CN100341605C - 有害气体和焚烧炉底残灰等净化处理物及其净化处理方法 - Google Patents

有害气体和焚烧炉底残灰等净化处理物及其净化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废弃物的净化处理方法，其特征在于，使由硅氧烷和硅烷醇盐构成的水性成膜性无机化合物与废弃物的燃烧气体和飞灰相接触，形成成膜膨胀物，成为在其中包含黑烟和恶臭和有害气体及重金属的燃烧残渣物，将同时封闭作为有害物和公害物的黑烟和恶臭和有害气体及重金属所构成的废弃物进行燃烧，以同时对生成的黑烟和恶臭和有害气体和重金属的含有物等的有害物和公害物进行封闭净化处理。

Description

有害气体和焚烧炉底残灰等净化处理物及其净化处理方法
技术领域
本发明涉及含有黑烟和恶臭和重金属、飞灰的有害气体和在焚烧装置底部堆积的残留灰等的净化处理物及其净化处理方法。
背景技术
从生活环境上来看，不必说废弃物燃烧时产生的黑烟和恶臭，就连对投弃的焚烧灰和排放的飞灰中含有的有害重金属的溶出，和已经在欧洲严格限制的二英的排放都有了严格的限制。
然而行政指导要求由目前处理废弃物的不连续运转的中小焚烧炉转换为连续运转的大型熔融炉焚烧法。但是若有上述规定，经营中小炉的地方自治体和从事中间废弃物处理者就要被迫投入高额改造设备或停业，但还没有解决这个问题的现实的建议。
众所周知，只要在废弃物中含有金属和成分Cl，有机物燃烧后必然产生有害气体二英的前体。另外在排气处理的最终工序中使用不耐高温的袋滤器，即使在送至袋滤器途中进行冷却处理和洗涤器处理，也会产生二英。因此，用无机物和矿物进行吸着处理，但残渣物和吸着剂需要再处理，为使处理完全，还必须有复杂的处理技术和高额的设备。
另外在焚烧残渣的残留灰中，残存有有害的重金属，以前用螯合剂处理后投弃在指定的填土掩埋地处理，但由于重金属螯合物的长期稳定性不足，存在安全性问题。特别是在飞灰中，二英和重金属浓缩后残存在其中，用螯合剂进行完全处理很困难。
此外，用小型焚烧炉因为产生黑烟和恶臭给周围居民带来影响，解决的对策是需要昂贵的焚烧炉。因此希望寻找到简单和便宜的方法。环境厅若要达到对二英和其他气体以及重金属的规定值，则现有焚烧装置的改造费用昂贵，只能停止运作，此外，用于完全处理的各种熔融炉需要花费巨资，担心增加保护环境的居民的负担。
焚烧炉的排出气体温度高达200-800℃，没有能够过滤黑烟和恶臭的有机物过滤器，在冷却处理或洗涤器处理后，或者用各种陶瓷催化剂或吸附体处理冷却后，再输送到袋滤器中。因而，由于装置价格昂贵，期望找到不需要采用后处理的耐高温的无机过滤器和吸附材料。
以前，公知的处理含有重金属的残留灰和飞灰的方法，有将有机物例如氨基甲酸产生的螯合剂进行混合的处理法，该法被广泛使用，但是难以用化学的方式来评价螯合法的稳定性，所以需要找到一种能使重金属以化学方式进行稳定的离子结合的方法。
在欧洲，很早就开始实施处理二英的对策，但是近年来也以对排放气体进行冷却的方法占主流，根据最近的研究，二英的前体在HCl存在的情况下，在低温下会产生二英，为解决这个问题，有效利用了450℃以上还可以使用的活性碳和消石灰的吸附法。不过，即使在该吸附法中，袋滤器还是必要的，因为必须过滤处理其中残存的含重金属的飞灰。也就是说，在处理排放气体过程中，需要吸附对含有二英前体和氯化铁和重金属的飞灰处理，对二英的分解有作用的催化剂和公害物的过滤器，为再使用过滤器还需要后处理。
发明内容
本发明考虑到了涉及的各各方面，提供即使在不连续运转的中小炉中使用，也很容易达到清除被视为最难达到的二英规定值，能够减少装置成本和现有炉的改造费，减轻居民负担，也能广泛的应用于其他产业上的，含有黑烟和恶臭和重金属、飞灰的有害气体、在焚烧装置底部堆积的残留灰等的净化处理化以及净化处理方法。
本发明的发明人发现，由硅氧烷和硅烷醇盐构成的水性成膜性无机化合物在常温下也可以成膜，所以不受排气温度在200-800℃之间变化的影响仍能产生成膜膨胀现象，将排气烟道充满，将含有有害气体和重金属的排气包含在内，起到冷却排气温度作用和耐热胶体过滤器的作用，同时净化包含物，只有无害的水蒸气排出来，从而实现了本发明。所述水性成膜性无机化合物是在使(1)金属硅、(2)硼砂、硼酸或氟化钠以及(3)苛性钾、苛性钠或苛性锂反应时，在水中或(2)硼砂、硼酸或氟化钠的溶液中，使上述(1)的金属硅和上述(3)的碱金属氢氧化物发生反应，在将该反应热控制在50℃-100℃以内的同时，使生成物的比重为1.1或以上而形成的。
