JPH06246255A - 重金属含有物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重金属を含有する廃棄物を鉄塩の存在下で炭
酸ガスを用いて効率よく固定化する手段の提供。 【構成】 重金属を含有する廃棄物灰に水，２価鉄塩を
添加して、ｐＨを７．０〜１１．５に調整するための炭
酸ガスを添加しながら、このｐＨ調整混合物を加熱・攪
拌して灰中の重金属を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、都市ごみ，産業廃棄
物などの固型廃棄物の焼却によって排出される焼却灰
や、排ガス集塵灰等の重金属含有灰及びその他産業で発
生する重金属含有廃棄物の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物排出量の増加と焼
却率の増加に伴い、焼却廃棄物である焼却灰や灰ガス集
塵灰の発生量が増え、その中に含まれる重金属が新しい
環境汚染源として注目を集めている。これら灰廃棄物の
うち、特に排ガス集塵灰は、水銀，亜鉛，鉛等の低沸点
重金属を多く含有し、これらが環境に放出された場合、
雨水等に溶解し溶出するため、その防止技術が開発され
てきた。

【０００３】例えば、特公昭６１−４７１５４号公報に
は、重金属を含有する廃棄物灰に、鉄塩の存在の下でア
ルカリ成分を加えて混合し、この混合物を造粒あるいは
静置状態で３００℃以下に保持することによって、重金
属を鉄塩との混合水酸化物として固定することが開示さ
れている。

【０００４】これによって、灰中の重金属は相当割合固
定されて、安全な投棄が可能になるという利点があると
している。

【０００５】しかしながら、この重金属の固定法は、ア
ルカリを灰に直接添加して混合するものであるので、該
処理のために高価なアルカリが必要であり、また、混合
が不充分であると部分的にｐＨが高くなり、ｐＨが１
１．５超になると重金属が固定できなくなり、固定化の
効率が低下し、しかも、常温付近では２日間の処理時間
を要し、処理時間の長期化又は処理設備が膨大になると
いう欠点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決すべき課
題は、重金属を含有する廃棄物を鉄塩の存在下で炭酸ガ
スを用いて効率よく固定化する手段を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、重金属含有物に水，炭酸ガス，２価鉄
を加え、その後該混合物を攪拌・加熱することを特徴と
する。

【０００８】フェライトとは、Ｍを重金属として表した
とき、化学式でＭＦｅ₂ Ｏ₄ として示されるもので、本
発明におけるアッシュフェライト化処理とは、混合物中
の２価鉄がフェライトと言われる鉄酸化物の結晶格子を
形成して行く過程で、重金属が本来鉄の原子が占めるべ
き位置に鉄の代わりに取り込まれて固定化される処理を
意味する。

【０００９】その反応式は、次のように表される。

【００１０】 中和反応：Ｍ²⁺＋２Ｆｅ²⁺＋６ＯＨ^- →ＭＦｅ₂ （ＯＨ）₆ （１） 酸化反応：ＭＦｅ₂ （ＯＨ）₆ ＋１／２Ｏ₂ →ＭＦｅ₂ Ｏ₄ ＋３Ｈ₂ Ｏ（２） 上記反応式において、ｐＨが７．０より小さいと、
（１）式の反応におけるＯＨ^- が不足してフェライト化
反応は進まない。また、混合物を攪拌しない場合には
（２）式におけるＯ₂ が不足して、反応が進まない。

【００１１】また、フェライト化反応では、混合物のｐ
Ｈを１１．５以下にしなければ、重金属は可溶性イオン
の形態をとり、フェライトの中に取り込まれない。その
ため、混合物のｐＨが１１．５を超える場合には、酸を
加えてｐＨを調整する必要がある。また、温度は３０〜
９９℃の範囲が好ましい。加熱温度の上限は、上記酸化
反応（２）式における酸素の水への溶解度が１００℃以
上では殆ど零に近くなり、酸化反応が進まないため１０
０℃未満にする必要がある。

