(57)【要約】【課題】大量の工業用水等を要することなく効率的にフライアッシュを脱塩処理してセメント原料化することができるフライアッシュのセメント原料化方法およびセメント原料化設備を提供する。【解決手段】フライアッシュを、水と酒石酸との混合液中において一定時間撹拌しつつ浸漬させて洗浄することにより、上記フライアッシュに含まれる塩素分を上記混合液中に溶出させた後に、当該フライアッシュを脱水してセメント原料とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライアッシュを、水と酒石酸との混合液中において一定時間撹拌しつつ浸漬させて洗浄することにより、上記フライアッシュに含まれる塩素分を上記混合液中に溶出させた後に、当該フライアッシュを脱水してセメント原料とすることを特徴とするフライアッシュのセメント原料化方法。
【請求項２】
上記フライアッシュを、上記混合液中において撹拌しつつ４時間〜８時間浸漬させることを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュのセメント原料化方法。
【請求項３】
上記フライアッシュを浸漬させた上記混合液の温度を、４０〜６０℃の範囲に保持することを特徴とする請求項１または２に記載のフライアッシュのセメント原料化方法。
【請求項４】
フライアッシュの投入部が形成され、かつ水および酒石酸の供給部が設けられるとともに内部に撹拌手段が配設されたた浸漬撹拌タンクと、この浸漬撹拌タンク内から排出された上記フライアッシュを脱水処理する脱水手段とを備えてなることを特徴とするフライアッシュのセメント原料化設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライアッシュを脱塩処理してセメント原料として資源化するためのフライアッシュのセメント原料化方法およびセメント原料化設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
埋立処理されるごみの量は、１０年前の５０％程度と少なくなっているものの、埋立地の残余年数は、産業廃棄物については１３．４年、一般廃棄物については１９．４年と依然として逼迫した状態にある。一方で、先の巨大地震発生時の災害廃棄物の受入余力の確保が求められている。
【０００３】
これに対応するために、一般廃棄物のおいては、その焼却残渣が最終処分量の７３％を占めていることから、当該焼却残渣をセメント原料の一部として資源化することにより、埋立量を削減して処分場の延命化を図ることが期待されている。また、エネルギー政策の転換に伴い、今後溶融施設等の廃炉により、飛灰の発生量が増大することが予想されるために、さらなる資源化が求められている。
【０００４】
ところで、この種の焼却残渣の資源化を図るに際しては、一般的に焼却設備で焼却する際の排ガス規制の強化（排ガス中の塩化水素濃度430ppm）によって消石灰の吹き込み量が増大したことで、高い濃度の塩素分が多く含まれており、当該塩素分が上記資源化の阻害要因となることから、予め脱塩処理する必要がある。
【０００５】
これまで、上記焼却残渣のうち、焼却設備の炉の底部などから排出される焼却主灰については、上記脱塩技術が実用化されており、一部で資源化が図られてきた。
【０００６】
しかしながら、特に上記焼却設備の排ガス出口において集塵装置で捕集された一般廃棄物の焼却飛灰および産業廃棄物のばいじん（以下、焼却飛灰およびばいじんの両方を総称する場合は、フライアッシュという。）については、例えば下記特許文献１において提案されているように、工業用水によって水洗し、塩素を除去した後固液分離して得られた脱塩ケーキをセメント原料として利用する技術が提案されているものの、大量の工業用水が必要になるとともに脱塩に要する時間が長くて効率性に劣るという問題点があった。
【０００７】
しかも、これら工業用水による洗浄は、専らトロンメル等を用いた動的（機械）撹拌によるものであるために、上記撹拌により泡等が発生（バルキング）し、撹拌作業に支障を生じたり、あるいは粒径が小さいフライアッシュの水和反応により固結して十分な洗浄が行われなくなったりする可能性が高いという問題点もあり、より有効な脱塩技術の研究開発が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３３０１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明者等は、上記フライアッシュの脱塩処理について鋭意研究を行った結果、フライアッシュを水で洗浄する際に、特に酒石酸を添加することにより、塩酸や硫酸等の他の酸を加えた場合よりも、効率的に塩素を溶出させることができるとの知見を得るに至った。
