JP3468250B2 - アルカリ飛灰の処理方法 - Google Patents
アルカリ飛灰の処理方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ飛灰、即ち煤塵
の処理方法に係り、特に、アルカリ飛灰をリン酸（塩）
処理法により効率的に処理して、処理物からの重金属及
びスケール成分の溶出を防止する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般家庭ごみや産業廃棄物を焼却炉で焼
却すると、廃ガスが発生する。この廃ガス中には、焼却
炉で揮散された鉛等の重金属を含むダストや塩化水素
（ＨＣｌ）、硫黄酸化物（ＳＯx ）等の強酸性のガスが
含まれていることから、これらの処理を施してから大気
中に放出される。飛灰とはこの廃ガスの処理後に排出さ
れるダスト分であり、その組成は廃ガスに施した処理に
よって異なり、各々、処理法毎に下記２種に大別でき
る。 【０００３】一つの処理法は、廃ガス中のＨＣｌやＳＯ
x 等の強酸性ガスを、消石灰等のアルカリ粉末を加えて
中和した後、集塵機によってダストを捕捉する方法であ
る。この方法で排出されるダスト（飛灰）は、焼却炉で
揮散されたダストと中和反応生成物の他に、未反応（過
剰分）の消石灰等のアルカリ粉末が含まれているので、
強アルカリ性を示し、アルカリ飛灰と呼ばれている。 【０００４】もう一つの処理法は、廃ガス中のダストを
集塵機で除去した後に、苛性ソーダ等のアルカリ水溶液
によって、酸性ガスを中和（吸収）除去する方法であ
り、この方法で排出される飛灰はほぼ中性を示し、中性
飛灰と呼ばれている。 【０００５】これら飛灰は、埋立て、地盤工事等に有効
利用されるか、或いは廃棄処分される。この場合、アル
カリ飛灰も中性飛灰も共に重金属を含むことから、飛灰
の有効利用又は廃棄に当っては、含有される重金属の溶
出を防止する処理を施す必要がある。 【０００６】特に、アルカリ飛灰は未反応の消石灰等の
アルカリも多く含むため、溶出液のｐＨが高く、鉛など
が溶出し易い。また、カルシウム等のスケール生成成分
の溶出により、飛灰処理汚水設備や埋立地の集水設備
に、スケール障害が発生することもある。このため、ア
ルカリ飛灰については、特に、重金属及びスケール生成
成分の溶出防止処理が重要となる。 【０００７】このような飛灰の処理方法としては、従
来、溶融法、セメント固化法、酸又はその他の溶媒によ
る抽出法、薬剤処理法などが提案されている。 【０００８】特に、アルカリ飛灰の処理方法としては、
飛灰を飛灰溶解槽中で洗浄し、飛灰中の水溶性アルカリ
分と溶解性の重金属を溶解水中に移行させ、この飛灰溶
解水を気液反応槽で炭酸ガスと反応させ、アルカリ分の
中和と重金属の炭酸塩化を行う抽出法（特開平１−２８
４３８２号公報）が提案されている。しかしながら、こ
の方法は、脱水機や濾過機を必要とすることから、処理
装置が大規模になるという問題がある。 【０００９】また、アルカリ飛灰の薬剤処理法の一つと
して、リン酸（塩）処理法が提案されている（特公平４
−６１７１０号公報）。リン酸（塩）処理法は、飛灰に
特定量の水溶性リン酸又はその塩を添加して、カドミウ
ム及び鉛の溶出を防止する方法であり、設備、運転、処
理コスト面での利点から、注目を集めている。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】しかし、リン酸（塩）
処理法では、未反応の消石灰を多量に含んでいるアルカ
リ飛灰に対しては、特定量の水溶性リン酸又はその塩を
添加しても、溶出液のｐＨが下がらず、重金属類を十分
に固定できない。しかして、溶出液のｐＨを十分に低下
させ、重金属類を確実に固定するためには、多量の水溶
性リン酸又はその塩を必要とするという問題がある。ま
た、スケール生成成分の溶出防止効果も十分ではなく、
しかも、リン酸（塩）処理法で処理した飛灰を埋立て処
分した際、酸性雨に長期間曝されると、鉛等の重金属が
僅かながら溶出することがあるという問題もあった。 【００１１】本発明は、上記従来の問題点を解決し、未
反応消石灰等のアルカリを多量に含んでいるアルカリ飛
灰を水溶性リン酸又はその塩を添加することにより処理
する方法において、水溶性リン酸又はその塩の必要添加
量を低減して飛灰処理コストの低減を図ると共に、スケ
ール生成成分の溶出を防止し、更に、酸性雨に曝された
