JP4270235B2

JP4270235B2 - 飛灰の処理方法

Info

Publication number: JP4270235B2
Application number: JP2006200490A
Authority: JP
Inventors: 裕美持田; 勝義伊左治
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2026-07-24
Also published as: JP2007054828A

Description

本発明は、飛灰の処理方法に関し、より詳しくは、例えば、飛灰を製錬原料やフラックス材料、セメント原料として再利用する際に、飛灰を予めスラリー化に適する解砕容易なペレットまたは粘土状にして取扱性を高めた飛灰の処理方法に関する。

都市ゴミや産業廃物の焼却設備からは多量の焼却灰および焼却飛灰が排出される。これらの焼却灰や焼却飛灰を減容化処理する手段として溶融固化法が知られているが、この溶融処理の際にも溶融飛灰が発生する。従来、焼却灰や焼却飛灰および溶融飛灰など（以下、これらを単に飛灰と云う）は固結化して埋め立て処理されており、あるいは含有金属回収原料として用いられている。

ところで、これらの飛灰を処理現場に搬送する際、粉体状態のまま搬送すると周囲に粉塵が飛散するので、飛灰をスラリー化して輸送する方法が知られている。しかし、従来の輸送方法はポンプや管路の閉塞を生じないように低濃度のスラリーを用いており、例えば、スラリー中のフライアッシュ濃度２０〜３０重量％、含水量７０〜８０重量％の低濃度スラリーが用いられている。しかし、このような低濃度スラリーによる輸送では大部分は水を輸送する結果になっており、輸送効率が極めて低いと云う問題がある（特許文献１）。

一方、このようなスラリー輸送に代えて、飛灰を乾燥状態でバックナーに詰めて輸送すると、飛灰が輸送途中で空気中の水分を吸収して湿ることによって飛灰全体が大きな塊になり、解砕困難な状態になる場合がある。そこで、飛灰を粒状物に成形して取扱性を高めることが知られている。例えば、特開平１０−１５１４２７公報には、燃焼灰に水を加えて粒状化する際に混練機の圧力を調整してフルード数を一定範囲にし、緻密な粒状物にすることによって大幅な減容化を図る処理方法が記載されている（特許文献２）。

また、飛灰にセメント等を加えて固結物にして処理する方法も行われており、固結処理において、セメント混練後にエアを供給して早期乾燥させることによって取扱性を高める方法（特許文献３）や、セメントに代えて石灰類や水酸化アルミニウム等を用いる方法（特許文献４）が知られている。
特開平１１−３２３８８１号公報特開平１０−１５１４２７公報（特許第３２５３８７６号公報）特開２０００−３０１１０２号公報特開平１１−１６９８１５号公報

燃焼灰に水を加えて粒状化する際に混練機の圧力を調整してフルード数を一定範囲にし、緻密な粒状物にする処理方法（特許文献２）は、埋立処理するために大幅な減容化を図る必要から、焼却灰を緻密な粒状物を形成するものであるため、粒状物の圧縮強度が高く、スラリー化する必要がある場合には溶解時間が長くなると云う問題がある。また、飛灰にセメント等を加えて固結物にする従来の処理方法は、埋立処理や焼却処理を目的としているために成形した固形物が高強度になるように処理しており、含有金属の回収原料やフラックス材料として利用する場合には問題がある。すなわち、例えば、溶融飛灰は一般の焼却灰よりも金属含有量が高いが同時に塩素含有量も多く、従って、含有金属の回収原料やフラックス材料として再利用する場合には脱塩素処理する必要があり、脱塩素化するためには飛灰を水でスラリー化し、洗浄する必要がある。ところが、従来の固形化処理方法は固形物の強度が高すぎてスラリー化し難いために脱塩素処理に適しない。

本発明は、従来の飛灰処理方法における上記問題を解決したものであり、飛灰を製錬原料やフラックス材料、セメント原料として再利用する際に、飛灰を予めスラリー化に適する解砕容易なペレットにして取扱性を高めた飛灰の処理方法を提供する。

