カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法及び処理システム
【課題】簡易な操作によって、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末から、カルシウム成分及び鉛成分を分別して、鉛成分を高い回収率で回収することのできる処理方法を提供する。
【解決手段】本発明の微粉末の処理方法は、（Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得る工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えて、鉛硫化物を疎水化させる工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーを浮遊選鉱手段の中に導いた後、該スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの残部を加えて、浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱と、硫酸カルシウムを含む沈鉱を得る工程を含む。
【解決手段】本発明の微粉末の処理方法は、（Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得る工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えて、鉛硫化物を疎水化させる工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーを浮遊選鉱手段の中に導いた後、該スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの残部を加えて、浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱と、硫酸カルシウムを含む沈鉱を得る工程を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントキルンの排ガスの一部を抽気する塩素バイパス技術で得られる微粉末等の、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法及び処理システムに関し、より詳しくは、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末に含まれているカルシウム成分及び鉛成分を分別して回収するための処理方法及び処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭ごみ、焼却灰等の廃棄物を原料の一部として用いるセメントキルンにおいては、塩素の含有率が高い排ガスが発生する。この排ガスは、塩素バイパス技術によって処理される。塩素バイパス技術とは、セメントキルンの排ガスの一部を抽気した後、この抽気した高温の排ガス中の粗粉（塩素含有量が少ない固体分）をサイクロンで捕集し、セメント原料としてセメントキルンに戻す一方、サイクロンを通過した排ガスを冷却して生じる微粉末（塩素含有量が多い固体分）を、バグフィルター等の集塵機で捕集して、塩素成分を除去する技術をいう。捕集した微粉末は、カルシウム成分、カリウム成分、鉛成分及びその他の重金属成分、塩素成分等を含む。なお、この微粉末（以下、塩素バイパスダストともいう。）は、カリウム成分、鉛成分、塩素成分等を除去すれば、カルシウム成分を主成分とするセメント原料として、セメントキルンに戻すことができる。
【０００３】
一方、塩素成分、カルシウム成分、及び鉛成分等の重金属成分を含むダストに対して、水洗により塩素成分を除去した後、浮遊選鉱を行い、重金属成分を分別して回収する技術が知られている。
例えば、（Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫酸を混合して、液性をｐＨ１〜４に調整し、固体分である硫酸カルシウムを含むスラリーを得る硫酸カルシウム生成工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られた前記スラリーに硫化剤を加えて、固体分である硫酸カルシウム及び硫化鉛を含むスラリーを得る硫化鉛生成工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーに捕収剤及び起泡剤を加えて、浮遊選鉱を行ない、硫化鉛を主成分とする浮鉱と、硫酸カルシウムを主成分とする沈鉱を得る鉛・カルシウム分離工程、を含むカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−３４６５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１に記載された方法では、浮鉱中の鉛と沈鉱中の鉛との合計量中の浮鉱中の鉛の質量割合（分配率）が６０質量％以上であり、鉛の分離性が良好である。
一方、塩素バイパスダスト等の、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末を処理対象にして、浮遊選鉱処理を行なう場合において、該微粉末に含まれる鉛の全量中の浮鉱中の鉛の質量割合（鉛の回収率）を、工程の複雑化や高コスト化を伴わずに従来よりも高めることが求められている。
そこで、本発明は、簡易な操作によって、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末から、カルシウム成分及び鉛成分を分別して、鉛成分を高い回収率で回収することのできる処理方法及び処理システム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】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、処理対象物である微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、スラリーを得た後、このスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートを添加して、浮遊選鉱処理を行なう技術において、ザンセートの添加方法として特定の分割方法を採用すれば、高い回収率で鉛成分を回収することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、下記の［１］〜［５］を提供するものである。
【０００６】
［１］ （Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るスラリー化及び固体分生成工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えて、鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーを浮遊選鉱機の中に導いた後、該スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの残部を加えて、浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱と、硫酸カルシウムを含む沈鉱を得る鉛・カルシウム分離工程とを含むことを特徴とするカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
［２］ 工程（Ｂ）において、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）におけるザンセートの合計の使用量の２０〜９０質量％を用いる前記［１］に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
［３］ 工程（Ａ）の前記微粉末が、カルシウムを酸化物換算で５質量％以上の含有率で含む前記［１］又は［２］に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
［４］ 工程（Ａ）の前記微粉末が、塩素バイパスダストである前記［１］〜［３］のいずれかに記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
