JP2001179215A

JP2001179215A - 廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JP2001179215A
Application number: JP2000198647A
Authority: JP
Inventors: Takeaki Ogami; 剛章大神; Tsutomu Suzuki; 務鈴木; Masaya Ida; 雅也井田; Keiichi Miura; 啓一三浦
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP3733452B2

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物から効率よく重金属を除去し、そ
の処理後の固形物をセメント原料として利用できる廃棄
物処理方法を提供する。【解決手段】廃棄物を硫酸浸出する工程、この硫酸浸
出スラリーの固形分を分離してアルカリ浸出する工程、
このアルカリ浸出スラリーの濾液と上記硫酸浸出スラリ
ーの濾液とを混合し、濾液のｐＨを調整して液中の銅、
亜鉛および鉛を共沈させる混合沈殿工程からなる処理系
を有する廃棄物の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物中に残留す
る鉛や銅などを分離除去する廃棄物の処理方法に関し、
特に廃棄物から銅や鉛、亜鉛などを除去して無害化する
際に、処理が容易であって除去効果に優れ、さらにその
固形分をセメント原料として使用できる廃棄物の処理方
法に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】一般の産業廃棄物や生活廃棄
物およびその焼却灰は、従来から大部分が埋め立て処理
されているが、処分場を設けるのは次第に難しくなって
おり、その有効な処理対策が求められている。また、こ
れらの廃棄物には銅や鉛などの金属が数％程度含まれて
おり、これらの廃棄物をそのまま埋立処理すると鉛など
の重金属が流出して環境汚染を引き起こす問題があり、
これらの金属を出来るだけ分離除去することが求められ
る。

【０００３】従来、この廃棄物処理方法として、廃棄物
を硫酸で処理して銅などの重金属を浸出させ、さらにこ
の浸出液に水硫化ソーダ等を加えて液中の金属を硫化物
に転じて沈殿させ回収する処理方法が提案されている。
しかし、この従来の処理方法では処理後の固形分がセメ
ント原料に適さないものになると云う問題がある。すな
わち、廃棄物にはカルシウム分が多く含まれているが、
このカルシウム分は硫酸処理によって石膏に転化する。
この石膏を含む固形分をセメント原料として用いるとセ
メントに硫酸根を過剰に持ち込むことになりセメント原
料として適当ではない。また廃棄物に含まれる鉛は硫酸
処理の際に硫酸鉛に転じて固形分に残留するので鉛含有
量が高くなり、この点からもセメント原料化が難しい。

【０００４】また、廃棄物にセレンが含有されている場
合、含有されている重金属を硫化物に転じて分離する従
来の処理方法ではセレンは濾液中に溶存したまま排液処
理されるので排液処理の負担が大きくなると云う問題が
ある。

【０００５】本発明は、従来の廃棄物処理における上記
問題を解決したものであり、廃棄物に残留する銅や鉛、
亜鉛、あるいはセレンなどを簡単に分離除去し、しかも
除去効率が高く、さらに処理後の固形分をセメント原料
として有効に利用できる処理方法を提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は
（１）廃棄物を硫酸浸出スラリーとして該廃棄物に含ま
れる銅および亜鉛を液中に溶出させる硫酸浸出工程、こ
の硫酸浸出スラリーの固形分を分離してアルカリ浸出す
ることにより固形分中の鉛を液中に溶出させるアルカリ
浸出工程、このアルカリ浸出スラリーを固液分離した濾
液と上記硫酸浸出スラリーの濾液とを混合し、濾液のｐ
Ｈを銅、亜鉛および鉛の共沈領域に調整することにより
これらの金属を共沈させて固液分離する混合沈殿工程か
らなる処理系を有することを特徴とする廃棄物の処理方
法に関する。

【０００７】本発明の処理方法は、好ましくは、（２）
混合沈殿工程において、混合した濾液のｐＨを９〜１２
に調整することにより、液中の金属を水酸化物ないし硫
酸塩として沈殿させて除去する廃棄物処理方法である。

【０００８】さらに本発明は（３）硫酸浸出工程におい
て廃棄物に含まれる銅および亜鉛を液中に溶出させると
共に廃棄物中のカルシウムを石膏に転じて固形分に残
し、さらにアルカリ浸出工程において鉛を液中に溶出さ
せると共に固形分に含まれる石膏を水酸化カルシウムに
転じ、これをセメント原料として回収する上記(1)また
は(2)に記載する廃棄物処理方法、（４）混合沈澱工程
において、濾液に含まれる微量のセレンを銅、亜鉛およ
び鉛と共に共沈させて固液分離する上記(1)、(2)または
(3)の廃棄物処理方法を含む。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て具体的に説明する。本発明に係る処理方法の概略を図
１のフロー図に示す。図示するように、本発明の処理方
法は、廃棄物を硫酸浸出して該廃棄物に含まれる銅およ
び亜鉛を液中に溶出させる硫酸浸出工程、この硫酸浸出
スラリーの固形分を分離してアルカリ浸出することによ
り固形分中の鉛を液中に溶出させるアルカリ浸出工程、
このアルカリ浸出スラリーを固液分離した濾液と上記硫
酸浸出スラリーの濾液とを混合し、濾液に含まれる銅、
亜鉛および鉛の共沈領域に濾液のｐＨを調整することに
より液中の金属を沈殿させて分離する混合沈殿工程から
なる処理系を有する。

