JP2002018395A

JP2002018395A - 廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JP2002018395A
Application number: JP2000204788A
Authority: JP
Inventors: Takeaki Ogami; 剛章大神; Tsutomu Suzuki; 務鈴木; Masaya Ida; 雅也井田; Keiichi Miura; 啓一三浦
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2002-01-22
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: JP3625270B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ダスト等の廃棄物の処理方法において、処
理系全体の排液量を軽減して排液処理の負担を軽減した
処理方法を提供する。【解決手段】廃棄物を水浸出して脱塩する工程、その
排水処理工程、水浸出工程で得た脱塩ケーキを酸浸出す
る工程、酸浸出濾液から銅および亜鉛を回収する工程、
酸浸出した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する処理方法におい
て、亜鉛回収後の濾液を水浸出工程に循環すると共に鉛
回収後の濾液を亜鉛回収工程ないし水浸出工程に循環し
て再利用することにより処理系の排液量を低減したこと
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、各種廃棄物に含ま
れる銅、亜鉛、鉛などの重金属類を分離除去する処理工
程において、各処理工程から排出される処理排液を前工
程に循環して再利用することにより、処理系の排液量を
大幅に低減した処理方法に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】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焼却灰、飛灰、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ダストなど各種の煤塵や焼却灰ない
し飛灰(ダスト)には塩素と共に数％程度の銅、鉛、亜鉛
等の重金属類が含まれており、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類が溶出して環境汚染
を引き起こす問題があり、これらの金属類をできるだけ
分離除去することが求められている。

【０００３】そこで、本発明者等はこの廃棄物を硫酸で
処理して銅や亜鉛を溶出させ、その浸出濾液からこれら
の金属を回収し、一方、硫酸浸出スラリーの固形分をア
ルカリ浸出して鉛分を液中に溶出させ、これを沈澱させ
て分離することにより、廃棄物から重金属類を効率よく
分離除去して無害化する処理方法を先に提案した（特願
平11-235370号、特願平11-224302号）。この処理方法は
廃棄物に含まれている銅や鉛、亜鉛を効率よく分離で
き、しかもアルカリ浸出スラリーの固形分をセメント原
料として利用できる利点を有する。

【０００４】

【発明の解決課題】本発明は、上記処理方法を更に改善
し、各処理工程から排出される排液を循環使用できるよ
うにし、これによって処理系全体の排液量を大幅に減少
して排液処理の負担を軽減したものである。

【０００５】

【課題を解決する手段】すなわち、本発明は、（１）廃
棄物を水浸出して脱塩する工程、その排水処理工程、水
浸出工程で得た脱塩ケーキを酸浸出する工程、酸浸出濾
液から銅および亜鉛を回収する工程、酸浸出した固形分
をアルカリ浸出する工程、アルカリ浸出濾液から鉛を回
収する工程を有する処理方法において、亜鉛回収後の濾
液を水浸出工程に循環すると共に鉛回収後の濾液を亜鉛
回収工程ないし水浸出工程に循環して再利用することに
より処理系の排液量を低減したことを特徴とする廃棄物
の処理方法に関する。

【０００６】本発明の処理方法は、具体的には、例えば
（２）酸浸出濾液からｐＨ１〜４の液性下で銅を沈澱さ
せて回収した後に、その濾液をｐＨ９〜１２に調整して
亜鉛を水酸化物に転じて沈澱させ、さらにｐＨ１３〜１
４のアルカリ浸出濾液から鉛を沈澱させて回収し、亜鉛
回収後の濾液および鉛回収後の濾液をアルカリ源として
前工程に循環して再利用することにより亜鉛回収後およ
び鉛回収後の排液処理を不要とした処理方法、（３）水
浸出工程の脱塩ケーキの洗浄排水、酸浸出スラリーの固
形分の洗浄排水、銅回収工程および亜鉛回収工程の固形
分の洗浄排水、アルカリ浸出スラリーの固形分の洗浄排
水を前工程に循環して再利用する処理方法である。

【０００７】

【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。本発明に係る処理方法の一例を図１
に示す。図示するように、本発明の処理方法は、水洗
(水浸出)工程とその排水処理工程、水洗工程で得た脱塩
ケーキの酸浸出工程、酸浸出濾液から銅および亜鉛を回
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によって形成さ
れている。