［５］ カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るためのスラリー化及び固体分生成手段と、前記スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えるための第一のザンセート供給手段と、ザンセートの一部を加えた後の前記スラリーを収容して浮遊選鉱処理を行なうための浮遊選鉱機と、前記浮遊選鉱機の中にザンセートの残部を供給するための第二のザンセート供給手段とを含むことを特徴とするカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理システム。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、疎水化剤であるザンセートの添加方法として特定の分割方法を採用しているので、ザンセートを一括して添加する場合に比べて、鉛の回収率を高めることができる。
また、ザンセートを一括して添加する場合に比べて、鉛の回収率が同程度でよい場合、ザンセートの使用量を削減することができる。
さらに、本発明によれば、混合槽の数や薬剤の種類等を増やす必要がなく、ザンセートの添加手段を追加するだけでよいので、設備の複雑化やコストの増大を招くことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法の一例を示すフロー図である。
本発明の微粉末の処理方法は、（Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末（例えば、塩素バイパスダスト）と、水と、硫化剤（例えば、水硫化ソーダ）と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るスラリー化及び固体分生成工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部（例えば、全量の２／３）を加えて、鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーを浮遊選鉱手段の中に導いた後、該スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの残部（例えば、全量の１／３）を加えて、浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱と、硫酸カルシウムを含む沈鉱を得る鉛・カルシウム分離工程を含むものである。以下、工程（Ａ）〜工程（Ｃ）の各々について詳しく説明する。
【０００９】
［工程（Ａ）：スラリー化及び固体分生成工程］
工程（Ａ）は、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得る工程である。
工程（Ａ）の一例としては、図１に示すように、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水を混合して、スラリーを得た後、このスラリーに硫化剤を加えて、固体分である鉛硫化物を含むスラリーを得て、次いで、このスラリーに硫酸を加えて、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るものが挙げられる。
この場合、硫化剤を過剰に加えて、ｐＨが大きくなり過ぎた場合であっても、その後の硫酸の添加によって、ｐＨを適正な数値範囲内（具体的には、１．５〜７．５、好ましくは２〜７）に調整することができるという利点がある。
なお、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤を同時に混合してもよい。また、水及び硫酸は、予め調製した希硫酸として供給してもよい。
【００１０】
工程（Ａ）の他の例としては、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水を混合して、スラリーを得た後、このスラリーに硫酸を加えて、固体分である硫酸カルシウムを含むスラリーを得て、次いで、このスラリーに硫化剤を加えて、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るものが挙げられる。
この場合、微粉末と水を混合してなるスラリーに対して、ｐＨが１．５〜７．５、好ましくは２〜７となるように硫酸を加え、その後、硫化剤を加える。該ｐＨが１．５未満では、設備の耐久性の低下などの問題が生じうる。該ｐＨが７．５を超えると、工程（Ｃ）（鉛・カルシウム分離工程）における浮鉱の量が多くなり、浮鉱の鉛品位が低下する。
なお、水及び硫酸は、予め調製した希硫酸として供給してもよい。
硫化剤及び硫酸は、添加後に十分に撹拌することが望ましい。
工程（Ａ）における混合方法としては、例えば、撹拌翼付きの液槽内に、各材料（例えば、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水）を収容し、所定の滞留時間で撹拌して、均一なスラリーを得る方法が挙げられる。硫化剤及び硫酸を添加する場合も同様である。
各混合手段における滞留時間は、通常、５〜６０分間である。滞留時間が５分間未満では、液中の均一化または反応が不十分となることがある。滞留時間が６０分間を超えると、処理の効率が低下するなどの不都合がある。
【００１１】
本発明の処理対象となる微粉末としては、例えば、前記の背景技術の欄で説明した塩素バイパスダストや、焼却飛灰、溶融飛灰等が挙げられる。
本発明の処理対象物である微粉末中のカルシウムの酸化物換算の含有率（ＣａＯの質量割合）は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上、特に好ましくは１５質量％以上である。該含有率が５質量％未満では、工程（Ｃ）で分離回収した硫酸カルシウム中に鉛が多く残留することがある。
本発明の処理対象物である微粉末中のカルシウムの酸化物換算の含有率（ＣａＯの質量割合）の上限値は、特に限定されないが、好ましくは７０質量％、より好ましくは６０質量％、特に好ましくは５０質量％である。該上限値が７０質量％を超えると、工程（Ｃ）（鉛・カルシウム分離工程）における浮鉱への鉛の分配率が低下して、その結果、鉛の回収率が低下することがある。
【００１２】
本発明の処理対象物である微粉末中の鉛の酸化物換算の含有率（ＰｂＯの質量割合）は、特に限定されないが、好ましくは０．１〜１０質量％、より好ましくは０．５〜９質量％、特に好ましくは１〜８質量％である。該含有率が０．１質量％未満では、鉛の含有量が少なすぎて、本発明の方法を適用する必要性が小さくなる。該含有率が１０質量％を超えると、工程（Ｃ）（鉛・カルシウム分離工程）で分離回収される硫酸カルシウム中に鉛が多く残留することがある。
硫化剤の例としては、水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）、硫化ソーダ（Ｎａ２Ｓ）、硫化水素ガス（Ｈ２Ｓ）等が挙げられる。
工程（Ａ）で得られるスラリー中に生成する鉛硫化物の例としては、硫化鉛（ＰｂＳ）等が挙げられる。
【００１３】
処理対象物である微粉末と水とを含むスラリーの固液比（水１リットル中のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の質量）は、好ましくは５〜３００ｇ／リットル、より好ましくは２０〜２５０ｇ／リットル、特に好ましくは５０〜２００ｇ／リットルである。該値が５ｇ／リットル未満では、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の単位質量当たりの水量が大きくなり、処理の効率が低下する。該値が３００ｇ／リットルを超えると、工程（Ｃ）（鉛・カルシウム分離工程）における鉛成分とカルシウム成分の分離性能が低下する。
【００１４】
［工程（Ｂ）：疎水化工程］
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）で得られたスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えて、鉛硫化物を疎水化させる工程である。
