含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，其為能夠使含有重金屬類的固體廢棄物充分固化并有效地使固體廢棄物中包含的重金屬類不溶化，從而使固體廢棄物無害化的固體廢棄物的無害化方法。本發(fā)明的固體廢棄物的無害化方法包括如下工序：在含有重金屬類的固體廢棄物中添加高爐爐渣和鐵鹽并混煉來制作混煉物的工序、以及使混煉物固化的工序，在固體廢棄物中不添加水泥。
【專利說明】含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，詳細(xì)而言，涉及有效地使 焚燒灰等固體廢棄物中包含的有害重金屬類不溶化、無害化的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年，正在研究將由燃煤鍋爐、生物質(zhì)鍋爐等排出的焚燒灰作為土木原料進(jìn)行再 循環(huán)。然而，焚燒灰中包含來自煤、生物質(zhì)燃料的重金屬類，焚燒灰中的重金屬類的含量即 使?jié)M足土壤污染對(duì)策法的標(biāo)準(zhǔn)（例如環(huán)境省告示第19號(hào)）），有時(shí)也會(huì)超過溶出標(biāo)準(zhǔn)（例如 環(huán)境省告示18號(hào)）而有重金屬類從焚燒灰中溶出。從焚燒灰中尤其會(huì)溶出鉛、六價(jià)鉻、砷、 硒、氟和硼等有害物質(zhì)，目前還沒有確立使它們完全不溶化的技術(shù)。
[0003] 另外，為了將焚燒灰用作土木原料，必要的是，將焚燒灰與碎石進(jìn)行混煉而制作再 生骨料，將該再生骨料與水混煉并造粒能夠形成成型體。進(jìn)而，對(duì)于再生骨料，考慮到在多 年后它們完成目的并再次用于在其它用途的可能性，必要的是即使被細(xì)粉碎也不溶出重金 屬、其它有害物質(zhì)。
[0004] 這樣地將含有重金屬、其它有害物質(zhì)的焚燒灰作為土木原料加以利用時(shí)，要求如 下兩點(diǎn)：（i)能夠固化/造粒（固化性能）和（ii)不溶出重金屬類、其它有害物質(zhì)（重金 屬類等的不溶化性能）。對(duì)此，專利文獻(xiàn)1公開了將含有鉛、六價(jià)鉻、砷和硒的灰通過磷酸系 重金屬固定化劑進(jìn)行不溶化處理的方法。另外，專利文獻(xiàn)2公開了包含波蘭特水泥、高爐爐 渣和石膏的重金屬污染土壤用水泥系處理材料，其是抑制有害重金屬?gòu)谋涣鶅r(jià)鉻和汞等有 害重金屬污染的土壤、污泥和廢棄物等中溶出的水泥系處理材料，以及使用其的重金屬污 染土壤等的固化不溶化方法。然而，即使組合專利文獻(xiàn)1和2的方法也難以同時(shí)滿足上述 的固化性能和重金屬類的不溶化性能。
[0005] 現(xiàn)有摶術(shù)f獻(xiàn) [0006] 專利f獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特許第3271534號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2007-222694號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的問是頁(yè)
[0010] 本發(fā)明是在上述的情況下作出的，其目的在于提供一種方法，其使含有重金屬類 的固體廢棄物充分固化并有效地使固體廢棄物中包含的重金屬類不溶化，從而使固體廢棄 物無害化。
[0011] 用于解決問題的方案
[0012] 本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過采用以下所示構(gòu)成可以解決上述 課題，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明如以下[1]?[5]。
