JP2002126694A - 廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液中の鉛を短時間で効率よく濾別できる処
理方法を提供する。 【解決手段】廃棄物を硫酸浸出して固液分離した固形分
について、これをアルカリ浸出して含有されている石膏
を水酸化カルシウムに転じて沈澱させ、固液分離した濾
液のｐＨを４〜１１に調整して硫酸鉛を沈澱させること
により濾液から硫酸根と共に鉛を分離することを特徴と
する廃棄物の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を硫酸浸出
した後にアルカリ浸出してカルシウム分および鉛を回収
する際に、作業性良く鉛を沈澱分離させる処理方法に関
する。より詳しくは、セメント製造工程やゴミ焼却設備
などにおいて発生する煤塵(ダスト)などから、銅、亜
鉛、鉛などの重金属を分離し除去する際に、カルシウム
分の分離に伴って鉛を効果的に沈澱分離する処理方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ焼却設備や下水汚泥焼却設備などか
ら排出される煤塵や各種産業廃棄物、またセメントキル
ンや煤塵の高温処理工程から排出される各種の煤塵には
数％程度の銅、鉛、亜鉛などの重金属が含まれており、
これらの廃棄物をそのまま埋立処理すると鉛などの重金
属が溶出して環境汚染を引き起こす問題があり、これら
を出来るだけ分離して回収することが求められている。

【０００３】廃棄物に含まれる重金属を分離し回収する
方法として、廃棄物を硫酸浸出して銅や亜鉛を溶出さ
せ、これを固液分離して濾液から銅および亜鉛を回収
し、分離した固形分については、これをアルカリ浸出し
て鉛分を溶出させる一方、カルシウムを水酸化物として
沈澱させ、これを固液分離して回収し、次いでこの濾液
に水硫化ソーダを加えて液中に含まれる鉛を硫化鉛に転
じて沈澱させる処理方法が本発明者等によって提案され
ている。この処理方法は廃棄物に含まれている銅、亜
鉛、鉛を順次効率良く分離し回収できる利点を有してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、アルカリ性の濾
液に水硫化ソーダや硫化水素を加え、液中の鉛を硫化物
として沈澱させる場合には、液中の鉛濃度を把握し、過
不足なくこれらの薬剤を導入する必要がある。硫黄イオ
ンが不足すると液中に鉛イオンが残留し、一方、硫黄イ
オンが過剰であると悪臭を生じる。

【０００５】本発明は、このような不都合を生じること
なく、液中に含まれる鉛を効果的に分離する処理方法を
提供するものである。本発明の処理方法は、セメント製
造工程やゴミ焼却設備などにおいて発生する煤塵などか
ら銅、亜鉛、鉛などの重金属を分離し回収する場合に、
鉛の分離方法として好適である。

【０００６】

【課題を解決する手段】すなわち本発明は、（１）廃棄
物を硫酸浸出して固液分離した固形分について、これを
アルカリ浸出して含有されている石膏を水酸化カルシウ
ムに転じて沈澱させ、固液分離した濾液のｐＨを４〜１
１に調整して硫酸鉛を沈澱させることにより濾液から硫
酸根と共に鉛を分離することを特徴とする廃棄物の処理
方法に関する。

【０００７】本発明の処理方法は、（２）アルカリ浸出
濾液のｐＨを６〜８に調整して硫酸鉛と共に液中のセレ
ンを共沈させる処理方法、（３）廃棄物を水洗して脱塩
し、この脱塩ケーキを硫酸浸出して固液分離し、この固
形分をさらにアルカリ浸出し、固形分として残る水酸化
カルシウムを分離回収する処理方法において、水酸化カ
ルシウムを分離した濾液に酸または炭酸ガスを導入して
濾液のｐＨを４〜１１に調整し、生成した沈澱を固液分
離する処理方法、（４）硫酸浸出スラリーを固液分離
し、その濾液から銅および亜鉛を沈澱させて回収する一
方、固形分をアルカリ浸出して生成した水酸化カルシウ
ム沈澱を固液分離し、その濾液を中和して硫酸鉛を沈澱
させる処理方法を含む。

【０００８】本発明の処理方法によれば、アルカリ浸出
濾液のｐＨを適切に調整することにより、沈澱剤を加え
ずに鉛を沈澱することができ、また同時に硫酸根も液中
から除去することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。本発明の処理方法を含む一例を図１
に示す。図示する処理方法は、煤塵などの廃棄物を水洗
(水浸出)して固液分離する工程、その排水処理工程、水
洗工程で固液分離した脱塩ケーキを硫酸などで酸浸出
し、固液分離する工程、この酸浸出濾液から銅および亜
鉛を沈澱させて回収する工程、酸浸出の固形分をアルカ
リ浸出する工程、アルカリ浸出濾液から鉛を回収する工
程を有している。

