(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛又は亜鉛化合物と、亜鉛よりイオン化傾向が大きい所定金属又はその化合物とを含む汚泥から亜鉛を水酸化亜鉛の形態で回収する亜鉛化合物回収装置であって、
該亜鉛化合物回収装置は、
前記汚泥を濾過により固液分離して濾液とケークとを生成する連続式の真空回転円筒型濾過器と、
前記真空回転円筒型濾過器から導入されたケークをスクリューコンベアで移動させつつ１５０〜２５０℃の空気と接触させて含水率が０〜０．１％の汚泥となるよう該ケークに乾燥処理を施す乾燥装置と、
前記乾燥装置によって乾燥処理が施された汚泥に、塩化水素濃度が３〜７質量％の希塩酸を混合し、該汚泥中の亜鉛又は亜鉛化合物から塩化亜鉛を生成して希塩酸中に溶解させるとともに、該汚泥中の前記所定金属又はその化合物から所定金属塩化物を生成して希塩酸中に溶解させる第１の混合装置と、
前記第１の混合装置によって生成された、汚泥と塩化亜鉛と前記所定金属塩化物とを含むスラリーを濾過する第１の濾過装置と、
前記第１の濾過装置によって分離された濾液を、加熱して水分を気化させることにより濃縮し、塩化亜鉛は析出せず、前記所定金属塩化物の一部が析出した濃縮液を生成する濃縮装置と、
前記濃縮装置によって生成された前記所定金属塩化物の析出物を含む濃縮液を受け入れて貯留するとともに、該濃縮液の温度を７０〜８０℃に保持する濃縮液貯槽と、
前記濃縮液貯槽内の濃縮液を、ほとんど温度を低下させずに受け入れて濾過する第２の濾過装置と、
前記第２の濾過装置によって分離された濾液に、水素指数がｐＨ８〜１１となるように５〜２０質量％の水酸化ナトリウム水溶液を加え、濾液中に溶解している塩化亜鉛から水酸化亜鉛を生成して析出させる第２の混合装置と、
前記第２の混合装置によって生成された水酸化亜鉛の析出物を含むスラリーを濾過し、水酸化亜鉛を含むケークを分離して回収する第３の濾過装置とを備えていて、
前記所定金属は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム及びアルミニウムのうちの少なくとも１つを含み、
前記第１の混合装置に導入される希塩酸は、該第１の混合装置に導入される汚泥に含まれている亜鉛又は亜鉛化合物を塩化亜鉛に変化させるとともに前記所定金属又はその化合物を前記所定金属塩化物に変化させるための当量の塩化水素を含み、前記希塩酸の添加量は、前記汚泥と該希塩酸の混合物が流動性を有するスラリーを形成することができる量であることを特徴とする亜鉛化合物回収装置。
【請求項２】
亜鉛又は亜鉛化合物と、亜鉛よりイオン化傾向が大きい所定金属又はその化合物とを含む汚泥から亜鉛を水酸化亜鉛の形態で回収する亜鉛化合物回収方法であって、
該亜鉛化合物回収方法は、
前記汚泥を、連続式の真空回転円筒型濾過器で濾過することにより固液分離して、濾液とケークとを生成する真空濾過工程と、
前記真空濾過工程で生成されたケークをスクリューコンベアで移動させつつ１５０〜２５０℃の空気と接触させて含水率が０〜０．１％の汚泥となるよう該ケークに乾燥処理を施す乾燥工程と、
前記乾燥工程で乾燥処理が施された汚泥に、塩化水素濃度が３〜７質量％の希塩酸を混合し、該汚泥中の亜鉛又は亜鉛化合物から塩化亜鉛を生成して希塩酸中に溶解させるとともに、該汚泥中の前記所定金属又はその化合物から所定金属塩化物を生成して希塩酸中に溶解させる塩酸混合工程と、
前記塩酸混合工程で生成された、汚泥と塩化亜鉛と前記所定金属塩化物とを含むスラリーを濾過する第１の濾過工程と、
前記第１の濾過工程で分離された濾液を、加熱して水分を気化させることにより濃縮し、塩化亜鉛は析出せず、前記所定金属塩化物の一部が析出した濃縮液を生成する濃縮工程と、
前記濃縮工程で生成された前記所定金属塩化物の析出物を含む濃縮液を濃縮液貯槽に受け入れて貯留するとともに、該濃縮液の温度を７０〜８０℃に保持する濃縮液貯留工程と、