際等においても重金属の溶出を確実に抑制することがで
きるアルカリ飛灰の処理方法を提供することを目的とす
る。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明のアルカリ飛灰の
処理方法は、アルカリ飛灰に水を加えて混練した後、炭
酸ガスを吹き込み、次いでリン酸系重金属固定化剤を添
加して混練することを特徴とする。 【００１３】即ち、本発明者らは、リン酸（塩）処理法
によるアルカリ飛灰の処理について検討を重ねた結果、
リン酸又はその塩を添加する前に、飛灰中のアルカリ分
を炭酸ガスで中和しておけば、リン酸又はその塩の必要
添加量の低減及びスケール生成成分の溶出防止が図れる
と共に、処理飛灰のｐＨ緩衝力が強化され、酸性雨によ
る鉛等の重金属の溶出も減少することを見出し、この知
見に基いて本発明を完成させた。 【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。 【００１５】本発明においては、アルカリ飛灰に、予め
少量の水を添加して水と飛灰が十分に混合するように混
練してから、これに炭酸ガスを吹き込み、飛灰中のアル
カリ分を中和し、その後、リン酸又はその塩よりなるリ
ン酸系重金属固定化剤を添加する。 【００１６】ここで、アルカリ飛灰に添加して混練する
水の量は、その後の中和効率の面から、飛灰に対して５
〜５０重量％、特に１０〜３０重量％とするのが好まし
い。 【００１７】飛灰に水を添加して十分に混合して得られ
た混練物に吹き込む炭酸ガスは、市販されている炭酸ガ
スに限らず、ドライアイスでも良いし、また、焼却施設
等から発生する廃ガス中の炭酸ガスを用いても良い。廃
ガス中の炭酸ガスを用いた場合には、炭酸ガスコストの
低減と共に、炭酸ガスの大気中への放出による地球の温
暖化抑制という効果も得られる。 【００１８】炭酸ガスの吹き込み量は、炭酸ガスによる
中和後の飛灰からの水中への溶出物による水のｐＨが１
０〜１２．５、好ましくは１１．０〜１２．０になるよ
うに調整する。通常の場合、この炭酸ガス量は、アルカ
リ飛灰１００ｇに対して２０〜６０リットル程度であ
る。 【００１９】炭酸ガスによる中和後に添加するリン酸系
重金属固定化剤としては、リン酸又はその塩が用いら
れ、このうち、リン酸としては正リン酸や次亜リン酸、
メタ亜リン酸、ピロ亜リン酸、正亜リン酸、次リン酸、
メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、縮合リン酸が挙げ
られ、リン酸塩としては、これらのリン酸の塩、第１リ
ン酸塩、第２リン酸塩が挙げられる。 【００２０】本発明においては、特に正リン酸（Ｈ3 Ｐ
Ｏ4 ）、リン酸二水素−ナトリウム（ＮａＨ2 ＰＯ
4 ）、リン酸−水素二ナトリウム（Ｎａ2 ＨＰＯ4 ）、
縮合リン酸等を好適に使用することができる。 【００２１】本発明において、これらのリン酸及び／又
はリン酸塩の添加量は飛灰に対して１〜３０重量％とす
るのが好ましい。 【００２２】このように、アルカリ飛灰を水で混練後、
炭酸ガスを吹き込んで飛灰中の未反応消石灰等のアルカ
リを中和した後、更にリン酸系重金属固定化剤を添加し
て混練することにより、少量のリン酸系重金属固定化剤
の添加で重金属の固定が可能となり、また、カルシウム
等のスケール生成成分の溶出も防止される上に、酸性雨
に曝されても重金属の溶出の問題が殆どない混練物が得
られる。この混練物は、通常の場合、埋立処分される。 【００２３】 【作用】アルカリ飛灰中の未反応消石灰と炭酸ガスを反
応させると、消石灰から炭酸カルシウムが生成する。消
石灰は水によく溶けるが、炭酸カルシウムは水に対する
溶解度が非常に小さいので、消石灰を炭酸カルシウムに
変換することにより、スケール生成成分であるカルシウ
ムの溶出が減少する。また、その後、リン酸又はその塩
を添加して鉛やカドミウムなどの重金属をリン酸鉛、リ
ン酸カドミウムなどの難溶性塩として固定化する際、未
反応消石灰が低減しているため、未反応消石灰によって
消費されるリン酸又はリン酸塩量が少なくなり、重金属
固定化のため必要なリン酸又はリン酸塩の添加量の低減
が図れる。 【００２４】更に、処理飛灰は、共存する炭酸カルシウ
ムによってｐＨ緩衝能力が強化されているので、酸性水
による溶出液のｐＨ低下を軽減でき、重金属等の溶出を
