シリコン微粒子含有廃棄物の処分方法、再資源化方法および燃料組成物
【課題】 シリコンウエハー製造工程などで発生したシリコン微粒子含有廃棄物の焼却残渣がアルカリなどと反応して発熱したり水素ガスを発生して引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に埋め立て処分できる焼却処分方法、他の廃棄物と混合して安全に取り扱って焼却して有効利用する再資源化方法およびセメント燃焼用などに好適な燃料組成物の提供。
【解決手段】 シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガス発生しないようにするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法により課題を解決できる。
【解決手段】 シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガス発生しないようにするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法により課題を解決できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン微粒子含有廃棄物の処分方法、再資源化方法および燃料組成物に関するものであり、さらに詳しくは、シリコンウエハー製造工程でシリコンインゴットをダイヤモンドソーなどを用いて所定の形に整形する工程や整形されたシリコンインゴットを切断し、薄いシリコンウエハーとした後、切断面を研磨する工程などで発生するシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法、再資源化方法および燃料組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池パネルもしくはＩＣチップなどに用いるシリコンウエハーは、ダイヤモンドソー、ワイヤーソーなどを用いて、シリコンの固まりであるシリコンインゴットをスライスし、また研磨して製造される。この研削、研磨工程よりシリコン微粒子を含む廃棄物が発生する。
【０００３】
これら、シリコンウエハー製造工程より発生する廃棄物に含まれるシリコン微粉末は下式（１）に示されるごとく水と反応し水素ガスを発生する。
本反応は常温では穏やかであり、発生する水素量も小量である。
【０００４】
式（１）：
Ｓｉ＋２Ｈ2 Ｏ→ＳｉＯ2 ＋２Ｈ2
【０００５】
しかしながら、シリコン微粉末はアルカリを加えると下式（２）に示されるごとく激しく反応し大量の水素を発生する。
【０００６】
式（２）：
Ｓｉ＋２ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ→Ｎａ2 ＳｉＯ3 ＋２Ｈ2 ＋４２３．８［kJ/mol]
【０００７】
前記式（２）に示される本反応は発熱反応であるため、反応が始まると自己の反応熱により組成物の液温が上昇し、反応速度が加速され、所謂暴走反応を起こし、短時間に多量の水素ガスを発生する。反応により発生する水素はその爆発範囲が４〜７５％と非常に広く、また最小着火エネルギーが０．０２mjと小さいため引火・爆発の危険性の大きなガスである。
【０００８】
シリコンがアルカリと反応し水素ガスを発生する性質を利用して、シリコン微粒子を含む廃棄物から水素ガスを回収する試みがなされている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００９】
また、シリコン微粒子を含む廃棄物を製鋼用資材として再利用する試みがなされている（特許文献３参照）。
【００１０】
また、シリコン微粒子を含む廃棄物から砥粒である炭化珪素を取出し再資源化する試みがなされている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０７３２８号公報
【特許文献２】特開２００４−１１５３４９号公報
【特許文献３】特開２００５−１６３１３０号公報
【特許文献４】特開２００２−１６７２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし前記のいずれの方法も商用化は殆ど行われておらず、シリコンウエハー製造工程より排出されるシリコン微粉末を含む廃棄物はその大部分は埋め立て処分もしくは焼却処分されている。
【００１２】
しかし、埋め立てられたシリコン微粉末を含む廃棄物は雨水などと反応し水素ガスを発生する。また、アルカリ性廃棄物がシリコン微粉末を含む廃棄物と一緒に埋め立てられた場合には発熱し、大量の水素ガスを発生するため、引火・爆発の危険性が大きい。
【００１３】
また焼却処分を行う際、通常シリコン微粉末を含む廃棄物は、一旦タンクもしくはピットに貯蔵される他に、他廃棄物と混合された後、焼却されるが、貯蔵する際、他廃棄物に含まれるアルカリと反応し発熱し、大量の水素ガスが発生し、引火・爆発の危険性が有る。
【００１４】
シリコン微粉末を含む廃棄物は水と反応し、発熱して、水素ガスを発生する性質を有し、この性質はｐＨが高くなるほど強くなり、ｐＨ１０以上では暴走反応を起こすほどに激しいものである。
そのためシリコン微粉末を含む廃棄物は通常の廃棄物とは異なる方法で処理を行う必要がある。
【００１５】
本発明の第１の目的は、前記シリコン微粒子含有廃棄物を焼却した際に発生する焼却残渣が、水もしくはアルカリと混合されても発熱したり水素ガスが発生しないようにして、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に埋め立て処分できるように、前記シリコン微粒子含有廃棄物を焼却処分する方法を提供すること、および、前記シリコン微粒子含有廃棄物と他の廃棄物を混合して焼却する場合には、他の廃棄物に含まれるアルカリやアルカリ性の廃棄物との混合により発熱したり大量の水素ガスが発生しないようにして、引火・爆発事故を起こすことを避けて、安全に取り扱えるようにするとともに、前記のように焼却残渣を安全に埋め立て処分できるようにする、前記シリコン微粒子含有廃棄物を焼却処分する方法を提供することであり、
【００１６】
本発明の第２の目的は、前記シリコン微粒子含有廃棄物と他の廃棄物を混合して、混合物を焼却して燃焼熱などを有効利用する際に、発生する焼却残渣が、水もしくはアルカリと混合されても発熱したり水素ガスが発生しないようにして、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に埋め立て処分できるように前記混合物を焼却する、前記シリコン微粒子含有廃棄物の再資源化方法を提供することであり、
【００１７】
本発明の第３の目的は、前記シリコン微粒子含有廃棄物と他の廃棄物を混合して燃料組成物を製造するに当たり、他の廃棄物に含まれるアルカリやアルカリ性の廃棄物との混合により、発熱したり大量の水素ガスが発生しないようにして、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に取り扱えるようにするとともに、貯蔵タンクなどで燃料組成物中に含まれる固形物が沈降したり浮上して分離しないようにして組成を均一に維持するとともに、配管輸送や噴霧燃焼などを容易に安全に行うことができるような、セメント燃焼用あるいは製紙ボイラー用あるいは廃棄物焼却用などに好適な燃料組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決するために鋭意研究した結果、前記シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上で焼却すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、安全に埋め立て処分できることを見いだし、
そして、前記シリコン微粒子含有廃棄物を他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、前記混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合すれば、前記混合物は水と混合されていても激しく反応せず、発熱したり水素ガスが発生したりせず安全に取り扱うことができ、そして前記混合物を８００℃以上の温度で焼却すると、前記のようにその焼却残渣は安全に埋め立て処分できることを見いだし、本発明を成すに到った。
【００１９】
すなわち、本発明の請求項１の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法である。
【００２０】
また、本発明の請求項２の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物を他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合し、前記混合物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法である。
【００２１】
本発明の請求項３の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して燃料組成物を製造し、前記燃料組成物を８００℃以上の温度で燃焼して有効利用することを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の再資源化方法である。
【００２２】
本発明の請求項４の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物のｐＨが１０未満となるように調整されて混合されてなることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物である。
【００２３】
本発明の請求項５の発明は、請求項４記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物はチキソトロピー性を付与されてチキソトロピー性を有してなることを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項６の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、セメント焼成用燃料組成物であることを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項７の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、製紙ボイラー用燃料組成物であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項８の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、廃棄物焼却炉用燃料組成物であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の請求項１の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法であり、
