(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸またはアルカリ液を用いて鉛含有物を一部溶解する溶解工程と、
この溶解した液から溶解抽出液と溶解残さとを得る固液分離工程と、
前記溶解抽出液中から鉛を選択的に分離除去する場合に、鉛を選択的に吸着する選択吸着剤に前記溶解抽出液を通液して行なう第１鉛分離除去工程と、
鉛を選択的に分離除去した前記溶解抽出液中に前記溶解残さを投入して溶解する再溶解工程と、
この再溶解した溶解液を固液分離して前記溶解残さ中の鉛を溶解抽出する工程と、
溶解抽出した液中の鉛を更に選択的に分離除去する場合に、鉛を選択的に吸着する選択吸着剤に前記溶解抽出液を通液して行なう第２鉛分離除去工程と、を有し、
前記第１鉛分離除去工程および前記第２鉛分離除去工程において、選択吸着剤により吸着された鉛を、溶離し回収する回収工程と、をさらに有する鉛含有物処理方法。
【請求項２】
鉛含有物中の鉛を酸またはアルカリ液を用いて溶解する第１の溶解槽と、
この第１の溶解槽にて溶解した溶液を固液分離する第１の固液分離処理装置と、
鉛を選択的に吸着する吸着剤が充填され、前記第１の固液分離処理装置にて分離された溶液から鉛を選択的に分離除去する場合に、当該吸着剤により吸着させるように構成された第１鉛分離除去槽と、
この第１鉛分離除去槽に吸着した鉛を溶離し回収する第１溶離手段と、を備え、
前記第１の固液分離処理装置にて分離された残さを、前記第１鉛分離除去槽で処理され排出された鉛除去溶液に投入して第２の溶解槽で再溶解させ、再溶解させた溶液を第２の固液分離処理装置にて処理して得られた鉛抽出液中の鉛を、鉛を選択的に吸着する吸着剤により、再度選択的に分離除去する第２鉛分離除去槽と、
前記第２鉛分離除去槽に吸着した鉛を溶離し回収する第２溶離手段と、をさらに有する鉛含有物処理設備。
【請求項３】
前記第１鉛分離除去槽と第２鉛分離除去槽は、同一の設備で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の鉛含有物処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉛含有物処理方法とその処理設備に関し、詳しくは、鉛を吸着剤により選択吸着し、吸着された鉛から鉛を溶離し回収する鉛含有物処理方法とその方法に用いる処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種燃料、廃棄物、汚泥などの焼却灰、焼却飛灰、溶融飛灰などには、鉛などの重金属が含まれている場合があるが、これは有害物質であるため、このような鉛を含む飛灰をそのまま埋め立て処理することは、環境上好ましいものではなく、埋め立てる場合でも、無害化処理して行うことが要求される。
【０００３】
焼却灰中に含まれる鉛を抽出する方法としては、塩酸、チオ硫酸アルカリ塩溶液、カセイソーダ等の酸あるいはアルカリ薬剤を用いた浸出が一般的に行われている（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１０９５３３号
【特許文献２】
特開平８−１４１５３９号
