(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを含んで構成される複塩と、アルカリ度低減剤とを含み、
前記アルカリ度低減剤は、硫酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化亜鉛及び水酸化銅から選択される１種以上を含み、
前記複塩と前記アルカリ度低減剤との質量比は、複塩：アルカリ度低減剤＝１０：０．５〜１０：８の範囲内にある、酸性ガス及び重金属の複合処理剤。
【請求項２】
前記複塩の比表面積は２０ｍ２／ｇ以上であり、メジアン径（ｄ５０）が３０μｍ未満である、請求項１に記載の複合処理剤。
【請求項３】
前記酸性ガスは、排ガスに含まれる酸性ガスであり、
前記重金属は、飛灰に含まれる重金属である、請求項１又は２に記載の複合処理剤。
【請求項４】
水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを含んで構成される複塩を排ガスに添加した後、飛灰を集塵し、集塵後の飛灰にアルカリ度低減剤添加することを含み、
前記アルカリ度低減剤は、硫酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化亜鉛及び水酸化銅から選択される１種以上を含み、
前記複塩と前記アルカリ度低減剤との質量比は、複塩：アルカリ度低減剤＝１０：０．５〜１０：８の範囲内にある、酸性ガス及び重金属の処理方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の複合処理剤を排ガスに添加した後、飛灰を集塵することを含む、酸性ガス及び重金属の処理方法。
【請求項６】
前記集塵後の飛灰に含まれる重金属の、有機キレート系、リン酸系化合物、二酸化ケイ素系化合物、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、鉄粉、塩酸、硫酸、硝酸、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム及び硫酸アルミニウムから選択される一種以上の重金属固定化剤による処理は、未処理である、請求項４又は５に記載の酸性ガス及び重金属の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸性ガス及び重金属の複合処理剤、並びに酸性ガス及び重金属の処理方法に関する。より詳しくは、本発明は、都市ごみ廃棄物焼却炉、産業廃棄物焼却炉、発電ボイラ、炭化炉、民間工場等の燃焼施設において発生する排ガスに含まれる酸性ガス（塩化水素や硫黄酸化物等）と、この燃焼施設において発生する飛灰に含まれる重金属との処理に用いる複合処理剤及び複合処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、塩化水素や硫黄酸化物を含む排ガスは、水酸化カルシウム等のアルカリ剤で処理された後、バグフィルター等の集塵機を経由して煙突から排出される。一方、集塵機で集塵された飛灰は、有害な鉛、カドミウム等の重金属を含有しており、集塵機で集塵された後、重金属固定剤によって重金属の安定化処理がなされ、その後、埋立処分される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−９９２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
都市ゴミや産業廃棄物の性質の変化に起因しておこる酸性ガス負荷の変動により、酸性ガス処理剤の添加量が大きく変動する場合、過剰の酸性ガス処理剤が煙道に供給され得る。そのような場合、酸性ガス処理剤はアルカリ性であることから、集塵機で集塵された飛灰中にアルカリ性化合物が残存することになり、集塵機で集塵された飛灰に対して重金属固定剤を供給したとしても、この重金属固定剤が飛灰に含まれる重金属の固定化のみならず、残存する酸性ガス処理剤との中和反応により消費され、結果として、飛灰に含まれる重金属を好適に抑制できない場合がある。
