JP4678229B2 - Heavy metal insolubilizer, method for insolubilizing heavy metals in fly ash - Google Patents

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Description

本発明は、重金属、殊に、Pb、Cd、As等を容易に不溶化処理することができる無機化合物の不溶化剤を提供する。
また、前記不溶化剤を用いて、簡便な方法で飛灰などの重金属を含有する汚染物質について、重金属が溶出することがないよう不溶化処理する方法を提供する。
The present invention provides an inorganic compound insolubilizer capable of easily insolubilizing heavy metals, particularly Pb, Cd, As and the like.
Further, the present invention provides a method for insolubilizing a pollutant containing heavy metals such as fly ash by using an insolubilizing agent so that the heavy metals are not eluted.

焼却炉から排出する飛灰中には重金属(特に鉛)やダイオキシンなどの有害成分が含まれており、このうち鉛などの重金属については、液体状の高分子キレート剤の添加やセメント固化法などによる不溶化が一般的に行われている。   The fly ash discharged from the incinerator contains harmful components such as heavy metals (especially lead) and dioxins. Among these, for heavy metals such as lead, addition of liquid polymer chelating agents and cement solidification methods, etc. Insolubilization by is generally performed.

しかし、高分子キレート剤においては、有害ガスの発生が確認される場合があり、さらに、生態系への悪影響が懸念されている。
また、セメント固化法は、セメント固化剤を大量に添加しないと十分な重金属不溶化効果が認められず、現状においても不足している埋立処分場をセメント固化材の大量使用によりさらに逼迫させることとなり問題がある。
However, in the case of the polymer chelating agent, generation of harmful gas may be confirmed, and there is a concern about adverse effects on the ecosystem.
In addition, the cement solidification method does not have a sufficient effect of insolubilizing heavy metals unless a large amount of cement solidifying agent is added. There is.

これまで、カルシウムアルミネート水和物の加熱処理により得られる物質や、CaO及びAlを主成分とする物質又は、石灰とカルシウムアルミネートとからなる物質を重金属の不溶化剤として用いることが知られている(特許文献1〜3)。 Until now, a substance obtained by heat treatment of calcium aluminate hydrate, a substance mainly composed of CaO and Al 2 O 3 , or a substance composed of lime and calcium aluminate has been used as a heavy metal insolubilizer. It is known (patent documents 1 to 3).

特開2000−93927号公報JP 2000-93927 A 特開2002−153836号公報JP 2002-1553836 A 特開2004−136160号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-136160

前記特許文献1乃至3記載の技術では、不溶化剤が汚染対象物と十分均一に混合・接触させることが困難であり、混合方法も限定される。   In the techniques described in Patent Documents 1 to 3, it is difficult for the insolubilizing agent to be mixed and contacted with the contamination target sufficiently uniformly, and the mixing method is also limited.

従って、これまで知られている有害重金属の不溶化剤・吸着剤は、現在求められているレベルを十分に満足しているとは言い難いものである。   Therefore, it is difficult to say that the solubilizers / adsorbents of toxic heavy metals known so far sufficiently satisfy the currently required level.

そこで、重金属不溶化剤として、高分子系のような有害ガス発生の恐れがなく生態系への影響も小さく、且つ、容易に汚染対象物と均一混合できる無機系(カルシウムアルミネートが主成分)不溶化剤を提供する。   Therefore, as a heavy metal insolubilizer, there is no risk of the generation of harmful gases such as macromolecules, the impact on the ecosystem is small, and it can be easily mixed uniformly with contaminated objects (calcium aluminate is the main component). Provide the agent.

前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。   The technical problem can be achieved by the present invention as follows.

即ち、本発明は、酸化カルシウムとカルシウムアルミネートとからなる不溶化剤であって、前記不溶化剤のかさ密度が0.2〜0.7g/mlであることを特徴とする重金属の不溶化剤である(本発明1)。   That is, the present invention is an insolubilizing agent comprising calcium oxide and calcium aluminate, wherein the insolubilizing agent has a bulk density of 0.2 to 0.7 g / ml. (Invention 1).

また、本発明は、酸化カルシウムとカルシウムアルミネートとからなる不溶化剤であって、前記不溶化剤のかさ密度が0.2〜0.7g/mlであって、乾式粒度分布計によって測定した平均粒子径(D50)が1.0〜5.0μmであることを特徴とする請求項1記載の重金属の不溶化剤である(本発明2)。 The present invention also relates to an insolubilizing agent comprising calcium oxide and calcium aluminate, wherein the insolubilizing agent has a bulk density of 0.2 to 0.7 g / ml and is measured by a dry particle size distribution meter. diameter (D 50) is the insolubilizing agent of heavy metals according to claim 1, characterized in that the 1.0 to 5.0 m (invention 2).

