(57)【要約】【課題】単純な工程を経ることで、ダスト処理時における固液分離した後のカリウムや塩素を主成分とする洗浄ろ液中の重金属濃度とカルシウム濃度を効率的に低減し得る。【解決手段】重金属を含むダスト１０と水１１とを混合してスラリー１３を調製する工程１２と、スラリー１３のｐＨを１０〜１２に調整する工程１６と、スラリー１３に炭酸カリウム１７を添加して重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させる工程１８と、炭酸カリウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程１９と、静置工程の静置物をろ液２１と残渣２２とに固液分離する固液分離工程２３とを含むダスト処理方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属を含むダスト(10)と水(11)とを混合してスラリー(13)を調製する工程(12)と、
前記スラリー(13)のｐＨを１０〜１２に調整する工程(16)と、
前記スラリー(13)に炭酸カリウム(17)を添加して前記重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させる工程(18)と、
前記炭酸カリウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程(19)と、
前記静置工程の静置物をろ液(21)と残渣(22)とに固液分離する固液分離工程(23)と
を含むダスト処理方法。
【請求項２】
固液分離により得られたろ液(21)に塩酸(24)を添加して前記ろ液中に含まれる未反応の炭酸カリウムを分解する工程(26)とを更に含む請求項１記載の処理方法。
【請求項３】
固液分離により得られたろ液(21)を蒸発乾固する工程(27)と、前記蒸発乾固して得られた固形物(28)から肥料原料又は化学原料を生成する工程とを更に含む請求項１又は２記載の処理方法。
【請求項４】
固液分離により得られた残渣(22)から製錬原料又はセメント原料を生成する工程を更に含む請求項１記載の処理方法。
【請求項５】
重金属を含むダスト(30)と水(31)とを混合してスラリー(33)を調製する工程(32)と、
前記スラリー(33)に炭酸ガス(34)を吹き込み前記スラリーのｐＨを１０〜１２に調整する工程(36)と、
前記スラリー(33)に塩化カルシウム(37)を添加して前記重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させ、かつ硫酸イオンを除去する工程(38)と、
前記塩化カルシウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程(39)と、
前記静置工程の静置物をろ液(41)と残渣(42)とに固液分離する固液分離工程(43)と
を含むダスト処理方法。
【請求項６】
調製されるスラリーのｐＨが１０未満であるとき、スラリー調製工程(32)を施す前にダスト(30)に消石灰(47)を添加混合する工程(48)を更に含む請求項５記載の処理方法。
【請求項７】
固液分離により得られたろ液(41)を蒸発乾固する工程(44)と、前記蒸発乾固して得られた固形物(46)から肥料原料又は化学原料を生成する工程とを更に含む請求項５記載の処理方法。
【請求項８】
固液分離により得られた残渣(42)から製錬原料又はセメント原料を生成する工程を更に含む請求項５記載の処理方法。
【請求項９】
重金属を含むダスト(10)と水(11)とを混合してスラリー(13)を調製する工程(12)と、
前記スラリー(13)のｐＨを１０〜１２に調整する工程(16)と、
前記スラリー(13)に炭酸カリウム(17)を添加して前記重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させる工程(18)と、
前記炭酸カリウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程(19)と、
前記静置工程の静置物をろ液(21)と残渣(22)とに固液分離する固液分離工程(23)と、
固液分離により得られたろ液(21)を蒸発乾固する工程(27)と、
前記蒸発乾固して得られた固形物(28)から肥料原料又は化学原料を生成する工程と
を含む肥料原料又は化学原料の製造方法。
【請求項１０】
固液分離により得られたろ液(21)に塩酸(24)を添加して前記ろ液中に含まれる未反応の炭酸カリウムを分解する工程(26)とを更に含む請求項９記載の製造方法。
【請求項１１】
重金属を含むダスト(10)と水(11)とを混合してスラリー(13)を調製する工程(12)と、
前記スラリー(13)のｐＨを１０〜１２に調整する工程(16)と、
