する。 また、
請求項２記載の本発明は、水に可溶な有害物質を含有する廃棄物をセメント及び水と混合した混合物もしくは該混合物の硬化物に、加圧下で二酸化炭素を反応させることを特徴とする請求項１記載の廃棄物利用セメント硬化体の製造方法を提供する。 【０００８】本発明における水に可溶な有害物質を含有する廃棄物とは、例えば、クロム、水銀、鉛、カドミウム等の有害重金属元素を含有する廃棄物、例えば、スラグ、焼却灰、汚泥等の他、安定剤として鉛や錫を含んでいる塩化ビニル樹脂等が挙げられる。 【０００９】本発明における炭酸化したセメント硬化体は、セメント水和反応中の原料もしくはセメント水和物が炭酸化、すなわち、例えば、加圧下で二酸化炭素の反応を受けたものである。 この炭酸化したセメント硬化体は、上記廃棄物が炭酸化したセメント硬化体中に含有されてなるものであるが、含有される形態は特に限定されるものではなく、炭酸化セメント硬化体中に廃棄物が分散された状態や、炭酸化セメント硬化体で廃棄物を被覆した状態等が挙げられる。 【００１０】本発明で使用するセメントは、カルシウムシリケート系セメントまたはカルシウムアルミネート系セメントであれば特に限定なく使用できる。 上記カルシウムシリケート系セメントまたはカルシウムアルミネート系セメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、ジェットセメント、アルミナセメント、白色ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等のように、水が共存するとポルトランドセメントと反応し硬化性を発現する物質をポルトランドセメントに混合した混合セメントが挙げられる。 【００１１】上記セメントには、珪砂、川砂等のセメントモルタル用骨材；炭酸カルシウム、珪藻土等の無機充填材；木片、パルプ、各種繊維等の有機系骨材等が添加されていてもよい。 【００１２】水の添加量は、セメント、骨材、廃棄物の配合及び性状によって異なり、一律には定められない。
例えば、廃棄物が粒径１ｍｍ以下の粉末状のものである場合は、水は混合粉体に対して通常２０〜７０重量％、
好ましくは３０〜５０重量％添加される。 水の添加量が２０重量％未満もしくは７０重量％を超えると、セメント等と混合した混合物もしくは不完全硬化物と二酸化炭素との反応が不完全となる場合があるからである。 【００１３】本発明の製造方法では、水に可溶な有害物質を含有する廃棄物をセメント及び水と混合した直後の混合物、または該混合物を養生して得られる硬化物に、
加圧下で二酸化炭素を反応させる（以下「炭酸処理」という）。 具体的には上記混合物もしくは硬化物のセメントの硬化過程において、アルカリ成分、特にカルシウム成分を、加圧条件下、好ましくは加温加圧条件下で二酸化炭素と反応させるのである。 上記混合物を養生する場合の養生時間は特に限定されないが、二酸化炭素との反応活性を考慮すると短い方が好ましい。 【００１４】炭酸処理に用いる二酸化炭素の形態としては、例えば、液体、気体、超臨界状態等のものが挙げられる。 炭酸処理における加温温度は室温乃至３００℃の範囲内が好ましく、より好ましくは４０℃〜３００℃の範囲である。 加温温度は高いほど炭酸処理速度が速くなるので好ましいが、用いられる骨材等の添加物に有機系繊維等が含まれる場合は有機系繊維等の劣化が起こらない範囲の温度が好ましい。 【００１５】上記炭酸処理における加圧圧力は常圧（通常１ｋｇ／ｃｍ2 ）〜２００ｋｇ／ｃｍ2 が好ましく、
内部への炭酸化の進行を促進し、炭酸処理を短時間で行うためには５〜２００ｋｇ／ｃｍ2 がより好ましい。 【００１６】炭酸処理の処理時間は、セメントや骨材、 【００１７】炭酸処理の実用的な方法としては、例えば、水に可溶な有害物質を含有する廃棄物が炭酸化したセメント硬化体中に分散されたブロック状等の硬化体を製造する場合、該廃棄物とセメントとを所定比率で混合したものに水を所定量添加して混練した未硬化の混合物、もしくは、同様に混練して所定時間養生することで得られた硬化物を耐熱・耐圧容器に入れ、内部に二酸化炭素を所定圧力まで導入し、所定の温度まで昇温して所定時間炭酸化反応させる方法が採用される。 【００１８】また、上記廃棄物を炭酸化セメント硬化体が被覆した状態の硬化体を製造する場合は、例えば転動式のパン型造粒機に廃棄物とセメントと水等を投入して造粒する方法や、廃棄物が分散されたセメント硬化体を調製した後に破砕する方法により、セメントで廃棄物を被覆した硬化体を得た後に、上記と同様に炭酸化を行う方法等を利用することができる。 