[0013] [1] 一種含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，其包括如下工序：在含有重 金屬類的固體廢棄物中添加高爐爐渣和鐵鹽并混煉來制作混煉物的工序、以及使混煉物固 化的工序，固體廢棄物中不添加水泥。
[0014] [2]根據(jù)上述[1]所述的含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，其中，相對(duì)于 固體廢棄物100質(zhì)量份，高爐爐渣在固體廢棄物中的添加量為〇. 1?100質(zhì)量份，相對(duì)于固 體廢棄物100質(zhì)量份，鐵鹽在固體廢棄物中的添加量為〇. 1?10質(zhì)量份。
[0015] [3]根據(jù)上述[1]或[2]所述的含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，其中， 在固體廢棄物中還添加磷酸和/或磷酸鹽。
[0016] [4]根據(jù)上述[3]所述的含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，其中，相對(duì)于 固體廢棄物100質(zhì)量份，磷酸和/或磷酸鹽在固體廢棄物中的添加量為〇. 1?10質(zhì)量份。
[0017] [5]根據(jù)上述[1]?[4]中任一項(xiàng)所述的含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方 法，其中，在固體廢棄物中還添加無機(jī)酸和/或無機(jī)酸鹽。
[0018] 發(fā)明的效果
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，能夠使含有重金屬類的固體廢棄物充分固化并有效地使固體廢棄物 中包含的重金屬類不溶化，從而使固體廢棄物無害化。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明的固體廢棄物的無害化方法包括：在含有重金屬類的固體廢棄物中添加高 爐爐渣和鐵鹽并混煉來制作混煉物的工序、以及使混煉物固化的工序，固體廢棄物中不添 加水泥。以下，詳細(xì)說明本發(fā)明的固體廢棄物的無害化方法。
[0021] (A)在含有重金屬類的固體廢棄物中添加高爐爐渣和鐵鹽并混煉來制作混煉物的 工序
[0022][含有重金屬類的固體廢棄物]
[0023] 本發(fā)明的含有重金屬類的固體廢棄物只要是含有重金屬類的固體的廢棄物就沒 有特別的限制。對(duì)于本發(fā)明的含有重金屬類的固體廢棄物，例如可列舉出：在燃煤鍋爐、生 物質(zhì)鍋爐等的清掃作業(yè)時(shí)，從鍋爐設(shè)備中排出的焚燒灰、沉積物、附著物和滯留物，在垃圾 焚燒爐等焚燒爐設(shè)備的拆卸作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的磚、集塵器的集塵板和濾布、煙道構(gòu)成物、淤渣、 以及排水處理殘?jiān)取?duì)于本發(fā)明的固體廢棄物所含有的重金屬類，例如可列舉出：鉛、六 價(jià)鉻、砷、硒、鎘和汞等有害的重金屬以及氟和硼等重金屬以外的有害物質(zhì)等。
[0024] [高爐爐渣]
[0025] 本發(fā)明的高爐爐渣是用高爐制作生鐵時(shí)副反應(yīng)生成的礦渣。高爐爐渣的主成分為 例如CaO、Si0 2、Al2O3和MgO。對(duì)于高爐爐渣，可列舉出對(duì)熔融狀態(tài)的爐渣噴射加壓水進(jìn)行 急冷來制造的高爐水淬爐渣和使高爐水淬爐渣緩冷而結(jié)晶化的高爐緩冷爐渣。高爐水淬爐 渣具有通過硫酸鹽等刺激劑而水化活性提高的潛在水硬性，因此優(yōu)選的高爐爐渣為高爐水 淬爐渣。