工程（Ｂ）は、工程（Ｃ）（鉛・カルシウム分離工程）における浮遊選鉱の前処理として、鉛硫化物を疎水化させるものである。
浮遊選鉱とは、疎水性の表面を有する粒子及び親水性の表面を有する粒子を含む水中にガスを供給して、このガスからなる泡の表面に、疎水性の表面を有する粒子を付着させ、該粒子が付着している泡を、水中で浮力により浮上させることによって、沈鉱である親水性の表面を有する粒子と、浮鉱である疎水性の表面を有する粒子とに分離するものである。
なお、通常、粒子の表面の疎水性及び親水性を人為的に調節して、分離性能を高めるために、捕収剤と呼ばれる種々の化学薬剤が用いられる。従来知られている個々の捕収剤は、粒子の種類によってその効果（適否）が異なることが知られている。本発明においては、粒子の表面の疎水性を高めるための捕収剤（疎水化剤）として、ザンセートを用いる。
本発明で用いられるザンセートは、工程（Ａ）で生成した鉛硫化物の疎水性を高めるためのものである。鉛硫化物は、ザンセートによって疎水性を高められた後、泡の表面に付着して、水中を浮上し、浮鉱となる。
【００１５】
ザンセートとは、−ＯＣ（＝Ｓ）−Ｓ−の化学構造を有するキサントゲン酸塩をいう。ザンセートの例としては、Ｒ−ＯＣ（＝Ｓ）−Ｓ−Ｍ＋（式中、Ｒは炭素数１〜２０（好ましくは２〜５）のアルキル基、ＭはＮａ、Ｋ等のアルカリ金属またはＮＨ４等を表す。）の一般式で表される化合物が挙げられる。
工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）におけるザンセートの合計の使用量（全量）は、例えば、本発明の処理対象物である微粉末中の鉛成分の通常の含有率から推測して定めることができる。具体的には、ザンセート／Ｐｂのモル比が、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．０３以上、さらに好ましくは０．０５以上となる量のザンセートを添加することが望ましい。該値が、０．０１未満では、鉛硫化物を浮鉱として十分に浮上させることが困難となる。
ザンセートの全量の上限値は、特に限定されないが、薬剤コストの削減等の観点から、ザンセート／Ｐｂのモル比が、好ましくは１．０以下、より好ましくは０．５以下、さらに好ましくは０．２以下となる量であることが望ましい。
【００１６】
本発明において、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）におけるザンセートの合計の使用量（全量）中の工程（Ｂ）における使用量の質量割合は、好ましくは２０〜９０質量％、より好ましくは４０〜８５質量％、特に好ましくは５０〜８０質量％である。該割合が２０質量％未満では、工程（Ｂ）での使用量が少な過ぎて、浮鉱が十分に浮上しないことがある。該割合が９０質量％を超えると、鉛の回収率が低下することがある。
なお、浮遊選鉱処理後に得られる液分中のザンセートは、後工程の曝気処理等により、液分中から分解除去することができる。
【００１７】
工程（Ｂ）では、スラリーに起泡剤を加えることもできる。起泡剤を用いることによって、浮遊選鉱における浮鉱の浮上を促進することができる。起泡剤は、通常、鉛硫化物を疎水化した後に添加される。
起泡剤の例としては、メチルイソブチルカルビノール（ＭＩＢＣ；４−メチル−２−ペンタノール）、メチルイソブチルケトン、パイン油、エチレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、クレゾール酸等が挙げられる。起泡剤として、前記の例示物の他に、例えば、炭素数６〜８の鎖状の炭化水素基（アルキル基等）や炭素数１０〜１５の環状の炭化水素基（芳香族基、シクロアルキル基等）等の疎水性基、及び、水酸基、カルボキシル基等の親水性基を有する化合物も、使用することができる。
起泡剤の添加量は、スラリー１リットルに対して、好ましくは５〜１００ｍｇである。
なお、本発明において、起泡剤の添加は必須ではなく、任意である。
【００１８】
［工程（Ｃ）：鉛・カルシウム分離工程］
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）で得られたスラリーを浮遊選鉱手段の中に導いた後、該スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの残部を加えて、浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱と、硫酸カルシウムを含む沈鉱を得る工程である。
浮遊選鉱を行う手段としては、ファーレンワルド型浮選機（ＦＷ型浮選機）、ＭＳ型浮選機、フェジャーグレン型浮選機、アジテヤ型浮選機、ワーマン型浮選機等の浮選機が挙げられる。
浮鉱は、スラリーの液中の上部領域（特に液面付近）に存在する固体分を回収することによって、スラリーの他の成分（液分、沈鉱）から分離することができる。
浮鉱は、鉛（Ｐｂ）の分配率（換言すれば、浮鉱中のＰｂと沈鉱中のＰｂの合計量中の浮鉱中のＰｂの質量割合）が大きいので、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末に由来する鉛含有物質として分離回収することができる。
【００１９】
工程（Ｃ）は、さらに２つ以上の工程に分割することができる。具体的には、浮遊選鉱機を２つ以上直列に配設して、工程（Ｃ）におけるザンセートの使用量を、これら２つ以上の浮遊選鉱機に分割して投入してもよい。なお、２つ以上の浮遊選鉱機に分割してザンセートの残量を投入した場合の鉛の回収率は、１つの浮遊選鉱機にザンセートの残量を投入した場合の鉛の回収率とほぼ同じである。したがって、例えば、設備の簡易化などの観点から、浮遊選鉱機を１つのみ用いることもできる。
沈鉱は、スラリーの液中の下部領域（特に底面上）に存在する固体分を回収することによって、スラリーの他の成分（液分、浮鉱）から分離することができる。
沈鉱は、浮鉱とは逆に、硫酸カルシウムの分配率が大きく、かつ、鉛硫化物の分配率が小さいので、セメント原料等として用いることができる。沈鉱には、ケイ素、アルミニウム等の化合物が含まれることがある。
【００２０】
次に、本発明の微粉末の処理システムの実施形態例を説明する。図２は、本発明の微粉末の処理システムの一例を概念的に示す図である。
図２中、本発明の微粉末の処理システムは、処理対象物である微粉末と、水を混合して、スラリーを得るための混合槽１と、混合槽１で得られたスラリーに硫化剤を添加して、鉛硫化物を生成させるための鉛硫化物生成槽４と、鉛硫化物を含むスラリーに硫酸を添加して、硫酸カルシウムを生成させるための硫酸カルシウム生成槽６と、鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーに、ザンセートの一部を添加するための疎水化反応槽８と、疎水化反応槽８で得られたスラリーに、ザンセートの残部を添加するとともに、浮遊選鉱処理を行なうための浮遊選鉱機１０を備えている。
ここで、混合槽１、鉛硫化物生成槽４、硫酸カルシウム生成槽６、及び疎水化反応槽８は、各々、スラリーを撹拌するための撹拌翼を備えている。
【００２１】
混合槽１には、処理対象物である微粉末を供給するための微粉末供給手段２（例えば、微粉末の貯留槽及び流通路を有するもの）、及び、水を供給するための水供給手段３（例えば、流通路）が接続されている。
鉛硫化物生成槽４には、硫化剤を供給するための硫化剤供給手段５（例えば、硫化剤の貯留槽及び流通路を有するもの）が接続されている。
硫酸カルシウム生成槽６には、硫酸を供給するための硫酸供給手段７（例えば、硫酸の貯留槽及び流通路を有するもの）が接続されている。
疎水化反応槽８には、ザンセートの一部を供給するための第一のザンセート供給手段９（例えば、ザンセートの貯留槽及び流通路を有するもの）が接続されている。
なお、硫酸カルシウム生成槽６と疎水化反応槽８の各々には、ｐＨ測定手段１２，１３が設けられている。ｐＨ測定手段１２とｐＨ測定手段１３のいずれか一方のみを設けてもよい。処理対象物である微粉末中のカルシウムの含有量を予め測定して、硫酸供給手段７からの硫酸の添加量を定めている場合には、ｐＨ測定手段１２，１３は省略することができる。
浮遊選鉱機１０には、ザンセートの残部を供給するための第二のザンセート供給手段１１（例えば、ザンセートの貯留槽及び流通路を有するもの）が接続されている。
