JP2002177924A

JP2002177924A - 焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理方法、およびその装置

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Publication number: JP2002177924A
Application number: JP2000383337A
Authority: JP
Inventors: Toru Kubota; 亨久保田; Kazuko Iwasaki; 和子岩崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2002-06-25
Also published as: TW512077B; WO2002049780A1; AU2002222684A1; KR20030065513A; CN1478000A

Abstract

(57)【要約】【課題】生ごみや一般ごみを焼却炉で焼却した際に生じ
る焼却灰には、環境汚染の原因となる、ダイオキシン類
などの有害物質や重金属類が含まれている。これらを無
害化処理する方法、および、その装置を提供すること。【解決手段】脱水乾燥、粉砕処理を施した焼却灰を、外
気と絶縁された低酸素濃度状態の空間で、有害物質は還
元処理して無害化し、重金属類は安定な化合物へと変換
して無害化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環境汚染の観点か
ら、一般焼却灰（飛灰、主灰）と発生する排ガスとを無
害化処理しながら、安全・安定した形で有効に再生資源
として利用するための焼却灰を拡散により分解して無害
化する処理方法、およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ごみは埋立または焼却により処分
されていたが、ここ10年余りの大量生産、大量消費の広
がりによるごみの増加と、それに伴う処理処分の問題に
より社会問題化している。したがって、ごみの処理は、
自治体による焼却処理が主流を占めることになり、現在
ではごみの70％が焼却処理されている。しかし、ごみの
焼却処理の増加に伴って、ダイオキシン発生問題や、ご
み焼却灰中に含まれる重金属問題など、多くの環境汚染
問題が生じている。

【０００３】従来の焼却施設の炉から排出される焼却灰
は、一般に埋め立て処理されるが、焼却灰には未燃分が
多く含まれている。この未燃分には、未燃炭素分や炭化
水素など、有害物質を生じ得る前駆体が数多く含まれて
いる。また、焼却施設の集塵機によって捕集された飛灰
中には、有機塩素化合物や、重金属類、ダイオキシン類
が多量に含まれている。これら有害物質の前駆体、有機
塩素化合物および、ダイオキシンは、ごみが不完全燃焼
した結果生成されるといわれている。従って、ごみを完
全燃焼させることができれば、有害物質は生じないこと
になる。しかし、従来の焼却施設はごみを完全燃焼させ
る能力のないものが多く、有害物質や、ダイオキシン類
を大量に含んだ焼却灰をそのまま埋め立てているのが現
状であった。また、近年の埋め立て処分場の不足によ
り、焼却灰を不法投棄に近い状態で処理、保管する地方
自治体が増え、ごみによる環境汚染問題は一層深刻さを
増している。このため、厚生省は、高温溶融炉により、
ごみの完全焼却、焼却残渣物の再資源化を奨励してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この高温溶融炉導入の
第一義的な目的は、ごみの減溶、減量化である。しか
し、この方法は大気中に捨て場を考えた方法に過ぎな
い。物質は固体、液体、気体の三態のいずれかである。
よって、固体としてあるものがなくなれば、それは気体
に変わって大気中に放出されたことを意味し、高温溶融
によるごみの減量化は決して環境に優しい処理方法では
ない。また、設備費、処理費を考えても莫大な資金とな
るので、毎日出るごみに対してこのような処理を行うこ
とは、税金の無駄使いとなる。

【０００５】高温溶融方式、ガス化溶融方式等の高温に
よる溶融方式を用いると、ごみは完全に焼却できる。し
かし、最も良い条件でごみを燃焼させても、燃焼時に塩
素を含有する物質、すなわち、ハロゲン供給源が存在す
ると、ごみは酸化と同時に塩素化され、有害な塩素化化
合物として焼却灰中に含有されることになる。そして、
この塩素化化合物が前駆体となってダイオキシン類など
有害物質を生ずることになる。

