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】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浮遊選鉱処理によって分別して回収するに際し、微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を常に最適値に保ち、高い処理効率及び浮鉱の高い鉛含有率を得ることのできる処理方法を提供する。
【解決手段】（Ａ）微粉末と水を混合して、スラリーを調製する工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリー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、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、鉛硫化物を疎水化させる工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で得られたスラリーを浮遊選鉱処理して、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と、（Ｅ）微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、工程（Ｂ）における硫酸の添加量に基づいて、微粉末と水との質量比を調整する工程を含む。
【解決手段】（Ａ）微粉末と水を混合して、スラリーを調製する工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリー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、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、鉛硫化物を疎水化させる工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で得られたスラリーを浮遊選鉱処理して、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と、（Ｅ）微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、工程（Ｂ）における硫酸の添加量に基づいて、微粉末と水との質量比を調整する工程を含む。
【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、カルシウム成分と鉛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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４６５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のとおり、浮遊選鉱によって、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技術が知られている。
しかし、処理対象物である微粉末と水を混合してスラリーを調製する際に、水の単位量当たりの微粉末の量を一定にしても、微粉末の種類によって、微粉末に含まれる不溶性成分の含有率が異なることから、スラリーの固形分濃度が、微粉末の種類によって異なるという問題があった。例えば、スラリーの固形分濃度が高すぎて、浮遊選鉱で得られる浮鉱中の鉛成分の含有率が小さくなったり、あるいは、スラリーの固形分濃度が低すぎて、浮遊選鉱の処理効率が低下するという問題があった。
そこで、本発明は、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浮遊選鉱処理によって分別して回収するに際し、微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を常に最適値に保つことのできる微粉末の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】
【０００６】
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、微粉末中のカルシウム成分を硫酸カルシウムにするために特定のｐＨに調整すべく添加される硫酸の量と、微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度とが正の相関関係にあること、及び、この相関関係を利用して、前記の硫酸の量に基づいて、スラリーの固形分濃度が最適値となるように、スラリーを構成する水と微粉末のいずれか一方または両方の量を変化させればよいことを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［３］を提供するものである。
【０００７】
［１］ （Ａ）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、スラリーを調製するスラリー調製工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーと、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固体分生成工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、前記鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で得られたスラリーに対し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、（Ｅ）前記微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、工程（Ｂ）における硫酸の添加量に基づいて、前記微粉末と水との質量比を調整する固液比調整工程と、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］ 前記微粉末が、塩素バイパスダストである前記［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］ 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、スラリーを調製するためのスラリー調製手段と、前記スラリー調製手段で得られたスラリーと、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固体分生成手段と、前記固体分生成手段で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、前記鉛硫化物を疎水化させるための疎水化手段と、前記疎水化手段で得られたスラリーに対し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ための浮遊選鉱機と、前記微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、前記固体分生成手段における硫酸の添加量に基づいて、前記微粉末と水との質量比を調整するための固液比調整手段と、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】
