ホーム > 特許ランキング > 太平洋セメント株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-13
(45)【発行日】2024-02-21
(54)【発明の名称】土工資材
(51)【国際特許分類】
B09B 3/70 20220101AFI20240214BHJP
B09B 3/00 20220101ALI20240214BHJP
B09B 101/25 20220101ALN20240214BHJP
B09B 101/50 20220101ALN20240214BHJP
B09B 101/55 20220101ALN20240214BHJP
B09B 101/60 20220101ALN20240214BHJP
【ＦＩ】
B09B3/70
B09B3/00 ZAB
B09B101:25
B09B101:50
B09B101:55
B09B101:60
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020007254
(22)【出願日】2020-01-21
(65)【公開番号】P2021112722
(43)【公開日】2021-08-05
【審査請求日】2022-12-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000000240
【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103539
【弁理士】
【氏名又は名称】衡田 直行
(74)【代理人】
【識別番号】100111202
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 周彦
(74)【代理人】
【識別番号】100162145
【弁理士】
【氏名又は名称】村地 俊弥
(72)【発明者】
【氏名】七尾 舞
(72)【発明者】
【氏名】森 喜彦
(72)【発明者】
【氏名】肥後 康秀
(72)【発明者】
【氏名】松山 祐介
【審査官】岡田 三恵
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－１６７３５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１１７７２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１５５３１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１９４６８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１３８０７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０２４７４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－３０９３５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５３８７７４０（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２００９－２５６５９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１５８３０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１２２７２６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０９Ｂ ３／７０
Ｂ０９Ｂ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
重金属類を含む焼却灰、塩化第一鉄、アルカリ性材料、及び水を含む、粒状物からなる土工資材であって、上記土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）とＭｇの割合（ＭｇＯ換算）の比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）が１．５～５．９であり、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比（Ｃｌ／ＳＯ３）が０．５８～２．１５であり、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）が４．０～１１．０質量％であり、Ｃｌの割合が２．２～９．０質量％であり、
上記アルカリ性材料が、セメント及び消石灰の少なくともいずれか一方であり、上記土工資材中の上記アルカリ性材料の含有率が１．０～１５質量％であり、
上記土工資材の粒度が０．５～５０ｍｍであることを特徴とする土工資材。
【請求項2】
上記土工資材が、カルシウムアルミネートの結晶構造、及び、フリーデル氏塩の結晶構造を有するものである請求項１に記載の土工資材。
【請求項3】
上記アルカリ性材料が、セメントであり、上記土工資材が、エトリンガイト、及び、モノサルフェートの結晶構造を有するものである請求項２に記載の土工資材。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載の土工資材を製造する方法であって、上記重金属類を含む焼却灰と上記塩化第一鉄と上記アルカリ性材料と上記水を混合して混合物を得る混合工程と、
