JP2000254616A

JP2000254616A - 灰塵の処理方法

Info

Publication number: JP2000254616A
Application number: JP11061182A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Mochizuki; 大祐望月; Hiroyuki Takano; 博幸高野; Toshihisa Maruta; 俊久丸田; Hiroaki Takahashi; 寛昭高橋
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-19

Abstract

(57)【要約】【解決課題】灰塵を洗浄することにより含有重金属類
を除去する処理方法であって、重金属類の溶出が酸浸出
によることなく、簡単な処理操作で難溶性の重金属類を
高い溶出率で灰塵から溶出分離する。【解決手段】灰塵を溶液洗浄してなる懸濁液のアルカ
リ土類金属イオン濃度を１．５重量％以上にすることに
より、灰塵に含まれる重金属類の溶出を促し、重金属類
が溶出した懸濁液を固液分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ焼却炉から排
出される焼却灰や飛灰、または燃焼炉より発生する灰ま
たはダスト（これらを含めて灰塵と称す）に含まれる重
金属類を、液体洗浄により、重金属類の含有量が著しく
低減された灰塵にするための灰塵の処理方法である。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ焼却炉などより発生する灰またはダ
ストなどの灰塵には、鉛、亜鉛、銅、カドミウム、水銀
などの重金属類が含有されることが多いため、灰塵の処
分に当たってはこれら重金属類の除去処理が必要とな
る。灰塵からの不要成分除去は、通常は洗浄処理で行わ
れている。灰塵の洗浄処理方法中、最も容易な水洗処理
では水に可溶性の成分除去についてはかなり除去効果が
見られるものの、重金属類は殆ど水に溶出しないため除
去効果が乏しい。一方、重金属類は一般に酸性溶液に溶
出し易いという性質が知られていることから、灰塵から
重金属類を除去する処理方法としては、灰塵を酸で洗浄
し、重金属類を溶出（酸浸出）させて分離除去すること
が行われている。

【０００３】

【発明の解決しようとする課題】しかるに、この方法で
は塩酸や硫酸などの強酸を洗浄液として直接用いるため
作業上種々の制約が生じ、また洗浄後の重金属溶出液も
強い酸性となるため、その処理も必要となる。更に、灰
塵中に含まれている重金属類の溶出率が必ずしも高くは
なく、重金属によっては殆ど溶出せず、固形残渣中に残
留し易いものがある。この原因としては、灰塵そのもの
の鉱物組成やその構造形態、更には化合物で存在する重
金属では重金属化合物としての性質によるところが大き
いと考えられている。即ち、灰塵中で主に単体で存在す
る重金属は酸浸出により比較的高い溶出率で溶出するも
のの、灰塵を構成する無機塩やガラス質などの構造中に
取り込まれて存在する重金属や多くの鉛化合物などは酸
浸出ではかなり低い溶出率しか示さない。このため、灰
塵から重金属類を総じて除去するには、酸浸出による方
法を始めとし、複数の処理操作を併用して行う必要があ
って、全般に処理工程がかなり複雑になることと、この
ような工程に於いて新たな廃棄処理物が発生することも
あり、除去コストも総じてかなり高いものになってい
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、灰塵から
重金属類を除去処理するに際し、酸浸出以外の処理手段
であって、灰塵から重金属類を総じて効率よく溶出分離
でき、且つできるだけ簡易な方法を検討した結果、灰塵
に灰塵洗浄液を加えた際の液系のアルカリ土類金属イオ
ン濃度を特定濃度にすると、これまで酸浸出では溶出が
極めて困難であった鉛などの重金属類を高い溶出率で溶
出できたことから、本発明を完成するに至った。

