JPH08290145A - 排ガス中の飛灰の処理方法 - Google Patents

排ガス中の飛灰の処理方法

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JPH08290145A
JPH08290145A JP11896495A JP11896495A JPH08290145A JP H08290145 A JPH08290145 A JP H08290145A JP 11896495 A JP11896495 A JP 11896495A JP 11896495 A JP11896495 A JP 11896495A JP H08290145 A JPH08290145 A JP H08290145A
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千秋 泉川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、飛灰中の重金属を分離回収
し有効利用が可能となるようにした排ガス中の飛灰の処
理方法を得るにある。 【構成】 高温下にある排ガスを分級機に導きながら、
排ガスを150〜900℃に冷却して、生成した粒子並
びに粗い粒子を分離除去し、残りのガス中から生成した
粒子および微細粒子を飛灰として捕集し、これに酸また
はアルカリを添加して重金属を分離する排ガス中の飛灰
の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は排ガス中の飛灰の処理方
法、特に、都市ごみ焼却工場や産業廃棄物焼却工場等に
おける焼却炉および溶融炉もしくはセメントキルンから
発生する有害物を含めた各種重金属を含有する焼却灰ま
たは飛灰の無害化処理による重金属のリサイクル方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、事業場や一般家庭から排出され
るゴミ(「都市ゴミ」または「一般廃棄物」と称されて
いる)は、都市ゴミ焼却場に集められて焼却処分される
が、その際に焼却炉から発生する燃えがらや飛灰は最終
処分場に堆積されていた。
【0003】しかしながら、近年、堆積場確保の困難性
や、堆積される飛灰に含まれている水銀、鉛、亜鉛、カ
ドミウム、砒素などの重金属やダイオキシン類の有害性
が問題視されている。
【0004】そのため、上記有害物質の安定化を図るた
めセメント固化法や薬剤処理法等が開発され実用化され
ているが、セメント固化法等によると埋立容積を減らす
ことができないため、堆積場の確保に関する問題点は未
解決のままであった。また、飛灰とセメントとの混練処
理により、飛灰に含まれている重金属の溶出はなくなる
(環境庁告示第13号法による溶出試験)と報告されて
いるが、酸性雨等の影響を考えた場合、セメントと混練
した飛灰中の重金属類は必ずしも安定であるとはいいき
れないものである(菊地猛著「プラズマによるゴミ焼却
灰の溶融処理による焼却残渣の無害化と生成スラグの資
源化」PPM1992/5)と報告されている。
【0005】一方、焼却炉からの燃えがらや飛灰を溶融
処理することにより、減容化やダイオキシン類の熱分解
による無害化を図ることができるという報告がある(永
田勝也著「都市ゴミ焼却炉におけるダイオキシン対策の
現状と動向」廃棄物学会誌第3巻第3号)。
【0006】しかしながら、上記溶融処理によると、蒸
気圧の大きい鉛やカドミウム等の重金属は、炉内で揮発
して排ガス中に入り、排ガスに入った重金属は排ガス処
理設備内で凝縮し、再び飛灰となってしまうという問題
点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上述
従来の技術の問題点を解決し、飛灰中に含まれている重
金属を安定な形で固定しながら積極的に分離回収し、環
境汚染の問題を生じることなくリサイクルによる有価金
属の有効利用が可能な焼却炉および溶融炉からの焼却灰
または飛灰の処理方法を提供することを目的とする。
