JPH10510759A - 灰分の安定化 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 灰分、好ましくはフライアッシュ、を安定化させる方法および装置を開示する。この方法では、灰分を先ず酸水溶液で抽出した後、好ましくは水溶液で洗浄してから、ソーダの様な水溶性アルカリの水溶液でアルカリ性化し、硫化ナトリウムの様な水溶性の硫化物の水溶液で処理し、灰分中の浸出性物質を不溶性の硫化物に転化する。次いで、この様にして安定化した灰分を、好ましくは水で洗浄する。各処理工程の後で、好ましくは灰分を液体から分離する。本装置は、安定化させるべき灰分のための入り口末端、ならびに安定化された灰分のための出口末端を有するバンドフィルター（１５）からなる。バンドフィルターは、入り口末端から出口末端の方を見て、灰分の酸抽出区域（２５）、洗浄区域（３０）、灰分のアルカリ性化区域（３６）、および灰分の硫化物処理区域（４２）、および洗浄区域（４８）を含んでなる。

Description

【発明の詳細な説明】 灰分の安定化 技術分野 本発明は、灰分、好ましくはフライアッシュ、を安定化させる方法および装置 に関する。 背景技術 廃棄物の様な可燃性固体の焼却では、気体状の燃焼生成物ならびに固体状の燃 焼生成物（灰分）が発生する。灰分は粗い粒子、いわゆるボトムアッシュ、を形 成するか、または焼却の際に融解し、融解灰分を形成することがある。ボトムア ッシュおよび融解灰分は、スラグの形態で燃焼室の底に蓄積する。灰分はさらに フライアッシュ、すなわち燃焼残留物、を含むことがあるが、これは非常に微小 で軽量なので、煙道ガスと共に上昇して煙突に入り、そこで通常はフィルターに より阻止される。スラグは主として、酸化鉄や二酸化ケイ素の様な、焼却温度で は蒸発しない化合物によって占められているのに対し、フライアッシュは、焼却 中に蒸発したが、煙道ガスの冷却中に昇華した、非常に多くの金属化合物を含む 。フライアッシュ中の金属化合物は、とりわけ、塩化物および硫酸塩の形態で存 在する。フライアッシュ中の金属化合物の一部を形成する様々な金属の中で、カ リウムおよびナトリウムの様なアルカリ金属、および水銀、カドミウム、亜鉛、 スズ、鉛、クロムおよびニッケルの様な重金属を挙げることができる。無論、フ ライアッシュの組成は焼却した物質により異なるが、上記の組成は、紙、プラス チック、食品廃棄物および硫黄系物質の様な非常に様々な製品を含むゴミなどの 廃棄物の焼却で生じる物質を列挙したものであり、焼却した時、汚染を避けるた めに徹底した浄化を必要とする。 スラグは重金属の濃度がかなり低いが、フライアッシュはその濃度が高く、フ ライアッシュ中の水銀濃度は、スラグ中のそれより数百倍高い（例えば、スラグ 中で０．５ ppbであるが、フライアッシュでは１５０ ppbである）。さらに、フ ライアッシュは、塩化物の濃度がスラグよりもはるかに高い（例えば、それぞれ ７％および０．１％である）。 スラグの溶解性は低いのに対し、フライアッシュの多くは可溶性であることを 考えると、フライアッシュはスラグよりはるかに環境にとって危険であり、フラ イアッシュをそのまま廃棄することはできない。 フライアッシュに伴う環境上の危険性を少なくするために、様々な解決策が提 案されている。その様な解決策の一つでは、フライアッシュをスラグと混合した 後、セメント、石灰またはリン酸塩を加えて重金属を結合し、水を吸収しない塊 を製造する。しかし、この解決策には、加える結合剤に追加のコストがかかると 共に、大量の物質を廃棄するためのコストがさらに加えられる。さらに、この様 に埋め込みにより安定化したフライアッシュが、例えば浸出し得る重金属の最大 含有量に関して規定された必要条件を満たしているかどうかは、まったく不確か であり、少なくとも幾つかの国では、浸出試験を破砕した物質に対して行なって いる。 フライアッシュに関連する環境上の危険性をどの様にして下げるか、という問 題に対するもう一つの提案は、廃棄する前に、酸溶液で灰分を浸出させ、その中 に含まれる重金属不純物を抽出することである。例えば、ＳＥ ４５７，７７３ は、可溶性の重金属を除去するためにフライアッシュを酸浸出し、続いて硫化物 の形態で沈殿させることを開示している。硫化物の沈殿は酸溶液中で行なわれ、 したがって不十分である。酸浸出後のフライアッシュの残りの化学的安定化は行 なわれず、灰分の残りは焼却設備に循環できるか、またはビチューメン化により 固定できることだけが示唆されている。