また、本発明は、カルシウムアルミネートがCa12Al1433及び/又はCaAlであることを特徴とする本発明1又は2の重金属の不溶化剤である(本発明3)。 In addition, the present invention is the heavy metal insolubilizer according to the first or second aspect of the present invention, wherein the calcium aluminate is Ca 12 Al 14 O 33 and / or Ca 3 Al 2 O 6 (invention 3).

また、本発明は、不溶化対象物が、飛灰中の重金属であることを特徴とする本発明1乃至3のいずれかの重金属の不溶化剤である(本発明4)。   In addition, the present invention is the heavy metal insolubilizer according to any one of the present inventions 1 to 3, wherein the insolubilized object is a heavy metal in fly ash (Invention 4).

また、本発明は、飛灰と本発明1乃至4のいずれかの不溶化剤とを混合し、水分の存在下で養生することを特徴とする飛灰中重金属の不溶化方法である(本発明5)。   Further, the present invention is a method for insolubilizing heavy metals in fly ash, characterized in that fly ash and the insolubilizing agent according to any one of the present inventions 1 to 4 are mixed and cured in the presence of moisture (Invention 5). ).

また、本発明は、焼却炉の燃焼室から集じん機に至る内部に、本発明1乃至4のいずれかの不溶化剤をキャリアガスとともに吹き込み、集じん機から排出した飛灰を水分の存在下で養生することを特徴とする飛灰中重金属の不溶化方法である(本発明6)。   In addition, the present invention blows the insolubilizer according to any one of the present inventions 1 to 4 together with a carrier gas into the interior from the combustion chamber of the incinerator to the dust collector, and the fly ash discharged from the dust collector is present in the presence of moisture. This is a method for insolubilizing heavy metals in fly ash characterized by curing with (Invention 6).

本発明に係る不溶化剤は、微粒子で挙動し、かさ密度が小さいので、気流中又は粉末状などの固形分であっても、不溶化対象物質と容易に混合することができ、不溶化剤の機能が十分に発揮でき、不溶化対象物質中の重金属を強固に不溶化することができる。   Since the insolubilizing agent according to the present invention behaves as fine particles and has a low bulk density, it can be easily mixed with the substance to be insolubilized even in a solid content such as in airflow or powder, and the function of the insolubilizing agent is It can be sufficiently exerted, and the heavy metal in the material to be insolubilized can be strongly insolubilized.

さらに、本発明に係る不溶化剤は無害な元素または化合物から構成されているので、該不溶化剤を埋め立て処分した場合も、環境への負荷は小さい。   Furthermore, since the insolubilizing agent according to the present invention is composed of harmless elements or compounds, even when the insolubilizing agent is disposed of in landfill, the burden on the environment is small.

また、本発明に係る不溶化剤は、耐熱性に優れ、焼却炉の燃焼室から空気予熱器、集じん機前、集じん後の飛灰に直接添加など、いかなる方法で添加しても、機能を発現することができる。   Further, the insolubilizing agent according to the present invention has excellent heat resistance and can be added by any method such as direct addition from the combustion chamber of the incinerator to the air preheater, before the dust collector, or directly after the dust collection. Can be expressed.

本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。   The configuration of the present invention will be described in more detail as follows.

先ず、本発明に係る不溶化剤について述べる。   First, the insolubilizing agent according to the present invention will be described.

本発明に係る不溶化剤のかさ密度は、0.2〜0.7g/mlである。0.2g/ml以下の粒子は、飛散などが激しくなり取扱いが困難になるとともに、飛灰と比較してかさ密度が小さくなり、排ガス中または集じん機から排出した後の均一混合が困難になる。また、0.7g/mlを超える場合には、飛灰よりかさ密度が大きくなり、排ガス中または集じん機から排出した後の均一混合が困難となる。好ましくは0.2〜0.5g/mlである。   The bulk density of the insolubilizing agent according to the present invention is 0.2 to 0.7 g / ml. Particles of 0.2 g / ml or less become difficult to handle due to severe scattering and the like, and the bulk density is smaller than that of fly ash, making it difficult to mix uniformly in exhaust gas or after being discharged from a dust collector. Become. Moreover, when it exceeds 0.7 g / ml, bulk density becomes larger than fly ash, and uniform mixing after discharging from exhaust gas or from a dust collector becomes difficult. Preferably it is 0.2-0.5 g / ml.

