JP3773467B2 - Method for treating substances containing calcium and heavy metals - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カルシウム及び重金属を含む物質の処理方法に関し、より詳しくは、セメントキルン等で発生する排ガスから集塵した煤塵から、カルシウム及び鉛等の重金属を分別して回収するための処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、廃棄物を原料の一部として用いたセメントキルン等から発生する重金属を含む煤塵(キルン集塵ダスト)等から、重金属を回収し、非鉄精錬原料として再資源化する技術が開発されている。
例えば、特開2000−212654号公報には、亜鉛等の重金属成分と塩素とを含む物質(例えば、飛灰)に、鉱酸を加えてスラリー化し、pHを5以下に調整して塩素を溶解させる塩素溶解工程と、該塩素溶解工程のスラリーにアルカリ剤を添加してpHを12以上に調整した後、固液分離することにより重金属含有澱物を塩素含有濾液から分離して回収する重金属含有澱物回収工程とからなることを特徴とする重金属と塩素を含有する物質からの重金属の回収方法が、記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の技術においては、塩素溶解工程のスラリーにアルカリ剤を添加してpHを12以上に調整した後、固液分離することによって、亜鉛等の重金属を重金属含有澱物(水酸化物)として回収している。
しかし、この技術には、次のような問題点がある。
すなわち、上記公報の技術で得られる重金属含有澱物(水酸化物)は、亜鉛等の重金属を含むだけでなく、水酸化カルシウムや、当該重金属含有澱物の生成過程で当該重金属含有澱物中に取り込まれるナトリウムやカリウム等の成分を含むため、非鉄精錬原料としての品質が高いものではない。つまり、スラリーのpHを12以上に調整することによって、固形分には、重金属の水酸化物のみならず、水酸化カルシウム等も含まれることになるため、固形分中の重金属化合物の含有率が低くなり、非鉄精錬原料としての価値が低下する。
【0004】
したがって、本発明は、カルシウム及び重金属を含む物質(例えば、キルン集塵ダスト)から、カルシウム、ナトリウム、カリウム等の含有率の低い、非鉄精錬原料として好適に用い得る重金属化合物と、亜鉛等の特定の重金属を含まない、セメント原料として好適に用い得るカルシウム化合物とを分別して回収することのできる処理方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の問題点を解決するために鋭意検討した結果、カルシウム及び重金属を含む物質を処理するに際し、塩酸によるpHの調整によって液中にカルシウムを溶出させた後、アルカリ化剤によるpHの調整を行ない、さらに硫化剤を添加することによって、カルシウムを液中に溶存させた状態を維持しつつ、重金属の硫化物を含む沈澱物を得ることができ、よって、上記目的を達成することができること等に想到し、本発明を完成した。
【0006】
すなわち、本発明(請求項1)のカルシウム及び重金属を含む物質の処理方法は、(A)カルシウム及び重金属(例えば、銅、鉛、亜鉛)を含む物質と、水とを混合し、スラリーを得た後、該スラリーに塩酸を加えて、該スラリーのpHを2.0〜4.0に調整し、上記カルシウム及び重金属を含む物質から、液中にカルシウムを溶出させるカルシウム溶出工程と、(B)カルシウムを溶出させた上記スラリーに、アルカリ化剤(例えば、水酸化ナトリウム)を加えて、該スラリーのpHを6.5〜8.0に調整した後、硫化剤(例えば、水硫化ソーダ)を加え、その後、該スラリーを固液分離して、重金属の硫化物(例えば、硫化銅、硫化鉛、硫化亜鉛)を含む固形分と、カルシウムを含む液分とを得る重金属回収工程と、(C)上記重金属回収工程(B)で得られたカルシウムを含む液分に、第一鉄化合物を加えた後、該液分のpHを8.0〜12.0に調整し、その後、該液分を固液分離して、水酸化第一鉄、水酸化カルシウム、上記カルシウム及び重金属を含む物質に由来するセレン及び/又はクロムの各成分を含む固形分と、重金属が除去された液分とを得るセレン及びクロム除去工程とを含むことを特徴とする。
本発明の方法によれば、カルシウム溶出工程(A)において、カルシウム及び重金属を含む物質に含まれるカルシウムを、液中に溶出させることができ、かつ、重金属回収工程(B)において、重金属のみを硫化物として回収することができるので、カルシウム(セメント原料として利用可能な成分)と、銅等の重金属を、相互に混入させることなく分別して回収することができる。また、本発明の方法によれば、複数の反応槽を用いることなく、一つの反応槽内で、カルシウムと、銅等の重金属を分離するための一連の操作を行なうことができる。さらに、本発明の方法によれば、セレン及びクロム除去工程(C)を設けているので、銅等の特定の重金属(すなわち、不溶性の硫化物を生成し得る重金属)を除去した後の液分から、更にセレン及びクロムを効果的に除去し、液中のセレン及びクロムの濃度を環境基準値以下に低減することができる。
【0008】
上記カルシウム及び重金属を含む物質の処理方法は、さらに、上記セレン及びクロム除去工程(C)の前工程として、(D)上記重金属回収工程(B)で得られた液分に、リン酸及び/又はリン酸塩を加え、かつ、必要に応じてアルカリ化剤(例えば、消石灰等)を加えて、該液分のpHを6.0〜10.0に調整し、上記カルシウム及び重金属を含む物質に由来するフッ素と、上記リン酸及び/又はリン酸塩とが反応してなる難溶性のリン酸フッ素化合物を生成させるフッ素除去工程を含むことができる(請求項2)。