也就是说，本发明的第一方面提供净化处理物，其特征在于，使上述水性成膜性无机化合物与在焚烧废弃物的焚烧装置底部堆积的残留灰混合，形成残留灰和水性成膜性无机化合物的混合物，从而得到由上述水性成膜性无机化合物的膜被覆在表面的燃烧残渣物，同时将有害物和公害物封闭。
本发明的净化处理物优选将由上述水性成膜性无机化合物的膜被覆在表面的燃烧残渣物在800℃或以上的温度下煅烧。
本发明的第二方面提供废弃物的净化处理方法，其特征在于，使上述水性成膜性无机化合物与废弃物的燃烧气体和飞灰相接触，形成成膜膨胀物，成为在其中包含黑烟和恶臭和有害气体及重金属的燃烧残渣物，同时对上述废弃物的燃烧气体中所含的有害物和公害物进行封闭净化处理。
本发明的废弃物的净化处理方法中，优选上述接触是通过向废弃物的燃烧气体中喷雾上述水性成膜性无机化合物而实现的。
本发明的废弃物的净化处理方法中，优选在使上述水性成膜性无机化合物与废弃物的燃烧气体接触时，在烟道或吸引侧道上安装加压喷雾装置，通过该加压喷雾装置喷雾上述水性成膜性无机化合物，通过此时产生的负压抽吸上述黑烟和恶臭和有害气体及重金属。
本发明的废弃物的净化处理方法中，优选在使上述水性成膜性无机化合物与废弃物的燃烧气体接触时，向上述水性成膜性无机化合物中，吹入200℃或以上的上述废弃物燃烧气体，成为在其中包含上述黑烟和恶臭和有害气体及重金属的残渣物。
本发明的废弃物的净化处理方法中，优选使上述水性成膜性无机化合物与在燃烧废弃物的焚烧装置底部堆积的残留灰接触，形成成膜膨胀物，以封闭净化处理有害物和公害物。
本发明的废弃物的净化处理方法中，优选将上述水性成膜性无机化合物与同时封闭上述有害物和公害物形成的处理物，或者废弃物燃烧后的残留灰和飞灰混合，在800℃或以上加热使其陶瓷化，防止有害物和公害物的溶出。
附图说明
【图1】是表示本发明使用的水性成膜性无机化合物(LC)的耐热无机物，在20℃时的FT-IR分析中，因加温水分子峰值降低而成膜的图。
【图2】是表示本发明使用的水性成膜性无机化合物(LC)的耐热无机物，在250℃时的FT-IR分析中，因加温水分子峰值降低而成膜的图。
【图3】是表示本发明使用的水性成膜性无机化合物(LC)的耐热无机物，在550℃时的FT-IR分析中，因加温水分子峰值降低而成膜的图。
【图4】是表示本发明使用的水性成膜性无机化合物(LC)的耐热无机物，在960℃时的FT-IR分析中，因加温水分子峰值降低而成膜的图。
【图5】是岩手大学委託密执安州立大学，采用Si-MAS-NMR对LC 进行分析，比较本发明硅烷醇盐溶液和水玻璃在500℃的生成物，看出仅LC有峰值的成膜性确认图。
【图6】是将有过剩水的本发明的硅烷醇盐溶液吹入高温排气中，进行成膜膨胀化，成为耐热过滤器，温度下降而涂膜化的示意图。
【图7】是在气体温度为450度，喷雾器出口温度为180℃的喷雾干燥器中实际产生的成膜泡沫化粒子的显微镜照片图。
【图8】是图7所示的固化粒状物与PVC经混合煅烧的气体分析数据，它由日本吉纶(ゼオン)分析中心提供的表。
【图9】在燃烧试验中使用的一般垃圾(MSW)和施莱特灰(SD)的灰分中的重金属分析结果表。
【图10】在燃烧试验中使用的一般垃圾(MSW)和施莱特灰(SD)的工业分析和元素分析结果表。
【图11】是本发明使用的焚烧装置的示意图。
具体实施方式
在本发明的净化处理物和废弃物的处理方法中，作为上述由硅氧烷和硅烷醇盐构成的水性成膜性无机化合物，使用在使(1)金属硅、(2)硼砂、硼酸或氟化钠以及(3)苛性钾、苛性钠或苛性锂反应时，在水中或(2)硼砂、硼酸或氟化钠的溶液中，使上述(1)的金属硅和上述(3)的碱金属氢氧化物发生反应，在将该反应热控制在50℃-100℃以内的同时，使生成物的比重为1.1或以上而形成的，由硅氧烷和硅烷醇盐构成的水性成膜性无机化合物。
此外，若在上述生成的水性成膜性无机化合物中加入金属化合物使金属成分过剩效果很好。进一步向水性成膜性无机化合物中混合进加入或不加入无机酸的醇类而生成的比重1.3或以上的沉淀物更好。向水性成膜性无机化合物中加入天然或合成的矿物粉末或矿物纤维、矿物层状物进行增粘的话效果好。此外，可以向水性成膜性无机化合物中加入氢氧化物金属化合物或水硬性组合物。