【０００６】また、この高温溶融方式を利用しても、焼
却後に約２０％の焼却灰と飛灰が発生する。ここで、焼
却灰は土壌成分に近い組成となっているが、有害物質と
して指定されている鉛や水銀、カドミウム、六価クロ
ム、ヒ素、セレンなど６品目が含有されている。そのた
め、これら焼却灰をそのまま埋め立てることは、土壌汚
染や地下水汚染の原因となるので、埋め立て前に一旦無
害化処理する、もしくは、焼却灰を資源として二次利用
する方法の開発が望まれていた。

【０００７】本発明の目的は、発生する排ガスを無害化
処理しながら都市ごみ、一般焼却灰から将来にわたり重
金属類や、ダイオキシン類で環境を汚染することがな
い、焼却灰の処理方法及び、その装置を提供しようとす
るものである。

【０００８】

【課題が解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、次のように構成することで上記課題を解
決するに至った。すなわち、焼却灰の含水率を低減させ
る脱水乾燥工程と、前記脱水乾燥工程より生ずる排ガス
を遷移金属触媒の存在下に加熱処理する排煙処理工程
と、前記脱水乾燥工程で乾燥処理された焼却灰を粉砕処
理する粉砕処理工程と、前記粉砕処理工程で粉砕された
焼却灰を、外気と絶縁された低酸素状態の空間で、一定
温度及び、一定時間維持して処理する工程とからなる焼
却灰の無害化、再資源化のための処理方法において、前
記外気と絶縁された低酸素状態の空間で、一定温度及
び、一定時間維持して処理する工程が、原子の拡散現象
を利用して、焼却灰中の有害物質を無害化し、安定化す
る構成とした（請求項１）。

【０００９】かかる構成によると、粉砕処理された焼却
灰に含まれる原子の拡散現象を利用して、焼却灰中に含
まれるダイオキシン類などの有害物質（特に塩素などの
ハロゲン類を含有する物質）を脱ハロゲン化して分解す
ると共に、焼却灰中に含まれる重金属類を安定で無害な
化合物に組み替えることができる。

【００１０】また、前記脱水乾燥工程は、炉内温度を５
００〜７００℃に加熱して行う構成とした（請求項
２）。かかる構成によると、焼却灰中に含まれる水分を
除去することで、次の粉砕工程における粉砕処理を容易
にする。

【００１１】また、前記粉砕処理工程の前に、破砕・選
別工程を設けた構成とした（請求項３）。かかる構成に
よると、焼却灰中に混入した鉄などの不純物が取り除か
れ、また、ガラス類は微粉化されるので、粉砕処理工程
の前処理となる。

【００１２】また、前記粉砕処理工程において、慣性力
５Ｇがかかる衝撃を与える構成とした（請求項４）。か
かる構成によると、慣性力５Ｇがかかる衝撃を与えるこ
とで、焼却灰を次の還元反応処理工程に適した粒子径に
効率よく調整するとともに、焼却灰に含まれる金属の金
属結晶格子内から原子を欠損させて、次の還元処理工程
における塩素その他の不純物原子の遊離を促進する状態
を作り出す。

【００１３】また、外気と絶縁された低酸素状態の空間
で、一定温度及び、一定時間維持して処理する工程は、
還元反応処理工程と安定化処理工程とからなり、この還
元反応処理工程は、酸素濃度が3％以下で還元反応処理
を行うことを特徴とする構成とした（請求項５）。かか
る構成によると、前記粉砕処理工程において炉内での酸
化反応による有害物質の発生を抑止する。

【００１４】また、焼却灰に含まれる水分の脱水乾燥処
理を行う脱水乾燥処理装置と、脱水乾燥された焼却灰に
含まれるガラス類を選別し、選別したガラス類を破砕す
る破砕・選別装置と、破砕選別後の焼却灰の微粉化と、
焼却灰に含まれる原子の結晶格子内から原子を欠損させ
るために破砕処理する粉砕処理装置と、粉砕処理後の焼
却灰に含まれる原子の拡散反応を利用して、有害物質を
無害化する還元反応処理装置と、還元反応処理後の焼却
灰に含まれる原子の拡散反応を利用して、焼却灰に含ま
れる金属類を安定な化合物に変換させる安定化処理装置
と、脱水乾燥装置、還元反応処理装置、および、安定化
処理装置より生ずる排煙の無害化処理を行う排煙処理装
置とを備えた処理装置処理装置とした（請求項６）。

