JP4191199B2 - 廃棄物焼却灰の処理方法及びその処理方法によって得た砂代替材並びに砕石代替材 - Google Patents
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Description
(1)請求項1、2、3記載の発明によれば、廃棄物焼却灰を安全な土木資材として有効に利用し、また、重金属類の含有量が多い粒度分の焼却灰だけを取り出して重金属類を除去処理することにより、重金属類の除去処理コストを低減することができる。特に、廃棄物焼却灰には、アルカリ金属(NaやKなど)やアルカリ土類金属(CaやMgなど)の酸化物が比較的多く含まれている。そこで、重金属類の除去処理を行うことによって得られる物質と、重金属類の除去処理を行わない粒度分の焼却灰とを混合することにより、その混合物の性状を中性ないし弱アルカリ性にすることができる。水和固化反応は、アルカリ条件下でスムーズに進行するので、請求項1、2、3記載の発明によれば、酸抽出による重金属類の除去処理を行った場合でも、重金属類の除去処理を行うことによって得られる物質と重金属類の除去処理を行わない粒度分の焼却灰とを混合すれば、混合物の性状を中性ないし弱アルカリ性にしうるので、必要に応じて反応条件を調整することにより水和固化反応をスムーズに進めることができる。
(2)請求項4記載の発明は、廃棄物焼却灰の安全で経済的な利用技術を提供することができる。
(1)分級工程
分級工程は、廃棄物焼却灰を重金属類の含有量の多い粒度分と、重金属類の含有量の少ない粒度分とに分級する工程である。その分級手段は公知の手段を採用することができる。例えば、振動スクリーン、回転スクリーン、バースクリーン、重力式分級器、遠心力分級器などを用いることができる。
(2)重金属類の除去処理工程
重金属類の除去処理手段としては、例えば、以下に説明するロータリーキルン、流動層式焙焼炉、酸抽出処理などを用いることができる。
a.ロータリーキルン
重金属類の含有量が多い粒度分の焼却灰をロータリーキルンに装入して1000℃程度に加熱することにより、重金属類は排ガスとともにロータリーキルンから排出され、ロータリーキルン内の物質は無害化される。このロータリーキルン内の無害化された物質が、重金属類の含有量が多い焼却灰に重金属類の除去処理を施すことによって得られる物質に相当する。
b.流動層式焙焼炉
重金属類の含有量が多い粒度分の焼却灰を流動層式焙焼炉に供給し、焙焼温度を融点以下の温度として、炉底部から供給される空気により炉内に流動層を形成することにより、焙焼された焼却灰の一部は流動層上端部から排出される。この流動層上端部から排出される物質が、重金属類の含有量が多い焼却灰に重金属類の除去処理を施すことによって得られる物質に相当する。
c.酸抽出処理
重金属類の含有量が多い粒度分の焼却灰を塩酸、硫酸などの酸性水溶液に懸濁させ、重金属類を酸性水溶液に溶出させたのち脱水処理して脱水ケーキと濾液に分離し、脱水ケーキを乾燥処理する。この乾燥処理後のケーキが、重金属類の含有量が多い焼却灰に重金属類の除去処理を施すことによって得られる物質に相当する。
(3)鉄類および非鉄金属類の除去工程
鉄類を取り除く手段としては、磁力選別機を利用することができる。
(4)混合工程
混合手段としては公知の各種手段を採用することができる。例えば、プラネタリーミキサ、パドルミキサなどを用いることができる。
(5)水和固化工程
水和固化反応は以下のように進行する。
(1)廃棄物焼却灰の分級
〔分級例1〕
廃棄物焼却灰としては、ある都市ゴミ焼却場から排出されたものを用いた。そして、この焼却灰の一部を分級した。その結果、焼却灰の粒径と、Pb含有量および篩下積算割合との関係について図1に示すような関係を得た。図1において、記号「◆」は篩下の焼却灰に含まれるPbの積算割合(重量%)を示し、記号「■」は篩下の焼却灰の積算割合(重量%)を示し、記号「△」は篩下の焼却灰のPbの含有量(mg/kg)を示し、記号「●」は篩上の焼却灰のPbの含有量(mg/kg)を示す。図1の横軸は対数目盛である。
〔分級例2〕
上記とは別の都市ゴミ焼却場から排出された廃棄物焼却灰を用い、この焼却灰の一部を分級した結果、焼却灰の粒径と、Pb含有量および篩下積算割合との関係について図3に示すような関係を得た。図3において、記号「◆」、記号「■」、記号「△」および記号「●」の意味は図1と同じである。図3の横軸は対数目盛である。以下の表2には、図3の各記号の基礎となった数値を示す。
(2)廃棄物焼却灰の処理
図2においては、焼却灰の粒径が約0.4mmから5.0mmの範囲に、Pb全体の約80重量%が含まれているので、この粒径範囲に含まれる焼却灰が本発明でいう重金属類の含有量が多い粒度分(A)の焼却灰であり、上記粒径範囲に含まれない焼却灰が本発明でいう重金属類の含有量が少ない粒度分(B)の焼却灰である。
〔処理例1〕
図5は本発明の廃棄物焼却灰の処理方法の一例の工程図を示す。以下に、各工程順に説明する。
《分級》
ある都市ゴミ焼却場から排出された廃棄物焼却灰を公知の篩分級器により分級して、分級例1の重金属類の含有量が多い粒度分(A)の焼却灰と重金属類の含有量が少ない粒度分(B)の焼却灰を得た。
《重金属類の除去処理(酸抽出処理)》