前記スラリー(13)に炭酸カリウム(17)を添加して前記重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させる工程(18)と、
前記炭酸カリウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程(19)と、
前記静置工程の静置物をろ液(21)と残渣(22)とに固液分離する固液分離工程(23)と、
固液分離により得られた残渣(22)から製錬原料又はセメント原料を生成する工程と
を含む製錬原料又はセメント原料の製造方法。
【請求項１２】
重金属を含むダスト(30)と水(31)とを混合してスラリー(33)を調製する工程(32)と、
前記スラリー(33)に炭酸ガス(34)を吹き込み前記スラリーのｐＨを１０〜１２に調整する工程(36)と、
前記スラリー(33)に塩化カルシウム(37)を添加して前記重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させ、かつ硫酸イオンを除去する工程(38)と、
前記塩化カルシウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程(39)と、
前記静置工程の静置物をろ液(41)と残渣(42)とに固液分離する固液分離工程(43)と、
固液分離により得られたろ液(41)を蒸発乾固する工程(44)と、
前記蒸発乾固して得られた固形物(46)から肥料原料又は化学原料を生成する工程と
を含む肥料原料又は化学原料の製造方法。
【請求項１３】
調製されるスラリーのｐＨが１０未満であるとき、スラリー調製工程(32)を施す前にダスト(30)に消石灰(47)を添加混合する工程(48)を更に含む請求項１２記載の製造方法。
【請求項１４】
重金属を含むダスト(30)と水(31)とを混合してスラリー(33)を調製する工程(32)と、
前記スラリー(33)に炭酸ガス(34)を吹き込み前記スラリーのｐＨを１０〜１２に調整する工程(36)と、
前記スラリー(33)に塩化カルシウム(37)を添加して前記重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させ、かつ硫酸イオンを除去する工程(38)と、
前記塩化カルシウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程(39)と、
前記静置工程の静置物をろ液(41)と残渣(42)とに固液分離する固液分離工程(43)と、
固液分離により得られた残渣(42)から製錬原料又はセメント原料を生成する工程と
を含む製錬原料又はセメント原料の製造方法。
【請求項１５】
調製されるスラリーのｐＨが１０未満であるとき、スラリー調製工程(32)を施す前にダスト(30)に消石灰(47)を添加混合する工程(48)を更に含む請求項１４記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントキルンから塩素、アルカリ等をバイパスさせて得られたキルンダスト等の処理方法に関する。更に詳しくは重金属、塩素、アルカリ等を含有するダストからの有価金属、含有塩化物、肥料原料、化学原料、製錬原料、セメント原料等の再資源化のためのダスト処理方法に関するものである。更に本発明は、ダスト等からの肥料原料又は化学原料の製造方法並びに製錬原料又はセメント原料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のダスト処理方法として、廃棄物を水洗処理した排水に硫化剤を添加して液中の金属を沈殿させ、固液分離した液分を脱カルシウム処理して液中のカルシウム分及び硫酸根を沈殿させ、更に固液分離した液分の液温を調整して液中の塩化物を析出させて分離する排水の処理方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、固液分離後の液温を６０〜８０℃に調整してろ液を濃縮し、液中に残留する塩化ナトリウムを析出させ、次に液温を常温範囲に調整して塩化カリウムを析出させている。
【０００３】
また、別のダスト処理方法として、セメントキルン排ガスダストを水洗処理し、得られた洗浄水をｐＨ７〜１０に調整した後、硫化剤を添加し、生成した沈殿と液体成分を固液分離して沈殿を回収し、液体成分を加熱濃縮した後、冷却して塩化カリウムを析出させて回収するセメントキルン排ガスダストの処理方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２８２８６７号公報（請求項１、請求項４）