上記混合物を造粒して、粒状物からなる土工資材であって、上記土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）とＭｇの割合（ＭｇＯ換算）の比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）が１．５～５．９であり、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比（Ｃｌ／ＳＯ３）が０．５８～２．１５であり、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）が４．０～１１．０質量％であり、Ｃｌの割合が２．２～９．０質量％であり、上記土工資材中、上記アルカリ性材料の含有率が１．０～１５質量％であり、かつ、上記土工資材の粒度が０．５～５０ｍｍである土工資材を得る造粒工程、を含み、
上記混合工程において、上記アルカリ性材料を、上記混合物中の上記アルカリ性材料の含有率が１．０～１５質量％となる量で混合することを特徴とする土工資材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、土工資材に関する。
【背景技術】
【0002】
廃棄物には、セレンや六価クロム等の重金属類が含まれる場合があり、この場合、埋め立て等による処分を行う前に、重金属類等の溶出を抑制する処理を行う必要がある。
廃棄物から、有害物質である重金属類の溶出を抑制する処理方法として、廃棄物に不溶化材を添加して混合し、重金属類を不溶化する方法が知られている。
例えば、特許文献１には、Ｓｅ含有灰に第一鉄塩を添加、混練することにより、該Ｓｅ含有灰からのＳｅの溶出を防止するＳｅ含有灰の処理方法において、該Ｓｅ含有灰にアルカリを添加して該Ｓｅ含有灰をｐＨ１１以上とした後、ｐＨ１１以上を維持した状態で第一鉄塩の添加、混練を行うことを特徴とするＳｅ含有灰の処理方法が記載されている。
また、特許文献２には、重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を含むことを特徴とする固化不溶化体が記載されている。該固化不溶化体は、重金属類を含む焼却灰を含むにもかかわらず、重金属類の溶出量が低く、土工資材として使用しても、土壌が重金属類によって汚染されるおそれがないものである。
廃棄物から、有害物質である重金属類の溶出を抑制する処理方法として、廃棄物に不溶化材を添加して混合し、重金属類を不溶化する方法が知られている。
例えば、特許文献１には、Ｓｅ含有灰に第一鉄塩を添加、混練することにより、該Ｓｅ含有灰からのＳｅの溶出を防止するＳｅ含有灰の処理方法において、該Ｓｅ含有灰にアルカリを添加して該Ｓｅ含有灰をｐＨ１１以上とした後、ｐＨ１１以上を維持した状態で第一鉄塩の添加、混練を行うことを特徴とするＳｅ含有灰の処理方法が記載されている。
また、特許文献２には、重金属類を含む焼却灰、酸化マグネシウム含有物質、鉄化合物、及び水を含むことを特徴とする固化不溶化体が記載されている。該固化不溶化体は、重金属類を含む焼却灰を含むにもかかわらず、重金属類の溶出量が低く、土工資材として使用しても、土壌が重金属類によって汚染されるおそれがないものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第３８３１８３２号公報
【文献】特開２０１８－１５８３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
廃棄物からの重金属類の溶出量を小さくして、廃棄物を有効活用することが求められている。
本発明の目的は、重金属類を含む廃棄物を用いているにも関わらず、重金属類の溶出量が小さい土工資材を提供することである。
本発明の目的は、重金属類を含む廃棄物を用いているにも関わらず、重金属類の溶出量が小さい土工資材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、重金属類を含む廃棄物、及び、塩化第一鉄を含む、粒状物からなる土工資材であって、該土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）とＭｇの割合（ＭｇＯ換算）の比が１．０～６．２であり、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比が０．４５～２．３０である土工資材によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［６］を提供するものである。
［１］ 重金属類を含む廃棄物、及び、塩化第一鉄を含む、粒状物からなる土工資材であって、上記土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）とＭｇの割合（ＭｇＯ換算）の比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）が１．０～６．２であり、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比（Ｃｌ／ＳＯ３）が０．４５～２．３０であることを特徴とする土工資材。
［２］ 上記土工資材の粒度が０．５～５０ｍｍである前記［１］に記載の土工資材。
［３］ 上記土工資材が、カルシウムアルミネートの結晶構造、及び、フリーデル氏塩の結晶構造を有するものである前記［１］又は［２］に記載の土工資材。
［４］ 前記［１］～［３］のいずれかに記載の土工資材を製造する方法であって、重金属類を含む廃棄物と塩化第一鉄を混合して混合物を得る混合工程と、上記混合物を造粒して、粒状物からなる土工資材であって、上記土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）とＭｇの割合（ＭｇＯ換算）の比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）が１．０～６．２であり、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比（Ｃｌ／ＳＯ３）が０．４５～２．３０である土工資材を得る造粒工程、を含むことを特徴とする土工資材の製造方法。
