(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物の硫酸浸出残渣をｐＨ１３.６以上でアルカリ浸出することによって残渣中の鉛を液中に溶出させて分離すると共に残渣中の石膏を水酸化カルシウムに転じてセメント原料化することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】
廃棄物を硫酸浸出して該廃棄物に含まれる銅および亜鉛を液中に溶出させて分離し、この硫酸浸出残渣をｐＨ１３.６以上でアルカリ浸出することによって残渣中の鉛を液中に溶出させて分離すると共に残渣中の石膏を水酸化カルシウムに転じてセメント原料化することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項３】
廃棄物が都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰、これらの焼却飛灰ないし溶融スラグ飛灰である請求項１または請求項２の廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ゴミ焼却飛灰などの各種廃棄物から有害金属を除去してセメント原料化する処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ゴミ焼却飛灰、下水汚泥焼却飛灰あるいは溶融スラグ飛灰などの廃棄物量が著しく増加し、その処理対策が問題となっている。これらの廃棄物には銅、亜鉛、鉛などの有価金属がかなりの量含まれていることから、従来、廃棄物処理の対策として、これらの廃棄物から有価金属を回収する方法が提案されており、また、これらをセメント原料として利用する試みがなされている。
【０００３】
その処理方法の一例は、上記飛灰や焼却灰を硫酸で処理することにより銅や亜鉛などを溶出させて分離回収する方法である。ところが、この方法では廃棄物中の鉛は硫酸鉛を生じて大部分が浸出残渣に固形分として残る。さらに、廃棄物中のカルシウムも硫酸と反応して石膏となって残る。石膏を多量に含むものはセメントに過剰の硫酸根を導入することになり、セメント原料として好ましくない。また、鉛はセメントには不要な成分であるため、このような鉛含有量の多いものはセメント原料としての適性を欠く。
【０００４】
【発明の解決課題】
本発明は従来の廃棄物処理における上記問題を解決したものであり、廃棄物をセメント原料として利用することができる最適な処理方法を提供することを目的とする。本発明によれば、固形物として回収されるカルシウム分に硫酸根が殆ど含まれず、かつ鉛含有量が大幅に少なく、従ってセメント原料として適する。
【０００５】
【課題を解決する手段】
すなわち、本発明は、（１）廃棄物の硫酸浸出残渣をｐＨ１３.６以上でアルカリ浸出することによって残渣中の鉛を液中に溶出させて分離すると共に残渣中の石膏を水酸化カルシウムに転じてセメント原料化することを特徴とする廃棄物の処理方法に関するものである。
【０００６】
さらに本発明は、（２）廃棄物を硫酸浸出して該廃棄物に含まれる銅および亜鉛を液中に溶出させて分離し、この硫酸浸出残渣をｐＨ１３.６以上でアルカリ浸出することによって残渣中の鉛を液中に溶出させて分離すると共に残渣中の石膏を水酸化カルシウムに転じてセメント原料化することを特徴とする廃棄物の処理方法に関するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に即して具体的に説明する。本発明の処理方法の概略を図１に示す。図示するように、本発明の処理方法は、廃棄物を硫酸浸出して固液分離する工程(硫酸浸出工程)と、硫酸浸出の残渣をアルカリ浸出して固液分離する工程(アルカリ浸出工程)とを有する。
本発明において処理する廃棄物としては、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰、および、これらの焼却飛灰ないし溶融スラグ飛灰などに広く適用することができる。
これらの廃棄物に水を加えてスラリーとすれば、廃棄物中に含まれる水溶性の塩素化合物が溶出し、廃棄物が脱塩されるので好ましい。
【０００８】
(Ｉ)硫酸浸出工程
上記廃棄物またはそのスラリーの固形分に硫酸を加えて硫酸浸出スラリーとする。廃棄物に含まれる銅および亜鉛の化合物はこの硫酸によって分解され、硫酸銅や硫酸亜鉛となって液中に溶出する。一方、廃棄物に含まれる鉛の大部分は硫酸鉛となって固形化し浸出残渣に残る。また、廃棄物中のカルシウムも硫酸と反応して石膏を生じ浸出残渣に残る。従って、この硫酸浸出スラリーを固液分離することにより、廃棄物から銅および亜鉛を分離することができる。