本発明に係る不溶化剤の乾式粒度分布計によって測定した平均粒子径(D50)は1.0〜5.0μmが好ましい。本発明に係る不溶化剤は850〜1200℃の高温下で焼成して調製することから、1.0μm以下の粒子は工業的に生産することが困難である。また、1.0μm未満でも機能的な問題はないが、粉末の取扱いが困難である。5.0μmを超える場合には、有害重金属イオンと不溶化剤の接触面積が小さくなるので好ましくない。好ましくは1.0〜4.0μmである。なお、これらの粒子は500μmの篩いを通過するものである。 The average particle diameter (D 50 ) measured by a dry particle size distribution meter of the insolubilizing agent according to the present invention is preferably 1.0 to 5.0 μm. Since the insolubilizing agent according to the present invention is prepared by firing at a high temperature of 850 to 1200 ° C., particles of 1.0 μm or less are difficult to produce industrially. Moreover, although there is no functional problem even if it is less than 1.0 micrometer, handling of powder is difficult. When it exceeds 5.0 μm, the contact area between the harmful heavy metal ions and the insolubilizing agent becomes small, which is not preferable. Preferably it is 1.0-4.0 micrometers. These particles pass through a 500 μm sieve.

本発明に係る不溶化剤のBET比表面積値は1.5〜10.0m/gが好ましい。BET比表面積値が1.5m/g未満の場合には、有害重金属イオンと不溶化剤の接触面積が小さくなるので好ましくない。10.0m/gを超える不溶化剤は、850〜1200℃の高温下で焼成して調製することから工業的に生産することが困難である。また、BET比表面積値が10.0m/gを超える不溶化剤は機能的な問題はないが、粉末としての取扱いが困難である。より好ましくは1.5〜5.0m/gである。 The BET specific surface area value of the insolubilizing agent according to the present invention is preferably 1.5 to 10.0 m 2 / g. When the BET specific surface area value is less than 1.5 m 2 / g, the contact area between harmful heavy metal ions and the insolubilizing agent becomes small, such being undesirable. Insolubilizers exceeding 10.0 m 2 / g are difficult to industrially produce because they are prepared by firing at a high temperature of 850 to 1200 ° C. Insolubilizers having a BET specific surface area value exceeding 10.0 m 2 / g have no functional problem, but are difficult to handle as a powder. More preferably, it is 1.5-5.0 m < 2 > / g.

本発明に係る不溶化剤の乾式粒度分布計によって測定したSm値は0.7〜5.0m/gが好ましい。Sm値が0.7m/g未満の場合には、有害重金属イオンと不溶化剤の接触面積が小さくなるので好ましくない。5.0m/gを超える不溶化剤は、850〜1200℃の高温下で焼成して調製することから工業的に生産することが困難である。また、Sm値が5.0m/gを超える不溶化剤は機能的な問題はないが、粉末としての取扱いが困難である。より好ましくは0.7〜2.5m/gである。 The Sm value measured by the dry particle size distribution meter of the insolubilizing agent according to the present invention is preferably 0.7 to 5.0 m 2 / g. When the Sm value is less than 0.7 m 2 / g, the contact area between harmful heavy metal ions and the insolubilizing agent becomes small, which is not preferable. Insolubilizers exceeding 5.0 m 2 / g are difficult to industrially produce because they are prepared by firing at a high temperature of 850 to 1200 ° C. Insolubilizers having an Sm value exceeding 5.0 m 2 / g have no functional problem, but are difficult to handle as a powder. More preferably, it is 0.7-2.5 m < 2 > / g.

本発明に係る不溶化剤の粒子形状は特に制限するものではないが、粒状が好ましい。   The particle shape of the insolubilizing agent according to the present invention is not particularly limited, but is preferably granular.

本発明に係る不溶化剤は酸化カルシウムとカルシウムアルミネートとからなる。カルシウムアルミネートとしては、Ca12Al1433、CaAl及びCaAl等であり、好ましくはCa12Al1433、CaAlである。カルシウムアルミネート単独及び酸化カルシウム単独では重金属を不溶化する機能が十分とは言い難い。
なお、本発明に係る不溶化剤は微粒子であるため、酸化カルシウムが空気中の水分と反応して消石灰となったり、二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムとなることがあるが、重金属の不溶化効果は維持されるものである。
The insolubilizing agent according to the present invention comprises calcium oxide and calcium aluminate. Calcium aluminate is Ca 12 Al 14 O 33, Ca 3 Al 2 O 6 and CaAl 2 O 4 or the like, preferably a Ca 12 Al 14 O 33, Ca 3 Al 2 O 6. It is difficult to say that calcium aluminate alone and calcium oxide alone have a sufficient function of insolubilizing heavy metals.
In addition, since the insolubilizing agent according to the present invention is a fine particle, calcium oxide may react with moisture in the air to become slaked lime or carbon dioxide to react with calcium carbonate, but the insolubilizing effect of heavy metals is It is maintained.

