不溶化剤およびその製造方法
【課題】汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる不溶化剤およびその製造方法を提供する。
【解決手段】酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることを特徴とする不溶化剤である。水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成し、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得ることを特徴とする不溶化剤の製造方法である。
【解決手段】酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることを特徴とする不溶化剤である。水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成し、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得ることを特徴とする不溶化剤の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属類等の有害物質を含有する汚染土壌および／又は廃棄物等から有害物質を不溶化して溶出を抑制することができる不溶化剤およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場、事務所、産業廃棄物処理場等の跡地等において、土壌が重金属類等の有害物質で汚染されていることが報告されている。また、廃棄物焼却炉、炭化炉、木屑ボイラ、発電ボイラ、溶融施設等の燃焼施設において発生する煤塵、焼却灰、スラッジ等からの重金属類が溶出することがある。その他に、副産石膏や廃石膏ボード粉からフッ素や砒素等が溶出することもある。ここで言う有害物質とは、鉛、六価クロム、水銀、カドミウム等の重金属類、並びに砒素、セレン、フッ素およびホウ素を含む。
【０００３】
国内における汚染土壌の処理は掘削除去処理に偏っており、大量の汚染土壌の流通による環境負荷や経済的負荷が大きな課題となっている。こうした状況を踏まえて、人への健康リスク低減やブラウンフィールド（土地活用の低下）問題の解決に向けて、土壌汚染対策法が改正・施行され、掘削除去処理に代わる技術の一つとして、原位置での封じ込め・不溶化技術の確立が期待されている（例えば、非特許文献１、２）。
【０００４】
これまで、汚染土壌等に含まれる重金属類等の有害物質を不溶化して、これらの有害物質が土壌から溶出することを抑制・防止するための技術が種々提案されている。汚染土壌や廃棄物からの有害物質の溶出を防止する方法として、汚染物質をセメントで固化するセメント固化法や、キレート剤等の薬剤を汚染物質と混合して不溶化処理する薬剤処理法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、セメント固化法は重金属類等の有害物質の溶出防止効果が十分ではないことに加え、汚染土壌および／又は廃棄物等の処理対象物のｐＨが１２以上になるため、処理対象物に鉛や亜鉛等の両性金属が汚染物質として含有されている場合には、この両性金属が処理後に溶出するという問題がある。また、キレート剤を用いる薬剤処理法は、薬剤コストが高いため処理コストが高くなることや、環境や経年変化によって生成したキレート化合物が分解し、有害物質を不溶化する効果が、経時的に低下しやすくなるという問題がある（例えば、特許文献１）。
【０００６】
その他に酸化マグネシウム含有材からなる不溶化剤が提案されており、この酸化マグネシウム系の不溶化剤は低アルカリ性であり、かつ汚染物質の溶出に対する不溶化性能が優れていることが報告されている（例えば、特許文献２、特許文献３）。酸化マグネシウム系の不溶化剤を用いると、セメント固化法では不溶化できなかった重金属類等の有害物質を不溶化でき、また処理対象物のｐＨが１０程度になるため、特に鉛等の両性金属を不溶化する効果が優れていることが知られている（例えば、特許文献４）。
【０００７】
しかしながら、従来の酸化マグネシウム系の不溶化剤では、汚染濃度が高い土壌や廃棄物に対しては、十分な溶出抑制効果が得られないことがあり、重金属類等の有害物質の溶出量を所定の値、例えば、土壌汚染対策法で施行規則別表１又は２に示される環境基準値（以下、本明細書において「環境基準値」という。）以下にするための所要添加量が大幅に増加し、高コストになるという問題が指摘されている（特許文献５）。また、不溶化剤の種類やその所要添加量によっては、有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減するまで時間がかかり過ぎて、施工コストが高くなることが課題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２５６５９３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５６４０号公報
【特許文献３】特開２００４−２９８７４１号公報
【特許文献４】特開２００７−１０５５４９号公報
【特許文献５】特開２０１０−１３１５３５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】地盤工学会誌，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．７，ｐｐ．１−３（２００９）
【非特許文献２】地盤工学会誌，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．７，ｐｐ．４−７（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる不溶化剤を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、未燃カーボンを特定量以下まで低減し、かつＢＥＴ比表面積が特定の範囲であり、酸化マグネシウムを特定量含有する不溶化剤は、従来の酸化マグネシウム系の不溶化剤に比べて難溶性塩を短時間で生成することができ、有害物質に対して高い不溶化効果を示し、それにより汚染土壌および／又は廃棄物からの有害物質の溶出を抑制する処理剤として好適であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることを特徴とする不溶化剤に関する。本発明は、水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％である、不溶化剤に関する。本発明は、ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％である、不溶化剤に関する。本発明は、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルが、２θ＝３７°±１°と２θ＝４３°±１°にピークを有し、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２°〜０．４°である、不溶化剤に関する。本発明は、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が９０以上である、不溶化剤に関する。本発明は、上記不溶化剤と、ＣａＯ含有率が５０質量％以上であり、かつＢＥＴ比表面積が０．５〜２．０ｍ２／ｇである炭酸カルシウムとを含む不溶化剤組成物に関する。
【００１３】
本発明は、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成し、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得ることを特徴とする不溶化剤の製造方法に関する。
【００１４】
本発明は、上記不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を、廃石膏ボード、焼却灰、煤塵、ガラス、陶磁器くず、建設廃材、スラッジ、金属くずおよび鉱滓から選ばれる少なくとも一種以上である廃棄物１００質量部に対して、１〜３０質量部添加し、混合して、廃棄物に含まれる有害物質を不溶化する、有害物質の不溶化方法に関する。また、上記不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を、土壌１ｍ３に対して、３０〜３００ｋｇ添加し、混合して、土壌に含まれる有害物質を不溶化する、有害物質の不溶化方法に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の不溶化剤およびその製造方法によれば、汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出を抑制することができ、特に汚染土壌および／又は廃棄物等からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で環境基準値未満に低減することができ、これらの有害物質を効果的に不溶化（無害化）することができる。また、本発明の不溶化剤によれば、掘削除去処理に代わる封じ込め・不溶化処理を可能とし、環境負荷を低減し、最終処分場の延命化やブラウンフィールド問題の解決にも繋げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】不溶化剤ＥおよびＪの粉末Ｘ線回折測定結果を示したグラフである。
【図２】添加剤（炭酸カルシウム）１〜３の粉末Ｘ線回折測定結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１８】
本発明は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることを特徴とする不溶化剤である。
【００１９】
本発明の不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上と高く、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇと大きいため、不溶化剤からマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋イオン）および水酸化物イオン（ＯＨ−イオン）が汚染土壌および／又は廃棄物等に供給されやすく、汚染土壌および／又は廃棄物等の処理対象物に含まれる有害物質を効率的に不溶化（無害化）することができる。
【００２０】
本発明の不溶化剤は、酸化マグネシウムを主成分とするものであり、汚染土壌および／又は廃棄物等の処理対象物に含まれる水と、不溶化剤の主成分である酸化マグネシウムとが、下記式（１）および（２）示すように反応して、水酸化マグネシウムが生成され、この水酸化マグネシウムからマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋イオン）および水酸化物（ＯＨ−イオン）が処理対象物に供給される。そして、Ｍｇ２＋イオンおよびＯＨ−イオンにより、処理対象物に含まれる鉛、六価クロム、水銀、カドミウム等の重金属類、並びに砒素、セレン、フッ素およびホウ素等の有害物質が不溶化（無害化）され、有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる。
ＭｇＯ ＋ Ｈ２Ｏ ⇔ Ｍｇ（ＯＨ）２ （１）
Ｍｇ（ＯＨ）２ ⇔ Ｍｇ２＋ ＋ ２ＯＨ− （２）
【００２１】
本発明の不溶化剤は、酸化マグネシウムの含有率が７５質量％以上である。不溶化剤の酸化マグネシウム含有率が７５質量％未満であると、マグネシウムイオン（Ｍｇ２+）および水酸化物イオン（ＯＨ−）の供給が十分ではないので、汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することが困難となる。このため、有害物質の溶出量を環境基準値以下にするために、不溶化剤の酸化マグネシウムの含有率が７５質量％未満であると、有害物質の溶出量を環境基準値以下にするために不溶化剤の添加量を多くする必要が生じ、処理コストが高くなる場合があり、所望の不溶化効果を十分に発揮できない場合がある。
【００２２】
本発明の不溶化剤は、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである。不溶化剤のＢＥＴ比表面積が２０ｍ２／ｇ未満であると、不溶化剤の水和活性が低下するため有害物質を不溶化する効果が不十分となる場合があるので、不溶化剤の添加量を多くする必要が生じ、有害物質を不溶化するための処理コストが高くなるため好ましくない。一方、不溶化剤のＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇを超えると、不溶化剤である粉体や不溶化剤を含むスラリーの流動性が低下し、作業性が低下するため好ましくない。
【００２３】
本発明者らは、不溶化剤中に存在する未燃カーボンが、汚染土壌および／又は廃棄物等に含まれる有害物質を不溶化する性能を阻害する要因となることを見出した。不溶化剤中に存在する未燃カーボンは、出発原料である水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成して酸化マグネシウムを主成分として含む不溶化剤を得る際に、重油、灯油、ペトロコークス等の燃料を燃焼させることによって発生する高分子炭化水素に由来する。本発明の不溶化剤は、未燃カーボンの含有率を１．０質量％以下まで低減した。不溶化剤の未燃カーボン含有率が１．０質量％を超えると、有害物質を不溶化するマグネシウムイオンや水酸化物イオンが不溶化剤から供給されにくくなり、有害物質を不溶化する効果が低下する。最も好ましいのは、未燃カーボン含有率が０質量％である不溶化剤である。
【００２４】
このようなことから、本発明の不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が１００質量％であり、未燃カーボン含有率が０質量％であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることが最も好ましい。しかしながら、不溶化剤には不可避的な不純物も含まれるため、酸化マグネシウム含有率が１００質量％である不溶化剤を得ることは困難である。そのため、不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が８０〜９９質量％であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることがより好ましい。不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が８５〜９８質量％であり、未燃カーボンの含有率が０．８質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２２〜４７ｍ２／ｇであることが更に好ましい。不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が８５〜９７質量％であり、未燃カーボンの含有率が０．３質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２５〜４５ｍ２／ｇであることが特に好ましい。不溶化剤が未燃カーボンを含む場合であっても、不溶化剤は、未燃カーボン含有率が０．０１〜１．０質量％であり、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることが好ましい。
【００２５】
不溶化剤の酸化マグネシウム含有率は、ＪＩＳ Ｍ ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定することができる。不溶化剤の未燃カーボン含有率は、例えば高周波燃焼−赤外吸収法による炭素硫黄同時分析装置（ＬＥＣＯ製，ＣＳ−４００型）等を用いて定量することができる。不溶化剤のＢＥＴ比表面積は、例えば高精度ガス吸着装置（日本ベル社製，ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）を用いて、定容量型ガス吸着法により測定することができる。
【００２６】
本発明の不溶化剤は、水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％であることが好ましい。不溶化剤の水溶性苦土含有率は、より好ましくは１．１〜１．９質量％、更に好ましくは１．２〜１．８質量％、特に好ましくは１．３〜１．７質量％である。本発明において、水溶性苦土とは、水溶性マグネシウムのことをいい、水溶性苦土含有率は、水に溶けやすいマグネシウムの量を示すものである。不溶化剤の水溶性苦土含有率は、肥料分析法（農林水産農業環境技術研究所法）に準拠して測定することができる。水溶性苦土含有率は、不溶化剤から溶出するマグネシウム溶出量と密接に関連し、不溶化剤の水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％であることによって、汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出量をより抑制することができる。
【００２７】
不溶化剤に含まれる不純物は、より少量であることが好ましい。不溶化剤に含まれる不純物としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、硫化物硫黄等が挙げられる。硫化物硫黄は、原料である炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムを焼成する際に用いる燃料（重油、灯油、ペトロコークス等）に由来する。
【００２８】
本発明の不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％以下であることが好ましい。これらの不純物は、不溶化剤に不可避的に含まれるものであるが、これらの不純物の中でも特に不溶化剤のＣａＯ含有率は１．０質量％以下であることが好ましい。これは不溶化剤のＣａＯ含有率が１．０質量％を超えると、処理対象物(汚染土壌および／又は廃棄物等)のｐＨが１１近くまで上昇し、処理対象物に含まれる鉛等の両性金属の溶出量が増大するため好ましくない。不溶化剤のＣａＯ含有率が１．０質量％以下、具体的には０．２質量％未満であると、不溶化剤を適用した処理対象物のｐＨが上昇することはないが、ＣａＯ含有率のさらなる低減、例えばＣａＯ含有率が０．０２質量％以下であると不溶化剤を製造するためのコストを増加させるため好ましくない。また不溶化剤に含まれる硫化物硫黄は、鉛、六価クロム、水銀等の重金属類の不溶化に好適であるため、不溶化剤の硫化物硫黄含有率は、０．２質量％以上であることが好ましく、不純物の悪影響を抑えるために１．０質量％以下であることが好ましい。