このようにフッ素除去工程を設けることによって、銅等の特定の重金属を除去した後の液分から、フッ素を固体成分として沈澱させて、液中のフッ素の濃度を環境基準値以下に低減することができる。
本発明における処理対象物としては、例えば、エコセメント製造用セメントキルン等のキルンで発生する排ガスから集塵した煤塵を挙げることができる(請求項3)。
該煤塵は、カルシウムや重金属の含有率が高いので、本発明の方法の対象物として好適である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。図1は、本発明のカルシウム及び重金属を含む物質の処理方法の一例を示すフロー図、図2は、本発明のカルシウム及び重金属を含む物質の処理方法の他の例を示すフロー図である。
本発明のカルシウム及び重金属を含む物質の処理方法の一例は、図1に示すように、(A)カルシウム及び重金属を含む物質と、水とを混合し、スラリーを得た後、該スラリーに塩酸を加えて、該スラリーのpHを2.0〜4.0に調整し、カルシウム及び重金属を含む物質から、液中にカルシウムを溶出させるカルシウム溶出工程と、(B)工程(A)で得られたスラリーに、アルカリ化剤を加えて、該スラリーのpHを6.5〜8.0に調整した後、硫化剤を加え、その後、該スラリーを固液分離して、重金属の硫化物を含む固形分と、カルシウムを含む液分とを得る重金属回収工程と、(C)工程(B)で得られたカルシウムを含む液分に、第一鉄化合物を加えた後、該液分のpHを8.0〜12.0に調整し、その後、該液分を固液分離して、水酸化第一鉄、水酸化カルシウム、上記カルシウム及び重金属を含む物質に由来するセレン及び/又はクロムの各成分を含む固形分と、重金属が除去された液分とを得るセレン及びクロム除去工程とからなるものである。
【0010】
また、本発明のカルシウム及び重金属を含む物質の処理方法の他の例は、図2に示すように、図1に示す各工程に加えて、工程(B)と工程(C)の間に、(D)工程(B)で得られた液分に、リン酸及び/又はリン酸塩を加え、かつ、必要に応じてアルカリ化剤を加えて、該液分のpHを6.0〜10.0に調整し、カルシウム及び重金属を含む物質に由来するフッ素と、リン酸及び/又はリン酸塩とが反応してなるリン酸フッ素化合物を生成させるフッ素除去工程を含むものである。
【0011】
以下、各工程毎に詳しく説明する。
[(A)カルシウム溶出工程]
本工程では、まず、カルシウム及び重金属を含む物質と、水とを混合し、スラリーを得る。
本発明で処理対象となるカルシウム及び重金属を含む物質としては、例えば、焼却炉の炉底等に焼却残渣として残る焼却灰や、煤塵を挙げることができる。
ここで、煤塵としては、例えば、焼却炉から発生する飛灰(焼却飛灰)や、焼却灰等の溶融炉から発生する飛灰(溶融飛灰)や、セメント製造工程から抽気される塩素バイパスダストや、エコセメントの製造時に得られるバグフィルターダスト等を挙げることができる。
【0012】
煤塵の中でも、焼却灰及び/又は飛灰を含む被燃焼物から発生する煤塵(本明細書中で「キルン集塵ダスト」ともいう。)は、カルシウム及び重金属を比較的高い含有率で含むものであり、本発明の処理対象物として好適である。
キルン集塵ダストとしては、例えば、焼却灰や飛灰を原料の一部として用いるエコセメント製造用のセメントキルンや、焼却灰や飛灰を高温処理するためのキルンから排出される飛灰等が挙げられる。
エコセメント製造用のセメントキルンで発生するキルン集塵ダストの成分割合は、例えば、酸化物換算の重量割合で、カルシウム2%、カリウム13%、ナトリウム32%、鉛2%、亜鉛1%、銅2%、塩素38%である。
【0013】
本工程において、カルシウム及び重金属を含む物質と、水とを混合する際の固液比(スラリー1リットル中のカルシウム及び重金属を含む物質の質量)は、好ましくは600g/リットル以下である。該固液比が600g/リットルを超えると、カルシウム及び重金属を含む物質に含まれるカルシウム、水溶性塩素等を液中に十分溶出させることができないことがある。
【0014】
次に、得られたスラリーに塩酸を加えて、該スラリーのpHを2.0〜4.0、好ましくは2.5〜3.5に調整し、カルシウム及び重金属を含む物質から、液中にカルシウムを溶出させる。
該pHが2.0未満では、カルシウム及び重金属を含む物質に含まれる珪素やアルミニウムが、液中に溶出してゲル状物質を形成し、固液分離の際に濾過速度の低下を引き起こす。一方、該pHが4.0を超えると、カルシウム及び重金属を含む物質に含まれるカルシウムの液中への溶出量が減少し、重金属とカルシウムの分離が不十分になる。
なお、塩酸の代わりに硝酸や有機酸を用いると、排水処理工程への負荷が増加し、処理コストの増大を招くので、好ましくない。また、塩酸の代わりに硫酸を用いると、カルシウム及び重金属を含む物質に含まれるカルシウムが、硫酸カルシウム(石膏)を生成し、液中に溶出しなくなるので、好ましくない。
【0015】
[(B)重金属回収工程]
本工程では、まず、カルシウム溶出工程(A)で得られたスラリーに、アルカリ化剤を加えて、該スラリーのpHを6.5〜8.0、好ましくは6.8〜7.7に調整する。
ここで、アルカリ化剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を挙げることができる。アルカリ化剤は、通常、水溶液の形態で添加される。
スラリーのpHが6.5未満では、液中の亜鉛の硫化反応が不十分となり、硫化亜鉛の生成量が少なくなって、亜鉛の回収率が低下する。
スラリーのpHが8.0を超えると、液中に溶出せずに固形分(水酸化物)として残留するカルシウムの量が増加し、重金属とカルシウムの分離が不十分になる。また、重金属が硫化物でなく水酸化物として固形分中に存在するようになるため、この重金属の水酸化物が、液中に溶出した水溶性塩素(塩化物イオン)、ナトリウムイオン、カリウムイオン等の成分を取り込み、固形分中の水溶性塩素等の含有量が増加する。このように、固形分に含まれる重金属化合物以外の成分の含有量が増加すると、非鉄精錬原料としての固形分の価値が低下するので、好ましくない。