【００１０】本発明の処理方法における廃棄物は各種の
生活廃棄物、例えば都市ゴミや下水汚泥の焼却灰やその
溶融スラグ飛灰、あるいはエコセメントの製造の際に発
生する飛灰(エコダスト)などを含む。これらの廃棄物中
に水溶性の塩素化合物が含まれる場合には、予め水を加
えてスラリーとし、固液分離することにより廃棄物中の
塩素分を除去すると良い。なお、銅や鉛、亜鉛などの溶
出を抑えて塩素分を選択的に溶出させるには、この水洗
(水浸出)スラリーのｐＨを８.５〜１３、好ましくはｐ
Ｈ９〜１２に調整するとよい。この脱水(脱塩)ケーキを
その５０wt％以上の水量でさらに洗浄して残留塩素を低
減すると良い。

【００１１】この脱水ケーキを解砕して硫酸浸出工程に
送る。一方、脱水ケーキと分離した液分を排水処理工程
に導き、硫酸第一鉄等を添加して液中に含まれる微量の
クロムやセレンを還元し、水酸化鉄の沈澱と共に共沈さ
せて分離する。さらに、必要に応じて高分子凝集剤を加
えて沈澱物を凝集させ濾過性を高めて固液分離し、液分
のＣＯＤが高い場合には次亜塩素酸ソーダ等を添加して
ＣＯＤを低減した後に排水する。

【００１２】(１)硫酸浸出工程上記廃棄物またはそのスラリーの固形分に硫酸を加えて
硫酸浸出スラリーとする。硫酸浸出スラリーの固液比は
４００g/l以下が適当であり、ｐＨは４以下が好まし
い。廃棄物に含まれる銅や亜鉛の化合物は硫酸によって
分解し、銅イオンや亜鉛イオンとなって液中に溶出す
る。一方、カルシウムや鉛の化合物は大部分が不溶性の
硫酸塩(硫酸鉛、石膏)を形成し、固形分中に残留する。
従って、この硫酸浸出スラリーを固液分離することによ
り廃棄物から銅、亜鉛を分離することができる。また、
廃棄物に微量のセレンが含まれる場合、このセレンの一
部も硫酸浸出によって溶出される。

【００１３】(２)アルカリ浸出工程上記硫酸浸出スラリーを固液分離し、その固形分にアル
カリ溶液を加えてアルカリ浸出スラリーとする。アルカ
リ浸出スラリーの固液比は２００g/l以下が適当であ
り、１００g/l以下が好ましい。また、スラリーの液性
はｐＨ１３.５以上が適当である。このアルカリ処理に
よって硫酸鉛は分解して液中に溶出し、石膏は水酸化カ
ルシウムに変化する。鉛の溶出率はスラリーのｐＨの上
昇と共に増加し、ｐＨ１２.５付近では２０％程度であ
るが、ｐＨ１３.５以上でほぼ７０％以上に達する。な
お、スラリーのｐＨが１３.５未満の場合には石膏が殆
ど分解されずに残留する。ｐＨ１３.５以上の領域では
石膏の大部分が水酸化カルシウムに変化する。また、廃
棄物中にセレンが微量含まれている場合、このセレンの
一部もアルカリ浸出によって溶出する。アルカリ浸出に
用いるアルカリ溶液は苛性ソーダ、苛性カリなどが適当
である。アルカリ濃度は、上記ｐＨを維持できる範囲で
あれば良い。

【００１４】このアルカリ浸出スラリーを固液分離して
固形分を回収する。鉛は溶出して濾液に含まれるので、
この固形分には鉛が殆ど含まれておらず、銅や鉛、亜鉛
も予め除去されており、また固形分中のカルシウムは殆
ど全て水酸化カルシウムに変化しているので、回収した
固形分はセメント原料として使用することができる。な
お、最初の硫酸浸出に代えて塩酸浸出を行うと廃棄物中
のカルシウムが濾液に溶出するので、塩酸浸出スラリー
の固形分をセメント原料として利用することができな
い。

