マイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法
【課題】危険なアスベスト廃棄物を、空中に飛散させることなく比較的低温で減容処理することができる経済性に優れたアスベスト廃棄物の処理方法を提供する。
【解決手段】マイクロ波透過性の耐火性容器２の内部に、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有するコークス等の炭素系物質と、金属系酸化物と、ＣａＯ等の酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン１内でマイクロ波を照射する。マイクロ波で炭素系物質を発熱させることにより金属系酸化物を還元すると同時に、発生した溶融スラグ中でアスベスト廃棄物を処理して無害化する。
【解決手段】マイクロ波透過性の耐火性容器２の内部に、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有するコークス等の炭素系物質と、金属系酸化物と、ＣａＯ等の酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン１内でマイクロ波を照射する。マイクロ波で炭素系物質を発熱させることにより金属系酸化物を還元すると同時に、発生した溶融スラグ中でアスベスト廃棄物を処理して無害化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を利用してアスベスト廃棄物を処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アスベストはこれまで建築物をはじめ多くの分野に広く使用されてきたが、最近になってその有害性が社会問題となり、建築物等からの除去や解体が進行している。アスベストは単体である場合も、他の材料と混合されている場合もあるが、何れの場合にも回収されたアスベスト廃棄物を処理して無害化する必要がある。
【０００３】
アスベストは繊維状珪酸塩好物であり、その太さが毛髪の数千分の一であるために空中に浮遊し易く、空気とともに体内に侵入して呼吸器官に障害を引き起こす。また自然環境中ではその結晶構造は半永久的に変化しないといわれている。このためアスベスト廃棄物を処理するためにはセメント等の内部に封入するか、炉内で高温溶融し繊維状の結晶構造を変化させる方法（特許文献１，２）が普通である。
【０００４】
しかしセメント等の内部に封入する方法は、空中への飛散は防止し易いが二次廃棄物が増量されるという問題がある。一方、高温の炉内に投入して溶融する方法は減容効果には優れるが、排ガスとともにアスベストが空中に飛散しやすく、また１５００℃以上の高温を必要とするため炉材の損傷が早く、経済性の点で問題があった。
【特許文献１】特開２００１−３１７７１３号公報
【特許文献２】特開２００３−１８１４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、危険なアスベスト廃棄物を空中に飛散させることなく溶融して減容処理することができ、しかも処理温度が比較的低温であって経済性に優れたアスベスト廃棄物の処理方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、マイクロ波透過性の耐火性容器の内部に、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン内でマイクロ波を照射し、炭素系物質を発熱させることにより金属系酸化物を加熱還元すると同時に、アスベスト廃棄物を処理して無害化することを特徴とするものである。
【０００７】
なお耐火性容器として、外周がセラミックファイバーにより断熱された密閉可能なセラミック容器を使用することが好ましく、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質として、コークスを使用することが好ましい。また金属系酸化物の還元生成物を酸化物系助剤とともに溶融スラグとし、アスベスト廃棄物との接触効率を高めることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法によれば、マイクロ波透過性の耐火性容器の内部にアスベスト廃棄物とマイクロ波吸収能を有する炭素系物質とを収納して密閉オーブン内でマイクロ波を照射し、炭素系物質を発熱させて加熱するので、危険なアスベストが周囲に飛散するおそれがない。しかもバーナー加熱方式とは異なり大量の排ガスが発生することもない。
【０００９】