【０００５】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、廃棄物の性質の変化に伴って生じる酸性ガス処理剤の過不足に起因する後段の飛灰処理工程の問題を解決するため、幅広い添加量範囲において、飛灰中のアルカリ度を十分に低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、従来の消石灰をはじめとした酸性ガス処理剤に代わり、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを含んで構成される複塩と、アルカリ度低減剤とを併用することで、排ガスに含まれる酸性ガスを処理するとともに、集塵機で集塵された飛灰のアルカリ度を低減させることができ、重金属固定剤の処理後における飛灰からの重金属溶出量を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明では、以下のようなものを提供する。
【０００７】
（１）本発明は、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを含んで構成される複塩と、アルカリ度低減剤とを含む、酸性ガス及び重金属の複合処理剤である。
【０００８】
（２）また、本発明は、前記複塩の比表面積は２０ｍ２／ｇ以上であり、メジアン径（ｄ５０）が３０μｍ未満である、（１）に記載の複合処理剤である。
【０００９】
（３）また、本発明は、前記アルカリ度低減剤が、塩化物、硫酸塩及び水酸化物から選択される１種以上の化合物である、（１）又は（２）に記載の複合処理剤である。
【００１０】
（４）また、本発明は、前記化合物が、硫酸マグネシウム、硫酸塩含有水酸化アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸銅、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化亜鉛、水酸化銅から選択される１種以上を含む、（３）に記載の複合処理剤である。
【００１１】
（５）また、本発明は、前記酸性ガスが排ガスに含まれる酸性ガスであり、前記重金属が飛灰に含まれる重金属である、（１）から（４）のいずれかに記載の複合処理剤である。
【００１２】
（６）また、本発明は、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを含んで構成される複塩を排ガスに添加した後、飛灰を集塵し、集塵後の飛灰にアルカリ度低減剤添加する、酸性ガス及び重金属の処理方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、排ガスに含まれる酸性ガスを好適に処理できることに加え、飛灰のアルカリ度を低減でき、結果として重金属固定剤の処理後における飛灰からの重金属溶出量も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例で使用した模擬集塵機室内評価装置の概略構成を示す。
【図２】実施例及び比較例に係る各種処理剤の添加量と、図１に示す装置における塩化水素ガス除去率との関係を示す。
【図３】実施例及び比較例に係る各種処理剤の添加量と、図１に示す装置で得た残渣のアルカリ度との関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を説明するが、これが本発明を限定するものではない。
【００１６】
＜酸性ガス及び重金属の複合処理剤＞
本発明に係る複合処理剤は、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを含んで構成される複塩と、アルカリ度低減剤とを含む。
【００１７】
〔複塩〕
複塩は、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを必須の構成成分とする。複塩の製造方法は特に限定されるものでないが、容易な例として、苦灰石（ドロマイト，ＣａＭｇ（ＣＯ３）２）を焼成し、水酸化（消化）して水酸化ドロマイト（Ｃａ（ＯＨ）２・Ｍｇ（ＯＨ）２）を得ることが挙げられる。
【００１８】
複塩が水酸化カルシウムを含むものでないと、排ガスに含まれる酸性ガスを好適に処理できないため、好ましくない。水酸化マグネシウムを含むものでないと、複塩のアルカリ度が高く、系内に残存する複塩が飛灰に含まれる重金属の重金属固定剤による固定化を阻害し、複塩に含まれる重金属を好適に抑制できない可能性があること、また水酸化カルシウムと酸性ガスとの反応生成物が不動態となり以降の反応を抑制することを抑えると推測される効能が低下し、飛灰中のアルカリ度を十分に低減させられない可能性があり、好ましくない。
【００１９】