混合槽１、鉛硫化物生成槽４、硫酸カルシウム生成槽６、疎水化反応槽８、及び浮遊選鉱機１０の相互間には、スラリーが混合槽１から浮遊選鉱機１０まで一方向に流通するように、スラリーの流通路（例えば、ポンプ及び管路）が設けられている。
なお、本発明の処理システムは、疎水化反応槽８から浮遊選鉱機１０までの流通路の途中に、起泡剤を供給するための起泡剤供給手段（図示略；例えば、起泡剤の貯留槽及び流通路を有するもの）を備えていてもよい。
本発明においては、連続式とバッチ式のいずれの処理方法及び処理システムを採用してもよいが、処理効率の観点からは、連続式の処理方法及び処理システムが好ましい。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例及び比較例により本発明を説明する。なお、以下の「％」は、特に断らない限り、質量基準である。
［カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の用意］
処理対象物であるカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末として、次の微粉末Ａ〜Ｃを用意した。なお、これらの微粉末Ａ〜Ｃは、塩素バイパスダストである。
（ａ）微粉末Ａ；カルシウムの酸化物換算の含有率（ＣａＯの含有率）が３４．２質量％であり、かつ、鉛の酸化物換算の含有率（ＰｂＯの含有率）が７．７質量％であるもの
（ｂ）微粉末Ｂ；カルシウムの酸化物換算の含有率（ＣａＯの含有率）が２９．１質量％であり、かつ、鉛の酸化物換算の含有率（ＰｂＯの含有率）が１０．３質量％であるもの
（ｃ）微粉末Ｃ；カルシウムの酸化物換算の含有率（ＣａＯの含有率）が２７．５質量％であり、かつ、鉛の酸化物換算の含有率（ＰｂＯの含有率）が４．７質量％であるもの
【００２３】
［実施例１］
図１に示すフローに従って、図２に示す連続式の処理システムを用いて、以下のように微粉末Ａを処理した。
撹拌翼（図示略）付きの混合槽１（容量：９０リットル）内に、微粉末Ａと、水とを投入し、３０分間の滞留時間下で撹拌して、均一なスラリーを得た。該スラリーの固液比（水１リットル中のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の質量）は、１００ｇ／リットルに調整した。
このスラリーを、撹拌翼付きの鉛硫化物生成槽４に導き、硫化剤として水硫化ソーダ水溶液（濃度：２０質量％）を加えて、３０分間の滞留時間下で撹拌し、鉛硫化物（硫化鉛等を含むもの）を生成させた。該スラリーのＮａＳＨ／Ｐｂのモル比は、１．００に調整した。
【００２４】
次いで、このスラリーを、撹拌翼付きの硫酸カルシウム生成槽６（容量：４５リットル）に導き、硫酸（濃度：９８％）を加えて、３０分間の滞留時間下で撹拌し、硫酸カルシウムを生成させた。該スラリーのｐＨは３．０に調整した。
次いで、このスラリーを疎水化反応槽８（容量：４５リットル）に導き、疎水化剤として プロピルザンセート水溶液（濃度：０．４質量％、プロピルザンセートの化学式：Ｃ３Ｈ７−Ｏ−Ｃ（＝Ｓ）−Ｓ−Ｎａ＋）を加えて、３０分間の滞留時間下で撹拌した。この際、プロピルザンセート／Ｐｂのモル比が０．０４になるように、プロピルザンセートを添加した。なお、ここでのプロピルザンセートの使用量は、全量の２／３（つまり、６７質量％）に相当する。
次いで、このスラリーを、疎水化反応槽８から流通路を介して浮遊選鉱機（ＦＷ型浮選機）１０に導くとともに、浮遊選鉱機１０の中に、プロピルザンセート／Ｐｂのモル比が０．０２になるように、プロピルザンセートを添加した。なお、ここでのプロピルザンセートの使用量は、全量の１／３（つまり、３３質量％）に相当する。
その後、浮遊選鉱機１０内で浮遊選鉱処理を行なった。
浮遊選鉱で得られた浮鉱を、フィルタープレスに導き、固液分離して、浮鉱からなる固体分を得た。
浮遊選鉱で得られた浮鉱について、微粉末Ａからの鉛（Ｐｂ）の回収率を求めた。
その結果、鉛の回収率は、８８質量％であった。
【００２５】
［比較例１］
疎水化剤であるプロピルザンセート溶液の全量を、疎水化反応槽８に供給し、浮遊選鉱機１０にはプロピルザンセート溶液を全く供給しなかったこと以外は実施例１と同様にして実験した。
その結果、鉛の回収率は、７１質量％であった。
［実施例２］
微粉末Ａに代えて微粉末Ｂを用いたこと以外は実施例１と同様にして実験した。
その結果、鉛の回収率は、８７質量％であった。
［比較例２］
疎水化剤であるプロピルザンセート溶液の全量を、疎水化反応槽８に供給し、浮遊選鉱機１０にはプロピルザンセート溶液を全く供給しなかったこと以外は実施例２と同様にして実験した。
その結果、鉛の回収率は、７８質量％であった。
［実施例３］
微粉末Ａに代えて微粉末Ｃを用いたこと以外は実施例１と同様にして実験した。
その結果、鉛の回収率は、８２質量％であった。
［比較例３］
疎水化剤であるプロピルザンセート溶液の全量を、疎水化反応槽８に供給し、浮遊選鉱機１０にはプロピルザンセート溶液を全く供給しなかったこと以外は実施例３と同様にして実験した。
その結果、鉛の回収率は、７７質量％であった。
【００２６】
実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、実施例３と比較例３を各々比較すると、疎水化反応槽でザンセートの全量を一括投入した場合（比較例１〜３）に比べて、ザンセートを分割投入した場合（実施例１〜３）のほうが、鉛の回収率が５〜１７質量％大きいことがわかる。特に、処理対象物である微粉末中のカルシウムの酸化物換算の含有率が大きいほど、一括投入に比べて分割投入の場合の鉛の回収率が高いという傾向が見られることもわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の微粉末の処理方法の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の微粉末の処理システムの一例を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 混合槽
２ 微粉末供給手段
３ 水供給手段
４ 鉛硫化物生成槽
５ 硫化剤供給手段
６ 硫酸カルシウム生成槽
７ 硫酸供給手段
８ 疎水化反応槽
９ 第一のザンセート供給手段
１０ 浮遊選鉱機
１１ 第二のザンセート供給手段
１２ ｐＨ測定手段
１３ ｐＨ測定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントキルンの排ガスの一部を抽気する塩素バイパス技術で得られる微粉末等の、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法及び処理システムに関し、より詳しくは、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末に含まれているカルシウム成分及び鉛成分を分別して回収するための処理方法及び処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭ごみ、焼却灰等の廃棄物を原料の一部として用いるセメントキルンにおいては、塩素の含有率が高い排ガスが発生する。この排ガスは、塩素バイパス技術によって処理される。塩素バイパス技術とは、セメントキルンの排ガスの一部を抽気した後、この抽気した高温の排ガス中の粗粉（塩素含有量が少ない固体分）をサイクロンで捕集し、セメント原料としてセメントキルンに戻す一方、サイクロンを通過した排ガスを冷却して生じる微粉末（塩素含有量が多い固体分）を、バグフィルター等の集塵機で捕集して、塩素成分を除去する技術をいう。捕集した微粉末は、カルシウム成分、カリウム成分、鉛成分及びその他の重金属成分、塩素成分等を含む。なお、この微粉末（以下、塩素バイパスダストともいう。）は、カリウム成分、鉛成分、塩素成分等を除去すれば、カルシウム成分を主成分とするセメント原料として、セメントキルンに戻すことができる。
【０００３】
一方、塩素成分、カルシウム成分、及び鉛成分等の重金属成分を含むダストに対して、水洗により塩素成分を除去した後、浮遊選鉱を行い、重金属成分を分別して回収する技術が知られている。
