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技術 飛灰の処理方法

出願人 DOWAホールディングス株式会社小坂製錬株式会社
発明者 柴山敦井上洋渡辺堅治村上敬喜
出願日 2004年3月25日 (15年7ヶ月経過) 出願番号 2004-089585
公開日 2005年10月6日 (14年1ヶ月経過) 公開番号 2005-272955
状態 特許登録済
技術分野 固体廃棄物の処理 浮遊選別、差別沈降 金属の製造または精製
主要キーワード 銅硫化物 未溶解残渣 浮選分離 亜鉛硫化物 非鉄金属製 プラスチック屑 キレート処理 メチルイソブチルカルビノール
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年10月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰から重金属類高回収率回収して製錬原料などに再資源化することができる、飛灰の処理方法を提供する。

解決手段

シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰など、純水に溶かしたときに酸性を示す飛灰を含むスラリーに、塩酸などの酸を加えてpHを3以下、好ましくは1〜2に調整して重金属イオン化する酸浸出工程を行った後、必要に応じて硫化剤を添加する硫化工程を行い、浮遊選鉱により銅や亜鉛などの重金属を分離回収する重金属回収工程を行う。

概要

背景

従来、廃自動車からのボディ殻や廃家電製品などをシュレッダーにより破砕して金属を回収した後のシュレッダーダストと呼ばれるプラスチック屑は、減容化のために焼却処理または溶融処理され、その際に焼却処理設備または溶融処理設備減容化設備)の集塵機などにおいて発生する飛灰焼却飛灰または溶融飛灰)は、資源化できずにそのまま最終処分場廃棄されるか、あるいはキレート処理して重金属不溶化処理した後に最終処分場に廃棄されていた。

このようなシュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を資源化する方法として、飛灰から非鉄金属などを選別して回収し、さらに重金属類および塩素分を除去して、セメント材料などの資源材として利用する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。

また、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を資源化する方法として、飛灰を水洗などにより脱塩素処理した後、あるいは飛灰をそのまま銅製錬原料として処理する方法が知られている。

特開平10−15519号公報(段落番号0007−0015)

概要

シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰から重金属類を高回収率で回収して製錬原料などに再資源化することができる、飛灰の処理方法を提供する。 シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰など、純水に溶かしたときに酸性を示す飛灰を含むスラリーに、塩酸などの酸を加えてpHを3以下、好ましくは1〜2に調整して重金属をイオン化する酸浸出工程を行った後、必要に応じて硫化剤を添加する硫化工程を行い、浮遊選鉱により銅や亜鉛などの重金属を分離回収する重金属回収工程を行う。

目的

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰から重金属類を高回収率で回収して製錬原料などに再資源化することができる、飛灰の処理方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

飛灰を含むスラリーのpHを3以下に調整して重金属イオン化する酸浸出工程を行った後、浮遊選鉱により重金属を分離回収する重金属回収工程を行うことを特徴とする、飛灰の処理方法

請求項2

前記飛灰が、純水に溶かしたときに酸性を示す飛灰であることを特徴とする、請求項1に記載の飛灰の処理方法。

請求項3

前記酸浸出工程においてpHを1〜2に調整することを特徴とする、請求項1または2に記載の飛灰の処理方法。

請求項4

前記スラリーに塩酸を加えることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の飛灰の処理方法。

請求項5

前記重金属回収工程が、銅を回収する銅回収工程と、亜鉛を回収する亜鉛回収工程とを含むことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の飛灰の処理方法。

請求項6

前記銅回収工程が、前記酸浸出工程後の溶液抑制剤捕集剤および起泡剤を添加して浮遊選鉱を行う工程であることを特徴とする、請求項5に記載の飛灰の処理方法。

請求項7

前記亜鉛回収工程が、前記銅回収工程後の溶液に抑制剤および捕集剤を添加して浮遊選鉱を行う工程であることを特徴とする、請求項5または6に記載の飛灰の処理方法。

請求項8

前記重金属回収工程を行う前に、前記酸浸出工程後の溶液に硫化剤を添加する硫化工程を行うことを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに記載の飛灰の処理方法。

