アスベスト含有物の無害化処理方法
【課題】高温の熱エネルギーを必要とせず、携帯性を有し、実験室等様々な場所でアスベスト含有物を無害化する方法を提供する。
【解決手段】反応器１にアスベスト含有物３と衝撃体４を入れ、反応器１の回転等により、衝撃体４に衝撃エネルギーを発生させる。衝撃体４とアスベスト含有物３が激しく衝突し、アスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばすことにより、アスベストの繊維状粒子の結晶構造を非晶質に変えて無害化する。更に、還元剤を加えることで、アスベストを構成する分子組成自体にも変化をもたらし、分子レベルでの無害化を実現する。
【解決手段】反応器１にアスベスト含有物３と衝撃体４を入れ、反応器１の回転等により、衝撃体４に衝撃エネルギーを発生させる。衝撃体４とアスベスト含有物３が激しく衝突し、アスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばすことにより、アスベストの繊維状粒子の結晶構造を非晶質に変えて無害化する。更に、還元剤を加えることで、アスベストを構成する分子組成自体にも変化をもたらし、分子レベルでの無害化を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスベスト含有物の無害化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アスベストは耐熱性、耐薬品性、絶縁性等に優れるため、従来から建築材料、電気製品材料、自動車製品材料等幅広く使用されてきた。
【０００３】
しかし、アスベストは空気中に浮遊しやすく、その結晶構造が繊維状である。人が吸入し、肺に一旦刺さると排出されにくい。そのため、吸入されたアスベストが肺に蓄積し、肺がん、石綿肺などの呼吸器の病気を起こすことがある。
【０００４】
このため、現在ではアスベストの使用は禁止され、既存のアスベスト製品の無害化処理が進められている。
【０００５】
アスベストの無害化をするべく、様々な技術開発が進められているが、大別すると、高温の熱で溶融する方法（例えば、特許文献１）、及び無機材料でガラス化する方法（例えば、特許文献２）が挙げられる。
【０００６】
特許文献１では、石綿を含む物質に、Ｓｉ、Ｃａ、及び／又はＡｌを含む物質を所定条件にて添加混合して微粉砕した後、得られた混合物を４００〜１２００℃で加熱処理し、非石綿物質に変換している。アスベストの繊維状粒子は、繊維状粒子を構成する「−Ｓｉ−Ｏ−」と「−Ｍｇ−Ｏ−」の結合長が異なるため、前者と後者が結合した場合に捩れることにより生じている。加熱することにより、同一族に属するＭｇとＣａが入れ替わり、「−Ｓｉ−Ｏ−」と「−Ｃａ−Ｏ−」の結合長が同じになり、前者と後者が結合しても捩れないため、繊維状粒子が消失する。
【０００７】
特許文献２は、ケイ酸塩類を主成分とし、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ及びＡｌを１種以上含有するアルカリ性水溶液と、ガラスの微粒子の容積比率９１：９〜９９：１の混合物からなる改質硬化剤の発明である。この改質硬化剤をアスベスト含有物の表面、あるいは内部まで塗布含浸させてアスベストを改質硬化させている。
【特許文献１】特開２００３−０９４００６公報
【特許文献２】特開２００２−１３７９７６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の発明では、４００℃〜１２００℃の高温度で加熱処理しなければならず、無害化処理に大量の熱エネルギーを消費するという課題を有する。
【０００９】
また、上記発明では加熱処理に用いる溶融炉は固定されるものであり、アスベスト含有物を回収した後、溶融炉まで運搬しなければ処理できない問題がある。
【００１０】
更に、アスベスト廃棄物には通常多くの有機物や塩素源も含まれるため、不完全燃焼がおこると、ダイオキシン類が生成するおそれがある。
【００１１】
更に、上記発明では非処理物と添加物を微粉砕混合する工程と、加熱処理する工程の２工程からなるために処理が煩雑になるなどの問題がある。
【００１２】
特許文献２記載の発明は、硬化剤を被覆し、アスベスト分子を硬化させて活性化を抑制しただけであり、アスベストの繊維質はそのまま残ってしまう。このため、硬化剤が経年変化により腐食、風化等して、被覆されたアスベスト分子が飛散し、再びアスベスト公害が生じる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、反応器にアスベスト含有物と衝撃体を入れて回転又は振動させ、前記衝撃体による衝撃でアスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばし、前記繊維状粒子を非晶質にすることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記反応器に衝撃型ミルを用いて前記衝撃体による衝撃エネルギーを増加させることを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明は、反応器にアスベスト含有物と還元剤と衝撃体を入れて回転又は振動させ、前記衝撃体及び前記還元剤による一体とした衝撃でアスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばし、前記繊維状粒子を非晶質にすることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明は、前記還元剤がアスベストの構成成分を還元することを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明は、前記アスベストの構成成分が鉄成分あるいはケイ素であることを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明は、前記還元剤として二Ａ族、三Ａ族及び四Ａ族元素から選択される１以上の金属を使用することを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明は、前記還元剤としてアルミニウムを使用し、アスベスト含有物が水を含有していてもアスベストの構成成分を還元することを特徴とする。
【００２０】
更に、本発明は、前記反応器に衝撃型ミルを用いて前記衝撃体による衝撃エネルギーを増加させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、衝撃体をアスベスト含有物に衝突させることでアスベストの繊維状粒子を変形させているため、常温で無害化でき且つ大量の熱エネルギーも必要としない利点を有する。
【００２２】
また、本発明では、遊星ボールミル、タワーミル等の衝撃型ミルを用いて衝撃体に衝撃エネルギーを増加して与えることでアスベスト含有物を無害化できる利点も有する。衝撃型ミルは小型の装置であり運搬が可能なので、アスベスト含有物を回収した場所で、無害化処理できる利点を有する。
【００２３】
更に、本発明では、密閉空間でアスベスト含有物を無害化処理しているため、無害化処理中にアスベストが外部に放出されないという利点を有する。
【００２４】
更に、本発明では、常温で繊維状粒子を非晶質化して無害化し、アスベスト含有物を燃焼させていないため、アスベスト含有物に含まれる有機物や塩素源の不完全燃焼は起こりえず、ダイオキシン類が生成しない利点を有する。
【００２５】
更に、本発明では、還元剤を加えることで、アスベスト含有物に還元剤の圧潰作用が働くため、衝撃体のみの処理に比べてより短時間に無害化処理を実現できる利点を有する。
【００２６】
更に、本発明では、還元剤が電子を放出し、アスベストの構成成分、特に鉄成分あるいはケイ素を還元する。アスベストの構成成分が還元されることにより、アスベストの組成に変化をもたらすため、分子レベルでの無害化を可能としている。