【０００８】上記処理方法において、塩素および銅、
鉛、亜鉛などの重金属類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、硫酸等を加えてスラリー化し、銅分および亜鉛
分を液中に溶出する。この酸浸出スラリーの液分から銅
および亜鉛を回収する。一方、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)をセメント原料として利用する。さらにその濾液
から鉛を回収する。以下、各処理工程を順に説明する。

【０００９】(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や焼却
灰、飛灰、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ダストなど各種
の煤塵や焼却灰ないし飛灰を含む。これらの廃棄物には
塩化カルシ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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】上記脱塩ケーキは解砕して酸浸出工程に送
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。

【００１３】(II)酸浸出工程解砕した脱塩ケーキに酸を加えて銅および亜鉛を溶出さ
せる。ここで用いる酸は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酸が
適当であり、具体的には硫酸が好ましい。スラリーは固
液比５００g/l以下が適当であり、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ことがあるので好ましくない。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、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。

【００１４】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、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。

【００１５】一方、酸浸出工程で固液分離した濾液に、
液中の銅よりも卑な金属、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。

【００１６】銅を回収した後の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
しているので、苛性ソーダ等を添加し、濾液をｐＨ９.
５〜１２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、これを固液分離して亜鉛を回収する。この
銅回収工程および亜鉛回収工程において、固液分離した
銅沈澱物および水酸化亜鉛沈殿物を洗浄し、その洗浄排
水を水浸出工程に循環して再利用する。

【００１７】(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/l
以上、好ましくは２mol/l以上が適当である。またスラ
リーの固液比は２００g/l以下が適当であり、１００g/l
以下が好ましい。スラリーの液性はｐＨ１３.５以上が
適当である。このアルカリ処理によって固形分中の硫酸
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、ｐＨ１２.５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１３.５未満の場合に
は石膏が殆ど分解されず、これより高いアルカリ域にお
いて水酸化カルシウムに転じる。従って、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、浸
出スラリーのｐＨ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。

【００１８】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。さらに鉛は溶
出して濾液に含まれるので、この固形分には鉛が実質的
に含まれておらず、また銅や亜鉛も予め除去されている
のでこれらの重金属類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。

【００１９】アルカリ浸出スラリーを固液分離した濾液
には鉛が溶存しているので、これに水硫化ソーダなどの
硫化剤を加えて液中の鉛を硫化物に転じて沈澱させる。
硫化剤の添加量は液中の鉛含有量に対して１〜２当量が
適当である。これを濾過して硫化鉛を回収する。回収し
た硫化鉛を鉛製錬の原料として利用すれば、硫黄分を発
熱源として利用することができる。また、硫化鉛を分離
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。

【００２０】以上のように、水洗(水浸出)工程の脱塩ケ
ーキの洗浄排水、硫酸浸出スラリーを固液分離して得た
固形分の洗浄排水、銅回収工程において固液分離して回
収した銅沈殿物の洗浄排水、亜鉛回収工程において固液
分離して回収した亜鉛沈澱物の洗浄排水、アルカリ浸出
スラリーを固液分離して得た固形分の洗浄排水をおのお
の水浸出工程、酸浸出工程、またはアルカリ浸出工程に
循環して再利用し、これによって酸浸出工程からアルカ
リ浸出工程に至る処理工程において排水を出さないよう
にし、処理系全体の排水量を大幅に低減する。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例によって以下に具体的に示
す。〔実施例１〕溶融スラグ飛灰２０kgに水６７Lを加えて
水性スラリーとし、スラリーの液性をｐＨ１２に調整し
て水浸出を行った。このスラリーをフィルタープレスで
濾過し脱塩ケーキ６.９kgを得た。この脱塩ケーキをそ
の同重量の水で洗浄し、この洗浄排水を水浸出槽に循環
して再利用した。脱塩ケーキの固液分離によって生じた
濾液７３Lに硫酸第一鉄１.７kｇを添加し、沈澱(水酸化
鉄)９００ｇを固液分離した後に、その濾液７２Lに次亜
塩素酸ソーダ３２mlを添加し、溶液のＣＯＤを基準値以
下に低減して排水した。一方、脱塩ケーキ６.９kgを解
砕し、これに水７Lおよび濃度４Ｎの硫酸を３L加えてｐ
Ｈ３の硫酸浸出スラリーとし、攪拌後、固液分離した。
回収した固形分を水で洗浄し、その洗浄排水２Lを硫酸
浸出槽に循環して再利用した。一方、硫酸浸出スラリー
の濾液１４Lに亜鉛粉末２８０ｇを添加して攪拌し、沈
澱物を固液分離して銅２４０ｇを回収した。さらに、銅
回収後の濾液１４Lに後工程の鉛回収で生じた濾液(約pH
13)を添加してｐＨ９.５〜１１に調整し、沈殿物を固液
分離して水酸化亜鉛６３０ｇを回収した。この銅回収お
よび亜鉛回収の際に、回収した銅沈澱物および水酸化亜
鉛沈澱物を水で洗浄し、その洗浄排水８００ml、3000ml
をおのおの水浸出工程に循環して再利用した。さらに、
硫酸浸出スラリーを固液分離した固形分３.７kgに水２
１Lと苛性ソーダ(48％濃度)２５Lを加えてｐＨ１３.７
のアルカリ浸出スラリーとし、攪拌後、固液分離し、水
酸化カルシウムからなる固形分２.２kgを得た。この固
形分を洗浄し、その洗浄排水２.５Lをアルカリ浸出槽に
循環して再利用した。さらに固形分を分離した濾液２７
Lに水硫化ソーダ６２ｇを加え、沈澱物を固液分離して
硫化鉛１８０ｇを回収した。また、硫化鉛の固液分離に
よって生じた濾液の一部(６L)を亜鉛回収工程に循環
し、アルカリ源として再利用した。さらに濾液の残り全
て(２２L)を水浸出工程に循環して再利用した。