請求項9

前記硫化剤が、硫化水素ガス水硫化ソーダおよび硫化ソーダからなる群から選ばれる硫化剤であることを特徴とする、請求項8に記載の飛灰の処理方法。

技術分野

0001

本発明は、飛灰処理方法に関し、特に、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰から重金属類回収して再資源化する方法に関する。

背景技術

0002

従来、廃自動車からのボディ殻や廃家電製品などをシュレッダーにより破砕して金属を回収した後のシュレッダーダストと呼ばれるプラスチック屑は、減容化のために焼却処理または溶融処理され、その際に焼却処理設備または溶融処理設備減容化設備)の集塵機などにおいて発生する飛灰(焼却飛灰または溶融飛灰)は、資源化できずにそのまま最終処分場に廃棄されるか、あるいはキレート処理して重金属不溶化処理した後に最終処分場に廃棄されていた。

0003

このようなシュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を資源化する方法として、飛灰から非鉄金属などを選別して回収し、さらに重金属類および塩素分を除去して、セメント材料などの資源材として利用する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。

0004

また、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を資源化する方法として、飛灰を水洗などにより脱塩素処理した後、あるいは飛灰をそのまま銅製錬原料として処理する方法が知られている。

0005

特開平10−15519号公報(段落番号0007−0015)

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰には、銅(Cu)や亜鉛(Zn)が含まれており、飛灰をそのまま最終処分場に廃棄する場合には、これらのCuやZnを資源化することができない。

0007

また、飛灰を銅製錬の原料として処理する場合には、Znを資源化することができず、また、飛灰のCu品位が低いためにCuの回収率が低下してコストが増大するとともに、飛灰に随伴するアルミナなどによりスラグ粘性が増大して操業コストが上昇するという問題がある。さらに、塩素などによって排ガス処理設備腐食が進行するという問題もある。

0008

また、飛灰を水洗などにより脱塩素処理した後に銅製錬の原料として処理する場合にも、Znを資源化することができず、また、洗浄した飛灰のCu品位が低いためにCuの回収率が低下してコストが増大するとともに、飛灰に随伴するアルミナなどによりスラグの粘性が増大して操業コストが上昇するという問題がある。

0009

そのため、本発明者らは、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰からCuを回収するために、飛灰を水にリパルプ(懸濁)させ、捕集剤を添加して浮遊選鉱を行うことを試みたが、浮遊性が全く認められなかった。また、飛灰を水にリパルプ(懸濁)させ、水硫化ソーダを添加して硫化した後、捕集剤を添加して浮遊選鉱を行うことも試みたが、浮遊性が全く認められなかった。さらに、飛灰を水にリパルプ(懸濁)させ、水硫化ソーダを添加して硫化した後、pHを上げる捕集剤を添加して浮遊選鉱を行ったところ、浮遊選鉱によりCuが硫化物として浮鉱濃縮されたが、浮鉱のCu品位が20%であり、回収率が69%と十分ではなかった。

0010

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰から重金属類を高回収率で回収して製錬原料などに再資源化することができる、飛灰の処理方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、飛灰を含むスラリーのpHを3以下に調整して重金属をイオン化する酸浸出を行った後に、浮遊選鉱により重金属を分離回収することにより、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰から重金属類を高回収率で回収して製錬原料などに再資源化することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

0012

すなわち、本発明による飛灰の処理方法は、飛灰を含むスラリーに塩酸などの酸を加えてpH3以下に調整して重金属をイオン化する酸浸出工程を行った後、浮遊選鉱により重金属を分離回収する重金属回収工程を行うことを特徴とする。この飛灰の処理方法において、飛灰が、純水に溶かしたときに酸性を示す(pHが7未満になる)飛灰であるのが好ましい。また、酸浸出工程においてpHを1〜2に調整するのが好ましい。また、重金属回収工程は、銅を回収する銅回収工程と、亜鉛を回収する亜鉛回収工程とを含むのが好ましい。銅回収工程は、酸浸出工程後の溶液抑制剤、捕集剤および起泡剤を添加して浮遊選鉱を行う工程であるのが好ましく、亜鉛回収工程は、銅回収工程後の溶液に抑制剤および捕集剤を添加して浮遊選鉱を行う工程であるのが好ましい。さらに、重金属回収工程を行う前に、酸浸出工程後の溶液に硫化剤を添加する硫化工程を行うのが好ましく、硫化剤が、硫化水素ガス、水硫化ソーダおよび硫化ソーダからなる群から選ばれる硫化剤であるのが好ましい。

