JP2005137982A - 固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法及びその分離回収システム。 - Google Patents
固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法及びその分離回収システム。 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 高温腐食対策が不要であり作業環境の安全性が高く、かつ、効率的に固体廃棄物から重金属を分離する方法及びその分離回収システムを提供する。
【解決手段】カルシウム化合物含有率が1.0重量%未満の前記固体廃棄物に塩酸を加えて混練し、該固体廃棄物中に含まれる重金属を塩素化させて重金属塩化物を有する混練物を作成する工程と、前記混練物を600〜1200℃に加熱して前記重金属塩化物を揮発分離する工程と、を具備することを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】カルシウム化合物含有率が1.0重量%未満の前記固体廃棄物に塩酸を加えて混練し、該固体廃棄物中に含まれる重金属を塩素化させて重金属塩化物を有する混練物を作成する工程と、前記混練物を600〜1200℃に加熱して前記重金属塩化物を揮発分離する工程と、を具備することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、溶融飛灰や焼却飛灰といった固体廃棄物中に含まれる重金属を揮発分離する方法及びそのシステムに関する。
従来、我が国では、一般都市ごみ、並びに種々の産業廃棄物の無害化および資源化を目的として、溶融固化処理の普及が進んでいるが、今後も重金属を高濃度に含む固体廃棄物(溶融飛灰等)の発生量の増加が見込まれている。現在、溶融固化処理によって排出される溶融飛灰の大部分は、重金属固定剤を用いて飛灰中に含まれる重金属の固定化を行った後、埋立処分が行われている。この溶融飛灰には亜鉛及び鉛が通常、数重量%〜十数重量%含まれており、この金属含有濃度は鉛および亜鉛の粗鉱にも匹敵することから、今後の溶融飛灰の処理方法については、有価物として金属をリサイクルすることが期待できる。
一方、めっき工場からは、有害金属を含むめっきスラッジが全国で年間10万トン以上発生している。これらのめっきスラッジには、クロム、亜鉛、ニッケル及び銅等の金属成分が十数重量%以上含まれているにも拘らず、そのほとんどが埋立処分されている。めっきスラッジは、焼却・減容化処理により埋立処分量の削減が行われてきたが、上記金属成分を含む焼却灰が発生し、焼却灰中に含まれている水溶性金属成分の溶出による土壌汚染の問題が発生している。
これらの重金属を含む固体廃棄物の処理方法として、例えば特許2792444号には、湿式処理によって金属を溶出し、次いで金属の種類毎にこれを濃縮し、各金属を非鉄精錬用原料として使用できる程度の濃縮物として回収し精錬する方法が提案されている(特許文献1参照)。
また、固体廃棄物の湿式処理によって生じた溶出液の回収方法として特開2003−82489号には湿式処理によって生じた溶出液を電解して重金属を析出回収する方法が提案されている(特許文献2参照)。
また、本発明者らは、固体廃棄物中の重金属類の分離回収を湿式ではなく、乾式で行う方法を研究し、特開2002−136943号において水蒸気を含まない塩素ガス雰囲気下で固体廃棄物を反応温度600〜750℃に加熱し、固体廃棄物中に含まれる重金属を塩化揮発させると共に固体廃棄物中のダイオキシンも同時に熱分解させる方法を提案している(特許文献3参照)。
さらに、乾式で焼却灰または飛灰から重金属類を除去する方法として特開2000−301103号には、焼却灰または飛灰を塩素、塩素化合物又は塩素イオンの存在下で混練して、該焼却灰または飛灰中に含まれる重金属類と亜鉛化合物及び/又はスズ化合物を塩化物とする塩素化工程と、この焼却灰または飛灰の混練物を600〜900℃に加熱して塩化亜鉛及び/又は塩化スズとともに重金属類の塩化物を揮発除去する加熱除去工程とを有することを特徴とする焼却灰または飛灰の無害化処理方法が提案されている(特許文献4参照)。
しかし、これらの技術には以下に示すような問題が存在している。
まず、特許文献1に示す重金属を含む固体廃棄物の処理方法においては、処理工程が複雑であり、加えて濃縮物が水酸化物や硫化物からなるスラッジであるため容積が大きいと共に有害物でもあることから運搬しにくいという問題がある。