【００１０】上記処理方法において、塩素および銅、
鉛、亜鉛などの重金属を含む廃棄物を水洗処理工程にお
いて水性懸濁液(スラリー)とし、塩素分を洗浄水に溶出
させて脱塩する。この脱塩ケークを解砕して酸出工程に
導き、硫酸を加えてスラリーとし、銅分および亜鉛分を
液中に溶出させる。この硫酸浸出スラリーを固液分離し
てその液分から銅および亜鉛を回収する。一方、硫酸浸
出スラリーの固形分をアルカリ浸出工程に導き、苛性ソ
ーダ等を加えてスラリー化し、鉛分を液中に溶出させ
る。このアルカリ浸出スラリーを固液分離し、その固形
分(水酸化カルシウム主体)を回収する。これはセメント
原料として利用することができる。次に、その濾液から
鉛を回収する。以下、各処理工程を順に説明する。

【００１１】(Ｉ)水洗(水浸出)工程 本発明によって処理される廃棄物は、例えば、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
は各種産業廃棄物、またセメントキルンや煤塵の高温処
理工程から排出される各種の煤塵を含む。これらの廃棄
物には塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム
などの塩素化合物が多量に含まれており、例えば、塩素
含有量が２０％程度のものが多数ある。水洗処理工程は
この廃棄物を水洗し塩素分を洗浄水に溶出させて脱塩す
る工程である。具体的には、廃棄物をスラリー槽に入
れ、これに水等を加えてスラリーとし、塩素分を水に溶
出させる。次にこのスラリーをフィルタープレス等の固
液分離手段に導いて濾過し、脱塩ケーキを得る。

【００１２】この水洗工程において、廃棄物の水性スラ
リー(水性懸濁液)のｐＨを８.５〜１３の範囲に維持し
て水洗するのが好ましい。廃棄物に含まれる銅、鉛およ
び亜鉛はスラリーのｐＨによって液中への溶出量が大幅
に異なり、廃棄物の水性スラリーのｐＨをこの範囲に保
って水洗処理することにより銅、鉛および亜鉛の溶出を
抑制し、これらを固形分に残留させる一方で、塩素分を
選択的に溶出させて脱塩することができる。スラリーの
ｐＨをアルカリ側に高めるには苛性ソーダ、消石灰、炭
酸ソーダ、アルカリ性処理排液などを添加し、また酸性
側に調整するには硫酸、あるいは酸性の処理排液などを
添加すれば良い。

【００１３】脱塩ケーキを洗浄することによってケーキ
中の塩素濃度をさらに低減することができる。洗浄水量
はケーキ重量の５０％以上が好ましい。洗浄水量が５０
％未満では洗浄効果が乏しく残留塩素濃度が高いが、５
０％以上の水量で洗浄すると残留塩素濃度が急激に低下
し、残留塩素を２％以下に低減することができる。この
洗浄排水は水浸出槽に循環して再利用する。

【００１４】上記脱塩ケーキは解砕して硫酸浸出工程に
送る。一方、脱塩ケーキと分離した液分を排水処理工程
に導き、硫酸第一鉄等を添加して液中に含まれる微量の
クロムやセレンを還元し、水酸化鉄の沈澱と共に共沈さ
せる。さらに必要に応じて高分子凝集剤を加えて沈澱物
を凝集させ濾過性を高めて固液分離し、液分のＣＯＤが
高い場合には次亜塩素酸ソーダ等を添加してＣＯＤを低
減した後に排水する。

【００１５】(II)硫酸浸出工程 解砕した脱塩ケーキに硫酸を加えて銅および亜鉛を溶出
させる。硫酸を用いることによって脱塩ケーキに残留す
る鉛分を不溶化する一方で銅や亜鉛をスラリー中に浸出
させることができる。スラリーの固液比は５００g/リットル
以下が適当であり、またｐＨ１〜４の酸性スラリーが好
ましい。スラリーのｐＨが４より高いと銅の浸出効率が
低下する場合があり、ｐＨが１より低いと次工程のアル
カリ処理の負担が増す。なお硫酸の濃度にもよるが浸出
時間は２０分以上が適当であり、概ね３０分程度でよ
い。