【００２７】
更に、本発明では、還元剤としてアルミニウムを用いることでアスベスト含有物に水分が含まれても、アスベストを構成する分子組成に変化をもたらし無害化できる利点を有する。アルミニウムの内部までは水酸化物になりにくく、還元剤としての機能を失わないためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１を参照して、本発明によるアスベスト含有物の無害化処理方法の第１の実施形態について説明する。
【００２９】
反応器１にアスベスト含有物３、衝撃体４を入れて密閉し、反応器１を回転あるいは振動させ、衝撃体４に衝撃エネルギーを発生させる。反応器１内では衝撃体４とアスベスト含有物３が衝突する。衝撃体４と反応器１の内壁との間、あるいは衝撃体４と衝撃体４との間でアスベスト含有物３が磨り潰され、アスベストの繊維状粒子の結合間距離が伸びる。結合間距離が伸びることでアスベストの繊維状粒子が結晶構造を失って、非晶質に変化する。非晶質とはアモルファス状態を意味し、アスベストを構成する分子の配列に規則性がなくなった状態である。衝撃エネルギーによって、アスベストの繊維状粒子を構成する分子の規則的な配列がなくなるため、アスベストは無害化される。
【００３０】
衝撃体４は、アスベスト含有物に衝撃エネルギーを効果的に与えられるものであればよく、硬質で重量のあるものが好ましい。例えば、鉄球やステンレス球、セラミックボール等が挙げられる。
【００３１】
反応器１内の衝撃体４に衝撃エネルギーを発生させる手段として、反応器１の回転手段、反応器１内部に撹拌子や撹拌翼を設けた撹拌手段、振動手段等を用いることができる。反応器１として、遊星式、転動式、振動式のボールミルやビーズミル、タワーミル等、衝撃型ミルを好適に使用できる。本発明に好適に使用できる衝撃型ミルである遊星ボールミルは、図１に示すように、反応器１が自転軸を中心に自転（破線矢印）するとともに、回転テーブル２の回転（実線矢印）で反応器１が公転軸を中心に公転することによって衝撃体４に高い衝撃エネルギーを発生させ得る。
【００３２】
遊星ボールミルに代表される衝撃型ミルは、小型の装置であり運搬可能であるため、実験室や、アスベスト含有物を回収した場所で即時に無害化し得る。
【００３３】
また、アスベスト含有物は繊維状粒子の拡散を防止すべく、硬化剤で固めている場合があるが、遊星ボールミルに代表される衝撃型ミルは高い衝撃エネルギーを発生させることができるため、このような硬化させたアスベスト含有物に対しても使用することができる。
【００３４】
アスベストはいくつかの種類に分類されており、中でもクリソタイル（Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８）、クロシドライト（Ｎａ２（Ｆｅ２+，Ｍｇ）３Ｆｅ３+２Ｓｉ８Ｏ２２（ＯＨ）２）、及びアモサイト（（Ｆｅ２+，Ｍｇ）７Ｓｉ８Ｏ２２（ＯＨ）２）が主に工業的に使用されている。アモサイトは硬度が５．５〜６と、クリソタイル（硬度２．５〜４）及びクロシドライト（硬度４）よりも高い特性を有し、悪性中皮腫の原因になりうるため、アスベストの中でも最も悪性の強い物質の一つである。
【００３５】
本実施例では硬度が高く、衝撃で非晶質になりにくいアモサイトを用いて無害化を行うことで、種々のアスベストを無害化できることを検証する。
【実施例１】
【００３６】
反応器に遊星ボールミルを用い、アスベスト含有物の無害化を行った。遊星ボールミルは公転と自転による高い粉砕エネルギーを得られる粉砕機である。
【００３７】
遊星ボールミルはレッチェ製ＰＭ−１００（公転自転比率＝１／−２）を用いた。容量２５０ｍｌ（内径：７５ｍｍ、深さ７０ｍｍ）のジャーを使用し、衝撃体としてボール径が１０ｍｍのステンレス球を２０個使用した。ステンレス球の重量は３．２ｇ／個である。
【００３８】
ジャーにアモサイトを２０％含有する試料５ｇ及び上記ステンレス球を入れ、常温で遊星ボールミルを運転した。遊星ボールミルの回転数は公転数を４００ｒｐｍ、自転数を−８００ｒｐｍとし、処理時間を０．５時間、１時間、３時間及び６時間として、それぞれについて無害化を行った。
【００３９】
その後、無害化処理したそれぞれの試料をＪＩＳ Ａ１４８１に基づき、Ｘ線回折法及び位相差顕微鏡による分散染色法にて残留アスベストの定性分析を行った。
【００４０】
ＪＩＳ Ａ１４８１によると、Ｘ線回折測定におけるアスベストのピークの存在、及び、位相差顕微鏡において所定粒子数の中に繊維状粒子が一定数以上存在するか観測することにより、アスベスト含有物か否かを判定する。
【００４１】
位相差顕微鏡による観測では、アスペクト比（長さ／幅）が３以上の粒子が繊維状粒子として扱われる。１０００粒子を３サンプル計数し、総数の３０００粒子中に繊維状粒子が４以上存在するとアスベストとして扱われる。たとえ、Ｘ線回折測定によりアモサイトのピークが現れていない場合でも、粒子数が３０００の中に繊維状粒子が４以上含まれているとアスベスト含有物と扱われる。なお、Ｘ線回折においてピークが観測されても、位相差顕微鏡による観測で３０００粒子中に４以上の繊維状粒子が見受けられない場合、アスベスト含有物として扱われることはない。
【００４２】
本実施例ではアスベストとしてアモサイトを使用しており、Ｘ線回折測定ではアモサイトのピークが２θ＝１１度及び２９度付近に現れる。また、位相差顕微鏡による分散染色法では屈折率１．６８０及び１．７００にてアモサイトが観測される。
【００４３】
図２に無害化処理を行う前の試料のＸ線回折測定図、図３に同試料の位相差顕微鏡写真を示す。図２では、１１度及び２９度付近に大きなピークが現れている。また、図３では、屈折率１．６８０及び１．７００双方に繊維状粒子が確認できる。これらから、処無害化処理前の試料はアスベストの一種であるアモサイトを含有していることが明らかであり、アスベスト含有物と認定されるものである。
【００４４】
図４に無害化処理後の試料のＸ線回折結果を示す。図４中、（Ａ）は０．５時間、（Ｂ）は１時間、（Ｃ）は３時間、（Ｄ）は６時間処理した試料のＸ線回折測定図である。
【００４５】
図４（Ａ）及び（Ｂ）では１１度及び２９度付近にピークが残っているが、（Ｃ）及び（Ｄ）ではピークが弱まっているのがわかる。したがって、１時間から３時間程度の処理でアスベストを無害化できるものと推定できる。また、３時間処理したものと６時間処理したものではピークが同様に小さいことから、３時間以上処理すれば十分無害化可能と考えられる。
【００４６】
また、図５に処理済試料の位相差顕微鏡写真を示す。図５中、（Ａ）は０．５時間、（Ｂ）は１時間、（Ｃ）は３時間、（Ｄ）は６時間処理した試料の位相差顕微鏡写真である。
【００４７】
図５（Ａ）の屈折率１．６８０の中心、（Ｂ）の屈折率１．６８０の中心、及び（Ｂ）の屈折率１．７００の中心にアスペクト比３以上の繊維状粒子が存在している。一方、図５（Ｃ）及び（Ｄ）では、いずれにもアスペクト比３以上の繊維状粒子は見られない。非結晶性物質は位相差顕微鏡で観測できないことから、ステンレス球による衝撃で、アモサイト分子の結合間距離が伸び、繊維状粒子は結晶構造を失い、非晶質に変わったことがわかる。
【００４８】
次に、１０００粒子を３サンプル計数し、総数の３０００粒子中の繊維状粒子を計測し、定性分析によるアスベストの有無を判定した。
【００４９】
表１に定性分析結果を示す。
【００５０】
【表１】
反応時間が０．５時間、及び１時間の試料では繊維状粒子が４以上含まれおり、アスベスト含有物と扱われる。一方、反応時間が３時間、及び６時間の試料においては繊維状粒子が全く見受けられなかった。また、Ｘ線回折におけるアモサイトのピークも弱い。したがって、３時間以上処理すれば、完全に繊維状粒子の結晶構造を非晶質に変えることがきる。３時間以上の処理で３０００粒子中の繊維状粒子を３以下にできるため、無害化率は１００％であり、アスベスト含有物を完全に無害化できる。