本发明中使用的水性成膜性无机化合物(以下称为本发明硅烷醇盐溶液)可以根据例如特公平7-14801号公报中所述的方法制备。
本发明硅烷醇盐溶液，采用金属硅和硼酸、氟化钠或者亚无机酸或其盐，以及碱金属(Na，K，Li)的氢氧化物，在硼酸、氟化钠或者亚无机酸或其盐的存在下，由固体(金属硅)和浓碱(碱金属氢氧化物)反应制造而成，它与水玻璃不同，是由硅氧烷和硅烷醇盐溶液构成的。
本发明硅烷醇盐液是碱金属盐，有捕捉HCl的作用。而且，在高温下变成硅氧醇，由于和重金属有氧结合力，所以在煅烧时能够阻止捕捉到的重金属溶出。因此，由于能够捕捉二英前体的氯化金属和盐酸，具有防止产生二英于未然的作用和效果。
本发明硅烷醇盐液，必须根据Cl和重金属量在1-300％之间选择混合溶液量，但根据反应当量考虑，上述水性成膜性无机化合物溶液含有的固体成分是重金属分子量的1-5倍是必要的。此外因为根据装置向排气送风从而增加风量，实际上计算配合比例很困难，虽然维持反应气在中性或以上的程度，但考虑到溶液的稀释限度，还有吹入量的限度，因为是各种要素的混合所以必须由实验来确认。
本发明可以同时处理燃烧产生的碳和有机无机的恶臭和含有重金属的灰，特别是防止产生必须严格限制的二英，通过对排气进行处理，使同时处理恶臭和黑烟以及重金属公害物成为可能。
图1-4是表示本发明的硅烷醇盐溶液(LC)是耐热无机物，在20℃，250℃，550℃，960℃时，在FT-IR分析中，随温度升高水分子峰值降低显示出成膜的图。在图1至图4中横轴表示WAVE NUMBERS(波数)、纵轴表示ABSORVANCE(吸光度)。在该东丽研究中心的分析报告，图1-4的FT-IR分析中，观察到示出在780cm-1时硅氧烷存在，并且在900，1000，2400-3800cm-1时硅烷醇存在的峰。前述的硅烷醇盐溶液，是一种即使在排出气体的温度在200-1000℃那样的高温范围内时都具有耐热性并且不分解的耐热材料。
本发明的硅烷醇盐溶液具有膨胀性(intumescence)。根据上述的东丽的分析报告，650℃时有蛋白石(泡石)生成。图5表示的500℃的XRD(X raydiffraction X线解析装置、它是只分析Si化合物的特殊装置。)的峰值，与水玻璃的峰值差别比较可以判断，其结晶化速度快。在图5中，纵轴是X线的吸收谱cm2/g，横轴是波长以Cu作靶材。前述硅烷醇盐溶液的结晶峰很清楚，表示在低温成为固相前体成膜，这可以解释若吸附水蒸发则出现膨胀现象的原因。事实上，将前述硅烷醇盐溶液固体成分为50％的液体涂在铁板上，无论从下部加热或从上部喷嘴加热都产生发泡现象。此现象持续到650℃，以后随加热温度上升发泡膨胀现象消失而后糊化，涂膜化。
用日本高技术(ジヤパンハイテツク)(株)的高温显微镜能够观察到该现象。用图6的示意图表示该现象。图6中的上段图是表示本发明硅烷醇盐溶液(LC)因排气而泡沫化、成膜化从而成为胶体过滤器，排出水蒸气、二氧化碳等净化处理气体的状态的示意图。中段图是表示当残渣物温度降低时，发泡呈镇定化状态的示意图。下段图是表示在返回到常温时，涂膜内包含排气残渣物的状态的示意图。这样本发明硅烷醇盐溶液(LC)的胶体起到了耐热过滤器的作用。
在废弃物的焚烧排气中含有高温气体和含重金属的飞灰，本发明硅烷醇盐溶液，为了包含上述排气，必须膨胀到充满排气管的程度。因为前述硅烷醇盐溶液因高温排气成为成膜膨胀物，从而具有达成本发明目的的作用效果。
加热硅烷醇，其H和OH脱水变成硅氧烷是众所周知的，因此认为此时若有重金属，将结合成-Si-O-R(R是金属)。本发明硅烷醇盐溶液与重金属含有物混合，分析混合物的焚烧物，结果表明重金属没有溶出，显示了这一事实。假如象涂料一样只是被涂敷隐蔽起来，那么将试验材料粉碎，重金属必然会溶出。但采用将试验材料粉碎而进行实验的方法，结果在800℃或以上的高温下没有观察到重金属从固化的微粉碎物中溶出，因此认为这是离子结合的作用，也就是说，表明对重金属有捕捉作用。
本发明硅烷醇盐溶液是0.5-1微米的胶体。观察上述图1-4的FT-IR，即使温度达到900℃羟基也没有消失。图7表示前述硅烷醇盐溶液当加热气体温度在450℃，喷嘴温度在180℃时，用喷雾干燥器使其粉末化的显微镜照片，呈现出50-80微米尺寸的发泡球化状态。观察图6的推定示意图，若在过量的水存在的条件下由高温排气加热，成膜膨胀的胶体因表面的凝胶状物而被熔敷，凝胶吸附水分蒸发，认为这是在过滤器的作用下将废弃物的固体成分包在内部并使残渣物堆积起来。有害的排气的二英反应在450℃或以上不会发生已有定论，因此假如捕捉二英的前体和盐酸成分，则即使冷却到容易生成二英的温度400℃或以下，也能够控制二英的产生。
