JP4271196B2 - 有価金属及びセメント原料に適する品質のスラグの回収方法 - Google Patents
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Description
本発明は有価金属及びセメント原料に適する品質のスラグの回収方法に関し、より詳しくは、有価金属の回収操作に先立って、有価金属及び塩素を含有する焼却飛灰、溶融飛灰等の飛灰の脱塩素洗浄を特定のｐＨ条件下で実施することによって塩素含有量を２質量％以下に低下させるが有価金属が洗浄液中に溶出することを防止し、またフラックスとして珪石及び酸化鉄を用いる有価金属及びセメント原料に適する品質のスラグの回収方法に関する。
近年、埋め立て処分場の枯渇やダイオキシン低減化対策として、生活ゴミに代表される一般廃棄物や、カーシュレッターダスト等の廃プラスチックに代表される産業廃棄物の処理設備としてガス化溶融炉や灰溶融炉が多数建設されており、それらから排出される溶融飛灰の量は年間１５万トンを超え、今後更に増加することが予想されている。しかしながら、溶融飛灰の大半はキレート材等による不溶出処理をして埋め立て処分場で最終処分されているのが現状である。
溶融飛灰の再資源化処理方法としては、溶融飛灰中に大量に含有されている塩素を利用して溶融飛灰中の重金属成分を塩化物として揮発させ、回収する塩化物揮発法（乾式法）が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）が、塩化物として揮発したＺｎ、Ｐｂ、Ｃｄ等の重金属ダストを製錬に利用可能な品位になるように塩素濃度を制御することが困難であるか又は複雑であること、回収したダストは吸湿性であるため取り扱いが煩雑であること、製錬原料化のためには複雑な湿式処理を更に必要とすること、排出される燃え殻（クリンカー）中のＰｂ等の有害重金属の含有量が再資源化基準値まで下がりにくいこと等の問題を有している。
溶融飛灰の再資源化処理方法として湿式処理法も提案されている（例えば、特許文献３及び４参照。）が、処理操作が多段となり複雑であること、また処理の過程で二次的に発生する多量の廃液の処理も複雑であり、最終的に発生する残渣の処理も必要である等により処理コストが高いこと、更に大容量の処理には不向きであること等の問題がある。
更に、塩素含有焼却塵灰を水又は酸で洗浄して脱塩素処理した後に金属製錬炉に投入し、金属精鉱と共に加熱溶融する際にフラックスとして利用することも提案されている（例えば、特許文献５参照。）。この場合に、酸で洗浄して脱塩素処理を実施すると、焼却塵灰中の有価金属が洗浄液中に溶解して焼却塵灰中の有価金属の含有量が低減し、製錬炉で回収される金属の量が低下することになる。また、単に水で洗浄した場合には、Ｃｄの一部が水中に溶解するのでＣｄを水溶液から回収する必要が生じ、また、焼却塵灰の種類が雑多で品質が安定していないことから塩素の除去が不十分となるケースが発生し、金属製錬炉での目的金属の回収率が悪化し、更に構造物へのハロゲンアタックが発生することもあるという問題がある。
本発明は、上記のような諸問題を根本的に解決すること、即ち、有価金属の回収操作に先立って、有価金属及び塩素を含有する焼却飛灰、溶融飛灰等の飛灰の脱塩素洗浄を特定のｐＨ条件下で実施することによって塩素含有量を２質量％以下に低下させるが有価金属が洗浄液中に溶出することを防止し、またフラックスとして珪石及び酸化鉄を用いる有価金属及びセメント原料に適する品質のスラグの回収方法を提供することを目的としている。
