【発明の詳細な説明】
異種原料の分割および熱処理のためのプロセスおよびその装置
本出願は、1995年12月18日に出願された、米国特許予備出願番号第60/008,928
号の利益を主張する。
発明の分野
本発明は一般に、異種原料の熱処理、ならびに金属生成物、ガラスセラミック
生成物、およびガス状生成物の生成に関連する。本プロセスは、Environmental
Protection Agency（EPA）により規定されるような、場合によっては放射性同位
元素をも含む（Department of Energyにより規定されるような混合廃棄物）危険
性廃棄物の熱処理能力および処理の結果生じる安定永続性生成物の生成を含む。
より特定すると、本発明は、新規なプロセスおよび装置に関し、これによって物
理的形態、可燃性、化学物質含量、および分子サイズの本質がかなり異種であり
、かつ濃度が変化する危険組成物または放射性同位元素で汚染された入力供給物
ストリームが、金属生成物、玄武岩状グラスセラミック生成物、および完全燃焼
されたオフガスの生成を目的として、連続（contiguous）熱酸化炉を用いて直流
または交流黒鉛電極アーク溶融装置で処理される。記載される装置は、ダイオキ
シン形成を最小限にするために、かつ、オフガス流の浄化を後続して簡易化する
ために、オフガス急冷構造を組み入れる。
発明の背景
ジュール熱溶融装置は、従来から、ガラスを基本とした生成物の生成のために
使用されてきた。黒鉛電極アーク溶融装置は、従来から、鉱石の金属への還元の
ために、また、制御されかつ十分に規定された入力供給物ストリームから付加価
値生成物を生成するために利用されてきた。アーク溶融装置はまた、十分に特性
付けられかつ制御された供給原料から付加価値ミネラルウール生成物を生成する
ために使用されている。プラズマアークトーチ溶融装置は、従来から、チタニウ
ムのような高価値貴重金属の生成のために使用されてきた。産業上広範に使用さ
れている多様なタイプの溶融装置は、所望の生成物および所望のプロセスにより
規定されるそれぞれの用途に従って、低温型（900℃〜1200℃）、中温型（1200
℃〜1500℃）、および高温型（1500℃〜2000℃）と分類される。ガラス（高レベ
ル放射性廃棄物用硼珪酸ガラスを含む）の生成のために広く使用されてきたジュ
ール熱溶融装置は、低温型の範疇に入る。中温型溶融装置は、アルミノ珪酸ガラ
スおよびガラスセラミックスのようなより高温のガラス生成のために必要である
。
高温型溶融装置は、鉄鉱石から鉄への還元のような、鉱石から金属への還元の
ために、また、粘性低下するために溶剤を添加せずに玄武岩状ガラスセラミック
生成物を生成するために必要とされる。アーク溶融装置は、電気アークがガスを
通過する時に発生する熱を利用する。ガスは電離され、極めて高温のプラズマを
生成する。プラズマ温度は、摂氏数千度を超過することがある。高温は加工材料
の急速で極度の加熱を可能にし、この技術を高温型金属処理にとって理想的なも
のにする。
政府および産業界による現行の研究開発は、アーク溶融技術を危険性廃棄物お
よび／または放射性廃棄物の処理に適用する目的で遂行中である。従来の溶融装
置および機器を異種の危険性廃棄物および／または放射性廃棄物の安全、効果的
、かつ経済的処理に適用することは、入力供給物ストリームの許容可能な構成の
拡大、加工作業の柔軟さの拡張、および、出力生成物およびオフガスについての
明細の緊密化を含む。
電気アーク溶融技術を放射性廃棄物、混合廃棄物、都市廃棄物、および危険性
廃棄物の処理に適用するために、多数の試験プログラムまたは開発プログラムが
ある。アーク溶融装置では、廃棄材は、（ａ）有機物を揮発させ、熱分解させ、
破壊し、また（ｂ）無機材料を溶融スラグまたは金属相に溶融させるために、加
熱される。反応化学量論を制御すること、混合すること、および他の動作パラメ
ータにより、同プロセスは廃棄物成分を化学的に酸化または還元し、もしくは、
廃棄物成分を反応させて新規生成物を形成するために使用され得る。先行技術
米国特許第4,421,037号においてLeamは、廃棄物処理炉について論じている。
米国特許第5,052,312号においてRackleyらは、危険性廃棄物焼却および灰溶固