［５］ 上記混合工程において、さらに、アルカリ性材料を、上記混合物中のアルカリ性材料の含有率が１～２０質量％となる量で混合する前記［４］に記載の土工資材の製造方法。
［６］ 上記混合工程において、さらに、水を、上記混合物中の水（ただし、上記廃棄物に含まれている水を除く。）の含有率が１０～４０質量％となる量で混合する前記［４］又は［５］に記載の土工資材の製造方法。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［６］を提供するものである。
［１］ 重金属類を含む廃棄物、及び、塩化第一鉄を含む、粒状物からなる土工資材であって、上記土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）とＭｇの割合（ＭｇＯ換算）の比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）が１．０～６．２であり、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比（Ｃｌ／ＳＯ３）が０．４５～２．３０であることを特徴とする土工資材。
［２］ 上記土工資材の粒度が０．５～５０ｍｍである前記［１］に記載の土工資材。
［３］ 上記土工資材が、カルシウムアルミネートの結晶構造、及び、フリーデル氏塩の結晶構造を有するものである前記［１］又は［２］に記載の土工資材。
［４］ 前記［１］～［３］のいずれかに記載の土工資材を製造する方法であって、重金属類を含む廃棄物と塩化第一鉄を混合して混合物を得る混合工程と、上記混合物を造粒して、粒状物からなる土工資材であって、上記土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）とＭｇの割合（ＭｇＯ換算）の比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）が１．０～６．２であり、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比（Ｃｌ／ＳＯ３）が０．４５～２．３０である土工資材を得る造粒工程、を含むことを特徴とする土工資材の製造方法。
［５］ 上記混合工程において、さらに、アルカリ性材料を、上記混合物中のアルカリ性材料の含有率が１～２０質量％となる量で混合する前記［４］に記載の土工資材の製造方法。
［６］ 上記混合工程において、さらに、水を、上記混合物中の水（ただし、上記廃棄物に含まれている水を除く。）の含有率が１０～４０質量％となる量で混合する前記［４］又は［５］に記載の土工資材の製造方法。
【発明の効果】
【0006】
本発明の土工資材は、重金属類を含む廃棄物を用いているにも関わらず、重金属類の溶出量が小さいものである。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本発明の土工資材は、重金属類を含む廃棄物、及び、塩化第一鉄を含む、粒状物からなる土工資材であって、上記土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）とＭｇの割合（ＭｇＯ換算）の比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）が１．０～６．２であり、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比（Ｃｌ／ＳＯ３）が０．４５～２．３０であるものである。
本明細書中、廃棄物とは、産業廃棄物または一般廃棄物をいう。
産業廃棄物とは、事業活動に伴って生じた廃棄物をいう。
産業廃棄物の例としては、生コンスラッジ、各種汚泥（例えば、下水汚泥、浄水汚泥、製鉄汚泥等）、建築廃材、コンクリート廃材、各種焼却灰（例えば、石炭灰、鶏糞灰、家畜糞灰、バイオマス灰、汚泥焼却灰）、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰、各種副産物、未利用資源（使用されずに残存した材料等）等が挙げられる。
一般廃棄物とは、産業廃棄物以外の廃棄物をいう。
一般廃棄物の例としては、下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、貝殻等が挙げられる。
本明細書中、廃棄物とは、産業廃棄物または一般廃棄物をいう。
産業廃棄物とは、事業活動に伴って生じた廃棄物をいう。
産業廃棄物の例としては、生コンスラッジ、各種汚泥（例えば、下水汚泥、浄水汚泥、製鉄汚泥等）、建築廃材、コンクリート廃材、各種焼却灰（例えば、石炭灰、鶏糞灰、家畜糞灰、バイオマス灰、汚泥焼却灰）、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰、各種副産物、未利用資源（使用されずに残存した材料等）等が挙げられる。
一般廃棄物とは、産業廃棄物以外の廃棄物をいう。
一般廃棄物の例としては、下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、貝殻等が挙げられる。
【0008】
本発明の土工資材は、廃棄物に含まれている重金属類が不溶化されたものである。
