アルミ灰（ドロス）とは？発生原因から発熱・発火の危険性、最新のリサイクル処理まで徹底解説

こんにちは。非鉄金属ナビ運営事務局です。

「アルミ灰って何？」「水に濡れると発熱するって本当？」「処分するにもリサイクルするにも、どうすればいいの？」――こうした疑問をお持ちの方は、意外と多いのではないでしょうか。

アルミ灰は、アルミニウムの溶解工程で必ず発生する副産物です。鉄鋼業界で昇温材や脱酸剤として活用される「価値ある資源」でありながら、水と反応すれば発熱やアンモニアガスの発生を伴い、放置すれば自然発火のリスクすらある「危険な廃棄物」でもあります。この二面性こそが、アルミ灰を扱ううえで最も理解しておくべきポイントです。

この記事では、アルミ灰（アルミドロス）の定義と発生メカニズムから、取り扱い時に警戒すべき3つの危険性、主なリサイクル用途、そして業界が直面する最新の処理課題と技術動向に至るまで、レポート資料をもとに徹底的に解説します。非鉄金属スクラップに関わる方はもちろん、産業廃棄物の処理担当者や環境管理の実務者にも、きっとお役に立てる内容です。ぜひ最後までお付き合いください。

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アルミ灰（アルミニウムドロス）とは？基礎知識と発生メカニズム

まずは、「アルミ灰」という言葉の意味と、発生の仕組みを正確に押さえておきましょう。実は「アルミ灰」と「アルミドロス」は厳密には異なる概念であり、ここを混同すると、処理の判断や法規制の適用で誤りが生じる原因になります。

アルミドロスと「アルミ灰（残灰）」の違い

アルミニウムを溶解すると、溶湯の表面に酸化物や不純物が浮き上がります。この浮き滓を「ドロス（dross）」と呼びます。ドロスには金属アルミニウムが相当量含まれているため、灰搾り機や回転炉などで金属分を回収します。

この金属アルミを搾り切った後に残った残渣こそが、「アルミ灰」あるいは「アルミ残灰」と呼ばれるものです。つまり、ドロスは「金属アルミを含む中間段階の副産物」であり、アルミ灰はそこから有価金属を回収した後の「最終残渣」という位置づけになります。

なお、産業廃棄物の分類上、アルミ灰（ドロス由来）は「鉱さい」に整理されることが一般的です。国立環境研究所の資料でも、鉱さいの具体例に「ドロス」が含まれています。また、灰搾り機での金属回収歩留まりや、使用するフラックスの種類によっても残灰の性状は大きく変わるため、「アルミ灰」と一口に言っても、実際には非常に幅広い品質のものが存在する点は押さえておきたいところです。

アルミ灰に含まれる主な成分

アルミ灰の主成分は酸化アルミニウム（Al₂O₃）ですが、それだけではありません。スクラップの種類やフラックス（精製剤）の使用状況、回収装置や冷却条件によって、以下のような成分が複合的に含まれます。

• 酸化アルミニウム（Al₂O₃）：主成分。湿式処理後の実証データでは平均42 mass%
• スピネル（MgAl₂O₄）：平均約20 mass%
• 金属アルミニウム（Al）：回収後の残留分として平均約1.2 mass%（分級前は23.5%との報告もあり）
• 窒化アルミニウム（AlN）：水との反応性の元凶。数%〜十数%含まれ得る
• 塩化物（NaCl/KCl）：フラックス由来で0.4〜5%程度
• フッ化物（F）：排水処理で問題化しやすい成分
• その他：スクラップ由来のSi、Fe、Cu、Zn等の微量金属

同じ「アルミ灰」でも、国内の湿式処理後ドロスと、海外の二次ドロスでは化学組成が大きく異なります。あなたが扱うアルミ灰が「どの工程のどの段階のものか」を把握することが、適切な処理の第一歩です。