のためのサイクロン炉について論じている。
米国特許第5,541,386号においてAlviらは、危険性廃棄物をプラズマアーク分
解して溶固固体および非危険性ガスにすることを論じている。
発明の要旨
記載のプロセスおよび装置は、広範に異なる異種入力廃棄物ストリームの連続
供給または間欠的供給、入力供給物の不活性揮発性画分への熱分割、不活性画分
の、酸化金属および低蒸気圧材料からなるガラスセラミック（スラグ）相への溶
融および酸化または還元、不活性画分金属の金属相への溶融および還元、ならび
に蒸気相の完全燃焼および酸化を可能にする。更に、作業およびプロセスの柔軟
性は、より高い蒸気圧材料の揮発の制御を可能にし、これら材料のガラスセラミ
ック相への分割を強制する。
本発明のプロセスおよび装置は、高温タッピング技術、および最小時間で2000
°Ｆを越える温度から150°Ｆを下回る温度まで、オフガスを高速冷却する処理
により、金属相およびガラスセラミック相の除去を供与する。更に、本発明のプ
ロセスは、生成物鋳造技術を介するガラスセラミック生成物の再生、および断熱
または熱添加を介した制御冷却による最終冷却生成物の結晶化相構造の制御を供
与する。
上述の発明における処理に適用可能な廃棄物のタイプは、土質含量、金属含量
、可燃性物質含量、有機物含量、および危険性汚染物含量に関して、かなり異な
る組成を有する廃棄物を含む。
生成されたガラスセラミック生成物は、1989年3月29日付けのFederal Registe
rで公開されたToxic Characteristic Leach Procedure（TCLP）の現行要件を越
えており、再生に好適な、より狭義に規定された生成物スペックに合致する。こ
のスペックは、狭義に規定された組成範囲および物理的特性を含んでいてもよい
。
金属生成物はまた、非放射性入力供給から産業スクラップ金属として、かつ放
射能汚染された入力原料から原子力産業界内部でリサイクル可能金属として再生
するのに好適である。
オフガスは、最小時間での完全燃焼および酸化に必要な温度（＞2000°Ｆ）か
らダイオキシンおよびフランの形成温度として許容される温度より低い温度まで
急冷され、それによりダイオキシン生成を最小化する。それ以上のオフガス浄化
は、オフガス微粒子の揮発金属画分および塩への分割を可能にする。
同種の原料または異種原料は熱処理されて、分割アーク溶融装置で溶融池およ
びガス相を形成するが、その工程を以下に列挙する。供給材料（１）を寸断して
（２）、サブミクロンから溶融装置直径の２分の１より小さい微粒子サイズにす
る工程；原料を溶融装置チャンバー（４）に水平に搬入する工程；原料を溶融金
属、スラグ、およびオフガスの各相に分割する工程；熱酸化装置（５）で2000°
Ｆを越える温度で２秒より長く、オフガスを酸化させる工程；熱酸化装置からの
オフガス流をオフガス急冷チャンバー（17）で最小時間のうちに150°Ｆより低
い温度まで急冷する工程；オフガスを浄化する工程；最終溶融生成物を除去する
工程。
名目原料（11）特性は異種であり、マトリクス原材料の一般化学組成は土質０
-100％、金属O-35％、可燃物質O-90％、揮発性有機物O-60％、塩化有機物O-60％
、塩素O-20％、炭素O-40％、硝酸O-20％、および水酸化物O-100％の各範囲の間
で変化する。
原料（11）は、US Environmental Protection Agency分類に従って危険または
有害と分類される、有機化合物および無機化合物ならびに金属を含み得る。原料
（11）は、アルファ線、ベータ線、またはガンマ線を発出する放射性同位元素を
含有し得る。
原料（11）は溶融装置（４）の側壁を通して押し出しまたは搬送され、溶融池
（14および15）の表面は冷却キャップ（13）の制御された深さで調節され、揮発
性材料の溶融ガラスセラミック相への分割を向上させる。溶融装置チャンバーの
一部は冷却された外壁を用いて操作され得、溶融装置の長期安全動作のために、
内壁上の溶融生成物の層を凍結させる。
アーク溶融電極（21）先端は、２分の１より低い名目深さ対直径比を有する溶
融チャンバーの一部で、溶融池（14および15）の表面の隆起に関連して隆起され
得、チャンバー（４）自体は、タッピング能力が無くてもバッチ作業におけるよ
