JP2001065843A

JP2001065843A - 塩化水素または塩素またはダイオキシン類の発生を抑制する抑制材

Info

Publication number: JP2001065843A
Application number: JP28328099A
Authority: JP
Inventors: Takemi Shin; 剛實新
Original assignee: MOCHISE DENKI KK; SUMIYOSHI KINZOKU KK
Current assignee: MOCHISE DENKI KK; SUMIYOSHI KINZOKU KK
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】塩化水素または塩素またはダイオキシン類の
発生を抑制するのに有効なマグネシウムイオンおよびカ
ルシウムイオンを単位重量当たり多く含む抑制材を実用
とすることを課題とする。【解決手段】廃棄物の焼却の際の塩化水素または塩素
またはダイオキシン類の発生を抑制し得るダイオキシン
発生抑制材であって、水酸化マグネシウムと水酸化カル
シウムを主成分とし、好ましくはさらに酸化マグネシウ
ムと酸化カルシウムと炭酸マグネシウムと炭酸カルシウ
ムを含むことを特徴とする塩化水素または塩素またはダ
イオキシン類の発生を抑制する抑制材とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機塩素化合物を
焼却処理する過程で発生する有害な塩化水素または塩素
またはダイオキシン類の発生を抑制する抑制材の技術分
野に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、日本の全国各地に設置されている
焼却炉から出る排ガスや灰分中には相当量の塩化水素、
塩素、ダイオキシン類が含有されているのが現状であ
る。

【０００３】一般に環境汚染物質として注目されている
ダイオキシン類とは、ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン
およびポリ塩化ジベンゾフランのことであり、前者は７
５種類、後者は１３５種類の異性体を持っているといわ
れている。

【０００４】廃棄物焼却炉におけるダイオキシン類の生
成のメカニズムについてはいろいろな研究報告がある
が、図６に示すカーラセク氏より提供された反応モデル
によると、主たる生成経路は焼却により発生する煤塵
（以下フライアッシュと言う）に吸着された有機物前駆
体からの触媒反応であり、クロロベンゼンやクロロフェ
ノールなどをダイオキシン類生成の重要な前駆体と考え
られている。これら前駆体生成は、塩化水素が存在する
際の燃焼反応により、エチレンやアセチレンなどの脂肪
族化合物から生成され、また有機性の粒子状炭素からこ
うした前駆体が再合成される経路も示されている。すな
わち、ダイオキシンの生成に対して、フライアッシュが
大きな役割をしており、フライアッシュ上の粒子状炭素
（特に環状構造を持った高分子）と塩素との反応によ
り、ダイオキシン類のほか、クロロベンゼン、クロロナ
フタレン、ＰＣＢ、クロロフェノールなどが生成される
ことが明らかにされてきている。いわゆるデ・ノボ合成
である。燃焼温度域は３００℃および４７０℃付近で生
成のピークが見られる。また、フライアッシュ中の成分
に重金属や遷移金属のイオンが含まれている場合、触媒
作用を示し、特に銅が最も強力な触媒である。

【０００５】上述のダイオキシン類の生成のメカニズム
を踏まえて、その抑制対策技術の基本としては完全燃
焼、廃ガス冷却過程における再生防止、廃ガス処理設備
による除去といった各段階の対策が考えられる。燃焼過
程の条件としては、燃焼温度を８００℃以上にし、その
温度で十分な滞留時間を確保し、燃焼空気の混合条件な
どに留意して、完全燃焼状態をつくり、その結果として
一酸化炭素濃度を低減することが、ダイオキシン類抑制
のための必要条件である。廃ガス処理工程においては、
廃ガス処理工程の低温化、バグフィルターの導入、ダイ
オキシン類の吸着除去、廃ガスの触媒分解、ダイオキシ
ン類の生成抑制材および分解材の注入などのダイオキシ
ン類抑制の対策が考えられ、ダイオキシン類の生成抑制
材及び分解材の注入を除き、実用化または、そのレベル
にある。図５はダイオキシン類の高度制御技術を分類し
たものである。

【０００６】焼却炉でダイオキシン類の発生を抑制する
ためには焼却物を完全燃焼させる必要がありそのために
は、焼却炉内で高い燃焼ガス温度、充分なガスの滞留時
間と炉内での充分なガス撹拌・二次空気との混合が必要
である。しかしながら、高い燃焼ガス温度を保持するた
めには、ランニングコストや維持管理費等が高くなり、
また焼却炉の内壁の劣化がはやくなるため、より高温耐
熱性に優れた耐火材を用いる必要がある。

