JP2006122727A

JP2006122727A - 廃棄物処理方法

Info

Publication number: JP2006122727A
Application number: JP2004310370A
Authority: JP
Inventors: Masami Tadasa; 正己只佐
Original assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Current assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: JP4727969B2

Abstract

【課題】本発明はクロム酸鉛廃棄物を埋め立て処分することなく、クロムと鉛を分離してリサイクル可能にする処理方法及びリサイクル可能な鉛化合物を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明が提供する廃棄物処理方法は、クロム酸鉛廃棄物を酸性水溶液中で加熱処理し、クロムを水溶性のクロム酸に、鉛を難溶性の鉛化合物に転じ固液分離することを特徴とする。また、本発明の鉛化合物は、クロム含有量が１重量％以下であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、廃棄物処理方法に関する。

従来より重金属を含む有害スラッジまたはその焼却灰あるいは集塵装置等によって集められたじん灰等の汚泥物あるいは粉状物は、有機物あるいは粉状コークスを加えて熱処理して、埋め立て処分されている。
例えば、重金属を含むスラッジまたはその焼却灰あるいは集じん装置等によって集められたじん灰等に有機物または粉状コークスを加え、非酸化性雰囲気で700〜1300℃の温度で熱処理し、カドミウム、亜鉛、鉛を揮散させ捕集回収することを特徴とする重金属を含むスラッジ等の処理方法が挙げられる。（例えば特許文献１参照）
また、例えば重金属を含むスラッジあるいは集じんダスト等を汚泥物または粉状物を、塩化ビニール樹脂を含む廃合成樹脂と共に焼却し、スラッジ等に含まれる重金属を塩化物として揮散させ捕集回収する処理方法が挙げられる。（例えば特許文献２参照）
その他、クロム酸鉛スラッジは、そのままあるいは無害化処理を施して、産業廃棄物の埋立処分基準にしたがって埋立処分されている。
特開昭４９−１０７９６５号公報特開昭４９−１０７９６６号公報

従来法の内、熱処理する方法は、熱処理設備、揮散物質回収設備、排ガス処理設備等の多くの設備が必要となる上、燃料等の多大なエネルギーを必要とする。更に、最終的に埋立処分が必要な廃棄物が発生する。
また、そのままあるいは無害化処理を施して埋め立て処分する方法は、クロム酸鉛が水に対して難溶性の化合物であることから最も簡便な処分方法ではあるが、クロム酸鉛が６価クロム化合物であることに変わりなく、酸性あるいはアルカリ性の環境中では溶解して６価クロムと鉛を溶出する危険性を有している。又、近年、埋め立て処分は、用地の確保等が困難の理由で処分が出来にくく、これに代わる新しい処理方法の開発が望まれている。

従って本発明の目的は、熱処理する方法のような多大な設備とエネルギーを使わず、クロム酸鉛廃棄物を埋め立て処分することなく、クロムと鉛を分離してリサイクル可能にする処理方法及びリサイクル可能な鉛化合物を提供することにある。

本発明は、クロム酸鉛を含む廃棄物を酸性水溶液中で加熱処理して、該廃棄物中に含まれるクロムを水溶性のクロム酸にし、また鉛を難溶性の鉛化合物に転換して、生成した該クロム酸と該難溶性の鉛化合物を固液分離することを特徴とする廃棄物処理方法を提供するものである。

本発明で得られたクロム酸と鉛化合物は、それぞれクロム塩製造原料、鉛原料として有効利用が可能であり、実質的に埋め立て処分が不要となる。

以下、本発明の好適な廃棄物処理方法について説明する。
本発明の廃棄物処理方法は、クロム酸鉛を含む廃棄物を酸性水溶液中で加熱処理して、該廃棄物中に含まれるクロムを水溶性のクロム酸にし、また鉛を難溶性の鉛化合物に転換し固液分離することによって特徴付けられる。
ここでいう難溶性の鉛化合物とは、硫酸鉛、塩化鉛である。
本発明のクロム酸鉛を含む廃棄物は、ろ過ケーキ状で供給されてもスラリーとして供給されてもかまわない。
つまり、廃棄物中にあらかじめクロム酸が存在しても処理が進行することを意味している。これは、強酸性のクロム酸を含む廃棄物のスラリーを厳密にろ過および洗浄を要しないことから、設備的且つ操作的に有利となる。なお、廃棄物のスラリーとして供給される場合は、必要に応じて沈降濃縮することが望ましい。

本発明の廃棄物処理方法における酸性水溶液としては、塩酸または硫酸を選択できるが、硫酸を選択する方が好ましい。その理由としては、クロム酸を含む廃棄物をクロム塩製造原料として利用する場合、塩素を含有するとクロム塩製造工程において有毒な塩化クロミルを生成する可能性があることや塩化鉛は硫酸鉛と比較して溶解度が大きいためクロム塩製造工程に鉛が混入してしまうためである。更に、塩化鉛を鉛原料として利用する場合、塩素ガスが発生して設備の腐食を招く恐れがあるためである。