本发明的硅烷醇盐溶液是碱金属盐溶液。用出口温度为200℃的喷雾干燥器将剩余水分吹走使其粉末化以后，将其以重量比40％与PVC混练，用道曼(ド-マソ)元素分析计作750℃燃烧分析，从分析结果看，挥发性盐酸减至很小，不挥发HCl增加到6000倍，用过滤器捕捉分析法得到灰减少到约25％、挥发性盐酸和灰显著减少，恶臭也减少。图8是图7所示的固体化粒状物与PVC混合后煅烧的气体的分析报告表，由日本吉纶(ゼオン)分析中心提供。根据分析结果，可以推测前述硅烷醇盐溶液具有减少黑烟、捕捉造成恶臭的气体的效果。尤其是盐酸的Li盐即使捕捉Cl，在低温下也难于分解。可认为前述硅烷醇盐(Li盐)溶液能够有效对付PVC的二英。
在废弃物的重金属中Pb含量最多，因此将其作为模型，向残留灰中含有Pb成分500-2000ppm和含有15,000ppm飞灰的灰中，根据其中Pb的重量含量，混合10％-140％的前述硅烷醇盐溶液，加热到900℃或以上。无论在哪种条件下，在Pb的溶出试验结果中，得到的稳定型分析值都是0.01ppm/升，可认为是生成了上述说明的硅氧烷键。
在木材防腐剂中使用的CCA含有铜、铬和砷，在其5％溶液中加入10％的前述硅烷醇盐溶液，900℃加热固化后呈绿色，进行溶出试验，铬，铜，砷的含量都在0.01ppm或以下。认为这些重金属也呈离子结合。
若向200℃或以上的高温排气中喷雾本发明的硅烷醇盐溶液，由于瞬时凝胶成膜而膨胀泡沫化，认为其中包含了黑烟和恶臭气体。认为该结果说明凝胶胶体具有过滤器的作用，向排气中喷雾是有效的方法。喷雾手段采用瞬时扩大法是必要的，因此若用产生高压的喷射器喷雾，产生足够抽吸的负压，产生使排气包含在本发明硅烷醇盐溶液的成膜膨胀物中的作用，产生包含飞灰的凝胶化的残渣物，将残渣物压力输送后因比重差而堆积起来，仅水蒸气蒸发出来。无论是向用鼓风机送风的排气中加压喷雾，或是向送风排气中滴下都产生同样的作用。本发明硅烷醇盐溶液的压送、喷雾、滴下是必要的手段。
本发明硅烷醇盐溶液与排气的接触方法，无论是向被抽吸送风的排气中喷雾，或是滴下前述硅烷醇盐溶液，还是相反地，将高温排气吹入到本发明硅烷醇盐溶液中与之相接触，都成膜膨胀而产生同样的作用效果。由于堆积因比重差而产生，所以即使混合高岭土和碳屑等无机物粉末也有效。
此外，含有有机物或重金属、土壤、水分等的废弃物可容易地与本发明硅烷醇盐溶液相混合。象上述的那样，若燃烧有机物，已混合的本发明硅烷醇盐溶液就会成膜膨胀化，从而将燃烧气体包含并且捕捉碳化和气化的灰或C l气，起到只使水蒸气通过的过滤器的作用，同时与残留灰混合。同时，假如如上所述向排气中喷雾本发明硅烷醇盐溶液，则可发挥残留灰和气体同时净化的本发明的净化处理作用。
如上所述，将含有本发明硅烷醇盐溶液的排气残渣堆积物或残留灰，在800℃或以上，例如在回转炉中焚烧，则即使其中含有有害重金属，在陶瓷化后，也能使不溶出的稳定型有价物降低到指定比例。
各种试验结果可以证明，在没有袋滤器的情况下，能对废弃物焚烧气体的黑烟和恶臭和二英前体的盐酸和成为温床的飞灰和重金属进行捕捉。此外，与通常液体不同，显示出成膜膨胀现象，进行凝胶状固化涂膜化的结果，水分蒸发，包在内部的残渣物以凝胶状堆积，若再加热到900℃或以上则成为重金属不会溶出的稳定的有价物。无论是将前述硅烷醇盐溶液吹入到高温排气中，还是与此相反，将前述排气吹入到本发明硅烷醇盐溶液中，都产生相同的作用效果。
排气中的二英是最有害的气体，但是由于在450℃或以上不能合成其前体的氯已是定论，因此若在此阶段将其除去，就可以阻止二英的生成，但没有能在高温下使用的过滤器。本发明硅烷醇盐溶液如图1-4所示有耐热性，如图6所示胶体膨胀泡沫化，具有如图6的示意图那样的过滤器的作用，并且如上所述的那样，因为是碱金属盐，能够捕捉HCl，使其变成不挥发成分，还能控制灰的生成和飞散。图9、图10是在燃烧试验中使用的一般灰尘(MSW)和施劳特灰尘(SD)的工业分析和元素分析结果表。