【０００７】また、排ガス処理系では、処理温度の低温
化、ダスト除去性能の向上、吸着作用の利用が図られて
おり、バグフィルタの低温化、粉末活性炭の噴霧、活性
炭系吸着塔による除去、触媒によるダイオキシン類の分
解除去による低減化技術が開発されている。しかしなが
ら、バグフィルタの低温化、粉末活性炭の噴霧、活性炭
系吸着塔による除去方法は、ダイオキシン類の生成を抑
制できるものではなく、ダイオキシン類以外の排気ガス
中の他の成分も吸着するため、その吸着寿命が短く、頻
繁に取り替える必要があり、また、回収したダイオキシ
ン類を吸着した活性炭を処分するには、別途高温で焼却
し熱分解して無害化する処理施設が必要となる為、最終
処理段指に至るまでの工数が多くなり、またコスト高に
もなる。また、触媒によるダイオキシン類の分解除去方
法も、ダイオキシン類の生成を抑制できるものではな
く、例えば、活性炭素繊維に数オングストロームの金
（貴金属）や酸化鉄の粒子を均一に分散した排ガスフィ
ルターとする場合にダイオキシン類を分解することかで
きるとの報告があるが、金等の貴金属触媒を使用するた
め必然的に高コスト化となり、既存焼却炉ないし小規模
な焼却施設では容易に対応できず、改修費用が高くなる
問題がある。

【０００８】上記するこれらの問題がない塩化水素また
は塩素またはダイオキシン類の発生を抑制する抑制材が
特開平１１−１５９７３５号公報に開示されている。す
なわち特開平１１−１５９７３５号公報に開示されてい
る技術では、炭酸塩基物をダイオキシン等の抑制材と
し、この抑制材と共に廃棄物を焼却する際に水を混合攪
拌して廃棄物に混ぜるか、または水とは別に炭酸塩基物
を焼却炉に投入すると言う事である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】処が炭酸塩基物のなか
で炭酸マグネシウムや炭酸カルシウムは単位重量当た
り、塩化水素を除去するのに必要なマグネシウムイオン
およびカルシウムイオンが少ないという問題がある。ま
た、炭酸塩基物の抑制材は廃棄物を焼却する際に水分中
に含まれる酸素によって炉内の燃焼効率を高める必要が
あるとされている。従って水分を嫌う電気炉で焼却物を
焼却する際には炭酸塩基物の抑制材は不向きとなる。

【００１０】そこで、本発明は上記する問題を解決する
ことを課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記する課題を
解決するために、水酸化マグネシウムおよび水酸化カル
シウムを主体とする化合物が塩化水素または塩素または
ダイオキシン類の発生を抑制するのに有用であることを
実験的に見出したものである。そして本発明による水酸
化マグネシウムと水酸化カルシウムは炭酸マグネシウム
と炭酸カルシウムに比較して単位重量当たりのマグネシ
ウムイオンやカルシウムイオンがそれぞれ１３％および
１４％多く、従って単位重量当たりの塩化水素または塩
素またはダイオキシン類の抑制能力が高いものである。

【００１２】また、水酸化マグネシウムと水酸化カルシ
ウムを主体とする本発明の抑制材は廃棄物を焼却する際
に水を必要としないで、電気炉で廃棄物を焼却すること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の抑制材は、都市ごみなど
の一般廃棄物や廃油、廃プラスチック、汚泥などの工業
廃材や農業用塩化ビニル樹脂材、壁紙、建材、軟質レザ
ーなどの農業、建築廃材等の産業廃棄物の中に含まれる
有機塩素化合物を焼却処理する際に焼却材料と共に焼却
または加熱処理して実施することができる。従って特別
な構成の焼却炉や処理設備を必要としない。また、油や
ガス等を燃料とする焼却炉にも、また電気炉においても
抑制材として使用できる。

【００１４】本発明の請求項１において水酸化マグネシ
ウムおよび水酸化カルシウムに炭酸マグネシウムまたは
炭酸カルシウムを混入した混合物を主体とするとした意
義は前記混合物に他の不純物が含まれている場合とか、
積極的に増量材や、粒状物や塊状にするための結合剤や
活性剤や触媒などを含む場合も請求項１の範囲に入ると
言うことを意味している。

【００１５】本発明の塩化水素または塩素またはダイオ
キシン類抑制材のその抑制作用は、次のように考えられ
る。塩化ビニルを例にすると、塩化ビニルは、加熱する
と２８６℃付近を境に急激な分解が生じ、塩化水素や塩
素が離脱する。一方、酸化マグネシウムは塩化水素雰囲
気下では、３３０℃付近から塩素化が始まり、４５０℃
のピーク温度を経て５８０℃付近で終わることを、図１
に示すＭｇＯの塩化水素雰囲気下におけるＤＴＡ曲線と
図２に示すＭｇＯの塩素化反応におけるＸ線回析図に表
わしている。なお、図１の８０℃と１４０℃付近の発熱
ピークは２１０℃でのＸ線回析結果からすでに塩化マグ
ネシウム水和物が生成していることを示し、２７０℃付
近の吸熱ピークは、その塩化マグネシウム水和物の脱水
である。また、７１６℃付近では、塩素化され生成した
塩化マグネシウムの融解による吸熱ピークである。尚、
空気雰囲気下における塩化マグシウムは５５０℃付近で
酸化マグネシウムに戻る。