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の方法は高い抽出量を確保するために、多量の薬剤を使用する必要があり、特に、鉛を塩酸で溶解・抽出する場合には、高濃度の塩酸を必要とし、処理コストの高騰をもたらしていた。つまり、図２に示すように、飛灰中の鉛（酸化鉛、塩化鉛）含有率が低い場合は、塩酸濃度に対する鉛抽出量は略比例するが、鉛含有率が高くなると、鉛量と塩酸濃度の比例関係は崩れ、より高濃度の塩酸溶液を必要とする。図２は、固液比１：２０とした場合の塩酸濃度と溶解液中の鉛濃度との関係を示すが、酸化鉛は、塩酸濃度が０．２Ｍを越えると鉛溶解量は低くなり、また、塩化鉛の場合は、水に約１２００ｍｇ／Ｌ程度溶出するが、その後は酸化鉛の溶解曲線と略同様な傾向で溶解し難くなり、塩酸濃度を高めても鉛の抽出量はそれほど増加しなくなる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、鉛を含む飛灰などの鉛含有物中から、少ない薬剤量で効率的に鉛を溶解抽出する鉛含有物処理方法とその処理設備を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る鉛含有物処理方法の特徴構成は、
酸またはアルカリ液を用いて鉛含有物を一部溶解する溶解工程と、
この溶解した液から溶解抽出液と溶解残さとを得る固液分離工程と、
前記溶解抽出液中から鉛を選択的に分離除去する場合に、鉛を選択的に吸着する選択吸着剤に前記溶解抽出液を通液して行なう第１鉛分離除去工程と、
鉛を選択的に分離除去した前記溶解抽出液中に前記溶解残さを投入して溶解する再溶解工程と、
この再溶解した溶解液を固液分離して前記溶解残さ中の鉛を溶解抽出する工程と、
溶解抽出した液中の鉛を更に選択的に分離除去する場合に、鉛を選択的に吸着する選択吸着剤に前記溶解抽出液を通液して行なう第２鉛分離除去工程と、を有し、
前記第１鉛分離除去工程および前記第２鉛分離除去工程において、選択吸着剤により吸着された鉛を、溶離し回収する回収工程と、をさらに有することにある。
【０００７】
この構成によれば、酸またはアルカリ液を用いて鉛含有物を一部溶解する（第１の溶解工程）。次いで、この溶解した液から溶解抽出液と溶解残さとを得る（第１の固液分離工程）。次いで、前記溶解抽出液中から鉛を選択的に分離除去する場合に、鉛を選択的に吸着する選択吸着剤に前記溶解抽出液を通液して行なう（第１鉛分離除去工程）。そして、鉛を選択的に分離除去した前記溶解抽出液中に前記溶解残さを投入して溶解する（再溶解工程（第２の溶解工程））。次いで、この再溶解した溶解液を固液分離し、前記溶解残さ中の鉛を溶解抽出する（第２の固液分離工程）。次いで、再溶解抽出した液中の鉛を更に選択的に分離除去する場合に、鉛を選択的に吸着する選択吸着剤に前記溶解抽出液を通液して行なう（第２鉛分離除去工程）。そして、前記第１鉛分離除去工程および前記第２鉛分離除去工程において、選択吸着剤により吸着された鉛を、溶離し回収する（回収工程）ように構成されている。すなわち、鉛含有物から鉛を除去するために、酸またはアルカリ液で鉛含有物を溶解して、一部の鉛が溶解された溶解抽出液と溶解残さとを得て、当該溶解抽出液から鉛を分離して、第１段階としての鉛除去を行なっている。この第１段階では、鉛含有物から一部の鉛のみが除去されており、その残りの鉛は溶解残さ中に含まれている。そこで、第２段階の鉛除去として、当該鉛が分離された溶解抽出液に前記溶解残さを溶解させ（再溶解）、溶解残さ中の鉛が溶解された溶解抽出液に対して鉛を分離するように構成している。よって、２度の溶解工程（第１の溶解工程と再溶解工程）で用いられる酸またはアルカリ液を兼用しているため、これら酸またはアルカリ液である薬剤の量を大幅に削減できることになり、処理コストの中心を占める薬剤の低減により、処理コストを顕著に下げることができ、しかも、確実に鉛を抽出でき、飛灰などの鉛含有物の無害化を促進できる。その結果、鉛を含む飛灰などの鉛含有物中から、少ない薬剤量で効率的に鉛を溶解抽出する鉛含有物処理方法を提供することができた。
【０００９】
