JP2001198547A

JP2001198547A - 廃棄物処理方法および装置

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Publication number: JP2001198547A
Application number: JP2000012456A
Authority: JP
Inventors: Takemi Aizawa; 健実相▲沢▼; Yasushi Yamamoto; 泰史山本; Takamiki Tamae; 宇幹玉重
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-07-24
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: JP4125464B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラス中のアルカリ成分とガラス−ハロゲン
元素廃棄物を混合状態のままで処理することを可能と
し、かつ、廃ガラス中のアルカリ成分とハロゲン元素含
有可燃物中のハロゲン元素とを結合して系外に排出する
ことにより、熱の有効利用と、ガラス中のシリカ原料の
有効利用を図るようにした廃棄物処理処理方法および装
置を提供する。【解決手段】ガラスおよびハロゲン元素含有可燃物を
含む廃棄物１０４を、第１の焼成装置１０１で焼成し、
ガラス塊とガス状成分とを含む処理物を生成し、上記ガ
ラス塊を粉砕処理して第２の焼成装置１０２に投入し、
上記ガス状成分を第２の焼成装置１０２に導入し、第２
の焼成装置１０２における焼成によって生成するアルカ
リハロゲン化物を分離することとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物処理方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラスおよびハロゲン元素含有可
燃物を含む廃棄物（以下、ガラス−ハロゲン元素廃棄物
ともいう）として、例えば、シュレッダ・ダストや医療
廃棄物が知られている。シュレッダ・ダストは、例え
ば、廃車された車を解体して得られる。医療廃棄物は、
病院等の医療機関から日常的に排出されている。これら
の廃棄物は、ガラス、ハロゲン元素含有可燃物その他の
廃材が混在した組成となっている。ポリ塩化ビニル等の
ハロゲン元素を含有するプラスチック廃棄物等のハロゲ
ン元素含有可燃物は、燃焼処分すると、そのハロゲン元
素成分から塩化水素、ダイオキシン等の有害物質を発生
するおそれがある。これに対し、燃焼処理において、排
ガス処理装置を設ける等の種々の対策が講じられてい
る。しかし、いずれの対策も十分とはいえず、ハロゲン
元素を含む可燃物は、燃焼処理を避ける傾向があった。

【０００３】この事情は、ハロゲン元素に加えて、ガラ
スを含む場合であっても同様であり、ガラス−ハロゲン
元素廃棄物は、そのまま埋め立て処分するのが一般的で
あった。また、直接埋め立てない場合にも、溶融スラグ
にするか、または、膨大なエネルギーをかけて選別し、
ガラスと可燃物を別個に処理していた。その結果、可燃
物の保有する熱量の有効利用を図ることができず、ガラ
ス中のシリカ成分等の有効成分を活用することができに
くい状況であった。

【０００４】一方、ガラスとハロゲン元素含有可燃物と
は、同時に焼成処理し、脱塩することが可能である。す
なわち、ハロゲン元素含有可燃物中のハロゲン元素と、
廃ガラス中のアルカリ成分とを積極的に反応させ、アル
カリ塩化物等のアルカリハロゲン化物として分離するこ
とが可能である。ただし、このような場合、ガラスを予
め単独に粉砕処理してガラス粉としなければ、ハロゲン
元素含有可燃物との同時処理は、不可能である。ガラス
は、融点が低く、かつ、ガラス内アルカリの移動速度が
遅いために、塊状のガラスからアルカリを抜き去ること
は事実上不可能だからである。すなわち、ガラス−ハロ
ゲン元素廃棄物は、ガラスとハロゲン元素含有可燃物そ
の他の廃材とをいったん分離しなければならず、混合状
態すなわち廃棄されたままの状態では処理することはで
きなかった。しかし、このような分離操作は、多大な設
備投資を行わない限り不可能であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
対してなされたものであり、ガラス中のアルカリ成分と
ガラス−ハロゲン元素廃棄物を混合状態のままで処理す
ることを可能とし、かつ、廃ガラス中のアルカリ成分と
ハロゲン元素含有可燃物中のハロゲン元素とを結合して
系外に排出することにより、熱の有効利用と、ガラス中
のシリカ原料の有効利用を図るようにした廃棄物処理方
法および廃棄物処理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、廃棄物処理方法であって、ガラス−ハロ
ゲン元素廃棄物を含む廃棄物を、第１の焼成装置で焼成
し、ガラス塊とガス状成分とを含む処理物を生成し、上
記ガラス塊を粉砕処理して第２の焼成装置に投入し、該
第２の焼成装置における焼成によって生成するアルカリ
ハロゲン化物を分離することを含む。さらに、上記ガス
状成分を第２の焼成装置に導入し、この焼成装置におけ
る焼成のための燃料として利用することが好ましい。

