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
【課題】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）から、鉛の高い回収率を伴って、カルシウム成分と鉛成分を分別回収し得る処理方法を提供する。
【解決手段】（Ａ）処理対象物である微粉末と水を混合して、スラリーを得る工程と、（Ｂ）該スラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得る工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得た液分と過剰量の硫化剤を混合して、スラリーを得た後、このスラリーを固液分離し、鉛硫化物を含む固体分と、硫化剤を含む液分を得る工程と、（Ｄ）工程（Ｂ）で得た固体分と、工程（Ｃ）で得た液分を混合して、鉛硫化物を含むスラリーを得た後、このスラリーに硫酸を加えて、硫酸カルシウムを生成させ、さらに捕収剤を加えて、鉛硫化物の疎水性を高め、次いで、該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、を含む処理方法。
【解決手段】（Ａ）処理対象物である微粉末と水を混合して、スラリーを得る工程と、（Ｂ）該スラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得る工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得た液分と過剰量の硫化剤を混合して、スラリーを得た後、このスラリーを固液分離し、鉛硫化物を含む固体分と、硫化剤を含む液分を得る工程と、（Ｄ）工程（Ｂ）で得た固体分と、工程（Ｃ）で得た液分を混合して、鉛硫化物を含むスラリーを得た後、このスラリーに硫酸を加えて、硫酸カルシウムを生成させ、さらに捕収剤を加えて、鉛硫化物の疎水性を高め、次いで、該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、を含む処理方法。
【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など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に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭ごみ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。具体的には、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ものである。捕集した微粉末は、カルシウム成分、鉛成分、塩素成分等を含むものであり、鉛成分、塩素成分等を除去すれば、カルシウム成分を含む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、鉛成分等を含む微粉末に対して、浮遊選鉱を行い、カルシウム成分、鉛成分等を分別して回収する技術が知られている。
例えば、廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を処理する方法であって、炭酸ガスを吹送しながら水を用いて飛灰を洗浄する洗浄工程と、該洗浄工程で得られた固形残渣に対して、炭酸カルシウム用浮選剤を用いて浮遊選鉱を行い、フロス（浮鉱）として炭酸カルシウムを回収する第１浮遊選鉱工程と、該第１浮遊選鉱工程の沈降残渣（沈鉱）に硫酸を加えるなどして、金属銅、硫酸鉛等を含む混合物を生成させた後、この混合物を濾過等によって濾滓として回収する浸出工程と、該浸出工程で回収した濾滓に対して、金属用浮選剤を用いて浮遊選鉱を行い、フロス（浮鉱）として金属銅及び硫酸鉛を回収する第２浮遊選鉱工程とを有する飛灰の処理方法が、提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−３２３３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
塩素バイパス技術で得られる微粉末は、上述のようにカルシウム成分、カリウム成分、鉛成分、塩素成分等を含むものである。
このうち、カリウム成分、塩素成分等は、水洗処理後の濾液中の成分として回収することができる。
しかし、セメント原料として利用可能なカルシウム成分と、非鉄精錬原料として利用可能な鉛成分を、例えば浮遊選鉱の技術を用いて分別して回収しようとしても、鉛の回収率が例えば７５質量％程度に留まるなど、十分に高いとは言えず、鉛成分の回収率を高めることが求められている。
一方、鉛成分の回収率を高める際に、薬剤の種類及び量が少なく、各工程の操作が簡易で、しかも低コストであることも求められている。
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、カルシウム成分と鉛成分とを分別回収することのできる処理方法であって、薬剤の種類及び量が少なく、各工程の操作が簡易で、低コストであり、鉛の回収率を高め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（例えば、塩素バイパスダスト）と水を混合してスラリーを得た後、このスラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得て、次いで、この液分に硫化剤を加えるなどして、水溶性鉛成分に由来する鉛硫化物（以下、鉛硫化物Ａという。）を回収する一方、前記の固液分離後の固体分に対して、水性の溶媒（例えば、水）と、硫化剤と、硫酸と、捕収剤（例えば、ザンセート）を例えばこの順で添加して混合した後、浮遊選鉱処理して、不溶性鉛成分に由来する鉛硫化物（以下、鉛硫化物Ｂという。）を回収すれば、前記の固液分離を行なわずに浮遊選鉱処理して鉛硫化物を回収した場合に比べて、鉛の回収率（具体的には、処理対象物である微粉末中の鉛の全量に対する、前記の鉛硫化物Ａ及び鉛硫化物Ｂとして回収される鉛の合計量の質量割合）を高めることができることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［７］を提供するものである。
［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化工程と、（Ｂ）上記スラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得る固液分離工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得た液分に対し、硫化剤を加えた後、固液分離して、水溶性鉛成分に由来する鉛硫化物を含む固体分と、液分を得る水溶性鉛成分回収工程と、（Ｄ）工程（Ｂ）で得た固体分に対し、硫化剤、硫酸、及び、水性の溶媒を加えて、不溶性鉛成分に由来する鉛硫化物、及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得た後、該スラリーに、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤を加えて浮遊選鉱処理して、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（Ｃ）における上記硫化剤の添加量が、工程（Ｂ）で得た液分中の水溶性鉛成分に対して過剰量である前記［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］ 工程（Ｄ）の上記水性の溶媒として、工程（Ｃ）で得た液分を用いる前記［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］ 上記微粉末は、酸化物換算で、０．１質量％以上の鉛の含有率、及び、５質量％以上のカルシウムの含有率を有するものである前記［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、水を混合して、スラリーを調製するための第一の混合槽と、該第一の混合槽で得たスラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得るための第一の固液分離装置と、該第一の固液分離装置で得た液分と、硫化剤を混合して、鉛硫化物を含むスラリーを得るための第二の混合槽と、該第二の混合槽で得たスラリーを固液分離して、鉛硫化物を含む固体分と、液分を得るための第二の固液分離装置と、上記第一の固液分離装置で得た固体分と、硫化剤と、硫酸と、水性の溶媒と、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤とを混合して、疎水性を高めた鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための浮遊選鉱用スラリー調製手段と、該浮遊選鉱用スラリー調製手段で得たスラリーを浮遊選鉱処理して、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装置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。
