(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燐酸アルミニウムを主成分とする素材に、珪砂または二酸化珪素粉末とアルカリ金属の炭酸塩または重炭酸塩あるいはアルカリ金属の水酸化物を加えて８００〜１０００℃の温度範囲に加熱して、珪酸アルミニウムを主体とする吸着材を生成し、次いで、このようにして生成した吸着材を粉砕し、次いで、粉砕した吸着材に水を添加し、混合することにより生成したアルカリ金属の燐酸塩を分離し、そして、このようにして分離した燐酸塩を濃縮結晶化して回収し、残渣物を吸着材とする、燐酸アルミニウムを主成分とする素材からの資源化方法。
【請求項２】
燐酸アルミニウムを主成分とする素材に、珪砂または二酸化珪素粉末とアルカリ金属の炭酸塩または重炭酸塩あるいはアルカリ金属の水酸化物を加えて８００〜１０００℃の温度範囲に加熱して、珪酸アルミニウムを主体とする吸着材を生成し、次いで、このようにして生成した吸着材を粉砕し、次いで、粉砕した吸着材に水を添加し、混合することにより生成したアルカリ金属の燐酸塩を分離し、そして、このようにして分離した燐酸塩にカルシウム塩またはマグネシウム塩を加えて燐酸カルシウムまたは燐酸マグネシウムを沈殿させて分離回収し、残渣物を吸着材とする、燐酸アルミニウムを主成分とする素材からの資源化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燐酸アルミニウムを主成分とする素材からの資源化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水汚泥等の焼却灰から燐を回収する方法として、これら焼却灰に酸を加えて燐を溶出させ、溶出した燐酸を溶媒によって抽出する方法がある。この他、簡易処理法として、アルカリを加えてｐＨ調整によって燐を燐酸アルミニウムを主体として分離回収する方法がある。この回収物中には、燐酸アルミニウムの他に燐酸鉄や副成する硫酸カルシウム等が含まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルカリを加えたｐＨ調整による簡易処理方法によれば、回収される燐が燐酸アルミニウムを主成分として回収される。しかし、燐酸アルミニウムは、利用用途が限定されているため、これを燐酸カルシウムあるいは燐酸ナトリウムといった他の燐酸塩に変えることが必要となっている。
【０００４】
従って、この発明の目的は、燐酸アルミニウムを主成分とする素材からアルカリ金属の燐酸塩あるいは燐酸カルシウムを容易に回収することができる、燐酸アルミニウムを主成分とする素材からの資源化方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、酸化アルミニウムや各種アルミニウム塩中のアルミニウムは、高温域において二酸化珪素およびアルカリ金属化合物と反応して、ゼオライトを生成することを利用したものである。この際、燐酸アルミニウム中の燐は、アルミニウムと分離し、アルカリ金属化合物と反応して、アルカリ金属の燐酸塩を形成するものと考えられる。この燐酸塩を水により溶解し、濃縮し、結晶化分離によって回収する。不純物として存在する燐酸鉄は、前記高温域において分解し、アルカリ金属の燐酸塩と酸化鉄とになる。
【０００６】
即ち、請求項１記載の発明は、燐酸アルミニウムを主成分とする素材に、珪砂または二酸化珪素粉末とアルカリ金属の炭酸塩または重炭酸塩あるいはアルカリ金属の水酸化物を加えて８００〜１０００℃の温度範囲に加熱して、珪酸アルミニウムを主体とする吸着材を生成し、次いで、このようにして生成した吸着材を粉砕し、次いで、粉砕した吸着材に水を添加し、混合することにより生成したアルカリ金属の燐酸塩を分離し、そして、このようにして分離した燐酸塩を濃縮結晶化して回収し、残渣物を吸着材とすることに特徴を有するものである。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１の方法によって生成したアルカリ金属の燐酸塩水溶液を濃縮せずに回収するために、この溶液にｐＨ９以上でカルシウム塩またはマグネシウム塩を加え、溶解、反応させることによって、燐を第３燐酸カルシウムを主体とした燐酸塩あるいは燐酸マグネシウム塩として沈殿させ、回収するものである。
【０００８】
即ち、請求項２記載の発明は、燐酸アルミニウムを主成分とする素材に、珪砂または二酸化珪素粉末とアルカリ金属の炭酸塩または重炭酸塩あるいはアルカリ金属の水酸化物を加えて８００〜１０００℃の温度範囲に加熱して、珪酸アルミニウムを主体とする吸着材を生成し、次いで、このようにして生成した吸着材を粉砕し、次いで、粉砕した吸着材に水を添加し、混合することにより生成したアルカリ金属の燐酸塩を分離し、そして、このようにして分離した燐酸塩にカルシウム塩またはマグネシウム塩を加えて燐酸カルシウムまたは燐酸マグネシウムを沈殿させて分離回収し、残渣物を吸着材とすることに特徴を有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
燐酸アルミニウムを主成分とする素材としては、焼却灰中の燐を酸処理・アルカリ処理により回収されたもの、あるいは燐酸アルミニウムを主成分とした燐鉱石等が考えられる。
【００１０】