また本発明によれば、金属系酸化物と炭素系物質とＣａＯ系の酸化物系助剤も同時に耐火性容器の内部に収納してあり、炭素系物質は金属系酸化物の還元剤として作用するので、金属系酸化物は還元されて溶融金属として回収することができる。このためトータル的なランニングコストを引下げることができる。しかも、金属系酸化物の還元生成物は酸化物系助剤とともに高温の溶融スラグを生成し、アスベスト廃棄物との接触効率を高める。このため、処理温度を１３００℃程度としても十分にアスベストの無害化が可能であり、耐火性容器の損傷も少なく、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１において１は密閉オーブン、２はその内部に設置されたマイクロ波透過性の耐火性容器である。耐火性容器２としては、外周がセラミックファイバー３により断熱された密閉可能なセラミック容器が適している。耐火性容器２及びセラミックファイバー３の材質としてはアルミナ−シリカ系セラミックやジルコニア系セラミックが好ましく、炭化珪素系はマイクロ波を吸収するので、部分的な使用に留める方が良い。密閉オーブン１の外部には公知のマイクロ波発振装置４が設置されており２.４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管５を介して耐火性容器２に向けて発射する。マイクロ波はセラミックファイバー３及び耐火性容器２を貫通してその内部に到達する。
【００１１】
耐火性容器２の内部には、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納する。前述したように、アスベスト廃棄物はアスベスト単体であっても、他の建築材料等と混合されたものであってもよい。マイクロ波吸収能を有する炭素系物質としては、コークスを使用することが好ましいがカーボン粉末やＳｉＣを使用することもできる。これらの炭素系物質はマイクロ波を吸収して発熱するとともに、還元剤としても機能する。
【００１２】
本発明では耐火性容器２の内部に、金属系酸化物と酸化物系助剤とを同時に収納する。金属系酸化物として代表的なものは金属工場や製鋼工場などから排出される金属汚泥やダスト類であり、特に比較的高価なＮｉ，Ｃｒのような金属を含有する金属系酸化物は、回収された金属を販売することにより処理コストを引き下げる上で有利である。酸化物系助剤として代表的なものはＣａＯである。
【００１３】
これらの混合比率は特に限定されるものではないが、質量比でコークスが約４割、金属系酸化物と酸化物系助剤とが合計量で約４〜５割、アスベスト廃棄物が１〜２割程度とすることが好ましい。金属系酸化物の種類やアスベスト廃棄物の種類により、混合比率は適宜変化させることができる。
【００１４】
このように、耐火性容器２の内部にアスベスト廃棄物と、炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン１内にセットし、マイクロ波発振装置４からマイクロ波を照射すると、マイクロ波はセラミックファイバー３及び耐火性容器２を貫通して炭素系物質に吸収され、炭素系物質を発熱させる。その結果、炭素系物質は金属系酸化物から酸素を奪って還元するとともに、それ自体は酸化されて酸化熱を生じる。
【００１５】
金属系酸化物は還元されて耐火性容器２の底部に溶融金属として流下する一方、還元生成物は酸化物系助剤とともに溶融スラグを形成する。酸化物系助剤としてＣａＯを使用すればスラグの融点が降下し、耐火性容器２の内部を１３００℃程度に維持すれば溶融状態を維持する。なお、アスベストを含有する物質の主成分はＣａＯであることが多く、その場合にはＣａＯを別に添加する必要はない。
【００１６】
アスベスト廃棄物はこの溶融スラグとの接触により溶融される。アスベストのうちクリソタイル（白石綿）の融点は１５２１℃であるが、本発明のように炭素系物質、金属系酸化物、酸化物系助剤とともにマイクロ波で加熱すると、１３００℃で完全に溶融させることができる。その理由は、溶融スラグが溶融補助剤として作用するためと考えられる。アスベスト廃棄物は溶融スラグ中に浸漬された状態となるので接触効率が高まり、１時間程度１３００℃に維持すれば完全に無害化される。
【００１７】
なお、炭素系物質が酸化されることに伴い炭酸ガスが発生するが、バーナー加熱方式ではないため発生量は少量である。発生ガスは排出管６から系外に抜き出し、高温集塵器７を通して排出すればよい。仮に少量のアスベストが排ガス中に飛散していても、高温集塵器７により回収することができ危険性はない。
【００１８】
このように本発明によれば、危険なアスベスト廃棄物を密閉オーブン１内で溶融して減容処理することができ、空中に飛散させることがない。しかも処理温度をアスベスト単体処理の場合よりも下げることができ、耐火性容器２の損傷も防止できるうえ、同時に金属酸化物を還元して有用金属を回収することもできるので、経済的である。なお金属とアスベストとの比重は大きく異なるため、回収された金属中にアスベストが混入することはない。
【実施例】
【００１９】
アルミナ８５％、シリカ１５％のセラミックからなる耐火性容器に、建築物壁面から剥離したアスベスト廃棄物１００ｇと、コークス４００ｇと、金属酸洗ラインから回収された中和汚泥３５０ｇと、ＣａＯ１００ｇとを収納し、４.５ｋＷのマイクロ波発信装置を備えたオーブンを用いて２.４５ＧＨｚのマイクロ波を照射した。熱電対により内部温度を測定したところ、照射開始後５５分で１３００℃に達したので、マイクロ波発信装置の出力を１.５ｋＷに落として２０分間１３００℃を維持し、その後自然放冷した。
【００２０】