まず、特許文献1に示す重金属を含む固体廃棄物の処理方法においては、処理工程が複雑であり、加えて濃縮物が水酸化物や硫化物からなるスラッジであるため容積が大きいと共に有害物でもあることから運搬しにくいという問題がある。
また、特許文献2に開示されている重金属の析出回収方法は、特許文献1に示される重金属を含む固体廃棄物の処理方法における欠点はないものの、湿式処理方式である以上、大量処理には不向きであり、かつ、処理対象廃棄物中に含有される重金属の量が少ない場合には適用が困難であるという問題があった。
また、特許文献3に開示されている重金属を塩化揮発させる方法は、固体廃棄物を高温下で塩素ガスと反応させるため装置内部の高温腐食対策及び塩素ガスに対する作業環境の安全性確保並びに大気排出塩のための適切な排ガス処理が必要であるという問題がある。
さらに、特許文献4に開示されている焼却灰または飛灰の無害化処理方法は、その塩素化工程で塩化物として塩化鉄や塩化アンモニウム、塩化ビニル等を用いているが、これらの塩化物と重金属との反応性はあまり高くはない。また、処理対象廃棄物中に水酸化カルシウム等のカルシウム化合物が含まれている上記のような塩素化合物は、そのほとんどが重金属の塩化反応ではなく水酸化カルシウム等の中和反応に消費されてしまうという問題があった。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、高温腐食対策が不要であり作業環境の安全性が高く、かつ、効率的に固体廃棄物から重金属を回収する方法及びそのシステムを提供することを目的とする。
上記目的に鑑み本発明者が鋭意研究した結果、固体廃棄物中の重金属を分離する方法として腐食性の強い塩素ガスに代えて廃塩酸を有効利用することを考え出した。即ち、塩酸を固体廃棄物に直接添加して常温下で混練すると前記固体廃棄物中に含まれている重金属が下式の塩化反応によって重金属塩化物となることを見出した。
MexOy+2yHCl → xMeCl2↑+yH2O−(y−x)Cl2
(式中、MeはCu,Pb,Zn等の重金属を意味し、x及びyは化学量論係数を
意味する。)
(式中、MeはCu,Pb,Zn等の重金属を意味し、x及びyは化学量論係数を
意味する。)
一方、固体廃棄物中にカルシウム化合物が一定量(1.0重量%)以上含まれている場合には、固体廃棄物に直接塩酸を加えて混練しても加えられた塩酸はカルシウム化合物である水酸化カルシウム等の中和反応に優先的に消費されるので、固体廃棄物中の重金属と塩酸との塩化反応が進みにくいことが確認されている。
この場合には塩酸とカルシウム化合物とが反応して生成したカルシウム塩化物を利用し、このカルシウム塩化物と固体廃棄物中の重金属とを塩化反応させる下式の方法が有効であることを見出した。
この場合には塩酸とカルシウム化合物とが反応して生成したカルシウム塩化物を利用し、このカルシウム塩化物と固体廃棄物中の重金属とを塩化反応させる下式の方法が有効であることを見出した。
Ca(OH)2+2HCl → CaCl2+2H2O
MexOy+yCaCl2 → xMeCl2↑+yCaO−(y−x)Cl2
(式中、MeはCu,Pb,Zn等の重金属を意味し、x及びyは化学量論係数を
意味する。)
MexOy+yCaCl2 → xMeCl2↑+yCaO−(y−x)Cl2
(式中、MeはCu,Pb,Zn等の重金属を意味し、x及びyは化学量論係数を
意味する。)
上記の研究結果に基づき、本発明の請求項1に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は、カルシウム化合物含有率が1.0重量%未満の前記固体廃棄物に塩酸を加えて混練し、該固体廃棄物中に含まれる重金属を塩素化させて重金属塩化物を有する混練物を作成する工程と、前記混練物を600〜1200℃に加熱して前記重金属塩化物を揮発分離する工程と、を具備することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項2に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は、カルシウム化合物含有率が1.0重量%以上の前記固体廃棄物に塩酸を加えて混練し、該固体廃棄物中に含まれるカルシウム化合物を塩素化させて塩化カルシウムを有する混練物を作成する工程と、前記混練物を600〜1200℃に加熱して、前記塩化カルシウムと該混練物中に含まれる重金属とを塩化反応させ、重金属塩化物として揮発分離する工程と、を具備することを