もう一つの例はＤＥ ３９１８２９２で あるが、これもフライアッシュの酸抽出を開示しており、抽出された重金属は硫 化物の形態でフライアッシュと共に沈殿する。次いで、この様に沈殿した重金属 硫化物およびフライアッシュは酸溶液から分離され、酸溶液は続いて中和される 。ここでも、硫化物の沈殿は酸溶液中で行なわれるので、沈殿は不十分である。 フライアッシュの上記の酸浸出では、浸出するのは主として塩化物および硫酸 塩であり、フライアッシュ中に含まれる重金属の約７０〜８０重量％が溶解する 。しかし、重金属の約２０〜３０重量％はフライアッシュ中に残り、灰分を廃棄 した時にこれらの重金属が浸出する危険性がある。さらに、先行技術の浸出した 重金属の酸硫化物沈殿は不十分である、すなわち浸出した重金属が最適に沈殿せ ず、安定した硫化物として安定化されるが、ある程度可溶性の形態で残留する。 発明の概要 本発明の目的は、上記の欠点を解決し、灰分、好ましくはフライアッシュ、を 安定化し、灰分を環境上の危険性なしに廃棄できる様に、灰分の浸出性成分を固 定することである。 この目的は本発明により、灰分、好ましくはフライアッシュを安定化させるた めの、灰分を酸の水溶液で抽出する方法により達成されるが、該方法は、残った 灰分を、アルカリ性化工程ならびに硫化物イオン供給源を加える工程を含んでな る、少なくとも２つの工程で処理することを特徴とする。 本発明では、先行技術と同様に、灰分を先ず酸の水溶液で抽出する。その結果 、易溶性の化合物および塩が抽出され、重金属不純物の主要部分が溶解する。し かし、上記の様に、残留する少量の重金属不純物は、浸出する可能性があり、環 境上の危険性を有している。この環境上の危険性をなくすために、硫化物イオン の供給源を加えて残留灰分中の重金属不純物を安定化させ、安定した硫化物化合 物に転化する。やはり前に述べた様に、酸環境中における硫化物の沈殿は不十分 な結果をもたらすので、本発明では、硫化物沈殿の前に、残留灰分のアルカリ性 化 を行なう。このアルカリ性化により、最大限の安定した硫化物沈殿が達成される 。 好ましくは、アルカリ性化は、約７以上のpH、好ましくは約７〜１１のpH、最 も好ましくは約１０のpHになるまで行なう。さらに、アルカリ性化には、ソーダ または水酸化ナトリウムの様な水溶性アルカリの水溶液が関与するのが好ましい 。ソーダは、フライアッシュに対して緩衝効果があるので特に好ましい。 その上、加える硫化物イオン供給源は、水溶性硫化物の水溶液からなるのが好 ましい。好ましい水溶性硫化物の例は、無機および有機硫化物、例えば硫化ナト リウム、ジチオリン酸誘導体、チオカルボン酸誘導体またはメルカプトトリアジ ン誘導体である。 好ましくは、酸水溶液による灰分の抽出はpH約１〜２で行ない、抽出は、塩化 水素を含むガスの湿式浄化用のスクラッバーから来る洗浄液で行なうのが好まし い。塩化水素含有ガスは、例えば灰分も発生する焼却、特に塩化水素ならびに二 酸化硫黄を含む煙道ガスを発生する廃棄物焼却から得られる煙道ガスからなるこ とができる。その様な煙道ガスは、塩化水素および二酸化硫黄をそれぞれ除去す るための少なくとも２段階で湿式浄化され、本発明で灰分抽出に使用するのは、 塩化水素除去用スクラッバーから来る酸洗浄液体である。本発明でこの洗浄液を 使用することは、別の洗浄液を追加する必要性がなく、それに続く洗浄液の処理 における蒸発の必要性が少なくなるので、特に有利である。塩化水素含有ガスの 湿式浄化の設計に関しては、公開スウェーデン特許出願第９３００１６９−１号 （ＤＥ ４４０１４４１．４に相当）に詳細に説明されている。 本発明では、各段階後に液体から残留灰分を分離するのが特に好ましい。その 結果、この溶液が関与する抽出後の酸水溶液から残留灰分が分離され、アルカリ 性化後のアルカリ性溶液から、ならびに硫化物イオン供給源添加後の、それを含 む水溶液からも同様に残留灰分が分離される。その様な分離は、以下により詳細 に説明する、その後の処理段階の際にも好ましい。 本発明の方法は、アルカリ性化の前に灰分を水で洗浄すると、さらに効果的に なるので、その様な洗浄は特に好ましい。洗浄操作の結果、酸成分は残留灰分か ら実質的に洗い流され、灰分のアルカリ性化が容易になり、必要なアルカリの量 が少なくなる。 同様に、硫化物イオン供給源の添加後にも灰分を洗浄するのが好ましい。この 洗浄操作の結果、過剰の硫化物イオンはすべて洗い流される。 