ここに比例溶解限とは、薬剤の濃度を増加させるに従い、鉛含有物中の鉛（化合物を含む）の溶解量が比例関係にある範囲から比例関係がなくなるまでをいうものとし、例えば、酸化鉛、塩化鉛を共に含む飛灰から、塩酸により鉛を溶解する場合には、塩酸濃度０．２Ｍが比例溶解限（図２）に相当する。例えば、溶解工程において用いる塩酸濃度は、０．２Ｍを僅かに越える濃度とする。より好ましくは、比例溶解限の略２倍程度の薬剤濃度で処理することである。もっとも、鉛含有物中の鉛、その他の重金属類の含有量が少なく、比例溶解限より少ない場合は、抽出に必要な濃度の約１／２程度でよく、２回又は３回以上の溶解抽出を行うことが好ましい。
【００１０】
前記鉛分離除去工程が、鉛を選択的に吸着する選択吸着剤に前記溶解抽出液を通液して行うことが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、鉛のみを抽出でき、回収時に他の重金属類と分離できるので、抽出物を有価金属として利用するのに都合がよい。
【００１２】
また、本発明に係る鉛含有物処理設備の特徴構成は、
鉛含有物中の鉛を酸またはアルカリ液を用いて溶解する第１の溶解槽と、
この第１の溶解槽にて溶解した溶液を固液分離する第１の固液分離処理装置と、
鉛を選択的に吸着する吸着剤が充填され、前記第１の固液分離処理装置にて分離された溶液から鉛を選択的に分離除去する場合に、当該吸着剤により吸着させるように構成された第１鉛分離除去槽と、
この第１鉛分離除去槽に吸着した鉛を溶離し回収する第１の溶離手段と、を備え、
前記第１の固液分離処理装置にて分離された残さを、前記第１鉛分離除去槽で処理され排出された鉛除去溶液に投入して第２の溶解槽で再溶解させ、この再溶解させた溶液を、第２の固液分離処理装置にて処理して得られた鉛抽出液中の鉛を、鉛を選択的に吸着する吸着剤により、再度選択的に分離除去する第２鉛分離除去槽と、
前記第２鉛分離除去槽に吸着した鉛を溶離し回収する第２の溶離手段と、をさらに有して構成されている。
【００１３】
この構成によれば、第１の溶解槽において、鉛含有物中の鉛を酸またはアルカリ液を用いて溶解する。第１の固液分離処理装置において、第１の溶解槽にて溶解した溶液を固液分離する。固液分離によって、鉛が溶解された溶液と残さとに分離される。第１鉛分離除去槽には、鉛を選択的に吸着する吸着剤が充填され、当該吸着剤により吸着させ、第１の固液分離処理装置にて分離された溶液から鉛を選択的に分離除去することができる。そして、第１の溶離手段において、第１鉛分離除去槽に吸着した鉛を溶離し回収する（第１段階の鉛の除去回収）。次に、第１の固液分離処理装置にて分離された残さ中の鉛を分離除去するために、第２の溶解槽において、第１鉛分離除去槽で処理され排出された鉛除去溶液に、当該残さを投入して残さ中の鉛を再溶解させる。次いで、この再溶解させた溶液を、第２の固液分離処理装置にて処理して、鉛が溶解された溶解液（鉛抽出液）と残さに分離する。次いで、第２鉛分離除去槽において、得られた鉛抽出液中の鉛を、鉛を選択的に吸着する吸着剤により、再度選択的に分離除去する。次いで、第２の溶離手段において、第２鉛分離除去槽に吸着した鉛を溶離し回収する（第２段階の鉛の除去回収）。すなわち、鉛含有物から鉛を除去するために、酸またはアルカリ液で鉛含有物を溶解して、一部の鉛が溶解された溶解抽出液と溶解残さとを得て、当該溶解抽出液から鉛を分離して、第１段階としての鉛除去を行なっている。この第１段階では、鉛含有物から一部の鉛のみが除去されており、その残りの鉛は溶解残さ中に含まれている。そこで、第２段階の鉛除去として、当該鉛が分離された溶解抽出液に前記溶解残さを溶解させ（再溶解）、溶解残さ中の鉛が溶解された溶解抽出液に対して鉛を分離するように構成している。よって、２度の溶解工程（第１の溶解工程と再溶解工程）で用いられる酸またはアルカリ液を兼用しているため、鉛を含む飛灰などの鉛含有物中から、少ない薬剤量（酸またはアルカリ液）で効率的に鉛を溶解抽出する鉛含有物処理設備を提供することができる。
