JP2006255494A

JP2006255494A - 飛灰の処理方法

Info

Publication number: JP2006255494A
Application number: JP2005072280A
Authority: JP
Inventors: Taro Aichi; 太郎愛知; Hiroshi Asada; 洋浅田; Isao Funaki; 功船木; Hideki Hachitsuka; 英樹八塚
Original assignee: Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】工業的に簡単且つ安価に利用することができ、溶融飛灰の安全な且つ安定した状態の減容化と再資源化を図ることができるとともに、重金属を含有する飛灰を水洗した後の水洗水中への重金属類の溶出を抑制することができる、飛灰の処理方法を提供する。
【解決手段】重金属を含有する飛灰を水洗した後に固液分離して得られた水洗残渣に、硫酸などの鉱酸を含む水を加えて、ｐＨ３〜４に調整し、反応温度６０℃以上、好ましくは８０℃以上で２時間以上、好ましくは３時間以上反応させて浸出を行い、得られた浸出液に石灰などのアルカリ剤を添加してｐＨ７以上に中和する飛灰の処理方法において、水洗水のｐＨを６〜１１に調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、飛灰の処理方法に関し、特に、一般ゴミをガス化溶融炉で溶融した際に発生する溶融飛灰や、一般ゴミを焼却した際に発生する焼却灰および焼却飛灰をさらに灰溶融炉で溶融した際に発生する溶融飛灰の処理方法に関する。

従来、焼却炉や溶融炉などの高温処理炉からの飛灰の処理方法として、高温処理炉からの飛灰に鉱酸を含む水を加えてｐＨ３以下に調整しながら浸出した後、濾過することにより、鉛精錬原料として使用可能な残渣と亜鉛分の多い濾液とを得る工程と、この濾液にアルカリ剤を添加してｐＨ３〜５に調整することにより生成する珪素主体の晶出物を濾過分離して、精製された濾液を得る工程と、この濾液にアルカリ剤を添加して亜鉛や銅を主体とする重金属の水酸化物を沈澱させるとともに、さらに硫化剤を添加して水酸化物にならなかった残りの重金属分を硫化物として沈殿させ、これらの澱物を濾別して、亜鉛製錬原料として使用可能な亜鉛系殿物と実質上重金属を含まない濾液とを得る工程とからなる、高温処理炉からの重金属含有飛灰の湿式処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、特許文献１の方法では、溶融飛灰をｐＨ１〜２で浸出した後にｐＨ３〜５まで中和することにより得られた珪素を主とするスラリーは、珪素のゲル化によって濾過性が非常に悪く、工業的に巨大な濾過機を必要とするという問題がある。また、珪素がゲル化する際に液を含んでいるので、液中に浸出した重金属分の多くがゲルに分配されてしまうという問題もある。さらに、ゲル化した珪素の残渣は高水分であるため、その処理が困難である。

このように、特許文献１の方法を工業的に利用するには問題があるため、現在、特別管理一般廃棄物である溶融飛灰は、キレート剤などで溶出防止処理をした後に最終処分場に投棄されている。しかし、既存の最終処分場の残余スペースが逼迫し、新規最終処分場の建設が困難であることから、溶融飛灰を安全な且つ安定した状態で減容化する処理が望まれている。

そのため、本発明者らは、重金属を含有する飛灰を水洗した後に固液分離して得られた水洗残渣に、硫酸などの鉱酸を含む水を加えて、ｐＨ３〜４に調整し、反応温度６０℃以上で２時間以上反応させて浸出を行い、得られた浸出液に石灰などのアルカリ剤を添加してｐＨ７以上に中和することにより、工業的に簡単且つ安価に利用することができるとともに、溶融飛灰の安全な且つ安定した状態の減容化と再資源化を図ることができる、飛灰の処理方法を提案している（特願２００５−７２２１０号）。

特開平８−３０９３１３号公報（段落番号０００８−０００９）

しかし、上述した本発明者らが提案した方法であっても、一般に飛灰を水洗することにより塩化ナトリウムや塩化カリウムなどを溶出させて飛灰を減容化することができるが、飛灰中に含まれる鉛などの重金属類も僅かではあるが水洗水中に溶出してしまうため、水洗水を排水処理する際に重金属類を除去するための鉄共沈法などの特別な処理における負荷が増大する。