［６］ 第一の固液分離装置で得た液分中の水溶性鉛成分に対して過剰量の硫化剤を添加するための硫化剤添加手段を、上記第二の混合槽が備えており、かつ、上記第二の固液分離装置で得た液分を、上記浮遊選鉱用スラリー調製手段に導いて、上記硫化剤及び水性の溶媒として用いるための流通路を有する前記［５］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システム。
［７］ 上記浮遊選鉱用スラリー調製手段が、上記第一の固液分離装置で得た固体分と、第二の固液分離装置で得た液分を混合して、スラリーを得るための第三の混合槽と、該第三の混合槽で得たスラリーに硫酸を加えて混合して、鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための硫酸添加用混合槽と、該硫酸添加用混合槽で得たスラリーに、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤を添加して混合するための捕収剤添加用混合槽とからなる前記［５］又は［６］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システム。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、工程（Ｂ）（固液分離工程）及び工程（Ｃ）（水溶性鉛成分回収工程）を含むため、これら２つの工程を含まない場合に比べて、鉛の回収率を増大させることができる。
特に、本発明によれば、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３５質量％以上であって、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を含まない場合における鉛の回収率が８０質量％未満であるような微粉末を処理対象とする場合に、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を含まない場合に比べて鉛の回収率を著しく増大させることができる。
本発明によれば、工程（Ｃ）において水溶性鉛成分を回収しているので、工程（Ｄ）の浮遊選鉱処理の際の捕収剤の量を低減することができる。
本発明は、薬剤の種類及び量が少なく、各工程の操作が簡易で、低コストであるため、実用性が高い。
本発明によれば、鉛硫化物の中でも特に硫化鉛（ＰｂＳ）の生成量が多いため、回収される鉛硫化物における鉛の純度が高く、非鉄精錬原料としての鉛硫化物の価値を高めることができる。
さらに、本発明では、工程（Ｃ）で得た液分を、工程（Ｄ）の硫化剤及び水性の溶媒として用いた場合には、外部から導入する水の量を節減することができ、また、硫化剤を無駄なく用いることができる。
【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を説明する。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り、図２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システムの一例を示す図である。
［工程（Ａ）；スラリー化工程］
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。
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の一例としては、家庭ごみ等の廃棄物を原料の一部とするセメントキルンで発生する排ガス中に高濃度で含まれる塩素を除去するための塩素バイパス技術において、セメントキルンの排ガスの一部を抽気して得た高温のガスを、サイクロンで処理して、粗粉を除去した後、処理後のガス分を冷却することによって析出する塩素含有率の高い微粉末（本明細書中、塩素バイパスダストともいう。）が挙げられる。なお、この微粉末は、サイクロンの後流側に設けられたバグフィルター等の集塵手段によって捕集される。この微粉末の一例の成分組成（質量基準）は、カルシウム（ＣａＯ）１８．７％、カリウム（Ｋ２Ｏ）３２．７％、ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）２．７％、硫黄（ＳＯ３）１０．６％、鉛（ＰｂＯ）５．５％、ケイ素（ＳｉＯ２）２．６％、塩素（Ｃｌ）２３．０％である。
【０００９】
本発明の処理対象物である微粉末中の鉛の含有率は、酸化物換算で、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、特に好ましくは１質量％以上である。
該鉛の含有率の上限は、特に限定されないが、通常、１０質量％以下である。
該鉛の含有率が０．１質量％未満では、鉛の回収量が少なくなり、鉛の回収量の増大を図ろうとする本発明の目的を十分に達成することが困難になる。
本発明の処理対象物である微粉末中のカルシウムの含有率は、酸化物換算で、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。
該カルシウムの含有率の上限は、特に限定されないが、通常、７０質量％以下である。
該カルシウムの含有率が５質量％未満では、カルシウムの回収量が少なくなり、鉛とカルシウムとの分別回収を図ろうとする本発明の目的を十分に達成することが困難になる。
該カルシウムの含有率が３５質量％以上であると、本発明による鉛の回収率の増大の効果が顕著になる傾向がある。
【００１０】
工程（Ａ）において、水１リットル当たりのカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の量は、好ましくは５〜３００ｇ、より好ましくは２０〜２５０ｇ、特に好ましくは５０〜２００ｇである。該量が５ｇ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。該量が３００ｇを超えると、鉛成分とカルシウム成分の分離性能が低下する。
工程（Ａ）で用いられる水は、通常、系外から供給される新たな水（例えば、工業用水）である。
工程（Ａ）における混合手段の例としては、撹拌翼を有する液槽が挙げられる。混合方法は、例えば、撹拌翼付きの液槽内に、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、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。
【００１１】
［工程（Ｂ）；固液分離工程］
工程（Ｂ）は、スラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得る工程である。
固液分離手段としては、フィルタープレス、ベルトフィルター等が挙げられる。
【００１２】
［工程（Ｃ）；水溶性鉛成分回収工程］
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）で得た液分に対し、硫化剤を加えた後、固液分離して、水溶性鉛成分に由来する鉛硫化物を含む固体分と、液分を得る工程である。
硫化剤としては、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。