【特許文献２】特許第３３０６４７１号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１及び特許文献２に示される処理方法では、いずれも重金属除去を行うために硫化物を添加しており、この硫化物は有害な硫化水素ガスが発生するおそれがあるため、添加する量の制御が極めて難しく、また硫化物は非常に細粒であるため固液分離性能に劣る問題もある。
更に塩化カリウムを回収するために、加熱濃縮の後に冷却を行っているが、この方法では高品位の塩化カリウムを回収できるものの、最終的に不純物の濃縮した廃液の発生が避けられらないため、廃液等の処理工程が必要となり、工程が煩雑となっていた。
【０００５】
セメントダストは組成の変動が大きく、様々な不純物を多く含むことから、安定的に再資源化することが困難であった。特に、カリウム肥料として再資源化を行う場合には、不純物の除去が必要であるが、上記特許文献１及び特許文献２に示される方法では、工程が複雑であり、しかも廃液等が発生することが避けられない。
【０００６】
本発明の目的は、単純な工程を経ることで、ダスト処理時における固液分離した後のカリウムや塩素を主成分とする洗浄ろ液中の重金属濃度とカルシウム濃度を効率的に低減し得る、ダスト処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、単純な工程を経ることで、ダスト処理時における固液分離した後のカリウムや塩素を主成分とする洗浄ろ液中の重金属濃度と硫酸イオン濃度を効率的に低減し得る、ダスト処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、図１の実線に示すように、重金属を含むダスト１０と水１１とを混合してスラリー１３を調製する工程１２と、スラリー１３のｐＨを１０〜１２に調整する工程１６と、スラリー１３に炭酸カリウム１７を添加して重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させる工程１８と、炭酸カリウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程１９と、静置工程の静置物をろ液２１と残渣２２とに固液分離する固液分離工程２３とを含むダスト処理方法である。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図２の実線に示すように、固液分離により得られたろ液２１に塩酸２４を添加してろ液中に含まれる未反応の炭酸カリウムを分解する工程２６とを更に含む処理方法である。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、固液分離により得られたろ液２１を蒸発乾固する工程２７と、蒸発乾固して得られた固形物２８から肥料原料又は化学原料を生成する工程とを更に含む処理方法である。
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、固液分離により得られた残渣２２から製錬原料又はセメント原料を生成する工程を更に含む処理方法である。
【０００８】
請求項５に係る発明は、図３の実線に示すように、重金属を含むダスト３０と水３１とを混合してスラリー３３を調製する工程３２と、スラリー３３に炭酸ガス３４を吹き込みスラリーのｐＨを１０〜１２に調整する工程３６と、スラリー３３に塩化カルシウム３７を添加して重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させ、かつ硫酸イオンを除去する工程３８と、塩化カルシウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程３９と、静置工程の静置物をろ液４１と残渣４２とに固液分離する固液分離工程４３とを含むダスト処理方法である。
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明であって、図４の実線に示すように、調製されるスラリーのｐＨが１０未満であるとき、スラリー調製工程３２を施す前にダスト３０に消石灰４７を添加混合する工程４８を更に含む処理方法である。
請求項７に係る発明は、請求項５に係る発明であって、固液分離により得られたろ液４１を蒸発乾固する工程４４と、蒸発乾固して得られた固形物４６から肥料原料又は化学原料を生成する工程とを更に含む処理方法である。
請求項８に係る発明は、請求項５に係る発明であって、固液分離により得られた残渣４２から製錬原料又はセメント原料を生成する工程を更に含む処理方法である。
【０００９】