見た目の特徴

アルミ灰の外観は、一つのイメージに収まりません。金属アルミの含有量が多いドロスは金属光沢を帯びた塊状ですが、回収を経た残灰はセメントのような灰白色の粉末状になることもあります。粒度も20〜2,000μm程度と幅広く、微粒子から凝集塊まで様々です。

この見た目の多様性が、現場での誤認や不適切な取り扱いにつながるケースがあります。「灰っぽいから安全だろう」「金属光沢があるから価値が高いはずだ」という先入観は禁物です。外観にかかわらず、成分分析に基づいた判断が不可欠であることを、ぜひ覚えておいてください。

量的な規模も無視できません。ドロスはアルミニウムの加熱溶解量の約5〜10%程度が不可避的に発生するとされており、国内では年間約37万トンのドロスが発生しているとの推計もあります。つまり、アルミ灰は「いくらでも出てくる」副産物であり、その処理は業界全体の課題なのです。日本のアルミニウムリサイクルは二次合金の生産を中心に年間数百万トン規模で推移しており、その副産物であるドロス・灰の処理は今後も増加こそすれ、減少する見通しは立ちにくいのが現状です。

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要注意！アルミ灰に潜む「3つの危険性」と取り扱いの注意点

アルミ灰は「資源」であると同時に、「反応性廃棄物」としての顔を持っています。ここでは、取り扱い時に必ず知っておくべき3つの危険性を、具体的な事例やデータとともに解説します。この章の内容は、現場の安全管理に直結する情報ですので、ぜひしっかり目を通してください。

1. 水との反応による「発熱」と「アンモニアガス」の発生

アルミ灰に含まれる窒化アルミニウム（AlN）は、水と接触すると以下の化学反応を起こします。

2AlN + 3H₂O → Al₂O₃ + 2NH₃

この反応は発熱反応であり、同時に有害なアンモニアガス（NH₃）が発生します。アンモニアは強い刺激臭を伴い、高濃度では目や呼吸器に深刻なダメージを与えます。

さらに、AlN以外にも炭化アルミニウム（Al₄C₃）や硫化アルミニウム（Al₂S₃）といった反応性化合物がアルミ灰に含まれ得ることが学術報告で整理されており、水との反応でメタン（CH₄）や硫化水素（H₂S）が発生するリスクもあります。

自治体資料では、アルミ残灰が雨水と接触し、発熱とともにアンモニアを含む水蒸気が発生した事故が実際に報告されています。「雨に濡らさなければ大丈夫」ではなく、結露や地下水の浸透でも反応が起こり得る点にご注意ください。実際の報告例では、発熱により120〜200℃に達した記録もあり、その温度は周囲の可燃物や容器に影響を及ぼすには十分な水準です。

2. 放置による「自然発火」と「粉じん爆発」のリスク

アルミ灰そのものが粗粒であっても、乾燥・破砕・ふるい分け・搬送・集じんの過程で微粉が蓄積すると、粉じん爆発の系に入ります。

災害調査報告では、アルミ粉の爆発下限濃度が試料によって100〜310 g/m³と示されています。さらに別の災害報告では、アルミ粉体の最小着火エネルギーが1.4 mJと極めて小さいことが記録されており、静電気の放電だけで着火する危険性があります。

高温酸化の履歴が爆発性に影響する研究もありますが、「加熱済みだから安全」と断定はできません。安全対策の基本は、「水を近づけない」「粉じん化させない」「着火源を作らない」の3点です。具体的には以下の措置が推奨されています。

• 保管：雨水・結露を遮断し、乾燥した場所・密閉容器等で保管
• 消火：水や泡は厳禁。金属火災用粉末や乾燥砂で被覆
• 静電気対策：設備・治具の接地（ボンディング）、堆積防止、定期清掃
• 個人防護具（PPE）：粉じん吸入防止マスク、保護手袋、保護眼鏡の着用

3. 環境汚染と過去の事故事例

アルミ灰が不適切に埋め立てられたり、不法投棄されたりした場合、土中の水分との反応で大量の水蒸気やアンモニアガスが発生し、周辺環境に深刻な被害を及ぼすことがあります。