【0016】
次に、pHを調整したスラリーに、硫化剤を加える。
ここで、硫化剤としては、例えば、水硫化ソーダ(NaSH)、硫化ソーダ(Na2S)等を挙げることができる。硫化剤を添加することによって、カルシウム及び重金属を含む物質に含まれている銅、鉛、亜鉛は、各々、硫化銅(CuS)、硫化鉛(PbS)、硫化亜鉛(ZnS)となる。これらの硫化物は、難溶性であり、固形分中に残る。
硫化剤の添加量は、カルシウム及び重金属を含む物質中の重金属(銅、鉛、亜鉛)の含有量に応じて、適宜、定めればよい。
硫化剤を添加した後のスラリーを、濾過等によって固液分離して、重金属の硫化物を含む固形分と、カルシウムを含む液分とを得る。
このうち、固形分(脱水ケーキ)は、水溶性塩素が付着しているので、水で洗浄して、水溶性塩素を除去する。洗浄後、固形分は、非鉄精錬原料等として利用することができる。
一方、カルシウムを含む液分は、セレン及びクロム除去工程に送られる。
【0017】
[(C)セレン及びクロム除去工程]
本工程では、まず、重金属回収工程(B)で得られたカルシウムを含む液分に、第一鉄化合物を加える。
ここで、第一鉄化合物(2価の鉄の化合物)としては、例えば、硫酸第一鉄、塩化第一鉄、硝酸第一鉄等を挙げることができる。
第一鉄化合物は、液中で2価の鉄イオンになる。この2価の鉄イオンは、液中に存在する6価のセレンイオン及び6価のクロムイオンを還元する。その結果、液中の6価のセレンイオンの大部分は、4価のセレンイオンになり、6価のクロムイオンの大部分は、3価のクロムイオンになる。
第一鉄化合物の添加量は、液中のセレン含有率が1mg/リットルの場合、第一鉄イオンとして2,500mg/リットル以上、液中のセレン含有率が10mg/リットルの場合、第一鉄イオンとして6,000mg/リットル以上であることが好ましい。
【0018】
第一鉄化合物を添加した後、液分のpHを、必要に応じて消石灰等のアルカリ化剤を添加することによって、8.0〜12.0、好ましくは8.5〜11.5に調整する。該pHをこの数値範囲内に調整することによって、第一鉄化合物に由来する水酸化鉄と、液中のカルシウムが水酸化物イオンと反応して生じた水酸化カルシウムと、カルシウム及び重金属を含む物質に由来するセレン及び/又はクロムとを共沈させることができる。
該pHが8.0未満では、水酸化鉄の生成が不十分になり、水酸化鉄によるセレン及び/又はクロムの共沈が十分に生じず、液中に残留するセレン及び/又はクロムの量が多くなるので、好ましくない。該pHが12.0を超えると、液中にセレンが残留するので、好ましくない。
【0019】
次に、pH調整後の沈澱物を含む液分を、濾過等によって固液分離して、固形分(脱水ケーキ)と液分を得る。
このうち、固形分は、上述のように、水酸化第一鉄、水酸化カルシウム、及びこれらの水酸化物と共沈するセレン及び/又はクロムを含む。この固形分は、水酸化カルシウムを主成分とし、銅等の重金属を含まないため、水洗後、セメント原料として用いることができる。
一方、液分は、重金属を含まず、ナトリウムイオン、塩化物イオン等を多く含むため、pH調整工程や塩化物回収工程を経た後、系外の環境中に排水することができる。
【0020】
[(D)フッ素除去工程]
重金属回収工程(B)で得られたカルシウムを含む液分が、排水基準(例えば、15mg/リットル)を超えるフッ素を含む場合には、セレン及びクロム除去工程(C)の前に、フッ素除去工程(D)を設けることが望ましい。
本工程では、まず、重金属回収工程(B)で得られた液分に、リン酸及び/又はリン酸塩を加える。リン酸及び/又はリン酸塩の添加量(リン酸とリン酸塩を併用する場合は、それらの合計量)は、通常、液中のフッ素1モルに対して3〜30モル程度である。
リン酸及び/又はリン酸塩を添加して、スラリーのpHが6.0未満に低下した場合には、消石灰等のアルカリ化剤を加えて、スラリーのpHを6.0〜10.0、好ましくは6.5〜9.5に調整する。なお、リン酸及び/又はリン酸塩を添加した後のスラリーのpHが、上記数値範囲内である場合には、アルカリ化剤を加える必要はない。
【0021】
該pHをこの数値範囲内に調整することによって、カルシウム及び重金属を含む物質に由来するフッ素と、添加したリン酸及び/又はリン酸塩と、液中に存在するカルシウムとを反応させて、リン酸フッ素化合物を生成させることができる。該pHが6.0未満または10.0を超えると、リン酸フッ素化合物の生成量が少なくなり、フッ素を十分に除去することができなくなる。
リン酸(H3PO4)は、通常、適宜の濃度のリン酸水溶液として添加される。
リン酸塩としては、例えば、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム等を挙げることができる。
【0022】
リン酸フッ素化合物は、具体的には、フルオロアパタイト(Ca10(PO4)6F2)である。フルオロアパタイトは、難溶性物質であり、液中に沈澱する。
なお、アルカリ化剤として消石灰(Ca(OH)2)を用いた場合には、消石灰は、リン酸フッ素化合物(Ca10(PO4)6F2)のカルシウム源となる。
pHの調整後、リン酸フッ素化合物の沈澱物を含む液分は、上述のセレン及びクロム除去工程(C)で処理される。
なお、本工程で得られるリン酸フッ素化合物の沈澱物を含む液分は、セレン及びクロム除去工程(C)で処理する前に、予め、濾過等によって固液分離してもよい。この場合、沈澱物(リン酸フッ素化合物)を濾別して得られた液分は、上述のセレン及びクロム除去工程(C)で処理される。
【0023】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を説明する。
[実施例1]