本発明に係る酸化カルシウムとカルシウムアルミネートとからなる不溶化剤のカルシウムとアルミニウムとのモル比(Ca/Al)は50/50〜80/20が好ましい。カルシウムとアルミニウムとのモル比が前記範囲外の場合には、重金属を十分に不溶化することが困難となる。   The molar ratio (Ca / Al) between calcium and aluminum of the insolubilizing agent comprising calcium oxide and calcium aluminate according to the present invention is preferably 50/50 to 80/20. When the molar ratio of calcium to aluminum is outside the above range, it is difficult to sufficiently insolubilize the heavy metal.

次に、本発明に係る不溶化剤の製造法について述べる。   Next, a method for producing the insolubilizer according to the present invention will be described.

本発明に係る不溶化剤は、カルシウム化合物とアルミニウム化合物とを混合した後、850〜1200℃の温度で酸化性また大気雰囲気で加熱処理して得ることができる。また、必要に応じて更に粉砕処理・乾式表面処理を行うことができる。   The insolubilizer according to the present invention can be obtained by mixing a calcium compound and an aluminum compound and then heat-treating at a temperature of 850 to 1200 ° C. in an oxidizing or atmospheric atmosphere. Further, if necessary, pulverization / dry surface treatment can be performed.

カルシウム化合物としては、水酸化カルシウム(消石灰)、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、硝酸カルシウム等を使用することができ、好ましくは水酸化カルシウム、炭酸カルシウムである。カルシウム化合物の平均粒子径としては、0.2〜20μmのものが好ましい。   As the calcium compound, calcium hydroxide (slaked lime), calcium carbonate, calcium oxide, calcium nitrate and the like can be used, and calcium hydroxide and calcium carbonate are preferred. The average particle size of the calcium compound is preferably 0.2 to 20 μm.

アルミニウム化合物としては、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、硝酸アルミニウム等を使用することができ、好ましくは水酸化アルミニウムである。アルミニウム化合物の平均粒子径としては0.1〜20μmのものが好ましい。   As the aluminum compound, aluminum hydroxide, aluminum oxide, aluminum nitrate or the like can be used, and aluminum hydroxide is preferable. The average particle size of the aluminum compound is preferably 0.1 to 20 μm.

カルシウム化合物とアルミニウム化合物との混合割合は、Ca/Alのモル比で50/50〜80/20となるように混合すればよい。   What is necessary is just to mix the mixing ratio of a calcium compound and an aluminum compound so that it may become 50/50-80/20 by the molar ratio of Ca / Al.

前記製造法における混合機として、らいかい機、ローラー式混合機、振動ミル、ビーズミル、ディスク型湿式攪拌混合槽などが使用できる。   As a mixer in the manufacturing method, a raking machine, a roller type mixer, a vibration mill, a bead mill, a disk type wet stirring and mixing tank, or the like can be used.

本発明に係る不溶化剤の前駆体である混合物の混合状態は、その後の固相反応を均一に速やかに起させるため、混合機及び混合条件の選定が重要であり、乾式法、湿式法のいずれでも均一混合できればよい。   In the mixing state of the mixture which is a precursor of the insolubilizing agent according to the present invention, the subsequent solid phase reaction is caused uniformly and promptly, so selection of a mixer and mixing conditions is important. However, it is sufficient if uniform mixing is possible.

加熱温度が850℃未満の場合には、混合粉末の脱水反応、脱炭酸反応および固相反応が進行しない又は、進行速度が極めて遅いため好ましくない。また加熱温度が1200℃を超える場合には、生成複合酸化物粒子の粒子サイズが増大して、水系での有害重金属との反応性が低下するので好ましくない。加熱処理温度は900〜1150℃がより好ましい。加熱時間は、工業的生産性を考慮すれば、30分〜180分が好ましい。加熱雰囲気は、酸化性または大気性雰囲気であればよい。   When the heating temperature is less than 850 ° C., the dehydration reaction, decarboxylation reaction and solid phase reaction of the mixed powder do not proceed, or the proceeding speed is extremely slow, which is not preferable. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1200 ° C., the particle size of the generated composite oxide particles increases, and the reactivity with harmful heavy metals in the aqueous system decreases, which is not preferable. The heat treatment temperature is more preferably 900 to 1150 ° C. In consideration of industrial productivity, the heating time is preferably 30 minutes to 180 minutes. The heating atmosphere may be an oxidizing or atmospheric atmosphere.

本発明において加熱処理後の粉末を乾式粉砕することが重要であり、次いで、乾式表面処理してもよい。   In the present invention, it is important to dry pulverize the powder after the heat treatment, and then a dry surface treatment may be performed.

