JPH09136072A

JPH09136072A - 飛灰の処理方法

Info

Publication number: JPH09136072A
Application number: JP7293135A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kato; 哲郎加藤; Takuro Yagi; 卓朗八木; Mikio Shimojiyou; 実喜男下城; Kazunori Suzuki; 和則鈴木
Original assignee: JGC Corp
Current assignee: JGC Corp
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】水溶性硫化物を用いて、焼却灰中の重金属の
不溶化を確実にするとともに、石灰分が１０〜５０重量
％と多量に含まれている乾式飛灰中の重金属をも確実に
不溶化して無害化する方法を提供すること。【解決手段】乾式飛灰にセメントと水とを混合した後
に、硫化カルシウムを加え、混練する飛灰の安定化処理
方法である。乾式飛灰１００重量部に対して、セメント
１〜３０重量部、水３０〜６０重量部、硫化カルシウム
１〜５重量部の配合量が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミ、産業廃
棄物、放射性廃棄物、汚泥等の焼却炉および溶融炉など
から発生する乾式飛灰中の鉛、カドミウム、ヒ素、水銀
などの重金属を不溶化し、安定化するための処理方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市あるいは工場等から発生する
ごみ、廃棄物が著しく増大するなか、それらの焼却等の
飛灰中には重金属が同伴されており、環境対策上、特別
管理一般廃棄物として十分な無害化処理が必要になって
いる。

【０００３】従来、一般の焼却炉から排出される焼却灰
中の鉛、カドミウム、ヒ素などの重金属を不溶化し、無
害化する処理方法としては、既に特開昭５５−１８３０
号公報、特開昭５９−７３０９１号公報、特開昭６３−
１１１９９０号公報、特開平１−２３１９８１号公報な
どに開示されたものが知られている。これらの先行発明
は、焼却灰に硫化ナトリウム、硫化カルシウムなどの水
溶性硫化物またはこれにセメントを混合し混練するもの
であるので、焼却灰中の重金属は硫化鉛などの不溶性の
硫化物とし、無害化するものである。

【０００４】例えば、特開昭５５−１８３０号公報の方
法は、集塵ダスト等の産業廃棄物、セメントおよび水溶
性硫化物に水を配合し十分に混合する方法であり、集塵
ダスト等の産業廃棄物はセメントで固化する前はできる
だけ乾燥した状態に置くことが望ましい方法である。ま
た、特開平１−２３１９８１号公報の方法は、集塵ダス
トに水溶性硫化物を混合し、不溶化した沈殿物を分離
し、沈殿物にセメントを混練して固化する方法である。
しかしながら、これらの先行発明にあっては、水溶性硫
化物による、焼却灰中の重金属の不溶化は必ずしも完全
なものではない。

【０００５】また、前記の先行発明にあっては、焼却灰
中には石灰分がほとんど含まれておらず、含まれている
としても８重量％以下である。ところで、乾式飛灰によ
っては石灰分の多いものがある。このような乾式飛灰と
は、ゴミ焼却炉などから発生する高温で酸性の燃焼排ガ
ス（オフガス）に石灰や消石灰水分散液（石灰乳）を噴
霧し、燃焼排ガスを冷却、中和するとともに排ガスに同
伴される灰分を吸着、捕集することによって生成する焼
却灰であり、これには鉛、カドミニウム、ヒ素などの有
害な重金属が含まれており、かつ１０〜５０重量％の生
石灰、消石灰、および炭酸石灰その他カルシウム塩など
の石灰分が含まれている。上述の乾式飛灰にあっては、
石灰分が１０〜５０重量％と比較的多量に含まれている
ので、従来の先行発明に開示された処理方法では、重金
属の不溶化が完全に行えない不都合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明におけ
る課題は、水溶性硫化物を用いて、焼却灰中の重金属の
不溶化を完全にするとともに、ＣａＯとして石灰分が１
０〜５０重量％と多量に含まれている乾式飛灰中の重金
属をも確実に不溶化して無害化する方法を提供すること
を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、乾式飛
灰にセメントと水とを加え、混合した後に、硫化カルシ
ウムを加え、混練することを特徴とする。好ましくは、
本発明は、石灰分を１０〜５０重量％含む乾式飛灰１０
０重量部にセメント１〜３０重量部と水とを加え、混合
した後に、硫化カルシウム１〜５重量部を加え、混練す
る方法である。