処理対象物として、エコセメント製造用のセメントキルンから排出された排ガスから集塵して得られた煤塵を用いた。この煤塵は、酸化物換算の重量割合で、カルシウム2%、カリウム13%、ナトリウム32%、鉛2%、亜鉛1%、銅2%、塩素38%を含むものであった。
この煤塵1kgと水とを400g/リットルの固液比となるように20分間撹拌して混合し、スラリーとした。このスラリーに塩酸溶液(濃度:35%)を加えて、スラリーのpHを3.2に調整した。次いで、スラリーに2Nの水酸化ナトリウム溶液を加えて、スラリーのpHを7.0に調整し、さらに、26gの水硫化ナトリウムを加えて、撹拌した。
撹拌後、スラリーを濾過して、57g(乾燥重量)の固形分(重金属の硫化物)と、カルシウムを含む液分を得た。
得られた液分に1Nのリン酸溶液20mLを加えた後、さらに消石灰を加えて撹拌し、得られたスラリーのpHを7.5に調整した。次いで、このスラリーを濾過して、リン酸フッ素化合物からなる固形分と、液分を得た。
得られた液分に、15g/リットルの固液比で硫酸第一鉄七水塩(FeSO4・7H2O)を加えた後、2Nの水酸化ナトリウム溶液を加えて、液分のpHを9.4 に調整した。pH調整後のスラリーを濾過して、水酸化カルシウム、水酸化鉄等を含む固形分と、液分を得た。
得られた液分に含まれるセレン、クロム、フッ素の量は、いずれも環境基準値以下であった。
【0024】
【発明の効果】
本発明の処理方法によれば、キルン集塵ダストの如きカルシウム及び重金属を含む物質から、カルシウム、ナトリウム、カリウム等の含有率の低い、非鉄精錬原料として好適に用い得る重金属化合物と、亜鉛等の重金属の含有率の低い、セメント原料として好適に用い得る水酸化カルシウム含有物質とを、1つの反応槽内で効率的に分別して回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカルシウム及び重金属を含む物質の処理方法の一例を示すフロー図である。
【図2】本発明のカルシウム及び重金属を含む物質の処理方法の他の例を示すフロー図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for treating a substance containing calcium and heavy metals, and more particularly to a treatment method for separating and collecting heavy metals such as calcium and lead from dust collected from exhaust gas generated in a cement kiln or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, technology has been developed to recover heavy metals from non-ferrous smelting raw materials by collecting heavy metals from dust (kiln dust collection dust) containing heavy metals generated from cement kilns etc. using waste as part of the raw materials. .
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-212654 discloses that a substance (for example, fly ash) containing a heavy metal component such as zinc and chlorine is added with a mineral acid to be slurried, and the pH is adjusted to 5 or less to dissolve chlorine. A chlorine dissolving step to be performed, and an alkali agent is added to the slurry of the chlorine dissolving step to adjust the pH to 12 or more, and then the heavy metal containing starch is separated and recovered from the chlorine containing filtrate by solid-liquid separation. A method for recovering heavy metals from a material containing heavy metals and chlorine, characterized in that it comprises a starch recovery step is described.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the technique described in the above publication, an alkali agent is added to the slurry of the chlorine dissolution step to adjust the pH to 12 or higher, and then solid-liquid separation is performed to convert heavy metals such as zinc into heavy metal-containing starches (hydroxides). ).
