專利名稱：將含有石棉的固體廢棄物無害化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將含有石棉的固體廢棄物無害化的方法。
背景技術(shù)：
石棉(asbestos)是一種天然產(chǎn)生的纖維狀結(jié)晶礦物，由于具有優(yōu)異的耐酸性、耐 堿性、耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度，所以長年以來一直被用于建筑材料、電氣制品、汽車或家庭 用品等廣泛領(lǐng)域。但是，已知石棉對(duì)人體有害，可以引起肺癌或惡性間皮瘤等，近年，其使用已 被全面禁止。與此相伴，含有石棉的廢棄物(以下也稱作“含石棉的廢棄物”)大量產(chǎn) 生，如何處理上述廢棄物逐漸成為較大問題。對(duì)于上述含石棉的廢棄物的處理，根據(jù)“關(guān)于廢棄物的處理及清除的法律”已 被嚴(yán)格管理，含石棉的廢棄物的處置方法大致分為管理型最終處置和熔融處理。一直 以來，含石棉的廢棄物幾乎全部采用管理型最終處置，但由于難以確保新的最終處置場(chǎng) 所，所以現(xiàn)在正向熔融處理發(fā)展。但是，所述熔融處理在1,500°C以上的高溫下處理含石棉的廢棄物使其熔融， 由于處理溫度非常高，例如用于處理的加熱爐需要使用特殊的耐熱性材料，所以上述熔 融處理用設(shè)備的建立需要高額費(fèi)用。并且，即使建立了上述高溫處理用設(shè)備，還存在處 理設(shè)備在短時(shí)間內(nèi)顯著劣化的問題。并且，為了維持上述高溫需要巨大的能量，因此 也不能不考慮燃料成本，并且伴隨著加熱處理直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳的量也是巨大 的。因此，人們謀求一種能在更低的溫度下將含石棉的廢棄物轉(zhuǎn)化為更安全形態(tài)的處置 方法。作為其對(duì)策已經(jīng)公開了多種方案。例如，專利文獻(xiàn)1公開了在含石棉的廢棄物 中加入氧化鋁進(jìn)行燒成的方法，在此方法中，在1280°C左右的溫度下進(jìn)行燒成。另外， 專利文獻(xiàn)2公開了使含石棉的廢棄物和城市垃圾焚燒灰的混合物反應(yīng)使其燒結(jié)的方法， 在此情況下所謂焚燒灰是指通過城市垃圾的焚燒處理產(chǎn)生的以Ca、Si、Al、Mg、Na、 K、P無機(jī)成分為主成分的廢棄物。并且，專利文獻(xiàn)3公開了在含石棉的廢棄物中加入硅 酸鈉或硅酸鉀的水溶液制成煉土狀，使其一次性干燥后進(jìn)行燒成·燒結(jié)的方法。專利文獻(xiàn)1 日本特開平5-138147號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開平9-206726號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開平9-110514號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種將含石棉的廢棄物無害化的方法，所述方法可以將 其加熱處理過程中的能量成本抑制在低水平并且安全性高。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種將含石棉的廢棄物無害化的方法，所述方法 維持低能量成本及高安全性，同時(shí)對(duì)加熱處理設(shè)備中爐材的攻擊少。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種將含石棉的廢棄物無害化的方法，所述方法 維持低能量成本及高安全性，同時(shí)可以進(jìn)一步提高無害化。本發(fā)明人等為了達(dá)到上述目的進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在處理含石棉的廢棄 物時(shí)，通過將作為其處理劑的堿金屬硅酸鹽(alkali silicate)以固體狀態(tài)與含石棉的廢棄物 混合、加熱，可以達(dá)成上述課題。因此，本發(fā)明涉及一種含石棉的廢棄物的處理方法，其中包括將含有石棉的廢 棄物與固體狀堿金屬硅酸鹽混合、加熱。