JP4043411B2

JP4043411B2 - 重金属類含有灰の不溶化方法および装置

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Publication number: JP4043411B2
Application number: JP2003186156A
Authority: JP
Inventors: 典宏小出; 尚史野邑; 達哉坂本; 佳孝杉山; 清明北村
Original assignee: Kubota Corp; Tokyo Metropolitan Government
Current assignee: Kubota Corp; Tokyo Metropolitan Government
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP2005013958A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属類含有灰の不溶化方法に関し、セレン，６価クロム，水銀，ヒ素，カドミウム等の重金属類を含有する汚染土壌、下水汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却灰等から溶出する重金属類を土壌環境基準値以下に抑える技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土壌環境基準を満たすように下水汚泥焼却灰における重金属類（特にヒ素、セレン）の溶出を防止する技術として、溶融、焼成、消石灰の添加等があり、鉄化合物の溶液を添加して混練した後、所定期間放置し、その後加熱処理する方法もある。また、都市ゴミや各種産業廃棄物及び下水し尿処理汚泥の焼却灰に含有されたヒ素を不溶化する方法として、灰に２価鉄化合物を添加し、混練処理することでヒ素を固定化し、不溶出化するものがある（例えば特許文献１参照）。また、灰に第一鉄塩を添加し、混練することにより、あるいは重金属固定剤を添加、混練することにより、セレン含有灰からのセレンおよび他の重金属類の溶出を防止するものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１２８２７５号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００１−２４６３４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような溶融や焼成では焼却灰を１０００℃以上の高温に加熱するため、燃料費が高くなる。
【０００６】
また、消石灰を添加する方法は、ヒ素とセレンのアルカリ土類金属との塩（ヒ酸カルシウムやセレン酸カルシウム等）がアルカリ性側で溶解度が低くなる特性を利用してヒ素とセレンの溶出を抑制するものである。この方法では現行の環告４６号法による溶出試験では土壌環境基準を満足するが、酸性条件下や酸性溶液による溶出試験（例、炭酸飽和法、炭酸連続法）ではヒ素とセレンの溶出を抑えられない。
【０００７】
さらに、鉄化合物の溶液を添加して混練した後、所定期間放置し、その後加熱処理する方法では、環告４６号法や酸性溶液による溶出試験でもヒ素とセレンの溶出を抑えられるが、性状の悪い焼却灰ではこの処理により新たにカドミウムが溶出してきてしまう。
【０００８】
本発明は上記した課題を解決するものであり、環告４６号法による溶出試験および酸性条件下において土壌環境基準値を満たすように、簡易に効率よく安いコストで重金属類含有灰中の重金属類を不溶化処理してその溶出を防止する重金属類含有灰の不溶化方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１発明における重金属類含有灰の不溶化方法は、重金属類含有灰にチオ硫酸化合物の溶液を添加して混練し、その後、重金属類含有灰を１５０〜３００℃の加熱温度で第１の加熱処理するものである。
【００１０】
これによると、チオ硫酸化合物は重金属類の溶出形態の化合物を難溶性形態にまで還元する還元剤として作用する。すなわち、チオ硫酸化合物が溶液として重金属類含有灰に添加された場合、その加熱分解により生じる二酸化硫黄や硫化水素によって重金属類が還元されて不溶化可能な形態となる。例えば、６価のセレン酸イオンや４価の亜セレン酸イオンが０価のセレンに還元されて不溶態となる。また、６価クロムが３価クロムに還元されることにより、６価クロムの溶出が抑えられる。さらに、水銀は上記硫化水素と反応して不溶態の硫化水銀となる。