【０００８】
本発明によれば、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浮遊選鉱処理によって分別して回収するに際し、微粉末の種類が変わっても、微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を常に最適値に保つことができ、その結果、浮遊選鉱の処理効率を高く保ちつつ、浮遊選鉱で得られる浮鉱中の鉛成分の含有率を常に高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、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】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３】図３は、本発明の処理対象物である微粉末に含まれるカルシウム成分の含有率と、硫酸の添加量の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の処理対象物である微粉末に含まれるカルシウム成分の含有率と、スラリーの固形分濃度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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と、水を混合して、スラリーを調製するスラリー調製工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーと、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固体分生成工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、前記鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で得られたスラリーに対し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、（Ｅ）前記微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、工程（Ｂ）における硫酸の添加量に基づいて、前記微粉末と水との質量比を調整する固液比調整工程と、を含む。
以下、工程（Ａ）〜工程（Ｅ）の各々について詳しく説明する。
【００１１】
［工程（Ａ）：スラリー調製工程］
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、水を混合して、スラリーを調製する工程である。
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８質量％以上、特に好ましくは１０質量％以上である。該含有率が５質量％未満では、工程（Ｄ）（鉛・カルシウム分離工程）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（Ｄ）（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０．１〜１８質量％、より好ましくは０．５〜１５質量％、特に好ましくは１〜１２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１８質量％を超えると、工程（Ｄ）（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混合する際の固液比（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（Ｄ）（鉛・カルシウム分離工程）における浮鉱中の鉛の含有率が小さくなる。
本発明においては、処理対象物である微粉末と水との合計量中の固形分の質量割合を調整する。これについては、工程（Ｅ）で説明する。
工程（Ａ）における混合方法としては、例えば、撹拌翼付きの混合槽内に、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、５〜６０分間撹拌して、均一なスラリーを得る方法が挙げられる。
【００１４】
［工程（Ｂ）：固体分生成工程］
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）で得られたスラリーと、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（Ｂ）の一例としては、図１に示すように、工程（Ａ）で得られた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。
工程（Ｂ）の他の例としては、工程（Ａ）で得られた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。
【００１５】
工程（Ｂ）において、硫酸は、スラリーのｐＨが好ましくは１．５〜７．５、より好ましくは２〜７となるように添加される。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。ｐＨが７．５を超えると、工程（Ｄ）（鉛・カルシウム分離工程）における浮鉱の量が多くなり、浮鉱中の鉛の含有率が小さくなる。
工程（Ｂ）において、ｐＨを特定の値または特定の狭い数値範囲内（例えば、ｐＨ２．５〜３．５のようにｐＨの幅が１、または１より小さな範囲内）に調整することは、工程（Ｅ）（固液比調整工程）における固液比の正確な調整の観点から、好ましい。
工程（Ｂ）における混合方法としては、例えば、撹拌翼付きの混合槽を２つ直列に配設して、前流側の混合槽内のスラリーに一方の薬剤（硫化剤または硫酸）を加えて、５〜６０分間撹拌した後、得られたスラリーを後流側の混合槽に導き、他の薬剤（硫酸または硫化剤）を加えて、５〜６０分間撹拌する方法が挙げられる。
【００１６】
［工程（Ｃ）：疎水化工程］
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、鉛硫化物を疎水化させる工程である。
工程（Ｃ）は、工程（Ｄ）（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、例えば、ザンセートを用いることができる。
本発明で用いられるザンセートは、工程（Ｂ）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。