【００５１】
次に、図６を参照して、第２の実施形態について説明する。
【００５２】
第２の実施形態では、第１の実施形態に更に還元剤を付加している。反応器１にアスベスト含有物３、衝撃体４、及び還元剤５を入れ、第１の実施形態と同様、反応器１を回転あるいは振動させ、衝撃体４及び還元剤５に衝撃エネルギーを一体として発生させる。
【００５３】
反応器１内では、アスベスト含有物３と衝撃体４と還元剤５が激しく衝突し、アスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばし、繊維状粒子を非晶質にする。
【００５４】
還元剤５を加えたことで、衝撃体４のみの場合よりも効率的にアスベストの繊維状粒子が磨り潰されるため、より短時間での無害化を可能としている。
【００５５】
更に、還元剤５が電子を放出し、この電子が、アスベストの構成成分を還元する。ここで、アスベストの構成成分、特に鉄成分やケイ素を還元する。アスベストの繊維状粒子は衝撃によって結合間距離が伸びて非晶質になっているため、電子移動が起こりやすく構成成分の還元が促進される。アスベストの構成成分の還元によって、アスベストの分子組成が変化する。アスベストは他の物質に変化するため、アスベスト含有物は分子レベルで無害化される。
【００５６】
還元剤５としては、二Ａ族、三Ａ族及び四Ａ族元素から選択される１以上の金属が好ましい。このような金属として、アルミニウムやカルシウムが挙げられる。また、アスベスト含有物は回収の際、アスベストの飛散を抑制するため、通常水分を含ませているが、水を含有するアスベスト含有物も無害化できる。
【００５７】
なかでも、アルミニウムはアスベスト含有物に水分が含まれていても、水分によってアルミニウム内部までは水酸化物を形成しにくい。このため、衝撃体４等との衝撃でアルミニウムが磨り潰され、電子を放出しうる金属アルミニウムが露出し還元剤として機能するため、より好適に使用できる。また、アルミニウムの形状について特に制限はないが、粉末状にして用いることが好ましい。アルミニウムとアスベストとの反応が促進されるためである。
【００５８】
また、衝撃体４の表面を還元剤５で覆ったものを使用することも可能である。この様にすれば、別途還元剤を入れる必要はない。
【００５９】
反応器１、回転テーブル２、及び、衝撃体４については、上述した第１の実施形態と同様である。
【実施例２】
【００６０】
還元剤としてアルミニウムを用い、実施例１と同様にアスベスト含有物の無害化を行った。アルミニウムは約３００メッシュの粉末状にして２ｇ使用した。遊星ボールミルの回転数は４００ｒｐｍとし、反応時間は０．５時間、１時間、３時間及び６時間のそれぞれについて行った。
【００６１】
無害化処理後、それぞれの試料をＪＩＳ Ａ１４８１号に基づき、実施例１と同様に定性分析を行った。
【００６２】
図７に無害化処理後の試料のＸ線回折結果を示す。図７中、（Ａ）は０．５時間、（Ｂ）は１時間、（Ｃ）は３時間、（Ｄ）は６時間処理した試料のＸ線回折測定図である。
【００６３】
図７（Ａ）では１１度及び２９度付近にアモサイトのピークが残っているが、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）では、徐々にピークが弱まってきている。したがって、０．５時間から１時間程度の処理時間でアスベスト含有物は無害化されるものと推定できる。（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）ではいずれもピークが小さいため、１時間以上処理すれば十分無害化可能と考えられる。また、図４に示す実施例１のＸ線回折図と比較すると、特に０．５時間処理した試料、及び１時間処理した試料で、ピークが小さくなっていることが明らかである。アルミニウムを添加したことで、衝撃体のみの処理よりも処理時間を短縮できることがわかった。
【００６４】
また、図８に処理後の試料の位相差顕微鏡写真を示す。図８中、（Ａ）は０．５時間、（Ｂ）は１時間、（Ｃ）は３時間、（Ｄ）は６時間処理した試料の位相差顕微鏡写真である。
【００６５】
（Ａ）の屈折率１．６８０の中心に繊維状粒子が確認できる。一方、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）では繊維状粒子を確認することはできず、非晶質になったことがわかる。
【００６６】
次に、１０００粒子を３サンプル計数し、総数の３０００粒子中の繊維状粒子を計測し、定性分析によるアスベストの有無を判定した。
【００６７】
表２に定性分析結果を示す。
【００６８】
【表２】
反応時間が０．５時間の試料では繊維状粒子が４粒子含まれているが、反応時間が１時間、３時間、及び６時間の試料においては、繊維状粒子は０か１である。また、Ｘ線回折測定図におけるアモサイトのピークも弱い。したがって、１時間、３時間、及び６時間処理した試料はアスベスト含有物とは扱われない。このことからも、還元剤を添加することで、１時間以上処理すれば、３０００粒子中の繊維状粒子を３以下にでき、無害化率１００％を達成していることがわかる。
【００６９】
同様の条件で還元剤を入れずに行った場合、無害化率を１００％にするためには無害化処理に３時間程度要していたが、還元剤の効果によって１時間程度での無害化処理が可能となった。還元剤を入れることで、衝撃体と還元剤の一体とした衝撃エネルギーにより、還元剤のグラインド効果の相乗効果が発揮され、無害化処理時間の短縮を可能としている。
【００７０】
次に、還元剤がアスベストの構成成分を還元し、アスベストが他の物質に変化していることの検証を行った。
【００７１】
第１の実施形態における衝撃体のみで繊維状粒子を非晶質にして無害化した場合、化学反応を伴わないため、無害化処理前の試料と無害化処理後の試料では構成する原子の状態（原子価）に変動はない。一方、還元剤を加えて無害化処理をした場合、アスベストの繊維状粒子を非晶質にして無害化するだけでなく、還元剤が電子を放出し、アスベストを構成する原子がその電子を受けて原子価が変化し、アスベストは他の物質に変化すると考えられる。
【００７２】
ここでは、アルミニウム粉末と、アルミニウム粉末を添加してアモサイト含有物を無害化処理した試料とを光電子分光法にて測定し、アルミニウム成分の変化を見ることで、アルミニウム粉末が電子を放出したことを検証する。
【００７３】
また、アモサイトは上述した化学式からわかるように、鉄成分（Ｆｅ２＋）、ケイ素（Ｓｉ）を含んでいる。衝撃体のみで無害化処理した試料と、アルミニウムを添加して無害化処理した後の試料とを光電子分光法にて測定し、アモサイトの構成成分である鉄成分、及びケイ素の変化を見ることにより、アモサイトの分子組成が変化し他の物質に変化したことを検証する。
【実施例３】
【００７４】
図９は、アルミニウム粉末と、アルミニウム粉末を添加して無害化処理した試料のアルミニウム成分の状態（原子価）を示す光電子分光法測定図である。図９中、（ａ）はアルミニウム粉末を添加してアモサイト含有物を無害化処理した試料、（ｂ）はアルミニウム粉末の測定図である。
【００７５】
アルミニウム粉末（ｂ）ではＡｌ３＋（３価）とＡｌ（０価）のピークに分離しており、電子を放出し還元剤として機能し得るＡｌの存在を確認できる。一方、無害化処理した試料（ａ）ではＡｌのピークはなく、Ａｌ３＋のピークのみ現れていることがわかる。したがって、添加したアルミニウム粉末中のＡｌは無害化処理の過程でＡｌ３＋に変化しており、電子を放出し、還元剤として働いていることがわかった。
【００７６】
図１０は、衝撃体のみで無害化処理した試料と、アルミニウム粉末を添加して無害化処理した試料の鉄成分の状態（原子価）を示す光電子分光法測定図である。遊星ボールミルの回転数を６５０ｒｐｍとして、無害化処理を行ったものであり、図１０中、（ａ）はアルミニウム粉末を添加してアモサイト含有物を無害化処理した試料、（ｂ）はアルミニウム粉末を添加せずにアモサイト含有物を無害化処理した試料の測定図である。