However, this technique has the following problems.
That is, the heavy metal-containing starch (hydroxide) obtained by the technique of the above publication contains not only heavy metals such as zinc, but also calcium hydroxide and the heavy metal-containing starch in the production process of the heavy metal-containing starch. Because it contains components such as sodium and potassium that are incorporated into the steel, the quality as a non-ferrous refining raw material is not high. That is, by adjusting the pH of the slurry to 12 or more, the solid content includes not only heavy metal hydroxides but also calcium hydroxide and the like, so the content of heavy metal compounds in the solid content is It becomes low and the value as a nonferrous smelting raw material falls.
[0004]
Therefore, the present invention specifies a heavy metal compound that can be suitably used as a non-ferrous refining raw material with a low content of calcium, sodium, potassium, etc. from a substance containing calcium and heavy metals (for example, kiln dust collection dust) and zinc It is an object of the present invention to provide a treatment method that can be separated and recovered from calcium compounds that do not contain heavy metals and can be suitably used as a cement raw material.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has made it possible to elute calcium into the liquid by adjusting pH with hydrochloric acid and then use an alkalinizing agent when processing a substance containing calcium and heavy metals. By adjusting the pH and adding a sulfiding agent, a precipitate containing heavy metal sulfide can be obtained while maintaining the state in which calcium is dissolved in the liquid, and thus the above object is achieved. The present invention has been completed.
[0006]
That is, according to the method for treating a substance containing calcium and heavy metal of the present invention (Claim 1), (A) a substance containing calcium and heavy metal (for example, copper, lead, zinc) and water are mixed to obtain a slurry. Thereafter, hydrochloric acid is added to the slurry to adjust the pH of the slurry to 2.0 to 4.0, and a calcium elution step of eluting calcium into the liquid from the substance containing calcium and heavy metals, (B ) An alkalizing agent (for example, sodium hydroxide) is added to the slurry from which calcium is eluted to adjust the pH of the slurry to 6.5 to 8.0, and then a sulfiding agent (for example, sodium hydrosulfide). Thereafter, the slurry is subjected to solid-liquid separation, and a heavy metal recovery step for obtaining a solid content including a heavy metal sulfide (for example, copper sulfide, lead sulfide, zinc sulfide) and a liquid content including calcium , ( C) Heavy metal After adding the ferrous compound to the liquid containing calcium obtained in the recovery step (B), the pH of the liquid is adjusted to 8.0 to 12.0, and then the liquid is solid-liquid. Selenium to obtain a solid content containing each component of selenium and / or chromium derived from ferrous hydroxide, calcium hydroxide, a substance containing calcium and heavy metals, and a liquid from which heavy metals have been removed, And a chromium removal step .
According to the method of the present invention, in the calcium elution step (A), calcium contained in the substance containing calcium and heavy metal can be eluted in the liquid, and only the heavy metal is removed in the heavy metal recovery step (B). Since it can be recovered as a sulfide, calcium (a component that can be used as a cement raw material) and heavy metal such as copper can be separated and recovered without being mixed with each other. According to the method of the present invention, a series of operations for separating calcium and heavy metals such as copper can be performed in one reaction tank without using a plurality of reaction tanks. Furthermore, according to the method of the present invention, since the selenium and chromium removing step (C) is provided, the liquid after removing a specific heavy metal such as copper (that is, a heavy metal capable of forming an insoluble sulfide) is removed. Further, selenium and chromium can be effectively removed, and the concentration of selenium and chromium in the liquid can be reduced below the environmental standard value .
[0008]
In the method for treating a substance containing calcium and heavy metal, phosphoric acid and / or a liquid component obtained in (D) the heavy metal recovery step (B) can be used as a pre-step of the selenium and chromium removal step (C). Alternatively, a phosphate is added, and an alkalinizing agent (for example, slaked lime) is added as necessary to adjust the pH of the liquid to 6.0 to 10.0, and a substance containing calcium and heavy metals. The fluorine removal process which produces | generates the sparingly soluble fluorine phosphate compound formed by the reaction of the fluorine derived from this and the said phosphoric acid and / or a phosphate can be included (Claim 2 ).
By providing the fluorine removal step in this manner, fluorine can be precipitated as a solid component from the liquid after removing a specific heavy metal such as copper, and the concentration of fluorine in the liquid can be reduced to an environmental standard value or less. it can.
Examples of the object to be treated in the present invention include soot collected from an exhaust gas generated in a kiln such as a cement kiln for producing eco-cement (Claim 3 ).
Since the soot dust has a high content of calcium and heavy metals, it is suitable as an object of the method of the present invention.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for treating a substance containing calcium and heavy metal according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing another example of a method for treating a substance containing calcium and heavy metal according to the present invention.
