(57)【要約】【課題】下水汚泥中のリンをアルカリ金属のリン酸塩あるいはリン酸カルシウムとして回収する。【解決手段】下水汚泥等の焼却灰あるいは脱水物、炭化物に、アルカリ金属の炭酸塩、重炭酸塩又はアルカリ金属の水酸化物を加えて４００〜１１００℃の温度範囲に加熱して、ゼオライトを含む焼成体を生成し、次いで、焼成体を粉砕し、これに水を添加し、生成したアルカリ金属のリン酸塩を分離し、溶解分離したリン酸塩を濃縮結晶化して回収し、ゼオライトを回収する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属を含む金属塩を加えて８００〜１１００℃に加熱する加熱工程と、該加熱工程後に水を加えて撹拌し、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液を濃縮・再結晶によりアルカリ金属リン酸塩として分離回収する工程とを備えることを特徴とするリン酸塩およびゼオライトの回収方法。
【請求項２】
リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属を含む金属塩を加えて８００〜１１００℃に加熱する加熱工程と、該加熱工程後に水を加えて撹拌し、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液に水溶性のカルシウム塩を加えてリン酸カルシウムとして分離回収する工程とを備えることを特徴とするリン酸塩およびゼオライトの回収方法。
【請求項３】
リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属水酸化物水溶液を加えて乾燥する工程と、乾燥後４００〜１１００℃に加熱する加熱工程と、該加熱工程後に水を加えて撹拌し、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液を濃縮・再結晶によりアルカリ金属リン酸塩として分離回収する工程とを備えることを特徴とするリン酸塩およびゼオライトの回収方法。
【請求項４】
リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属水酸化物水溶液を加えて乾燥する工程と、乾燥後４００〜１１００℃に加熱する加熱工程と、該加熱工程後に水を加えて撹拌し、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液に水溶性のカルシウム塩を加えてリン酸カルシウムとして分離回収する工程とを備えることを特徴とするリン酸塩およびゼオライトの回収方法。
【請求項５】
リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属水酸化物水溶液を混合する工程と、混合液を密閉した条件下で１００℃〜水の臨界点に加熱する加熱工程と、冷却後、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液よりリン酸塩を分離回収する工程とを備えることを特徴とするリン酸塩およびゼオライトの回収方法。
【請求項６】
前記アルカリ金属を含む金属塩が加熱により酸化物を生成する金属塩であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のリン酸塩およびゼオライトの回収方法。
【請求項７】
前記酸化物を生成する金属塩が炭酸塩又は重炭酸塩であることを特徴とする請求項６記載のリン酸塩およびゼオライトの回収方法。
【請求項８】
前記リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物は、汚泥の焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物であり、絶乾状態におけるＰ２Ｏ５換算で少なくとも１重量％のリンを含む焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載のリン酸塩およびゼオライトの回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリン酸塩およびゼオライトの回収方法に関し、特に各種廃棄物からのゼオライト等の資源回収、有効利用技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水汚泥等にはリンが多量に含まれており、それらの多くはリン酸アルミニウムあるいはリン酸カルシウムの形態で存在していると想定される。焼却灰からこれらのリンを回収する方法として、これら焼却灰に硫酸を加えてリンを溶出し、溶出したリン酸を有機溶媒で抽出・回収する方法、あるいは焼却灰に珪砂、炭素を加えて電気炉で１４００℃以上に加熱還元し、元素リンを回収する方法が研究されている。
また、焼却灰に価格の安い硫酸等の無機酸を加えて燐を溶出させ、安価な炭酸カルシウム、あるいは水酸化カルシウム等のアルカリを用いてｐＨ調節することにより溶出した燐をリン酸アルミニウムと硫酸カルシウムの混合物として回収する方法がある（特許文献１参照）。