吹入到排气中的本发明硅烷醇盐溶液使用大量过剩的水稀释，但本发明硅烷醇盐溶液在高温下比热变化并没那么大，与大量过剩的水共存，进而发挥吸热冷却的作用使排放的气体冷却。由于中小型炉是不连续运转的，易形成产生二英的200-450℃的环境温度，因此，认为是危险的。但若将本发明的硅烷醇盐溶液吹入，则即使是在不连续运转的条件下、即使没有高温煅烧，也能够实现无公害化。
如果向前述本发明硅烷醇盐溶液中吹入200-800℃的高温排气，则一边水分蒸发，一边前述硅烷醇盐溶液成膜，显示出膨胀现象，将有机物燃烧产生的黑烟和恶臭包含在其中，成为耐热无机过滤器，从而实现无害化。
本发明硅烷醇盐液，必须根据Cl和重金属量在1-300％之间选择混合溶液量，但根据反应当量考虑，上述硅烷醇盐溶液含有的固体成分是重金属分子量的1-5倍是必要的。此外因为根据装置向排气送风从而增加风量，实际上计算配合比例很困难，虽然维持反应气在中性或以上的程度，但考虑到溶液的稀释限度，还有吹入量的限度，因为是各种要素的混合所以必须由实验来确认。
由以下的实施例更详细地说明本发明。
实施例1
本发明的硅烷醇盐液(LC)即使加热也不分解，它逐渐脱水至1000℃，将转变为硅氧烷的过程用图1-4中的20℃、250℃、550℃、950℃的FT-IR图(东丽研究中心的分析结果)表示。显示出随着温度上升水分子的峰值降低而成膜。
实施例2
将实施例1使用的LC的成分分析值示于表1。虽然LC含有使用原料的元素，但分析的元素构成比不受此限定。
表1
  底釉   本发明硅烷醇盐溶液
  组合物   比率(重量)
  5520155   SiO2Na2OB2O3CaF2   60.2721.9216.441.37将F换算成CaF2
   *アグネ技术中心的分析结果
这样的成分构成比率与搪瓷底釉的分析值近似，所以同样能够加热硬化并陶瓷涂膜化。
实施例3
本发明的硅烷醇盐溶液(LC-150)的固体成分为50％，比重为1.5，PH＝12.2，将其吸附水分在不同的温度区间的减水量示于表2，此外，将20-1200℃之间的比热，热扩散系数和导热率示于表3(アグネ技术中心分析值)。脱水持续到高温，从常温至1000℃，比热、热扩散系数、导热率变化都不是很大，这表明，LC-150即使在高温下温度也难以上升，能够作为排放气体温度的吸热剂起作用。若有过剩的水存在，则由于协同效果，具有吸热急冷作用。
[表2]
  加热减水量分析结果
  加热温度℃   减水量/吸附水
  20～200200～500500～1000   94.074.6431.282
[表3]
  温度℃   绝热特性分析结果
  比热Cal/g·℃   热扩散系数cm2/S   导热率cal/cm·S·℃
  203004006008001000   0.2000.3630.3100.3120.3260.358   0.006960.003400.003560.003520.003920.00239   0.002030.001750.001610.001600.001670.00126
实施例4
利用大河原化工机的装置，在LPG气体温度450℃、出口温度180℃的条件下对本发明硅烷醇盐液(LC-150)喷雾干燥。因为LC-150为胶体并有膨胀性，所以形成50-80微米的泡沫，将该泡沫化的显微镜照片示于图7。将其20-50重量份和定法的稳定剂以及其他成分加入PVC中，将其混炼成形为片材。图8表示ゼオン分析中心对其在750℃燃烧的分析结果，采用道曼(ド-マソ)元素分析计和离子色谱法及过滤器捕集法进行分析。分析结果表明，即使在750℃燃烧PVC，挥发性盐酸量也减少，不挥发性盐酸量成为6000倍，灰减少到25％。也就是说，即使燃烧氯乙烯或Cl含有物，也具有捕捉促使二英形成的挥发性Cl而阻碍二英形成的作用。同时也能阻碍灰和恶臭的产生。
实施例5
用Si-MAS-NMR(密执安州立大学开发的独特分析装置)分析上述LC-150的特性，将结果(岩手大学委託密执安州立大学得到的试验结果)示于图5。结果表明LC-150是由二聚物和三聚物构成的，图5显示了本发明硅烷醇盐溶液(LC-150)在平均排气温度500℃时显著的结晶峰值，水玻璃由于是非晶态而不显示结晶峰值。这说明本发明硅烷醇盐溶液(LC-150)在排气温度为400-800℃时有成膜作用。也就是说，上述LC胶体若剩余水分消失，胶体集合起来具有耐热吸热性的成膜形成功能。
实施例6