例えば、（Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫酸を混合して、液性をｐＨ１〜４に調整し、固体分である硫酸カルシウムを含むスラリーを得る硫酸カルシウム生成工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られた前記スラリーに硫化剤を加えて、固体分である硫酸カルシウム及び硫化鉛を含むスラリーを得る硫化鉛生成工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーに捕収剤及び起泡剤を加えて、浮遊選鉱を行ない、硫化鉛を主成分とする浮鉱と、硫酸カルシウムを主成分とする沈鉱を得る鉛・カルシウム分離工程、を含むカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−３４６５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１に記載された方法では、浮鉱中の鉛と沈鉱中の鉛との合計量中の浮鉱中の鉛の質量割合（分配率）が６０質量％以上であり、鉛の分離性が良好である。
一方、塩素バイパスダスト等の、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末を処理対象にして、浮遊選鉱処理を行なう場合において、該微粉末に含まれる鉛の全量中の浮鉱中の鉛の質量割合（鉛の回収率）を、工程の複雑化や高コスト化を伴わずに従来よりも高めることが求められている。
そこで、本発明は、簡易な操作によって、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末から、カルシウム成分及び鉛成分を分別して、鉛成分を高い回収率で回収することのできる処理方法及び処理システム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】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、処理対象物である微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、スラリーを得た後、このスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートを添加して、浮遊選鉱処理を行なう技術において、ザンセートの添加方法として特定の分割方法を採用すれば、高い回収率で鉛成分を回収することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、下記の［１］〜［５］を提供するものである。
【０００６】
［１］ （Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るスラリー化及び固体分生成工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えて、鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーを浮遊選鉱機の中に導いた後、該スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの残部を加えて、浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱と、硫酸カルシウムを含む沈鉱を得る鉛・カルシウム分離工程とを含むことを特徴とするカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
［２］ 工程（Ｂ）において、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）におけるザンセートの合計の使用量の２０〜９０質量％を用いる前記［１］に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
［３］ 工程（Ａ）の前記微粉末が、カルシウムを酸化物換算で５質量％以上の含有率で含む前記［１］又は［２］に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
［４］ 工程（Ａ）の前記微粉末が、塩素バイパスダストである前記［１］〜［３］のいずれかに記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
［５］ カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るためのスラリー化及び固体分生成手段と、前記スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えるための第一のザンセート供給手段と、ザンセートの一部を加えた後の前記スラリーを収容して浮遊選鉱処理を行なうための浮遊選鉱機と、前記浮遊選鉱機の中にザンセートの残部を供給するための第二のザンセート供給手段とを含むことを特徴とするカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理システム。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、疎水化剤であるザンセートの添加方法として特定の分割方法を採用しているので、ザンセートを一括して添加する場合に比べて、鉛の回収率を高めることができる。
また、ザンセートを一括して添加する場合に比べて、鉛の回収率が同程度でよい場合、ザンセートの使用量を削減することができる。
さらに、本発明によれば、混合槽の数や薬剤の種類等を増やす必要がなく、ザンセートの添加手段を追加するだけでよいので、設備の複雑化やコストの増大を招くことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法の一例を示すフロー図である。
本発明の微粉末の処理方法は、（Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末（例えば、塩素バイパスダスト）と、水と、硫化剤（例えば、水硫化ソーダ）と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るスラリー化及び固体分生成工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部（例えば、全量の２／３）を加えて、鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーを浮遊選鉱手段の中に導いた後、該スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの残部（例えば、全量の１／３）を加えて、浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱と、硫酸カルシウムを含む沈鉱を得る鉛・カルシウム分離工程を含むものである。以下、工程（Ａ）〜工程（Ｃ）の各々について詳しく説明する。
【０００９】
［工程（Ａ）：スラリー化及び固体分生成工程］
工程（Ａ）は、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得る工程である。
工程（Ａ）の一例としては、図１に示すように、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水を混合して、スラリーを得た後、このスラリーに硫化剤を加えて、固体分である鉛硫化物を含むスラリーを得て、次いで、このスラリーに硫酸を加えて、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るものが挙げられる。
この場合、硫化剤を過剰に加えて、ｐＨが大きくなり過ぎた場合であっても、その後の硫酸の添加によって、ｐＨを適正な数値範囲内（具体的には、１．５〜７．５、好ましくは２〜７）に調整することができるという利点がある。
なお、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤を同時に混合してもよい。また、水及び硫酸は、予め調製した希硫酸として供給してもよい。
【００１０】