進(jìn)而，本發(fā)明涉及下述方法，所述方法通過將含有石棉的廢棄物與固體狀的堿 金屬硅酸鹽混合、加熱來處理含石棉的廢棄物，其中，堿金屬硅酸鹽的Si02/M20的摩爾 比(M表示堿金屬)為1 3.5。本發(fā)明還涉及一種含有固體狀堿金屬硅酸鹽的、含石棉的廢棄物無害化用處理 劑。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種硅酸肥料，所述硅酸肥料是通過將含有石棉的廢棄物與 固體狀的堿金屬硅酸鹽混合、加熱而制造的。本發(fā)明還涉及一種建筑材料，所述建筑材料是通過將含有石棉的廢棄物與固體 狀的堿金屬硅酸鹽混合、加熱而制造的。


[圖1]表示將石棉線與摩爾比為0.5、1、2或3的硅酸鈉混合，在坩堝內(nèi)在900°C 下加熱1小時(shí)后該混合物的電子顯微鏡照片(倍率500倍)。(a) Si02/Na20的摩爾比 為0.5的硅酸鈉，(b) Si02/Na20的摩爾比為1的硅酸鈉，(c) Si02/Na20的摩爾比為2的 硅酸鈉，(d) Si02/Na20的摩爾比為3的硅酸鈉。[圖2]表示將石棉線與摩爾比為0.5、1或2的硅酸鈉混合，在坩堝內(nèi)在600°C、 750°C或1000°C下加熱1小時(shí)后該混合物的電子顯微鏡照片(倍率500倍)。A SiO2/ Na2O的摩爾比為0.5的硅酸鈉-加熱溫度750 0C, B (b) Si02/Na20的摩爾比為1的硅酸 鈉_加熱溫度600°C，(c) Si02/Na20的摩爾比為1的硅酸鈉-加熱溫度750°C，C (d) Si02/Na20的摩爾比為2的硅酸鈉-加熱溫度600°C，(e) Si02/Na20的摩爾比為2的硅酸 鈉_加熱溫度750°C，(f) Si02/Na20的摩爾比為2的硅酸鈉-加熱溫度1000°C。[圖3]表示將石棉線與摩爾比為0.5、1、2或3的硅酸鈉混合，在坩堝內(nèi)在 1200°C下加熱1小時(shí)后拍攝的坩堝內(nèi)的照片。(a)Si02/Na20的摩爾比為0.5的硅酸鈉， (b) Si02/Na20的摩爾比為1的硅酸鈉，(c) Si02/Na20的摩爾比為2的硅酸鈉，(d) SiO2/ Na2O的摩爾比為3的硅酸鈉。[圖4]A表示未進(jìn)行任何處理的石棉線的電子顯微鏡照片(倍率500倍)。 B表示未添加硅酸鈉進(jìn)行加熱處理的石棉線的電子顯微鏡照片(倍率500倍) ((a) 6000C ； (b) 7500C ； (c) 9000C ； (d) IOOO0C ) C 表示將石棉線在坩堝內(nèi)在 1200°C下加熱1小時(shí)后拍攝的坩堝內(nèi)的照片。[圖5]A表示將石棉線與含水率為20重量％的硅酸鈉(Si02/Na20的摩爾比 為2)混合，在坩堝內(nèi)在750°C或900°C下加熱1小時(shí)后該混合物的電子顯微鏡照片(倍 率500倍)((a)750°C，(b)900°C))。B 表示將石棉線與含水率為57重量％的硅酸鈉(Si02/Na20的摩爾比為2)混合，在坩堝內(nèi)在900°C下加熱1小時(shí)后該混合物的電子顯微 鏡照片(倍率500倍)。C表示將石棉線與含水率為20重量％的硅酸鈉(Si02/Na20 的摩爾比為2)混合，在坩堝內(nèi)在1200°C下加熱1小時(shí)后拍攝的坩堝內(nèi)的照片。[圖6]表示將石棉線與平均粒徑為700μ m或3.4mm的硅酸鈉(Si02/Na20的摩 爾比均為2)混合，在坩堝內(nèi)在900°C下加熱1小時(shí)后該混合物的電子顯微鏡照片(倍率 500倍)。A 平均粒徑為700 μ m ； B 平均粒徑為3.4mm。[圖7]表示將5g耐火磚在坩堝內(nèi)在1200°C下加熱7小時(shí)后拍攝的坩堝內(nèi)的照片 (A)、將5g各種硅酸鈉和5g耐火磚一起在坩堝內(nèi)在1200°C下加熱7小時(shí)后拍攝的坩堝內(nèi) 的照片(B_(b)、(d)、(f)或(h))，及將5g各種硅酸鈉單獨(dú)在坩堝內(nèi)在1200°C下加熱7 小時(shí)后拍攝的坩堝內(nèi)的照片(B-(a)、(c)、(e)或(g))。