(57)【要約】【課題】設備コストや薬剤コストを低く抑え、セメント製造設備に与える影響を小さくしながら焼却灰やセメントキルンダストを有効利用する。【解決手段】有機溶媒とクラウンエーテルを混合して撹拌する第１撹拌槽２と、第１撹拌槽からの混合物Ｍ１と、焼却灰Ａ又は／及びセメントキルンダストを混合して撹拌する第２撹拌槽３と、第２撹拌槽からの混合物Ｍ２をろ過するろ過装置４と、ろ過装置からのろ液を蒸留する蒸留装置５と、蒸留装置の蒸留液Ｄ１を第１撹拌槽へ戻すルートとを備える焼却灰・セメントキルンダストの処理装置１。ろ過によって得られた残渣Ｒ１を蒸留し、蒸留後の蒸留液Ｄ２を有機溶媒とクラウンエーテルの混合物に加えて再利用し、蒸留後の残渣Ｒ３をセメント原料として利用することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰又は／及びセメントキルンダストから塩素分を分離する焼却灰・セメントキルンダストの処理方法であって、
焼却灰又は／及びセメントキルンダストを有機溶媒とクラウンエーテルの混合物に加えて撹拌し、
該撹拌後の混合物をろ過し、
該ろ過によって得られたろ液を蒸留し、
該蒸留後の蒸留液を前記有機溶媒とクラウンエーテルの混合物に加えて再利用し、
前記蒸留後の残渣として塩素化合物を得ることを特徴とする焼却灰・セメントキルンダストの処理方法。
【請求項２】
前記有機溶媒は、前記焼却灰又は／及びセメントキルンダストの重量に対して１倍以上加えることを特徴とする請求項１に記載の焼却灰・セメントキルンダストの処理方法。
【請求項３】
前記クラウンエーテルを、前記焼却灰又は／及びセメントキルンダスト中の塩化カリウム１ｍｏｌに対して１０ｍｍｏｌ以上となるように、前記有機溶媒に加えることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼却灰・セメントキルンダストの処理方法。
【請求項４】
前記クラウンエーテルは、１８−クラウン−６エーテルであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の焼却灰・セメントキルンダストの処理方法。
【請求項５】
前記ろ過によって得られた残渣を蒸留し、
該蒸留後の蒸留液を前記有機溶媒とクラウンエーテルの混合物に加えて再利用し、
前記蒸留後の残渣をセメント原料として利用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の焼却灰・セメントキルンダストの処理方法。
【請求項６】
焼却灰又は／及びセメントキルンダストから塩素分を分離する焼却灰・セメントキルンダストの処理装置であって、
有機溶媒とクラウンエーテルを混合して撹拌する第１撹拌槽と、
該第１撹拌槽からの混合物と、焼却灰又は／及びセメントキルンダストを混合して撹拌する第２撹拌槽と、
該第２撹拌槽からの混合物をろ過するろ過装置と、
該ろ過装置からのろ液を蒸留する蒸留装置と、
該蒸留装置の蒸留液を前記第１撹拌槽へ戻すルートとを備えることを特徴とする焼却灰・セメントキルンダストの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰やセメントキルンダストを有効利用しながら処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市ごみ等を焼却した際に発生する焼却灰（主灰、飛灰、混合灰等、以下「焼却灰」という。）は、従来、そのほとんどが最終処分場で埋め立て処理されていたが、最終処分場の枯渇の虞に鑑み、近年、セメント原料として有効利用されている。
【０００３】
上記焼却灰や、セメントキルンの燃焼排ガスに含まれるダストには塩素が含まれ、この塩素がセメント品質の低下や、セメント製造装置の安定運転を妨げるため、セメント原料として利用するには予め塩素を除去する必要がある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１及び特許文献２には、焼却灰と、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気された燃焼ガスに含まれるダストを水洗するにあたり、焼却灰を水に溶解させた後、ろ過して得られた焼却灰を含むスラリーのろ液、及びダストを水に溶解させた後、ろ過して得られたダストを含むスラリーのろ液を各々別々に水処理した後、水処理後の各々のろ液を合流させ、水処理後の焼却灰を含むスラリーのろ液によって、水処理後のダストを含むスラリーのろ液を希釈しながら放流する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５１８６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−５１８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、焼却灰等の水洗処理によって生じる排水は、重金属類を含んでいるために排水処理を行う必要があり、設備コスト及び薬剤コストが高騰するという問題があった。