【０００７】また、本発明は、別の側面として廃棄物処
理装置であり、ガラス−ハロゲン元素廃棄物を焼成して
ガラス塊とガス状成分とを含む処理物を得るための第１
の焼成装置と、上記ガラス塊を粉砕して得られるガラス
粉を焼成するための第２の焼成装置とを含む。この第２
の焼成装置には、上記ガス状成分を導入し、この焼成装
置における焼成のための燃料として利用することが好ま
しい。

【０００８】上記第１の焼成装置で行われる「焼成」
は、ガラス−ハロゲン元素廃棄物を加熱分解もしくは燃
焼、または加熱分解および燃焼等を行うことを含む。こ
の焼成により、ハロゲン元素含有可燃物をガス状成分と
する。焼成中の温度は５００〜９００℃とする。ハロゲ
ン元素含有可燃物が、部分酸化、分解または燃焼し、熱
ガス化または未燃ガス化する。また、他の高分子成分も
部分酸化、分解または燃焼して熱ガス化または未燃ガス
化する。本明細書中、「ガス状成分」とは、これら熱ガ
ス、未燃ガス等を総称するものであり、いずれかのみを
含む場合であっても、ガス状成分ということもある。一
方、この温度範囲では、ガラスは、溶融しない。

【０００９】「ガラス−ハロゲン元素廃棄物（ガラスお
よびハロゲン元素含有可燃物を含む廃棄物）」は、ガラ
スおよびハロゲン元素含有プラスチック等のハロゲン元
素含有可燃物を含む廃棄物であり、廃車や廃家電のシュ
レッダ・ダスト、医療廃棄物、建設解体廃材等を挙げる
ことができる。

【００１０】本発明において、「ハロゲン元素含有可燃
物」とは、ハロゲン元素のうち少なくとも一種を含む可
燃物であり、具体的には、ポリ塩化ビニル、ポリ４フッ
化エチレン、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン含有樹
脂、ポリ臭素化ジフェニルエーテル、ポリ臭素化ビフェ
ニール等の難燃剤を挙げることができる。一般的には、
フッ素、塩素および臭素のうち少なくとも一種を含有す
る可燃物が本発明の処理対象として好適である。

【００１１】上記第１の焼成装置としては、ロータリー
キルン、電気炉、溶融炉、サイクロンコンバスター、流
動床焼成炉、気流焼成炉を採用することが好適である。

【００１２】第２の焼成装置で行われる「焼成」は、第
１の焼成装置からのガス状成分を燃焼させることによ
り、ガラス粉中のアルカリ成分と、ガス状成分中のハロ
ゲン元素が反応してNaCl、KCl等を生成することを含
む。この第２の焼成装置としては、第１の焼成装置と同
様、ロータリーキルン、電気炉、溶融炉、サイクロンコ
ンバスター、流動床焼成炉、気流焼成炉を挙げることが
できる。これによって、必要とされる熱エネルギーを一
部廃棄物の燃焼エネルギーで置換することができ、ま
た、ガラス中のシリカ成分は、セメント原料等のシリカ
源として利用可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら、
本発明に係る廃棄物の処理方法および装置の実施の形態
を説明する。図１は、本発明に係る廃棄物の方法および
装置の一般的な実施の形態について、その概要を示す概
念図である。