抑制できる。 【００２５】 【実施例】以下に実験例及び実施例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。 【００２６】なお、以下の実験例及び実施例で試料とし
て用いたアルカリ飛灰（Ａ飛灰及びＢ飛灰）の組成分析
値は下記表１に示す通りである。 【００２７】 【表１】 【００２８】実験例１ 図１に示す実験装置を用いて、炭酸ガスによるＡ飛灰の
中和実験を行った。 【００２９】図１に示す実験装置は、炭酸ガスボンベ１
内の炭酸ガスが、炭酸ガス調整器２、流量計３、積算流
量計４及び水入りガス洗浄瓶５を経て、混練物１０が充
填されたカラム６に導入された後、水入りガス洗浄瓶７
を経て排出されるように構成されている。８は温度計で
ある。 【００３０】まず、Ａ飛灰５０ｇを、５００ｍｌ容のポ
リビーカーに採り、飛灰に対して表２に示す如く、０〜
５０重量％の水を添加し、スパーテルで約３分間混練し
て十分混合した。この混練物を図１に示した実験装置の
カラム６に入れて、炭酸ガスボンベ１内の炭酸ガスをカ
ラム６の下部から吹き込んだ。炭酸ガスは市販品を使用
し、圧力１気圧、流速３リットル／分で５分間吹き込ん
だ（炭酸ガス積算吹き込み量１５リットル）。この中和
処理物１０ｇを純水１００ｇに加え、１０分間マグネチ
ックスターラーで攪拌した後、ｐＨを測定した。この
後、７５重量％Ｈ3 ＰＯ4 で中和滴定を行い、結果を表
２及び図２に示した。 【００３１】この結果から、飛灰を炭酸ガス吹き込みに
よって中和するには、水の添加量を飛灰の１０〜３０重
量％に調整するのが効率的であることがわかる。 【００３２】 【表２】 【００３３】実施例１ Ｂ飛灰の、炭酸ガスによる中和とその後のＨ3 ＰＯ4 に
よる重金属の固定を試験した。 【００３４】Ｂ飛灰１００ｇを５００ｍｌ容のポリビー
カーに採り、飛灰に対して２０重量％の水を添加し、ス
パーテルで約３分間混練りして、水と飛灰を十分に混合
した。この混練物を図１に示した実験装置のカラム６に
入れて、炭酸ガスを下から吹き込んだ。炭酸ガスは市販
品を使用し、１気圧、流速３リットル／分で０〜１０分
間吹き込んで、表３，４に示す積算吹き込み量とし、表
３，４に示すｐＨの処理物を得た。この処理物５０ｇを
５００ｍｌ容のポリビーカーに採り、Ｈ3 ＰＯ4 を表
３，４に示す割合で添加し、約３分間混練して飛灰とよ
く混合した。 【００３５】得られた混練物について、環境庁告示１３
号試験に準じた溶出試験を行い、結果を表３に示した。 【００３６】なお、比較のため、無処理の飛灰（No.
１）についても同様に溶出試験を行い、結果を表３に併
記した。 【００３７】表３，４より次のことが明らかである。 【００３８】即ち、飛灰を処理するためには、Ｈ3 ＰＯ
4 単独処理（No. ３〜８）又は予め炭酸ガスで中和し、
溶出液のｐＨを１２．６にしても（No. １５）、Ｈ3 Ｐ
Ｏ4の添加量は２２．５重量％必要であるのに対して、
予め炭酸ガスで中和し、溶出液のｐＨをそれ以下にすれ
ば、Ｈ3 ＰＯ4 の添加量を大幅に低減できる（No. １８
〜１９，２４）。なお、予め炭酸ガスで中和して溶出液
のｐＨを９．８にして、更にＨ3 ＰＯ4 を添加すると、
ｐＨが下がりすぎカドミウムが溶出する（No.３９〜４
３）。 【００３９】また、炭酸ガスを併用した場合、リン酸の
添加量が同じでも炭酸ガスを併用しない場合に比べて、
カルシウムの溶出を低減できる。 【００４０】 【表３】 【００４１】 【表４】【００４２】実施例２ Ａ飛灰を用いて、予め炭酸ガスによる中和を行った後、
Ｈ3 ＰＯ4 処理した飛灰の、ｐＨ４及び７での重金属固
定効果とｐＨ緩衝能力を調べた。 【００４３】Ａ飛灰５０ｇを５００ｍｌ容のポリビーカ
ーに採り、飛灰に対して２０重量％の水を添加し、スパ
ーテルで約３分間混練して飛灰と水を十分に混合した。
この混練物を図１に示した実験装置のカラム６に入れ
て、炭酸ガスを下から吹き込んだ。炭酸ガスは市販品を
使用し、１気圧、流速３リットル／分で７分間吹き込ん
だ（炭酸ガス積算吹き込み量２１リットル）。この処理
物５０ｇを５００ｍｌ容のポリビーカーに採り、Ｈ3 Ｐ
Ｏ4 を表４に示す割合で添加し、スパーテルで３分間混
練して十分に混合した。 【００４４】この混練物１６ｇを１リットル容のポリビ
ーカーに入れ、純水８００ｍｌを加え、マグネチックス
ターラーで攪拌し、ｐＨを６Ｎ硝酸で７付近まで素早く