硫化剤を加えて混合することによって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。
固液分離手段としては、フィルタープレス、ベルトフィルター等が挙げられる。
本発明の好ましい実施形態は、工程（Ｃ）において、本発明の処理対象物である微粉末中の水溶性鉛成分の量に対して過剰量になるように硫化剤を添加し、その後、工程（Ｃ）で固液分離して得た液分（硫化剤等を含む水性の溶液）を、工程（Ｄ）で必要な硫化剤の少なくとも一部及び水性の溶媒として用いることである。この場合、工程（Ｄ）では、必要に応じて、追加の硫化剤及び水を添加すればよい。
本発明の最も好ましい実施形態は、工程（Ｃ）において、本発明の処理対象物である微粉末中の鉛成分（水溶性鉛成分及び不溶性鉛成分）の量に対して同量または過剰量（好ましくは同量；具体的には、本発明の処理対象物である微粉末中のＰｂのモル数に等しいモル数のＳを含むこと）になるように硫化剤を添加し、その後、工程（Ｃ）で固液分離して得た液分（硫化剤等を含む水性の溶液）を、工程（Ｄ）で必要な硫化剤の全部及び水性の溶媒として用いることである。この場合、工程（Ｄ）では、必要に応じて、追加の水を添加すればよい。
【００１３】
［工程（Ｄ）；鉛・カルシウム分離工程］
工程（Ｄ）は、工程（Ｂ）で得た固体分に対し、硫化剤、硫酸、及び、水性の溶媒を加えて、不溶性鉛成分に由来する鉛硫化物、及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得た後、該スラリーに捕収剤を加えて浮遊選鉱処理して、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工程である。
硫化剤としては、工程（Ｃ）で用いる硫化剤と同様のものが挙げられる。
工程（Ｄ）において、水性の溶媒１リットル当たりの工程（Ｂ）で得た固体分の量は、好ましくは５〜３００ｇ、より好ましくは２０〜２５０ｇ、特に好ましくは５０〜２００ｇである。該量が５ｇ未満では、固体分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。該量が３００ｇを超えると、鉛成分とカルシウム成分の分離性能が低下する。
前述のとおり、硫化剤及び水性の溶媒としては、工程（Ｃ）で固液分離して得た液分（硫化剤等を含む水性の溶液）を用いることができる。この場合、工程（Ｂ）で得た固体分と、工程（Ｃ）で得た液分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ればよい。
硫化剤を加えて混合することによって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。
硫酸を加えて混合することによって得られるスラリーのｐＨは、好ましくは７．５以下、より好ましくは７以下、さらに好ましくは５以下、特に好ましくは４以下である。該ｐＨの下限値は、特に限定されないが、硫酸の使用量の節減等の観点から、通常、１．５以上である。該ｐＨが７．５を超えると、固体分である硫酸カルシウムが十分に生成せず、浮遊選鉱処理後のカルシウムの回収率が小さくなることがある。
ｐＨを調整する方法としては、例えば、液槽内に収容されたスラリーに対して、好ましくは撹拌下で、硫酸を加えつつ、ｐＨ測定手段（ｐＨ計）を用いて当該スラリーのｐＨを測定して、スラリーのｐＨを調整する方法が挙げられる。
【００１４】
硫酸を添加した後、スラリーに捕収剤を加えて浮遊選鉱処理を行なう。
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または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。
【００１５】
本発明で用いる捕収剤の例としては、ザンセートや、酸性ジチオリン酸エステル類（商品名：エロフロート）や、ｎ−ドデシル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩や、オレイン酸ナトリウム等の不飽和脂肪族カルボン酸塩等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
中でも、ザンセート、酸性ジチオリン酸エステル類、オレイン酸ナトリウム等は、本発明において好ましく用いられる。
ここで、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、好ましくは炭素数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。
【００１６】
捕収剤の添加量は、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、捕収剤（例えば、ザンセート）／Ｐｂ（微粉末中の鉛）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以上となる量の捕収剤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。
捕収剤の添加量の上限値は、特に限定されないが、薬剤コストの削減等の観点から、捕収剤（例えば、ザンセート）／Ｐｂ（微粉末中の鉛）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。
【００１７】
本工程では、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】
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。
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、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カルシウム含有物質として分離回収した後、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。
【００１９】
次に、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システムの一例を説明する。
図２中、本発明の処理システムは、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ための第一の混合槽１と、第一の混合槽１で得たスラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得るための第一の固液分離装置２と、第一の固液分離装置２で得た液分と、過剰の硫化剤を混合して、鉛硫化物を含むスラリーを得るための第二の混合槽３と、第二の混合槽３で得たスラリーを固液分離して、鉛硫化物を含む固体分と、液分を得るための第二の固液分離装置４と、第一の固液分離装置２で得た固体分と、第二の固液分離装置４で得た液分（硫化剤を含む水性の液分）を混合して、鉛硫化物を含むスラリーを得るための第三の混合槽５と、第三の混合槽５で得たスラリーに硫酸を添加して混合し、鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための硫酸添加用混合槽６と、硫酸添加用混合槽６で得たスラリーに、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤を添加して混合し、疎水性を高めた鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための捕収剤添加用混合槽７と、捕収剤添加用混合槽７で得たスラリーを浮遊選鉱処理するための浮遊選鉱装置８を含むものである。
なお、第三の混合槽５、硫酸添加用混合槽６、及び捕収剤添加用混合槽７は、本明細書において、浮遊選鉱用スラリー調製手段と総称している。
本発明の処理システムを構成する各部（混合槽、固液分離装置、浮遊選鉱装置）の間は、スラリーの流通路、または、固体分の搬送手段によって結ばれている。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例によって説明する。なお、以下の文中の「％」は、特に断らない限り、質量基準である。
［実施例１］