耐火性容器の底部から約１２０ｇの金属鉄が回収された。また残渣は全部で３５０ｇであった。残渣中からアスベスト廃棄物の痕跡を回収し、Ｘ線回折パターンを測定したところ、図３に示すとおりであった。一方、処理前のアスベストのＸ線回折パターンは図２の通りであり、本発明の処理によりアスベストが消滅したことが確認できた。
【００２１】
また、最高保持温度を１２００℃として同様の実験を行い、残渣のＸ線回折パターンを測定したところ、図４に示すとおりであった。図２に示される処理前のアスベストのＸ線回折パターンと対比すると、１２００℃でもアスベストが消滅したことが確認できる。
【００２２】
なお、これらの図２、３、４における測定条件は次の通りである。
・Ｘ線発生装置：3ｋＷ
・線源：1.54056Ａ（Ｃｕ）
・モノクロメータ：使用
・管電圧：40.0ｋＷ
・管電流：30.0ｍＡ
・サンプリング幅：0.0100deg
・走査速度：3.0000deg/min
・発散スリット：0.50deg
・散乱スリット：0.50deg
・受光スリット：0.15deg
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】処理前のアスベストのＸ線回折パターンである。
【図３】１３００℃で処理後のアスベストのＸ線回折パターンである。
【図４】１２００℃で処理後のアスベストのＸ線回折パターンである。
【符号の説明】
【００２４】
１ 密閉オーブン
２ 耐火性容器
３ セラミックファイバー
４ マイクロ波発振装置
５ 導波管
６ 排出管
７ 高温集塵器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を利用してアスベスト廃棄物を処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アスベストはこれまで建築物をはじめ多くの分野に広く使用されてきたが、最近になってその有害性が社会問題となり、建築物等からの除去や解体が進行している。アスベストは単体である場合も、他の材料と混合されている場合もあるが、何れの場合にも回収されたアスベスト廃棄物を処理して無害化する必要がある。
【０００３】
アスベストは繊維状珪酸塩好物であり、その太さが毛髪の数千分の一であるために空中に浮遊し易く、空気とともに体内に侵入して呼吸器官に障害を引き起こす。また自然環境中ではその結晶構造は半永久的に変化しないといわれている。このためアスベスト廃棄物を処理するためにはセメント等の内部に封入するか、炉内で高温溶融し繊維状の結晶構造を変化させる方法（特許文献１，２）が普通である。
【０００４】
しかしセメント等の内部に封入する方法は、空中への飛散は防止し易いが二次廃棄物が増量されるという問題がある。一方、高温の炉内に投入して溶融する方法は減容効果には優れるが、排ガスとともにアスベストが空中に飛散しやすく、また１５００℃以上の高温を必要とするため炉材の損傷が早く、経済性の点で問題があった。
【特許文献１】特開２００１−３１７７１３号公報
【特許文献２】特開２００３−１８１４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、危険なアスベスト廃棄物を空中に飛散させることなく溶融して減容処理することができ、しかも処理温度が比較的低温であって経済性に優れたアスベスト廃棄物の処理方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、マイクロ波透過性の耐火性容器の内部に、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン内でマイクロ波を照射し、炭素系物質を発熱させることにより金属系酸化物を加熱還元すると同時に、アスベスト廃棄物を処理して無害化することを特徴とするものである。
【０００７】
なお耐火性容器として、外周がセラミックファイバーにより断熱された密閉可能なセラミック容器を使用することが好ましく、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質として、コークスを使用することが好ましい。また金属系酸化物の還元生成物を酸化物系助剤とともに溶融スラグとし、アスベスト廃棄物との接触効率を高めることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法によれば、マイクロ波透過性の耐火性容器の内部にアスベスト廃棄物とマイクロ波吸収能を有する炭素系物質とを収納して密閉オーブン内でマイクロ波を照射し、炭素系物質を発熱させて加熱するので、危険なアスベストが周囲に飛散するおそれがない。しかもバーナー加熱方式とは異なり大量の排ガスが発生することもない。
【０００９】