なお、この硫酸浸出は、廃棄物にもよるが、概ね固液比４００g/l以下、およびｐＨ４以下であれば良好な浸出効果を得ることができる。
【０００９】
(II)アルカリ浸出工程
硫酸浸出残渣にアルカリ液を加えて残渣に含まれる硫酸鉛を溶出させると共に残渣中の石膏を水酸化カルシウムに変える。このアルカリ浸出はｐＨ１３.５以上の強アルカリ下で行う。このアルカリ浸出において、鉛の溶出率は浸出スラリー液のｐＨに大きく影響され、スラリー液がアルカリ性でも、ｐＨ１２.５付近では鉛の溶出率は２０％程度に止まり、大部分の鉛は溶出せずに残留する。この鉛の溶出率はｐＨの上昇に伴って高くなり、ｐＨ１３.４以上で鉛の溶出率は概ね７０％以上に達する。
【００１０】
また、カルシウムの形態も浸出スラリー液のｐＨに依存しており、スラリー液がアルカリ性であっても、ｐＨが１３.５付近より低いと石膏は殆ど分解されない。ところが、図３に示すように、ｐＨが１３.５より高く、ｐＨ１３.６以上になると石膏は大部分が水酸化カルシウムに転じる。このように、ｐＨが高く１３.６以上になるとカルシウムの形態が変化する。以上のことから、本アルカリ浸出工程においては浸出スラリー液のｐＨを１３.６以上の強アルカリ性とし、石膏を水酸化カルシウムに転じて硫酸根を除去する。
【００１１】
アルカリ浸出に用いるアルカリ溶液は苛性ソーダ、苛性カリ等が適当である。アルカリ濃度は上記ｐＨを維持できる範囲であれば良く、浸出スラリーの固液比は概ね２００g/l以下が適当であり、１００g/l以下が好ましい。このアルカリ浸出によって、残渣中の鉛は液中に溶出するので、これを固液分離することにより固形分から鉛を除去することができる。また、固形分の石膏は水酸化カルシウムに転じて硫酸根が除去される。このように、アルカリ浸出を経て回収された固形分は鉛や硫酸根を殆ど含まないのでセメント原料として適する。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の処理方法を実施例によって具体的に示す。なお、以下の例は本発明の範囲を限定するものではない。
【００１３】
実施例
重金属を含む焼却飛灰（Ca:7.31wt％、Pb:2.09wt％、Cu:1.21wt％、Zn:0.11wt％）を、本発明の方法に従って以下のように処理した。まず水溶性塩素化合物を溶出させるために、固液比３００g/lの条件で上記焼却飛灰を水で洗浄した。次に、この残渣にｐＨ３の硫酸酸性溶液を加え、固液比２５０g/lのスラリーとし、残渣中に含まれている銅と亜鉛を溶出させた。このスラリーをフィルタープレス等で固液分離した後、残渣をＸ線回折装置により分析し、カルシウム分がすべて石膏へ変化している事を確認した。この残渣をアルカリ浸出して鉛を溶出させた。この処理の際には、１mol/l苛性ソーダ溶液を加えて固液比５０g/lのスラリーとし、苛性ソーダ溶液と硫酸によりｐＨ１２.６９〜ｐＨ１３.７６となるよう調整した。３０分反応後、固液分離して得られた残渣を、Ｘ線回折により定性分析した。鉛の溶出率は、液中に含まれる鉛の全量とアルカリ浸出残渣中の鉛含有量から求めた。なお、液中の鉛濃度はＩＣＰ発光分析法により、残渣中の鉛含有量は王水分解後フレーム原子吸光法によりそれぞれ測定した。この結果を図２に示した。
【００１４】
図２に示すように、鉛溶出率はスラリーのｐＨ１３.５付近で最も高く、７０％以上に達するが、ｐＨ１２.５付近では２０％程度である。
また、図３に示すように、アルカリ浸出の固形分について、Ｘ線回析による含有成分の測定結果によれば、ｐＨ１３.５以下のアルカリ浸出では石膏の測定ピークが見られ、水酸化カルシウムは生じていない。一方、ｐＨ１３.６以上のアルカリ浸出では石膏の測定ピークに代わって水酸化カルシウムの測定ピークが検出されており、石膏が水酸化カルシウムに転化したことがわかる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の処理方法によれば、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰およびこれらの焼却飛灰や溶融スラグ飛灰などの廃棄物から、銅、鉛、亜鉛などを効果的に除去することができ、また固形物として回収されるカルシウム分も硫酸根を含まないので、セメント原料として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の処理方法の概略を示す工程図
【図２】  ｐＨに対する鉛溶出率の変化を示すグラフ
【図３】  アルカリ浸出後の固形分について、Ｘ線回析結果を示すグラフ
【図１】
0003924981.tif 000002
【図２】
0003924981.tif 000003
【図３】
0003924981.tif 000004