【００７７】
アルミニウム粉末を添加せずに無害化処理を行った（ｂ）では、還元剤として作用するＡｌ（０価）が存在しないため、アモサイトを構成する鉄成分として、Ｆｅ２＋（２価）のピークのみが現れている。一方、アルミニウム粉末を添加して無害化処理した（ａ）では７０６〜７０９ｅＶにＦｅ２＋とは別のピークが生じていることがわかる。このピークはＦｅ（０価）のピークである。アルミニウム粉末を添加して無害化処理を行うと、アモサイトを構成するＦｅ２＋が、無害化処理の過程で価数の低い鉄（Ｆｅ）に変化したことを示している。
【００７８】
なお、衝撃体に用いたステンレス球は鉄成分（Ｆｅ）を含むため、ステンレス球が反応の過程で磨耗し、ステンレス球の鉄成分（Ｆｅ）が処理物に混入して、鉄成分（Ｆｅ）が測定される可能性も考えられる。しかしながら、図１０中（ａ）及び（ｂ）では、（ａ）でアルミニウム粉末を添加する以外、同一の条件で行っている。この結果、アルミニウム粉末を添加していない（ｂ）ではＦｅ２＋のみのピークしか見当たらず、０価のＦｅは見当たらない。ステンレス球から鉄成分（Ｆｅ）は混入していないことがわかる。
【００７９】
また、図１１に、セラミックボールミルを用い、アルミニウム粉末を添加せずにアモサイト含有物の無害化処理を行った試料の鉄成分の状態を示す光電子分光法測定図を示す。衝撃体としてセラミックボール（Ａｌ２Ｏ３：９３．４％、ＳｉＯ２：５％、比重３．６）を用いているため、ボールの磨耗はおこらない。図１１に示す測定図は、図１０（ｂ）の測定図とほぼ一致していることから、ステンレス球を用いた場合でも、ステンレス球の磨耗による鉄成分（Ｆｅ）の混入はないことを確認した。
【００８０】
これらから、アルミニウム粉末を添加して無害化処理した場合に、現れる０価のＦｅのピークは、ステンレス球を構成する鉄成分（Ｆｅ）が処理物に混入したものではなく、アモサイトを構成するＦｅ２＋自身が還元されて、Ｆｅになったものであることが確認できた。
【００８１】
したがって、アモサイトを構成する鉄成分（Ｆｅ２＋）が電子を受け、価数の低い鉄（Ｆｅ）に変化、すなわち還元されたことから、アルミニウム粉末を添加して無害化処理すれば、アモサイトを構成するＦｅ２＋がＦｅに変化するため、アモサイトは他の物質に変わったと考えられる。
【００８２】
また、アモサイトを構成しているケイ素（Ｓｉ）についても、同様に光電子分光法にて測定した。その電位について表３に示す。なお、本値は実際の測定値から、炭素の１ｓ軌道の電位（結合エネルギー）値を同一にして補正した値である。
【００８３】
【表３】
アルミニウム粉末を添加して無害化すると、アルミニウム粉末を添加せずに無害化した場合に比べ、Ｓｉ２ｐ軌道の結合エネルギーが小さくなっていることがわかる。アルミニウム粉末を添加していない試料が１０４．９４ｅＶに対し、アルミニウム粉末を添加した試料では１００．０４ｅＶと、４．９０ｅＶも小さくなっている。このように結合エネルギーが小さくなっていることは、ケイ素が電子を受け、それを放出しやすい状態になったものと考えられる。よって、アルミニウム粉末から電子を受け、ケイ素が還元されたことがわかる。
【００８４】
このようにアスベストを構成するケイ素についても還元が起こっているため、Ｆｅ２＋を含まないクリソタイルに対しても、還元により他の物質に変化させ、分子レベルでの無害化が可能であると考えられる。
【００８５】
図９結果から、添加したアルミニウムのＡｌ（０価）が電子を放出し、Ａｌ３＋となる。そして、図１０の結果から、Ａｌから放出された電子はアモサイト分子を構成する鉄成分（Ｆｅ２＋）に与えられ、Ｆｅ２＋は価数の低い鉄（Ｆｅ）に還元される。また、表３の結果から、Ａｌから放出された電子によってケイ素の結合エネルギーを低下させたことから、ケイ素も還元さていれる。このように、アモサイト分子を構成する鉄成分（Ｆｅ２＋）が価数の低い鉄（Ｆｅ）に変化し、また、ケイ素の結合エネルギーが小さくなったことから、アモサイトの分子組成自体に変化をもたらしており、アモサイトは別の物質に変化したものと考えられる。
【００８６】
したがって、アスベストが分子レベルで無害化され、もはやアスベスト含有物と扱われることがない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明による第１の実施形態のアスベスト無害化処理方法を示す概略図である。
【図２】無害化処理前の試料のＸ線回折図である。
【図３】無害化処理前の試料の位相差顕微鏡写真である。
【図４】本発明による第１の実施形態で無害化処理した試料のＸ線回折図である。
【図５】本発明による第１の実施形態で無害化処理した試料の位相差顕微鏡写真である。
【図６】本発明による第２の実施形態のアスベスト無害化処理方法を示す概略図である。
【図７】本発明による第２の実施形態で無害化処理した試料のＸ線回折図である。
【図８】本発明による第２の実施形態で無害化処理した試料の位相差顕微鏡写真である。
【図９】本発明による第２の実施形態で無害化処理した試料のアルミニウム成分の変化を示す光電子分光法測定図である。
【図１０】本発明による第２の実施形態で無害化処理した試料の鉄成分の変化を示す光電子分光法測定図である。
【図１１】本発明によるセラミックボールミルを用いて無害化処理した試料の鉄成分の変化を示す光電子分光法測定図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 反応器
２ 回転テーブル
３ アスベスト含有物
４ 衝撃体
５ 還元剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスベスト含有物の無害化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アスベストは耐熱性、耐薬品性、絶縁性等に優れるため、従来から建築材料、電気製品材料、自動車製品材料等幅広く使用されてきた。
【０００３】
しかし、アスベストは空気中に浮遊しやすく、その結晶構造が繊維状である。人が吸入し、肺に一旦刺さると排出されにくい。そのため、吸入されたアスベストが肺に蓄積し、肺がん、石綿肺などの呼吸器の病気を起こすことがある。
【０００４】
このため、現在ではアスベストの使用は禁止され、既存のアスベスト製品の無害化処理が進められている。
【０００５】
アスベストの無害化をするべく、様々な技術開発が進められているが、大別すると、高温の熱で溶融する方法（例えば、特許文献１）、及び無機材料でガラス化する方法（例えば、特許文献２）が挙げられる。
【０００６】
特許文献１では、石綿を含む物質に、Ｓｉ、Ｃａ、及び／又はＡｌを含む物質を所定条件にて添加混合して微粉砕した後、得られた混合物を４００〜１２００℃で加熱処理し、非石綿物質に変換している。アスベストの繊維状粒子は、繊維状粒子を構成する「−Ｓｉ−Ｏ−」と「−Ｍｇ−Ｏ−」の結合長が異なるため、前者と後者が結合した場合に捩れることにより生じている。加熱することにより、同一族に属するＭｇとＣａが入れ替わり、「−Ｓｉ−Ｏ−」と「−Ｃａ−Ｏ−」の結合長が同じになり、前者と後者が結合しても捩れないため、繊維状粒子が消失する。
【０００７】
特許文献２は、ケイ酸塩類を主成分とし、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ及びＡｌを１種以上含有するアルカリ性水溶液と、ガラスの微粒子の容積比率９１：９〜９９：１の混合物からなる改質硬化剤の発明である。この改質硬化剤をアスベスト含有物の表面、あるいは内部まで塗布含浸させてアスベストを改質硬化させている。
【特許文献１】特開２００３−０９４００６公報
【特許文献２】特開２００２−１３７９７６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の発明では、４００℃〜１２００℃の高温度で加熱処理しなければならず、無害化処理に大量の熱エネルギーを消費するという課題を有する。