本発明の廃棄物の処理方法における酸として硫酸を使用した場合の反応式は以下の通りである。
PbCrO₄＋ H₂SO₄ → PbSO₄ ＋ H₂CrO₄

前記の反応式に示すように、廃棄物中に含まれるクロム酸鉛を硫酸鉛に転換するのに要する硫酸の理論量（化学量論量）はクロム酸鉛１モルに対して硫酸１モルであるが、クロム酸鉛の全量を硫酸鉛に転換するためには、実質的にクロム酸鉛１モルに対して硫酸６モル以上（化学量論量の６倍以上）が必要である。好ましくは、限りなく化学量論量に近づけるべきである。
その理由としては、過剰の硫酸は反応に関与しないうえ、分離母液を中和する際に余分なアルカリ剤を消費してしまうためである。ただし、仕込計量設備の能力に応じてその過剰量を決定すればよく、必ずしも無駄に精度の高い仕込計量設備を必要とするものではない。

本発明の廃棄物処理方法における添加順序は、クロム酸を含む廃棄物に酸を添加してもよく、酸水溶液に廃棄物を添加してもよい。つまり、添加終了後にクロム酸鉛と必要量の酸が存在していればよく、添加順序を限定するものではない。

本発明の廃棄物処理方法における加熱処理温度は４０℃以上であるが、好ましくは４０℃以上６０℃以下である。その理由としては、４０℃以下では反応が進まないかあるいは反応速度が著しく遅いので工業的に有利でないためである。また、６０℃以上では加熱のための余分なエネルギーを消費してしまうためである。ただし、酸の希釈または添加により熱が発生する場合は、６０℃以下に限定するものではない。

本発明の廃棄物の処理方法は、反応終了後、中和することなく酸性スラリーで固液分離することによっても特徴付けられる。反応生成物の鉛化合物を含んだまま中和処理すると、鉛化合物が部分的にクロム酸鉛に戻ってしまうためである。分離母液ならびに鉛化合物の中和が必要な場合は、分離した後で別々に中和すべきである。

本発明の鉛化合物は、クロムの含有量が低レベルであることによって特徴付けられる。詳細には、本発明の鉛化合物は、クロムの含有量が乾燥物状態で１重量％以下という低レベルのものである。本発明者の検討の結果、クロム含有量が１重量％以下である本発明の鉛化合物は、鉛原料としてリサイクル可能であることが判明した。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。特に断らない限り「％」は「重量％」を意味する。

〔実施例１〕
５００ｍｌガラス製ビーカーに、水を２１０．２ｇ入れ、更に試薬の９５％硫酸４０．１ｇを投入し、充分撹拌して硫酸水溶液を調整した。クロム酸鉛としてはクロムめっき業者Ａから入手した表１に示す組成（乾燥物）のクロム酸鉛廃棄物２２．５ｇを用いた。

硫酸水溶液をヒーターで加熱し、液温が４７℃となったところでクロム酸鉛を手動で添加した。添加に要した時間は３０分である。添加終了時の液温は５０℃で、この温度で６０分間熟成した。熟成終了後、９ｃｍφのブフナー式真空ろ過器で固液分離し、分離母液２７７．1ｇ並びに結晶１９．２ｇを回収した。得られた結晶はＸ線回折にてＰｂＳＯ₄であることが確認された。得られた分離母液と結晶の組成は表２の通りであった。

※理論値：原料のＣｒが分離母液中に１００％回収された場合の計算値

〔実施例２〕
５００ｍｌガラス製ビーカーに、水を２１０．１ｇ入れ、更に表１に示す組成のクロム酸鉛廃棄物２２．５ｇを投入し、充分撹拌してクロム酸鉛スラリーを調整した。酸としては試薬の９５％硫酸４０．７ｇを用いた。

クロム酸鉛スラリーの液温が２８℃で硫酸を手動で滴下して添加した。添加に要した時間は１０分である。必要に応じてヒーターで加熱して液温を５３℃前後に保ちながら６０分間以上熟成した。熟成終了後、９ｃｍφのブフナー式真空ろ過器で固液分離し、分離母液２６４．６ｇ並びに結晶１９．５ｇを回収した。得られた結晶はＸ線回折にてＰｂＳＯ₄であることが確認された。得られた分離母液と結晶の組成は表３の通りであった。

〔実施例３〕
３００ｍｌガラス製ビーカーに、水を１１３．７ｇ入れ、更に表１に示す組成のクロム酸鉛廃棄物２２．５ｇと９９．７％無水クロム酸９．１ｇを投入し、充分撹拌してクロム酸含有のクロム酸鉛スラリーを調整した。酸としては試薬の９５％硫酸４０．３ｇを用いた。なお、無水クロム酸の添加は、クロム酸鉛スラリー濃度が約３０％のクロムめっき廃液（クロム酸濃度が２０％）として受け入れることを想定したものである。