前記シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上で焼却すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できるという顕著な効果を奏する。
【００２８】
本発明の請求項２の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物を他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合し、前記混合物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法であり、
前記混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合すれば、前記混合物は水と混合されていても激しく反応せず、発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に取り扱うことができるとともに、前記混合物を８００℃以上の温度で焼却すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できるという顕著な効果を奏する。
【００２９】
本発明の請求項３の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して燃料組成物を製造し、前記燃料組成物を８００℃以上の温度で燃焼して有効利用することを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の再資源化方法であり、
前記燃料組成物を８００℃以上の温度で燃焼して、発生する燃焼熱を有効利用すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できるという顕著な効果を奏する。
【００３０】
本発明の請求項４の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物のｐＨが１０未満となるように調整されて混合されてなることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物であり、
シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物のｐＨが１０未満となるように調整して混合すれば、前記燃料組成物は水と混合されていても激しく反応せず、発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に取り扱うことができるという顕著な効果を奏する。
【００３１】
本発明の請求項５の発明は、請求項４記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物はチキソトロピー性を付与されてチキソトロピー性を有してなることを特徴とするものであり、
前記燃料組成物に後述する変性材料を所定量配合するなどにより、静止時など剪断速度（ｓｅｃ-1）が小さいか０の場合には粘度が高くなり、貯蔵タンクおよび配管内などでの固形分の沈降や浮上を防ぎ、一方、配管輸送時や噴霧燃焼時など剪断速度（ｓｅｃ-1）が大きくなると、前記燃料組成物の粘度が低下して容易に配管輸送、噴霧燃焼を行うことが出来るようにチキソトロピー性が付与されていると、前記燃料組成物を貯蔵タンクなどで貯蔵するなどの場合に、前記燃料組成物の粘度が上昇して前記燃料組成物に含まれる比重の大きい成分である固形物などが沈降したり、比重の小さな成分が浮上したりして分離せず、均一な組成を維持することができ、一方、貯蔵タンクなどで貯蔵した前記燃料組成物を配管輸送や噴霧燃焼などを行う際には前記燃料組成物の粘度が低下して容易に配管輸送や噴霧燃焼などを行うことができるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００３２】
本発明の請求項６の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、セメント焼成用燃料組成物であることを特徴とするものであり、
セメント製造工程で前記燃料組成物を燃焼して燃焼熱をセメント焼成に有効利用できるとともにシリコンおよび砥粒酸化物などがセメント原料になるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００３３】
本発明の請求項７の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、製紙ボイラー用燃料組成物であることを特徴とするものであり、
製紙工程で前記燃料組成物を燃焼して、燃焼熱を製紙に有効利用できるとともに、その焼却残渣を安全に埋め立て処分できるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００３４】
本発明の請求項８の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、廃棄物焼却炉用燃料組成物であることを特徴とするものであり、
廃棄物焼却炉で前記燃料組成物を燃焼して燃焼熱を有効利用できるとともに、焼却残渣を安全に埋め立て処分できるというさらなる顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、シリコン微粒子含有廃棄物の処分方法の一例の工程を説明する説明図である。
図２（１）、（２）は、シリコン微粒子含有廃棄物の処分方法の他の例の工程を説明する説明図である。
【００３６】
図１に示したように、シリコン微粒子含有廃棄物をストーカ式焼却設備、流動床式焼却設備、回転式焼却設備などの形式の焼却設備を用いて焼却処理する際、シリコン微粒子の温度が８００℃以上となるようにして焼却処理すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、発生する焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようになるので、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できる。
【００３７】
図２（１）に示したように、シリコン微粒子含有廃棄物をピット内に貯蔵された他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、ピット内に貯蔵された他廃棄物のｐＨを測定し、１０未満であればシリコン微粉末含有廃棄物と混合してもよい。
しかし、図２（１）に示したように、ピット内に貯蔵された他廃棄物のｐＨが１０以上であった場合は、他廃棄物に酸もしくは酸性廃棄物を投入してそのｐＨを測定し、ｐＨが１０未満とした後、シリコン微粉末含有廃棄物を投入して混合する。
図２（２）に示したように、シリコン微粒子含有廃棄物が貯蔵されたピットへ他廃棄物を投入して混合する際は、投入する他廃棄物のｐＨを測定し、１０未満であればピット内に他廃棄物を投入する。
しかし、図２（２）に示したように、シリコン微粒子含有廃棄物が貯蔵されたピットへ他廃棄物を投入する際に、投入する他廃棄物のｐＨを測定し、他廃棄物のｐＨが１０以上であった場合は、他廃棄物とシリコン微粒子含有廃棄物との混合試験を行い、混合物のｐＨが１０未満となる混合割合を決定し、その混合割合となるように他廃棄物を均一にピット内に投入する。
以上のように、ピット内の混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合した後、この混合物のシリコン微粒子の温度が８００℃以上となるようにして焼却処理すると、発生する焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようになるので、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できる。
【００３８】
次に、太陽電池用シリコンウエハーの製造工程の一例を示す。
まず、円柱状の単結晶もしくは多結晶シリコンインゴットをダイヤモンドソーなどを用いて四角柱状のシリコンブロックを切り出し、切り出したブロック表面を研磨する。切削および研磨工程ではインゴットを冷却する目的で切削・研磨面に水を噴霧する。本製造工程から水にシリコン微粉末が分散した液状の廃棄物が発生する。本廃棄物には粒径０．１から１０μｍの粒径を持つシリコン（Ｓｉ）が０．１〜数質量％含まれる。
【００３９】
次に、切り出され、研磨されたシリコンブロックからワイヤーソーを用い薄板状のシリコンウエハーを切り出す。切り出す際にはワイヤーソーに油性もしくは水性切削油に砥粒を分散したスラリーを噴射しながら行う。
【００４０】
油性切削油は、例えば鉱物油を主成分とし砥粒の分散を目的として少量の界面活性剤などを加えたものである。
水性切削油は、例えばプロピレングリコールを主成分とし砥粒の分散を目的として少量の界面活性剤などを加えたものである。
砥粒としては炭化珪素、炭化ホウ素、ダイヤモンドなどの微粉末が用いられその粒径は５〜１５μｍ程度である。
前記砥粒と切削油の配合割合は質量比で切削油１に対し砥粒０．２〜２程度である。
【００４１】
シリコンブロックからシリコンウエハーを切り出す工程からは油性もしくは水性切削油に砥粒およびシリコン微粉末が分散した泥状の廃棄物が発生する。
泥状の廃棄物には粒径は０．１〜１０μｍのシリコン微粒子が約５〜１０質量％、砥粒が２０〜６０質量％含まれる。
【００４２】
ＩＣチップ製造工程は、先ず、シリコンインゴットをダイヤモンドソーもしくはワイヤーソーを用いてスライスしてシリコンウエハーを切り出した後、研磨する。本工程より太陽電池用シリコンウエハー製造工程と同様のシリコン微粒子を含む廃棄物が発生する。
【００４３】
次にシリコンウエハー上に多数のＩＣチップを形成した後、個々のＩＣチップ単位に切断される。本工程からもシリコン微粒子を含有した廃棄物が発生する。これらシリコンウエハー製造工程から排出される廃棄物に含まれるシリコン微粒子は０．１〜１０μｍと微粉末であり、比表面積が大きいためアルカリと反応すると大量の水素ガスを発生する。
【００４４】
本発明で使用するシリコン微粒子含有廃棄物とはシリコンウエハーを製造する工程より発生した水性シリコン汚泥や油性シリコン汚泥を包含するものであり、粒径０．１から１０μｍの粒径を持つシリコン（Ｓｉ）が０．１〜数十質量％含まれる液状もしくは泥状の廃棄物である。その他各種産業で発生する類似のシリコン微粒子を含有するシリコン微粒子含有廃棄物を包含するものである。
【００４５】
通常の廃棄物焼却処理施設では、多くの排出事業所から排出される様々な廃棄物を混合し、混合物の発熱量の変動を抑えて焼却することにより廃棄物焼却炉を効率よく運転しているので、シリコン微粉末が混入した廃棄物単体を焼却処分することは稀であり、シリコン微粉末を含む廃棄物は一旦焼却処理施設の貯蔵タンクもしくはピットに他の廃棄物と一緒に貯蔵される。
【００４６】