複塩は、水酸化カルシウムだけでなく、水酸化マグネシウムも含むため、水酸化マグネシウムも含まない場合に比べ、アルカリ度を低く抑えることができる。複塩のアルカリ度は特に限定されるものでないが、５００ｍｇＣａＣＯ３／ｇ以上１０００ｍｇＣａＣＯ３／ｇ以下であることが好ましく、７００ｍｇＣａＣＯ３／ｇ以上９００ｍｇＣａＣＯ３／ｇ以下であることがより好ましい。参考までに、粉体が水酸化カルシウム単体であるときのアルカリ度は、１２００ｍｇＣａＣＯ３／ｇ以上１３５０ｍｇＣａＣＯ３／ｇ以下の範囲内にある。
【００２０】
本明細書において、アルカリ度とは、試料（０．１〜０．５ｇ）と１，０００倍量の純水（１００〜５００ｍｌ）をビーカーに投入し、マグネチックスターラーで、１時間攪拌した試料からマイクロピペットで所定量（ｍｌ）分取し、フェノールフタレイン指示薬を数滴加え混合した後、１／５０Ｎの硫酸を変色する（ｐＨ８．３に至る）まで速やかに滴定し、薬剤１ｇあたりの硫酸の滴定量（ｍｌ）を記録し、以下の換算式により算出した値をいうものとする。
（換算式）
アルカリ度（ｍｇＣａＣＯ３／ｇ）
＝０．０２  ｛滴定硫酸濃度（ｍｏｌ／Ｌ）｝×Ａ  （ｍｌ）÷Ｂ（ｇ）×Ｃ（ｍｌ）÷Ｄ（ｍｌ）×１００÷２
＝Ａ（ｍｌ）÷Ｂ（ｇ）×Ｃ（ｍｌ）÷Ｄ（ｍｌ）
【００２１】
換算式において、Ａは、硫酸滴定量（ｍｌ）であり、Ｂは、試料量（ｇ）であり、Ｃは、純水添加量（ｍｌ）であり、Ｄは、攪拌後の分取量（ｍｌ）である。
【００２２】
本発明に係る複合処理剤は、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを含んで構成される複塩を含むものである。複合処理剤が水酸化マグネシウム粉末と、水酸化カルシウム粉末との混合塩を含むものであったとしても、この混合物は、複塩に相当するものではないため、本発明に係る複合処理剤とは異なる。複塩においては、カルシウム原子とマグネシウム原子とが近接した一つの塩を構成するが、単塩どうしの混合塩においては、水酸化マグネシウム粉末と、水酸化カルシウム粉末とが互いに分散された状態にある。
【００２３】
そして、複塩においては、（ａ）複塩が水酸化カルシウムのほか水酸化マグネシウムも必須の構成成分とすることによる複塩それ自体のアルカリ度低減効果、（ｂ）水酸化カルシウムと酸性ガスとの反応生成物が不動態となることを抑制することで、酸性ガスを粒子の内部まで取り込むことができると考えられるアルカリ度低減効果、（ｃ）複合処理剤の他の成分である、硫酸塩等から選択される１種以上の化合物（アルカリ度低減剤）によるアルカリ度低減効果、及び（ｄ）酸性ガスとの反応生成物によるアルカリ度低減効果が得られるため、従来技術に対して、飛灰のアルカリ度を１／２程度まで低減させることができ、結果として飛灰からの重金属溶出量も抑制できる、という格別の効果を奏すると推察される。
【００２４】
複塩の比表面積は、特に限定されるものでないが、２０ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、３０ｍ２／ｇ以上であることがより好ましく、４０ｍ２／ｇ以上であることがさらに好ましい。比表面積が小さすぎると、酸性ガス（塩化水素ガスや硫黄酸化物ガス等）との接触面積が小さく、酸性ガスを好適に処理できない可能性がある。また、これに伴い、未反応の複塩が増え、飛灰のアルカリ度が高まり、結果として重金属固定剤の処理後における飛灰からの重金属溶出量を好適に抑制できない可能性がある。
【００２５】
複塩のメジアン径（ｄ５０）は、特に限定されるものではないが、３０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。
【００２６】
メジアン径の下限は特に限定されるものでないが、複塩のメジアン径は、５μｍ以上であることが好ましい。
【００２７】
なお、本明細書において、「メジアン径」とは、レーザ回折法によって求めた体積基準での粒度分布における粒子個数の積算値が５０％となる粒子径（ｄ５０）をいうものとする。
【００２８】
水酸化カルシウムと水酸化マグネシウムとの比率は特に限定されるものでないが、水酸化カルシウムによる酸性ガスの処理効果と、水酸化マグネシウムによる複塩それ自体のアルカリ度低減効果との両方が好適に得られることを考慮すると、モル比において、水酸化カルシウム：水酸化マグネシウム＝０．７９：１．０〜３．１５：１．０の範囲内にあることが好ましく、０．９６：１．０〜２．３６：１．０の範囲内にあることがより好ましい。
【００２９】
〔アルカリ度低減剤〕
