(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属を含む焼却灰ないし飛灰である廃棄物に塩化カルシウム濃度１０〜３５wt％の塩化カルシウム水溶液を加えて中性ないしアルカリ性のスラリーにし、鉛分を溶出させて固液分離する工程（脱鉛工程）、この濾液に硫化剤を添加して鉛を沈殿分離する工程（鉛回収工程）、脱鉛工程で濾別した固形分に上記塩化カルシウム濃度と同濃度範囲の塩化カルシウム水溶液を加えてスラリーにし、このスラリーに炭酸ガスを吹き込んで酸性スラリーとした後に塩酸を加えて亜鉛分を溶出させ、固液分離する工程（脱亜鉛工程）、この濾液に硫化剤を添加して亜鉛を沈殿分離する工程（亜鉛回収工程）を有することを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項２】
鉛回収工程において鉛を固液分離した濾液を脱亜鉛工程に導き、脱鉛工程で濾別した固形分に加える塩化カルシウム水溶液の全部または一部として用いる請求項１の処理方法。
【請求項３】
亜鉛回収工程において亜鉛を固液分離した濾液を脱鉛工程に戻し、塩化カルシウム源として再利用する請求項１または２の処理方法。
【請求項４】
脱亜鉛工程で用いる炭酸ガスとして炭酸ガスを含む排気ガスを用い、該脱亜鉛工程において、スラリーに炭酸ガスを吹き込んでｐＨ５.５以下の酸性スラリーにする請求項１〜３の何れかに記載する処理方法。
【請求項５】
脱亜鉛工程で濾別した固形分をセメント原料として用いる請求項１〜４の何れかに記載する処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛灰などの廃棄物から鉛と亜鉛を回収し、残分のカルシウムをセメント原料として利用することができる処理方法に関する。より詳しくは、ゴミ焼却設備や下水汚泥焼却設備などから排出される煤塵、あるいはゴミや焼却灰の溶融設備から排出される煤塵、セメントキルンや産業廃棄物処理施設の高温処理工程から排出される各種の煤塵(飛灰を含む)には鉛、亜鉛、カルシウムなどが相当量含まれている。本発明はこれらの廃棄物から鉛および亜鉛を効率よく回収し、残分に含まれるカルシウムをセメント原料として利用することができる処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、またはこれらの飛灰、および溶融スラグ飛灰等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鉛、亜鉛などの重金属が含まれていることから、環境汚染の防止および資源の有効利用を図るために、廃棄物中からこれら重金属を分離し除去する方法が従来から提案されている。
【０００３】
例えば、都市ごみ飛灰や焼却灰を塩酸水溶液で処理して廃棄物中の鉛や亜鉛を溶出させ、これらの沈殿を析出させて固液分離する。さらに固液分離した濾液に含まれる鉛や亜鉛は、ｐＨ調整した後に水硫化ソーダ等を加えて硫化物の沈殿とし、これを固液分離して除去する方法などが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
飛灰などの廃棄物に塩酸等を加えて鉛や亜鉛を溶出させて処理する方法は一般的であるが、飛灰などにはカルシウムが高い割合で含まれており、このカルシウムが酸と反応するために酸の使用量が多くなり、コスト高になる欠点があった。また、塩酸を使用した場合には亜鉛および鉛等の重金属が同時に溶出するので溶出後にこれらを分離して回収する工程が必要であり、処理工程が複雑になる問題があった。
【０００５】
【課題を解決する手段】
本発明の処理方法は従来の処理方法における上記課題を解決したものであり、鉛と亜鉛を分離して回収することができ、塩酸の使用量が少なく、飛灰中の塩化カルシウムや工場等から排出される排ガスを炭酸ガス源として利用することができるので処理コストが安価であり、しかも処理工程が簡単であって最終的に得られる固形分をセメント原料として利用することができる処理方法を提供する。
【０００６】
本発明によれば以下の構成からなる廃棄物の処理方法に関する。