【００１４】
前記鉛分離除去槽が、鉛を選択的に吸着する吸着剤が充填されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、鉛のみを抽出できることに加えて、溶解工程で用いた薬剤に応じて、鉛を脱離可能なキレート化剤などを選択することによって容易に鉛を溶離・回収でき、有価金属として利用し易くなって都合がよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る鉛含有物処理装置の概略全体構成ブロック図を示し、図２は、本実施形態に係る鉛含有物処理方法のフローチャートを示す。
【００１７】
鉛含有物として鉛を含有した溶融飛灰に対して塩酸を用いて溶解する例に挙げて、以下に処理方法を説明する。まず、溶解槽に溶融飛灰を投入して、塩酸で溶解して懸濁液を得る（＃１）。飛灰中の鉛は、酸化鉛あるいは塩化鉛として存在しており、用いる塩酸溶液の濃度は従来のように高濃度（約１Ｍ以上）である必要はなく、通常の飛灰から抽出するには０．５Ｍ以下でよい。このとき、鉛と共に亜鉛、銅などが含まれていれば、これらも溶解・抽出される。つまり、表２の鉛濃度に対する塩酸濃度の関係グラフから、用いる溶液中の塩酸濃度は比例溶解限を僅かに越える濃度でよく、略２倍程度の塩酸濃度の溶液を採用することが好ましい。
【００１８】
この溶解液を固液分離処理装置にて固液分離すると（＃２）、鉛を含む溶解抽出液と溶解残さとに分離される。固液分離処理方式は、特に限定されるものではなく、溶解槽でそのまま沈降分離させるようにしてもよいし、他の槽に移して、沈降分離、ろ過、遠心分離などを行ってもよい。溶解残さには、鉛その他の重金属が幾分含まれているが、溶解残さ中に含まれる鉛などをできるだけ少なくして、回収率を高くするためには、溶解抽出液の濃度を適度に調整することが望ましい。
【００１９】
つぎに、溶解抽出液から鉛を選択的に分離抽出すべく、溶解抽出液を選択吸着剤を充填した第１鉛分離除去槽に通液して鉛を選択吸着させる第１鉛分離除去工程（＃３）により、鉛を分離除去し鉛フリー液を得る。選択吸着剤としては、１８−クラウン−６エーテル（例えば、ＩＢＣ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｉｎｃ．社製の商品名：ＳｕｐｅｒＬｉｇ）等をシリカ等の担体に担持したものを採用できる。すなわち、鉛分離除去槽は、鉛を選択吸着するクラウンエーテルが固定・担持された、ポリアクリレイト担体が充填されているカラムからなり、クラウンエーテルは、具体的には、上記した１８−クラウン−６−エーテルであることが好ましい。鉛分離除去槽の構成として、前部カラムと後部カラムとが直列に配置された組み合わせからなるようにしてもよい。その場合、最初に溶離液を通流させて鉛を溶離するのは、前部カラムに対して行うと共に、洗浄も前部カラムに対して行い、次の吸着工程では後部カラムに対して同様な通流を行うようにし、これらを交互に行うようにすると、処理能力が高められて好ましい。
【００２０】
液中の鉛を吸着剤に吸着させて鉛を分離・除去した液に対して、先に分離した溶解残さを投入し、溶解残さ中に含まれている鉛などを再溶解させる（＃４）。上記した固液分離工程（＃２）において、鉛などを溶解させた際に消費される溶液中の酸の量は、鉛などの酸に対する溶解度に応じた量だけ溶解するため、大部分の塩酸は消費されずに残存しており、従って、溶解残さ中に含まれる鉛などを溶解限度にまで新たに溶解できる。