【００１７】
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（Ｃ）におけるザンセートの合計の使用量は、例えば、本発明の処理対象物である微粉末中の鉛（Ｐｂ）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。
【００１８】
工程（Ｃ）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。
【００１９】
［工程（Ｄ）：鉛・カルシウム分離工程］
工程（Ｄ）は、工程（Ｃ）で得られたスラリーに対し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、例えば、スラリーの上部領域の部分を回収し、この上部領域の部分をフィルタープレス等によって固液分離することによって得ることができる。
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。浮鉱は、非鉄精錬原料等として用いることができる。
沈鉱は、例えば、スラリーの下部領域の部分を回収し、この下部領域の部分をフィルタープレス等によって固液分離することによって得ることができる。
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、鉄等の化合物が含まれることがある。
【００２０】
［工程（Ｅ）：固液比調整工程］
工程（Ｅ）は、本発明の処理対象物である微粉末と水とからなるスラリーの単位体積当たりの固形分含有量（乾燥質量；スラリーの固形分濃度ともいう。）を所望の値にするために、工程（Ｂ）における硫酸の添加量に基づいて、本発明の処理対象物である微粉末と水との質量比を調整する工程である。
工程（Ｅ）において、微粉末と水のみを対象にした理由は、硫化剤または硫酸の添加によって生成する固形分を除外するためである。
微粉末と水との質量比の調整方法としては、水の量を一定にして微粉末の量を変化させる方法、微粉末の量を一定にして水の量を変化させる方法、微粉末及び水の量を変化させる方法、のいずれでもよい。
例えば、工程（Ｂ）において、硫酸を添加してスラリーのｐＨを３に調整する場合、微粉末ａを処理対象物としかつ硫酸の添加量がＸ（リットル）であるときに最適の固形分濃度が得られるとすると、微粉末ｂを処理対象物としかつ硫酸の添加量が２Ｘ（リットル）であれば、微粉末ｂの処理において、水の添加量を微粉末ａの場合に比べて２倍にするか、あるいは、微粉末ｂの添加量を微粉末ａの添加量の１／２にするなどして対処すればよい。なお、実際には、硫酸の添加量は、通常、添加速度（リットル／時間）として連続的に変化するので、この変化に応じて微粉末または水の供給速度（ｇ／時間）を変化させればよい。
工程（Ｅ）で水の量を変化させる方法の一例としては、微粉末との混合時に水の量を増減させる方法が挙げられる。他の例としては、微粉末の単位量に対して常時、一定の量の水を加えて混合し、その後、工程（Ｄ）（鉛・カルシウム分離工程）の前の任意の時点で追加の水を加えて、微粉末と水との質量比を調整する方法が挙げられる。
【００２１】
次に、本発明の微粉末の処理システムの一例について説明する。
図２中、本発明の微粉末の処理システムは、図１に示す処理方法に対応する処理システムであって、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、疎水化剤を添加するための疎水化反応槽９と、疎水化反応槽９で得られたスラリーを導入して浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱及び硫酸カルシウムを含む沈鉱を得るための浮遊選鉱機１１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９は、各々、スラリーを撹拌するための撹拌翼を備えている。
【００２２】
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、水道管等の水の流通路）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）及びｐＨ測定手段（ｐＨ計）８が接続されている。
疎水化反応槽９には、疎水化剤供給手段１０（例えば、疎水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。
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９、及び、浮遊選鉱機１１の相互間には、各々、スラリーが混合槽１から浮遊選鉱機１１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９から浮遊選鉱機１１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。
本発明の処理システムは、硫酸供給手段７で供給された硫酸の量に基づいて、微粉末供給手段２で供給される微粉末の量または水供給手段３で供給される水の量を調整するための固液比調整手段１２を備えている。
なお、水の量を調整するための手段としては、図２中の水供給手段３に加えて、浮遊選鉱機１１の前流側の任意の地点に追加の水供給手段（図示せず）を設けることもできる。この場合、追加の水供給手段によって追加の水を供給して、微粉末と水との質量比を調整する。
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】
【００２３】
［Ａ．微粉末中のカルシウム成分の含有率と硫酸の添加量との関係］
（１）微粉末の準備
処理対象物である微粉末として、カルシウム成分の含有率（酸化物換算値）の異なる２６種類の塩素バイパスダストを準備した（図３参照）。なお、これら２６種類の塩素バイパスダストの中で、カルシウム成分の含有率（酸化物換算値）の最小値及び最大値は、各々、１３質量％、４２質量％であった。
なお、前記の２６種類の塩素バイパスダストの中で、カルシウムの酸化物換算の含有率が２５質量％である塩素バイパスダストを対象にして、水洗前の成分組成、及び水洗後の成分組成を測定した。結果を表１に示す。表１中、塩素（Ｃｌ）を除いて、酸化物換算の含有率（質量％）を示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
（２）硫酸添加量の測定
これら２６種類の塩素バイパスダストの各々について、塩素バイパスダスト１３０ｇと水１．３リットルを混合してスラリーを調製し、次いで、このスラリーに硫酸（濃度：９８％）を加えてｐＨを３に調整し、硫酸カルシウムを生成させた場合における、塩素バイパスダスト（微粉末）中のカルシウム成分の含有率（酸化物換算；質量％）と、硫酸の添加量（ｇ）の関係を調べた。