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、工業的に簡単且つ安価に利用することができ、溶融飛灰の安全な且つ安定した状態の減容化と再資源化を図ることができるとともに、重金属を含有する飛灰を水洗した後の水洗水中への重金属類の溶出を抑制することができる、飛灰の処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、重金属を含有する飛灰を水洗した後に得られた水洗残渣を、鉱酸を含む水で浸出し、得られた浸出液を中和する飛灰の処理方法において、水洗水のｐＨを調整することにより、水洗後の水洗水中への重金属類の溶出を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明による飛灰の処理方法は、重金属を含有する飛灰を水洗する水洗工程と、この水洗工程後に固液分離して得られた水洗残渣を、鉱酸を含む水で浸出する浸出工程と、この浸出工程後に固液分離して得られた浸出液を中和する中和工程とを備えた飛灰の処理方法において、水洗工程で使用する水洗水のｐＨを６〜１１に調整することを特徴とする。この飛灰の処理方法において、水洗工程で使用する水洗水への鉱酸の添加または酸性ガスの導入により水洗水のｐＨを調整するのが好ましい。また、浸出工程が、水洗残渣に、鉱酸を含む水を加えて、ｐＨ３〜４に調整し、反応温度６０℃以上、好ましくは８０℃以上で２時間以上反応させて浸出する工程であり、中和工程が、浸出液にアルカリ剤を添加してｐＨ７以上に中和する工程であるのが好ましい。また、飛灰が亜鉛を含有する場合には、中和工程後に固液分離して得られた残渣を、亜鉛が濃縮された残渣として回収するのが好ましい。また、浸出工程後に固液分離して得られた残渣からのＨｇ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ａｓなどの溶出を防止して最終処分するために、浸出工程後に固液分離して得られた残渣に中和剤を添加して混練してもよい。さらに、中和工程後に固液分離して得られた液を水洗工程で使用してもよい。

本発明によれば、飛灰の水洗工程において、水洗水に鉱酸や炭酸ガスを添加することにより、水洗後の水洗水中への鉛などの重金属類の溶出を低減することができる。特に、炭酸ガスを添加する場合は、製錬工程で発生する炭酸ガスを利用することができるので、経済的に好ましい。

以下、添付図面を参照して、本発明による飛灰の処理方法の実施の形態について説明する。

図１に示すように、まず、重金属を含有する溶融飛灰を水洗してＮａ、Ｋ、Ｃｌなどの塩化物を除去し、水洗水を排水処理する。一般に、溶融飛灰は、粉体ｐＨ１２程度と強アルカリであるので、水洗時に塩化ナトリウムなどの塩素共存下では、鉛などの重金属類が一部溶出する。そのため、溶融飛灰の水洗時に鉱酸の添加や炭酸ガスなどの酸性ガスのバブリングなどによる導入によって、水洗水のｐＨを６〜１１、好ましくは７〜１０、さらに好ましくは８〜９に調整して、水洗後の水洗水中への重金属類の溶出を抑制し、排水処理の負荷を少なくすることができる。

次に、得られた水洗残渣に、硫酸などの鉱酸を含む水を加えて、ｐＨ３〜４、反応温度６０℃以上、好ましくは８０℃以上に調整しながら２時間以上、好ましくは３時間以上反応させる。この浸出により、濾過性の良い浸出残渣を得ることができるとともに、浸出液中に珪素を溶解させることなく、溶融飛灰中に含まれる亜鉛を主とする重金属を浸出液に移行させることができる。なお、反応時間を２時間以上とするのは、一旦溶解した珪素を析出させるためであり、反応温度が高い方が珪素の析出に有利である。

得られた浸出残渣は、石灰などのアルカリ剤を混練して安定化させた後に、最終処分場に埋め立てるのに適した状態にして埋立て処分とすることができる。このように溶融飛灰を水洗して浸出することにより、溶融飛灰を減容することができ、最終処分場への負荷を少なくすることができる。また、埋立で処分の基準を満たすことができるので、高価なキレート剤を使用する必要がなくなる。なお、浸出残渣には重金属の一部が残存しているので、溶融炉などにより乾式処理することによって、重金属を再度飛灰として回収することもできる。

