環境保護および廃棄物リサイクルにおける石破砕機の応用

オーストラリアの建設・解体廃棄物問題、そして現場での破砕処理がその解決策の一部となる理由

オーストラリアでは、年間約2,000万トンの建設・解体廃棄物（C&D廃棄物）が発生しており、これは同国の固形廃棄物総量の約401TP3トンに相当します。このうち、コンクリート、レンガ、アスファルト、混合石材などの再生可能な部分は、これまで資源としてではなく、処分の問題として扱われてきました。ニューサウスウェールズ州、クイーンズランド州、ビクトリア州の認可を受けたC&D廃棄物処理施設における廃棄物処理手数料は、混合廃棄物の場合、1トンあたり$120から$290の範囲で、解体業者や土木業者は埋め立て処分以外の方法を見つけるよう、大きな経済的圧力を受けています。トラクター搭載型砕石機による現場での破砕は、この処分費用を材料生産活動に転換し、市場価値のある再生骨材を生成すると同時に、認可処分を必要とする廃棄物の量を削減します。

規制環境はリサイクルに決定的に有利な方向に変化しました。ニューサウスウェールズ州（資源回収命令および免除）、クイーンズランド州（廃棄物削減およびリサイクル法）、ビクトリア州（2021年循環経済法）、西オーストラリア州（廃棄物回避および資源回収法）の州環境保護庁（EPA）の資源回収枠組みはすべて、リサイクル骨材が定められた組成基準を満たし、承認された用途に適用されることを条件として、廃棄物ではなく製品として分類される法的経路を提供しています。これらの枠組みを理解することは、トラクター作業に適した石破砕機アタッチメントを選択することと同じくらい重要です。規制上の分類が確立されていないために商業的に役に立たない出力しか生み出さない技術的に優れた破砕機は、処理品質に関係なく投資収益を生み出しません。

再生コンクリート骨材（RCA）：製造基準と承認された用途

破砕機投入前の材料受入基準

再生コンクリート骨材の品質は、破砕機が1トンも処理する前の、つまり材料の汚染レベルが評価され、不適合な投入物が排除される供給受入段階で決定されます。再生コンクリート骨材の製造において最も重要な3つの汚染カテゴリーは、鉄筋（鉄筋とメッシュ。ローターの損傷や製品の金属汚染を防ぐために、破砕機への供給前に除去する必要があります）、軽量汚染物質（木材、石膏ボード、断熱材。舗装用途で許容される限度を超えて製品の有機物含有量を高めます）、および有害物質（アスベスト含有物質、鉛塗料基材、炭化水素で汚染されたコンクリート）です。有害物質は、製品の品質と作業員の安全の両方に問題を引き起こし、別途専門的な廃棄経路が必要となります。材料を積み込んで破砕機に輸送する前に、解体現場で厳格な事前受入検査プロトコルを確立することは、搬入後に汚染された材料を分離しようとするよりもはるかに費用対効果が高いです。

RCA製造用破砕機の構成

鉄筋コンクリートは、破砕機に投入する前に前処理が必要です。コンクリートを破砕（通常は油圧ショベルの油圧ブレーカーを使用）して埋め込まれた鉄筋を取り出し、破砕されたコンクリート片が破砕機に入る前に、手作業による選別または磁気分離によって鉄筋を除去しなければなりません。この前処理を行わずに鉄筋入りコンクリートを衝撃式破砕機で処理しようとすると、数分以内にローターが致命的な損傷を受けます。最大破砕サイズ200mmまで前処理して洗浄されたコンクリートは、渡辺のヘビーデューティー仕様の破砕機にスムーズに供給され、道路路盤、埋め戻し材、排水用骨材用途に適した0～40mmのRCAを1回の処理で生成します。 オーストラリアのトラクター式石破砕機 RCA（再生コンクリート）生産用に構成された装置は、通常、前処理済みのコンクリートを原料として毎時60～120トンの処理能力を発揮し、中規模の解体現場を2～3営業日で片付けるのに十分な量である。