下げた。次に、ｐＨコントローラーを使って、１Ｎ硝酸
で３時間ｐＨを７に維持した。この懸濁液を０．４５ｎ
ｍメンブレンフィルターで吸引濾過した。残渣（固形
物）とフィルターを１リットル容のポリビーカーに入
れ、純水８００ｍｌを加え、同様の操作をｐＨ４で行っ
た。それぞれの濾液のｐＨと、鉛イオン濃度及び６Ｎ硝
酸消費量を測定し、結果（No. ４７，５１）を表５に示
した。 【００４５】なお、比較のため、無処理のもの（炭酸ガ
スの吹き込み及びＨ3 ＰＯ4 の添加を行わなかったも
の）（No. ４４，４８）、炭酸ガスの吹き込みを行わな
かったもの（No. ４６，５０）、及び、Ｈ3 ＰＯ4 の添
加を行わなかったもの（No. ４５，４９）についても同
様に行い、結果を表５に併記した。 【００４６】表５より次のことが明らかである。 【００４７】即ち、無処理物（No. ４４，４８）及び炭
酸ガスによる中和処理（No. ４５，４９）だけでは、ｐ
Ｈ７及び４では、Ｐｂイオンは固定化できなかった。こ
れに対して、Ｈ3 ＰＯ4 のみによる処理（No. ４６，５
０）と、炭酸ガスによる中和とＨ3 ＰＯ4 の併用処理
（No. ４７，５１）では、Ｐｂが固定できた。また、ｐ
Ｈを７から４に低下させるための硝酸消費量はＨ3 ＰＯ
4 だけの処理より、炭酸ガスとＨ3 ＰＯ4 の併用処理の
方が多く必要であり、本発明の方法により処理したもの
は、ｐＨ緩衝能力を有し、ｐＨが下がりにくいことが分
った。 【００４８】 【表５】【００４９】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のアルカリ飛
灰の処理方法に従って、アルカリ飛灰を炭酸ガスで中和
してから、リン酸又はその塩によって重金属を固定化す
ることにより、 重金属固定化剤としてのリン酸又はリン酸塩の添加
量を大幅に低減できる。 炭酸ガス源として、廃ガス中の炭酸ガスを用いた場
合には、炭酸ガスの大気中への放出量の低減も図れ、地
球の温暖化抑制に有効である。 埋立処分地の浸出水中のカルシウムの溶出濃度を低
減することにより、浸出水集水管や排水処理設備へのス
ケールの付着を低減できる。 【００５０】 処理した飛灰がｐＨ緩衝能力を有する
ため、埋立処分後に酸性雨等の酸性水に曝された時で
も、溶出液のｐＨが下がり難く、重金属等の溶出を抑制
することができる。等の優れた効果が奏され、工業的に
極めて有利である。
の処理方法に係り、特に、アルカリ飛灰をリン酸（塩）
処理法により効率的に処理して、処理物からの重金属及
びスケール成分の溶出を防止する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般家庭ごみや産業廃棄物を焼却炉で焼
却すると、廃ガスが発生する。この廃ガス中には、焼却
炉で揮散された鉛等の重金属を含むダストや塩化水素
（ＨＣｌ）、硫黄酸化物（ＳＯx ）等の強酸性のガスが
含まれていることから、これらの処理を施してから大気
中に放出される。飛灰とはこの廃ガスの処理後に排出さ
れるダスト分であり、その組成は廃ガスに施した処理に
よって異なり、各々、処理法毎に下記２種に大別でき
る。 【０００３】一つの処理法は、廃ガス中のＨＣｌやＳＯ
x 等の強酸性ガスを、消石灰等のアルカリ粉末を加えて
中和した後、集塵機によってダストを捕捉する方法であ
る。この方法で排出されるダスト（飛灰）は、焼却炉で
揮散されたダストと中和反応生成物の他に、未反応（過
剰分）の消石灰等のアルカリ粉末が含まれているので、
強アルカリ性を示し、アルカリ飛灰と呼ばれている。 【０００４】もう一つの処理法は、廃ガス中のダストを
集塵機で除去した後に、苛性ソーダ等のアルカリ水溶液
によって、酸性ガスを中和（吸収）除去する方法であ
り、この方法で排出される飛灰はほぼ中性を示し、中性
飛灰と呼ばれている。 【０００５】これら飛灰は、埋立て、地盤工事等に有効
利用されるか、或いは廃棄処分される。この場合、アル
カリ飛灰も中性飛灰も共に重金属を含むことから、飛灰
の有効利用又は廃棄に当っては、含有される重金属の溶
出を防止する処理を施す必要がある。 【０００６】特に、アルカリ飛灰は未反応の消石灰等の
アルカリも多く含むため、溶出液のｐＨが高く、鉛など
が溶出し易い。また、カルシウム等のスケール生成成分
の溶出により、飛灰処理汚水設備や埋立地の集水設備
に、スケール障害が発生することもある。このため、ア