結果を図３に示す。図３から、塩素バイパスダスト（微粉末）中のカルシウム成分の含有率（酸化物換算；質量％）と、硫酸の添加量（ｇ）は、正の強い相関関係があることがわかる。
【００２６】
［Ｂ．微粉末中のカルシウム成分の含有率と、スラリーの固形分濃度との関係］
（１）微粉末の準備
処理対象物である微粉末として、カルシウム成分の含有率（酸化物換算値）の異なる４３種類の塩素バイパスダストを準備した（図４参照）。なお、これら４３種類の塩素バイパスダストの中で、カルシウム成分の含有率（酸化物換算値）の最小値及び最大値は、各々、１３質量％、３９質量％であった。
（２）スラリーの固形分の質量（固形分濃度）の測定
これら４３種類の塩素バイパスダストの各々について、塩素バイパスダスト１３０ｇと水１．３リットルを混合してスラリーを調製し、次いで、このスラリーを吸引ろ過器によって固液分離して固形分を得て、その後、この固形分を１０５℃で２４時間乾燥させた。得られた固形分（微粉末の水洗残分）の質量を測定した。
結果を図４に示す。図４から、塩素バイパスダスト（微粉末）中のカルシウム成分の含有率（酸化物換算；質量％）と、スラリーの固形分の質量（ｇ）は、正の相関関係があることがわかる。
前記のＡ、Ｂの実験で得られた図３及び図４から、硫酸の添加量と、スラリーの固形分濃度は、正の相関関係にあることがわかる。つまり、硫酸の添加量の変化に応じて水の量を増減させれば、スラリーの固形分濃度を一定に保つことができる。
【００２７】
［Ｃ．硫酸の添加量に基く微粉末または水の供給量の調整］
（１）微粉末の準備
処理対象物である微粉末として、下記の表２に示す成分組成を有する試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃの３種の塩素バイパスダストを用意した。
（２）微粉末をスラリー化したときの固形分濃度の測定
試料Ａ〜試料Ｃの各々について、試料１３０ｇと水１．３リットルを混合してスラリーを調製し、次いで、このスラリーを吸引ろ過器によって固液分離して固形分を得て、その後、この固形分を１０５℃で２４時間乾燥させた。得られた固形分（微粉末の水洗残分）の質量を測定した。この質量をスラリー１リットル当たりの値（ｇ／Ｌ）に換算した値を、表２に示す。
表２中、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃの固形分濃度は、各々、５８．９ｇ／リットル、７７．９ｇ／リットル、３０．２ｇ／リットルである。この実験では、試料Ａが最適の固形分濃度を有するものとし、試料Ｂ及び試料Ｃの固形分濃度を試料Ａの固形分濃度と同程度のものに変化させるものとする。
【００２８】
【表２】
【００２９】
（３）微粉末の供給量の調整
（ａ）試料Ｂを対象にした実験
表３に示すように、１リットル当たりの固形分濃度（固液比）が１００ｇ／リットルとなるように、撹拌翼付きの混合槽内に、本発明の処理対象物である微粉末（塩素バイパスダスト；試料Ａまたは試料Ｂ）を毎時１２ｋｇの量で供給し、かつ、水を毎時１２０リットルの量で供給して、スラリーを得た。
このスラリーを吸引ろ過器によって固液分離して固形分を得た。この固形分を１０５℃で２４時間乾燥させた後、固形分の質量を測定した。この質量をスラリー１リットル当たりの値（ｇ／Ｌ）に換算して得た固形分濃度の値を、表３に示す。
一方、スラリーに硫酸を加えて、ｐＨを３に調整した。これに要した硫酸の添加量を表３に示す。
試料Ｂの固形分濃度を試料Ａの固形分濃度と同程度のものに変化させるために、試料Ｂの供給量を減少させた。試料Ｂの新たな供給量は、次の式で算出される。
試料Ｂの供給量＝１２ｋｇ×（６．２÷８．８）＝８．５ｋｇ／時間（ｈｒ）
【００３０】
【表３】
【００３１】
次に、試料Ｂの供給量を８．５ｋｇ／時間に減少させて、スラリーを調製した。スラリー化前の固液比を表４に示す。
このスラリーを吸引ろ過器によって固液分離して、固形分を得た。この固形分を１０５℃で２４時間乾燥させた後、固形分の質量を測定した。この質量をスラリー１リットル当たりの値（ｇ／Ｌ）に換算して得た固形分濃度の値は、表４に示すように５５．２ｇ／Ｌであった。
一方、このスラリーに硫酸を加えて、ｐＨを３に調整した。硫酸の添加量は、表４に示すように６．２ｋｇ／時間であった。
表３及び表４から、硫酸の添加量に基いて微粉末の供給量を調整すれば、スラリーの固形分濃度をほぼ一定に調整しうることがわかる。
【００３２】
【表４】
【００３３】
（ｂ）試料Ｃを対象にした実験
試料Ｂに代えて試料Ｃを用いたこと以外は前記の（３）の（ａ）と同様にして実験した。結果を表５及び表６に示す。
表５及び表６から、硫酸の添加量に基いて微粉末の供給量を調整すれば、スラリーの固形分濃度をほぼ一定に調整しうることがわかる。
【００３４】
【表５】
【００３５】
【表６】
【００３６】
（４）水の供給量の調整
（ａ）試料Ｂを対象にした実験
微粉末の供給量を減少させることに代えて水の供給量を増大させたこと以外は前記の（３）の（ａ）と同様にして実験した。結果を表７及び表８に示す。
表７及び表８から、硫酸の添加量に基いて水の供給量を調整すれば、スラリーの固形分濃度をほぼ一定に調整しうることがわかる。
【００３７】
【表７】
【００３８】
【表８】
【符号の説明】
【００３９】
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 ｐＨ測定手段
９ 疎水化反応槽
１０ 疎水化剤供給手段
１１ 浮遊選鉱機
１２ 固液比調整手段
【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、カルシウム成分と鉛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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４６５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のとおり、浮遊選鉱によって、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技術が知られている。
しかし、処理対象物である微粉末と水を混合してスラリーを調製する際に、水の単位量当たりの微粉末の量を一定にしても、微粉末の種類によって、微粉末に含まれる不溶性成分の含有率が異なることから、スラリーの固形分濃度が、微粉末の種類によって異なるという問題があった。例えば、スラリーの固形分濃度が高すぎて、浮遊選鉱で得られる浮鉱中の鉛成分の含有率が小さくなったり、あるいは、スラリーの固形分濃度が低すぎて、浮遊選鉱の処理効率が低下するという問題があった。
そこで、本発明は、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浮遊選鉱処理によって分別して回収するに際し、微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を常に最適値に保つことのできる微粉末の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】