この際、アルカリ性廃棄物が貯蔵タンクもしくはピットに入っているとシリコン微粉末と混合することにより発熱し、大量の水素ガスが発生し引火・爆発の危険性があるが、事前にｐＨ試験や混合試験を行い、前記燃料組成物のｐＨが１０未満になるように調整すれば、前記燃料組成物は水と混合されていても激しく反応せず、発熱したり大量の水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に取り扱うことができる。
そして廃棄物焼却炉で前記燃料組成物を８００℃以上の温度で焼却して燃焼熱を有効利用すれば、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できる。
【００４７】
前記のようなシリコンウエハー製造工場で発生したシリコン微粉末を含む廃棄物は、貯蔵タンクもしくはドラム缶などの鋼鉄製容器などに貯蔵される。
シリコン微粉末を含む廃棄物に水が混入しているとｐＨが１０未満であっても小量ではあるが水素が発生し、タンクもしくはドラム缶などの内部圧力を上昇させタンクもしくはドラム缶などの破裂に繋がる危険性が有る。そのため、タンクにはベンチレーターを設置し、またドラム缶にはガス抜き装置付きの蓋を用いると良い。
【００４８】
そして、タンクで貯蔵されたシリコン微粉末を含む廃棄物は通常、所謂バキューム車に積み込み、焼却処理施設に運ばれ焼却処理が行われる。
一方、ドラム缶に貯蔵されたシリコン微粉末を含む廃棄物は一定量が溜まった時点で焼却処理施設に運ばれ焼却処理が行われる。
【００４９】
焼却処理施設ではシリコン微粉末を含む廃棄物以外の多くの種類の廃棄物の焼却処理を行っており、多くの種類の廃棄物それぞれに対して専用の貯蔵設備を持つことは困難なため、シリコン微粉末を含む廃棄物は他廃棄物が貯蔵されているタンクもしくはピットに投入されることが多い。
【００５０】
シリコン微粉末を含む廃棄物を他廃棄物が貯蔵されているタンクもしくはピットに投入に当り、すでに貯蔵されている他廃棄物のｐＨを測定し、１０未満であることを確認してからシリコン微粉末を含む廃棄物を投入しなければならない。ｐＨが１０以上の他廃棄物とシリコン微粉末を含む廃棄物を混合するとシリコン微粉末とアルカリが反応し、発熱し、大量の水素ガス発生が起こり、引火・爆発の危険が有る。
【００５１】
ｐＨが１０以上であった場合は、他廃棄物に酸もしくは酸性廃棄物を投入してそのｐＨを１０未満とした後、シリコン微粉末を含む廃棄物を投入しなければならない。
また、シリコン微粉末を含む廃棄物を貯蔵したタンクもしくはピットに他廃棄物を投入する際は、他廃棄物のｐＨを測定し、１０未満であればその他廃棄物を投入する。
ｐＨが１０以上の他廃棄物を投入する場合は、予めシリコン微粉末を含む廃棄物が貯蔵されているタンクもしくはピットの内容物をサンプリングし、投入しようとする他廃棄物とタンクもしくはピットの内容物とを試験的に複数の混合割合で混合し、混合物のｐＨが１０未満となる混合割合を見出した後、ｐＨ１０以上の他廃棄物を所定量均一になるように投入しなければならない。
【００５２】
一旦貯蔵タンクもしくはピットに貯蔵されたシリコン微粉末を含む廃棄物は、焼却する廃棄物混合物の発熱量の変動幅を少なくし、焼却設備の円滑な運転を図るために、更に他の廃棄物と混合した後、焼却しても良い。
この際は、混合する廃棄物のｐＨを測定し、ｐＨが１０以上の廃棄物を混合するときは、前記のように混合試験を行い、混合物のｐＨが１０未満となる混合割合を見出した後、ｐＨ１０以上の他の廃棄物を所定量均一に混合しなければならない。
【００５３】
本発明においては、このようにタンクもしくはピットに貯蔵されたシリコン微粉末を含む廃棄物もしくは、更に発熱量の調整のため他廃棄物と混合されたシリコン微粉末を含む廃棄物混合物は８００℃以上の温度で焼却してシリコン微粒子の温度が８００℃以上となるように焼却処分を行わなければならない。
実際に焼却設備で焼却処分を行う場合には、具体的には、例えば、焼却設備の燃焼室の出口温度を計測して８００℃以上となるように制御して、燃焼ガスの滞留時間が約１秒〜約４秒で固形分の滞留時間が数十（分）〜２時間で焼却処分を行う例を挙げることができる。
【００５４】
後述する実施例１に示したように、シリコン微粉末を含む廃棄物を燃焼室中の出口温度を８００℃以上で焼却することにより、焼却残渣をアルカリと混合しても反応を起こさない。
【００５５】
シリコン微粉末を含む廃棄物を燃焼室の出口温度を８００℃以上で焼却すればシリコンの水およびアルカリに対する反応性は無くなり、焼却残渣（焼却灰）として埋立処分場に投入されて、仮にアルカリ性の廃棄物と混合されても水素ガス発生、引火・爆発事故は起こらない。
【００５６】
焼却設備の形式はストーカ式焼却設備、流動床式焼却設備、回転式焼却設備などいずれの形式の焼却設備も用いることが出来る。
【００５７】
シリコン微粉末を含む廃棄物の内、ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライスしシリコンウエハーを切り出す工程より発生する汚泥は、切削油に切削粉であるシリコン微粉末および砥粒が分散した泥状の廃棄物（以下シリコン汚泥と記す）であり、３，０００〜８，０００Ｋｃａ／Ｋｇ程度の発熱量を有するため燃料組成物として用いることが出来る。
【００５８】
本発明において、シリコン汚泥を燃料組成物として使用する際の燃焼温度は８００℃以上で行う必要がある。８００℃未満の温度で燃焼すると焼却残渣に含まれるシリコン微粉末に水およびアルカリとの反応性が残るため好ましくない。
【００５９】
シリコン汚泥をセメント焼成用燃料組成物として用いた場合、焼却残渣として残るシリコン酸化物および砥粒酸化物がセメント原料として利用できるため好ましい。
【００６０】
更に、シリコン微粉末を含む廃棄物と他廃棄物を混合して発熱量を調整して液体燃料（以下液体燃料組成物と記す）を製造することもできる。
シリコン微粉末を含む廃棄物と混合する他廃棄物のｐＨを測定し、ｐＨが１０以上の廃棄物に関しては混合試験を行い、混合物のｐＨが１０未満となるようにｐＨが１０以上の他廃棄物の添加量を決定しなければならない。
【００６１】
本発明において、シリコン微粉末を含む廃棄物と混合して液体燃料組成物を製造する他廃棄物としては、特に限定はしないが、鉱物系廃油、廃動植物性油、廃溶剤、廃洗浄油、廃潤滑油、廃圧延油、廃インキ、廃塗料、廃脂肪酸などの廃油、有機性汚泥、下水道汚泥、上水道汚泥、活性汚泥、ベントナイト汚泥、無機性汚泥、排水処理汚泥、タンクスラッジなどの汚泥、有機廃酸、無機廃酸などの廃酸、乳製品精製残渣、ビール粕、でんぷん粕などの動植物性残渣などの液体廃棄物および電気集塵機捕集ダストなどの粒径の小さな粉体廃棄物が好適である。
【００６２】
これらの他廃棄物には、油分、水分、固形分の内１種もしくは２種以上が含まれており、シリコン汚泥と混合して液体燃料組成物を製造する際に、液体燃料組成物の油分と水分が分離するような場合には乳化剤を用いて乳化することができる。
【００６３】
液体燃料組成物の水と油の乳化を行うには、一般に乳化剤として使用される界面活性剤、例えば、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステルなどの非イオン性界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどの陰イオン性界面活性剤、脂肪酸４級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤、イミダゾリウムベタインなどの両性界面活性剤などを用いて乳化させてもよい。また、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウムなどのアルカリ性物質を加えて乳化させてもよい。更に、乳化剤とアルカリ性物質を併用して乳化を行うこともできる。
乳化の際に使用するアルカリ性物質の量は液体燃料組成物のｐＨが１０以上にならないようにしなければならない。
【００６４】
このようにして得られた液体燃料組成物は通常、タンクに貯蔵された後、配管輸送されて燃焼炉に送られ噴霧燃焼される。
液体燃料組成物には油分の他に水分も含まれている場合があり、これら液体成分に固形分であるシリコン微粉末、砥粒、廃棄物に含まれる固形分が分散されている。
【００６５】
シリコン微粉末の比重は２．４であり、砥粒が炭化珪素である場合はその比重が３であり、油および水の比重０．８〜１と比べて大きいため、貯蔵中、タンク下部および配管下部に沈降する。更に廃棄物に含まれる固形分もその比重および粒径に応じて沈降する。特に配管下部に沈降した固形分は配管の閉塞を起こし、液体燃料組成物としての使用に大きな支障をきたす。
【００６６】
そこで液体燃料組成物の固形分の沈降を防ぎ、燃料として好適に使用するためには液体燃料組成物に静止時など剪断速度（ｓｅｃ-1）が小さいか０の場合には粘度が高くなり、貯蔵タンクおよび配管内などでの固形分の沈降や浮上を防ぎ、一方、配管輸送時や噴霧燃焼時など剪断速度（ｓｅｃ-1）が大きくなると前記液体燃料組成物の粘度が低下して容易に配管輸送、噴霧燃焼を行うことが出来るようにチキソトロピー性を付与することが好ましい。このようなチキソトロピー性を付与することにより静止時には粘性が高くなり、貯蔵タンクおよび配管内での固形分の沈降や浮上を防ぐことが出来る。一方、配管輸送時には粘性が低くなり容易に配管輸送、噴霧燃焼を行うことが出来る。
【００６７】
液体燃料組成物が貯蔵中などの静止状態では極端に粘度が高く、配管輸送、噴霧燃焼時などの流動時には粘度が低くなり、またこれを繰り返しても静止状態では再び極端に粘度が高くなり、配管輸送、噴霧燃焼時などの流動時には粘度が低くなるようないわゆるチキソトロピー性を組成物に対して付与するために、変性材料を所定量含有させることが好ましい。
【００６８】
本発明で用いる変性材料としては、具体的には例えば、フッ素四珪素雲母、モンモリナイト、酸化第二鉄、五酸化バナジウム、白土類、セルロース、シリカ粉末、炭酸マグネシウム、ホワイトカーボン、スメクタイト、ポリアマイド、１２―ヒドロキシステアリン酸、ジベンジリデンソルビトール、ポリアクリル酸誘導体、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどセルロース誘導体、ベントナイト、キサンタンガム、グアガム、ウエランガムなどの多糖類およびその誘導体、ポリエーテルエステル型界面活性剤、金属セッケン、酸化ポリエチレンワックス、高級アルコール、アマニ油、水添ひまし油、ろう類、溶剤型クロロプレンゴムなどを挙げることができる。これら変性材料は単独もしくは２種類以上を組み合わせて用いても良い。
【００６９】
本発明においては、これらの変性材料が、前記廃棄物中の固形分や液体成分にあらかじめ含まれている場合は、それらをそのまま本発明における変性材料として使用することができる。
【００７０】
前記変性材料の配合量の具体例としては、液体燃料組成物の組成物全体に対して好ましくは０．０５〜２０質量％、さらに好ましくは０．１〜１５質量％、特に好ましくは０．５〜１０質量％含まれる例を挙げることができる。０．０５質量％未満では、変性材料の種類や変性特性および粒度にもよるがチキソトロピー性を付与できない恐れがあり、また２０質量％を超えると流動時の粘度が５，０００センチポイズを超え、配管圧送などが困難となる恐れがある。
【００７１】