【０００８】さらに好ましくは、本発明は、石灰分を１
０〜５０重量％含む乾式飛灰１００重量部にセメント１
〜３０重量部と水とを加え、混合した後に、硫化カルシ
ウム１〜５重量部を加え、混練するとともに、水の総量
が３０〜６０重量部である方法である。また、前記の混
練がｐＨ１０以上のアルカリ性で行われることが好まし
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明での乾式飛灰とは、都市ゴミ、産業廃棄物、放射
性廃棄物、汚泥等の焼却炉および溶融炉などから発生す
る乾燥状態の灰である。これらの乾式飛灰のうち、種々
の焼却炉等から排出される高温、酸性の燃焼排ガスをガ
ス冷却塔へ導き、塔上部から石灰、消石灰水分散液（石
灰乳）を噴霧し、排ガスを冷却、中和するとともに排ガ
スに同伴される灰分を吸着、捕集して塔底部に溜まった
灰や、ガス冷却塔から排出された排ガスを電気集塵機あ
るいはバグフィルターに導き、ここで集塵された灰など
が特に対象となるが、これ以外にも石灰分を１０〜５０
重量％含むその他の焼却灰も、本発明の処理方法の対象
となる。

【００１０】このような乾式飛灰は、上述のようにその
重量の１０〜５０％の石灰分が、通常含まれており、か
つその含水率（遊離水）が５％以下の性質を有する。石
灰分の含有率については、少なすぎると１０以上のｐＨ
が保たれず、有害な硫化水素が発生する可能性があり、
一方多い場合は硫化カルシウムの解離が抑制され、必然
的に硫化カルシウムの添加量が増えるので、１５〜３０
重量％の範囲が特に望ましい。

【００１１】本発明で用いるセメントとしては、ポルト
ランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメン
トなどの無機セメントが挙げられる。セメントの配合量
は、乾式飛灰１００重量部に対して、１〜３０重量部が
好ましい。１重量部未満の少量であると、重金属の不溶
化が十分でない。３０重量部を超えると、飛灰とセメン
トとの混合のために必要な水の配合量が多くなる結果、
硫化カルシウムの濃度が薄くなり、重金属の不溶化効果
が低下し易い。

【００１２】セメント中の成分（エトリンガイト）は、
水の存在下で、飛灰中の重金属と反応して、重金属の大
部分を不溶化する。例えば、本発明の方法において、硫
化カルシウムを使用しないとしても、セメントのみの重
金属の不溶化効果により、廃棄処理混練物の、鉛、亜
鉛、クロム、水銀、砒素等の重金属の検出量は、約１ｍ
ｇ／ｌ（ミリグラム／リットル）まで低下する。さら
に、セメントは混合物のｐＨを１２以上に保つため、重
金属の溶解度を相対的に低下せしめ、硫化カルシウムの
必要量を減少する。

【００１３】図１〜２は、本発明の飛灰の処理方法の実
施形態例を示す工程図である。図１〜２に示すように、
乾式飛灰にセメントと水とを加え、混合して泥状スラリ
ー状の混合物とした後に、該混合物に硫化カルシウムを
加え、混練することが重要である。このような混合順序
にすると、硫化カルシウムによる、重金属の不溶化効果
が大きい。従って、飛灰を含み、埋め立て処理された廃
棄処理混練物から鉛等の重金属が水に実質上溶出しな
い。

【００１４】飛灰、セメント及び水を、予め混合するこ
とにより、セメント中の成分によって、飛灰中の重金属
の大部分を不溶化した後に、残存する微量の重金属を、
硫化カルシウムによって不溶化することがポイントであ
る。このような混合順序にすると、硫化カルシウムの添
加量を減じることができるとともに、重金属の不溶化が
確実となり、重金属を確実に安定化できる。飛灰、セメ
ント及び水の混合時間は、３分〜１時間以内、好ましく
は、５〜１０分である。３分未満であると、混合が不十
分となり、セメントが重金属の大部分を不溶化しにく
い。１時間を超えるとセメントの固化が始まり、混合容
器、攪拌機の羽根への混合物の付着量が多くなり、これ
らの清掃が困難となるといった問題が発生しやすい。

【００１５】前記の混合順序以外の方法、例えば飛灰、
硫化カルシウム及び水を混合し、次いで該混合物にセメ
ントを加える等の方法によっては、後述するように、重
金属は完全には不溶化され難い。

【００１６】硫化カルシウムは粉末として、好ましく
は、硫化カルシウム水溶液または硫化カルシウム水分散
液として、飛灰、セメント及び水からなる混合物に加え
る。硫化カルシウム（ＣａＳ_x）としては、一硫化カル
シウム（ＣａＳ）の他、二硫化カルシウム（Ｃａ
Ｓ₂）、三硫化カルシウム（ＣａＳ₃）、四硫化カルシ
ウム（ＣａＳ₄）、五硫化カルシウム（ＣａＳ₅）等の
多硫化カルシウムが用いられ、硫黄分の多い多硫化カル
シウムが重金属の不溶化効果が大きくなって好ましい。
硫化カルシウムの水への溶解度は小さいので、通常は硫
化カルシウム粉末を水に分散した水分散液の形態で用い
られる。硫化カルシウム水分散液中の濃度は特に限定さ
れず、通常は５〜３０重量％でよい。この分散液には使
用する硫化カルシウムの組成に応じて、固形分として石
膏、消石灰等を含んでいてもよい。

