JP4739041B2 - 石綿を含有する無機質系廃材の処理方法 - Google Patents
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Description
前記セメント製造用キルンから出る排ガスに対し、950℃以上かつ1秒間以上の加熱を施す工程を有するとともに、前記廃材を、最大寸法が200mm未満であり且つ粒径が1mm未満である微粉の含有比率が5%以下であるように粒度調整し、なお且つ該廃材とセメント原料との合計量に占める廃材の比率が、乾燥状態における質量比率で5%以下となるよう調整し、該廃材をセメント原料とともに前記セメント製造用キルン内にキルンの窯尻から投入することを特徴とする無機質系廃材の処理方法を提供するものである。
図1は、本発明の一実施形態を説明するための概略図である。なお図1では、セメント製造用キルンとしてロータリーキルンを使用する場合を例に説明するが、本発明に使用するキルンはロータリーキルンに限定されるものではない。
図1において、ロータリーキルン1は、プレヒーター11、仮焼炉12、仮焼炉用バーナー121、キルン本体13、燃焼用バーナー131、クリンカークーラー14を主に備えてなる。このようなロータリーキルンは、一般的にニューサスペンションプレヒーター(NSP)付ロータリーキルンと呼ばれる。セメント原料としては、石灰石を主体とし、他に粘土、珪石、鉄原料等が用いられる。粗砕、混合、微粉砕されたセメント原料は、先ずプレヒーター11に投入されて加熱される。すなわちセメント原料は、サイクロン111,112,113,114をこの順で下降し、加熱される。サイクロン内でのセメント原料の加熱は、熱風の送入より行われる。続いて、プレヒーター11を通過したセメント原料は、仮焼炉用バーナー121によって仮焼炉12内でさらに加熱され、キルン本体13に投入されて焼成される。
キルン本体13内の温度は、窯尻132で950〜1050℃程度であり、中間部の最高温度が1450℃程度であり、窯前133が1200℃程度である。このようにして得られた焼結体にセメントの凝結時間調整を目的として石膏が必要に応じて加えられ、仕上げ粉砕機(仕上げミル)で粉砕されてセメントが得られる。
仮焼炉12の温度を上昇させる具体的手段としては、仮焼炉用バーナー121に供給する燃料を増加させる方法、原料の投入量を抑制する方法が挙げられ、プレヒーター11の温度を上昇させる具体的手段としては、仮焼炉12の温度を上昇させる他に、燃焼バーナー131を上昇させる方法や、クリンカークーラー14の温度を上昇させてそこからの抽気量を増加させる方法が挙げられる。
これとは別に、仮焼炉12および/またはプレヒーター11付近に、あるいは排気口21のさらに外側に、本発明の加熱工程を実施する任意の別の加熱装置を設置してもよい。
また、本発明の加熱工程を、仮焼炉12および/またはプレヒーター11内で実施するためには、そこでの排ガスの滞留時間を1秒以上に設定し、排ガスに含まれる石綿を完全に非石綿化する必要がある。排ガスの滞留時間の制御方法についてはとくに制限されないが、例えば排ガスの流速を適宜調節することが望ましい。排ガスの流速を制御する手段としては、例えば集塵機前ダクト21における吸引排気量を抑制する方法が挙げられる。
5%以下であるように粒度調整するための装置や方法は特に限定されるものではない。廃材の最大寸法が200mm以上である場合には、例えばハンマークラッシャー、鬼歯クラッシャー等の公知の粉砕装置を使用して廃材を破砕し前記条件を満足するように粒度調整すればよい。この場合、廃材を破砕する際には、粉塵の発生を抑制するために、廃材に散水しながら破砕を行うことも有効である。また、廃材が、粒径1mm未満の微粉であったり、あるいは粒径1mm未満の微粉の含有比率が5%を上回るものである場合には、セメント等の無機質バインダーと水とを加えて混合し、造粒等を行って固化させることにより、粒径が1mm以上で且つ最大寸法が200mm未満となるように粒度調整すればよい。廃材の最大寸法が200mm以上であると、破砕した廃材の袋詰めが行いにくいうえに、ロータリーキルン投入時の落下衝撃により、ロータリーキルン内部に損傷を与える危険性があることから好ましくない。また、粒径が1mm未満の微粉の含有比率が5%を上回ると、窯尻から廃材をロータリーキルン1内に投入したときに、石綿粉塵を生じやすくなることから好ましくない。また、廃材を破砕する場合には、破砕装置には当然に集塵機を備えておく必要があり、この集塵機で集塵された廃材の粉塵も、石綿を含有する無機質系材料の廃材に該当する。この粉塵は粒径が1mm未満の微粉を多量に含有するので、この粉塵の処理にあたっては、前記のとおりセメントおよび水とともに混合し造粒等を行って固化させ、粒径が1mm以上で且つ最大寸法が200mm未満となるように粒度調整すればよい。