以上のようにして得られた本発明のチキソトロピー性を有する液体燃料組成物は、芝浦システム（株）製単一筒型回転粘度計（型式ＶＳ−Ａ）を用いて、２０℃において回転数が６回転／分（１．４８せん断速度（ｓｅｃ-1））の粘度が好ましくは２，０００〜５０，０００センチポイズ、さらに好ましくは３，０００〜３０，０００センチポイズ、特に好ましくは５，０００〜２０，０００センチポイズであり、更に回転数が６０回転／分（１４．８せん断速度（ｓｅｃ-1））の粘度が、６回転／分の粘度の１／１０以下になるように調整することが好ましい。
【００７２】
２０℃において回転数が６回転／分（１．４８せん断速度（ｓｅｃ-1））の粘度が２，０００センチポアズ未満であると液体燃料組成物の貯蔵中に固形分の沈降分離が起こる恐れがあり、また５０，０００センチポアズを超えると６０回転／分（１４．８せん断速度（ｓｅｃ-1））での粘度が５，０００センチポアズ以上となり、配管圧送や噴霧燃焼などが困難となる。回転数が６０回転／分の粘度が、６回転／分の粘度の１／１０を超えると配管圧送や噴霧燃焼などが困難となる。
【００７３】
更に本発明のチキソトロピー性を有する液体燃料組成物を使用するためには、噴霧時の安定燃焼が必要であり、拡散火炎燃焼の安定化のために発熱量を３，０００Ｋｃａｌ／Ｋｇ以上とすることが好ましい。
【００７４】
このようにして製造された液体燃料組成物は特にその用途は限定されないが、セメント焼成用燃料、製紙ボイラー用燃料、廃棄物焼却用燃料として好適に用いられる。
特に、セメント焼成用燃料として用いた場合、焼却残渣に含まれるシリコン酸化物および砥粒酸化物はセメント原料の一部として再資源化されるため好適である。
【００７５】
液体燃料組成物を燃料として使用する際には、焼却残渣として残るシリコン微粉末の水およびアルカリとの反応性を無くすため、燃焼温度を８００℃以上で使用しなければならない。
【００７６】
また、焼却処分場においてシリコン微粉末を含む廃棄物と他廃棄物を混合して焼却処分する際に、上述の様に液体燃料組成物にチキソトロピー性を与えることにより焼却が円滑に行われるため好適である。
【実施例】
【００７７】
以下、本発明を、実施例により具体的に説明するが、本発明は本発明の主旨を逸脱しない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
表１に各実施例で使用したシリコン微粉末を含む廃棄物（水性シリコン汚泥、油性シリコン汚泥）およびその他の廃棄物（廃カーボン、ベントナイト汚泥、植物性廃油、鉱物性廃油、廃酢酸、廃白土、廃アルカリ）の油分含有量（質量％）、水分含有量（質量％）、固形分含有量（質量％）、発熱量（Ｋｃａｌ／Ｋｇ）および前記各種の他の廃棄物に含まれる変性材料名および変性材料の含有量（重量％）およびｐＨを示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】
（実施例１）
表１に示した水性シリコン汚泥を磁製るつぼに入れ１０５℃に設定した乾燥機で水分を蒸発した後、無加熱（常温乾燥）のシリコン微粉末、および３００、５００、６５０、８００、８５０℃に設定した電気炉を用で１０分間加熱処理を行ったシリコン微粉末に、等量の１０質量％水酸化ナトリウム水溶液（ｐＨ１４）を加え、徐々に加熱して、大量の水素発生が起こる最低温度を測定した。結果を表２に示す。
表２から、シリコン微粉末を８００℃以上の温度で加熱することにより、加熱残渣をアルカリと混合しても反応を起こさないことが分かる。
【００８０】
【表２】
【００８１】
（実施例２）
表１に示した油性シリコン汚泥４００ｇと植物性廃油６００ｇ（ｐＨ８）を撹拌機に入れ３分間撹拌したところ均一な混合物が得られた。
本混合物のｐＨは８であり、混合物を１時間放置しても発熱及び水素ガス発生は起こらなかった。
【００８２】
本混合物２０ｇを磁製坩堝に入れ、加熱点火して燃焼した後、８００℃に調整した電気炉に入れ１０分間加熱し、冷却した残渣に等量の１０質量％水酸化ナトリウム水溶液を加え、７０℃に加熱したが、水素の発生は観られなかった。
【００８３】
（実施例３）
表１に示した水性シリコン汚泥２００ｇ（ｐＨ７）、植物性廃油６００ｇ（ｐＨ８）、廃アルカリ１００ｇ（ｐＨ１４）及び廃酢酸１００ｇ（ｐＨ４）を攪拌機に入れ３分間攪拌したが発熱及びガス発生は起こらず、均一な混合物が得られた。
【００８４】
本混合物のｐＨは７であり、混合物を１時間放置しても発熱及び水素ガス発生は起こらなかった。
【００８５】
本混合物２０ｇを磁製坩堝に入れ、１０５℃に設定した乾燥機で水分を蒸発した後、８００℃に調整した電気炉に入れ１０分間加熱し、冷却した残渣に等量の１０質量％水酸化ナトリウム水溶液を加え、７０℃に加熱したが、水素の発生は観られなかった。
【００８６】
（実施例４）
表１に示した油性シリコン汚泥３００ｇ、廃カーボン１００ｇ（ｐＨ９）、植物性廃油３００ｇ（ｐＨ８）、ベントナイト汚泥３００ｇ（ｐＨ８）を撹拌機に入れ、３分間撹拌したところＷ／Ｏ型エマルジョン状態の混合物が得られた。本混合物の発熱量は４７００Ｋｃａｌ／Ｋｇであった。
【００８７】
本混合物の２０℃の粘度を芝浦システム（株）製単一筒型回転粘度計、形式ＶＳ−Ａ、を用い２０℃の粘度を測定したところ、６回転／分では７．２００センチポイズ、６０回転／分では６２０センチポイズであり、好ましいチキソトロピー性を有している。本混合物を１Ｌビーカーに入れ７日間放置したが、シリコン微粉末、砥粒など固形分の沈降は観られなかった。
【００８８】
本混合物２０ｇを磁製坩堝に入れ加熱、点火して燃焼した後、８００℃に調整した電気炉に入れ１０分間加熱し、冷却した残渣に等量の１０質量％水酸化ナトリウム水溶液を加え、７０℃に加熱したが、水素の発生は観られなかった。
【００８９】
（実施例５）
表１に示した油性シリコン汚泥５００ｇ、廃白土１００ｇ（ｐＨ７）、鉱物性廃油２００ｇ、廃アルカリ１００ｇ（ｐＨ１４）、廃酢酸１００ｇ（ｐＨ４）を攪拌機に入れ、３分間攪拌したところＷ／Ｏ型エマルジョン状態の混合物が得られた。本混合物のｐＨは７であり１時間放置しても発熱及び水素ガス発生は起こらなかった。
【００９０】
本混合物の２０℃の粘度を芝浦システム（株）製単一筒型回転粘度計、形式ＶＳ−Ａ、を用い２０℃の粘度を測定したところ、６回転／分では８，６００センチポイズ、６０回転／分では７２０センチポイズであり、好ましいチキソトロピー性を有している。本混合物を１Ｌビーカーに入れ７日間放置したが、シリコン微粉末、砥粒など固形分の沈降は観られなかった。
【００９１】
本混合物２０ｇを磁製坩堝に入れ加熱、点火して燃焼した後、８００℃に調整した電気炉に入れ１０分間加熱し、冷却した残渣に等量の１０質量％水酸化ナトリウム水溶液を加え、７０℃に加熱したが、水素の発生は観られなかった。
【００９２】
（比較例１）
表１に示した油性シリコン汚泥４００ｇと植物性廃油５００ｇ（ｐＨ８）、廃アルカリ１００ｇ（ｐＨ１４）を撹拌機に入れ２分間撹拌したところ発熱が起こりガスが発生し始めた。混合物のｐＨは８以上であった。
【００９３】
攪拌を止め、混合物を５Ｌのガラス製ビーカーに移し放置したところ、約１０分後には大量の水素ガスが発生し、内容物温度は９５℃にまで上昇した。
【００９４】
発生したガスを採取し島津製作所製ガスクロマトグラフＧＣ１４Ｂを用いてガス組成を分析したところ、水素ガスであった。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明のシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法によれば、前記シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上で焼却すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できるという顕著な効果を奏し、
シリコン微粒子含有廃棄物を他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、混合物のｐＨが１０未満となるように混合すれば、前記混合物は水と混合されていても激しく反応せず、発熱したり水素ガスが発生したりせず引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に取り扱うことができ、そして前記混合物を８００℃以上の温度で焼却すると、前記のように焼却残渣を安全に埋め立て処分できるという顕著な効果を奏し、シリコン微粒子含有廃棄物を含むセメント焼成用燃料組成物、シリコン微粒子含有廃棄物を含む製紙ボイラー用燃料組成物やシリコン微粒子含有廃棄物を含む廃棄物焼却炉用燃料組成物として有効利用することができるので、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明のシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法の一例の工程を説明する説明図である。
【図２】本発明のシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法の他の例の工程を説明する説明図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン微粒子含有廃棄物の処分方法、再資源化方法および燃料組成物に関するものであり、さらに詳しくは、シリコンウエハー製造工程でシリコンインゴットをダイヤモンドソーなどを用いて所定の形に整形する工程や整形されたシリコンインゴットを切断し、薄いシリコンウエハーとした後、切断面を研磨する工程などで発生するシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法、再資源化方法および燃料組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池パネルもしくはＩＣチップなどに用いるシリコンウエハーは、ダイヤモンドソー、ワイヤーソーなどを用いて、シリコンの固まりであるシリコンインゴットをスライスし、また研磨して製造される。この研削、研磨工程よりシリコン微粒子を含む廃棄物が発生する。
【０００３】
これら、シリコンウエハー製造工程より発生する廃棄物に含まれるシリコン微粉末は下式（１）に示されるごとく水と反応し水素ガスを発生する。
本反応は常温では穏やかであり、発生する水素量も小量である。
【０００４】
式（１）：
Ｓｉ＋２Ｈ2 Ｏ→ＳｉＯ2 ＋２Ｈ2
【０００５】
しかしながら、シリコン微粉末はアルカリを加えると下式（２）に示されるごとく激しく反応し大量の水素を発生する。
【０００６】
式（２）：
Ｓｉ＋２ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ→Ｎａ2 ＳｉＯ3 ＋２Ｈ2 ＋４２３．８［kJ/mol]
【０００７】
前記式（２）に示される本反応は発熱反応であるため、反応が始まると自己の反応熱により組成物の液温が上昇し、反応速度が加速され、所謂暴走反応を起こし、短時間に多量の水素ガスを発生する。反応により発生する水素はその爆発範囲が４〜７５％と非常に広く、また最小着火エネルギーが０．０２mjと小さいため引火・爆発の危険性の大きなガスである。
【０００８】