One example of the method for treating a substance containing calcium and heavy metal according to the present invention is as shown in FIG. 1, in which (A) a substance containing calcium and heavy metal and water are mixed to obtain a slurry, and then hydrochloric acid is added to the slurry. To adjust the pH of the slurry to 2.0 to 4.0 and to elute calcium into the liquid from a substance containing calcium and heavy metals, and (B) obtained in step (A). An alkalinizing agent is added to the slurry to adjust the pH of the slurry to 6.5 to 8.0, and then a sulfiding agent is added. Thereafter, the slurry is subjected to solid-liquid separation to contain heavy metal sulfide. A heavy metal recovery step for obtaining a solid and a liquid containing calcium; and (C) after adding the ferrous compound to the liquid containing calcium obtained in step (B), the pH of the liquid is adjusted. Adjusted to 8.0 to 12.0, and then the liquid was solid-liquid Separately, selenium and chromium to obtain a solid content containing each component of selenium and / or chromium derived from a substance containing ferrous hydroxide, calcium hydroxide, calcium and heavy metals, and a liquid component from which heavy metals have been removed A removal step.
[0010]
Moreover, in addition to each process shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, the other example of the processing method of the substance containing calcium and heavy metal of the present invention is between the process (B) and the process (C). (D) Phosphoric acid and / or phosphate are added to the liquid obtained in step (B), and an alkalinizing agent is added as necessary to adjust the pH of the liquid to 6.0-10. And a fluorine removal step of producing a phosphoric acid phosphate compound formed by reacting fluorine derived from a substance containing calcium and heavy metals with phosphoric acid and / or phosphate.
[0011]
Hereinafter, each process will be described in detail.
[(A) Calcium elution step]
In this step, first, a substance containing calcium and heavy metals and water are mixed to obtain a slurry.
Examples of the substance containing calcium and heavy metal to be treated in the present invention include incineration ash remaining as an incineration residue at the bottom of an incinerator and soot and soot.
Here, as dust, for example, fly ash generated from an incinerator (incineration fly ash), fly ash generated from a melting furnace such as incineration ash (molten fly ash), or chlorine bypass extracted from a cement manufacturing process Examples thereof include dust and bag filter dust obtained during the production of ecocement.
[0012]
Among soot dust, soot generated from combustibles including incinerated ash and / or fly ash (also referred to as “kiln dust collection dust” in this specification) contains calcium and heavy metals at a relatively high content. It is suitable as a processing object of the present invention.
Examples of the kiln dust collection dust include cement kiln for producing eco-cement using incineration ash and fly ash as a part of raw materials, fly ash discharged from kiln for high temperature treatment of incineration ash and fly ash, etc. Can be mentioned.
The component ratio of the kiln dust collection dust generated in the cement kiln for eco-cement manufacture is, for example, the weight ratio in terms of oxide, 2% calcium, 13% potassium, 32% sodium, 2% lead, 1% zinc, copper 2% and chlorine 38%.
[0013]
In this step, the solid-liquid ratio (the mass of the substance containing calcium and heavy metal in 1 liter of slurry) when the substance containing calcium and heavy metal and water are mixed is preferably 600 g / liter or less. When the solid-liquid ratio exceeds 600 g / liter, calcium, water-soluble chlorine and the like contained in the substance containing calcium and heavy metal may not be sufficiently eluted in the liquid.
[0014]
Next, hydrochloric acid is added to the resulting slurry to adjust the pH of the slurry to 2.0 to 4.0, preferably 2.5 to 3.5. From the substance containing calcium and heavy metals, Elute calcium.
When the pH is less than 2.0, silicon and aluminum contained in the substance containing calcium and heavy metal are eluted in the liquid to form a gel-like substance, which causes a decrease in filtration rate during solid-liquid separation. On the other hand, when the pH exceeds 4.0, the elution amount of calcium contained in the substance containing calcium and heavy metal into the liquid decreases, and separation of heavy metal and calcium becomes insufficient.
Note that it is not preferable to use nitric acid or an organic acid instead of hydrochloric acid because the load on the wastewater treatment process increases and the treatment cost increases. In addition, it is not preferable to use sulfuric acid instead of hydrochloric acid because calcium contained in a substance containing calcium and heavy metal generates calcium sulfate (gypsum) and does not elute into the liquid.
[0015]
[(B) Heavy metal recovery process]
In this step, first, an alkalizing agent is added to the slurry obtained in the calcium elution step (A) to adjust the pH of the slurry to 6.5 to 8.0, preferably 6.8 to 7.7. To do.
Here, examples of the alkalizing agent include sodium hydroxide and potassium hydroxide. The alkalizing agent is usually added in the form of an aqueous solution.
When the pH of the slurry is less than 6.5, the sulfurization reaction of zinc in the liquid becomes insufficient, the amount of zinc sulfide produced decreases, and the zinc recovery rate decreases.
When the pH of the slurry exceeds 8.0, the amount of calcium remaining as a solid (hydroxide) without being eluted in the liquid increases, and separation of heavy metal and calcium becomes insufficient. Also, since heavy metals are present in the solids as hydroxides instead of sulfides, the heavy metal hydroxides are dissolved in the water-soluble chlorine (chloride ions), sodium ions, potassium ions Incorporating components such as water-soluble chlorine in the solid content increases. Thus, when content of components other than the heavy metal compound contained in solid content increases, since the value of solid content as a nonferrous refining raw material falls, it is unpreferable.
[0016]
Next, a sulfurizing agent is added to the slurry whose pH has been adjusted.