(1) 廃棄物の処理及び清掃に関する法律施行令(昭和四十六年政令第三百号)第七条の一第八の二項に限定された「がれき類」の破砕施設として、当該施設の設置場所を管轄する自治体に設置許可された施設であること。
(2) 特定化学物質等障害予防規則(昭和四十七年労働省令第三十九号)第五条第一項の規定に従い、同規則第七条の要件を備えた局所排気装置を設置した屋内作業場であること。
(3) 特定化学物質等障害予防規則(昭和四十七年労働省令第三十九号)第二十七の規定に従い、特定化学物質等作業主任者を選任し、作業管理を行っていること。
(参考例1)
昭和40年に製造されたクリソタイルとアモサイトを含む石綿含有波板破砕品(590μmアンダーまで破砕)を5g、セメント製造用キルンの窯尻からの排ガス流動状態を再現した流動焼成炉実験装置で燃焼させ、粉塵として飛散した石綿が非石綿化するのにどれだけの加熱が必要であるのかを調べた。
図2は、本参考例で使用した流動焼成炉実験装置の概略図である。実験装置100は、試料加熱ゾーン101と試料回収ゾーン102から構成されている。試料加熱ゾーン101は、外管150mm、内管80mmのSUS製管から構成され、鉛直方向に伸びている(5m)。また、試料加熱ゾーン101の最下部にはメインバーナー31が、側部には補助バーナー32,33,34,35が設けられ、外管と内管の隙間を加熱することにより、内管内の温度を調節できるようになっている。また、内管内には図示しない温度計および風速計が複数箇所設けられ、内管内の加熱温度と試料の滞留時間が計測できるようになっている。さらに実験装置100には、試料投入口41が設けられている。試料加熱ゾーン101と試料回収ゾーン102との間にはサイクロン50が設けられるとともに両ゾーンを連結している。サイクロン50では、排ガスとともに浮遊して試料回収ゾーン102に向かわない粉塵が回収される。試料回収ゾーン102は、50mmの鋼製管から構成され、横方向に伸び、サイクロン50の連結部から6mの位置に試料回収部61を有する。試料回収部61は、内部にガラス繊維フィルター濾紙を装着しており、排ガス中の粉塵を採取することができる。なお、試料回収部の下流には、図示しないブロアーが設置され、排ガスを排出方向に吸引している。
上記実験装置100を用い、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃の加熱温度で、それぞれ1秒間試料を滞留させたとき、回収された試料中にクリソタイルおよびアモサイトが存在するか否か、X線回折試験および分散染色法による顕微鏡観察により確認した。その結果、クリソタイルは850℃の加熱で消失が確認されたが、アモサイトは750℃、800℃、850℃、900℃の加熱でも存在が確認された。しかし、950℃、1秒間の加熱では消失が確認された。以上から、石綿を含む排ガスを完全に非石綿化するには、950℃以上かつ1秒間以上の加熱が必要であることが確認された。
石綿を含有する無機質系材料の廃材として、約25年前に倉庫の外壁として施工され、倉庫の建て替えに伴って廃材となった波形石綿スレートの廃材(当時のJIS−A−5403の大波板に該当)を用いた。
第1工程:該廃材を、破砕装置として鬼歯クラッシャーを備えた石綿含有廃材破砕処理場において、ベルトコンベヤー上で散水しながら鬼歯クラッシャーに送って破砕し、目開きが200mmのふるい分け機で分級し、粒径が200mm以上のものは再度鬼歯クラッシャーに送って粉砕することを繰り返すことにより、最大寸法が200mm未満となるように破砕した。破砕された廃材に含まれる粒径が1mm未満の微粉の含有比率を、目開き1mmのふるい分け機を用いて測定したところ約1%であった。破砕された廃材を、赤外線による加熱乾燥法により含水率を約10%に調整しながら、厚さが0.2mmで材質がポリプロピレンからなる袋体に送り、廃材の乾燥質量として20kgとなるように袋詰めした。なお、鬼歯クラッシャーから袋詰めを終えるまでの間は、設置された集塵装置により集塵され、石綿粉塵は発生しなかった。