シリコンがアルカリと反応し水素ガスを発生する性質を利用して、シリコン微粒子を含む廃棄物から水素ガスを回収する試みがなされている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００９】
また、シリコン微粒子を含む廃棄物を製鋼用資材として再利用する試みがなされている（特許文献３参照）。
【００１０】
また、シリコン微粒子を含む廃棄物から砥粒である炭化珪素を取出し再資源化する試みがなされている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０７３２８号公報
【特許文献２】特開２００４−１１５３４９号公報
【特許文献３】特開２００５−１６３１３０号公報
【特許文献４】特開２００２−１６７２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし前記のいずれの方法も商用化は殆ど行われておらず、シリコンウエハー製造工程より排出されるシリコン微粉末を含む廃棄物はその大部分は埋め立て処分もしくは焼却処分されている。
【００１２】
しかし、埋め立てられたシリコン微粉末を含む廃棄物は雨水などと反応し水素ガスを発生する。また、アルカリ性廃棄物がシリコン微粉末を含む廃棄物と一緒に埋め立てられた場合には発熱し、大量の水素ガスを発生するため、引火・爆発の危険性が大きい。
【００１３】
また焼却処分を行う際、通常シリコン微粉末を含む廃棄物は、一旦タンクもしくはピットに貯蔵される他に、他廃棄物と混合された後、焼却されるが、貯蔵する際、他廃棄物に含まれるアルカリと反応し発熱し、大量の水素ガスが発生し、引火・爆発の危険性が有る。
【００１４】
シリコン微粉末を含む廃棄物は水と反応し、発熱して、水素ガスを発生する性質を有し、この性質はｐＨが高くなるほど強くなり、ｐＨ１０以上では暴走反応を起こすほどに激しいものである。
そのためシリコン微粉末を含む廃棄物は通常の廃棄物とは異なる方法で処理を行う必要がある。
【００１５】
本発明の第１の目的は、前記シリコン微粒子含有廃棄物を焼却した際に発生する焼却残渣が、水もしくはアルカリと混合されても発熱したり水素ガスが発生しないようにして、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に埋め立て処分できるように、前記シリコン微粒子含有廃棄物を焼却処分する方法を提供すること、および、前記シリコン微粒子含有廃棄物と他の廃棄物を混合して焼却する場合には、他の廃棄物に含まれるアルカリやアルカリ性の廃棄物との混合により発熱したり大量の水素ガスが発生しないようにして、引火・爆発事故を起こすことを避けて、安全に取り扱えるようにするとともに、前記のように焼却残渣を安全に埋め立て処分できるようにする、前記シリコン微粒子含有廃棄物を焼却処分する方法を提供することであり、
【００１６】
本発明の第２の目的は、前記シリコン微粒子含有廃棄物と他の廃棄物を混合して、混合物を焼却して燃焼熱などを有効利用する際に、発生する焼却残渣が、水もしくはアルカリと混合されても発熱したり水素ガスが発生しないようにして、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に埋め立て処分できるように前記混合物を焼却する、前記シリコン微粒子含有廃棄物の再資源化方法を提供することであり、
【００１７】
本発明の第３の目的は、前記シリコン微粒子含有廃棄物と他の廃棄物を混合して燃料組成物を製造するに当たり、他の廃棄物に含まれるアルカリやアルカリ性の廃棄物との混合により、発熱したり大量の水素ガスが発生しないようにして、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に取り扱えるようにするとともに、貯蔵タンクなどで燃料組成物中に含まれる固形物が沈降したり浮上して分離しないようにして組成を均一に維持するとともに、配管輸送や噴霧燃焼などを容易に安全に行うことができるような、セメント燃焼用あるいは製紙ボイラー用あるいは廃棄物焼却用などに好適な燃料組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決するために鋭意研究した結果、前記シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上で焼却すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、安全に埋め立て処分できることを見いだし、
そして、前記シリコン微粒子含有廃棄物を他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、前記混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合すれば、前記混合物は水と混合されていても激しく反応せず、発熱したり水素ガスが発生したりせず安全に取り扱うことができ、そして前記混合物を８００℃以上の温度で焼却すると、前記のようにその焼却残渣は安全に埋め立て処分できることを見いだし、本発明を成すに到った。
【００１９】
すなわち、本発明の請求項１の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法である。
【００２０】
また、本発明の請求項２の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物を他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合し、前記混合物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法である。
【００２１】
本発明の請求項３の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して燃料組成物を製造し、前記燃料組成物を８００℃以上の温度で燃焼して有効利用することを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の再資源化方法である。
【００２２】
本発明の請求項４の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物のｐＨが１０未満となるように調整されて混合されてなることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物である。
【００２３】
本発明の請求項５の発明は、請求項４記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物はチキソトロピー性を付与されてチキソトロピー性を有してなることを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項６の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、セメント焼成用燃料組成物であることを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項７の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、製紙ボイラー用燃料組成物であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項８の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、廃棄物焼却炉用燃料組成物であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の請求項１の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法であり、
前記シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上で焼却すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できるという顕著な効果を奏する。
【００２８】
本発明の請求項２の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物を他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合し、前記混合物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法であり、
前記混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合すれば、前記混合物は水と混合されていても激しく反応せず、発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に取り扱うことができるとともに、前記混合物を８００℃以上の温度で焼却すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できるという顕著な効果を奏する。
【００２９】
本発明の請求項３の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して燃料組成物を製造し、前記燃料組成物を８００℃以上の温度で燃焼して有効利用することを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の再資源化方法であり、
前記燃料組成物を８００℃以上の温度で燃焼して、発生する燃焼熱を有効利用すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できるという顕著な効果を奏する。
【００３０】
本発明の請求項４の発明は、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物のｐＨが１０未満となるように調整されて混合されてなることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物であり、
シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物のｐＨが１０未満となるように調整して混合すれば、前記燃料組成物は水と混合されていても激しく反応せず、発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に取り扱うことができるという顕著な効果を奏する。
【００３１】
本発明の請求項５の発明は、請求項４記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物はチキソトロピー性を付与されてチキソトロピー性を有してなることを特徴とするものであり、