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中處理的“含有石棉的廢棄物”只要是含有石棉的廢棄物即可，沒有特 殊限定，上述“關(guān)于廢棄物的處理及清除的法律”及其他政省令等中定義的“廢石棉 等”、“含石棉的廢棄物”及“含石棉的工業(yè)廢棄物”也包括在本發(fā)明的“含有石棉的 廢棄物”中。通常，本發(fā)明的方法中涉及的是上述“含有石棉廢棄物”中的固體物質(zhì)， 即“含有石棉的固體廢棄物(本說明書中也稱作“含石棉的固體廢棄物”)”。上述含石棉的固體廢棄物含有通常被歸類為石棉的成分，例如纖蛇石棉、鐵石 棉或青石棉等中的任一種成分。此處，所述含石棉的固體廢棄物中除石棉之外的成分，沒有特殊限定，例如為 建筑廢材時(shí)，存在混合有混凝土或砂漿、各種磚、浙青、木材、樹脂等的情況，但即使 含有上述成分也沒有問題，可以進(jìn)行本發(fā)明的無害化處理。作為本發(fā)明中處理的含石棉的固體廢棄物，沒有特殊限定，例如可以舉出含有 下述物質(zhì)的廢棄物石棉制石棉布(布)、石棉線(細(xì)繩)、石棉帶、石棉片、石棉線、 石棉板、石棉衣服、接合墊片、密封材料、石棉粉末與玻璃熔爐內(nèi)粘土的連接物、熔融 乙炔氣瓶內(nèi)的多孔物、石棉水泥柱體、擠壓成型水泥板、住宅屋面用飾面水泥瓦、纖維 增強(qiáng)水泥板、纖維增強(qiáng)水泥護(hù)墻板、離合器摩擦襯片(clutch facing)、離合器摩擦襯片 (clutch lining),剎車片、制動(dòng)帶摩擦襯片、粘合劑等。另外，本發(fā)明中的含石棉的固體廢棄物可以為從放置上述含石棉的材料的現(xiàn)場(chǎng) 以任意方法回收得到的物質(zhì)，例如可以是為了防止石棉飛散通過噴水等使廢棄物潤濕， 進(jìn)行回收、解體所得的物質(zhì)，對(duì)于含石棉的固體廢棄物的回收、解體方法沒有特殊限 制。另外，實(shí)施本發(fā)明時(shí)為了容易地與堿金屬硅酸鹽混合，優(yōu)選預(yù)先粉碎含石棉的 固體廢棄物。粉碎后的大小越小利用堿金屬硅酸鹽進(jìn)行處理的效率越高，但上述情況使 粉碎成本等變高或也容易引起粉塵的產(chǎn)生。一般而言，只要粉碎至可以通過篩孔為5cm 的篩的程度的大小大概就足夠了，但為了達(dá)到更均勻的混合狀態(tài)，優(yōu)選粉碎至可以通過 篩孔Icm的篩的程度的大小，更優(yōu)選粉碎至可以通過篩孔為5.6_(3.5目)的篩的程度的 大小。通常不需要將全部量均粉碎至能通過篩孔為0.1mm(149目)的篩，也沒有必要粉 碎至全部量均能通過篩孔為0.5mm(50目)的篩。
含石棉的固體廢棄物的粉碎，可以使用任意的公知粉碎機(jī)，例如使用磨機(jī)或粉 碎機(jī)等進(jìn)行。另外粉碎時(shí)為了抑制粉塵產(chǎn)生，可以事前用水等使其潤濕。本發(fā)明中，使用固體狀的堿金屬硅酸鹽作為用于將含石棉的固體廢棄物無害化 的處理劑。此處所謂“固體狀”是指在常溫常壓下使固體的堿金屬硅酸鹽不變?yōu)槿芤夯?其他相狀態(tài)，即直接以固體的形式使用堿金屬硅酸鹽來處理含石棉的固體廢棄物。需要說明的是，作為本發(fā)明中的堿金屬硅酸鹽可以使用結(jié)晶堿金屬硅酸鹽或無 定形堿金屬硅酸鹽中的任一種，結(jié)晶堿金屬硅酸鹽為無水物時(shí)或含水率約60重量％以下 時(shí)在常溫常壓下以固體存在，另一方面，無定形堿金屬硅酸鹽為無水物時(shí)或含水率約25 重量％以下時(shí)在常溫常壓下以固體存在。也可以將無定形堿金屬硅酸鹽及結(jié)晶堿金屬硅 酸鹽適當(dāng)混合進(jìn)行使用。本發(fā)明中，使用固體狀的堿金屬硅酸鹽促進(jìn)含石棉的廢棄物的無害化，另外由 于堿金屬硅酸鹽的熔點(diǎn)比較低，所以即使在較低的溫度下也能得到由堿金屬硅酸鹽產(chǎn)生 的被覆效果，因此與通過只加熱含石棉的廢棄物進(jìn)行的無害化處理或使用氧化鋁的無害 化處理相比較，可以大大降低加熱溫度，由此可以大幅削減能量成本。并且，通過將含 石棉的固體廢棄物與上述固體狀的堿金屬硅酸鹽混合、加熱進(jìn)行處理，與以含有堿金屬 硅酸鹽的水溶液的形式使用堿金屬硅酸鹽的情況相比，由于不需要揮散·除去水，所以 可以將能量成本抑制在較低水平，并且由于不需要擔(dān)心由加熱處理中的發(fā)泡引起的體積 激增，所以可以安全地進(jìn)行處理操作。