【００１５】(３)混合沈殿工程上記硫酸浸出スラリーの濾液とアルカリ浸出スラリーの
濾液を混合し、この濾液に含まれる銅、亜鉛および鉛の
共沈領域に濾液のｐＨを調整することにより液中の金属
を沈殿させて除去する。図２のグラフに示すように、液
中のＣｕ²⁺,Ｚｎ²⁺,Ｐｂ²⁺,Ｆｅ²⁺は何れもｐＨ５以下
の酸性域において溶解度が高く、ｐＨが５から次第に大
きくなるに従って溶解度が大幅に低下し、ｐＨ７以上の
領域ではＣｕ²⁺,Ｐｂ²⁺の溶解度が概ね１０^-5mol/l以下
となり、ｐＨ９以上になるとＺｎ ²⁺,Ｆｅ²⁺の溶解度が
概ね１０^-5mol/l以下となる。なお、Ｐｂ²⁺およびＺｎ
²⁺はｐＨ１２以上の領域で溶解度が１０^-5mol/lより高
くなるが、ｐＨ１２未満では溶解度がこれより低い。従
って、混合濾液のｐＨを９以上〜１２未満に調整し、好
ましくはｐＨ９.５〜１１.５に調整することによって
銅、鉛、亜鉛を同時に沈殿させて液中から除去すること
ができる。液中の銅と亜鉛は水酸化物に転じて沈殿し、
鉛は硫酸浸出濾液に含まれる硫酸根と反応し硫酸鉛に転
じて沈殿する。なお、混合濾液のｐＨが９未満では銅、
鉛および亜鉛の溶解度が高くなり、またｐＨが１２以上
になると鉛および亜鉛の溶解度が高くなるので、これら
の除去率が低下する。また、液中に微量のセレンが溶存
している場合、このｐＨ域でセレンは銅、鉛および亜鉛
と一緒に共沈する。

【００１６】この混合濾液のｐＨは硫酸浸出濾液とアル
カリ浸出濾液の混合液量を調整することにより上記ｐＨ
域に設定することができる。このｐＨ調整によって液中
の銅や鉛、亜鉛およびセレン等を効率よく同時に沈殿で
きるので、従来使用されていた水硫化ソーダなどの沈殿
剤を用いる必要がない。

【００１７】この混合濾液を固液分離することにより、
最終的に廃棄物から上記金属類を除去することができ
る。この沈殿物を除去した濾液には銅や鉛、亜鉛等が含
まれていないので、最初の水洗工程の用水として再利用
することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の処理方法を実施例により具体
的に示す。なお、これらの実施例は本発明を限定するも
のではない。

【００１９】〔実施例１〕スラグ飛灰（成分wt％：Ca:7.3、Si:3.5、Na:19.1、K:1
3.9、Cl:25.2、S:6.3、Pb:2.1、Cu:2.3、Zn:6.0）を本
発明の方法に従って以下のように処理した。まず、この
飛灰に固液比３００g/lとなるように水を加えて撹拌し
た後に固液分離して水溶性塩素化合物を除去した。この
固形分にスラリーのｐＨが３以下になるように硫酸と水
を加えて固液比２５０g/lのスラリーとし、銅と亜鉛を
溶出させた。この硫酸浸出スラリーを固液分離して固形
分と濾液を得た。この固形分をＸ線回折装置により分析
してカルシウムの大部分が石膏に転じていることを確認
した。次に、この硫酸浸出の固形分に１mol/lの苛性ソ
ーダ溶液を固液比１００g/lとなるように加えてアルカ
リ浸出スラリーとし、鉛を溶出させた。これを固液分離
して固形分と濾液を得た。この固形分をＸ線回折装置に
より分析したところ固形分中の石膏がほぼ全て水酸化カ
ルシウムに転じていることを確認した。なお、この固形
分中の水酸化カルシウム量は７０wt％であった。次に、
硫酸浸出の濾液とアルカリ浸出の濾液を混合し、各々の
液量を調整して表１に示すｐＨの混合液を得た。この各
ｐＨの混合液について、沈殿生成後に固液分離し、その
濾液の銅、亜鉛および鉛の濃度をＩＣＰ発光分析法によ
り測定した。なお、予め混合前の硫酸浸出濾液とアルカ
リ浸出濾液の金属濃度を同様に測定した。これらの結果
を表１にまとめて示した。また、混合液の固液分離によ
って回収した固形分に含まれる金属分の濃度(水酸化物
換算)を表２に示した。表１に示すように、硫酸浸出濾
液には多量の銅と亜鉛が溶存しており、またアルカリ浸
出濾液には多量の鉛が溶存しているが、これらの液を混
合し、ｐＨ９〜１２に調整して固液分離した濾液の金属
濃度は大幅に減少しており、高い除去効果を示した。因
みに、ｐＨ９〜１１の場合、銅、亜鉛、鉛の濃度は何れ
も０.１〜０.５ppmの水準である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】〔実施例２〕セレンを含有する飛灰に、固
液比６００g/lになるように水を加え、攪拌して水性ス
ラリーにし、これを固液分離して可溶性塩類を除去し
た。この脱水ケーキを解砕してｐＨ３以下になるように
水と硫酸を加え、固液比３７５g/lの硫酸スラリーとし
た。これを固液分離し、その固形分に１.５mol/lの苛性
ソーダ水溶液を固液比１００g/lになるように添加し、
アルカリ浸出スラリーとし、これを固液分離した。上記
硫酸浸出スラリーの濾液とこのアルカリ浸出スラリーの
濾液とを混合比３.５：１(体積)で混合し、混合液のｐ
Ｈを１０.５に調整した。生じた沈澱を固液分離し、そ
の濾液と、硫酸浸出工程の固形分を分離した濾液、アル
カリ浸出工程の固形分を除去した濾液について、セレン
濃度を測定した。この結果を表３に示した。この結果に
示されるように、濾液に含まれていたセレンの５７％が
銅や鉛、亜鉛と共に沈澱して分離された。