前記燃料組成物に後述する変性材料を所定量配合するなどにより、静止時など剪断速度（ｓｅｃ-1）が小さいか０の場合には粘度が高くなり、貯蔵タンクおよび配管内などでの固形分の沈降や浮上を防ぎ、一方、配管輸送時や噴霧燃焼時など剪断速度（ｓｅｃ-1）が大きくなると、前記燃料組成物の粘度が低下して容易に配管輸送、噴霧燃焼を行うことが出来るようにチキソトロピー性が付与されていると、前記燃料組成物を貯蔵タンクなどで貯蔵するなどの場合に、前記燃料組成物の粘度が上昇して前記燃料組成物に含まれる比重の大きい成分である固形物などが沈降したり、比重の小さな成分が浮上したりして分離せず、均一な組成を維持することができ、一方、貯蔵タンクなどで貯蔵した前記燃料組成物を配管輸送や噴霧燃焼などを行う際には前記燃料組成物の粘度が低下して容易に配管輸送や噴霧燃焼などを行うことができるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００３２】
本発明の請求項６の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、セメント焼成用燃料組成物であることを特徴とするものであり、
セメント製造工程で前記燃料組成物を燃焼して燃焼熱をセメント焼成に有効利用できるとともにシリコンおよび砥粒酸化物などがセメント原料になるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００３３】
本発明の請求項７の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、製紙ボイラー用燃料組成物であることを特徴とするものであり、
製紙工程で前記燃料組成物を燃焼して、燃焼熱を製紙に有効利用できるとともに、その焼却残渣を安全に埋め立て処分できるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００３４】
本発明の請求項８の発明は、請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物において、廃棄物焼却炉用燃料組成物であることを特徴とするものであり、
廃棄物焼却炉で前記燃料組成物を燃焼して燃焼熱を有効利用できるとともに、焼却残渣を安全に埋め立て処分できるというさらなる顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、シリコン微粒子含有廃棄物の処分方法の一例の工程を説明する説明図である。
図２（１）、（２）は、シリコン微粒子含有廃棄物の処分方法の他の例の工程を説明する説明図である。
【００３６】
図１に示したように、シリコン微粒子含有廃棄物をストーカ式焼却設備、流動床式焼却設備、回転式焼却設備などの形式の焼却設備を用いて焼却処理する際、シリコン微粒子の温度が８００℃以上となるようにして焼却処理すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、発生する焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようになるので、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できる。
【００３７】
図２（１）に示したように、シリコン微粒子含有廃棄物をピット内に貯蔵された他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、ピット内に貯蔵された他廃棄物のｐＨを測定し、１０未満であればシリコン微粉末含有廃棄物と混合してもよい。
しかし、図２（１）に示したように、ピット内に貯蔵された他廃棄物のｐＨが１０以上であった場合は、他廃棄物に酸もしくは酸性廃棄物を投入してそのｐＨを測定し、ｐＨが１０未満とした後、シリコン微粉末含有廃棄物を投入して混合する。
図２（２）に示したように、シリコン微粒子含有廃棄物が貯蔵されたピットへ他廃棄物を投入して混合する際は、投入する他廃棄物のｐＨを測定し、１０未満であればピット内に他廃棄物を投入する。
しかし、図２（２）に示したように、シリコン微粒子含有廃棄物が貯蔵されたピットへ他廃棄物を投入する際に、投入する他廃棄物のｐＨを測定し、他廃棄物のｐＨが１０以上であった場合は、他廃棄物とシリコン微粒子含有廃棄物との混合試験を行い、混合物のｐＨが１０未満となる混合割合を決定し、その混合割合となるように他廃棄物を均一にピット内に投入する。
以上のように、ピット内の混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合した後、この混合物のシリコン微粒子の温度が８００℃以上となるようにして焼却処理すると、発生する焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようになるので、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できる。
【００３８】
次に、太陽電池用シリコンウエハーの製造工程の一例を示す。
まず、円柱状の単結晶もしくは多結晶シリコンインゴットをダイヤモンドソーなどを用いて四角柱状のシリコンブロックを切り出し、切り出したブロック表面を研磨する。切削および研磨工程ではインゴットを冷却する目的で切削・研磨面に水を噴霧する。本製造工程から水にシリコン微粉末が分散した液状の廃棄物が発生する。本廃棄物には粒径０．１から１０μｍの粒径を持つシリコン（Ｓｉ）が０．１〜数質量％含まれる。
【００３９】
次に、切り出され、研磨されたシリコンブロックからワイヤーソーを用い薄板状のシリコンウエハーを切り出す。切り出す際にはワイヤーソーに油性もしくは水性切削油に砥粒を分散したスラリーを噴射しながら行う。
【００４０】
油性切削油は、例えば鉱物油を主成分とし砥粒の分散を目的として少量の界面活性剤などを加えたものである。
水性切削油は、例えばプロピレングリコールを主成分とし砥粒の分散を目的として少量の界面活性剤などを加えたものである。
砥粒としては炭化珪素、炭化ホウ素、ダイヤモンドなどの微粉末が用いられその粒径は５〜１５μｍ程度である。
前記砥粒と切削油の配合割合は質量比で切削油１に対し砥粒０．２〜２程度である。
【００４１】
シリコンブロックからシリコンウエハーを切り出す工程からは油性もしくは水性切削油に砥粒およびシリコン微粉末が分散した泥状の廃棄物が発生する。
泥状の廃棄物には粒径は０．１〜１０μｍのシリコン微粒子が約５〜１０質量％、砥粒が２０〜６０質量％含まれる。
【００４２】
ＩＣチップ製造工程は、先ず、シリコンインゴットをダイヤモンドソーもしくはワイヤーソーを用いてスライスしてシリコンウエハーを切り出した後、研磨する。本工程より太陽電池用シリコンウエハー製造工程と同様のシリコン微粒子を含む廃棄物が発生する。
【００４３】
次にシリコンウエハー上に多数のＩＣチップを形成した後、個々のＩＣチップ単位に切断される。本工程からもシリコン微粒子を含有した廃棄物が発生する。これらシリコンウエハー製造工程から排出される廃棄物に含まれるシリコン微粒子は０．１〜１０μｍと微粉末であり、比表面積が大きいためアルカリと反応すると大量の水素ガスを発生する。
【００４４】
本発明で使用するシリコン微粒子含有廃棄物とはシリコンウエハーを製造する工程より発生した水性シリコン汚泥や油性シリコン汚泥を包含するものであり、粒径０．１から１０μｍの粒径を持つシリコン（Ｓｉ）が０．１〜数十質量％含まれる液状もしくは泥状の廃棄物である。その他各種産業で発生する類似のシリコン微粒子を含有するシリコン微粒子含有廃棄物を包含するものである。
【００４５】
通常の廃棄物焼却処理施設では、多くの排出事業所から排出される様々な廃棄物を混合し、混合物の発熱量の変動を抑えて焼却することにより廃棄物焼却炉を効率よく運転しているので、シリコン微粉末が混入した廃棄物単体を焼却処分することは稀であり、シリコン微粉末を含む廃棄物は一旦焼却処理施設の貯蔵タンクもしくはピットに他の廃棄物と一緒に貯蔵される。
【００４６】
この際、アルカリ性廃棄物が貯蔵タンクもしくはピットに入っているとシリコン微粉末と混合することにより発熱し、大量の水素ガスが発生し引火・爆発の危険性があるが、事前にｐＨ試験や混合試験を行い、前記燃料組成物のｐＨが１０未満になるように調整すれば、前記燃料組成物は水と混合されていても激しく反応せず、発熱したり大量の水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に取り扱うことができる。
そして廃棄物焼却炉で前記燃料組成物を８００℃以上の温度で焼却して燃焼熱を有効利用すれば、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できる。
【００４７】
前記のようなシリコンウエハー製造工場で発生したシリコン微粉末を含む廃棄物は、貯蔵タンクもしくはドラム缶などの鋼鉄製容器などに貯蔵される。
シリコン微粉末を含む廃棄物に水が混入しているとｐＨが１０未満であっても小量ではあるが水素が発生し、タンクもしくはドラム缶などの内部圧力を上昇させタンクもしくはドラム缶などの破裂に繋がる危険性が有る。そのため、タンクにはベンチレーターを設置し、またドラム缶にはガス抜き装置付きの蓋を用いると良い。
【００４８】
そして、タンクで貯蔵されたシリコン微粉末を含む廃棄物は通常、所謂バキューム車に積み込み、焼却処理施設に運ばれ焼却処理が行われる。
一方、ドラム缶に貯蔵されたシリコン微粉末を含む廃棄物は一定量が溜まった時点で焼却処理施設に運ばれ焼却処理が行われる。
【００４９】
焼却処理施設ではシリコン微粉末を含む廃棄物以外の多くの種類の廃棄物の焼却処理を行っており、多くの種類の廃棄物それぞれに対して専用の貯蔵設備を持つことは困難なため、シリコン微粉末を含む廃棄物は他廃棄物が貯蔵されているタンクもしくはピットに投入されることが多い。
【００５０】
シリコン微粉末を含む廃棄物を他廃棄物が貯蔵されているタンクもしくはピットに投入に当り、すでに貯蔵されている他廃棄物のｐＨを測定し、１０未満であることを確認してからシリコン微粉末を含む廃棄物を投入しなければならない。ｐＨが１０以上の他廃棄物とシリコン微粉末を含む廃棄物を混合するとシリコン微粉末とアルカリが反応し、発熱し、大量の水素ガス発生が起こり、引火・爆発の危険が有る。
【００５１】
ｐＨが１０以上であった場合は、他廃棄物に酸もしくは酸性廃棄物を投入してそのｐＨを１０未満とした後、シリコン微粉末を含む廃棄物を投入しなければならない。
また、シリコン微粉末を含む廃棄物を貯蔵したタンクもしくはピットに他廃棄物を投入する際は、他廃棄物のｐＨを測定し、１０未満であればその他廃棄物を投入する。
ｐＨが１０以上の他廃棄物を投入する場合は、予めシリコン微粉末を含む廃棄物が貯蔵されているタンクもしくはピットの内容物をサンプリングし、投入しようとする他廃棄物とタンクもしくはピットの内容物とを試験的に複数の混合割合で混合し、混合物のｐＨが１０未満となる混合割合を見出した後、ｐＨ１０以上の他廃棄物を所定量均一になるように投入しなければならない。
【００５２】
一旦貯蔵タンクもしくはピットに貯蔵されたシリコン微粉末を含む廃棄物は、焼却する廃棄物混合物の発熱量の変動幅を少なくし、焼却設備の円滑な運転を図るために、更に他の廃棄物と混合した後、焼却しても良い。
この際は、混合する廃棄物のｐＨを測定し、ｐＨが１０以上の廃棄物を混合するときは、前記のように混合試験を行い、混合物のｐＨが１０未満となる混合割合を見出した後、ｐＨ１０以上の他の廃棄物を所定量均一に混合しなければならない。