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末として、下記の表１に示すカルシウム成分及び鉛成分の含有率を有する塩素バイパスダストを用意した。
この塩素バイパスダストを図２に示す処理システムを用いて処理し、カルシウム成分及び鉛成分を各々回収した。処理方法の詳細は、次のとおりである。
まず、第一の混合槽１内に、水９０リットルと、水１リットル当たり１００ｇの量の塩素バイパスダストを投入して、３０分間撹拌し、スラリーを得た。
このスラリーを第一の固液分離装置２（フィルタープレス）を用いて固液分離し、固体分及び液分を得た。
この液分を第二の混合槽３内に収容して、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分間撹拌し、鉛硫化物を生成させた。この際、水硫化ソーダ水溶液の添加量は、（水硫化ソーダ中のＳ）／（塩素バイパスダスト中のＰｂ）のモル比が１．０になるように定めた。次いで、このスラリーを第二の固液分離装置４（フィルタープレス）を用いて固液分離し、固体分及び液分を得た。
得られた固体分について、鉛の含有量を測定した。この含有量に基いて、工程（Ｃ）における鉛の回収率を算出した。結果を表１に示す。
【００２１】
一方、第一の固液分離装置で得た固体分と、第二の固液分離装置４で得た液分を、液分１リットル当たりの固体分の量が１００ｇになるように、第三の混合槽５内に収容して３０分間撹拌し、スラリーを得た。このスラリーを硫酸添加用混合槽６内に収容して、硫酸（濃度：９８％）を添加しつつ３０分間撹拌し、ｐＨが３であるスラリーを得た。
次いで、このスラリーを捕収剤添加用混合槽７内に収容し、ザンセート１８．５ｇを添加して撹拌した。なお、ザンセートの添加量は、（ザンセート）／（微粉末中のＰｂ）のモル比が０．０５となる量であった。その後、スラリーを浮遊選鉱装置８（ＦＷ型浮選機）によって処理して、浮鉱及び沈鉱を得た。
得られた浮鉱について、鉛含有量を測定した。この鉛含有量に基いて、工程（Ｄ）における鉛の回収率を算出した。また、工程（Ｃ）における鉛の回収率と、工程（Ｄ）における鉛の回収率を合計して、本発明による鉛の合計の回収率を算出した。結果を表１に示す。
【００２２】
［比較例１］
第一の固液分離装置２、第二の混合槽３、及び、第二の固液分離装置４を備えていないこと以外は図２に示す処理システムと同様のものを用いて、実施例１の処理対象物と同様の塩素バイパスダストを処理した。処理方法の詳細は、次のとおりである。
まず、第一の混合槽１内に、水９０リットルと、水１リットル当たり１００ｇの量の塩素バイパスダストを投入して、３０分間撹拌し、スラリーを得た。
このスラリーを第三の混合槽５内に収容した後、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分間撹拌し、鉛硫化物を生成させた。この際、水硫化ソーダ水溶液の添加量は、（水硫化ソーダ中のＳ）／（塩素バイパスダスト中のＰｂ）のモル比が１．０になるように定めた。その後、このスラリーを硫酸添加用混合槽６内に収容して、硫酸（濃度：９８％）を添加しつつ３０分間撹拌し、ｐＨが３であるスラリーを得た。
次いで、このスラリーを捕収剤添加用混合槽７内に収容し、ザンセート１８．５ｇを添加して撹拌した。なお、このザンセートの添加量は、（ザンセート）／（微粉末中のＰｂ）のモル比が０．０５となる量であった。その後、スラリーを浮遊選鉱装置８（ＦＷ型浮選機）によって処理して、浮鉱及び沈鉱を得た。
得られた浮鉱について、鉛含有量を測定した。この鉛含有量に基いて、鉛の回収率を算出した。結果を表１に示す。
【００２３】
［実施例２〜１０、比較例２〜１０］
処理対象物である塩素バイパスダストを、表１に示すものに代えたこと以外は、実施例１及び比較例１と同様にして、実験した。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１から、実施例１〜１０では、比較例１〜１０に比べて、鉛の回収率が大きいことがわかる。
特に、塩素バイパスダスト中のカルシウム含有率が３５質量％以上である実施例１〜５では、塩素バイパスダスト中のカルシウム含有率が３５質量％未満である実施例６〜１０に比べて、比較例との鉛の回収率の差が大きく、本発明の効果が大きいこともわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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。
【図２】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システムの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 第一の混合槽
２ 第一の固液分離装置
３ 第二の混合槽
４ 第二の固液分離装置
５ 第三の混合槽
６ 硫酸添加用混合槽
７ 捕収剤添加用混合槽
８ 浮遊選鉱装置
【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など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に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭ごみ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。具体的には、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ものである。捕集した微粉末は、カルシウム成分、鉛成分、塩素成分等を含むものであり、鉛成分、塩素成分等を除去すれば、カルシウム成分を含む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、鉛成分等を含む微粉末に対して、浮遊選鉱を行い、カルシウム成分、鉛成分等を分別して回収する技術が知られている。
例えば、廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を処理する方法であって、炭酸ガスを吹送しながら水を用いて飛灰を洗浄する洗浄工程と、該洗浄工程で得られた固形残渣に対して、炭酸カルシウム用浮選剤を用いて浮遊選鉱を行い、フロス（浮鉱）として炭酸カルシウムを回収する第１浮遊選鉱工程と、該第１浮遊選鉱工程の沈降残渣（沈鉱）に硫酸を加えるなどして、金属銅、硫酸鉛等を含む混合物を生成させた後、この混合物を濾過等によって濾滓として回収する浸出工程と、該浸出工程で回収した濾滓に対して、金属用浮選剤を用いて浮遊選鉱を行い、フロス（浮鉱）として金属銅及び硫酸鉛を回収する第２浮遊選鉱工程とを有する飛灰の処理方法が、提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−３２３３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
塩素バイパス技術で得られる微粉末は、上述のようにカルシウム成分、カリウム成分、鉛成分、塩素成分等を含むものである。
このうち、カリウム成分、塩素成分等は、水洗処理後の濾液中の成分として回収することができる。
しかし、セメント原料として利用可能なカルシウム成分と、非鉄精錬原料として利用可能な鉛成分を、例えば浮遊選鉱の技術を用いて分別して回収しようとしても、鉛の回収率が例えば７５質量％程度に留まるなど、十分に高いとは言えず、鉛成分の回収率を高めることが求められている。
一方、鉛成分の回収率を高める際に、薬剤の種類及び量が少なく、各工程の操作が簡易で、しかも低コストであることも求められている。