【００１５】かかる構成によると、焼却灰中に含まれる
ダイオキシン類を無害化処理しつつ、同時に焼却灰中に
含まれる重金属類を安定な化合物へと変換する。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態を図
面を用いて説明する。なお、図１は本発明の焼却灰の原
子を拡散により分解して無害化する処理方法のフローチ
ャートである。本発明の焼却灰の処理方法では、ボトム
アッシュ（主灰）、フライアッシュ（飛灰）または、こ
れらの混合灰（焼却残渣）、その他産業廃棄物など、焼
却の後に出る全ての焼却灰（以降、原灰という）を原料
として用いることが出来る（原灰回収）。この原灰には
一般に水分が４０％近く含まれており、後工程での処理
を行い易くするために、熱風を用いて炉内温度を５００
〜７００℃、より好ましくは６００℃にして乾燥処理を
行う（脱水乾燥工程）。この乾燥工程は空気の存在下で
行うので、原灰中に含まれている未燃焼物を完全に燃焼
させることができる。

【００１７】なお、原灰に含まれる有害物質が熱風乾燥
時に気化して大気中に放出されるのを防ぐために、前記
乾燥工程において生ずる排ガスは、触媒などを用いて排
ガス中に含まれる有害物質を処理する排煙処理工程をへ
て、大気中に放出される（排煙処理工程）。ここで、こ
の排煙処理は、後記する還元反応処理工程、安定化処理
工程から生じる排煙についても行う。

【００１８】つぎに、乾燥処理した原灰に含まれる金属
類を磁石などに磁着させて取り除き、そして、振動ふる
いなどにかけてガラス類および粗大不純物を選別する。
なお、選別したガラス類はガラス粉砕機で細かく粉砕し
た後、ふるいを通した後の原灰と混合する（粉砕・選別
工程）。

【００１９】前記粉砕・選別工程において金属類、不純
物を取り除いた原灰を、粉砕機で粉砕処理し、サイクロ
ンなどを用いて分粒する。なお分粒後の原灰のうち所定
の粒径以上のものは再び粉砕機に戻し、原灰の粒径を所
定の粒径以下にする（粉砕処理工程）。この、原灰中に
は種々の金属類、たとえば、鉄、鉛、銅、カドミウム、
水銀などが含まれており、これら金属類はつぎの還元工
程において触媒として利用される。一般に金属触媒は表
面積が小さいと触媒としての能力が小さいので、原灰を
粉砕処理して微粉末として表面積を広げ、触媒活性を高
める必要がある。そのため、ここでいう所定の粒径と
は、後の還元処理工程における活性などの差から、好ま
しくは、５０〜２００メッシュであり、より好ましく
は、１００〜１５０メッシュである。また、粉砕処理し
て微粉化すると共に、原灰中に含まれる金属の結晶中か
ら原子を欠損させるために、本発明は最小限の熱と衝撃
の力と触媒を使用して行う。したがって、この粉砕処理
工程における粉砕処理は、慣性力が３Ｇ以上、好ましく
は５Ｇかかる衝撃条件で行うのが良い。ここで、粉砕処
理工程に用いる粉砕処理機は特に限定されるものではな
いが、たとえば、ハンマーミルが挙げられる。

【００２０】前記粉砕処理工程を経た原灰にPtなどの触
媒や添加剤（無機質など）を加え、還元反応炉に投入
し、原灰を６００℃に加熱し、４０分間かけて還元反応
を行う（還元反応工程）。この還元反応炉は、窒素ガス
などの不活性ガスを導入することで低酸素濃度に調節さ
れている。なお、原灰中には、金属や非金属元素の酸化
物が含有されており、場合によってはこれらを触媒とし
て毒性物質の発生もあり得る。よって、これら毒性物質
のなかで特に酸素が媒体となる有害物質（たとえば、ダ
イオキシン類）の生成を押さえるために、この炉内の酸
素濃度は６％以下であることが望ましい。さらに好まし
くは、より効果的に有害物質の生成を防止するために、
酸素濃度は３％以下がよい。ここで、触媒になる物質
は、気体、液体、固体を問わず多種多様である。