更に、焼却灰に酸を加えてカルシウム、リン、金属を溶出させ、溶液中のカルシウムあるいはアルミニウムとリンが結合してリン酸塩の沈澱を形成してリンを回収する方法がある（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１８９９２７号公報（段落［０００４］）
【特許文献２】
特開平１０−１０１３３２号公報（段落［０００４］）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リンを酸溶出後、アルカリを加えたｐＨ調節による簡易回収処理方法では、回収されるリンはリン酸アルミニウムが主成分となるが、リン酸アルミニウムは、これまで利用用途が限定されている。このため、用途を拡大するうえで、これをリン酸カルシウムあるいはリン酸ナトリウムといった他のリン酸塩に変えることが必要となっている。
このため、焼却灰からリン酸アルミニウムを回収し、リン酸アルミニウムを更に他のリン酸塩に変える方法が開発されているが、工程が複雑化し実用的でないという問題がある。
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、リン酸アルミニウム回収工程を経ることなく、簡易な方法で焼却灰から直接、リン酸ナトリウムなどのリン酸塩を回収する方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るリン酸塩およびゼオライトの回収方法は、リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属を含む金属塩を加えて８００〜１１００℃に加熱する加熱工程と、該加熱工程後に水を加えて撹拌し、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液を濃縮・再結晶によりアルカリ金属リン酸塩として分離回収する工程とを備えることを特徴とする。
【０００６】
焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物中のリンは、リン酸アルミニウムあるいはリン酸カルシウムの状態で存在すると考えられることから、アルミニウムやカルシウムは８００℃以上の高温域において二酸化珪素およびアルカリ金属酸化物と反応し、ゼオライトを生成する反応を利用するものである。
焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物中には珪素やアルミニウムが同じく多量に含有されていることから、アルカリ金属酸化物を加えて反応温度に加熱することによりこれらが反応して容易にゼオライトを形成し、これにともない、リン酸アルミニウムやリン酸カルシウム中のリンはアルミニウム等の金属から分離され、アルカリ金属リン酸塩を形成する。アルカリ金属を含む金属塩、特に請求項６に示す加熱により酸化物を生成する金属塩、更には請求項７に示すアルカリ金属炭酸塩、重炭酸塩は、８００〜１１００℃において分解し酸化物となることが知られており、これら炭酸塩等を用いて同様の反応を行なうことができる。生成したリン酸塩を水で溶解後、濃縮し、結晶化分離することにより回収する。１１００℃をこえる温度でも反応は進行するが、溶融が進行し、後段の水溶解処理が困難となる。
【０００７】
また、リンを多量に含む下水汚泥等の脱水物などの脱水・乾燥物、あるいは下水汚泥等の炭化物を灰化せずに、アルカリ金属炭酸塩あるいは重炭酸塩を加えて、直接８００〜１１００℃に加熱・燃焼させてリン酸塩を回収できる。この場合、脱水汚泥中の有機物や炭化物はそのまま燃料として作用し、エネルギー節減の役割をはたすことができる。
【０００８】
請求項２に係るリン酸塩およびゼオライトの回収方法は、リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属を含む金属塩を加えて８００〜１１００℃に加熱する加熱工程と、該加熱工程後に水を加えて撹拌し、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液に水溶性のカルシウム塩を加えてリン酸カルシウムとして分離回収する工程とを備えることを特徴とする。
請求項１に係る発明と同様にして生成したアルカリ金属のリン酸塩水溶液を濃縮せずに回収する方法として、この溶液にｐＨ９以上で水溶性カルシウム塩を加え溶解、反応させることにより、リンを第３リン酸カルシウムを主体としたカルシウム塩として沈澱させ、回収するものである。
【０００９】
請求項３に係るリン酸塩およびゼオライトの回収方法は、リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属水酸化物水溶液を加えて乾燥する工程と、乾燥後４００〜１１００℃に加熱する加熱工程と、該加熱工程後に水を加えて撹拌し、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液を濃縮・再結晶によりアルカリ金属リン酸塩として分離回収する工程とを備えることを特徴とする。