【０００９】
また、上記発明では加熱処理に用いる溶融炉は固定されるものであり、アスベスト含有物を回収した後、溶融炉まで運搬しなければ処理できない問題がある。
【００１０】
更に、アスベスト廃棄物には通常多くの有機物や塩素源も含まれるため、不完全燃焼がおこると、ダイオキシン類が生成するおそれがある。
【００１１】
更に、上記発明では非処理物と添加物を微粉砕混合する工程と、加熱処理する工程の２工程からなるために処理が煩雑になるなどの問題がある。
【００１２】
特許文献２記載の発明は、硬化剤を被覆し、アスベスト分子を硬化させて活性化を抑制しただけであり、アスベストの繊維質はそのまま残ってしまう。このため、硬化剤が経年変化により腐食、風化等して、被覆されたアスベスト分子が飛散し、再びアスベスト公害が生じる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、反応器にアスベスト含有物と衝撃体を入れて回転又は振動させ、前記衝撃体による衝撃でアスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばし、前記繊維状粒子を非晶質にすることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記反応器に衝撃型ミルを用いて前記衝撃体による衝撃エネルギーを増加させることを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明は、反応器にアスベスト含有物と還元剤と衝撃体を入れて回転又は振動させ、前記衝撃体及び前記還元剤による一体とした衝撃でアスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばし、前記繊維状粒子を非晶質にすることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明は、前記還元剤がアスベストの構成成分を還元することを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明は、前記アスベストの構成成分が鉄成分あるいはケイ素であることを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明は、前記還元剤として二Ａ族、三Ａ族及び四Ａ族元素から選択される１以上の金属を使用することを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明は、前記還元剤としてアルミニウムを使用し、アスベスト含有物が水を含有していてもアスベストの構成成分を還元することを特徴とする。
【００２０】
更に、本発明は、前記反応器に衝撃型ミルを用いて前記衝撃体による衝撃エネルギーを増加させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、衝撃体をアスベスト含有物に衝突させることでアスベストの繊維状粒子を変形させているため、常温で無害化でき且つ大量の熱エネルギーも必要としない利点を有する。
【００２２】
また、本発明では、遊星ボールミル、タワーミル等の衝撃型ミルを用いて衝撃体に衝撃エネルギーを増加して与えることでアスベスト含有物を無害化できる利点も有する。衝撃型ミルは小型の装置であり運搬が可能なので、アスベスト含有物を回収した場所で、無害化処理できる利点を有する。
【００２３】
更に、本発明では、密閉空間でアスベスト含有物を無害化処理しているため、無害化処理中にアスベストが外部に放出されないという利点を有する。
【００２４】
更に、本発明では、常温で繊維状粒子を非晶質化して無害化し、アスベスト含有物を燃焼させていないため、アスベスト含有物に含まれる有機物や塩素源の不完全燃焼は起こりえず、ダイオキシン類が生成しない利点を有する。
【００２５】
更に、本発明では、還元剤を加えることで、アスベスト含有物に還元剤の圧潰作用が働くため、衝撃体のみの処理に比べてより短時間に無害化処理を実現できる利点を有する。
【００２６】
更に、本発明では、還元剤が電子を放出し、アスベストの構成成分、特に鉄成分あるいはケイ素を還元する。アスベストの構成成分が還元されることにより、アスベストの組成に変化をもたらすため、分子レベルでの無害化を可能としている。
【００２７】
更に、本発明では、還元剤としてアルミニウムを用いることでアスベスト含有物に水分が含まれても、アスベストを構成する分子組成に変化をもたらし無害化できる利点を有する。アルミニウムの内部までは水酸化物になりにくく、還元剤としての機能を失わないためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１を参照して、本発明によるアスベスト含有物の無害化処理方法の第１の実施形態について説明する。
【００２９】
反応器１にアスベスト含有物３、衝撃体４を入れて密閉し、反応器１を回転あるいは振動させ、衝撃体４に衝撃エネルギーを発生させる。反応器１内では衝撃体４とアスベスト含有物３が衝突する。衝撃体４と反応器１の内壁との間、あるいは衝撃体４と衝撃体４との間でアスベスト含有物３が磨り潰され、アスベストの繊維状粒子の結合間距離が伸びる。結合間距離が伸びることでアスベストの繊維状粒子が結晶構造を失って、非晶質に変化する。非晶質とはアモルファス状態を意味し、アスベストを構成する分子の配列に規則性がなくなった状態である。衝撃エネルギーによって、アスベストの繊維状粒子を構成する分子の規則的な配列がなくなるため、アスベストは無害化される。
【００３０】
衝撃体４は、アスベスト含有物に衝撃エネルギーを効果的に与えられるものであればよく、硬質で重量のあるものが好ましい。例えば、鉄球やステンレス球、セラミックボール等が挙げられる。
【００３１】
反応器１内の衝撃体４に衝撃エネルギーを発生させる手段として、反応器１の回転手段、反応器１内部に撹拌子や撹拌翼を設けた撹拌手段、振動手段等を用いることができる。反応器１として、遊星式、転動式、振動式のボールミルやビーズミル、タワーミル等、衝撃型ミルを好適に使用できる。本発明に好適に使用できる衝撃型ミルである遊星ボールミルは、図１に示すように、反応器１が自転軸を中心に自転（破線矢印）するとともに、回転テーブル２の回転（実線矢印）で反応器１が公転軸を中心に公転することによって衝撃体４に高い衝撃エネルギーを発生させ得る。
【００３２】
遊星ボールミルに代表される衝撃型ミルは、小型の装置であり運搬可能であるため、実験室や、アスベスト含有物を回収した場所で即時に無害化し得る。
【００３３】
また、アスベスト含有物は繊維状粒子の拡散を防止すべく、硬化剤で固めている場合があるが、遊星ボールミルに代表される衝撃型ミルは高い衝撃エネルギーを発生させることができるため、このような硬化させたアスベスト含有物に対しても使用することができる。
【００３４】
アスベストはいくつかの種類に分類されており、中でもクリソタイル（Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８）、クロシドライト（Ｎａ２（Ｆｅ２+，Ｍｇ）３Ｆｅ３+２Ｓｉ８Ｏ２２（ＯＨ）２）、及びアモサイト（（Ｆｅ２+，Ｍｇ）７Ｓｉ８Ｏ２２（ＯＨ）２）が主に工業的に使用されている。アモサイトは硬度が５．５〜６と、クリソタイル（硬度２．５〜４）及びクロシドライト（硬度４）よりも高い特性を有し、悪性中皮腫の原因になりうるため、アスベストの中でも最も悪性の強い物質の一つである。
【００３５】
本実施例では硬度が高く、衝撃で非晶質になりにくいアモサイトを用いて無害化を行うことで、種々のアスベストを無害化できることを検証する。
【実施例１】
【００３６】
