JPH09108647A - 重金属の固定化材と固定化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガス中の重金属を含む飛灰を分離回収した
際に、重金属が溶出しないように固定化するための固定
化材ととの固定化方法の提供。 【解決手段】 この固定化材は、液体重金属固定剤を多
孔質珪酸カルシウム水和物粉粒体に含有させたものであ
る。この固定化材を排ガス中に噴霧して飛灰と接触させ
れることにより、排ガス中の重金属はそれに固定化され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は排ガス中の重金属を
含む飛灰を分離回収した際に、重金属が溶出しないよう
に飛灰中の重金属を効率良く且つ安定に固定化するため
の固定化材と、それを用いた重金属の固定化方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にゴミ焼却場などにおける焼却の排
ガス中には、塩化水素、硫黄酸化物等の酸性ガス、及び
飛灰を含んでおり、それを大気中に放出する際にはこれ
らの有害物は予め除去しなければならない。排ガス中の
有害ガスは例えば消石灰等のアルカリ薬剤などにより取
り除かれ、飛灰は電気集塵機、バグフィルター等の集塵
装置により排ガス中より集塵された後、主に埋立処分さ
れている。しかし飛灰中には鉛、水銀、カドミニウム、
クロム等の有害な重金属が含まれているため、処分の際
にはこれらの重金属が溶け出さないように固定化処理す
る必要がある。

【０００３】従来採用されている重金属の溶出防止方法
としては、セメント固化法、溶融固化法、酸処理法およ
び薬剤処理法などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記各方法はそ
れぞれ次のような問題を含んでいる。すなわち、セメン
ト固化法ではセメントの強いアルカリ性のために鉛等の
両性金属が再溶出するおそれがある。溶融固化法では高
温溶融を必要とするために設備やエネルギーコストの面
で不利がある。また酸処理法では処理の際発生する水を
別途処理する必要がある。さらにセメント固化法及び薬
剤処理法ではセメントまたは薬剤の貯蔵施設が必要であ
る上に、集塵された飛灰とセメントまたは薬剤を均一に
混合する必要である。特に薬剤処理においては飛灰に対
する薬剤の使用量が少量であるためにその均一混合が難
しく、さらに薬剤自体も高価である。また、これらの方
法を実施するにはそれぞれ専用の設備を設ける必要があ
る。

【０００５】なお多孔質ケイ酸カルシウム粉粒体は排ガ
ス中の酸性ガスの除去性能と共に、重金属固定化性能を
有していることが知られている（例えば特開平５−２２
０３４３号公報）。しかし多孔質ケイ酸カルシウム粉粒
体の重金属固定化性能はそれほど高いものではなく、例
えば排ガス中の酸性ガス処理を目的として多孔質ケイ酸
カルシウム粉粒体を必要量使用しても、重金属をほぼ完
全に固定化することは困難である。そのため多孔質ケイ
酸カルシウム粉粒体の使用量を過剰にすることも考えら
れるが、その場合には多孔質ケイ酸カルシウム粉粒体の
回収量が増加し、高濃度の重金属が含まれる場合にはそ
れが著しいという別の問題を生じる。

【０００６】そこで本発明は排ガス中の重金属を効率良
く且つ安定に固定化することのできる新しい固定化材、
およびそれを用いた重金属の固定化方法を提供すること
を課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の重金属
の固定化材は、液体重金属固定剤を多孔質珪酸カルシウ
ム水和物粉粒体に含有させて構成したことを特徴とする
ものである。そして好ましい実施形態においては、多孔
質珪酸カルシウム水和物粉粒体として粒径１μｍ〜３ｍ
ｍの範囲にあるＡＬＣ粉粒体を使用する。

【０００８】また本発明の重金属固定化方法は上記の固
定化材を排ガス中に噴霧し、飛灰と接触させてそれに含
まれる重金属を固定化することを特徴とするものであ
る。本発明に使用する多孔質の珪酸カルシウム水和物粉
粒体としては、例えば珪石のような珪酸質原料とセメン
ト、生石灰のような石灰質原料を主成分とし、さらに発
泡剤としてのアルミニウム粉末、水などを混合して得た
スラリー状物を型枠などに流し込み、発泡、養生した無
機多孔質の人工鉱物（軽量気泡コンクリート）を作り、
それを細かく砕いたものを使用することができる。なお
発泡剤を添加する代わりに起泡装置により形成した細か
い気泡をスラリー中に混合することもできる。また、ス
ラリーを発泡させる代わりに、水和物生成に必要な水量
よりも過剰な水量を添加したスラリーを養生し、反応硬
化後に余剰水の排出による微細空孔を形成させて多孔質
を得てもよい。