【００５３】
本発明においては、このようにタンクもしくはピットに貯蔵されたシリコン微粉末を含む廃棄物もしくは、更に発熱量の調整のため他廃棄物と混合されたシリコン微粉末を含む廃棄物混合物は８００℃以上の温度で焼却してシリコン微粒子の温度が８００℃以上となるように焼却処分を行わなければならない。
実際に焼却設備で焼却処分を行う場合には、具体的には、例えば、焼却設備の燃焼室の出口温度を計測して８００℃以上となるように制御して、燃焼ガスの滞留時間が約１秒〜約４秒で固形分の滞留時間が数十（分）〜２時間で焼却処分を行う例を挙げることができる。
【００５４】
後述する実施例１に示したように、シリコン微粉末を含む廃棄物を燃焼室中の出口温度を８００℃以上で焼却することにより、焼却残渣をアルカリと混合しても反応を起こさない。
【００５５】
シリコン微粉末を含む廃棄物を燃焼室の出口温度を８００℃以上で焼却すればシリコンの水およびアルカリに対する反応性は無くなり、焼却残渣（焼却灰）として埋立処分場に投入されて、仮にアルカリ性の廃棄物と混合されても水素ガス発生、引火・爆発事故は起こらない。
【００５６】
焼却設備の形式はストーカ式焼却設備、流動床式焼却設備、回転式焼却設備などいずれの形式の焼却設備も用いることが出来る。
【００５７】
シリコン微粉末を含む廃棄物の内、ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライスしシリコンウエハーを切り出す工程より発生する汚泥は、切削油に切削粉であるシリコン微粉末および砥粒が分散した泥状の廃棄物（以下シリコン汚泥と記す）であり、３，０００〜８，０００Ｋｃａ／Ｋｇ程度の発熱量を有するため燃料組成物として用いることが出来る。
【００５８】
本発明において、シリコン汚泥を燃料組成物として使用する際の燃焼温度は８００℃以上で行う必要がある。８００℃未満の温度で燃焼すると焼却残渣に含まれるシリコン微粉末に水およびアルカリとの反応性が残るため好ましくない。
【００５９】
シリコン汚泥をセメント焼成用燃料組成物として用いた場合、焼却残渣として残るシリコン酸化物および砥粒酸化物がセメント原料として利用できるため好ましい。
【００６０】
更に、シリコン微粉末を含む廃棄物と他廃棄物を混合して発熱量を調整して液体燃料（以下液体燃料組成物と記す）を製造することもできる。
シリコン微粉末を含む廃棄物と混合する他廃棄物のｐＨを測定し、ｐＨが１０以上の廃棄物に関しては混合試験を行い、混合物のｐＨが１０未満となるようにｐＨが１０以上の他廃棄物の添加量を決定しなければならない。
【００６１】
本発明において、シリコン微粉末を含む廃棄物と混合して液体燃料組成物を製造する他廃棄物としては、特に限定はしないが、鉱物系廃油、廃動植物性油、廃溶剤、廃洗浄油、廃潤滑油、廃圧延油、廃インキ、廃塗料、廃脂肪酸などの廃油、有機性汚泥、下水道汚泥、上水道汚泥、活性汚泥、ベントナイト汚泥、無機性汚泥、排水処理汚泥、タンクスラッジなどの汚泥、有機廃酸、無機廃酸などの廃酸、乳製品精製残渣、ビール粕、でんぷん粕などの動植物性残渣などの液体廃棄物および電気集塵機捕集ダストなどの粒径の小さな粉体廃棄物が好適である。
【００６２】
これらの他廃棄物には、油分、水分、固形分の内１種もしくは２種以上が含まれており、シリコン汚泥と混合して液体燃料組成物を製造する際に、液体燃料組成物の油分と水分が分離するような場合には乳化剤を用いて乳化することができる。
【００６３】
液体燃料組成物の水と油の乳化を行うには、一般に乳化剤として使用される界面活性剤、例えば、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステルなどの非イオン性界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどの陰イオン性界面活性剤、脂肪酸４級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤、イミダゾリウムベタインなどの両性界面活性剤などを用いて乳化させてもよい。また、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウムなどのアルカリ性物質を加えて乳化させてもよい。更に、乳化剤とアルカリ性物質を併用して乳化を行うこともできる。
乳化の際に使用するアルカリ性物質の量は液体燃料組成物のｐＨが１０以上にならないようにしなければならない。
【００６４】
このようにして得られた液体燃料組成物は通常、タンクに貯蔵された後、配管輸送されて燃焼炉に送られ噴霧燃焼される。
液体燃料組成物には油分の他に水分も含まれている場合があり、これら液体成分に固形分であるシリコン微粉末、砥粒、廃棄物に含まれる固形分が分散されている。
【００６５】
シリコン微粉末の比重は２．４であり、砥粒が炭化珪素である場合はその比重が３であり、油および水の比重０．８〜１と比べて大きいため、貯蔵中、タンク下部および配管下部に沈降する。更に廃棄物に含まれる固形分もその比重および粒径に応じて沈降する。特に配管下部に沈降した固形分は配管の閉塞を起こし、液体燃料組成物としての使用に大きな支障をきたす。
【００６６】
そこで液体燃料組成物の固形分の沈降を防ぎ、燃料として好適に使用するためには液体燃料組成物に静止時など剪断速度（ｓｅｃ-1）が小さいか０の場合には粘度が高くなり、貯蔵タンクおよび配管内などでの固形分の沈降や浮上を防ぎ、一方、配管輸送時や噴霧燃焼時など剪断速度（ｓｅｃ-1）が大きくなると前記液体燃料組成物の粘度が低下して容易に配管輸送、噴霧燃焼を行うことが出来るようにチキソトロピー性を付与することが好ましい。このようなチキソトロピー性を付与することにより静止時には粘性が高くなり、貯蔵タンクおよび配管内での固形分の沈降や浮上を防ぐことが出来る。一方、配管輸送時には粘性が低くなり容易に配管輸送、噴霧燃焼を行うことが出来る。
【００６７】
液体燃料組成物が貯蔵中などの静止状態では極端に粘度が高く、配管輸送、噴霧燃焼時などの流動時には粘度が低くなり、またこれを繰り返しても静止状態では再び極端に粘度が高くなり、配管輸送、噴霧燃焼時などの流動時には粘度が低くなるようないわゆるチキソトロピー性を組成物に対して付与するために、変性材料を所定量含有させることが好ましい。
【００６８】
本発明で用いる変性材料としては、具体的には例えば、フッ素四珪素雲母、モンモリナイト、酸化第二鉄、五酸化バナジウム、白土類、セルロース、シリカ粉末、炭酸マグネシウム、ホワイトカーボン、スメクタイト、ポリアマイド、１２―ヒドロキシステアリン酸、ジベンジリデンソルビトール、ポリアクリル酸誘導体、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどセルロース誘導体、ベントナイト、キサンタンガム、グアガム、ウエランガムなどの多糖類およびその誘導体、ポリエーテルエステル型界面活性剤、金属セッケン、酸化ポリエチレンワックス、高級アルコール、アマニ油、水添ひまし油、ろう類、溶剤型クロロプレンゴムなどを挙げることができる。これら変性材料は単独もしくは２種類以上を組み合わせて用いても良い。
【００６９】
本発明においては、これらの変性材料が、前記廃棄物中の固形分や液体成分にあらかじめ含まれている場合は、それらをそのまま本発明における変性材料として使用することができる。
【００７０】
前記変性材料の配合量の具体例としては、液体燃料組成物の組成物全体に対して好ましくは０．０５〜２０質量％、さらに好ましくは０．１〜１５質量％、特に好ましくは０．５〜１０質量％含まれる例を挙げることができる。０．０５質量％未満では、変性材料の種類や変性特性および粒度にもよるがチキソトロピー性を付与できない恐れがあり、また２０質量％を超えると流動時の粘度が５，０００センチポイズを超え、配管圧送などが困難となる恐れがある。
【００７１】
以上のようにして得られた本発明のチキソトロピー性を有する液体燃料組成物は、芝浦システム（株）製単一筒型回転粘度計（型式ＶＳ−Ａ）を用いて、２０℃において回転数が６回転／分（１．４８せん断速度（ｓｅｃ-1））の粘度が好ましくは２，０００〜５０，０００センチポイズ、さらに好ましくは３，０００〜３０，０００センチポイズ、特に好ましくは５，０００〜２０，０００センチポイズであり、更に回転数が６０回転／分（１４．８せん断速度（ｓｅｃ-1））の粘度が、６回転／分の粘度の１／１０以下になるように調整することが好ましい。
【００７２】
２０℃において回転数が６回転／分（１．４８せん断速度（ｓｅｃ-1））の粘度が２，０００センチポアズ未満であると液体燃料組成物の貯蔵中に固形分の沈降分離が起こる恐れがあり、また５０，０００センチポアズを超えると６０回転／分（１４．８せん断速度（ｓｅｃ-1））での粘度が５，０００センチポアズ以上となり、配管圧送や噴霧燃焼などが困難となる。回転数が６０回転／分の粘度が、６回転／分の粘度の１／１０を超えると配管圧送や噴霧燃焼などが困難となる。
【００７３】
更に本発明のチキソトロピー性を有する液体燃料組成物を使用するためには、噴霧時の安定燃焼が必要であり、拡散火炎燃焼の安定化のために発熱量を３，０００Ｋｃａｌ／Ｋｇ以上とすることが好ましい。
【００７４】
このようにして製造された液体燃料組成物は特にその用途は限定されないが、セメント焼成用燃料、製紙ボイラー用燃料、廃棄物焼却用燃料として好適に用いられる。
特に、セメント焼成用燃料として用いた場合、焼却残渣に含まれるシリコン酸化物および砥粒酸化物はセメント原料の一部として再資源化されるため好適である。
【００７５】
液体燃料組成物を燃料として使用する際には、焼却残渣として残るシリコン微粉末の水およびアルカリとの反応性を無くすため、燃焼温度を８００℃以上で使用しなければならない。
【００７６】
また、焼却処分場においてシリコン微粉末を含む廃棄物と他廃棄物を混合して焼却処分する際に、上述の様に液体燃料組成物にチキソトロピー性を与えることにより焼却が円滑に行われるため好適である。
【実施例】
【００７７】
以下、本発明を、実施例により具体的に説明するが、本発明は本発明の主旨を逸脱しない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
表１に各実施例で使用したシリコン微粉末を含む廃棄物（水性シリコン汚泥、油性シリコン汚泥）およびその他の廃棄物（廃カーボン、ベントナイト汚泥、植物性廃油、鉱物性廃油、廃酢酸、廃白土、廃アルカリ）の油分含有量（質量％）、水分含有量（質量％）、固形分含有量（質量％）、発熱量（Ｋｃａｌ／Ｋｇ）および前記各種の他の廃棄物に含まれる変性材料名および変性材料の含有量（重量％）およびｐＨを示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】
（実施例１）
表１に示した水性シリコン汚泥を磁製るつぼに入れ１０５℃に設定した乾燥機で水分を蒸発した後、無加熱（常温乾燥）のシリコン微粉末、および３００、５００、６５０、８００、８５０℃に設定した電気炉を用で１０分間加熱処理を行ったシリコン微粉末に、等量の１０質量％水酸化ナトリウム水溶液（ｐＨ１４）を加え、徐々に加熱して、大量の水素発生が起こる最低温度を測定した。結果を表２に示す。
