JP4102868B2 - 飛灰の処理方法及び亜鉛製錬用の飛灰処理物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，焼却炉，発電所などの燃焼処理をともなう設備で発生する飛灰（煤塵）の処理方法に関し，更に，亜鉛製錬用の飛灰処理物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉，発電所などの燃焼設備では，燃焼にともなって飛灰が発生する。特に産業廃棄物，一般廃棄物などを焼却処理することにより発生する飛灰には，多種雑多な成分が含まれており，例えば単元素からなる酸化物，複数の元素からなる酸化物，アンモニア化合物，不完全燃焼の有機物，それらの混合物等が含まれ，その成分，含有量もまちまちである。これは廃棄物そのものの成分，含有量が一定していないからである。しかし，このように成分等が一定しない廃棄物であっても，２次汚染等の防止のため，環境に影響を及ぼさないように飛灰を処理しなければならない。
【０００３】
また，場合によっては，飛灰中には，銅，鉄，亜鉛，鉛等の有価金属の酸化物，化合物等が含まれており，それらの金属成分を抽出できれば資源として利用できることになる。
【０００４】
そこで従来，特開平９−１９２６７９号に示されるように，廃液中のＣＯＤ（化学的酸素要求量，Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）成分を湿式に処理する方法が公知になっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１９２６７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，湿式処理は処理コストを安くしにくいといった難点がある。また，特にリン，アンモニア，ＣＯＤ成分を多く含む飛灰中から有価金属を回収するために湿式の処理を行った場合は，ＣＯＤ成分による２次汚染を防止するために，さらに種々の対策が必要となり，しかも，処理後の飛灰処理物を用いた製錬工程においても，同様の対策が必要となる。例えば，薬品等で洗浄して得た飛灰処理物を有価金属の製錬原料とする場合では，洗浄液に含まれるＣＯＤ成分を環境基準に適合させるために，別の処理設備，プロセスが必要となり，処理コストが増大する。さらに，リン化合物，アンモニア等の無機物が含まれればさらに装置，処理工程が増大し，コスト上昇となる。
【０００７】
本発明の目的は，有価金属を初め雑多な成分をも含む飛灰を簡便に処理することにより，二次汚染を防ぎ，かつ飛灰中に含まれている有価金属を回収できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために，本発明にあっては，廃棄物の焼却または溶融により生じ，リン，アンモニア，ＣＯＤ成分を含む飛灰に，生石灰，消石灰，炭酸カルシウム，炭酸ナトリウム，苛性ソーダのいずれかを含む塩基を添加して，大気雰囲気下で熱処理することを特徴としている。本発明によれば，このような処理を行うことにより，飛灰に含まれるＣＯＤ成分を分解させ，あるいは難溶解化合物として回収することができるようになる。こうして処理された飛灰処理物は，例えば，亜鉛を含み，ＣＯＤ成分が１０ｐｐｍ以下，水銀が１ｐｐｍ以下となり，この飛灰処理物は，亜鉛製錬用の飛灰処理物として用いることもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で処理される飛灰には，例えば産業廃棄物，一般廃棄物を焼却処理した際に発生する飛灰や，廃棄物等をそのまま溶融処理した際に発生する飛灰が含まれ，更に，廃棄物等を一旦焼却処理し，その後溶融処理した際に発生する飛灰なども含まれる。代表的なものとして，焼却設備において排ガスと共にバックフィルタ等で捕集された飛灰などがあげられる。それらの設備で，排ガスを冷却後，バックフィルタ等で捕集されたものは重金属等も多く含んでいる。