請求項９に係る発明は、図１の実線に示すように、重金属を含むダスト１０と水１１とを混合してスラリー１３を調製する工程１２と、スラリー１３のｐＨを１０〜１２に調整する工程１６と、スラリー１３に炭酸カリウム１７を添加して重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させる工程１８と、炭酸カリウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程１９と、静置工程の静置物をろ液２１と残渣２２とに固液分離する固液分離工程２３と、固液分離により得られたろ液２１を蒸発乾固する工程２７と、蒸発乾固して得られた固形物２８から肥料原料又は化学原料を生成する工程とを含む肥料原料又は化学原料の製造方法である。
【００１０】
請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明であって、図２の実線に示すように、固液分離により得られたろ液２１に塩酸２４を添加してろ液中に含まれる未反応の炭酸カリウムを分解する工程２６とを更に含む製造方法である。
【００１１】
請求項１１に係る発明は、図１の実線に示すように、重金属を含むダスト１０と水１１とを混合してスラリー１３を調製する工程１２と、スラリー１３のｐＨを１０〜１２に調整する工程１６と、スラリー１３に炭酸カリウム１７を添加して重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させる工程１８と、炭酸カリウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程１９と、静置工程の静置物をろ液２１と残渣２２とに固液分離する固液分離工程２３と、固液分離により得られた残渣２２から製錬原料又はセメント原料を生成する工程とを含む製錬原料又はセメント原料の製造方法である。
【００１２】
請求項１２に係る発明は、図３の実線に示すように、重金属を含むダスト３０と水３１とを混合してスラリー３３を調製する工程３２と、スラリー３３に炭酸ガス３４を吹き込みスラリーのｐＨを１０〜１２に調整する工程３６と、スラリー３３に塩化カルシウム３７を添加して重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させ、かつ硫酸イオンを除去する工程３８と、塩化カルシウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程３９と、静置工程の静置物をろ液４１と残渣４２とに固液分離する固液分離工程４３と、固液分離により得られたろ液４１を蒸発乾固する工程４４と、蒸発乾固して得られた固形物４６から肥料原料又は化学原料を生成する工程とを含む肥料原料又は化学原料の製造方法である。
請求項１３に係る発明は、請求項１２に係る発明であって、図４の実線に示すように、調製されるスラリーのｐＨが１０未満であるとき、スラリー調製工程３２を施す前にダスト３０に消石灰４７を添加混合する工程４８を更に含む製造方法である。
【００１３】
請求項１４に係る発明は、図３の実線に示すように、重金属を含むダスト３０と水３１とを混合してスラリー３３を調製する工程３２と、スラリー３３に炭酸ガス３４を吹き込みスラリーのｐＨを１０〜１２に調整する工程３６と、スラリー３３に塩化カルシウム３７を添加して重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させ、かつ硫酸イオンを除去する工程３８と、塩化カルシウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる静置工程３９と、静置工程の静置物をろ液４１と残渣４２とに固液分離する固液分離工程４３と、固液分離により得られた残渣４２から製錬原料又はセメント原料を生成する工程とを含む製錬原料又はセメント原料の製造方法である。
請求項１５に係る発明は、請求項１４に係る発明であって、図４の実線に示すように、調製されるスラリーのｐＨが１０未満であるとき、スラリー調製工程３２を施す前にダスト３０に消石灰４７を添加混合する工程４８を更に含む製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のダスト処理方法では、先ず重金属を含むダストと水とを混合して塩素等のハロゲン類、アルカリ金属類を調製したスラリー中に溶解させ、スラリーのｐＨを１０〜１２に調整し、このスラリーに炭酸カリウムを添加して重金属を水酸化物又は炭酸塩の形態で沈殿させる。炭酸カリウムの添加によりスラリー中の重金属成分の炭酸塩が生成する。またスラリー中のカルシウムイオンと反応して、炭酸カルシウムを生成するため、液中のカルシウム濃度を低減することができる。続いてこの炭酸カリウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる。次に、この静置物を固液分離してろ液と残渣とを得る。残渣は精錬原料やセメント原料として利用する。ろ液はこのろ液を蒸発乾固して得られた固形物を肥料の原料や化学原料として利用する。このように上記各工程を経ることにより、ダスト処理時における固液分離した後のカリウムや塩素を主成分とする洗浄ろ液中の重金属濃度とカルシウム濃度を効率的に低減することができる。