【００２１】一般に、ダイオキシン類は９５０℃以下の
焼成温度では分解しないと言われている。しかし、本発
明の方法を用いると、原灰は前記粉砕処理工程において
微粉化、かつ、金属結晶格子中の金属原子の欠損、およ
び、原子の拡散現象により活性化されているので、５０
０〜６００℃という低温度での分解が可能になる。ま
た、ここに酸化カルシウムなど混入すると、より低い温
度でダイオキシンの分解が始まり塩化カルシウムなどが
生成される。よって、ダイオキシン類は、外気と絶縁さ
れた低酸素濃度雰囲気の空間で、一定温度及び、一定時
間維持することにより、拡散現象による活性化、触媒、
および、添加薬剤（無機質）により脱塩素／水素化さ
れ、分解される。

【００２２】次に、還元反応工程を経た後の原灰を、こ
の低酸素濃度雰囲気下で炉内温度を３００〜６００℃、
より好ましくは、４００〜５００℃に調節し、２０〜３
０分間加熱処理を行う（安定化処理工程）。この工程で
は、重金属を含む、異種金属の混合物である原灰を原子
の拡散現象を利用して効率よく相互分解させ、重金属塩
類や金属酸化物、金属単体を触媒として利用し、金属塩
を解離し、結晶化させることにより安定化する。

【００２３】ここで、拡散とは、固体金属（結晶）中の
原子の移動、すなわち、結晶の中で原子が自由に動き回
ることを言う。物質の存在様式の一つである固体の状態
では、大部分の物質が結晶を形成しており、この結晶で
は、多数の原子が三次元に規則正しく配列し結晶格子を
作っている。本発明では、粉砕処理工程において慣性力
が５Ｇかかる衝撃を与えて結晶格子中から金属原子を欠
損させているので、金属はその結晶格子中に空孔や歪み
を生じ、不安定な状態にされている。したがって、熱エ
ネルギーを加えて原子の熱振動を活発にし、結晶の中で
原子が自由に動き回れる状態（拡散状態）を作り出す
と、結晶格子中から新たな原子が欠損して結晶格子の歪
みを解消する（脱ハロゲン化）、または、容易に結晶中
の空孔に原子が収まり結晶格子の歪みを解消すると共
に、金属を安定な化合物へ変換（安定化）する。なお、
この安定化工程において金属は化合物となり安定化する
が、金属の種類によって、酸化物、水酸化物、硫酸化
物、硫化物、リン酸化物、リン化物等、など様々な形態
をとり得る。たとえば、アルカリ金属と、アルカリ土類
金属以外の金属の多くは、水に不溶な水酸化物として安
定化する。また、Ｐｂ等は、水酸化物として［Ｐｂ（Ｏ
Ｈ）₂］で安定化されるが、この水酸化物は、強酸性条
件下では水溶性を示すので、硫化物にして安定化させ
る。また、ＡｓやＰはＣａＯと反応して、安定化され
る。これらの金属元素は密度が高く、主に遷移金属に属
する金属とそれらのイオンである。原灰含有成分のうち
いくつかの元素は、普通の土壌中には比較的少量しか存
在しないものがある。しかし、これらの中には植物生育
に不可欠な微量元素として作用するものも含まれてい
る。

【００２４】また、非金属であり有害指定物質に含まれ
ていない微量元素も時として汚染問題に関係すると思わ
れるものもある。金属化合物は地下に埋蔵されると、土
壌中の微生物が構成元素の大半を徐々に無機化して、Ｃ
Ｏ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｎ₂などの形で大気中に還元する。

