JP2007050356A - Heavy metal scavenger for solid waste and method for capturing heavy metal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｚｎなどの重金属を含有する固体廃棄物からの前記重金属の溶出を抑制する重金属捕捉剤及び捕捉方法に関するもので、特に重金属の溶出を抑制することが困難な廃棄物焼却主灰や煤塵を安定化処理するのに有効な重金属捕捉剤及び捕捉方法に関する。 The present invention relates to a heavy metal scavenger and a trapping method that suppress elution of the heavy metal from solid waste containing heavy metals such as Pb, Cd, and Zn, and particularly waste that is difficult to suppress elution of heavy metal. The present invention relates to a heavy metal scavenger and a trapping method effective for stabilizing incineration main ash and dust.
従来、重金属を含有する固体廃棄物、例えば廃棄物焼却灰の主灰や煤塵の処理には、重金属の溶出を抑制するために、分子内に硫黄を含む有機系キレート剤で重金属を固定化した後、産業廃棄物として最終処分場で地上埋め立て処理されてきた。この有機系キレート剤は一般に強アルカリ性の液体で、取り扱いが容易な点から多用されてきた（非特許文献１参照）。 Conventionally, in the treatment of solid waste containing heavy metals, such as the main ash and dust of waste incineration ash, heavy metals are immobilized with organic chelating agents containing sulfur in the molecule in order to suppress elution of heavy metals. Later, it has been landfilled at the final disposal site as industrial waste. This organic chelating agent is generally a strong alkaline liquid and has been frequently used because it is easy to handle (see Non-Patent Document 1).
その反面、有機系キレート剤は分子内に硫黄を含むので、これが水分や紫外線により分解して悪臭物質である二硫化炭素を発生する。長期間を経た後は、有機系キレート剤自体が紫外線などによる分解や腐敗などを起こし、固定した重金属を再放出する恐れがある。更に、薬液自体が強アルカリ性であるために、作業者や自然環境に害を及ぼす恐れがある。 On the other hand, since organic chelating agents contain sulfur in the molecule, they are decomposed by moisture and ultraviolet rays to generate carbon disulfide, which is a malodorous substance. After a long period of time, the organic chelating agent itself may be decomposed or decayed by ultraviolet rays or the like, and the fixed heavy metal may be released again. Furthermore, since the chemical solution itself is strongly alkaline, there is a risk of harming workers and the natural environment.
また、水ガラスのような水に可溶な無機塩である珪酸ソーダを廃棄物の処理剤（重金属の捕捉剤）として、使用する方法も提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の方法は、珪酸ソーダと酸化剤を組み合わせて、廃棄物の重金属イオン（Ｐｂ）の溶出を抑制するものである。
A method of using sodium silicate, which is a water-soluble inorganic salt such as water glass, as a waste treatment agent (heavy metal scavenger) has also been proposed (for example, Patent Document 1). The method of
しかしながら、前記方法の通り、水ガラスを使用した廃棄物の処理剤では、過酸化水素のような強力な酸化剤を使用しなければ、十分に重金属イオンを抑制する効果が発揮されなかった。また、前記方法では、強力な酸化剤を使用しているため、安全性、操作性といった点で改善の余地があった。 However, as described above, the treatment agent for waste using water glass does not sufficiently exhibit the effect of suppressing heavy metal ions unless a strong oxidizing agent such as hydrogen peroxide is used. In addition, since the method uses a strong oxidizing agent, there is room for improvement in terms of safety and operability.
また、廃棄物を高温で加熱し、溶融スラグにすることにより、重金属の溶出を抑制する方法も提案されており、具体的には、廃棄物を１３００℃程度に加熱、スラグ化させ、重金属の溶出を抑制する方法が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。この方法においては、煤塵を焼却炉に戻してスラグ化させる場合と、焼却炉とは別にスラグ化炉を設置する場合とがあるが、従来の方法では、焼却炉の余力、設備コスト及び余分なエネルギーを必要とする。 In addition, a method for suppressing elution of heavy metals by heating waste at a high temperature to form molten slag has been proposed. Specifically, the waste is heated to about 1300 ° C. to form slag, and the heavy metal A method for suppressing elution has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 2). In this method, the dust is returned to the incinerator to make slag, and there are cases where a slag furnace is installed separately from the incinerator, but in the conventional method, the remaining power of the incinerator, the equipment cost and the extra cost Requires energy.
このような方法では、処理（重金属の溶出を抑制する操作）は簡便であるが作業環境、自然環境及びコストに負担がかかっていた。そこで、処理は簡便で、かつ、作業環境、自然環境やコストへの負担が軽い、重金属を含む固体廃棄物の処理に使用する重金属捕捉剤および重金属捕捉方法が求められていた。 In such a method, the treatment (operation for suppressing elution of heavy metals) is simple, but the work environment, natural environment, and cost are burdened. Therefore, there has been a demand for a heavy metal scavenger and a heavy metal scavenging method that are easy to process and that are light in burden on the work environment, natural environment, and cost, and that are used for the treatment of solid waste containing heavy metals.