本発明に係る複合処理剤は、塩化物、硫酸塩、水酸化物等のアルカリ度低減作用を持つ化合物を含む。以下、この化合物のことを便宜上「アルカリ度低減剤」という。
【００３０】
複合処理剤が煙道に供給されると、酸性ガスと上述した複塩（のうち主として水酸化カルシウム成分）とが反応する。この反応での反応生成物及び未反応物は、飛灰として集塵機で集塵される。そして、集塵された飛灰に水が加えられる際、未反応の複塩に含まれる水酸化カルシウム由来のアルカリ分と、アルカリ度低減剤及び反応生成物とが反応し、飛灰のアルカリ度が低減される。
【００３１】
アルカリ度低減剤は、未反応の複塩に含まれる水酸化カルシウム由来のアルカリ分を低減可能であれば特に限定されるものではないが、塩化物、硫酸塩及び水酸化物から選択される１種以上の化合物を含むものが好ましい。塩化物の例として、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化鉄（ＩＩ）、塩化鉄（ＩＩＩ）、塩化亜鉛、塩化銅等が挙げられる。硫酸塩の例として、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸塩含有水酸化アルミニウム、硫酸鉄（ＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩＩ）、硫酸亜鉛、硫酸銅等が挙げられる。水酸化物の例として、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄（ＩＩ）、水酸化鉄（ＩＩＩ）、水酸化亜鉛、水酸化銅等が挙げられる。中でも、物質自体の安定性が高く、アルカリ度低減剤を供給した際の発熱を低く抑えられることから、アルカリ度低減剤は、硫酸マグネシウム、硫酸塩含有水酸化アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸銅、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化亜鉛、水酸化銅から選択される１種以上を含むことが好ましい。
【００３２】
複塩とアルカリ度低減剤との比率は特に限定されるものでないが、複塩に含まれる水酸化カルシウムによる酸性ガスの処理効果と、複塩に含まれる水酸化マグネシウムによる複塩それ自体のアルカリ度低減効果と、アルカリ度低減剤による飛灰のアルカリ度低減効果とのいずれもが好適に得られることを考慮すると、質量比において、複塩：アルカリ度低減剤＝１０：０．５〜１０：８の範囲内にあることが好ましく、１０：１〜１０：６の範囲内にあることがより好ましい。また、粉体とアルカリ度低減剤との比率を設定する際には、飛灰のアルカリ度が好ましくは１００ｍｇＣａＣＯ３／ｇ以下、より好ましくは、７０ｍｇＣａＣＯ３／ｇ以下、さらに好ましくは５０ｍｇＣａＣＯ３／ｇ以下となるようにする。
【００３３】
〔他の成分〕
本発明を阻害しない範囲であれば、複合処理剤は、複塩及びアルカリ度低減剤とは異なる他の成分を含むものであってもよい。他の成分として、例えば、酸性ガスに含まれるダイオキシンを処理する活性炭や、バグフィルターのろ過助剤として使用される珪藻土等が挙げられる。また、複合処理剤が重金属固定剤を含むものであってもよく、この場合、重金属固定剤の混合工程を省略することができ、有効な手段となる。
【００３４】
〔複合処理剤の製造方法〕
複合処理剤は、上述した各種成分を従来公知の手法により均一に混合することによって得られる。
【００３５】
＜酸性ガス及び重金属の処理方法＞
本発明に係る処理方法は、上記複合処理剤を煙道に供給して排ガスに含まれる酸性ガスを処理し、その後、飛灰を集塵し、集塵後の飛灰に含まれる重金属を重金属固定剤で処理する工程を含む。
【００３６】
排ガスの種類は特に限定されるものでなく、例えば、都市ごみ廃棄物焼却炉、産業廃棄物焼却炉、発電ボイラ、炭化炉、民間工場等の燃焼施設において発生する、塩化水素や硫黄酸化物等の酸性ガスを含む排ガスが挙げられる。
【００３７】
複合処理剤を供給するタイミングも、集塵機において飛灰を集塵する前であれば特に限定されるものでなく、例えば、焼却炉で廃棄物等を焼却するタイミング、焼却によって生成した排ガスが煙道を通過し、排ガスの温度を減温する減温塔に至るまでの間のタイミング、排ガスを減温塔で冷却した後、冷却後の排ガスが、集塵機手前に設けられたバグフィルターに至るまでのタイミング等が挙げられる。
【００３８】
