JP6898201B2 - 不溶化材及び被不溶化物の不溶化方法 - Google Patents
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本実施形態の不溶化材は、硫酸マグネシウムと、酸化マグネシウムとを含有し、硫酸マグネシウムの酸化マグネシウムに対する質量比(硫酸マグネシウム/酸化マグネシウム)が0.85以上である。
本実施形態の被不溶化物の不溶化方法は、硫酸マグネシウムと、酸化マグネシウムとを被不溶化物に添加、混合する被不溶化物の不溶化方法であって、被不溶化物は、スラグと焼却灰から選ばれる1又は2であり、硫酸マグネシウムの酸化マグネシウムに対する質量比(硫酸マグネシウム/酸化マグネシウム)が0.85以上であり、硫酸マグネシウムと酸化マグネシウムの添加量の和が、被不溶化物と硫酸マグネシウムと酸化マグネシウムとの合計量に対して16質量%以下である。硫酸マグネシウムの酸化マグネシウムに対する質量比(硫酸マグネシウム/酸化マグネシウム)は1以上が好ましく、1.5以上がより好ましい。さらに、本発明の第2の態様では、硫酸マグネシウムがMgSO4・7H2Oであることが好ましい。
酸化マグネシウムと硫酸マグネシウムとを含む不溶化材を作成する。酸化マグネシウムは宇部マテリアルズ株式会社製スーパーMAGを用いる。硫酸マグネシウムはMgSO4・7H2Oを用いる。実施例1〜4の不溶化材の、硫酸マグネシウムの酸化マグネシウムに対する質量比(硫酸マグネシウム/酸化マグネシウム)は1.67(硫酸マグネシウム:酸化マグネシウム=5:3)とする。この不溶化材をスラグ(電気炉スラグ)に添加、混合して試料を作成する。実施例1〜4のスラグと不溶化材との合計量(試料)に対する不溶化材の添加割合はそれぞれ16質量%、8質量%、5質量%、3質量%とする。
比較例1では不溶化材をスラグに添加せず、比較例2〜4では下記不溶化材を添加、混合して試料を作成する。即ち、比較例2、3に用いる不溶化材は酸化マグネシウム(スーパーMAG)のみとし、比較例4に用いる不溶化材は硫酸マグネシウムのみとする。また、比較例2〜4のスラグと不溶化材との合計量(試料)に対する不溶化材の添加割合はそれぞれ10質量%、5質量%、10質量%とする。試料からのふっ素及びほう素の溶出量を、実施例1〜4と同様の手順で測定する。比較例1〜4の実験条件及び測定結果を表1に示す。
実施例5及び6では、添加割合が最小(3質量%)の実施例4の条件でスラグに不溶化材を添加、混合して試料を作成し、不溶化効果の長期安定性の指標として、それぞれ以下に示す酸又はアルカリの暴露試験を行う。
試料を2mmの目のふるいを通過させ、JIS K8951に規定する硫酸と水で0.769mmol/Lに調製した硫酸水溶液に質量体積比10%の割合で混合し、かつ、その混合液が500mL以上となるようにする。
試料を2mmの目のふるいを通過させ、JIS K8575に規定する水酸化カルシウムと水で3.85mmol/Lに調製した水酸化カルシウム水溶液に質量体積比10%の割合で混合し、かつ、その混合液が500mL以上となるようにする。
(4−1)実施例1〜4及び比較例1〜4
硫酸マグネシウムの酸化マグネシウムに対する質量比(硫酸マグネシウム/酸化マグネシウム)1.67の実施例1〜4では、ふっ素とほう素の溶出量はそれぞれ不検出、0.2〜0.3mg/Lであり、いずれも土壌環境基準を大きく下回っている。また、不溶化材の添加量が3質量%(実施例4)と非常に少量であっても、添加量が5〜16質量%(実施例1〜3)の場合と同様に、スラグからのふっ素とほう素の溶出量を土壌環境基準よりも大幅に少なくすることができる。