洗浄液を最も有効に使用するには、硫化物処理に続く洗浄操作から出る液体を アルカリ性化工程に送るのがさらに好ましい。さらに、アルカリ性化工程から出 る液体を、酸抽出に続く洗浄工程に送るのが好ましい。洗浄液を最適活用するに は、最後に、酸抽出に続く洗浄工程から液体を塩化水素スクラッバーに送るのが 好ましい。 本発明はさらに、灰分、好ましくはフライアッシュ、の安定化用装置であって 、安定化させるべき灰分のための入り口末端および安定化された灰分のための出 口末端を有するバンドフィルターを含んでなり、該バンドフィルターがさらに、 入り口末端から出口末端の方を見て、灰分の酸抽出区域、灰分のアルカリ性化区 域、および灰分の硫化物処理区域を含んでなることを特徴とする装置を提供する 。好ましくは、バンドフィルターはさらに、アルカリ性化区域の前および硫化物 処理区域の後に配置された洗浄区域を含んでなる。 好ましくは、本発明の装置の各区域は、バンドフィルターの上に配置された、 液体を供給するための供給手段、ならびにバンドフィルターの下に配置された、 液体を排出するための排出手段を有する。灰分の酸抽出区域の後に配置された各 区域は、液体供給部、液体を回路内に循環させるための手段、バンドフィルター の上に配置された、液体を供給するための供給手段、ならびにバンドフィルター の下に配置された、液体を排出するための排出手段を有する循環回路を含んでな るのが有利である。 特に好ましい実施態様では、この装置は、硫化物処理区域の後に配置された洗 浄区域からアルカリ性化区域に液体を移送するための手段、ならびにアルカリ性 化区域から、アルカリ性化区域の前に配置された洗浄区域に液体を移送するため の手段を含んでなる。 上記の一般的な説明に続いて、以下に添付の図面を参照しながら、フライアッ シュの安定化に関して、本発明をその独特の態様と共に詳細に説明する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の方法の好ましい実施態様を図式的に示すフローチャートであ り、 図２は、本発明の装置の好ましい実施態様を示す図である。 発明の実施するための最良の形態 図１で、番号１は、焼却、特に廃棄物焼却から得られる、重金属不純物、等の 形態の浸出性不純物を含むフライアッシュを示す。先ず、フライアッシュ１は抽 出工程２で、好ましくは煙道ガス浄化設備（図には示していない）中の塩化水素 スクラッバー３から得られる酸の水溶液で処理される。矢印４で示す様に、抽出 から出る使用済み酸水溶液は、廃水処理用の設備（図には示していない）に排出 される。この設備で、酸水溶液に溶解している重金属の様な不純物が沈殿し、回 収される。この処理設備は、上記の塩化水素スクラッバーに一般的に接続されて いる設備であるのが特に好ましい。その様な設備に関しては、上記の公開ＳＥ特 許出願第９３００１６９−１号に詳細に説明されている。 酸水溶液による抽出の後、残留するフライアッシュは酸水溶液から分離され、 洗浄工程５に送られ、そこで水溶液で洗浄される。この水溶液は、淡水でもよい が、後に続く工程のいずれかから取り出した水溶液からなるのが好ましい。洗浄 操作の後、フライアッシュは洗浄液から分離され、使用済み洗浄液は、好ましく は塩化水素スクラッバー３に送られ、そこで塩化水素の煙道ガスを浄化するのに 使用される。洗浄液から分離された後、フライアッシュは、アルカリ性水溶液が 使用されるアルカリ性化工程６に送られる。アルカリ性化処理は、緩衝効果も有 するのでソーダ水溶液を使用して行なうのが好ましい。アルカリ性化処理の目的 は、残留フライアッシュに７以上のアルカリ性pH、好ましくは約７〜１１のpH、 特に約１０のpHを与え、それによってその後に続く硫化物沈殿の効率を最適化す ることにある。アルカリ性化処理の後、残留フライアッシュはアルカリ性水溶液 から分離され、矢印７で示す様に、使用済みアルカリ性水溶液は排出され、先行 する洗浄工程に使用される。 次いで、残留フライアッシュは、工程８で、硫化ナトリウムの水溶液の様な硫 化物イオン供給源で処理され、フライアッシュ中に残留する可溶性物質が不溶性 の硫化物に転化される。硫化物イオン供給源の供給は矢印９により示される。こ の硫化物イオン供給源による処理は、アルカリ性pH、好ましくは約１０のpHで行 なわれるので、非常に効果的である。硫化物溶液で処理されたフライアッシュは そこから分離され、続く工程１０で水洗される。好ましくは、矢印１１で示す様 に供給される淡水を使用する。