本発明によれば以下に示す飛灰の処理方法に関する。
〔１〕飛灰をスラリー化して脱塩素を進めた後に原材料として再利用する飛灰について、飛灰に水を加えて圧縮強度０.１〜１６０kgf/cm²の解砕容易なペレットにしてスラリー化工程に搬送し、または貯蔵後にスラリー化工程に搬送することを特徴とする飛灰の処理方法。
〔２〕飛灰に水を加えて圧縮強度０.２〜２０kgf/cm²および嵩比重０.８〜１.４の解砕容易なペレットに成形する上記[１]に記載する飛灰の処理方法。
〔３〕飛灰に水を加えて圧縮強度０.１〜１６０kgf/cm²の解砕容易なペレットに成形してスラリー化工程に搬送し、または貯蔵後にスラリー化工程に搬送した後に、該ペレット化した飛灰に水を加えてスラリーにして脱塩素を進めた後に含有金属回収原料またはフラックス材料として再利用する上記[１]または上記[２]に記載する飛灰の処理方法。
〔４〕飛灰を解砕容易なペレットに成形する際に、スラリー化工程で溶解するバインダーを水と併用する上記[１]〜上記[３]の何れかに記載する飛灰の処理方法。
〔５〕ペレットにした飛灰をスラリー化する際に、攪拌手段ないし粉砕手段を有するスラリー化槽を用いる上記[１]〜上記[４]の何れかに記載する飛灰の処理方法。
〔６〕飛灰をスラリー化した後に更に脱塩素工程に送り、脱塩素処理したものを含有金属回収原料またはフラックス材料として再利用する上記[１]〜上記[５]の何れかに記載する飛灰の処理方法。
〔７〕飛灰をスラリー化した後の脱塩素工程において生じた亜鉛含有量５.０wt％以上、または鉛含有量１.０wt％以上の脱塩滓を酸処理して亜鉛や鉛を浸出分離処理し、これを亜鉛製錬原料または鉛製錬原料として利用し、残渣を銅製錬のフラックスまたはセメント原料として利用する上記[１]〜上記[６]の何れかに記載する飛灰の処理方法。

本発明の飛灰処理方法は、飛灰を製錬原料やフラックス材料、セメント原料として再利用する際に、飛灰を予めペレットにするので取扱性に優れると共に、この飛灰ペレットは解砕容易なものであるのでスラリー化が容易であり、脱塩素処理に適する。また、スラリー化に先立ち飛灰をペレットにするので、粉末状の飛灰に比べて大幅に減容化され、取扱性および搬送効率や貯蔵効率が格段に向上する。

さらに、本発明の飛灰処理方法は、例えば、飛灰をペレットにする際に、水以外のバインダーを用いず、あるいはスラリー化工程で溶解するバインダーを水と併用し、さらには攪拌手段や粉砕手段を有するスラリー化槽を用いることによって飛灰ペレットを短時間でスラリー化することができる。

以下、本発明を実施例と共に具体的に説明する。
本発明の処理方法は、飛灰をスラリー化して脱塩素を進めた後に原材料として再利用する飛灰について、飛灰に水を加えて解砕容易なペレットにしてスラリー化工程に搬送し、または貯蔵後にスラリー化工程に搬送することを特徴とする飛灰の処理方法である。

本発明の処理方法において、飛灰はスラリー化して脱塩処理をするものであり、主に溶融飛灰であり、スラリー化して脱塩処理をするものであれば溶融飛灰以外のものを含む。飛灰に水を加えて解砕容易なペレットにするとは解砕容易な強度のペレットにすることを云う。ペレット化手段としては粉状の飛灰に水を加えながら造粒する方法や、飛灰に水を加えて乾燥した塑性物にし、これを押し出して棒状にしたものを適当な長さに切断する方法など適宜の手段を用いることができる。ペレットの大きさは概ね数ミリ〜５cm程度が適当であるが、長さが数十ｃｍの細長い棒状のものでも良い。ペレットの形状は断面が円形のものに限らず、数十ｃｍ角のブロック状でも良い。

飛灰を小塊のペレットにすることによって粉塵が飛散することがなく、取扱性が向上すると共に搬送効率および貯蔵効率が格段に向上する。ペレットにした飛灰の小塊はコンテナーやバックナーに詰めて輸送することができ、またはバラ詰めして輸送しても良い。さらに、近距離はベルトコンベアーによっても飛散せずに搬送することができる。

解砕容易な強度の飛灰ペレットは、例えば、乾燥時の圧縮強度が０.１〜１６０kgf/cm²、好ましくは０.２〜２０kgf/cm²ものである。この強度は、例えばペレットを台上に横向きに載置し、上からペレットの胴部に圧力を加え、具体的には圧力ゲージ付きの治具を用いて押圧し、ペレットが破壊したときの押圧力を測定すれば良い。飛灰ペレット等の強度が上記範囲よりも小さいと、搬送時ないし貯蔵時に飛灰ペレットや飛灰粘土が崩壊し易くなるので好ましくない。一方、ペレット等の強度が上記範囲より高いとスラリー化するときの解砕に手間がかかるようになる。