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は、請求項1において、前記固体廃棄物に対する塩酸の添加量は該固体廃棄物中の重金属量に対する当量比が1.0〜3.0であることを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は、請求項2において、前記固体廃棄物に対する塩酸の添加量は、該固体廃棄物中のカルシウム及び重金属の総量に対する当量比が1.0〜2.0であることを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は、請求項1乃至4において前記固体廃棄物に加える塩酸が廃塩酸であることを特徴とするものである。
さらに、請求項6に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離回収システムは、定量切り出し可能な固体廃棄物の貯蔵装置と、前記貯蔵装置から切り出された前記固体廃棄物に塩酸を加えて混練し塩化物を生成するための混練装置と、前記混練装置内の固体廃棄物に塩酸を加えるための塩酸注入装置と、前記混練装置から排出された前記固体廃棄物を加熱して重金属塩化物を揮発分離するための加熱処理装置と、前記加熱処理装置に連通接続され揮発分離した前記重金属塩化物を捕集するための捕集装置と、前記捕集装置に連通接続されて前記加熱処理装置内で発生した有毒ガスの浄化処理を行うためのガス浄化装置と、前記ガス浄化装置に連通接続されて前記加熱処理装置から発生する前記重金属塩化物及び有毒ガスを吸引するための吸引装置と、前記加熱処理装置から排出された前記固体廃棄物の残渣を冷却するための冷却装置と、を具備することを特徴とするものである。
上記の説明から明らかなように本発明の請求項1記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は、カルシウム化合物含有率が1.0重量%未満である前記固体廃棄物中に含まれる重金属を、常温の下で重金属塩化物とすることができ、重金属塩化物を加熱して揮発分離することができる。これにより高温腐食対策を必要とせず作業環境の安全性も高い状態で重金属塩化物の効率的な分離が可能となる。
また、請求項2記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は、カルシウム化合物含有率が1.0重量%以上の前記固体廃棄物に塩酸を加えて混練し、該固体廃棄物中に含まれるカルシウム化合物を塩素化させて塩化カルシウムを有する混練物を作成する工程と、前記混練物を600〜1200℃に加熱して、前記塩化カルシウムと該混練物中に含まれる重金属とを塩化反応させ、重金属塩化物として揮発分離する工程と、を具備するため、添加した塩酸を無駄にすることなく効率的に重金属塩化物を揮発分離することができる。
また、請求項3に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は請求項1において、前記固体廃棄物に対する塩酸の添加量は該固体廃棄物中の重金属量に対する当量比が1.0〜3.0であることを特徴とするため、固体廃棄物の混練物を加熱する工程において塩化水素ガスの発生を抑えることができる。
さらに、請求項4に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は、請求項2において、前記固体廃棄物に対する塩酸の添加量は、該固体廃棄物中のカルシウム及び重金属の総量に対する当量比が1.0〜2.0であることを特徴とするため、固体廃棄物の混練物を加熱する工程において塩化水素ガスの発生を抑えることができる。
また、請求項5に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は、請求項1乃至4において前記固体廃棄物に加える塩酸が廃塩酸であることを特徴とするため、廃塩酸の有効活用ができるため省資源化及びコストダウンが可能となる。