前記濃縮液貯留工程で７０〜８０℃に保持された濃縮液を、ほとんど温度を低下させずに受け入れて濾過する第２の濾過工程と、
前記第２の濾過工程で分離された濾液に、水素指数がｐＨ８〜１１となるように５〜２０質量％の水酸化ナトリウム水溶液を加えて濾液中に溶解している塩化亜鉛から水酸化亜鉛を生成するアルカリ性物質混合工程と、
前記アルカリ性物質混合工程で生成された水酸化亜鉛の析出物を含むスラリーを濾過し、水酸化亜鉛を含むケークを分離して回収する第３の濾過工程とを有し、
前記所定金属は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム及びアルミニウムのうちの少なくとも１つを含み、
前記塩酸混合工程で用いられる希塩酸は、該塩酸混合工程に導入される汚泥に含まれている亜鉛又は亜鉛化合物を塩化亜鉛に変化させるとともに前記所定金属又はその化合物を前記所定金属塩化物に変化させるための当量の塩化水素を含み、前記希塩酸の添加量は、前記汚泥と該希塩酸の混合物が流動性を有するスラリーを形成することができる量であることを特徴とする亜鉛化合物回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、亜鉛又は亜鉛化合物と、亜鉛以外の金属又はその化合物とを含む汚泥から亜鉛化合物を回収する亜鉛化合物回収装置及び亜鉛化合物回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  一般に、製鉄、非鉄金属製造、金属メッキ、無機化学品製造、窯業、印刷などに係る事業所で発生する汚泥ないしは廃物には、種々の金属又はその化合物が含まれている。このような汚泥ないしは廃物に含まれる金属又はその化合物のうちの一部のものは資源としての価値が高いので、汚泥ないしは廃物から特定の金属又はその化合物を回収するための金属回収装置ないしは金属回収方法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。【０００３】  とくに、リン酸製造、亜鉛クロムメッキ、溶融亜鉛メッキなどに係る事業所で発生する汚泥ないしは廃物には、資源としての価値が高い亜鉛又はその化合物が多く含まれているので、このような汚泥ないしは廃物から亜鉛化合物を回収するための亜鉛化合物回収装置ないしは亜鉛化合物回収方法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−８８３１９号公報
【特許文献２】特開昭６１−１５８８１８公報
【特許文献３】特開２００２−１２１６２６号公報
【特許文献４】特開２０１６−５６４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、特許文献１〜２に開示された亜鉛化合物回収装置ないしは亜鉛化合物回収方法では、亜鉛含有物（廃物）から亜鉛を回収するために金属亜鉛を添加するようにしているので、比較的低純度の亜鉛化合物を回収するために高純度の金属亜鉛を消費しなければならず、亜鉛回収効果が減殺されるといった問題がある。さらに、亜鉛含有物からの亜鉛の溶出にアンモニアを用いた後、アンモニアを回収して循環使用するようにしているので、アンモニアを循環使用するための複雑な機構を必要とするといった問題がある。【０００６】  また、特許文献３に開示されたメッキスラッジからの亜鉛化合物の回収装置ないしは回収方法では、亜鉛化合物の晶析に大量のエタノールを使用するので、亜鉛化合物の回収コストが非常に高くつくといった問題がある。【０００７】  本発明は、前記従来の問題を解決するためになされたものであって、比較的簡素な装置ないしは工程でもって、低コストで、亜鉛又は亜鉛化合物と亜鉛以外の金属又はその化合物とを含む汚泥から亜鉛化合物を回収することを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  前記課題を解決するためになされた本発明に係る、亜鉛又は亜鉛化合物と、亜鉛よりイオン化傾向が大きい金属又はその化合物とを含む汚泥から亜鉛化合物（汚泥中の亜鉛化合物と同一物質であるとは限らない。）