レンガと石材のリサイクル：解体廃棄物を安定化埋め戻し材に変える

レンガや石材の解体廃棄物（都市再生、敷地再開発、自然災害復旧の一環として解体された住宅、商業、工業用建物の残骸）は、建設・解体廃棄物の流れの中で大きな割合を占め、しばしば十分に活用されていない部分です。鉄筋コンクリートとは異なり、きれいなレンガの瓦礫は破砕機のハードウェアに鉄筋によるリスクを及ぼすことはなく、レンガの壁に埋め込まれた木材や、破砕機の最大投入寸法を超える特大の煙突やアーチの破片を取り除く以外に、最小限の前処理しか必要ありません。40～75mmのスクリーン開口部で渡辺インパクトクラッシャーで処理されたきれいなレンガの解体廃棄物は、景観埋め戻し、排水路敷設、非重要用途の道路下層路盤に適した混合再生骨材（MRA）を生成します。

レンガ由来の再生骨材は、焼成粘土セラミックスの多孔質微細構造のため、RCAよりも吸水率が高い（通常、RCAの5～8%に対し、8～15%）。この特性はコンクリートへの使用を制限するが、埋め戻し、排水、または路盤用途には影響しない。レンガとコンクリートの解体廃棄物を同じ破砕工程で組み合わせるプロジェクトでは、適切なスクリーン選択により、混合RCA/MRAを1回のパスで処理でき、いずれかの材料ストリームを分離処理する​​よりも高い処理速度で、幅広い粒度の埋め戻し骨材を生成できる。廃棄物処理コストの回避が主な動機である場合、混合処理の経済的メリットは大きい。認可廃棄物処分量のわずかな削減でも、破砕運転コストをすぐに相殺する経済的利益が得られる。

工業用スラグおよび製錬残渣の処理

高炉スラグ：工学的特性と破砕機の要件

高炉スラグ（鉄の製錬で生じるカルシウムアルミナケイ酸塩の残渣）は、再生骨材としての用途の可能性という点で、技術的に最も価値の高い工業副産物の1つです。空冷高炉スラグ（ACBFS）を10～40mmに粉砕すると、角張った多孔質の骨材となり、自己セメント化水硬性を持つため、非常に高性能な路盤材となります。ACBFS路盤は、スラグの化学組成と大気中の水分との間のポゾラン反応によって、時間の経過とともに結合舗装特性を発達させ、従来の非結合砕石路盤よりも長期疲労耐性に優れています。ACBFSを砕石機で処理するには、その高い硬度（玄武岩に匹敵）と、砕石機のローターに大きな衝撃荷重がかかる不規則な破片に割れる傾向があるため、頑丈なハンマー構成が必要です。

非鉄金属製錬スラグ：回収と再利用の道筋

銅、ニッケル、鉛、亜鉛の精錬で発生する非鉄金属の製錬スラグには、一次製錬工程が終了した後、二次粉砕と濃縮によって回収可能な残留有価金属が含まれています。5～10mmの細かいスクリーンを備えた石破砕機は、スラグマトリックスから金属含有相を分離し、二次湿式冶金処理に適した回収可能な金属成分を濃縮した微細画分と、道路基盤材や建設用骨材に適した粗大画分を生成します。この二次回収手法は、オーストラリアの廃止された製錬所跡地にある歴史的なスラグ堆積場に特に有効です。これらの堆積場には、数十年にわたって蓄積されたスラグに、元の処理技術では回収限界を下回っていたものの、現代の微粉砕および浸出法では回収可能な、経済的に重要な金属濃度が含まれている可能性があります。

