JP3093568B2

JP3093568B2 - 溶融飛灰の無害化処理法

Info

Publication number: JP3093568B2
Application number: JP06110287A
Authority: JP
Inventors: 卓井上; 義照堀田; 慎一田中
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JPH07290027A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみや産業廃棄物
を焼却することによって、生成した焼却灰及び排ガス処
理工程で捕集された飛灰の単独又は混合したものを溶融
処理して得られた溶融飛灰の無害化処理法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融飛灰の無害化処理法として、
例えば、刊行物（プラズマ溶融処理による焼却残渣の無
害化と生成スラグの資源化、PPM 、Vol.23、No5 、199
2）には、溶融飛灰に水とセメントを添加して混練する
方法が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記刊行物に
記載されている溶融飛灰に水とセメントを添加して混練
する方法では、溶融飛灰中の鉛などの処理が不十分で溶
出することが多いという問題があった。本発明は、上記
のような問題点を解消し、溶融飛灰からの重金属の溶出
を防止し、溶融飛灰を無害化できる溶融飛灰の無害化処
理法を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、溶融処理して
得られた溶融飛灰の処理に際し、溶融飛灰に硫酸バンド
を添加し、次いで重金属固定剤を添加することにより、
溶融飛灰を無害化することができるという事実を見出
し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、溶融処理
して得られた溶融飛灰に、硫酸バンドを添加し、次いで
セメントと重金属固定剤とを添加することを特徴とする
溶融飛灰の無害化処理法を要旨とするものである。

【０００５】以下、図面を参照しつつ，本発明を具体的
に説明する。図１は、本発明の溶融飛灰の無害化処理法
の一例を示す概略フロー図である。図１において、溶融
処理して得られた溶融飛灰は、溶融飛灰貯留サイロ１に
導入された後、溶融飛灰定量供給機２で計量され、第１
混練機３に導入される。第１混練機３では，硫酸バンド
貯槽４に付設された硫酸バンド送液ポンプ５から送液さ
れた硫酸バンドと溶融飛灰とが混練される。このときの
硫酸バンドの添加量としては、あらかじめ、次のように
して0.5 〜８時間毎に決定し、添加することが好まし
い。

【０００６】pH調整槽６において、工業用水貯槽７に付
設された工業用水送液ポンプ８から送液された工業用水
と、溶融飛灰定量供給機９で排出・計量された溶融飛灰
とを攪拌機で混合してスラリー状とする。このとき、工
業用水が95〜80重量％（以下％は重量％を示す）、溶融
飛灰が５〜20％の割合で混合することが好ましい。引き
続き、このpH調整槽６に、硫酸バンド送液ポンプ10か
ら、硫酸バンドを送液する。このとき、硫酸バンドを加
えた混練灰の水スラリーのpHが７〜12の範囲内の所定の
pHになるまで硫酸バンドを添加し、これに要した硫酸バ
ンドの量でもって、硫酸バンド送液ポンプ５から第１混
練機３への送液量を制御することが好ましい。

【０００７】次に、第１混練機３で硫酸バンドと混練し
た溶融飛灰を第２混練機11に導入し、ここでセメント貯
留サイロ12から排出され、セメント定量供給機13で計量
されたセメント及び重金属固定剤希釈槽14に付設された
重金属固定剤送液ポンプ15から送液された重金属固定剤
溶液と混練される。第２混練機11で処理された処理溶融
飛灰は、成型機16で成型された後、養生コンベア17を経
て、処理溶融飛灰貯槽18に貯留される。

【０００８】このとき、送液される重金属固定剤として
は、まず、重金属固定剤貯槽19に付設された重金属固定
剤移送ポンプ20で、重金属固定剤原液を重金属固定剤希
釈槽14に移送し、これを工業用水貯槽７に付設された工
業用水移送ポンプ21によって移送された工業用水で希釈
したものを用いる。希釈率としては、処理溶融飛灰の含
水率が10〜40％になるように考慮し、通常、０〜100 倍
（100 〜１％溶液）であることが好ましい。

