JP6083797B2

JP6083797B2 - 鉛含有石膏中の鉛除去方法

Info

Publication number: JP6083797B2
Application number: JP2013036598A
Authority: JP
Inventors: 裕己千葉
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-02-27
Also published as: JP2014161820A

Description

本発明は、鉛含有石膏中の鉛除去方法に関し、特に、セメント製造設備の塩素バイパスシステム等で生成した鉛含有石膏から鉛を除去する方法に関する。

従来、セメント製造におけるリサイクル資源の活用量の増加や、廃棄物のセメント原料化又は燃料化によるリサイクル推進に伴い、塩素バイパスダストの発生量もさらに増加することが予測されるため、その有効利用方法の開発が求められていた。

そこで、例えば、特許文献１に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法では、塩素バイパスダストを脱塩処理する際の設備コストを低く抑えると共に、セメントキルンの入口フード付近より抽気した燃焼ガスに含まれる硫黄分を除去して有効利用するため、抽気ガス中の二酸化硫黄を水酸化マグネシウムと消石灰とに反応させて脱硫して石膏を回収し、セメントの塩素濃度規格値２００ｐｐｍ以下の範囲では、塩水を含む石膏スラリーをそのままセメントミルへ供給し、２００ｐｐｍを超える場合には、塩素が過剰となる部分の塩水のみを分離し、排水処理・脱塩装置に供給する。

特開２００３−２９２３５０号公報

しかし、上記特許文献１に記載の方法等では、塩素バイパスダストに含まれる鉛成分が難溶性の硫酸鉛として回収石膏に含まれるため、回収石膏をセメントに添加する際に硫酸鉛を予め除去する必要がある。この鉛成分は、回収石膏の細粒側に存在するため、例えば、湿式サイクロンによって分級することも考えられるが、鉛成分を十分に分離することは難しく、実用化は困難であった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、塩素バイパスシステム等で生成した鉛含有石膏から低コストで鉛成分を除去し、回収石膏の純度を高め、用途の拡大に繋げることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、鉛含有石膏中の鉛除去方法であって、鉛含有石膏、カルボン酸塩及び水を混合することで、該鉛含有石膏に含まれる鉛成分を前記カルボン酸塩と反応させてキレート錯体を形成すると共に該キレート錯体を前記水に溶解させ、得られたスラリーを固液分離することで、前記鉛含有石膏から前記鉛成分を除去することを特徴とする。

本発明によれば、カルボン酸塩を含む液体に鉛成分を溶解させるだけで、鉛含有石膏から鉛成分を除去することができるため、低コストで鉛成分を除去することができ、回収石膏の純度を高めて用途の拡大を図ることができる。

上記鉛含有石膏中の鉛除去方法において、鉛含有石膏にカルボン酸塩水溶液を添加するか、鉛含有石膏を含むスラリーにカルボン酸塩を添加するか、鉛含有石膏にカルボン酸塩を添加した後スラリー化することができる。

また、前記鉛含有石膏を脱硫塔で生成したものとすることができ、該脱硫塔で前記カルボン酸塩水溶液を添加することができる。脱硫塔で鉛含有石膏にカルボン酸塩水溶液を添加するだけで石膏中の硫酸鉛を除去することができる。

さらに、前記鉛含有石膏を脱硫塔で生成したものとし、該脱硫塔の下流側に設置された該鉛含有石膏を溶解させる溶解槽で前記カルボン酸塩水溶液を添加することができる。溶解槽で鉛含有石膏にカルボン酸塩水を添加することで、より効果的に石膏中の硫酸鉛を除去することができる。

鉛含有石膏の重量に対して５倍以上２０倍以下の重量のカルボン酸塩水溶液を添加することでさらに効果的に石膏中の硫酸鉛を除去することができる。

また、前記カルボン酸塩水溶液の濃度を１０質量％以上３０質量％以下とすることでさらに効果的に石膏中の硫酸鉛を除去することができる。

さらに、前記鉛含有石膏をセメント製造設備の塩素バイパスシステムにおいて生成されたものとすることができ、塩素バイパスシステムから回収した鉛含有石膏から低コストで鉛成分を除去し、回収石膏の純度を高め、用途の拡大に繋げることができる。

以上のように、本発明によれば、塩素バイパスシステム等で生成した鉛含有石膏から低コストで鉛成分を除去し、回収石膏の純度を高め、用途の拡大を図ることができる。

本発明に係る鉛含有石膏中の鉛除去方法を適用した鉛除去装置の一例を示す概略図である。回収石膏に濃度の異なるギ酸ナトリウム水溶液を添加した試験の結果を示すグラフである。本発明に係る鉛含有石膏中の鉛除去方法を適用した鉛除去装置の他の例を示す概略図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る鉛含有石膏中の鉛除去方法を適用した鉛除去装置の一例を示し、この鉛除去装置１は、燃焼排ガスを脱硫する脱硫塔２と、脱硫塔２から排出された石膏スラリーＳ１にカルボン酸塩を添加する溶解槽３と、溶解槽３から排出された石膏スラリーＳ２を固液分離する固液分離機４とで構成される。

脱硫塔２は、例えば、セメントキルンの入口フード付近より抽気した燃焼ガスに含まれる二酸化硫黄を水酸化マグネシウムと消石灰とに反応させて脱硫するために備えられる。脱硫塔２では、燃焼ガス中のダストに含まれる鉛成分を含有する石膏スラリーＳ１が排出される。

溶解槽３は、脱硫塔２から排出された石膏スラリーＳ１と、カルボン酸塩とを反応させるために備えられる。溶解槽３において、石膏スラリーＳ１に含まれる難溶性の硫酸鉛はカルボン酸と反応して鉛(II)キレート錯体を形成し、水に溶解する。