工程（Ａ）の他の例としては、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水を混合して、スラリーを得た後、このスラリーに硫酸を加えて、固体分である硫酸カルシウムを含むスラリーを得て、次いで、このスラリーに硫化剤を加えて、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るものが挙げられる。
この場合、微粉末と水を混合してなるスラリーに対して、ｐＨが１．５〜７．５、好ましくは２〜７となるように硫酸を加え、その後、硫化剤を加える。該ｐＨが１．５未満では、設備の耐久性の低下などの問題が生じうる。該ｐＨが７．５を超えると、工程（Ｃ）（鉛・カルシウム分離工程）における浮鉱の量が多くなり、浮鉱の鉛品位が低下する。
なお、水及び硫酸は、予め調製した希硫酸として供給してもよい。
硫化剤及び硫酸は、添加後に十分に撹拌することが望ましい。
工程（Ａ）における混合方法としては、例えば、撹拌翼付きの液槽内に、各材料（例えば、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水）を収容し、所定の滞留時間で撹拌して、均一なスラリーを得る方法が挙げられる。硫化剤及び硫酸を添加する場合も同様である。
各混合手段における滞留時間は、通常、５〜６０分間である。滞留時間が５分間未満では、液中の均一化または反応が不十分となることがある。滞留時間が６０分間を超えると、処理の効率が低下するなどの不都合がある。
【００１１】
本発明の処理対象となる微粉末としては、例えば、前記の背景技術の欄で説明した塩素バイパスダストや、焼却飛灰、溶融飛灰等が挙げられる。
本発明の処理対象物である微粉末中のカルシウムの酸化物換算の含有率（ＣａＯの質量割合）は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上、特に好ましくは１５質量％以上である。該含有率が５質量％未満では、工程（Ｃ）で分離回収した硫酸カルシウム中に鉛が多く残留することがある。
本発明の処理対象物である微粉末中のカルシウムの酸化物換算の含有率（ＣａＯの質量割合）の上限値は、特に限定されないが、好ましくは７０質量％、より好ましくは６０質量％、特に好ましくは５０質量％である。該上限値が７０質量％を超えると、工程（Ｃ）（鉛・カルシウム分離工程）における浮鉱への鉛の分配率が低下して、その結果、鉛の回収率が低下することがある。
【００１２】
本発明の処理対象物である微粉末中の鉛の酸化物換算の含有率（ＰｂＯの質量割合）は、特に限定されないが、好ましくは０．１〜１０質量％、より好ましくは０．５〜９質量％、特に好ましくは１〜８質量％である。該含有率が０．１質量％未満では、鉛の含有量が少なすぎて、本発明の方法を適用する必要性が小さくなる。該含有率が１０質量％を超えると、工程（Ｃ）（鉛・カルシウム分離工程）で分離回収される硫酸カルシウム中に鉛が多く残留することがある。
硫化剤の例としては、水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）、硫化ソーダ（Ｎａ２Ｓ）、硫化水素ガス（Ｈ２Ｓ）等が挙げられる。
工程（Ａ）で得られるスラリー中に生成する鉛硫化物の例としては、硫化鉛（ＰｂＳ）等が挙げられる。
【００１３】
処理対象物である微粉末と水とを含むスラリーの固液比（水１リットル中のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の質量）は、好ましくは５〜３００ｇ／リットル、より好ましくは２０〜２５０ｇ／リットル、特に好ましくは５０〜２００ｇ／リットルである。該値が５ｇ／リットル未満では、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の単位質量当たりの水量が大きくなり、処理の効率が低下する。該値が３００ｇ／リットルを超えると、工程（Ｃ）（鉛・カルシウム分離工程）における鉛成分とカルシウム成分の分離性能が低下する。
【００１４】
［工程（Ｂ）：疎水化工程］
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）で得られたスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えて、鉛硫化物を疎水化させる工程である。
工程（Ｂ）は、工程（Ｃ）（鉛・カルシウム分離工程）における浮遊選鉱の前処理として、鉛硫化物を疎水化させるものである。
浮遊選鉱とは、疎水性の表面を有する粒子及び親水性の表面を有する粒子を含む水中にガスを供給して、このガスからなる泡の表面に、疎水性の表面を有する粒子を付着させ、該粒子が付着している泡を、水中で浮力により浮上させることによって、沈鉱である親水性の表面を有する粒子と、浮鉱である疎水性の表面を有する粒子とに分離するものである。
なお、通常、粒子の表面の疎水性及び親水性を人為的に調節して、分離性能を高めるために、捕収剤と呼ばれる種々の化学薬剤が用いられる。従来知られている個々の捕収剤は、粒子の種類によってその効果（適否）が異なることが知られている。本発明においては、粒子の表面の疎水性を高めるための捕収剤（疎水化剤）として、ザンセートを用いる。
本発明で用いられるザンセートは、工程（Ａ）で生成した鉛硫化物の疎水性を高めるためのものである。鉛硫化物は、ザンセートによって疎水性を高められた後、泡の表面に付着して、水中を浮上し、浮鉱となる。
【００１５】
ザンセートとは、−ＯＣ（＝Ｓ）−Ｓ−の化学構造を有するキサントゲン酸塩をいう。ザンセートの例としては、Ｒ−ＯＣ（＝Ｓ）−Ｓ−Ｍ＋（式中、Ｒは炭素数１〜２０（好ましくは２〜５）のアルキル基、ＭはＮａ、Ｋ等のアルカリ金属またはＮＨ４等を表す。）の一般式で表される化合物が挙げられる。
工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）におけるザンセートの合計の使用量（全量）は、例えば、本発明の処理対象物である微粉末中の鉛成分の通常の含有率から推測して定めることができる。具体的には、ザンセート／Ｐｂのモル比が、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．０３以上、さらに好ましくは０．０５以上となる量のザンセートを添加することが望ましい。該値が、０．０１未満では、鉛硫化物を浮鉱として十分に浮上させることが困難となる。
ザンセートの全量の上限値は、特に限定されないが、薬剤コストの削減等の観点から、ザンセート／Ｐｂのモル比が、好ましくは１．０以下、より好ましくは０．５以下、さらに好ましくは０．２以下となる量であることが望ましい。
【００１６】
本発明において、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）におけるザンセートの合計の使用量（全量）中の工程（Ｂ）における使用量の質量割合は、好ましくは２０〜９０質量％、より好ましくは４０〜８５質量％、特に好ましくは５０〜８０質量％である。該割合が２０質量％未満では、工程（Ｂ）での使用量が少な過ぎて、浮鉱が十分に浮上しないことがある。該割合が９０質量％を超えると、鉛の回収率が低下することがある。
なお、浮遊選鉱処理後に得られる液分中のザンセートは、後工程の曝気処理等により、液分中から分解除去することができる。
【００１７】
工程（Ｂ）では、スラリーに起泡剤を加えることもできる。起泡剤を用いることによって、浮遊選鉱における浮鉱の浮上を促進することができる。起泡剤は、通常、鉛硫化物を疎水化した後に添加される。
起泡剤の例としては、メチルイソブチルカルビノール（ＭＩＢＣ；４−メチル−２−ペンタノール）、メチルイソブチルケトン、パイン油、エチレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、クレゾール酸等が挙げられる。起泡剤として、前記の例示物の他に、例えば、炭素数６〜８の鎖状の炭化水素基（アルキル基等）や炭素数１０〜１５の環状の炭化水素基（芳香族基、シクロアルキル基等）等の疎水性基、及び、水酸基、カルボキシル基等の親水性基を有する化合物も、使用することができる。
起泡剤の添加量は、スラリー１リットルに対して、好ましくは５〜１００ｍｇである。
なお、本発明において、起泡剤の添加は必須ではなく、任意である。
【００１８】
［工程（Ｃ）：鉛・カルシウム分離工程］
