広州市の統合湿式冶金プロセスによるMSWI飛灰からの金属回収と除染の有効性の包括的評価

Comprehensive evaluation of the effectiveness on metals recovery and decontamination from MSWI fly ash by an integrating hydrometallurgical process in Guangzhou.

• Jinfeng Tang
• Minhua Su
• Lezhang Wei
• Yongjun Wei
• Jiawei Liang
• Yingkui Liu
• Yue Luo

抄録

地方自治体の固形廃棄物焼却（MSWI）飛灰は、一般的に環境に放出されやすい有毒元素を多く含んでおり、深刻な環境汚染を引き起こしている。これらの有害な飛灰を安全かつ実行可能な方法で処理するためには、先進的で信頼性の高い戦略が必要とされています。本研究では、塩酸浸出と逐次抽出（CuとZnにそれぞれLIX 860N-IとCyanex 572を抽出剤として使用）による貴重な銅（Cu）と亜鉛（Zn）のリサイクルと、汎用性の高い材料である束状ハイドロキシアパタイト（B-HAP）との吸着による廃棄物排水中のカドミウム（Cd）と鉛（Pb）のクリーンアップのために設計された統合的な方法を紹介します。この方法をパイロットスケール試験に適用したところ、Cu及びZnについては、それぞれ95%及び61%の回収率が得られた。さらに、カドミウムと鉛の除去効率（両方とも95％以上）を満足させ、中国のカドミウムと鉛の許容排出レベルに到達した。広州での2018年の最新のMSWデータに基づくシナリオを統合パイロット実験で評価した。評価は、2080万ドルのコストの削減を示し、エネルギー消費量の48.2k GJ以上とCO排出量の5800トンは、有害廃棄物サイトで埋め立てられたものと比較して、2018年に削減することができ、大きなメリットを明らかにしています。有害元素/有害物質の除染と組み合わせた完全かつ複合的なプロセスとしての貴重な金属回収は、将来的に有望な飛灰処理戦略を提供します。

Municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash generally contains substantial toxic elements which can be easily released into the environment, giving rise to serious environmental contaminations. In order to dispose of these harmful fly ashes safely and feasibly, an advanced and reliable strategy is needed. This work presented an integrated method designed for recycling of valuable copper (Cu) and zinc (Zn) through hydrochloric acid leaching and sequential extraction (using LIX 860N-I and Cyanex 572 for Cu and Zn as extractants, respectively) and clean-up of cadmium (Cd) and lead (Pb) in consequential waste effluent by adsorption with a versatile material - bundle-like hydroxyapatite (B-HAP). The method was applied in the pilot scale tests with recovery yields of 95% and 61% for Cu and Zn, respectively. Additionally, satisfied removal efficiencies of Cd and Pb (over 95% for both) were realized, reaching the acceptable emission level for Cd and Pb in China. A scenario based on the latest MSW data in 2018 in Guangzhou was assessed through the integrated pilot experiment. The evaluation demonstrates a reduction of a $ 20.8 million cost; over 48.2 k GJ of energy consumption and 5800 tons of CO emission can be reduced in 2018, comparing to that landfilled in hazardous waste sites, which reveals great benefits. The valuable metal recovery in combination with decontamination of toxic elements/substances as a complete and combined process gives a promising fly ash treatment strategy in future.

Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.