【００２９】
不溶化剤のＳｉＯ２含有率、Ａｌ２Ｏ３含有率、Ｆｅ２Ｏ３含有率およびＣａＯ含有率はＪＩＳ Ｍ ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定し、硫化物硫黄含有率はＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」の中に記載されている「硫化物硫黄の定量方法」に準拠して測定することができる。
【００３０】
不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．４質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０９質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．３５質量％以下、ＣａＯ含有率が０．８質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２５〜０．８質量％であることがより好ましい。不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．３５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０８質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．３質量％以下、ＣａＯ含有率が０．７質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．３〜０．７質量％であることが更に好ましい。不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．３質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０８質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．２８質量％以下、ＣａＯ含有率が０．６質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．３〜０．６質量％であることが特に好ましい。不溶化剤に不純物としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯが含まれる場合であっても、不溶化剤のＳｉＯ２含有率が０．１〜０．５質量％、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０１〜０．１質量％、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．０１〜０．４質量％、ＣａＯ含有率が０．２〜１．０質量％および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％であることが好ましい。また、不溶化剤中の不純物は含まれないことが望ましいが、工業的に大量生産する場合の採算性の観点から、不溶化剤中の不純物の下限値として、ＳｉＯ２含有率は０．１１質量％以上、Ａｌ２Ｏ３含有率は０．０１質量％以上、Ｆｅ２Ｏ３含有率は０．０２質量％以上、ＣａＯ含有率は０．２５質量％以上がより好ましい。不純物の下限値として、ＳｉＯ２含有率は０．１２質量％以上、Ａｌ２Ｏ３含有率は０．０２質量％以上、Ｆｅ２Ｏ３含有率は０．０３質量％以上、ＣａＯ含有率は０．２８質量％以上が更に好ましい。不純物の下限値として、ＳｉＯ２含有率は０．１３質量％以上、Ａｌ２Ｏ３含有率は０．０４質量％以上、Ｆｅ２Ｏ３含有率は０．０４質量％以上、ＣａＯ含有率は０．３質量％以上が特に好ましい。
【００３１】
不溶化剤の強熱減量は、不溶化剤の出発原料となる水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムの脱炭酸の量を示すものであり、強熱減量が多いほど、不溶化剤に残存する水酸化マグネシウムや炭酸マグネシウムが多いことを示す。不溶化剤の強熱減量は少ないほど好ましく、不溶化剤の強熱減量は好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１９質量％以下、更に好ましくは１８．５質量％以下である。強熱減量は０にすることが困難であるので、強熱減量は１〜２０質量％であることが好ましい。不溶化剤の強熱減量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準拠して測定することができる。
【００３２】
本発明の不溶化剤は、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルが、２θ＝３７°±１°と２θ＝４３°±１°にピークを有し、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２°〜０．４°であることが好ましい。このような結晶特性を有する不溶化剤であると、汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出を抑制することができ、特に汚染土壌および／又は廃棄物等からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる。
【００３３】
また、不溶化剤の波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルは、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３０°〜０．３９°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２４°〜０．３９°であることがより好ましい。不溶化剤の粉末Ｘ線回折スペクトルは、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３０°〜０．３８°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２６°〜０．３８°であることが更に好ましい。不溶化剤の粉末Ｘ線回折スペクトルは、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３０°〜０．３７°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２８°〜０．３７°であることが特に好ましい。不溶化剤の粉末Ｘ線回折スペクトルは、例えば粉末Ｘ線回折装置（例えばＲＩＮＴ−２５００ リガク社製等）を用いて測定することができる。また、粉末Ｘ線回折スペクトルの特定ピークの半値幅は、例えばＲｉｅｔｖｅｌｔ解析ソフト（「Ｘ線総合解析ソフトＪＡＤＥ６．０」、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．社製等）を用いて測定することができる。
【００３４】
更に、本発明の不溶化剤のハンターＬａｂ表色系におけるＬ値は９０以上であることが好ましい。不溶化剤のハンターＬａｂ表色系におけるＬ値は、９２以上であることがより好ましく、９３以上であることが更に好ましく、９４以上であることが特に好ましい。不溶化剤に残存する未燃カーボンの量が多いと、ハンターＬａｂ表色系のＬ値は低い値を示す。そのため、不溶化剤に残存する未燃カーボンを示す指標として、ハンターＬａｂ表色系のＬ値を用いることも可能である。不溶化剤の出発原料として、水酸化マグネシウムを用いると、炭酸マグネシウムに比べて、ハンターＬａｂ表色系のＬ値は高い値を示す傾向がある。ハンターＬａｂ表色系のａ値およびｂ値は、不溶化剤の特性に影響を及ぼすものではないが、不溶化剤のハンターＬａｂ表色系のａ値は、通常、−１．０〜２．０程度であり、ｂ値は、通常、−１．０〜１５．０程度である。
【００３５】
また、本発明の不溶化剤は、本来の酸化マグネシウムの有害物質の不溶化効果を損なわない範囲で、炭酸カルシウム、石灰石粉、珪石粉、高炉スラグ、製鋼スラグ、脱硫スラッジ、硫化カルシウム、シリカ、フライアッシュ、ベントナイト、カオリン、バーミュキュライト、ハイドロタルサイト、ハイドロカルマイト、硬焼マグネシア、死焼マグネシア、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、パーライト、珪藻土、ゼオライト、セピオライト、アパタイト、アタパルジャイト、活性炭、ホワイトカーボン、各種石膏、アルミナセメント、キレート、鉄粉等の各種添加剤と任意に混合して不溶化剤組成物にすることができる。各種添加剤の混合量は、特に限定されないが、通常、不溶化剤組成物全量に対して、好ましくは５〜９０質量％であり、より好ましくは１０〜８０質量％であり、更に好ましくは２０〜７０質量％であり、特に好ましくは３０〜６５質量％であり、最も好ましくは４０〜６０質量％である。
【００３６】
特に不溶化させる対象となる有害物質がフッ素である場合、本発明の不溶化剤と混合する添加剤は、炭酸カルシウムであることが好ましい。有害物質がフッ素である場合に、添加剤として炭酸カルシウムを用いた不溶化剤組成物は、不溶化剤の主成分である酸化マグネシウムの不溶化効果を損なうことなく、フッ素の溶出量を抑制することができ、フッ素の不溶化効果を向上させることができる。不溶化剤組成物に添加する添加剤として炭酸カルシウムを用いる場合には、炭酸カルシウム中のＣａＯ含有率が５０質量％以上であるものを用いることが好ましく、より好ましくは５２質量％以上であり、さらに好ましくは５４質量％以上であり、特に好ましくは５５．３質量％以上である。また、不溶化剤の添加剤である炭酸カルシウム中のＣａＯ含有率の上限は５５．８質量％以下であることが好ましい。さらに、不溶化剤組成物の添加剤としての炭酸カルシウムは、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて、２θ＝２９．５°±１°にピークを有し、この２θ＝２９．５°±１°におけるピークの半値幅が、好ましくは０．１３５°〜０．２４５°、より好ましくは０．１４５°〜０．２３５°、更に好ましくは０．１５５°〜０．２２５°、特に好ましくは０．１５８°〜０．２２２°であるものを用いる。波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて２θ＝２９．５°±１°にピークを有し、このピークにおける半値幅が０．１３５°〜０．２４５°の炭酸カルシウムを添加剤として用いた場合には、有害物質の溶出量を環境基準値未満にするのみならず、有害物質の溶出量をより低減し、不溶化効果をより向上することができる。炭酸カルシウムを不溶化剤組成物の添加剤として用いる場合には、炭酸カルシウムの混合量は特に制限されないが、不溶化剤全量に対して、好ましくは５〜９０質量％であり、より好ましくは１０〜８０質量％であり、更に好ましくは２０〜７０質量％であり、特に好ましくは３０〜６５質量％であり、最も好ましくは４０〜６０質量％である。
【００３７】
不溶化剤組成物の添加剤が炭酸カルシウムである場合には、炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、好ましくは０．５〜２．０ｍ２／ｇ、より好ましくは０．６〜１．４ｍ２／ｇ、さらに好ましくは０．７〜１．４ｍ２／ｇである。不溶化剤組成物の添加剤である炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積が０．５〜２．０ｍ２／ｇであると、不溶化剤組成物を用いてフッ素汚染度土壌からのフッ素溶出量を低減する効果が期待できる。
【００３８】
本発明の不溶化剤の粉末度は、１００００ｃｍ２／ｇ以上であることが好ましい。不溶化剤の粉末度は１２０００ｃｍ２／ｇ以上であることがより好ましく、１４０００ｃｍ２／ｇであることが更に好ましく、１６０００ｃｍ２／ｇ以上であることが特に好ましい。粉末度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に従い、ブレーン空気透過装置を用いて測定することができる。
【００３９】
次に、本発明の不溶化剤の製造方法について説明する。
本発明の不溶化剤の製造方法は、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成し、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、かつ未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得る方法である。
【００４０】
不溶化剤の主成分となる酸化マグネシウムは、一般に、出発原料として水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを使用し、それらを所定の温度で焼成し、脱炭酸又は脱水することにより酸化マグネシウムを得ている。
【００４１】
水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成して得られる酸化マグネシウムは、焼成条件によって、燃料の燃焼によって発生する高分子炭化水素（高沸点化合物）が燃焼しきれず、酸化マグネシウム表面に凝縮し残存し、酸化マグネシウムを主成分とする不溶化剤に含まれる未燃カーボンの量が多くなる。そのため、酸化マグネシウムに未燃カーボンが残存しないように、出発原料、燃料、焼成設備、並びに焼成温度および焼成時間等の焼成条件を選定することが好ましい。
【００４２】
本発明の不溶化剤の製造方法において、出発原料に主として水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを用いることが好ましい。水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成することにより、下記式（３）および（４）に示すように、不溶化剤の主成分となる酸化マグネシウムを得ることができる。
Ｍｇ（ＯＨ）２ → ＭｇＯ ＋ Ｈ２Ｏ （３）
ＭｇＣＯ３ → ＭｇＯ ＋ ＣＯ２ （４）
【００４３】
本発明の不溶化剤の製造方法において、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成する設備としては、ロータリーキルンを用いることが好ましい。本発明の不溶化剤を得るためには、ロータリーキルンに供給される原料投入量、燃料使用量、空気量を適切に調節することが好ましい。更に、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成して得られる酸化マグネシウムの未燃カーボンを抑制するためには、燃料を細かな霧状にし、酸素との混合が均一になる噴霧装置を用いることが好ましい。また、空気量を調整するために、ＰＳＡ酸素発生装置等を用いて高濃度の酸素をロータリーキルンに供給してもよい。
【００４４】
本発明の不溶化剤の製造方法において、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成する燃料としては、重油、灯油、ペトロコークス等が挙げられる。燃料は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。燃料としてＣ重油およびペトロコークスを併用する場合には、通常、Ｃ重油とペトロコークスとの重量比は１００：０〜７０：３０であることが好ましい。
【００４５】
本発明の不溶化剤の出発原料としては、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムが挙げられるが、炭酸マグネシウムよりも低温で焼成することができる水酸化マグネシウムを炭酸マグネシウムよりも多く用いるか、水酸化マグネシウムを単独で用いることが好ましい。
【００４６】
水酸化マグネシウムとしては、天然に存在するブルース石を用いてもよく、海水を原料として合成される海水マグネシアを用いてもよい。多量に入手可能であることから、海水マグネシアを用いることが好ましい。海水マグネシアは、海水に石灰乳（消石灰（水酸化カルシウム）の懸濁液）を添加し、水酸化マグネシウムを沈降させて得ることができる。
【００４７】
本発明の不溶化剤の製造方法の焼成工程において、不溶化剤の未燃カーボンの含有率を１．０質量％に抑えるために、出発原料として水酸化マグネシウムを単独で用いる場合には、５５０〜７００℃の比較的低温で焼成することができる。水酸化マグネシウムの脱水領域温度は４００〜５５０℃程度と比較的低いため、それ以上の温度、すなわち、水酸化マグネシウムを５５０〜７００℃で焼成することができる。焼成工程における温度は、好ましくは５５０〜６５０℃であり、より好ましくは５５０〜６００℃であり、特に好ましくは５５０〜５９０℃である。焼成時間は、好ましくは１０〜６０分間であり、より好ましくは１５〜５０分間であり、更に好ましくは２０〜４０分間である。なお、出発原料として炭酸マグネシウムを単独で用いる場合は、７００〜１０００℃で焼成することができる。
【００４８】
本発明の不溶化剤は、主な出発原料となる水酸化マグネシウムを、５５０〜７００℃程度の比較的低温で焼成することにより、酸化マグネシウム結晶の成長と収縮が抑制され、ＢＥＴ比表面積を大きく（水和活性を高く）することができる。更に不溶化剤を製造するための出発原料として水酸化マグネシウムを用いた場合には、５５０〜７００℃程度の比較的低温で焼成することができ、未燃カーボン含有率を低減した不溶化剤を得ることができる。
【００４９】
すなわち、本発明においては、出発原料として水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを用いて、好ましくは出発原料として水酸化マグネシウムを用いて、燃料、焼成設備および焼成時間等の焼成条件を選定し、５５０〜７００℃程度の比較的低温で出発原料を焼成して、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得ることができる。
【００５０】
次に、本発明の不溶化剤と添加剤とを混合した不溶化剤組成物の製造方法について説明する。本発明の不溶化剤と、本来の酸化マグネシウムの有害物質の不溶化効果を損なわない範囲で、炭酸カルシウム、石灰石粉、珪石粉、高炉スラグ、製鋼スラグ等の各種添加剤とを混合して不溶化剤組成物とする場合において、添加剤を混合する方法は特に限定されないが、例えばリボンミキサー、ナウターミキサー、ドラムブレンダー、ロッキングミキサー等の装置を用いて混合することができる。
【００５１】
次に、本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を使用して、汚染土壌および／又は廃棄物等に含まれる有害物質の不溶化する方法について説明する。
【００５２】