Here, examples of the sulfiding agent include sodium hydrosulfide (NaSH), sodium sulfide (Na 2 S), and the like. By adding a sulfiding agent, copper, lead, and zinc contained in a substance containing calcium and heavy metal become copper sulfide (CuS), lead sulfide (PbS), and zinc sulfide (ZnS), respectively. These sulfides are sparingly soluble and remain in the solids.
The addition amount of the sulfiding agent may be appropriately determined according to the content of heavy metal (copper, lead, zinc) in the substance containing calcium and heavy metal.
The slurry after the addition of the sulfiding agent is subjected to solid-liquid separation by filtration or the like to obtain a solid containing heavy metal sulfide and a liquid containing calcium.
Among these, since solid content (dehydrated cake) has water-soluble chlorine attached thereto, it is washed with water to remove water-soluble chlorine. After washing, the solid content can be used as a non-ferrous refining raw material.
On the other hand, the liquid component containing calcium is sent to the selenium and chromium removal step.
[0017]
[(C) Selenium and chromium removal step]
In this step, first, the ferrous compound is added to the liquid containing calcium obtained in the heavy metal recovery step (B).
Examples of ferrous compounds (divalent iron compounds) include ferrous sulfate, ferrous chloride, and ferrous nitrate.
The ferrous compound becomes divalent iron ions in the liquid. The divalent iron ions reduce hexavalent selenium ions and hexavalent chromium ions present in the liquid. As a result, most of the hexavalent selenium ions in the liquid become tetravalent selenium ions, and most of the hexavalent chrome ions become trivalent chromium ions.
The amount of ferrous compound added is 2,500 mg / liter or more as ferrous ions when the selenium content in the liquid is 1 mg / liter, and ferrous iron when the selenium content in the liquid is 10 mg / liter. The ion is preferably 6,000 mg / liter or more.
[0018]
After adding the ferrous compound, the pH of the liquid is adjusted to 8.0 to 12.0, preferably 8.5 to 11.5 by adding an alkalizing agent such as slaked lime as necessary. To do. By adjusting the pH within this numerical range, iron hydroxide derived from the ferrous compound, calcium hydroxide generated by the reaction of calcium in the liquid with hydroxide ions, calcium and heavy metals are included. Selenium and / or chromium derived from the substance can be co-precipitated.
If the pH is less than 8.0, the production of iron hydroxide becomes insufficient, the coprecipitation of selenium and / or chromium with iron hydroxide does not occur sufficiently, and the amount of selenium and / or chromium remaining in the liquid Is unfavorable because it increases. If the pH exceeds 12.0, selenium remains in the liquid, which is not preferable.
[0019]
Next, the liquid containing the precipitate after pH adjustment is subjected to solid-liquid separation by filtration or the like to obtain a solid (dehydrated cake) and a liquid.
Among these, solid content contains selenium and / or chromium co-precipitated with ferrous hydroxide, calcium hydroxide, and their hydroxides as described above. Since this solid content is mainly composed of calcium hydroxide and does not contain heavy metals such as copper, it can be used as a cement raw material after washing with water.
On the other hand, since the liquid does not contain heavy metals and contains a lot of sodium ions, chloride ions, etc., it can be drained into the environment outside the system after passing through the pH adjustment step and the chloride recovery step.
[0020]
[(D) Fluorine removal step]
When the liquid containing calcium obtained in the heavy metal recovery step (B) contains fluorine exceeding the drainage standard (for example, 15 mg / liter), the fluorine removal step is performed before the selenium and chromium removal step (C). It is desirable to provide (D).
In this step, first, phosphoric acid and / or phosphate is added to the liquid obtained in the heavy metal recovery step (B). The addition amount of phosphoric acid and / or phosphate (when phosphoric acid and phosphate are used in combination) is usually about 3 to 30 mol with respect to 1 mol of fluorine in the liquid.
When phosphoric acid and / or phosphate is added to lower the pH of the slurry to less than 6.0, an alkalizing agent such as slaked lime is added to adjust the pH of the slurry to 6.0 to 10.0. Preferably, it is adjusted to 6.5 to 9.5. In addition, when the pH of the slurry after adding phosphoric acid and / or phosphate is within the above numerical range, it is not necessary to add an alkalizing agent.
[0021]
By adjusting the pH within this numerical range, fluorine derived from a substance containing calcium and heavy metals, added phosphoric acid and / or phosphate, and calcium present in the liquid react to react with each other. An oxyfluorine compound can be produced. When the pH is less than 6.0 or exceeds 10.0, the amount of fluorine phosphate compound produced decreases, and fluorine cannot be removed sufficiently.
Phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is usually added as a phosphoric acid aqueous solution having an appropriate concentration.
Examples of the phosphate include sodium phosphate, potassium phosphate, sodium dihydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, and the like.
[0022]
Specifically, the phosphoric acid fluorine compound is fluoroapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 ). Fluoroapatite is a hardly soluble substance and precipitates in the liquid.
When slaked lime (Ca (OH) 2 ) is used as the alkalizing agent, the slaked lime becomes a calcium source for the fluorine phosphate compound (Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 ).
After the pH adjustment, the liquid containing the precipitate of the fluorine phosphate compound is treated in the selenium and chromium removal step (C) described above.