将上述LC-150涂在不锈钢板上，用日本高技术(株)的高温观察显微镜，一边从常温加热升温到900℃，一边用摄像机进行摄像观察。由100℃到300℃泡沫化，塞上目镜，然后清扫透镜再次观察，观察到膨胀现象持续到650℃附近，固化为蛋白石(泡石)状，在800℃或以上塑化而后糊化为糖稀状。图6的示意图表示了上述行为。即在燃烧排气的排烟道中喷雾上述LC-150时，可以理解LC-150瞬时泡沫化而膨胀。LC-150泡沫化充满排烟道的直径时作用效率高。即使将高温的排气导入到本发明硅烷醇盐溶液中也能产生相同的堆积效果。
实施例7
图6是表示本发明作用的示意图。在图6中，本发明硅烷醇盐溶液(LC-150)因排气而泡沫化，其胶体成膜而成为过滤器，净化过的水蒸气、二氧化碳等被放出来，而后泡沫沉静化成为凝胶膜。上述试验结果得到了完全与示意图同样的状态。
实施例8
将含有2220mg/升的PbO的飞灰的分析值以及相对于100重量份上述飞灰，混合20-100重量份LC的表示于表4。将其在900℃焚烧后，神奈川县产业综合研究所的溶出试验结果示于表5。无论何种情况，都在稳定型有价物的规定值0.01或以下，说明LC有净化重金属的作用。
焚烧灰的分析值如下，Pb的溶出量为222mg/升。
表4
  灰的分析值
  SiO2Al2O3CaOMgO   9.75.7542.152.02   KNaClSO4   4.732.5413.314.34   ZnOPbOCuOFe2O3   0.620.180.051.09
表5
  灰混合LC固体成分溶出量   100180.01   100360.01或以下   100540.01或以下   灰由NKK提供神奈川县产业综合研究所的分析结果
实施例9
以下是神户制钢所提供的都市垃圾焚烧飞灰和下水道污泥焚烧灰中含有的重金属分析值。向其中加入10-20重量份的上述LC-140(固体成分40％)混合后在950度煅烧，将神户制钢所的溶出试验结果示于表6。重金属Pb，As，Ce的溶出量在稳定型规定值以下。
  重金属分析值
  重金属   都市垃圾   下水道污泥
  Pb  mg/KAS  mg/KCe  mg/K   5031.20.4   20040＜0.1
[表6]
  下水道污泥焚烧飞灰   混合LC重量份   Pbmg   Asmg   Cemg
  10份15份20份   0.0070.0020.005   0.0070.0050.005   ＜0.001＜0.001＜0.001
  都市垃圾焚烧飞灰   10份15份20份   0.010.0090.004   ＜＜＜   ＜＜＜
  土壤环境基准值   0.01mg   0.01mg   0.01mg
实施例10
图11是试验装置，在普通焚烧炉(a)的烟道上安装侧道(b)，由混合有20体积份/1m3(50倍)的本发明硅烷醇盐溶液(LC-140)的水溶液的罐(c)，用高压泵(d)经过喷射喷雾(e)，将上述LC稀释溶液吹入侧道(b)内。LC-140溶液将高压泵负压作用下抽吸的排气和飞灰一边泡沫化一边包含在内，然后投入沉淀槽(f)成为污泥堆积起来，经过处理的既无黑烟又无恶臭的水蒸气和二氧化碳等从排出口(g)排出，将由沉淀槽(f)底部取出的污泥，投入到旋转窑炉(h)中，在900℃煅烧，排出物(i)成为稳定型有价物。
实施例11
图9是一般垃圾(MSW)和施莱特灰(SD)的工业分析和元素分析结果。在上述SD中Cl含量多达2.2％。图10记载了该焚烧灰中重金属和微量稀有金属的分析结果。作为二英前体的Fe2O3为42.72％，Cu为25,700mg，Zn为38,000mg/Kg。用前述实施例中的焚烧试验装置燃烧RDF。不加入LC的情况下有黑烟和恶臭存在，但若在200Kg/cm2的压力下开始吹入LC液时，则排出蒸汽(i)中无论黑烟还是恶臭都消失。此项工作由(株)钢管计测按照JIS有害气体分析法分析完成。排气温度为260-350℃，此时最易产生二英，但作为生成要因的HCl从250-1100ppm激减到2.4-2.9ppm，在蒸汽排出口的二英为200ngTEQ/Nm3，但平均值为1.9ngTEQ/Nm3。
在本实施例中不使用袋滤器也不使用石灰和吸着剂，本发明硅烷醇盐液起耐热过滤器的作用从而净化盐酸和二英。其污泥在旋转窑炉(h)中煅烧后溶出试验的结果表明有害重金属在0.01ppm或以下。即使在蒸汽排出口(g)放一条毛巾，也没有发现碳附着在上面，也没有闻到臭气。由于LC的吸热作用，沉淀槽(h)的温度在100℃或以下的50-70℃，在该环境温度下不会生成二英。