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、カルシウム成分と鉛成分とを分別回収することのできる処理方法であって、薬剤の種類及び量が少なく、各工程の操作が簡易で、低コストであり、鉛の回収率を高め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（例えば、塩素バイパスダスト）と水を混合してスラリーを得た後、このスラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得て、次いで、この液分に硫化剤を加えるなどして、水溶性鉛成分に由来する鉛硫化物（以下、鉛硫化物Ａという。）を回収する一方、前記の固液分離後の固体分に対して、水性の溶媒（例えば、水）と、硫化剤と、硫酸と、捕収剤（例えば、ザンセート）を例えばこの順で添加して混合した後、浮遊選鉱処理して、不溶性鉛成分に由来する鉛硫化物（以下、鉛硫化物Ｂという。）を回収すれば、前記の固液分離を行なわずに浮遊選鉱処理して鉛硫化物を回収した場合に比べて、鉛の回収率（具体的には、処理対象物である微粉末中の鉛の全量に対する、前記の鉛硫化物Ａ及び鉛硫化物Ｂとして回収される鉛の合計量の質量割合）を高めることができることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［７］を提供するものである。
［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化工程と、（Ｂ）上記スラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得る固液分離工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得た液分に対し、硫化剤を加えた後、固液分離して、水溶性鉛成分に由来する鉛硫化物を含む固体分と、液分を得る水溶性鉛成分回収工程と、（Ｄ）工程（Ｂ）で得た固体分に対し、硫化剤、硫酸、及び、水性の溶媒を加えて、不溶性鉛成分に由来する鉛硫化物、及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得た後、該スラリーに、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤を加えて浮遊選鉱処理して、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（Ｃ）における上記硫化剤の添加量が、工程（Ｂ）で得た液分中の水溶性鉛成分に対して過剰量である前記［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］ 工程（Ｄ）の上記水性の溶媒として、工程（Ｃ）で得た液分を用いる前記［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］ 上記微粉末は、酸化物換算で、０．１質量％以上の鉛の含有率、及び、５質量％以上のカルシウムの含有率を有するものである前記［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、水を混合して、スラリーを調製するための第一の混合槽と、該第一の混合槽で得たスラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得るための第一の固液分離装置と、該第一の固液分離装置で得た液分と、硫化剤を混合して、鉛硫化物を含むスラリーを得るための第二の混合槽と、該第二の混合槽で得たスラリーを固液分離して、鉛硫化物を含む固体分と、液分を得るための第二の固液分離装置と、上記第一の固液分離装置で得た固体分と、硫化剤と、硫酸と、水性の溶媒と、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤とを混合して、疎水性を高めた鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための浮遊選鉱用スラリー調製手段と、該浮遊選鉱用スラリー調製手段で得たスラリーを浮遊選鉱処理して、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装置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。
［６］ 第一の固液分離装置で得た液分中の水溶性鉛成分に対して過剰量の硫化剤を添加するための硫化剤添加手段を、上記第二の混合槽が備えており、かつ、上記第二の固液分離装置で得た液分を、上記浮遊選鉱用スラリー調製手段に導いて、上記硫化剤及び水性の溶媒として用いるための流通路を有する前記［５］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システム。
［７］ 上記浮遊選鉱用スラリー調製手段が、上記第一の固液分離装置で得た固体分と、第二の固液分離装置で得た液分を混合して、スラリーを得るための第三の混合槽と、該第三の混合槽で得たスラリーに硫酸を加えて混合して、鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための硫酸添加用混合槽と、該硫酸添加用混合槽で得たスラリーに、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤を添加して混合するための捕収剤添加用混合槽とからなる前記［５］又は［６］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システム。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、工程（Ｂ）（固液分離工程）及び工程（Ｃ）（水溶性鉛成分回収工程）を含むため、これら２つの工程を含まない場合に比べて、鉛の回収率を増大させることができる。
特に、本発明によれば、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３５質量％以上であって、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を含まない場合における鉛の回収率が８０質量％未満であるような微粉末を処理対象とする場合に、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を含まない場合に比べて鉛の回収率を著しく増大させることができる。
本発明によれば、工程（Ｃ）において水溶性鉛成分を回収しているので、工程（Ｄ）の浮遊選鉱処理の際の捕収剤の量を低減することができる。
本発明は、薬剤の種類及び量が少なく、各工程の操作が簡易で、低コストであるため、実用性が高い。
本発明によれば、鉛硫化物の中でも特に硫化鉛（ＰｂＳ）の生成量が多いため、回収される鉛硫化物における鉛の純度が高く、非鉄精錬原料としての鉛硫化物の価値を高めることができる。
さらに、本発明では、工程（Ｃ）で得た液分を、工程（Ｄ）の硫化剤及び水性の溶媒として用いた場合には、外部から導入する水の量を節減することができ、また、硫化剤を無駄なく用いることができる。
【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を説明する。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り、図２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システムの一例を示す図である。
［工程（Ａ）；スラリー化工程］
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。
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の一例としては、家庭ごみ等の廃棄物を原料の一部とするセメントキルンで発生する排ガス中に高濃度で含まれる塩素を除去するための塩素バイパス技術において、セメントキルンの排ガスの一部を抽気して得た高温のガスを、サイクロンで処理して、粗粉を除去した後、処理後のガス分を冷却することによって析出する塩素含有率の高い微粉末（本明細書中、塩素バイパスダストともいう。）が挙げられる。なお、この微粉末は、サイクロンの後流側に設けられたバグフィルター等の集塵手段によって捕集される。この微粉末の一例の成分組成（質量基準）は、カルシウム（ＣａＯ）１８．７％、カリウム（Ｋ２Ｏ）３２．７％、ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）２．７％、硫黄（ＳＯ３）１０．６％、鉛（ＰｂＯ）５．５％、ケイ素（ＳｉＯ２）２．６％、塩素（Ｃｌ）２３．０％である。