燐酸アルミニウムを主成分とする素材に珪砂粉末を加え、これにアルカリ金属炭酸塩または重炭酸塩あるいは水酸化物を加えて十分混合する。アルカリ金属炭酸塩または水酸化物の加える量としては、下記化学式（１）において必要とする割合とする。珪砂粉末としては天然珪砂を粉砕し、反応性を高めるために、１５０メッシュ以下の粒度としたもの、あるいは、合成した無定型二酸化珪素等を用いる。
【００１１】
ＡｌＰＯ4＋Ｎａ・ＸＳｉＯ2・ＹＨ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ3
＝ＮａＡｌ・ＸＳｉＯ2・ＹＨ2Ｏ                      ---（１）
但し、上記化学式（１）において、Ｘ、Ｙは、係数を示す。
【００１２】
これを上記化学式（１）に必要な温度として、８００〜１０００℃の温度に１〜２時間、反応が完了するのに必要な時間、加熱を行なう。この温度において、燐酸アルミニウム中のアルミニウム分は、珪砂粉末、アルカリ金属と反応してゼオライトを生成する。燐酸アルミニウム中の燐は、アルカリ金属塩またはアルカリ金属の水酸化物と反応して、燐酸の第３または第２アルカリ金属塩を生成する。この温度において加熱処理したものを室温で自然冷却し、この後、粉砕し、更に水を加え、攪拌し、水溶性となった燐酸塩を溶解する。
【００１３】
溶解した水溶性燐酸塩を濾過分離する。残渣物は、更に水洗後、必要に応じて中和、乾燥し、ゼオライトを主体とする吸着材として利用する。
【００１４】
アルカリ金属燐酸塩を溶解した液は、燐酸塩の飽和濃度まで濃縮した後、結晶化できる温度まで冷却し、燐酸塩を分離回収する。排水は、更に蒸発乾固し、残存したアルカリを再使用する。
【００１５】
上述した請求項１の発明のフロー図を図１に示す。
【００１６】
また、上述の方法により生成、溶出したアルカリ金属の燐酸塩水溶液に水溶性カルシウムまたはマグネシウム塩粉末、あるいは水溶液を加え、攪拌して溶解する。ｐＨ９以上の水中では、カルシウムまたはマグネシウムの燐酸塩を形成し、カルシウムの場合には、下記化学式（２）により第３燐酸カルシウムを主体とした燐酸塩を生成する。この第３カルシウム塩は、水に難溶性であるため沈殿する。この沈殿を濾過分離し、回収する。アルカリ金属の第３燐酸塩は、強アルカリであるが、上記化学式（２）の通り、燐酸カルシウムを生成することによって、アルカリの多くは実質的に消費される結果、ｐＨは９付近へ低下していく。燐酸カルシウムを回収した後のろ液は、更に必要に応じて中和等の水処理を行なった後、排出する。
【００１７】
３ＣａＸ2＋２Ｎａ3ＰＯ4＝Ｃａ3（ＰＯ4）2＋６ＮａＸ---（２）
但し、上記化学式（２）において、Ｘは、陰イオンを示す。
【００１８】
上述した請求項２の発明のフロー図を図２に示す。
【００１９】
【実施例】
市販の燐酸アルミニウム２０ｇを用いて試験を行なった。これに３５ｇの炭酸ナトリウムおよび無定型珪砂（粉末）１０ｇを加え、十分に攪拌混合を行なった。これを電気炉において９００℃で２時間加熱した。
【００２０】
常温に冷却後、半溶融状態となった試料を乳鉢で粉砕し、これに水５００ｍｌを加え、攪拌、溶解を行なった。これを濾過分離し、更に洗浄水５００ｍｌを加えて洗浄し、燐酸分を除去し、残ったゼオライトを主体とする粉末を回収した。ろ液および洗浄液を合わせた液は、加熱濃縮し、更に蒸発乾固し、第３あるいは第２燐酸ナトリウムの混合物を回収した。
【００２１】
また、市販の燐酸アルミニウム２０ｇ、無定型珪砂（粉末）１０ｇ、炭酸ナトリウム粉末３５ｇを９００℃の温度に加熱し、生成した第３燐酸ナトリウム塩を上述の方法と同様に水で溶解し、これに硫酸カルシウムの水和物の結晶７０ｇを加え、攪拌溶解した。初期のｐＨは、１２以上であったが、燐酸カルシウムの生成と共に次第に減少した。ｐＨ９となった時点で燐の大部分が燐酸カルシウムとして沈殿することが確認されたので、この沈殿物を濾過分離した。
【００２２】
上述の方法によって回収されたゼオライトを主体とする吸着材、第３燐酸ナトリウムおよび燐酸カルシウムの収量は、それぞれ表１に示す通りであった。また、回収物について蛍光Ｘ線分析装置を用いて成分分析を行なった。この結果を表２に示す。
【００２３】
【表１】
0003666739.tif 000002
【００２４】
【表２】
0003666739.tif 000003
【００２５】
生成したゼオライトの性能試験として、ＪＩＳ−Ｋ１４７４の活性炭試験法に準じたメチレンブルーによる吸着性能試験を行なった。この結果を表１に合わせて示す。表１から明らかなように、十分な吸着能が認められた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、安価な材料を用いて、加熱のみの簡単な処理により容易に燐酸アルミニウムを主成分とする素材から燐酸カルシウム、アルカリ金属燐酸塩を製造することができ、また、加熱処理だけで燐酸アルミニウム中の燐を水溶性に変換できるので、加熱処理物のみでも肥料としての利用可能であり、更に、８００℃以上の高温でアルカリを加えて処理するため、原料中にダイオキシン等の有害物が含まれていても分解除去が可能であるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明のフロー図である。
【図２】請求項２の発明のフロー図である。
【図１】
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【図２】
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