JP3640288B2 - カルシウム含有焼却飛灰及び溶融飛灰の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カルシウムを含有する飛灰の処理方法に係り、特に、都市ゴミ焼却工場や産業廃棄物焼却工場等における焼却炉及び溶融炉から発生する排ガスに、乾式中和処理剤として消石灰を噴霧したバグフィルター飛灰からの鉛、亜鉛、等の重金属を回収することができる飛灰の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで焼却炉及び溶融炉から発生する鉛、亜鉛等の重金属を含む飛灰からの重金属の回収方法としては、飛灰を酸で溶解し、鉛以外の重金属を液相に溶出させ、鉛を主成分とする残渣を回収する工程と、上記液相に硫化剤を添加することで、亜鉛を主とする硫化沈殿物を回収していた（特開平８−１４１５３９号公報参照）。
ところが、現在の焼却炉又は溶融炉の排ガス処理は、排ガスに消石灰を直接噴霧する乾式中和処理が主流となっている。したがって、乾式排ガス処理方式で得られる飛灰は、必然的に消石灰、すなわちカルシウムの含有率が高くなっている。
上記した従来法の重金属回収プロセスを、消石灰含有飛灰に適用すると、硫酸と消石灰中のカルシウムが反応して石膏を生じ、回収物の重金属品位が低下してしまうという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上述した従来の技術の問題点を解決し、消石灰を含有している飛灰中に含まれている鉛、亜鉛等の重金属を安定な形で高品位に分離することができる焼却炉及び溶融炉からの飛灰中の重金属回収方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、焼却炉及び溶融炉から発生する排ガスに消石灰を噴霧し、該噴霧した排ガスから捕集された重金属と塩化カルシウムを含む塩類及び未反応の消石灰とを含有する飛灰の処理方法において、前記飛灰に希塩酸を添加して泥状化し、泥状化して得られた泥状物中に塩化カルシウムを含む塩類と亜鉛とを溶出させた後、該可溶化された泥状物を固液分離する第一工程と、該固液分離して得られた固形分に塩化アンモニウム水溶液を加えて再泥状化させ、該固形分に含まれる未反応の消石灰を可溶化させた後、該泥状物を固液分離し、鉛を含む固形分残渣を得る第二工程からなる飛灰の処理方法としたものである。
【０００５】
前記処理方法において、第一工程及び第二工程の固液分離で得られた液相は、アルカリ剤を添加してアルカリ性とし、該液相中に含まれる重金属の水酸化物を生成させて固液分離するか、又は、固液分離せずに、さらに硫化剤を添加して該液相中の残りの重金属を硫化物として沈殿させ、前記重金属の水酸化物と該重金属の硫化物の沈殿物を固液分離することができる。
また、前記処理方法において、第二工程で得られた鉛を含む固形分残渣は、水に溶解させて再泥状化し、再泥状化で得られた泥状物に硫酸を添加して酸性条件に調節し、該固形分残渣中の鉛以外の金属を溶出させ、該再泥状物を固液分離して鉛を含有する固形分残渣を得る第三工程とすることができる。
さらに、本発明では、前記第一、第二及び第三工程の固液分離で得られた液相は、合わせて攪拌しながら、アルカリ剤を添加してアルカリ性とし、さらに、該液相中に硫化剤を飛灰中の亜鉛の当量以上に添加し、亜鉛の水酸化沈殿物及び硫化沈殿物を生成させる第四工程とすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、消石灰を噴霧した焼却炉及び溶融炉から発生する鉛、亜鉛等の重金属類と、塩化カルシウム及び未反応の消石灰を含有する飛灰の処理方法であって、前記飛灰を希塩酸を用いて塩化カルシウム等の塩類と亜鉛の大部分を溶出させた後、固液分離する第一工程と、得られた残渣を塩化アンモニウム水溶液中で再泥状化（リパルプ）させることにより、未反応の消石灰を可溶化させた後、鉛を主成分とする重金属を含む残渣を固液分離する第二工程からなることを特徴とする焼却炉及び溶融炉からの飛灰の処理方法である。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、都市ゴミ焼却工場における焼却灰の溶融処理の際に発生する消石灰添加溶融飛灰を、希塩酸中に加えてリパルプし、室温で攪拌する。好ましくは、攪拌時間は３０分以上とするのが良い。
次に、上記スラリーを固液分離し、Ｃｌ化合物やＣａ化合物及びＺｎ化合物を含むろ液と、鉛を主とする重金属類含有残渣とに分離する（第一工程）。
上記のようにして得られた残渣を、飛灰中のカルシウムに対して当量以上の塩化アンモニウム水溶液に加えて攪拌し、未反応の消石灰を可溶化させることで、残渣の鉛含有率を向上させ、鉛含有残渣を得る（第二工程）。
この工程での消石灰と塩化アンモニウムの反応は、次式のとおりである。
Ｃａ（ＯＨ）₂ ＋２ＮＨ₄ Ｃｌ → ＣａＣｌ₂ ＋２Ｈ₂ Ｏ＋２ＮＨ₃
この反応で生じたアンモニアガスは、焼却炉又は溶融炉の排ガスラインに移送し、乾式ＮＯｘ除去剤として再利用する。
【０００８】
また、亜鉛は、前記第一工程及び第二工程の固液分離で得られた液相を水酸化ナトリウム等のアルカリ剤を添加してアルカリ性とし、亜鉛を主成分とする重金属の水酸化物を生成させて固液分離するか、又は、固液分離せずに、さらに水硫化ナトリウム等の硫化剤を添加して残りの重金属を硫化物として沈殿させ、これらの沈殿物を固液分離して回収する。
さらに、鉛含有残渣の鉛品位を上げるためには、第二工程の残渣を水に溶解させてスラリーとし、このスラリーを室温で攪拌しながら、硫酸を添加して酸性条件下で、鉛以外の重金属を可溶化させる。スラリー中の鉛は、硫酸沈殿物として回収する（第三工程）。
【０００９】
前記の亜鉛の回収は、第一、第二及び第三工程で得られたろ液を混合した後、攪拌しながら水酸化ナトリウム等のアルカリ剤を添加して、アルカリ条件下で水硫化ナトリウム等の硫化剤を添加することにより、亜鉛等の重金属を水酸化物及び硫化物として沈殿させ、この溶液を固液分離して行う（第四工程）。
上記のように、本発明においては、消石灰含有飛灰に含まれている重金属を、添加した消石灰に妨害されること無く、高品位の鉛含有残渣、亜鉛含有残渣に分離回収可能であり、これら回収物は、非鉄製錬の二次原料として使用することが可能となる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
図１に本発明の処理方法の全体のフロー工程図を示す。この実施例は、図１のフローに従って焼却炉及び溶融炉の飛灰を処理したものである。
１Ｎ塩酸１リットルに、飛灰１００ｇを加えて３０分間攪拌する。このスラリーを固液分離して、重金属類を含有する残渣とＣｌ化合物を含むろ液▲１▼に分け、得られた残渣を、１．６Ｎの塩化アンモニウム水溶液１リットルに添加し、３０分攪拌抽出する。このスラリーを固液分離することで、カルシウム、亜鉛を含む水溶液▲２▼と鉛、亜鉛を含む残渣とに分離できる。
【００１１】
ここで得られた残渣を、水１リットルを用いてリパルプし、その溶液に硫酸を添加して、酸性条件を維持しながら少なくとも３０分は攪拌を続ける。ここで鉛を沈殿させる。次いで、このスラリーを固液分離することで、鉛以外の重金属を含有するろ液▲３▼と鉛含有残渣に分けられる。
先に得られたろ液▲１▼、ろ液▲２▼、ろ液▲３▼を合わせて、そこに中和剤として５Ｎの水酸化ナトリウム溶液を添加し、アルカリ条件に調整する。ｐＨ調整後は少なくとも３０分間は攪拌を続け、亜鉛等の水酸化物沈殿物を生成させる。
ついで、水硫化ナトリウムを１５ｇ（飛灰に含まれる亜鉛の当量以上）添加し、少なくとも３０分以上攪拌維持し、亜鉛以外の重金属類を硫化沈殿物にする。この溶液を固液分離することで、亜鉛含有残渣と総合排水を得ることができる。
【００１２】
表１に、従来法と本法による処理を行った場合の、鉛含有残渣、亜鉛含有残渣、総合排水の分析値を記す。
【表１】