を回収する亜鉛化合物回収装置は、乾燥装置と、第１の混合装置と、第１の濾過装置と、濃縮装置と、第２の濾過装置と、第２の混合装置と、第３の濾過装置とを備えている。【０００９】  本発明に係る亜鉛化合物回収装置において、乾燥装置は汚泥に乾燥処理を施す。混合装置は、乾燥装置によって乾燥処理が施された汚泥に塩酸を混合し、汚泥中の亜鉛又は亜鉛化合物から塩化亜鉛を生成して塩酸中に溶解させるとともに、汚泥中の亜鉛よりイオン化傾向が大きい金属又はその化合物から金属塩化物を生成して塩酸中に溶解させる。第１の濾過装置は、第１の混合装置によって生成された、汚泥と塩化亜鉛と金属塩化物（塩化亜鉛を除く）と残留する塩酸とを含むスラリーを濾過する。【００１０】  濃縮装置は、第１の濾過装置によって分離された濾液を、加熱して水分を気化させることにより濃縮し、塩化亜鉛は析出せず、金属塩化物（塩化亜鉛を除く）の一部が析出した濃縮液を生成する。第２の濾過装置は、濃縮装置によって生成された金属塩化物（塩化亜鉛を除く）の析出物を含む濃縮液を濾過する。第２の混合装置は、第２の濾過装置によって分離された濾液に、水素指数がｐＨ８〜１１（好ましくはｐＨ９〜１０）となるようにアルカリ性物質を加え、濾液中に溶解している塩化亜鉛から難溶性（ほぼ非水溶性）の水酸化亜鉛を生成して析出させる。第３の濾過装置は、第２の混合装置によって生成された水酸化亜鉛の析出物を含むスラリーを濾過し、水酸化亜鉛を含むケークを分離して回収する。【００１１】  本発明に係る、亜鉛又は亜鉛化合物と、亜鉛よりイオン化傾向が大きい金属又はその化合物とを含む汚泥から亜鉛化合物（汚泥中の亜鉛化合物と同一物質であるとは限らない。）を回収する亜鉛化合物回収方法は、乾燥工程と、塩酸混合工程と、第１の濾過工程と、濃縮工程と、第２の濾過工程と、アルカリ性物質混合工程と、第３の濾過工程とを有する。【００１２】  本発明に係る亜鉛化合物回収方法において、乾燥工程では汚泥に乾燥処理を施す。塩酸混合工程では、乾燥工程で乾燥処理が施された汚泥に塩酸を混合し、汚泥中の亜鉛又は亜鉛化合物から塩化亜鉛を生成して塩酸中に溶解させるとともに、汚泥中の亜鉛よりイオン化傾向が大きい金属又はその化合物から金属塩化物を生成して塩酸中に溶解させる。第１の濾過工程では、塩酸混合工程で生成された、汚泥と塩化亜鉛と金属塩化物（塩化亜鉛を除く）と残留する塩酸とを含むスラリーを濾過する。【００１３】  濃縮工程では、第１の濾過工程で分離された濾液を、加熱して水分を気化させることにより濃縮し、塩化亜鉛は析出せず、金属塩化物（塩化亜鉛を除く）の一部が析出した濃縮液を生成する。第２の濾過工程では、濃縮工程で生成された金属塩化物（塩化亜鉛を除く）の析出物を含む濃縮液を濾過する。アルカリ性物質混合工程では、第２の濾過工程で分離された濾液に、該濾液の水素指数がｐＨ８〜１１（好ましくは、ｐＨ９〜１０）となるようにアルカリ性物質を加えて濾液中に溶解している塩化亜鉛から難水溶性（ほぼ非水溶性）の水酸化亜鉛を生成する。第３の濾過工程では、アルカリ性物質混合工程で生成された水酸化亜鉛の析出物を含むスラリーを濾過し、水酸化亜鉛を含むケークを分離して回収する。【００１４】  本発明に係る亜鉛化合物回収装置又は亜鉛化合物回収方法において、亜鉛よりイオン化傾向が大きい金属は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム及びアルミニウムのうちの少なくとも１つを含むものであってもよい。水酸化亜鉛を生成するためのアルカリ性物質は、水酸化ナトリウムもしくはその水溶液又は水酸化カリウムもしくはその水溶液であるのが好ましい。