重金属類は、土壌汚染対策法（平成１５年）に規定されている第二種特定有害物質である。具体的には、重金属類とは、カドミウム及びその化合物、シアン化合物、六価クロム化合物、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、ひ素及びその化合物、ふっ素及びその化合物、並びに、ほう素及びその化合物である。
これらは、廃棄物中に、１種含まれていてもよく、２種以上含まれていてもよい。
なお、ふっ素、及びほう素は、重金属元素ではないが、これらの元素及びその化合物は重金属類に含まれるものとする。
重金属類の中でも、不溶化処理が難しく、比較的に問題となりやすい金属元素であるにもかかわらず、不溶化することができる観点から、セレン及びその化合物、並びに、六価クロム化合物から選ばれる少なくとも１種が、上記廃棄物に含まれている重金属類として好適である。
重金属類は、土壌汚染対策法（平成１５年）に規定されている第二種特定有害物質である。具体的には、重金属類とは、カドミウム及びその化合物、シアン化合物、六価クロム化合物、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、ひ素及びその化合物、ふっ素及びその化合物、並びに、ほう素及びその化合物である。
これらは、廃棄物中に、１種含まれていてもよく、２種以上含まれていてもよい。
なお、ふっ素、及びほう素は、重金属元素ではないが、これらの元素及びその化合物は重金属類に含まれるものとする。
重金属類の中でも、不溶化処理が難しく、比較的に問題となりやすい金属元素であるにもかかわらず、不溶化することができる観点から、セレン及びその化合物、並びに、六価クロム化合物から選ばれる少なくとも１種が、上記廃棄物に含まれている重金属類として好適である。
【0009】
土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）とＭｇの割合（ＭｇＯ換算）の比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）は、１．０～６．２、好ましくは１．１～６．１、より好ましくは１．２～６．０、さらに好ましくは１．３～５．９、特に好ましくは１．５～５．９である。該比が上記数値範囲内であれば、重金属類の溶出量を小さくすることができる。また、該比が６．２質量％を超えると、塩化第一鉄の量が多くなり、材料にかかるコストが過度に大きくなる。
土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比（Ｃｌ／ＳＯ３）は、０．４５～２．３０、好ましくは０．５０～２．２５、より好ましくは０．５５～２．２０、特に好ましくは０．５８～２．１５である。
該比が上記数値範囲内であれば、重金属類の溶出量を小さくすることができる。また、該比が２．３０を超えると、塩化第一鉄の量が多くなり、材料にかかるコストが過度に大きくなる。
土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比（Ｃｌ／ＳＯ３）は、０．４５～２．３０、好ましくは０．５０～２．２５、より好ましくは０．５５～２．２０、特に好ましくは０．５８～２．１５である。
該比が上記数値範囲内であれば、重金属類の溶出量を小さくすることができる。また、該比が２．３０を超えると、塩化第一鉄の量が多くなり、材料にかかるコストが過度に大きくなる。
【0010】
土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合は、Ｆｅ２Ｏ３換算で、好ましくは２．０～１１．０質量％、より好ましくは２．５～１０．５質量％、さらに好ましくは３．０～１０．０質量％、特に好ましくは４．０～１０．０質量％である。該割合が上記数値範囲内であれば、重金属類の溶出量をより小さくすることができる。また、該割合が１１．０質量％を超えると、塩化第一鉄の量がより多くなり、材料にかかるコストが過度に大きくなる。
土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｃｌの割合は、好ましくは２．０～９．０質量％、より好ましくは２．２～８．８質量％、さらに好ましくは２．４～８．５質量％、特に好ましくは３．０～８．２質量％である。該割合が上記数値範囲内であれば、重金属類の溶出量をより小さくすることができる。また、該割合が９．０質量％を超えると、塩化第一鉄の量が多くなり、材料にかかるコストが過度に大きくなる。
土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中の、Ｆｅ等の割合は、例えば、蛍光Ｘ線分析を用いて、水を含む土工資材の化学組成を分析することで得ることができる。
土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｃｌの割合は、好ましくは２．０～９．０質量％、より好ましくは２．２～８．８質量％、さらに好ましくは２．４～８．５質量％、特に好ましくは３．０～８．２質量％である。該割合が上記数値範囲内であれば、重金属類の溶出量をより小さくすることができる。また、該割合が９．０質量％を超えると、塩化第一鉄の量が多くなり、材料にかかるコストが過度に大きくなる。
土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中の、Ｆｅ等の割合は、例えば、蛍光Ｘ線分析を用いて、水を含む土工資材の化学組成を分析することで得ることができる。
【0011】
本発明の土工資材は、土工資材からの重金属類の溶出量が小さくなる観点や、汎用性等の観点から、廃棄物等の材料を造粒してなる粒状物（造粒物）である。土工資材の粒度は、土工資材の用途に応じて、適宜定めればよいが、好ましくは０．５～５０ｍｍ、より好ましくは１～４０ｍｍ、特に好ましくは５～３５ｍｍである。上記粒度が０．５ｍｍ以上であれば、重金属類の溶出をより小さくすることができる。上記粒度が５０ｍｍ以下であれば、運搬や使用する際に、壊れにくくなる。