発明の効果

0013

本発明によれば、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰から、銅や亜鉛などの重金属類を高回収率で回収して製錬原料などに再資源化することができる。

発明を実施するための最良の形態

0014

本発明による飛灰の処理方法の実施の形態は、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を含み水に酸を加えてCuやZnなどの重金属類をイオン化する酸浸出工程と、CuイオンやZnイオン未溶解残渣を含む懸濁液に硫化剤を添加してCuやZnを硫化物に転換する硫化工程と、懸濁液に抑制剤、捕集剤および起泡剤を添加して浮遊選鉱を行うことによりCuを含む硫化物を澱物として回収するCu回収工程と、Cuを浮選分離した懸濁液に更に水硫化ソーダまたは苛性ソーダなどでpH調整して浮遊選鉱を行うことによりZnを含む硫化物を澱物として回収するZn回収工程とを含む。以下、これらの工程について詳述する。

0015

(酸浸出工程)
まず、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を純水に浸し、酸を加えてpHを3以下に調整して、飛灰中のCuやZnの浸出率を高める。pHが2より高いと浸出率が低く、一方、pHが1より低いと浮遊選鉱におけるpH調整のための中和剤の使用量が多くなるため、pHの範囲は1〜2であるのが好ましい。使用する酸として、塩酸の他、硫酸硝酸などの酸を使用することもできるが、硫酸を使用すると、飛灰中のCaと反応して石膏を生成するために残渣の発生量が多くなって廃棄物の量が増加し、硝酸を使用すると、コストが増大するので、塩酸を使用するのが好ましい。この酸浸出工程では、CuおよびZnを溶液に移行させることによりCuおよびZnの回収の選択性を向上させる。

0016

(硫化工程)
次に、浸出したCuイオンやZnイオンを浮遊選鉱で回収し易い硫化物に転換して分離し易くする。この硫化工程では、未溶解残渣を濾過しないで硫化剤を添加することにより、溶解しないで残っている残渣のCuやZnの粒子の表面を硫化して、CuおよびZnの回収率を向上させる。ただし、残渣の発生率が低い場合には、未溶解残渣をろ過した後に硫化剤を添加してもよい。硫化剤としては、硫化水素ガス、水硫化ソーダ、硫化ソーダなど、水に溶解してS2−を放出するものであれば、どのような硫化剤でもよいが、浮遊選鉱時のpH調整の容易さを考慮して、水硫化ソーダを使用するのが好ましい。

0017

(Cu回収工程)
次に、懸濁液に抑制剤、捕集剤および起泡剤を添加して浮遊選鉱を行うことにより銅硫化物を澱物として回収する。捕集剤としては、エチルキサントゲン酸カリウムKEX)などを使用することができ、起泡剤としては、メチルイソブチルカルビノールMIBC(Methyl IsoButyl Carbinol))などを使用することができる。また、抑制剤としてケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)を添加することにより、Znなどの硫化物の浮遊を抑えることができる。なお、銅硫化物の浮遊選鉱のための懸濁液のpHは1〜2の範囲が好ましい。このように、銅硫化物として浮鉱にCuを濃縮して回収することにより、銅の資源化を図ることができる。

0018

(Zn回収工程)
Cuの回収後、pHを3前後に調整し、抑制剤および捕集剤を添加して、亜鉛硫化物の浮遊選鉱を行う。亜鉛の浮遊選鉱のための液のpHは3〜4が好ましい。このように、硫化亜鉛として浮鉱にZnを回収することにより、Znの資源化を図ることができる。

