(57)【要約】【課題】苛性ソーダ等のアルカリ剤を用いたアルカリ浸出法によって、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末中の鉛成分を浸出させて、所定の値以上の鉛の除去率を得るに際し、特別な工程や薬剤等を用いずに、アルカリ剤の使用量を抑えることのできる、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法を提供する。【解決手段】本発明の処理方法は、（Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、水１リットルに対して０．８〜１．３モルのアルカリ剤を混合して、スラリーを調製する工程と、（Ｂ）該スラリーを固液分離して、カルシウム成分を含む固体分と、鉛成分を含むアルカリ性溶液を得る工程と、（Ｃ）得られたアルカリ性溶液に硫化剤を加えて、スラリーを得る工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）のスラリーを固液分離して、鉛成分を含む固体分と、液分を得る工程を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、該水１リットルに対して０．８〜１．３モルのアルカリ剤を混合して、スラリーを調製するアルカリ浸出工程と、
（Ｂ）前記スラリーを固液分離して、カルシウム成分を含む固体分と、鉛成分を含むアルカリ性溶液を得るカルシウム回収工程と、
（Ｃ）前記鉛成分を含むアルカリ性溶液に硫化剤を加えて、スラリーを得る硫化処理工程と、
（Ｄ）工程（Ｃ）の前記スラリーを固液分離して、鉛成分を含む固体分と、液分を得る鉛回収工程と
を含むことを特徴とするカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【請求項２】
工程（Ａ）における前記微粉末の量が、前記水１リットルに対して５０〜４００ｇである請求項１に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントキルンの排ガスの一部を抽気する塩素バイパス技術で得られる微粉末などのカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭ごみ等の廃棄物を原料の一部として用いるセメントキルンにおいては、塩素の含有率が高い排ガスが発生する。この排ガスは、塩素バイパス技術によって処理される。具体的には、セメントキルンの排ガスの一部を抽気した後、この抽気した高温の排ガス中の粗粉（塩素含有量が少ない固体分）をサイクロンで捕集し、セメント原料としてセメントキルンに戻す一方、サイクロンを通過した排ガスを冷却して生じる微粉末（塩素含有量が多い固体分）を、バグフィルター等の集塵機で捕集して、塩素成分を除去するものである。捕集した微粉末は、カルシウム成分、鉛成分、塩素成分等を含み、鉛成分、塩素成分等を除去すれば、カルシウム成分を含むセメント原料としてセメントキルンに戻すことができる。
【０００３】
カルシウム成分、鉛成分、塩素成分等を含有する微粉末から鉛成分、塩素成分、等を除去するための方法として、例えば、（Ａ）鉛分、カルシウム分、塩素分の各成分を含む廃棄物とスラリー化用水とを混合してスラリーとするスラリー化工程と、（Ｂ）上記スラリーを粗粒分と細粒分とに分級する分級工程と、（Ｃ）上記細粒分に苛性ソーダ等のアルカリ剤を加えた後、固液分離して、水酸化カルシウムを含む固形分と、鉛分及び塩素分を含む濾液を得る鉛溶出工程と、（Ｄ）上記鉛分及び塩素分を含む濾液に硫化剤を添加した後、固液分離して、固形分である硫化鉛と、塩素分を含む濾液を得る鉛回収工程と、（Ｅ）上記塩素分を含む濾液を、上記スラリー化用水として用いるためにスラリー化工程（Ａ）に返送する濾液返送工程とを含むことを特徴とする廃棄物の処理方法が、提案されている（特許文献１）。この処理方法は、工程（Ｂ）（分級工程）を含むため、工程（Ｃ）におけるアルカリ剤の使用量を削減しうるなどの利点を有する。
【特許文献１】特開２００３−２３６４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の文献に記載された技術では、アルカリ剤の使用量の削減等を図るために、廃棄物とスラリー化用水とを混合してスラリーとした後、このスラリーを粗粒分と細粒分とに分級し、このうちの細粒分のみにアルカリ剤を加えている。
しかし、上述の文献における廃棄物の如きカルシウム成分、鉛成分、塩素成分等を含有する微粉末を対象として所定の値以上の鉛の除去率を得るに際し、スラリーの分級工程等の特別な工程や薬剤等を用いずに、鉛成分を浸出させるためのアルカリ剤の使用量を抑えることができれば、より好都合である。
そこで、本発明は、苛性ソーダ等のアルカリ剤を用いたアルカリ浸出法によって、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末中の鉛成分を浸出させて、所定の値以上の鉛の除去率を得るに際し、特別な工程や薬剤等を用いずに、アルカリ剤の使用量を抑えることのできる、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末をスラリー化するための水の単位体積当たりのアルカリ剤の添加量を、特定の数値範囲内に定めて、鉛成分を液中に浸出させた後、これを固液分離し、得られたアルカリ性溶液に硫化剤を加えて、固液分離し、鉛成分を含む固体分を得るようにすれば、アルカリ剤の添加量を抑えることができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［２］を提供するものである。