洗浄液操作の後、フライアッシュは洗浄水から分 離され、使用済み洗浄水は、好ましくは矢印１２で示される様に、先行するアル カリ性化工程６に送られ、そこで供給されるソーダの様なアルカリ１３と共にア ルカリ性水溶液を形成する。 残留フライアッシュが洗浄水から分離された後、その残留物は安定化されたフ ライアッシュ１４であり、浸出性の成分をまったく含まないので、廃棄物堆積場 に安全に堆積させることができる。こうして安定化したフライアッシュは浸出性 成分をまったく含まないので、その廃棄は極めて安価である。例えば、本発明の 方法により処理されたフライアッシュは、とりわけ水溶性成分比３重量％未満、 硫酸塩含有量５００mg/l未満、ニッケル含有量０．２mg/l未満、水銀含有量０． ００５mg/l未満、銅含有量１mg/l未満、カドミウム含有量０．０５mg/l未満、 および鉛含有量０．２mg/l未満を規定している独国廃棄区分Ｉの必要条件に合致 している。 さらに、図２は、上記の本発明の方法を実行するのに好ましい装置を示す。図 ２に図式的に示すこの装置は、安定化させるべきフライアッシュのための入り口 末端１６、ならびに安定化されたフライアッシュのための出口末端１７を有する バンドフィルター１５からなる。バンドフィルター１５は、２本のローラー１９ および２０の周りに張った無限フィルターバンド１８、例えばプラスチックワイ ヤを含み、ローラーの一方または両方を駆動することができる。 フライアッシュ１はバンドフィルターに直接供給されるか、または図２に示す 様に容器２１に供給され、そこで酸水溶液２２と混合される。容器２１から、フ ライアッシュおよび酸水溶液は、ポンプ２３により、導管２４を通して、フライ アッシュの酸抽出区域２５に供給される。この、実際には容器２１の中で始まる 酸抽出は、酸水溶液がフィルターバンド１８を通り、出口導管２６を経由し、収 集容器２７に排出されることにより完了する。この容器２７から、使用済み酸水 溶液は、ポンプ２８により、矢印２９で示す様に、廃水処理設備に供給される。 図１に関して前に説明した様に、この設備は、一般的に煙道ガス浄化用の塩化水 素スクラッバーに接続された設備であるのが好ましい。 酸水溶液から分離されたフライアッシュ１は、バンドフィルターによりさらに 洗浄区域３０に送られ、導管３１から来る水溶液で洗浄され、残留する酸水溶液 がすべて除去される。洗浄液はフィルターバンド１８を通し、導管３２を経由し 、容器３３に排出される。この容器３３から、洗浄液はポンプ３４により循環さ せることができる。洗浄液の一部は、分岐導管３５を経由して排出され、塩化水 素スクラッバー中の洗浄液として使用することができる。 洗浄液から分離されたフライアッシュは、次の区域３６で、導管３７を経由し て供給されるアルカリ性水溶液で処理される。前に述べた様に、アルカリ性水溶 液は好ましくはソーダ溶液であり、アルカリ性化処理は約１０のpHで行なわれる 。アルカリ性水溶液は導管３８を経由して容器３９に排出され、そこからポンプ ４０により循環させることができる。アルカリ性水溶液の一部は分岐導管４１を 経由し、先行する洗浄工程の容器３３に排出することができる。 アルカリ性化し、アルカリ性水溶液を除去した後、フライアッシュは、区域４ ２で残留する不純物をすべて硫化物として固定するために、導管４３を経由して 硫化物イオンを含む水溶液、例えば硫化ナトリウム溶液、を供給することにより 処理する。使用済み硫化物溶液は導管４４を経由して容器４５に排出される。必 要な硫化ナトリウムの補給は、導管４６を経由して行なうことができ、硫化物含 有水溶液は、容器４５からポンプ４７により導管４３に供給される。 硫化物処理および硫化物含有水溶液の排出が完了した後、安定化したフライア ッシュは、区域４８で導管４９を経由して供給される水で洗浄される。洗浄操作 の後、水は導管５０を経由して容器５１に排出され、そこで導管５２を経由して 淡水が補給される。ポンプ５３により、水は洗浄区域４８に循環させることがで きる。水の一部は分岐導管５４を経由し、アルカリ性水溶液用の容器３９に排出 され、そこで、導管５５を経由して供給されるアルカリと共に、新しいアルカリ 性水溶液を形成する。 バンドフィルター１５上で脱水された後、安定化され、洗浄されたフライアッ シュはバンドフィルターの出口末端で排出され、後に続く廃棄のために容器５６ 中に収集される。 上に説明した様に、本発明の方法は連続的に行なわれるが、無論、本発明の方 法は、バッチ様式で行なうこともでき、上に例示した装置以外の装置を使用する こともできる。