なお、「粒度」とは、粒状物における最大寸法（例えば、断面がだ円である粒状物においては、長軸の寸法をいう。）
なお、「粒度」とは、粒状物における最大寸法（例えば、断面がだ円である粒状物においては、長軸の寸法をいう。）
【0012】
土工資材は、重金属類の溶出をより抑制することができる観点から、好ましくは、カルシウムアルミネートの結晶構造（例えば、エトリンガイト、モノサルフェート、モノカーボネート、ヘミカーボネート、ハイドロガーネット、α１－Ｃ４ＡＨ１９、α２－Ｃ４ＡＨ１３、Ｃ３ＡＨ１１、α４－Ｃ２ＡＨ８、Ｃ２ＡＨ５、Ｃ４Ａ３Ｈ３、Ｃ２ＡＨ８、及びＣＡＨ１０等）、及び、フリーデル氏塩の結晶構造を有するものであり、より好ましくは、カルシウムアルミネートの結晶構造、フリーデル氏塩の結晶構造、エトリンガイト、及び、モノサルフェートの結晶構造を有するものである。
【0013】
本発明の土工資材の製造方法の例としては、重金属類を含む廃棄物と塩化第一鉄を混合して混合物を得る混合工程と、該混合物を造粒して、粒状物からなる土工資材であって、土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合（Ｆｅ２Ｏ３換算）とＭｇの割合（ＭｇＯ換算）の比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）が１．０～６．２であり、Ｃｌの割合とＳの割合（ＳＯ３換算）の比（Ｃｌ／ＳＯ３）が０．４５～２．３０である土工資材を得る造粒工程、を含む製造方法が挙げられる。
以下、工程ごとに詳しく説明する。
以下、工程ごとに詳しく説明する。
【0014】
［混合工程］
本工程は、上述した重金属類を含む廃棄物と塩化第一鉄を混合して混合物を得る工程である。
本工程において混合される塩化第一鉄の量は、混合物中の塩化第一鉄の含有率が、好ましくは０．８～２０質量％、より好ましくは１．０～１５質量％、さらに好ましくは１．２～１０質量％、特に好ましくは１．５～８質量％となる量である。上記含有率が０．８質量％以上であれば、重金属類の溶出量をより小さくすることができる。上記含有率が２０質量％以下であれば、材料にかかるコストをより小さくすることができる。
塩化第一鉄は、混合工程の前に、水と混合してスラリー状にしたものであってもよい。
本工程は、上述した重金属類を含む廃棄物と塩化第一鉄を混合して混合物を得る工程である。
本工程において混合される塩化第一鉄の量は、混合物中の塩化第一鉄の含有率が、好ましくは０．８～２０質量％、より好ましくは１．０～１５質量％、さらに好ましくは１．２～１０質量％、特に好ましくは１．５～８質量％となる量である。上記含有率が０．８質量％以上であれば、重金属類の溶出量をより小さくすることができる。上記含有率が２０質量％以下であれば、材料にかかるコストをより小さくすることができる。
塩化第一鉄は、混合工程の前に、水と混合してスラリー状にしたものであってもよい。
【0015】
本工程において、さらに、アルカリ性材料を混合してもよい。アルカリ性材料を混合することによって、得られる土工資材のｐＨを中性領域（例えば、５．８～８．６）とし、その用途に制限が生じないようにしたり、造粒工程において、混合物を造粒しやすくすることができる。
アルカリ性材料の例としては、セメント、生石灰、消石灰、及び高炉スラグ微粉末等が挙げられる。アルカリ性材料は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
セメントの例としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメント等が挙げられる。
アルカリ性材料の例としては、セメント、生石灰、消石灰、及び高炉スラグ微粉末等が挙げられる。アルカリ性材料は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
セメントの例としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメント等が挙げられる。
【0016】
本工程で混合されるアルカリ性材料の量は、混合物中のアルカリ性材料の含有率が、好ましくは０．３～２０質量％、より好ましくは０．５～１５質量％、さらに好ましくは０．７～１０質量％、特に好ましくは１．０～８質量％となる量である。該含有率が０．３質量％以上であれば、得られる土工資材のｐＨを中性領域とする効果や、造粒工程において、混合物を造粒しやすくする効果をより大きくすることができる。該含有率が２０質量％以下であれば、材料にかかるコストをより小さくすることができる。
【0017】
アルカリ性材料のブレーン比表面積は、好ましくは２，０００～１０，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２，５００～９，５００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは３，０００～９，５００ｃｍ２／ｇである。該比表面積が２，０００ｃｍ２／ｇ以上であれば、重金属類の溶出量をより小さくすることができる。該比表面積が１０，０００ｃｍ２／ｇ以下であれば、材料の入手が容易となる。
アルカリ性材料がセメントである場合、セメントのブレーン比表面積は、好ましくは２，０００～５，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２，５００～４，５００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは２，８００～４，３００ｃｍ２／ｇである。該比表面積が２，０００ｃｍ２／ｇ以上であれば、重金属類の溶出量をより小さくすることができる。該比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ以下であれば、材料の入手が容易となる。