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）で得られたスラリーを浮遊選鉱手段の中に導いた後、該スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの残部を加えて、浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱と、硫酸カルシウムを含む沈鉱を得る工程である。
浮遊選鉱を行う手段としては、ファーレンワルド型浮選機（ＦＷ型浮選機）、ＭＳ型浮選機、フェジャーグレン型浮選機、アジテヤ型浮選機、ワーマン型浮選機等の浮選機が挙げられる。
浮鉱は、スラリーの液中の上部領域（特に液面付近）に存在する固体分を回収することによって、スラリーの他の成分（液分、沈鉱）から分離することができる。
浮鉱は、鉛（Ｐｂ）の分配率（換言すれば、浮鉱中のＰｂと沈鉱中のＰｂの合計量中の浮鉱中のＰｂの質量割合）が大きいので、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末に由来する鉛含有物質として分離回収することができる。
【００１９】
工程（Ｃ）は、さらに２つ以上の工程に分割することができる。具体的には、浮遊選鉱機を２つ以上直列に配設して、工程（Ｃ）におけるザンセートの使用量を、これら２つ以上の浮遊選鉱機に分割して投入してもよい。なお、２つ以上の浮遊選鉱機に分割してザンセートの残量を投入した場合の鉛の回収率は、１つの浮遊選鉱機にザンセートの残量を投入した場合の鉛の回収率とほぼ同じである。したがって、例えば、設備の簡易化などの観点から、浮遊選鉱機を１つのみ用いることもできる。
沈鉱は、スラリーの液中の下部領域（特に底面上）に存在する固体分を回収することによって、スラリーの他の成分（液分、浮鉱）から分離することができる。
沈鉱は、浮鉱とは逆に、硫酸カルシウムの分配率が大きく、かつ、鉛硫化物の分配率が小さいので、セメント原料等として用いることができる。沈鉱には、ケイ素、アルミニウム等の化合物が含まれることがある。
【００２０】
次に、本発明の微粉末の処理システムの実施形態例を説明する。図２は、本発明の微粉末の処理システムの一例を概念的に示す図である。
図２中、本発明の微粉末の処理システムは、処理対象物である微粉末と、水を混合して、スラリーを得るための混合槽１と、混合槽１で得られたスラリーに硫化剤を添加して、鉛硫化物を生成させるための鉛硫化物生成槽４と、鉛硫化物を含むスラリーに硫酸を添加して、硫酸カルシウムを生成させるための硫酸カルシウム生成槽６と、鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーに、ザンセートの一部を添加するための疎水化反応槽８と、疎水化反応槽８で得られたスラリーに、ザンセートの残部を添加するとともに、浮遊選鉱処理を行なうための浮遊選鉱機１０を備えている。
ここで、混合槽１、鉛硫化物生成槽４、硫酸カルシウム生成槽６、及び疎水化反応槽８は、各々、スラリーを撹拌するための撹拌翼を備えている。
【００２１】
混合槽１には、処理対象物である微粉末を供給するための微粉末供給手段２（例えば、微粉末の貯留槽及び流通路を有するもの）、及び、水を供給するための水供給手段３（例えば、流通路）が接続されている。
鉛硫化物生成槽４には、硫化剤を供給するための硫化剤供給手段５（例えば、硫化剤の貯留槽及び流通路を有するもの）が接続されている。
硫酸カルシウム生成槽６には、硫酸を供給するための硫酸供給手段７（例えば、硫酸の貯留槽及び流通路を有するもの）が接続されている。
疎水化反応槽８には、ザンセートの一部を供給するための第一のザンセート供給手段９（例えば、ザンセートの貯留槽及び流通路を有するもの）が接続されている。
なお、硫酸カルシウム生成槽６と疎水化反応槽８の各々には、ｐＨ測定手段１２，１３が設けられている。ｐＨ測定手段１２とｐＨ測定手段１３のいずれか一方のみを設けてもよい。処理対象物である微粉末中のカルシウムの含有量を予め測定して、硫酸供給手段７からの硫酸の添加量を定めている場合には、ｐＨ測定手段１２，１３は省略することができる。
浮遊選鉱機１０には、ザンセートの残部を供給するための第二のザンセート供給手段１１（例えば、ザンセートの貯留槽及び流通路を有するもの）が接続されている。
混合槽１、鉛硫化物生成槽４、硫酸カルシウム生成槽６、疎水化反応槽８、及び浮遊選鉱機１０の相互間には、スラリーが混合槽１から浮遊選鉱機１０まで一方向に流通するように、スラリーの流通路（例えば、ポンプ及び管路）が設けられている。
なお、本発明の処理システムは、疎水化反応槽８から浮遊選鉱機１０までの流通路の途中に、起泡剤を供給するための起泡剤供給手段（図示略；例えば、起泡剤の貯留槽及び流通路を有するもの）を備えていてもよい。
本発明においては、連続式とバッチ式のいずれの処理方法及び処理システムを採用してもよいが、処理効率の観点からは、連続式の処理方法及び処理システムが好ましい。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例及び比較例により本発明を説明する。なお、以下の「％」は、特に断らない限り、質量基準である。
［カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の用意］
処理対象物であるカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末として、次の微粉末Ａ〜Ｃを用意した。なお、これらの微粉末Ａ〜Ｃは、塩素バイパスダストである。
（ａ）微粉末Ａ；カルシウムの酸化物換算の含有率（ＣａＯの含有率）が３４．２質量％であり、かつ、鉛の酸化物換算の含有率（ＰｂＯの含有率）が７．７質量％であるもの
（ｂ）微粉末Ｂ；カルシウムの酸化物換算の含有率（ＣａＯの含有率）が２９．１質量％であり、かつ、鉛の酸化物換算の含有率（ＰｂＯの含有率）が１０．３質量％であるもの
（ｃ）微粉末Ｃ；カルシウムの酸化物換算の含有率（ＣａＯの含有率）が２７．５質量％であり、かつ、鉛の酸化物換算の含有率（ＰｂＯの含有率）が４．７質量％であるもの
【００２３】
［実施例１］
図１に示すフローに従って、図２に示す連続式の処理システムを用いて、以下のように微粉末Ａを処理した。
撹拌翼（図示略）付きの混合槽１（容量：９０リットル）内に、微粉末Ａと、水とを投入し、３０分間の滞留時間下で撹拌して、均一なスラリーを得た。該スラリーの固液比（水１リットル中のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の質量）は、１００ｇ／リットルに調整した。
このスラリーを、撹拌翼付きの鉛硫化物生成槽４に導き、硫化剤として水硫化ソーダ水溶液（濃度：２０質量％）を加えて、３０分間の滞留時間下で撹拌し、鉛硫化物（硫化鉛等を含むもの）を生成させた。該スラリーのＮａＳＨ／Ｐｂのモル比は、１．００に調整した。
【００２４】
次いで、このスラリーを、撹拌翼付きの硫酸カルシウム生成槽６（容量：４５リットル）に導き、硫酸（濃度：９８％）を加えて、３０分間の滞留時間下で撹拌し、硫酸カルシウムを生成させた。該スラリーのｐＨは３．０に調整した。
次いで、このスラリーを疎水化反応槽８（容量：４５リットル）に導き、疎水化剤として プロピルザンセート水溶液（濃度：０．４質量％、プロピルザンセートの化学式：Ｃ３Ｈ７−Ｏ−Ｃ（＝Ｓ）−Ｓ−Ｎａ＋）を加えて、３０分間の滞留時間下で撹拌した。この際、プロピルザンセート／Ｐｂのモル比が０．０４になるように、プロピルザンセートを添加した。なお、ここでのプロピルザンセートの使用量は、全量の２／３（つまり、６７質量％）に相当する。
次いで、このスラリーを、疎水化反応槽８から流通路を介して浮遊選鉱機（ＦＷ型浮選機）１０に導くとともに、浮遊選鉱機１０の中に、プロピルザンセート／Ｐｂのモル比が０．０２になるように、プロピルザンセートを添加した。なお、ここでのプロピルザンセートの使用量は、全量の１／３（つまり、３３質量％）に相当する。
その後、浮遊選鉱機１０内で浮遊選鉱処理を行なった。
浮遊選鉱で得られた浮鉱を、フィルタープレスに導き、固液分離して、浮鉱からなる固体分を得た。
浮遊選鉱で得られた浮鉱について、微粉末Ａからの鉛（Ｐｂ）の回収率を求めた。
