JP4108818B2 - 重金属含有廃棄物の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、重金属を含有する廃棄物の処理方法に係り、具体的には、重金属を含有する廃棄物から重金属を濃縮して回収すると共にセメント鉱物を構成する元素はセメント原料として利用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却灰は、１９９２年の「廃棄物の処理および清掃に関する法律」の改正により、特別一般廃棄物の指定を受け、中間処理が義務付けられている。それらの処理方法としては、セメントあるいは薬剤を用いた重金属の不溶化処理法、電気炉を用いた溶融固化法または廃棄物を原料の一部に用いた環境調和型水硬性組成物の製造方法（特開平７−１６５４４６号公報等）等がある。このうち最も一般的な処理方法は不溶化処理法で、セメント等で固化して重金属を不溶化した後、管理型の最終処分場に埋め立てている。しかし現在では、最終処分場が不足しており、この不溶化処理法での処分は困難になりつつある。
【０００３】
一方、溶融固化法は焼却灰の減容化と重金属の安定化が同時にできるという点で、不溶化処理法に比べ有利である。しかしながら、溶融固化法は焼却灰を１２００℃以上の高温で処理するため、重金属が再び揮散して、更に重金属を高濃度（十数重量％）に含有する溶融飛灰の新たな発生、および減容化してできた重金属を含有する溶融物の処分が課題として残る。もっとも、溶融飛灰の処理に関しては、湿式分離処理法が提案されている。この湿式分離処理法は、硫酸等の酸による浸出と固液分離を繰り返して、この溶融飛灰から各重金属を３０重量％以上含有する鉛産物、亜鉛産物および銅産物等を得ることができる。この湿式分離処理法は設備が比較的簡便であることや、各重金属産物は、それぞれの重金属を３０重量％以上含有しているので、そのまま重金属精練原料として使用できる等の利点がある。しかし、湿式分離処理法は、重金属を高濃度に含有する溶融飛灰には好適に適用できるが、重金属濃度の低い焼却灰等のダストに適用すると、カルシウム、鉄、ケイ素、アルミニウム等の軽金属類と重金属との分離ができず、不純物として軽金属類を含有する低品位の産物しか得られず、重金属精練原料とはなり得ない。もっとも、浸出・固液分離操作を複数回繰り返せば、重金属の純度を上げることはできるが、コス卜高となり実用的でなくなる。
【０００４】
廃棄物を原料の一部に用いた環境調和型セメントの製造方法は、主に都市ごみ焼却灰を原料の一部に用いてカルシウムクロロシリケートまたはカルシウムクロロアルミネート等のセメント鉱物の少なくとも１種以上を含有する水硬性組成物を製造する方法であり、廃棄物の再資源化を可能にしている。この水硬性組成物の焼成工程において、都市ごみ焼却灰中のカルシウム、鉄、ケイ素、アルミニウムおよび一部の塩素はセメント鉱物の構成元素としてクリンカ中に固定されると共に、鉛、銅、亜鉛等の重金属は残りの塩素と反応して重金属塩化物となり、大部分がセメントダストに付着してバグフィルター等の集塵機に捕捉されて回収される。しかし、セメントダスト中の重金属は、溶融飛灰と同じ程度に濃縮されてはいるが、カルシウム分も多く、上述した湿式分離処理法を適用すると、硫酸カルシウムが沈殿物として多く生成するため、重金属、特に沈殿物に含まれる難溶性の硫酸鉛を分離回収するのは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、ごみ焼却灰、溶融飛灰等の重金属含有ダスト等の廃棄物から、カルシウム分を少なく、重金属を高濃度に濃縮して回収すると共に、セメント鉱物を構成する元素はセメント原料の一部として利用することのできる重金属含有廃棄物の処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、環境調和型セメントの製造工程に湿式分離処理装置を組み入れて、効率よく重金属を分離すると共に、廃棄物中のセメント鉱物を構成する元素はセメントクリンカの原料として利用する方法である。具体的には、重金属を含有する廃棄物を原料の一部としてロータリーキルン内で焼成し、ロータリーキルン内で生成され且つロータリーキルンから排出されて集塵機で捕捉された重金属塩化物含有ダストに対して酸による浸出及び固液分離処理を行ってなる重金属含有物の内、重金属精錬原料として足る重金属濃度が確保されなかった重金属含有物を再度原料の一部としてロータリーキルン内に塩化物と共に投入・混合して焼成する循環工程を少なくとも１回行うことにより重金属精錬原料として足る重金属濃度の重金属含有物を得ると共にセメント鉱物を構成する元素をロータリーキルンからセメントクリンカとして得ることを特徴とする重金属含有廃棄物の処理方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係る重金属含有廃棄物の処理方法を実施するためのセメントクリンカ製造工程を示す。必要に応じて乾燥、粉砕等の前処理を施したごみ焼却灰、溶融飛灰等の重金属含有ダストなどの廃棄物を含む原料が、原料タンク１内に貯蔵されている。この原料タンク１からロータリーキルン２内に廃棄物を含む原料が供給され、バーナー３により焼成される。廃棄物に含有されていた鉛、亜鉛、銅等の重金属は廃棄物に含有されていた塩素と結合し、それぞれ揮発しやすい塩化鉛、塩化亜鉛、塩化銅となって揮発し、排ガスと共にロータリーキルン２から排出される。
【０００８】