従って、本発明の目的は、重金属を含む固体廃棄物の処理において、処理が簡便で、かつ、作業環境、自然環境やコストへの負担が軽く、しかも、重金属の捕捉効果が高い、重金属捕捉剤および重金属捕捉方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to process a solid waste containing a heavy metal, which is easy to process, has a light burden on the work environment, natural environment and cost, and has a high heavy metal capturing effect. And providing a method for capturing heavy metals.
本発明者等は、前記目的を達成するため鋭意研究開発を重ねた。その結果、重金属を含有する廃棄物焼却灰等の固体廃棄物を処理する際に、結晶性層状珪酸ナトリウムを重金属捕捉剤に使用したところ、簡便に処理することができ、処理後の該廃棄物から重金属の溶出が極端に低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。また、水の存在下、該廃棄物と結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合し、得られた混合物を必要に応じてスラグ化することにより、処理したスラグから重金属の溶出が極端に低減でき、しかも、該結晶性層状珪酸ナトリウムの使用量を低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have made extensive research and development in order to achieve the above object. As a result, when processing solid waste such as waste incinerated ash containing heavy metal, crystalline layered sodium silicate was used as a heavy metal scavenger, which can be easily processed, and the waste after processing From this, it was found that elution of heavy metals can be extremely reduced, and the present invention has been completed. In addition, by mixing the waste and crystalline layered sodium silicate in the presence of water and converting the resulting mixture into slag as necessary, elution of heavy metals from the treated slag can be extremely reduced, and The inventors have found that the amount of the crystalline layered sodium silicate can be reduced, and have completed the present invention.
即ち、第１の本発明は、重金属を含む固体廃棄物の処理に使用する重金属捕捉剤であって、ＮａＭＳｉｘＯ２ｘ＋１・ｙＨ２Ｏ（但し、式中Ｍはナトリウムまたは水素、ｘは１．９から４までの数、ｙは０から２０までの数である）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムからなることを特徴とする固体廃棄物の重金属捕捉剤である。 That is, the first aspect of the present invention is a heavy metal scavenger used for the treatment of solid waste containing heavy metals, wherein NaMSi x O 2x + 1 · yH 2 O (wherein M is sodium or hydrogen, x is 1. It is a heavy metal scavenger for solid waste, characterized in that it is composed of crystalline layered sodium silicate represented by the number from 9 to 4 and y is a number from 0 to 20.
また、第２の本発明は、重金属を含む固体廃棄物とＮａＭＳｉｘＯ２ｘ＋１・ｙＨ２Ｏ（但し、式中Ｍはナトリウムまたは水素、ｘは１．９から４までの数、ｙは０から２０までの数である）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムとを水の存在下で混合することを特徴とする固体廃棄物の重金属捕捉方法である。 Further, the second aspect of the present invention relates to solid waste containing heavy metal and NaMSi x O 2x + 1 · yH 2 O (wherein M is sodium or hydrogen, x is a number from 1.9 to 4, y is from 0 to And a crystalline layered sodium silicate represented by the formula (No. 20) in the presence of water.
更に、第３の本発明は、重金属を含む固体廃棄物とＮａＭＳｉｘＯ２ｘ＋１・ｙＨ２Ｏ（但し、式中Ｍはナトリウムまたは水素、ｘは１．９から４までの数、ｙは０から２０までの数である）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムとを水の存在下で混合して得られた混合物を、７００℃以上、１１００℃以下の温度でスラグ化することを特徴とする固体廃棄物の重金属捕捉方法である。 Further, the third aspect of the present invention relates to solid waste containing heavy metal and NaMSi x O 2x + 1 · yH 2 O (wherein M is sodium or hydrogen, x is a number from 1.9 to 4, y is from 0 to The mixture obtained by mixing the crystalline layered sodium silicate represented by the formula (No. up to 20) in the presence of water is slugged at a temperature of 700 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower. This is a heavy metal capture method for solid waste.
本発明の結晶性層状珪酸ナトリウムからなる重金属捕捉剤は、重金属を含む固体廃棄物の処理において、処理が簡便でありながら、硫黄のような成分を含まないため、悪臭の発生がなく、作業環境、自然環境やコストへの負担が軽いものであり、しかも、高い重金属の捕捉効果を発揮できる。更に、この結晶性層状珪酸ナトリウムは、クラーク数が高いＮａ、Ｓｉ、Ｏ、Ｈのみで構成されており、自然界への負担もほとんど無い。また、完全に無機物であるために、それ自体が腐敗することはない。 The heavy metal scavenger comprising the crystalline layered sodium silicate of the present invention is simple in treatment of solid waste containing heavy metal, but does not contain components such as sulfur, so there is no generation of bad odor and the working environment In addition, the burden on the natural environment and cost is light, and a high heavy metal capturing effect can be exhibited. Further, this crystalline layered sodium silicate is composed only of Na, Si, O, and H having a high Clark number, and has almost no burden on the natural world. Moreover, since it is completely inorganic, it does not rot itself.