不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を用いた処理対象物中の有害物質の不溶化方法としては、処理対象が廃棄物の場合には、廃棄物１００質量部に対して、不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を１〜３０質量部添加し、混合して、廃棄物中の有害物質を不溶化する。不溶化剤の添加量は、処理対象となる廃棄物の種類や汚染度合によって添加量が選定されるものであり、特に限定されるものではない。処理対象である廃棄物１００質量部に対して、本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を１〜３０質量部添加することにより、廃棄物中の有害物質を十分に不溶化（無害化）する効果が得られる。廃棄物に含まれる有害物質の不溶化方法として、本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の添加量は、廃棄物１００質量部に対して、２〜２５質量部であることが好ましく、３〜２０質量部であることがより好ましく、３〜１５質量部であることが更に好ましい。ここで、廃棄物とは、廃石膏ボード、焼却灰、煤塵、ガラス、陶磁器くず、建設廃材、スラッジ、金属くずおよび鉱滓から選ばれる少なくとも１種以上をいう。一般的に、例えば鉱滓からの鉛の溶出量を環境基準値以下に抑制するために好適な添加量は２〜５質量部であり、また、廃石膏ボード粉からのフッ素の溶出量を環境基準値以下に抑制するために好適な添加量は３〜１０質量部である。
【００５３】
不溶化剤を用いた処理対象物中の有害物質の不溶化方法としては、処理対象物が汚染土壌の場合には、土壌１ｍ３に対して、本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を３０〜３００ｋｇ添加し、混合して、土壌中の有害物質を不溶化する。不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の添加量は、処理対象の汚染土壌の種類や汚染度合によって添加量が選定されるものであり、特に限定されるものではない。処理対象である土壌１ｍ３に対して、本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を３０〜３００ｋｇ添加することにより、土壌中の有害物質を十分に不溶化（無害化）する効果が得られる。以下、不溶化剤の添加量は、土壌１ｍ３に当りに添加する不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の重量（ｋｇ／ｍ３）で示す。不溶化剤の汚染土壌に対する添加量が、３０ｋｇ／ｍ３未満であると、不溶化剤と土壌との混合が不十分になる可能性がある。一方、添加量が３００ｋｇ／ｍ３超えると不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の添加量が多用になることから処理コストが高くなり、経済的に好ましくない。本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の添加量は、３０〜２００ｋｇ／ｍ３であることが好ましく、３０〜１００ｋｇ／ｍ３であることがより好ましく、３０〜５０ｋｇ／ｍ３であることが更に好ましい。なお、不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の添加量は、事前に処理対象物である汚染土壌について室内配合試験を行い、その結果を考慮して決定するか、あるいは現地で土壌混合機を使用して行った配合試験の結果によって決定することが好ましい。
【００５４】
不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を汚染土壌および／又は廃棄物等の処理対象物に添加する方法としては、粉体状の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物をそのまま処理対象物に添加するか、不溶化剤および／又は不溶化剤組成物と水とを混合してスラリーの状態にして、処理対象物に添加する方法が挙げられる。不溶化剤および／又は不溶化剤組成物は、粉体状又はスラリー状のいずれでも使用することができるが、廃棄物等へは、粉体状の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を添加することが好ましい。土壌への添加は、不溶化剤および／又は不溶化剤組成物が粉体状であっても、スラリー状であってもよい。
【００５５】
不溶化剤および／又は不溶化剤組成物と処理対象物との混合は、バックホウ、ミキシングバケット装着バックホウ、スタビライザー、自走式土質改良機、定置式ミキサー、トレンチャー型撹拌混合機、深層混合処理機、パワーブレンダー等のプラント混合に通常使用される装置を使用して混合することができる。
【００５６】
汚染土壌および／又は廃棄物等の処理対象物に含まれる有害物質は、鉛、六価クロム、水銀、カドミウム、砒素、セレン、フッ素およびホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種の物質である。本発明の不溶化剤は、処理対象物に含まれる砒素、フッ素およびホウ素を不溶化する効果に優れ、処理対象物からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で検出限界値未満又は環境基準値未満まで低減することができる。
【実施例】
【００５７】
以下に、本発明について実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５８】
〔不溶化剤の製造〕
不溶化剤Ａ〜Ｆは、出発原料として水酸化マグネシウム又は炭酸マグネシウムを使用し、それらをロータリーキルンで焼成して、得られたものである。不溶化剤Ｇ〜Ｊは、市販品の酸化マグネシウムであり、炭酸マグネシウムを出発原料とするものである。なお、不溶化剤Ａ〜Ｆは、出発原料の種類以外に、焼成条件が異なるものである。不溶化剤Ａ〜Ｆは、焼成用燃料としてＣ重油、又はＣ重油とペトロコークス（以下、「ＰＣ」という。）との混合比率を変えたものも使用した。以下に不溶化剤の種別Ａ〜Ｊごとに用いた出発原料を示し、焼成用燃料が明らかである場合には、焼成用燃料を示す。
【００５９】
不溶化剤Ａ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油
不溶化剤Ｂ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比 ９０：１０）
不溶化剤Ｃ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油
不溶化剤Ｄ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比 ９０：１０）
不溶化剤Ｅ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比 ９０：１０）
不溶化剤Ｆ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比 ０：１００）
不溶化剤Ｇ：炭酸マグネシウム
不溶化剤Ｈ：炭酸マグネシウム
不溶化剤Ｉ：炭酸マグネシウム
不溶化剤Ｊ：炭酸マグネシウム
【００６０】
〔不溶化剤の特性測定〕
表１に示す製造条件によって製造した不溶化剤Ａ〜Ｊの（i）酸化マグネシウム含有率、（ii）ＢＥＴ比表面積、（iii）未燃カーボン含有率、（iv）水性苦土含有率、（v）ハンターＬａｂ表色系のＬ値を以下の方法で測定した。結果を表１に示す。
【００６１】
〔測定方法〕
（i）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率
不溶化剤の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率は、ＪＩＳ Ｍ ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定した。ＭｇＯの測定は、不溶化剤を炭酸ナトリウムで融解し、塩酸に溶解し、蒸発乾固した後、塩酸で可溶性塩類を溶解した溶液を用い、原子吸光分析装置を用いて行った。
（ii）ＢＥＴ比表面積
不溶化剤のＢＥＴ比表面積は、高精度ガス吸着装置（日本ベル社製，ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）を用いて、定容量型ガス吸着法にて測定した。吸着ガスには超高純度窒素を使用した。
（iii）未燃カーボン含有率
各種不溶化剤２ｇに（１＋１）ＨＣｌ（濃度３５％）溶液を３０ｍｌ添加し、蒸留水で２００ｍＬにフィルアップした後、３０分間撹拌した。撹拌後の溶液はメンブレンフィルターを用いて吸引ろ過し、フィルター上の残渣を１０５℃、１時間乾燥し、高周波燃焼−赤外吸収法による炭素硫黄同時分析装置（ＬＥＣＯ製，ＣＳ−４００型）を用いて未燃カーボンを定量した。
（iv）水溶性苦土含有率
不溶化剤に含まれる水溶性苦土含有率は、肥料分析法（農林水産省農業環境技術研究所法）の４．６．２の原子吸光測光法に準拠して測定した。
（v）ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値
ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値は、分光色差計（日本電色工業製，ＳＥ６０００）にて測定した。なお、この測定方法により測定した不溶化剤Ａ〜ＪのハンターＬａｂ表色系におけるａ値は−０．５〜１．８であり、ｂ値は−０．２〜１２．６であった。
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅは、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇの数値を満たしていた。不溶化剤Ｆ〜Ｊは、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇのいずれかの数値を満たしていなかった。また、不溶化剤Ａ〜Ｅは、水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％の数値範囲を満たすが、不溶化剤Ｆ〜Ｊは、水溶性苦土含有率が１．０質量％未満であった。また、不溶化剤Ａ〜Ｅは、ハンターＬａｂ表色系のＬ値が９０以上であったが、不溶化剤Ｆ〜Ｊは、ハンターＬａｂ表色系のＬ値が９０未満であった。
【００６４】
〔不溶化剤の不純物測定〕
不溶化剤Ａ〜Ｊの不純物を以下の方法によって測定した。
【００６５】
〔測定方法〕
（i）強熱減量
不溶化剤の強熱減量は、箱型電気炉内で９５０℃で不溶化剤を加熱して、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」の中に記載されている「強熱減量の定量方法」に準拠して測定した。
（ii）ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３およびＣａＯの測定
不溶化剤のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３およびＣａＯは、ＪＩＳ Ｍ ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定した。すなわち、ＳｉＯ２は不溶化剤を炭酸ナトリウムで融解した後、塩酸で可溶性塩類を溶解し、ろ過して得られた固形物中の酸化けい素（ＩＶ）を強熱減量によって求め、一方のろ液中の溶存酸化けい素（ＩＶ）の量をモリブデン酸青吸光光度法によって求め、両者の合量から算出した。また、Ａｌ２Ｏ３およびＣａＯの測定は、上記ＳｉＯ２測定時に作製した試料溶液の一部を用い、原子吸光分析装置を用いて行った。更に、Ｆｅ２Ｏ３の測定は、上記ＳｉＯ２測定時に作製した試料溶液の一部を分取し、塩酸ヒドロキシルアミンで鉄を還元し、１，１０−フェナントロリンを加え、酢酸アンモニウムでｐＨを調整して呈色させた後、原子吸光分析装置を用いて行った。
（iii）硫化物硫黄の測定
不溶化剤の硫化物硫黄は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」の中に記載されている「硫化物硫黄の定量方法」に準拠して測定した。結果を表２に示す。
【００６６】
【表２】
【００６７】
表２に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅは、ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％の数値を満たしていた。一方、不溶化剤Ｆ〜Ｊは、これらの数値のうちのいずれかを満たしていなかった。
【００６８】
次に、酸化マグネシウム含有率が比較的近い不溶化剤Ｅと不溶化剤Ｊについて、粉末Ｘ線回折測定を行った。測定には、粉末Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−２５００（リガク社製）を用い、管電圧３５ｋＶ、管電流１１０ｍＡ、測定範囲２θ＝１０〜６０°、ステップ幅０．０２°、計数時間２秒間、発散スリット：１°、および受光スリット：０．１５ｍｍ、波長１．５４０５Åの条件で行った。半値幅は、Ｒｉｅｔｖｅｌｔ解析ソフト「Ｘ線総合解析ソフトＪＡＤＥ６．０」（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．社製）を使用して求めた。結果を表３および図１に示す。
【００６９】
【表３】
【００７０】
表１、３および図１に示すように、不溶化剤Ｅは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率が９２．７質量％、不溶化剤Ｊは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率が９０．２質量％であり、両者の酸化マグネシウム含有率は同程度であるが、出発原料および焼成条件等の違いにより、不溶化剤Ｅと不溶化剤Ｊの結晶構造は異なる。不溶化剤Ｅは、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて、２θ＝３７°±１°におけるピーク（回折線ピーク（１））の半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピーク（回折線ピーク（２））の半値幅が０．２°〜０．４°の数値を満たしていた。一方、不溶化剤Ｊは、酸化マグネシウム含有率は不溶化剤Ｅと同程度であるものの、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて、２θ＝３７°±１°におけるピーク（回折線ピーク（１））の半値幅が０．１４４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピーク（回折線ピーク（２））の半値幅が０．１５８°であった。この結果から、不溶化剤Ｅは、不溶化剤Ｊよりも結晶性が低いことが確認できる。
【００７１】
次に、不溶化剤Ａ〜Ｊを使用して、処理対象物に含まれる有害物質の不溶化試験を行った。処理対象物である模擬汚染土壌および廃石膏ボード粉は、以下のように調製した。
【００７２】
〔模擬汚染土壌の調製〕
試料土壌には、山口県山口市で採取した土を使用し、まず自然含水比を４０℃加熱処理により半分程度に調整した。次いで、この蒸発水量に相当する水分に所定量の重金属試薬を溶解した水溶液を調製し、試料土に添加した後、ソイルミキサーを使用して低速で２．５分間練り混ぜ、容器やパドルに付着した土を掻き落とした後、更に低速で２．５分間練り混ぜることにより模擬汚染土壌を作製した。砒素模擬汚染土壌には、砒酸水素二ナトリウム七水和物（Ｎａ２ＨＡｓＯ４・７Ｈ２Ｏ）を所定量添加した。砒素模擬汚染土壌の砒素溶出量は、０．２４ｍｇ／Ｌであった。ホウ素模擬汚染土壌には、メタホウ酸ナトリウム四水和物（ＮａＢＯ２・４Ｈ２Ｏ）を所定量添加した。ホウ素模擬汚染土壌のホウ素溶出量は、５ｍｇ／Ｌであった。砒素溶出量およびホウ素溶出量は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。
【００７３】
模擬汚染土壌に添加した重金属試薬を以下に示す。
〔重金属試薬〕
砒酸水素二ナトリウム七水和物：和光純薬工業社製，試薬１級
メタホウ酸ナトリウム四水和物：和光純薬工業社製，試薬１級
【００７４】
模擬汚染土壌の使用した土の性状を、表４に示す。
【００７５】
【表４】
【００７６】
砒素模擬汚染土壌の性状を表５に示し、ホウ素模擬汚染土壌の性状を表６に示す。
【００７７】
【表５】
【００７８】
【表６】
【００７９】
〔廃石膏ボード粉の調製〕
石膏ボード廃材から紙類等の不純物を除去し、目開き０．１５ｍｍの篩いを用いて最大粒子径が０．１５ｍｍ以下となるように分級し、二水石膏粉を得た後、箱型電気炉内を用いて３００℃で３０分間加熱し、地盤改良材用途として知られる半水石膏型の廃石膏ボード粉を作製した。廃石膏ボード粉の性状を表７に示す。なお、強熱減量およびＣａＯ含有率は、不溶化剤Ａ〜Ｊと同様にして測定し、ＳＯ３含有率は、ＪＩＳ Ｒ ９１０１：１９９５［セッコウの化学分析方法］に準拠して測定した。廃石膏ボード粉からのフッ素および砒素溶出量は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。
【００８０】
【表７】
【００８１】
次に、試験例１〜４のようにして、模擬汚染土壌又は廃石膏ボード粉に不溶化剤Ａ〜Ｊを添加し、混合して、模擬汚染土壌又は廃石膏ボートからの有害物質の溶出量を測定した。
【００８２】
（I）試験例１：模擬汚染土からの砒素およびホウ素の不溶化試験（添加後１日で評価）
砒素模擬汚染土壌又はホウ素模擬汚染土壌に、不溶化剤を５０ｋｇ／ｍ３添加し、ソイルミキサーにて低速で２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に低速で２．５分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土壌を、φ５（直径５ｃｍ）×１０ｃｍのモールドに３層に分けて充填し、円柱供試体を作製した。この円柱供試体を２０℃で材齢１日まで密封養生した。１日間養生した円柱供試体をＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠し一軸圧縮強さを測定した。一軸圧縮強さ試験の終了した円柱供試体を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液の砒素濃度およびホウ素濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。なお、いずれの検液もｐＨは１０．２〜１０．７の範囲であった。結果を表８に示す。