［１］  （Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、該水１リットルに対して０．８〜１．３モルのアルカリ剤を混合して、スラリーを調製するアルカリ浸出工程と、（Ｂ）前記スラリーを固液分離して、カルシウム成分を含む固体分と、鉛成分を含むアルカリ性溶液を得るカルシウム回収工程と、（Ｃ）前記鉛成分を含むアルカリ性溶液に硫化剤を加えて、スラリーを得る硫化処理工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）の前記スラリーを固液分離して、鉛成分を含む固体分と、液分を得る鉛回収工程とを含むことを特徴とするカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
［２］  工程（Ａ）における前記微粉末の量が、前記水１リットルに対して５０〜４００ｇである前記［１］のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の処理方法によれば、苛性ソーダ等のアルカリ剤を用いたアルカリ浸出法によって、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末中の鉛成分を浸出させて、所定の値以上の鉛の除去率を得るに際し、特別な工程や薬剤等を用いずに、アルカリ剤の使用量を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本発明のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法を説明する。図１は、本発明のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法の一例を示すフロー図である。
［工程（Ａ）；アルカリ浸出工程］
工程（Ａ）は、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、該水１リットルに対して０．８〜１．３モルのアルカリ剤を混合して、スラリーを調製する工程である。
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の一例としては、家庭ごみ等の廃棄物を原料の一部とするセメントキルンで発生する排ガス中に高濃度で含まれる塩素を除去するための塩素バイパス技術において、セメントキルンの排ガスの一部を抽気して得た高温のガスを、サイクロンで処理して、粗粉を除去した後、処理後のガス分を冷却することによって析出する塩素含有率の高い微粉末が挙げられる。この微粉末は、サイクロンの後流側に設けられたバグフィルター等の集塵手段によって捕集される。
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の一例の成分組成（質量基準）は、カルシウム１４％、カリウム３７％、ナトリウム３％、硫黄８％、鉛６％、塩素２９％（鉛及び塩素を除き、酸化物換算の値である。）である。
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の量の下限値は、水１リットルに対して、好ましくは５０ｇ以上、より好ましくは６０ｇ以上、特に好ましくは７０ｇ以上である。該量が５０ｇ未満では、必要な水の量が多くなり、処理コストが増大するばかりか、排水処理の負担が大きくなる。
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の量の上限値は、水１リットルに対して、好ましくは４００ｇ以下、より好ましくは２５０ｇ以下、特に好ましくは１５０ｇ以下である。該量が４００ｇを超えると、水の節減は図れるものの、鉛の除去率が小さくなり、鉛を除去しようとする本発明の趣旨に合致しなくなる。
【０００８】
本工程で用いられる水は、通常、系外から供給される新たな水である。
アルカリ剤としては、苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物等が挙げられる。
アルカリ剤の量の下限値は、水１リットルに対して、０．８モル以上、好ましくは０．９モル以上、特に好ましくは１．０モル以上である。該量が０．８モル未満では、薬剤のコストの低減は図れるものの、鉛の除去率が小さくなり、鉛成分を除去しようとする本発明の趣旨に合致しなくなる。
アルカリ剤の量の上限値は、水１リットルに対して、１．３モル以下、好ましくは１．２モル以下である。該量が１．３モルを超えると、鉛の除去率が頭打ちまたは減少の傾向を示す。特に、水１リットル当たりのカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の量が、２００ｇ／リットルを超える条件下においては、アルカリ剤の量が１．３モルを超えると、鉛の除去率が急激に減少するようになる。
本発明の特に好適な実施態様は、水１リットル当たりのカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の量が、８０〜１２０ｇで、かつ、水１リットル当たりのアルカリ剤の量が、１．０〜１．２モルの場合である。
本工程における混合手段の例としては、撹拌翼を有する液槽が挙げられる。
本工程においては、アルカリ剤の添加量を定めるための基準として、スラリーのｐＨ値は用いていない。その理由は、ｐＨ値が１４に近い狭い領域内に、鉛の除去率が高い領域と、鉛の除去率が低い領域とが含まれているため、ｐＨ値を基準としたのでは、本発明のようにアルカリ剤の添加量を必要最小限に抑えることが困難となるからである。
【０００９】
［工程（Ｂ）；カルシウム回収工程］
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）で得られたスラリーを固液分離して、カルシウム成分を含む固体分と、鉛成分を含むアルカリ性溶液を得る工程である。
固液分離の手段としては、例えば、固液分離の対象物の液分を吸引するための減圧吸引装置をフィルターの下方に配設してなるエンドレス・ベルトフィルターが挙げられる。このエンドレス・ベルトフィルターの上方には、固液分離後の固体分を洗浄するための水散布装置を配設してもよい。