【０００９】養生方法としては、例えば常温養生、また
は１０気圧１８０℃程度の高温高圧で水蒸気養生をする
方法を採用することができる。前記のような原料の半硬
化物をかかる高温高圧で水蒸気養生して得られたＡＬＣ
を粉砕したものは本発明に好ましく使用することができ
る。このようにして得られた多孔質の珪酸カルシウム水
和物粉粒体の具体的成分としては、トバモライト、ゾノ
トライト、ＣＳＨゲル等の珪酸カルシウム水和物の一種
または二種以上を主成分とするものを挙げることができ
る。またこのような多孔質の珪酸カルシウム水和物粉粒
体の粒径は、後述する排ガス中への噴霧装置の構造、さ
らには紛体輸送能力などを考慮すると１μｍ〜３ｍｍ程
度の範囲、好ましくは１μｍ〜１ｍｍ、さらには好まし
くは１μｍ〜０．２ｍｍの範囲にあるものがよい。かか
る多孔質の珪酸カルシウム水和物粉粒体の比表面積は、
通常２０〜５０ｍ² ／ｇの範囲にあり、その重量と同程
度までの液体を含有することができる。

【００１０】上記多孔質の珪酸カルシウム水和物粉粒体
に含有される液体重金属固定剤としては、イミン系硫黄
化合物、ピロリジン系硫黄化合物、カルバミン酸系硫黄
化合物、チオール系化合物等の液体重金属固定化剤な
ど、この分野で知られている種々のものが使用できる
が、３００℃程度の排ガスの温度でも安定に使用できる
ピロリジン系硫黄化合物が特に好ましい。

【００１１】多孔質の珪酸カルシウム水和物粉粒体に液
体重金属固定剤を含有させるには、液体重金属固定剤の
溶液中に多孔質の珪酸カルシウム水和物粉粒体を投入し
てその内部の微細孔に液体重金属固定剤を含浸させて乾
燥すればよい。また多孔質の珪酸カルシウム水和物粉粒
体に液体重金属固定剤を噴霧装置により噴霧する方法も
採用でき、その場合には乾燥工程を省略することができ
る。

【００１２】上記のようにして製造された本発明の重金
属の固定化材を使用し焼却炉などの排ガス中の飛灰に含
まれる重金属を固定化するには、該固定化材を空気など
の搬送気体を使用して排ガス中に噴霧し、排ガス中の飛
灰と流動接触させればよい。気体中に噴霧した上記粉粒
体は電気集塵器、バグフィルタータイプ、サイクロンタ
イプ等の集塵器を用いて飛灰とともに回収される。

【００１３】なお排ガス中の酸性ガス除去のために消石
灰等のアルカリ薬剤を乾式で排ガス中に噴霧している焼
却施設においては、その薬剤噴霧設備を併用することが
できるので、新たに重金属の固定化材用としての噴霧装
置を設ける必要はない。薬剤噴霧設備を併用する場合に
は、重金属の固定化材を消石灰等のアルカリ薬剤と混合
して使用することができる。

【００１４】液体重金属固定化剤のみを排ガス中に噴霧
した場合には、排ガス中において液体重金属固定化剤が
直ちに気化して集塵機を容易に通過してしまうため、特
に電気集塵器、サイクロンタイプの集塵機等では使用困
難である。しかし、本発明のように液体重金属固定化剤
を多孔質珪酸カルシウム粉粒体に含浸させることによ
り、集塵機のタイプにかかわらず使用でき、飛灰中への
分散、集塵回収が容易になる。

【００１５】さらに排ガス中に噴霧された本発明の重金
属の固定化材は、集塵機により集塵回収されるまでに飛
灰と十分に均一混合されるために、集塵回収された飛灰
と該粉粒体を後処理のために混練処理するような特別な
設備等を設ける必要はない。また本発明の重金属の固定
化材は固体として扱えるため、液体重金属固定化剤をそ
のまま使用するときに必要となる貯蔵施設や供給施設も
必要としない。

【００１６】前述のように、多孔質ケイ酸カルシウム粉
粒体は排ガス中の酸性ガスの除去性能に加えて重金属固
定化性能も有しているが、多孔質ケイ酸カルシウム粉粒
体を排ガス中の酸性ガス処理を目的に使用する場合に、
排ガス処理に必要とする量だけの使用では重金属成分の
溶出量は環境庁告示第１３号の判定方法による規制値を
クリアできない場合がある。そして規制値をクリアする
ためには多孔質ケイ酸カルシウム粉粒体の使用量を増加
する必要があり、その結果処理する回収物量が増加す
る。しかし、本発明の重金属の固定化材を使用すること
により、排ガス中の酸性ガス処理に必要な量の使用下に
おいても、重金属成分の溶出量は環境庁告示第１３号の
判定方法による規制値を十分にクリアすることが可能に
なる。