【００１６】上記を酸化マグネシウムの存在下で塩化ビ
ニルの燃焼過程を推定すると次のような化学反応式で表
すことができる。

【００１７】２ＣＨ_２ＣＨＣｌ＋５Ｏ_２＋ＭｇＯ→Ｍｇ
Ｃｌ_２＋４ＣＯ_２＋３Ｈ_２Ｏしかし、実際には、塩化水素が銅の触媒作用により塩素
に変換されるデアコン反応を考慮し、また、塩化マグネ
シウム溶融塩のカーボン電極の消耗の実例よりＣｌ_２＋ＭｇＯ＋Ｃ →ＭｇＣｌ_２＋ＣＯ（１）Ｃｌ_２＋ＭｇＯ＋ＣＯ→ＭｇＣｌ_２＋ＣＯ_２（２）（１）、（２）式が推定される。

【００１８】燃焼条件と反応条件を重ね合わせると、不
完全燃焼温度域であり、ダイオキシンが生成しやすい条
件下で、（１）、（２）式の反応が生じることが、ダイ
オキシン類の生成を抑制している要因と考えられる。

【００１９】水酸化マグネシウムと炭酸マグネシウムに
おいても、図３に示すように、水酸化マグネシウムは、
４００℃、炭酸マグネシウムは４８０℃で酸化マグネシ
ウムになり、ダイオキシン類の生成抑制をすると考えら
れる。

【００２０】本発明のダイオキシン類発生抑制材のその
抑制メカニズムを明らかにしたが、その使用手段は、次
のように考えられる。まず、第一に、廃棄物焼却炉に用
いる手段と廃棄物となる製品に混入（添加）しておく手
段がある。後者の場合塩素使用製品に限らず、廃棄物と
なる製品にはダイオキシン類発生抑制材を混入しておく
ことが望ましい。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例により具体的に説明す
る。

【００２２】ダイオキシン類の発生を抑制するとした本
発明の塩化水素または塩素またはダイオキシン発生抑制
材の特性を有効に利用する目的から、本発明のダイオキ
シン発生抑制材を用いてその成果を確認した。

【００２３】（実施例１）図４に示すように煙突１，扉
２，脚３を備えた小型焼却炉４に粉末状の水酸化マグネ
シウム２０ｇと粉末状の水酸化カルシウム７７０ｇと粉
末状の炭酸マグネシウム６０ｇと粉末状の炭酸カルシウ
ム１４０ｇを混合した粒状の本発明にかかる実施例１の
抑制材１０００ｇを使用した場合の塩化水素発生抑制結
果を示す。焼却物は塩化ビニル５００ｇ、木材５０ｋｇ
として焼却した場合、塩化水素発生量が炭酸マグネシウ
ム４６０ｇと炭酸カルシウム５４０ｇの抑制材を使用し
た時に３７ＰＰＭであったのに対して本発明にかかる上
記組成の抑制材を使用すると最大３．４ＰＰＭに抑制す
る事ができた。なお塩化水素発生量の測定はＪＩＳＫ０
１０７イオンクロマトグラフ法により財団法人鳥取県
保健事業団によって行われた。

【００２４】なお、実施例１の抑制材１０００ｇにはマ
グネシウムイオンとカルシウムイオンは４９７ｇ含まれ
ており炭酸マグネシウムと炭酸カルシウムの抑制材１０
００ｇにはマグネシウムイオンとカルシウムイオンは３
４９ｇしか含まれておらず実施例１の抑制材の方が含有
量が多い。これが原因で上記測定結果が出たと考える。

【００２５】（実施例２）実施例１と同じ図５に示す小
型焼却炉４を使用しダイオキシン類の測定分析結果を示
す。焼却物は塩化ビニル４００ｇ、木材１４５ｋｇとし
て焼却した場合炭酸マグネシウム１０ｇ、炭酸カルシウ
ム１２０ｇの抑制材の使用時、毒性等価濃度が実測値で
２２ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ^３Ｎに対し、水酸化マグネシウム
３０ｇ、水酸化カルシウム１０００ｇ、炭酸マグネシウ
ム１０ｇ、炭酸カルシウム１２０ｇ、酸化マグネシウム
１３０ｇを混合した本発明の実施例２の抑制材１３００
ｇを使用した場合５ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ^３Ｎに抑制出来
た。ダイオキシン類計量方法は廃棄物処理におけるダイ
オキシン標準測定分析マニュアル（平成９年２月厚生省
生活衛生局水道環境部環境整備課）により排ガス採取機
関は財団法人鳥取県保健事業団、分析機関は財団法人広
島県環境保健協会である。