另外，通過使用固體狀的堿金屬硅酸鹽，也可以 期待與堿金屬硅酸鹽有關(guān)的保存穩(wěn)定性的提高、保管成本和搬運(yùn)成本的削減。堿金屬硅酸鹽的各種類型是一直以來已知的，本發(fā)明中沒有特殊限定，可以使 用任意的固體狀堿金屬硅酸鹽，作為例子可以舉出以下例子?！ひ允絅aMSix02x+1 · yH20表示的頁硅酸鹽式中，M為鈉或氫，χ為1.9 4的數(shù)，y為0 20的數(shù)，并且χ的優(yōu)選值為 2、3 或 4。上述種類的頁硅酸鹽在歐洲專利(EP-B)第0164514號(hào)說明書中被公開。頁 硅酸鹽優(yōu)選上述式中的M為鈉并且χ為2或3的值。特別優(yōu)選β-及δ-二硅酸鈉 Na2Si2O5 · H2O這兩種，此處，β-二硅酸鈉例如可以通過國際專利申請(qǐng)公開第91/08171 號(hào)中公開的方法獲得。β " 二硅酸鈉可以通過商業(yè)渠道獲得名稱為 SKS_7的產(chǎn)品，并 且δ-二硅酸鈉可以通過商業(yè)渠道獲得名稱為 SKS_6 (ClariantGmbH的產(chǎn)品)的產(chǎn)品?！ひ允絅aMSix02x+1 · yH20表示的微細(xì)層狀結(jié)晶二硅酸鈉式中，M為鈉或氫，χ為1.9 4的數(shù)，并且y為0 20的數(shù)，以0 40重量％ 的比例含有α-二硅酸鈉、以0 40重量％的比例含有β-二硅酸鈉、以40 100重 量％的比例含有S-二硅酸鈉及以0 40重量％的比例含有無定形成分，含有低于60% 的網(wǎng)上殘?jiān)?，并且不含偏硅酸鈉(Sodiummetasilicate)。上述種類的硅酸鹽在德國專利申 請(qǐng)公開(DE-A)第19830591號(hào)的說明書中被公開。另外，可以通過商業(yè)渠道獲得名稱為 Ecolayer (株式會(huì)社TOKUYAMASILTECH的產(chǎn)品)的產(chǎn)品?！ひ允絏Na20*ySi02*zP205表示的結(jié)晶性頁硅酸鈉式中，χ y之比為0.35 0.6，χ ζ之比為1.75 1200，并且y ζ之比為 4 2800。上述種類的硅酸鈉在德國專利申請(qǐng)公開(DE-A)第19601063號(hào)的說明書中被
6公開。具有高結(jié)晶度及非常高的鈣鍵合能的上述含磷頁硅酸鹽也同樣可以在本發(fā)明中優(yōu) 選使用?！?WSaM12O · bE02 · CX2O5 · dZ03 · SiO2 · eH20 表示的結(jié)晶性堿金屬頁
硅酸鹽式中，M1為堿金屬，E為元素周期表的IVA族的元素，X為VA族的元素并且 Z為ViA族的元素，并且符合以下條件0.25<a<6.252.5 · 10_4<b<5.630<c<2.810<d<5.630《e《15.3。此處，優(yōu)選的結(jié)晶性堿金屬頁硅酸鹽為含有一定量磷、硫及/或碳的頁硅酸
Τττ . ο·以式Na20*xSi02*yH20表示的高堿性結(jié)晶性硅酸鈉式中，χ表示1.2 2.1的數(shù)，并且y表示O 20的數(shù)。上述高堿性結(jié)晶性硅 酸鈉可以由70 98重量％比例的層狀二硅酸鈉及2 30重量％比例的下式表示的非頁 硅酸鹽性硅酸鈉組成，Na20*vSi02*wH20[式中，ν為0.05 2的數(shù)，并且w為0 20的數(shù)]。·以式XM12O · 7幻02表示的難溶性堿金屬硅酸鹽，所述難溶性堿金屬硅酸鹽在 非頁硅酸鹽性堿金屬硅酸鹽的環(huán)境中以微細(xì)分布的形式含有堿金屬頁硅酸鹽而形成式中，M1為堿金屬并且y/x為(1.9 500) 1。上述堿金屬硅酸鹽的整體相 當(dāng)于下式αΜ!20 · bMnO · CX2O3 · dZ205 · eSi02 · ffl20[式中，M1為堿金屬，Mn為堿土金屬，X為元素周期表的IIIA族元素并且Z為 VA族元素，并且符合以下條件0.5<a<l ；0<b<0.5 ；0<c/e<0.05 ；0<d/e<0.25 ；1.9<e<4 ；0《沄20]。但是，本發(fā)明中，其中使用下式表示的堿金屬硅酸鹽。