ルカリ飛灰については、特に、重金属及びスケール生成
成分の溶出防止処理が重要となる。 【０００７】このような飛灰の処理方法としては、従
来、溶融法、セメント固化法、酸又はその他の溶媒によ
る抽出法、薬剤処理法などが提案されている。 【０００８】特に、アルカリ飛灰の処理方法としては、
飛灰を飛灰溶解槽中で洗浄し、飛灰中の水溶性アルカリ
分と溶解性の重金属を溶解水中に移行させ、この飛灰溶
解水を気液反応槽で炭酸ガスと反応させ、アルカリ分の
中和と重金属の炭酸塩化を行う抽出法（特開平１−２８
４３８２号公報）が提案されている。しかしながら、こ
の方法は、脱水機や濾過機を必要とすることから、処理
装置が大規模になるという問題がある。 【０００９】また、アルカリ飛灰の薬剤処理法の一つと
して、リン酸（塩）処理法が提案されている（特公平４
−６１７１０号公報）。リン酸（塩）処理法は、飛灰に
特定量の水溶性リン酸又はその塩を添加して、カドミウ
ム及び鉛の溶出を防止する方法であり、設備、運転、処
理コスト面での利点から、注目を集めている。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】しかし、リン酸（塩）
処理法では、未反応の消石灰を多量に含んでいるアルカ
リ飛灰に対しては、特定量の水溶性リン酸又はその塩を
添加しても、溶出液のｐＨが下がらず、重金属類を十分
に固定できない。しかして、溶出液のｐＨを十分に低下
させ、重金属類を確実に固定するためには、多量の水溶
性リン酸又はその塩を必要とするという問題がある。ま
た、スケール生成成分の溶出防止効果も十分ではなく、
しかも、リン酸（塩）処理法で処理した飛灰を埋立て処
分した際、酸性雨に長期間曝されると、鉛等の重金属が
僅かながら溶出することがあるという問題もあった。 【００１１】本発明は、上記従来の問題点を解決し、未
反応消石灰等のアルカリを多量に含んでいるアルカリ飛
灰を水溶性リン酸又はその塩を添加することにより処理
する方法において、水溶性リン酸又はその塩の必要添加
量を低減して飛灰処理コストの低減を図ると共に、スケ
ール生成成分の溶出を防止し、更に、酸性雨に曝された
際等においても重金属の溶出を確実に抑制することがで
きるアルカリ飛灰の処理方法を提供することを目的とす
る。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明のアルカリ飛灰の
処理方法は、アルカリ飛灰に水を加えて混練した後、炭
酸ガスを吹き込み、次いでリン酸系重金属固定化剤を添
加して混練することを特徴とする。 【００１３】即ち、本発明者らは、リン酸（塩）処理法
によるアルカリ飛灰の処理について検討を重ねた結果、
リン酸又はその塩を添加する前に、飛灰中のアルカリ分
を炭酸ガスで中和しておけば、リン酸又はその塩の必要
添加量の低減及びスケール生成成分の溶出防止が図れる
と共に、処理飛灰のｐＨ緩衝力が強化され、酸性雨によ
る鉛等の重金属の溶出も減少することを見出し、この知
見に基いて本発明を完成させた。 【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。 【００１５】本発明においては、アルカリ飛灰に、予め
少量の水を添加して水と飛灰が十分に混合するように混
練してから、これに炭酸ガスを吹き込み、飛灰中のアル
カリ分を中和し、その後、リン酸又はその塩よりなるリ
ン酸系重金属固定化剤を添加する。 【００１６】ここで、アルカリ飛灰に添加して混練する
水の量は、その後の中和効率の面から、飛灰に対して５
〜５０重量％、特に１０〜３０重量％とするのが好まし
い。 【００１７】飛灰に水を添加して十分に混合して得られ
た混練物に吹き込む炭酸ガスは、市販されている炭酸ガ
スに限らず、ドライアイスでも良いし、また、焼却施設
等から発生する廃ガス中の炭酸ガスを用いても良い。廃
ガス中の炭酸ガスを用いた場合には、炭酸ガスコストの
低減と共に、炭酸ガスの大気中への放出による地球の温
暖化抑制という効果も得られる。 【００１８】炭酸ガスの吹き込み量は、炭酸ガスによる
中和後の飛灰からの水中への溶出物による水のｐＨが１
０〜１２．５、好ましくは１１．０〜１２．０になるよ
うに調整する。通常の場合、この炭酸ガス量は、アルカ
リ飛灰１００ｇに対して２０〜６０リットル程度であ
る。 【００１９】炭酸ガスによる中和後に添加するリン酸系
重金属固定化剤としては、リン酸又はその塩が用いら