第2工程:袋詰めされた廃材を、輸送手段として、収納庫と該収納庫内を集塵するためのヘパフィルターを装着した集塵装置とを備えたトラックに積み、セメント製造工場へ輸送した。なお、第2工程において、石綿粉塵が前記トラックの外部へ排出されることはなかった。
第3工程:セメント製造工場において、セメントの焼成能力が100トン/時のロータリーキルンを使用して第3工程を行った。
なお、本実施例で使用したロータリーキルンは、図1で説明したNSP付ロータリーキルン1である。
セメント原料として石灰石、粘土、および銅カラミを使用し、乾燥状態としての質量比で廃材を1%、セメント原料を99%とした。袋詰めされた廃材は、プレヒーター11で加熱を受けたセメント原料とともに、稼働している長さ60mのロータリーキルンの窯尻132から1000kg/時の投入量にて連続してロータリーキルン1内に投入された。ロータリーキルン1の稼働条件は、温度が、窯尻132で950℃、窯前133で1450℃であり、窯尻132から投入され窯前132から焼結体として取り出されるまでの経過時間は45分であり、1200℃以上の加熱時間は30分であった。
また、仮焼炉用バーナー121に供給する燃料を調節して仮焼炉12の温度を950℃にするとともに、サイクロン114,113の温度を950℃に設定した。なお、サイクロンの温度調節は、排ガスの流量を調整することにより行った。また、加熱炉キルン本体13から出る排ガスの流量を調節し、排ガスが仮焼炉12を1〜2秒間およびサイクロン114,113を1〜2秒間滞留するようにした。排気口21で排ガスに含まれる粉塵を採取し、粉塵中に石綿が存在するか否か、X線回折試験により確認した。その結果、石綿に由来する回折ピークは全く認められなかった。そこで、分散染色法による顕微鏡観察を用いて観察を行ったが、石綿は認められなかった。
得られた粉体について10サンプルを採取し、X線回折試験を実施したところ石綿の回折ピークは認められなかった。そこで、分散染色法による顕微鏡観察を用いて観察を行ったが、石綿は認められなかった。従って、石綿は非石綿化処理されていることが確認できた。次に、各サンプルについてJIS R 5201に基づいて、圧縮強さ試験(7日)を実施した結果、いずれのサンプルとも圧縮強さが22.5N/mm2を上回っており、前記サンプル全てがJIS R 5210に規定された普通ポルトランドセメントに該当する性能を有していた。
11 プレヒーター
111,112,113,114 サイクロン
12 仮焼炉
121 仮焼炉用バーナー
13 キルン本体
131 燃焼用バーナー
132 窯尻
133 窯前
14 クリンカークーラー
100 実験装置
101 試料加熱ゾーン
102 試料回収ゾーン
21 集塵気前ダクト
31 メインバーナー
32,33,34,35 補助バーナー
41 試料投入口
50 サイクロン
61 試料回収部
Claims (3)
- 石綿を含有する無機質系材料の廃材を、セメント原料とともにセメント製造用キルン内に投入して加熱処理することにより、該廃材中の石綿を非石綿化するとともにセメントに変換してなる石綿を含有する無機質系廃材の処理方法において、
前記セメント製造用キルンから出る排ガスに対し、950℃以上かつ1秒間以上の加熱を施す工程を有するとともに、前記廃材を、最大寸法が200mm未満であり且つ粒径が1mm未満である微粉の含有比率が5%以下であるように粒度調整し、なお且つ該廃材とセメント原料との合計量に占める廃材の比率が、乾燥状態における質量比率で5%以下となるよう調整し、該廃材をセメント原料とともに前記セメント製造用キルン内にキルンの窯尻から投入することを特徴とする無機質系廃材の処理方法。 - 前記セメント製造用キルンが、プレヒーターおよび仮焼炉を備えたロータリーキルンであり、該プレヒーターおよび/または仮焼炉内を流れる排ガスに対し、前記950℃以上かつ1秒間以上の加熱を施す工程を行うことを特徴とする請求項1に記載の無機質系廃材の処理方法。
- 最大寸法が200mm未満であり且つ粒径が1mm未満である微粉の含有比率が5%以下であるように粒度調整された前記廃材が、粒径が1mm未満である微粉の含有比率が5%を上回る廃材を、無機質バインダーを用いて固化処理してなるものであることを特徴とする請求項1または2に記載の無機質系廃材の処理方法。
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