複合処理剤の供給量は特に限定されるものでないが、過少になること、過大になることのいずれも避けるため、煙道を通過する酸性ガスの濃度をモニタリングしながら、適宜調整し、対象となる燃焼施設毎の管理目標値を満足するように供給することが好ましい。
【００３９】
煙道に複合処理剤を供給した後、酸性ガスと複合処理剤との反応生成物及び未反応物をそれぞれ成分とする飛灰を集塵する。飛灰の集塵は、公知の集塵機で行えばよい。
【００４０】
ここでは、排ガスを複合処理剤で処理する形態を例にして説明したが、別途の形態として、複塩を煙道に供給し、飛灰を集塵し、集塵後の飛灰にアルカリ度低減剤を添加する形態をとってもよい。なお、複塩とアルカリ度低減剤とを別々に添加する場合は、アルカリ度低減剤を水溶液やスラリーとして添加してもよい。
【００４１】
本発明では、（ａ）複塩が水酸化カルシウムのほか水酸化マグネシウムも必須の構成成分とすることによる複塩それ自体のアルカリ度低減効果、及び（ｂ）アルカリ度低減剤による酸性ガスと複塩との未反応分、及び場合によっては酸性ガスと複塩との反応生成物のアルカリ度低減効果によって、集塵後の飛灰のアルカリ度は、低く保たれている。そのため、集塵後の飛灰に含まれる重金属を重金属固定剤で処理しなくても、鉛等の重金属の溶出を抑えられる。しかしながら、微量の重金属が溶出したり、鉛以外の重金属が溶出する場合は、集塵後の飛灰に含まれる重金属を重金属固定剤で処理することが好ましい。
【００４２】
重金属固定剤として、一般的に用いられる有機キレート系や無機系のもの等が挙げられる。無機系の重金属固定剤として、リン酸系化合物、二酸化ケイ素系化合物、鉄含有化合物及び酸性中和剤が挙げられ、これらから選ばれる少なくとも一種以上を用いることができる。リン酸系化合物は、処分場における重金属の長期固定効果を示し、環境保護の観点から有効な材料である。リン酸系化合物は、例えば重金属である鉛と反応し、鉛クロロピロモルファイトや鉛ピロモルファイトを形成し、鉱物の形態で鉛を固定することができる。
【００４３】
リン酸系化合物は、処分場における重金属の長期固定効果を示し、環境保護の観点から有効な材料である。リン酸系化合物は、例えば重金属である鉛と反応し、鉛クロロピロモルファイトや鉛ピロモルファイトを形成し、鉱物の形態で鉛を固定することができる。
【００４４】
リン酸系化合物としては、リン酸を含有していれば特に制限なく用いることができ、リン酸塩であっても鉱物であっても良い。具体例として、例えば、正リン酸（オルソリン酸）、ポリリン酸、メタリン酸、次リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン酸、過リン酸、第一リン酸ソーダ、第二リン酸ソーダ、第三リン酸ソーダ、第一リン酸カリウム、第二リン酸カリウム、第三リン酸カリウム、第一リン酸カルシウム、第二リン酸カルシウム、第一リン酸マグネシウム、第二リン酸マグネシウム、第一リン酸アンモニウム、第二リン酸アンモニウム、過燐酸石灰、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸カリウム、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、亜リン酸ナトリウム、亜リン酸カリウム、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等が挙げられる。これらの中でも、正リン酸、第一リン酸塩、第二リン酸塩、第三リン酸塩、トリポリリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩、ピロリン酸塩、ヒドロキシアパタイトの形態を有する鉱物、特に燐灰石（アパタイト化合物）が良好な重金属固定効果を示す。
【００４５】
リン酸系化合物は、重金属の中でも、鉛の固定化に特に有用である。
【００４６】
二酸化ケイ素含有化合物は、飛灰中のカルシウム成分と、二酸化ケイ素とが反応してケイ酸カルシウム鉱物（３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・３Ｈ２Ｏ）を生成して、該鉱物の中に重金属を封じ込める効果、並びに二酸化ケイ素が直接重金属に作用して、難溶性の重金属ケイ酸塩（ＰｂＳｉＯ３等）を生成することにより重金属を固定する効果が得られると考えられる。二酸化ケイ素含有化合物の重金属固定は、飛灰中のアルカリ含有量の影響を受け、飛灰中のアルカリ含有量が多大な場合、必要添加量が増加する。従って、本発明により、二酸化ケイ素含有化合物においても必要添加量を大幅に削減することができる。