【００１０】
塩基とは，水溶液中においてｐＨが７以上のアルカリ性を示すものであり，例えば，アルカリ金属，アルカリ土類金属等の水酸化物，それらのアルカリ性の塩であり，常温（２０〜２５℃）で固形のものが良い。具体的には，生石灰，消石灰，炭酸カルシウム，炭酸ナトリウム，苛性ソーダなどが例示される。最も効果的な塩基は，消石灰である。処理対象である飛灰の成分，ＣＯＤ成分等に応じて使用する塩基の種類を選択すれば良い。炭酸カルシウムなどのカルシウム塩を用いれば，飛灰中のリンまたはリン化合物を難溶解化合物として回収できるようになる。また，ＣＯＤ成分を軽減除去するには，ナトリウム塩を用いても良い。ナトリウム塩は，水への溶解度も高いので，処理された飛灰処理物を水洗すればナトリウムを軽減除去することができる。飛灰処理物を金属製錬の原料として用いる場合に，ナトリウムの含有を避けたい場合には有効である。
【００１１】
飛灰に対する塩基の添加量は，処理対象である飛灰の成分，塩基の種類によって設計，設定される。例えば塩基の配合比は，飛灰の重量に対して５ｗｔ％以上が良い。特に添加量の上限はないが，コスト等により勘案される。塩基を添加した後，飛灰中へ塩基の均一に分布させるために混合を行うことが好ましい。均一に混合させたほうが，飛灰中の成分に対してより均等に塩基が作用できるからである。なお，添加，混合の順番には特に限定はない。飛灰中に塩基を添加しながら混合しても良いし，添加，混合を複数の回数に渡って交互に実施しても良い。混合を行う装置は，飛灰，塩基の比重や粒度に応じて選択すれば良い。なお，塩基は固形の方が，混合させやすい。
【００１２】
飛灰を加熱して熱処理するための装置としては，電気炉，キルン炉等で良く，大気雰囲気中で加熱しても良い。熱処理温度は，１００℃以上が好ましく，アンモニアを含む飛灰である場合には３００℃以上に加熱するのが良い。熱処理中，飛灰の温度を直接測定し，制御することが好ましいが，炉内温度などで代替えして制御してもよい。例えばアンモニアを確実に揮発させるためには，４００℃以上に加熱することが好ましい。熱処理温度の上限は特に無いが，飛灰の溶融温度以下であることが望ましい。一般的には１１００℃以下であり，８００℃以下程度がより好ましい。なお，熱処理の時間は，飛灰の成分，量により設計，設定される。
【００１３】
また，熱処理は，飛灰を静置した状態で施しても良いし，撹拌した状態で行っても良い。熱処理時にアンモニア等が揮発する場合は，排ガスを処理するためにガス処理装置を用いると良い。なお，熱処理を行う時期は，飛灰に塩基を添加後でも良いし，あるいは，飛灰を加熱しておいて，塩基を添加しても良い。更に，その逆でも良い。好ましくは，飛灰に塩基を添加した後，あるいは添加して更に混合した後，熱処理するのが良い。熱処理時の加熱作用がより均一に現れるからである。
【００１４】
熱処理後に生成される飛灰処理物は，アンモニア，水銀，ＣＯＤ成分が軽減されたものとなる。また，有価金属を含む場合は，その飛灰処理物を，有価金属を抽出する金属製錬における原料として使用できる。そのような原料に用いるために，更に，飛灰処理物を水洗，濾過等を行えば，有価金属成分がより抽出，濃縮され，残渣（飛灰処理物）は品位の高い製錬原料となる。特に，この飛灰処理物は亜鉛を含み，ＣＯＤ成分が１０ｐｐｍ以下（測定は，ＪＩＳ（日本工業規格）Ｋ ０１０２・１７の分析方法による），水銀が１ｐｐｍ以下となり，亜鉛製錬用の飛灰処理物として用いることができる。この飛灰処理物は，粒状であるため，製錬の際に投入等が容易であり，前処理などをしないでそのまま製錬原料として使用できる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