【００１６】硫酸浸出処理によって脱塩ケーキ中の銅お
よび亜鉛が液中に浸出する。なお、脱塩ケーキに含まれ
る鉛分は初め液中に浸出するが、直ちに硫酸鉛などの不
溶性の鉛化合物を形成して固形分として残る。さらに脱
塩ケーキに含まれるカルシウムも石膏(硫酸カルシウム)
に転じて固形分に残る。従って、この酸浸出スラリーを
固液分離することによって、液中の銅および亜鉛と、固
形分中の鉛およびカルシウムとに分離することができ
る。なお、硫酸浸出スラリーを固液分離して得た固形分
をさらに洗浄し、その洗浄排水を酸浸出槽に循環して再
利用すると良い。

【００１７】一方、硫酸浸出工程で固液分離した濾液
に、銅よりも卑な金属、すなわち銅よりイオン化傾向が
大きい亜鉛などの粉末を添加して液中の銅を析出させ
る。この添加量は液中の銅よりもやや過剰に添加するの
が好ましい。なお、この添加量が多過ぎると析出した銅
に亜鉛粉末等が混入し、回収した銅の品位が低下するの
で好ましくない。この添加量は液中の銅濃度に対して
１.１当量程度が適当である。析出した銅は沈澱するの
で固液分離して回収する。なお、液中にカルシウムが含
まれている場合でも、カルシウムは亜鉛よりもイオン化
傾向が大きく、亜鉛粉末の添加によって析出しないので
高品位の銅を回収することができる。

【００１８】銅の沈澱を分離した濾液には、酸浸出によ
って溶出した亜鉛、および銅回収の際に添加した亜鉛が
溶解している。そこで、この濾液をアルカリ性に調整し
て液中の亜鉛を水酸化亜鉛に転じて沈殿させる。濾液の
調整は、苛性ソーダやアルカリ浸出工程の排液などを添
加して濾液のｐＨを８以上、好ましくはｐＨ９.５〜１
２に調整することによって亜鉛を水酸化物に転じて沈澱
させる。

【００１９】(III)アルカリ浸出工程 酸浸出スラリーの固形分にアルカリを加えてスラリーと
し、鉛分(主に硫酸鉛)を浸出させる。アルカリとしては
苛性ソーダが好適である。苛性ソーダの濃度は１mol/リッ
トル以上、好ましくは２mol/リットル以上が適当である。また
スラリーの固液比は２００g/リットル以下が適当であり、１
００g/リットル以下が好ましい。スラリーの液性はｐＨ１
３.５以上が適当である。このアルカリ処理によって固
形分に含まれる硫酸鉛は分解して液中に溶出する。鉛の
溶出率はスラリーのｐＨの上昇と共に増加し、ｐＨ１
２.５付近では２０％程度であるが、ｐＨ１３.５以上で
は概ね７０％以上である。さらに、スラリーのｐＨが１
３.５未満の場合には石膏(CaSO ₄)が殆ど分解されず、こ
れより高いアルカリ域において水酸化カルシウム(Ca(O
H)₂)に転じる。固形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には、このように浸出スラリーのｐ
Ｈを１３.５以上の高アルカリ域に調整して石膏を分解
し、硫酸根を除去する。

【００２０】アルカリ浸出スラリーを固液分離した固形
分は水酸化カルシウムを主体とし、硫酸根が除去されて
いるのでセメント原料として好適である。さらに鉛は濾
液に溶出しており、この固形分は鉛や銅および亜鉛を殆
ど含まないので、これらの重金属をセメント原料に持ち
込む虞がない。回収した固形分を洗浄し、その洗浄排水
をアルカリ浸出槽に循環して再利用する。

【００２１】アルカリ浸出スラリーを固液分離した濾液
は概ねｐＨ１２以上の高アルカリ溶液であるが、石膏が
分解して生じた硫酸イオンが水酸化カルシウムの固液分
離によって液中に多量に溶存している。この溶液に硫
酸、塩酸、硝酸などの酸や炭酸ガスを導入してｐＨを１
１以下に低下させると、この硫酸イオンが液中の鉛イオ
ンと反応して硫酸鉛の沈澱を生じる。なお、溶液のｐＨ
が４未満になると硫酸鉛が再溶解するので、ｐは４〜１
１，好ましくはｐＨ５〜１０に調整する。