固液分離して得られる固体分は、水酸化カルシウムを主成分とするものであり、塩素成分や重金属成分を含まないため、セメント原料として用いることができる。
固液分離して得られるアルカリ性溶液は、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末から溶出した鉛成分、カリウム成分等の成分と、アルカリ剤（例えば、苛性ソーダ）に由来する成分（例えば、ナトリウム成分）を含む。
【００１０】
［工程（Ｃ）；硫化処理工程］
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）で得られたアルカリ性溶液に硫化剤を加えて、スラリーを得る工程である。
硫化剤の例としては、水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）、硫化ソーダ（Ｎａ2Ｓ）等が挙げられる。硫化剤の添加量は、液中の全ての鉛成分が硫化するのに必要な量と同じかまたは若干大きい量であることが望ましい。
硫化剤を加えることによって、アルカリ性溶液中の鉛成分が、難溶性の硫化鉛となり、スラリーが生成する。
なお、本工程では、ｐＨの調整は不要である。アルカリ性溶液中にカルシウム等の水酸化物生成源が存在しないため、強アルカリ雰囲気下において固体分の中に水酸化物等が混入して、硫化鉛の品位が低下するおそれがないからである。
【００１１】
［工程（Ｄ）；鉛回収工程］
工程（Ｄ）は、工程（Ｃ）で得られたスラリーを固液分離して、鉛成分を含む固体分と、液分を得る工程である。
固液分離の手段としては、例えば、フィルタープレスが挙げられる。
固液分離して得られる固体分は、硫化鉛を主成分とするものであり、山元還元に適した非鉄精錬原料として用いることができる。固体分中の硫化鉛の含有率は、通常、８５質量％以上である。
固液分離して得られる液分は、カリウム成分、ナトリウム成分、塩素成分等を含む。この液分は、排水処理工程を経た後、系外に排出される。
本発明において、鉛の除去率は、好ましくは５５質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、特に好ましくは６５質量％以上である。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明を実施例によって説明する。なお、以下の文中の「％」は、特に断らない限り、質量基準である。
［実施例１］
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末として、カルシウム１４％、カリウム３７％、ナトリウム３％、硫黄８％、鉛６％、塩素２９％（鉛及び塩素を除き、酸化物換算の値である。）の成分組成を有するものを用意した。
撹拌翼を有する液槽内に、水（液温：２５℃）１０リットルを投入した後、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末１ｋｇ、及び苛性ソーダ３２０ｇ（８を加えて、３０分間撹拌した。
得られたスラリーを、減圧装置付きのエンドレス・ベルトフィルターで濾過して、固体分（水酸化カルシウム等）と液分（鉛成分、カリウム成分、塩素成分等）を得た。
得られた液分を、撹拌翼を有する液槽内に収容した後、この液分に水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）１６ｇを添加して、２０分間撹拌し、スラリーを得た。
得られたスラリーをフィルタープレスで固液分離して、固体分（硫化鉛等）と液分（カリウム成分、ナトリウム成分、塩素成分等）を得た。
得られた固体分の質量（乾燥状態）は、４７ｇであった。また、固体分中の硫化鉛の含有率は、８７％であった。これらの値から、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末からの鉛の除去率は、５９％と算出された。
【００１３】
［実施例２〜３、比較例１〜３］
苛性ソーダの添加量を表１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして実験を行なった。
［実施例４〜１８、比較例４〜１８］
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末及び苛性ソーダの量を表２〜表６に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして実験を行なった。
以上の実験で得られた鉛の除去率を、表１〜表６に示す。なお、実施例及び比較例の全てにおいて、硫化処理後の固体分中の硫化鉛の含有率は、８５〜８８％であった。
表１〜表６から、苛性ソーダの添加量が０．８〜１．３モル／リットルの範囲内である場合に、苛性ソーダの添加量を必要最小限に抑えつつ、鉛を高い除去率で除去しうることがわかる。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
【表２】
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【００１６】
【表３】
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【００１７】
【表４】
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【００１８】
【表５】
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【００１９】
【表６】
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【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法の一例を示すフロー図である。
【図１】
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