産業廃棄物を約１０００℃にて焼却した際に発生した飛灰を，焼却設備のバックフィルタより採取した。この飛灰の成分は，Ｔ−Ｎ（飛灰中の全窒素量，アンモニア量と相関する）４８００ｐｐｍ，水銀０．３５ｐｐｍ，ＣＯＤ溶出値２４ｐｐｍ，リン１．３ｗｔ％，亜鉛５ｗｔ％であった。なお，Ｔ−Ｎ，リン，金属成分の測定は，ＩＣＰ分析器を用い，ＣＯＤは，ＪＩＳ（日本工業規格） Ｋ ０１０２・１７の分析方法を用いて測定した（以下，実施例２，３においても同様）。
【００１６】
この飛灰に塩基として炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）を添加した。添加量は，飛灰に対して２０ｗｔ％とした。添加後，電気炉にて４００℃で１時間の条件で熱処理をした。その結果，処理された飛灰処理物中のＴ−Ｎは２２ｐｐｍ，除去率（処理前後の含有量で比較し，百分率としたもの）９９％，水銀０．０８５ｐｐｍ，除去率７３％となり，アンモニアおよび水銀が軽減できた。熱処理によってもアンモニアは軽減できるが，塩基を添加することにより，さらにアンモニアの軽減効果があることが分かった。
【００１７】
（実施例２）
実施例１と同じ飛灰を用い，塩基として消石灰（水酸化カルシウム）を６．３ｗｔ％添加し，その他は，実施例１と同様に処理を行った。その結果，処理された飛灰処理物中のＴ−Ｎは４２ｐｐｍ，除去率９９％，水銀は，０．０１２ｐｐｍ，除去率９７％，ＣＯＤは，０．２ｐｐｍ以下（定量下限値以下）除去率９９．２％以上であった。この飛灰処理物２００ｇを１リットルの水で水洗した場合，水洗後の水溶液のリン含有率は１．０ｐｐｍであり，リンはほとんど溶出しなかった。処理前は同様な条件で１０００ｐｐｍのリンが溶出していた。亜鉛は，飛灰処理物２００ｇを１リットルの水で水洗した場合，水洗後の飛灰処理物において１１ｗｔ％であった。
【００１８】
（実施例３）
実施例１と同じ飛灰を用い，塩基として炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）を添加した。添加量は，飛灰に対して８．５ｗｔ％と４３ｗｔ％とした。塩基を添加後に混合し，電気炉にて４００℃で１時間の条件で熱処理をした。熱処理後の飛灰処理物２００ｇについて測定を行った。
【００１９】
その結果，ＣＯＤ成分は，塩基添加量８．５ｗｔ％の場合が２．８ｐｐｍ，除去率８９％，塩基添加量４３ｗｔ％が０．４ｐｐｍ，除去率９８％まで減少し，アンモニア性窒素は，塩基添加量８．５ｗｔ％の場合が０．５ｐｐｍ，除去率９９％，塩基添加量４３ｗｔ％が１．２ｐｐｍ，除去率９９％まで減少した。一方，亜鉛は，１５ｗｔ％に濃縮された。この飛灰処理物は，亜鉛製錬の原料として十分に利用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば，焼却炉，発電所などの燃焼処理設備で発生する，有価金属をはじめ雑多な成分をも含む飛灰を大気雰囲気下で簡便に処理することにより，ＣＯＤ成分，リン成分，アンモニア，水銀等を軽減できるようになる。本発明によって処理され，生成される飛灰処理物は，湿式金属製錬などの原料等として資源有効活用することができる。

Claims (4)

1. 廃棄物の焼却または溶融により生じ，リン，アンモニア，ＣＯＤ成分を含む飛灰に，生石灰，消石灰，炭酸カルシウム，炭酸ナトリウム，苛性ソーダのいずれかを含む塩基を添加して，大気雰囲気下で熱処理することを特徴とする，飛灰の処理方法。
2. 前記熱処理が，１００℃以上に加熱することによりなされ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. 熱処理後の生成物を金属製錬の原料として用いることを特徴とする，請求項１又は２に記載の飛灰の処理方法。
4. 請求項１，２又は３に記載の飛灰の処理方法で処理された飛灰処理物であって，
   亜鉛を含み，ＣＯＤ成分が１０ｐｐｍ以下，水銀が１ｐｐｍ以下であることを特徴とする，亜鉛製錬用の飛灰処理物。