クロム酸含有のクロム酸鉛スラリーをヒーターで加熱し、液温が４６℃となったところで硫酸を手動で添加した。添加に要した時間は１０分である。添加終了時の液温は６２℃で、この温度で６０分間熟成した。熟成終了後、９ｃｍφのブフナー式真空ろ過器で固液分離し、分離母液１８５．４ｇ並びに結晶１９．２ｇを回収した。得られた結晶はＸ線回折にてＰｂＳＯ₄であることが確認された。得られた分離母液と結晶の組成は表４の通りであった。

〔実施例４〕
３００ｍｌガラス製ビーカーに、水を１３０．０ｇ入れ、更にクロムめっき業者Ｂから入手した表５に示す組成のクロム酸鉛廃棄物３６．５ｇを投入し、充分撹拌してクロム酸鉛スラリーを調整した。酸としては試薬の９５％硫酸６０．３ｇを用いた。

クロム酸鉛スラリーの液温が５５℃で硫酸を手動で滴下して添加した。添加に要した時間は１５分である。必要に応じてヒーターで加熱して液温を６０℃前後に保ちながら６０分間以上熟成した。熟成終了後、９ｃｍφのブフナー式真空ろ過器で固液分離し、分離母液１８８．３ｇ並びに結晶２８．３ｇを回収した。得られた結晶はＸ線回折にてＰｂＳＯ₄であることが確認された。得られた分離母液と結晶の組成は表６の通りであった。

〔比較例１〕
３００ｍｌガラス製ビーカーに、水を１４９．０ｇ入れ、更に表１に示す組成のクロム酸鉛廃棄物１５．１ｇと９９．７％無水クロム酸１２．２ｇを投入し、充分撹拌してクロム酸含有のクロム酸鉛スラリーを調整した。酸としては試薬の９５％硫酸３０．１ｇを用いた。なお、無水クロム酸の添加は、クロム酸鉛スラリー濃度が約３０％のクロムめっき廃液（クロム酸濃度が２０％）として受け入れることを想定したものである。

室温（１４℃）のクロム酸含有のクロム酸鉛スラリーに硫酸を手動で添加した。添加に要した時間は１０分である。添加終了時の液温は３３℃で、加熱せずに１２０分間熟成した。液温は熟成終了後、室温（１４℃）に戻っており、９ｃｍφのブフナー式真空ろ過器で固液分離し、分離母液２０６．９ｇ並びに結晶１３．７ｇを回収した。得られた結晶はＸ線回折にてＰｂＣｒＯ₄が主成分であることが確認された。得られた分離母液と結晶の組成は表７の通りであった。

〔比較例２〕
３００ｍｌガラス製ビーカーに、水を１１３．２ｇ入れ、更に表１に示す組成のクロム酸鉛廃棄物２２．６ｇと９９．７％無水クロム酸９．０ｇを投入し、充分撹拌してクロム酸含有のクロム酸鉛スラリーを調整した。酸としては試薬の９５％硫酸４０．４ｇを用いた。また、反応液の中和には４８．５％苛性ソーダ７１．５ｇを使用した。なお、無水クロム酸の添加は、クロム酸鉛スラリー濃度が約３０％のクロムめっき廃液（クロム酸濃度が２０％）として受け入れることを想定したものである。

クロム酸含有のクロム酸鉛スラリーをヒーターで加熱し、液温が３７℃になったところで硫酸を手動で添加した。添加に要した時間は１０分である。添加終了時の液温は５７℃で、加熱しながら６０℃前後で６０分間熟成した。熟成終了後、苛性ソーダを添加して中和した。中和に要した時間は２０分である。中和後、９ｃｍφのブフナー式真空ろ過器で固液分離し、分離母液２３６．７ｇ並びに結晶２５．１ｇを回収した。得られた結晶はＸ線回折にてＰｂＣｒＯ₄とＰｂＳＯ₄の混合物であることが確認された。得られた分離母液と結晶の組成は表８の通りであった。

Claims

クロム酸鉛を含む廃棄物を酸性水溶液中で加熱処理して、該廃棄物中に含まれるクロムを水溶性のクロム酸にし、また鉛を難溶性の鉛化合物に転換して、生成した該クロム酸と該難溶性の鉛化合物を固液分離することを特徴とする廃棄物処理方法。
前記難溶性の鉛化合物中に含まれる全クロム含有量が１重量％以下である請求項１記載の廃棄物処理方法。
前記酸性水溶液が塩酸または硫酸のいずれかである請求項１又は２に記載の廃棄物処理方法。
反応に必要な酸の量が、化学量論量の６倍以上であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の廃棄物処理方法。
前記加熱処理の温度が４０℃以上であることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の廃棄物処理方法。