また、本発明の重金属捕捉方法によれば、固体廃棄物と該重金属捕捉剤を水の存在下で混合するだけで、混合物からの重金属の溶出を高度に抑制することができる。更に、結晶性層状珪酸ナトリウムを重金属捕捉剤に使用しているため、前記混合物を低温でスラグ化することができ、更に、重金属捕捉剤の使用量を減らすことも可能となる。また、本発明によれば、このスラグ化に際し、７００℃以上、１１００℃以下の比較的、低温でスラグ化を行うことが可能となり、設備コスト及びエネルギーの低減を図ることができる。 Moreover, according to the heavy metal capture | acquisition method of this invention, elution of heavy metal from a mixture can be suppressed highly only by mixing a solid waste and this heavy metal capture | acquisition agent in presence of water. Furthermore, since crystalline layered sodium silicate is used as a heavy metal scavenger, the mixture can be slagged at a low temperature, and the amount of heavy metal scavenger used can be reduced. Further, according to the present invention, the slag can be formed at a relatively low temperature of 700 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower, and the equipment cost and energy can be reduced.
以下において、本発明に関し発明を実施するための最良の形態を含む、本発明の実施の形態に関し詳述するが、本発明は、この実施の形態によって何等限定されるものではなく、特許請求の範囲によって特定されるものであることはいうまでもない。 In the following, embodiments of the present invention including the best mode for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited in any way by these embodiments, and claims. Needless to say, it is specified by the range.
本発明は、重金属を含有する固体廃棄物から重金属の溶出を抑制する重金属捕捉剤及び重金属捕捉方法に関するものであり、重金属捕捉剤として、結晶性層状珪酸ナトリウムを使用することを特徴とするものである。 The present invention relates to a heavy metal scavenger and a heavy metal scavenging method that suppress elution of heavy metals from solid waste containing heavy metals, and is characterized by using crystalline layered sodium silicate as the heavy metal scavenger. is there.
本発明において、前記固体廃棄物は、重金属を含む固体の廃棄物であり、焼却主灰および／または煤塵である。具体的に例示すると、都市ごみや産業廃棄物の焼却炉で発生するごみの燃え殻からなる主灰や焼却時の排ガスから電気集塵機やバグフィルターで捕捉される煤塵などが挙げられる。また、固体廃棄物に含まれる重金属の種類としては、亜鉛、鉛、カドミウム、鉄等が挙げられる。 In the present invention, the solid waste is a solid waste containing heavy metals, and is incinerated main ash and / or dust. Specific examples include main ash composed of burnt shells of municipal waste and industrial waste incinerators, and dust collected by an electric dust collector and bag filter from exhaust gas during incineration. Moreover, zinc, lead, cadmium, iron, etc. are mentioned as a kind of heavy metal contained in solid waste.
本発明において、前記固体廃棄物を処理する際に使用する重金属捕捉剤は、ＮａＭＳｉｘＯ２ｘ＋１・ｙＨ２Ｏ（但し、式中Ｍはナトリウムまたは水素、ｘは１．９から４までの数、ｙは０から２０までの数である）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムからなり、好ましくは、前記式中ｘが１．９から２．５までの数で、ｙは０から５までの数であり、特に好ましくは、Ｎａ２Ｓｉ２Ｏ５・ｙＨ２Ｏ（式中ｙは０から１までの数）で表される結晶性層状珪酸ナトリウムである。このような構造を満足する結晶性層状珪酸ナトリウムを、重金属を含む固体廃棄物の処理に使用することにより、優れた重金属捕捉効果を発揮することができる。 In the present invention, the heavy metal scavenger used when processing the solid waste is NaMSi x O 2x + 1 · yH 2 O (wherein M is sodium or hydrogen, x is a number from 1.9 to 4, y is a number from 0 to 20), preferably x is a number from 1.9 to 2.5 and y is from 0 to 5 Particularly preferred is crystalline layered sodium silicate represented by Na 2 Si 2 O 5 .yH 2 O (wherein y is a number from 0 to 1). By using crystalline layered sodium silicate satisfying such a structure for the treatment of solid waste containing heavy metals, an excellent heavy metal capturing effect can be exhibited.
尚、前記構造を満足しない、例えば、水ガラスのような珪酸ナトリウム水溶液のみを重金属捕捉剤として使用した場合には、十分な重金属捕捉効果を得ることができないため好ましくない。 In addition, when only the sodium silicate aqueous solution such as water glass that does not satisfy the structure is used as the heavy metal scavenger, it is not preferable because a sufficient heavy metal scavenging effect cannot be obtained.
本発明において、前記結晶性層状珪酸ナトリウムが、優れた重金属捕捉効果を発揮する理由は明らかではないが、以下の通り推定される。 In the present invention, the reason why the crystalline layered sodium silicate exhibits an excellent heavy metal capturing effect is not clear, but is estimated as follows.
本発明に使用する結晶性層状珪酸ナトリウムは、珪素と酸素からなる層の間にナトリウムイオンが存在する構造を有する結晶である。この結晶性層状珪酸ナトリウムを、重金属を含む固体廃棄物の処理剤（重金属捕捉剤）に使用した場合、前記層間に固体廃棄物に含まれる重金属イオンが取り込まれ各層を安定化することにより、重金属イオンの溶出を防ぐ（重金属の捕捉効果が高くなる）と考えられる。また、上記の効果のほかに、結晶性層状珪酸ナトリウムが融剤として働くために、後記に詳述する混合物をスラグ化する際、従来の方法より低い温度で廃棄物をスラグ化できると考えられる。 The crystalline layered sodium silicate used in the present invention is a crystal having a structure in which sodium ions are present between layers composed of silicon and oxygen. When this crystalline layered sodium silicate is used as a treatment agent for solid waste containing heavy metals (heavy metal scavenger), heavy metal ions contained in the solid waste are taken in between the layers, and each layer is stabilized to stabilize heavy metals. It is thought that ion elution is prevented (the effect of capturing heavy metals is increased). In addition to the above effects, since crystalline layered sodium silicate works as a flux, it is considered that waste can be slagged at a lower temperature than conventional methods when slagging the mixture described in detail below. .