[0026] [鐵鹽]
[0027] 本發(fā)明的鐵鹽優(yōu)選為2價(jià)以上的鐵鹽、更優(yōu)選為2價(jià)的鐵鹽。對(duì)于優(yōu)選的鐵鹽，例 如可例舉出硝酸鐵、硝酸亞鐵、氯化鐵、氯化亞鐵、溴化鐵、溴化亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、磷 酸鐵、磷酸亞鐵、氫氧化鐵、氫氧化亞鐵、氧化鐵、氧化亞鐵、碳酸氫鐵、碳酸氫亞鐵、碳酸鐵 和碳酸亞鐵等無機(jī)亞鐵鹽或無機(jī)鐵鹽、以及與乙二胺四乙酸（EDTA)或聚合物形成了絡(luò)合 物的有機(jī)亞鐵或鐵化合物等，這些可以單獨(dú)使用1種或?qū)?種以上混煉使用。更優(yōu)選的鐵 鹽為氯化亞鐵和/或硫酸亞鐵，進(jìn)一步優(yōu)選的鐵鹽為硫酸亞鐵。
[0028] [添加]
[0029] 將高爐爐渣和鐵鹽添加到本發(fā)明的固體廢棄物中?？梢詫⒏郀t爐渣和鐵鹽添加到 固體廢棄物中之后混煉固體廢棄物，也可以一邊向固體廢棄物中添加高爐爐渣和鐵鹽，一 邊混煉固體廢棄物。
[0030] 相對(duì)于固體廢棄物100質(zhì)量份，高爐爐渣在固體廢棄物中的添加量?jī)?yōu)選為0. 1? 100質(zhì)量份，進(jìn)一步優(yōu)選為1?30質(zhì)量份，相對(duì)于固體廢棄物100質(zhì)量份，鐵鹽在固體廢棄 物中的添加量?jī)?yōu)選為0. 1?10質(zhì)量份、進(jìn)一步優(yōu)選為0. 8?5. 4質(zhì)量份。高爐爐渣在固體 廢棄物中的添加量和鐵鹽的添加量為這些范圍內(nèi)時(shí)，固體廢棄物充分固化，并且能夠使固 體廢棄物中包含的重金屬類充分地不溶化。
[0031] [混煉]
[0032] 本發(fā)明的混煉只要能夠混煉添加了高爐爐渣和鐵鹽的、含有重金屬類的固體廢棄 物，就沒有特別的限定。例如，可以使用在混凝土的制作中使用的混煉器來混煉添加了高爐 爐渣和鐵鹽的固體廢棄物。另外，混煉添加了高爐爐渣和鐵鹽的固體廢棄物時(shí)可以添加水。 對(duì)于添加的水，例如可列舉出自來水、蒸餾水和離子交換水等。相對(duì)于固體廢棄物100質(zhì)量 份，添加的水的比例為例如0?100質(zhì)量份、優(yōu)選為0?50質(zhì)量份。
[0033] [混煉物]
[0034] 本發(fā)明的混煉物通過在含有重金屬類的固體廢棄物中添加高爐爐渣和鐵鹽并混 煉來制作，其包含：含有重金屬類的固體廢棄物、高爐爐渣和鐵鹽。
[0035] [水泥]
[0036] 本發(fā)明中，通過在固體廢棄物中添加高爐爐渣和鐵鹽，從而混煉物即使不添加水 泥，混煉物也固化。另外，本發(fā)明中，即使不使用水泥，也能夠減少經(jīng)固化的混煉物的重金屬 類的溶出。進(jìn)而，與在固體廢棄物中添加了水泥的情況相比，能夠減少重金屬類從固化的混 煉物中的溶出。因此，本發(fā)明的固體廢棄物中不添加水泥。
[0037] 對(duì)于水泥，例如可列舉出：石膏、石灰和鎂水泥等氣硬性水泥以及波蘭特水泥類、 氧化鋁水泥、高爐水泥、高硫酸鹽爐渣水泥和石灰爐渣水泥等水硬性水泥。因此，本發(fā)明中， 不將石膏、石灰、鎂水泥、高爐水泥、高硫酸鹽爐渣水泥和石灰爐渣水泥添加到固體廢棄物 中。需要說明的是，高爐爐渣雖然用作高爐水泥的成分、波蘭特水泥的添加物和混凝土用摻 合材料等，但其自身并不能作為水泥使用。因此，在本說明書中，高爐爐渣不包括在水泥中。
[0038] [磷酸和/或磷酸鹽]