【００１５】
また、本発明の別のダスト処理方法では、先ず重金属を含むダストと水とを混合して塩素等のハロゲン類、アルカリ金属類を調製したスラリー中に溶解させ、スラリーに炭酸ガスを吹き込んでスラリーのｐＨを１０〜１２に調整する。この炭酸ガスによってスラリー中の重金属濃度を低減する。次いで、このスラリーに塩化カルシウムを添加する。塩化カルシウムの添加によりスラリー中のＳＯ4イオンとカルシウムとが反応し、ＣａＳＯ4を生成して沈殿するため、液中のＳＯ4イオンを低減することができる。続いてこの塩化カルシウムを添加したスラリーを静置して炭酸塩との共沈効果により水に溶解して残留している重金属を更に沈殿させる。次に、この静置物を固液分離してろ液と残渣とを得る。残渣は精錬原料やセメント原料として利用する。ろ液はこのろ液を蒸発乾固して得られた固形物を肥料の原料や化学原料として利用する。このように上記各工程を経ることにより、ダスト処理時における固液分離した後のカリウムや塩素を主成分とする洗浄ろ液中の重金属濃度と硫酸イオン濃度を効率的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の第１の実施の形態を実線で示された図１に基づいて説明する。
本発明処理方法の対象となるダストは、例示すれば、セメントキルンから塩素、アルカリ等をバイパスさせて得られたキルンダストである。ダストに含まれる重金属には、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ等が例示される。
【００１７】
先ず、ダスト１０と水１１とを所定の割合で混合してスラリー１３を調製する（工程１２）。具体的にはダストと水との比が１：２〜１：２０の割合、好ましくは１：３〜１：１０の割合となるように混合する。スラリー１３を調製することで、ダスト中に含まれる塩素等のハロゲン類、カリウムやナトリウム等のアルカリ金属類を溶解させる。この工程１２で調製されたスラリー１３中では、ダストに含まれる重金属はスラリーのｐＨによりその溶解度が異なるが、Ｃｕはほとんどが水酸化物として沈殿する。ダストに含まれる重金属のうち、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄについては、スラリーのｐＨがアルカリ域から酸性域まで変動するため、その溶解度は変化しており、特殊な場合を除きＰｂ、Ｚｎ、Ｃｄの３元素は液中に溶解する。
【００１８】
次いで、スラリー１３のｐＨを１０〜１２、好ましくは１０〜１１の範囲に調整する（工程１６）。スラリー１３のｐＨを調整するｐＨ調整剤１４は、酸としてはＨＣｌが好ましい。また、アルカリとしてはＣａ(ＯＨ)2やＣａＯ、ＣａＣＯ3等がスラリー１３中のＳＯ4濃度を低減することが可能であるため好ましい。スラリー１３のｐＨを所定の範囲に調整することにより、溶解或いは沈殿していたＰｂ、Ｚｎ、Ｃｄ等は、調整ｐＨでの水に対する溶解度へとその濃度が変化する。濃度が低下する場合、その一部が水酸化物になる。この水に不溶性の重金属の水酸化物は時間の経過とともに沈殿する。
【００１９】
次に、スラリー１３に水溶性炭酸塩として炭酸カリウム１７を添加する（工程１８）。このスラリー１３に炭酸カリウム１７を添加することにより、溶解していたＰｂ、Ｚｎ、Ｃｄ等は、炭酸塩を生成する。この水に不溶性の重金属の炭酸塩は時間の経過とともに沈殿する。また、炭酸カリウム１７は、スラリー中のカルシウムイオンと反応し、炭酸カルシウムを生成することにより、液中のカルシウム濃度を低減することができる。この炭酸カルシウムは後に続く静置工程における共沈効果にも寄与する。これにより、最終的に回収される塩化カリウム肥料のカリウム含有量を向上させることができ、安定した品質の肥料原料を得ることができる。
【００２０】
続いて炭酸カリウム１７を添加した上記スラリー１３を静置する（工程１９）。静置は３０分以上、好ましくは１〜１２時間行う。除去効率を考慮すれば１時間以上静置すれば十分であるが、装置、操業上の観点から上記範囲内から静置時間が決められる。上記上限値を越えて静置しても除去効率はそれ程向上しない。この静置により、水に溶解して残留していた重金属がカルシウム塩の沈殿に伴われて一緒に沈殿する。この共沈効果により水に溶解している重金属の濃度がより一層低減する。
【００２１】