なお、上記強度のペレットは飛灰に水を加えて成形し、ペレットにしたときの嵩比重が概ね０.８〜１.４のものが適当である。嵩比重がこの範囲を外れるものは、水分量が過不足であり、水分が不足するものは飛散が酷く輸送効率が低下する。水の添加量は概ね１０〜６０wt％が適当であり、１５wt％程度が好ましい。

さらに、飛灰をスラリー化に適した解砕容易なペレットにするには、水以外のバインダーを用いないことが好ましく、または水以外のバインダーを併用する場合には、スラリー化工程で容易に溶解するバインダーを少量用いるのが好ましい。具体的には少量の糊、パルプ排液などを予め溶解した水を飛灰に加えてペレット化すれば良い。少量の糊などを加えた水を用いれば、ペレット表面が糊によって固まるので粉塵が生じ難い、ペレットが硬く締まる、少量の水によってペレット化できるなどの利点がある。しかもスラリー化する場合に解砕時に水を加えれば糊が容易に溶けるので容易にスラリー化することができる。

一般に、都市ゴミ焼却設備では溶融飛灰が発生し、これを固化して埋立処分するために、水、重金属を固定するキレート剤、セメントなどの固化剤を飛灰に添加して混合し、塊状にする設備が設けられているので、この設備を利用し、飛灰に水だけを加えてペレット化すれば良い。このような既存の設備を利用して飛灰をペレット化すれば、本発明の処理方法を低コストで容易に実施することができる。水の添加量や添加方法は処理現場で飛灰の状態に応じて定めれば良い。

解砕容易なペレットにした飛灰の小塊はスラリー化工程にバックナー詰め等によって搬送され、スラリー化槽に導入される。該スラリー化槽にはさらに適量の水を加えて飛灰をスラリーにする。このスラリー化槽は攪拌手段ないし粉砕手段を有するものが好ましい。粉砕手段としては湿式ボールミルやタワーミルなどの構造を用いることができる。

飛灰をスラリー化することによって含有塩素が水に溶出して部分的に脱塩素が進行する。必要に応じて、スラリー化した飛灰を脱塩素工程に導入してさらに脱塩素処理を進めても良い。脱塩素工程としては、例えば、飛灰スラリーを浸出槽に導入し、該飛灰スラリーにさらに水を加えて飛灰中の塩素、ナトリウム、カリウム等を溶解し、次にフィルタープレスに送って脱水濾過する。

このように飛灰をスラリー化した後の脱塩素工程において生じた脱塩滓は、亜鉛や鉛の含有量が低いもの、例えば亜鉛含有量５.０wt％未満、鉛含有量１.０wt％未満のものは製錬原料として直接に利用することができ、例えば、銅製錬設備などに送り、含有金属回収原料ないしフラックス材料などに再利用することができる。また、亜鉛や鉛の含有量が高いもの、例えば亜鉛含有量５.０wt％以上、鉛含有量１.０wt％以上のものは、先ず脱塩滓を酸処理して亜鉛や鉛を浸出分離処理し、これを亜鉛製錬原料または鉛製錬原料として利用し、残渣を銅製錬のフラックスとして利用するのが良い。

〔実施例１〕
溶融飛灰（Cl：14.2wt％、Cu：0.5wt％、Pb：0.6wt％、Zn：6.0wt％、見掛体積21.6m³、重量10.8ton）１００kgに対して水５０kgづつを加えて粘土状にし、これを小塊状に切断した後に乾燥して平均粒径２.５cm、乾燥圧縮強度０.７kgf/cm²の飛灰ペレット（乾燥嵩比重１.１）を形成し、このペレットをスラリー化工程に搬送した。搬送手段として車載重量５.０ｍ³のコンテナ２台で足りた。この飛灰ペレット５tonを攪拌手段を有するスラリー化槽に導入し、水５tonを加え、攪拌しながらスラリーにした。攪拌３０分後にペレットの全量がスラリー化した。この飛灰スラリーを浸出槽に導入して脱塩素処理を進めた後に、この脱塩滓を銅製錬工程に導入して含有金属回収原料およびフラックス材料として利用することができた。