【０００６】
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、微粉末中のカルシウム成分を硫酸カルシウムにするために特定のｐＨに調整すべく添加される硫酸の量と、微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度とが正の相関関係にあること、及び、この相関関係を利用して、前記の硫酸の量に基づいて、スラリーの固形分濃度が最適値となるように、スラリーを構成する水と微粉末のいずれか一方または両方の量を変化させればよいことを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［３］を提供するものである。
【０００７】
［１］ （Ａ）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、スラリーを調製するスラリー調製工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーと、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固体分生成工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、前記鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で得られたスラリーに対し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、（Ｅ）前記微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、工程（Ｂ）における硫酸の添加量に基づいて、前記微粉末と水との質量比を調整する固液比調整工程と、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］ 前記微粉末が、塩素バイパスダストである前記［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］ 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、スラリーを調製するためのスラリー調製手段と、前記スラリー調製手段で得られたスラリーと、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固体分生成手段と、前記固体分生成手段で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、前記鉛硫化物を疎水化させるための疎水化手段と、前記疎水化手段で得られたスラリーに対し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ための浮遊選鉱機と、前記微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、前記固体分生成手段における硫酸の添加量に基づいて、前記微粉末と水との質量比を調整するための固液比調整手段と、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】
【０００８】
本発明によれば、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浮遊選鉱処理によって分別して回収するに際し、微粉末の種類が変わっても、微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を常に最適値に保つことができ、その結果、浮遊選鉱の処理効率を高く保ちつつ、浮遊選鉱で得られる浮鉱中の鉛成分の含有率を常に高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、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】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３】図３は、本発明の処理対象物である微粉末に含まれるカルシウム成分の含有率と、硫酸の添加量の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の処理対象物である微粉末に含まれるカルシウム成分の含有率と、スラリーの固形分濃度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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と、水を混合して、スラリーを調製するスラリー調製工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーと、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固体分生成工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、前記鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で得られたスラリーに対し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、（Ｅ）前記微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、工程（Ｂ）における硫酸の添加量に基づいて、前記微粉末と水との質量比を調整する固液比調整工程と、を含む。
以下、工程（Ａ）〜工程（Ｅ）の各々について詳しく説明する。
【００１１】
［工程（Ａ）：スラリー調製工程］
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、水を混合して、スラリーを調製する工程である。
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８質量％以上、特に好ましくは１０質量％以上である。該含有率が５質量％未満では、工程（Ｄ）（鉛・カルシウム分離工程）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（Ｄ）（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０．１〜１８質量％、より好ましくは０．５〜１５質量％、特に好ましくは１〜１２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１８質量％を超えると、工程（Ｄ）（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混合する際の固液比（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（Ｄ）（鉛・カルシウム分離工程）における浮鉱中の鉛の含有率が小さくなる。