自治体資料では、アルミ残灰中のAlNが数%〜数十%含まれ得ること、雨水等との接触で事故につながり得ることが明確に述べられています。また、ドロス中のハロゲン（塩素・フッ素）の溶出や、AlNと水の反応で生じるアンモニアによる悪臭は、路盤材等への再利用を阻害する要因としても指摘されています。

さらに、スクラップ由来で銅（Cu）、亜鉛（Zn）、ニッケル（Ni）等の重金属が含まれ得るため、最終的には溶出試験（環境庁告示第13号）と判定基準への適合確認が必要です。「アルミ灰だから重金属は関係ない」という思い込みは危険ですので、ご留意ください。

こうした環境リスクを未然に防ぐためには、発生段階からの成分管理、保管時の遮水措置、そして処分先の選定における溶出試験の実施が三位一体で求められます。特に中小規模の事業者においては、「これまで問題が起きなかったから」という経験則だけに頼らず、現行の法規制と自社のアルミ灰の成分データを突き合わせて管理することが重要です。

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アルミ灰の主なリサイクル・有効活用方法

アルミ灰は「厄介な廃棄物」という側面がクローズアップされがちですが、条件を整えれば「資源」としての価値を持ちます。ここでは、代表的な3つの有効活用方法をご紹介します。

鉄鋼業界での利用（脱酸剤・昇温材・保温材）

アルミ灰の最大の受け入れ先は、長年にわたり鉄鋼業界でした。アルミ灰に残留する金属アルミニウムの燃焼熱を利用した「昇温材（補助エネルギー源）」、鉄の精錬時に酸素を取り除く「脱酸剤」、そして溶鋼の温度を保つ「保温材」として重宝されてきました。

鉄鋼用アルミドロスにはJIS規格も存在しており、金属Al・N・Cl・F・Al₂O₃・水分といった成分の定量が規定されています。つまり、品質管理された状態であれば、アルミ灰は立派な「工業原料」として取引される存在です。

ただし、後述する通り、鉄鋼業界の減産に伴いこのルートの受け入れ量は減少傾向にあります。

セメント・セラミック・耐火材などの原料

アルミ灰に含まれる酸化アルミニウム（Al₂O₃）は、アルミナセメントや耐火レンガ、コンクリート二次製品などの原料として活用できます。酸化物主体の成分構成を活かし、「アルミナ源」として建材・耐火材分野に再資源化するルートです。

ただし、塩化物やフッ化物の残留が問題になりやすく、再利用先の受入基準（溶出値や含有量の上限）を満たすためには、事前の脱塩・脱窒素処理が前提となるケースがほとんどです。

製錬による「アルミニウムインゴット」への再生

金属アルミの含有率が高いドロス段階であれば、専用プラントでさらに成分調整・精製を行い、アルミ合金の地金（インゴット）として循環させる取り組みも行われています。

科研費報告の研究例では、粒度分級（250μmで分離）によって粗粒側の金属Al含有率を36.1%まで高め、同時にAlN（2.9%）やCl（0.5%）を低減できることが示されています。「選別の精度が、リサイクルの経済性を左右する」という好例でしょう。

ドロスを性質別に分類し、有価物として最大限活用する――こうした取り組みが、循環型社会の実現に向けた一つの方向性となっています。ただし、インゴットへの再生は設備コストが大きく、品位の低い残灰では採算が合わないケースも少なくありません。有価物として成立するか否かは、金属Al含有率とハロゲン残留量のバランス次第であり、事前分析の精度がそのまま経済判断の質に直結します。

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アルミ灰（残灰）の処理が抱える現代の課題

アルミ灰のリサイクルは決して「万事うまくいっている」わけではありません。むしろ近年は、構造的な課題が顕在化しつつあります。ここでは、業界が直面している3つの課題を率直にお伝えします。