その結果、鉛の回収率は、８８質量％であった。
【００２５】
［比較例１］
疎水化剤であるプロピルザンセート溶液の全量を、疎水化反応槽８に供給し、浮遊選鉱機１０にはプロピルザンセート溶液を全く供給しなかったこと以外は実施例１と同様にして実験した。
その結果、鉛の回収率は、７１質量％であった。
［実施例２］
微粉末Ａに代えて微粉末Ｂを用いたこと以外は実施例１と同様にして実験した。
その結果、鉛の回収率は、８７質量％であった。
［比較例２］
疎水化剤であるプロピルザンセート溶液の全量を、疎水化反応槽８に供給し、浮遊選鉱機１０にはプロピルザンセート溶液を全く供給しなかったこと以外は実施例２と同様にして実験した。
その結果、鉛の回収率は、７８質量％であった。
［実施例３］
微粉末Ａに代えて微粉末Ｃを用いたこと以外は実施例１と同様にして実験した。
その結果、鉛の回収率は、８２質量％であった。
［比較例３］
疎水化剤であるプロピルザンセート溶液の全量を、疎水化反応槽８に供給し、浮遊選鉱機１０にはプロピルザンセート溶液を全く供給しなかったこと以外は実施例３と同様にして実験した。
その結果、鉛の回収率は、７７質量％であった。
【００２６】
実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、実施例３と比較例３を各々比較すると、疎水化反応槽でザンセートの全量を一括投入した場合（比較例１〜３）に比べて、ザンセートを分割投入した場合（実施例１〜３）のほうが、鉛の回収率が５〜１７質量％大きいことがわかる。特に、処理対象物である微粉末中のカルシウムの酸化物換算の含有率が大きいほど、一括投入に比べて分割投入の場合の鉛の回収率が高いという傾向が見られることもわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の微粉末の処理方法の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の微粉末の処理システムの一例を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 混合槽
２ 微粉末供給手段
３ 水供給手段
４ 鉛硫化物生成槽
５ 硫化剤供給手段
６ 硫酸カルシウム生成槽
７ 硫酸供給手段
８ 疎水化反応槽
９ 第一のザンセート供給手段
１０ 浮遊選鉱機
１１ 第二のザンセート供給手段
１２ ｐＨ測定手段
１３ ｐＨ測定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るスラリー化及び固体分生成工程と、
（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えて、鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、
（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーを浮遊選鉱機の中に導いた後、該スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの残部を加えて、浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱と、硫酸カルシウムを含む沈鉱を得る鉛・カルシウム分離工程と
を含むことを特徴とするカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【請求項２】
工程（Ｂ）において、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）におけるザンセートの合計の使用量の２０〜９０質量％を用いる請求項１に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【請求項３】
工程（Ａ）の前記微粉末が、カルシウムを酸化物換算で５質量％以上の含有率で含む請求項１又は２に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【請求項４】
工程（Ａ）の前記微粉末が、塩素バイパスダストである請求項１〜３のいずれか１項に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【請求項５】
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るためのスラリー化及び固体分生成手段と、
前記スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えるための第一のザンセート供給手段と、
ザンセートの一部を加えた後の前記スラリーを収容して浮遊選鉱処理を行なうための浮遊選鉱機と、
前記浮遊選鉱機の中にザンセートの残部を供給するための第二のザンセート供給手段と
を含むことを特徴とするカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理システム。
【請求項１】
（Ａ）カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るスラリー化及び固体分生成工程と、
（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えて、鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、
（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーを浮遊選鉱機の中に導いた後、該スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの残部を加えて、浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱と、硫酸カルシウムを含む沈鉱を得る鉛・カルシウム分離工程と
を含むことを特徴とするカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【請求項２】
工程（Ｂ）において、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）におけるザンセートの合計の使用量の２０〜９０質量％を用いる請求項１に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【請求項３】
工程（Ａ）の前記微粉末が、カルシウムを酸化物換算で５質量％以上の含有率で含む請求項１又は２に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【請求項４】
工程（Ａ）の前記微粉末が、塩素バイパスダストである請求項１〜３のいずれか１項に記載のカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理方法。
【請求項５】
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末と、水と、硫化剤と、硫酸を混合して、固体分である硫酸カルシウム及び鉛硫化物を含むスラリーを得るためのスラリー化及び固体分生成手段と、
前記スラリーに対して、疎水化剤であるザンセートの一部を加えるための第一のザンセート供給手段と、
ザンセートの一部を加えた後の前記スラリーを収容して浮遊選鉱処理を行なうための浮遊選鉱機と、
前記浮遊選鉱機の中にザンセートの残部を供給するための第二のザンセート供給手段と
を含むことを特徴とするカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の処理システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２１９９６５（Ｐ２００９−２１９９６５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６５２３１（Ｐ２００８−６５２３１）
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
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