【００４７】
二酸化ケイ素含有化合物は、ＳｉＯ２成分を有する化合物であれば特に制限なく用いることができ、二酸化ケイ素そのものであってもよいし、塩であっても鉱物であってもよい。
【００４８】
二酸化ケイ素含有化合物は、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属を含むケイ酸塩、シリカヒューム、シリカゲル、活性白土、ゼオライト、ベントナイト、カオリナイト、ハロイサイト、アンチゴライト、パイオライト、タルク、モンモリロナイト、サボナイト、パーミキュライト、白雲母、バラゴナイト、イライト、金雲母、黒雲母、マーガライト、ザンソフィライト、ドンパサイト、スドウ石、クリノクロア、シャモサイト、セピオライト、パリゴルスカイト、イモゴライト、アロフェン及びヒシンゲライト等のケイ酸塩鉱物などが挙げられる。
【００４９】
二酸化ケイ素含有化合物は、重金属の中でも、鉛の固定化に特に有用である。
【００５０】
鉄含有化合物としては、鉄を含有していれば良く、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、鉄粉等が挙げられる。
【００５１】
鉄含有化合物は、重金属の中でも、六価クロム、砒素、セレン及び水銀の固定化に特に有用である。
【００５２】
酸性中和剤は、重金属の溶出量を低下させる役割を有する。酸性中和剤も飛灰に残存するアルカリの影響を受け、残存飛灰中のアルカリ含有量が多大な場合、必要添加量が増加する。従って、本発明により、酸性中和剤も必要添加量を大幅に削減することができる。
【００５３】
酸性中和剤としては、塩酸、硫酸、硝酸、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等が例示できる。
【００５４】
酸性中和剤は単独で用いても良いが、重金属の溶出をさらに抑えるという観点からは、上述の無機重金属固定剤と併用して用いることが好ましい。また、無機重金属固定剤と酸性中和剤とを併用した場合、高価である無機重金属固定剤の使用量を低減できる点で好適である。さらに、中和剤とキレート系重金属固定剤を併用しても本発明の効果は得られる。
【００５５】
ここで、無機重金属固定剤及び／または酸性中和剤を添加した後の飛灰の液固比が１０の場合の溶出液のｐＨは、８．０〜１１．５とすることが好ましく、特に９．０〜１０．５であることがより好ましい。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００５７】
＜アルカリ度低減剤のスクリーニング＞
アルカリ度低減剤は、未反応物に含まれる水酸化カルシウム由来のアルカリ分を低減可能であれば足り、塩化物、硫酸塩及び水酸化物から選択される１種以上の化合物を含むものであれば特に限定されるものではない。
【００５８】
まず、アルカリ度低減剤の効果を確認するため、表１に記載の種々の化合物について、アルカリ度低減作用の有無を確認した。
【００５９】
都市ごみ廃棄物焼却炉Ａ工場より発生した灰（アルカリ度：１０６ｍｇＣａＣＯ３／ｇ，鉛含有量：４２９０ｍｇ／ｋｇ，鉛溶出量：１２７ｍｇ／Ｌ）に対し、表１に記載された種々のアルカリ度低減剤を表１の記載の割合で加えた。そして、アルカリ度低減剤供給後のアルカリ度を測定した。結果を表１に示す。表１から、その結果、種々の化合物について、アルカリ度低減作用が確認された。
【表１】
0005939328.tif 000002
【００６０】
また、物質自体の安定性、アルカリ度低減剤を供給した際の発熱抑制の観点においてより好適なアルカリ度低減剤を見つけるため、表２に記載の種々の化合物についてアルカリ度低減剤のスクリーニングを行った。
素材安定性は、アルカリ度低減剤を常温／常湿下で１週間静置し、外観を確認することで評価した。
配合安定性は、実施例で仕様した高比表面積水酸化ドロマイト７０重量部とアルカリ度低減剤３０重量部と、水２０重量部とを加え、スパーテルで撹拌し、撹拌前後の温度上昇（Δ℃）を測定することで評価した。
スクリーニングの結果を表２に示す。
【表２】
0005939328.tif 000003
【００６１】
表２から、塩化銅、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛、硫酸銅、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化亜鉛及び水酸化銅は、素材安定性、配合安定性のいずれにも優れ、アルカリ度低減剤としてより好適であることが確認された。