なお、乾燥工程に導入される汚泥は、亜鉛よりイオン化傾向が小さい金属（例えば、鉄、ニッケル、錫、鉛、銅等）又はその化合物を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１５】  本発明に係る亜鉛化合物回収装置又は亜鉛化合物回収方法によれば、簡素な装置ないしは工程でもって、低コストで、亜鉛又は亜鉛化合物と、亜鉛よりイオン化傾向が大きい金属又はその化合物とを含む汚泥から水酸化亜鉛を回収することができる。また、汚泥が亜鉛よりイオン化傾向が小さい金属又はその化合物を含む場合も、同様に水酸化亜鉛を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る亜鉛化合物回収装置の模式的なシステム構成図である。
【図２】塩化亜鉛及び亜鉛よりイオン化傾向が大きいいくつかの金属の塩化物の水に対する溶解度を示すグラフである。
【図３】本発明に係る亜鉛化合物回収装置の所定の部位における汚泥、スラリー、濾液、ケーク又は濃縮液に含まれる金属化合物等の質量流量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  以下、添付の図面を参照しつつ本発明の好ましい実施形態を具体的に説明する。
図１に示すように、亜鉛化合物回収装置Ｓ（以下「回収装置Ｓ」と略称する）は、汚泥濾過装置１と、乾燥装置２と、塩酸混合装置３（第１の混合装置）と、汚泥スラリー濾過装置４（第１の濾過装置）と、濃縮装置５と、濃縮液濾過装置６（第２の濾過装置）と、アルカリ性物質混合装置７（第２の混合装置。以下「アルカリ混合装置７」と略称する。）と、析出物スラリー濾過装置８（第３の濾過装置）とを備えている。
【００１８】  汚泥濾過装置１は、連続式の真空回転円筒型濾過器（例えば、オリバーフィルタ）である。そして、汚泥濾過装置１は、原料ないしは材料として亜鉛及び／又は亜鉛化合物を使用する事業所（以下「亜鉛使用事業所」という。）で発生する亜鉛、亜鉛イオン、亜鉛化合物及び／又は亜鉛化合物イオン（以下「亜鉛成分」という。）を含む汚泥（以下「亜鉛含有汚泥」という。）を濾過により固液分離して、濾液とケークとを生成する。ケークは乾燥装置２に導入され、濾液は廃水処理施設（図示せず）に導入されて適切に処理される。なお、亜鉛使用事業所としては、例えば、リン酸製造、亜鉛クロムメッキ、溶融亜鉛メッキなどに係る事業所が挙げられる。
【００１９】  亜鉛含有汚泥は、亜鉛使用事業所で発生する廃液、廃スラッジ、廃水、汚水、洗浄廃水及び／又は冷却廃水等（以下「廃液等」という。）に凝集沈殿処理等を施すことにより生成された汚泥ないしはスラッジであり、亜鉛成分を含むとともに、亜鉛以外の金属及び／又はその化合物あるいはこれらのイオン（以下「亜鉛以外金属成分」という。）を含んでいる。亜鉛含有汚泥の含水率は通常は９６〜９８質量％であるが、汚泥濾過装置１は、亜鉛含有汚泥を濾過して、濾液と、含水率が７０〜８５質量％のケークとを生成する。
【００２０】  亜鉛以外金属成分としては、亜鉛よりイオン化傾向が大きいカリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム及び／又はその化合物あるいはこれらのイオンと、亜鉛よりイオン化傾向が小さい鉄、ニッケル、錫、鉛、銅及び／又はその化合物あるいはこれらのイオンとが挙げられる。なお、亜鉛使用事業所で発生する廃液等には凝集沈殿処理が施されるが、一般に凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）が用いられるので、亜鉛以外金属成分のうちで最も多い成分は、通常はアルミニウム成分である。