更に続いて液と沈殿物を含む静置物を遠心分離、フィルタプレス等によりろ液２１と残渣２２とに固液分離する（工程２３）。得られたろ液２１は、その主成分がカリウムや塩素であるため、このろ液２１を加熱することによりその水分を蒸発乾固させ、ろ液中の水分を全量蒸発させる（工程２７）。得られた固形物２８にはカリウム、ナトリウム等のアルカリ金属と、塩素、臭素等のハロゲン類が多量に含まれるので、この固形物により肥料の原料や化学原料が製造される。このように複雑な晶析工程を施す必要がなく、また塩類や不純物の濃縮した廃液を発生させることなく再資源化を行うことが可能である。
【００２２】
一方、固液分離により得られた残渣２２は若干重金属を含むものの大部分がカルシウム化合物、シリカから構成されているので、この残渣により製錬原料又はセメント原料が製造される。
このように本発明の処理方法における各工程を経ることにより、ダストの不純物成分やその変動に係らず再資源化が可能であり、単純な工程でろ液中の重金属濃度及びカルシウム濃度を低減することができ、安定的にカリウム肥料を得ることができる。また、処理工程において廃液や廃棄物を発生させず、ダスト含有成分を有効利用することが可能である。
【００２３】
本発明の第２の実施の形態を実線で示された図２に基づいて説明する。
図２において、図１と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が前述した実施の形態と相違する。即ち、固液分離により得られたろ液２１に微量の塩酸２４を添加してろ液中に含まれる未反応の炭酸カリウムを分解する（工程２６）。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。第１の実施の形態と比較して、第２の実施の形態では、ろ液２１に塩酸２４を添加することにより、ろ液２１中で未反応の炭酸カリウムを分解でき、肥料中のカリウム含有量を向上させることができる。即ち、カリウム含有量を向上させた肥料原料又は化学原料を製造できる。
【００２４】
次に本発明の第３の実施の形態を実線で示された図３に基づいて説明する。
本発明処理方法の対象となるダストは、例示すれば、セメントキルンから塩素、アルカリ等をバイパスさせて得られたキルンダストである。このキルンダストのうち、特にカルシウム成分を多く含み、スラリーがｐＨ１２以上を呈するアルカリ性ダストが対象となる。ダストに含まれる重金属には、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ等が例示される。
【００２５】
先ず、ダスト３０と水３１とを所定の割合で混合してスラリー３３を調製する（工程３２）。具体的にはダストと水との比が１：２〜１：２０の割合、好ましくは１：３〜１：１０の割合となるように混合する。スラリー３３を調製することで、ダスト中に含まれる塩素等のハロゲン類、カリウムやナトリウム等のアルカリ金属類を溶解させる。この工程３２で調製されたスラリー３３中では、ダストに含まれる重金属のうち、Ｃｄ、Ｃｕ等はそのほとんどが水酸化物になる。この水酸化物は水に対する溶解度が非常に小さく沈殿する。ダストに含まれる重金属のうち、Ｐｂ、Ｚｎ等については、スラリーがｐＨ１２以上を呈する場合では水に対する溶解度が高くなり、一部がアルカリ水溶液に溶解している。
【００２６】
次いで、スラリー３３に炭酸ガス３４を吹き込んでスラリー３３のｐＨを１０〜１２、好ましくは１０〜１１の範囲に調整する（工程３６）。炭酸ガス３４は、キルン、焼却炉、溶融炉等の炭酸ガスを含む排ガスでもよい。この炭酸ガス３４の吹き込みにより、スラリー３３中の重金属成分を沈殿させる。スラリー３３のｐＨを所定の範囲に調整することにより、溶解していたＰｂ、Ｚｎ等は、炭酸塩を生成する。また僅かに溶存するＣｄ等も炭酸塩になる。この水に不溶性の重金属の炭酸塩は時間の経過とともに沈殿する。
【００２７】
次に、スラリー３３に塩化カルシウム３７を添加する（工程３８）。このスラリー３３に塩化カルシウム３７を添加することにより、スラリー中のＳＯ4イオンとカルシウムが反応し、ＣａＳＯ4沈殿を生成するため、液中のＳＯ4イオン濃度を低減することが可能である。これにより、最終的に回収される塩化カリウム肥料のカリウム含有量を向上させることができ、安定した品質の肥料原料を得ることができる。また、前述した工程３６で吹き込んだ炭酸ガス３４は液中のカルシウムイオンと反応し、炭酸カルシウムを生成することにより、液中のカルシウム濃度を低減することができる。この炭酸カルシウムは後に続く静置工程における共沈効果にも寄与する。
【００２８】
続いて塩化カルシウム３７を添加した上記スラリー３３を静置する（工程３９）。静置は３０分以上、好ましくは１〜１２時間行う。除去効率を考慮すれば１時間以上静置すれば十分であるが、装置、操業上の観点から上記範囲内から静置時間が決められる。上記上限値を越えて静置しても除去効率はそれ程向上しない。この静置により、水に溶解して残留していた重金属がカルシウム塩の沈殿に伴われて一緒に沈殿する。この共沈効果により水に溶解している重金属の濃度がより一層低減する。