【００１７】乾式飛灰中に含まれる重金属の総量は通常
約１重量％である。硫化カルシウムの粉末、水溶液又は
水分散液の乾式飛灰への配合量は、乾式飛灰１００重量
部に対して硫化カルシウムとして１〜５重量部となるよ
うに定められる。硫化カルシウムの配合量が１重量部未
満では、硫化カルシウムが不足し重金属不溶化の効果が
得られにくく、５重量部を越える場合はもはやその効果
の増大が期待できず、不経済でもあるばかりでなく、未
反応の硫化カルシウムから有害な硫化水素ガスが発生す
る可能性が生ずる。

【００１８】水は飛灰とセメントとの混合及び硫化カル
シウムの添加等のために使用されるが、その総量は乾式
飛灰１００重量部に対して、３０〜６０重量部が好まし
い。３０重量部未満および６０重量部を越えるといずれ
も重金属の不溶化が低下する。３０重量部未満である
と、飛灰とセメントとの混合不足が発生しやすく、６０
重量部を越えると硫化カルシウムの濃度が薄くなり過ぎ
て、重金属の不溶化効果が低下する。水は、飛灰とセメ
ントとの混合物をスラリー化してこれらの混合を容易に
し、また重金属、カルシウム及び硫黄等をイオン化する
とともに、硫化カルシウムの添加を容易にする。

【００１９】飛灰、セメント及び水からなる混合物に、
硫化カルシウムを加えたのち、これを混練する。混合お
よび混練にはアイリッヒミキサー、オムニミキサー、あ
るいは水平軸が高速／低速回転する、連続／バッチタイ
プのミキサーなどの混合機が用いられ、混練時間は５〜
３０分程度でよく、混練温度は室温でよい。この混練に
際しては混練物のｐＨが常に１０以上、好ましくは１２
以上であることが好ましい。これはｐＨが１０未満、特
に酸性側では、硫化カルシウムの硫黄分が硫化水素とな
って揮散し、有害となるからである。セメントが存在
し、通常飛灰中に石灰分が１０重量％以上存在すること
によりｐＨは１０以上に保たれるが、石灰分が少なかっ
たり、飛灰の組成によってはｐＨが１０未満となること
があり、このような場合には消石灰、苛性ソーダ等のア
ルカリを添加することが望ましい。

【００２０】この混練により、飛灰は湿潤した土状ある
いはペースト状になるとともに、飛灰中に含まれる鉛、
亜鉛などの重金属は硫化カルシウムからの硫黄イオンと
反応して水不溶性の硫化鉛などの硫化物となる。この混
練物は、数日間養生されたのち埋立等により廃棄処分さ
れる。本発明の処理方法によれば乾式飛灰中の鉛、亜鉛
などの重金属が不溶化され、処理後の廃棄処理混練物か
ら、重金属が溶出することがなくなって、環境庁告示第
１３号（昭和４８年３月１７日付官報）に定められた産
業廃棄物に含まれる有害物質の検定方法による金属溶出
試験では、鉛、カドミウム、ヒ素の溶出量を規制値以下
（Ｐｂについては０．３ｐｐｍ以下）とすることができ
る。

【００２１】

【実施例】以下、具体例を示して本発明の作用効果を明
確にする。（実施例１〜３、比較例１〜３）乾式飛灰、セメント、
水及び硫化カルシウムの混合順序の相違が、重金属の不
溶化効果に及ぼす影響をまず明らかにした。図１〜５
は、硫化カルシウム等の混合順序を異にする、５種類の
工程図である。石灰分が２３〜２５重量％、水分１．６
〜１．７重量％の乾式飛灰を用意し、この乾式飛灰２５
ｋｇに、セメント５ｋｇ、硫化カルシウム（ＣａＳ₅）
０．３ｋｇを含む硫化カルシウム水分散液及び水７．５
ｋｇ（総量）を、図１〜５に示すように、混合順序を変
化させて混合し、混合順序の異なる、５種類の処理物を
作成した。

【００２２】図１に示す、本発明のプロセスＡの方法
は、乾式飛灰にセメントを加えて乾式混合し、次いで水
を混合してスラリー（泥状物）とし、このスラリーを５
分間混合した後に、硫化カルシウム水分散液を加えて、
重金属の不溶化のための混練を５分間行い、養生をする
方法であった。図２に示す、本発明のプロセスＢの方法
は、乾式飛灰及びセメントに水を加えて均一なスラリー
とし、１０分間湿式混合した後に、硫化カルシウム水分
散液を加えて、重金属の不溶化のための混練を５分間行
い、養生をする方法であった。