本発明において、前記結晶性層状珪酸ナトリウムを用いた重金属の捕捉方法は、水の存在下で前記重金属を含む固体廃棄物と前記結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合することにより行なわれる。このような方法により、該固体廃棄物に含まれる重金属を捕捉する効果が十分に発揮され、前記結晶性層状珪酸ナトリウムと重金属を含む固体廃棄物との混合物は、水に浸漬したとしても重金属の溶出が極端に低減されたものとなる。 In the present invention, the heavy metal capturing method using the crystalline layered sodium silicate is performed by mixing the solid waste containing the heavy metal and the crystalline layered sodium silicate in the presence of water. By such a method, the effect of capturing heavy metals contained in the solid waste is sufficiently exerted, and even if the mixture of the crystalline layered sodium silicate and the solid waste containing heavy metals is immersed in water, Elution is extremely reduced.
本発明において、前記結晶性層状珪酸ナトリウムの使用量は、処理しようとする固体廃棄物に含まれる重金属の量、固体廃棄物の形状などに応じて適宜決定してやればよいが、後記に詳述する混合物をスラグ化しない場合、該固体廃棄物１００質量部に対して、結晶性層状珪酸ナトリウムが１質量部以上であることが好ましい。水の存在下で前記重金属を含む固体廃棄物と前記結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合するだけの場合、前記範囲の使用量であることにより、固体廃棄物に含まれる重金属を捕捉する効果が十分に発揮されるため好ましい。スラグ化せずに、重金属を捕捉する効果をより安定して高めるには、前記固体廃棄物１００質量部に対して、結晶性層状珪酸ナトリウムを５質量部以上使用することがより好ましい。尚、前記結晶性層状珪酸ナトリウムの使用量の上限も、特に制限されるものではないが、前記固体廃棄物１００質量部に対して、５０質量部であれば十分に重金属を捕捉する効果を発揮することができ、これ以上、使用する場合には経済的でなくなる。水の存在下で混合した混合物をスラグ化しない場合、重金属の捕捉効果をより高め、更に、経済性を考慮すると、結晶性層状珪酸ナトリウムの使用量は、重金属を含む固体廃棄物１００質量部に対して、より好ましくは１０〜３０質量部である。 In the present invention, the amount of crystalline layered sodium silicate used may be appropriately determined according to the amount of heavy metal contained in the solid waste to be treated, the shape of the solid waste, etc., but will be described in detail later. When the mixture is not slagged, the crystalline layered sodium silicate is preferably 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the solid waste. When the solid waste containing the heavy metal and the crystalline layered sodium silicate are simply mixed in the presence of water, the amount of use within the above range is sufficient to capture the heavy metal contained in the solid waste. Therefore, it is preferable. In order to more stably increase the effect of capturing heavy metals without slagging, it is more preferable to use 5 parts by mass or more of crystalline layered sodium silicate with respect to 100 parts by mass of the solid waste. In addition, the upper limit of the amount of the crystalline layered sodium silicate used is not particularly limited, but if it is 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid waste, the effect of sufficiently capturing heavy metals is exhibited. Can no longer be economical when used. In the case where the mixture mixed in the presence of water is not slagged, the effect of capturing heavy metals is further enhanced. Further, considering the economy, the amount of crystalline layered sodium silicate used is 100 parts by mass of solid waste containing heavy metals. On the other hand, the amount is more preferably 10 to 30 parts by mass.
また、本発明において、後記に詳述する、水の存在下で重金属を含む固体廃棄物と前記結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合した混合物を７００℃以上１１００℃以下で加熱し、スラグ化して処理する場合には、比較的少ない結晶性層状珪酸ナトリウムの使用量で重金属の溶出を抑制することができる。その際の前記結晶性層状珪酸ナトリウムの使用量は、重金属を含む固体廃棄物１００質量部に対し、０．１質量部以上であることが好ましい。前記混合物をスラグ化することにより、結晶性層状珪酸ナトリウムが、前記範囲の使用量であっても、十分な重金属の捕捉効果を発揮することができる。また、前記混合物をスラグ化する際、前記結晶性層状珪酸ナトリウムの使用量の上限は、特に制限されるものではないが、前記固体廃棄物１００質量部に対して、５０質量部であれば十分に重金属を捕捉する効果を発揮することができ、これ以上、使用する場合には経済的でなくなる。安定してスラグを作り、重金属の捕捉効果を高め、更に経済性を考慮すると、前記結晶性層状珪酸ナトリウムの使用量は、重金属を含む固体廃棄物１００質量部に対して、より好ましくは１〜３０質量部である。 Further, in the present invention, a mixture obtained by mixing solid waste containing heavy metal and the crystalline layered sodium silicate in the presence of water, which will be described in detail later, is heated at 700 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower to be slag to be treated. In this case, elution of heavy metals can be suppressed with a relatively small amount of crystalline layered sodium silicate used. The amount of the crystalline layered sodium silicate used at that time is preferably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the solid waste containing heavy metals. By making the mixture into slag, even when the crystalline layered sodium silicate is used in the above range, a sufficient heavy metal capturing effect can be exhibited. In addition, when the mixture is slagged, the upper limit of the amount of crystalline layered sodium silicate used is not particularly limited, but 50 parts by mass is sufficient for 100 parts by mass of the solid waste. In this case, the effect of capturing heavy metals can be exerted, and when this is used, it is not economical. When the slag is stably formed, the effect of capturing heavy metals is enhanced, and the economy is taken into consideration, the amount of the crystalline layered sodium silicate is more preferably 1 to 100 parts by mass of the solid waste containing heavy metals. 30 parts by mass.