aM20 · bSi02 · ηΗ20式中，M為堿金屬，優(yōu)選鈉及/或鉀，a為0.5 2的實(shí)數(shù)，b為0.5 3的實(shí) 數(shù)，a及b滿足0.5《b/a《5，優(yōu)選滿足l《b/a《3.5，特別優(yōu)選滿足1.5《b/a《2.5，并且η為下 述實(shí)數(shù)，即，由上述a、b及M確定的堿金屬硅酸鹽中能在常溫常壓下維持為固體的上限 值以下的實(shí)數(shù)。一般而言，η為0 9的實(shí)數(shù)。此處，上述式中的b/a表示SiO2相對(duì)于 M2O的摩爾比，即Si02/M20的摩爾比(M表示堿金屬)。
需要說明的是，作為普通堿金屬硅酸鹽的硅酸鈉或硅酸鉀，通常，多含有由原 料或制造設(shè)備帶來的雜質(zhì)，但本發(fā)明中，只要為與市售的硅酸鈉(例如和光純藥工業(yè)株 式會(huì)社制偏硅酸鈉)含有相同程度雜質(zhì)的硅酸鈉或硅酸鉀，則沒有問題均可以使用。具 體而言，使用硅酸鈉或硅酸鉀中任一種時(shí)，優(yōu)選除硅酸鈉或硅酸鉀之外所含的成分以干 量基準(zhǔn)計(jì)為3重量％以下。作為上述堿金屬硅酸鹽，例如為可以通過商業(yè)渠道獲得的和光純藥工業(yè)株式會(huì) 社制原硅酸鈉η水鹽(摩爾比=0.5)、關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社制無水偏硅酸鈉(摩爾比=1)、 株式會(huì)社TOKUYAMASILTECH制層狀結(jié)晶二硅酸鈉(商品名Ecolayer)(摩爾比=2) 及株式會(huì)社Tokuyama制中模數(shù)無水硅酸鈉(摩爾比=3)等。并且，本發(fā)明人等對(duì)加熱處理中發(fā)生的對(duì)爐材的侵蝕與堿金屬硅酸鹽的石棉無 害化作用的關(guān)系進(jìn)行了進(jìn)一步檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)堿金屬硅酸鹽的Si02/M20的摩爾比低于1 時(shí)堿侵蝕對(duì)爐材開始產(chǎn)生影響，另一方面Si02/M20的摩爾比超過3.5時(shí)，由于堿成分的 減少，堿金屬硅酸鹽的作用下降，呈現(xiàn)出石棉的無害化不充分的趨勢(shì)。因此，堿金屬硅 酸鹽的Si02/M20的摩爾比優(yōu)選為1 3.5。并且，Si02/M20的摩爾比為1 3、優(yōu)選為1.5 2.5、特別優(yōu)選為2時(shí)，堿金屬 硅酸鹽的熔點(diǎn)最低，由熔融堿金屬硅酸鹽產(chǎn)生的被覆從加熱工序的初期階段開始進(jìn)行。 因此，從處理含石棉的廢棄物的能力、由堿金屬硅酸鹽產(chǎn)生的被覆效果及對(duì)加熱爐的影 響考慮，Si02/M20之比最優(yōu)選為1.5 2.5，特別優(yōu)選為2。作為本發(fā)明中的固體狀的堿金屬硅酸鹽，例如可以使用粉末狀、粒狀或球狀。 從混合容易性的觀點(diǎn)考慮優(yōu)選使用粉末狀或粒狀。此處，所謂“粉末狀”是指平均粒徑在Iym Imm范圍內(nèi)的粒子，所謂“粒 狀”是指平均粒徑大于Imm小于50mm的粒子，但在任何情況下其形狀均沒有特殊限 定，只要具有上述范圍內(nèi)的粒徑即可。使用粉末狀或粒狀的堿金屬硅酸鹽時(shí)，其平均粒徑優(yōu)選為ΙΟμιη 20mm。對(duì) 于粉末狀或粒狀的堿金屬硅酸鹽，粒子越大越容易處理，但為了更均勻地混合，平均粒 徑小的粒子是有利的，因此較優(yōu)選平均粒徑為ΙΟμιη 5_的粒子，例如平均粒徑為 IOym Imm的粒子。但是，特別是使用平均粒徑為ΙΟμιη Imm的粉末狀堿金屬硅酸鹽時(shí)，在加熱 處理后出現(xiàn)的混合不均減少，并且使用平均粒徑為10 μ m 200 μ m、特別是為10 μ m 150 μ m的粉末狀堿金屬硅酸鹽時(shí)，由于含石棉的廢棄物和堿金屬硅酸鹽非常均勻地反 應(yīng)，所以加熱處理后完全觀察不到混合不均，可以判斷石棉的結(jié)構(gòu)喪失度變大。因此， 特別優(yōu)選使用平均粒徑為ΙΟμιη 1mm、優(yōu)選為10 μ m 200 μ m、特別優(yōu)選為ΙΟμιη 150 μ m的粉末狀堿金屬硅酸鹽。