反応器に遊星ボールミルを用い、アスベスト含有物の無害化を行った。遊星ボールミルは公転と自転による高い粉砕エネルギーを得られる粉砕機である。
【００３７】
遊星ボールミルはレッチェ製ＰＭ−１００（公転自転比率＝１／−２）を用いた。容量２５０ｍｌ（内径：７５ｍｍ、深さ７０ｍｍ）のジャーを使用し、衝撃体としてボール径が１０ｍｍのステンレス球を２０個使用した。ステンレス球の重量は３．２ｇ／個である。
【００３８】
ジャーにアモサイトを２０％含有する試料５ｇ及び上記ステンレス球を入れ、常温で遊星ボールミルを運転した。遊星ボールミルの回転数は公転数を４００ｒｐｍ、自転数を−８００ｒｐｍとし、処理時間を０．５時間、１時間、３時間及び６時間として、それぞれについて無害化を行った。
【００３９】
その後、無害化処理したそれぞれの試料をＪＩＳ Ａ１４８１に基づき、Ｘ線回折法及び位相差顕微鏡による分散染色法にて残留アスベストの定性分析を行った。
【００４０】
ＪＩＳ Ａ１４８１によると、Ｘ線回折測定におけるアスベストのピークの存在、及び、位相差顕微鏡において所定粒子数の中に繊維状粒子が一定数以上存在するか観測することにより、アスベスト含有物か否かを判定する。
【００４１】
位相差顕微鏡による観測では、アスペクト比（長さ／幅）が３以上の粒子が繊維状粒子として扱われる。１０００粒子を３サンプル計数し、総数の３０００粒子中に繊維状粒子が４以上存在するとアスベストとして扱われる。たとえ、Ｘ線回折測定によりアモサイトのピークが現れていない場合でも、粒子数が３０００の中に繊維状粒子が４以上含まれているとアスベスト含有物と扱われる。なお、Ｘ線回折においてピークが観測されても、位相差顕微鏡による観測で３０００粒子中に４以上の繊維状粒子が見受けられない場合、アスベスト含有物として扱われることはない。
【００４２】
本実施例ではアスベストとしてアモサイトを使用しており、Ｘ線回折測定ではアモサイトのピークが２θ＝１１度及び２９度付近に現れる。また、位相差顕微鏡による分散染色法では屈折率１．６８０及び１．７００にてアモサイトが観測される。
【００４３】
図２に無害化処理を行う前の試料のＸ線回折測定図、図３に同試料の位相差顕微鏡写真を示す。図２では、１１度及び２９度付近に大きなピークが現れている。また、図３では、屈折率１．６８０及び１．７００双方に繊維状粒子が確認できる。これらから、処無害化処理前の試料はアスベストの一種であるアモサイトを含有していることが明らかであり、アスベスト含有物と認定されるものである。
【００４４】
図４に無害化処理後の試料のＸ線回折結果を示す。図４中、（Ａ）は０．５時間、（Ｂ）は１時間、（Ｃ）は３時間、（Ｄ）は６時間処理した試料のＸ線回折測定図である。
【００４５】
図４（Ａ）及び（Ｂ）では１１度及び２９度付近にピークが残っているが、（Ｃ）及び（Ｄ）ではピークが弱まっているのがわかる。したがって、１時間から３時間程度の処理でアスベストを無害化できるものと推定できる。また、３時間処理したものと６時間処理したものではピークが同様に小さいことから、３時間以上処理すれば十分無害化可能と考えられる。
【００４６】
また、図５に処理済試料の位相差顕微鏡写真を示す。図５中、（Ａ）は０．５時間、（Ｂ）は１時間、（Ｃ）は３時間、（Ｄ）は６時間処理した試料の位相差顕微鏡写真である。
【００４７】
図５（Ａ）の屈折率１．６８０の中心、（Ｂ）の屈折率１．６８０の中心、及び（Ｂ）の屈折率１．７００の中心にアスペクト比３以上の繊維状粒子が存在している。一方、図５（Ｃ）及び（Ｄ）では、いずれにもアスペクト比３以上の繊維状粒子は見られない。非結晶性物質は位相差顕微鏡で観測できないことから、ステンレス球による衝撃で、アモサイト分子の結合間距離が伸び、繊維状粒子は結晶構造を失い、非晶質に変わったことがわかる。
【００４８】
次に、１０００粒子を３サンプル計数し、総数の３０００粒子中の繊維状粒子を計測し、定性分析によるアスベストの有無を判定した。
【００４９】
表１に定性分析結果を示す。
【００５０】
【表１】
反応時間が０．５時間、及び１時間の試料では繊維状粒子が４以上含まれおり、アスベスト含有物と扱われる。一方、反応時間が３時間、及び６時間の試料においては繊維状粒子が全く見受けられなかった。また、Ｘ線回折におけるアモサイトのピークも弱い。したがって、３時間以上処理すれば、完全に繊維状粒子の結晶構造を非晶質に変えることがきる。３時間以上の処理で３０００粒子中の繊維状粒子を３以下にできるため、無害化率は１００％であり、アスベスト含有物を完全に無害化できる。
【００５１】
次に、図６を参照して、第２の実施形態について説明する。
【００５２】
第２の実施形態では、第１の実施形態に更に還元剤を付加している。反応器１にアスベスト含有物３、衝撃体４、及び還元剤５を入れ、第１の実施形態と同様、反応器１を回転あるいは振動させ、衝撃体４及び還元剤５に衝撃エネルギーを一体として発生させる。
【００５３】
反応器１内では、アスベスト含有物３と衝撃体４と還元剤５が激しく衝突し、アスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばし、繊維状粒子を非晶質にする。
【００５４】
還元剤５を加えたことで、衝撃体４のみの場合よりも効率的にアスベストの繊維状粒子が磨り潰されるため、より短時間での無害化を可能としている。
【００５５】
更に、還元剤５が電子を放出し、この電子が、アスベストの構成成分を還元する。ここで、アスベストの構成成分、特に鉄成分やケイ素を還元する。アスベストの繊維状粒子は衝撃によって結合間距離が伸びて非晶質になっているため、電子移動が起こりやすく構成成分の還元が促進される。アスベストの構成成分の還元によって、アスベストの分子組成が変化する。アスベストは他の物質に変化するため、アスベスト含有物は分子レベルで無害化される。
【００５６】
還元剤５としては、二Ａ族、三Ａ族及び四Ａ族元素から選択される１以上の金属が好ましい。このような金属として、アルミニウムやカルシウムが挙げられる。また、アスベスト含有物は回収の際、アスベストの飛散を抑制するため、通常水分を含ませているが、水を含有するアスベスト含有物も無害化できる。
【００５７】
なかでも、アルミニウムはアスベスト含有物に水分が含まれていても、水分によってアルミニウム内部までは水酸化物を形成しにくい。このため、衝撃体４等との衝撃でアルミニウムが磨り潰され、電子を放出しうる金属アルミニウムが露出し還元剤として機能するため、より好適に使用できる。また、アルミニウムの形状について特に制限はないが、粉末状にして用いることが好ましい。アルミニウムとアスベストとの反応が促進されるためである。
【００５８】
また、衝撃体４の表面を還元剤５で覆ったものを使用することも可能である。この様にすれば、別途還元剤を入れる必要はない。
【００５９】
反応器１、回転テーブル２、及び、衝撃体４については、上述した第１の実施形態と同様である。
【実施例２】
【００６０】
還元剤としてアルミニウムを用い、実施例１と同様にアスベスト含有物の無害化を行った。アルミニウムは約３００メッシュの粉末状にして２ｇ使用した。遊星ボールミルの回転数は４００ｒｐｍとし、反応時間は０．５時間、１時間、３時間及び６時間のそれぞれについて行った。
【００６１】
無害化処理後、それぞれの試料をＪＩＳ Ａ１４８１号に基づき、実施例１と同様に定性分析を行った。
【００６２】
図７に無害化処理後の試料のＸ線回折結果を示す。図７中、（Ａ）は０．５時間、（Ｂ）は１時間、（Ｃ）は３時間、（Ｄ）は６時間処理した試料のＸ線回折測定図である。
【００６３】
