(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を熱処理する炉から発生した排ガスを分級機に導きながら排ガスを１５０℃〜９００℃に冷却して、粗粒子と細粒子とに分級する第１工程、
得られた粗粒子を水に溶解して固液分離することによって粗粒子中に含有される可溶性塩類を除去して残渣を回収する第２工程、
とから成ることを特徴とする排ガス中の媒塵の処理方法。
【請求項２】
廃棄物を熱処理する炉から発生した排ガスを分級機に導きながら排ガスを１５０℃〜９００℃に冷却して、粗粒子と細粒子とに分級する第１工程、
得られた粗粒子を水に溶解して固液分離することによって粗粒子中に含有される可溶性塩類を除去して残渣を回収する第２工程、
得られた残渣を前記廃棄物を熱処理する炉に戻す第３工程、
とから成ることを特徴とする排ガス中の媒塵の処理方法。
【請求項３】
前記第１工程で分級された細粒子を飛灰として捕集する工程、
得られた飛灰に酸又はアルカリの少なくとも一種以上を添加して重金属分を分離する工程、
を更に有することを特徴とする請求項１または２記載の排ガス中の媒塵の処理方法。
【請求項４】
上記廃棄物を熱処理する炉が焼却炉、溶融炉、ロータリーキルンのいずれかの炉であるか、または、これらの炉から発生した焼却灰を熱処理する炉であることを特徴とする請求項１、２または３記載の排ガス中の媒塵の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガス中の媒塵の処理方法、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、溶融炉またはロータリーキルンからの焼却灰または飛灰等の媒塵を処理する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】
0003564625.tif 000002
【００１０】
表１はジグザグ分級機（ＭＵＬＴＩ−ＰＬＥＸ：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または銅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〜２０μｍ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または銅澱物を回収した場合の品位は共に品位は低く、非鉄製錬原料としては不十分な品位であった。
【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、廃棄物を熱処理する炉から発生した排ガスを分級機に導きながら排ガスを１５０℃〜９００℃に冷却して、粗粒子と細粒子とに分級する第１工程、得られた粗粒子を水に溶解して固液分離することによって粗粒子中に含有される可溶性塩類を除去して残渣を回収する第２工程とから成ることを特徴とする排ガス中の媒塵の処理方法である。
【００１５】
本発明方法における第２の発明は、廃棄物を熱処理する炉から発生した排ガスを分級機に導きながら排ガスを１５０℃〜９００℃に冷却して、粗粒子と細粒子とに分級する第１工程、得られた粗粒子を水に溶解して固液分離することによって粗粒子中に含有される可溶性塩類を除去して残渣を回収する第２工程、得られた残渣を前記廃棄物を熱処理する炉に戻す第３工程とから成ることを特徴とする排ガス中の媒塵の処理方法である。
【００１６】
本発明方法における第３の発明は、前記第１工程で分級された細粒子を飛灰として捕集する工程、得られた飛灰に酸又はアルカリの少なくとも一種以上を添加して重金属分を分離する工程を更に有することを特徴とする排ガス中の媒塵の処理方法である。
【００１７】
上記廃棄物を熱処理する炉は、焼却炉、溶融炉、ロータリーキルンのいずれかの炉であるか、または、これらの炉から発生した焼却灰を熱処理する炉であることを特徴とする排ガス中の媒塵の処理方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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、上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、硅素、アルミニウム系の高沸点化合物を晶出させて生成した粗い粒子と、重金属からなる細かい粒子とに分級する（第１工程）が、これによって重金属分の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、これら分級した粗い粒子を溶解槽に入れて可溶塩類である塩素を溶かし、不溶物である硅素、鉄、アルミニウム等の無機物とに固液分離する（第２工程）が、これによって分離回収された無機物粒子は焼却炉、溶融炉、またはロータリーキルンのいずれかに戻すと共に、塩素含有液は元飛灰溶解水または中和液として重金属回収工程に使用する（第３工程）。
【００２２】
上記第１工程で分級されなかった細かい粒子を主とする重金属含有元飛灰をバグフィルター等で捕集して処理原料とする。
【００２３】
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、硅素、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。
【００２４】
上記第３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、亜鉛や銅などの溶解重金属分を含む濾液を得ると共に、固形分は水でリパルプして鉛を主体とする残渣を得る。
【００２５】
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第２工程で固液分離した塩素含有液や水酸化ナトリウム、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、銅を主とする重金属を水酸化物として生成させ、その液中に重金属が小量残留している場合には、更に硫化ナトリウム・水硫化ナトリウム又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銅澱物と最終中和濾液を得る。
【００２６】
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銅を含有する水酸化物及び硫化物とに分けて回収することができるため、夫々非鉄製錬原料として活用できるものである。
【００２７】
（実施例１）
【００２８】
ゴミ焼却工場産ＥＰ灰３５０ｋｇを１３０ＫＶＡ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り付け、分級機手前でフリーエアを入れ、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５μｍに設定して分級点以上の粗粒子と鉄、硅素、アルミニウム、塩素系の高沸点化合物を晶出させて分離した（第１工程）。得られた粗粒子の品位を表２に示す。
【００２９】
【表２】
0003564625.tif 000003
【００３０】
第１工程で得られた粗粒子５０ｇを、蒸留水１リットルを入れたビーカーに攪拌しながら添加して３０分間攪拌した後、固液分離して水洗残渣として回収した。得られた残渣の品位を表３に示したが、表３に見られるように水洗残渣は珪素、カルシウム、アルミニウムが主成分として含まれセメント原料あるいはスラグ成分として使用できる品位であった。
【００３１】
【表３】
0003564625.tif 000004
【００３２】
次いで、第１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かい粒子からなる低沸点化合物を主とする元飛灰の全量２２ｋｇを回収した。得られた元飛灰の品位を表４に示す。
【００３３】
【表４】
0003564625.tif 000005
【００３４】
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５０ｇを添加してスラリーとし、硫酸を添加しながらｐＨを３に維持しつつ３０分間攪拌した後、固体液分離した（重金属分離）。
【００３５】
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後、硫酸を加えｐＨ１に調整しながら３０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５に示す（鉛残渣分離）。
【００３６】
【表５】
0003564625.tif 000006
【００３７】
次いで、上記重金属分離及び鉛残渣分離によって得られた濾過液に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ｐＨ８まで中和し、さらに２０ｇ／リットルに調整した水硫化ナトリウム液を５０ｍｌ添加して銅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、固液分離して残渣を最終濾過液とに分離し、残渣は洗浄して銅澱物として分離回収したが、その澱物品位を表５に併せて示した（銅澱物分離）。
【００３８】
上記表５に示すように、鉛残渣と銅澱物との品位は非鉄製錬原料として充分であった。
【００３９】
（比較例１）
【００４０】
実施例１と同様にＡゴミ焼却工場ＥＰ灰３２０ｋｇを１３０ＫＶＡのジロー式試験電気炉に挿入し１３５０℃で溶融を行なった。発生した元飛灰からなる細粒子や高沸点化合物からなる粗粒子などを併せて直接バグフィルターで飛灰原料として１７ｋｇを回収した。その飛灰品位を表６に示した。
【００４１】
【表６】
0003564625.tif 000007
【００４２】
得られた上記飛灰原料を実施例１に示す手段で重金属分離処理を行ない、鉛産物と銅産物を得た。その結果を表７に示したが、表７にみられるように鉛産物と銅産物の品位は非鉄製錬原料として使用するには不十分であった。
【００４３】
【表７】
0003564625.tif 000008
【００４４】
【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を銅を主体とする重金属の水酸化澱物は、夫々鉛及び銅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。