うに、容易に除去可能となる。
溶融池（14および15）内およびその上での酸化還元反応の制御を行って、加工
原料用合成ガスおよび熱電併給用の燃料ガスの発生のために、溶融池（14および
15）の表面内およびその付近に酸素が注入されてもよい。
補助熱源（16）が、温度を維持するために、熱酸化装置（５）の基部に注入さ
れてもよい。ガス相の酸化還元反応は、加工原料用合成ガスおよび熱電併給用の
燃料ガスの発生のために、調節および制御され得る。酸素富化空気が熱酸化装置
（５）の基部に注入されて、酸化反応のために、かつ加工原料用合成ガスおよび
熱電併給用の燃料ガスの発生のために、温度を維持し、かつ酸素を提供する。
浄化された微粒子、揮発性金属、塩、およびフィルタのような空気汚染制御シ
ステム維持材料が供給材料（１）に逆に導入されて、同システムを介して再び処
理される。
溶融生成物タッピングおよび鋳造システムは、最終生成物の非晶質／結晶相構
造を制御するために、鋳型断熱または熱の添加により鋳造溶融ガラスセラミック
の冷却率を制御する方法で作動される。
液体は原料（11）に吸収されるか、または、冷却キャップ（13）の頂部または
溶融池（14および15）表面上に注入され得る。
本発明に従った熱分割アーク溶融装置は以下を含む。すなわち、４分の１から
２分の１の名目深さ対直径比を有し、かつ、溶融金属およびスラグをタッピング
処理するための複数側部出口（19および20）を有する溶融池（14および15）を備
えた、耐熱材で裏打ちされた溶融装置チャンバー（４）。垂直面から30°±10°
の電極ポート（10）と、垂直面から90°の供給ポート（９）と、溶融装置チャン
バーの垂直方向上方の中央オフガスポートとを更に備える、耐熱材で裏打ちされ
た溶融装置チャンバー（４）。サブマージアークまたは短絡アークジュール熱抵
抗モード、またはロングアーク放射加熱モードで作動する、平行軸方向並進黒鉛
電極（21）式電流電圧搬送システムからなる電気を基本とした熱源。２秒より長
いガス残留時間を提供するのに十分に大きく、溶融装置チャンバーの垂直方向上
方に配置され、熱酸化装置の底部に補助熱源（16）が配置されて、1800°Ｆから
2200°Ｆの作動温度を維持する、連続熱酸化炉（５）。水平面から45°〜60°の
角度で下方向に延びる連続熱酸化装置の頂部に直接連結される、オフガス急冷チ
ャンバー（17）。および空気汚染制御システム（６）。
２つの黒鉛電極（21）は、溶融池（14および15）の名目作業直径の２分の１の
間隔を設けて、名目電極先端を有する。黒鉛電極（21）は、ｘ、ｙ、およびｚ方
向（12）に各電極先端を位置決めする能力がある並進機構を有する。
熱源は、２つの平行軸並進黒鉛電極（21）電流電圧搬送システム、２の倍数個
の電極を備える交流単相黒鉛電極（21）電流電圧搬送システム、または、３の倍
数個の電極を備える交流３相黒鉛電極（21）電流電圧搬送システムから更に構成
される、直流源であり得る。
本発明の装置は、さらに、溶解され懸濁したスラッジ材の水性ストリームの微
粒子、揮発性金属、および塩を収集するための湿式−乾式オフガス制御システム
（６）と、ガス流の最終濾過のためのガス濾過システムとを含み得る。
本発明の装置は、さらに、微粒子および揮発性金属を乾式リサイクル可能また
は加工可能二次ストリームに、塩を酸性ガススクラバから溶解および非溶解懸濁
スラッジ材の水性ストリームに分割するための乾式−湿式オフガス浄化システム
（６）と、ガス流の最終濾過のためのガス濾過システムとを含み得る。
添付図面の簡単な説明
本明細書では、添付の図面に参照がなされ、多様な図面全体を通して同一参照
番号は同一要素を示す。
図１は、本発明により具体化されるプロセスのフローダイアグラムを概略的に
描いた図である。
図２は、本発明に従った、異種原料の熱処理用の、かつ、金属生成物、ガラス
セラミック生成物、およびガス生成物の生成用のシステム装置の構成を描く図で
ある。
図３は、本発明に従った、好ましい主要熱供給源を描く図である。
図４は、本発明に従った、異種原料の熱処理用の、かつ、放射性廃棄物または
危険性廃棄物の処理を目的とした金属生成物、ガラスセラミック生成物、および
ガス状生成物の生成用のシステム装置の構成を描く図である。