固液分離機４は、溶解槽３から排出された石膏スラリーＳ２を固液分離するために備えられ、石膏スラリーＳ２をろ液Ｆ１とケーキＣ１とに分離する。ろ液Ｆ１には、上述のように溶解した錯体が含まれ、排水処理後に放流する。ケーキＣ１は、硫酸鉛等の鉛成分が除去されて純度が高められた石膏であって、セメント製造等に利用される。

次に、本発明に係る鉛含有石膏中の鉛除去方法の試験例について説明する。

塩素バイパスシステムから回収した石膏を、実施例１〜３として１％、５％、２０％のギ酸ナトリウム溶液と混合撹拌した場合、及び比較例として水のみと混合した場合について、混合撹拌後に生成されたＰｂＯ、ＣａＯ、ＳＯ₃の各々の濃度（質量％）を比較した。その結果を表１及び図２に示す。

表１及び図２に示すように、ギ酸ナトリウムの添加により、回収石膏中の鉛が液体側に除去され、ギ酸ナトリウム溶液の濃度が高いほどその効果が大きいことが分かる。すなわち、図２（ａ）によると、ギ酸ナトリウム水溶液の濃度が高くなるにつれてケーキ重量が減少し、さらに、図２（ｂ）より、ギ酸ナトリウム水溶液の濃度が高くなるにつれて回収石膏中のＰｂＯの濃度が低下している。これらより、回収石膏中に存在していた鉛成分がギ酸ナトリウム水溶液に溶解し、回収石膏から除去されたことが分かる。

図３は、本発明に係る鉛含有石膏中の鉛除去方法を適用した鉛除去装置の他の例を示し、この鉛除去装置１０は、燃焼排ガスを脱硫する脱硫塔１１と、脱硫塔１１から排出された石膏スラリーＳ３を固液分離する固液分離機１２とで構成される。

脱硫塔１１は、図１に示した脱硫塔２と同様、例えば、セメントキルンの入口フード付近より抽気した燃焼ガスに含まれる二酸化硫黄を水酸化マグネシウムと消石灰とに反応させて脱硫するために備えられるが、図３では、脱硫塔１１にカルボン酸塩を添加している。

固液分離機１２は、脱硫塔１１から排出された石膏スラリーＳ３を固液分離するために備えられ、この石膏スラリーＳ３は、脱硫塔１１でのカルボン酸塩の添加により鉛成分が液体に溶解している。そのため、溶解した硫酸鉛等の鉛成分がろ液Ｆ２側に回収される。ろ液Ｆ２は、排水処理後に放流する。一方、固液分離機１２で分離されたケーキＣ２は、鉛成分が除去されて純度が高められた石膏であって、セメント製造等に利用される。

図３に示す構成では、脱硫塔１１にカルボン酸塩を添加するため、図１の溶解槽３が不要になり、装置構成が簡略化され装置コストが削減される。

尚、上記実施の形態においては、本発明に係る鉛含有石膏中の鉛除去方法を、セメント製造設備の塩素バイパスシステムで生成した鉛含有石膏から鉛を除去する場合を例にとって説明したが、他の製造工程で生成された鉛含有石膏から鉛を除去する場合にも本発明に係る鉛含有石膏中の鉛除去方法を用いることができる。

また、鉛含有石膏に含まれる鉛成分をカルボン酸塩を含む液体に溶解させることができれば、そのために用いる方法は限定されず、鉛含有石膏にカルボン酸塩水溶液を添加したり、鉛含有石膏を含むスラリーにカルボン酸塩を添加したり、鉛含有石膏にカルボン酸塩を添加した後スラリー化してもよい。

さらに、実施例として回収石膏にギ酸ナトリウム水溶液を添加した場合を示したが、酢酸ナトリウム等その他のカルボン酸塩を用いることもできる。

１鉛除去装置
２脱硫塔
３溶解槽
４固液分離機
１０鉛除去装置
１１脱硫塔
１２固液分離機
Ｓ１〜Ｓ３スラリー
Ｆ１、Ｆ２ろ液
Ｃ１、Ｃ２ケーキ

Claims

鉛含有石膏、カルボン酸塩及び水を混合することで、該鉛含有石膏に含まれる鉛成分を前記カルボン酸塩と反応させてキレート錯体を形成すると共に該キレート錯体を前記水に溶解させ、
得られたスラリーを固液分離することで、前記鉛含有石膏から前記鉛成分を除去することを特徴とする鉛含有石膏中の鉛除去方法。
鉛含有石膏にカルボン酸塩水溶液を添加するか、鉛含有石膏を含むスラリーにカルボン酸塩を添加するか、鉛含有石膏にカルボン酸塩を添加した後スラリー化することを特徴とする請求項１に記載の鉛含有石膏中の鉛除去方法。
前記鉛含有石膏は、脱硫塔で生成したものであって、該脱硫塔で前記カルボン酸塩水溶液を添加することを特徴とする請求項２に記載の鉛含有石膏中の鉛除去方法。
前記鉛含有石膏は、脱硫塔で生成したものであって、該脱硫塔の下流側に設置された該鉛含有石膏を溶解させる溶解槽で前記カルボン酸塩を添加することを特徴とする請求項２に記載の鉛含有石膏中の鉛除去方法。
前記鉛含有石膏の重量に対して５倍以上２０倍以下の重量のカルボン酸塩水溶液を添加することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の鉛含有石膏中の鉛除去方法。
前記カルボン酸塩水溶液の濃度を１０質量％以上３０質量％以下とすることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の鉛含有石膏中の鉛除去方法。
前記鉛含有石膏は、セメント製造設備の塩素バイパスシステムにおいて生成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の鉛含有石膏中の鉛除去方法。