次に、得られた浸出液を石灰などのアルカリ剤でｐＨ７以上に中和して、重金属の水酸化物や酸化物を沈澱として回収する。このとき、浸出液中に珪素が溶解していると、中和によりゲル化して濾過性の極めて悪い残渣が得られるが、本発明による溶融飛灰の処理方法の実施の形態では、浸出液中に珪素が溶解していないので、ゲル化しない濾過性の良い残渣が得られる。また、浸出液をｐＨ７以上に中和することにより、飛灰中に含まれる亜鉛を主とする重金属を中和残渣中に高品位で回収し、非鉄製錬原料として使用することができる。また、二段階で中和と濾過を行えば、ＺｎおよびＣｕとＣｄおよびＭｇとをある程度分別回収することができる。一方、中和后液は重金属を除去した液であり、工業的には、排水量を削減するために水洗工程で再利用するのが望ましい。

以下、本発明による飛灰の処理方法の実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
表１に示す品位の溶融飛灰１をパルプ濃度３００ｇ／Ｌで水洗した際に、この水洗に使用する水に炭酸ガスを３Ｌ／分で吹き込んでｐＨ９に調整した。また、炭酸ガスの代わりに、硫酸を添加してｐＨ９に調整して水洗した。それぞれの水洗後の水洗水中に含まれる重金属類の濃度を表２に示す。なお、表２は、ｐＨ調整を行わずに水洗した場合の重金属類の濃度も示している。

［実施例２］
表３に示す品位の溶融飛灰１〜４を用意し、実施例１と同様に、パルプ濃度３００ｇ／Ｌで水洗した際に、この水洗に使用する水に炭酸ガスを３Ｌ／分で吹き込んだ。それぞれの溶融飛灰を水洗した際の各ｐＨにおける水洗水中の重金属類の濃度を図２〜５に示す。これらの図からわかるように、ｐＨ６〜１１において重金属類の溶出を抑制することができる。

本発明による飛灰の処理方法の実施の形態の工程図である。実施例２の水洗水中のＺｎの濃度とｐＨの関係を示すグラフである。実施例２の水洗水中のＣｕの濃度とｐＨの関係を示すグラフである。実施例２の水洗水中のＰｂの濃度とｐＨの関係を示すグラフである。実施例２の水洗水中のＣｄの濃度とｐＨの関係を示すグラフである。

Claims

重金属を含有する飛灰を水洗する水洗工程と、この水洗工程後に固液分離して得られた水洗残渣を、鉱酸を含む水で浸出する浸出工程と、この浸出工程後に固液分離して得られた浸出液を中和する中和工程とを備えた飛灰の処理方法において、水洗工程で使用する水洗水のｐＨを６〜１１に調整することを特徴とする、飛灰の処理方法。
前記水洗工程において、前記水洗水への鉱酸の添加または酸性ガスの導入により水洗水のｐＨを調整することを特徴とする、請求項１に記載の飛灰の処理方法。
前記浸出工程が、前記水洗残渣に、前記鉱酸を含む水を加えて、ｐＨ３〜４に調整し、反応温度６０℃以上で２時間以上反応させて浸出を行う工程であり、前記中和工程が、前記浸出液にアルカリ剤を添加してｐＨ７以上に中和する工程であることを特徴とする、請求項１または２に記載の飛灰の処理方法。
前記反応温度が８０℃以上であることを特徴とする、請求項３に記載の飛灰の処理方法。
前記飛灰が亜鉛を含有し、前記中和工程後に固液分離して得られた残渣を、亜鉛が濃縮された残渣として回収することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の飛灰の処理方法。
前記浸出工程後に固液分離して得られた残渣に中和剤を添加して混練することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の飛灰の処理方法。
前記中和工程後に固液分離して得られた液を前記水洗工程で使用することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の飛灰の処理方法。