〔実施例２〕
溶融飛灰（Cl：20.8wt％、Cu：0.5wt％、Pb：4.7wt％、Zn：8.5wt％、乾燥嵩密度0.4）１０tonを連続混練ニーダ（スクリュー前押出式造粒装置）に１８kg/分づつ装入し、同時に水を５.４L/分づつ添加し、約１２時間運転して粒状のペレット（平均直径1.1cm）１３tonを製造した。このペレットの乾燥時圧縮強度は概ね２kgf/cm²であり、乾燥嵩比重は０.８であった。このペレットをスラリー化工程に搬送した。搬送手段として車載重量５.０ｍ³のコンテナ３台で足り、発塵も殆どなく安全に効率よく搬送することができた。この飛灰ペレット１tonを攪拌手段を有するスラリー化槽に導入し、水３ｍ³を加え、攪拌しながらスラリーにした。攪拌３０分後にペレットの全量がスラリー化した。この飛灰スラリーを浸出槽に導入して脱塩素処理を進めた後に、この脱塩滓を銅製錬工程に導入して含有金属回収原料およびフラックス材料として利用することができた。

〔実施例３〕
実施例１と同様の溶融飛灰１００kgに対して、パルプ廃液１０kgを加えた水４０kgづつを添加して粘土状にし、これを小塊状に切断した後に乾燥して平均粒径３.５cm、乾燥圧縮強度１４kgf/cm²の飛灰ペレット（乾燥嵩比重１.４）を形成した。このペレットをスラリー化工程に搬送して攪拌手段を有するスラリー化槽に導入し、水０.４tonを加え、攪拌しながらスラリーにした。攪拌３０分後にペレットの全量がスラリー化した。

〔実施例４〕
水溶性の糊２２gを溶解した水２.２kgを用いた他は実施例３と同様にして溶融飛灰をペレット化し、乾燥圧縮強度６kgf/cm²、乾燥嵩比重１.３のペレットを形成した。このペレットをスラリー化工程に搬送して攪拌手段を有するスラリー化槽に導入し、水４ｍ³を加え、攪拌しながらスラリーにした。攪拌３０分後にペレットの全量がスラリー化した。

〔比較例１〕
実施例１と同様の溶融飛灰を用い、ペレット化せずに粉体のままスラリー化工程に輸送した。この輸送には積載容量５.０ｍ³のタンクローリ車５台が必要であった。さらに、輸送の途中で飛灰が吸湿して一塊りの大塊状物になり、解砕するためにビル解体用等の解体建設機械を用いて割る必要があった。

〔比較例２〕
実施例１で用いた溶融飛灰１０００kgにセメント５００kg、水６００kgを加えて混練し、乾燥して飛灰固化物を形成した。この飛灰固化物の全量を実施例１と同様のスラリー化槽に導入し、水１５００kgを加えて２時間攪拌したところ、固化物のまま残り、全量をスラリーにすることができなかった。

Claims

飛灰をスラリー化して脱塩素を進めた後に原材料として再利用する飛灰について、飛灰に水を加えて圧縮強度０.１〜１６０kgf/cm²の解砕容易なペレットにしてスラリー化工程に搬送し、または貯蔵後にスラリー化工程に搬送することを特徴とする飛灰の処理方法。
飛灰に水を加えて圧縮強度０.２〜２０kgf/cm²および嵩比重０.８〜１.４の解砕容易なペレットに成形する請求項１に記載する飛灰の処理方法。
飛灰に水を加えて圧縮強度０.１〜１６０kgf/cm²の解砕容易なペレットに成形してスラリー化工程に搬送し、または貯蔵後にスラリー化工程に搬送した後に、該ペレット化した飛灰に水を加えてスラリーにして脱塩素を進めた後に含有金属回収原料またはフラックス材料として再利用する請求項１または２に記載する飛灰の処理方法。
飛灰を解砕容易なペレットに成形する際に、スラリー化工程で溶解するバインダーを水と併用する請求項１〜３の何れかに記載する飛灰の処理方法。
ペレットにした飛灰をスラリー化する際に、攪拌手段ないし粉砕手段を有するスラリー化槽を用いる請求項１〜４の何れかに記載する飛灰の処理方法。
飛灰をスラリー化した後に更に脱塩素工程に送り、脱塩素処理したものを含有金属回収原料またはフラックス材料として再利用する請求項１〜５の何れかに記載する飛灰の処理方法。
飛灰をスラリー化した後の脱塩素工程において生じた亜鉛含有量５.０wt％以上、または鉛含有量１.０wt％以上の脱塩滓を酸処理して亜鉛や鉛を浸出分離処理し、これを亜鉛製錬原料または鉛製錬原料として利用し、残渣を銅製錬のフラックスまたはセメント原料として利用する請求項１〜６の何れかに記載する飛灰の処理方法。