不溶化剤のかさ密度を0.2〜0.7g/mlにするとともに微細であって凝集が少ない粉末とするためには、BET比表面積を1.5〜10m/gに制御することが好ましく、乾式粉砕処理を行うことが必要である。 In order to make the bulk density of the insolubilizing agent 0.2 to 0.7 g / ml and to make the powder fine and less agglomerated, it is preferable to control the BET specific surface area to 1.5 to 10 m 2 / g. It is necessary to perform a dry grinding process.

乾式粉砕処理は、加熱処理後の粉末の平均粒子径(D50)を小さくすることができるため、本発明の粉末の水存在下における有害重金属との反応性を向上させることができる。乾式粉砕処理に使用できる装置として、自由式粉砕機、ハンマーミル又は振動ミル等を使用することができる。 Since the dry pulverization treatment can reduce the average particle size (D 50 ) of the powder after the heat treatment, the reactivity of the powder of the present invention with harmful heavy metals in the presence of water can be improved. As an apparatus that can be used for the dry pulverization treatment, a free pulverizer, a hammer mill, a vibration mill, or the like can be used.

また、加熱処理後の粉末を有機物などで乾式表面処理することによって、水存在下における有害重金属との反応性をコントロールすることができる。表面処理剤としては、ロジン化合物、シランカップリング剤、高級脂肪酸等を挙げることができる。上記の表面処理剤による不溶化剤粉末に対する被覆量は、複合酸化物粒子粉末に対してC換算で各々0.1〜5重量%が好ましい。乾式表面処理機としては、らいかい機・振動ミル、ローラー型混合機などを使用することができる。   In addition, by subjecting the powder after the heat treatment to a dry surface treatment with an organic substance or the like, the reactivity with harmful heavy metals in the presence of water can be controlled. Examples of the surface treatment agent include rosin compounds, silane coupling agents, higher fatty acids and the like. The coating amount of the surface treatment agent on the insolubilizer powder is preferably 0.1 to 5% by weight in terms of C with respect to the composite oxide particle powder. As a dry surface treatment machine, a rough machine, a vibration mill, a roller type mixer, or the like can be used.

次に、本発明に係る不溶化剤を用いた処理方法について述べる。   Next, a treatment method using the insolubilizer according to the present invention will be described.

本発明に係る不溶化方法は、有害重金属を放出させる可能性のある固形物(飛灰など)に不溶化剤を共存させるとともに、水分を存在させて有害重金属の水系への溶出を抑制させる。以下、本発明における重金属の不溶化方法について説明する。   In the insolubilization method according to the present invention, an insolubilizing agent is allowed to coexist in a solid substance (such as fly ash) that may release harmful heavy metals, and moisture is present to suppress elution of the harmful heavy metals into the water system. Hereinafter, the method for insolubilizing heavy metals in the present invention will be described.

本発明において固形分に対する不溶化剤の添加量は、固形分中の重金属含有量や溶出量によって適量を添加すれば良いが、1〜15重量%程度が好ましい。1重量%未満の場合には、不溶化剤と固形分との接触が不十分で不溶化反応が十分に進行せず好ましくない。15重量%を越える場合には、効果が飽和するので、必要以上に添加する意味がない。より好ましくは1〜10重量%である。   In the present invention, the amount of the insolubilizing agent added to the solid content may be an appropriate amount depending on the heavy metal content or the elution amount in the solid content, but is preferably about 1 to 15% by weight. When the amount is less than 1% by weight, the contact between the insolubilizing agent and the solid content is insufficient, and the insolubilization reaction does not proceed sufficiently, which is not preferable. If it exceeds 15% by weight, the effect is saturated, so there is no point in adding more than necessary. More preferably, it is 1 to 10% by weight.

本発明においては、固形分と不溶化剤との合計量に対して5〜250重量%の水分を存在させることが好ましい。水分の存在量が5重量%未満の場合には、不溶化反応の進行が遅くなるので好ましくない。250重量%を越える場合には、効果が飽和するとともに、過剰な水分により処理対象物と不溶化剤との混合物がペースト状又はスラリー状となり好ましくなく、埋立処分の場合でも重量が増加するため好ましくない。より好ましくは10〜70重量%である。   In the present invention, it is preferable that 5 to 250% by weight of water is present with respect to the total amount of the solid content and the insolubilizing agent. If the amount of water present is less than 5% by weight, the progress of the insolubilization reaction is slow, which is not preferable. When the amount exceeds 250% by weight, the effect is saturated, and the mixture of the treatment object and the insolubilizing agent is not preferable because it becomes a paste or slurry due to excessive moisture, and the weight increases even in landfill disposal. . More preferably, it is 10 to 70% by weight.