【００２１】  乾燥装置２は、汚泥濾過装置１から導入されたケークを移動させつつ高温の空気と接触させ、含水率がほぼ０（例えば含水率０〜０．１％）の乾燥汚泥となるように乾燥させる。具体的には、乾燥装置２は、中心軸がおおむね水平方向に伸びるように配置された略円筒形のハウジング１１と、ハウジング１１内にほぼ同軸に配設されたスクリューコンベア１２とを備えている。スクリューコンベア１２はモータ（図示せず）によって回転駆動され、ハウジング１１の一端側（図１中における位置関係では左端側）に導入されたケークないしは汚泥を他端側（図１中における位置関係では右端側）に向かってハウジング中心軸方向に移動させる。
【００２２】  なお、乾燥装置内でのケークの移動を促進するために、乾燥装置２を、ハウジング１１及びスクリューコンベア１２が一端側（図１中における位置関係では左端側）から他端側（図１中における位置関係では右端側）に向かってやや下降傾斜（例えば、１０〜２０°の傾斜角）するように配置してもよい。
【００２３】  また、乾燥装置２は、ハウジング１１に空気を導入するための空気供給通路１３と、それぞれ空気供給通路１３に介設された送風ブロワ１４及び空気加熱器１５とを備えている。送風ブロワ１４は、空気供給通路１３を介してハウジング１１に空気を送り、空気加熱器１５は、ハウジング１１に送られる空気を、伝熱媒体（例えば、加熱炉で加熱された２５０〜３００℃の熱媒油）で加熱して所定の温度（例えば１５０〜２５０℃）まで昇温させる。さらに、乾燥装置２は、ハウジング１１から空気を排出するための空気排出通路１６と、空気排出通路１６に介設された排気ブロワ１７とを備えている。
【００２４】  乾燥装置２による乾燥処理により、汚泥（ケーク）中の亜鉛成分の大半は酸化亜鉛（ＺｎＯ）となる。また、汚泥中の亜鉛以外金属成分は、カリウム成分及びナトリウム成分を除けば、大半が金属酸化物（例えばＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＯ、ＳｂＯ、ＰｂＯ、ＣｕＯ等）となる。なお、カリウム成分及びナトリウム成分は酸化物ではなく塩（炭酸塩等）となる。乾燥汚泥は塩酸混合装置３に導入される。
【００２５】  塩酸混合装置３は、乾燥装置２から導入された乾燥汚泥と希塩酸（例えば、５質量％）とを混合してスラリーを生成する。具体的には、塩酸混合装置３は、中心軸が鉛直方向に伸びるように配置された細長い略円筒形の混合槽１８と、混合槽１８内に同軸状に配置された複数の直列の攪拌翼を有する攪拌機１９と、混合槽１８の直下に配置されたスラリー貯槽２０とを備えている。かくして、乾燥装置２から排出された乾燥汚泥と希塩酸とが混合槽１８内で攪拌機１９により攪拌されてスラリーとなる。このスラリーはスラリー貯槽２０に一時的に貯留される。スラリー貯槽２０内のスラリーは、ポンプ２１によってスラリー供給通路２２を介して汚泥スラリー濾過装置４に導入される。
【００２６】  混合槽１８内では、乾燥汚泥に含まれている酸化亜鉛は塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）ないしはそのイオンとなって希塩酸に溶解する。また、乾燥汚泥に含まれている亜鉛よりイオン化傾向が大きい金属の酸化物ないしは塩は金属塩化物（以下「高還元性金属塩化物」という。）ないしはそのイオンとなって希塩酸に溶解する。なお、高還元性金属塩化物としては、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）などが挙げられる。一方、乾燥汚泥に含まれている亜鉛よりイオン化傾向が小さい金属の酸化物（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＯ、ＳｂＯ、ＰｂＯ、ＣｕＯ等）は、短時間（例えば、１時間未満）ではほとんど塩化物とはならず、希塩酸にはほとんど溶解しないので、固体状態のままである。