本発明においては、処理対象物である微粉末と水との合計量中の固形分の質量割合を調整する。これについては、工程（Ｅ）で説明する。
工程（Ａ）における混合方法としては、例えば、撹拌翼付きの混合槽内に、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、５〜６０分間撹拌して、均一なスラリーを得る方法が挙げられる。
【００１４】
［工程（Ｂ）：固体分生成工程］
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）で得られたスラリーと、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（Ｂ）の一例としては、図１に示すように、工程（Ａ）で得られた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。
工程（Ｂ）の他の例としては、工程（Ａ）で得られた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。
【００１５】
工程（Ｂ）において、硫酸は、スラリーのｐＨが好ましくは１．５〜７．５、より好ましくは２〜７となるように添加される。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。ｐＨが７．５を超えると、工程（Ｄ）（鉛・カルシウム分離工程）における浮鉱の量が多くなり、浮鉱中の鉛の含有率が小さくなる。
工程（Ｂ）において、ｐＨを特定の値または特定の狭い数値範囲内（例えば、ｐＨ２．５〜３．５のようにｐＨの幅が１、または１より小さな範囲内）に調整することは、工程（Ｅ）（固液比調整工程）における固液比の正確な調整の観点から、好ましい。
工程（Ｂ）における混合方法としては、例えば、撹拌翼付きの混合槽を２つ直列に配設して、前流側の混合槽内のスラリーに一方の薬剤（硫化剤または硫酸）を加えて、５〜６０分間撹拌した後、得られたスラリーを後流側の混合槽に導き、他の薬剤（硫酸または硫化剤）を加えて、５〜６０分間撹拌する方法が挙げられる。
【００１６】
［工程（Ｃ）：疎水化工程］
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、鉛硫化物を疎水化させる工程である。
工程（Ｃ）は、工程（Ｄ）（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、例えば、ザンセートを用いることができる。
本発明で用いられるザンセートは、工程（Ｂ）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。
【００１７】
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（Ｃ）におけるザンセートの合計の使用量は、例えば、本発明の処理対象物である微粉末中の鉛（Ｐｂ）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。
【００１８】
工程（Ｃ）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。
【００１９】
［工程（Ｄ）：鉛・カルシウム分離工程］
工程（Ｄ）は、工程（Ｃ）で得られたスラリーに対し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、例えば、スラリーの上部領域の部分を回収し、この上部領域の部分をフィルタープレス等によって固液分離することによって得ることができる。
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。浮鉱は、非鉄精錬原料等として用いることができる。
沈鉱は、例えば、スラリーの下部領域の部分を回収し、この下部領域の部分をフィルタープレス等によって固液分離することによって得ることができる。
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、鉄等の化合物が含まれることがある。
【００２０】
［工程（Ｅ）：固液比調整工程］
工程（Ｅ）は、本発明の処理対象物である微粉末と水とからなるスラリーの単位体積当たりの固形分含有量（乾燥質量；スラリーの固形分濃度ともいう。）を所望の値にするために、工程（Ｂ）における硫酸の添加量に基づいて、本発明の処理対象物である微粉末と水との質量比を調整する工程である。
工程（Ｅ）において、微粉末と水のみを対象にした理由は、硫化剤または硫酸の添加によって生成する固形分を除外するためである。
微粉末と水との質量比の調整方法としては、水の量を一定にして微粉末の量を変化させる方法、微粉末の量を一定にして水の量を変化させる方法、微粉末及び水の量を変化させる方法、のいずれでもよい。
例えば、工程（Ｂ）において、硫酸を添加してスラリーのｐＨを３に調整する場合、微粉末ａを処理対象物としかつ硫酸の添加量がＸ（リットル）であるときに最適の固形分濃度が得られるとすると、微粉末ｂを処理対象物としかつ硫酸の添加量が２Ｘ（リットル）であれば、微粉末ｂの処理において、水の添加量を微粉末ａの場合に比べて２倍にするか、あるいは、微粉末ｂの添加量を微粉末ａの添加量の１／２にするなどして対処すればよい。なお、実際には、硫酸の添加量は、通常、添加速度（リットル／時間）として連続的に変化するので、この変化に応じて微粉末または水の供給速度（ｇ／時間）を変化させればよい。
工程（Ｅ）で水の量を変化させる方法の一例としては、微粉末との混合時に水の量を増減させる方法が挙げられる。他の例としては、微粉末の単位量に対して常時、一定の量の水を加えて混合し、その後、工程（Ｄ）（鉛・カルシウム分離工程）の前の任意の時点で追加の水を加えて、微粉末と水との質量比を調整する方法が挙げられる。
【００２１】
次に、本発明の微粉末の処理システムの一例について説明する。
図２中、本発明の微粉末の処理システムは、図１に示す処理方法に対応する処理システムであって、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、疎水化剤を添加するための疎水化反応槽９と、疎水化反応槽９で得られたスラリーを導入して浮遊選鉱処理を行ない、鉛硫化物を含む浮鉱及び硫酸カルシウムを含む沈鉱を得るための浮遊選鉱機１１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９は、各々、スラリーを撹拌するための撹拌翼を備えている。
【００２２】
