JP2003236503A

JP2003236503A - 鉛分を含む廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JP2003236503A
Application number: JP2002041273A
Authority: JP
Inventors: Takeaki Ogami; 剛章大神
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2003-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】塩素バイパスダスト等の鉛分を含む廃棄物と
スラリー化用水とを混合して、廃棄物中の鉛分を水中に
溶出させるに際し、鉛分の水中への溶出率を高めること
のできる廃棄物の処理方法を提供する。【解決手段】廃棄物の処理方法は、（Ａ）鉛分を含む
廃棄物とスラリー化用水とを混合してスラリーとするス
ラリー化工程と、（Ｂ）スラリーのｐＨを７．０〜１
１．５に調整し、かつ、酸化還元電位を４００ｍＶ以上
に調整して、鉛分を含むスラリーを得る鉛溶出工程と、
（Ｃ）鉛分を含むスラリーを固液分離して、固形分と鉛
分を含む濾液を得る固液分離工程と、（Ｄ）鉛分を含む
濾液に硫化剤を添加した後、固液分離して、硫化鉛と濾
液を得る鉛回収工程とを含む。鉛回収工程（Ｄ）で得ら
れた濾液の一部は、スラリー化行程（Ａ）のスラリー化
用水として用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩素バイパスダス
ト等の鉛分を多く含む廃棄物から、鉛分を除去して、セ
メント原料等に用い得る固形分を得るための廃棄物の処
理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ゴミ焼却設備等から排出される煤
塵等の廃棄物をセメント原料として用いる技術が実用化
されている。その際、廃棄物に含まれている鉛分等の重
金属や塩素分は、セメントの品質を低下させるため、セ
メント原料化過程の中で除去する必要がある。また、こ
れらの廃棄物を埋立て処分する場合においても、廃棄物
中に含まれる鉛等の重金属は、埋立て後に溶出して環境
汚染を引き起こすおそれがあるため、埋立ての前に予め
除去する必要がある。

【０００３】このような事情下において、重金属及び塩
素分の除去の技術としては、廃棄物と水とを混合して、
廃棄物中の重金属及び塩素分を水中に溶出させる技術が
知られている。例えば、特開平１１−１００２４３号公
報には、塩素を含む廃棄物に水を添加して、廃棄物中の
塩素を溶出させ、これを濾過し、得られた脱塩ケークを
セメント原料に使用することを特徴とするセメント化処
理方法が、記載されている。また、該公報には、このセ
メント化処理方法において、廃棄物中の塩素が溶出した
濾液中の重金属および有害成分を沈澱させ、これを濾過
して重金属および有害成分を除去する工程を付加し得る
ことも記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載されて
いる技術においては、廃棄物中の鉛等の重金属を溶出さ
せるために、単に廃棄物に水を添加している。そのた
め、廃棄物に含まれる鉛分の含有量が多い場合には、廃
棄物中の鉛分のうち、水中に溶出せずに固形分である廃
棄物中に留まる鉛分の割合が多くなり、セメント原料と
して好適な固形分を得ることが困難となる。したがっ
て、本発明は、鉛分を含む廃棄物と水とを混合して、廃
棄物中の鉛分を水中に溶出させるに際し、鉛分の水中へ
の溶出率を高めることのできるような廃棄物の処理方法
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、鉛分を含む廃棄物と
水とを混合して得られるスラリーについて、ｐＨ及び酸
化還元電位を特定の数値範囲内に調整することによっ
て、廃棄物に含まれる鉛分の水中への溶出率を高めるこ
とができることを見い出し、本発明を完成した。

【０００６】すなわち、本願請求項１に記載の鉛分を含
む廃棄物の処理方法は、（Ａ）鉛分を含む廃棄物（例え
ば、塩素バイパスダスト）とスラリー化用水（例えば、
水）とを混合してスラリーとするスラリー化工程と、
（Ｂ）上記スラリーのｐＨを酸（例えば、塩酸）の添加
によって７．０〜１１．５に調整し、かつ、酸化剤（例
えば、過酸化水素水）の添加によって酸化還元電位を４
００ｍＶ以上に調整して、廃棄物に含まれる鉛分の水中
への溶出を促進し、鉛分を含むスラリーを得る鉛溶出工
程と、（Ｃ）上記鉛分を含むスラリーを固液分離して、
固形分（鉛分が除去され、セメント原料等として使用し
得るもの）と鉛分を含む濾液を得る固液分離工程と、
（Ｄ）上記鉛分を含む濾液に硫化剤（例えば、水硫化ソ
ーダ）を添加した後、濾過装置等によって固液分離し
て、固形分である硫化鉛と、鉛分が除去された濾液を得
る鉛回収工程とを含むことを特徴とする。