本発明において、前記結晶性層状珪酸ナトリウムと前記の重金属を含む固体廃棄物と混合する場合には、水の存在下で行うことが重要である。水の存在下で混合することにより、得られた混合物からの重金属の溶出を抑制することができる。使用する水の量は、重金属を含む固体廃棄物と結晶性層状珪酸ナトリウムとの混合物の合計１００質量部に対し、水が１質量部以上であることが好ましい。水の量が１質量部以上であることにより、重金属を含む固体廃棄物と結晶性層状珪酸ナトリウムとの接触効率が高まり、重金属の捕捉効果が顕著に発揮されるものと考えられる。また、水の量の上限は、特に制限されるものではないが、前記混合物の合計１００質量部に対し、５０質量部以下であることが好ましい。水の量が５０質量部以下であることにより、前記混合物がスラリー化されないため、最終処分場への輸送コストや後記に詳述するスラグ化に必要な熱量を低減することが可能となる。尚、水を５０質量部以上用いた場合には、濾過等の一般的な固液分離を行うことが好ましい。重金属の捕捉効果、および作業性、経済性を考慮すると、水の量は、重金属イオンを含む固体廃棄物と結晶性層状珪酸ナトリウムとの混合物の合計１００質量部に対して、５〜５０質量部であることがより好ましい。 In the present invention, when mixing the crystalline layered sodium silicate and the solid waste containing the heavy metal, it is important to perform the mixing in the presence of water. By mixing in the presence of water, elution of heavy metals from the obtained mixture can be suppressed. The amount of water used is preferably 1 part by mass or more of water with respect to a total of 100 parts by mass of a mixture of solid waste containing heavy metals and crystalline layered sodium silicate. It is considered that when the amount of water is 1 part by mass or more, the contact efficiency between the solid waste containing heavy metal and the crystalline layered sodium silicate is increased, and the effect of capturing heavy metal is remarkably exhibited. Moreover, the upper limit of the amount of water is not particularly limited, but is preferably 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass in total of the mixture. When the amount of water is 50 parts by mass or less, since the mixture is not slurried, it is possible to reduce the transportation cost to the final disposal site and the amount of heat necessary for slag formation described in detail later. In addition, when 50 mass parts or more of water is used, it is preferable to perform general solid-liquid separation such as filtration. Considering the effect of capturing heavy metals, workability, and economic efficiency, the amount of water is 5 to 50 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the solid waste containing heavy metal ions and the crystalline layered sodium silicate. It is more preferable that
また、本発明において、重金属を含む固体廃棄物と前記結晶性層状珪酸ナトリウムとを水の存在下で混合する方法は、該固体廃棄物と結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合する際に水を添加する方法、該固体廃棄物と結晶性層状珪酸ナトリウムとの混合を行なう直前に水を添加し、混合する方法、該固体廃棄物と結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合した後、水を添加し、必要に応じて混合する方法等が挙げられる。また、重金属を含む固体廃棄物に予め水を添加した後、結晶性層状珪酸ナトリウムと混合することもできる。このような方法を採用することにより、操作中に固体廃棄物が飛散することを抑えることができる。尚、結晶性層状珪酸ナトリウムに水を添加した後、固体廃棄物を混合することもできるが、条件によっては結晶性層状珪酸ナトリウムの結晶が壊れる恐れがあるため、この場合、該結晶が壊れない条件で混合を行なう必要がある。 In the present invention, the method of mixing the solid waste containing heavy metal and the crystalline layered sodium silicate in the presence of water includes adding water when mixing the solid waste and the crystalline layered sodium silicate. Water, just before mixing the solid waste and crystalline layered sodium silicate, and mixing, mixing the solid waste and crystalline layered sodium silicate, then adding water, The method of mixing as needed is mentioned. Moreover, after adding water to the solid waste containing a heavy metal beforehand, it can also mix with crystalline layered sodium silicate. By adopting such a method, it is possible to suppress the scattering of solid waste during operation. Although solid waste can be mixed after adding water to the crystalline layered sodium silicate, the crystalline layered sodium silicate crystal may be broken depending on the conditions. In this case, the crystal is not broken. It is necessary to perform mixing under conditions.