【００２６】そして実施例２の抑制材には単位重量当た
り６５５ｇのマグネシウムイオンとカルシウムイオンが
含まれており、炭酸マグネシウムと炭酸カルシウムとの
抑制材中に含まれるマグネシウムイオンとカルシウムイ
オンは単位重量当たり５０ｇであるからこの差により、
上記の測定結果がえられたものと考えられる。

【００２７】（実施例３）図５に示す小型焼却炉４に水
酸化マグネシウム６ｇ、水酸化カルシウム２４６ｇ、炭
酸カルシウム２９ｇの混合物を炉の壁に塗着してダイオ
キシン対策を施した炉を使用した焼却灰のダイオキシン
類測定分析結果を示す。塩化ビニル１００ｇ、木材１３
５ｋｇ、枯れ草５０ｋｇ、を焼却した場合の焼却灰の毒
性等価濃度Ｎ．Ｄ＜０．００１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ^３Ｎ測
定機関は（株）東レテクノ、分析機関は（株）東レリー
サチであった。

【００２８】なお、実施例３の抑制材において炭酸カル
シウムは触媒の作用をしていると考える。

【００２９】（実施例４）本発明にかかる水酸化マグネ
シウム０．００１ｇと水酸化カルシウム０．０５２ｇと
炭酸マグネシウム０．０００５ｇの実施例４の抑制材３
％を練り込み構成した合成樹脂フイルムに練り混み塩化
水素濃度を測定したところサランラップ０．１ｇで４０
０ＰＰＭ発生したが、上記と同じ抑制材を練り込んだフ
イルム２．２５ｇでサランラップ０．１ｇをはさんで燃
焼させた時塩化水素濃度が６０ＰＰＭに抑制された。尚
炭酸マグネシウムと炭酸カルシウムとにより構成された
抑制材を実施例４と同様に練り込んだ場合のフイルムの
塩化水素濃度は１２０ＰＰＭであった。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に記載の塩化水素または塩素ま
たはダイオキシン類の発生抑制材によれば、優れた塩化
水素または塩素またはダイオキシン類の発生抑制効果を
奏することはもとより、国内外の鉱山より極めて安価に
安定して大量に入手できるものであって、特別な加工を
加えることなく簡単に製品化できるため、極めて経済性
に優れている。また、上記実施例の結果から明らかなよ
うに、塩化水素または塩素分の発生抑制に効果的なマグ
ネシウムイオンやカルシウムイオンを単位重量当たり多
く含んでいることから、ダイオキシン類が発生する前に
効果的に塩素分の除去が出来る。また、化学工場などの
塩素除去装置などへの利用も可能であり、その利用用途
は、ダイオキシン類の発生抑制に限られず、より幅広い
分野に適用できうるものである。さらに、上記実施例の
結果から明らかなように、本発明のダイオキシン発生抑
制材を用いない従来の焼却処理に比べて、より低い燃焼
温度にて焼却処理しても十分にその効果を発揮すること
ができるため、ランニングコストや炉内耐火材の劣化を
抑えることもできる利点もある。

【００３１】とくに炭酸マグネシウムと炭酸カルシウム
を水酸化マグネシウムおよび水酸化カルシウムに混合し
た本発明の抑制材は廃棄物を焼却する炉として燃料を使
用する焼却炉にも水分のない電気炉にも適用できる利点
がある。また、本発明の抑制材は優れた抗菌効果、脱臭
効果があるため、廃棄物処理以外にも幅広い分野への展
開が可能である。例えば床材とか、食品の容器等にも利
用が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭｇＯの塩化水素雰囲気下におけるＤＴＡ曲線

【図２】ＭｇＯの塩素化反応におけるＸ線回析図

【図３】空気の静的雰囲気下における種々のマグネシウ
ム塩の熱分解のＤＴＡ曲線

【図４】（ａ）小型焼却炉の正面図（ｂ）同平面図

【図５】ダイオキシン類の高度制御技術

【図６】カーラセク氏が示したダイオキシン類の生成メ
カニズム

【符号の説明】

１煙突２扉３脚４小型焼却炉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水酸化マグネシウムおよび水酸化カルシ
ウムに炭酸マグネシウムおよびまたは炭酸カルシウムを
混入した混合物を主体とする事を特徴とする塩化水素ま
たは塩素またはダイオキシン類の発生を抑制する抑制
材。
【請求項２】酸化マグネシウムを混入した事を特徴と
する請求項１記載の塩化水素または塩素またはダイオキ
シン類の発生を抑制する抑制材。
【請求項３】酸化カルシウムを混入した事を特徴とす
る請求項１ないし２のいずれか１項に記載の塩化水素ま
たは塩素またはダイオキシン類の発生を抑制する抑制
材。