【００２３】

【表３】

【００２４】

【発明の効果】本発明の処理方法によれば、各種廃棄物
に含まれる銅、亜鉛、鉛などを簡単にかつ効率良く除去
することができる。しかも、これら金属を沈殿除去する
際に、従来のような水硫化ソーダなどの薬剤を用いる必
要がないので排液処理が容易であり、処理コストも低
い。また、処理後に得られる固形物をセメント原料とし
て利用することができる。さらに、廃棄物から分離した
銅、鉛、亜鉛等の金属類を含む沈殿物についても、これ
らの人工原料鉱石として再利用することができる。ま
た、廃棄物に微量のセレンが含まれている場合にも、液
中に溶存している微量のセレンは混合沈澱工程で銅や鉛
および亜鉛と一緒に共沈するので、これらの金属と一緒
に分離除去することができ、排液処理の負担が軽減され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理方法を示すフロー図

【図２】金属イオンの溶解度とｐＨの関係を示すグラ
フ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０１Ｇ 9/06 Ｃ０１Ｇ 21/20 21/12 Ｃ０４Ｂ 7/24 ＺＡＢ 21/20 7/38 ＺＡＢ // Ｃ０４Ｂ 7/24 ＺＡＢ 18/08 Ｚ 7/38 ＺＡＢＣ２２Ｂ 7/00 Ｇ 18/08 19/30 Ｃ２２Ｂ 3/44 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｇ 7/00 5/00 ＺＡＢＮ 13/00 Ｃ２２Ｂ 3/00 Ｑ 15/00 13/04 19/30 15/12 (72)発明者井田雅也千葉県佐倉市大作二丁目４番２号太平洋セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者三浦啓一千葉県佐倉市大作二丁目４番２号太平洋セメント株式会社中央研究所内Ｆターム(参考） 4D004 AA37 AA46 AB03 BA10 CA13 CA35 CC11 CC12 DA03 4G047 AA02 AA05 AB02 4K001 AA09 AA20 AA22 AA30 AA36 BA22 BA24 CA02 DB03 DB08 DB23 DB24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を硫酸浸出スラリーとして該廃棄
物に含まれる銅および亜鉛を液中に溶出させる硫酸浸出
工程、この硫酸浸出スラリーの固形分を分離してアルカ
リ浸出することにより固形分中の鉛を液中に溶出させる
アルカリ浸出工程、このアルカリ浸出スラリーを固液分
離した濾液と上記硫酸浸出スラリーの濾液とを混合し、
濾液のｐＨを銅、亜鉛および鉛の共沈領域に調整するこ
とによりこれらの金属を共沈させて固液分離する混合沈
殿工程からなる処理系を有することを特徴とする廃棄物
の処理方法。
【請求項２】混合沈殿工程において、混合した濾液の
ｐＨを９〜１２に調整することにより、液中の金属を水
酸化物ないし硫酸塩として沈殿させて除去する請求項１
に記載の廃棄物処理方法。
【請求項３】硫酸浸出工程において廃棄物に含まれる
銅および亜鉛を液中に溶出させると共に廃棄物中のカル
シウムを石膏に転じて固形分に残し、さらにアルカリ浸
出工程において鉛を液中に溶出させると共に固形分に含
まれる石膏を水酸化カルシウムに転じ、これをセメント
原料として回収する請求項１または２に記載する廃棄物
処理方法。
【請求項４】混合沈澱工程において、濾液に含まれる
微量のセレンを銅、亜鉛および鉛と共に共沈させて固液
分離する請求項１、２または３の廃棄物処理方法。