本発明およびその多様な実施態様は、以下の説明でより詳細に記載される。
発明の詳細な説明
本発明は、広範な都市廃棄物、危険性廃棄物、放射性廃棄物、および混合（放
射性でかつ危険性の）廃棄物を処理し得る。本特許出願における本発明の設計に
基づいて行われた試験は、表１に示される原料の範囲を本発明が処理できること
を示した。これら構成要素および類似構成要素の多くの化学的組成が、表２、表
３、および表４に示される。
本発明は、（ａ）湿気を蒸発させ、炭酸塩を熱分解し、有機物を熱分解するこ
とにより体積および固体質量を低減し、（ｂ）危険性有機物および非危険性有機
物を破壊し、（ｃ）無機酸化物を溶融させて、同種であり、特性付けおよび廃棄
／リサイクルが容易なスラグ（ガラスセラミックの岩状廃棄物形態）を形成し、
（ｄ）金属を溶融したタッピング可能な金属相に分離し、かつ、（ｅ）金属相を
浄化して放射性核種（存在している場合は）を除くために、廃棄物を処理し得る
。結果として生じる生成物は、溶融装置に供給され得る多様な異種材料と比較し
て、極めて同種で、特性付けが容易である。溶融装置チャンバー４は、物理的含
量および化学的含量が広範に変化する廃棄物を受容できる。スラグ組成は、（ａ
）多くの廃棄物材の無機材料のより少ない可変性のために、また（ｂ）溶融スラ
グ池の可変無機供給物の混合効果のために、本質的に可変性が少ない。時には、
供給物組成、所望の動作条件、およびスラグまたは金属生成物に依存して、添加
物が使用されて、ガラスセラミック岩状廃棄物形態または金属生成物を変更する
。
本発明により具体化されるプロセスの概略例が図１に示される。供給材料１の
微粒子サイズは、サブミクロンサイズから溶融装置直径の２分の１までの範囲に
及び得る。供給材料および供給材料の容器は、低速高トルク寸断機２を用いた廃
棄物取り扱いおよび供給システムにおいて、寸断機ホッパー８を介して供給され
、サイズ縮小が実現される。このタイプの寸断機は、市場で入手可能でありかつ
本発明の構成要素として含まれ、異種可燃物、煉瓦およびコンクリートを含む無
機物、４分の１インチまでの厚さの金属を含む大半のタイプの廃棄物を処理する
ことができる。寸断機２は、廃棄物容器の内容物および／または廃棄ドラム、廃
棄ボックス、および他の容器全体を寸断する能力がある。
廃棄物は、工業供給装置３のための供給ホッパーとしても役立つホッパー内に
寸断される。供給装置３は、溶融チャンバー４の側壁の供給ポートを通して、寸
断された供給材（原料）を押し出しまたは搬送するのに信頼できる。
緊密に連結された熱酸化装置５は、溶融材料および供給材料から進化したガス
有機物および同伴有機物を、効率的に酸化する。同伴揮発粒子を伴うオフガスは
、排気を制御するために、オフガス処理システム６で浄化および処理される。金
属形態およびガラスセラミック形態を含み得る出力生成物７は除去され、付加価
値
生成物に加工される。
本発明は、廃棄液、スラッジ、スラリー、またはガスを処理可能である。液体
、スラッジ、およびスラリーは注入器またはノズルを介して溶融装置に供給され
、乾式ソルバイトに吸収され、あるいは、小型の無償容器に輸送され得る。本発
明はまた、アルファ線、ベータ線、またはガンマ線を発出する放射性同位元素を
含有する原料11を処理する能力がある。
本発明は、本質的にいかなる危険な有機汚染物についてのResource Conservat
ion and Recovery Act（RCRA）の最優秀例証可能技術（best demonstrated avai
lable technology）（BDAT）処理要項に合致し、またはそれに優り得、極めて濾
過しにくいガラスセラミック岩状廃棄物形態、または有害金属の酸化物を固定化
できる付加価値生成物、および放射性核種を、取り締まり制限を遵守して生成で
きる。
本発明のプロセスおよび装置のより詳細な例示は、図２、図３、および図４に
示される。溶融チャンバー４で起こるプロセスは、急速熱伝達、化学反応、およ
び固体から液体およびガスへの物理的変成を含む。溶融チャンバー４に入る原料
11は加熱され、（ａ）アークおよび溶融池からの放射熱伝達、（ｂ）伝導性およ
び対流性熱伝達ならびに溶融池での混合、および（ｃ）溶融物中の抵抗加熱（ジ