【００２２】なお、、この溶液にセレンが溶存している
場合には、溶液のｐＨを中性、好ましくはｐＨ６〜８に
調整することによって、液中のセレン酸イオンや亜セレ
ン酸イオンは硫酸鉛と共沈するので、液中のセレン濃度
を低減することができる。ｐＨ４以下あるいはｐＨ１０
以上ではセレンの除去率が低い。硫酸鉛を分離した濾液
は強アルカリ液(pH13前後)であるので、これを亜鉛回収
工程のアルカリ源や水浸出工程のアルカリ源として再利
用する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に示
す。 〔実施例１〕重金属を含む焼却飛灰(Ca:7.3wt％、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、固液比３００g/l
の条件で上記焼却飛灰を水で洗浄して水溶性塩素化合物
を溶出させた。次に、この残渣に硫酸酸性溶液(pH３)を
加え、固液比２００g/lのスラリーとし、残渣中に含ま
れ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、この残渣に１mol/lの苛性ソー
ダ溶液を加えてアルカリ浸出し、固液比１００g/l、ｐ
Ｈ１２〜１３.５のスラリーとして鉛を溶出させた。こ
のアルカリ浸出スラリーを固液分離した。濾液中のカル
シウム濃度および鉛濃度はＣａ:５０ppm、Ｐｂ:４００
０ppmであった。この溶液に炭酸ガスを吹き込んでｐＨ
１０.５に調整した。３０分間静置後、沈澱物をフィル
タープレス等で固液分離し、固形分３８０ｇを回収し
た。この固形分はＸ線解析によって硫酸鉛を主体とし、
一部が炭酸鉛であることを確認した。また、液分に含ま
れる鉛濃度は１０ppmであった。

【００２４】〔実施例２〕実施例１において、炭酸ガス
に代えて、アルカリ浸出スラリーを固液分離した濾液に
硫酸(濃度１２％)を加え、ｐＨを８.５に調整した。３
０分間静置後、沈澱物をフィルタープレス等で固液分離
し、固形分３２３ｇを回収した。この固形分は硫酸鉛を
主体とし、一部が炭酸鉛であることを確認した。また、
液分に含まれる鉛濃度は１５ppmであった。

【００２５】〔実施例３〕セレンを含む焼却飛灰(Ca:5.
4wt％、Pb:1.1wt％、Cu:0.9wt％、Zn:0.1wt％、Se:300p
pm)を実施例１と同様に処理した。このアルカリ浸出ス
ラ−を固液分離した濾液について、硫酸(濃度１２％)を
加えｐＨを１３.５から２.２まで段階的に変化させ、液
中の残留セレン濃度からセレンの除去率を求めた。ま
た、同時に液中の鉛濃度を求めた。これらの結果を表１
にまとめて示した。表１に示すように、濾液のｐＨが１
１以上では液中のセレン濃度および鉛濃度が高く、除去
効果が低い。ｐＨが４〜１０の範囲では液中のセレン濃
度および鉛濃度が大幅に低く、これらの除去率が高い。
ただし、ｐＨが４未満では液中のセレン濃度および鉛濃
度が再び高くなり、これらの除去率が低下する。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明の処理方法によれば、強アルカリ
性の濾液に含まれる鉛をｐＨの調整によって沈澱剤を加
えずに沈澱させることができ、しかも液中の鉛濃度を予
め把握する必要がなく、容易に液中の鉛を十分に沈澱さ
せることができる。このように本発明の処理方法は作業
性が良く、液中の鉛を短時間で効率よく固液分離するこ
とができる。従って、廃棄物に含まれる銅、亜鉛、鉛な
どを分離し除去する処理工程などにおいて、鉛の処理工
程の効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の処理方法を示す工程図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井田 雅也 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 太平洋 セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者 三浦 啓一 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 太平洋 セメント株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 4D004 AA37 AB03 CA34 CC12 DA02 DA20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を硫酸浸出して固液分離した固形
   分について、これをアルカリ浸出して含有されている石
   膏を水酸化カルシウムに転じて沈澱させ、固液分離した
   濾液のｐＨを４〜１１に調整して硫酸鉛を沈澱させるこ
   とにより濾液から硫酸根と共に鉛を分離することを特徴
   とする廃棄物の処理方法。
2. 【請求項２】 アルカリ浸出濾液のｐＨを６〜８に調整
   して硫酸鉛と共に液中のセレンを共沈させる請求項１の
   処理方法。
3. 【請求項３】 廃棄物を水洗して脱塩し、この脱塩ケー
   キを硫酸浸出して固液分離し、この固形分をさらにアル
   カリ浸出し、固形分として残る水酸化カルシウムを分離
   回収する処理方法において、水酸化カルシウムを分離し
   た濾液に酸または炭酸ガスを導入して濾液のｐＨを４〜
   １１に調整し、生成した沈澱を固液分離する請求項１ま
   たは２の処理方法。
4. 【請求項４】 硫酸浸出スラリーを固液分離し、その濾
   液から銅および亜鉛を沈澱させて回収する一方、固形分
   をアルカリ浸出して生成した水酸化カルシウム沈澱を固
   液分離し、その濾液を中和して硫酸鉛を沈澱させる請求
   項１〜３の何れかに記載する処理方法。