ロータリーキルン２からの排ガスは冷却装置４で冷却され、揮発した重金属の塩化物は凝固して微細なダストとなる。また、この排ガス中には、投入された廃棄物を含む原料の一部がそのまま飛散して粒度の粗いダストとして混入しているため、サイクロン５でこれらのダストを分級し、粗粉ダストはセメント原料として再びロータリーキルン２内に戻され、焼成される。一方、重金属の塩化物を含む微細なダストはサイクロン５から集塵装置６に送られ、ここで捕集される。捕集された微細ダストは、重金属の塩化物を含有するものの、その他の微細な粒子をも含んでいるため、この微細ダストを再びロータリーキルン２に戻し、再度原料の一部としてロータリーキルン２内で焼成し、この循環を１回または２回以上繰り返す。これにより、微細ダスト中のセメント鉱物を構成する元素は、循環によりセメントクリンカとなり、一方重金属の塩化物は再び揮発して次第に微細ダスト内で重金属が濃縮されることとなる。
【０００９】
このようにして微細ダストを、ロータリーキルン２→冷却装置４→サイクロン５→集塵装置６→ロータリーキルン２と、１回または２回以上循環させた後、集塵装置６から高濃度に濃縮された重金属塩化物を含む微細ダストを回収する。回収された微細ダストは、湿式分離処理装置１０により処理して重金属を分離する。かかる重金属産物はそのまま重金属精練原料として使用でき、従来から一般に行われている重金属精練工程へ送られて重金属として再資源化される。
【００１０】
なお、集塵装置６でダストを捕集した後の排ガスは、排ガス処理装置７において有害物質の除去等の処理が施され、その後煙突８から大気中に排出される。また、ロータリーキルン２で生成された焼成物は、クーラー９で冷却され、重金属の大部分が除去されたセメントクリンカが得られる。
【００１１】
実施の形態２．
図２に実施の形態２に係る重金属含有廃棄物の処理方法を実施するためのセメントクリンカ製造工程を示す。必要に応じて乾燥、粉砕等の前処理を施したごみ焼却灰、溶融飛灰等の重金属含有ダストなどの廃棄物を含む原料が、原料タンク１内に貯蔵されている。この原料タンク１からロータリーキルン２内に廃棄物を含む原料が投入され、バーナー３により焼成される。廃棄物に含有されていた鉛、亜鉛、銅等の重金属は廃棄物中の塩素と結合し、それぞれ揮発しやすい塩化鉛、塩化亜鉛、塩化銅となって揮発し、排ガスと共にロータリーキルン２から排出される。
【００１２】
ロータリーキルン２からの排ガスは冷却装置４で冷却され、揮発した重金属の塩化物は凝固して微細なダストとなる。また、この排ガス中には、投入された廃棄物を含む原料の一部がそのまま飛散して粒度の粗いダストとして混入しているため、サイクロン５でこれらのダストを分級し、粗粉ダストはセメント原料として再びロータリーキルン２内に戻され、焼成される。一方、重金属の塩化物を含む微細なダストはサイクロン５から集塵装置６に送られ、ここで捕集されて湿式分離処理装置１０に送られる。湿式分離処理装置１０では、微細なダストに湿式の分離処理法が施され、重金属精錬原料として足る品位にまで重金属が濃縮された場合には、この重金属産物は従来から一般に行われている重金属精練工程へ送られて重金属として再資源化される。しかし、湿式分離処理装置１０での湿式分離処理法によっても未だ重金属精錬原料として足る重金属濃度が確保されない場合には、湿式処理された重金属含有物は、再度原料の一部としてロータリーキルン２内に塩化物と共に投入・混合されて焼成される。湿式処理された重金属含有物は、塩素が不足するので塩素を補充する必要がある。もっとも、原料の一部として新たに使用される廃棄物に十分な塩素が含まれている場合は、必要な塩素は廃棄物から供給することができる。ロータリーキルン２に戻された重金属含有物は、上述したように、塩化物となって揮発し、サイクロン５及び集塵装置６を介して湿式分離処理装置１０に送られて再度、湿式分離処理法が施される。このようにして微細ダストをセメントクリンカ製造工程内で循環させることにより、次第に微細ダスト内で重金属が濃縮され、重金属精錬原料として足る重金属濃度が確保されることとなる。
【００１３】
なお、集塵装置６でダストを捕集した後の排ガスは、排ガス処理装置７において有害物質の除去等の処理が施され、その後煙突８から大気中に排出される。また、ロータリーキルン２で生成された焼成物は、クーラー９で冷却され、重金属の大部分が除去されたセメントクリンカが得られる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ごみ焼却灰、溶融飛灰等の重金属含有ダスト等の廃棄物から、重金属を高濃度に濃縮して回収すると共に、セメント鉱物を構成する元素をセメント原料の一部として利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る重金属含有廃棄物の処理方法を示すシステムフロー図である。
【図２】実施の形態２に係る重金属含有廃棄物の処理方法を示すシステムフロー図である。
【符号の説明】
１ 原料タンク
２ ロータリーキルン
３ バーナー
４ 冷却装置
５ サイクロン
６ 集塵装置
７ 排ガス処理装置
８ 煙突
９ クーラー
１０ 湿式分離処理装置

Claims (1)

1. 重金属を含有する廃棄物を原料の一部としてロータリーキルン内で焼成し、
   ロータリーキルン内で生成され且つロータリーキルンから排出されて集塵機で捕捉された重金属塩化物含有ダストに対して酸による浸出及び固液分離処理を行ってなる重金属含有物の内、重金属精錬原料として足る重金属濃度が確保されなかった重金属含有物を再度原料の一部としてロータリーキルン内に塩化物と共に投入・混合して焼成する循環工程を少なくとも１回行うことにより重金属精錬原料として足る重金属濃度の重金属含有物を得ると共にセメント鉱物を構成する元素をロータリーキルンからセメントクリンカとして得る
   ことを特徴とする重金属含有廃棄物の処理方法。

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