【００１１】
これにより、重金属類含有灰に含有されるセレンや６価クロム，水銀の溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。
また、従来の溶融や焼成を用いた方法では重金属類含有灰を１０００℃以上の高温に加熱しているが、これに比べて低い加熱温度で重金属類含有灰中の重金属類を不溶化処理することが可能であるため、加熱処理に要する燃料費を低減することができる。
本第２発明における重金属類含有灰の不溶化方法は、重金属類含有灰にチオ硫酸化合物の溶液を添加して、混練と１５０〜３００℃の加熱温度での第１の加熱処理とを同時に行うものである。
本第３発明における重金属類含有灰の不溶化方法は、重金属類含有灰を第１の加熱処理した後、重金属類含有灰に２価の鉄化合物として硫酸第一鉄の溶液を添加して混練するものである。
【００１２】
これによると、２価の鉄化合物である硫酸第一鉄は重金属類含有灰中の重金属類と難溶性化合物を形成する不溶化剤として作用する。すなわち、２価の鉄化合物である硫酸第一鉄の添加によって、ヒ素や上記チオ硫酸化合物により還元された４価の亜セレン酸イオンが不溶化され、これらは鉄と難溶性塩とを生成する。
【００１３】
また、２価の鉄化合物である硫酸第一鉄が酸性の薬剤の場合、この薬剤の添加率が多いと、酸性でカドミウムが溶出してしまう。これに対して、鉄化合物を添加する前に、チオ硫酸化合物を添加して加熱する工程を経ることにより、上記薬剤の添加率を減らすことができ、上記カドミウムの溶出を抑えることができる。
【００１４】
これにより、重金属類含有灰に含有されるセレンや６価クロム，水銀に加えてヒ素やカドミウムの溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。
【００１５】
さらに、重金属類含有灰に２価の鉄化合物である硫酸第一鉄を添加するより先に、チオ硫酸化合物を添加して加熱処理することによって、効率的に重金属類含有灰中の重金属類を還元することができ、これにより、上記チオ硫酸化合物の添加率を少なくすることができる。
【００１６】
本第４発明における重金属類含有灰の不溶化方法は、重金属類含有灰に２価の鉄化合物として硫酸第一鉄の溶液を添加して混練した後、重金属類含有灰を５５〜２００℃の加熱温度で第２の加熱処理するものである。
【００１７】
これによると、鉄化合物を添加して混練した後、重金属類含有灰を加熱処理することによって、上記重金属類含有灰中の重金属類の溶出を抑制する効果が安定化される。
【００１８】
本第５発明における重金属類含有灰の不溶化方法は、重金属類含有灰を第１の加熱処理した後、重金属類含有灰に２価の鉄化合物として硫酸第一鉄の溶液を添加して、混練と５５〜２００℃の加熱温度での第２の加熱処理とを同時に行うものである。
【００２１】
本第６発明における重金属類含有灰の不溶化方法は、重金属類含有灰が保有している熱を加熱処理の加熱熱源として利用するものである。
これによると、例えば重金属類含有灰が、焼却炉等で焼却されて排出された直後であり、十分に冷めずに高温状態を保っているような場合、上記重金属類含有灰が保有している熱を加熱熱源として利用し、重金属類含有灰を加熱処理する。これにより、加熱処理に要する燃料費をより一層低減することができる。
【００２２】
本第７発明における重金属類含有灰の不溶化方法は、重金属類含有灰は、セレン，６価クロム，水銀の少なくともいずれかの重金属類を含んでいるものである。
【００２３】
本第８発明における重金属類含有灰の不溶化方法は、重金属類含有灰は、セレン，６価クロム，水銀，ヒ素，カドミウムの少なくともいずれかの重金属類を含んでいるものである。
本第９発明における重金属類含有灰の不溶化装置は、重金属類含有灰にチオ硫酸化合物の溶液を添加する薬剤添加手段と、重金属類含有灰を混練する混練手段と、重金属類含有灰を１５０〜３００℃の加熱温度で加熱処理する加熱手段ととを有するものである。
本第１０発明における重金属類含有灰の不溶化装置は、加熱手段で加熱処理した後の重金属類含有灰に２価の鉄化合物として硫酸第一鉄の溶液を添加する薬剤添加手段と、前記硫酸第一鉄の溶液を添加した重金属類含有灰を混練する混練手段とを有するものである。
