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公開番号2025084276
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023198058
出願日2023-11-22
発明の名称炭酸カルシウムの回収システム、炭酸カルシウムの回収方法
出願人鹿島建設株式会社
代理人個人
主分類B09B 3/70 20220101AFI20250527BHJP(固体廃棄物の処理;汚染土壌の再生)
要約【課題】焼却灰から容易に効率よく炭酸カルシウムを回収することが可能な炭酸カルシウムの回収システム、及び炭酸カルシウムの回収方法を提供する。
【解決手段】炭酸カルシウムの回収システム10は、主灰を洗浄し、主灰洗浄水31を回収する主灰洗浄部13と、飛灰15を洗浄し、飛灰洗浄水29を回収する飛灰洗浄部11と、飛灰洗浄水29に主灰洗浄水31を混合して、二酸化炭素を含有するガスを供給して炭酸カルシウム41を沈殿させて炭酸カルシウム41を回収する炭酸カルシウム回収部33と、を具備する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
燃焼灰からの炭酸カルシウムの回収システムであって、
主灰を洗浄し、主灰洗浄水を回収する主灰洗浄部と、
飛灰を洗浄し、飛灰洗浄水を回収する飛灰洗浄部と、
前記飛灰洗浄水に前記主灰洗浄水を混合して、二酸化炭素を含有するガスを供給して炭酸カルシウムを沈殿させて炭酸カルシウムを回収する炭酸カルシウム回収部と、
を具備することを特徴とする炭酸カルシウムの回収システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記飛灰洗浄水に二酸化炭素を含有するガスを供給して炭酸塩又は水酸化物を沈殿させて回収する不純物除去部を有し、前記炭酸カルシウム回収部は、前記不純物除去部で炭酸塩又は水酸化物が除去された前記飛灰洗浄水に前記主灰洗浄水を混合し、二酸化炭素を含有するガスを供給して炭酸カルシウムを沈殿させて炭酸カルシウムを回収可能であることを特徴とする請求項１記載の炭酸カルシウムの回収システム。
【請求項３】
前記炭酸カルシウム回収部において、種晶を添加してペレット法により炭酸カルシウムを沈殿させることが可能であることを特徴とする請求項１記載の炭酸カルシウムの回収システム。
【請求項４】
燃焼灰からの炭酸カルシウムの回収方法であって、
主灰を洗浄し、主灰洗浄水を回収する工程ａと、
飛灰を洗浄し、飛灰洗浄水を回収する工程ｂと、
前記飛灰洗浄水に前記主灰洗浄水を混合して、二酸化炭素を含有するガスを供給して炭酸カルシウムを沈殿させて炭酸カルシウムを回収する工程ｃと、
を具備することを特徴とする炭酸カルシウムの回収方法。
【請求項５】
前記工程ａにおける、単位主灰量当たりの洗浄水量が、前記工程ｂにおける、単位飛灰量当たりの洗浄水量よりも少ないことを特徴とする請求項４記載の炭酸カルシウムの回収方法。
【請求項６】
前記工程ｃの前に、前記飛灰洗浄水に二酸化炭素を含有するガスを供給して炭酸塩又は水酸化物を沈殿させて回収する工程ｄを有し、前記工程ｃは、前記工程ｄで炭酸塩又は水酸化物が除去された前記飛灰洗浄水に前記主灰洗浄水を混合し、二酸化炭素を含有するガスを供給して炭酸カルシウムを沈殿させて炭酸カルシウムを回収することを特徴とする請求項４記載の炭酸カルシウムの回収方法。
【請求項７】
前記工程ｄを、前記工程ｄの開始時よりｐＨが０．１以上下がり、かつｐＨが７以下にならない条件で終了し、前記工程ｃにおいて前記主灰洗浄水を混合することでｐＨを一度上昇させて、さらに前記工程ｃの開始時よりもｐＨが０．１以上下がり、かつ、ｐＨが７以下にならない条件で前記工程ｃを終了することを特徴とする請求項６記載の炭酸カルシウムの回収方法。
【請求項８】
前記工程ｃにおいて、種晶を添加してペレット法により炭酸カルシウムを沈殿させることを特徴とする請求項４記載の炭酸カルシウムの回収方法。
【請求項９】
前記工程ｃにおいて供給する二酸化炭素を含有するガスが、準好気性埋め立て構造から放出したガスを利用することを特徴とする請求項４記載の炭酸カルシウムの回収方法。
【請求項１０】
前記工程ａ及び前記工程ｂは、燃焼灰の埋め立て前に行い、前記工程ａ及び前記工程ｂで排出される洗浄後の燃焼灰を埋め立てることを特徴とする請求項４記載の炭酸カルシウムの回収方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼灰からの炭酸カルシウムの回収システム、およびカルシウム回収方法に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