【００１２】本発明は、このｐＨ調整用の酸として、排
ガス中の炭酸ガスを用いるものである。

【００１３】

【作用】重金属含有物と２価鉄と水との混合物中に炭酸
ガスを添加しながら攪拌・加熱することで、重金属は水
側へ溶出した後、炭酸ガスが水に溶解することでｐＨが
低下し、ｐＨが７．０以上、１１．５以下の状態で２価
鉄がフェライトと呼ばれる鉄酸化物の結晶格子を形成す
る過程で、重金属はこの結晶格子中に取り込まれて固定
化される。

【００１４】

【実施例】本実施例は、処理灰と２価鉄と炭酸ガスとの
混合をリアクター内で行なう例を示す。

【００１５】図１は、使用した処理設備の概要を示す。

【００１６】同図において、１は廃棄灰を処理するため
のリアクターであり、２は２価硫酸鉄を水溶液の状態で
収納したタンクであり、３はリアクター１に炭酸ガスを
含む排ガスを導入するための導入口、４は排気ファンを
示す。５はリアクター１を加熱するための加熱装置、６
はリアクター１内の攪拌機であって、外部のモータ７に
よって回転される。８は処理済灰の排出口である。９は
飛灰を集塵する集塵機、１０は飛灰ホッパー、１１は除
塵後の煙道、１２は煙突を示す。

【００１７】同図において、飛灰ホッパーから表２に示
す重金属を含有する集塵設備からの灰を１トン、リアク
ター１に導入した。この重金属含有灰に対し、タンク２
からの２０％硫酸鉄（II）水溶液と重量比で１５％にな
るように混合し、その後、この攪拌混合物に対して混合
物乾物重量１ｋｇ当たり１０リットル／ｍｉｎの割合
で、煙道ダクトから炭酸ガス１０％を含む排ガスを導入
し、混合物の温度を７０℃に維持すると共に、攪拌機６
による攪拌を継続した。表１はこの処理を１時間継続し
た後の、かかる処理においての環境庁告示１３号法に準
拠した溶出試験結果を示す。全ての重金属において、海
洋投棄基準以下であり、優れた結果を示した。

【００１８】図２は、温度を７０℃に維持して、所定時
間処理後の混合物のｐＨと鉛の溶出量の関係を示すもの
で、ｐＨが７と１１．５の範囲内で鉛は略完全に固定化
しているのが判る。また、ｐＨが７未満、及び１１．５
を超えたところで、溶出量は極端に増大することが判
る。

【００１９】

【表１】

【表２】

【００２０】

【発明の効果】本発明により、以下の効果を奏すること
ができる。

【００２１】（１）フェライト化反応において、ｐＨ調
整用の酸として排ガス中の炭酸ガスを用いることで、処
理コストを大幅に低減できる。

【００２２】（２）ｐＨ調整時の中和反応が緩やかに進
行するため、反応熱の発生も緩やかとなり、塩化水素や
水素等鉱酸を用いる場合に発生する有毒ガスが発生しな
い。

【００２３】（３）排ガスの温度が１５０〜２００℃で
あり、フェライト化に必要な熱源として使えるため、省
エネルギー的である。

【００２４】（４）炭酸ガスを使い固定するため、煙突
から発生する炭酸ガスを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に適用できる処理設備の概要を示す。

【図２】 処理物中のｐＨを変化させたときの灰中の鉛
の溶出量を示す。

【符号の説明】

１ リアクター ２ 硫酸鉄タンク ３ 排ガス導入口 ４ 排気ファン ５ 加熱装置 ６ 攪拌機 ７ モータ ８ 灰排出口 ９ 集塵機 １０ 飛灰ホッパー １１ 煙道 １２ 煙突

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重金属含有物に水，炭酸ガス，２価鉄を
   加え、その後該混合物を攪拌・加熱することを特徴とす
   る重金属含有物の処理方法。