粉末狀或粒狀堿金屬硅酸鹽的平均粒徑可以通過使用分析篩的粒度測(cè)定方法進(jìn) 行測(cè)定。使用分析篩的粒度測(cè)定可以按照J(rèn)IS K0069的化學(xué)制品的篩分試驗(yàn)方法進(jìn)行。具 體而言，以篩孔大的篩放在上層的方式重疊幾個(gè)篩，在最上面的篩上放入粉末或顆粒， 通過手動(dòng)或機(jī)械使其振動(dòng)。然后，測(cè)定殘留在各篩上的粉末或顆粒的量的重量算出重量 分布，以重量％的累積值為50%時(shí)的粒徑表示平均粒徑(ym或mm)。另外，本發(fā)明中，作為堿金屬硅酸鹽可以使用含水物或無水物(本說明書中，將含水率為1重量％以下的堿金屬硅酸鹽稱作“無水物”，將含水率大于1重量％的堿金 屬硅酸鹽稱作“含水物”)中的任一種。本發(fā)明還確認(rèn)了使用的堿金屬硅酸鹽的含水率 越高，石棉纖維的熔融及與之相伴的石棉纖維之間的熔合越變得特別顯著，加熱處理后 廢棄物的有害性更進(jìn)一步降低。需要說明的是，如上所述，堿金屬硅酸鹽的含水率過高時(shí)不能維持固體狀，為 結(jié)晶堿金屬硅酸鹽時(shí)，根據(jù)其化學(xué)組成通?？梢院兄敝?0重量％左右的結(jié)晶水，為無 定形堿金屬硅酸鹽時(shí)隨著含水率的升高由固體向粘液狀變化，通常含有直至25重量％左 右的結(jié)晶水均可以維持固體形態(tài)。但是，即使在結(jié)晶堿金屬硅酸鹽之類的在高含水率下維持固體狀的情況下，由 于含水率過高時(shí)在處理含石棉的廢棄物時(shí)可能產(chǎn)生能量損失，并且堿金屬硅酸鹽的粒子 之間變得容易固結(jié)，所以含石棉的廢棄物及堿金屬硅酸鹽混合的容易性·均勻性可能降 低。因此，從能量成本及混合的容易性·均勻性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用含水率為 10 25重量％的堿金屬硅酸鹽，例如含水率為15 25重量％的堿金屬硅酸鹽。另外，使用含水物作為堿金屬硅酸鹽時(shí)，即使含水率相同，從粒子之間更難固 結(jié)、操作性更優(yōu)異方面考慮，也優(yōu)選使用結(jié)晶堿金屬硅酸鹽。當(dāng)然無需說明，也可以將 無定形堿金屬硅酸鹽和結(jié)晶堿金屬硅酸鹽適當(dāng)混合進(jìn)行使用。此處，所謂“含水率”是指，對(duì)固體狀的堿金屬硅酸鹽施加強(qiáng)熱(720°C )后脫 去的水分相對(duì)于強(qiáng)熱前的堿金屬硅酸鹽重量(含有水分及雜質(zhì))的比例。脫去的水分量可 以通過JIS K0068化學(xué)制品的水分測(cè)定方法中規(guī)定的使用水分氣化法的卡爾_費(fèi)希爾水分 測(cè)定法測(cè)定而求出。需要說明的是，由于通常的堿金屬硅酸鹽在上述強(qiáng)熱條件下脫去的 成分只含有水分的情況較多，所以使用卡爾_費(fèi)希爾水分測(cè)定法不能求出上述固體狀堿 金屬硅酸鹽的水分量，但可以通過測(cè)定強(qiáng)熱前后的重量變化實(shí)質(zhì)且簡便地算出含水率。更具體地說明該測(cè)定方法，S卩，在使用卡爾-費(fèi)希爾水份測(cè)定法測(cè)定水分量 時(shí)，使用JIS K0068規(guī)定的裝置。精確稱量樣品(一般而言為Ig左右)，將樣品裝入加 熱爐(720°C)，該加熱爐中以lOOml/min流過不含水分的惰性氣體(例如氮、氬等)。從 3分鐘后開始滴定，由滴定結(jié)果算出該水分量。使用利用重量變化的簡便法時(shí)，精確稱量樣品(一般而言為IOg左右)置于空燒 的坩堝中，將其在加熱爐中在720度加熱10分鐘。測(cè)定加熱結(jié)束后樣品的重量求出加熱 后的重量減少量，可以認(rèn)為所述重量減少均是由水分的脫去引起的，從而求出含水率。作為堿金屬硅酸鹽的含水物，例如為可以通過商業(yè)渠道獲得的粉末硅酸鈉JIS-I 號(hào)(含水率=20重量％，無定形)或上述和光純藥工業(yè)株式會(huì)社制偏硅酸鈉η水鹽(η為 1 9的整數(shù)，含水率=13 60重量％，結(jié)晶)等。本發(fā)明中，含石棉的固體廢棄物和堿金屬硅酸鹽的混合，與固態(tài)物質(zhì)之間的混 合有關(guān)，可以使用一直以來公知的任意方法。