（１）  重金属を含む焼却灰ないし飛灰である廃棄物に塩化カルシウム濃度１０〜３５wt％の塩化カルシウム水溶液を加えて中性ないしアルカリ性のスラリーにし、鉛分を溶出させて固液分離する工程（脱鉛工程）、この濾液に硫化剤を添加して鉛を沈殿分離する工程（鉛回収工程）、脱鉛工程で濾別した固形分に上記塩化カルシウム濃度と同濃度範囲の塩化カルシウム水溶液を加えてスラリーにし、このスラリーに炭酸ガスを吹き込んで酸性スラリーとした後に塩酸を加えて亜鉛分を溶出させ、固液分離する工程（脱亜鉛工程）、この濾液に硫化剤を添加して亜鉛を沈殿分離する工程（亜鉛回収工程）を有することを特徴とする廃棄物の処理方法。
【０００７】
本発明の上記処理方法は以下の態様を含む。
（２）鉛回収工程において鉛を固液分離した濾液を脱亜鉛工程に導き、脱鉛工程で濾別した固形分に加える塩化カルシウム水溶液の全部または一部として用いる上記(1)の処理方法。
（３）亜鉛回収工程において亜鉛を固液分離した濾液を脱鉛工程に戻し、塩化カルシウム源として再利用する上記(1)または(2)の処理方法。
（４）脱亜鉛工程で用いる炭酸ガスとして炭酸ガスを含む排気ガスを用い、該脱亜鉛工程において、スラリーに炭酸ガスを吹き込んでｐＨ５.５以下の酸性スラリーにする上記(1)〜(3)の何れかに記載する処理方法。
（５）脱亜鉛工程で濾別した固形分をセメント原料として用いる上記(1)〜(4)の何れかに記載する処理方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づい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、重金属を含む焼却灰ないし飛灰である廃棄物に塩化カルシウム濃度１０〜３５wt％の塩化カルシウム水溶液を加えて中性ないしアルカリ性のスラリーにし、鉛分を溶出させて固液分離する工程（脱鉛工程）、この濾液に硫化剤を添加して鉛を沈殿分離する工程（鉛回収工程）、脱鉛工程で濾別した固形分に上記塩化カルシウム濃度と同濃度範囲の塩化カルシウム水溶液を加えてスラリーにし、このスラリーに炭酸ガスを吹き込んで酸性スラリーとした後に塩酸を加えて亜鉛分を溶出させ、固液分離する工程（脱亜鉛工程）、この濾液に硫化剤を添加して亜鉛を沈殿分離する工程（亜鉛回収工程）を有することを特徴とする廃棄物の処理方法である。以下、各工程を説明する。
【０００９】
〔脱鉛工程〕本発明の処理対象である重金属を含む廃棄物は、都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、これらの飛灰、溶融スラグ飛灰などの焼却灰ないし飛灰である。これらの廃棄物に塩化カルシウムを含む水溶液を加えてスラリーにする。この塩化カルシウムを含む水溶液の塩化カルシウム濃度は１０wt％〜３５wt％が適当である。なお、脱亜鉛工程において用いる塩化カルシウム含有水溶液についても同様の濃度範囲が好ましい。塩化カルシウム濃度が１０wt％より低いとその効果がなく、３５wt％より高いと、亜鉛成分が溶出すると共に塩化カルシウムの添加によって液の粘性が増加するので、固液分離の際の濾過性が悪くなる。この塩化カルシウム含有水溶液の添加量は廃棄物に対して重量比で４倍以上が好ましい。４倍より少ないと鉛の溶出率が低下する。
【００１０】
廃棄物に塩化カルシウムを含む水溶液を加えてスラリーにすると、中性〜アルカリ性下で廃棄物に含まれる鉛が溶出し、亜鉛はこの液性下では溶出せずに固形分に残る。一般に、都市ごみ焼却灰や下水汚泥焼却灰およびこれらの飛灰、溶融スラグ飛灰などの廃棄物に上記濃度範囲の塩化カルシウムを含む水溶液を加えるとスラリーのｐＨを１０前後になり、廃棄物に含まれる鉛が溶出する。また、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの塩類も鉛と共に溶出する。一方、スラリー中のカルシウム濃度は高いので、廃棄物に含まれるカルシウムは溶出せずに固形分に残る。このスラリーを固液分離し、濾液を鉛回収工程に送り、固形分を脱亜鉛工程に送る。
【００１１】
〔鉛回収工程〕
上記スラリーを固液分離した濾液に、硫化剤を添加して鉛を沈殿化し、これを固液分離する。硫化剤としては水硫化ソーダなどを用いることができる。濾液に水硫化ソーダを加えると液中の鉛が硫化鉛の沈殿を生じる。これを固液分離して鉛を回収する。一方、鉛(硫化鉛)を分離した濾液には塩化カルシウムが含まれているのでこれを次工程の脱亜鉛工程に導いて再利用する。
【００１２】