さらに、請求項6に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離回収システムは、定量切り出し可能な固体廃棄物の貯蔵装置と、前記貯蔵装置から切り出された前記固体廃棄物に塩酸を加えて混練し塩化物を生成するための混練装置と、前記混練装置内の固体廃棄物に塩酸を加えるための塩酸注入装置と、前記混練装置から排出された前記固体廃棄物を加熱して重金属塩化物を揮発分離するための加熱処理装置と、前記加熱処理装置に連通接続され揮発分離した前記重金属塩化物を捕集するための捕集装置と、前記捕集装置に連通接続されて前記加熱処理装置内で発生した有毒ガスの浄化処理を行うためのガス浄化装置と、前記ガス浄化装置に連通接続されて前記加熱処理装置から発生する前記重金属塩化物及び有毒ガスを吸引するための吸引装置と、前記加熱処理装置から排出された前記固体廃棄物の残渣を冷却するための冷却装置と、を具備することを特徴とするため固体廃棄物から重金属を効率的に揮発分離して回収できると共に、加熱時に発生した有毒ガスの無害化及び反応残渣の処理も可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本発明は、カルシウム化合物の含有率が1.0重量%未満の固体廃棄物に塩酸を添加して混練することによって前記固体廃棄物中に含まれる重金属を重金属塩化物とし、その混練物を600〜1200℃に加熱して重金属塩化物を揮発分離することを特徴とする。すなわち、固体廃棄物を塩酸と混練することで該固体廃棄物中に含まれる重金属を直接塩化物とする方法である。
なお、固体廃棄物中に含まれるカルシウム化合物の含有率が1.0重量%以上の場合には、添加した塩酸のほとんどが水酸化カルシウム等といったカルシウム化合物の中和反応に消費されてしまうので重金属塩化物を十分に揮発分離することはできない。従って、この場合には後述する本発明の第二の方法が適切である。
本発明において「重金属」とは、アルミニウム及びその合金以外の金属を意味し、酸化鉛のような重金属化合物の他に重金属単体も含まれる。
なお、固体廃棄物中に含まれるカルシウム化合物の含有率が1.0重量%以上の場合には、添加した塩酸のほとんどが水酸化カルシウム等といったカルシウム化合物の中和反応に消費されてしまうので重金属塩化物を十分に揮発分離することはできない。従って、この場合には後述する本発明の第二の方法が適切である。
本発明において「重金属」とは、アルミニウム及びその合金以外の金属を意味し、酸化鉛のような重金属化合物の他に重金属単体も含まれる。
塩酸は、固体廃棄物中の重金属モル量に対して当量比が1.0〜3.0の範囲が望ましい。ここで「当量比」とは、例えば重金属化合物である酸化鉛(PbO)と塩酸(HCl)との間には、PbO +2HCl→PbCl2+H2Oという塩化反応が生じる。この反応式においてはPbOが1モルに対してHClは2モル反応しているが、重金属化合物(PbO)モル量の当量比が1に相当する塩酸(HCl)は2モルであり、当量比が2に相当するHClは4モルであることを意味する。
また、加熱して重金属塩化物を揮発する工程における加熱保持の時間は、既に混練物中に含まれる重金属分のほとんどが低沸点の塩化物となっているため長時間は必要でなく、10〜120分間程度で十分である。そして、加熱温度は揮発分離の対象となる重金属の融点以上が望ましく、具体的には600〜1200℃の範囲が好ましい。
また、加熱して重金属塩化物を揮発する工程における加熱保持の時間は、既に混練物中に含まれる重金属分のほとんどが低沸点の塩化物となっているため長時間は必要でなく、10〜120分間程度で十分である。そして、加熱温度は揮発分離の対象となる重金属の融点以上が望ましく、具体的には600〜1200℃の範囲が好ましい。
一方、固体廃棄物中のカルシウム化合物含有率が1.0重量%以上の場合には、
上述したように、添加した塩酸のほとんどが固体廃棄物中に含まれるカルシウム化合物の中和反応に消費されてしまうので、当該固体廃棄物と塩酸とを混練してもその固体廃棄物中に含まれる重金属を十分に重金属塩化物とすることができない。
従って、この場合には、まず固体廃棄物と塩酸とを混練して当該固体廃棄物中に含まれるカルシウム化合物を塩化カルシウムとし、その混練物を600〜1200℃に加熱して前記塩化カルシウムと前記固体廃棄物中に含まれる重金属を塩化反応させ、重金属塩化物として揮発分離する本発明の第二の方法が適切である。
上述したように、添加した塩酸のほとんどが固体廃棄物中に含まれるカルシウム化合物の中和反応に消費されてしまうので、当該固体廃棄物と塩酸とを混練してもその固体廃棄物中に含まれる重金属を十分に重金属塩化物とすることができない。
従って、この場合には、まず固体廃棄物と塩酸とを混練して当該固体廃棄物中に含まれるカルシウム化合物を塩化カルシウムとし、その混練物を600〜1200℃に加熱して前記塩化カルシウムと前記固体廃棄物中に含まれる重金属を塩化反応させ、重金属塩化物として揮発分離する本発明の第二の方法が適切である。