【０００７】このように鉛溶出工程（Ｂ）を含むことに
よって、廃棄物に鉛分が多く含まれている場合であって
も、鉛分の水中への溶出率を高くすることができる。そ
して、廃棄物のスラリー化及び固液分離を経て得られる
固形分は、鉛分をほとんど含まず、セメント原料等とし
て用いることができる。また、廃棄物に含まれているカ
ルシウム分の多くが水中に溶出されてしまうような低い
ｐＨ領域まで酸を添加することがないので、固形分中に
カルシウム分が留まり、セメント原料として好適な固形
分を得ることができる。

【０００８】上記廃棄物の処理方法は、上記鉛回収工程
（Ｄ）で得られた濾液の一部を、上記スラリー化工程
（Ａ）のスラリー化用水として使用するように構成する
ことができる（請求項２）。このように構成すれば、ス
ラリー化用水として用いるために外部から新たに供給さ
れる水の量を削減することができる。また、鉛回収工程
（Ｄ）で鉛分が除去された濾液を用いているため、鉛分
を含むスラリー化用水を用いる場合に見られるような廃
棄物に含まれる鉛分の水中への溶出率の低下を招くこと
がない。上記廃棄物の処理方法において、上記鉛溶出工
程（Ｂ）でｐＨを調整するための酸としては、例えば、
塩酸や硝酸を用いることができる（請求項３）。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の洗浄方法の対象となる廃
棄物は、鉛分を含む廃棄物である。中でも、酸化物（Pb
O）換算で鉛分を１重量％以上含む廃棄物は、本発明の
方法を適用する対象として好適である。鉛分を多く含む
廃棄物としては、例えば、塩素バイパスダスト、溶融飛
灰、セメントキルンから排出される煤塵等が挙げられ
る。ここで、塩素バイパスダストとは、セメント焼成工
程の燃焼ガス中に高濃度で含まれる塩素分を抜き出すた
めの塩素バイパス技術において、キルンから抽気してサ
イクロンに送られた高温の排ガスから粗粉ダストを除去
した後のガス分を冷却することによって析出する微粉ダ
ストをいう。なお、この塩素バイパス技術によれば、キ
ルンの排ガスの2％程度を抽気することによって、塩素
分の約80％を燃焼系から除去することができる。なお、
塩素バイパスダストの主な成分は、カルシウム23重量
％、カリウム30重量％、硫黄10重量％、塩素20重量％
（ただし、塩素を除き、酸化物換算の数値である。）で
あり、重金属としては、鉛を33,500mg/kg（3.35重量
％）の高い割合で含む。塩素バイパスダスト中の塩素分
の含有率は、一般の都市ごみ焼却灰等よりも高い。

【００１０】以下、図面に基づいて本発明の方法を説明
する。図１は、本発明の鉛分を含む廃棄物の処理方法の
一例を示すフロー図である。［スラリー化工程（Ａ）］図１中、塩素バイパスダスト
等の鉛分を多く含む廃棄物は、まず、撹拌槽内でスラリ
ー化用水と撹拌混合されて、スラリーとされる。ここ
で、スラリー化用水としては、処理を始める初期段階に
おいては、水を用いればよく、処理の開始後、鉛回収工
程によって鉛分を含まない濾液を得た後においては、こ
の濾液の一部と、外部から新たに供給される水と、塩化
物回収工程で得られる蒸留水とを混合したものを用いれ
ばよい。廃棄物に対するスラリー化用水の配合量は、廃
棄物とスラリー化用水とが良好に混合されるのであれば
任意であり、特に限定されないが、例えば、廃棄物１０
０重量部当たり、１００〜１０００重量部程度である。
スラリー化工程（Ａ）において、廃棄物中の水溶性の塩
素分の大部分は、スラリー化用水中に溶出し、塩化物イ
オンとなる。