[0039] 還可以在本發(fā)明的固體廢棄物中添加磷酸和/或磷酸鹽。由此，能夠進(jìn)一步減少 重金屬類從經(jīng)固化的混煉物中的溶出。對(duì)于磷酸和磷酸鹽，例如可列舉出：正磷酸、多磷酸、 偏磷酸和焦磷酸等磷酸、這些磷酸的縮聚物、以及這些磷酸的鹽等。對(duì)于這些磷酸的鹽，例 如可列舉出：鋰、鉀、鈉以及銨與磷酸的鹽。相對(duì)于固體廢棄物100質(zhì)量份，磷酸和/或磷 酸鹽在固體廢棄物中的添加量?jī)?yōu)選為0. 1?10質(zhì)量份、進(jìn)一步優(yōu)選為0. 75?1. 5重量部。 若磷酸和/或磷酸鹽在固體廢棄物中的添加量為該范圍內(nèi)，則能夠進(jìn)一步減少重金屬類從 經(jīng)固化的混煉物中的溶出。
[0040] [無機(jī)酸]
[0041] 例如，固體廢棄物具有高堿度時(shí)，還可以在本發(fā)明的固體廢棄物中進(jìn)一步添加 無機(jī)酸和/或無機(jī)酸鹽。此處，堿度是表示含有重金屬類的固體廢棄物的堿性成分殘留 狀態(tài)的指標(biāo)，具體而言，可以作為利用如下所示的方法得到的酸消耗量，用碳酸鈣換算量 (mg-CaC0 3/g-固體廢棄物）來表示。
[0042] 含有重金屬類的固體廢棄物的堿度（pH8. 3的酸消耗量）以碳酸鈣換算計(jì)為20mg/ g以上時(shí)，優(yōu)選在固體廢棄物中添加無機(jī)酸和/或無機(jī)酸的鹽。
[0043] 酸消耗量例如可以用以下的方法測(cè)定。
[0044] 將固體廢棄物進(jìn)行粉碎并采取lg、在其中加入IOOOmL脫鹽水并攪拌1小時(shí)，采取 攪拌后的溶液50mL，以酚酞作為指示劑，使用0. 02N-H2S04溶液滴定至溶液的pH變?yōu)?. 3。 將與使溶液的PH變?yōu)?. 3為止所需的0. 02N-H2S04溶液的量相當(dāng)?shù)膲A量用碳酸鈣進(jìn)行換 算，所得的值為酸消耗量。
[0045] 對(duì)于無機(jī)酸和無機(jī)酸鹽，例如可列舉出：鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸和它們的鹽。這 些之中，優(yōu)選的無機(jī)酸為硫酸、優(yōu)選的無機(jī)酸鹽為硫酸鹽。對(duì)于硫酸鹽，例如可列舉出：硫酸 鈉、硫酸鉀、硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鐵（III)和硫酸鋁等，這些可以單獨(dú)使用1種、或者將2種 以上混煉使用。更優(yōu)選的無機(jī)酸鹽為硫酸鋁。
[0046] 含有重金屬類的固體廢棄物的堿度與無機(jī)酸和/或無機(jī)酸的鹽的比例優(yōu)選滿足 下述式（1)的關(guān)系。
[0047] 無機(jī)酸和/或無機(jī)酸的鹽的添加率（質(zhì)量份）=〔固體廢棄物的堿度（mg/ g) X0. 1〕-(1 ?10) (1)
[0048] (B)使混煉物固化的工序
[0049] 混煉物例如通過養(yǎng)護(hù)而固化。為了使混煉物充分固化，養(yǎng)護(hù)時(shí)間優(yōu)選為1天以上、 進(jìn)一步優(yōu)選為3天以上。對(duì)于養(yǎng)護(hù)方法，例如可列舉出：氣中養(yǎng)護(hù)、水中養(yǎng)護(hù)、濕布養(yǎng)護(hù)、蒸 汽養(yǎng)護(hù)和密封養(yǎng)護(hù)等。
[0050] 實(shí)施例
[0051] 接著，進(jìn)一步通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的 任何限定。
[0052] [評(píng)價(jià)方法]
[0053] 需要說明的是，實(shí)施例和比較例的評(píng)價(jià)中實(shí)施以下的評(píng)價(jià)方法。