図７（Ａ）では１１度及び２９度付近にアモサイトのピークが残っているが、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）では、徐々にピークが弱まってきている。したがって、０．５時間から１時間程度の処理時間でアスベスト含有物は無害化されるものと推定できる。（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）ではいずれもピークが小さいため、１時間以上処理すれば十分無害化可能と考えられる。また、図４に示す実施例１のＸ線回折図と比較すると、特に０．５時間処理した試料、及び１時間処理した試料で、ピークが小さくなっていることが明らかである。アルミニウムを添加したことで、衝撃体のみの処理よりも処理時間を短縮できることがわかった。
【００６４】
また、図８に処理後の試料の位相差顕微鏡写真を示す。図８中、（Ａ）は０．５時間、（Ｂ）は１時間、（Ｃ）は３時間、（Ｄ）は６時間処理した試料の位相差顕微鏡写真である。
【００６５】
（Ａ）の屈折率１．６８０の中心に繊維状粒子が確認できる。一方、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）では繊維状粒子を確認することはできず、非晶質になったことがわかる。
【００６６】
次に、１０００粒子を３サンプル計数し、総数の３０００粒子中の繊維状粒子を計測し、定性分析によるアスベストの有無を判定した。
【００６７】
表２に定性分析結果を示す。
【００６８】
【表２】
反応時間が０．５時間の試料では繊維状粒子が４粒子含まれているが、反応時間が１時間、３時間、及び６時間の試料においては、繊維状粒子は０か１である。また、Ｘ線回折測定図におけるアモサイトのピークも弱い。したがって、１時間、３時間、及び６時間処理した試料はアスベスト含有物とは扱われない。このことからも、還元剤を添加することで、１時間以上処理すれば、３０００粒子中の繊維状粒子を３以下にでき、無害化率１００％を達成していることがわかる。
【００６９】
同様の条件で還元剤を入れずに行った場合、無害化率を１００％にするためには無害化処理に３時間程度要していたが、還元剤の効果によって１時間程度での無害化処理が可能となった。還元剤を入れることで、衝撃体と還元剤の一体とした衝撃エネルギーにより、還元剤のグラインド効果の相乗効果が発揮され、無害化処理時間の短縮を可能としている。
【００７０】
次に、還元剤がアスベストの構成成分を還元し、アスベストが他の物質に変化していることの検証を行った。
【００７１】
第１の実施形態における衝撃体のみで繊維状粒子を非晶質にして無害化した場合、化学反応を伴わないため、無害化処理前の試料と無害化処理後の試料では構成する原子の状態（原子価）に変動はない。一方、還元剤を加えて無害化処理をした場合、アスベストの繊維状粒子を非晶質にして無害化するだけでなく、還元剤が電子を放出し、アスベストを構成する原子がその電子を受けて原子価が変化し、アスベストは他の物質に変化すると考えられる。
【００７２】
ここでは、アルミニウム粉末と、アルミニウム粉末を添加してアモサイト含有物を無害化処理した試料とを光電子分光法にて測定し、アルミニウム成分の変化を見ることで、アルミニウム粉末が電子を放出したことを検証する。
【００７３】
また、アモサイトは上述した化学式からわかるように、鉄成分（Ｆｅ２＋）、ケイ素（Ｓｉ）を含んでいる。衝撃体のみで無害化処理した試料と、アルミニウムを添加して無害化処理した後の試料とを光電子分光法にて測定し、アモサイトの構成成分である鉄成分、及びケイ素の変化を見ることにより、アモサイトの分子組成が変化し他の物質に変化したことを検証する。
【実施例３】
【００７４】
図９は、アルミニウム粉末と、アルミニウム粉末を添加して無害化処理した試料のアルミニウム成分の状態（原子価）を示す光電子分光法測定図である。図９中、（ａ）はアルミニウム粉末を添加してアモサイト含有物を無害化処理した試料、（ｂ）はアルミニウム粉末の測定図である。
【００７５】
アルミニウム粉末（ｂ）ではＡｌ３＋（３価）とＡｌ（０価）のピークに分離しており、電子を放出し還元剤として機能し得るＡｌの存在を確認できる。一方、無害化処理した試料（ａ）ではＡｌのピークはなく、Ａｌ３＋のピークのみ現れていることがわかる。したがって、添加したアルミニウム粉末中のＡｌは無害化処理の過程でＡｌ３＋に変化しており、電子を放出し、還元剤として働いていることがわかった。
【００７６】
図１０は、衝撃体のみで無害化処理した試料と、アルミニウム粉末を添加して無害化処理した試料の鉄成分の状態（原子価）を示す光電子分光法測定図である。遊星ボールミルの回転数を６５０ｒｐｍとして、無害化処理を行ったものであり、図１０中、（ａ）はアルミニウム粉末を添加してアモサイト含有物を無害化処理した試料、（ｂ）はアルミニウム粉末を添加せずにアモサイト含有物を無害化処理した試料の測定図である。
【００７７】
アルミニウム粉末を添加せずに無害化処理を行った（ｂ）では、還元剤として作用するＡｌ（０価）が存在しないため、アモサイトを構成する鉄成分として、Ｆｅ２＋（２価）のピークのみが現れている。一方、アルミニウム粉末を添加して無害化処理した（ａ）では７０６〜７０９ｅＶにＦｅ２＋とは別のピークが生じていることがわかる。このピークはＦｅ（０価）のピークである。アルミニウム粉末を添加して無害化処理を行うと、アモサイトを構成するＦｅ２＋が、無害化処理の過程で価数の低い鉄（Ｆｅ）に変化したことを示している。
【００７８】
なお、衝撃体に用いたステンレス球は鉄成分（Ｆｅ）を含むため、ステンレス球が反応の過程で磨耗し、ステンレス球の鉄成分（Ｆｅ）が処理物に混入して、鉄成分（Ｆｅ）が測定される可能性も考えられる。しかしながら、図１０中（ａ）及び（ｂ）では、（ａ）でアルミニウム粉末を添加する以外、同一の条件で行っている。この結果、アルミニウム粉末を添加していない（ｂ）ではＦｅ２＋のみのピークしか見当たらず、０価のＦｅは見当たらない。ステンレス球から鉄成分（Ｆｅ）は混入していないことがわかる。
【００７９】
また、図１１に、セラミックボールミルを用い、アルミニウム粉末を添加せずにアモサイト含有物の無害化処理を行った試料の鉄成分の状態を示す光電子分光法測定図を示す。衝撃体としてセラミックボール（Ａｌ２Ｏ３：９３．４％、ＳｉＯ２：５％、比重３．６）を用いているため、ボールの磨耗はおこらない。図１１に示す測定図は、図１０（ｂ）の測定図とほぼ一致していることから、ステンレス球を用いた場合でも、ステンレス球の磨耗による鉄成分（Ｆｅ）の混入はないことを確認した。
【００８０】
これらから、アルミニウム粉末を添加して無害化処理した場合に、現れる０価のＦｅのピークは、ステンレス球を構成する鉄成分（Ｆｅ）が処理物に混入したものではなく、アモサイトを構成するＦｅ２＋自身が還元されて、Ｆｅになったものであることが確認できた。
【００８１】
したがって、アモサイトを構成する鉄成分（Ｆｅ２＋）が電子を受け、価数の低い鉄（Ｆｅ）に変化、すなわち還元されたことから、アルミニウム粉末を添加して無害化処理すれば、アモサイトを構成するＦｅ２＋がＦｅに変化するため、アモサイトは他の物質に変わったと考えられる。
【００８２】
また、アモサイトを構成しているケイ素（Ｓｉ）についても、同様に光電子分光法にて測定した。その電位について表３に示す。なお、本値は実際の測定値から、炭素の１ｓ軌道の電位（結合エネルギー）値を同一にして補正した値である。
【００８３】
【表３】
アルミニウム粉末を添加して無害化すると、アルミニウム粉末を添加せずに無害化した場合に比べ、Ｓｉ２ｐ軌道の結合エネルギーが小さくなっていることがわかる。アルミニウム粉末を添加していない試料が１０４．９４ｅＶに対し、アルミニウム粉末を添加した試料では１００．０４ｅＶと、４．９０ｅＶも小さくなっている。このように結合エネルギーが小さくなっていることは、ケイ素が電子を受け、それを放出しやすい状態になったものと考えられる。よって、アルミニウム粉末から電子を受け、ケイ素が還元されたことがわかる。
【００８４】
このようにアスベストを構成するケイ素についても還元が起こっているため、Ｆｅ２＋を含まないクリソタイルに対しても、還元により他の物質に変化させ、分子レベルでの無害化が可能であると考えられる。
【００８５】