酸及びアルカリ暴露試験後のふっ素とほう素の溶出量は、酸暴露が不検出及び0.5mg/Lであり、アルカリ暴露が0.11mg/L及び0.6mg/Lである。酸又はアルカリ暴露試験後にもかかわらず、いずれも、ふっ素とほう素の溶出量は土壌環境基準を依然として大きく下回る。
正確なメカニズムは不明であるが、以下のようなメカニズムが考えられる。即ち、硫酸マグネシウムは、20℃の水への溶解度が0.1〜35g/100gH2O(化学便覧改訂第5版 基礎編II表9.32によると25.2g/100gH2O)であり、比較的大きく、かつ、潮解性を有さないことから、被不溶化物中の水と反応してMg2+を長期にわたって安定的に供給することができ、主に、Mg供給源として作用すると考えられる。また、酸化マグネシウムは、20℃の水への溶解度が0.1g/100gH2O未満(化学大辞典(共立出版)によると0.62mg/100gH2O)であり、非常に小さいことから、被不溶化物を弱塩基性(pHが10〜12程度)に長期にわたって安定的に保持することができ、主に、pH調整剤として作用すると考えられる。Mg2+は、弱塩基性では被不溶化物中の水と反応して難溶性のマグネシウム化合物(例えば、Mg(OH)2)を形成し、その中にふっ素やほう素等を取り込み、固定化する。硫酸マグネシウムの酸化マグネシウムに対する質量比(硫酸マグネシウム/酸化マグネシウム)が0.85以上であると、Mg供給源が相対的に多く、Mg2+の供給量が多くなるため、難溶性のマグネシウム化合物の形成と、その中へのふっ素やほう素等の固定化とが促進されると考えられる。その結果、不溶化材の添加量が少量であっても、スラグと焼却灰から選ばれる1又は2の被不溶化物からのふっ素やほう素等の溶出量を土壌環境基準よりも大幅に少なくすることができる。
Claims (5)
- 主として硫酸マグネシウムと、酸化マグネシウムからなる不溶化材であり、
前記硫酸マグネシウムは化学式がMgSO4又はその水和物からなり、
前記酸化マグネシウムは化学式がMgOからなり、
前記硫酸マグネシウムの前記酸化マグネシウムに対する質量比(硫酸マグネシウム/酸化マグネシウム)が0.85以上1.67以下であり、
前記不溶化材は、スラグの被不溶化物用であることを特徴とする不溶化材(ただし、軽焼ドロマイトの含有量が5.7質量%以上の場合を除く)。 - 前記硫酸マグネシウムと前記酸化マグネシウムのみからなることを特徴とする請求項1に記載の不溶化材。
- 不溶化材として、主として硫酸マグネシウムと、酸化マグネシウムとを被不溶化物に添加、混合する被不溶化物の不溶化方法であって、
前記硫酸マグネシウムは化学式がMgSO4又はその水和物からなり、
前記酸化マグネシウムは化学式がMgOからなり、
前記被不溶化物は、スラグと焼却灰から選ばれる1又は2であり、
前記硫酸マグネシウムの前記酸化マグネシウムに対する質量比(硫酸マグネシウム/酸化マグネシウム)が0.85以上1.67以下であり、
前記硫酸マグネシウムと前記酸化マグネシウムの添加量の和が、前記被不溶化物と前記
不溶化材との合計量に対して3質量%以上であり、
前記不溶化材の添加量の和が、前記被不溶化物と前記不溶化材との合計量に対して8質量%以下であることを特徴とする被不溶化物の不溶化方法。 - 前記不溶化材として、前記硫酸マグネシウムと、前記酸化マグネシウムのみを前記被不溶化物に添加、混合することを特徴とする請求項3に記載の被不溶化物の不溶化方法。
- 前記被不溶化物がスラグであることを特徴とする請求項3又は4に記載の被不溶化物の不溶化方法。
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