【0008】本発明者達は上記目的を達成すべく鋭意研
究したところ、従来法によって得られた飛灰中には処理
目的とする重金属分の他、表1に示すように鉄、珪素、
アルミニウム等の粒径の大きい無機物も多く含有され、
この無機物が重金属の分離回収に相当の悪影響を及ぼす
ことが判明し、これらを前工程で除去することによって
飛灰中の重金属を効率よく回収できることを見出し、本
発明方法を提供することができた。
【0009】
【表1】
【0010】表1はジグザグ分級機(MULTI−PL
EX:ドイツ製)を使用して得たA焼却工場産飛灰中の
不純物濃縮率を示す。
【0011】本発明方法において処理対象とする飛灰
は、都市ごみ、焼却工場や産業廃棄物焼却工場等におけ
る焼却炉または溶融炉もしくはセメントキルンから発生
する各種重金属を含有する飛灰(以下、元飛灰という)
である。
【0012】これらの元飛灰の組成は、鉛・亜鉛・銅の
他、鉄、珪素、アルミニウム、カリウム、ナトリウム、
塩素等を含有しているが、重金属を鉛残渣と亜鉛澱物と
に分離したときに、これらの元素の一部、詳しくは鉄と
無機物である珪素、アルミニウム等が不純物として含有
されるため、リサイクル原料としても品位を下げる要因
となっていた。
【0013】また、これらの不純物は10μm〜20μ
m以上の粗粒子として多く見られ、これらの粗粒子が含
有されたまま従来方法で鉛残渣と亜鉛澱物を回収した場
合の品位は共に30%以下であり、非鉄製錬原料として
は不十分な品位であった(比較例参照)。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明方法における第1
の発明は、高温下にある排ガスを150〜900℃に冷
却して生成した粒子を分離除去する第1工程、次いで残
りのガス中から生成した粒子および微細粒子を飛灰とし
て捕集する第2工程、得られた飛灰に酸またはアルカリ
の少なくとも一種以上を添加して重金属を分離する第3
工程とから成ることを特徴とする排ガス中の飛灰の処理
方法である。
【0015】第2の発明は、高温下にある排ガスを分級
機に導き粗い粒子を分離除去する第1工程、次いで残り
のガス中から微細粒子を飛灰として捕集する第2工程、
得られた飛灰に酸またはアルカリの少なくとも一種以上
を添加して重金属を分離する第3工程とから成ることを
特徴とする排ガス中の飛灰の処理方法である。
【0016】第3の発明は、高温下にある排ガスを分級
機に導きながら排ガスを150〜900℃に冷却して、
生成した粒子並びに粗い粒子を分離除去する第1工程、
次いで残りのガス中から生成した粒子および微細粒子を
飛灰として捕集する第2工程、得られた飛灰に酸または
アルカリの少なくとも一種以上を添加して重金属を分離
する第3工程とから成ることを特徴とする排ガス中の飛
灰の処理方法である。
【0017】上記第1工程で分離除去した粒子は、焼却
炉、溶融炉、またはロータリキルンのいずれかに戻す。
【0018】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。
【0019】本発明方法においては、前記焼却炉や溶融
炉等で発生する1000℃以上の高温排ガスを150〜
900℃の範囲に冷却して鉄、珪素、アルミニウム系の
高沸点化合物を晶出させて生成した粒子を分離除去する
(第1工程)が、これによって第3工程である分離濃縮
工程で妨害する化合物の含有量を少なくすることができ
る。
【0020】この場合、上記高沸点化合物を除去する手
段としては、冷却塔に水噴射やフリーエアを入れるなど
して高沸点化合物を晶出させたり、粗い粒子を除去する
手段としては、サイクロン分級機やジグザグ分級機を用
いているが、これらの高沸点化合物や粗い粒子以外のも
のは、そのまま排ガスと共に移動する。
【0021】次いで、上記排ガス中から微細粒子を主と
する元飛灰をバクフィルター等で捕集して、処理原料と
する(第2工程)。
【0022】このため本発明方法では、元飛灰が揮散す
る過程で、温度調整し、分級機を設置する等して、粗粒