鉄鋼業の減産に伴う「需要不足」と「行き場のないドロス」

アルミ灰の最大の引き受け先であった鉄鋼業界が、近年の生産調整や脱炭素の推進により、昇温材・脱酸剤としてのアルミ灰の受入量を減少させています。

同時に、アルミ側のドロスからの金属回収率が向上したことで、鉄鋼側が求める「金属Al含有率の高いドロス」の供給自体が減少するという構造変化も起きています。結果として、行き場を失ったアルミ灰が埋立に回るケースが増加傾向にあり、保管場所の確保やコスト増が問題化しています。あなたが排出事業者の立場であれば、「従来の引取先がいつまで受け入れてくれるか」は、事業継続上のリスクとして認識しておく必要があるでしょう。

高品質化に伴う「ハロゲン化物」の残留問題

アルミ合金の製造工程では、溶湯の品質向上や脱ガスのためにフラックス（塩化物系・フッ化物系の精製剤）が使用されます。このフラックス由来の塩素やフッ素がアルミ灰に残留しやすく、リサイクルや埋立処分の大きな障壁となっています。

海外の二次ドロスの分析例では、可溶性フッ素が12.8〜243.5 mg/Lの範囲で検出されており、排水基準（ふっ素8 mg/L）を大幅に超える可能性があります。湿式処理で脱塩する場合も、排水中のNa⁺/K⁺/Cl⁻が高濃度で蓄積するため、排水処理コストが無視できません。

「アルミ灰を処理する」ということは、「金属アルミを回収して終わり」ではなく、「脱塩・脱窒素・排水管理までを一体で設計する」ことを意味します。この全体最適の視点が、処理コストと環境負荷の両方を左右するのです。

産業廃棄物としての埋立処分と処理コスト

100%リサイクルが実現していない現状では、アルミ灰の一定量が産業廃棄物として管理型最終処分場に埋め立てられています。埋立にあたっては、環境庁告示第13号に基づく溶出試験（固液比調整、6時間振とう、ろ過等）をクリアする必要があり、重金属（水銀0.005 mg/L、カドミウム0.3 mg/L、鉛0.3 mg/L、六価クロム1.5 mg/L等）の判定基準への適合が求められます。

実証報告では、委託処理費として40円/kg程度のコスト試算が示された例もあり、経済性は「処理先（鉄鋼向け有価売却か、埋立処分か）」と「アルミ灰の品位条件」に強く依存します。埋立量の増加は、処分場の容量圧迫とコスト増の両面で、業界にとって看過できない問題です。

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課題解決に向けた最新技術と企業の取り組み

課題が山積するアルミ灰の世界ですが、解決に向けた技術開発や企業の挑戦も着実に進んでいます。ここでは、注目すべき最新の動向をご紹介します。

高効率回収・無害化技術の開発

技術面では、複数のアプローチが研究・実証されています。代表的なものを整理します。

湿式処理（水洗＋ガス処理）では、水で塩類を溶出させ、AlNの加水分解で発生するアンモニアをスクラバー等で捕捉・処理する方法が実証されています。国内の実証データでは、湿式処理によりCl（塩素）を平均0.4 mass%、N（窒素）を平均0.7 mass%まで低減できることが確認されました。

粒度分級（乾式選別）は、ふるい分け等で金属アルミリッチの分画を回収する比較的シンプルな方法です。250μmでの分級により、粗粒側の金属Al含有率を36.1%に高めつつ、AlNを2.9%、Clを0.5%に抑えた研究例があります。薬品不要で設備も比較的単純ですが、微粉飛散・粉じん爆発への対策が必須です。

水熱処理やアルカリフュージョンといった先進的な手法も研究段階にあります。特に注目されているのが、CO₂共存の水熱処理で窒素除去率約90%を達成したとする大学発の技術で、ハロゲンと窒素の同時処理を目指す新しい方向性が示されています。

循環型社会への貢献に向けた新用途の開拓

「厄介者」として扱うのではなく、品質管理を徹底したうえで新たな価値を見出す動きも広がっています。

鉄鋼側では、他産業の副産物を有効活用する一環として、アルミドロスを製鋼用保温材に用いる事例が報告されています。アルミ側でも、ドロスを性質別に分類し、有価物として最大限活用する取り組みが進んでいます。