焼却灰等を埋め立てる処分場においては、焼却灰の安定化（焼却灰からの重金属やアルカリ成分等の溶出が許容限度以下となるようにする）のため、焼却灰に対して散水し洗浄を行う。しかし、鉛や亜鉛など一部の重金属は、効率的に洗い出すのが難しく、長期間に亘って溶出し続け安定化を遅らせる。また、同時に洗い出されるカルシウムは、洗い出し後の洗浄水中でスケールを形成し、洗浄水の処理装置の安全運転を阻害する。
【０００３】
この問題を解決する方法として、二酸化炭素を含有したファインバブル水を散水することにより、カルシウムや鉛を炭酸塩（ＣａＣＯ
３
やＰｂＣＯ
３
）として不溶化し、積極的に廃棄物中に固定化する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。また、埋め立てる前に、このような炭酸化処理を行って低溶解性の炭酸塩を形成させる技術も提案されており、例えば、株式会社フジタのFAST-BOXシステム（登録商標）等がある（URL：https://www.fujita.co.jp/solution-technology/3130/）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７１０８５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの既存技術には、２つの問題がある。１つ目の問題は、カルシウムと重金属の両方を、焼却灰中で確実かつ安定して不溶化し、溶出させないようにするのが困難な点である。まず、カルシウムを焼却灰中に固定するべく生成される炭酸カルシウムは、ｐＨが十分に大きければ溶解性が低いが、ｐＨが小さくなると溶解しやすくなる性質を有する。このため、二酸化炭素を含有した水を散水し続け、焼却灰中のアルカリ成分の洗い出しが進むとｐＨが小さくなって、焼却灰中に固定した炭酸カルシウムが溶解してしまう。例えば、ｐＨが許容限度であっても他の水質項目が許容限度以上であるために散水し続ける必要がある場合、ｐＨが７以下になり炭酸カルシウムが溶解する恐れがある。
【０００６】
一方、焼却灰に二酸化炭素を含有した水を散水すると、カルシウムが炭酸カルシウムとして不溶化すると同時に、鉛や亜鉛などの重金属が、炭酸塩又は水酸化物として不溶化して固定される。
【０００７】
鉛や亜鉛は両性金属であるため、ｐＨ１１～１３の強アルカリ領域ではｐＨが小さくなると溶解度が低下して固定化可能であるが、ｐＨが大きくなると溶解する性質がある。したがって、生成された炭酸カルシウムと鉛や亜鉛の水酸化物が不溶化したままでいるには、望ましいｐＨが相反しており、バランスを取るのが困難である。また、焼却灰が大量にある場合、全体のｐＨを均一に管理するのは難しく、局所的にｐＨが変動した部分は周囲と固定化の状態が異なっている恐れがある。さらに、一旦は溶出を許容限度以下とでき安定化を完了できたとしても、その後に何らかの要因で焼却灰のｐＨが変動することがあれば、再溶出が懸念されリスクが大きい。
【０００８】
２つ目の問題は、焼却灰中に生成させた炭酸カルシウムの回収ができない点である。炭酸カルシウムは、ＣＯ２－ＳＵＩＣＯＭ（登録商標）等の低炭素型コンクリートの原料として大きな需要がある。そのため、焼却灰中のカルシウムを炭酸カルシウムとして分離回収し、資材としてリサイクルできることが望まれる。
【０００９】
しかし、焼却灰に炭酸化処理を行った後に、焼却灰から炭酸カルシウムを分離し回収するのは困難である。
【００１０】
また、焼却灰を洗浄することで溶存態カルシウムを高濃度に含む洗浄水を得たとしても、カルシウムを効率よく炭酸化することは困難である。その理由としては、炭酸化処理の際に、処理水中の水酸化物イオンが不足する傾向であることが挙げられる。詳述すると、処理水中のカルシウムイオンと二酸化炭素を反応させて炭酸カルシウムを得るには、以下の（式１）で示される反応が進まなければならない。
Ｃａ
２＋
＋ＣＯ
２
＋２ОＨ
－
→ＣａＣＯ
３
＋Ｈ
２
О（式１）
（式１）が示すように、水酸化物イオンはカルシウムイオンの２倍必要である。例えば、１Ｌの処理水中において、略０．５ｇ（１２．５ｍｍоｌ）のカルシウムイオンを反応させ、炭酸カルシウムを略１．２５ｇ（１２．５ｍｍоｌ）得ようとするだけで、水酸化物イオンの濃度は２５ｍｍоｌ／Ｌ以上であることが必須で、炭酸化処理前の処理水はｐＨが１２．４以上でなければならない。さらに加えて、上記の例では、炭酸化処理後は、水酸化物イオンが消費され、処理水のｐＨが小さくなる。上述したように、炭酸カルシウムはｐＨが小さいほど水に溶けてしまうため、沈殿物として回収できない。そのため、炭酸化処理後の処理水のｐＨを大きくするため、さらに大量の水酸化物イオンが必要である。
（【００１１】以降は省略されています）

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