【００８３】
【表８】
砒素溶出量：Ｎ．Ｄ（＜０．００５ｍｇ／Ｌ）
【００８４】
表８の実施例１〜５に示すように、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇの数値を満たしす不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、いずれも検出限界未満であり、模擬汚染土壌中の砒素が不溶化されていることが確認できた。一方、表８の比較例１〜５に示すように、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇのいずれかの数値を満たしていない不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、不溶化剤Ｈ〜Ｊを使用した場合には砒素溶出量が環境基準値である０．０１ｍｇ／Ｌ以上であり、不溶化剤Ｇを使用した場合には環境基準値である０．０１ｍｇ／Ｌ未満ではあるものの、検出限界以下まで砒素溶出量が低減されてはいなかった。なお、不溶化剤Ｆを使用した場合には、砒素溶出量が検出限界未満であるものの、次のようにホウ素溶出量が環境基準値である１．０ｍｇ／Ｌを超えていた。
【００８５】
また、表８の実施例１〜５に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からのホウ素溶出量は、いずれも環境基準値未満であり、模擬汚染土壌中のホウ素が効果的に不溶化されていることが確認できた。一方、表８の比較例１〜５に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からは、すべてホウ素溶出量が環境基準値を超えており、所望の数値までホウ素が不溶化されていなかった。
【００８６】
なお、本発明の不溶化剤Ａ〜Ｅのみならず、比較例の不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った模擬汚染土壌から作製された検液は、いずれもｐＨは１０．２〜１０．７の範囲であるため、土壌中に鉛や亜鉛等の両性金属が汚染物質として含有されていた場合であっても、この両性金属が処理後に溶出することがなく、鉛等の重金属類の有害物質を効果的に不溶化できることが推測できる。但し、上記したように、砒素、ホウ素で汚染された土壌を不溶化できるのは、本発明の不溶化剤である。
【００８７】
（II）試験例２：廃石膏ボード粉からのフッ素および砒素の不溶化試験（添加後６時間で評価）
廃石膏ボード粉１００質量部に不溶化剤１０質量部を均一に混合した試料から環境庁４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液の重金属濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。結果を表９に示す。なお、表９中、フッ素溶出量および砒素溶出量の両方が環境基準値未満である場合には、判定を「○」とし、フッ素溶出量又は砒素溶出量のいずれか一方が環境基準値以上である場合には、判定を「×」とした。
【００８８】
【表９】
砒素溶出量：Ｎ．Ｄ（＜０．００５ｍｇ／Ｌ）
【００８９】
表９の実施例６〜１０に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行った廃石膏ボード粉からはフッ素溶出量および砒素溶出量の両方が環境基準値未満であり、廃石膏ボード粉のフッ素および砒素が効果的に不溶化されていた。一方、表９の比較例６〜１０に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った廃石膏ボード粉からの砒素溶出量は検出限界以下まで低減されているものの、廃石膏ボード粉からのフッ素溶出量は、環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌを超えており、所望の数値までフッ素が不溶化されていなかった。
【００９０】
（III）試験例３：模擬汚染土からの砒素の不溶化試験試験（添加後２時間で評価）
試験例１と同様に、砒素模擬汚染土壌に不溶化剤を５０ｋｇ／ｍ３添加した。本試験においては、不溶化剤を模擬汚染土壌に添加後２時間で模擬汚染土壌を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液の砒素濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定し、砒素を不溶化する固化速度を評価した。なお、添加１日後の試験は試験例１と同様に実施した。結果を表１０に示す。なお、表１０中、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の両方において、砒素溶出量が環境基準値未満である場合には、判定を「○」とし、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の一方又は両方において、砒素溶出量が環境基準値以上である場合には、判定を「×」とした。
【００９１】
【表１０】
【００９２】
表１０の実施例１１〜１５に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の両方において、検出限界以下まで低減していた。この結果から、不溶化剤Ａ〜Ｅは、汚染土壌および／又は廃棄物等に含まれる砒素を不溶化する固化速度が速いことが確認できた。一方、表１０の比較例１１〜１５に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、添加後１日で検出限界以下まで低減されている例（比較例１１）もあるが、添加後２時間ではいずれも砒素溶出量が環境基準値である０．０１ｍｇ／Ｌ未満まで低減されておらず、砒素を不溶化する固化速度が遅いことが分かった。
【００９３】
（IV）試験例４：模擬汚染土からのホウ素の不溶化試験（添加後２時間で評価）
試験例１と同様に、ホウ素模擬汚染土壌に不溶化剤を１００ｋｇ／ｍ３添加した。試験例３と同様にして、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の検液のホウ素濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定し、ホウ素を不溶化する固化速度を評価した。なお、表１１中、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の両方において、ホウ素溶出量が環境基準値未満である場合には、判定を「○」とし、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の一方又は両方において、ホウ素溶出量が環境基準値以上である場合には、判定を「×」とした。
【００９４】
【表１１】
【００９５】
表１１の実施例１６〜２０に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からのホウ素溶出量は、不溶化剤の添加後２時間および添加後１日の両方において、環境基準値未満まで低減していた。この結果から、不溶化剤Ａ〜Ｅは、汚染土壌および／又は廃棄物等に含まれるホウ素を不溶化する固化速度が速いことが確認できた。一方、表１１の比較例１６〜２０に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からのホウ素溶出量は、添加後２時間および添加後１日の両方ともホウ素溶出量が環境基準値である１ｍｇ／Ｌ未満まで低減されていなかった。
【００９６】
試験例１〜４の結果に示すように、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇの数値を満たす不溶化剤Ａ〜Ｅを用いることにより、汚染土壌および／又は廃棄物等からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で環境基準値以下に低減し、これらの有害物質を効果的に不溶化（無害化）することができることが確認できた。また、不溶化剤Ａ〜Ｅを用いた場合には、添加後２時間という短時間で、砒素およびホウ素溶出量が検出限界値未満あるいは環境基準値未満まで低減することができた。更に、試験例１〜４において不溶化剤Ｅと不溶化剤Ｊとを使用した結果を考慮すると、ある程度結晶性の低い不溶化剤Ｅのほうが、不溶化剤Ｅよりも結晶性の高い不溶化剤Ｆよりも、砒素、フッ素、ホウ素溶出量が低減し、有害物質を不溶化する効果に優れていることから、不溶化剤の結晶性も不溶化に影響していると推測することができる。
【００９７】
次に、不溶化剤Ｅに、以下の添加剤１〜３を混合した不溶化剤組成物Ｅ−１、Ｅ−２、Ｅ−３を製造した。
【００９８】
添加剤１：炭酸カルシウム（半値幅 ０．２２２° ）
添加剤２：炭酸カルシウム（半値幅 ０．１５９° ）
添加剤３：炭酸カルシウム（半値幅 ０．１５８° ）
不溶化剤組成物Ｅ−１：不溶化剤Ｅ、添加剤１（配合割合 ５０：５０）、不溶化剤組成物全量に対する添加剤１の含有量５０質量％
不溶化剤組成物Ｅ−２：不溶化剤Ｅ、添加剤２（配合割合 ５０：５０）、不溶化剤組成物全量に対する添加剤２の含有量５０質量％
不溶化剤組成物Ｅ−３：不溶化剤Ｅ、添加剤３（配合割合 ５０：５０）、不溶化剤組成物全量に対する添加剤３の含有量５０質量％
【００９９】
〔添加剤の特性測定〕
添加剤１〜３の特性を以下の方法によって測定した。
【０１００】
〔測定方法〕
（ｉ）ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯ含有量の測定
添加剤のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯ含有量は蛍光Ｘ線分析方法を用いて測定した。
（ii）ＢＥＴ比表面積
添加剤のＢＥＴ比表面積は、高精度ガス吸着装置（日本ベル社製，ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）を用いて、定容量型ガス吸着法にて測定した。吸着ガスには超高純度窒素を使用した。結果を表１２に示す。
【０１０１】
【表１２】
【０１０２】
添加剤１〜３について、粉末Ｘ線回折測定を行った。測定には、粉末Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−２５００（リガク社製）を用い、管電圧３５ｋＶ、管電流１１０ｍＡ、測定範囲２θ＝１０〜６０°、ステップ幅０．０２°、計数時間２秒間、発散スリット：１°、および受光スリット：０．１５ｍｍ、波長１ ． ５ ４ ０ ５ Åの条件で行った。半値幅は、Ｒｉｅｔｖｅｌｔ解析ソフト「Ｘ線総合解析ソフトＪＡＤＥ６．０」（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．社製）を使用して求めた。結果を表１３および図２に示す。
【０１０３】
【表１３】
【０１０４】
次に不溶化剤組成物Ｅ−１〜Ｅ−３を使用して、処理対象物に含まれる有害物質の不溶化試験を行った。処理対象物である模擬汚染土は以下のように調製をした。
【０１０５】
〔模擬汚染土壌の調製〕
試料土壌には、山口県山口市で採取した土を使用し、室温２０℃の室内にて乾燥処理を施した。次いで、この乾燥処理をした土の含水比が３０％となる水分に所定量の重金属試薬を溶解させることにより重金属水溶液を調製した。この重金属水溶液を試料土に添加した後、ソイルミキサーを使用して低速で２．５分間練り混ぜ、容器やパドルに付着した土を掻き落とした後、更に低速で２．５分間練り混ぜることにより模擬汚染土壌を作製した。フッ素模擬汚染土壌には、フッ化カリウム二水和物（ＫＦ・２Ｈ２Ｏ）を所定量添加した。フッ素模擬汚染土壌のフッ素溶出量は、６．４ｍｇ／Ｌであった。フッ素溶出量は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。
【０１０６】
模擬汚染土壌に添加した重金属試薬を以下に示す。
〔重金属試薬〕
フッ化カリウム二水和物：和光純薬工業社製，試薬１級
【０１０７】
模擬汚染土壌の使用した土の性状を、表１４に示す。
【０１０８】
【表１４】
【０１０９】
フッ素模擬汚染土壌の性状を表１５に示す。
【０１１０】
【表１５】
【０１１１】
（V）試験例５：模擬汚染土からのフッ素の不溶化試験（１）（添加後１日）
フッ素模擬汚染土壌に、不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を５０ｋｇ／ｍ３又は１００ｋｇ／ｍ３添加し、ソイルミキサーにて低速で２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に低速で２．５分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土壌を、２０℃で材齢１日まで密封養生した。所定の材齢に達した処理土壌を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液のフッ素濃度をＪＩＳ Ｋ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。結果を表１６に示す。
【０１１２】
各例に用いた不溶化剤と添加量は以下の通りである。
実施例２１：不溶化剤Ｅを１００ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２２：不溶化剤Ｅを５０ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２３：不溶化剤組成物Ｅ−１を１００ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２４：不溶化剤組成物Ｅ−２を１００ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２５：不溶化剤組成物Ｅ−３を１００ｋｇ／ｍ３添加した。
【０１１３】
【表１６】
【０１１４】
表１６の実施例２１〜２２に示すように、不溶化剤Ｅを使用して不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は、不溶化剤添加後１日において環境基準値未満まで低減していた。また、実施例２３〜２５に示すように、不溶化剤Ｅに添加剤１〜３を混合した不溶化剤組成物Ｅ−１〜Ｅ−３を使用して不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は環境基準値未満まで低減していた。更に汚染土壌に対する添加量が同量である実施例２１と実施例２３〜２５とを比較すると、添加剤を混合した不溶化剤組成物Ｅ−１〜Ｅ−３を使用して不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は、添加剤を混合していない不溶化剤Ｅより低減していた。また、表１６の実施例２３〜２５に示すように、半値幅の値が小さい炭酸カルシウム（図２参照）を添加剤として混合した不溶化剤のほうが、フッ素溶出量がより低減していた。これらの結果から、不溶化剤Ｅに添加剤（炭酸カルシウム）を混合した不溶化剤組成物は、不溶化剤Ｅの不溶化性能を損なわず、フッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量を低減できることが確認できた。
【０１１５】
（VI）試験例６：模擬汚染土からのフッ素の不溶化試験（２）（添加後１日）
試験例５と同様のフッ素模擬汚染土壌に、不溶化剤Ｅに添加剤３の混合割合を変えて調整した不溶化剤組成物を１００ｋｇ／ｍ３添加し、ソイルミキサーにて低速で２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に低速で２．５分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土壌を、２０℃で材齢１日まで密封養生した。所定の材齢に達した処理土壌を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液のフッ素濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。結果を表１７に示す。
【０１１６】
【表１７】
【０１１７】
表１７の実施例２６〜２８に示すように、不溶化剤Ｅに添加剤３を４０〜６０質量％の割合で混合した不溶化剤組成物（Ｅ−３−１〜Ｅ−３−３）により、不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は環境基準値未満まで低減していた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属類等の有害物質を含有する汚染土壌および／又は廃棄物等から有害物質を不溶化して溶出を抑制することができる不溶化剤およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場、事務所、産業廃棄物処理場等の跡地等において、土壌が重金属類等の有害物質で汚染されていることが報告されている。また、廃棄物焼却炉、炭化炉、木屑ボイラ、発電ボイラ、溶融施設等の燃焼施設において発生する煤塵、焼却灰、スラッジ等からの重金属類が溶出することがある。その他に、副産石膏や廃石膏ボード粉からフッ素や砒素等が溶出することもある。ここで言う有害物質とは、鉛、六価クロム、水銀、カドミウム等の重金属類、並びに砒素、セレン、フッ素およびホウ素を含む。
【０００３】
国内における汚染土壌の処理は掘削除去処理に偏っており、大量の汚染土壌の流通による環境負荷や経済的負荷が大きな課題となっている。こうした状況を踏まえて、人への健康リスク低減やブラウンフィールド（土地活用の低下）問題の解決に向けて、土壌汚染対策法が改正・施行され、掘削除去処理に代わる技術の一つとして、原位置での封じ込め・不溶化技術の確立が期待されている（例えば、非特許文献１、２）。
【０００４】
これまで、汚染土壌等に含まれる重金属類等の有害物質を不溶化して、これらの有害物質が土壌から溶出することを抑制・防止するための技術が種々提案されている。汚染土壌や廃棄物からの有害物質の溶出を防止する方法として、汚染物質をセメントで固化するセメント固化法や、キレート剤等の薬剤を汚染物質と混合して不溶化処理する薬剤処理法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、セメント固化法は重金属類等の有害物質の溶出防止効果が十分ではないことに加え、汚染土壌および／又は廃棄物等の処理対象物のｐＨが１２以上になるため、処理対象物に鉛や亜鉛等の両性金属が汚染物質として含有されている場合には、この両性金属が処理後に溶出するという問題がある。また、キレート剤を用いる薬剤処理法は、薬剤コストが高いため処理コストが高くなることや、環境や経年変化によって生成したキレート化合物が分解し、有害物質を不溶化する効果が、経時的に低下しやすくなるという問題がある（例えば、特許文献１）。