焼却灰にアルカリ金属水酸化物を加えてゼオライトを形成する反応温度に加熱することにより、アルカリ金属水酸化物は酸化物に変化し、反応して容易にゼオライトとともにアルカリ金属リン酸塩を形成させる。アルカリ金属水酸化物は粉末になりにくいため、一旦、水に溶解して水溶液として均一に混合させる。これを乾燥後、加熱することにより同様にリン酸塩を回収できる。
また、リンを多量に含む下水汚泥等の脱水物などの脱水・乾燥物、あるいは下水汚泥等の炭化物を灰化しない場合でも上記反応によりリン酸塩を回収できる。その場合、乾燥後の加熱温度は６００〜１１００℃とすることが好ましい。
【００１０】
請求項４に係るリン酸塩およびゼオライトの回収方法は、リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属水酸化物水溶液を加えて乾燥する工程と、乾燥後４００〜１１００℃に加熱する加熱工程と、該加熱工程後に水を加えて撹拌し、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液に水溶性のカルシウム塩を加えてリン酸カルシウムとして分離回収する工程とを備えることを特徴とする。
請求項４の方法は請求項３と同様にして回収したアルカリ金属リン酸塩をリン酸カルシウムの形態で回収するものである。
【００１１】
請求項５に係るリン酸塩およびゼオライトの回収方法は、リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属水酸化物水溶液を混合する工程と、混合液を密閉した条件下で１００℃〜水の臨界点に加熱する加熱工程と、冷却後、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液よりリン酸塩を分離回収する工程とを備えることを特徴とする。
請求項５の方法は焼却灰中のアルミニウム、カルシウム、珪素がアルカリ金属水酸化物水溶液と高温・高圧下で反応してゼオライトを形成することを利用し、焼却灰中のリン酸アルミニウムあるいはリン酸カルシウムからアルカリ金属リン酸塩を分離回収するものである。高温域でより高い反応速度が期待されることから、１００℃〜水の臨界温度（３７４℃）が適当である。
【００１２】
請求項６に係るリン酸塩およびゼオライトの回収方法は、請求項１又は請求項２において、アルカリ金属を含む金属塩が加熱により酸化物を生成する金属塩であることを特徴とする。
また、請求項７に係るリン酸塩およびゼオライトの回収方法は、加熱により酸化物を生成するアルカリ金属を含む金属塩が炭酸塩又は重炭酸塩であることを特徴とする。
また、請求項８に係るリン酸塩およびゼオライトの回収方法は、リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物が、汚泥の焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物であり、絶乾状態におけるＰ２Ｏ５換算で少なくとも１重量％のリンを含む焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物であることを特徴とする。
【００１３】
【発明実施の形態】
下水汚泥、し尿処理汚泥などを脱水した脱水・乾燥物、灰化前の炭化物、又は灰化後の焼却灰には、リンを多量に含むものがある。たとえば、焼却灰は、主にリン（Ｐ２Ｏ５として１０〜３０重量％）、珪素（ＳｉＯ２として２０〜４０％重量）、アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３として１０〜２０％重量）、カルシウム（ＣａＯとして１０〜２０％重量）、その他として鉄などから構成されている。
リンをゼオライトとして回収する場合、アルカリを加え、加熱することによりゼオライト生成反応を進行させるが、リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物の元素の組成がゼオライト生成に必要な配合になっていない場合には、珪素やアルミニウム成分を添加し調整する。珪素分としては珪砂、珪藻土、シリカヒュームが、また、アルミニウム分としてはカオリンやアルミ精錬廃棄物（アルミドロス）などが挙げられる。
【００１４】
本発明に係るアルカリ金属としては、周期律表第１Ａ族の金属が挙げられ、これらの中で、リチウム、ナトリウム、カリウムが好ましく、取り扱いのしやすさから特にナトリウム又はカリウムが好ましい。
アルカリ金属を含む金属塩としては、加熱により酸化物を生成する金属塩が好ましく、たとえば炭酸塩、重炭酸塩、有機酸塩、脂肪酸塩、水酸化物、酸化物、過酸化物等が挙げられる。これらの中で工業的に入手のしやすさから炭酸塩、重炭酸塩、水酸化物が好ましい。好適な化合物の具体例としては炭酸ナトリウム、ソーダ灰、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを例示できる。
【００１５】