アルカリ性材料が消石灰である場合、セメントのブレーン比表面積は、好ましくは５，０００～１０，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは６，０００～９，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは７，０００～８，７００ｃｍ２／ｇである。該比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ以上であれば、重金属類の溶出量をより小さくすることができる。該比表面積が１０，０００ｃｍ２／ｇ以下であれば、材料の入手が容易となる。
アルカリ性材料がセメントである場合、セメントのブレーン比表面積は、好ましくは２，０００～５，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２，５００～４，５００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは２，８００～４，３００ｃｍ２／ｇである。該比表面積が２，０００ｃｍ２／ｇ以上であれば、重金属類の溶出量をより小さくすることができる。該比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ以下であれば、材料の入手が容易となる。
アルカリ性材料が消石灰である場合、セメントのブレーン比表面積は、好ましくは５，０００～１０，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは６，０００～９，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは７，０００～８，７００ｃｍ２／ｇである。該比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ以上であれば、重金属類の溶出量をより小さくすることができる。該比表面積が１０，０００ｃｍ２／ｇ以下であれば、材料の入手が容易となる。
【0018】
本工程において、さらに、水を混合してもよい。水を混合することによって、造粒工程において、混合物を造粒しやすくすることができる。
本工程で混合される水の量は、廃棄物の性状によっても異なるが、混合物中の水（ただし、廃棄物に含まれている水を除く。）の含有率が、好ましくは５～５０質量％、より好ましくは１０～４０質量％、さらに好ましくは１５～３５質量％、特に好ましくは２０～３０質量％となる量である。水の含有率が５質量％以上であれば、より容易に造粒することができる。該含有率が５０質量％以下であれば、得られる土工資材の強度をより向上することができる。
本工程で混合される水の量は、廃棄物の性状によっても異なるが、混合物中の水（ただし、廃棄物に含まれている水を除く。）の含有率が、好ましくは５～５０質量％、より好ましくは１０～４０質量％、さらに好ましくは１５～３５質量％、特に好ましくは２０～３０質量％となる量である。水の含有率が５質量％以上であれば、より容易に造粒することができる。該含有率が５０質量％以下であれば、得られる土工資材の強度をより向上することができる。
【0019】
本工程において、造粒工程において造粒される土工資材の粒度の大きさや、土工資材の取り扱いや、造粒方法に応じて、造粒剤を混合してもよい。
造粒剤としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアルコール、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、デンプン、グアガム、コンニャク飛粉、ベントナイト等が挙げられる。
造粒剤としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアルコール、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、デンプン、グアガム、コンニャク飛粉、ベントナイト等が挙げられる。
【0020】
［造粒工程］
本工程は、前工程で得られた混合物を造粒して、粒状物からなる土工資材であって、土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合がＦｅ２Ｏ３換算で２．０～１１．０質量％であり、Ｃｌの割合が２．０～９．０質量％である土工資材を得る工程である。
造粒方法の例としては、転動造粒、撹拌造粒、圧縮造粒、押出造粒等が挙げられる。また、造粒に用いられる装置の例としては、パンペレタイザー、ミキサー、ディスクペレッター等が挙げられる。
本工程は、前工程で得られた混合物を造粒して、粒状物からなる土工資材であって、土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、Ｆｅの割合がＦｅ２Ｏ３換算で２．０～１１．０質量％であり、Ｃｌの割合が２．０～９．０質量％である土工資材を得る工程である。
造粒方法の例としては、転動造粒、撹拌造粒、圧縮造粒、押出造粒等が挙げられる。また、造粒に用いられる装置の例としては、パンペレタイザー、ミキサー、ディスクペレッター等が挙げられる。
【実施例】
【0021】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）廃棄物Ａ；焼却灰、セレン及びその化合物の溶出量：０．０３２ｍｇ／リットル、六価クロム化合物の溶出量：０．１０ｍｇ／リットル