ュール加熱）に起因して、冷却キャップ13を介して溶融物中に吸収される。原料
の熱上昇に伴い、（ａ）湿気および水和水は蒸発し、（ｂ）有機物、硝酸塩、炭
酸塩、硫酸塩、および他の材料は熱分解（thermally decompose）され、熱分解
（pyrolize）され、酸化され、溶融物中に溶融可能な主としてガスおよび酸化物
を形成し、（ｃ）無機物は溶融して溶融スラグ14になり、および（ｄ）原料11中
の金属は、固体酸化物またはガス酸化物から入手できる十分な酸化物がある場合
は酸化され、スラグ14と混合されるか、あるいは、溶融して、より大きな金属密
度のためにスラグを通って沈下し、金属池15を形成するかのいずれかである。プ
ルトニウムなどある種の元素は、高度に酸化可能であるが極度に非揮発性であり
、そして溶融スラグ14中で濃縮する傾向にあり、所望の通りに、オフガスをとり
残し汚染が減少した金属を生成する。塩化物、硫酸塩、およびある種の金属（水
銀、鉛、カドミウム、砒素など）のような揮発種は、部分的に、またはより完全
に揮
発される。これは、所望であれば浄化するために、オフガス中の上記各種の濃縮
を可能にでき、または、本発明の作業条件は、継続消耗可能フィルタ（冷却キャ
ップ）13を製造することにより、溶融物中の上記各種のうちの或る物をより効果
的に維持するように調節可能であり得、それにより、化学反応の増大およびスラ
グへの組み入れのために、溶融物中の揮発性材料の滞留時間を引き延ばす。溶融
池（14および15）の表面は、冷却キャップ13の制御された深さで調節され、揮発
性材料の溶融ガラスセラミック相への分割を向上させる。液体は、原料（11）に
吸収され、または冷却キャップ（13）頂部か溶融池表面上に注入され得る。
溶融装置チャンバー４は冷却された外壁／底面を備えて操作され、溶融装置の
安全長期動作のために、側壁／底面上の溶融生成物の層を凍結させることが可能
である。耐熱材で裏打ちされた溶融装置チャンバー４は、垂直面から30°±10°
のレベルの電極ポート10、垂直面から90°の供給ポート９、および溶融装置チャ
ンバーの垂直方向上方の中央オフガスポートから構成される。本発明において、
酸素は酸素ポート22を介して溶融池に注入されるか、または、酸素ポート25を介
して溶融池の表面付近に注入され、溶融池中およびその上での酸化還元反応を制
御する。
２秒より長いガス滞留時間を提供するのに千分に大きい連続熱酸化装置５は、
溶融装置チャンバー４の垂直方向上方に配置される。本発明において、補助熱源
16は熱酸化装置５の基部に注入され、1800°Ｆから2200°Ｆの作動温度を維持す
る。これに加えて、酸素富化空気が酸素ポート27を介して熱酸化装置５の基部に
注入され、所望の温度の維持を助け、酸化反応のための、ならびに加工原料用合
成ガスおよび熱電併給用の燃料ガスの再発生のためのさらなる酸素を提供する。
他の動作条件を変更して、金属15生成物の量を最適化または低減させ、またはス
ラグ14化学性能を変化させることが可能である。
本発明は、最終冷却生成物の非晶質／結晶相構造を制御する目的で、鋳型断熱
または熱添加により、鋳造溶融ガラスセラミックの冷却率を制御するような様式
で動作され得る、タッピングおよび鋳造システムを含む。本発明は、４分の１か
ら２分の１の範囲にある名目深さ対直径比を有する溶融池14および15を備える、
耐熱材で裏打ちされた溶融装置チャンバー４を組み入れ、更に、溶融金属および
スラグをタッピングするために、複数側部出口を含む。スラグポート19は、溶融
半径の２分の１に等しい所望の溶融表面から或る一定の深さに配置され、金属ポ
ート20は、溶融領域の底部に配置されて、おのおのの材料の間欠的または連続タ
ッピング処理を許容する。代替例として、溶融生成物を含有する溶融装置チャン
バー４の一部は、タッピング能力またはタッピングの必要が無くても、バッチ処
理におけるように、容易に除去され得る。
同伴揮発性粒子を含むオフガスは、オフガス処理システム６で浄化および処理
され、有機物、微粒子、酸性ガス、有害金属、または他の不所望の放出物の放出
を効果的に制御する。本発明において、浄化済みの微粒子、揮発性金属、塩、お
よびフィルタのような空気汚染制御システム維持材料は、供給材料１に逆に導入