例えば、上記工程のそれぞれを個別のタンク中で行ない、続いて 液体をデカンテーションすることができる。さらに、バンドフィルターおよびタ ンクを一つの設備の中で組み合わせることもできる。 以上、本発明をその好ましい実施態様に関して説明したが、無論、本発明はそ れに限定されるものではなく、付随する請求項の範囲内で幾つかの修正が可能で ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 灰分、好ましくはフライアッシュを安定化させるための、灰分を酸の水 溶液で抽出する方法であって、残った灰分を、アルカリ性化工程ならびに硫化物 イオン供給源を加える工程を含んでなる、少なくとも２つの工程で処理すること を特徴とする、灰分を酸の水溶液で抽出する方法。 ２． アルカリ性化が、約７以上のpH、好ましくは約７〜１１のpH、特に約１ ０のpHになるまで行なうことを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３． 各段階後に液体から残留灰分を分離する、請求項１または２に記載の方 法。 ４． 酸水溶液による抽出が、約１〜２のpHで行なわれることを特徴とする、 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。 ５． 酸水溶液による灰分の抽出に、塩化水素を含むガスの湿式浄化用のスク ラッバーから得られる洗浄液が関与することを特徴とする、請求項１〜４のいず れか１項に記載の方法。 ６． アルカリ性化の前に灰分が水で洗浄されることを特徴とする、請求項１ 〜５のいずれか１項に記載の方法。 ７． 硫化物イオン供給源を加えた後に灰分が水で洗浄されることを特徴とす る、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。 ８． 水による洗浄から出る液体が、アルカリ性化工程に送られることを特徴 とする、請求項７に記載の方法。 ９． アルカリ性化工程から出る液体が、アルカリ性化工程の前の水洗に送ら れることを特徴とする、請求項６に記載の方法。 １０． 液体が水洗からスクラッバーに送られることを特徴とする、請求項５ および６に記載の方法。 １１． 灰分、好ましくはフライアッシュ、の安定化用装置であって、安定化 させるべき灰分（１）のための入り口末端（１６）および安定化された灰分のた めの出口末端（１７）を有するバンドフィルター（１５）を含んでなり、前記バ ンドフィルターがさらに、入り口末端から出口末端の方を見て、灰分の酸抽出区 域（２５）、灰分のアルカリ性化区域（３６）、および灰分の硫化物処理区域（ ４２）を含んでなることを特徴とする、灰分の安定化用装置。 １２． バンドフィルター（１５）が、アルカリ性化区域の前および硫化物処 理区域の後に配置された洗浄区域（３０、４８）を含んでなることを特徴とする 、請求項１１に記載の装置。 １３． 各区域（２５、３０、３６、４２、４８）が、バンドフィルター（１ ５）の上に配置された、液体を供給するための供給手段（２４、３１、３７、４ ３、４９）、ならびにバンドフィルターの下に配置された、液体を排出するため の排出手段（２６、３２、３８、４４、４５）を含んでなることを特徴とする、 請求項１１または１２に記載の装置。 １４． 灰分の酸抽出区域（２５）の後に配置された各区域（３０、３６、４ ２、４８）が、液体供給部（３３、３９、４５、５１）、液体を回路内に循環さ せるための手段（３４、４０、４７、５３）、バンドフィルター（１５）の上に 配置された、液体を供給するための供給手段（３１、３７、４３、４９）、なら びにバンドフィルターの下に配置された、液体を排出するための排出手段（３２ 、３８、４４、４５）を有する循環回路を含んでなることを特徴とする、請求項 １１〜１３のいずれか１項に記載の装置。 １５． 硫化物処理区域（４２）の後に配置された洗浄区域（４８）からアル カリ性化区域（３６）に液体を移送するための手段（５４）を含んでなることを 特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の装置。 １６． アルカリ性化区域（３６）から、アルカリ性化区域（３６）の前に配 置された洗浄区域（３０）に液体を移送するための手段（４１）を含んでなるこ とを特徴とする、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の装置。