【００２７】  希塩酸の濃度（塩化水素濃度）は、限定されるわけではないが、３〜７質量％であるのが好ましい。なお、乾燥汚泥に対する希塩酸の添加量ないしは濃度は、酸化亜鉛を塩化亜鉛に変化させるとともに、亜鉛よりイオン化傾向が大きい金属の酸化物ないしは塩を高還元性金属塩化物に変化させることができ（すなわち、当量以上）、かつ乾燥汚泥と塩酸の混合物が適切な流動性を有するスラリーとなるように好ましく設定される。なお、希塩酸の添加量は、前記の条件を満たす範囲内で可及的に少量にとどめるのが経済的である。
【００２８】  汚泥スラリー濾過装置４は、加圧式濾過機（例えば、フィルタプレス）であり、ポンプ２１によってスラリー貯槽２０から導入されたスラリーを加圧濾過により固液分離し、濾液とケークとを生成する。その際、スラリーに含まれていた塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）及び高還元性金属塩化物（例えば、ＫＣｌ、ＣａＣｌ２、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ２、ＡｌＣｌ３、等）は、スラリーの液体成分（水）に溶解しているので、その大半は濾液に含まれることになる。
【００２９】  一方、亜鉛よりイオン化傾向が小さい金属の酸化物（例えば、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＯ、ＳｂＯ、ＰｂＯ、ＣｕＯ等）は、スラリーの液体成分（水）には溶解せず懸濁状態の固体であるので、ほぼすべてがケーク中に含まれることになる。すなわち、濾液は、実質的には塩化亜鉛及び高還元性金属塩化物は含むが、亜鉛よりイオン化傾向が小さい金属成分は含まない。濾液は濃縮装置５に導入され、ケークは廃棄物として適切に処理される。
【００３０】  濃縮装置５は、汚泥スラリー濾過装置４によって分離された濾液を、加熱して水分を気化させることにより濃縮し、塩化亜鉛は析出していないが、高還元性金属塩化物（例えば、ＫＣｌ、ＣａＣｌ２、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ２、ＡｌＣｌ３等）のうちの少なくとも一部のものについてその一部ないしは大部分が固体となって析出した濃縮液（以下「析出物含有濃縮液」という。）を生成する。
【００３１】  具体的には、濃縮装置５は、蒸発缶２３と、蒸発缶２３内に配置されたスチーム加熱器２４とを有し、汚泥スラリー濾過装置４から蒸発缶２３内に導入された濾液を沸騰させる。これにより濾液から大量の水蒸気（例えば、濾液中の９０〜９９％の水分）が外部に放出され、濾液が濃縮されて析出物含有濃縮液が生成される。蒸発缶２３内の析出物含有濃縮液には、塩化亜鉛及び高還元性金属塩化物の一部が溶解しているので、これらの溶質に起因する沸点上昇により、沸騰している析出物含有濃縮液は溶質濃度に応じて１００℃より高い温度（例えば、１０５〜１３０℃）となる。なお、スチーム加熱器２４内で発生するスチームの凝縮水（ドレン）は、自動的にスチームトラップ２５から排水溝（図示せず）に排出される。
【００３２】  図２に示すように、０℃から１４０℃の温度範囲では、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）の水に対する溶解度は、高還元性金属塩化物である塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）又は塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）の水に対する溶解度に比べて非常に大きい。また、図２から明らかなとおり、塩化亜鉛の水に対する溶解度は温度の上昇に伴って急激に増加するが、高還元性金属塩化物の水に対する溶解度は温度が上昇してもさほど増加しない。したがって、高温になればなるほど、塩化亜鉛と高還元性金属塩化物との間での溶解度の差が大きくなる。そこで、回収装置Ｓでは、比較的高温状態における塩化亜鉛と高還元性金属塩化物の間での水に対する溶解度の差を利用して、塩化亜鉛は析出せず、高還元性金属塩化物が可及的に多く析出するように、汚泥スラリー濾過装置４から導入された濾液を高温で濃縮するようにしている。