され、同システムを介して再び処理され得る。固有の緊密に連結された熱酸化装
置５は、溶融材料および供給材料から進化したガス状同伴有機物を有効に酸化す
るように設計される。熱酸化装置５は、熱酸化装置５を溶融装置チャンバー４に
垂直方向に近接連結することにより、問題のある微粒子がスラグ状になったり不
浄になったりすること無く、大量の同伴微粒子を含有するガスの酸化を実施する
ように、特に設計される。この能力は、メンテナンスのための作業員によるアク
セスが限定または禁止されている場合、危険性廃棄物および放射性廃棄物の処理
に極めて重要となる。熱酸化装置５に対するオフガス急冷チャンバー17の特有の
配置により、最小スペースで2000°Ｆを越える温度から150°Ｆを下回る温度ま
でガス温度をほぼ瞬時に低下させることが可能になる。オフガス急冷チャンバー
17は、水平面から45°から60°の角度で下向きに延びる、連続熱酸化装置５の頂
部に直接連結される。熱酸化装置５に対する急冷チャンバー17の構成は、水平方
向交差ダクト配置に共通するオフガス用ダクト閉塞の可能性を低減し、また、ダ
イオキシン形成／合成温度範囲（約450°Ｆから750°Ｆ）の極めて短いガス滞留
時間のために、ダイオキシン形成の可能性を最小限に押さえる。
本発明に含まれる代替オプションは、溶融オフガスから合成ガスまたは低Btu
燃料ガスを生成することである。ガス相の酸化還元反応は、加工原料用合成ガス
または熱電併給用の燃料ガスの発生を最大限にするように調節および制御され得
る。このオプションでは、熱酸化装置５は、溶融オフガスと反応して水素、一酸
化炭素、メタンガス、または他のガスを生成するために、スチームまたは他の試
薬の添加を許容する反応チャンバー５で置換される。オフガス中の微粒子は、反
応チャンバー５の上流側または下流側のいずれかで濾過される。従って、酸素は
溶融池の表面にまたはその付近に注入されて、加工原料用合成ガスおよび熱電併
給用の燃料ガスの発生のために、溶融池中およびその上での酸化還元反応を制御
する。
本発明は、（ａ）湿った微粒子および酸性ガス除去と、それに続く再加熱、な
らびに、微量有機物、微量有害金属、および微量サブミクロン級微粒子の除去、
または（ｂ）バグハウス中または高温フィルタ中の乾燥微粒子の除去と、それに
続く湿った酸性ガスの除去、ガス再加熱、ならびに微量有機物、微量有害金属、
および微量サブミクロン級微粒子の除去を含む、微粒子および酸性ガス除去のオ
プションを有する、オフガス処理システム６を有する。ガスと空気の熱交換を介
する熱回収、水加熱、またはスチーム発生が追加オプションとしてある。
湿式−乾式オフガス処理システム６は、放射性廃棄物適用のために特殊設計さ
れ、極めて信頼性が高く、小型に仕上がる。スクラバ液ブローダウン（blowdown
）から成る１つの二次廃棄物ストリームが生成されるが、かなり少量のリサイク
ル可能、使用済みHEPAフィルタ、好ましくは使用済み木炭吸収体、または他の微
量有機物吸収体および微量金属吸収体が使用される。スクラバ液は、吸収された
塩化物、硫酸塩、およびフッ化物酸性ガスの溶融塩、硝酸および炭酸などのオフ
ガスから吸収された他の溶融種、ならびに懸濁非溶融微粒子状固体を含有する。
乾式−湿式オフガス処理システム６は、湿ったスクラバ水性ブローダウンとは
別の、乾燥微粒子二次廃棄物ストリームの自動分離を可能にするように設計され
る。これが望ましいのは、微粒子が、（ａ）金属回収動作のための原料のような
付加価値生成物として使用される場合、（ｂ）溶融装置に再循環される場合、ま
たは、（ｃ）塩化物または他のスクラバ種を容易に許容しないプロセスで安定化
され得る場合である。酸性ガススクラブ処理とは別の、微粒子の濾過は、下流側
微粒子処理プロセスまたはリサイクルプロセスで望ましくない塩化物が存在した
場合に、その量を低減する。
また、規定要項またはそれ以外の要項に基づいて組み入れられ得る、他のオフ
ガス処理システム６は、乾式または半乾式スクラブ処理を含み、酸性ガス制御と
、それに続く乾式微粒子濾過処理に備える。
本発明は、溶融装置チャンバー４の軸に対して角度を付けて貫通する、２軸並
進（矢印18で示されるような）黒鉛電極21からなる、直流電気に基づく熱源を使