【００２３】プロセスＣの、比較例の方法は、乾式飛灰
に水を加えて、均一なスラリーとし、１０分間湿式混合
した後に、該スラリーにセメントと硫化カルシウム水分
散液とをほぼ同時に加えて、重金属の不溶化のための混
練を５分間行い、養生をする方法であった。プロセスＤ
の、比較例の方法は、水及び硫化カルシウム水分散液を
乾式飛灰に加えて、均一なスラリーとし、１０分間湿式
混合した後に、該スラリーにセメントを加えて、重金属
の不溶化のための混練を５分間行い、養生をする方法で
あった。プロセスＥの、比較例の方法は、セメントに水
及び硫化カルシウム水分散液を加えて、均一なスラリー
とし、１０分間湿式混合した後に、該スラリーに乾式飛
灰を加えて、重金属の不溶化のための混練を５分間行
い、養生をする方法であった。

【００２４】前記プロセスＡ〜Ｄの、重金属の不溶化の
ための混練はアイリッヒミキサーにて行った。この混練
の際のｐＨは１２.４〜１２.５であった。

【００２５】前記プロセスＡ〜Ｄにより得られた混練物
を、１昼夜養生して作成した廃棄処理混練物について環
境庁告示第１３号による鉛の溶出試験を行った。結果を
表１に示す。この結果より、乾式飛灰にセメントと水と
を加えて、混合した後に、硫化カルシウム水分散液を加
える、プロセスＡ、Ｂ（実施例１〜３）の方法による
と、鉛検出量（鉛溶出量）は０.３ｍｇ／ｌ以下と、鉛
の不溶化が大きいことが分かる。硫化カルシウム水分散
液を加える前に、乾式飛灰がセメントと水とに混合され
ていないプロセスＣ〜Ｅ（比較例１〜３）は不溶化効果
が劣り、重金属の安定化が不十分であった。

【００２６】

【表１】

【００２７】（実施例４〜１５）次いで、乾式飛灰量に
対する、セメント、水及び硫化カルシウムなどの配合量
と、重金属の不溶化との関係を、前記プロセスＢの方法
を用いて検討した。則ち、前記実施例２〜３で用いたの
と同じ乾式飛灰１００ｋｇに、セメント量及び水の量を
変化させて加えて混合し、スラリー状の混合物とした後
に、これに硫化カルシウムの配合量を変えて加え混練し
た。混練条件、鉛の溶出試験の測定条件は前記実施例２
〜３と同様であった。結果を表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】表２の、実施例４〜９の結果から、乾式飛
灰１００重量部に対して、セメント１〜３０重量部、硫
化カルシウム１〜５重量部、水の総量３０〜６０重量
部、の配合量の範囲であると、鉛検出量が０．３ｍｇ／
ｌ以下となるなど、鉛の不溶化が大きいことが分かる。
実施例１１〜１５が示すように、前記範囲外の配合量で
あると、プロセスＢの方法であっても、鉛の不溶化効果
が劣るか、硫化カルシウムの使用量が多くなる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の処理方法
によれば乾式飛灰中の鉛などの重金属を、硫化鉛などの
不溶性の硫化物として、確実に安定化できるので、乾式
飛灰を無害化して廃棄できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の飛灰の処理法の一実施形態例を示す
工程図である。

【図２】本発明の他の実施形態例を示す工程図であ
る。

【図３】比較例の工程図である。

【図４】他の比較例の工程図である。

【図５】さらに他の比較例の工程図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木和則茨城県東茨城郡大洗町成田町2205 日揮株式会社大洗原子力技術開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】乾式飛灰にセメントと水とを加え、混合
した後に、硫化カルシウムを加え、混練することを特徴
とする飛灰の処理方法。
【請求項２】石灰分を１０〜５０重量％含む乾式飛灰
１００重量部にセメント１〜３０重量部と水とを加え、
混合した後に、硫化カルシウム１〜５重量部を加え、混
練することを特徴とする飛灰の処理方法。
【請求項３】石灰分を１０〜５０重量％含む乾式飛灰
１００重量部にセメント１〜３０重量部と水とを加え、
混合した後に、硫化カルシウム１〜５重量部を加え、混
練するとともに、水の総量が３０〜６０重量部であるこ
とを特徴とする飛灰の処理方法。
【請求項４】混練がｐＨ１０以上のアルカリ性で行わ
れることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載の飛灰の処理方法。