【００１１】［鉛溶出工程（Ｂ）］スラリー化工程
（Ａ）で得られたスラリーは、酸によってｐＨが７．０
〜１１．５、好ましくは８．０〜１１．０に調整され、
かつ、酸化剤によって酸化還元電位が４００ｍＶ以上に
調整される。ここで、ｐＨが７．０未満であると、廃棄
物に含まれるカルシウム分の水中への溶出量が増大し、
セメント原料として用い得る固形分の収量が減少するな
どの不都合が生じる。また、ｐＨが１１．５を超える
と、廃棄物に含まれる鉛分の水中への溶出率が低下し、
鉛分の含有量の少ない固形分（セメント原料）を得るこ
とができなくなる。酸化還元電位が４００ｍＶ未満であ
ると、廃棄物に含まれる鉛分の水中への溶出率が低下
し、鉛分の含有量の少ない固形分（セメント原料）を得
ることができなくなる。なお、酸化還元電位の上限値
は、特に限定されないが、通常、８５０ｍＶ以下であ
る。

【００１２】ｐＨを調整するために用いる酸としては、
例えば、塩酸、硝酸等を用いることができる。酸として
硫酸を用いると、廃棄物中のカルシウム分が硫酸イオン
と反応して石膏を生じ、鉛の溶出を抑制する。したがっ
て、廃棄物中のカルシウム分の含有率が高い場合には、
硫酸を用いることは好ましくない。酸化還元電位を調整
するための酸化剤としては、例えば、過酸化水素水、次
亜塩素酸、次亜塩素酸塩（例えば、次亜塩素酸ナトリウ
ム等）、過マンガン酸カリウム、二クロム酸カリウム、
過硫酸塩（例えば、過硫酸ナトリウム等）、過炭酸ソー
ダ、亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。中でも、過酸
化水素水、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩（次亜塩素酸ナト
リウム等）等は、入手が容易で、重金属を含まず、本発
明の工程中で回収される元素のみからなるので、好まし
く用いられる。ｐＨ及び酸化還元電位の調整は、ｐＨを
調整した後、酸化還元電位を調整してもよいし、あるい
は、酸化還元電位を調整した後、ｐＨを調整するように
してもよい。ｐＨ及び酸化還元電位を調整することによ
って、廃棄物に鉛分が多く含まれている場合であって
も、廃棄物中の鉛分の大部分をスラリー化用水中に溶出
させることができる。

【００１３】［固液分離工程（Ｃ）］鉛溶出工程（Ｂ）
でｐＨ及び酸化還元電位を調整し、廃棄物中の鉛分をス
ラリー化用水中に溶出させた後、濾過装置等を用いて、
スラリーを固液分離する。得られたケーキ（固形分）
は、水で洗浄し、ケーキに付着している塩素分を除去す
る。水洗後のケーキは、鉛分及び塩素分を含まないた
め、セメント原料等に用いることができる。一方、濾液
は、鉛分及び塩素分を含んでおり、次工程の鉛回収工程
（Ｄ）等で処理される。

【００１４】［鉛回収工程（Ｄ）］固液分離工程（Ｃ）
で得られた濾液に硫化剤を添加すると、濾液中の鉛分(P
b² ⁺)は、硫化物イオン(S^2-)と反応して硫化鉛(PbS)を生
成し、固形分として沈澱する。得られた硫化鉛は、精錬
原料等として用いることができる。なお、硫化剤として
は、水硫化ソーダ(NaHS)、硫化ソーダ(Na₂S)等を用いる
ことができる。硫化剤の添加量は、濾液中の全ての鉛分
が硫化するのに必要な量より若干少ない量であることが
望ましい。その理由は、濾液中に硫化剤が残留した場
合、この硫化剤が、鉛溶出工程（Ｂ）において鉛分の溶
出を抑制するからである。なお、硫化鉛を生成させるた
めの硫化剤が不足して、少量の鉛分が濾液中に残留した
としても、この鉛分は、スラリー化工程（Ａ）に返送さ
れた後、再度、鉛回収工程（Ｄ）に導かれ、回収され
る。