また本発明によれば、金属系酸化物と炭素系物質とＣａＯ系の酸化物系助剤も同時に耐火性容器の内部に収納してあり、炭素系物質は金属系酸化物の還元剤として作用するので、金属系酸化物は還元されて溶融金属として回収することができる。このためトータル的なランニングコストを引下げることができる。しかも、金属系酸化物の還元生成物は酸化物系助剤とともに高温の溶融スラグを生成し、アスベスト廃棄物との接触効率を高める。このため、処理温度を１３００℃程度としても十分にアスベストの無害化が可能であり、耐火性容器の損傷も少なく、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１において１は密閉オーブン、２はその内部に設置されたマイクロ波透過性の耐火性容器である。耐火性容器２としては、外周がセラミックファイバー３により断熱された密閉可能なセラミック容器が適している。耐火性容器２及びセラミックファイバー３の材質としてはアルミナ−シリカ系セラミックやジルコニア系セラミックが好ましく、炭化珪素系はマイクロ波を吸収するので、部分的な使用に留める方が良い。密閉オーブン１の外部には公知のマイクロ波発振装置４が設置されており２.４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管５を介して耐火性容器２に向けて発射する。マイクロ波はセラミックファイバー３及び耐火性容器２を貫通してその内部に到達する。
【００１１】
耐火性容器２の内部には、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納する。前述したように、アスベスト廃棄物はアスベスト単体であっても、他の建築材料等と混合されたものであってもよい。マイクロ波吸収能を有する炭素系物質としては、コークスを使用することが好ましいがカーボン粉末やＳｉＣを使用することもできる。これらの炭素系物質はマイクロ波を吸収して発熱するとともに、還元剤としても機能する。
【００１２】
本発明では耐火性容器２の内部に、金属系酸化物と酸化物系助剤とを同時に収納する。金属系酸化物として代表的なものは金属工場や製鋼工場などから排出される金属汚泥やダスト類であり、特に比較的高価なＮｉ，Ｃｒのような金属を含有する金属系酸化物は、回収された金属を販売することにより処理コストを引き下げる上で有利である。酸化物系助剤として代表的なものはＣａＯである。
【００１３】
これらの混合比率は特に限定されるものではないが、質量比でコークスが約４割、金属系酸化物と酸化物系助剤とが合計量で約４〜５割、アスベスト廃棄物が１〜２割程度とすることが好ましい。金属系酸化物の種類やアスベスト廃棄物の種類により、混合比率は適宜変化させることができる。
【００１４】
このように、耐火性容器２の内部にアスベスト廃棄物と、炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン１内にセットし、マイクロ波発振装置４からマイクロ波を照射すると、マイクロ波はセラミックファイバー３及び耐火性容器２を貫通して炭素系物質に吸収され、炭素系物質を発熱させる。その結果、炭素系物質は金属系酸化物から酸素を奪って還元するとともに、それ自体は酸化されて酸化熱を生じる。
【００１５】
金属系酸化物は還元されて耐火性容器２の底部に溶融金属として流下する一方、還元生成物は酸化物系助剤とともに溶融スラグを形成する。酸化物系助剤としてＣａＯを使用すればスラグの融点が降下し、耐火性容器２の内部を１３００℃程度に維持すれば溶融状態を維持する。なお、アスベストを含有する物質の主成分はＣａＯであることが多く、その場合にはＣａＯを別に添加する必要はない。
【００１６】
アスベスト廃棄物はこの溶融スラグとの接触により溶融される。アスベストのうちクリソタイル（白石綿）の融点は１５２１℃であるが、本発明のように炭素系物質、金属系酸化物、酸化物系助剤とともにマイクロ波で加熱すると、１３００℃で完全に溶融させることができる。その理由は、溶融スラグが溶融補助剤として作用するためと考えられる。アスベスト廃棄物は溶融スラグ中に浸漬された状態となるので接触効率が高まり、１時間程度１３００℃に維持すれば完全に無害化される。
【００１７】
なお、炭素系物質が酸化されることに伴い炭酸ガスが発生するが、バーナー加熱方式ではないため発生量は少量である。発生ガスは排出管６から系外に抜き出し、高温集塵器７を通して排出すればよい。仮に少量のアスベストが排ガス中に飛散していても、高温集塵器７により回収することができ危険性はない。
【００１８】
このように本発明によれば、危険なアスベスト廃棄物を密閉オーブン１内で溶融して減容処理することができ、空中に飛散させることがない。しかも処理温度をアスベスト単体処理の場合よりも下げることができ、耐火性容器２の損傷も防止できるうえ、同時に金属酸化物を還元して有用金属を回収することもできるので、経済的である。なお金属とアスベストとの比重は大きく異なるため、回収された金属中にアスベストが混入することはない。
【実施例】
【００１９】
アルミナ８５％、シリカ１５％のセラミックからなる耐火性容器に、建築物壁面から剥離したアスベスト廃棄物１００ｇと、コークス４００ｇと、金属酸洗ラインから回収された中和汚泥３５０ｇと、ＣａＯ１００ｇとを収納し、４.５ｋＷのマイクロ波発信装置を備えたオーブンを用いて２.４５ＧＨｚのマイクロ波を照射した。熱電対により内部温度を測定したところ、照射開始後５５分で１３００℃に達したので、マイクロ波発信装置の出力を１.５ｋＷに落として２０分間１３００℃を維持し、その後自然放冷した。