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、水道管等の水の流通路）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）及びｐＨ測定手段（ｐＨ計）８が接続されている。
疎水化反応槽９には、疎水化剤供給手段１０（例えば、疎水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。
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９、及び、浮遊選鉱機１１の相互間には、各々、スラリーが混合槽１から浮遊選鉱機１１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９から浮遊選鉱機１１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。
本発明の処理システムは、硫酸供給手段７で供給された硫酸の量に基づいて、微粉末供給手段２で供給される微粉末の量または水供給手段３で供給される水の量を調整するための固液比調整手段１２を備えている。
なお、水の量を調整するための手段としては、図２中の水供給手段３に加えて、浮遊選鉱機１１の前流側の任意の地点に追加の水供給手段（図示せず）を設けることもできる。この場合、追加の水供給手段によって追加の水を供給して、微粉末と水との質量比を調整する。
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】
【００２３】
［Ａ．微粉末中のカルシウム成分の含有率と硫酸の添加量との関係］
（１）微粉末の準備
処理対象物である微粉末として、カルシウム成分の含有率（酸化物換算値）の異なる２６種類の塩素バイパスダストを準備した（図３参照）。なお、これら２６種類の塩素バイパスダストの中で、カルシウム成分の含有率（酸化物換算値）の最小値及び最大値は、各々、１３質量％、４２質量％であった。
なお、前記の２６種類の塩素バイパスダストの中で、カルシウムの酸化物換算の含有率が２５質量％である塩素バイパスダストを対象にして、水洗前の成分組成、及び水洗後の成分組成を測定した。結果を表１に示す。表１中、塩素（Ｃｌ）を除いて、酸化物換算の含有率（質量％）を示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
（２）硫酸添加量の測定
これら２６種類の塩素バイパスダストの各々について、塩素バイパスダスト１３０ｇと水１．３リットルを混合してスラリーを調製し、次いで、このスラリーに硫酸（濃度：９８％）を加えてｐＨを３に調整し、硫酸カルシウムを生成させた場合における、塩素バイパスダスト（微粉末）中のカルシウム成分の含有率（酸化物換算；質量％）と、硫酸の添加量（ｇ）の関係を調べた。
結果を図３に示す。図３から、塩素バイパスダスト（微粉末）中のカルシウム成分の含有率（酸化物換算；質量％）と、硫酸の添加量（ｇ）は、正の強い相関関係があることがわかる。
【００２６】
［Ｂ．微粉末中のカルシウム成分の含有率と、スラリーの固形分濃度との関係］
（１）微粉末の準備
処理対象物である微粉末として、カルシウム成分の含有率（酸化物換算値）の異なる４３種類の塩素バイパスダストを準備した（図４参照）。なお、これら４３種類の塩素バイパスダストの中で、カルシウム成分の含有率（酸化物換算値）の最小値及び最大値は、各々、１３質量％、３９質量％であった。
（２）スラリーの固形分の質量（固形分濃度）の測定
これら４３種類の塩素バイパスダストの各々について、塩素バイパスダスト１３０ｇと水１．３リットルを混合してスラリーを調製し、次いで、このスラリーを吸引ろ過器によって固液分離して固形分を得て、その後、この固形分を１０５℃で２４時間乾燥させた。得られた固形分（微粉末の水洗残分）の質量を測定した。
結果を図４に示す。図４から、塩素バイパスダスト（微粉末）中のカルシウム成分の含有率（酸化物換算；質量％）と、スラリーの固形分の質量（ｇ）は、正の相関関係があることがわかる。
前記のＡ、Ｂの実験で得られた図３及び図４から、硫酸の添加量と、スラリーの固形分濃度は、正の相関関係にあることがわかる。つまり、硫酸の添加量の変化に応じて水の量を増減させれば、スラリーの固形分濃度を一定に保つことができる。
【００２７】
［Ｃ．硫酸の添加量に基く微粉末または水の供給量の調整］
（１）微粉末の準備
処理対象物である微粉末として、下記の表２に示す成分組成を有する試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃの３種の塩素バイパスダストを用意した。
（２）微粉末をスラリー化したときの固形分濃度の測定
試料Ａ〜試料Ｃの各々について、試料１３０ｇと水１．３リットルを混合してスラリーを調製し、次いで、このスラリーを吸引ろ過器によって固液分離して固形分を得て、その後、この固形分を１０５℃で２４時間乾燥させた。得られた固形分（微粉末の水洗残分）の質量を測定した。この質量をスラリー１リットル当たりの値（ｇ／Ｌ）に換算した値を、表２に示す。
表２中、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃの固形分濃度は、各々、５８．９ｇ／リットル、７７．９ｇ／リットル、３０．２ｇ／リットルである。この実験では、試料Ａが最適の固形分濃度を有するものとし、試料Ｂ及び試料Ｃの固形分濃度を試料Ａの固形分濃度と同程度のものに変化させるものとする。
【００２８】
【表２】
【００２９】
（３）微粉末の供給量の調整
（ａ）試料Ｂを対象にした実験
表３に示すように、１リットル当たりの固形分濃度（固液比）が１００ｇ／リットルとなるように、撹拌翼付きの混合槽内に、本発明の処理対象物である微粉末（塩素バイパスダスト；試料Ａまたは試料Ｂ）を毎時１２ｋｇの量で供給し、かつ、水を毎時１２０リットルの量で供給して、スラリーを得た。
このスラリーを吸引ろ過器によって固液分離して固形分を得た。この固形分を１０５℃で２４時間乾燥させた後、固形分の質量を測定した。この質量をスラリー１リットル当たりの値（ｇ／Ｌ）に換算して得た固形分濃度の値を、表３に示す。
一方、スラリーに硫酸を加えて、ｐＨを３に調整した。これに要した硫酸の添加量を表３に示す。
試料Ｂの固形分濃度を試料Ａの固形分濃度と同程度のものに変化させるために、試料Ｂの供給量を減少させた。試料Ｂの新たな供給量は、次の式で算出される。
試料Ｂの供給量＝１２ｋｇ×（６．２÷８．８）＝８．５ｋｇ／時間（ｈｒ）
【００３０】
【表３】
【００３１】
次に、試料Ｂの供給量を８．５ｋｇ／時間に減少させて、スラリーを調製した。スラリー化前の固液比を表４に示す。
このスラリーを吸引ろ過器によって固液分離して、固形分を得た。この固形分を１０５℃で２４時間乾燥させた後、固形分の質量を測定した。この質量をスラリー１リットル当たりの値（ｇ／Ｌ）に換算して得た固形分濃度の値は、表４に示すように５５．２ｇ／Ｌであった。
一方、このスラリーに硫酸を加えて、ｐＨを３に調整した。硫酸の添加量は、表４に示すように６．２ｋｇ／時間であった。