尚、得られた、炭酸化セメント硬化粒状体は、例えば、新たなセメント硬化体の製造に際して骨材等として使用可能である。 【００１９】（作用）本発明の廃棄物利用セメント硬化体は、水に可溶な有害物質を含有する廃棄物が、炭酸化したセメント硬化体中に含有されてなるので、かかる廃棄物は緻密な組織で覆われた状態となり、廃棄物からの有害物質の溶出量が大幅に減少する。 【００２０】また、本発明の廃棄物利用セメント硬化体の製造方法は、上記廃棄物をセメント及び水と混合した混合物もしくは該混合物の硬化物に、加圧下で二酸化炭素を反応させるので、セメントと二酸化炭素との反応が速やかに進行して緻密な硬化体となり、これにより最終処分場からの有害物質流出の危険性が著しく減少する。 【００２１】従って、本発明によれば、従来、水溶性の有害物質を不溶形態とするような処理設備を有する処理場に限られることなく、上記廃棄物の利用が可能となる。 また、従来は廃棄物の処分方法としては、埋立や海洋投棄という方法以外になかったが、本発明の廃棄物利用セメント硬化体は建築や土木用材料として利用することが可能であり、更に、本発明の方法で処理された廃棄物を利用した材料が再び廃棄物（二次廃棄物）となった場合でも、本発明の方法により二次廃棄物を建築や土木用材料として再度利用することも可能である。 【００２２】 【実施例】以下に本発明の実施例を掲げて説明する。 （実施例１〜３）水に可溶な有害物質を含有する廃棄物として下水汚泥溶融スラグを粒径１００μｍ以下に粉砕したもの４０ｇと、普通ポルトランドセメント３０ｇ、
粒径１００μｍの珪砂３０ｇとを混合し、これに表１に示した量の水を添加して混練した後、室温で２日間養生して得られた硬化物を耐熱・耐圧容器に入れ、該容器内部に二酸化炭素ガスを導入し、表１に示した温度、圧力、処理時間で炭酸処理した。 【００２３】（比較例１）炭酸処理しなかったこと以外は実施例１と同様にして硬化物を得た。 （比較例２）下水汚泥溶融スラグを粒径１００μｍ以下に粉砕したものだけを以下のＣｒイオン量測定のサンプルとして供した。 【００２４】上記実施例１〜３、比較例１で得た硬化物と、比較例２のものを５００ｍｌ中のイオン交換水中に３日間浸漬した後、溶出したＣｒイオン量をＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光分析）により測定し、その結果を表１に示した。 【００２５】 【表１】 【００２６】（実施例４、５）表２に示しような割合で普通ポルトランドセメント及び水を混合して調製したセメントペーストと、硬質塩化ビニル樹脂パイプの破砕物（サイズ：約１０ｍｍ程度）５００ｇを造粒機に投入し、攪拌、造粒を行い、セメントで塩化ビニル樹脂パイプの破砕物を被覆した硬化体を得た。 得られた造粒物を室温で１２時間養生した後に、オートクレーブ容器中において温度４０℃、圧力１００ｋｇ／ｃｍ2 、時間３０
分の条件で炭酸処理を行った。 【００２７】（比較例３）炭酸処理しなかったこと以外は実施例４と同様にして硬化物を得て、室温で２日間養生した。 （比較例４）硬質塩化ビニル樹脂パイプの破砕物（サイズ：約１０ｍｍ程度）５００ｇだけを以下のＰｂイオン量測定のサンプルとして供した。 【００２８】＊ 上記実施例４及び５、比較例３及び４
の粒状物をイオン交換水中に１０重量％となるように添加し、６０℃の水中に５日間浸漬した後に水中に含まれるＰｂイオン量を、実施例４及び５については原子吸光分析により、比較例３及び４についてはＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光分析）により測定し、その結果を表１に示した。 【００２９】 【発明の効果】本発明の廃棄物利用セメント硬化体は、
水に可溶な有害物質を含有する廃棄物が、炭酸化したセメント硬化体中に含有されてなるので、廃棄物からの有害物質の溶出量が大幅に抑制され、従来利用し得なかった廃棄物を、例えばブロックやコンクリート用骨材等の各種建築・土木材料に利用することができる。 また、本発明の硬化体を利用した部材よりなる二次廃棄物でも再利用することが可能である。 【００３０】また、本発明の廃棄物利用セメント硬化体の製造方法によれば、従来の廃棄物の処理方法と比較して、最終処分場において，水に可溶な有害物質の流出という危険性が著しく減少する他、多量のエネルギー消費や作業上の危険を伴わずに廃棄物を利用できるという点で非常に優れた効果を奏するものである。 ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０１Ｗ |