アルカリ金属を含む金属塩を加えて８００〜１１００℃に加熱する加熱工程は、まず、あらかじめ求められた焼却灰等中のリン含有量を目安にして化１あるいは化２により計算される当量以上のアルカリ金属塩粉末を加え、充分撹拌を行なう。化１あるいは化２において、ｘは２〜７の整数、ｙは２〜８の整数であり、好適なｘは２、ｙは２である。
【００１６】
【化１】
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【化２】
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【００１７】
つぎに混合物を耐熱容器に入れて８００〜１１００℃、好ましくは９００〜１０００℃で、２時間以上、好ましくは２〜４時間加熱する。加熱温度が８００℃未満では化１あるいは化２の反応が十分になされず、１１００℃をこえると混合物の溶融が進行し、水溶解処理が困難となる。また、加熱時間が２時間未満では化１あるいは化２の反応が十分でない。
この反応においてアルカリと焼却灰等とを充分、均一に混合することが重要である。反応を十分に行なうためにアルカリ金属塩をできるだけ細かく粉砕する。あるいは、一旦、水に溶解し、混合・乾燥後、加熱処理する方法であってもよい。
【００１８】
特に下水汚泥、し尿処理汚泥などを脱水した焼却灰転化以前の脱水・乾燥物、炭化物の場合、化１により計算される当量以上のアルカリ金属炭酸塩あるいは重炭酸塩を加えて撹拌し、これを空気中で加熱、燃焼させることにより８００℃〜１１００℃に２時間以上保持する。脱水・乾燥物、炭化物が灰化するとともに反応し、アルカリ金属リン酸塩とゼオライトが生成する。
【００１９】
上記加熱工程後に水を加えて撹拌し、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程は、まず、加熱焼成処理後、焼成物を粉砕し、これに加熱焼成物の５〜１０重量倍の水を加えて撹拌する。水を加えて撹拌することにより、ゼオライトが沈澱する。焼成物が加熱により半溶融状態となった場合には焼成物に水を加えて放置し、軟化した状態で粉砕し、抽出処理することができる。
その後、ゼオライトとして生成した沈澱物を分離回収する。分離回収手段としては周知の手段を採用できる。好適な分離回収手段はろ過である。ろ過残さは乾燥後、ゼオライトとして回収する。
【００２０】
残さ液を濃縮・再結晶によりアルカリ金属リン酸塩として分離回収する工程は、ろ液に含まれる溶解したリン酸塩を分離回収する工程である。濃縮、結晶化の方法は周知の方法を採用できる。
【００２１】
残さ液に水溶性のカルシウム塩を加えてリン酸カルシウムとして分離回収する工程は、上記濃縮・再結晶以外の化３に反応式を示す方法により、ろ液に含まれるアルカリ金属リン酸塩を分離回収する工程である。
【化３】
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【００２２】
まず、アルカリ金属リン酸塩水溶液に塩化カルシウム、水酸化カルシウムあるいは硫酸カルシウム（石膏）などの水溶性カルシウム化合物粉末を加えて撹拌する。ｐＨ９以上のアルカリ性状態下ではカルシウム塩とリン酸塩とは化３により第３リン酸カルシウムを主体としたリン酸塩を生成する。この第３カルシウム塩は水に難溶性であるため沈澱するので、ろ過により回収できる。アルカリ金属の第３リン酸塩は強アルカリであるが、化３に示すとおりリン酸カルシウムを生成することによってアルカリの多くは実質的に消費される結果、ｐＨは低下していく。リン酸カルシウムを回収した後のろ液は副生するアルカリ金属塩を含むだけであり、更に、必要に応じて中和などの水処理を行なった後、排出できる。
【００２３】
焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に、アルカリ金属を含む金属塩を加えて加熱する工程に代えて、化４に反応式を示す方法によりアルカリ金属リン酸塩およびゼオライトを焼却灰等より回収できる。
すなわち、焼却灰等にアルカリ金属水酸化物水溶液を加えて乾燥する工程と、乾燥後４００〜１１００℃に加熱する加熱工程とを組み合わせる。化４において、ｘは２〜７の整数、ｙは２〜８の整数であり、好適なｘは２、ｙは２である。
【化４】
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アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムが好適に挙げられる。
化４により必要とされる当量以上のアルカリ金属水酸化物を加えて４００〜１１００℃、好ましくは６００〜９００℃で、２時間以上、好ましくは２〜４時間加熱する。加熱温度が４００℃未満では化４の反応が十分になされず、１１００℃をこえると混合物の溶融が進行し、水溶解処理が困難となる。また、加熱時間が２時間未満では化４の反応が十分でない。
【００２４】
アルカリ金属水酸化物は固形状でかつ吸湿性であるので固形状態では焼却灰との混合は困難である。このため、一旦、水溶液とした状態で充分混合し、乾燥後、熱処理を行なう。この場合、焼却灰とアルカリ金属水酸化物水溶液（飽和状態）との混合比は１：１（重量又は容積比）が望ましく、乾燥処理と後段の加熱処理を連続して行なう方法であってもよい。