【０００９】なお、図１では、第１混練機３と第２混練
機11の２台の混練機を使用しているが、まず硫酸バンド
が十分に混練された後、セメントと重金属固定剤も十分
に混練できるものであれば、１台の混練機で混練を行っ
てもよい。

【００１０】本発明における溶融飛灰とは、都市ごみや
産業廃棄物を焼却して生成した焼却灰及び排ガス処理工
程で捕集された飛灰の単独又は混合した被溶融物を各種
燃料の燃焼熱や熱エネルギーによって約1000〜1600℃で
加熱、溶融処理した際に、排ガス処理工程で捕集された
飛灰のことである。溶融飛灰中には、亜鉛、鉛などの重
金属類が約５〜30重量％も含有しており、特に、鉛、六
価クロムなどが溶出しやすいため、この溶融飛灰を無害
化する必要がある。

【００１１】本発明に用いられる硫酸バンドとしては、
固形硫酸バンド又は粉末硫酸バンド〔Al₂O₃ として換算
すると15％、Al₂(SO₄)₃ ・18H₂O として換算すると98％
含有〕、あるいは液体硫酸バンド〔Al₂O₃ として換算す
ると８％、Al₂(SO₄)₃ ・18H₂O として換算すると52％含
有〕のいずれを用いてもよい。通常は、液体硫酸バンド
を用いるが、処理溶融飛灰の含水率が過剰となる場合
は、固形硫酸バンドあるいは粉末硫酸バンドを用いるこ
とが好ましい。硫酸バンドの添加量としては、溶融飛灰
中の重金属含有量、及びアルカリ金属化合物やアルカリ
土類金属化合物などの含有量によっても異なるが、前記
のように、硫酸バンドを加えた混練灰の水スラリーのpH
が７〜12の範囲となることが好ましい。

【００１２】本発明に用いられるセメントとしては、通
常市販されている普通セメント（ポルトランドセメン
ト）を用いることができるが、アルサイト５１０（不二
サッシ社製）などの特殊セメントや、ゲオドール（東京
ゲオドール社製）などの硬化促進剤を用いてもよい。セ
メントの添加量としては、溶融飛灰中の重金属含有量及
びアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物などの
含有量、さらに硫酸バンドや重金属固定剤の添加量によ
っても異なるが、通常、溶融飛灰１kgに対して、セメン
トが50〜500gとなるように加えればよく、さらに好まし
くは、100 〜300gである。セメントの添加量が50g 未満
の場合には、セメント水和物結晶固化体になりにくく、
重金属類も溶出しやすくなり、好ましくない。また、セ
メントの添加量が500gを越える場合には、ランニングコ
ストが高くなり、好ましくない。

【００１３】本発明に用いられる重金属固定剤として
は、各種アミンなどにジチオカルバミン酸基、チオール
基、ザンテート基、チオウレイド基などを有する水溶性
化合物があげられ、重金属捕集剤、液体キレート剤など
とも称せられる。重金属固定剤としては、各種の市販品
があるが、とくに限定されない。市販品としては、ユニ
セレックＵＭＬ−8100（ユニチカ社製）、スミフロック
ＨＭ−6000（住友化学工業社製）、エポフロックＬ−
１、エポフロックＬ−２、ニューエポルバ500 （ミヨシ
油脂社製）、Ａ−100 （日本鋼管社製）、ニッソーＡＬ
Ｍ−648 （日本曹逹社製）、アルサイトＬ−101 （不二
サッシ社製）、サンチオールＮ−１、サンチオールＮＷ
（三協化成社製）、アッシュナイト（栗田工業社製）、
アスリート、ジオスターＦ（エンテック研究所社製）、
アクリーン（旭硝子社製）、コーナンフロックＳＨ−10
（興南化学社製）、アクターＫＳ（キハラ産業社製）、
ゴスペルＭ−９（ゴスペル化工社製）などがあげられる
が、重金属溶出抑制の性能を有するものであれば、いか
なるものでもよい。