【００１４】この実施の形態において、第１の焼成装置
１０１は、本発明の処理対象となるガラス−ハロゲン元
素廃棄物を焼成するための装置である。この焼成装置１
０１としては、ロータリーキルン、電気炉、溶融炉、サ
イクロンコンバスター、流動床焼成炉、気流焼成炉を採
用することができる。しかし、これらに限定されるもの
ではない。このうちセメント焼成装置を採用する場合、
ロータリーキルン、流動床型セメント焼成炉等のセメン
ト焼成炉として用いられていたものを採用することがで
きる。上記焼成装置１０１は、図示しない空気吹込装置
によって燃焼用空気１０３を吹き込むことが可能となっ
ており、同様に図示しない投入装置によってガラス−ハ
ロゲン元素廃棄物を投入することができるようになって
いる。

【００１５】焼成装置１０１と同様にして、第２の焼成
装置１０２も、ロータリーキルン、電気炉、溶融炉、サ
イクロンコンバスター、流動床焼成炉、気流焼成炉を採
用することができる。しかし、これらに限定されるもの
ではない。上記焼成装置１０２は、図示しない空気吹込
装置によって２次燃焼用空気を吹き込むことが可能とな
っており、さらに、熱ガス、未燃ガス等のガス状成分を
焼成装置１０１から供給されるように構成されている。

【００１６】この廃棄物処理装置は、異物除去装置１０
５を備えている。この異物除去装置１０５は、ガラス−
ハロゲン元素廃棄物中の金属成分等を除去するための装
置である。金属成分等の除去すべき成分を含まないガラ
ス−ハロゲン元素廃棄物の場合には、必ずしも必要では
ない。図中、該装置１０５を経由しないで焼成装置１０
１から直接粉砕機１０６に行く矢印が引かれているの
は、その意味を表わしている。異物除去装置１０５とし
ては、具体的には、磁気選別、渦電流選別、篩選別、風
力選別、比重選別等を挙げることができる。粉砕機１０
６は、焼成装置１０１で得られる処理物のうちガラス塊
を粉砕するための装置である。粉砕機１０６は、粗粉砕
機と微粉砕機とを組み合わせたものであっても良い。

【００１７】次に、図1の廃棄物処理装置を用いて、本
発明に係る廃棄物処理方法を実施する形態について説明
する。まず、焼成装置１０１に、燃焼用空気と共にガラ
ス−ハロゲン元素廃棄物を投入する。このガラス−ハロ
ゲン元素廃棄物は、廃棄されたままの混合物の状態で良
い。例えば、シュレッダ・ダストの場合には、各種の選
別をかける以前の状態、すなわち、ガラス、可燃物およ
び金属が混入した状態のままで良い。また、医療廃棄物
は、包装を開くことができないので、選別を必要としな
い本発明の処理方法が特に好適である。

【００１８】焼成装置１０１では、ガラス−ハロゲン元
素廃棄物を、必要に応じて補助燃料１１２を用いて焼成
する。すなわち、ガラス−ハロゲン元素廃棄物を、加熱
処理もしくは燃焼、または加熱処理および燃焼する。こ
の際、温度を５００℃〜９００℃とする。ハロゲン元素
含有可燃物が、部分酸化、分解または燃焼し、熱ガス化
または未燃ガス化する。また、他の高分子成分も部分酸
化、分解または燃焼して熱ガス化または未燃ガス化す
る。一方、この温度範囲では、ガラスは、溶融しない。
この焼成処理により、ガラス−ハロゲン元素廃棄物は、
ガラスと他の異物（金属成分等の他の成分）を分離し易
くなる。すなわち、ガラスと他の異物とを媒介して固着
しているプラスチック成分等が、そのような媒介をして
いない状態になっており、分離操作は極めて容易であ
る。焼成装置１０１は、出口に火格子等を設け、未燃可
燃物を完全に焼却し、異物除去装置１０５にはガラスお
よび異物のみしか行かないようにすることが好適であ
る。なお、焼成装置１０２用の２次燃焼用空気の一部を
焼成装置１０１の出口で下方から投入し、未燃可燃物を
比重の違いを利用して吹き上げることで火格子を省略す
ることもできる。勿論両者を併用することもできる。