れ、このうち、リン酸としては正リン酸や次亜リン酸、
メタ亜リン酸、ピロ亜リン酸、正亜リン酸、次リン酸、
メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、縮合リン酸が挙げ
られ、リン酸塩としては、これらのリン酸の塩、第１リ
ン酸塩、第２リン酸塩が挙げられる。 【００２０】本発明においては、特に正リン酸（Ｈ3 Ｐ
Ｏ4 ）、リン酸二水素−ナトリウム（ＮａＨ2 ＰＯ
4 ）、リン酸−水素二ナトリウム（Ｎａ2 ＨＰＯ4 ）、
縮合リン酸等を好適に使用することができる。 【００２１】本発明において、これらのリン酸及び／又
はリン酸塩の添加量は飛灰に対して１〜３０重量％とす
るのが好ましい。 【００２２】このように、アルカリ飛灰を水で混練後、
炭酸ガスを吹き込んで飛灰中の未反応消石灰等のアルカ
リを中和した後、更にリン酸系重金属固定化剤を添加し
て混練することにより、少量のリン酸系重金属固定化剤
の添加で重金属の固定が可能となり、また、カルシウム
等のスケール生成成分の溶出も防止される上に、酸性雨
に曝されても重金属の溶出の問題が殆どない混練物が得
られる。この混練物は、通常の場合、埋立処分される。 【００２３】 【作用】アルカリ飛灰中の未反応消石灰と炭酸ガスを反
応させると、消石灰から炭酸カルシウムが生成する。消
石灰は水によく溶けるが、炭酸カルシウムは水に対する
溶解度が非常に小さいので、消石灰を炭酸カルシウムに
変換することにより、スケール生成成分であるカルシウ
ムの溶出が減少する。また、その後、リン酸又はその塩
を添加して鉛やカドミウムなどの重金属をリン酸鉛、リ
ン酸カドミウムなどの難溶性塩として固定化する際、未
反応消石灰が低減しているため、未反応消石灰によって
消費されるリン酸又はリン酸塩量が少なくなり、重金属
固定化のため必要なリン酸又はリン酸塩の添加量の低減
が図れる。 【００２４】更に、処理飛灰は、共存する炭酸カルシウ
ムによってｐＨ緩衝能力が強化されているので、酸性水
による溶出液のｐＨ低下を軽減でき、重金属等の溶出を
抑制できる。 【００２５】 【実施例】以下に実験例及び実施例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。 【００２６】なお、以下の実験例及び実施例で試料とし
て用いたアルカリ飛灰（Ａ飛灰及びＢ飛灰）の組成分析
値は下記表１に示す通りである。 【００２７】 【表１】 【００２８】実験例１ 図１に示す実験装置を用いて、炭酸ガスによるＡ飛灰の
中和実験を行った。 【００２９】図１に示す実験装置は、炭酸ガスボンベ１
内の炭酸ガスが、炭酸ガス調整器２、流量計３、積算流
量計４及び水入りガス洗浄瓶５を経て、混練物１０が充
填されたカラム６に導入された後、水入りガス洗浄瓶７
を経て排出されるように構成されている。８は温度計で
ある。 【００３０】まず、Ａ飛灰５０ｇを、５００ｍｌ容のポ
リビーカーに採り、飛灰に対して表２に示す如く、０〜
５０重量％の水を添加し、スパーテルで約３分間混練し
て十分混合した。この混練物を図１に示した実験装置の
カラム６に入れて、炭酸ガスボンベ１内の炭酸ガスをカ
ラム６の下部から吹き込んだ。炭酸ガスは市販品を使用
し、圧力１気圧、流速３リットル／分で５分間吹き込ん
だ（炭酸ガス積算吹き込み量１５リットル）。この中和
処理物１０ｇを純水１００ｇに加え、１０分間マグネチ
ックスターラーで攪拌した後、ｐＨを測定した。この
後、７５重量％Ｈ3 ＰＯ4 で中和滴定を行い、結果を表
２及び図２に示した。 【００３１】この結果から、飛灰を炭酸ガス吹き込みに
よって中和するには、水の添加量を飛灰の１０〜３０重
量％に調整するのが効率的であることがわかる。 【００３２】 【表２】 【００３３】実施例１ Ｂ飛灰の、炭酸ガスによる中和とその後のＨ3 ＰＯ4 に
よる重金属の固定を試験した。 【００３４】Ｂ飛灰１００ｇを５００ｍｌ容のポリビー
カーに採り、飛灰に対して２０重量％の水を添加し、ス
パーテルで約３分間混練りして、水と飛灰を十分に混合
した。この混練物を図１に示した実験装置のカラム６に
入れて、炭酸ガスを下から吹き込んだ。炭酸ガスは市販
品を使用し、１気圧、流速３リットル／分で０〜１０分
間吹き込んで、表３，４に示す積算吹き込み量とし、表
３，４に示すｐＨの処理物を得た。この処理物５０ｇを
５００ｍｌ容のポリビーカーに採り、Ｈ3 ＰＯ4 を表