实施例12
图9、10中的SD大量含有的重金属Pb达1313ppm，Cd达29ppm，Zn达38,000ppm，Cr达831ppm，As达29ppm。将它按SD与LC＝10∶10(固体成分比)混合后，在电炉中950℃下煅烧2小时，然后做JIS溶出试验，试验结果达到了在上述土壤环境基准值或以下的目标。
实施例13
粉碎图9中的SD，加入10重量％的本发明硅烷醇盐液(LC)，进行混合成为废弃物燃烧物，上述的喷射液是混合5％(固体成分2.5％)的LC而成的稀释液，加压至50K，如实施例11所述的那样进行燃烧。因为废弃物与排气中都混合了上述LC，所以达到了土壤废弃物基准值的每升Pb 0.01mg，Cd 0.01mg，Cr0.05mg，As 0.01mg或以下的目标值。感觉不到并看不到恶臭和黑烟的产生。
实施例14
在熔融炉中产生的飞灰含有Pb17,000ppm(新日南提供)。在飞灰中加入240％的上述固体成分为60％的LC-150，进行混合，在电炉中900℃煅烧1小时。根据环境厅告示第13号的溶出试验结果，在0.01ppm或以下。
实施例15
图11是本发明使用的焚烧装置示意图。在一般焚烧炉(a)的烟囱处连接烟囱侧道(b)，由喷射喷嘴(e)用高压泵(d)向该烟囱侧道(b)吹入LC稀释液(c)，然后投入沉淀槽(f)，蒸汽(g)成为无害、无味、无色的气体，沉淀堆积物在旋转窑炉(h)中煅烧，它的排出物(i)为稳定型有价物。
用图11的装置将产生黑烟和恶臭的电揽橡胶、PVC板及发泡苯乙烯屑混合进行燃烧。由于直接燃烧，产生周围难以忍受的黑烟和恶臭使燃烧不能进行。将上述装置的贮罐(c)中的溶液调整为含LC 2％的溶液(固体成分1％)，如果将每1m3燃烧气量1升的溶液(固体成分20g)以喷射压力100Kg/cm2，吹入排气中开始燃烧，则在周围感觉不到黑烟和恶臭。沉淀槽内堆积着内部包有碳的黑色污泥。向另外准备好的贮罐中，把上述400℃的排气通过管子引导吹入到上述贮罐(c)中，瞬时间鼓泡膨胀化，恶臭消失，排出的蒸汽中没有黑烟。即使燃烧聚酯涂料，黑烟和恶臭也象上述的那样消失，只有蒸汽产生。贮罐中的溶液可以不抛弃地使用数次。
发明的效果
本发明的硅烷醇盐液，即使在常温下也能成膜，所以不受排气温度在200-800℃之间变化的影响仍能产生成膜膨胀现象，将排气烟道充满，将含有有害气体和重金属的排气包含在内，起到冷却排气温度作用和耐热胶体过滤器的作用，同时净化包含物，只有无害的水蒸气排出来。
本发明的硅烷醇盐液是碱金属盐，有捕捉HCl的作用，而且，在高温下变成硅氧醇，由于和重金属有氧结合力，所以在煅烧时能够阻止捕捉到的重金属溶出。因此，由于能够捕捉二英前体的氯化金属和盐酸，具有防止产生二英于未然的作用和效果。
本发明可以同时处理燃烧产生的碳和有机无机的恶臭和含有重金属的灰，能够在处理恶臭和黑烟以及重金属公害物的同时，防止产生必须严格限制的二英。

Claims (6)

1.废弃物的净化处理方法，其特征在于，使由硅氧烷和硅烷醇盐构成的水性成膜性无机化合物与废弃物的燃烧气体和飞灰相接触，形成成膜膨胀物，成为在其中包含黑烟和恶臭和有害气体及重金属的燃烧残渣物，对上述废弃物的燃烧气体中所含的有害物和公害物同时进行封闭净化处理，所述水性成膜性无机化合物是在使(1)金属硅、(2)硼砂、硼酸或氟化钠以及(3)苛性钾、苛性钠或苛性锂反应时，在水中或(2)硼砂、硼酸或氟化钠的溶液中，使上述(1)的金属硅和上述(3)的碱金属氢氧化物发生反应，在将该反应热控制在50℃-100℃以内的同时，使生成物的比重为1.1或以上而形成的。
2.权利要求1所述的废弃物的净化处理方法，其特征在于，上述接触是通过向废弃物的燃烧气体中喷雾上述水性成膜性无机化合物而实现的。
3.权利要求1或2所述的废弃物的净化处理方法，其特征在于，在使上述水性成膜性无机化合物与废弃物的燃烧气体接触时，在烟道或吸引侧道上安装加压喷雾装置，通过该加压喷雾装置喷雾上述水性成膜性无机化合物，通过此时产生的负压抽吸上述黑烟和恶臭和有害气体及重金属。
4.权利要求1-3中任一项所述的废弃物的净化处理方法，其特征在于，在使上述水性成膜性无机化合物与废弃物的燃烧气体接触时，向上述水性成膜性无机化合物中，吹入200℃或以上的上述废弃物燃烧气体，成为在其中包含上述黑烟和恶臭和有害气体及重金属的残渣物。