即ち、本発明の有価金属及びセメント原料に適する品質のスラグの回収方法は、有価金属及び塩素を含有する飛灰をｐＨ１０〜１２の洗浄液で脱塩素洗浄し、該脱塩素洗浄した飛灰、亜鉛含有原料、珪石及び酸化鉄からなるフラックス及び石炭を混合し、乾燥させ、粉砕した後、団鉱とし、該団鉱を溶融還元することを特徴とする。
また、本発明の有価金属及びセメント原料に適する品質のスラグの回収方法は、有価金属及び塩素を含有する飛灰をｐＨ１０〜１２の洗浄液で脱塩素洗浄し、該脱塩素処理した飛灰、亜鉛含有原料、珪石及び酸化鉄からなるフラックス及び石炭を混合し、乾燥させ、粉砕した後、団鉱とし、該団鉱を溶融還元し、亜鉛を粗酸化亜鉛として回収し、回収した粗酸化亜鉛をｐＨ１０〜１２の洗浄液で更に脱塩素洗浄し、該脱塩素洗浄した粗酸化亜鉛を亜鉛製錬に用いることを特徴とする。
本発明の有価金属及びセメント原料に適する品質のスラグの回収方法（以下、両者の回収方法を総称して有価金属の回収方法と記載する）においては、飛灰の塩素含有量を２質量％以下に低下させるが有価金属が洗浄液中に溶出することを防止することができるので、製錬炉で回収される有価金属の量が増大し、また廃液中にはＣｄ等の有害金属の量が少ないので廃液の処理が容易であり、またセメント原料に適する品質のスラグを回収することができる。
本発明の有価金属の回収方法は、有価金属及び塩素を含有する焼却飛灰、溶融飛灰等の飛灰をｐＨ１０〜１２の洗浄液で脱塩素洗浄し、該脱塩素洗浄した飛灰、亜鉛含有原料、フラックス及び石炭を混合し、乾燥させ、粉砕した後、団鉱とし、該団鉱を溶融還元する諸工程を含む。本発明においては洗浄液のｐＨは洗浄時のｐＨ、即ち、例えば、飛灰と水とアルカリとを含むスラリー状態時のｐＨである。該脱塩素洗浄は、例えば、飛灰と水とアルカリとを含むｐＨ１０〜１２のスラリーを形成し、該スラリーの固液分離操作によってハロゲン濃度が２質量％以下である残渣を回収することによって実施できる。洗浄液のｐＨが１０未満である場合には塩素の除去が不十分となり、また、洗浄液のｐＨが１２を超えると、洗浄液中へのＰｂ、Ｚｎの溶出が問題となる。
上記の飛灰と水とアルカリとを含むスラリーの形成方法としては、飛灰と水とアルカリとを混合装置中にそれぞれ別個に同時に又は順次装入しても、飛灰とアルカリ水溶液とを混合装置中にそれぞれ別個に同時に又は順次装入しても、飛灰を含有する水性スラリーとアルカリとを混合装置中にそれぞれ別個に同時に又は順次装入してもよい。
上記のスラリーを固液分離することにより、大部分のハロゲンが濾液中に溶解しているので、ハロゲン濃度の低い残渣が回収される。この残渣中のハロゲン濃度は容易に２質量％以下となり、好ましく１質量％以下となる。
本発明の有価金属の回収方法においては、亜鉛含有原料として亜鉛を含有する種々の原料を用いることができるが、実用的には製鋼煙灰を用いることが好ましい。また、本発明の有価金属の回収方法においては、飛灰中に含有される有価金属は実用的には亜鉛、鉛、銅であり、亜鉛及び鉛を酸化物として回収し、銅をマットとして回収する。更に、無害化されたスラグを生成する。この場合には、フラックスとして珪石及び酸化鉄を用いてスラグの品質をセメント原料に適するように調整することができる。
また、本発明の有価金属の回収方法は、有価金属及び塩素を含有する飛灰をｐＨ１０〜１２の洗浄液で脱塩素洗浄し、該脱塩素処理した飛灰、亜鉛含有原料、フラックス及び石炭を混合し、乾燥させ、粉砕した後、団鉱とし、該団鉱を溶融還元し、亜鉛を粗酸化亜鉛として回収し、回収した粗酸化亜鉛をｐＨ１０〜１２の洗浄液で更に脱塩素洗浄し、該脱塩素洗浄した粗酸化亜鉛を亜鉛製錬に用いる諸工程を含むものであり、団鉱の溶融還元までは上記のように実施し、粗酸化亜鉛の脱塩素洗浄は、例えば、該粗酸化亜鉛と水とアルカリとを含むｐＨ１０〜１２のスラリーを形成し、該スラリーの固液分離操作によってハロゲン濃度が０．５質量％以下である残渣（粗酸化亜鉛）を回収することによって実施できる。また、亜鉛製錬は従来公知の方法で実施することができる。