【００２２】〔比較例１〕実施例１において、脱塩ケー
キの洗浄排水、硫酸浸出スラリーの固形分の洗浄排水、
銅沈殿物の洗浄排水、水酸化亜鉛沈澱物の洗浄排水、ア
ルカリ浸出スラリー固形分の洗浄排水、硫化鉛を分離し
た後の濾液を前工程に循環せずに排水処理した以外は実
施例１と同様にして廃棄物を処理した。最終的に水浸出
工程から排出される排液量は７７L、亜鉛回収後の排液
量は２４L、鉛回収後の排液量は２７Lであり、何れも排
液はアルカリ性ないし強アルカリ性であるので中和処理
が必要であった。

【００２３】以上のように、実施例１では亜鉛回収後お
よび鉛回収後の排液は全量が前工程に循環されるので、
最終的な排液は水浸出工程から排出されるもの限られ、
その排液量は７２Lであり、比較例１に比べて排液量が
４３.７％低減された。また、排液の中和処理の負担が
大幅に軽減された。

【００２４】

【発明の効果】本発明の処理方法によれば、各処理工程
から排出される排液を循環使用できるようにし、これに
よって処理系全体の排液量を大幅に減少して排液処理の
負担を軽減することができる。

【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 (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｂ 7/00 Ｃ２２Ｂ 3/00 Ｑ 7/02 Ｕ 7/04 Ａ 13/00 13/04 19/00 19/22 // Ｃ２２Ｂ 15/00 15/12 (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 AA36 BA05 CA13 CA35 CA40 CA41 CC03 CC12 DA02 DA10 DA11 4K001 AA09 AA20 AA30 BA12 BA14 BA24 DB02 DB07 DB08 DB18 DB23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を水浸出して脱塩する工程、その
排水処理工程、水浸出工程で得た脱塩ケーキを酸浸出す
る工程、酸浸出濾液から銅および亜鉛を回収する工程、
酸浸出した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する処理方法におい
て、亜鉛回収後の濾液を水浸出工程に循環すると共に鉛
回収後の濾液を亜鉛回収工程ないし水浸出工程に循環し
て再利用することにより処理系の排液量を低減したこと
を特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項２】酸浸出濾液からｐＨ１〜４の液性下で銅
を沈澱させて回収した後に、その濾液をｐＨ９〜１２に
調整して亜鉛を水酸化物に転じて沈澱させ、さらにｐＨ
１３〜１４のアルカリ浸出濾液から鉛を沈澱させて回収
し、亜鉛回収後の濾液および鉛回収後の濾液をアルカリ
源として前工程に循環して再利用することにより亜鉛回
収後および鉛回収後の排液処理を不要とした請求項１の
処理方法。
【請求項３】水浸出工程の脱塩ケーキの洗浄排水、酸
浸出スラリーの固形分の洗浄排水、銅回収工程および亜
鉛回収工程の固形分の洗浄排水、アルカリ浸出スラリー
の固形分の洗浄排水を前工程に循環して再利用する請求
項１または２の処理方法。