【００２９】
更に続いて液と沈殿物を含む静置物を遠心分離、フィルタプレス等によりろ液４１と残渣４２とに固液分離する（工程４３）。得られたろ液４１は、その主成分がカリウムや塩素であるため、このろ液４１を加熱することによりその水分を蒸発乾固させ、ろ液中の水分を全量蒸発させる（工程４４）。得られた固形物４６にはカリウム、ナトリウム等のアルカリ金属と、塩素、臭素等のハロゲン類が多量に含まれるので、この固形物により肥料の原料や化学原料が製造される。複雑な晶析工程を施す必要がなく、また塩類や不純物の濃縮した廃液を発生させることなく再資源化を行うことが可能である。
【００３０】
一方、固液分離により得られた残渣４２は若干重金属を含むものの大部分がカルシウム化合物、シリカから構成されているので、この残渣により製錬原料又はセメント原料が製造される。
このように本発明の処理方法における各工程を経ることにより、ダストの不純物成分やその変動に係らず再資源化が可能であり、単純な工程でろ液中の重金属濃度及びＳＯ4イオン濃度を低減することができ、安定的にカリウム肥料を得ることができる。また、処理工程において廃液や廃棄物を発生させず、ダスト含有成分を有効利用することが可能である。
【００３１】
本発明の第４の実施の形態を実線で示された図４に基づいて説明する。
図４において、図３と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が前述した実施の形態と相違する。即ち、調製されるスラリーのｐＨが１０未満であるとき、スラリー調製工程３２を施す前にダスト３０に消石灰４７を添加混合する（工程４８）。上記以外の構成は第３の実施の形態と同様である。第３の実施の形態と比較して、第４の実施の形態では、水３１と混合してスラリー３３を調整した際のｐＨが１０未満となるようなダスト３０に対しては、スラリー３３を調製する前に、ダスト３０に消石灰４７を添加することにより、そのｐＨを１０以上に調製できる。
【実施例】
【００３２】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１及び２＞
先ず、セメントキルンダストＡ〜Ｃをそれぞれ用意し、このダスト組成を分析した。各組成を表１にそれぞれ示す。
【００３３】
【表１】
2006150333.tif 000003
【００３４】
次いで、ダストＡ及びＢを用い、これらダストと水との比が１：５の割合となるように混合してスラリーをそれぞれ調製した。このときのスラリーをｐＨ測定した。次に、調製した各スラリーのｐＨを次の表２に示すｐＨ調整剤を用いて１０．５に調整した。次に、スラリーに炭酸カリウムを添加し、続いて、各スラリーを３０分間静置した後、この静置物をフィルタプレスにより固液分離してろ液と残渣を得た。図１の破線に示すように、これらろ液の一部を抜き取りろ液１を得た。ろ液から抜き出したろ液１について各ろ液の重金属成分についてＩＣＰ発光分光分析法により化学分析を行った。次に、ろ液を蒸発乾固して、水分を全量蒸発させ、ＫＣｌ結晶の固形物を得た。この固形物に含まれるカルシウム成分、ＳＯ4イオン及びカリウム成分について化学分析を行った。その結果を次の表２に示す。
【００３５】
＜実施例３〜６＞
先ず、上記表１に示すダストＡに消石灰を添加混合した。次いで、消石灰を添加混合したダストＡと表１に示すダストＢ及びＣを用い、これらダストと水との比が１：５の割合となるように混合して３種類のスラリーをそれぞれ調製した。また、消石灰を添加混合したダストＡと水との比が１：１０の割合となるように混合してスラリーを調製した。このときのスラリーをｐＨ測定した。次に、調製した各スラリーにＣＯ2ガスを吹き込んでスラリーのｐＨを１０〜１１．５にそれぞれ調整した。次に、スラリーに塩化カルシウムを添加し、続いて、各スラリーを３０分間静置した後、この静置物をフィルタプレスにより固液分離してろ液と残渣を得た。図３の破線に示すように、これらろ液の一部を抜き取りろ液１を得た。ろ液から抜き出したろ液１について各ろ液の重金属成分についてＩＣＰ発光分光分析法により化学分析を行った。次に、ろ液を蒸発乾固して、水分を全量蒸発させ、ＫＣｌ結晶の固形物を得た。この固形物に含まれるカルシウム成分、ＳＯ4イオン及びカリウム成分について化学分析を行った。その結果を次の表２に示す。なお、表２中の実施例３及び６におけるスラリーｐＨは、消石灰を添加混合しないダストＡを用いてスラリー調製したときのスラリーｐＨを示し、消石灰を添加混合したダストＡを用いてスラリーを調製したときのｐＨは、１２．４であった。