この場合の塩酸の添加量は固体廃棄物中のカルシウム化合物及び重金属の総モル量に対して当量比が1.0〜2.0の範囲が望ましい。また、加熱して塩化カルシウムと重金属とを塩化反応させるための保持時間は、塩化カルシウムと固体廃棄物中に含まれる重金属との塩化反応に要する時間を考慮すると60〜240分間程度が好ましい。さらに、加熱温度は対象となる重金属の融点以上とすることが望ましいため本願の第一発明と同様、600〜1200℃程度が好ましい。
塩酸を上述した当量比の範囲を超える量添加することは加熱処理する工程において有毒な塩化水素ガスの発生につながるため避けるべきである。なお、添加する塩酸の濃度は5〜36vol%の範囲が好ましい。また、塩酸には、鋼線製造工場やメッキ工場の酸洗浄工程等から排出される廃塩酸を用いることができる。
本発明における「固体廃棄物」には、一般都市ごみ、自動車シュレッダーダスト、医療廃棄物、下水汚泥、廃プラスチック、建設廃材、ゴミ固形化燃料(RDF)、めっきスラッジなどを溶融固化処理した際に生じる溶融飛灰及びそれらの焼却処理によって生じた焼却飛灰が含まれる。
本発明における「固体廃棄物」には、一般都市ごみ、自動車シュレッダーダスト、医療廃棄物、下水汚泥、廃プラスチック、建設廃材、ゴミ固形化燃料(RDF)、めっきスラッジなどを溶融固化処理した際に生じる溶融飛灰及びそれらの焼却処理によって生じた焼却飛灰が含まれる。
本発明の重金属化合物を加熱して揮発分離する工程においては、加熱処理装置内に通気ガスを送風して混練物を600〜1200℃に加熱して行う。
ここで、カルシウム化合物の含有量が1.0重量%以上の固体廃棄物を処理する本発明の第二の方法の場合には、塩化カルシウムと固体廃棄物中に含まれる重金属との塩化反応、ならびに生成した重金属塩化物の揮発分離は同時に進行することとなる。なお、加熱処理装置への通気ガスは、空気でも良いがダイオキシン類の再合成が生じる恐れがあるため窒素ガスの方がより好ましい。
ここで、カルシウム化合物の含有量が1.0重量%以上の固体廃棄物を処理する本発明の第二の方法の場合には、塩化カルシウムと固体廃棄物中に含まれる重金属との塩化反応、ならびに生成した重金属塩化物の揮発分離は同時に進行することとなる。なお、加熱処理装置への通気ガスは、空気でも良いがダイオキシン類の再合成が生じる恐れがあるため窒素ガスの方がより好ましい。
揮発した重金属塩化物はバグフィルターなどの捕集装置にて捕集する。捕集温度は、250℃以下であることが好ましく、濾布の耐熱性を考慮すると180℃程度であることがより好ましい。加熱処理装置において加熱処理中に微量の塩化水素ガス及びその他の有害ガスが発生するが、これらの有害ガスは、消石灰吹込バグフィルターなどのガス浄化装置にて無害化するための脱塩処理を行う。ガス浄化装置として消石灰吹込バグフィルターを用いた場合、当該ガス浄化装置から排出される捕集灰には排ガスの脱塩処理によって生成した塩化カルシウム及び未反応の消石灰が含まれるが、これらの捕集灰は本発明の重金属及びカルシウム化合物の塩素化工程における重金属塩化助剤として再利用することが可能である。
一方、加熱処理装置から排出された反応残渣は、ダイオキシンの再合成を防止するため冷却装置において200℃付近まで急冷させてから排出する。
一方、加熱処理装置から排出された反応残渣は、ダイオキシンの再合成を防止するため冷却装置において200℃付近まで急冷させてから排出する。
以下、本発明の実施例について説明する。図1は、本発明における固体廃棄物からの重金属を分離する方法、更には分離された重金属を回収するためのシステムの一例についての概念図である。
前記システムは、定量切り出し可能なスクリューフィーダ1を備えた固体廃棄物の貯蔵装置としてのホッパ2と、前記ホッパ2から切り出された前記固体廃棄物に塩酸を適量加えて混練して塩化物を生成するための混練装置3と、前記混練装置3に投入された前記固体廃棄物に塩酸を、配管を介して定量的に添加するための塩酸注入装置4と、前記混練装置3から排出された所定時間混練後の前記固体廃棄物を加熱して、重金属塩化物を揮発分離するための加熱処理装置5と、前記加熱処理装置5と連通接続され、揮発分離した前記重金属塩化物を捕集する捕集装置としての回収バグフィルター6と、前記回収バグフィルター6及び吸引装置としての吸引ファン9に連通接続され前記加熱処理装置5内で発生した有毒ガスの浄化処理を行うためのガス浄化装置としての浄化バグフィルター7と、前記加熱処理装置5内の前記固体廃棄物の残渣を冷却するための冷却装置8から構成されている。