分級例1の重金属類の含有量が多い粒度分(A)の焼却灰に対して、図6に示すような概略構成の酸抽出処理設備で重金属類の除去処理を施した。図6において、1は貯槽、2は溶解槽、3は遠心脱水機、4は処理物収集ピットである。
《破砕処理》
分級例1の重金属類の含有量が少ない粒度分(B)の焼却灰を公知のハンマーミルに供給して、後記する磁力選別およびアルミ類選別のために必要な粒度に破砕した。
《磁力選別》
粒度分(B)の焼却灰をハンマーミルで破砕することによって得た粉体を公知の磁力選別機に供給して鉄類を回収した。
《アルミ類選別》
鉄類を回収した後の粉体を渦電流選別機に供給して、アルミニウムや銅などを回収した。
《粒度調整》
アルミニウムや銅などを回収した後の粉体を公知のボールミルに供給して後記する処理に必要な粒度に調整した。
《混合》
酸抽出処理の結果得られたケーキと、粒度調整した後の粉体とを公知のプラネタリーミキサで混合した。この結果得られた混合物には必要な乾燥処理を施した後、砂代替材として利用することもできる。
《水和固化》
プラネタリーミキサに、水と、添加剤(アルカリ剤、シリカ)を加えて十分に混練した。この混練物を公知の圧縮−振動式成形機に供給して所定の形状に成形した。そして、この成形物を成形機から脱形後、蒸気養生室に供給して40℃で前養生を行い、その成形物を再び蒸気養生室に供給して80℃で水蒸気雰囲気による本養生を行い、水和固化体を得た。
《破砕》
上記水和固化体をハンマーミルで所定の粒度に破砕することにより、砕石代替材を得た。
〔処理例2〕
図7は本発明の廃棄物焼却灰の処理方法の他の例の工程図を示す。この処理方法は分級前に破砕と磁力選別とアルミ類選別を行った点と、重金属類の除去処理手段として図8に示すようなロータリーキルンを使用した点が、図5に示す処理方法と異なる。重複説明を避けるため、図5と同じ処理方法についての詳細な説明は省略し、ロータリーキルンを用いた焼成による重金属類の除去処理方法について、以下に説明する。
〔処理例3〕
図9は本発明の廃棄物焼却灰の処理方法の他の例の工程図を示す。この処理方法は、重金属類の含有量の多い粒度分(A)の焼却灰に対して破砕と磁力選別とアルミ類選別を行った点が図5に示す処理方法と異なる。
2 溶解槽
3 遠心脱水機
4 処理物収集ピット
5 スクリューフィーダ
6 ポンプ
11 焼却灰
12 ロータリーキルン
13 フィーダ
14 煙突
15 無害化された焼却灰
16 バーナー
Claims (4)
- 重金属類、鉄類および非鉄金属類を含有する廃棄物焼却灰を処理する方法であって、
廃棄物焼却灰を、この廃棄物焼却灰に含まれる全重金属類の70重量%ないし80重量%を含有する重金属類の含有量が多い粒度分(A)と、上記重金属類の残部を含有する重金属類の含有量が少ない粒度分(B)とに分級する分級工程と、
分級後の粒度分(A)の焼却灰に含まれる重金属類を酸抽出により除去処理する工程と、
分級後の粒度分(B)の焼却灰に含まれる鉄類および非鉄金属類を取り除く工程と、
粒度分(A)の焼却灰に重金属類の除去処理を施すことによって得られる物質と、鉄類および非鉄金属類を取り除いた後の粒度分(B)の焼却灰を混合することによって混合物を得る混合工程と、
上記混合物を水和固化する水和固化工程を有し、水和固化によって得た水和固化体を破砕して、破砕物を得ることを特徴とする廃棄物焼却灰の処理方法。 - 重金属類、鉄類および非鉄金属類を含有する廃棄物焼却灰を処理する方法であって、
廃棄物焼却灰を、この廃棄物焼却灰に含まれる全重金属類の70重量%ないし80重量%を含有する重金属類の含有量が多い粒度分(A)と、上記重金属類の残部を含有する重金属類の含有量が少ない粒度分(B)とに分級する分級工程と、
分級後の粒度分(A)の焼却灰に含まれる鉄類および非鉄金属類を取り除く工程と、
鉄類および非鉄金属類を取り除いた後の粒度分(A)の焼却灰に含まれる重金属類を酸抽出により除去処理する工程と、
粒度分(A)の焼却灰に重金属類の除去処理を施すことによって得られる物質と上記粒度分(B)の焼却灰を混合することによって混合物を得る混合工程と、
上記混合物を水和固化する水和固化工程を有し、水和固化によって得た水和固化体を破砕して、破砕物を得ることを特徴とする廃棄物焼却灰の処理方法。 - 重金属類、鉄類および非鉄金属類を含有する廃棄物焼却灰を処理する方法であって、
廃棄物焼却灰に含まれる鉄類および非鉄金属類を取り除く工程と、
鉄類および非鉄金属類を取り除いた後の廃棄物焼却灰を、この廃棄物焼却灰に含まれる全重金属類の70重量%ないし80重量%を含有する重金属類の含有量が多い粒度分(A)と、上記重金属類の残部を含有する重金属類の含有量が少ない粒度分(B)とに分級する分級工程と、
分級後の粒度分(A)の焼却灰に含まれる重金属類を酸抽出により除去処理する工程と、
粒度分(A)の焼却灰に重金属類の除去処理を施すことによって得られる物質と上記粒度分(B)の焼却灰を混合することによって混合物を得る混合工程と、
上記混合物を水和固化する水和固化工程を有し、水和固化によって得た水和固化体を破砕して、破砕物を得ることを特徴とする廃棄物焼却灰の処理方法。 - 請求項1、2または3記載の廃棄物焼却灰の処理方法によって得た破砕物からなる砕石代替材。
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