本第１１発明における重金属類含有灰の不溶化装置は、２価の鉄化合物として硫酸第一鉄の溶液を薬剤添加手段により添加した重金属類含有灰を５５〜２００℃の加熱温度で加熱処理する加熱手段を有するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における第１の実施の形態を図１に基づいて説明する。
すなわち、第１の実施の形態における重金属類含有灰の不溶化方法は、原料重金属類含有灰１にチオ硫酸化合物２の溶液を添加して混練工程３で混練し、その後、加熱工程４において原料重金属類含有灰１を加熱処理し、処理重金属類含有灰５を得るものである。
【００２５】
ここで、適用対象となる上記原料重金属類含有灰１は、セレン，６価クロム，水銀といった重金属類を含有する汚染土壌、下水汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却灰であるが、本実施の形態においては下水汚泥焼却灰を例に説明する。
【００２６】
また、上記チオ硫酸化合物２の溶液は、例えば、チオ硫酸、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウム等であり、還元剤として添加される。さらに、上記混練工程３においては、一般的な混練機を用いて混練を行う。また、上記加熱工程４においては、一般的な加熱機を用いて加熱を行う。この際の加熱は直接加熱と間接加熱とのどちらでも良く、その熱源としては、オイル焚加熱、電熱器によるジュール加熱、マイクロ波加熱、誘導加熱、遠赤外線加熱、熱風加熱等があるが、その方法は問わない。また、焼却炉の廃熱を利用して加熱することも可能である。
【００２７】
これによると、チオ硫酸化合物２は重金属類の溶出形態の化合物を難溶性形態にまで還元する還元剤として作用する。すなわち、チオ硫酸化合物２が溶液として原料重金属類含有灰１（焼却灰）に添加された場合、その加熱分解により生じる二酸化硫黄や硫化水素ガスによって重金属類が還元されて不溶化可能な形態となる。これにより、原料重金属類含有灰１（焼却灰）中に含まれる６価のセレン酸イオンや４価の亜セレン酸イオンが０価のセレンに還元されて不溶態となる。また、６価クロムが３価クロムに還元されることにより、６価クロムの溶出が抑えられる。さらに、水銀は上記硫化水素と反応して不溶態の硫化水銀となる。
【００２８】
これにより、原料重金属類含有灰１に含有されるセレンや６価クロム，水銀の溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。
【００２９】
尚、チオ硫酸化合物２としてチオ硫酸ナトリウムを添加する場合、その添加率が０．２％でもセレン、６価クロム、水銀の溶出を土壌環境基準値以下に抑えることができる。また、上記加熱工程４における加熱温度は約１００℃〜３００℃の範囲が効果的である。
【００３０】
以下に、セレン，６価クロム，水銀といった重金属類を含有する焼却灰を対象に、チオ硫酸ナトリウム（チオ硫酸化合物２の一例）の溶液を添加して混練し、その後、加熱処理を行った場合の溶出試験の結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
上記表１において、焼却灰Ａ〜Ｃは性状の異なる焼却灰である。また、チオ硫酸ナトリウムの添加率は、焼却灰に対するものであり、無水物としての添加率を示している。さらに、上記チオ硫酸ナトリウムの溶液を添加した後の焼却灰の含水率は２０〜２５％程度となった。また、加熱処理は全て加熱時間を１時間にした。
【００３３】
上記表１によれば、実施例Ｎｏ．１〜４では、焼却灰Ａを対象に、チオ硫酸ナトリウムの添加率を０．４％に固定して、加熱温度を変えることの影響を調べた。その結果、加熱温度が１００〜３００℃の範囲で、セレン，６価クロム，水銀の溶出量が土壌環境基準を満たした。尚、土壌環境基準は、セレンが０．０１ｍｇ／Ｌ、６価クロムが０．０５ｍｇ／Ｌ、水銀が０．０００５ｍｇ／Ｌである。
【００３４】
また、実施例Ｎｏ．２，５〜７では、焼却灰Ａを対象に、加熱温度を２００℃に固定して、チオ硫酸ナトリウムの添加率を変えた場合の影響を調べた。チオ硫酸ナトリウムの添加率を０．２〜１．０％の範囲で変えた結果、いずれもセレン，６価クロム，水銀の溶出量を抑制することに効果があった。