本発明において不溶化剤を接触させるときの温度(養生のときの温度)は、特に制限されないが、本発明では、常温でも重金属を容易に不溶化処理できる。極端に低温の場合、例えば、5℃以下の場合には不溶化剤の反応速度が小さくなるために、有害重金属の捕捉速度が小さくなる。通常使用される温度範囲は5〜90℃が好ましく、より好ましくは10〜50℃である。   In the present invention, the temperature at which the insolubilizing agent is brought into contact (the temperature at the time of curing) is not particularly limited, but in the present invention, heavy metals can be easily insolubilized at room temperature. When the temperature is extremely low, for example, when the temperature is 5 ° C. or less, the reaction rate of the insolubilizing agent becomes small, and the trapping rate of harmful heavy metals becomes small. The normally used temperature range is preferably 5 to 90 ° C, more preferably 10 to 50 ° C.

本発明においては、養生時に圧力の制御を行う必要はなく、常圧(大気圧)下で不溶化処理を行えばよい。   In the present invention, it is not necessary to control the pressure during curing, and the insolubilization process may be performed under normal pressure (atmospheric pressure).

養生のための時間は、固形分中の重金属の含有量や溶出量に応じて変化させればよいが、通常、数時間〜10日程度である。   The time for curing may be changed according to the heavy metal content or elution amount in the solid content, but is usually several hours to 10 days.

本発明においては、焼却炉の燃焼室から集じん機までの排ガス中に、キャリアガスとともに重金属の不溶化剤を気流搬送して噴霧・添加することができる。排ガス中に本発明に係る不溶化剤を噴霧・添加した場合、かさ密度が飛灰と同程度であって平均粒子径(D50)が1.0〜5.0μmと微粒子であるため、飛灰と不溶化剤との均一混合の点で効果的である。 In the present invention, heavy metal insolubilizers can be transported and sprayed and added together with the carrier gas into the exhaust gas from the combustion chamber of the incinerator to the dust collector. When the insolubilizing agent according to the present invention is sprayed and added to the exhaust gas, the bulk density is about the same as that of fly ash and the average particle diameter (D 50 ) is 1.0 to 5.0 μm, which is fine. It is effective in terms of uniform mixing of the insolubilizer and the insolubilizer.

前記気流搬送方法としては空気輸送、窒素輸送等をすることができる。   As the air flow conveying method, pneumatic transportation, nitrogen transportation, or the like can be performed.

排ガス中に気流搬送式で不溶化剤を添加した後、集じん機で集められた飛灰は、前記と同様にして水分を存在させて養生させることが好ましい。   After adding the insolubilizing agent to the exhaust gas by the air current conveying method, the fly ash collected by the dust collector is preferably cured in the same manner as above.

<作用>
本発明において重要な点は、本発明に係る不溶化剤は水存在下での水和反応の過程で、有害な重金属イオンを効率的に取り込む能力を有し、低濃度から高濃度の有害重金属を捕捉できるということである。
<Action>
The important point in the present invention is that the insolubilizing agent according to the present invention has the ability to efficiently take in harmful heavy metal ions in the process of hydration reaction in the presence of water, and removes harmful heavy metals from low to high concentrations. It can be captured.

本発明に係る不溶化剤は、かさ密度が固形分、殊に、飛灰と同程度であるので、固形分と不溶化剤とが十分に混合することができ、固形分中の重金属と不溶化剤とが緊密に反応することができるので、不溶化剤中に重金属を強固に吸着・結合させることができ、優れた不溶化効果を発揮するものである。   Since the bulk density of the insolubilizing agent according to the present invention is about the same as that of the solid content, particularly fly ash, the solid content and the insolubilizing agent can be sufficiently mixed. Can react tightly, so that heavy metals can be strongly adsorbed and bonded in the insolubilizing agent, and an excellent insolubilizing effect is exhibited.

本発明の代表的な実施の形態は次の通りである。   A typical embodiment of the present invention is as follows.

不溶化剤のかさ密度は、試料10.0gを上皿天秤で秤取し、50mlメスシリンダーに静かに流し込み、メスシリンダーを軽く振って試料の上部を平らにして目盛りを読み取ったものであり、次の式により算出した。
見掛け密度ρb (g/ml)=10.0÷メスシリンダーの目盛りの読み(ml)
The bulk density of the insolubilizing agent was obtained by weighing 10.0 g of the sample with a pan balance, pouring it gently into a 50 ml graduated cylinder, shaking the graduated cylinder lightly to flatten the top of the sample, and reading the scale. It was calculated by the following formula.
Apparent density ρb (g / ml) = 10.0 ÷ Measurement cylinder scale reading (ml)

不溶化剤の平均粒子径(D50)は、Sympatec社のHELOS SYSTEM PARTICLE SIZE ANALYZERを用いて、乾式法により分散圧1.00barで測定したときの体積基準粒度分布の50%粒子径を示したものである。 The average particle size (D 50 ) of the insolubilizer is the 50% particle size of the volume-based particle size distribution measured by a dry method using a HELOS SYSTEM PARTICLE SIZE ANALYZER at a dispersion pressure of 1.00 bar. It is.