表２から、シリコン微粉末を８００℃以上の温度で加熱することにより、加熱残渣をアルカリと混合しても反応を起こさないことが分かる。
【００８０】
【表２】
【００８１】
（実施例２）
表１に示した油性シリコン汚泥４００ｇと植物性廃油６００ｇ（ｐＨ８）を撹拌機に入れ３分間撹拌したところ均一な混合物が得られた。
本混合物のｐＨは８であり、混合物を１時間放置しても発熱及び水素ガス発生は起こらなかった。
【００８２】
本混合物２０ｇを磁製坩堝に入れ、加熱点火して燃焼した後、８００℃に調整した電気炉に入れ１０分間加熱し、冷却した残渣に等量の１０質量％水酸化ナトリウム水溶液を加え、７０℃に加熱したが、水素の発生は観られなかった。
【００８３】
（実施例３）
表１に示した水性シリコン汚泥２００ｇ（ｐＨ７）、植物性廃油６００ｇ（ｐＨ８）、廃アルカリ１００ｇ（ｐＨ１４）及び廃酢酸１００ｇ（ｐＨ４）を攪拌機に入れ３分間攪拌したが発熱及びガス発生は起こらず、均一な混合物が得られた。
【００８４】
本混合物のｐＨは７であり、混合物を１時間放置しても発熱及び水素ガス発生は起こらなかった。
【００８５】
本混合物２０ｇを磁製坩堝に入れ、１０５℃に設定した乾燥機で水分を蒸発した後、８００℃に調整した電気炉に入れ１０分間加熱し、冷却した残渣に等量の１０質量％水酸化ナトリウム水溶液を加え、７０℃に加熱したが、水素の発生は観られなかった。
【００８６】
（実施例４）
表１に示した油性シリコン汚泥３００ｇ、廃カーボン１００ｇ（ｐＨ９）、植物性廃油３００ｇ（ｐＨ８）、ベントナイト汚泥３００ｇ（ｐＨ８）を撹拌機に入れ、３分間撹拌したところＷ／Ｏ型エマルジョン状態の混合物が得られた。本混合物の発熱量は４７００Ｋｃａｌ／Ｋｇであった。
【００８７】
本混合物の２０℃の粘度を芝浦システム（株）製単一筒型回転粘度計、形式ＶＳ−Ａ、を用い２０℃の粘度を測定したところ、６回転／分では７．２００センチポイズ、６０回転／分では６２０センチポイズであり、好ましいチキソトロピー性を有している。本混合物を１Ｌビーカーに入れ７日間放置したが、シリコン微粉末、砥粒など固形分の沈降は観られなかった。
【００８８】
本混合物２０ｇを磁製坩堝に入れ加熱、点火して燃焼した後、８００℃に調整した電気炉に入れ１０分間加熱し、冷却した残渣に等量の１０質量％水酸化ナトリウム水溶液を加え、７０℃に加熱したが、水素の発生は観られなかった。
【００８９】
（実施例５）
表１に示した油性シリコン汚泥５００ｇ、廃白土１００ｇ（ｐＨ７）、鉱物性廃油２００ｇ、廃アルカリ１００ｇ（ｐＨ１４）、廃酢酸１００ｇ（ｐＨ４）を攪拌機に入れ、３分間攪拌したところＷ／Ｏ型エマルジョン状態の混合物が得られた。本混合物のｐＨは７であり１時間放置しても発熱及び水素ガス発生は起こらなかった。
【００９０】
本混合物の２０℃の粘度を芝浦システム（株）製単一筒型回転粘度計、形式ＶＳ−Ａ、を用い２０℃の粘度を測定したところ、６回転／分では８，６００センチポイズ、６０回転／分では７２０センチポイズであり、好ましいチキソトロピー性を有している。本混合物を１Ｌビーカーに入れ７日間放置したが、シリコン微粉末、砥粒など固形分の沈降は観られなかった。
【００９１】
本混合物２０ｇを磁製坩堝に入れ加熱、点火して燃焼した後、８００℃に調整した電気炉に入れ１０分間加熱し、冷却した残渣に等量の１０質量％水酸化ナトリウム水溶液を加え、７０℃に加熱したが、水素の発生は観られなかった。
【００９２】
（比較例１）
表１に示した油性シリコン汚泥４００ｇと植物性廃油５００ｇ（ｐＨ８）、廃アルカリ１００ｇ（ｐＨ１４）を撹拌機に入れ２分間撹拌したところ発熱が起こりガスが発生し始めた。混合物のｐＨは８以上であった。
【００９３】
攪拌を止め、混合物を５Ｌのガラス製ビーカーに移し放置したところ、約１０分後には大量の水素ガスが発生し、内容物温度は９５℃にまで上昇した。
【００９４】
発生したガスを採取し島津製作所製ガスクロマトグラフＧＣ１４Ｂを用いてガス組成を分析したところ、水素ガスであった。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明のシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法によれば、前記シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上で焼却すると、シリコン粒子表面にアルカリに犯されない酸化皮膜が形成されると考えられるため、その焼却残渣は水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生したりせず、引火・爆発事故を起こすことを避け、焼却残渣を安全に埋め立て処分できるという顕著な効果を奏し、
シリコン微粒子含有廃棄物を他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、混合物のｐＨが１０未満となるように混合すれば、前記混合物は水と混合されていても激しく反応せず、発熱したり水素ガスが発生したりせず引火・爆発事故を起こすことを避け、安全に取り扱うことができ、そして前記混合物を８００℃以上の温度で焼却すると、前記のように焼却残渣を安全に埋め立て処分できるという顕著な効果を奏し、シリコン微粒子含有廃棄物を含むセメント焼成用燃料組成物、シリコン微粒子含有廃棄物を含む製紙ボイラー用燃料組成物やシリコン微粒子含有廃棄物を含む廃棄物焼却炉用燃料組成物として有効利用することができるので、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明のシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法の一例の工程を説明する説明図である。
【図２】本発明のシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法の他の例の工程を説明する説明図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法。
【請求項２】
シリコン微粒子含有廃棄物を他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合し、前記混合物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法。
【請求項３】
シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して燃料組成物を製造し、前記燃料組成物を８００℃以上の温度で燃焼して有効利用することを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の再資源化方法。
【請求項４】
シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物のｐＨが１０未満となるように調整されて混合されてなることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物。
【請求項５】
シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物はチキソトロピー性を付与されてチキソトロピー性を有してなることを特徴とする請求項４記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物。
【請求項６】
セメント焼成用燃料組成物であることを特徴とする請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物。
【請求項７】
製紙ボイラー用燃料組成物であることを特徴とする請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物。
【請求項８】
廃棄物焼却炉用燃料組成物であることを特徴とする請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物。
【請求項１】
シリコン微粒子含有廃棄物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法。
【請求項２】
シリコン微粒子含有廃棄物を他の廃棄物と混合して焼却を行う際には、混合物のｐＨが１０未満となるように調整して混合し、前記混合物を８００℃以上の温度で焼却し、その焼却残渣が水もしくはアルカリと混合しても発熱したり水素ガスが発生しないようにすることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の処分方法。
【請求項３】
シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して燃料組成物を製造し、前記燃料組成物を８００℃以上の温度で燃焼して有効利用することを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物の再資源化方法。
【請求項４】
シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物のｐＨが１０未満となるように調整されて混合されてなることを特徴とするシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物。
【請求項５】
シリコン微粒子含有廃棄物と他廃棄物を混合して製造された燃料組成物であって、前記燃料組成物はチキソトロピー性を付与されてチキソトロピー性を有してなることを特徴とする請求項４記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物。
【請求項６】
セメント焼成用燃料組成物であることを特徴とする請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物。
【請求項７】
製紙ボイラー用燃料組成物であることを特徴とする請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物。
【請求項８】
廃棄物焼却炉用燃料組成物であることを特徴とする請求項４あるいは請求項５記載のシリコン微粒子含有廃棄物を含む燃料組成物。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−７１４５６（Ｐ２００７−７１４５６Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５９４２１（Ｐ２００５−２５９４２１）
【出願日】平成１７年９月７日（２００５．９．７）
【出願人】（５９９０２３１０７）近畿環境興産株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月７日（２００５．９．７）
【出願人】（５９９０２３１０７）近畿環境興産株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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