表３及び表４から、硫酸の添加量に基いて微粉末の供給量を調整すれば、スラリーの固形分濃度をほぼ一定に調整しうることがわかる。
【００３２】
【表４】
【００３３】
（ｂ）試料Ｃを対象にした実験
試料Ｂに代えて試料Ｃを用いたこと以外は前記の（３）の（ａ）と同様にして実験した。結果を表５及び表６に示す。
表５及び表６から、硫酸の添加量に基いて微粉末の供給量を調整すれば、スラリーの固形分濃度をほぼ一定に調整しうることがわかる。
【００３４】
【表５】
【００３５】
【表６】
【００３６】
（４）水の供給量の調整
（ａ）試料Ｂを対象にした実験
微粉末の供給量を減少させることに代えて水の供給量を増大させたこと以外は前記の（３）の（ａ）と同様にして実験した。結果を表７及び表８に示す。
表７及び表８から、硫酸の添加量に基いて水の供給量を調整すれば、スラリーの固形分濃度をほぼ一定に調整しうることがわかる。
【００３７】
【表７】
【００３８】
【表８】
【符号の説明】
【００３９】
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 ｐＨ測定手段
９ 疎水化反応槽
１０ 疎水化剤供給手段
１１ 浮遊選鉱機
１２ 固液比調整手段
【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、水を混合して、スラリーを調製するスラリー調製工程と、
（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーと、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固体分生成工程と、
（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、前記鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、
（Ｄ）工程（Ｃ）で得られたスラリーに対し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、
（Ｅ）前記微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、工程（Ｂ）における硫酸の添加量に基づいて、前記微粉末と水との質量比を調整する固液比調整工程と、
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】
前記微粉末が、塩素バイパスダストである請求項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】
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、スラリーを調製するためのスラリー調製手段と、
前記スラリー調製手段で得られたスラリーと、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固体分生成手段と、
前記固体分生成手段で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、前記鉛硫化物を疎水化させるための疎水化手段と、
前記疎水化手段で得られたスラリーに対し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ための浮遊選鉱機と、
前記微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、前記固体分生成手段における硫酸の添加量に基づいて、前記微粉末と水との質量比を調整するための固液比調整手段と、
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、水を混合して、スラリーを調製するスラリー調製工程と、
（Ｂ）工程（Ａ）で得られたスラリーと、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固体分生成工程と、
（Ｃ）工程（Ｂ）で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、前記鉛硫化物を疎水化させる疎水化工程と、
（Ｄ）工程（Ｃ）で得られたスラリーに対し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、
（Ｅ）前記微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、工程（Ｂ）における硫酸の添加量に基づいて、前記微粉末と水との質量比を調整する固液比調整工程と、
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】
前記微粉末が、塩素バイパスダストである請求項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】
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、スラリーを調製するためのスラリー調製手段と、
前記スラリー調製手段で得られたスラリーと、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固体分生成手段と、
前記固体分生成手段で得られたスラリーに疎水化剤を加えて、前記鉛硫化物を疎水化させるための疎水化手段と、
前記疎水化手段で得られたスラリーに対し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ための浮遊選鉱機と、
前記微粉末と水とからなるスラリーの固形分濃度を所望の値にするために、前記固体分生成手段における硫酸の添加量に基づいて、前記微粉末と水との質量比を調整するための固液比調整手段と、
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３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２０７７０５（Ｐ２０１０−２０７７０５Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５５９１４（Ｐ２００９−５５９１４）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【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２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【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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