【００２５】また、Ｃａ²⁺，Ｍｇ²⁺，Ｋ⁺などの無機陽
イオンは腐食や粘土に吸着される。腐食では、その有機
酸としての官能基が、粘土では粘土鉱物の層間位置や、
格子破端の陰電荷がこれらの陽イオンを吸着する。Ｃｌ
^-，ＳＯ₄ ^2-などの陰イオンも腐植や粘土の部分的陽電荷
により吸着される。安定化された金属化合物は、大部分
が一次鉱物、粘土鉱物及び腐植の内部構造に組み込まれ
た形で存在するようになり、イオンの形で溶液中あるい
は、粘土や腐植の表面のイオン交換部位に吸着保持され
る。

【００２６】また、原灰は塩基度Ｃ₈０／ＳｉＯ₂が高
く、徐冷により結晶化する性質があり、急冷するとガラ
ス質になる。即ち水に溶け難い物質として安定、且つ安
全な物質を生成することになる。なお、この安定化工程
において、不溶性金属として化合物の性質を変えるため
に無機系の添加剤を加えてもよい。たとえば、カルシウ
ム系、リン系の添加剤は毒性がないので主な添加剤とし
てあげられる。なお、カルシウム系の添加剤を使用した
場合、原灰中の塩素分はカルシウム塩化物として固定さ
れる。このカルシウム塩化物は、無公害物質であり公害
の恐れはないものである。

【００２７】つぎに、本発明にかかる方法を用いて、原
灰から得た生成物（以降、処理後の原灰という）につい
て説明する。一般に、原灰は含水率が高く、有機成分や
重金属類の混合物であるため、水硬性セメントに用いた
場合、固化が最も難しいものである。この固化阻害要因
をもつ金属の無害化、並びに有機質化合物の硬化を促進
させるために、本発明の処理後の原灰は、微粒子化によ
る原子の拡散分解と、触媒反応と還元反応の相乗効果で
阻害要因を取り除いている。

【００２８】一般に、セメントは水と反応して、水和物
の結晶を析出し、これが凝結し固化するもので、その水
和物結晶は常温で安定である。セメントを構成している
元素は、組成としてはカルシウム分が最も多く、次いで
酸素、珪素、アルミニウム、鉄、硫黄、マグネシウム、
ナトリウムなど、となっているが、化学組成としては、
ＣａＯ，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｆｅ₂Ｏ₃，ＳＯ₃，ＭｇＯ
の酸化物として存在し、全体の92％を占める。

【００２９】一方、処理後の原灰は品質が一定されない
が、カルシウムＣａＯが最も多く２５〜２７％，次い
で、アルミナＡｌ₂Ｏ₃が、２２〜２４％，シリカＳｉＯ
₂が、１５〜１７％，鉄分Ｆｅ₂Ｏ₃が、９〜１１％，硫
酸根ＳＯ₃が、２％，マグネシウムＭｇＯが、２％な
ど、となっており、セメントの三成分系である石灰、シ
リカ、アルミナが含まれているが、水硬性のセメントと
しての力はもっていない。しかし、潜在的に水硬性を有
しており、アルカリまたは、硫酸塩など中性以外の刺激
作用によって水硬性を徐々に、経年的に発揮する。

【００３０】また、化学成分で示される塩基度の値（Ｃ
ａＯ+Ａｌ₂Ｏ₃+ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂が、処理後の原灰の
場合１．３５〜１．４５位で、セメントに比べると１．
００％ほど塩基度が低い。セメントと比べた場合、処理
後の原灰の長所は、水蒸気や炭酸ガスによる反応がない
ので風化されて固結しないという点である。さらに、処
理後の原灰には、反応の激しいアルミナやマグネシウ
ム、カルシウム分が大量に含有されており、その含有量
は、セメント成分中における含有量に比べて多いので、
反応速度が早く膨張係数が高くなるという特徴を有して
いる。

