JP2002018396A

JP2002018396A - 廃棄物脱水ケーキの処理方法

Info

Publication number: JP2002018396A
Application number: JP2000204789A
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: 2000-07-06
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2002-01-22
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: JP4026167B2

Abstract

(57)【要約】【課題】脱水ケーキをスラリー化する際に、分散性
に優れ、かつ目的の固液比に調整するのが容易な処理方
法を提供する。【解決手段】廃棄物の脱水ケーキをスラリー化する
際、スラリー水分量の３０〜７０％の水分を脱水ケーキ
に加え、これをミキサーで解砕してスラリー化したもの
を浸出槽に移し、残りの水分でミキサーを洗浄し、その
洗浄排水を浸出槽に加えて目的の固液比のスラリーとす
ることを特徴とする廃棄物脱水ケーキの処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の廃棄物に含
まれる銅、亜鉛、鉛などの重金属類を分離除去する処理
工程において、固液分離によって得た脱水ケーキをスラ
リー化する際に、その分散効果に優れた処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術とその問題点】ゴミ焼却設備や下水汚泥焼却
設備などから排出される煤塵や焼却灰、飛灰、あるいは
各種産業廃棄物、またセメントキルンや煤塵の高温処理
工程から排出されるダストなど各種の煤塵や焼却灰ない
し飛灰(ダスト)には塩素と共に数％程度の銅、鉛、亜鉛
等の重金属類が含まれており、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類が溶出して環境汚染
を引き起こす問題があり、これらの金属類をできるだけ
分離除去することが求められている。

【０００３】そこで、この廃棄物を水浸出した後に、脱
水ケーキを硫酸で処理して銅や亜鉛を溶出させ、その浸
出濾液からこれらの金属を回収し、一方、硫酸浸出スラ
リーの固形分をアルカリ浸出して鉛分を液中に溶出さ
せ、これを沈澱させて分離することにより、廃棄物から
重金属類を効率よく分離除去して無害化する処理方法が
本発明者等によって提案されている（特願平11-235370
号、特願平11-224302号）。この処理方法は廃棄物に含
まれている銅や鉛、亜鉛を効率よく分離でき、しかもア
ルカリ浸出スラリーの固形分をセメント原料として利用
できる利点を有する。

【０００４】このような処理方法において、水浸出スラ
リーや硫酸浸出スラリーを固液分離した脱水ケーキは粘
土状の固い塊であるため、粗く砕いた程度では十分にス
ラリー化できない。例えば、水浸出の脱水ケーキを粗く
砕いた状態で硫酸浸出槽に加えると、ケーキの表面だけ
が反応し、カルシウム分が硫酸によって石膏に変化して
ケーキの表面を覆い、銅や亜鉛などの溶出が不十分にな
る。

【０００５】

【発明の解決課題】本発明は、このような従来の問題を
解決した処理方法を提供するものであり、ミキサーを用
いて脱水ケーキを解砕すると共に、適量の水分を分割し
て加えることによって解砕された固形分が十分に分散さ
れたスラリーとし、その処理効果を高めたものである。

【０００６】

【課題を解決する手段】すなわち、本発明は、（１）廃
棄物の脱水ケーキをスラリー化する際、スラリー水分量
の３０〜７０％の水分を脱水ケーキに加え、これをミキ
サーで解砕してスラリー化したものを浸出槽に移し、残
りの水分でミキサーを洗浄し、その洗浄排水を浸出槽に
加えて目的の固液比のスラリーとすることを特徴とする
廃棄物脱水ケーキの処理方法に関する。

【０００７】本発明の処理方法の具体例は、（２）廃棄
物の水洗(水浸出)工程、水洗工程から得た脱水ケーキを
酸浸出する工程、酸浸出した固形分をアルカリ浸出する
工程、酸浸出濾液およびアルカリ浸出濾液から金属類を
回収する工程を有する処理方法において、脱水ケーキを
酸浸出またはアルカリ浸出する際に、スラリー水分量の
３０〜７０％の水分を脱水ケーキに加え、これをミキサ
ーで解砕してスラリー化したものを浸出槽に移し、残り
の水分でミキサーを洗浄し、その洗浄排水を浸出槽に加
えて目的の固液比のスラリーとし、これに酸またはアル
カリを加えて含有金属類を浸出させる処理方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。なお、本発明において％は質量％で
ある。本発明の処理方法を含む廃棄物処理の一例を図１
に示す。図示する廃棄物処理方法は、水洗(水浸出)工程
とその排水処理工程、水洗工程で得た脱塩ケーキの酸浸
出工程、酸浸出濾液から銅および亜鉛を回収する工程、
酸浸出の固形分をアルカリ浸出する工程、アルカリ浸出
濾液から鉛を回収する工程によって形成されている。塩
素および銅、鉛、亜鉛などの重金属類を含む廃棄物を水
洗処理工程において水性懸濁液(スラリー)とし、塩素分
を洗浄水に溶出させて脱塩する。この脱塩(脱水)ケーキ
を解砕して酸出工程に導き、硫酸等を加えてスラリー化
し、銅分および亜鉛分を液中に溶出する。この酸浸出ス
ラリーの液分から銅および亜鉛を回収する。一方、酸浸
出スラリーの固形分をアルカリ浸出工程に導き、苛性ソ
ーダ等を加えてスラリー化し、鉛分を液中に溶出させ
る。このアルカリ浸出スラリーを固液分離し、その固形
分(水酸化カルシウム主体)をセメント原料として利用す
る。さらにその濾液から鉛を回収する。