また、水洗後の脱水ケーキは、多量の水分を含んでいるため、セメントキルン等に投入してセメント原料として利用すると、セメント製造設備における熱量損失や減産に繋がるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、設備コストや薬剤コストを低く抑え、セメント製造設備に与える影響を小さくしながら焼却灰やセメントキルンダストを有効利用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、焼却灰又は／及びセメントキルンダストから塩素分を分離する焼却灰・セメントキルンダストの処理方法であって、焼却灰又は／及びセメントキルンダストを有機溶媒とクラウンエーテルの混合物に加えて撹拌し、該撹拌後の混合物をろ過し、該ろ過によって得られたろ液を蒸留し、該蒸留後の蒸留液を前記焼却灰又は／及びセメントキルンダストに加えて再利用し、前記蒸留後の残渣として塩素化合物を得ることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る処理方法によれば、重金属類が有機溶媒に溶出しない性質を利用すると共に、蒸留後の蒸留液を再利用することで、従来必要であった排水処理を不要とし、設備コスト及び薬剤コストを低減することができる。
【００１０】
上記処理方法において、前記有機溶媒を、前記焼却灰又は／及びセメントキルンダストの重量に対して１倍以上加えることができる。
【００１１】
また、前記クラウンエーテルを、前記焼却灰又は／及びセメントキルンダスト中の塩化カリウム１ｍｏｌに対して１０ｍｍｏｌ以上となるように、前記焼却灰又は／及びセメントキルンダストに加えることができる。
【００１２】
さらに、上記処理方法において、前記クラウンエーテルを１８−クラウン−６エーテルとすることができる。これにより、蒸留後の残渣として塩化カリウムを含むカリウム化合物を得ることができ、このカリウム化合物を土壌肥料等に有効利用することができる。
【００１３】
また、前記ろ過によって得られた残渣を蒸留し、該蒸留後の蒸留液を前記有機溶媒とクラウンエーテルの混合物に加えて再利用し、前記蒸留後の残渣をセメント原料として利用することができる。このセメント原料は含水率が低いため、セメント製造設備における熱量損失や減産を最小限に抑えることができる。
【００１４】
さらに、本発明は、焼却灰又は／及びセメントキルンダストから塩素分を分離する焼却灰及びセメントキルンダストの処理装置であって、有機溶媒とクラウンエーテルを混合して撹拌する第１撹拌槽と、該第１撹拌槽からの混合物と、焼却灰又は／及びセメントキルンダストを混合して撹拌する第２撹拌槽と、該第２撹拌槽からの混合物をろ過するろ過装置と、該ろ過装置からのろ液を蒸留する蒸留装置と、該蒸留装置の蒸留液を前記第１撹拌槽へ戻すルートとを備えることを特徴とする。本発明によれば、上述のように、重金属類が有機溶媒に溶出しない性質を利用すると共に、蒸留後の蒸留液を再利用することで、設備コストや薬剤コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、設備コストや薬剤コストを低減すると共に、塩素分が除去された残渣をセメント原料として利用しても熱量損失や減産を抑制することが可能となる
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る焼却灰・セメントキルンダストの処理システムの一実施の形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明に係る焼却灰・セメントキルンダストの処理装置の一実施の形態について説明する。尚、以下の説明においては、焼却灰のみを処理対象とし、有機溶媒としてアセトニトリルを、クラウンエーテルとして１８−クラウン−６エーテルを用いた場合を例にとって説明する。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係る焼却灰・セメントキルンダストの処理装置（以下「処理装置」という。）１は、アセトニトリルＡＣ及び１８−クラウン−６エーテルＥを混合して撹拌する第１撹拌槽２と、第１撹拌槽２からの混合物Ｍ１を焼却灰Ａに加えて混合撹拌する第２撹拌槽３と、第２撹拌槽３からの混合物Ｍ２をろ過するろ過装置４と、ろ過装置４からのろ液Ｆ及び残渣Ｒ１を各々蒸留する第１及び第２エバポレータ（蒸留装置）５、６等で構成される。尚、これら各構成要素には一般的に用いられている装置等を利用することができる。
【００１９】
次に、本発明にかかる焼却灰・セメントキルンダストの処理方法について、図１を参照しながら説明する。
【００２０】
まず、第１撹拌槽２にアセトニトリルＡＣ及び１８−クラウン−６エーテルＥを供給し、両者を１〜３０分混合撹拌する。ここで、アセトニトリルＡＣの重量が処理対象である焼却灰Ａの重量に対して１倍以上となるように第１撹拌槽２に供給する。また、１８−クラウン−６エーテルＥは、焼却灰Ａ中の塩化カリウム１ｍｏｌに対して１０ｍｍｏｌ（ミリｍｏｌ）以上となるように第１撹拌槽２に供給する。
【００２１】