【０００５】即ち、本発明は次の（１）〜（４）で表さ
れる灰塵の処理方法である。（１）灰塵を溶液洗浄して
なる懸濁液のアルカリ土類金属イオン濃度を１．５重量
％以上にせしめ、灰塵に含まれる重金属類の溶出を促
し、重金属類が溶出した懸濁液を固液分離することを特
徴とする灰塵の処理方法。（２）重金属類が鉛であるこ
とを特徴とする前記（１）の灰塵の処理方法。（３）固
液分離してなる液体を、灰塵洗浄用溶液として繰り返し
使用することを特徴とする前記（１）又は（２）の灰塵
の処理方法。（４）固液分離してなる液体の溶出重金属
類を沈降させ、沈降物を濾過除去した残液を灰塵洗浄用
溶液として繰り返し使用することを特徴とする前記
（１）〜（３）何れかの灰塵の処理方法。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明で処理対象とする灰塵と
は、ゴミ焼却炉から排出される焼却灰や飛灰、またはセ
メントキルンのダスト等、燃焼炉より発生する灰または
ダストなどを挙げることができる。本発明はこのような
灰塵を下記１に示す灰塵洗浄用溶液を用い、下記２〜３
の操作処理を行うことにより、灰塵中の鉛などの重金属
類の溶出を促し、重金属類等が溶出した洗浄済懸濁液を
固液分離し、固体残渣を処理済灰塵とする方法である。

【０００７】［１．灰塵洗浄用溶液］本発明で灰塵洗浄
用に用いる溶液は、灰塵を洗浄した際に得られる懸濁液
のアルカリ土類金属イオン濃度が１．５重量％以上とな
るようなアルカリ土類金属イオン濃度の溶液であれば特
に限定されない。アルカリ土類金属イオン濃度が１．５
重量％未満の懸濁液しか得られない灰塵洗浄用溶液では
重金属族除去効果が乏しくなるので好ましくない。ま
た、該懸濁液のアルカリ土類金属イオン濃度は高いもの
ほど重金属溶出効果が得られるものの、その上限は、概
ね１０重量％程度で十分であり、これより多いアルカリ
土類金属イオン濃度にしても溶出効果の顕著な向上は見
られない。尚、灰塵の洗浄に使用する灰塵洗浄用溶液
は、以下の点を考慮して具体的に定めることができる。
一般に、灰塵には可溶性のアルカリ土類金属成分が含ま
れているため、水などの溶液で灰塵を洗浄するだけでも
アルカリ土類金属が洗浄液中に溶出し、ある程度のアル
カリ土類金属イオン濃度の液、即ち灰塵溶出分を含む洗
浄液と灰塵残分からなる懸濁液を形成する。従って灰塵
を洗浄してなる懸濁液のアルカリ土類金属イオン濃度、
即ち灰塵から溶出されるアルカリ土類金属のイオン濃度
と洗浄前の灰塵洗浄用溶液のアルカリ土類金属イオン濃
度との合計濃度が１．５重量％以上となれば良く、仮に
水で洗浄した場合に灰塵からの溶出でアルカリ土類金属
イオン濃度が１．５重量％以上となるなら灰塵洗浄用溶
液は水で良いことになる。また、洗浄した際に灰塵から
の溶出のみに由来するアルカリ土類金属イオン濃度が
１．５重量％未満の場合は、１．５重量％以上となるよ
うに不足分のアルカリ土類金属イオン濃度を少なくとも
有する灰塵洗浄用溶液を用いる必要がある。この灰塵洗
浄用溶液の作製は、所定量のアルカリ土類金属の水溶性
塩を水に溶解することで得られる。