特許動向を見ると、水分存在下でのAlN加水分解を経て反応性を失わせ、安全に貯蔵・運搬・造粒できる「安定化技術」や、水熱処理のスラリー濃度やpH条件を具体化した発明が公開されています。これらは「処理コストの低減」と「環境リスクの抑制」を同時に追求する技術であり、実用化が進めば業界全体の構造を変える可能性を秘めています。

また、大学や公的研究機関による基礎研究の蓄積も見逃せません。CO₂共存の水熱処理で窒素除去率約90%を達成した例や、アルカリ融解によるハロゲン除去の研究など、将来的に産業スケールへの展開が期待される知見が増えています。

我々、非鉄金属ナビ運営事務局としても、アルミ灰が「捨てるもの」から「活かすもの」へと転換していく動きには大きな期待を寄せています。この転換を加速させるためには、アルミ産業・鉄鋼産業・廃棄物処理業の垣根を超えた連携が不可欠でしょう。

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よくある質問（FAQ）

アルミ灰に関して、特に多く寄せられる疑問にお答えします。

Q. アルミ灰は「有価物」として売れますか？

A. 金属アルミの含有率や塩素・フッ素の残留量、粒度などの品質条件によります。鉄鋼用昇温材や脱酸剤としてJIS規格を満たすレベルであれば、有価物として取引される実績があります。一方、品位が低い場合は逆有償（処理費を支払って引き取ってもらう）になることもあります。まずはサンプルの分析が判断の出発点です。

Q. アルミ灰を自社で保管する場合、何に気をつければいいですか？

A. 最も重要なのは「水を近づけない」ことです。雨水はもちろん、結露や地下水の浸透にも注意が必要です。密閉容器や屋根付きの乾燥した場所で保管し、粉じんの飛散を防ぐ措置も講じてください。万一の火災時には水や泡での消火は厳禁で、金属火災用粉末か乾燥砂を使用します。

Q. アルミ灰の処分を依頼する場合、処理費はどのくらいですか？

A. 品位や処理方法によって大きく異なりますが、実証報告では委託処理費として40円/kg程度の試算例が示されています。運搬費や分析費も含めた総額で判断する必要があります。複数の業者から見積もりを取り、受入条件と合わせて比較されることをおすすめします。

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まとめ

本記事では、アルミ灰（アルミドロス）について、定義と発生メカニズムから、3つの危険性、リサイクル用途、業界の課題、そして最新技術の動向に至るまで、包括的に解説してまいりました。

改めて要点を整理します。

• アルミ灰は、ドロスから金属アルミを回収した後の残渣であり、産業廃棄物「鉱さい」に分類される
• 主成分はAl₂O₃だが、窒化アルミニウム（AlN）、塩化物、フッ化物など反応性・有害性のある成分を含む
• 水との反応で発熱・アンモニアガスが発生し、微粉は粉じん爆発のリスクを持つ
• 鉄鋼業界で昇温材・脱酸剤、セメント・耐火材の原料、アルミインゴットへの再生など有効活用のルートがある
• 鉄鋼業の減産、ハロゲン残留、埋立処分量の増加という3つの構造的課題に直面している
• 湿式処理・粒度分級・CO₂共存水熱処理など、課題を打破する新技術の開発が進行中

アルミ灰は、危険性を正しく理解し、適切に管理すれば、貴重なリサイクル資源になり得る存在です。逆に、知識不足のまま扱えば、発熱・発火・環境汚染という重大なリスクに直結します。

我々、非鉄金属ナビ運営事務局では、アルミをはじめとする非鉄金属に関する最新の相場情報や業界ニュースを日々発信しています。「アルミ系スクラップの相場動向を知りたい」「処理の参考にしたい」という方は、ぜひ非鉄金属ナビをご活用ください。皆様の安全で合理的な判断のお役に立てれば幸いです。