【００１９】焼成装置１０１での処理によって得られる
固形分は、異物除去装置１０５に送る。異物除去装置１
０５では、固形分中のガラス塊を選別して粉砕機１０６
に送る。この選別は、前記したように、焼成装置１０１
における処理によって、効率的に行うことができる。異
物は、別途の図示しない当業者にとって公知の処理工程
に送ることができる。なお、異物除去が不要な場合に
は、焼成装置１０１から直接粉砕機１０６に送る。

【００２０】粉砕機１０６において粉砕処理されたガラ
ス塊は、平均粒径１ｍｍ以下の粉体状のガラス粉となっ
て焼成装置１０２に投入される。なお、一部焼成装置１
０１に戻すようにすることもできる。一方、焼成装置１
０１の処理物のうちガス状成分は、直接焼成装置１０２
に導入される。ガス状成分は、熱ガス１０７、未燃ガス
１０８である。熱ガス１０７は、具体的には、N₂、C
O₂、O₂ハロゲン化水素等であり、未燃ガス１０８は、具
体的には、COおよび各種の炭化水素等であり、ジクロロ
メタン、四塩化炭素等が含まれる。

【００２１】このようにして、焼成装置１０２には、熱
ガス１０７、未燃ガス１０８、２次燃焼用空気１０９お
よびガラス粉と必要に応じて補助燃料１１３が導入され
る。焼成装置１０２では、熱ガス１０７、未燃ガス１０
８と必要に応じて補助燃料１１３等を燃焼させることに
より、ガラス粉中のアルカリ成分と、熱ガス１０７、未
燃ガス１０８中のハロゲン元素が反応してNaCl、KCl等
を生成する。これらはガス状成分であり、生成物１１０
中の排ガスの一部として焼成装置１０２から排出され
る。排出された後、このようなアルカリハロゲン化物
は、図示しない冷却手段（ガス冷却塔または廃熱ボイ
ラ）によって４００〜５００℃まで冷却し、固化する。
固化したアルカリハロゲン化物は、回収装置（集塵機
等）によって分離することができる。脱アルカリされた
ガラス粉に含まれるシリカ成分は、適用される焼成装置
の目的に従って有効に活用される。なお、焼成装置１０
２には、適用される焼成装置の目的に沿って、適宜他の
原料１１１を投入することができる。

【００２２】焼成装置１０２において、ガラス内のアル
カリ成分と、ハロゲン元素含有可燃物中のハロゲン元素
とを効果的に結合させて、アルカリハロゲン化物として
取出すためには、これらの化学当量を適宜調整し、等量
になるようにする。例えば、ガラス粉の供給割合で調整
したり、ハロゲン元素濃度の異なる複数のハロゲン元素
含有可燃物を供給比率を変える。また、ガラス−ハロゲ
ン元素廃棄物由来のハロゲン元素含有可燃物以外のハロ
ゲン元素含有可燃物を加えることとしても良い。

【００２３】次に、図２は、本発明に係る廃棄物処理方
法および装置を実施した実施の形態を示す。本実施の形
態で採用する廃棄物処理装置は、焼成炉（ロータリーキ
ルン）２００と焼成炉（ロータリーキルン）２０２とを
フード２０４で接合している。焼成炉２００は、図１の
焼成装置１０１に対応し、ガラス−ハロゲン元素廃棄物
を投入し、焼成処理するための装置である。焼成炉２０
２は、図１の焼成装置１０２に対応し、サイクロン２０
８を含み、未燃ガス燃焼、加熱炉およびアルカリハロゲ
ン化物反応装置を構成する。

【００２４】まず、焼成炉２００に、燃焼用空気と共に
ガラス−ハロゲン元素廃棄物２１０を投入する。このガ
ラス−ハロゲン元素廃棄物２１０は、図１のガラス−ハ
ロゲン元素廃棄物１０４と同様の廃棄物であり、廃棄さ
れたままの混合物の状態で良い。