本発明の有価金属の回収方法においては、溶融還元は、例えば、高周波誘導炉、直流型或いは交流型の抵抗加熱電気炉、三井式亜鉛半溶鉱炉（ＭＦ炉）等の溶融炉を用い、還元剤として好ましくは石炭（コークスを包含する）を用いて、例えば１３００℃以上の還元条件下で溶融させることにより実施できる。一般的に、溶融還元の際の処理温度が１３００℃未満である場合には、団鉱中の金属成分の揮発又は溶融が不十分となる傾向がある。
この溶融還元処理において、揮発したＺｎ、Ｐｂ、Ｃｄ等の金属成分をダスト中に濃縮させて、それらの金属の製錬に利用可能な濃度で含有する製錬原料として回収し、溶融しているが揮発しなかったＣｕ、Ａｇ等の金属成分を溶融マット中に濃縮させて、それらの金属の製錬に利用可能な濃度で含有する製錬原料として回収し、残りのＦｅＯ（Ｆｅ2Ｏ3）、ＳｉＯ2、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ等の成分をセメント原料、細骨材、粗骨材として利用可能な清浄なスラグとして回収することができる。
実施例１及び比較例１〜５
第１表に示す組成、品位の飛灰を第１表に示すｐＨ（飛灰と水とアルカリ又は酸とを含むスラリーのｐＨ）条件下で洗浄した。洗浄後の組成、品位は第１表に示す通りであった。
第１表に示す組成、品位の飛灰を第１表に示すｐＨ（飛灰と水とアルカリ又は酸とを含むスラリーのｐＨ）条件下で洗浄した。洗浄後の組成、品位は第１表に示す通りであった。
実施例２
それぞれ第２表に示す組成、品位を有する、実施例１の条件（ｐＨ１１）で洗浄した飛灰、亜鉛滓、珪石、酸化鉄及び石炭を第２表に示す量で用い、溶融還元処理して、それぞれ第２表に示す組成、品位を有する、粗酸化亜鉛、マット及びスラグを第２表に示す量で得た。
それぞれ第２表に示す組成、品位を有する、実施例１の条件（ｐＨ１１）で洗浄した飛灰、亜鉛滓、珪石、酸化鉄及び石炭を第２表に示す量で用い、溶融還元処理して、それぞれ第２表に示す組成、品位を有する、粗酸化亜鉛、マット及びスラグを第２表に示す量で得た。
Claims (5)
- 有価金属及び塩素を含有する飛灰をｐＨ１０〜１２の洗浄液で脱塩素洗浄し、該脱塩素洗浄した飛灰、亜鉛含有原料、珪石及び酸化鉄からなるフラックス及び石炭を混合し、乾燥させ、粉砕した後、団鉱とし、該団鉱を溶融還元することを特徴とする有価金属及びセメント原料に適する品質のスラグの回収方法。
- 亜鉛含有原料が製鋼煙灰である請求項１記載の有価金属の回収方法。
- 有価金属が亜鉛、鉛、銅であり、亜鉛及び鉛を酸化物として回収し、銅をマットとして回収し、セメント原料に適する品質のスラグを回収する請求項１又は２記載の有価金属の回収方法。
- 有価金属及び塩素を含有する飛灰をｐＨ１０〜１２の洗浄液で脱塩素洗浄し、該脱塩素処理した飛灰、亜鉛含有原料、珪石及び酸化鉄からなるフラックス及び石炭を混合し、乾燥させ、粉砕した後、団鉱とし、該団鉱を溶融還元し、亜鉛を粗酸化亜鉛として回収し、回収した粗酸化亜鉛をｐＨ１０〜１２の洗浄液で更に脱塩素洗浄し、該脱塩素洗浄した粗酸化亜鉛を亜鉛製錬に用いることを特徴とする有価金属及びセメント原料に適する品質のスラグの回収方法。
- 溶融還元を高周波誘導炉、直流型或いは交流型の抵抗加熱電気炉、又は三井式亜鉛半溶鉱炉（ＭＦ炉）を用いて実施する請求項１〜４の何れかに記載の有価金属及びセメント原料に適する品質のスラグの回収方法。
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