【００６２】
また、アルカリ度が低減された場合の有害な鉛の溶出濃度の関係を、Ｂ工場の飛灰を用いて確認した。このとき、アルカリ度低減剤として、硫酸マグネシウムを用いた。鉛の溶出濃度は、産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法（昭和４８年環境庁告示第１３号）に基づく溶出試験より求めた。結果を表３に示す。
【００６３】
【表３】
0005939328.tif 000004
【００６４】
表３より、アルカリ度が低減されると鉛溶出量も低減されることが確認された。
【００６５】
さらに、陸上埋立基準値（０．３ｍｇ／Ｌ）を満足できなかった条件について、重金属固定剤であるリン酸系化合物（７５％正リン酸水溶液）を用い、表４に示す条件にて鉛固定処理を行った。結果、アルカリ度が低減されることで、重金属固定剤の必要添加率が低減されることがわかった。
【表４】
0005939328.tif 000005
【００６６】
＜複合処理剤等の調製＞
〔実施例１〕
高比表面積水酸化ドロマイト（水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを構成成分とし、Ｃａ（ＯＨ）２・Ｍｇ（ＯＨ）２で表される複塩，比表面積：５０ｍ２／ｇ，メジアン径（ｄ５０）：１５μｍ）７０重量部と、硫酸塩含有水酸化アルミニウム（製品名：アッシュナイトＩ−２０１，化学式Ａｌｘ（ＳＯ４）y（ＯＨ）Ｚ等で表される化合物，栗田工業社製）３０重量部とを混合し、実施例１に係る複合処理剤を得た。
【００６７】
〔実施例２〕
硫酸塩含有水酸化アルミニウムを硫酸マグネシウム（比表面積：５．８ｍ２／ｇ、メジアン径（ｄ５０）：２２８μｍ）にしたこと以外は、実施例１と同様の手法にて、実施例２に係る複合処理剤を得た。
【００６８】
なお、実施例及び比較例において、「比表面積」は、ＢＥＴ法により算出される比表面積であり、「細孔容積」は、ＢＪＨ法により算出される細孔容積である。これらは、いずれもＱｕａｎｔａ  ｃｈｒｏｍｅ社製のＮＯＶＡ２０００等の測定装置により測定できる。また、「メジアン径（ｄ５０）」は、レーザー回折散乱法によって求めた粒度分布における粒子個数の積算値が５０％となる粒子径（ｄ５０）であり、島津製作所社製のＳＡＬＤ−２１００等の測定装置により測定できる。
【００６９】
〔比較例１〕
一般的に流通している高反応性消石灰（比表面積：４６ｍ２／ｇ、メジアン径（ｄ５０）：７．９μｍ，細孔容積：０．２６ｍｌ／ｇ）７０重量部、及び水酸化マグネシウム（製品名：水酸化マグネシウム３００、比表面積：３５ｍ２／ｇ，メジアン径７μｍ、神島化学工業社製）３０重量部の混合物を７０重量部と、実施例と同じ硫酸塩含有水酸化アルミニウム３０重量部とを混合し、比較例１に係る複合処理剤を得た。
【００７０】
〔比較例２〕
比較例１と同じ高反応性消石灰７０重量部と、実施例と同じ硫酸塩含有水酸化アルミニウム３０重量部とを混合し、比較例２に係る処理剤を得た。
【００７１】
〔比較例３〕
比較例１と同じ高反応性消石灰を比較例３に係る処理剤とした。
【００７２】
＜処理性能の比較  その１＞
図１に記載の模擬集塵機室内評価装置を用い、実施例及び比較例に係る各種処理剤の処理性能を評価した。この装置において、試験条件は、以下のとおりとした。
ガス風量      ；０．４３ｍ３／ｍｉｎ
ろ過面積      ；０．４３ｍ２
ろ過速度      ；１ｍ／ｍｉｎ
ＨＣｌ濃度負荷；３５０ｐｐｍ
集塵室温度    ；１８０℃
【００７３】
まず、集塵室入口のＨＣｌ濃度を３５０ｐｐｍに調整した後、実施例及び比較例に係る各種処理剤の供給を開始した。供給開始２０分後から、ＨＣｌ計（製品名：ＨＬ−２２，京都電子社製）を用い、出口ＨＣｌ濃度を測定し、１分おきに採取したデータの３０分間平均値を試験条件でのＨＣｌ出口濃度とした。そして、入口ＨＣｌ濃度と出口ＨＣｌ濃度とからＨＣｌ除去率を算出した。結果を表５及び図２に示す。
【００７４】
【表５】
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【００７５】