例如堿金屬硅酸鹽為粉末狀或粒狀的情況 下，混合含石棉的固體廢棄物和堿金屬硅酸鹽粉末或顆粒時(shí)，可以通過混合容器的旋轉(zhuǎn) 或槳葉、螺條等旋轉(zhuǎn)翼的旋轉(zhuǎn)或氣流使全部粉體或顆粒混合。具體而言，可以使用旋轉(zhuǎn) 筒式混合機(jī)、V型混合機(jī)、搖動(dòng)旋轉(zhuǎn)式混合機(jī)、螺條式混合機(jī)、槳葉式混合機(jī)、旋轉(zhuǎn)鋤 式混合機(jī)、圓錐螺旋式混合機(jī)、雙行星攪拌式混合機(jī)、帶有輥的旋轉(zhuǎn)容器式混合機(jī)、帶攪拌的旋轉(zhuǎn)容器式混合機(jī)、旋轉(zhuǎn)圓盤式混合機(jī)等進(jìn)行混合?；旌虾薜墓腆w廢棄物和堿金屬硅酸鹽時(shí)的混合比率可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)節(jié)。 此處，含石棉的固體廢棄物含有除石棉之外的成分時(shí)，含石棉的固體廢棄物根據(jù)該石棉 之外的成分，也可以顯示出酸性、中性或堿性中的任一種。含石棉的固體廢棄物為中性 或堿性時(shí)上述混合比率從無害化處理效率的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選以重量比為0.1 10的混合 比率(含石棉的固體廢棄物堿金屬硅酸鹽=1 0.1 10)進(jìn)行混合，從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)考 慮，優(yōu)選為0.2 5的混合比率。另外，含石棉的固體廢棄物顯示酸性時(shí)，堿金屬硅酸鹽 與酸反應(yīng)生成二氧化硅，由于該分量的堿金屬硅酸鹽對(duì)石棉的熔融沒有幫助，所以堿金 屬硅酸鹽必須多出該分量。因此，含石棉的固體廢棄物為酸性時(shí)，根據(jù)其酸度及酸量， 優(yōu)選以重量比為0.5 200的混合比率(含石棉的固體廢棄物堿金屬硅酸鹽=1 0.5-200)進(jìn)行混合，從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選1 20的混合比率。本發(fā)明的方法中，加熱含石棉的固體廢棄物和固體狀堿金屬硅酸鹽的混合物， 此時(shí)加熱溫度優(yōu)選為至少750°C以上。這是因?yàn)榧訜釡囟鹊陀?50°C時(shí)，反應(yīng)的進(jìn)行可能 降低。另一方面，加熱溫度的上限只依賴于使用的加熱爐的容許溫度的上限，沒有特別 限制，但過高時(shí)由于可能隨著對(duì)加熱爐爐材攻擊的增加導(dǎo)致加熱處理設(shè)備的劣化和能量 成本的上升等，所以通常可以在例如750°C 1500°C的溫度下進(jìn)行。但是，本發(fā)明中，堿金屬硅酸鹽促進(jìn)含石棉的廢棄物的無害化，另外堿金屬硅 酸鹽由于熔點(diǎn)比較低，所以即使在較低的溫度下也能得到由堿金屬硅酸鹽產(chǎn)生的被覆效 果，因此，通過在750°C 1200°C下例如在750°C 1100°C的溫度下的加熱處理可以達(dá)到 充分的無害化效果。并且，從反應(yīng)效率、由堿金屬硅酸鹽產(chǎn)生的被覆效果及對(duì)加熱爐的影響方面綜 合考慮，加熱處理優(yōu)選在800°C 1000°C的溫度下進(jìn)行，特別優(yōu)選在850°C 950°C的溫 度下進(jìn)行。通過在上述低溫下進(jìn)行加熱處理，可以進(jìn)一步抑制設(shè)備成本及能量成本為較 低水平，除此之外還可以實(shí)現(xiàn)含石棉的廢棄物的充分的無害化。加熱時(shí)間特別依賴于加熱溫度及使用的加熱爐的類型等，一般而言，通過進(jìn)行1 分鐘 100小時(shí)的加熱處理可以達(dá)到充分的無害化。大多數(shù)情況下進(jìn)行10分鐘 10小 時(shí)左右的加熱處理。含石棉的固體廢棄物和堿金屬硅酸鹽的混合物優(yōu)選在保持高溫的加熱爐中進(jìn)行 加熱。加熱爐的加熱方式可以使用直接式、間接式中的任一種，熱源可以使用燃料、電 中的任一種。