【００３３】  再び図１に示すように、濃縮装置５の下方には、蒸発缶２３から排出された析出物含有濃縮液を一時的に貯留する濃縮液貯槽２７が設けられている。濃縮液貯槽２７内の析出物含有濃縮液は、温度調節器（図示せず）によって比較的高温状態（例えば、７０〜８０℃）に保持される。濃縮液貯槽２７内の析出物含有濃縮液は、ポンプ２８によって濃縮液供給通路２９を介して濃縮液濾過装置６に導入される。なお、濃縮液供給通路２９は保温材（図示せず）によって保温され、濃縮液貯槽２７内の析出物含有濃縮液は、ほとんど温度が低下せずに濃縮液濾過装置６に導入される。
【００３４】  濃縮液濾過装置６は、加圧式濾過機（例えば、フィルタプレス）であり、ポンプ２８によって濃縮液貯槽２７から導入された析出物含有濃縮液を加圧濾過により固液分離し、濾液とケークとを生成する。濾液は、塩化亜鉛と、析出せずに濾液中に溶解している高還元性金属塩化物とを含む水溶液であるが、溶質の大半は塩化亜鉛である。一方、ケークの固体成分は、析出物含有濃縮液中に析出した高還元性金属塩化物である。濾液は、アルカリ混合装置７に導入され、ケークは適切に廃棄される。
【００３５】  アルカリ混合装置７は、濃縮液濾過装置６によって分離された濾液に、該濾液の水素指数がｐＨ８〜１１、好ましくはｐＨ９〜１０となるように水酸化ナトリウム水溶液（例えば、５〜２０質量％）を加えて濾液中に溶解している塩化亜鉛から難水溶性（ほぼ非水溶性）の水酸化亜鉛を生成する。具体的には、アルカリ混合装置７は、中心軸が鉛直方向に伸びるように配置された細長い略円筒形の混合槽３０と、混合槽３０内に配置された複数の直列の攪拌翼を有する攪拌機３１とを備えている。
【００３６】  かくして、濃縮液濾過装置６から排出された濾液と水酸化ナトリウム水溶液とが混合槽３０内で攪拌機３１によって混合・攪拌される。なお、水酸化ナトリウム水溶液の供給量は、ｐＨ制御装置（図示せず）によって、混合槽３０内の混合液がｐＨ８〜１１（好ましくは、ｐＨ９〜１０）となるように自動的に制御される。その結果、混合槽３０内には、難水溶性（ほぼ非水溶性）の水酸化亜鉛と、カリウム及びナトリウムを除く亜鉛よりイオン化傾向が大きい金属（例えば、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム）の難水溶性の水酸化物（以下「亜鉛以外金属水酸化物」という。）とが懸濁する析出物スラリーが生成される。この析出物スラリー中の固体成分の大半は水酸化亜鉛であり、亜鉛以外金属水酸化物は少量である。なお、カリウム及びナトリウムは、イオンの状態で析出物スラリー中に溶解している。析出物スラリーは析出物スラリー濾過装置８に導入される。
【００３７】  析出物スラリー濾過装置８は、連続式の真空回転円筒型濾過器（例えば、オリバーフィルタ）である。そして、析出物スラリー濾過装置８は、アルカリ混合装置７によって生成された析出物スラリーを濾過により固液分離し、濾液とケークとを生成する。ケークの固体成分は、大部分が水酸化亜鉛であり、残部は亜鉛以外金属水酸化物である。固形成分の大部分が水酸化亜鉛であるケークは、析出物スラリー濾過装置８の真空ドラム３２の空気中に露出した周面上で、散水機３３から噴射される洗浄水で洗浄される。
【００３８】  これにより、ケーク中の水に溶解している金属化合物（例えば、塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カルシウム等）ないしはその金属イオンが除去される。なお、ケーク中に比較的難溶性の水酸化カルシウムが固体の状態で含まれている場合、この水酸化カルシウムは洗浄水に溶解し、ケークから除去される。洗浄されたケークは乾燥処理が施され、亜鉛製造原料として使用される。なお、析出物スラリー濾過装置８の濾液は、水処理装置（図示せず）で適切に処理された後、排水溝等に排出される。