第１撹拌槽２からの混合物Ｍ１と、焼却灰Ａとを第２撹拌槽３に供給し、両者を１〜１８０分間混合撹拌する。ここで、焼却灰Ａ中の塩素は、塩化カリウム（ＫＣｌ）として存在していると考えられるが、１８−クラウン−６エーテルを用いた場合には、１８−クラウン−６エーテルがカリウムを選択的に捕捉して錯体を形成し、ＫＣｌを形成していたＣｌはＫを失って活性が高くなり、２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅとしてガス化したり、Ｋを捕捉した１８−クラウン−６エーテルのＫの部分に電気的に吸着（溶媒に溶解）すると考えられる。
【００２２】
次に、第２撹拌槽３からの混合物Ｍ２をろ過装置４に供給してろ過する。ろ過装置４からのろ液Ｆを第１エバポレータ５に供給し、ろ過装置４の残渣Ｒ１を第２エバポレータ６に各々供給する。
【００２３】
第１エバポレータ５において、例えば３０〜１２０℃でろ液Ｆの蒸留を行う。蒸留後の蒸留液Ｄ１は、第１撹拌槽２に戻して再利用する。一方、第１エバポレータ５の残渣Ｒ２として、塩化カリウム（ＫＣｌ）、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）、硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）、酢酸カリウム（ＣＨ３ＣＯＯＫ）等のカリウム化合物が得られる。この残渣Ｒ２は、例えば、土壌肥料として利用することができる。
【００２４】
一方、第２エバポレータ６において、例えば３０〜１２０℃で残渣Ｒ１の蒸留を行う。蒸留後の蒸留液Ｄ２は、第１撹拌槽２に戻して再利用し、蒸留後の残渣Ｒ３は、微量の上記カリウム化合物及び重金属類を含むダストであるため、セメント原料として再利用する。この残渣Ｒ３は、従来の水洗時とは異なり、水分を含んでいないため、セメント原料として利用してもセメント製造設備における熱量損失や、減産を抑えることができる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態によれば、焼却灰及びセメントキルンダストを処理するにあたって、水洗脱塩する代わりに、１８−クラウン−６エーテルを混合した有機溶媒で洗浄・脱塩を行い、洗浄・脱塩後の蒸留液を再利用するため、従来のような排水処理が不要となり、設備コスト及び薬剤コストを低減することができる。
【００２６】
尚、上記実施の形態においては、焼却灰のみを処理対象とした場合について説明したが、セメントキルンダストのみを処理したり、焼却灰とセメントキルンダストの両方を同時に処理することができる。
【００２７】
また、有機溶媒としてアセトニトリルを利用する場合について説明したが、水より沸点が低く、上記方法を用いて塩素化合物を回収することができる有機溶媒であればこれに限定されない。また、クラウンエーテルとして、１８−クラウン−６エーテルを利用する場合について説明したが、陰イオンを捕捉するクラウンエーテルを用いて塩素を選択的に捕捉することも可能である。
【実施例】
【００２８】
以下において本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００２９】
まず、実施例１について説明する。塩素バイパスダスト５０ｇをアセトニトリル１０００ｇに投入し、１５分間撹拌し、塩素バイパスダストスラリーを調製した。調製したスラリーを吸引ろ過によって固液分離し、固形分を乾燥させた後、蛍光Ｘ線分析によって塩素濃度を測定した。
【００３０】
次に、実施例２について説明する。１８−クラウン−６エーテル４４ｇをアセトニトリル１０００ｇに投入し、溶解するまで撹拌した後、その溶媒に塩素バイパスダスト５０ｇを投入し、１５分間撹拌し、塩素バイパスダストスラリーを調製した。調製したスラリーを吸引ろ過によって固液分離し、固形分を乾燥させた後、蛍光Ｘ線分析によって塩素濃度を測定した。
【００３１】
また、比較のために、処理前の塩素バイパスダスト（原粉）も蛍光Ｘ線分析によって塩素濃度を測定した。
【００３２】
実施例１及び実施例２の試験水準を表１に示す。また、処理前の塩素バイパスダスト（原粉）の塩素濃度と、実施例１及び実施例２の乾燥固形分の塩素濃度を表２に示す。
【００３３】
【表１】
2015181969.tif 000003
【００３４】
【表２】
2015181969.tif 000004
【００３５】
表２に示すように、塩素バイパスダスト（原粉）と比較して実施例１の塩素濃度に変化はみられなかった。一方で、実施例２の塩素濃度は、原粉と比較して２％の減少がみられた。このことから、１８−クラウン−６エーテルが高塩素回収助剤として塩素バイパス中の塩素をアセトニトリルへ溶解させていることがわかる。
【符号の説明】
【００３６】
１  焼却灰及びセメントキルンダストの処理システム
２  第１撹拌槽
３  第２撹拌槽
４  ろ過装置
５  第１エバポレータ
６  第２エバポレータ
Ａ  焼却灰
ＡＣ  アセトニトリル
Ｄ１、Ｄ２  蒸留液
Ｅ  １８−クラウン−６エーテル
Ｆ  ろ液
Ｍ１、Ｍ２  混合物
Ｒ１〜Ｒ３  残渣
【図１】
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