【００２０】
耐火性容器の底部から約１２０ｇの金属鉄が回収された。また残渣は全部で３５０ｇであった。残渣中からアスベスト廃棄物の痕跡を回収し、Ｘ線回折パターンを測定したところ、図３に示すとおりであった。一方、処理前のアスベストのＸ線回折パターンは図２の通りであり、本発明の処理によりアスベストが消滅したことが確認できた。
【００２１】
また、最高保持温度を１２００℃として同様の実験を行い、残渣のＸ線回折パターンを測定したところ、図４に示すとおりであった。図２に示される処理前のアスベストのＸ線回折パターンと対比すると、１２００℃でもアスベストが消滅したことが確認できる。
【００２２】
なお、これらの図２、３、４における測定条件は次の通りである。
・Ｘ線発生装置：3ｋＷ
・線源：1.54056Ａ（Ｃｕ）
・モノクロメータ：使用
・管電圧：40.0ｋＷ
・管電流：30.0ｍＡ
・サンプリング幅：0.0100deg
・走査速度：3.0000deg/min
・発散スリット：0.50deg
・散乱スリット：0.50deg
・受光スリット：0.15deg
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】処理前のアスベストのＸ線回折パターンである。
【図３】１３００℃で処理後のアスベストのＸ線回折パターンである。
【図４】１２００℃で処理後のアスベストのＸ線回折パターンである。
【符号の説明】
【００２４】
１ 密閉オーブン
２ 耐火性容器
３ セラミックファイバー
４ マイクロ波発振装置
５ 導波管
６ 排出管
７ 高温集塵器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波透過性の耐火性容器の内部に、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン内でマイクロ波を照射し、炭素系物質を発熱させることにより金属系酸化物を加熱還元すると同時に、アスベスト廃棄物を処理して無害化することを特徴とするマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。
【請求項２】
耐火性容器として、外周がセラミックファイバーにより断熱された密閉可能なセラミック容器を使用することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。
【請求項３】
マイクロ波吸収能を有する炭素系物質として、コークスを使用することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。
【請求項４】
金属系酸化物の還元生成物を酸化物系助剤とともに溶融スラグとし、アスベスト廃棄物との接触効率を高めることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。
【請求項１】
マイクロ波透過性の耐火性容器の内部に、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン内でマイクロ波を照射し、炭素系物質を発熱させることにより金属系酸化物を加熱還元すると同時に、アスベスト廃棄物を処理して無害化することを特徴とするマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。
【請求項２】
耐火性容器として、外周がセラミックファイバーにより断熱された密閉可能なセラミック容器を使用することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。
【請求項３】
マイクロ波吸収能を有する炭素系物質として、コークスを使用することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。
【請求項４】
金属系酸化物の還元生成物を酸化物系助剤とともに溶融スラグとし、アスベスト廃棄物との接触効率を高めることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２７２５２９（Ｐ２００８−２７２５２９Ａ）
【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２００６−１６１９２４（Ｐ２００６−１６１９２４）
【出願日】平成１８年６月１２日（２００６．６．１２）
【出願人】（５０４２６１０７７）大学共同利用機関法人自然科学研究機構 (156)
【出願人】（５０６２０００９４）ニコー物産株式会社 (3)
【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１８年６月１２日（２００６．６．１２）
【出願人】（５０４２６１０７７）大学共同利用機関法人自然科学研究機構 (156)
【出願人】（５０６２０００９４）ニコー物産株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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