【０００９】本発明は上記処理方法において脱水ケーキ
を硫酸浸出ないしアルカリ浸出する際に、ミキサーを用
いて脱水ケーキを解砕すると共に、適量の水分を分割し
て加えることによって解砕された固形分が十分に分散さ
れたスラリーとし、さらに所定量の水でミキサーを洗浄
し、その洗浄排水を加えることによって目的の固液比の
浸出スラリーとする。以下、各処理工程を詳しく説明す
る。

【００１０】(Ｉ)水洗(水浸出)工程本発明によって処理される廃棄物は、例えば、ゴミ焼却
設備や下水汚泥焼却設備などから排出される煤塵や焼却
灰、飛灰、あるいは各種産業廃棄物、またセメントキル
ンや煤塵の高温処理工程から排出されるダストなど各種
の煤塵や焼却灰ないし飛灰を含む。これらの廃棄物には
塩化カルシウムなどの塩素化合物が多量に含まれてお
り、例えば、塩素含有量が２０％程度のものが多数あ
る。水洗処理工程はこの廃棄物を水洗し塩素分を洗浄水
に溶出させて脱塩する工程である。具体的には、廃棄物
をスラリー槽に入れ、これに温水等を加えてスラリーと
し、塩素分を水に溶出させる。次にこのスラリーをフィ
ルタープレス等の固液分離手段に導いて濾過し、脱水
(脱塩)ケーキを得る。

【００１１】この水洗工程において、廃棄物の水性スラ
リー(水性懸濁液)のｐＨを８.５〜１３の範囲に維持し
て水洗するのが好ましい。廃棄物の水性スラリーのｐＨ
をこの範囲に保って水洗処理することにより銅、鉛およ
び亜鉛の溶出を抑制し、これらを固形分に残留させる一
方で、塩素分を選択的に溶出させて脱塩することができ
る。なお、この脱水ケーキをその５０wt％以上の水量で
洗浄することによって残留塩素を２％以下に低減するこ
とができる。この洗浄排水は水浸出槽に循環して再利用
すると良い。

【００１２】水洗工程の排水は、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水酸化鉄の沈
澱と共に共沈させて除去し、さらに必要に応じて高分子
凝集剤を加えて濾過性を高め、また液分の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。

【００１３】(II)酸浸出工程脱水(脱塩)ケーキに酸を加えて銅および亜鉛を溶出させ
る。この酸浸出において、最終的なスラリーの水分量の
うち、その３０〜７０％の水分を脱水ケーキに加え、こ
れをミキサーで解砕してスラリー化する。ミキサーの形
式や名称は限定されない。固形分に水分を加えてスラリ
ーにできるものであれば良い。例えば、ハイスピーダー
(太平洋機工社製品)、パルパー(石川島産業機械社製
品)、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機社製品)、ア
キシャルミキサー(杉山重工社製品)、スーパーミキサー
(カワタ社製品)などを用いることができる。上記水分を
加えて脱水ケーキをスラリー化し、これを浸出槽に移
し、残りの水分でミキサーを洗浄し、その洗浄排水を浸
出槽に加えて目的の固液比となるように調整する。これ
に硫酸等を加えて硫酸浸出スラリーとし、銅および亜鉛
を浸出させる。脱水ケーキに最初に加える水分量が最終
的なスラリーの水分量の３０％未満であると、水分量が
少ないために脱水ケーキの粉末が多くなりスラリーにな
らない。また、７０％より多い水分量ではミキサーの洗
浄に用いる水分量が少なく、ミキサー内部に残留するス
ラリーの量が多くなる。

【００１４】なお、ここで用いる酸は脱塩ケーキに残留
する鉛分を不溶化する一方で銅や亜鉛をスラリー中に浸
出させる酸が適当であり、具体的には硫酸が好ましい。
また硫酸浸出スラリーの固液比は５００g/l以下が適当
であり、さらにｐＨ１〜４の酸性スラリーが好ましい。
スラリーのｐＨが４より高いと銅の浸出効率が低下する
ことがあるので好ましくない。またｐＨが１より低いと
次工程のアルカリ処理の負担が増す。この硫酸浸出スラ
リーを固液分離し、その濾液から銅および亜鉛を分離、
回収する。固形分(脱水ケーキ)はアルカリ浸出工程に導
く。