【００１４】重金属固定剤溶液の添加量としては、溶融
飛灰中の重金属含有量及びアルカリ金属化合物やアルカ
リ土類金属化合物などの含有量、さらに硫酸バンドやセ
メントの添加量によっても異なるが、通常、溶融飛灰１
kgに対して、重金属固定剤原液が１〜100gとなるように
加えればよく、さらに好ましくは、10〜50g である。重
金属固定剤原液の添加量が１g 未満の場合には、重金属
類の溶出防止効果が小さくなり、好ましくない。また、
重金属固定剤の添加量が100gを越える場合には、ランニ
ングコストが高くなり、好ましくない。

【００１５】溶融飛灰と硫酸バンドや重金属固定剤溶
液、セメントとの混練方法としては、通常、二軸ニーダ
（佐竹化学機械工業社製）などで１〜20分間混練するこ
とが好ましいが、これに限定されるものではない。

【００１６】

【作用】本発明によると、第１混練機において、溶融飛
灰に硫酸バンドを加えて混練することによって、溶融飛
灰中の重金属類を硫酸バンドに吸着固定化させることが
でき、さらに後工程でのセメントと重金属固定剤の性能
が最大に発揮できる最適のpHに調整することができる。
また、第２混練機において、硫酸バンドを加えて混練し
た溶融飛灰に、セメントと重金属固定剤とを加えて混練
することによって、溶融飛灰中の重金属類を化学的に非
常に安定な重金属キレート化合物にするとともに、セメ
ント水和物結晶固化体となるので、溶融飛灰からの重金
属類の溶出を防止することができる。

【００１７】

【実施例】次に、実施例、参考例及び比較例によって、
本発明を具体的に説明する。参考例１硫酸バンド添加量をあらかじめ、次のようにして２時間
毎に決定した。pH調整槽６において、工業用水貯槽７に
付設された工業用水送液ポンプ８から送液された工業用
水９リットルと、溶融飛灰貯留サイロ１に付設された溶
融飛灰定量供給機９で排出・計量されたバグフィルター
溶融飛灰（以下、溶融飛灰という）１kgとを攪拌機で混
合して、10％水スラリーとした。この10％水スラリーの
pHは12.5であった。なお、ここでの溶融飛灰は、都市ご
み焼却による焼却灰３重量部と通常の飛灰１重量部の混
合灰を電気式溶融炉で1200〜1400℃に加熱、溶融処理し
て排ガス処理設備のバグフィルターで捕集したものであ
る。この10％水スラリー10リットルのpHを8.5 に調整す
るのに、硫酸バンド送液ポンプ10からの液体硫酸バンド
〔Al₂(SO₄)₃ ・18H₂Oとして換算して52％含有、比重1.3
2〕を0.29リットル（0.38kg、溶融飛灰に対して38％）
要した。

【００１８】このpH調整の結果より、硫酸バンド送液ポ
ンプ５から第１混練機３への送液量を144 リットル/hr
(190kg 、溶融飛灰に対して38％添加）と決定した。pH
調整後の水スラリーは、pH調整槽６の下部の排出バルブ
で排出して排水処理設備へ送液し、工業用水送液ポンプ
８から送液された工業用水でpH調整槽６内を洗浄した
後、さらに工業用水ポンプ８で工業用水をpH調整槽６に
満たし、次のpH調整に備えた。この操作を自動で２時間
毎に４回／日行った。そのときの硫酸バンドの送液量と
しては、最初は144 リットル/hr としたが、２回目以降
は136 〜155 リットル/hr (180〜205kg 、溶融飛灰に対
して36〜41％添加）の範囲内で添加した。

【００１９】実施例１、比較例１〜３まず、溶融飛灰貯留サイロ１に貯留された溶融飛灰を、
溶融飛灰定量供給機２から500kg/hrで第１混練機３（二
軸ニーダ、佐竹化学機械工業社製）へ供給した。このと
き、溶融飛灰には、鉛49800mg/kg、六価クロム126mg/K
g、ヒ素26.9mg/kg などを含有していた。同時に、硫酸
バンド貯槽４に付設した硫酸バンド送液ポンプ５から、
参考例１で決定した144 リットル/hr で液体硫酸バンド
を第１混練機３に送液し、２分間混練した。