【０００９】
本発明の処理対象物である微粉末中の鉛の含有率は、酸化物換算で、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、特に好ましくは１質量％以上である。
該鉛の含有率の上限は、特に限定されないが、通常、１０質量％以下である。
該鉛の含有率が０．１質量％未満では、鉛の回収量が少なくなり、鉛の回収量の増大を図ろうとする本発明の目的を十分に達成することが困難になる。
本発明の処理対象物である微粉末中のカルシウムの含有率は、酸化物換算で、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。
該カルシウムの含有率の上限は、特に限定されないが、通常、７０質量％以下である。
該カルシウムの含有率が５質量％未満では、カルシウムの回収量が少なくなり、鉛とカルシウムとの分別回収を図ろうとする本発明の目的を十分に達成することが困難になる。
該カルシウムの含有率が３５質量％以上であると、本発明による鉛の回収率の増大の効果が顕著になる傾向がある。
【００１０】
工程（Ａ）において、水１リットル当たりのカルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末の量は、好ましくは５〜３００ｇ、より好ましくは２０〜２５０ｇ、特に好ましくは５０〜２００ｇである。該量が５ｇ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。該量が３００ｇを超えると、鉛成分とカルシウム成分の分離性能が低下する。
工程（Ａ）で用いられる水は、通常、系外から供給される新たな水（例えば、工業用水）である。
工程（Ａ）における混合手段の例としては、撹拌翼を有する液槽が挙げられる。混合方法は、例えば、撹拌翼付きの液槽内に、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、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。
【００１１】
［工程（Ｂ）；固液分離工程］
工程（Ｂ）は、スラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得る工程である。
固液分離手段としては、フィルタープレス、ベルトフィルター等が挙げられる。
【００１２】
［工程（Ｃ）；水溶性鉛成分回収工程］
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）で得た液分に対し、硫化剤を加えた後、固液分離して、水溶性鉛成分に由来する鉛硫化物を含む固体分と、液分を得る工程である。
硫化剤としては、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。
硫化剤を加えて混合することによって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。
固液分離手段としては、フィルタープレス、ベルトフィルター等が挙げられる。
本発明の好ましい実施形態は、工程（Ｃ）において、本発明の処理対象物である微粉末中の水溶性鉛成分の量に対して過剰量になるように硫化剤を添加し、その後、工程（Ｃ）で固液分離して得た液分（硫化剤等を含む水性の溶液）を、工程（Ｄ）で必要な硫化剤の少なくとも一部及び水性の溶媒として用いることである。この場合、工程（Ｄ）では、必要に応じて、追加の硫化剤及び水を添加すればよい。
本発明の最も好ましい実施形態は、工程（Ｃ）において、本発明の処理対象物である微粉末中の鉛成分（水溶性鉛成分及び不溶性鉛成分）の量に対して同量または過剰量（好ましくは同量；具体的には、本発明の処理対象物である微粉末中のＰｂのモル数に等しいモル数のＳを含むこと）になるように硫化剤を添加し、その後、工程（Ｃ）で固液分離して得た液分（硫化剤等を含む水性の溶液）を、工程（Ｄ）で必要な硫化剤の全部及び水性の溶媒として用いることである。この場合、工程（Ｄ）では、必要に応じて、追加の水を添加すればよい。
【００１３】
［工程（Ｄ）；鉛・カルシウム分離工程］
工程（Ｄ）は、工程（Ｂ）で得た固体分に対し、硫化剤、硫酸、及び、水性の溶媒を加えて、不溶性鉛成分に由来する鉛硫化物、及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得た後、該スラリーに捕収剤を加えて浮遊選鉱処理して、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工程である。
硫化剤としては、工程（Ｃ）で用いる硫化剤と同様のものが挙げられる。
工程（Ｄ）において、水性の溶媒１リットル当たりの工程（Ｂ）で得た固体分の量は、好ましくは５〜３００ｇ、より好ましくは２０〜２５０ｇ、特に好ましくは５０〜２００ｇである。該量が５ｇ未満では、固体分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。該量が３００ｇを超えると、鉛成分とカルシウム成分の分離性能が低下する。
前述のとおり、硫化剤及び水性の溶媒としては、工程（Ｃ）で固液分離して得た液分（硫化剤等を含む水性の溶液）を用いることができる。この場合、工程（Ｂ）で得た固体分と、工程（Ｃ）で得た液分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ればよい。
硫化剤を加えて混合することによって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。
硫酸を加えて混合することによって得られるスラリーのｐＨは、好ましくは７．５以下、より好ましくは７以下、さらに好ましくは５以下、特に好ましくは４以下である。該ｐＨの下限値は、特に限定されないが、硫酸の使用量の節減等の観点から、通常、１．５以上である。該ｐＨが７．５を超えると、固体分である硫酸カルシウムが十分に生成せず、浮遊選鉱処理後のカルシウムの回収率が小さくなることがある。
ｐＨを調整する方法としては、例えば、液槽内に収容されたスラリーに対して、好ましくは撹拌下で、硫酸を加えつつ、ｐＨ測定手段（ｐＨ計）を用いて当該スラリーのｐＨを測定して、スラリーのｐＨを調整する方法が挙げられる。
【００１４】
硫酸を添加した後、スラリーに捕収剤を加えて浮遊選鉱処理を行なう。
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または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。
【００１５】
本発明で用いる捕収剤の例としては、ザンセートや、酸性ジチオリン酸エステル類（商品名：エロフロート）や、ｎ−ドデシル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩や、オレイン酸ナトリウム等の不飽和脂肪族カルボン酸塩等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
中でも、ザンセート、酸性ジチオリン酸エステル類、オレイン酸ナトリウム等は、本発明において好ましく用いられる。
ここで、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、好ましくは炭素数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。
【００１６】
捕収剤の添加量は、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、捕収剤（例えば、ザンセート）／Ｐｂ（微粉末中の鉛）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以上となる量の捕収剤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。
捕収剤の添加量の上限値は、特に限定されないが、薬剤コストの削減等の観点から、捕収剤（例えば、ザンセート）／Ｐｂ（微粉末中の鉛）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。
【００１７】