（２）廃棄物Ｂ；焼却灰、セレン及びその化合物の溶出量：０．０２６ｍｇ／リットル、六価クロム化合物の溶出量：０．２１ｍｇ／リットル
（３）廃棄物Ｃ；焼却灰、セレン及びその化合物の溶出量：０．０１２ｍｇ／リットル、六価クロム化合物の溶出量：０．１６ｍｇ／リットル
（４）塩化第一鉄（表１、４中、「塩化鉄」と示す。）：試薬
（５）普通ポルトランドセメント（表１中、「普通セメント」と示す。）；太平洋セメント社製、ブレーン比表面積：３，３５０ｃｍ２／ｇ
（６）高炉セメントＢ種（表４中、「ＢＢセメント」と示す。）；太平洋セメント社製、ブレーン比表面積：３，７５０ｃｍ２／ｇ
（７）消石灰；ブレーン比表面積：８，３００ｃｍ２／ｇ
廃棄物Ａ～Ｃのセレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量は、環境省告示第１８号に準拠して測定したものである。
［使用材料］
（１）廃棄物Ａ；焼却灰、セレン及びその化合物の溶出量：０．０３２ｍｇ／リットル、六価クロム化合物の溶出量：０．１０ｍｇ／リットル
（２）廃棄物Ｂ；焼却灰、セレン及びその化合物の溶出量：０．０２６ｍｇ／リットル、六価クロム化合物の溶出量：０．２１ｍｇ／リットル
（３）廃棄物Ｃ；焼却灰、セレン及びその化合物の溶出量：０．０１２ｍｇ／リットル、六価クロム化合物の溶出量：０．１６ｍｇ／リットル
（４）塩化第一鉄（表１、４中、「塩化鉄」と示す。）：試薬
（５）普通ポルトランドセメント（表１中、「普通セメント」と示す。）；太平洋セメント社製、ブレーン比表面積：３，３５０ｃｍ２／ｇ
（６）高炉セメントＢ種（表４中、「ＢＢセメント」と示す。）；太平洋セメント社製、ブレーン比表面積：３，７５０ｃｍ２／ｇ
（７）消石灰；ブレーン比表面積：８，３００ｃｍ２／ｇ
廃棄物Ａ～Ｃのセレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量は、環境省告示第１８号に準拠して測定したものである。
【0022】
［実施例１～４、比較例１～２］
廃棄物Ａと塩化第一鉄と普通ポルトランドセメントを、ヘンシェルミキサを用いて混合して混合物を得た。得られた混合物に、水を加えた後、混練造粒機、（北川鉄工所社製、商品名「ペレガイヤ」）用いて造粒し、粒度が３０ｍｍである土工資材を得た。なお、各材料の配合割合を表１に示す。
得られた土工資材の化学組成を、走査型蛍光Ｘ線分析装置（リガク社製、商品名「ＺＳＸ Ｐｒｉｍｕｓ ＩＶ型」）を用いて、半定量（オーダー）分析によって分析し、土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳＯ３、Ｃｌ及びＭｇＯの含有率を各々測定した。また、Ｆｅ２Ｏ３とＭｇＯの比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）及び、ＣｌとＳＯ３の比（Ｃｌ／ＳＯ３）を算出した。結果を表２に示す。
廃棄物Ａと塩化第一鉄と普通ポルトランドセメントを、ヘンシェルミキサを用いて混合して混合物を得た。得られた混合物に、水を加えた後、混練造粒機、（北川鉄工所社製、商品名「ペレガイヤ」）用いて造粒し、粒度が３０ｍｍである土工資材を得た。なお、各材料の配合割合を表１に示す。
得られた土工資材の化学組成を、走査型蛍光Ｘ線分析装置（リガク社製、商品名「ＺＳＸ Ｐｒｉｍｕｓ ＩＶ型」）を用いて、半定量（オーダー）分析によって分析し、土工資材の全質量から強熱減量を除いた質量１００質量％中、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳＯ３、Ｃｌ及びＭｇＯの含有率を各々測定した。また、Ｆｅ２Ｏ３とＭｇＯの比（Ｆｅ２Ｏ３／ＭｇＯ）及び、ＣｌとＳＯ３の比（Ｃｌ／ＳＯ３）を算出した。結果を表２に示す。
【0023】
また、得られた土工資材のセレン及びその化合物の溶出量（表３、６、９中、「セレン」と示す。）、並びに、六価クロム化合物の溶出量（表３、６、９中、「六価クロム」と示す。）を、環境省告示第１８号に準拠して測定した。
また、Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製、商品名「Ｘ´ Ｐｅｒｔ ＰＲＯ
ＭＲＤ」）を用いて、土工資材の結晶構造を分析した。表３において、表３に示す結晶構造を有する場合を「〇」とし、有しない場合を「－」とした。
さらに、土工資材の植害試験として、「植物に対する害に関する栽培試験の方法（５９農蚕第１９４３号通知（抄））」に準拠して、荒木田土とピートモスを５０：５０の割合で混合してなる土壌１００質量部に対して、１０質量部となる量の、製造後７日間経過した上記土工資材を添加し、混合した後、得られた混合物にトールフェスクを播種し、３０日間生育を行った。生育後のトールフェスクの質量を測定し、該質量と、対象区（土工資材を添加しない以外は同様にした土壌）において同様に生育したトールフェスクの質量の比（トールフェスクの質量／対象区で生育したトールフェスクの質量）を算出し、該比が０．６以上の場合を「〇」０．６未満の場合を「×」とした。
結果を表３に示す。
また、Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製、商品名「Ｘ´ Ｐｅｒｔ ＰＲＯ
ＭＲＤ」）を用いて、土工資材の結晶構造を分析した。表３において、表３に示す結晶構造を有する場合を「〇」とし、有しない場合を「－」とした。