〔脱亜鉛工程〕先の脱鉛工程において濾別した固形分に塩化カルシウムを含む水溶液を加え、さらに必要に応じて新規に水を加えてスラリーにする。なお、上記鉛回収工程において鉛を固液分離した濾液をこの塩化カルシウム水溶液の全部または一部として用いると良い。さらに、このスラリーに炭酸ガスを吹き込んでスラリーを酸性（ｐＨ５.５以下）に調整し、これに塩酸を加えて固形分中の亜鉛を溶出させる。スラリーを酸性にすることによって固形分に含まれる亜鉛が液中に溶出する。炭酸ガスの吹き込み量はスラリーがｐＨ５.５以下になる量であればよい。また、塩酸の添加量は３５％塩酸水溶液でスラリー１リットルあたり１０ml〜８０mlが適当である。８０mlより多いとカルシウムの溶解量が増加するばかりでなく、薬剤のコストが増加するので好ましくない。一方、この量が１０mlより少なくと脱亜鉛率が低下する。
【００１３】
スラリー中のカルシウム濃度は高いので、固形分に含まれるカルシウムは溶出せずにそのまま固形分に残る。このスラリーを固液分離し、濾液を亜鉛回収工程に送る。一方、固形分にはカルシウムが多く含まれており、鉛および亜鉛は除去されているので、この固形分をカルシウム源としてセメント原料に用いることができる。
【００１４】
〔亜鉛回収工程〕上記脱亜鉛工程で固液分離した濾液に、硫化剤を添加して鉛を沈殿化し、これを固液分離する。硫化剤としては水硫化ソーダなどを用いることができる。濾液に水硫化ソーダを加えると液中の亜鉛が硫化亜鉛となって沈殿を生じる。これを固液分離して亜鉛を回収する。一方、硫化亜鉛を分離した濾液には塩化カルシウムが含まれているのでこれを先の脱鉛工程に循環し塩化カルシウム源として再利用する。
【００１５】
【実施例】
本発明を実施例によって具体的に示す。
〔実施例１〕
溶融飛灰１kgに、試薬を用いて調製した２０wt％塩化カルシウム水溶液６リットルを添加して３０分間攪拌し、鉛を溶出させた後に、この懸濁液を濾別して固形分と濾液を得た。この濾液に水硫化ソーダを加えて沈殿を生成させた後に固液分離し、硫化鉛を回収した。次に、先に脱鉛したケーキに２０wt％塩化カルシウム水溶液５リットルを加えスラリーとした後に炭酸ガスを吹き込み、スラリーのｐＨを５.２まで低下させた。次に、このスラリーに３５％塩酸水溶液を２５０ｇ添加して亜鉛を溶出させた後に、この懸濁液を濾別し、固形分を回収した。さらに、この濾液に水硫化ソーダを加えて沈殿を生成させた後に固液分離し、硫化亜鉛を回収した。この結果を表１に示した。
【００１６】
〔実施例２〕
溶融飛灰１kgに、実施例１で硫化亜鉛を濾別した濾液（塩化カルシウム濃度：約１８wt％）６リットルを加え、３０分攪拌して鉛を溶出させた後に、この懸濁液を濾別し、固形分と濾液を得た。この濾液に水硫化ソーダを加え沈殿を生成させた後に固液分離し、硫化鉛を回収した。この鉛を除去した濾液を先に脱鉛したケーキに加えてスラリーとした後に炭酸ガスを吹き込み、スラリーのｐＨを５.３まで低下させた。次に、このスラリーに３５％塩酸水溶液２７０ｇを添加して亜鉛を溶出させた後に、この懸濁液を濾別し、固形分を回収した。さらに、この濾液に水硫化ソーダを加え沈殿を生成させた後に固液分離し、硫化亜鉛を回収した。また硫化亜鉛を濾別したろ液は、最初の脱鉛工程に戻し、繰り返し使用した。この結果を表１に示した。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の処理方法によれば、都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、これらの飛灰や溶融スラグ飛灰などの廃棄物から亜鉛、鉛などを効率良く除去し、固形分をセメント原料に適するように処理することができる。また、鉛および亜鉛を分離して回収することができるので、これらを再利用するのに適する。また、最終固形分をセメント原料として利用できるので、飛灰等の廃棄物を全て再資源化することが可能である。さらに、固液分離した液分は一部の排水分を除き、大部分を処理系に循環して使用することができるので排水処理の負担が少ない。また、工場等より発生する排ガスを炭酸ガス源として利用することができるなど処理コストを大幅に低減することができる。
【００１８】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の処理工程の概略を示す工程図
【図１】
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