本工程では、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】
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。
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、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カルシウム含有物質として分離回収した後、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。
【００１９】
次に、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システムの一例を説明する。
図２中、本発明の処理システムは、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ための第一の混合槽１と、第一の混合槽１で得たスラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得るための第一の固液分離装置２と、第一の固液分離装置２で得た液分と、過剰の硫化剤を混合して、鉛硫化物を含むスラリーを得るための第二の混合槽３と、第二の混合槽３で得たスラリーを固液分離して、鉛硫化物を含む固体分と、液分を得るための第二の固液分離装置４と、第一の固液分離装置２で得た固体分と、第二の固液分離装置４で得た液分（硫化剤を含む水性の液分）を混合して、鉛硫化物を含むスラリーを得るための第三の混合槽５と、第三の混合槽５で得たスラリーに硫酸を添加して混合し、鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための硫酸添加用混合槽６と、硫酸添加用混合槽６で得たスラリーに、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤を添加して混合し、疎水性を高めた鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための捕収剤添加用混合槽７と、捕収剤添加用混合槽７で得たスラリーを浮遊選鉱処理するための浮遊選鉱装置８を含むものである。
なお、第三の混合槽５、硫酸添加用混合槽６、及び捕収剤添加用混合槽７は、本明細書において、浮遊選鉱用スラリー調製手段と総称している。
本発明の処理システムを構成する各部（混合槽、固液分離装置、浮遊選鉱装置）の間は、スラリーの流通路、または、固体分の搬送手段によって結ばれている。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例によって説明する。なお、以下の文中の「％」は、特に断らない限り、質量基準である。
［実施例１］
カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末として、下記の表１に示すカルシウム成分及び鉛成分の含有率を有する塩素バイパスダストを用意した。
この塩素バイパスダストを図２に示す処理システムを用いて処理し、カルシウム成分及び鉛成分を各々回収した。処理方法の詳細は、次のとおりである。
まず、第一の混合槽１内に、水９０リットルと、水１リットル当たり１００ｇの量の塩素バイパスダストを投入して、３０分間撹拌し、スラリーを得た。
このスラリーを第一の固液分離装置２（フィルタープレス）を用いて固液分離し、固体分及び液分を得た。
この液分を第二の混合槽３内に収容して、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分間撹拌し、鉛硫化物を生成させた。この際、水硫化ソーダ水溶液の添加量は、（水硫化ソーダ中のＳ）／（塩素バイパスダスト中のＰｂ）のモル比が１．０になるように定めた。次いで、このスラリーを第二の固液分離装置４（フィルタープレス）を用いて固液分離し、固体分及び液分を得た。
得られた固体分について、鉛の含有量を測定した。この含有量に基いて、工程（Ｃ）における鉛の回収率を算出した。結果を表１に示す。
【００２１】
一方、第一の固液分離装置で得た固体分と、第二の固液分離装置４で得た液分を、液分１リットル当たりの固体分の量が１００ｇになるように、第三の混合槽５内に収容して３０分間撹拌し、スラリーを得た。このスラリーを硫酸添加用混合槽６内に収容して、硫酸（濃度：９８％）を添加しつつ３０分間撹拌し、ｐＨが３であるスラリーを得た。
次いで、このスラリーを捕収剤添加用混合槽７内に収容し、ザンセート１８．５ｇを添加して撹拌した。なお、ザンセートの添加量は、（ザンセート）／（微粉末中のＰｂ）のモル比が０．０５となる量であった。その後、スラリーを浮遊選鉱装置８（ＦＷ型浮選機）によって処理して、浮鉱及び沈鉱を得た。
得られた浮鉱について、鉛含有量を測定した。この鉛含有量に基いて、工程（Ｄ）における鉛の回収率を算出した。また、工程（Ｃ）における鉛の回収率と、工程（Ｄ）における鉛の回収率を合計して、本発明による鉛の合計の回収率を算出した。結果を表１に示す。
【００２２】
［比較例１］
第一の固液分離装置２、第二の混合槽３、及び、第二の固液分離装置４を備えていないこと以外は図２に示す処理システムと同様のものを用いて、実施例１の処理対象物と同様の塩素バイパスダストを処理した。処理方法の詳細は、次のとおりである。
まず、第一の混合槽１内に、水９０リットルと、水１リットル当たり１００ｇの量の塩素バイパスダストを投入して、３０分間撹拌し、スラリーを得た。
このスラリーを第三の混合槽５内に収容した後、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分間撹拌し、鉛硫化物を生成させた。この際、水硫化ソーダ水溶液の添加量は、（水硫化ソーダ中のＳ）／（塩素バイパスダスト中のＰｂ）のモル比が１．０になるように定めた。その後、このスラリーを硫酸添加用混合槽６内に収容して、硫酸（濃度：９８％）を添加しつつ３０分間撹拌し、ｐＨが３であるスラリーを得た。
次いで、このスラリーを捕収剤添加用混合槽７内に収容し、ザンセート１８．５ｇを添加して撹拌した。なお、このザンセートの添加量は、（ザンセート）／（微粉末中のＰｂ）のモル比が０．０５となる量であった。その後、スラリーを浮遊選鉱装置８（ＦＷ型浮選機）によって処理して、浮鉱及び沈鉱を得た。
得られた浮鉱について、鉛含有量を測定した。この鉛含有量に基いて、鉛の回収率を算出した。結果を表１に示す。
【００２３】
［実施例２〜１０、比較例２〜１０］
処理対象物である塩素バイパスダストを、表１に示すものに代えたこと以外は、実施例１及び比較例１と同様にして、実験した。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１から、実施例１〜１０では、比較例１〜１０に比べて、鉛の回収率が大きいことがわかる。
特に、塩素バイパスダスト中のカルシウム含有率が３５質量％以上である実施例１〜５では、塩素バイパスダスト中のカルシウム含有率が３５質量％未満である実施例６〜１０に比べて、比較例との鉛の回収率の差が大きく、本発明の効果が大きいこともわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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。
【図２】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システムの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 第一の混合槽
２ 第一の固液分離装置
３ 第二の混合槽
４ 第二の固液分離装置
５ 第三の混合槽
６ 硫酸添加用混合槽
７ 捕収剤添加用混合槽
８ 浮遊選鉱装置
【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化工程と、
（Ｂ）上記スラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得る固液分離工程と、
（Ｃ）工程（Ｂ）で得た液分に対し、硫化剤を加えた後、固液分離して、水溶性鉛成分に由来する鉛硫化物を含む固体分と、液分を得る水溶性鉛成分回収工程と、