【０００６】
その他に酸化マグネシウム含有材からなる不溶化剤が提案されており、この酸化マグネシウム系の不溶化剤は低アルカリ性であり、かつ汚染物質の溶出に対する不溶化性能が優れていることが報告されている（例えば、特許文献２、特許文献３）。酸化マグネシウム系の不溶化剤を用いると、セメント固化法では不溶化できなかった重金属類等の有害物質を不溶化でき、また処理対象物のｐＨが１０程度になるため、特に鉛等の両性金属を不溶化する効果が優れていることが知られている（例えば、特許文献４）。
【０００７】
しかしながら、従来の酸化マグネシウム系の不溶化剤では、汚染濃度が高い土壌や廃棄物に対しては、十分な溶出抑制効果が得られないことがあり、重金属類等の有害物質の溶出量を所定の値、例えば、土壌汚染対策法で施行規則別表１又は２に示される環境基準値（以下、本明細書において「環境基準値」という。）以下にするための所要添加量が大幅に増加し、高コストになるという問題が指摘されている（特許文献５）。また、不溶化剤の種類やその所要添加量によっては、有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減するまで時間がかかり過ぎて、施工コストが高くなることが課題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２５６５９３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５６４０号公報
【特許文献３】特開２００４−２９８７４１号公報
【特許文献４】特開２００７−１０５５４９号公報
【特許文献５】特開２０１０−１３１５３５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】地盤工学会誌，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．７，ｐｐ．１−３（２００９）
【非特許文献２】地盤工学会誌，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．７，ｐｐ．４−７（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる不溶化剤を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、未燃カーボンを特定量以下まで低減し、かつＢＥＴ比表面積が特定の範囲であり、酸化マグネシウムを特定量含有する不溶化剤は、従来の酸化マグネシウム系の不溶化剤に比べて難溶性塩を短時間で生成することができ、有害物質に対して高い不溶化効果を示し、それにより汚染土壌および／又は廃棄物からの有害物質の溶出を抑制する処理剤として好適であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることを特徴とする不溶化剤に関する。本発明は、水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％である、不溶化剤に関する。本発明は、ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％である、不溶化剤に関する。本発明は、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルが、２θ＝３７°±１°と２θ＝４３°±１°にピークを有し、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２°〜０．４°である、不溶化剤に関する。本発明は、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が９０以上である、不溶化剤に関する。本発明は、上記不溶化剤と、ＣａＯ含有率が５０質量％以上であり、かつＢＥＴ比表面積が０．５〜２．０ｍ２／ｇである炭酸カルシウムとを含む不溶化剤組成物に関する。
【００１３】
本発明は、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成し、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得ることを特徴とする不溶化剤の製造方法に関する。
【００１４】
本発明は、上記不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を、廃石膏ボード、焼却灰、煤塵、ガラス、陶磁器くず、建設廃材、スラッジ、金属くずおよび鉱滓から選ばれる少なくとも一種以上である廃棄物１００質量部に対して、１〜３０質量部添加し、混合して、廃棄物に含まれる有害物質を不溶化する、有害物質の不溶化方法に関する。また、上記不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を、土壌１ｍ３に対して、３０〜３００ｋｇ添加し、混合して、土壌に含まれる有害物質を不溶化する、有害物質の不溶化方法に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の不溶化剤およびその製造方法によれば、汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出を抑制することができ、特に汚染土壌および／又は廃棄物等からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で環境基準値未満に低減することができ、これらの有害物質を効果的に不溶化（無害化）することができる。また、本発明の不溶化剤によれば、掘削除去処理に代わる封じ込め・不溶化処理を可能とし、環境負荷を低減し、最終処分場の延命化やブラウンフィールド問題の解決にも繋げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】不溶化剤ＥおよびＪの粉末Ｘ線回折測定結果を示したグラフである。
【図２】添加剤（炭酸カルシウム）１〜３の粉末Ｘ線回折測定結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１８】
本発明は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることを特徴とする不溶化剤である。
【００１９】
本発明の不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上と高く、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇと大きいため、不溶化剤からマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋イオン）および水酸化物イオン（ＯＨ−イオン）が汚染土壌および／又は廃棄物等に供給されやすく、汚染土壌および／又は廃棄物等の処理対象物に含まれる有害物質を効率的に不溶化（無害化）することができる。
【００２０】
本発明の不溶化剤は、酸化マグネシウムを主成分とするものであり、汚染土壌および／又は廃棄物等の処理対象物に含まれる水と、不溶化剤の主成分である酸化マグネシウムとが、下記式（１）および（２）示すように反応して、水酸化マグネシウムが生成され、この水酸化マグネシウムからマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋イオン）および水酸化物（ＯＨ−イオン）が処理対象物に供給される。そして、Ｍｇ２＋イオンおよびＯＨ−イオンにより、処理対象物に含まれる鉛、六価クロム、水銀、カドミウム等の重金属類、並びに砒素、セレン、フッ素およびホウ素等の有害物質が不溶化（無害化）され、有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる。
ＭｇＯ ＋ Ｈ２Ｏ ⇔ Ｍｇ（ＯＨ）２ （１）
Ｍｇ（ＯＨ）２ ⇔ Ｍｇ２＋ ＋ ２ＯＨ− （２）
【００２１】
本発明の不溶化剤は、酸化マグネシウムの含有率が７５質量％以上である。不溶化剤の酸化マグネシウム含有率が７５質量％未満であると、マグネシウムイオン（Ｍｇ２+）および水酸化物イオン（ＯＨ−）の供給が十分ではないので、汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することが困難となる。このため、有害物質の溶出量を環境基準値以下にするために、不溶化剤の酸化マグネシウムの含有率が７５質量％未満であると、有害物質の溶出量を環境基準値以下にするために不溶化剤の添加量を多くする必要が生じ、処理コストが高くなる場合があり、所望の不溶化効果を十分に発揮できない場合がある。
【００２２】
本発明の不溶化剤は、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである。不溶化剤のＢＥＴ比表面積が２０ｍ２／ｇ未満であると、不溶化剤の水和活性が低下するため有害物質を不溶化する効果が不十分となる場合があるので、不溶化剤の添加量を多くする必要が生じ、有害物質を不溶化するための処理コストが高くなるため好ましくない。一方、不溶化剤のＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇを超えると、不溶化剤である粉体や不溶化剤を含むスラリーの流動性が低下し、作業性が低下するため好ましくない。
【００２３】
本発明者らは、不溶化剤中に存在する未燃カーボンが、汚染土壌および／又は廃棄物等に含まれる有害物質を不溶化する性能を阻害する要因となることを見出した。不溶化剤中に存在する未燃カーボンは、出発原料である水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成して酸化マグネシウムを主成分として含む不溶化剤を得る際に、重油、灯油、ペトロコークス等の燃料を燃焼させることによって発生する高分子炭化水素に由来する。本発明の不溶化剤は、未燃カーボンの含有率を１．０質量％以下まで低減した。不溶化剤の未燃カーボン含有率が１．０質量％を超えると、有害物質を不溶化するマグネシウムイオンや水酸化物イオンが不溶化剤から供給されにくくなり、有害物質を不溶化する効果が低下する。最も好ましいのは、未燃カーボン含有率が０質量％である不溶化剤である。
【００２４】
このようなことから、本発明の不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が１００質量％であり、未燃カーボン含有率が０質量％であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることが最も好ましい。しかしながら、不溶化剤には不可避的な不純物も含まれるため、酸化マグネシウム含有率が１００質量％である不溶化剤を得ることは困難である。そのため、不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が８０〜９９質量％であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることがより好ましい。不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が８５〜９８質量％であり、未燃カーボンの含有率が０．８質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２２〜４７ｍ２／ｇであることが更に好ましい。不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が８５〜９７質量％であり、未燃カーボンの含有率が０．３質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２５〜４５ｍ２／ｇであることが特に好ましい。不溶化剤が未燃カーボンを含む場合であっても、不溶化剤は、未燃カーボン含有率が０．０１〜１．０質量％であり、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることが好ましい。
【００２５】
不溶化剤の酸化マグネシウム含有率は、ＪＩＳ Ｍ ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定することができる。不溶化剤の未燃カーボン含有率は、例えば高周波燃焼−赤外吸収法による炭素硫黄同時分析装置（ＬＥＣＯ製，ＣＳ−４００型）等を用いて定量することができる。不溶化剤のＢＥＴ比表面積は、例えば高精度ガス吸着装置（日本ベル社製，ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）を用いて、定容量型ガス吸着法により測定することができる。
【００２６】
本発明の不溶化剤は、水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％であることが好ましい。不溶化剤の水溶性苦土含有率は、より好ましくは１．１〜１．９質量％、更に好ましくは１．２〜１．８質量％、特に好ましくは１．３〜１．７質量％である。本発明において、水溶性苦土とは、水溶性マグネシウムのことをいい、水溶性苦土含有率は、水に溶けやすいマグネシウムの量を示すものである。不溶化剤の水溶性苦土含有率は、肥料分析法（農林水産農業環境技術研究所法）に準拠して測定することができる。水溶性苦土含有率は、不溶化剤から溶出するマグネシウム溶出量と密接に関連し、不溶化剤の水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％であることによって、汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出量をより抑制することができる。
【００２７】
不溶化剤に含まれる不純物は、より少量であることが好ましい。不溶化剤に含まれる不純物としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、硫化物硫黄等が挙げられる。硫化物硫黄は、原料である炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムを焼成する際に用いる燃料（重油、灯油、ペトロコークス等）に由来する。
【００２８】
本発明の不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％以下であることが好ましい。これらの不純物は、不溶化剤に不可避的に含まれるものであるが、これらの不純物の中でも特に不溶化剤のＣａＯ含有率は１．０質量％以下であることが好ましい。これは不溶化剤のＣａＯ含有率が１．０質量％を超えると、処理対象物(汚染土壌および／又は廃棄物等)のｐＨが１１近くまで上昇し、処理対象物に含まれる鉛等の両性金属の溶出量が増大するため好ましくない。不溶化剤のＣａＯ含有率が１．０質量％以下、具体的には０．２質量％未満であると、不溶化剤を適用した処理対象物のｐＨが上昇することはないが、ＣａＯ含有率のさらなる低減、例えばＣａＯ含有率が０．０２質量％以下であると不溶化剤を製造するためのコストを増加させるため好ましくない。また不溶化剤に含まれる硫化物硫黄は、鉛、六価クロム、水銀等の重金属類の不溶化に好適であるため、不溶化剤の硫化物硫黄含有率は、０．２質量％以上であることが好ましく、不純物の悪影響を抑えるために１．０質量％以下であることが好ましい。
【００２９】
不溶化剤のＳｉＯ２含有率、Ａｌ２Ｏ３含有率、Ｆｅ２Ｏ３含有率およびＣａＯ含有率はＪＩＳ Ｍ ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定し、硫化物硫黄含有率はＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」の中に記載されている「硫化物硫黄の定量方法」に準拠して測定することができる。
【００３０】
不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．４質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０９質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．３５質量％以下、ＣａＯ含有率が０．８質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２５〜０．８質量％であることがより好ましい。不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．３５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０８質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．３質量％以下、ＣａＯ含有率が０．７質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．３〜０．７質量％であることが更に好ましい。不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．３質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０８質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．２８質量％以下、ＣａＯ含有率が０．６質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．３〜０．６質量％であることが特に好ましい。不溶化剤に不純物としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯが含まれる場合であっても、不溶化剤のＳｉＯ２含有率が０．１〜０．５質量％、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０１〜０．１質量％、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．０１〜０．４質量％、ＣａＯ含有率が０．２〜１．０質量％および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％であることが好ましい。また、不溶化剤中の不純物は含まれないことが望ましいが、工業的に大量生産する場合の採算性の観点から、不溶化剤中の不純物の下限値として、ＳｉＯ２含有率は０．１１質量％以上、Ａｌ２Ｏ３含有率は０．０１質量％以上、Ｆｅ２Ｏ３含有率は０．０２質量％以上、ＣａＯ含有率は０．２５質量％以上がより好ましい。不純物の下限値として、ＳｉＯ２含有率は０．１２質量％以上、Ａｌ２Ｏ３含有率は０．０２質量％以上、Ｆｅ２Ｏ３含有率は０．０３質量％以上、ＣａＯ含有率は０．２８質量％以上が更に好ましい。不純物の下限値として、ＳｉＯ２含有率は０．１３質量％以上、Ａｌ２Ｏ３含有率は０．０４質量％以上、Ｆｅ２Ｏ３含有率は０．０４質量％以上、ＣａＯ含有率は０．３質量％以上が特に好ましい。