本発明において、重金属を含む固体廃棄物と前記結晶性層状珪酸ナトリウムとを水の存在下で混合する際の温度は、特に制限されるものではないが、取り扱いの点から氷結しない温度から９０℃であることが好ましい。また、混合時間も、使用する装置、固体廃棄物や結晶性層状珪酸ナトリウム等の形状により、均一に混合できる時間を適宜決定してやればよいが、通常、１分〜１日である。 In the present invention, the temperature at the time of mixing the solid waste containing heavy metal and the crystalline layered sodium silicate in the presence of water is not particularly limited, but it is 90 ° C. from the temperature at which it does not freeze from the point of handling. It is preferable that Further, the mixing time may be appropriately determined according to the shape of the apparatus used, solid waste, crystalline layered sodium silicate, etc., but it is usually 1 minute to 1 day.
また、本発明において、水の存在下で重金属を含む固体廃棄物と前記結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合する装置は、特に制限されるものではないが、一般的な混合装置方法を用いることができる。具体的には、回転容器型混練装置、固定容器型混練装置、ロール型混練装置、容器回転型混合装置、固定容器型混合装置、等の混合装置を用いることができる。 In the present invention, the apparatus for mixing the solid waste containing heavy metal and the crystalline layered sodium silicate in the presence of water is not particularly limited, but a general mixing apparatus method may be used. it can. Specifically, mixing apparatuses such as a rotating container type kneading apparatus, a fixed container type kneading apparatus, a roll type kneading apparatus, a container rotating type mixing apparatus, and a fixed container type mixing apparatus can be used.
本発明においては、重金属を含む固体廃棄物と結晶性層状珪酸ナトリウムとを水の存在下で、前記の条件で均一に混合することが、前記結晶性層状珪酸ナトリウムの性能を十分発揮させる上で重要となる。 In the present invention, the solid waste containing the heavy metal and the crystalline layered sodium silicate are uniformly mixed under the above conditions in the presence of water in order to sufficiently exhibit the performance of the crystalline layered sodium silicate. It becomes important.
本発明において、水の存在下で重金属を含む固体廃棄物と前記結晶性層状珪酸ナトリウムとを混合した混合物は、必要に応じて１１００℃以下で加熱し、スラグ化して処理することができる。前記混合物をスラグ化することにより、前記結晶性層状珪酸ナトリウムの使用量を低減することが可能となる。本発明においては、前記結晶性層状珪酸ナトリウムを重金属捕捉剤として、重金属を含む固体廃棄物と混合しているため、低温でのスラグ化が可能であり、７００℃の温度で十分に前記混合物をスラグ化できる。このように低温でスラグ化が可能なため、設備コスト及びエネルギーの低減を図ることができる。また、混合物を加熱する温度の下限は、混合物がスラグ化する温度であれば、特に制限されるものではないが、７００℃以上であり、より好ましくは８００℃以上である。７００℃以上の温度で混合物を加熱することにより、混合物が溶融し、スラグとなる。より安定してスラグを生成させるためには、重金属を含む固体廃棄物１００質量部に対し、結晶性層状珪酸ナトリウム１〜３０質量部の範囲で混合された混合物を、８００℃〜１１００℃で加熱することがより好ましい。 In this invention, the mixture which mixed the solid waste containing a heavy metal and the said crystalline layered sodium silicate in presence of water can be heated at 1100 degrees C or less as needed, and can be processed into slag. By making the mixture into slag, the amount of the crystalline layered sodium silicate used can be reduced. In the present invention, since the crystalline layered sodium silicate is used as a heavy metal scavenger and mixed with solid waste containing heavy metal, slag can be formed at a low temperature, and the mixture can be sufficiently obtained at a temperature of 700 ° C. Can be slag. Since slag can be formed at a low temperature in this way, the equipment cost and energy can be reduced. In addition, the lower limit of the temperature at which the mixture is heated is not particularly limited as long as the temperature at which the mixture becomes slag, but is 700 ° C or higher, more preferably 800 ° C or higher. By heating the mixture at a temperature of 700 ° C. or higher, the mixture melts and becomes slag. In order to generate slag more stably, a mixture mixed in the range of 1 to 30 parts by mass of crystalline layered sodium silicate with respect to 100 parts by mass of solid waste containing heavy metal is heated at 800 ° C. to 1100 ° C. More preferably.
以下において、実施例１を含む本発明の複数の実施例及び比較例を示すが、本発明は、これら実施例によって何等限定されるものではなく、特許請求の範囲によって特定されるものであることはいうまでもない。 In the following, a plurality of examples and comparative examples of the present invention including Example 1 will be shown, but the present invention is not limited in any way by these examples, and is specified by the claims. Needless to say.
［珪酸ナトリウムの同定及び結晶質の確認試験等］
以下において、本発明の固体廃棄物処理において用いる結晶性層状珪酸ナトリウムの同定及び結晶質の確認試験を行うが、本発明は、これら試験によって何等限定されるものではなく、特許請求の範囲によって特定されるものであることはいうまでもない。
[Identification of sodium silicate and confirmation test of crystal quality]
In the following, identification of crystalline layered sodium silicate used in the solid waste treatment of the present invention and confirmation test of crystallinity are performed, but the present invention is not limited to these tests, and is specified by the claims. It goes without saying that it is what is done.
ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ（モル比）が２になるように調製した珪酸ナトリウム水溶液を蒸発乾固させた後、７００℃で１時間焼成させた。次いで、これを粉砕し、粉末Ｘ線回折装置（島津製作所製ＸＤ−Ｄ１）にて測定し、結晶質であることを確認した。その際に得られたチャートを図１に示すと共に、このチャートを同定したところＮａ２Ｓｉ２Ｏ５であった。以後、これを結晶性珪曹と略記し、後記する実施例１ではこの焼成物を使用する。この結晶性珪曹１０ｇを２０℃のイオン交換水１００ｍｌに投入し、１０分間撹拌させた後ろ過した。このろ過物を風乾させたところ９ｇの白色粉末が得られ、これを上記と同じ粉末Ｘ線回折装置にて測定し、結晶質であることを確認した。この際得られたチャートを図２に示すと共に、このチャートを同定したところ結晶性層状珪酸ナトリウムの一種であるカネマイトであった。 また、そのろ液中の珪酸イオンをＩＣＰで分析したところ、液中の珪酸イオン濃度は１００ｐｐｍであり、このことから結晶性珪曹は９０％以上が実質的に固体であることも分かった。 An aqueous sodium silicate solution prepared so that the SiO 2 / Na 2 O (molar ratio) was 2 was evaporated to dryness and then calcined at 700 ° C. for 1 hour. Subsequently, this was grind | pulverized and it measured with the powder X-ray-diffraction apparatus (Shimadzu XD-D1), and confirmed that it was crystalline. The chart obtained at that time is shown in FIG. 1, and when this chart was identified, it was Na 2 Si 2 O 5 . Hereinafter, this is abbreviated as crystalline silica, and this fired product is used in Example 1 described later. 10 g of this crystalline silica was put into 100 ml of ion exchange water at 20 ° C., stirred for 10 minutes and then filtered. The filtrate was air-dried to obtain 9 g of white powder, which was measured with the same powder X-ray diffractometer as described above, and confirmed to be crystalline. The chart obtained at this time is shown in FIG. 2, and when this chart was identified, it was kanemite which is a kind of crystalline layered sodium silicate. Moreover, when the silicate ion in the filtrate was analyzed by ICP, the silicate ion concentration in the solution was 100 ppm. From this, it was found that 90% or more of the crystalline silicate was substantially solid.
以下に実施例及び比較例を示す。評価結果は表１にまとめた。 Examples and comparative examples are shown below. The evaluation results are summarized in Table 1.
実施例１
産業廃棄物焼却設備より排出された固体廃棄物Ａ（煤塵）１００ｇと結晶性珪曹２０ｇとをビーカー内で混合し、さらに水を３６ｇ加えて室温で１０分間撹拌した。３０分間静置後、混合物を取り出し、環境庁告示１３号法（日本）に従って、溶出試験を行い、重金属容出量を測定した。表１にその結果を示した。
Example 1
100 g of solid waste A (dust) discharged from an industrial waste incineration facility and 20 g of crystalline silica were mixed in a beaker, and 36 g of water was further added and stirred at room temperature for 10 minutes. After leaving still for 30 minutes, the mixture was taken out and an elution test was performed according to the Environmental Agency Notification No. 13 (Japan) to measure the amount of heavy metals. Table 1 shows the results.
比較例１
産業廃棄物焼却設備より排出された実施例１と同じ固体廃棄物Ａ（煤塵）１００ｇを環境庁告示１３号法（日本）に従って、溶出試験を行い、重金属容出量を測定した。表１にその結果を示した。
Comparative Example 1
An elution test was conducted on 100 g of the same solid waste A (dust) discharged from the industrial waste incineration facility in accordance with the Environmental Agency Notification No. 13 method (Japan), and the heavy metal output was measured. Table 1 shows the results.
比較例２
結晶性珪曹の替わりに水ガラス（ＪＩＳ-１号相当、濃度４０％）を使用すること以外、実施例１と同様の操作を行った。表１にその結果を示した。
Comparative Example 2
The same operation as in Example 1 was performed except that water glass (equivalent to JIS-1 and
実施例２
産業廃棄物焼却設備より排出された実施例１と同じ固体廃棄物Ａ（煤塵）１００ｇと結晶性珪曹５ｇとをビーカー内で混合し、さらに水を３０ｇ加えて室温で１０分間撹拌した。３０分間静置後、混合物を取り出し、得られた混合物を坩堝に入れ、電気炉で８００℃１時間加熱した。得られたスラグを粉砕、分級した後、環境庁告示１３号法（日本）に従って、溶出試験を行い、重金属容出量を測定した。表１にその結果を示した。
Example 2
100 g of the same solid waste A (dust) discharged from the industrial waste incineration facility as in Example 1 and 5 g of crystalline silicic acid were mixed in a beaker, 30 g of water was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 10 minutes. After standing for 30 minutes, the mixture was taken out, and the resulting mixture was put in a crucible and heated in an electric furnace at 800 ° C. for 1 hour. After the obtained slag was pulverized and classified, an elution test was performed according to the Environmental Agency Notification No. 13 method (Japan) to measure the heavy metal output. Table 1 shows the results.