不溶化剤のSm値は、平均粒子径と同じくSympatec社のHELOS SYSTEM PARTICLE SIZE ANALYZERを用いて、乾式法により分散圧1.00barで測定したときの粒度から求めた単位重量あたりの表面積を示したものである。   The Sm value of the insolubilizer indicates the surface area per unit weight obtained from the particle size when measured at a dispersion pressure of 1.00 bar by a dry method using HELOS SYSTEM PARTICLE SIZE ANALYZER of Sympatec as well as the average particle size. It is.

BET比表面積値はBET法により測定した値で示した。   The BET specific surface area value was shown as a value measured by the BET method.

<不溶化剤を適用した飛灰の重金属溶出量の評価方法>
環境庁告示13号に準じて測定を行った。
即ち、養生した後の対象物を1日間風乾し100gを測り取り、10倍量のイオン交換水を加えて、振とう機(振とう回数200回/分,振とう幅4.5cm)で6時間振とうして、その後該水溶液から固形分を濾別して、濾液中の重金属濃度を「プラズマ発光分光分析装置 SPS4000(セイコー電子工業(株))」を用いて評価した。
<Evaluation method of elution amount of heavy metals in fly ash using an insolubilizing agent>
Measurements were performed in accordance with Environmental Agency Notification No.13.
That is, the object after curing was air-dried for 1 day, 100 g was measured, 10 times the amount of ion-exchanged water was added, and the mixture was shaken (shaking frequency 200 times / minute, shaking width 4.5 cm). After shaking for a while, the solid content was filtered off from the aqueous solution, and the heavy metal concentration in the filtrate was evaluated using “Plasma Optical Emission Spectrometer SPS4000 (Seiko Electronics Co., Ltd.)”.

実施例1:不溶化剤の製造
消石灰粉末148.0g(JIS特号、BET比表面積値15m/g、Ca=2.00molに相当)と水酸化アルミニウム104.6g(住友化学製C−301,BET比表面積値2m/g、Al=1.34molに相当)をライカイ機を用いて1時間混合した。得られた混合粉末をアルミナ製るつぼに取り分けて入れ、空気中、1000℃において4時間マッフル炉で加熱処理した。加熱処理後の粒子粉末をハンマーミルを用いて粉砕した。得られた粒子粉末は白色であった。
Example 1 Production of Insolubilizer 148.0 g of slaked lime powder (JIS special name, BET specific surface area value 15 m 2 / g, equivalent to Ca = 2.00 mol) and 104.6 g of aluminum hydroxide (C-301, manufactured by Sumitomo Chemical) BET specific surface area value 2 m 2 / g, equivalent to Al = 1.34 mol) was mixed for 1 hour using a Reika machine. The obtained mixed powder was separately placed in an alumina crucible and heat-treated in air at 1000 ° C. for 4 hours in a muffle furnace. The particle powder after the heat treatment was pulverized using a hammer mill. The obtained particle powder was white.

得られた不溶化剤は、X線回折の結果、カルシウムアルミネートと酸化カルシウムとの混合相であり、カルシウムアルミネートはCa12Al1433とCaAlであった。不溶化剤のかさ密度は0.38g/ml、平均粒子径(D50)は2.12μm、Sm値は1.21m/g、BET比表面積値は3.2m/gであった As a result of X-ray diffraction, the obtained insolubilizer was a mixed phase of calcium aluminate and calcium oxide, and the calcium aluminate was Ca 12 Al 14 O 33 and Ca 3 Al 2 O 6 . The bulk density of the insolubilizer was 0.38 g / ml, the average particle size (D 50 ) was 2.12 μm, the Sm value was 1.21 m 2 / g, and the BET specific surface area value was 3.2 m 2 / g.

実施例2
原料の種類、Ca/Al比、加熱温度を種々変更した以外は前記不溶化剤1と同様にして不溶化剤を得た。
比較例1
比較例1のポルトランドセメントは市販のJIS規格品を使用した。
Example 2
An insolubilizing agent was obtained in the same manner as insolubilizing agent 1 except that the kind of raw material, the Ca / Al ratio, and the heating temperature were variously changed.
Comparative Example 1
As the Portland cement of Comparative Example 1, a commercially available JIS standard product was used.

得られた不溶化剤の諸特性を表1、表2に示す。   Various characteristics of the obtained insolubilizer are shown in Tables 1 and 2.