【００３５】
さらに、実施例Ｎｏ．８，９では、焼却灰Ａとは性状の異なる焼却灰Ｂと焼却灰Ｃとを対象に同様な不溶化方法を行った。その結果、いずれもセレン，６価クロム，水銀の溶出量を土壌環境基準以下に抑えることができた。
【００３６】
また、従来よりも低い１００〜３００℃の加熱温度で焼却灰中のセレン，６価クロム，水銀等の重金属類を不溶化処理することが可能であるため、加熱処理に要する燃料費を低減することができる。
【００３７】
尚、チオ硫酸ナトリウムの必要な添加率は焼却灰の性状に依存するため、添加率の最低値を規定することはできない。
上記第１の実施の形態では、原料重金属類含有灰１にチオ硫酸化合物２の溶液を添加して混練工程３で混練しているが、原料重金属類含有灰１を混練工程３へ搬送する行程でチオ硫酸化合物２の溶液を添加することも可能であり、また、加熱行程４で使用される加熱機内にチオ硫酸化合物２の溶液を噴霧又は注入しても良い。
【００３８】
次に、第２の実施の形態を図２に基づいて説明する。
第２の実施の形態は、先述した第１の実施の形態における加熱工程４の後に、原料重金属類含有灰１に２価若しくは３価の鉄化合物１０の溶液を添加して混練工程１１で混練し、その後、加熱工程１２において原料重金属類含有灰１を加熱処理し、処理重金属類含有灰５を得るものである。
【００３９】
尚、ここでは、解り易く説明するため、第１の実施の形態における混練工程３を第１の混練工程３と表現し、その後に行う上記混練工程１１を第２の混練工程１１と表現し、また、第１の実施の形態における加熱工程４を第１の加熱工程４と表現し、その後に行う上記加熱工程１２を第２の加熱工程１２と表現する。
【００４０】
ここで、適用対象となる上記原料重金属類含有灰１は、セレン，６価クロム，水銀，ヒ素，カドミウムといった重金属類を含有する汚染土壌、下水汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却灰であるが、本実施の形態においては下水汚泥焼却灰を例に説明する。
【００４１】
また、上記鉄化合物１０は、例えば、硫酸第一鉄，硫酸第二鉄，塩化第一鉄，塩化第二鉄，酢酸第一鉄，臭化第一鉄，臭化第二鉄，クエン酸第二鉄アンモニウム，硫酸アンモニウム第一鉄，水酸化第二鉄，ヨウ化第一鉄，硝酸第二鉄，酸化第一鉄，酸化第二鉄，シュウ酸第一鉄，硫化第二鉄等であり、不溶化剤として添加される。
【００４２】
また、先述した第１の実施の形態と同様に、上記第１および第２の混練工程３，１１においては、各々一般的な混練機を用いて混練を行い、上記第１および第２の加熱工程４，１２においては、各々一般的な加熱機を用いて加熱を行う。
【００４３】
これによると、先ず、チオ硫酸化合物２が溶液として原料重金属類含有灰１（焼却灰）に添加された場合、その加熱分解により生じる二酸化硫黄や硫化水素ガスによって重金属類が還元されて不溶化可能な形態となる。これにより、原料重金属類含有灰１（焼却灰）中に含まれる６価のセレン酸イオンや４価の亜セレン酸イオンが０価のセレンに還元されて不溶態となる。また、６価クロムが３価クロムに還元されることにより、６価クロムの溶出が抑えられる。さらに、水銀は上記硫化水素と反応して不溶態の硫化水銀となる。
【００４４】
上記第１の加熱工程４後に添加される２価若しくは３価の鉄化合物１０の溶液は原料重金属類含有灰１（焼却灰）中の重金属類と難溶性化合物を形成する不溶化剤として作用する。すなわち、上記鉄化合物１０の添加によって、ヒ素や上記チオ硫酸化合物２により還元された４価の亜セレン酸イオンが不溶化され、これらは鉄と難溶性塩とを生成する。例えば、２価の鉄化合物１０である硫酸第一鉄はヒ素やセレンの溶出形態であるヒ酸イオン、亜ヒ酸イオン、セレン酸イオン、亜セレン酸イオンと難溶性の化合物を形成する。
【００４５】
また、上記鉄化合物１０が酸性の薬剤の場合、この薬剤の添加率が多いと、酸性でカドミウムが溶出してしまう。これに対して、上記鉄化合物１０を添加する前に、チオ硫酸化合物２を添加して第１の加熱工程４を経ることにより、上記薬剤の添加率を減らすことができ、上記カドミウムの溶出を抑えることができる。
【００４６】
これにより、原料重金属類含有灰１に含有されるセレンや６価クロム，水銀に加えてヒ素やカドミウムの溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。