作為上述加熱爐的例子，可以舉出人工燃燒爐、加煤爐、流化床型爐、窯 爐、隔焰爐、固體熔融爐等。另外，不言而喻，可以通過使用回轉(zhuǎn)爐等裝置一邊混合一邊進(jìn)行加熱。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行處理后，含石棉的固體廢棄物是否被無害化可以通過使用掃描 電子顯微鏡(以下也稱作“SEM” )觀察加熱處理后的上述混合物進(jìn)行確認(rèn)。SEM觀察時(shí)，確認(rèn)不存在石棉特有的針狀纖維結(jié)構(gòu)時(shí)，即，石棉成分的纖維結(jié) 構(gòu)喪失時(shí)，判斷含石棉的固體廢棄物被無害化(例如圖I-(C))。另外，即使只是上述纖 維結(jié)構(gòu)喪失，作為無害化也已經(jīng)足夠，但是在不僅存在上述纖維結(jié)構(gòu)的喪失，而且在失 去纖維結(jié)構(gòu)的石棉成分之間互相熔合的情況下，石棉成分的飛散被更進(jìn)一步抑制，有害 性進(jìn)一步降低(例如圖5-A(b))。
10
利用本發(fā)明的方法被無害化的廢棄物可以使用與不含重金屬的普通爐渣相同的 后處理或廢棄方法。另外，由于主成分為硅酸鹽，所以也可考慮用于硅酸肥料。由于通過使用本發(fā)明的方法，熔融的堿金屬硅酸鹽被覆含石棉的廢棄物，與此 同時(shí)堿金屬硅酸鹽中的堿成分攻擊石棉，所以對(duì)人體有害的石棉的針狀纖維結(jié)構(gòu)喪失， 從而實(shí)現(xiàn)該廢棄物的無害化。并且，本發(fā)明的方法中，由于使用固體狀物質(zhì)作為堿金屬硅酸鹽(即不需要使 用水)，所以沒有因揮發(fā)·除去水而產(chǎn)生的能量損失，并且由于不存在加熱時(shí)的發(fā)泡 等，所以也可以進(jìn)行急加熱。因此，使用本發(fā)明的方法時(shí)，可以安全且廉價(jià)地將含石棉 的廢棄物無害化。另外，雖然還與被處理的含石棉的廢棄物的組成有關(guān)，但是由于被無害化的物 質(zhì)的成分主要由石棉和硅酸鈉的成分組成，所以安全性高，因此可以安全地進(jìn)行廢棄處 理，另外根據(jù)情況也可以再次有效用于建筑材料等。實(shí)施例以下，給出包括實(shí)施例1的本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例、比較例及參考例，不言而 喻，本發(fā)明不受這些實(shí)施例等的任何限定，由專利申請(qǐng)的權(quán)利要求限定。需要說明的是，在以下實(shí)施例等中，作為掃描電子顯微鏡，使用日本電子 DATUM株式會(huì)社制低真空掃描電子顯微鏡(型號(hào)JSM-5600LV)。另外，在各實(shí)施例 中，使用以下表1所示的硅酸鈉作為固體狀堿金屬硅酸鹽。[表 1]表 權(quán)利要求
1.一種含石棉的廢棄物的處理方法，其中包括將含有石棉的固體廢棄物與固體狀的 堿金屬硅酸鹽混合、加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其中，所述堿金屬硅酸鹽的Si02/M20的摩爾比為 1 3.5，所述M表示堿金屬。
3.如權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其中，所述堿金屬硅酸鹽為粉末狀或粒狀。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的處理方法，其中，在750°C 1200°C的溫度下加 熱所述混合物。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供一種將含石棉的廢棄物無害化的方法，所述方法可以將其加熱處理過程中的能量成本抑制在低水平并且安全性高。本發(fā)明在處理含石棉的廢棄物時(shí)將作為其處理劑的堿金屬硅酸鹽以固體狀態(tài)與含石棉的廢棄物混合、加熱，由此能夠解決上述課題。
文檔編號(hào)C09K3/00GK102015135SQ20098011407
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者手島隆裕 申請(qǐng)人:德山硅技術(shù)株式會(huì)社