実施例に係る複合処理剤は、これまでの各種処理剤と同様、好適に酸性ガスを処理できることが確認された。なお、実施例において、ＨＣｌ除去率９０％を達成するために必要な複合処理剤の添加量は、１．４ｇ／ｍｉｎであり、比較剤に係る処理剤に比べ、若干の添加率の増加がみられたが、後述するように飛灰のアルカリ度の低減により、重金属固定剤の添加量が最適化されるため、排ガス処理と重金属処理を含めた観点でみると問題ない範囲である。
【００７６】
次に、各条件におけるろ布付着物を払い落した残渣のアルカリ度を測定した。結果を表６及び図３に示す。
【００７７】
【表６】
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【００７８】
実施例１、２に係る複合処理剤を用いた場合、アルカリ度が１７０ｍｇＣａＣＯ３／ｇ〜１８０ｍｇＣａＣＯ３／ｇ程度を推移し、比較例１〜３に係る処理剤に比べ、顕著なアルカリ度低減効果を示す。また、この傾向は、複合処理剤の添加量が、０．８ｇ／ｍｉｎ〜１．６ｇ／ｍｉｎという幅広い範囲で確認された。
【００７９】
＜処理性能の比較  その２＞
上記＜処理性能の比較  その１＞において、実施例及び比較例に係る各種処理剤の処理性能を評価した後の残渣に、Ｃ工場より得られた、酸性ガス処理剤が吹き込まれていない灰であって、２段バグフィルターの１段目の灰を、残渣１重量部に対して４重量部混合し、模擬飛灰を作成した。Ｃ工場より得られた灰の性状、及び各種の模擬飛灰の性状は、表７のとおりである。
【表７】
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【００８０】
なお、本実施例において、鉛含有量、溶出液ｐＨ及び鉛溶出濃度は、以下の手法によって測定するものとする。
鉛の含有量測定方法
飛灰を濃硝酸及び濃塩酸で加熱濃縮し、放冷する。放冷後、純水を加え、加温溶解した液を定量ろ紙（アドバンテック社製、Ｎｏ．６）でろ過し、ろ液中の鉛濃度を原子吸光光度計（日立社製、Ｚ−２０００）にて測定した。
溶出液ｐＨの測定方法
環境庁告示１３号試験法に基づく溶出試験を行った後、溶出液のｐＨ測定を行った。
鉛溶出量の測定方法
環境庁告示１３号試験法に基づく溶出試験を行った後、溶出液中の鉛濃度を原子吸光光度計（日立社製、Ｚ−２０００）にて測定した。
【００８１】
続いて、模擬飛灰の各々について、重金属固定剤であるリン酸系化合物（７５％正リン酸水溶液）を用い、表８に示す条件にて鉛固定処理を行った。鉛固定処理は、各飛灰試料に、飛灰に対して２０重量％の純水と所定量の各種重金属固定剤（リン酸系化合物、二酸化ケイ素含有化合物、鉄含有化合物）を添加してスパーテルで十分に撹拌することによって行った。そして、鉛固定処理後の各種サンプルのアルカリ度及び鉛含有量を測定するとともに、環境庁告示１３号試験法に溶出試験を行い、溶出液ｐＨ及び鉛溶出濃度を測定した。結果を表８に示す。
【表８】
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【００８２】
表８から分かるとおり、実施例１及び２については、アルカリ度が低減し、それに伴い鉛の溶出量の低減が見られた。また、アルカリ度の低減に伴い、鉛の溶出量を埋立基準値以下まで低減するためのリン酸系重金属固定剤の添加率が低減された。
【要約】
【課題】廃棄物の性質の変化に伴って生じる酸性ガス処理剤の過不足に起因する後段の飛灰処理工程の問題を解決するため、幅広い添加量範囲において、飛灰中のアルカリ度を十分に低減させることを可能にする。
【解決手段】本発明に係る酸性ガス及び重金属の複合処理剤は、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを含んで構成される複塩と、塩化物、硫酸塩及び水酸化物から選択される１種以上の化合物（アルカリ度低減剤）とを含む。素材安定性、配合安定性のいずれにも優れることから、複塩の比表面積が２０ｍ２／ｇ以上であり、メジアン径（ｄ５０）が３０μｍ未満であることが好ましい。また、アルカリ度低減剤は、硫酸マグネシウム、硫酸塩含有水酸化アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸銅、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化亜鉛、水酸化銅から選択される１種以上を含むことが好ましい。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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