【００１０】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、大量の工業用水等を要することなく効率的にフライアッシュを脱塩処理してセメント原料化することができるフライアッシュのセメント原料化方法およびセメント原料化設備を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係るフライアッシュのセメント原料化方法は、フライアッシュを、水と酒石酸との混合液中において一定時間撹拌しつつ浸漬させて洗浄することにより、上記フライアッシュに含まれる塩素分を上記混合液中に溶出させた後に、当該フライアッシュを脱水してセメント原料とすることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記フライアッシュを、上記混合液中において撹拌しつつ４時間〜８時間浸漬させることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記フライアッシュを浸漬させた上記混合液の温度を、４０〜６０℃の範囲に保持することを特徴とするものである。
【００１４】
ついで、請求項４に記載の本発明に係るフライアッシュのセメント原料化設備は、フライアッシュの投入部が形成され、かつ水および酒石酸の供給部が設けられるとともに内部に撹拌手段が配設されたた浸漬撹拌タンクと、この浸漬撹拌タンク内から排出された上記フライアッシュを脱水処理する脱水手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明または請求項４に記載の発明によれば、フライアッシュを、水と酒石酸との混合液中において一定時間撹拌しつつ浸漬させて洗浄しているために、泡等の発生によって洗浄作業が阻害されることがなく、かつ酒石酸の添加によって上記フライアッシュに含まれる塩素分を効果的に上記混合液中に溶出させることができる。この結果、大量の工業用水等を要することなく、効率的にフライアッシュを脱塩処理してセメント原料化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の実施例を説明するための模式図である。
【図３】本発明の実施例１に用いた複数の酸の混合液の性状を示す図表である。
【図４】図３の各混合液における塩素の溶出率を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２の結果を示す図表である。
【図６】本発明の実施例３の結果を示す図表である。
【図７】図６の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１に基づいて、本発明に係るフライアッシュのセメント原料化方法およびセメント原料化設備の一実施形態について説明する。
このセメント原料化設備は、フライアッシュを一次洗浄する撹拌タンク１と、この撹拌タンク１で一次洗浄されたフライアッシュを分級するハイドロサイクロン２と、このハイドロサイクロン２において分級された粒径の小さいフライアッシュを二次洗浄する浸漬撹拌タンク３と、この浸漬撹拌タンク３から排出された混合液を固液分離するフィルタープレス（脱水手段）４とから概略構成されたものである。
【００１８】
ここで、撹拌タンク１は、内部に攪拌機が配設されるとともに、上部にはフライアッシュの投入部１ａおよび水（工業用水等）の供給部１ｂが設けられている。また、浸漬撹拌タンク３は、同様に内部に攪拌機が配設されるとともに、上部にはハイドロサイクロン２において分級されたフライアッシュの投入部３ａと、水の供給部３ｂと、酒石酸の供給部３ｃとが設けられている。さらに、フィルタープレス４には、浸漬撹拌タンク３からの混合液の供給部４ａおよび水の供給部４ｂが接続されている。
【００１９】
次に、図１に基づいて、フライアッシュのセメント原料化方法の一実施形態について説明する。
先ず、フライアッシュの投入部１ａおよび水の供給部１ｂから撹拌タンク１内にフライアッシュと水を所定の固液比（１：３〜１：５）になるように供給して、撹拌しつつフライアッシュの一次洗浄を行った後に、混合液をハイドロサイクロン２に供給して、比較的粒径の大きなフライアッシュを回収し、廃棄物として別途処理する。
【００２０】
次いで、浸漬撹拌タンク３に、ハイドロサイクロン２において分級された比較的粒径の小さいフライアッシュを投入部３ａから供給するとともに、水の供給部３ｂおよび酒石酸の供給部３ｃから所定の固液比（１：３〜１：５）であって、かつ中性（ｐＨ７）に近くなるように水および酒石酸を供給する。