【００２０】硫酸バンドと混練した溶融飛灰は、次に第
２混練機11（二軸ニーダ、佐竹化学機械工業社製）で、
セメント貯留サイロ12から排出され、セメント定量供給
機13で計量されて100kg/hrで送られたポルトランドセメ
ント（麻生セメント社製、溶融飛灰１kgに対して、ポル
トランドセメント200g) 及び重金属固定剤希釈槽14に付
設した重金属固定剤送液ポンプ15から50リットル/hr
（溶融飛灰1kg に対して、重金属固定剤原液10g ）で送
液された10％重金属固定剤溶液（ユニセレックＵＭＬ−
8100、ユニチカ社製）と、前工程での混練物とを３分間
混練し、押出成型機16（不二サッシ社製）でペレット状
に成型して、養生コンベア17で養生した後、処理された
処理溶融飛灰を処理溶融飛灰貯槽18に貯留した。

【００２１】比較のため、セメント及び重金属固定剤溶
液との混練を省略した以外は、実施例１と同様の処理を
行った。すなわち、水で希釈した液体硫酸バンド〔Al
₂(SO₄)₃ ・18H₂Oとして換算して48％含有、比重1.29〕を
160 リットル/hr(206kg 、溶融飛灰に対して38％添加)
で送液し、溶融飛灰と混練した（比較例１）。

【００２２】また、硫酸バンド及び重金属固定剤との混
練を省略した以外は、実施例１と同様の処理を行った。
すなわち、ポルトランドセメントと水をそれぞれ100kg/
hrと107kg/hrで送り、溶融飛灰と混練した。（比較例
２）。

【００２３】さらに、硫酸バンドとポルトランドセメン
トとの混練を省略した以外は、実施例１と同様の処理を
行った。すなわち、5.6 ％重金属固定剤溶液（ユニセレ
ックＵＭＬ−8100、ユニチカ社製）を90リットル/hr
（溶融飛灰１kgに対して重金属固定剤10g ）で送液し、
溶融飛灰と混練した（比較例３）。

【００２４】処理前の溶融飛灰及び実施例１、比較例１
〜３で混練した処理溶融飛灰について、「産業廃棄物に
含まれる金属等の検定方法（昭和48年２月17日、環境庁
告示第13号）」に定める方法に従って、重金属類の溶出
試験を行い、「金属等を含む産業廃棄物に係る判定基準
を定める総理府令（昭和48年２月17日、総理府令第５
号）」に定める陸上埋立判定基準と比較した結果を表１
に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】この結果より、処理前の溶融飛灰は、鉛、
六価クロムのそれぞれの溶出濃度が陸上埋立判定基準を
オーバーしていたが、溶融飛灰に硫酸バンド、セメント
及び重金属固定剤を添加して混練した実施例１について
は、鉛、六価クロムのそれぞれの溶出濃度が陸上埋立判
定基準を十分にクリアーしていた。

【００２７】これに対して、硫酸バンドだけを添加して
混練した比較例１については、鉛の溶出濃度は何とかク
リアーしているが、十分に満足できるものではなかっ
た。また、ポルトランドセメントだけを添加して混練し
た比較例２については、鉛と六価クロムの溶出濃度が陸
上埋立判定基準をオーバーし、重金属溶出抑制の効果が
ほとんど見られなかった。さらに、重金属固定剤だけを
添加して混練した比較例３については、鉛の溶出濃度が
陸上埋立判定基準をオーバーしていた。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、溶融飛灰中の重金属を
化学的に非常に安定な重金属キレート化合物にするとと
もに、強固なセメント水和物結晶固化体にし、溶融飛灰
からの重金属の溶出を防止して、溶融飛灰を無害化する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融飛灰の無害化処理法の一例を示す
概略フロー図である。

【符号の説明】

１溶融飛灰貯留タンク３第１混練機４硫酸バンド貯槽６ pH調整槽７工業用水貯槽 11 第２混練機 12 セメント貯留サイロ 14 重金属固定剤希釈槽 18 処理溶融飛灰貯槽 19 重金属固定剤貯槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融処理して得られた溶融飛灰に、硫酸
バンドを添加し、次いでセメントと重金属固定剤とを添
加することを特徴とする溶融飛灰の無害化処理法。