【００１７】本発明の重金属の固定化材はその固定性能
が高く、さらに使用量の増加に比例して固定化効果が向
上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に実施例および比較例により本
発明をさらに具体的に説明する。

【００１９】

【実施例１】珪酸質原料として珪石を６５重量部、石灰
質原料としてポルトランドセメント３５重量部を主成分
とする混合スラリーにアルミニウム粉末を添加して発泡
半硬化状態とした後、オートクレーブで高温高圧水蒸気
養生して水熱反応し、それを粉砕して１μｍから１ｍｍ
の範囲の混合物である多孔質珪酸カルシウム水和物粉粒
体を得た。なお比表面積は３２ｍ² ／ｇであった。

【００２０】この多孔質珪酸カルシウム水和物粉粒体に
ピロリジン系硫黄化合物系液体重金属固定化剤（オリエ
ンタル技研工業株式会社製，（商品名）オリトールＳ−
３０００）を重量比で１５％含浸させて重金属の固定化
材とした。この重金属の固定化材を焼却排ガス中に噴霧
した。噴霧量は焼却物量１．２ｔ／ｈｒに対して２５Ｋ
ｇ／ｈｒであった。そして飛灰と重金属の固定化材の混
合粉体は電気集塵機により集塵回収した。

【００２１】１時間毎に１０回取得された混合紛体のサ
ンプルを中の重金属成分について、特に溶出し易い亜鉛
成分、溶出し易くさらに環境庁告示第１３号による溶出
量が規制されている鉛成分、のそれぞれの含有量の測定
を底質調査方法（環水管第１２７号）およびＪＩＳ−Ｋ
−０１０２により行い、混合紛体からの鉛成分及び亜鉛
成分の溶出試験を環境庁告示第１３号により行った。

【００２２】その結果、混合紛体中の鉛成分の含有量は
１３００ｍｇ／ｋｇ〜１６００ｍｇ／ｋｇ、亜鉛成分の
含有量は３４００ｍｇ／ｋｇ〜４８００ｍｇ／ｋｇであ
り、混合紛体からの鉛成分の溶出量は０．０１ｍｇ／ｌ
未満（検出限界未満）で環境庁告示第１３号による規制
値をクリアし、亜鉛成分の溶出量は０．０５ｍｇ／ｌ未
満（検出限界未満）となり、飛灰中の鉛成分及び亜鉛成
分は十分に固定化された。

【００２３】

【比較例１】実施例１と同様な粒径１μｍ〜１ｍｍの範
囲にある多孔質珪酸カルシウム水和物粉粒体をそのまま
焼却排ガス中に噴霧した。噴霧量は実施例１と同様に焼
却物量１．２ｔ／ｈｒに対して２５Ｋｇ／ｈｒとした。
そして飛灰と多孔質珪酸カルシウム水和物粉粒体の混合
粉体を電気集塵機により集塵回収した。

【００２４】１時間毎に１０回取得された混合紛体のサ
ンプル中の鉛成分及び亜鉛成分について、実施例１と同
様に鉛成分及び亜鉛成分の含有量測定、および混合紛体
からの鉛成分及び亜鉛成分の溶出試験行った。混合紛体
中の鉛成分及び亜鉛成分の含有量は、ほぼ実施例１と同
様であり、混合紛体からの鉛成分及び亜鉛成分の溶出量
は６．８ｍｇ／ｌと３．６ｍｇ／ｌであった。この結果
から飛灰中の鉛成分及び亜鉛成分の一部は固定化されず
に溶出したことが判明した。

【００２５】

【発明の効果】本発明の液体重金属固定剤を多孔質珪酸
カルシウム水和物粉粒体に含有させてなる重金属の固定
化材を使用することにより、少ない使用量で排ガス中の
飛灰に含まれている重金属を効率よく固定化することが
できる。また従来のように液体重金属固定化剤の貯蔵施
設等を設置する必要もない。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体重金属固定剤を多孔質珪酸カルシウ
   ム水和物粉粒体に含有させてなる重金属の固定化材。
2. 【請求項２】 多孔質珪酸カルシウム水和物粉粒体が粒
   径１μｍ〜３ｍｍの範囲にあるＡＬＣ粉粒体である請求
   項１の重金属の固定化材。
3. 【請求項３】液体重金属固定剤を多孔質珪酸カルシウム
   水和物粉粒体に含有させてなる重金属の固定化材を排ガ
   ス中に噴霧し、飛灰と接触させてそれに含まれる重金属
   を固定化することを特徴とする重金属の固定化方法。
4. 【請求項４】 多孔質珪酸カルシウム水和物粉粒体が粒
   径１μｍ〜３ｍｍの範囲にあるＡＬＣ粉粒体である請求
   項３の重金属の固定化方法。