図９結果から、添加したアルミニウムのＡｌ（０価）が電子を放出し、Ａｌ３＋となる。そして、図１０の結果から、Ａｌから放出された電子はアモサイト分子を構成する鉄成分（Ｆｅ２＋）に与えられ、Ｆｅ２＋は価数の低い鉄（Ｆｅ）に還元される。また、表３の結果から、Ａｌから放出された電子によってケイ素の結合エネルギーを低下させたことから、ケイ素も還元さていれる。このように、アモサイト分子を構成する鉄成分（Ｆｅ２＋）が価数の低い鉄（Ｆｅ）に変化し、また、ケイ素の結合エネルギーが小さくなったことから、アモサイトの分子組成自体に変化をもたらしており、アモサイトは別の物質に変化したものと考えられる。
【００８６】
したがって、アスベストが分子レベルで無害化され、もはやアスベスト含有物と扱われることがない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明による第１の実施形態のアスベスト無害化処理方法を示す概略図である。
【図２】無害化処理前の試料のＸ線回折図である。
【図３】無害化処理前の試料の位相差顕微鏡写真である。
【図４】本発明による第１の実施形態で無害化処理した試料のＸ線回折図である。
【図５】本発明による第１の実施形態で無害化処理した試料の位相差顕微鏡写真である。
【図６】本発明による第２の実施形態のアスベスト無害化処理方法を示す概略図である。
【図７】本発明による第２の実施形態で無害化処理した試料のＸ線回折図である。
【図８】本発明による第２の実施形態で無害化処理した試料の位相差顕微鏡写真である。
【図９】本発明による第２の実施形態で無害化処理した試料のアルミニウム成分の変化を示す光電子分光法測定図である。
【図１０】本発明による第２の実施形態で無害化処理した試料の鉄成分の変化を示す光電子分光法測定図である。
【図１１】本発明によるセラミックボールミルを用いて無害化処理した試料の鉄成分の変化を示す光電子分光法測定図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 反応器
２ 回転テーブル
３ アスベスト含有物
４ 衝撃体
５ 還元剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器にアスベスト含有物と衝撃体を入れて回転又は振動させ、
前記衝撃体による衝撃でアスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばし、前記繊維状粒子を非晶質にすることを特徴とするアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項２】
前記反応器に衝撃型ミルを用いて前記衝撃体による衝撃エネルギーを増加させることを特徴とする請求項１に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項３】
反応器にアスベスト含有物と還元剤と衝撃体を入れて回転又は振動させ、
前記衝撃体及び前記還元剤による一体とした衝撃でアスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばし、前記繊維状粒子を非晶質にすることを特徴とするアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項４】
前記還元剤が前記アスベストの構成成分を還元することを特徴とする請求項３に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項５】
前記アスベストの構成成分が鉄成分あるいはケイ素であることを特徴とする請求項４に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項６】
前記還元剤として二Ａ族、三Ａ族及び四Ａ族元素から選択される１以上の金属を使用することを特徴とする請求項４に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項７】
前記還元剤としてアルミニウムを使用し、アスベスト含有物が水を含有していてもアスベストの構成成分を還元することを特徴とする請求項６に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項８】
前記反応器に衝撃型ミルを用いて前記衝撃体による衝撃エネルギーを増加させることを特徴とする請求項３に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項１】
反応器にアスベスト含有物と衝撃体を入れて回転又は振動させ、
前記衝撃体による衝撃でアスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばし、前記繊維状粒子を非晶質にすることを特徴とするアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項２】
前記反応器に衝撃型ミルを用いて前記衝撃体による衝撃エネルギーを増加させることを特徴とする請求項１に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項３】
反応器にアスベスト含有物と還元剤と衝撃体を入れて回転又は振動させ、
前記衝撃体及び前記還元剤による一体とした衝撃でアスベストの繊維状粒子の結合間距離を伸ばし、前記繊維状粒子を非晶質にすることを特徴とするアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項４】
前記還元剤が前記アスベストの構成成分を還元することを特徴とする請求項３に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項５】
前記アスベストの構成成分が鉄成分あるいはケイ素であることを特徴とする請求項４に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項６】
前記還元剤として二Ａ族、三Ａ族及び四Ａ族元素から選択される１以上の金属を使用することを特徴とする請求項４に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項７】
前記還元剤としてアルミニウムを使用し、アスベスト含有物が水を含有していてもアスベストの構成成分を還元することを特徴とする請求項６に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【請求項８】
前記反応器に衝撃型ミルを用いて前記衝撃体による衝撃エネルギーを増加させることを特徴とする請求項３に記載のアスベスト含有物の無害化処理方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図５】
【図８】
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図５】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２７２５８６（Ｐ２００８−２７２５８６Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３５６５５（Ｐ２００７−３５６５５）
【出願日】平成１９年２月１６日（２００７．２．１６）
【出願人】（５９２１５７０９８）ラボテック株式会社 (10)
【出願人】（５０４３２４２０２）
【出願人】（５００１７４９３７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１６日（２００７．２．１６）
【出願人】（５９２１５７０９８）ラボテック株式会社 (10)
【出願人】（５０４３２４２０２）
【出願人】（５００１７４９３７）
【Ｆターム（参考）】
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