【００１５】(III)アルカリ浸出工程酸浸出スラリーを固液分離して得た固形分(脱水ケーキ)
にアルカリを加えてスラリーとし、鉛分(主に硫酸鉛)を
浸出させる。この場合も酸浸出と同様にしてスラリー化
すると良い。すなわちスラリー水分量の３０〜７０％の
水分を脱水ケーキに加え、これをミキサーで解砕してス
ラリー化したものを浸出槽に移し、さらに残りの水でミ
キサー内を洗浄し、その洗浄排水を浸出槽に加えて目的
の固液比とるように調整する。これにアルカリを添加
し、アルカリ浸出スラリーにする。このアルカリは苛性
ソーダが好適である。苛性ソーダの濃度は１mol/l以
上、好ましくは２mol/l以上が適当である。また、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。スラリーはｐＨ１３.５以上が適当で
ある。このアルカリ処理によって固形分中の硫酸鉛は分
解して液中に溶出する。鉛の溶出率はスラリーのｐＨに
比例して増加し、ｐＨ１２.５付近では２０％程度であ
るが、ｐＨ１３.５以上では概ね７０％以上である。一
方、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、これより高いアルカリ域において水酸化
カルシウムに転じる。従って、固形分に含まれるカルシ
ウムをセメント原料として利用するには、浸出スラリー
のｐＨを１３.５以上の高アルカリ域に調整して石膏を
分解し、硫酸根を除去するのが適当である。

【００１６】アルカリ浸出スラリーを固液分離した固形
分は水酸化カルシウムを主体とし、硫酸根が除去されて
いるのでセメント原料として好適である。さらに鉛は溶
出して濾液に含まれるので、この固形分には鉛が実質的
に含まれておらず、また銅や亜鉛も予め除去されている
のでこれらの重金属類をセメント原料に持ち込む虞がな
い。回収した固形分を洗浄し、その洗浄排水をアルカリ
浸出槽に循環して再利用する。

【００１７】(IV)溶存金属の分離・回収硫酸浸出スラリーの濾液には銅および亜鉛が溶存してい
る。これに銅よりイオン化傾向が大きい亜鉛などの粉末
を添加して銅を析出させる。この添加量は液中の銅より
もやや過剰に添加するのが好ましい。なお、この添加量
が多過ぎると析出した銅に亜鉛粉末等が混入するので好
ましくない。この添加量は液中の銅濃度に対して１.１
当量程度が適当である。析出した銅は沈澱するので固液
分離して回収する。なお、液中にカルシウムが含まれて
いる場合でも、カルシウムは亜鉛よりもイオン化傾向が
大きく、亜鉛粉末の添加によって析出しないので高品位
の銅を回収することができる。銅を回収した後の濾液に
は硫酸によって溶出した亜鉛や銅回収の際に添加した亜
鉛が溶解しているので、苛性ソーダ等を添加し、濾液を
ｐＨ９.５〜１２に調整することによって亜鉛を水酸化
物に転じて沈澱させ、これを固液分離して亜鉛を回収す
る。

【００１８】また、アルカリ浸出スラリーを固液分離し
た濾液には鉛が溶存しているので、水硫化ソーダなどの
硫化剤を加えて液中の鉛を硫化物に転じて沈澱させる。
硫化剤の添加量は液中の鉛含有量に対して１〜２当量が
適当である。これを濾過して硫化鉛を回収する。硫化鉛
を分離した濾液は強アルカリ(pH13前後)であるので、こ
れを亜鉛回収工程のアルカリ源や水浸出工程のアルカリ
源として再利用することができる。

【００１９】このような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別系統で処理する方法に代え
て、これらの濾液を混合し、混合した濾液のｐＨを９〜
１２に調整することにより、液中の銅、鉛、亜鉛などを
水酸化物ないし硫酸塩として共沈させて回収してもよ
い。なお、廃棄物中にセレンが微量含まれている場合、
硫酸浸出およびアルカリ浸出によって液中に溶出したセ
レンはこの濾液の混合によって上記ｐＨ域で銅、鉛、亜
鉛と一緒に共沈する。