都市におけるリサイクル可能な材料の処理：ガラス、陶磁器、および混合固形廃棄物

都市ごみには、ガラス瓶、陶磁器食器、タイル端材、焼成耐火レンガなどの不活性な硬質材料が相当量含まれていますが、オーストラリアのほとんどの地域では、個々の収集地点での量が専用の処理施設を正当化するほど多くないため、現在埋め立て処分されています。破砕機を用いた処理では、これらの材料を地域の収集拠点に集約し、混合された硬質都市ごみを破砕ガラス砂（ガラス再溶解原料、ろ過材、サンドブラスト研磨材、ゴルフコースのバンカー砂などに使用）、破砕セラミック骨材、および一般的な路盤材に変換します。ガラス処理の用途は特に発達しており、西オーストラリア州、南オーストラリア州、クイーンズランド州の州政府は、代替案であるガラス瓶を数百キロメートル離れた容器ガラス再溶解施設まで輸送するよりも、回収されたガラスくずの価値に見合う以上のエネルギーを消費するため、地域的なガラス破砕プログラムに投資しています。

可搬式岩石破砕機によるガラス処理には、特別な操作上の考慮事項が必要です。ガラスは微細なレベルで非常に摩耗性が高く、高速で鋼鉄表面に接触するシリカガラスは、ハンマー面、スクリーン格子、破砕室ライナーの摩耗を加速させ、その摩耗速度は同等の見かけ硬度を持つ一般的な天然岩石の2～3倍にも達します。ワタナベは、ガラス処理用途向けにタングステンカーバイド面ハンマーを提供しており、摩耗部品の寿命を経済的に実行可能な期間まで延ばし、摩耗した鋼鉄製ハンマー面から剥離した鉄系金属粒子による破砕ガラス製品の汚染を防ぎます。

アスファルト舗装材のリサイクル：再生アスファルト舗装材（RAP）の処理

道路改修プロジェクトでは、大量の再生アスファルト舗装材（RAP）が発生します。RAPとは、舗装改修工事中に切削または全層再生装置によって除去された既存のアスファルト表層です。RAPはオーストラリアで最も広くリサイクルされている建設資材の1つであり、高RAPアスファルト混合物（質量比で30～50% RAP）は現在、幹線道路改修に関するオーストラリアの技術仕様で認められています。しかし、不規則な破片サイズに切削されたRAP骨材は、アスファルトプラントへの混入に必要な均一な粒度分布を実現するために、砕石機で処理する必要があります。そして、この破砕工程は、最終的にトン当たりの価値が低い材料の輸送コストを削減するために、トラクター搭載型の装置を使用して現場で行われることがよくあります。

RAP処理では、破砕機の熱管理に関して特有の考慮事項が生じます。60℃を超える温度（オーストラリアの夏の気候では、黒色の表面を持つRAPの山積みで容易に到達する温度）では、RAP中のアスファルトバインダーが粘着性を帯び、スクリーン格子に付着して、急速な目詰まりと処理能力の低下を引き起こす可能性があります。処理能力を維持するためには、RAPの破砕を涼しい時間帯（夏の早朝または夜間）にスケジュールし、スクリーンの振動強度を適切に調整することが実用的です。渡辺の技術チームは、RAPの粒度分布とバインダー軟化点データに基づいて、RAP処理に適したスクリーン開口サイズとローター速度設定を推奨しています。これらのパラメータは、天然岩石破砕機の設定とは大きく異なり、製品の品質と機器の摩耗率の両方に影響を与えます。

財務モデル：埋立処分と現場破砕の比較

解体現場や土木工事現場における破砕機を用いたリサイクルの経済的妥当性は、コスト比較を正しく構成すれば明白ですが、そのためには、簡略化された回収期間計算ではしばしば省略される、帳簿の両側のコストを考慮する必要があります。処分コスト側には、廃棄物処理施設の入場料だけでなく、積み込み、輸送、および規制上の追加料金も含める必要があります。破砕コスト側には、設備投資の償却、運転燃料、人件費、メンテナンス、およびスクリーン交換費用を含める必要がありますが、同時に、同じプロジェクトまたは後続のプロジェクトで新規骨材を購入する必要性を減らすリサイクル骨材の価値も考慮する必要があります。