【００４７】
さらに、原料重金属類含有灰１に鉄化合物１０を添加するより先に、チオ硫酸化合物２を添加して第１の加熱工程４で加熱処理することによって、効率的に原料重金属類含有灰１中の重金属類を還元することができ、これにより、上記チオ硫酸化合物２の添加率を少なくすることができる。（例えば、鉄化合物１０として硫酸第一鉄や第二鉄塩を用い、鉄化合物１０をチオ硫酸化合物２よりも先に原料重金属類含有灰１に添加したり或いは鉄化合物１０とチオ硫酸化合物２とを同時に原料重金属類含有灰１に添加した場合、チオ硫酸化合物２が硫酸鉄や３価鉄に対して還元作用を及ぼすため、原料重金属類含有灰１中の重金属類を還元させるのに要するチオ硫酸化合物２の添加量が増えてしまうといった問題がある）。
【００４８】
以下に、セレン，６価クロム，水銀，ヒ素，カドミウムといった重金属類を含有する焼却灰を対象に、チオ硫酸ナトリウム（チオ硫酸化合物２の一例）の溶液を添加して混練し、その後、加熱処理を行い、次に、硫酸第一鉄（２価の鉄化合物１０の一例）の溶液を添加して混練し、その後、加熱処理を行った場合の溶出試験の結果を表２，表３に示す。
【００４９】
【表２】

【００５０】
【表３】

【００５１】
上記表２，表３において、焼却灰Ａ〜Ｃは性状の異なる焼却灰である。また、チオ硫酸ナトリウム及び硫酸第一鉄の添加率は、焼却灰に対するものであり、各々無水物としての添加率を示している。さらに、上記チオ硫酸ナトリウムと硫酸第一鉄とは溶液として添加され、添加後の焼却灰の含水率は２０〜２５％程度となった。また、加熱処理は、加熱温度が５５℃以外の場合は全て加熱時間を１時間にし、加熱温度が５５℃の場合は十分に水分を蒸発させるために加熱時間を１８時間にした。
【００５２】
上記表２によれば、焼却灰Ａを対象に、実施例Ｎｏ．１〜１１では、チオ硫酸ナトリウムの添加率を０．６％、硫酸第一鉄の添加率１．７％に固定して、チオ硫酸ナトリウム添加後の第１の加熱工程４における加熱温度（＝第１の加熱温度）と、硫酸第一鉄添加後の第２の加熱工程１２における加熱温度（＝第２の加熱温度）とを変えることの影響を調べた。その結果、上記第１の加熱温度は５５〜３００℃の範囲で、第２の加熱温度は５５〜２００℃の範囲で、ヒ素，セレン，カドミウムの溶出量が土壌環境基準である０．０１ｍｇ／Ｌ以下に抑えられた。尚、第２の加熱工程１２を行わない（省略した）実施例Ｎｏ．６においても、ヒ素，セレン，カドミウムの溶出量が０．０１ｍｇ／Ｌ以下に抑えられた。
【００５３】
また、実施例Ｎｏ．１２〜１７では、上記第１の加熱温度と第２の加熱温度とを共に１５０℃に固定して、チオ硫酸ナトリウムの添加率と硫酸第一鉄の添加率とを変えることの影響を調べた。その結果、硫酸第一鉄の添加率は１．１％以上必要であったが、チオ硫酸ナトリウムの添加率は０．２％まで下げることができた。
【００５４】
また、上記表３によれば、焼却灰Ｂ，Ｃを対象にし、その結果、６価クロム，水銀の溶出量がいずれも土壌環境基準以下に抑えられた。
また、従来よりも低い５５〜２００℃の加熱温度で焼却灰中のセレン，６価クロム，水銀，ヒ素，カドミウム等の重金属類を不溶化処理することが可能であるため、加熱処理に要する燃料費を低減することができる。
【００５５】
尚、チオ硫酸ナトリウムと硫酸第一鉄の必要な添加率は焼却灰の性状に依存するため、添加率の最低値を規定することはできない。
また、上記表２で用いた焼却灰Ａに、チオ硫酸ナトリウムの溶液を０．６％の添加率で添加して混練し、その後、加熱温度１５０℃で加熱処理を行い、次に、硫酸第一鉄の溶液を１．７％の添加率で添加して混練し、その後、加熱温度１５０℃で加熱処理を行った場合について、環告４６号法、炭酸飽和法、炭酸連続法の３種類の溶出試験方法により、ヒ素，セレン，カドミウム，６価クロム，水銀等の土壌環境基準で定められている重金属類の溶出量を測定し、その結果を以下の表４に示した。
【００５６】
【表４】

【００５７】
尚、上記炭酸飽和法および炭酸連続法はいずれも酸性溶液による溶出試験であって、炭酸飽和法はｐＨ４程度の炭酸飽和水を溶媒に用い、溶出試験の最中は炭酸ガスの吹き込みを無しにする溶出試験であるのに対し、炭酸連続法は炭酸飽和水を溶媒に用い、さらに溶出試験の最中もｐＨを酸性に保つために炭酸ガスを吹き込み続ける溶出試験である。
【００５８】