【００３６】
＜比較例１〜３＞
先ず、上記表１に示すダストＡ〜Ｃを用い、これらダストと水との比が１：５の割合となるように混合して３種類のスラリーをそれぞれ調製した。このときのスラリーをｐＨ測定した。次に、調製した各スラリーのｐＨを次の表２に示すｐＨ調整剤を用いて１０．５に調整した。このスラリーをフィルタプレスにより固液分離してろ液と残渣を得た。これらろ液の一部を抜き取りろ液１を得た。ろ液から抜き出したろ液１について各ろ液の重金属成分についてＩＣＰ発光分光分析法により化学分析を行った。次に、ろ液を蒸発乾固して、水分を全量蒸発させ、ＫＣｌ結晶の固形物を得た。この固形物に含まれるカルシウム成分、ＳＯ4イオン及びカリウム成分について化学分析を行った。その結果を次の表２に示す。
【００３７】
【表２】
2006150333.tif 000004
【００３８】
表２より明らかなように、スラリーをｐＨ調整した後に、何も添加剤を加えずにそのまま固液分離した比較例１〜３では、ＫＣｌ結晶からなる固形物中に含まれるカルシウム濃度及びＳＯ4イオン濃度が高く、カリウムの含有割合が肥料規格を満たしていない結果となった。なお、ＫＣｌ結晶のＫ成分が４１．５％を越えると、Ｋ2Ｏ換算５０％以上の肥料規格が達成される。
一方、スラリーをｐＨ調整した後に、Ｋ2ＣＯ3を添加した実施例１及び２では、ＫＣｌ結晶からなる固形物中に含まれるカルシウム濃度が低減されており、カリウム含有割合が肥料規格を満たしている安定した品質の肥料原料が得られた。また、スラリーをｐＨ調整した後に、ＣａＣｌ2を添加した実施例３〜６では、ＫＣｌ結晶からなる固形物中に含まれるＳＯ4イオン濃度が低減されており、カリウム含有割合が肥料規格を満たしている安定した品質の肥料原料が得られた。
【００３９】
＜実施例７〜９＞
カルシウム含有量が多い上記表１に示すダストＣを用い、ダストと水との比が１：５の割合となるように混合して３種類のスラリーをそれぞれ調製した。このときのスラリーをｐＨ測定した。次に、調製した各スラリーのｐＨを次の表２に示すｐＨ調整剤を用いて１１に調整した。次に、各スラリーに炭酸カリウムを添加量を２％〜６％に変化させて添加した。具体的には、実施例７のスラリーにはダスト１００重量に対して炭酸カリウムを２％添加し、実施例８のスラリーにはダスト１００重量に対して炭酸カリウムを４％添加し、実施例９のスラリーにはダスト１００重量に対して炭酸カリウムを６％添加した。続いて、各スラリーを３０分間静置した後、この静置物をフィルタプレスにより固液分離してろ液と残渣を得た。図１の破線に示すように、これらろ液の一部を抜き取りろ液１を得た。ろ液から抜き出したろ液１について各ろ液の重金属成分についてＩＣＰ発光分光分析法により化学分析を行った。次に、ろ液を蒸発乾固して、水分を全量蒸発させ、ＫＣｌ結晶の固形物を得た。この固形物に含まれるカルシウム成分、ＳＯ4イオン及びカリウム成分について化学分析を行った。その結果を次の表３に示す。
【００４０】
【表３】
2006150333.tif 000005
【００４１】
表３より明らかなように、カルシウム含有量が多いダストであっても、炭酸カリウム添加量を増加させることで、肥料規格を満足する塩化カリウム結晶が得られることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、キルンダスト等の処理に利用できる。また上記キルンダスト等から、肥料原料、化学原料、製錬原料、セメント原料等を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１のダスト処理工程を示す図。
【図２】本発明の第２のダスト処理工程を示す図。
【図３】本発明の第３のダスト処理工程を示す図。
【図４】本発明の第４のダスト処理工程を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１０，３０  ダスト
１１，３１  水
１２，３２  スラリーの調製工程
１３，３３  スラリー
１４  ｐＨ調整剤
１６，３６  ｐＨ調整工程
１７  炭酸カリウム
１８  重金属の沈殿工程
１９，３９  静置による残留重金属塩との共沈工程
２１，４１ ろ液
２２，４２  残渣
２３，４３  固液分離工程
２４  塩酸
２６  未反応炭酸カリウムの分解工程
２７，４４  蒸発乾固工程
２８，４６  固形物
３４  炭酸ガス
３７  塩化カルシウム
３８  重金属の沈殿工程、脱硫酸イオン工程
４７  消石灰
４８  混合工程
【図１】
2006150333.tif 000006
【図２】
2006150333.tif 000007
【図３】
2006150333.tif 000008
【図４】
2006150333.tif 000009