３，４に示す割合で添加し、約３分間混練して飛灰とよ
く混合した。 【００３５】得られた混練物について、環境庁告示１３
号試験に準じた溶出試験を行い、結果を表３に示した。 【００３６】なお、比較のため、無処理の飛灰（No.
１）についても同様に溶出試験を行い、結果を表３に併
記した。 【００３７】表３，４より次のことが明らかである。 【００３８】即ち、飛灰を処理するためには、Ｈ3 ＰＯ
4 単独処理（No. ３〜８）又は予め炭酸ガスで中和し、
溶出液のｐＨを１２．６にしても（No. １５）、Ｈ3 Ｐ
Ｏ4の添加量は２２．５重量％必要であるのに対して、
予め炭酸ガスで中和し、溶出液のｐＨをそれ以下にすれ
ば、Ｈ3 ＰＯ4 の添加量を大幅に低減できる（No. １８
〜１９，２４）。なお、予め炭酸ガスで中和して溶出液
のｐＨを９．８にして、更にＨ3 ＰＯ4 を添加すると、
ｐＨが下がりすぎカドミウムが溶出する（No.３９〜４
３）。 【００３９】また、炭酸ガスを併用した場合、リン酸の
添加量が同じでも炭酸ガスを併用しない場合に比べて、
カルシウムの溶出を低減できる。 【００４０】 【表３】 【００４１】 【表４】【００４２】実施例２ Ａ飛灰を用いて、予め炭酸ガスによる中和を行った後、
Ｈ3 ＰＯ4 処理した飛灰の、ｐＨ４及び７での重金属固
定効果とｐＨ緩衝能力を調べた。 【００４３】Ａ飛灰５０ｇを５００ｍｌ容のポリビーカ
ーに採り、飛灰に対して２０重量％の水を添加し、スパ
ーテルで約３分間混練して飛灰と水を十分に混合した。
この混練物を図１に示した実験装置のカラム６に入れ
て、炭酸ガスを下から吹き込んだ。炭酸ガスは市販品を
使用し、１気圧、流速３リットル／分で７分間吹き込ん
だ（炭酸ガス積算吹き込み量２１リットル）。この処理
物５０ｇを５００ｍｌ容のポリビーカーに採り、Ｈ3 Ｐ
Ｏ4 を表４に示す割合で添加し、スパーテルで３分間混
練して十分に混合した。 【００４４】この混練物１６ｇを１リットル容のポリビ
ーカーに入れ、純水８００ｍｌを加え、マグネチックス
ターラーで攪拌し、ｐＨを６Ｎ硝酸で７付近まで素早く
下げた。次に、ｐＨコントローラーを使って、１Ｎ硝酸
で３時間ｐＨを７に維持した。この懸濁液を０．４５ｎ
ｍメンブレンフィルターで吸引濾過した。残渣（固形
物）とフィルターを１リットル容のポリビーカーに入
れ、純水８００ｍｌを加え、同様の操作をｐＨ４で行っ
た。それぞれの濾液のｐＨと、鉛イオン濃度及び６Ｎ硝
酸消費量を測定し、結果（No. ４７，５１）を表５に示
した。 【００４５】なお、比較のため、無処理のもの（炭酸ガ
スの吹き込み及びＨ3 ＰＯ4 の添加を行わなかったも
の）（No. ４４，４８）、炭酸ガスの吹き込みを行わな
かったもの（No. ４６，５０）、及び、Ｈ3 ＰＯ4 の添
加を行わなかったもの（No. ４５，４９）についても同
様に行い、結果を表５に併記した。 【００４６】表５より次のことが明らかである。 【００４７】即ち、無処理物（No. ４４，４８）及び炭
酸ガスによる中和処理（No. ４５，４９）だけでは、ｐ
Ｈ７及び４では、Ｐｂイオンは固定化できなかった。こ
れに対して、Ｈ3 ＰＯ4 のみによる処理（No. ４６，５
０）と、炭酸ガスによる中和とＨ3 ＰＯ4 の併用処理
（No. ４７，５１）では、Ｐｂが固定できた。また、ｐ
Ｈを７から４に低下させるための硝酸消費量はＨ3 ＰＯ
4 だけの処理より、炭酸ガスとＨ3 ＰＯ4 の併用処理の
方が多く必要であり、本発明の方法により処理したもの
は、ｐＨ緩衝能力を有し、ｐＨが下がりにくいことが分
った。 【００４８】 【表５】【００４９】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のアルカリ飛
灰の処理方法に従って、アルカリ飛灰を炭酸ガスで中和
してから、リン酸又はその塩によって重金属を固定化す
ることにより、 重金属固定化剤としてのリン酸又はリン酸塩の添加
量を大幅に低減できる。 炭酸ガス源として、廃ガス中の炭酸ガスを用いた場
合には、炭酸ガスの大気中への放出量の低減も図れ、地
球の温暖化抑制に有効である。 埋立処分地の浸出水中のカルシウムの溶出濃度を低
減することにより、浸出水集水管や排水処理設備へのス
ケールの付着を低減できる。 【００５０】 処理した飛灰がｐＨ緩衝能力を有する
ため、埋立処分後に酸性雨等の酸性水に曝された時で