前記システムは、定量切り出し可能なスクリューフィーダ1を備えた固体廃棄物の貯蔵装置としてのホッパ2と、前記ホッパ2から切り出された前記固体廃棄物に塩酸を適量加えて混練して塩化物を生成するための混練装置3と、前記混練装置3に投入された前記固体廃棄物に塩酸を、配管を介して定量的に添加するための塩酸注入装置4と、前記混練装置3から排出された所定時間混練後の前記固体廃棄物を加熱して、重金属塩化物を揮発分離するための加熱処理装置5と、前記加熱処理装置5と連通接続され、揮発分離した前記重金属塩化物を捕集する捕集装置としての回収バグフィルター6と、前記回収バグフィルター6及び吸引装置としての吸引ファン9に連通接続され前記加熱処理装置5内で発生した有毒ガスの浄化処理を行うためのガス浄化装置としての浄化バグフィルター7と、前記加熱処理装置5内の前記固体廃棄物の残渣を冷却するための冷却装置8から構成されている。
本発明における固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法は、例えば以下のようにして実施される。前記ホッパ2に貯蔵された固体廃棄物は、該ホッパ2の下部に付属する前記スクリューフィーダ1によって前記混練装置3内に投入される。次に前記塩酸注入装置4によって前記混練装置3に投入された固体廃棄物に対して一定量の塩酸を添加し、該混練装置3を作動させて固体廃棄物と塩酸とを所要時間混練する。
この際、カルシウム化合物の含有率が1.0重量%未満の固体廃棄物の場合には塩酸と前記固体廃棄物中に含まれる重金属とが直接反応することによって重金属塩化物が生成される。一方、カルシウム化合物の含有率が1.0重量%以上の固体廃棄物の場合には塩酸と前記カルシウム化合物との反応が優先的に進むことにより塩化カルシウムが生成される。
この際、カルシウム化合物の含有率が1.0重量%未満の固体廃棄物の場合には塩酸と前記固体廃棄物中に含まれる重金属とが直接反応することによって重金属塩化物が生成される。一方、カルシウム化合物の含有率が1.0重量%以上の固体廃棄物の場合には塩酸と前記カルシウム化合物との反応が優先的に進むことにより塩化カルシウムが生成される。
その後、混練物はコンベア5aを通して前記加熱処理装置5に搬送して投入される。該加熱処理装置5においては、当該混練物に含まれる重金属塩化物は加熱処理によって揮発し分離される。或いは、該混練物がカルシウム化合物の含有率が1.0重量%以上の固体廃棄物である場合には、塩化カルシウムと当該混練物中に含まれる重金属とが反応することによって重金属塩化物が生成されると同時に、生成した当該重金属塩化物は揮発し分離されることとなる。
なお、この分離された揮発物の回収は前記加熱処理装置5に連通接続されている前記回収バグフィルター6によって捕集されることによって行われる。また、前記加熱処理装置5において発生した微量な塩化水素ガス及びその他の有害ガスは、前記回収バグフィルター6と連通する前記浄化バグフィルター7によって無害化処理を施して大気へ放出される。前記回収バグフィルター6による重金属塩化物の回収及び前記浄化バグフィルター7による有毒ガスの浄化は該浄化バグフィルター7に連通接続された吸引ファン9を作動させることによって行われる。一方、前記加熱処理装置5内に残った固体廃棄物の反応残渣はコンベアー8aを通して前記冷却装置8に送出され、窒素雰囲気の下、反応残渣が100℃以下になるまで冷却して排出される。
なお、この分離された揮発物の回収は前記加熱処理装置5に連通接続されている前記回収バグフィルター6によって捕集されることによって行われる。また、前記加熱処理装置5において発生した微量な塩化水素ガス及びその他の有害ガスは、前記回収バグフィルター6と連通する前記浄化バグフィルター7によって無害化処理を施して大気へ放出される。前記回収バグフィルター6による重金属塩化物の回収及び前記浄化バグフィルター7による有毒ガスの浄化は該浄化バグフィルター7に連通接続された吸引ファン9を作動させることによって行われる。一方、前記加熱処理装置5内に残った固体廃棄物の反応残渣はコンベアー8aを通して前記冷却装置8に送出され、窒素雰囲気の下、反応残渣が100℃以下になるまで冷却して排出される。
続いて、本発明による固体廃棄物からの重金属回収方法を適用した例を示す。表1にカルシウム含有率1.0重量%未満の固体廃棄物として、市販の特級試薬を調製することによって作成した模擬固体廃棄物に対して、重金属揮発分離処理を行った結果を示す(加熱処理の条件は、温度850℃、加熱時間120分、窒素雰囲気)。ここでのRclは、固体廃棄物中に含まれる重金属のモル総量に対して添加する塩酸のモル量を表わす。