【００３１】
不溶化剤の強熱減量は、不溶化剤の出発原料となる水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムの脱炭酸の量を示すものであり、強熱減量が多いほど、不溶化剤に残存する水酸化マグネシウムや炭酸マグネシウムが多いことを示す。不溶化剤の強熱減量は少ないほど好ましく、不溶化剤の強熱減量は好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１９質量％以下、更に好ましくは１８．５質量％以下である。強熱減量は０にすることが困難であるので、強熱減量は１〜２０質量％であることが好ましい。不溶化剤の強熱減量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準拠して測定することができる。
【００３２】
本発明の不溶化剤は、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルが、２θ＝３７°±１°と２θ＝４３°±１°にピークを有し、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２°〜０．４°であることが好ましい。このような結晶特性を有する不溶化剤であると、汚染土壌および／又は廃棄物等からの有害物質の溶出を抑制することができ、特に汚染土壌および／又は廃棄物等からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる。
【００３３】
また、不溶化剤の波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルは、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３０°〜０．３９°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２４°〜０．３９°であることがより好ましい。不溶化剤の粉末Ｘ線回折スペクトルは、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３０°〜０．３８°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２６°〜０．３８°であることが更に好ましい。不溶化剤の粉末Ｘ線回折スペクトルは、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３０°〜０．３７°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２８°〜０．３７°であることが特に好ましい。不溶化剤の粉末Ｘ線回折スペクトルは、例えば粉末Ｘ線回折装置（例えばＲＩＮＴ−２５００ リガク社製等）を用いて測定することができる。また、粉末Ｘ線回折スペクトルの特定ピークの半値幅は、例えばＲｉｅｔｖｅｌｔ解析ソフト（「Ｘ線総合解析ソフトＪＡＤＥ６．０」、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．社製等）を用いて測定することができる。
【００３４】
更に、本発明の不溶化剤のハンターＬａｂ表色系におけるＬ値は９０以上であることが好ましい。不溶化剤のハンターＬａｂ表色系におけるＬ値は、９２以上であることがより好ましく、９３以上であることが更に好ましく、９４以上であることが特に好ましい。不溶化剤に残存する未燃カーボンの量が多いと、ハンターＬａｂ表色系のＬ値は低い値を示す。そのため、不溶化剤に残存する未燃カーボンを示す指標として、ハンターＬａｂ表色系のＬ値を用いることも可能である。不溶化剤の出発原料として、水酸化マグネシウムを用いると、炭酸マグネシウムに比べて、ハンターＬａｂ表色系のＬ値は高い値を示す傾向がある。ハンターＬａｂ表色系のａ値およびｂ値は、不溶化剤の特性に影響を及ぼすものではないが、不溶化剤のハンターＬａｂ表色系のａ値は、通常、−１．０〜２．０程度であり、ｂ値は、通常、−１．０〜１５．０程度である。
【００３５】
また、本発明の不溶化剤は、本来の酸化マグネシウムの有害物質の不溶化効果を損なわない範囲で、炭酸カルシウム、石灰石粉、珪石粉、高炉スラグ、製鋼スラグ、脱硫スラッジ、硫化カルシウム、シリカ、フライアッシュ、ベントナイト、カオリン、バーミュキュライト、ハイドロタルサイト、ハイドロカルマイト、硬焼マグネシア、死焼マグネシア、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、パーライト、珪藻土、ゼオライト、セピオライト、アパタイト、アタパルジャイト、活性炭、ホワイトカーボン、各種石膏、アルミナセメント、キレート、鉄粉等の各種添加剤と任意に混合して不溶化剤組成物にすることができる。各種添加剤の混合量は、特に限定されないが、通常、不溶化剤組成物全量に対して、好ましくは５〜９０質量％であり、より好ましくは１０〜８０質量％であり、更に好ましくは２０〜７０質量％であり、特に好ましくは３０〜６５質量％であり、最も好ましくは４０〜６０質量％である。
【００３６】
特に不溶化させる対象となる有害物質がフッ素である場合、本発明の不溶化剤と混合する添加剤は、炭酸カルシウムであることが好ましい。有害物質がフッ素である場合に、添加剤として炭酸カルシウムを用いた不溶化剤組成物は、不溶化剤の主成分である酸化マグネシウムの不溶化効果を損なうことなく、フッ素の溶出量を抑制することができ、フッ素の不溶化効果を向上させることができる。不溶化剤組成物に添加する添加剤として炭酸カルシウムを用いる場合には、炭酸カルシウム中のＣａＯ含有率が５０質量％以上であるものを用いることが好ましく、より好ましくは５２質量％以上であり、さらに好ましくは５４質量％以上であり、特に好ましくは５５．３質量％以上である。また、不溶化剤の添加剤である炭酸カルシウム中のＣａＯ含有率の上限は５５．８質量％以下であることが好ましい。さらに、不溶化剤組成物の添加剤としての炭酸カルシウムは、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて、２θ＝２９．５°±１°にピークを有し、この２θ＝２９．５°±１°におけるピークの半値幅が、好ましくは０．１３５°〜０．２４５°、より好ましくは０．１４５°〜０．２３５°、更に好ましくは０．１５５°〜０．２２５°、特に好ましくは０．１５８°〜０．２２２°であるものを用いる。波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて２θ＝２９．５°±１°にピークを有し、このピークにおける半値幅が０．１３５°〜０．２４５°の炭酸カルシウムを添加剤として用いた場合には、有害物質の溶出量を環境基準値未満にするのみならず、有害物質の溶出量をより低減し、不溶化効果をより向上することができる。炭酸カルシウムを不溶化剤組成物の添加剤として用いる場合には、炭酸カルシウムの混合量は特に制限されないが、不溶化剤全量に対して、好ましくは５〜９０質量％であり、より好ましくは１０〜８０質量％であり、更に好ましくは２０〜７０質量％であり、特に好ましくは３０〜６５質量％であり、最も好ましくは４０〜６０質量％である。
【００３７】
不溶化剤組成物の添加剤が炭酸カルシウムである場合には、炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、好ましくは０．５〜２．０ｍ２／ｇ、より好ましくは０．６〜１．４ｍ２／ｇ、さらに好ましくは０．７〜１．４ｍ２／ｇである。不溶化剤組成物の添加剤である炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積が０．５〜２．０ｍ２／ｇであると、不溶化剤組成物を用いてフッ素汚染度土壌からのフッ素溶出量を低減する効果が期待できる。
【００３８】
本発明の不溶化剤の粉末度は、１００００ｃｍ２／ｇ以上であることが好ましい。不溶化剤の粉末度は１２０００ｃｍ２／ｇ以上であることがより好ましく、１４０００ｃｍ２／ｇであることが更に好ましく、１６０００ｃｍ２／ｇ以上であることが特に好ましい。粉末度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に従い、ブレーン空気透過装置を用いて測定することができる。
【００３９】
次に、本発明の不溶化剤の製造方法について説明する。
本発明の不溶化剤の製造方法は、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成し、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、かつ未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得る方法である。
【００４０】
不溶化剤の主成分となる酸化マグネシウムは、一般に、出発原料として水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを使用し、それらを所定の温度で焼成し、脱炭酸又は脱水することにより酸化マグネシウムを得ている。
【００４１】
水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成して得られる酸化マグネシウムは、焼成条件によって、燃料の燃焼によって発生する高分子炭化水素（高沸点化合物）が燃焼しきれず、酸化マグネシウム表面に凝縮し残存し、酸化マグネシウムを主成分とする不溶化剤に含まれる未燃カーボンの量が多くなる。そのため、酸化マグネシウムに未燃カーボンが残存しないように、出発原料、燃料、焼成設備、並びに焼成温度および焼成時間等の焼成条件を選定することが好ましい。
【００４２】
本発明の不溶化剤の製造方法において、出発原料に主として水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを用いることが好ましい。水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成することにより、下記式（３）および（４）に示すように、不溶化剤の主成分となる酸化マグネシウムを得ることができる。
Ｍｇ（ＯＨ）２ → ＭｇＯ ＋ Ｈ２Ｏ （３）
ＭｇＣＯ３ → ＭｇＯ ＋ ＣＯ２ （４）
【００４３】
本発明の不溶化剤の製造方法において、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成する設備としては、ロータリーキルンを用いることが好ましい。本発明の不溶化剤を得るためには、ロータリーキルンに供給される原料投入量、燃料使用量、空気量を適切に調節することが好ましい。更に、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成して得られる酸化マグネシウムの未燃カーボンを抑制するためには、燃料を細かな霧状にし、酸素との混合が均一になる噴霧装置を用いることが好ましい。また、空気量を調整するために、ＰＳＡ酸素発生装置等を用いて高濃度の酸素をロータリーキルンに供給してもよい。
【００４４】
本発明の不溶化剤の製造方法において、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成する燃料としては、重油、灯油、ペトロコークス等が挙げられる。燃料は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。燃料としてＣ重油およびペトロコークスを併用する場合には、通常、Ｃ重油とペトロコークスとの重量比は１００：０〜７０：３０であることが好ましい。
【００４５】
本発明の不溶化剤の出発原料としては、水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムが挙げられるが、炭酸マグネシウムよりも低温で焼成することができる水酸化マグネシウムを炭酸マグネシウムよりも多く用いるか、水酸化マグネシウムを単独で用いることが好ましい。
【００４６】
水酸化マグネシウムとしては、天然に存在するブルース石を用いてもよく、海水を原料として合成される海水マグネシアを用いてもよい。多量に入手可能であることから、海水マグネシアを用いることが好ましい。海水マグネシアは、海水に石灰乳（消石灰（水酸化カルシウム）の懸濁液）を添加し、水酸化マグネシウムを沈降させて得ることができる。
【００４７】
本発明の不溶化剤の製造方法の焼成工程において、不溶化剤の未燃カーボンの含有率を１．０質量％に抑えるために、出発原料として水酸化マグネシウムを単独で用いる場合には、５５０〜７００℃の比較的低温で焼成することができる。水酸化マグネシウムの脱水領域温度は４００〜５５０℃程度と比較的低いため、それ以上の温度、すなわち、水酸化マグネシウムを５５０〜７００℃で焼成することができる。焼成工程における温度は、好ましくは５５０〜６５０℃であり、より好ましくは５５０〜６００℃であり、特に好ましくは５５０〜５９０℃である。焼成時間は、好ましくは１０〜６０分間であり、より好ましくは１５〜５０分間であり、更に好ましくは２０〜４０分間である。なお、出発原料として炭酸マグネシウムを単独で用いる場合は、７００〜１０００℃で焼成することができる。
【００４８】
本発明の不溶化剤は、主な出発原料となる水酸化マグネシウムを、５５０〜７００℃程度の比較的低温で焼成することにより、酸化マグネシウム結晶の成長と収縮が抑制され、ＢＥＴ比表面積を大きく（水和活性を高く）することができる。更に不溶化剤を製造するための出発原料として水酸化マグネシウムを用いた場合には、５５０〜７００℃程度の比較的低温で焼成することができ、未燃カーボン含有率を低減した不溶化剤を得ることができる。
【００４９】
すなわち、本発明においては、出発原料として水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを用いて、好ましくは出発原料として水酸化マグネシウムを用いて、燃料、焼成設備および焼成時間等の焼成条件を選定し、５５０〜７００℃程度の比較的低温で出発原料を焼成して、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得ることができる。
【００５０】
次に、本発明の不溶化剤と添加剤とを混合した不溶化剤組成物の製造方法について説明する。本発明の不溶化剤と、本来の酸化マグネシウムの有害物質の不溶化効果を損なわない範囲で、炭酸カルシウム、石灰石粉、珪石粉、高炉スラグ、製鋼スラグ等の各種添加剤とを混合して不溶化剤組成物とする場合において、添加剤を混合する方法は特に限定されないが、例えばリボンミキサー、ナウターミキサー、ドラムブレンダー、ロッキングミキサー等の装置を用いて混合することができる。
【００５１】
次に、本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を使用して、汚染土壌および／又は廃棄物等に含まれる有害物質の不溶化する方法について説明する。
【００５２】
不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を用いた処理対象物中の有害物質の不溶化方法としては、処理対象が廃棄物の場合には、廃棄物１００質量部に対して、不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を１〜３０質量部添加し、混合して、廃棄物中の有害物質を不溶化する。不溶化剤の添加量は、処理対象となる廃棄物の種類や汚染度合によって添加量が選定されるものであり、特に限定されるものではない。処理対象である廃棄物１００質量部に対して、本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を１〜３０質量部添加することにより、廃棄物中の有害物質を十分に不溶化（無害化）する効果が得られる。廃棄物に含まれる有害物質の不溶化方法として、本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の添加量は、廃棄物１００質量部に対して、２〜２５質量部であることが好ましく、３〜２０質量部であることがより好ましく、３〜１５質量部であることが更に好ましい。ここで、廃棄物とは、廃石膏ボード、焼却灰、煤塵、ガラス、陶磁器くず、建設廃材、スラッジ、金属くずおよび鉱滓から選ばれる少なくとも１種以上をいう。一般的に、例えば鉱滓からの鉛の溶出量を環境基準値以下に抑制するために好適な添加量は２〜５質量部であり、また、廃石膏ボード粉からのフッ素の溶出量を環境基準値以下に抑制するために好適な添加量は３〜１０質量部である。
【００５３】
不溶化剤を用いた処理対象物中の有害物質の不溶化方法としては、処理対象物が汚染土壌の場合には、土壌１ｍ３に対して、本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を３０〜３００ｋｇ添加し、混合して、土壌中の有害物質を不溶化する。不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の添加量は、処理対象の汚染土壌の種類や汚染度合によって添加量が選定されるものであり、特に限定されるものではない。処理対象である土壌１ｍ３に対して、本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を３０〜３００ｋｇ添加することにより、土壌中の有害物質を十分に不溶化（無害化）する効果が得られる。以下、不溶化剤の添加量は、土壌１ｍ３に当りに添加する不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の重量（ｋｇ／ｍ３）で示す。不溶化剤の汚染土壌に対する添加量が、３０ｋｇ／ｍ３未満であると、不溶化剤と土壌との混合が不十分になる可能性がある。一方、添加量が３００ｋｇ／ｍ３超えると不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の添加量が多用になることから処理コストが高くなり、経済的に好ましくない。本発明の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の添加量は、３０〜２００ｋｇ／ｍ３であることが好ましく、３０〜１００ｋｇ／ｍ３であることがより好ましく、３０〜５０ｋｇ／ｍ３であることが更に好ましい。なお、不溶化剤および／又は不溶化剤組成物の添加量は、事前に処理対象物である汚染土壌について室内配合試験を行い、その結果を考慮して決定するか、あるいは現地で土壌混合機を使用して行った配合試験の結果によって決定することが好ましい。