【００２５】
また、特に下水汚泥、し尿処理汚泥などを脱水した焼却灰転化以前の脱水・乾燥物、炭化物の場合、化４により計算される当量以上のアルカリ金属水酸化物の水溶液（飽和状態）を固液比１：１（重量又は容積）で加え、充分撹拌後、これを空気中で加熱乾燥後、燃焼により６００℃〜１１００℃に２時間以上保持する。汚泥は灰化すると共に反応し、アルカリ金属リン酸塩とゼオライトが生成する。
【００２６】
加熱処理後、生成したアルカリ金属リン酸塩およびゼオライトは、上述した加熱工程後に水を加えて撹拌し、沈澱物をゼオライトとして分離回収する工程と、残さ液を濃縮・再結晶によりアルカリ金属リン酸塩として分離回収する工程とにより回収できる。
【００２７】
また、上述した化３に反応式を示す方法により、ろ液に含まれるアルカリ金属リン酸塩を分離回収する工程を用いることができる。アルカリ金属リン酸塩はリン酸カルシウムとして分離回収される。
【００２８】
化４に示す反応式を利用する場合、リンを含む、焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物にアルカリ金属水酸化物水溶液を加える工程の後に、混合液を密閉した条件下で１００℃〜水の臨界点に加熱する加熱工程を用いることができる。
この場合、まず、焼却灰等に化４により必要とされる当量以上の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリ金属水酸化物水溶液を加える。焼却灰等とアルカリ金属水酸化物水溶液（飽和状態）との混合比は１：１〜１：１０（重量又は容積比）が好ましい。この比が大きいと反応容器が大型となるので、１：１に近いほうがより好ましい。
混合液を密閉容器にいれて１００℃〜水の臨界温度（３７４℃）に２時間以上、好ましくは１５０〜２００℃で２〜４時間加熱する。
反応終了後、冷却の後、洗浄水を加えて溶解分離し、生成したアルカリ金属リン酸塩をゼオライト（残さ物）とともに上述した方法により回収できる。
【００２９】
本発明に係るリン酸塩およびゼオライトの回収方法においては、上記各工程を組み合わせて用いることができる。また、単独工程あるいは組み合わされた各工程をそれぞれ繰り返して用いることができる。
好適なリン酸塩およびゼオライトの回収方法の工程図の一例を図１〜図５に示す。図１は請求項１に係る工程図、図２は請求項２に係る工程図、図３は請求項３に係る工程図、図４は請求項４に係る工程図、図５は請求項５に係る工程図をそれぞれ示す。
本発明に係るリン酸塩およびゼオライトの回収方法は、絶乾状態におけるＰ２Ｏ５換算で少なくとも１重量％、好ましくは１０重量％以上のリンを含む汚泥の焼却灰、炭化物又は脱水・乾燥物に好適に利用できる。
【００３０】
【実施例】
実施例１
流動燃焼炉で処理した下水汚泥焼却灰５０ｇ（乾燥物）を用いて試験を行なった。下水汚泥焼却灰に化１から求めたアルカリ量として市販の炭酸ナトリウム（粉末）３８ｇを加え、十分に撹拌混合を行なった。これを電気炉において９００℃で２時間加熱した。加熱による脱炭酸ガスに伴い混合物は７２ｇに減少した。
【００３１】
常温に冷却後、半溶融状態となった試料を乳鉢で粉砕し、これに水１０００ｍｌを加え、撹拌、溶解を行なった。これをろ過分離し、更に洗浄水１０００ｍｌを加えて洗浄し、リン酸分を除去して、ゼオライト（残さ物粉末）５５ｇを回収した。ろ液および洗浄液を合わせた液は加熱濃縮し、更に蒸発乾固し、リン酸ナトリウム２０ｇを回収した。焼却灰、回収ゼオライトおよび回収リン酸ナトリウムを蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果を表１に示す。焼却灰中のリン（Ｐ２Ｏ５）は大幅に減少した。ゼオライト回収物はその組成からゼオライトを主体としたものであると推定された。回収リン酸ナトリウムは８０重量％がリン酸ナトリウムであることが示された。実施例１では濃縮・結晶化の処理を行なわず、周知技術である蒸発乾固処理を行なっている。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
実施例２
下水汚泥焼却灰５０ｇに炭酸ナトリウム粉末３８ｇを加えた試料を４ケ作製し、加熱温度をそれぞれ８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃に調節し、２時間加熱処理後、実施例１と同様に処理し、ゼオライト（残さ物）、リン酸ナトリウムを回収した。回収物量を表２に示す。リン酸ナトリウム回収物量は９００℃以上の温度で高い値を示し、８００℃では反応は起こるが反応率が低いことが示された。残さ物の組成分析結果を表３に示す。表３によっても８００℃では灰中のリンの除去率は、やや低いことが示された。
【００３４】
【表２】
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【表３】