In addition, you may solid-liquid-separate the liquid part containing the deposit of a fluorine phosphate compound obtained at this process by filtration etc. previously, before processing at a selenium and chromium removal process (C). In this case, the liquid obtained by filtering the precipitate (fluorine phosphate compound) is treated in the selenium and chromium removal step (C) described above.
[0023]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
[Example 1]
As the treatment object, soot dust obtained by collecting dust from exhaust gas discharged from a cement kiln for eco-cement production was used. This dust was a weight ratio in terms of oxide and contained 2% calcium, 13% potassium, 32% sodium, 2% lead, 1% zinc, 2% copper and 38% chlorine.
1 kg of this dust and water were stirred and mixed for 20 minutes so as to obtain a solid-liquid ratio of 400 g / liter to obtain a slurry. A hydrochloric acid solution (concentration: 35%) was added to the slurry to adjust the pH of the slurry to 3.2. Next, 2N sodium hydroxide solution was added to the slurry to adjust the pH of the slurry to 7.0, and 26 g of sodium hydrosulfide was further added and stirred.
After stirring, the slurry was filtered to obtain a liquid containing 57 g (dry weight) of solid content (sulfur of heavy metal) and calcium.
After adding 20 mL of 1N phosphoric acid solution to the obtained liquid, slaked lime was further added and stirred, and the pH of the resulting slurry was adjusted to 7.5. Next, this slurry was filtered to obtain a solid content and a liquid content composed of a fluorine phosphate compound.
After adding ferrous sulfate heptahydrate (FeSO 4 .7H 2 O) at a solid-liquid ratio of 15 g / liter to the obtained liquid, 2N sodium hydroxide solution was added to adjust the pH of the liquid. Adjusted to 9.4. The slurry after pH adjustment was filtered to obtain a solid content and a liquid content containing calcium hydroxide, iron hydroxide and the like.
The amounts of selenium, chromium and fluorine contained in the obtained liquid were all below the environmental standard value.
[0024]
【The invention's effect】
According to the treatment method of the present invention, from a substance containing calcium and heavy metals such as kiln dust collection dust, a low content of calcium, sodium, potassium, etc., a heavy metal compound that can be suitably used as a non-ferrous refining raw material, and zinc, etc. A calcium hydroxide-containing substance having a low heavy metal content and that can be suitably used as a cement raw material can be efficiently separated and recovered in one reaction tank.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for treating a substance containing calcium and heavy metal according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing another example of the method for treating a substance containing calcium and heavy metal according to the present invention.
Claims (3)
(B)カルシウムを溶出させた上記スラリーに、アルカリ化剤を加えて、該スラリーのpHを6.5〜8.0に調整した後、硫化剤を加え、その後、該スラリーを固液分離して、重金属の硫化物を含む固形分と、カルシウムを含む液分とを得る重金属回収工程と、
(C)上記重金属回収工程(B)で得られたカルシウムを含む液分に、第一鉄化合物を加えた後、該液分のpHを8.0〜12.0に調整し、その後、該液分を固液分離して、水酸化第一鉄、水酸化カルシウム、上記カルシウム及び重金属を含む物質に由来するセレン及び/又はクロムの各成分を含む固形分と、重金属が除去された液分とを得るセレン及びクロム除去工程と
を含むことを特徴とするカルシウム及び重金属を含む物質の処理方法。(A) After mixing a substance containing calcium and heavy metals with water to obtain a slurry, hydrochloric acid is added to the slurry to adjust the pH of the slurry to 2.0 to 4.0, and the calcium and A calcium elution step of eluting calcium into the liquid from substances containing heavy metals;
(B) An alkalizing agent is added to the slurry from which calcium has been eluted to adjust the pH of the slurry to 6.5 to 8.0, and then a sulfiding agent is added. Thereafter, the slurry is solid-liquid separated. A heavy metal recovery step for obtaining a solid content containing sulfide of heavy metal and a liquid content containing calcium;
(C) After adding the ferrous compound to the liquid containing calcium obtained in the heavy metal recovery step (B), the pH of the liquid is adjusted to 8.0 to 12.0, Solid component containing selenium and / or chromium components derived from ferrous hydroxide, calcium hydroxide, a substance containing calcium and heavy metal, and liquid from which heavy metal has been removed by solid-liquid separation of the liquid component A method for treating a substance containing calcium and heavy metals, comprising the step of removing selenium and chromium to obtain
(D)上記重金属回収工程(B)で得られた液分に、リン酸及び/又はリン酸塩 を加え、かつ、必要に応じてアルカリ化剤を加えて、該液分のpHを6.0〜10.0に調整し、上記カルシウム及び重金属を含む物質に由来するフッ素と、上記リン酸及び/又はリン酸塩とが反応してなるリン酸フッ素化合物を生成させるフッ素除去工程
を含む請求項1に記載のカルシウム及び重金属を含む物質の処理方法。As a pre-process of the selenium and chromium removal process (C),
(D) Phosphoric acid and / or phosphate are added to the liquid obtained in the heavy metal recovery step (B), and an alkalinizing agent is added as necessary to adjust the pH of the liquid to 6. Claims including a fluorine removing step of adjusting to 0 to 10.0 and generating a fluorine phosphate compound formed by a reaction between fluorine derived from the substance containing calcium and heavy metal and the phosphoric acid and / or phosphate. Item 8. A method for treating a substance containing calcium and heavy metals according to Item 1 .
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