【００３９】  図３に、下記の表１に示す組成の乾燥汚泥を、回収装置Ｓにより１００ｋｇ／ｈｒの処理速度で連続的に処理して水酸化亜鉛を回収する場合における、回収装置Ｓの要所における、亜鉛化合物、亜鉛よりイオン化傾向が大きい金属の化合物、水、炭酸等の流量の一例を示す。表１に示す乾燥汚泥の組成は、２０１８年１１月２４日に、ある亜鉛使用事業所で採取した汚泥を実際に分析して得たデータである。なお、表１又は図３において、「その他」は、亜鉛よりイオン化傾向が小さい金属ないしはその化合物と非金属性の汚泥成分の混合物である。
【００４０】
【表１】
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【００４１】  図３から明らかなとおり、この例では、毎時、１００ｋｇの乾燥汚泥に１０８０ｋｇの５ｗｔ％塩酸を混合し、２２．１９ｋｇの水酸化亜鉛を回収している。析出物スラリー濾過装置８で回収されるケーク（乾燥基準）の量は２５．４３ｋｇであり、該ケーク中の水酸化亜鉛は２２．１９ｋｇであるので、ケークの水酸化亜鉛の含有率は約８７％である（２２．１９／２５．４３＝０．８７３）。また、乾燥汚泥１００ｋｇ中の酸化亜鉛は２１．００ｋｇであり、析出物スラリー濾過装置８で回収されるケーク中の水酸化亜鉛は２２．１９ｋｇであるので、金属亜鉛の回収率は、次の式で示すように８６．５％である。
［２２．１９×（６５．４／９９．４）］／［２１．００×（６５．４／８１．４）］×１００＝８６．５（％）
【００４２】  以上、本発明の実施形態に係る亜鉛化合物回収装置ないしは亜鉛化合物回収方法によれば、比較的簡素な装置ないしは工程でもって、低コストで、亜鉛含有汚泥から水酸化亜鉛を回収することができる。
【符号の説明】
【００４３】  Ｓ  亜鉛化合物回収装置（回収装置）、１  汚泥濾過装置、２  乾燥装置、３  塩酸混合装置、４  汚泥スラリー濾過装置、５  濃縮装置、６  濃縮液濾過装置、７  アルカリ性物質混合装置（アルカリ混合装置）、８  析出物スラリー濾過装置、１１  ハウジング、１２  スクリューコンベア、１３  空気供給通路、１４  送風ブロワ、１５  空気加熱器、１６  空気排出通路、１７  排気ブロワ、１８  混合槽、１９  攪拌機、２０  スラリー貯槽、２１  ポンプ、２２  スラリー供給通路、２３  蒸発缶、２４  スチーム加熱器、２５  スチームトラップ、２７  濃縮液貯槽、２８  ポンプ、２９  濃縮液供給通路、３０  混合槽、３１  攪拌機、３２  真空ドラム、３３  散水機。
【要約】
【課題】簡素な装置ないしは工程でもって、低コストで、亜鉛化合物を含む汚泥から亜鉛化合物を回収することを可能にする手段を提供する。
【解決手段】亜鉛化合物回収装置Ｓは、汚泥濾過装置１と乾燥装置２と塩酸混合装置３と汚泥スラリーの濾過装置４と濃縮装置５と濃縮液の濾過装置６とアルカリ混合装置７と析出物スラリーの濾過装置８とを有する。汚泥濾過装置１は亜鉛含有汚泥を濾過する。乾燥装置２は汚泥濾過装置１のケークに乾燥処理を施す。塩酸混合装置３は乾燥汚泥に希塩酸を混合する。濾過装置４は、塩酸混合装置３のスラリーを濾過する。濃縮装置５は濾過装置４の濾液を濃縮する。濾過装置６は濃縮装置５の濃縮液を濾過する。アルカリ混合装置７は濾過装置６の濾液に水酸化ナトリウムを加えて水酸化亜鉛を生成する。濾過装置８はアルカリ混合装置７のスラリーを濾過して水酸化亜鉛を回収する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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