【００５４】
不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を汚染土壌および／又は廃棄物等の処理対象物に添加する方法としては、粉体状の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物をそのまま処理対象物に添加するか、不溶化剤および／又は不溶化剤組成物と水とを混合してスラリーの状態にして、処理対象物に添加する方法が挙げられる。不溶化剤および／又は不溶化剤組成物は、粉体状又はスラリー状のいずれでも使用することができるが、廃棄物等へは、粉体状の不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を添加することが好ましい。土壌への添加は、不溶化剤および／又は不溶化剤組成物が粉体状であっても、スラリー状であってもよい。
【００５５】
不溶化剤および／又は不溶化剤組成物と処理対象物との混合は、バックホウ、ミキシングバケット装着バックホウ、スタビライザー、自走式土質改良機、定置式ミキサー、トレンチャー型撹拌混合機、深層混合処理機、パワーブレンダー等のプラント混合に通常使用される装置を使用して混合することができる。
【００５６】
汚染土壌および／又は廃棄物等の処理対象物に含まれる有害物質は、鉛、六価クロム、水銀、カドミウム、砒素、セレン、フッ素およびホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種の物質である。本発明の不溶化剤は、処理対象物に含まれる砒素、フッ素およびホウ素を不溶化する効果に優れ、処理対象物からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で検出限界値未満又は環境基準値未満まで低減することができる。
【実施例】
【００５７】
以下に、本発明について実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５８】
〔不溶化剤の製造〕
不溶化剤Ａ〜Ｆは、出発原料として水酸化マグネシウム又は炭酸マグネシウムを使用し、それらをロータリーキルンで焼成して、得られたものである。不溶化剤Ｇ〜Ｊは、市販品の酸化マグネシウムであり、炭酸マグネシウムを出発原料とするものである。なお、不溶化剤Ａ〜Ｆは、出発原料の種類以外に、焼成条件が異なるものである。不溶化剤Ａ〜Ｆは、焼成用燃料としてＣ重油、又はＣ重油とペトロコークス（以下、「ＰＣ」という。）との混合比率を変えたものも使用した。以下に不溶化剤の種別Ａ〜Ｊごとに用いた出発原料を示し、焼成用燃料が明らかである場合には、焼成用燃料を示す。
【００５９】
不溶化剤Ａ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油
不溶化剤Ｂ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比 ９０：１０）
不溶化剤Ｃ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油
不溶化剤Ｄ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比 ９０：１０）
不溶化剤Ｅ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比 ９０：１０）
不溶化剤Ｆ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比 ０：１００）
不溶化剤Ｇ：炭酸マグネシウム
不溶化剤Ｈ：炭酸マグネシウム
不溶化剤Ｉ：炭酸マグネシウム
不溶化剤Ｊ：炭酸マグネシウム
【００６０】
〔不溶化剤の特性測定〕
表１に示す製造条件によって製造した不溶化剤Ａ〜Ｊの（i）酸化マグネシウム含有率、（ii）ＢＥＴ比表面積、（iii）未燃カーボン含有率、（iv）水性苦土含有率、（v）ハンターＬａｂ表色系のＬ値を以下の方法で測定した。結果を表１に示す。
【００６１】
〔測定方法〕
（i）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率
不溶化剤の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率は、ＪＩＳ Ｍ ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定した。ＭｇＯの測定は、不溶化剤を炭酸ナトリウムで融解し、塩酸に溶解し、蒸発乾固した後、塩酸で可溶性塩類を溶解した溶液を用い、原子吸光分析装置を用いて行った。
（ii）ＢＥＴ比表面積
不溶化剤のＢＥＴ比表面積は、高精度ガス吸着装置（日本ベル社製，ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）を用いて、定容量型ガス吸着法にて測定した。吸着ガスには超高純度窒素を使用した。
（iii）未燃カーボン含有率
各種不溶化剤２ｇに（１＋１）ＨＣｌ（濃度３５％）溶液を３０ｍｌ添加し、蒸留水で２００ｍＬにフィルアップした後、３０分間撹拌した。撹拌後の溶液はメンブレンフィルターを用いて吸引ろ過し、フィルター上の残渣を１０５℃、１時間乾燥し、高周波燃焼−赤外吸収法による炭素硫黄同時分析装置（ＬＥＣＯ製，ＣＳ−４００型）を用いて未燃カーボンを定量した。
（iv）水溶性苦土含有率
不溶化剤に含まれる水溶性苦土含有率は、肥料分析法（農林水産省農業環境技術研究所法）の４．６．２の原子吸光測光法に準拠して測定した。
（v）ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値
ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値は、分光色差計（日本電色工業製，ＳＥ６０００）にて測定した。なお、この測定方法により測定した不溶化剤Ａ〜ＪのハンターＬａｂ表色系におけるａ値は−０．５〜１．８であり、ｂ値は−０．２〜１２．６であった。
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅは、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇの数値を満たしていた。不溶化剤Ｆ〜Ｊは、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇのいずれかの数値を満たしていなかった。また、不溶化剤Ａ〜Ｅは、水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％の数値範囲を満たすが、不溶化剤Ｆ〜Ｊは、水溶性苦土含有率が１．０質量％未満であった。また、不溶化剤Ａ〜Ｅは、ハンターＬａｂ表色系のＬ値が９０以上であったが、不溶化剤Ｆ〜Ｊは、ハンターＬａｂ表色系のＬ値が９０未満であった。
【００６４】
〔不溶化剤の不純物測定〕
不溶化剤Ａ〜Ｊの不純物を以下の方法によって測定した。
【００６５】
〔測定方法〕
（i）強熱減量
不溶化剤の強熱減量は、箱型電気炉内で９５０℃で不溶化剤を加熱して、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」の中に記載されている「強熱減量の定量方法」に準拠して測定した。
（ii）ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３およびＣａＯの測定
不溶化剤のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３およびＣａＯは、ＪＩＳ Ｍ ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定した。すなわち、ＳｉＯ２は不溶化剤を炭酸ナトリウムで融解した後、塩酸で可溶性塩類を溶解し、ろ過して得られた固形物中の酸化けい素（ＩＶ）を強熱減量によって求め、一方のろ液中の溶存酸化けい素（ＩＶ）の量をモリブデン酸青吸光光度法によって求め、両者の合量から算出した。また、Ａｌ２Ｏ３およびＣａＯの測定は、上記ＳｉＯ２測定時に作製した試料溶液の一部を用い、原子吸光分析装置を用いて行った。更に、Ｆｅ２Ｏ３の測定は、上記ＳｉＯ２測定時に作製した試料溶液の一部を分取し、塩酸ヒドロキシルアミンで鉄を還元し、１，１０−フェナントロリンを加え、酢酸アンモニウムでｐＨを調整して呈色させた後、原子吸光分析装置を用いて行った。
（iii）硫化物硫黄の測定
不溶化剤の硫化物硫黄は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」の中に記載されている「硫化物硫黄の定量方法」に準拠して測定した。結果を表２に示す。
【００６６】
【表２】
【００６７】
表２に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅは、ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％の数値を満たしていた。一方、不溶化剤Ｆ〜Ｊは、これらの数値のうちのいずれかを満たしていなかった。
【００６８】
次に、酸化マグネシウム含有率が比較的近い不溶化剤Ｅと不溶化剤Ｊについて、粉末Ｘ線回折測定を行った。測定には、粉末Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−２５００（リガク社製）を用い、管電圧３５ｋＶ、管電流１１０ｍＡ、測定範囲２θ＝１０〜６０°、ステップ幅０．０２°、計数時間２秒間、発散スリット：１°、および受光スリット：０．１５ｍｍ、波長１．５４０５Åの条件で行った。半値幅は、Ｒｉｅｔｖｅｌｔ解析ソフト「Ｘ線総合解析ソフトＪＡＤＥ６．０」（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．社製）を使用して求めた。結果を表３および図１に示す。
【００６９】
【表３】
【００７０】
表１、３および図１に示すように、不溶化剤Ｅは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率が９２．７質量％、不溶化剤Ｊは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率が９０．２質量％であり、両者の酸化マグネシウム含有率は同程度であるが、出発原料および焼成条件等の違いにより、不溶化剤Ｅと不溶化剤Ｊの結晶構造は異なる。不溶化剤Ｅは、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて、２θ＝３７°±１°におけるピーク（回折線ピーク（１））の半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピーク（回折線ピーク（２））の半値幅が０．２°〜０．４°の数値を満たしていた。一方、不溶化剤Ｊは、酸化マグネシウム含有率は不溶化剤Ｅと同程度であるものの、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて、２θ＝３７°±１°におけるピーク（回折線ピーク（１））の半値幅が０．１４４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピーク（回折線ピーク（２））の半値幅が０．１５８°であった。この結果から、不溶化剤Ｅは、不溶化剤Ｊよりも結晶性が低いことが確認できる。
【００７１】
次に、不溶化剤Ａ〜Ｊを使用して、処理対象物に含まれる有害物質の不溶化試験を行った。処理対象物である模擬汚染土壌および廃石膏ボード粉は、以下のように調製した。
【００７２】
〔模擬汚染土壌の調製〕
試料土壌には、山口県山口市で採取した土を使用し、まず自然含水比を４０℃加熱処理により半分程度に調整した。次いで、この蒸発水量に相当する水分に所定量の重金属試薬を溶解した水溶液を調製し、試料土に添加した後、ソイルミキサーを使用して低速で２．５分間練り混ぜ、容器やパドルに付着した土を掻き落とした後、更に低速で２．５分間練り混ぜることにより模擬汚染土壌を作製した。砒素模擬汚染土壌には、砒酸水素二ナトリウム七水和物（Ｎａ２ＨＡｓＯ４・７Ｈ２Ｏ）を所定量添加した。砒素模擬汚染土壌の砒素溶出量は、０．２４ｍｇ／Ｌであった。ホウ素模擬汚染土壌には、メタホウ酸ナトリウム四水和物（ＮａＢＯ２・４Ｈ２Ｏ）を所定量添加した。ホウ素模擬汚染土壌のホウ素溶出量は、５ｍｇ／Ｌであった。砒素溶出量およびホウ素溶出量は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。
【００７３】
模擬汚染土壌に添加した重金属試薬を以下に示す。
〔重金属試薬〕
砒酸水素二ナトリウム七水和物：和光純薬工業社製，試薬１級
メタホウ酸ナトリウム四水和物：和光純薬工業社製，試薬１級
【００７４】
模擬汚染土壌の使用した土の性状を、表４に示す。
【００７５】
【表４】
【００７６】
砒素模擬汚染土壌の性状を表５に示し、ホウ素模擬汚染土壌の性状を表６に示す。
【００７７】
【表５】
【００７８】
【表６】
【００７９】
〔廃石膏ボード粉の調製〕
石膏ボード廃材から紙類等の不純物を除去し、目開き０．１５ｍｍの篩いを用いて最大粒子径が０．１５ｍｍ以下となるように分級し、二水石膏粉を得た後、箱型電気炉内を用いて３００℃で３０分間加熱し、地盤改良材用途として知られる半水石膏型の廃石膏ボード粉を作製した。廃石膏ボード粉の性状を表７に示す。なお、強熱減量およびＣａＯ含有率は、不溶化剤Ａ〜Ｊと同様にして測定し、ＳＯ３含有率は、ＪＩＳ Ｒ ９１０１：１９９５［セッコウの化学分析方法］に準拠して測定した。廃石膏ボード粉からのフッ素および砒素溶出量は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。
【００８０】
【表７】
【００８１】
次に、試験例１〜４のようにして、模擬汚染土壌又は廃石膏ボード粉に不溶化剤Ａ〜Ｊを添加し、混合して、模擬汚染土壌又は廃石膏ボートからの有害物質の溶出量を測定した。
【００８２】
（I）試験例１：模擬汚染土からの砒素およびホウ素の不溶化試験（添加後１日で評価）
砒素模擬汚染土壌又はホウ素模擬汚染土壌に、不溶化剤を５０ｋｇ／ｍ３添加し、ソイルミキサーにて低速で２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に低速で２．５分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土壌を、φ５（直径５ｃｍ）×１０ｃｍのモールドに３層に分けて充填し、円柱供試体を作製した。この円柱供試体を２０℃で材齢１日まで密封養生した。１日間養生した円柱供試体をＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠し一軸圧縮強さを測定した。一軸圧縮強さ試験の終了した円柱供試体を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液の砒素濃度およびホウ素濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。なお、いずれの検液もｐＨは１０．２〜１０．７の範囲であった。結果を表８に示す。
【００８３】
【表８】
砒素溶出量：Ｎ．Ｄ（＜０．００５ｍｇ／Ｌ）
【００８４】
表８の実施例１〜５に示すように、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇの数値を満たしす不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、いずれも検出限界未満であり、模擬汚染土壌中の砒素が不溶化されていることが確認できた。一方、表８の比較例１〜５に示すように、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇのいずれかの数値を満たしていない不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、不溶化剤Ｈ〜Ｊを使用した場合には砒素溶出量が環境基準値である０．０１ｍｇ／Ｌ以上であり、不溶化剤Ｇを使用した場合には環境基準値である０．０１ｍｇ／Ｌ未満ではあるものの、検出限界以下まで砒素溶出量が低減されてはいなかった。なお、不溶化剤Ｆを使用した場合には、砒素溶出量が検出限界未満であるものの、次のようにホウ素溶出量が環境基準値である１．０ｍｇ／Ｌを超えていた。
【００８５】
また、表８の実施例１〜５に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からのホウ素溶出量は、いずれも環境基準値未満であり、模擬汚染土壌中のホウ素が効果的に不溶化されていることが確認できた。一方、表８の比較例１〜５に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からは、すべてホウ素溶出量が環境基準値を超えており、所望の数値までホウ素が不溶化されていなかった。
【００８６】
なお、本発明の不溶化剤Ａ〜Ｅのみならず、比較例の不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った模擬汚染土壌から作製された検液は、いずれもｐＨは１０．２〜１０．７の範囲であるため、土壌中に鉛や亜鉛等の両性金属が汚染物質として含有されていた場合であっても、この両性金属が処理後に溶出することがなく、鉛等の重金属類の有害物質を効果的に不溶化できることが推測できる。但し、上記したように、砒素、ホウ素で汚染された土壌を不溶化できるのは、本発明の不溶化剤である。
【００８７】
（II）試験例２：廃石膏ボード粉からのフッ素および砒素の不溶化試験（添加後６時間で評価）
廃石膏ボード粉１００質量部に不溶化剤１０質量部を均一に混合した試料から環境庁４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液の重金属濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。結果を表９に示す。なお、表９中、フッ素溶出量および砒素溶出量の両方が環境基準値未満である場合には、判定を「○」とし、フッ素溶出量又は砒素溶出量のいずれか一方が環境基準値以上である場合には、判定を「×」とした。
【００８８】
【表９】
砒素溶出量：Ｎ．Ｄ（＜０．００５ｍｇ／Ｌ）
【００８９】