いずれの溶出試験においても、上記全ての重金属類の溶出は土壌環境基準を満たし本処理によって処理された焼却灰が酸性条件下であっても上記重金属類の溶出が抑制される。
【００５９】
上記第２の実施の形態では、図２に示すように、第２の混練工程１１の後、第２の加熱工程１２を行うことによって、原料重金属類含有灰１中の重金属類の溶出を抑制する効果が安定化される。尚、このような溶出抑制の安定化に関して特に支障が無ければ、上記第２の加熱工程１２を省略してもよい。
【００６０】
上記第２の実施の形態では、原料重金属類含有灰１に鉄化合物１０の溶液を添加して第２の混練工程１１で混練しているが、原料重金属類含有灰１を第１の加熱工程４から第２の混練工程１１へ搬送する行程で鉄化合物１０の溶液を添加することも可能であり、また、第２の加熱行程１２で使用される加熱機内に鉄化合物１０の溶液を噴霧又は注入しても良い。
【００６１】
上記第１の実施の形態では、図１に示すように、原料重金属類含有灰１にチオ硫酸化合物２の溶液を添加して混練工程３で混練した後、加熱行程４で加熱処理を行っているが、第３の実施の形態として、図３に示すように、上記混練・加熱工程１５において、混練加熱装置を用いて混練と加熱処理とを同時に行ってもよい。
【００６２】
すなわち、混練・加熱工程１５においては、上記混練加熱装置としてロータリーキルン炉のように攪拌機能を有する加熱機が用いられている。これによると、原料重金属類含有灰１をロータリーキルン炉に投入することにより、原料重金属類含有灰１が加熱されながら同時に攪拌混練される。この方法では、攪拌機能を有する加熱機（ロータリーキルン炉等）を用いることにより、混練機を省略することができる。
【００６３】
上記第２の実施の形態では、図２に示すように、第１の混練工程３で混練した後、第１の加熱行程４で加熱処理を行い、次に、第２の混練工程１１で混練した後、第２の加熱行程１２で加熱処理を行っているが、第４の実施の形態として、図４に示すように、第１の混練・加熱工程１５において、混練加熱装置を用いて第１の混練と第１の加熱処理とを同時に行い、その後、第２の混練・加熱工程１６において、上記混練加熱装置を用いて第２の混練と第２の加熱処理とを同時に行ってもよい。
【００６４】
すなわち、上記両混練・加熱工程１５，１６においては、上記混練加熱装置としてロータリーキルン炉のように攪拌機能を有する加熱機が用いられている。これによると、原料重金属類含有灰１をロータリーキルン炉に投入することにより、原料重金属類含有灰１に対して第１の混練・加熱工程１５で第１の混練と第１の加熱処理とが同時に行われ、その後、第２の混練・加熱工程１６で第２の混練と第２の加熱処理とが同時に行われる。この方法では、攪拌機能を有する加熱機（ロータリーキルン炉等）を用いることにより、混練機を省略することができる。
【００６５】
上記第１〜第４の実施の形態では、原料重金属類含有灰１にチオ硫酸化合物２の溶液を添加して混練工程３で混練しているが、第５の実施の形態として、チオ硫酸化合物２の溶液を添加する代わりに、原料重金属類含有灰１を二酸化硫黄や硫化水素等の還元性ガスの存在下で混練してもよい。
【００６６】
これによると、還元性ガスによって原料重金属類含有灰１中の重金属類が還元されて不溶化可能な形態となり、原料重金属類含有灰１中に含有されるセレンや６価クロム，水銀等の溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。
【００６７】
上記第１〜第４の実施の形態では、各加熱工程４，１２，１５，１６において、加熱機の加熱熱源としてオイル焚加熱等を採用しているが、第６の実施の形態として、加熱処理の加熱熱源として原料重金属類含有灰１が保有している熱を利用してもよい。すなわち、焼却炉から排出されて熱が残存する原料重金属類含有灰１にチオ硫酸化合物２や鉄化合物１０の溶液を添加して加熱処理する際、原料重金属類含有灰１が保有する熱で加熱処理を行う。これによると、加熱処理に要する燃料費をより一層低減することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本第１発明では、重金属類含有灰に含有されるセレンや６価クロム，水銀の溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。また、従来よりも低い加熱温度で重金属類含有灰中の重金属類を不溶化処理することが可能であるため、加熱処理に要する燃料費を低減することができる。