Figure 0004678229
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Figure 0004678229
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不溶化試験
実施例3
都市ごみ焼却炉のBF下より採取した飛灰に対して2重量%の不溶化剤1を添加し、次いで、前記飛灰及び不溶化剤の合計量に対して、20重量%の水分を添加した。その後、1日間保持し養生とした。
重金属溶出量を前記<不溶化剤を適用した飛灰の重金属溶出量の評価方法>に従って測定した。
Insolubilization test Example 3
2% by weight of insolubilizing agent 1 was added to the fly ash collected from the BF of the municipal waste incinerator, and then 20% by weight of water was added to the total amount of the fly ash and the insolubilizing agent. Then, it was kept for 1 day and used as a curing.
The amount of heavy metal elution was measured according to the above <Evaluation method of heavy metal elution amount of fly ash to which insolubilizing agent was applied>.

実施例4〜9、比較例2〜8:
対象物の種類、不溶化剤の種類及び添加量、水分の添加量、養生期間を種々変化させた以外は、前記実施例3と同様にして不溶化試験を行った。不溶化処理の条件、不溶化試験後の各対象物の重金属溶出量を表3に示す。
Examples 4-9, Comparative Examples 2-8:
The insolubilization test was performed in the same manner as in Example 3 except that the type of the object, the type and addition amount of the insolubilizing agent, the addition amount of water, and the curing period were variously changed. Table 3 shows the conditions for the insolubilization treatment and the heavy metal elution amount of each object after the insolubilization test.

Figure 0004678229
Figure 0004678229

本発明に係る不溶化剤は、広い濃度範囲の有害重金属、殊に、鉛、カドミウム又はヒ素を不溶化できるので、有害重金属不溶化剤として好適である。また、本発明に係る不溶化剤は、複雑な処理工程を必要としないので、簡便な処理方法に用いる不溶化剤として好適である。   The insolubilizing agent according to the present invention is suitable as a harmful heavy metal insolubilizing agent because it can insolubilize a wide range of harmful heavy metals, particularly lead, cadmium or arsenic. In addition, the insolubilizing agent according to the present invention does not require a complicated processing step, and thus is suitable as an insolubilizing agent used in a simple processing method.

さらに、本発明に係る不溶化剤は無害な元素または化合物から構成されているので、該不溶化剤を埋め立て処分した場合も、環境への負荷は小さい。
Furthermore, since the insolubilizing agent according to the present invention is composed of harmless elements or compounds, even when the insolubilizing agent is disposed of in landfill, the burden on the environment is small.

Claims (5)

飛灰中の重金属を不溶化するための不溶化剤であって酸化カルシウムとカルシウムアルミネートとからなり、前記不溶化剤のかさ密度が0.2〜0.7g/mlであることを特徴とする重金属の不溶化剤。 Heavy metals Ri Do from calcium oxide and calcium aluminate A insolubilizing agent for insolubilizing the heavy metals in fly ash, the bulk density of the insolubilizing agent is characterized in that it is a 0.2 to 0.7 g / ml Insolubilizer. 飛灰中の重金属を不溶化するための不溶化剤であって酸化カルシウムとカルシウムアルミネートとからなり、前記不溶化剤のかさ密度が0.2〜0.7g/mlであって乾式粒度分布計によって測定した平均粒子径(D50)が1.0〜5.0μmであることを特徴とする重金属の不溶化剤。 Ri Do from calcium oxide and calcium aluminate A insolubilizing agent for insolubilizing the heavy metals in fly ash, the bulk density of the insolubilizing agent by dry particle size distribution meter a 0.2 to 0.7 g / ml A heavy metal insolubilizing agent having a measured average particle diameter (D 50 ) of 1.0 to 5.0 μm. カルシウムアルミネートがCa12Al1433及び/又はCaAlであることを特徴とする請求項1又は2記載の重金属の不溶化剤。 Insolubilizing agent of heavy metals according to claim 1 or 2, wherein the calcium aluminate is Ca 12 Al 14 O 33 and / or Ca 3 Al 2 O 6. 飛灰と請求項1乃至のいずれかに記載の不溶化剤とを混合し、水分の存在下で養生することを特徴とする飛灰中重金属の不溶化方法。 A method for insolubilizing heavy metals in fly ash, comprising mixing fly ash and the insolubilizing agent according to any one of claims 1 to 3 and curing in the presence of moisture. 焼却炉の燃焼室から集じん機に至る内部に、請求項1乃至のいずれかに記載の不溶化剤をキャリアガスとともに吹き込み、集じん機から排出した飛灰を水分の存在下で養生することを特徴とする飛灰中重金属の不溶化方法。 The insolubilizer according to any one of claims 1 to 3 is blown together with a carrier gas into the interior from the combustion chamber of the incinerator to the dust collector, and the fly ash discharged from the dust collector is cured in the presence of moisture. A method for insolubilizing heavy metals in fly ash.
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