表９の実施例６〜１０に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行った廃石膏ボード粉からはフッ素溶出量および砒素溶出量の両方が環境基準値未満であり、廃石膏ボード粉のフッ素および砒素が効果的に不溶化されていた。一方、表９の比較例６〜１０に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った廃石膏ボード粉からの砒素溶出量は検出限界以下まで低減されているものの、廃石膏ボード粉からのフッ素溶出量は、環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌを超えており、所望の数値までフッ素が不溶化されていなかった。
【００９０】
（III）試験例３：模擬汚染土からの砒素の不溶化試験試験（添加後２時間で評価）
試験例１と同様に、砒素模擬汚染土壌に不溶化剤を５０ｋｇ／ｍ３添加した。本試験においては、不溶化剤を模擬汚染土壌に添加後２時間で模擬汚染土壌を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液の砒素濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定し、砒素を不溶化する固化速度を評価した。なお、添加１日後の試験は試験例１と同様に実施した。結果を表１０に示す。なお、表１０中、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の両方において、砒素溶出量が環境基準値未満である場合には、判定を「○」とし、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の一方又は両方において、砒素溶出量が環境基準値以上である場合には、判定を「×」とした。
【００９１】
【表１０】
【００９２】
表１０の実施例１１〜１５に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の両方において、検出限界以下まで低減していた。この結果から、不溶化剤Ａ〜Ｅは、汚染土壌および／又は廃棄物等に含まれる砒素を不溶化する固化速度が速いことが確認できた。一方、表１０の比較例１１〜１５に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、添加後１日で検出限界以下まで低減されている例（比較例１１）もあるが、添加後２時間ではいずれも砒素溶出量が環境基準値である０．０１ｍｇ／Ｌ未満まで低減されておらず、砒素を不溶化する固化速度が遅いことが分かった。
【００９３】
（IV）試験例４：模擬汚染土からのホウ素の不溶化試験（添加後２時間で評価）
試験例１と同様に、ホウ素模擬汚染土壌に不溶化剤を１００ｋｇ／ｍ３添加した。試験例３と同様にして、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の検液のホウ素濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定し、ホウ素を不溶化する固化速度を評価した。なお、表１１中、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の両方において、ホウ素溶出量が環境基準値未満である場合には、判定を「○」とし、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の一方又は両方において、ホウ素溶出量が環境基準値以上である場合には、判定を「×」とした。
【００９４】
【表１１】
【００９５】
表１１の実施例１６〜２０に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からのホウ素溶出量は、不溶化剤の添加後２時間および添加後１日の両方において、環境基準値未満まで低減していた。この結果から、不溶化剤Ａ〜Ｅは、汚染土壌および／又は廃棄物等に含まれるホウ素を不溶化する固化速度が速いことが確認できた。一方、表１１の比較例１６〜２０に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からのホウ素溶出量は、添加後２時間および添加後１日の両方ともホウ素溶出量が環境基準値である１ｍｇ／Ｌ未満まで低減されていなかった。
【００９６】
試験例１〜４の結果に示すように、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇの数値を満たす不溶化剤Ａ〜Ｅを用いることにより、汚染土壌および／又は廃棄物等からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で環境基準値以下に低減し、これらの有害物質を効果的に不溶化（無害化）することができることが確認できた。また、不溶化剤Ａ〜Ｅを用いた場合には、添加後２時間という短時間で、砒素およびホウ素溶出量が検出限界値未満あるいは環境基準値未満まで低減することができた。更に、試験例１〜４において不溶化剤Ｅと不溶化剤Ｊとを使用した結果を考慮すると、ある程度結晶性の低い不溶化剤Ｅのほうが、不溶化剤Ｅよりも結晶性の高い不溶化剤Ｆよりも、砒素、フッ素、ホウ素溶出量が低減し、有害物質を不溶化する効果に優れていることから、不溶化剤の結晶性も不溶化に影響していると推測することができる。
【００９７】
次に、不溶化剤Ｅに、以下の添加剤１〜３を混合した不溶化剤組成物Ｅ−１、Ｅ−２、Ｅ−３を製造した。
【００９８】
添加剤１：炭酸カルシウム（半値幅 ０．２２２° ）
添加剤２：炭酸カルシウム（半値幅 ０．１５９° ）
添加剤３：炭酸カルシウム（半値幅 ０．１５８° ）
不溶化剤組成物Ｅ−１：不溶化剤Ｅ、添加剤１（配合割合 ５０：５０）、不溶化剤組成物全量に対する添加剤１の含有量５０質量％
不溶化剤組成物Ｅ−２：不溶化剤Ｅ、添加剤２（配合割合 ５０：５０）、不溶化剤組成物全量に対する添加剤２の含有量５０質量％
不溶化剤組成物Ｅ−３：不溶化剤Ｅ、添加剤３（配合割合 ５０：５０）、不溶化剤組成物全量に対する添加剤３の含有量５０質量％
【００９９】
〔添加剤の特性測定〕
添加剤１〜３の特性を以下の方法によって測定した。
【０１００】
〔測定方法〕
（ｉ）ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯ含有量の測定
添加剤のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯ含有量は蛍光Ｘ線分析方法を用いて測定した。
（ii）ＢＥＴ比表面積
添加剤のＢＥＴ比表面積は、高精度ガス吸着装置（日本ベル社製，ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）を用いて、定容量型ガス吸着法にて測定した。吸着ガスには超高純度窒素を使用した。結果を表１２に示す。
【０１０１】
【表１２】
【０１０２】
添加剤１〜３について、粉末Ｘ線回折測定を行った。測定には、粉末Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−２５００（リガク社製）を用い、管電圧３５ｋＶ、管電流１１０ｍＡ、測定範囲２θ＝１０〜６０°、ステップ幅０．０２°、計数時間２秒間、発散スリット：１°、および受光スリット：０．１５ｍｍ、波長１ ． ５ ４ ０ ５ Åの条件で行った。半値幅は、Ｒｉｅｔｖｅｌｔ解析ソフト「Ｘ線総合解析ソフトＪＡＤＥ６．０」（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．社製）を使用して求めた。結果を表１３および図２に示す。
【０１０３】
【表１３】
【０１０４】
次に不溶化剤組成物Ｅ−１〜Ｅ−３を使用して、処理対象物に含まれる有害物質の不溶化試験を行った。処理対象物である模擬汚染土は以下のように調製をした。
【０１０５】
〔模擬汚染土壌の調製〕
試料土壌には、山口県山口市で採取した土を使用し、室温２０℃の室内にて乾燥処理を施した。次いで、この乾燥処理をした土の含水比が３０％となる水分に所定量の重金属試薬を溶解させることにより重金属水溶液を調製した。この重金属水溶液を試料土に添加した後、ソイルミキサーを使用して低速で２．５分間練り混ぜ、容器やパドルに付着した土を掻き落とした後、更に低速で２．５分間練り混ぜることにより模擬汚染土壌を作製した。フッ素模擬汚染土壌には、フッ化カリウム二水和物（ＫＦ・２Ｈ２Ｏ）を所定量添加した。フッ素模擬汚染土壌のフッ素溶出量は、６．４ｍｇ／Ｌであった。フッ素溶出量は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。
【０１０６】
模擬汚染土壌に添加した重金属試薬を以下に示す。
〔重金属試薬〕
フッ化カリウム二水和物：和光純薬工業社製，試薬１級
【０１０７】
模擬汚染土壌の使用した土の性状を、表１４に示す。
【０１０８】
【表１４】
【０１０９】
フッ素模擬汚染土壌の性状を表１５に示す。
【０１１０】
【表１５】
【０１１１】
（V）試験例５：模擬汚染土からのフッ素の不溶化試験（１）（添加後１日）
フッ素模擬汚染土壌に、不溶化剤および／又は不溶化剤組成物を５０ｋｇ／ｍ３又は１００ｋｇ／ｍ３添加し、ソイルミキサーにて低速で２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に低速で２．５分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土壌を、２０℃で材齢１日まで密封養生した。所定の材齢に達した処理土壌を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液のフッ素濃度をＪＩＳ Ｋ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。結果を表１６に示す。
【０１１２】
各例に用いた不溶化剤と添加量は以下の通りである。
実施例２１：不溶化剤Ｅを１００ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２２：不溶化剤Ｅを５０ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２３：不溶化剤組成物Ｅ−１を１００ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２４：不溶化剤組成物Ｅ−２を１００ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２５：不溶化剤組成物Ｅ−３を１００ｋｇ／ｍ３添加した。
【０１１３】
【表１６】
【０１１４】
表１６の実施例２１〜２２に示すように、不溶化剤Ｅを使用して不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は、不溶化剤添加後１日において環境基準値未満まで低減していた。また、実施例２３〜２５に示すように、不溶化剤Ｅに添加剤１〜３を混合した不溶化剤組成物Ｅ−１〜Ｅ−３を使用して不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は環境基準値未満まで低減していた。更に汚染土壌に対する添加量が同量である実施例２１と実施例２３〜２５とを比較すると、添加剤を混合した不溶化剤組成物Ｅ−１〜Ｅ−３を使用して不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は、添加剤を混合していない不溶化剤Ｅより低減していた。また、表１６の実施例２３〜２５に示すように、半値幅の値が小さい炭酸カルシウム（図２参照）を添加剤として混合した不溶化剤のほうが、フッ素溶出量がより低減していた。これらの結果から、不溶化剤Ｅに添加剤（炭酸カルシウム）を混合した不溶化剤組成物は、不溶化剤Ｅの不溶化性能を損なわず、フッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量を低減できることが確認できた。
【０１１５】
（VI）試験例６：模擬汚染土からのフッ素の不溶化試験（２）（添加後１日）
試験例５と同様のフッ素模擬汚染土壌に、不溶化剤Ｅに添加剤３の混合割合を変えて調整した不溶化剤組成物を１００ｋｇ／ｍ３添加し、ソイルミキサーにて低速で２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に低速で２．５分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土壌を、２０℃で材齢１日まで密封養生した。所定の材齢に達した処理土壌を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液のフッ素濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２「工業排水試験方法」に準拠して測定した。結果を表１７に示す。
【０１１６】
【表１７】
【０１１７】
表１７の実施例２６〜２８に示すように、不溶化剤Ｅに添加剤３を４０〜６０質量％の割合で混合した不溶化剤組成物（Ｅ−３−１〜Ｅ−３−３）により、不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は環境基準値未満まで低減していた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることを特徴とする不溶化剤。
【請求項２】
水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％である、請求項１記載の不溶化剤。
【請求項３】
ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％である、請求項１又は２記載の不溶化剤。
【請求項４】
波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルが、２θ＝３７°±１°と２θ＝４３°±１°にピークを有し、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２°〜０．４°である酸化マグネシウムを含む、請求項１〜３の何れか１項記載の不溶化剤。
【請求項５】
ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が９０以上である、請求項１〜４の何れか１項記載の不溶化剤。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項記載の不溶化剤と、ＣａＯ含有率が５０質量％以上であり、かつＢＥＴ比表面積が０．５〜２．０ｍ２／ｇである炭酸カルシウムとを含む不溶化剤組成物。
【請求項７】
水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成し、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得ることを特徴とする不溶化剤の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜５の何れか１項記載の不溶化剤および／又は請求項６記載の不溶化剤組成物を、廃石膏ボード、焼却灰、煤塵、ガラス、陶磁器くず、建設廃材、スラッジ、金属くずおよび鉱滓から選ばれる少なくとも一種以上である廃棄物１００質量部に対して、１〜３０質量部添加し、混合して、廃棄物に含まれる有害物質を不溶化する、有害物質の不溶化方法。
【請求項９】
請求項１〜５の何れか１項記載の不溶化剤および／又は請求項６記載の不溶化剤組成物を、土壌１ｍ３に対して、３０〜３００ｋｇ添加し、混合して、土壌に含まれる有害物質を不溶化する、有害物質の不溶化方法。
【請求項１】
酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることを特徴とする不溶化剤。
【請求項２】
水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％である、請求項１記載の不溶化剤。
【請求項３】
ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％である、請求項１又は２記載の不溶化剤。
【請求項４】
波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルが、２θ＝３７°±１°と２θ＝４３°±１°にピークを有し、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２°〜０．４°である酸化マグネシウムを含む、請求項１〜３の何れか１項記載の不溶化剤。
【請求項５】
ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が９０以上である、請求項１〜４の何れか１項記載の不溶化剤。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項記載の不溶化剤と、ＣａＯ含有率が５０質量％以上であり、かつＢＥＴ比表面積が０．５〜２．０ｍ２／ｇである炭酸カルシウムとを含む不溶化剤組成物。
【請求項７】
水酸化マグネシウムおよび／又は炭酸マグネシウムを焼成し、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得ることを特徴とする不溶化剤の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜５の何れか１項記載の不溶化剤および／又は請求項６記載の不溶化剤組成物を、廃石膏ボード、焼却灰、煤塵、ガラス、陶磁器くず、建設廃材、スラッジ、金属くずおよび鉱滓から選ばれる少なくとも一種以上である廃棄物１００質量部に対して、１〜３０質量部添加し、混合して、廃棄物に含まれる有害物質を不溶化する、有害物質の不溶化方法。
【請求項９】
請求項１〜５の何れか１項記載の不溶化剤および／又は請求項６記載の不溶化剤組成物を、土壌１ｍ３に対して、３０〜３００ｋｇ添加し、混合して、土壌に含まれる有害物質を不溶化する、有害物質の不溶化方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１８４３８８（Ｐ２０１２−１８４３８８Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６０７９（Ｐ２０１１−６６０７９）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【特許番号】特許第５０１３００５号（Ｐ５０１３００５）
【特許公報発行日】平成２４年８月２９日（２０１２．８．２９）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【特許番号】特許第５０１３００５号（Ｐ５０１３００５）
【特許公報発行日】平成２４年８月２９日（２０１２．８．２９）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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