【０００８】しかるに、通常は、灰塵からの溶出アルカ
リ土類金属量やアルカリ土類金属イオン濃度を正確に事
前予測するのは容易でないため、灰塵を水で洗浄してな
る懸濁液のアルカリ土類金属イオン濃度を例えばＩＣＰ
発光分光分析等で測定し、該イオン濃度が１．５重量％
未満の場合はこの懸濁液にアルカリ土類金属の水溶性塩
を添加し、懸濁液のアルカリ土類金属イオン濃度を１．
５重量％以上に調整することで対応しても良い。或い
は、より簡易的な方法としてアルカリ土類金属イオン濃
度を１．５重量％以上に調整した溶液を灰塵の洗浄に直
接使用しても良く、例えば種々の灰塵を工業的規模で処
理する際、灰塵毎に都度アルカリ土類金属イオン濃度を
測定及び調整する手間がかからず、より確実である。ま
た、アルカリ土類金属としてはカルシウムが最も好まし
いが、カルシウム以外のものでも良い。アルカリ土類金
属の水溶性塩としてはアルカリ土類金属の塩化物、硝酸
塩、酢酸塩など概ね常温で水に溶解するものであれば特
に限定されず、更には複数のアルカリ土類金属水溶性塩
を水に溶解させて灰塵洗浄用溶液としても良い。尚、灰
塵洗浄用溶液のｐＨは特に限定されるものではないが、
扱い易さの点を考慮すれば強酸性や強アルカリ性のｐＨ
となるのを避けるのが望ましい。

【０００９】［２．灰塵の洗浄］処理対象となった灰塵
は、前記灰塵洗浄用溶液で洗浄する。洗浄される灰塵は
乾燥物又は含水物の何れであっても良い。この洗浄はバ
ッチ式又は連続式の何れの処理系でも行うことができ
る。バッチ式処理法を例示すると、容器中に一定量の灰
塵を入れ、これに前記灰塵洗浄用溶液を加えるか、一定
量の灰塵洗浄溶液を入れた容器中に灰塵を投入すること
で灰塵洗浄を行うことができる。何れの場合も攪拌混合
を行うと一層良い。また、前記の如く、必要により洗浄
時にアルカリ土類金属イオン濃度の調整、即ちアルカリ
土類金属の水溶性塩を洗浄中の液に添加溶解してアルカ
リ土類金属イオン濃度を１．５重量％に調整しても良
い。灰塵洗浄用溶液の洗浄使用量は、アルカリ土類金属
イオン濃度に依存するが、その使用量のおよその目安と
しては、灰塵１００重量部あたり５００重量部前後とす
ることができる。洗浄時間は概ね５〜１０分程度とする
のが良い。このような洗浄処理により灰塵中の鉛などの
難溶性の重金属類の溶出を十分促すことができる。

【００１０】［３．重金属類溶出溶液の処理と再使用］
前記灰塵洗浄を行ってなる溶出物を含む洗浄済懸濁液
は、固液分離を行う。固液分離は公知の濾過手法で行う
ことができる。固液分離により固形分、即ち溶出残渣か
らなる灰塵を除去した後の液体は、灰塵洗浄用溶液とし
て繰り返し使用することができる。その際、再度アルカ
リ土類金属の水溶性塩を加えてアルカリ土類金属イオン
濃度を調整しても良いが、通常は前記洗浄で灰塵中に含
有されるアルカリ土類金属も溶出し、液中のアルカリ土
類金属イオン濃度が高まるので、アルカリ土類金属イオ
ン濃度を１．５重量％以上となるように再調整する必要
は殆ど無い。この灰塵洗浄用溶液としての再使用と処理
操作は何回も繰り返し行うことができるが、不純物濃度
の増大などがあるため通常は１０回程度までが望まし
い。

【００１１】また、固液分離後の液体を灰塵洗浄溶液と
して再使用するに際し、灰塵からの溶出物、特に溶出重
金属類を固液分離液から除去しておくと、重金属類飽和
濃度に達した溶液の再使用を避けることができ、再使用
時の重金属類溶出促進作用の低下を抑制することができ
るので好ましい。該溶液中の溶出重金属類の除去方法
は、例えば二酸化炭素ガスを分離液に吹き込み、液のｐ
Ｈを６〜９にし、溶出重金属類を炭酸塩として沈殿さ
せ、公知の濾過手法で沈降残渣を除去する。溶出重金属
類を除去した溶液は必要に応じ前記のような濃度調整を
行った上で、灰塵洗浄用溶液として繰り返し使用するこ
とができる。これらの処理・再使用はバッチ式処理系で
も十分適用できるが、連続循環式処理系に好適である。