[0054] (1)ρΗ
[0055] 按照昭和48年2月17日環(huán)境廳告示13號(hào)"產(chǎn)業(yè)廢棄物包含的金屬等的檢定方法 (産業(yè)廃棄物C含i Λ 3金屬等〇検定方法）"的溶出試驗(yàn)，制備試樣液（溶劑的pH :6. 3)、 測(cè)定試樣液的pH。
[0056] (2)各成分的溶出量
[0057] 對(duì)混煉物進(jìn)行1天的養(yǎng)護(hù)后，粉碎成2_以下，根據(jù)平成3年環(huán)境廳告示第46號(hào) 實(shí)施溶出試驗(yàn)，測(cè)定各成分的溶出量。需要說明的是，各成分的溶出標(biāo)準(zhǔn)值如下。
[0058] (溶出標(biāo)準(zhǔn)值）
[0059] 鉛（Pb) :0· 01mg/L 以下，六價(jià)鉻（Cr(VI)) :0· 〇5mg/L 以下、
[0060] 氟（F) :0· 8mg/L 以下,硼⑶：1. Omg/L 以下
[0061] (3)圓錐指數(shù)（kN/m2)
[0062] 將混煉物成型為約5cm的立方體，對(duì)于進(jìn)行了 1天養(yǎng)護(hù)而固化的固體物，使用山中 式土壤硬度計(jì)、圓錐貫入儀測(cè)定圓錐指數(shù)、求出固體物的強(qiáng)度。需要說明的是，圓錐指數(shù)的 合格值為大于800kN/m 2。
[0063] [試樣（實(shí)施例1?4和比較例1?8)的制作]
[0064] 將表1和表2所不組成的混煉物固化并制作實(shí)施例1?4和比較例1?8。表1所 示的固體廢棄物1的堿度（碳酸鈣換算）為35mg/g、表2所示的固體廢棄物2的堿度（碳 酸鈣換算）為ll〇mg/g。其中，比較例1和比較例5為固體廢棄物1和固體廢棄物2,比較 例1和比較例5未添加高爐爐渣和鐵鹽等添加劑，也未進(jìn)行混煉。
[0065] [表 1]
[0066] 實(shí)施例1?2和比較例1?4的組成
[0067]

【權(quán)利要求】
1. 一種含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，其包括如下工序： 在含有重金屬類的固體廢棄物中添加高爐爐渣和鐵鹽并混煉來制作混煉物的工序、以 及 使所述混煉物固化的工序， 所述固體廢棄物中不添加水泥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，其中，相對(duì)于所 述固體廢棄物1〇〇質(zhì)量份，所述高爐爐渣在所述固體廢棄物中的添加量為〇. 1?1〇〇質(zhì)量 份， 相對(duì)于所述固體廢棄物100質(zhì)量份，所述鐵鹽在所述固體廢棄物中的添加量為〇. 1? 10質(zhì)量份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，其中，在所述 固體廢棄物中還添加磷酸和/或磷酸鹽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，其中，相對(duì)于所 述固體廢棄物1〇〇質(zhì)量份，所述磷酸和/或磷酸鹽在所述固體廢棄物中的添加量為〇. 1? 10質(zhì)量份。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的含有重金屬類的固體廢棄物的無害化方法，其 中，在所述固體廢棄物中還添加無機(jī)酸和/或無機(jī)酸鹽。
【文檔編號(hào)】B09B3/00GK104338730SQ201410371502
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】村田裕之 申請(qǐng)人:栗田工業(yè)株式會(huì)社