【００２１】
更に、溶解残さ中に含まれている鉛などを再溶解させた後、これを固液分離処理装置にて処理し、鉛抽出液と残さに分離する固液分離処理をする（＃５）。固液分離処理した溶解抽出液を、第２鉛分離除去槽に投入し、溶解抽出した液中の鉛を選択的に分離除去する第２鉛分離除去工程（＃６）を行う。第２鉛分離除去槽は、上記した第１鉛分離除去槽を用いてもよく、別の槽を用いてもよい。第２鉛分離除去工程において鉛分離除去槽にて吸着された鉛は、水などの溶離手段を用いて溶離すると共に、その後、水酸化ナトリウム等を添加して鉛を回収する。溶離用の水は、純水、水道水、工水などを用いることができ、特に限定されない。
【００２２】
【実施例】
（実施例）
表１に示す組成を有し、鉛含有率４．５ｗｔ％（乾燥重量％）の溶融飛灰１０ｇを、固液比１：２０となるようにして０．４Ｍ塩酸溶液２００ｍＬで溶解し、抽出を行った（第１回目抽出）。このときの組成を表２に示す。鉛抽出液を、鉛選択吸着剤が充填された吸着剤槽に通液し、固液分離処理を行った。鉛を吸着剤に除去した後の鉛フリー液の組成を表２に示すが、鉛の濃度は１．０ｍｇ／Ｌと顕著に低減したのに対して、他の成分の濃度はほとんど変化していないことがわかる。
【００２３】
更に、鉛を除去した残さを、鉛フリー液に投入して残さ中の鉛を再溶解させた（第２回目抽出）。そのときの濃度を表２に示す。表２より、第２回目抽出においても、第１回目抽出により得られた鉛濃度と略同様の９４０ｍｇ／Ｌの鉛が抽出されたことがわかる。この段階で、溶融飛灰中の鉛の８５．３％が抽出されたことになる。この溶解抽出液を、再度、鉛選択吸着剤に通液し、鉛を吸着剤に選択吸着させた後、吸着させた鉛選択吸着剤に溶離液（水）を通液して鉛の回収液を得る。この鉛回収液に水酸化ナトリウムを添加して、約８０％純度の鉛を得た。更に、鉛を除いた液に、水酸化ナトリウムを添加することにより亜鉛、銅を含む沈殿物を回収した。
【００２４】
（比較例）
実施例と同様の組成を有する溶融飛灰１０ｇを、固液比１：２０として溶融飛灰中の鉛の８０％以上を抽出するのに、濃度１．０Ｍ以上の塩酸を必要とした。
【００２５】
以上のように、本実施形態の場合、従来技術の方法と同様にして行った比較例に比べて、処理薬剤である塩酸濃度を約６０％以上低減できることになる。
【００２６】
【表１】
0004286052.tif 000002
【表２】
0004286052.tif 000003
〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、溶解残さ中に含まれている鉛の再溶解を１度だけ行った例を示したが、残さ中に含まれる鉛の量が多いような場合には、再度同じ工程を複数回繰り返してもよい。
【００２７】
（２）上記実施形態では、飛灰中の鉛を塩酸で溶解した例を挙げたが、硫酸その他の酸を用いてもよく、又、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ剤を用いて溶解してもよい。
【００２８】
（３）上記実施形態では、鉛含有物として溶融飛灰を用いた例を示したが、鉛含有物としてはこれに限定されるものではなく、各種廃棄物の焼却物、焼却灰などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉛含有物処理装置の概略全体構成ブロック図
【図２】塩酸濃度に対する鉛濃度の溶解特性を説明するグラフ
【図１】
0004286052.tif 000004
【図２】
0004286052.tif 000005