本表より、Rcl=0、すなわち塩酸を全く添加しない場合には固体廃棄物を850℃で120分間加熱処理した時の重金属の揮発率変化は、鉛のみが極小量揮発分離してはいるが銅及び亜鉛については全く揮発分離しておらず、加熱処理のみでは重金属はほとんど揮発分離しないことが明らかとなった。なお、塩酸が全く添加されていなくても鉛のみが極小量揮発するのは銅、亜鉛に比べて融点が低いためであると考えられる。
しかし、Rcl=1.0、すなわち固体廃棄物中の重金属モル量に対して当量の塩酸を添加・混練し、これを850℃で120分間加熱処理した場合には、銅、鉛および亜鉛の全てについて96%以上の揮発率を得ることが出来た。
本表より、Rcl=0、すなわち塩酸を全く添加しない場合には固体廃棄物を850℃で120分間加熱処理した時の重金属の揮発率変化は、鉛のみが極小量揮発分離してはいるが銅及び亜鉛については全く揮発分離しておらず、加熱処理のみでは重金属はほとんど揮発分離しないことが明らかとなった。なお、塩酸が全く添加されていなくても鉛のみが極小量揮発するのは銅、亜鉛に比べて融点が低いためであると考えられる。
しかし、Rcl=1.0、すなわち固体廃棄物中の重金属モル量に対して当量の塩酸を添加・混練し、これを850℃で120分間加熱処理した場合には、銅、鉛および亜鉛の全てについて96%以上の揮発率を得ることが出来た。
表2にカルシウム化合物含有量が1.0重量%以上の固体廃棄物として、市販の特級試薬を調製することによって作成した模擬固体廃棄物に対して、重金属揮発分離処理を行った結果を示す(加熱処理の条件は、温度850℃、加熱時間120分、窒素雰囲気)。ここでのRclは固体廃棄物中に含まれる重金属およびカルシウム化合物のモル総計に対して添加する塩酸量を表わす。本表より、固体廃棄物への塩酸添加量が増加すると共に、加熱して重金属を揮発分離する工程(850℃、120分)における鉛および亜鉛の揮発率は増加し、Rcl=1.0において99%以上の揮発率を得ることが出来た。一方、銅については、Rclが1.0以上の場合でも、揮発率の上昇がほとんど見られていない。これは加熱温度が低いことによるものであり、加熱温度が1000℃以上になると、銅についてもほぼ100%の揮発率を得ることができることを確認している。
固体廃棄物中に含まれる銅、鉛、亜鉛等の有害な重金属を重金属塩化物として揮発分離が可能となる。また、前記固体廃棄物中のカルシウム化合物含有率が1.0重量%以上であっても塩酸を効率的に重金属の塩化物化に活用することができるため産業上の利用の可能性は大きい。
2 貯蔵装置
3 混練装置
4 塩酸注入装置
5 加熱処理装置
6 捕集装置
7 ガス浄化装置
8 冷却装置
9 吸引装置
3 混練装置
4 塩酸注入装置
5 加熱処理装置
6 捕集装置
7 ガス浄化装置
8 冷却装置
9 吸引装置
Claims (6)
- 固体廃棄物中に含まれる重金属分を揮発して分離する方法であって、
カルシウム化合物含有率が1.0重量%未満の前記固体廃棄物に塩酸を加えて混練し、該固体廃棄物中に含まれる重金属を塩素化させて重金属塩化物を有する混練物を作成する工程と、前記混練物を600〜1200℃に加熱して前記重金属塩化物を揮発分離する工程と、を具備することを特徴とする固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法。 - 固体廃棄物中に含まれる重金属分を揮発して分離する方法であって、
カルシウム化合物含有率が1.0重量%以上の前記固体廃棄物に塩酸を加えて混練し、該固体廃棄物中に含まれるカルシウム化合物を塩素化させて塩化カルシウムを有する混練物を作成する工程と、前記混練物を600〜1200℃に加熱して、前記塩化カルシウムと該混練物中に含まれる重金属とを塩化反応させ、重金属塩化物として揮発分離する工程と、を具備することを特徴とする固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法。 - 前記固体廃棄物に対する塩酸の添加量は、該固体廃棄物中の重金属量に対する当量比が1.0〜3.0であることを特徴とする請求項1に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法。
- 前記固体廃棄物に対する塩酸の添加量は、該固体廃棄物中のカルシウム及び重金属の総量に対する当量比が1.0〜2.0であることを特徴とする請求項2に記載の固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法。