【００１５】次に、硫化剤を添加した濾液は、固液分離
される。固液分離の方法としては、例えば、濾過装置を
用いた濾過による方法や、シックナーを用いた方法（例
えば、重力沈降、遠心分離、凝集剤による沈降）等が挙
げられる。鉛回収工程（Ｄ）で得られた濾液は、一部
が、スラリー化工程（Ａ）のスラリー化用水として用い
られ、残部が、濾液中の塩素分（塩化物イオン）を塩化
物として回収するために、塩化物回収工程に供給され
る。塩化物回収工程は、晶析法によって塩化ナトリウム
及び塩化カリウムを分別して回収するものである。すな
わち、濾液を減圧条件下で加熱し、液分を蒸発させて、
濃縮した後、濾液の液温を変化させると、結晶析出温度
の差異に基づいて、塩化物を分別して析出させることが
できる。塩化ナトリウムと塩化カリウムを分別して回収
するには、まず、濾液の温度を５０℃以上にして、塩化
ナトリウムを析出させて、これを濾別し回収した後、濾
液の温度を３０℃以下に冷却して、塩化カリウムを析出
させて、これを濾別し回収すればよい。つまり、高温晶
析工程によって塩化ナトリウムを回収した後、低温晶析
工程によって塩化カリウムを回収するという手順を行な
えばよい。塩化物回収工程の中で発生する水蒸気は、凝
結されて蒸留水になる。この蒸留水は、スラリー化工程
（Ａ）のスラリー化用水として用いられる。塩化物を回
収した後の液分は、所定の処理を行なった後、系外に排
水される。

【００１６】上述のように、鉛回収工程（Ｄ）で得られ
た濾液の一部は、スラリー化工程（Ａ）のスラリー化用
水として繰り返し循環して用いられる。したがって、ス
ラリー化用水として系外から新たに供給される水の量
は、大幅に削減される。なお、固液分離工程（Ｃ）で得
られた濾液を、鉛回収工程（Ｄ）を経由することなく、
スラリー化工程（Ａ）のスラリー化用水として繰り返し
循環して用いた場合、循環回数が２〜３回目に達した頃
から、スラリー中の鉛分の濃度が数百ｐｐｍになって、
飽和状態になり、廃棄物に含まれる鉛分の液中への溶出
率が急激に低下する。この点、本発明の方法では、鉛回
収工程（Ｄ）を経た後の濾液をスラリー化用水として用
いているので、鉛分の溶出率を高く維持することができ
る。

【００１７】

【実施例】処理対象物である廃棄物として、塩素バイパ
スダスト（CaO：23％、Na₂O：2.0％、K₂O：25％、Cl：2
0％、Pb：3.5％）を用い、次のように実験を行なった。［実施例１］塩素バイパスダスト１ｋｇを撹拌槽に投入
した後、さらに、液温３０℃の水５ｋｇを撹拌槽に供給
し、スラリーとした。次いで、スラリー（ｐＨ１３．
２）に、１０％の塩酸を徐々に加えていき、ｐＨを１
１．０に調整した。その後、スラリー（酸化還元電位：
５１ｍＶ）に、３０％の過酸化水素水を徐々に加えてい
き、酸化還元電位を５５０ｍＶに調整した。調整後、ス
ラリーを０．５時間撹拌して、塩素バイパスダストに含
まれている鉛分及び塩素分を液中に溶出させた。撹拌後
のスラリーは、濾過装置を用いて濾過し、セメント原料
用の固形分０．８ｋｇ（乾燥重量）と、濾液を得た。こ
の濾液４リットルに水硫化ソーダ７ｇを加えて、硫化鉛
を沈澱させた後、濾過装置を用いて濾過し、固形分であ
る硫化鉛３０ｇ（乾燥重量）を回収した。