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【００３５】
実施例３
下水汚泥焼却灰５０ｇに炭酸ナトリウムをそれぞれ２０ｇ、３８ｇ、５０ｇ加えたものを作製し、９００℃で２時間加熱処理を行ない、実施例１と同様に処理し、ゼオライト（残さ物）および回収リン酸ナトリウム量を調べた。結果を表４および表５に示す。表４に示すように、回収物量は２０ｇの場合には少なく、炭酸ナトリウム添加量が不足することが認められた。また、表５に示すように、残さ物の分析結果から炭酸ナトリウムが過剰に存在すると回収リン酸ナトリウム中の珪素成分が増加し、余分のアルカリが珪酸塩を形成して回収リン酸ナトリウムに混入することが認められた。
【００３６】
【表４】
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【表５】
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【００３７】
実施例４
焼却灰５０ｇに、市販の水酸化ナトリウム（粒状）３０ｇに水を加えて溶解し３８ｍｌとした水溶液を添加し、１０５℃で乾燥後９００℃で２時間加熱した。試料は茶色から表面は薄緑色、内部は薄茶色に変化し総重量は８０ｇから７２ｇに減少した。実施例１と同様に水を加えてゼオライト（残さ物）５５ｇおよびリン酸ナトリウム２０ｇを回収した。結果を表６に示す。回収物の分析を行なった結果を表７に示す。表７に示すように、ゼオライトおよびリン酸ナトリウムの組成を示した。
【００３８】
【表６】
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【表７】
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【００３９】
実施例５
焼却灰５０ｇに水酸化ナトリウム３０ｇを５０ｍｌの水に溶解したものを加え、かき混ぜた後、耐酸・耐アルカリ性密閉容器に入れて１８０℃で２時間加熱した。比較例として焼却灰５０ｇに水５０ｍｌを加えて同様の処理を行なった。処理後、これらを冷却後、水１０００ｍｌを加えて洗浄し、ろ過により精製したリン酸ナトリウムを溶解分離し、ゼオライト４２．６ｇを回収した。溶液を蒸発乾固し、リン酸ナトリウム１８ｇを回収した。比較例として水を用いた場合には灰に変化は認められなかった。ゼオライト回収物およびリン酸ナトリウムの組成を表８に示す。
【００４０】
【表８】
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【００４１】
実施例６
焼却灰５０ｇに水酸化ナトリウム３０ｇに水を加えて溶解し３８ｍｌとしたものを添加し、これを１０５℃で乾燥後４００℃から９００℃の範囲で加熱処理した後、水抽出によりリン酸塩を除去した。リン酸塩を除去した焼却灰を分析し、灰中に残存したリン濃度を調べた。結果を表９に示す。残存したリン濃度から８００℃が最もリン除去率が高く４００℃になるとやや低下すると判断された。
【００４２】
【表９】
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【００４３】
実施例７
回収ゼオライトの性能確認試験をＪＩＳーＫ１４７４活性炭試験法に準じたメチレンブルー吸着試験により行なった。試験結果を表１０に示す。表１０に示すとおり未処理の焼却灰は、ほとんど吸着能力が認められなかったのに対して、回収したゼオライトは、いずれも高い吸着能を示した。
【００４４】
【表１０】
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【００４５】
【発明の効果】
本発明方法は下水汚泥焼却灰あるいは脱水物、炭化物等に炭酸ナトリウム（ソーダ灰）や水酸化ナトリウムのよううな安価な材料を用いて、加熱だけの簡単な処理によりアルカリ金属リン酸塩やゼオライトを回収するものである。簡単な処理であるので、ロータリーキルンのような装置により大量に処理することが可能となる。この処理により灰中のリンは容易にリンリン酸ナトリウム、リン酸カルシウムなどの有用なリン酸塩として回収することができる。回収されたリン酸塩は再結晶法により容易に精製可能である。また、残さ物はゼオライトを含む素材であるため、吸着剤や保温材、建材として活用ができる。高温でアルカリを加えて処理するため、原料中にダイオキシンなどの有害物が含まれていても分解除去が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る工程図を示したものである。
【図２】請求項２に係る工程図を示したものである。
【図３】請求項３に係る工程図を示したものである。
【図４】請求項４に係る工程図を示したものである。
【図５】請求項５に係る工程図を示したものである。
【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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