用する。電流電圧搬送システムの２つの代替例は、２の倍数の交流単相黒鉛電極
21と、３の倍数の交流３相黒鉛電極21である。黒鉛電極21は、溶融池直径の２分
の１の名目先端間隔で配置され、層内（immersed）短絡アークジュール加熱抵抗
モードまたはロングアーク放射加熱モードのいずれかで作動され得る。黒鉛電極
21は、ｘ、ｙ、およびｚ方向12に電極先端を位置決めする能力のある並進機構が
装備される。黒鉛電極21先端は、分離して調節され、変化する溶融表面レベルま
たは電極消耗率８に追従し得る。アーク溶融装置電極先端は、２分の１より低い
名目深さ対直径比を有する溶融装置チャンバーの一部の溶融池の表面の隆起と関
連して隆起され得、チャンバー自体は、タッピング能力が無くても、バッチ処理
におけるのと同様に、容易に除去可能である。
本発明は、異種原料の産業熱分割（プロセス）に好都合である。本発明のプロ
セスおよび装置は、産業危険性廃棄物、医療廃棄物、および放射性（混合）廃棄
物の処理まで拡大される。本発明はまた、都市固体廃棄物またはスラッジの熱処
理まで拡大し得る。
出力生成物７（図１）は、濾過抵抗が高い、安定した特性のガラスセラミック
形態、最終浄化に好適な、完全燃焼されたオフガス形態、または加工原料または
熱電併給の処理に好適な燃料性に富むガス形態をリサイクル処理するのに好適な
金属形態である。固体生成物の生成からのさらなる利点としては、入力原料と比
較して著しい体積低減が挙げられる。
図４のみを参照すると、放射性材料または危険性材料が追加の絶縁ゲート24で
処理され、エアーロック23が寸断機ホッパー８に追加されて、完全な封じ込みを
確保する。
先の記載から、本発明が異種原料の分割および熱処理のためのプロセスおよび
装置用の設計を提供するのが明白である。添付の特許請求の範囲の精神および範
囲から逸脱せずに、多様な変更が上述の実施態様および作動方法においてなされ
得る。上記記載事項に包含され、添付の図面に例示される全ての事柄は、具体例
であって、限定を意味するべきではないことが、意図されている。
添付の特許請求の範囲の範囲内で、本発明の設計および構造に対する変更例ま
たは修正例は、本明細書中の開示内容を再検討すれば、当業者（とりわけ、コン
ピュータ支援設計システムを使用する当業者）ならば行い得る。このような変更
例または修正例は、本発明の精神の範囲にある場合は、本発明に基づいて発する
特許保護の請求の範囲の範囲内に包含されるべきことを意図している。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０５Ｂ 7/18 Ｈ０５Ｂ 7/18 Ａ
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ
，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，
ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ
Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ
，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ
，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，
ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ
Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ
，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，
ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ
Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ
，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，
ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ
Ｎ，ＹＵ，ＺＷ