都市ごみ溶融飛灰中重金属の簡易抽出/高率濃縮を実現する溶融処理条件の確立

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過去2年間で,実際の施設から採取した溶融飛灰中の金属濃縮法,飛灰中のPb,Znの形態分析法,溶融飛灰の金属含有量を向上させるための溶融条件の最適化に関して検討を行ってきた.本年度は,飛灰が捕集される部分に関して,高温集塵を採用して2段捕集とすることで,重金属が濃縮した飛灰と塩類を主体とした不溶化前処理不要な飛灰とに分離することを検討した.実験は,電気管状炉を用いて,飛灰を模擬した純物質からなる試料を揮発させ,その後段の500〜800℃に高温捕集部を,100℃の地点に低温捕集部を設けて飛灰の捕集を行った.まず1段捕集と2段捕集とでの捕集飛灰の品位を比較した結果,2段捕集とすることで,高温側に塩類が,低温側に重金属類が分配されることを確認した.次に高温捕集部の温度を変化させ,最も分離効率の高い設定温度域を検討した結果,高温捕集部を700℃〜800℃とすることで,Pbは90%以上が低温部で捕集され,高温部で僅かに捕集されたPbは,難水溶性であることを確認した.この結果は,低温部捕集灰は山本還元に,高温捕集灰は不溶化前処理を必要とせずに,埋立処分が可能であることを暗示するものである.次に,より多様な金属元素に対しても分離捕集の効果を検証するために,元素の揮発挙動に影響を与えるガス雰囲気,投入試料の元素組成(C,S,C1含有量)を変化させた実験を実施した.還元雰囲気とすることで,亜鉛,カドミウム等の揮発は促進された.カドミウムの高温部への分配率は小さく,Pbと同様の効果が認められたが,亜鉛に関しては良好な分配は実現できなかった.銅はS含有量を変化させた際に揮発が促進されたが,大半が高温部にて捕集された.銅が高温部で捕集されたことは,DXN生成温度域を通過する前に触媒物質である銅を低減できることから,DXN生成抑制にも2段捕集が有効である可能性を示した.