【００２０】

【実施例】本発明を実施例によって以下に具体的に示
す。〔実施例１〕セメントキルンダスト２０kgに水６７Lを
加えて水性スラリーとし、スラリーの液性をｐＨ１２に
調整して水浸出を行った。このスラリーをフィルタープ
レスで濾過し脱塩(脱水)ケーキを得た。この脱水ケーキ
７kgをミキサー(ハイスピーダ：太平洋機工社製品)に入
れ、さらに５.２５Lの水(スラリー水分量の５０％)を加
え、４５０rpmで３分間攪拌し、水性スラリー１０.９L
を得た。このスラリーを浸出槽に移し、さらにミキサー
内部を５.２５Lの水で洗浄し、その洗浄排液を浸出槽に
加えた。これに硫酸(９８％濃度)４９０mlを加えて固液
比２５０g/lの硫酸浸出スラリー１６.５Lを得た。この
硫酸浸出スラリーを固液分離し、その濾液中の銅および
亜鉛濃度を測定したところ、銅１８５００ppm、亜鉛９
１００ppmであった。

【００２１】〔比較例１、２〕ミキサーを用いずに脱塩
ケーキをハンマーで粗く砕いて浸出槽に入れた以外は実
施例１と同様にして硫酸浸出スラリーを調製したとこ
ろ、ケーキを砕いた塊の表面が石膏で覆われており、液
中の銅および亜鉛濃度は銅５５００ppm、亜鉛３３００
０ppmであり、これらの浸出効果が低かった（比較例
１）。また、最初にスラリーの全水分量を脱水ケーキに
加え、これをミキサーで解砕した以外は実施例１と同様
にして脱水ケーキをスラリー化したところ、ミキサー内
部に多量のスラリーが残留した。また、この残留スラリ
ーを３Lの水で洗浄し、この洗浄排水を浸出槽に加え、
実施例１と同様にして硫酸浸出スラリーを調製したとこ
ろ、スラリーの固液比が２００g/lと高く、固液分離の
負担が増した（比較例２）。

【００２２】〔実施例２〕実施例１で得た硫酸浸出スラ
リーを固液分離し、その固形分３.３kgをミキサー(ハイ
スピーダ：太平洋機工社製品)に入れ、さらに１１.５L
の水(スラリー水分量の５０％)を加え、４５０rpmで２
分間攪拌し、水性スラリー１３.５kgを得た。このスラ
リーを浸出槽に移し、さらにミキサー内部を１１.５Lの
水で洗浄し、その洗浄排液を浸出槽に加えた。これに苛
性ソーダ(４８％濃度)２.５Lを加えて固液比１００g/l
のアルカリ浸出スラリー２２Lを得た。この硫酸浸出ス
ラリーを固液分離して水酸化カルシウム２.３kgを回収
した。一方、硫酸浸出スラリーの濾液１２Lと、アルカ
リ浸出スラリーの濾液２１Lを混合し、ｐＨ１１に調整
して沈澱物を生成させ、これを固液分離した。この沈澱
物をＸ線回折によって分析したところ、水酸化銅、水酸
化亜鉛、水酸化鉛、および硫酸鉛を主体とするものであ
った。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、廃棄物の
処理方法において、脱水ケーキを硫酸浸出ないしアルカ
リ浸出する際に、ミキサーを用いて脱水ケーキを解砕す
ると共に、適量の水分を分割して加えることによって解
砕された固形分が十分に分散されたスラリーとし、さら
に所定量の水でミキサーを洗浄し、その洗浄排水を加え
ることによって目的の固液比の浸出スラリーを得ること
ができる。従って、廃棄物を効率よく処理することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理方法を示す工程図

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ２２Ｂ 7/04 Ｃ２２Ｂ 3/00 Ａ (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 AA36 BA05 CA04 CA35 CA40 CA41 CC03 CC12 DA02 DA03 DA09 DA10 4K001 AA09 AA20 AA30 BA12 BA13 BA14 BA24 DB02 DB07 DB08 DB17 DB22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物の脱水ケーキをスラリー化する
際、スラリー水分量の３０〜７０％の水分を脱水ケーキ
に加え、これをミキサーで解砕してスラリー化したもの
を浸出槽に移し、残りの水分でミキサーを洗浄し、その
洗浄排水を浸出槽に加えて目的の固液比のスラリーとす
ることを特徴とする廃棄物脱水ケーキの処理方法。
【請求項２】廃棄物の水洗(水浸出)工程、水洗工程か
ら得た脱水ケーキを酸浸出する工程、酸浸出した固形分
をアルカリ浸出する工程、酸浸出濾液およびアルカリ浸
出濾液から金属類を回収する工程を有する処理方法にお
いて、脱水ケーキを酸浸出またはアルカリ浸出する際
に、スラリー水分量の３０〜７０％の水分を脱水ケーキ
に加え、これをミキサーで解砕してスラリー化したもの
を浸出槽に移し、残りの水分でミキサーを洗浄し、その
洗浄排水を浸出槽に加えて目的の固液比のスラリーと
し、これに酸またはアルカリを加えて含有金属類を浸出
させる請求項１の処理方法。