とそれ以下の細粒とに分け、鉄、珪素、アルミニウムを
主とする粗粒を分離すると共に、細粒からなる元飛灰中
の重金属分を製錬原料として回収する。
【0023】上記第2工程で得られた元飛灰を水に溶解
してpHが3〜7の範囲になるように攪拌して、重金属
分を含む残渣と、塩類含有濾液とに分別する。次いで、
得られた残渣をリパルプして塩酸又は硫酸を加えpHを
3.0よりも低く、好ましくは1.0前後に調整して鉛
以外の重金属を浸出溶解させ、鉛を主体とする残渣と、
亜鉛や銅など溶解重金属分を含む濾液とに分別する。
【0024】次いで、上記塩類含有濾液と浸出溶解液と
を混ぜ、これに対して中和剤として水酸化ナトリウム、
炭酸ナトリウムまたは水酸化カルシウムの少なくとも一
種を添加してそのpHを7.0以上、好ましくは7.5
〜8.5に調整することにより、亜鉛を主とする重金属
を水酸化合物として生成させ、その液中に重金属が小量
残留している場合には、さらに、硫化ナトリウム、水硫
化ナトリウムまたは硫化水素などの硫化剤を添加して残
留する重金属を硫化物として沈澱させ濾過分別して亜鉛
澱物と最終中和濾液を得る(第3工程)。
【0025】従って、本発明の方法では、元飛灰に含ま
れる重金属を主に鉛を含有する残渣と、主に亜鉛、銅を
含有する水酸化物および硫化物とに分けて回収すること
ができるため、それぞれ非鉄製錬原料として活用できる
ものである。
【0026】(実施例1)
【0027】Bゴミ焼却工場産EP灰460kgを13
0KVAのジロー式試験電気炉に装入し1350℃で溶
融を行なった。この場合、電気炉からの煙道途中に冷却
チャンバーを取付け、該チャンバー内にフリーエアーを
入れて排ガスを200℃前後に急冷して、鉄、珪素、ア
ルミニウム系の高沸点化合物を晶出させて分離した(第
1工程)。
【0028】次いで、上記工程から得られた排ガスをバ
グフィルターを通すことによってガス中に含まれている
細い粒子からなる低沸点化合物を主とする元飛灰の全量
27.1kgを回収した(第2工程)。得られた元飛灰
の品位を表2に示す。
【0029】
【表2】
【0030】次いで、先ず2リットルビーカーに蒸留水
1リットルを入れ攪拌しながら上記表2に示す元飛灰5
0gを添加してスラリーとし、硫酸を添加しながらpH
を4に維持しつつ10分間攪拌した後、固液分離した
(重金属分離)。
【0031】上記で得られた残渣を蒸留水1リットルで
リパルプしたものに硫酸を添加してpHが1になるよう
にpH調整を行なった後、10分間攪拌し、得られた鉛
残渣を固液分離して回収したが、その残渣品位を表3に
示す(鉛残渣分離)。
【0032】
【表3】
【0033】次いで、上記重金属分離と鉛残渣分離操作
によって得られた濾過液を混合した後、200g/リッ
トルに調整した水酸化ナトリウム水溶液を添加してpH
7.0まで中和し、さらに10g/リットルに調整した
水硫化ナトリウム液を酸化還元電位で−100mV(A
g/AgCl電極基準)まで添加し亜鉛を主とする重金
属の水酸化物澱物およびその他の硫化物澱物を生成さ
せ、固液分離して残渣と最終濾過液とに分離し、残渣は
洗浄して亜鉛澱物として分離回収したが、その澱品位を
表3に併せて示した(亜鉛澱物分離)。
【0034】上記表3に示すように、鉛残渣と亜鉛澱物
との品位は、非鉄製錬原料として充分であった。
【0035】(実施例2)
【0036】Bゴミ焼却工場産EP灰460kgを、1
30KVAのジロー式試験電気炉に装入し、1350℃
で溶融を行なった。この場合、電気炉からの煙道途中に
サイクロン分級機を取付、分級機手前でフリーエアーを
入れ、排ガス温度を500〜600℃に低下させると共
に流速を調整することにより、分級点を30〜40μm
に設定して、分級点以上の粗粒子と鉄、珪素、アルミニ
ウム系の高沸点化合物を晶出させて分離した(第1工
程)。
【0037】次いで、上記工程から得られた排ガスをバ
グフィルターを通すことによってガス中に含まれていて
細い粒子からなる低沸点化合物を主とする元飛灰の全量
23.2kgを回収した(第2工程)。得られた元飛灰