0019

塩類回収工程)
Znの回収後に残留する溶液を中和してpH7〜8に調整すれば、減圧蒸留によって塩化カルシウム塩化ナトリウムを回収することができる。

0020

以下、本発明による飛灰の処理方法の実施例について詳細に説明する。

0021

[実施例1]
まず、シュレッダーダストなどの廃棄物を焼却した際に発生し、回収目的であるCuとZnを高濃度で含有する飛灰として、表1に示す組成を有し、純水に溶かしたときのpHが3.8の弱酸性を示す焼却飛灰を用意した。

0022

0023

この焼却飛灰10gを純水に浸し、塩酸でpHを1.5に調整して、Cuイオンを溶出させた後、硫化剤として水硫化ナトリウム(NaSH)を添加し、CuSの沈殿を生成させた。この懸濁液に抑制剤として3kg/tのケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)を添加し、純水により250mlのMS型浮遊選鉱機投入した。ここで、捕集剤として4kg/tのエチルキサントゲン酸カリウム(KEX)、起泡剤としてメチルイソブチルカルビノール(MIBC)を使用して浮遊選鉱を行い、浮鉱側にCuSを回収した。このとき、浮鉱側のCu品位は42.1%(元鉱10.6%)であり、回収率は76.2%であった。次に、沈鉱側からZnを回収するために、NaSHによって懸濁液のpHを3.0に調整し、2kg/tのKEXと0.05mLのMIBCを添加して二次浮遊選鉱を行い、浮鉱側にZnを回収した。このとき、浮鉱側のZn品位は8.9%(元鉱2.4%)であり、回収率は55.1%であった。なお、回収物定量分析および定性分析は、X線回折装置(XRD)とICP発光分析装置によって行った。

0024

このように、CuやZnなどの重金属を非鉄金属製錬所の原料として使用可能な品位まで高めて回収することができた。

0025

[実施例2]
実施例1において硫化処理によって生成したCuSの表面の性質を明らかにするために、沈殿物として回収したCuのゼータ電位を測定した。この結果を図1に示す。この結果からpH1.5においてCuSが最大の電位19.6mVを示すことがわかった。また、KEXは陰イオン系捕集剤であることから、比較的広いpHでCuSと電気的な作用に基づく捕集吸着)が起こると考えられ、pH1.5において最もその効果が高いと推測される。さらに、pH1.5ではCuSの分散性が良好であると考えられることから、実施例1のようにpH1.5で浮遊選鉱を行うのが好ましいことがわかった。

0026

[実施例3]
実施例1における捕集剤の添加量を検討するために予備試験を行った結果、KEXを4kg/t添加することにより浮鉱側でCu品位および回収率がいずれも良好な結果を得ることができた。その結果を考慮して、抑制剤として添加するケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)の量に対する浮鉱側のCu品位と回収率の関係を調べた。その結果として、浮鉱産物の品位を図2に示し、各成分の回収率を図3に示す。図2の結果から、添加するケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)の濃度が3kg/t以上の場合に、浮鉱側のCu品位が40%以上の高濃度でCuを回収でき、また、図3の結果から、添加するケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)の濃度が3kg/t以下の場合に、Cuを70%以上の回収率で回収できることがわかった。そこで、両者の結果から、添加するケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)の濃度を3kg/tにする場合に、Cu品位および回収率がいずれも良好な結果が得られることがわかった。

0027

[実施例4]
実施例1において硫化剤を添加する前に未溶解残渣をろ過し、そのろ液に硫化剤を添加してCuSの沈殿を生成させた以外は実施例1と同様の方法により、浮遊選鉱を行って浮鉱側にCuSを回収した。このとき、浮鉱側のCu品位は60%(元鉱10.6%)であり、回収率は67.2%であった。なお、回収物の定量分析および定性分析は、X線回折装置(XRD)とICP発光分析装置によって行った。このように、Cuを非鉄金属製錬所の原料として使用可能な高純度の品位まで高めて回収することができた。

図面の簡単な説明

0028

CuSのゼータ電位とpHの関係を示すグラフである。
ケイ酸ナトリウムの添加量と浮鉱産物の品位との関係を示すグラフである。
ケイ酸ナトリウムの添加量と浮鉱産物の回収率との関係を示すグラフである。

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