5.权利要求1-4中任一项所述的废弃物的净化处理方法，其特征在于，使上述水性成膜性无机化合物与在燃烧废弃物的焚烧装置底部堆积的残留灰接触，形成成膜膨胀物，以封闭净化处理有害物和公害物。
6.权利要求1-5中任一项所述的废弃物的净化处理方法，其特征在于，将上述水性成膜性无机化合物与同时封闭上述有害物和公害物而形成的处理物，或者废弃物燃烧后的残留灰和飞灰混合，在800℃或以上加热使其陶瓷化，防止有害物和公害物的溶出。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100351673B1 (ko) * 1999-07-05 2002-09-10 한국과학기술원 연소가스의 혼합반응 촉진장치
NL1029628C2 (nl) * 2005-07-27 2007-01-30 Univ Delft Tech Werkwijze voor het behandelen van bodemas.

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56159454A (en) * 1980-05-15 1981-12-08 Kuraray Co Flexible sheet like refractory building material
US4381716A (en) * 1978-06-05 1983-05-03 Hastings Otis Insulating apparatus and composite laminates employed therein
US5049316A (en) * 1988-06-10 1991-09-17 Kohmix Co., Ltd. Water-soluble, film-forming inorganic compounds, fireproof and fire-resistant composites and fire-resistant, flexible, sheet composite covering materials formed by the use of the compounds, and process for preparing fire-resistant coverings
JPH06277438A (ja) * 1993-03-23 1994-10-04 Idemitsu Kosan Co Ltd 気体分離膜及びその製造方法
CN1144712A (zh) * 1995-05-19 1997-03-12 挪威海德罗公司 净化氯气的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4381716A (en) * 1978-06-05 1983-05-03 Hastings Otis Insulating apparatus and composite laminates employed therein
JPS56159454A (en) * 1980-05-15 1981-12-08 Kuraray Co Flexible sheet like refractory building material
US5049316A (en) * 1988-06-10 1991-09-17 Kohmix Co., Ltd. Water-soluble, film-forming inorganic compounds, fireproof and fire-resistant composites and fire-resistant, flexible, sheet composite covering materials formed by the use of the compounds, and process for preparing fire-resistant coverings
JPH06277438A (ja) * 1993-03-23 1994-10-04 Idemitsu Kosan Co Ltd 気体分離膜及びその製造方法
CN1144712A (zh) * 1995-05-19 1997-03-12 挪威海德罗公司 净化氯气的方法

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