比較例３
産業廃棄物焼却設備より排出された実施例１と同じ固体廃棄物Ａ（煤塵）１００ｇを坩堝に入れ、電気炉で８００℃１時間加熱した。坩堝内はスラグ化していなかった。この固体を、環境庁告示１３号法（日本）に従って、溶出試験を行い、重金属容出量を測定した。表１にその結果を示した。
Comparative Example 3
100 g of the same solid waste A (dust) discharged from the industrial waste incineration facility as in Example 1 was put in a crucible and heated in an electric furnace at 800 ° C. for 1 hour. The inside of the crucible was not slag. This solid was subjected to an elution test in accordance with the Environmental Agency Notification No. 13 (Japan) to measure the heavy metal output. Table 1 shows the results.
比較例４
比較例２と同じ操作で得られた混合物を坩堝に入れ、電気炉で８００℃１時間加熱した。内容物は発泡、飛散しており、評価を継続できなかった。
Comparative Example 4
The mixture obtained by the same operation as Comparative Example 2 was put in a crucible and heated in an electric furnace at 800 ° C. for 1 hour. The contents were foamed and scattered, and the evaluation could not be continued.
実施例３
産業廃棄物焼却設備より排出された固体廃棄物Ｂ（主灰）１００ｇと結晶性珪曹２０ｇとをビーカー内で混合し、さらに水を３６ｇ加えて室温で１０分間撹拌した。３０分間静置後、混合物を取り出し、環境庁告示１３号法（日本）に従って、溶出試験を行い、重金属容出量を測定した。表１にその結果を示した。
Example 3
100 g of solid waste B (main ash) discharged from an industrial waste incineration facility and 20 g of crystalline silicic acid were mixed in a beaker, and 36 g of water was further added and stirred at room temperature for 10 minutes. After leaving still for 30 minutes, the mixture was taken out and an elution test was performed according to the Environmental Agency Notification No. 13 (Japan) to measure the amount of heavy metals. Table 1 shows the results.
比較例５
産業廃棄物焼却設備より排出された実施例３と同じ固体廃棄物Ｂ（主灰）１００ｇを環境庁告示１３号法（日本）に従って、溶出試験を行い、重金属容出量を測定した。表１にその結果を示した。
Comparative Example 5
An elution test was conducted on 100 g of the same solid waste B (main ash) discharged from the industrial waste incineration facility as in Example 3 in accordance with the Environmental Agency Notification No. 13 (Japan), and the heavy metal output was measured. Table 1 shows the results.
実施例４
都市ごみ焼却設備より排出された固体廃棄物Ｃ（主灰と煤塵の混合物）１００ｇと結晶性珪曹２０ｇとをビーカー内で混合し、さらに水を３６ｇ加えて室温で１０分間撹拌した。３０分間静置後、混合物を取り出し、環境庁告示１３号法（日本）に従って、溶出試験を行い、重金属容出量を測定した。表１にその結果を示した。
Example 4
100 g of solid waste C (mixture of main ash and dust) discharged from a municipal waste incinerator and 20 g of crystalline silica were mixed in a beaker, and 36 g of water was further added and stirred at room temperature for 10 minutes. After leaving still for 30 minutes, the mixture was taken out and an elution test was performed according to the Environmental Agency Notification No. 13 (Japan) to measure the amount of heavy metals. Table 1 shows the results.
比較例６
都市ごみ焼却設備より排出された実施例４と同じ固体廃棄物Ｃ（主灰と煤塵の混合物）１００ｇを環境庁告示１３号法（日本）に従って、溶出試験を行い、重金属容出量を測定した。表１にその結果を示した。
Comparative Example 6
100 g of the same solid waste C (mixture of main ash and dust) discharged from the municipal waste incineration facility as in Example 4 was subjected to an elution test according to the Environmental Agency Notification No. 13 (Japan), and the heavy metal output was measured. . Table 1 shows the results.
実施例５
産業廃棄物焼却設備より排出された廃棄物Ａ（煤塵）１００ｇと結晶性珪曹２０ｇとをビーカー内で混合し、さらに水を３６０ｇ加えて室温で１０分間撹拌した。３０分間静置後、これをろ紙（５Ａ）でろ過し、得られた固体を環境庁告示１３号法（日本）に従って、溶出試験を行い、重金属容出量を測定した。また、前記固体をろ過した際のろ液に含まれる重金属量も測定した。表１にその結果を示した。
Example 5
100 g of waste A (dust) discharged from an industrial waste incineration facility and 20 g of crystalline silicic acid were mixed in a beaker, and 360 g of water was further added and stirred at room temperature for 10 minutes. After standing for 30 minutes, this was filtered with a filter paper (5A), and the resulting solid was subjected to an elution test according to the Environmental Agency Notification No. 13 method (Japan) to measure the heavy metal output. Moreover, the amount of heavy metals contained in the filtrate when the solid was filtered was also measured. Table 1 shows the results.
Claims (3)
Solid waste containing heavy metal and NaMSi x O 2x + 1 · yH 2 O (wherein M is sodium or hydrogen, x is a number from 1.9 to 4, y is a number from 0 to 20) A method for capturing a heavy metal from solid waste, characterized in that a mixture obtained by mixing crystalline layered sodium silicate in the presence of water is slag at a temperature of 700 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2009000607A (en) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Takuma Co Ltd | Method of stabilizing lead contained in burned ash |
-
2005
- 2005-08-18 JP JP2005237796A patent/JP2007050356A/en not_active Withdrawn
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