【００２５】焼成炉２００では、ガラス−ハロゲン元素
廃棄物２１０のうち、ハロゲン元素含有可燃物を焼成し
てガス状成分とする。すなわち、ハロゲン元素含有可燃
物が、部分酸化、分解または燃焼し、熱ガス化または未
燃ガスする。また、他の高分子成分も部分酸化、分解ま
たは燃焼して熱ガス化または未燃ガス化する。なお、助
燃装置としてバーナ２１２を用い、重油等を燃焼させ、
焼成炉１における焼成を確実に行う。この焼成の温度範
囲は、図１の実施の形態と同様であり、この温度範囲で
は、ガラスは、溶融しない。フード２０４の下端には、
火格子２０５等を設け、未燃可燃物を完全に焼却し、分
別機２１３に、ガラス塊、金属等の可燃物以外の処理物
が移送されるようにする。この分別機２１３は、図1で
異物除去装置１０５として説明したものに相当する。一
方、焼成炉２０２の２次燃焼用空気の全部または一部を
下方の空気吹き込み口２１１から導入している。これに
よって、未燃可燃物を比重の違いを利用して吹き上げる
ことができる。この吹き上げを利用できるので、場合に
よって火格子を省略することもできる。本実施の形態で
は、火格子と吹き上げを併用している。

【００２６】ガラス塊は、粉砕機２１４において粉砕処
理される。粉砕されたガラス塊は、平均粒径１ｍｍ以下
の粉体状のガラス粉となって焼成炉２０２のクリンカ排
出端２０３、焼成炉２０２の窯尻２１６、投入位置２１
８の少なくともいずれか一に投入される。なお、一部焼
成炉２００に再投入ようにすることもできる（ライン２
１９）。一方、焼成炉２００の処理物のうちガス状成分
は、フード２０４を介して直接焼成炉２０２に導入され
る。ガス状成分は、熱ガス、未燃ガスであり、それらの
構成成分は、図１の実施の形態と同様である。

【００２７】このようにして、焼成炉２０２には、熱ガ
ス、未燃ガス、２次燃焼用空気およびガラス粉が導入さ
れる。ここで、必要に応じて補助燃料をバーナ２２０で
燃焼させる。また、未燃ガスも、焼成炉２０２内で燃焼
する。焼成後、処理品は、排出端２０３から排出され
る。

【００２８】そして、図２の実施の形態では、サイクロ
ン２０８による粉ガラスを含む原料の予熱による仮焼、
焼成炉２０２による焼成の過程で、ガラス中のナトリウ
ム、カリウム等のアルカリ成分がハロゲン元素含有可燃
物に由来するハロゲン元素と反応し、アルカリハロゲン
化物を形成する。焼成炉２０２に他の必要な成分を持つ
原料も投入することによりアルカリを除去されたガラス
粉中のケイ素を、セメント原料中に取り込むこともでき
る。

【００２９】サイクロン２０８の最上部から排出された
排ガスは、ガス冷却塔または廃熱ボイラ等の冷却装置２
２２でアルカリハロゲン化物が固体化する。その後、排
ガスは、除去装置２２３で、有害物質を除去される。こ
の除去装置２２３には、消石灰、活性炭等が充填されて
いるか、又は散布される。次いで、アルカリハロゲン化
物の固化体等のダストは、集塵機２２４で除去され、さ
らにハロゲン元素がアルカリと結合できずに残った塩化
水素等がスクラバ２２６で除去される。そして、無害化
した排ガスが系外に排出される。

【００３０】上記図１〜図２の実施の形態に係る廃棄物
処理装置は、図示しないセンサー、制御装置等を備えて
いる。すなわち、センサーによって排ガス中のハロゲン
元素濃度、廃ガラス中のアルカリ金属の含有量を検知
し、ハロゲン元素とアルカリ金属とが化学量論的に釣り
合うように常時装置全体を制御し、本実施の形態に係る
廃棄物処理方法を適正に実施することができる。