- 前記塩酸は、廃塩酸であ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固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法。
- 定量切り出し可能な固体廃棄物の貯蔵装置と、前記貯蔵装置から切り出された前記固体廃棄物に塩酸を加えて混練し塩化物を生成するための混練装置と、前記混練装置内の固体廃棄物に塩酸を加えるための塩酸注入装置と、前記混練装置から排出された前記固体廃棄物を加熱して重金属塩化物を揮発分離するための加熱処理装置と、前記加熱処理装置に連通接続され揮発分離した前記重金属塩化物を捕集するための捕集装置と、前記捕集装置に連通接続されて前記加熱処理装置内で発生した有毒ガスの浄化処理を行うためのガス浄化装置と、前記ガス浄化装置に連通接続されて前記加熱処理装置から発生する前記重金属塩化物及び有毒ガスを吸引するための吸引装置と、前記加熱処理装置から排出された前記固体廃棄物の残渣を冷却するための冷却装置と、を具備することを特徴とする固体廃棄物中に含まれる重金属の分離回収システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003375073A JP2005137982A (ja) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | 固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法及びその分離回収システム。 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2003375073A JP2005137982A (ja) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | 固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法及びその分離回収システム。 |
Publications (1)
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| JP2005137982A true JP2005137982A (ja) | 2005-06-02 |
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ID=34686542
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|---|---|---|---|
| JP2003375073A Pending JP2005137982A (ja) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | 固体廃棄物中に含まれる重金属の分離方法及びその分離回収システム。 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005137982A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007268339A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Actree Corp | 重金属含有原料の焼成方法 |
| JP2008049204A (ja) * | 2006-03-30 | 2008-03-06 | Actree Corp | 重金属含有原料の焼成方法 |
| JP2008284429A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Mhi Environment Engineering Co Ltd | 被処理灰の無害化処理方法及び装置 |
| CN109554536A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-02 | 华南理工大学 | 一种真空氯化焙烧处理重金属危废的装置及方法 |
-
2003
- 2003-11-05 JP JP2003375073A patent/JP2005137982A/ja active Pending
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