の品位を表4に示す。
【0038】
【表4】
【0039】第2工程で得られた元飛灰を原料とした他
は、実施例1に示す手段で重金属分離処理を行ない、表
5に示すような鉛残渣と亜鉛澱物とを得ることができた
が、これらは何れも非鉄製錬原料として充分であった。
【0040】
【表5】
【0041】(比較例1)
【0042】Bゴミ焼却工場産EP灰460kgを実施
例2に示すように130KVAのジロー式試験電気炉に
装入し、1350℃で溶融を行ない、発生した元飛灰や
高沸点化合物等を併せてバグフィルターで飛灰原料とし
て28.9kg回収した。その品位を表6に示す。
【0043】
【表6】
【0044】得られた飛灰原料50gを実施例1に示す
手段で重金属分離処理を行ない、目的とする鉛残渣を亜
鉛澱物を得、その品位を表7に示したが、これらの結果
から明らかなように、鉛残渣と亜鉛澱物の品位は共に3
0%以下であり、これらを非鉄製錬原料として使用する
には不充分であった。
【0045】
【表7】
【0046】
【発明の効果】上述のように本発明方法によれば元飛灰
に含まれている重金属を安定な形で分離することがで
き、また、分離された鉛を含む残渣と亜鉛を主とする重
金属の水酸化澱物は、それぞれ鉛及び亜鉛を資源として
活用できるものであるため、有害な重金属を処分場に埋
立てることなく安全な処分を行なうことができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 50/00 501 B01D 50/00 501Z 502B 502 C22B 7/02 Z C22B 7/02 B09B 3/00 ZAB

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温下にある排ガスを150〜900℃
    に冷却して生成した粒子を分離除去する第1工程、 次いで残りのガス中から生成した粒子及び微細粒子を飛
    灰として捕集する第2工程、 得られた飛灰に酸またはアルカリの少なくとも一種以上
    を添加して重金属を分離する第3工程、 とから成ることを特徴とする排ガス中の飛灰の処理方
    法。
  2. 【請求項2】 高温下にある排ガスを分級機に導き粗い
    粒子を分離除去する第1工程、 次いで残りのガス中から微細粒子を飛灰として捕集する
    第2工程、 得られた飛灰に酸またはアルカリの少なくとも一種以上
    を添加して重金属を分離する第3工程、 とから成ることを特徴とする排ガス中の飛灰の処理方
    法。
  3. 【請求項3】 高温下にある排ガスを分級機に導きなが
    ら排ガスを150〜900℃に冷却して、生成した粒子
    並びに粗い粒子を分離除去する第1工程、 次いで残りのガス中から生成した粒子及び微細粒子を飛
    灰として捕集する第2工程、 得られた飛灰に酸またはアルカリの少なくとも一種以上
    を添加して重金属を分離する第3工程、 とから成ることを特徴とする排ガス中の飛灰の処理方
    法。
  4. 【請求項4】 上記第1工程で分離除去した粒子を焼却
    炉、溶融炉、またはロータリキルンのいずれかに戻すこ
    とを特徴とする請求項1,2または3記載の排ガス中の
    飛灰の処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1029882A (ja) * 1996-07-18 1998-02-03 N K K Plant Kensetsu Kk 汚泥焼却時に発生する飛灰から溶融固化体を製造する方法

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JPH1029882A (ja) * 1996-07-18 1998-02-03 N K K Plant Kensetsu Kk 汚泥焼却時に発生する飛灰から溶融固化体を製造する方法

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