も、溶出液のｐＨが下がり難く、重金属等の溶出を抑制
することができる。等の優れた効果が奏され、工業的に
極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実験例１及び実施例１，２で用いた実験装置を
示す構成図である。 【図２】実験例１の結果を示すグラフである。 【符号の説明】 １ 炭酸ガスボンベ ２ 炭酸ガス調整器 ３ 流量計 ４ 積算流量計 ５ 水入りガス洗浄瓶 ６ カラム ７ 水入りガス洗浄瓶 ８ 温度計 １０ 混練物
示す構成図である。 【図２】実験例１の結果を示すグラフである。 【符号の説明】 １ 炭酸ガスボンベ ２ 炭酸ガス調整器 ３ 流量計 ４ 積算流量計 ５ 水入りガス洗浄瓶 ６ カラム ７ 水入りガス洗浄瓶 ８ 温度計 １０ 混練物
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フロントページの続き
(72)発明者 吉田 恒行
東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗
田工業株式会社内
(56)参考文献 特開 昭57−87880（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−42388（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−67572（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−284382（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−144188（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−284381（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B09B 3/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 アルカリ飛灰に水を加えて混練した後、
炭酸ガスを吹き込み、次いでリン酸系重金属固定化剤を
添加して混練することを特徴とするアルカリ飛灰の処理
方法。
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30200394A JP3468250B2 (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | アルカリ飛灰の処理方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH08155417A JPH08155417A (ja) | 1996-06-18 |
| JP3468250B2 true JP3468250B2 (ja) | 2003-11-17 |
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ID=17903719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30200394A Expired - Fee Related JP3468250B2 (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | アルカリ飛灰の処理方法 |
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| KR102141818B1 (ko) * | 2019-08-13 | 2020-08-06 | 인하대학교 산학협력단 | 발전회 첨가 고강도 플라스틱 복합체 |
| CN116944221B (zh) * | 2023-07-11 | 2024-05-07 | 北京金隅琉水环保科技有限公司 | 一种降低碳酸钠用量的飞灰在线脱钙的方法 |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP30200394A patent/JP3468250B2/ja not_active Expired - Fee Related
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