【００２１】
そして、この浸漬撹拌タンク３内において、これらの混合液の温度を４０〜６０℃の範囲に保持して、攪拌機によって撹拌しつつ上記フライアッシュを４時間〜８時間浸漬させることにより、フライアッシュに含まれていた塩素分を水と酒石酸との混合液中に溶出させる。
【００２２】
次に、浸漬撹拌タンク３内のフライアッシュを含む混合液を、供給部４ａからフィルタープレス４に送り、これと併行して供給部４ｂから当該フィルタープレス４に水を供給することにより、上記混合液とフライアッシュを分離するとともに、フライアッシュに付着している混合液を洗い流す（リンシング）。
【００２３】
このようにして、フィルタープレス４において、洗浄されたフライアッシュをセメント原料として資源化する。
また、混合液は、排水として水処理設備に送る一方で、リンシングに用いた洗浄水は、循環ライン５から撹拌タンク１に戻して一次洗浄用の水として再利用する。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明の主たる効果であるフライアッシュの脱塩効果を実証するために行った実施例１〜３の実験結果について説明する。
なお、実験は、いずれも図２（ａ）に示すように、フライアッシュを計量後、ビーカーに投入し、図２（ｂ）に示すように、このフライアッシュ試料に水または各種の酸を添加した後に、図２（ｃ）に示すように、１００ｒｐｍ程度の低回転で撹拌してフライアッシュに含まれる塩素分を水溶液中に溶出させ、図２（ｄ）に示すように、吸引濾過を行ってフライアッシュと溶出液とを分離してフライアッシュ中の塩素濃度を硝酸銀滴定法によって分析することによって算定した。
【００２５】
（実施例１：酸の種類による脱塩効果の検証）
図３に示すように、塩素濃度が１８０、０００ｍｇ／ｋｇのばいじん３０ｇに対して（図２（ａ））、固液比が１：５となるように水を添加したもの、および同様に固液比が１：５となり、かつｐＨが７となるように水および酸（シュウ酸、塩酸、硫酸、酒石酸）を添加したものを準備した（図２（ｂ））。
【００２６】
次いで、各々のビーカー内の混合液の温度を６０℃に保持した状態で、１００ｒｐｍの撹拌速度で撹拌しつつ、ばいじんを各混合液中に１時間浸漬させて（図２（ｃ））塩素分を溶出させた後に、吸引濾過を行ってフライアッシュと溶出液とを分離して（図２（ｄ））フライアッシュ中の塩素濃度を硝酸銀滴定法によって分析した。
【００２７】
図４は、その結果を示すものである。同図に見られるように、水に酒石酸を添加してばいじんを浸漬させた場合に、塩素の溶出率が８６％と最も高く、水のみの場合よりも２７％も向上している。これに対して、水にシュウ酸または塩酸を添加した場合は、水のみの場合と比較して、塩素の溶出率は高くなるものの、酒石酸程に顕著な向上効果を得ることができなかった、さらに、水に硫酸を添加した場合には、硫酸の添加により硫酸カルシウムが生成して、逆に水のみの場合よりも上記溶出率が低下してしまった。
【００２８】
（実施例２：浸漬時間による脱塩促進効果の検証）
ばいじんの浸漬時間は、短い程、作業時間が短縮できるために、脱塩効率は良いと判断される。
そこで、図３に示した酒石酸を添加した場合について、浸漬時間を１時間、３時間、６時間、１２時間、２４時間と変化させた場合の塩素の溶出率を実施例１と同様にして分析した。
【００２９】
図５はこの結果を示すもので、浸漬時間を６時間とした場合に、塩素の溶出率が７２％になり、最も高い脱塩効果が得られた。また、これら５つの浸漬時間の結果から求めた擬似曲線によれば、浸漬時間を４時間〜８時間の範囲において、７０％以上の塩素の溶出率を得られることが判った。
【００３０】
（実施例３：温度の変化による脱塩促進効果の検証）
図３に示した酒石酸を添加した場合について、ばいじんを浸漬した混合液の温度を変化させて、各々の場合における塩素の溶出率を実施例１と同様にして分析した。
図６および図７は、この結果を示すものである。
【００３１】
図６および図７から、６０℃の温度において最も高い溶出率７８％が得られた。また、４０℃以上の温度において、塩素の溶出率が７６％以上となりことから、４０℃〜６０℃の温度範囲に保持することにより、良好な脱塩効果が得られることが実証された。
【符号の説明】
【００３２】
３  撹拌浸漬タンク
３ａ  フライアッシュの投入部
３ｃ  酒石酸の供給部
４  フィルタープレス（脱水手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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