（Ｄ）工程（Ｂ）で得た固体分に対し、硫化剤、硫酸、及び、水性の溶媒を加えて、不溶性鉛成分に由来する鉛硫化物、及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得た後、該スラリーに、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤を加えて浮遊選鉱処理して、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（Ｃ）における上記硫化剤の添加量が、工程（Ｂ）で得た液分中の水溶性鉛成分に対して過剰量である請求項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】
工程（Ｄ）の上記水性の溶媒として、工程（Ｃ）で得た液分を用いる請求項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】
上記微粉末は、酸化物換算で、０．１質量％以上の鉛の含有率、及び、５質量％以上のカルシウムの含有率を有するものである請求項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、水を混合して、スラリーを調製するための第一の混合槽と、
該第一の混合槽で得たスラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得るための第一の固液分離装置と、
該第一の固液分離装置で得た液分と、硫化剤を混合して、鉛硫化物を含むスラリーを得るための第二の混合槽と、
該第二の混合槽で得たスラリーを固液分離して、鉛硫化物を含む固体分と、液分を得るための第二の固液分離装置と、
上記第一の固液分離装置で得た固体分と、硫化剤と、硫酸と、水性の溶媒と、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤とを混合して、疎水性を高めた鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための浮遊選鉱用スラリー調製手段と、
該浮遊選鉱用スラリー調製手段で得たスラリーを浮遊選鉱処理して、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装置と
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６】
第一の固液分離装置で得た液分中の水溶性鉛成分に対して過剰量の硫化剤を添加するための硫化剤添加手段を、上記第二の混合槽が備えており、かつ、上記第二の固液分離装置で得た液分を、上記浮遊選鉱用スラリー調製手段に導いて、上記硫化剤及び水性の溶媒として用いるための流通路を有する請求項５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システム。
【請求項７】
上記浮遊選鉱用スラリー調製手段が、上記第一の固液分離装置で得た固体分と、第二の固液分離装置で得た液分を混合して、スラリーを得るための第三の混合槽と、該第三の混合槽で得たスラリーに硫酸を加えて混合して、鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための硫酸添加用混合槽と、該硫酸添加用混合槽で得たスラリーに、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤を添加して混合するための捕収剤添加用混合槽とからなる請求項５又は６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化工程と、
（Ｂ）上記スラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得る固液分離工程と、
（Ｃ）工程（Ｂ）で得た液分に対し、硫化剤を加えた後、固液分離して、水溶性鉛成分に由来する鉛硫化物を含む固体分と、液分を得る水溶性鉛成分回収工程と、
（Ｄ）工程（Ｂ）で得た固体分に対し、硫化剤、硫酸、及び、水性の溶媒を加えて、不溶性鉛成分に由来する鉛硫化物、及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得た後、該スラリーに、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤を加えて浮遊選鉱処理して、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（Ｃ）における上記硫化剤の添加量が、工程（Ｂ）で得た液分中の水溶性鉛成分に対して過剰量である請求項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】
工程（Ｄ）の上記水性の溶媒として、工程（Ｃ）で得た液分を用いる請求項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】
上記微粉末は、酸化物換算で、０．１質量％以上の鉛の含有率、及び、５質量％以上のカルシウムの含有率を有するものである請求項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、水を混合して、スラリーを調製するための第一の混合槽と、
該第一の混合槽で得たスラリーを固液分離して、不溶性鉛成分を含む固体分と、水溶性鉛成分を含む液分を得るための第一の固液分離装置と、
該第一の固液分離装置で得た液分と、硫化剤を混合して、鉛硫化物を含むスラリーを得るための第二の混合槽と、
該第二の混合槽で得たスラリーを固液分離して、鉛硫化物を含む固体分と、液分を得るための第二の固液分離装置と、
上記第一の固液分離装置で得た固体分と、硫化剤と、硫酸と、水性の溶媒と、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤とを混合して、疎水性を高めた鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための浮遊選鉱用スラリー調製手段と、
該浮遊選鉱用スラリー調製手段で得たスラリーを浮遊選鉱処理して、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装置と
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６】
第一の固液分離装置で得た液分中の水溶性鉛成分に対して過剰量の硫化剤を添加するための硫化剤添加手段を、上記第二の混合槽が備えており、かつ、上記第二の固液分離装置で得た液分を、上記浮遊選鉱用スラリー調製手段に導いて、上記硫化剤及び水性の溶媒として用いるための流通路を有する請求項５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システム。
【請求項７】
上記浮遊選鉱用スラリー調製手段が、上記第一の固液分離装置で得た固体分と、第二の固液分離装置で得た液分を混合して、スラリーを得るための第三の混合槽と、該第三の混合槽で得たスラリーに硫酸を加えて混合して、鉛硫化物及び硫酸カルシウムを含むスラリーを得るための硫酸添加用混合槽と、該硫酸添加用混合槽で得たスラリーに、鉛硫化物の疎水性を高めるための捕収剤を添加して混合するための捕収剤添加用混合槽とからなる請求項５又は６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システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２２６２７９（Ｐ２００９−２２６２７９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７３０３１（Ｐ２００８−７３０３１）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【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８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]