【００１８】［実施例２］スラリー化用水として、実施
例１で得られた硫化鉛を濾別した濾液５リットル（カル
シウムイオンの含有率：６重量％、塩化物イオンの含有
率：１０重量％）を用い、かつ、水硫化ソーダの添加量
を８ｇにした他は、実施例１と同様にして、実験を行な
った。その結果、セメント原料用の固形分０．８ｋｇ
（乾燥重量）と、硫化鉛３３ｇ（乾燥重量）を得た。な
お、ｐＨ調整前のスラリーのｐＨは、１２．５であり、
酸化還元電位を調整前のスラリーの酸化還元電位は、３
５ｍＶであった。

【００１９】［実施例３］スラリーのｐＨを８．０に調
整した他は、実施例１と同様にして実験を行なった。そ
の結果、セメント原料用の固形分０．７ｋｇ（乾燥重
量）と、硫化鉛２９ｇ（乾燥重量）を得た。［実施例４］スラリーの酸化還元電位を４５０ｍＶに調
整した他は、実施例１と同様にして実験を行なった。そ
の結果、セメント原料用の固形分０．８ｋｇ（乾燥重
量）と、硫化鉛２９ｇ（乾燥重量）を得た。

【００２０】［比較例１］スラリーのｐＨを６．５に調
整した他は、実施例１と同様にして実験を行なった。そ
の結果、セメント原料用の固形分０．４ｋｇ（乾燥重
量）と、硫化鉛２４ｇ（乾燥重量）を得た。［比較例２］スラリーのｐＨを１２．０に調整した他
は、実施例１と同様にして実験を行なった。その結果、
セメント原料用の固形分０．８ｋｇ（乾燥重量）と、硫
化鉛１２ｇ（乾燥重量）を得た。［比較例３］スラリーの酸化還元電位を３５０ｍＶに調
整した他は、実施例１と同様にして実験を行なった。そ
の結果、セメント原料用の固形分０．８ｋｇ（乾燥重
量）と、硫化鉛１０ｇ（乾燥重量）を得た。以上の結果
を表１に示す。表１から、本発明で規定した数値範囲内
にｐＨ及び酸化還元電位を調整することによって、鉛分
の溶出率（回収量）が高まることがわかる。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明の廃棄物の処理方法によれば、廃
棄物とスラリー化用水とを混合して、廃棄物中の鉛分を
水中に溶出させるに際し、ｐＨ及び酸化還元電位を特定
の数値範囲内に調整しているため、鉛分の水中への溶出
率を高めることができる。それによって、鉛分と塩素分
の少ない固形分（水酸化カルシウムを含み、セメント原
料として好適に用い得るもの）を得ることができる。ま
た、硫化剤の添加によって硫化鉛を回収した後の濾液
を、スラリー化用水として用いることによって、系全体
の中で新たに供給すべき水の量を大幅に削減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鉛分を含む廃棄物の処理方法の一例を
示すフロー図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D004 AA36 AA37 AB03 AB06 BA02 CA13 CA15 CA35 CA36 CC11 CC12 DA02 DA20 4D038 AA08 AB74 BB17 BB18 BB20 4D059 AA11 BC05 BE01 BF13 BF14 CA28 CC04 DA31 DA32 DA44 DA45 EB05 EB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）鉛分を含む廃棄物とスラリー化用水
とを混合してスラリーとするスラリー化工程と、（Ｂ）
上記スラリーのｐＨを７．０〜１１．５に調整し、か
つ、酸化還元電位を４００ｍＶ以上に調整して、鉛分を
含むスラリーを得る鉛溶出工程と、（Ｃ）上記鉛分を含
むスラリーを固液分離して、固形分と鉛分を含む濾液を
得る固液分離工程と、（Ｄ）上記鉛分を含む濾液に硫化
剤を添加した後、固液分離して、硫化鉛と濾液を得る鉛
回収工程とを含むことを特徴とする鉛分を含む廃棄物の
処理方法。
【請求項２】上記鉛回収工程（Ｄ）で得られた濾液の
一部を、上記スラリー化工程（Ａ）のスラリー化用水と
して使用する請求項１に記載の鉛分を含む廃棄物の処理
方法。
【請求項３】上記鉛溶出工程（Ｂ）でｐＨを調整する
ために、塩酸又は硝酸を用いる請求項１又は２に記載の
鉛分を含む廃棄物の処理方法。