【００３１】他の実施の形態本発明に係るアルカリハロ
ゲン化物の分離方法および装置を図１および図２の実施
の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形
態に限られるものではなく、当業者にとって自明な本発
明の技術的思想の範囲内における修飾・変更・付加は全
て本発明に含まれる。例えば、上記助燃装置、助燃バー
ナは、焼成処理を助燃なしで行うことができるときには
省略することができる。

【００３２】

【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、ガラス中のアルカリ成分とガラス−ハロゲ
ン元素廃棄物を混合状態のままで処理することを可能と
し、かつ、廃ガラス中のアルカリ成分とハロゲン元素含
有可燃物中のハロゲン元素とを結合して系外に排出する
ことにより、熱の有効利用と、ガラス中のシリカ原料の
有効利用を図るようにした廃棄物処理方法および廃棄物
処理装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃棄物処理方法および装置の総括
的な実施の形態を説明する概念図である。

【図２】本発明に係る廃棄物処理方法および装置をセメ
ント焼成装置について実施した実施の形態を説明する概
念図である。

【符号の説明】

１０１第１の焼成装置１０２第２の焼成装置１０３燃焼用空気１０４ガラス−ハロゲン元素廃棄物１０５異物除去装置１０６粉砕機１０７熱ガス１０８未燃ガス１０９２次燃焼用空気１１０生成物１１１他の原料１１２補助燃料１１３補助燃料２００焼成炉２０２焼成炉２０３排出端２０４フード２０５火格子２０８サイクロン２１０ガラス−ハロゲン元素廃棄物２１２助燃バーナ２１３分別機２１４粉砕機２１６窯尻２１８投入位置２１９再投入ルート２２０助燃バーナ２２２ガス冷却塔または廃熱ボイラ２２３除去装置２２４集塵機２２６スクラバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者玉重宇幹東京都千代田区西神田３−８−１太平洋セメント株式会社内Ｆターム(参考） 4D004 AA28 AA48 AB06 BA03 BA10 CA04 CA08 CA09 CA27 CA28 CA32 CA34 CB13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスおよびハロゲン元素含有可燃物を
含む廃棄物を、第１の焼成装置で焼成し、ガラス塊とガ
ス状成分とを含む処理物を生成し、上記ガラス塊を粉砕
処理して第２の焼成装置に投入し、該第２の焼成装置に
おける上記ガラス塊の焼成によって生成するアルカリハ
ロゲン化物を分離することを含む廃棄物処理方法。
【請求項２】ガラスおよびハロゲン元素含有可燃物を
含む廃棄物を、第１の焼成装置で焼成し、ガラス塊とガ
ス状成分とを含む処理物を生成し、上記ガラス塊を粉砕
処理して第２の焼成装置に投入し、上記ガス状成分を第
２の焼成装置に導入し、第２の焼成装置における焼成に
よって生成するアルカリハロゲン化物を分離することを
含む廃棄物処理方法。
【請求項３】ガラスおよびハロゲン元素含有可燃物を
含む廃棄物を焼成してガラス塊とガス状成分とを含む処
理物を得るための第１の焼成装置と、上記ガラス塊を粉
砕して得られるガラス粉を焼成するための第２の焼成装
置とを含む廃棄物処理装置。
【請求項４】ガラスおよびハロゲン元素含有可燃物を
含む廃棄物を焼成してガラス塊とガス状成分とを含む処
理物を得るための第１の焼成装置と、上記ガラス塊を粉
砕して得られるガラス粉を上記ガス状成分を用いて焼成
するための第２の焼成装置とを含む廃棄物処理装置。
【請求項５】上記ハロゲン元素含有可燃物が、フッ素、
塩素および臭素のうちの少なくとも一種のハロゲン元素
を含有することを特徴とする請求項１もしくは２の廃棄
物処理方法または請求項３もしくは４の廃棄物処理装
置。
【請求項６】上記第２の焼成装置がセメント焼成装置で
あることを特徴とする請求項１、２、５のいずれかの廃
棄物処理方法または請求項３〜５のいずれかの廃棄物処
理装置。