【００１３】
表１から分かるように、従来法による処理では、鉛含有残渣中にはカルシウム分が約２５％含まれているため、鉛の含有率が約４％となっている。また亜鉛含有残渣の亜鉛含有率は４０％となった。
しかし、本発明を用いた場合では、鉛含有残渣中の鉛含有率は２６．１％、亜鉛含有残渣中の亜鉛含有率は７２．１％となり、これらは従来法と比べて高い品位であり、非鉄製錬二次原料として使用することが十分可能である。さらに、総合排水は排水基準を下回っており、河川や海などに直接放流可能である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、消石灰含有飛灰に含まれている重金属を、カルシウム化合物に妨害されること無く、高品位の鉛含有残渣、亜鉛含有残渣として分離可能であり、これら回収物は、非鉄製錬の二次原料として使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理方法の一例を示すフロー工程図。

Claims (4)

1. 焼却炉及び溶融炉から発生する排ガスに消石灰を噴霧し、該噴霧した排ガスから捕集された重金属と塩化カルシウムを含む塩類及び未反応の消石灰とを含有する飛灰の処理方法において、前記飛灰に希塩酸を添加して泥状化し、泥状化して得られた泥状物中に塩化カルシウムを含む塩類と亜鉛とを溶出させた後、該可溶化された泥状物を固液分離する第一工程と、該固液分離して得られた固形分に塩化アンモニウム水溶液を加えて再泥状化させ、該固形分に含まれる未反応の消石灰を可溶化させた後、該泥状物を固液分離し、鉛を含む固形分残渣を得る第二工程からなることを特徴とする飛灰の処理方法。
2. 前記第一工程及び第二工程の固液分離で得られた液相は、アルカリ剤を添加してアルカリ性とし、該液相中に含まれる重金属の水酸化物を生成させて固液分離するか、又は、固液分離せずに、さらに硫化剤を添加して該液相中の残りの重金属を硫化物として沈殿させ、前記重金属の水酸化物と該重金属の硫化物の沈殿物を固液分離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。
3. 前記第二工程で得られた鉛を含む固形分残渣は、水に溶解させて再泥状化し、再泥状化で得られた泥状物に硫酸を添加して酸性条件に調節し、該固形分残渣中の鉛以外の金属を溶出させ、該再泥状物を固液分離して鉛を含有する固形分残渣を得る第三工程からなることを特徴とする請求項１記載の飛灰の処理方法。
4. 前記第一、第二及び第三工程の固液分離で得られた液相は、合わせて攪拌しながら、アルカリ剤を添加してアルカリ性とし、さらに、該液相中に硫化剤を飛灰中の亜鉛の当量以上に添加し、亜鉛の水酸化沈殿物及び硫化沈殿物を生成させる第四工程からなることを特徴とする請求項３記載の飛灰の処理方法。

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