リサイクル事業における規制遵守：州別枠組み

オーストラリアで廃棄物処理用の砕石機を操業するには、州、処理する材料の種類、リサイクルされた製品が商業的に販売されるか、現場で使用されるかによって異なる規制枠組みに対応する必要があります。各州の環境保護庁（EPA）は、廃棄物処理によって「製品」が生成され、それがもはや廃棄物として分類されない時期を決定する、特定の資源回収免除枠組みを設けています。この分類によって、廃棄物処理施設の許可が必要かどうか、また、処理現場から材料を移動させる際にどのような輸送マニフェスト要件が適用されるかが決まります。

廃棄物破砕作業における作業員の安全

廃棄物の破砕は、天然岩石の破砕とは異なる健康および安全上のリスクをもたらし、特別なリスク管理措置が必要です。コンクリートやレンガの破砕から発生するシリカ粉塵は、IARC分類でグループ1の発がん性物質であり、2022年労働安全衛生（溶接工程）規則（および同等の州法）では、呼吸性結晶性シリカの職場曝露基準を0.05 mg/m³（以前の制限値の半分）に設定し、2020年7月1日からオーストラリア全土で施行されています。コンクリートや石材を処理するあらゆる専門的な破砕作業において、統合型水噴霧による粉塵抑制はもはやオプションではなく、不遵守の場合に訴追される可能性のある規制要件となっています。渡辺の標準粉塵抑制ポートは、供給ホッパー、破砕室、排出ゾーンで給水を受け付け、追加機器なしで現在のWES要件を満たす3点粉塵制御を実現します。

シリカ粉塵以外にも、解体廃棄物には有害物質による汚染の可能性が存在します。例えば、古い建材に由来するアスベスト繊維、古い塗料システムに由来する鉛粒子、1987年以前に建てられた建物の電気機器に由来するポリ塩化ビフェニルなどです。そのため、解体廃棄物を破砕機で処理する前に、文書化された物質評価プロセスを実施する必要があります。この評価は、通常、解体工事開始前に資格を有する有害物質評価士によって実施され、有害物質を特定して専門業者による処分用に分別し、残りの非有害物質が破砕機での処理に適していることを確認します。この手順を省略すると、安全面と法的責任の両方において、解体前の有害物質評価にかかる費用をはるかに上回るリスクが生じます。

オーストラリアの循環型建設経済における渡辺氏の役割

オーストラリアの渡辺トラクターストーンクラッシャー株式会社は、廃棄物破砕作業に必要な機械設備を提供するだけでなく、事業者がリサイクルプログラムから経済的および規制上のメリットを最大限に引き出せるよう、技術サポート体制も提供しています。これには、特定の廃棄物特性に合わせた製品構成に関するアドバイスも含まれます。1960年代の建物のコンクリートは、1990年代の商業施設の解体廃棄物とは密度、鉄分含有量、汚染物質のプロファイルが大きく異なり、これらの違いは破砕機の設定や製品の品質に大きな影響を与えるからです。渡辺のコンデルパーク（ニューサウスウェールズ州）チームは、廃棄物特性の評価、適切な破砕機構成の推奨、目標とする再生骨材製品仕様に合わせたスクリーン開口部の選択に関するアドバイスを提供いたします。

廃棄物を商業的に処理する事業者（解体プロジェクト内で使用するのではなく、再生骨材を第三者に販売する事業者）向けに、ワタナベは、処理能力データ、摩耗部品仕様、スクリーン構成記録など、EPA資源回収フレームワーク通知で要求される品質保証証拠の一部となる生産品質文書サポートを提供します。この文書サポートにより、コンプライアンスに準拠した商業リサイクル事業の設立における管理上の負担が軽減され、機器の試運転から最初のコンプライアンス製品の販売までの時間が短縮されます。ワタナベチームへのお問い合わせは、 [email protected] 機器を選定する前に、お客様の具体的なリサイクル用途と廃棄物の特性についてご相談ください。

よくある質問 — 石破砕機の環境および廃棄物リサイクル用途