【００６９】
また、本第３発明では、重金属類含有灰に含有されるセレンや６価クロム，水銀に加えてヒ素やカドミウムの溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。
【００７０】
さらに、重金属類含有灰に鉄化合物を添加するより先に、チオ硫酸化合物を添加して加熱処理することによって、効率的に重金属類含有灰中の重金属類を還元することができ、これにより、上記チオ硫酸化合物の添加率を少なくすることができる。
【００７１】
また、本第４発明では、鉄化合物を添加して混練した後、重金属類含有灰を加熱処理することによって、上記重金属類含有灰中の重金属類の溶出を抑制する効果が安定化される。
【００７４】
また、本第６発明では、加熱処理に要する燃料費をより一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における重金属類含有灰の不溶化方法を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における重金属類含有灰の不溶化方法を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における重金属類含有灰の不溶化方法を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態における重金属類含有灰の不溶化方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１原料重金属類含有灰
２チオ硫酸化合物
１０鉄化合物

Claims

重金属類含有灰にチオ硫酸化合物の溶液を添加して混練し、その後、重金属類含有灰を１５０〜３００℃の加熱温度で第１の加熱処理することを特徴とする重金属類含有灰の不溶化方法。
重金属類含有灰にチオ硫酸化合物の溶液を添加して、混練と１５０〜３００℃の加熱温度での第１の加熱処理とを同時に行うことを特徴とする重金属類含有灰の不溶化方法。
重金属類含有灰を第１の加熱処理した後、重金属類含有灰に２価の鉄化合物として硫酸第一鉄の溶液を添加して混練することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の重金属類含有灰の不溶化方法。
重金属類含有灰に２価の鉄化合物として硫酸第一鉄の溶液を添加して混練した後、重金属類含有灰を５５〜２００℃の加熱温度で第２の加熱処理することを特徴とする請求項３記載の重金属類含有灰の不溶化方法。
重金属類含有灰を第１の加熱処理した後、重金属類含有灰に２価の鉄化合物として硫酸第一鉄の溶液を添加して、混練と５５〜２００℃の加熱温度での第２の加熱処理とを同時に行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の重金属類含有灰の不溶化方法。
重金属類含有灰が保有している熱を加熱処理の加熱熱源として利用することを特徴とする請求項２又は請求項５に記載の重金属類含有灰の不溶化方法。
重金属類含有灰は、セレン，６価クロム，水銀の少なくともいずれかの重金属類を含んでいることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の重金属類含有灰の不溶化方法。
重金属類含有灰は、セレン，６価クロム，水銀，ヒ素，カドミウムの少なくともいずれかの重金属類を含んでいることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の重金属類含有灰の不溶化方法。
重金属類含有灰にチオ硫酸化合物の溶液を添加する薬剤添加手段と、重金属類含有灰を混練する混練手段と、重金属類含有灰を１５０〜３００℃の加熱温度で加熱処理する加熱手段とを有することを特徴とする重金属類含有灰の不溶化装置。
加熱手段で加熱処理した後の重金属類含有灰に２価の鉄化合物として硫酸第一鉄の溶液を添加する薬剤添加手段と、前記硫酸第一鉄の溶液を添加した重金属類含有灰を混練する混練手段とを有することを特徴とする請求項９記載の重金属類含有灰の不溶化装置。
２価の鉄化合物として硫酸第一鉄の溶液を薬剤添加手段により添加した重金属類含有灰を５５〜２００℃の加熱温度で加熱処理する加熱手段を有することを特徴とする請求項１０記載の重金属類含有灰の不溶化装置。