【００１２】

【実施例】［実施例１］塩化カルシウム（ＣａＣ
ｌ₂）８．７ｇ、１９．５ｇ、３１．０ｇをそれぞれ２
０℃の水２００ｍｌに添加溶解し、更に塩酸を加えてｐ
Ｈ８に調整したカルシウムイオン濃度が１．６、３．
５、５．６各重量％の洗浄用溶液を作製した。また、硝
酸カルシウム四水和物（Ｃａ（ＮＯ₃）₂）・４Ｈ₂Ｏ：
６６．０ｇを水２００ｍｌに添加溶解し、更に水酸化ナ
トリウム溶液を加えてｐＨ８に調整したカルシウムイオ
ン濃度が５．６重量％の洗浄用溶液を作製した。次い
で、乾燥した（含水率０．１重量％以下）都市ゴミ焼却
飛灰（主な構成元素として、Ｎａ：２．９６重量％、
Ｋ：３．２９重量％、Ｃａ：２８．０重量％、Ｂａ：
０．０９４重量％、Ｃｌ：１５．２重量％、Ｍｇ：２．
３重量％、Ａｌ：９．９重量％、Ｓｉ：１４．２重量
％、Ｐｂ：灰１Ｋｇ当たり１０２０ｍｇ含有）４０ｇを
攪拌機付のステンレス製容器に入れ、前記各洗浄用溶液
を加え、常温で約５分それぞれ攪拌混合した。攪拌混合
後の懸濁液を固液分離した後、原子吸光分光分析で都市
ゴミ焼却飛灰からの鉛の溶出率を調べた。その結果、塩
化カルシウムを用いたカルシウムイオン濃度が１．６、
３．５、５．６各重量％の洗浄用溶液使用では、鉛溶出
率がそれぞれ４１％、５９％、７２％となった。また、
硝酸カルシウムを用い、カルシウムイオン濃度が５．６
重量％の洗浄用溶液使用では鉛溶出率が４６％であっ
た。

【００１３】［実施例２］２０℃の水４００ｍｌに乾
燥した都市ゴミ焼却飛灰（主な構成元素として、Ｎａ：
２．７３重量％、Ｋ：３．５０重量％、Ｃａ：３４．０
重量％、Ｂａ：０．０６１重量％、Ｃｌ：１４．３重量
％、Ｍｇ：２．３重量％、Ａｌ：１０．２重量％、Ｓ
ｉ：１３．５重量％、Ｐｂ：灰１Ｋｇ当たり１００５ｍ
ｇ含有）８０ｇを投入し、約１０分間攪拌混合を行い、
懸濁液を得た。この懸濁液を濾過して得た濾液をＩＣＰ
発光分光分析によりカルシウムイオン濃度を測定した結
果、１．８５重量％であった。次いでこの濾液３００ｍ
ｌを新たに用意した実施例１と同様の都市ゴミ焼却飛灰
６０ｇに加え、攪拌混合を１０分行った。攪拌混合後の
懸濁液を前記実施例１と同様の方法で都市ゴミ焼却飛灰
からの鉛の溶出率を調べた結果、鉛溶出率は３９％であ
った。更に、ここで得た懸濁液を濾過し、前記と同様の
方法で濾液中のカルシウムイオン濃度を測定した結果、
２．９２重量％であった。この濾液２５０ｍｌを再度新
たに用意した実施例１と同様の都市ゴミ焼却飛灰５０ｇ
に加え、１０分間攪拌混合を行った。得られた懸濁液に
ついて実施例１と同様の方法で測定した都市ゴミ焼却飛
灰からの鉛の溶出率は５８％となった。