さらに、土工資材の植害試験として、「植物に対する害に関する栽培試験の方法（５９農蚕第１９４３号通知（抄））」に準拠して、荒木田土とピートモスを５０：５０の割合で混合してなる土壌１００質量部に対して、１０質量部となる量の、製造後７日間経過した上記土工資材を添加し、混合した後、得られた混合物にトールフェスクを播種し、３０日間生育を行った。生育後のトールフェスクの質量を測定し、該質量と、対象区（土工資材を添加しない以外は同様にした土壌）において同様に生育したトールフェスクの質量の比（トールフェスクの質量／対象区で生育したトールフェスクの質量）を算出し、該比が０．６以上の場合を「〇」０．６未満の場合を「×」とした。
結果を表３に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】
表３から、本発明の土工資材（実施例１～４）は、セレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量が環境基準値（セレン及びその化合物：０．０１ｍｇ／リットル、六価クロム化合物：０．０５ｍｇ／リットル）以下であることがわかる。また、植害試験の結果も良好であることがわかる。
一方、比較例１～２は、セレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量の少なくとも一方が環境基準値を満たしておらず、植害試験の結果も悪いことがわかる。
一方、比較例１～２は、セレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量の少なくとも一方が環境基準値を満たしておらず、植害試験の結果も悪いことがわかる。
【0028】
［実施例５～７、比較例３～４］
廃棄物Ｂと塩化第一鉄と高炉セメントＢ種を、ヘンシェルミキサを用いて混合して混合物を得た。得られた混合物に、水を加えた後、混練造粒機、（北川鉄工所社製、商品名「ペレガイヤ」）用いて造粒し、粒度が３０ｍｍである土工資材を得た。なお、各材料の配合割合を表４に示す。
得られた土工資材のセレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量の測定等を実施例１と同様にして行った。
結果を表５～６に示す。
廃棄物Ｂと塩化第一鉄と高炉セメントＢ種を、ヘンシェルミキサを用いて混合して混合物を得た。得られた混合物に、水を加えた後、混練造粒機、（北川鉄工所社製、商品名「ペレガイヤ」）用いて造粒し、粒度が３０ｍｍである土工資材を得た。なお、各材料の配合割合を表４に示す。
得られた土工資材のセレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量の測定等を実施例１と同様にして行った。
結果を表５～６に示す。
【0029】
【表4】
【0030】
【表5】
【0031】
【表6】
【0032】
表６から、本発明の土工資材（実施例５～７）は、セレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量が環境基準値（セレン及びその化合物：０．０１ｍｇ／リットル、六価クロム化合物：０．０５ｍｇ／リットル）以下であることがわかる。また、植害試験の結果も良好であることがわかる。
一方、比較例３～４は、セレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量の少なくとも一方が環境基準値を満たしておらず、植害試験の結果も悪いことがわかる。
一方、比較例３～４は、セレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量の少なくとも一方が環境基準値を満たしておらず、植害試験の結果も悪いことがわかる。
【0033】
［実施例８～９、比較例５］
廃棄物Ｃと、塩化第一鉄と水を混合してなる塩化第一鉄溶液（表７中、「塩化鉄溶液」と示す。塩化第一鉄溶液中、塩化第一鉄の濃度：３２質量％）と消石灰を、ヘンシェルミキサを用いて混合して混合物を得た。得られた混合物に、水を加えた後、混練造粒機、（北川鉄工所社製、商品名「ペレガイヤ」）用いて造粒し、粒度が３０ｍｍである土工資材を得た。なお、各材料の配合割合を表７に示す。
得られた土工資材のセレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量の測定等を実施例１と同様にして行った。
結果を表８～９に示す。
廃棄物Ｃと、塩化第一鉄と水を混合してなる塩化第一鉄溶液（表７中、「塩化鉄溶液」と示す。塩化第一鉄溶液中、塩化第一鉄の濃度：３２質量％）と消石灰を、ヘンシェルミキサを用いて混合して混合物を得た。得られた混合物に、水を加えた後、混練造粒機、（北川鉄工所社製、商品名「ペレガイヤ」）用いて造粒し、粒度が３０ｍｍである土工資材を得た。なお、各材料の配合割合を表７に示す。
得られた土工資材のセレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量の測定等を実施例１と同様にして行った。
結果を表８～９に示す。
【0034】
【表7】
【0035】
【表8】
【0036】
【表9】
【0037】
表９から、本発明の土工資材（実施例８～９）は、セレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量が環境基準値（セレン及びその化合物：０．０１ｍｇ／リットル、六価クロム化合物：０．０５ｍｇ／リットル）以下であることがわかる。また、植害試験の結果も良好であることがわかる。
一方、比較例５は、セレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量が環境基準値を満たしておらず、植害試験の結果も悪いことがわかる。
一方、比較例５は、セレン及びその化合物の溶出量、並びに、六価クロム化合物の溶出量が環境基準値を満たしておらず、植害試験の結果も悪いことがわかる。