【００１４】［実施例３］硝酸カルシウム四水和物
（Ｃａ（ＮＯ₃）₂）・４Ｈ₂Ｏ：１００．０ｇを水３０
０ｍｌに添加溶解し、更に水酸化ナトリウム溶液を加え
てｐＨ８に調整し、カルシウムイオン濃度が５．６重量
％の洗浄用溶液を作製した。実施例１と同様の都市ゴミ
焼却飛灰６０ｇに該洗浄用溶液３００ｍｌを加え、常温
で約１０分間攪拌混合した。攪拌混合後の懸濁液を濾過
し、濾液に二酸化炭素ガスを吹き込むことで沈殿物を生
じさせた。沈殿物を濾過によって取り除いた濾液のカル
シウムイオン濃度を実施例２と同様の方法で測定した結
果、６．５重量％であった。また、沈殿物は粉末Ｘ線回
折によりＰｂＣＯ₃の存在を確認した。この濾液を洗浄
用溶液として実施例１と同様の新たな都市ゴミ焼却飛灰
４０ｇに２００ｍｌを加え、混合攪拌を行った。攪拌混
合後の懸濁液を前記実施例１と同様の方法で測定した都
市ゴミ焼却飛灰からの鉛の溶出率は７５％であった。

【００１５】［比較例１］塩化ナトリウム（ＮａＣ
ｌ）２８．４ｇ、塩化カリウム（ＫＣｌ）２１．４ｇを
それぞれ２０℃の水２００ｍｌに添加溶解し、更に塩酸
を加えてｐＨ８に調整し、それぞれアルカリ金属イオン
濃度が５．６重量％の溶液を作製した。この溶液２００
ｍｌを実施例１と同様の都市ゴミ焼却飛灰４０ｇに加え
て攪拌混合（洗浄）を行った。得られた懸濁液に対し、
実施例１と同様の方法で都市ゴミ焼却飛灰からの鉛の溶
出率を測定した。その結果は、塩化ナトリウムから作製
した溶液で洗浄したものは３１％、塩化カリウムから作
製した溶液で洗浄したものは２９％であった。

【００１６】［比較例２］実施例１と同様の都市ゴミ
焼却飛灰５０ｇに、濃度２規定の塩酸５００ｍｌを加
え、攪拌した後、得られた塩酸懸濁液に対し、実施例１
と同様の方法で都市ゴミ焼却飛灰からの鉛の溶出率を測
定した。その結果、３３％であった。

【００１７】

【発明の効果】本発明の処理方法によれば、アルカリ土
類金属イオンの濃度が１．５重量％以上の溶液で灰塵を
洗浄するだけで、これまで溶出が困難とされていた鉛な
どの重金属類の灰塵からの溶出を容易に促進することが
でき、しかも洗浄済みの溶液は極めて簡単な処理プロセ
スを行うだけで繰り返し灰塵洗浄液として使用すること
ができるので従来の洗浄方法と比べるとコスト的にも大
幅に低減できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋寛昭東京都千代田区西神田三丁目８番１号太平洋セメント株式会社内Ｆターム(参考） 2E191 BA02 BB00 BC01 4D004 AA36 AA37 AB03 CA13 CA40 CC03 CC11 DA03 DA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】灰塵を溶液洗浄してなる懸濁液のアルカ
リ土類金属イオン濃度を１．５重量％以上にせしめ、灰
塵に含まれる重金属類の溶出を促し、重金属類が溶出し
た懸濁液を固液分離することを特徴とする灰塵の処理方
法。
【請求項２】重金属類が鉛であることを特徴とする請
求項１記載の灰塵の処理方法。
【請求項３】固液分離してなる液体を、灰塵洗浄用溶
液として繰り返し使用することを特徴とする請求項１又
は２記載の灰塵の処理方法。
【請求項４】固液分離してなる液体の溶出重金属類を
沈降させ、沈降物を濾過除去した残液を灰塵洗浄用溶液
として繰り返し使用することを特徴とする請求項１〜３
の何れか記載の灰塵の処理方法。