【００３１】また、一般にセメントがコンクリート化さ
れ、その構造物が破壊し易くなるのは、硫酸塩がコンク
リート中のＣａ（ＯＨ）₂と化合して、硫酸カルシウム
ＣａＳＯ₄をつくり、更にアルミン酸三石灰水和物３Ｃ
ａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ｎＨ₂Ｏと結合して、セメントパチルス
になるためである。本発明の処理後の焼却灰は、反応速
度が早く、膨張係数が高いので、反応が初期に始まり、
Ｃａ（ＯＨ）₂が早く生成され、硬化物中にＣａ（Ｏ
Ｈ）₂が少なくＣ₃Ａも少なくなるため、構造物の抵抗性
は大となる。これらの性質から、セメントと併用するこ
とで固化に必要な気泡能力と、分散能力に優れ、流動性
があり、粘性度の強い土質を砂質に化学変化させること
も出来る。更に、地盤改良など透水性に優れ、強度の維
持が出来ることに特性がある。

【００３２】次に本発明の方法の実施に用いる装置につ
いて説明する。本発明にかかる装置は、焼却灰などの原
灰に含まれる水分を、熱風により脱水乾燥処理を行うと
ともに、原灰中に含まれる未燃分を同時に高温で完全燃
焼させるための脱水乾燥処理装置と、脱水乾燥された焼
却灰などの原灰中に混入している鉄類を磁石により磁着
して原灰から選別し、さらに振動ふるいにかけて原灰中
に含まれているガラス類および粗大不純物を選別、選別
されたガラス類を、ふるいにかけた後の原灰に混入する
ために粉砕する、破砕・選別を行うための破砕・選別装
置と、破砕・選別後の焼却灰などの原灰に、慣性力５Ｇ
がかかる力をかけて原灰の粒径を所定の粒径以下にする
とともに、次の還元処理工程における塩素やその他の不
純物原子の遊離を促進する破砕処理装置と、破砕処理後
の焼却灰などの原灰にＰｔを加え、原灰中に含まれてい
る金属類やＰｔを触媒として、窒素ガスなどの不活性ガ
ス雰囲気下で、所定温度、所定時間処理し、原灰中に含
まれている有害物質を還元処理するための還元反応処理
装置と、還元反応処理後の焼却灰などの原灰中に含まれ
る金属類を、無害な化合物に変換する安定化処理装置
と、脱水乾燥、還元反応処理、および、安定化処理時に
生ずる排煙中に含まれる有害物質を触媒などを利用して
無害化処理するための排煙処理装置とを備えている。

【００３３】この装置を用いることで、焼却灰などの原
灰に含まれているダイオキシン類などの有害物質は、還
元処理により無害化され、金属類は、安定化処理により
無害化され、また、排出ガス中に含まれる有害物質は排
煙処理装置により無害化される。よって、本発明にかか
る装置を利用して処理した焼却灰を、従来の焼却灰のよ
うに埋め立て処理してもなんら土壌を汚染することがな
い。また、本発明にかかる装置を利用して処理した焼却
灰は、コンクリートなどの骨材として再び資源として利
用することができる。なお、これら各装置は単独で設置
されている構成に限定されるものではなく、焼却灰の処
理量を増やすために同一の装置を複数台並列に備えた構
成であっても良い。

【００３４】＜実施例１＞次に、実際に本発明にかかる
方法を用いて、焼却灰の処理を行った結果を以下に示
す。焼却灰はストーカ炉方式の焼却場及び、流動床炉方
式の焼却場より採取したものを用い、毎日の実証トン
数、30ｔで、3年間行った。

【００３５】なお、焼却灰再資源化プラントシステムの
破砕・粉砕反応・還元反応・安定化反応・排煙反応それ
ぞれの設備の仕様、設定条件は以下の通りである。

【００３６】 (１) 原灰受入れピット：５０ｍ³ 供給灰クレーン１３ｔ／ｈ受入れホッパー１０ｍ³ フィーダ１５ｔ／ｈ (２) 選別・破砕装置振動篩（スクリーン５０mm）選別機（鉄分除外磁選機） (３) 乾燥設備３ｔ／ｈ×2 乾燥温度５００℃ 処理時間３０分添加剤（カルシウム系３％）酸素濃度約６％以下（４)粉砕装置微粉末（微粒子）にして５Gの衝撃を与える。リン鉱石
を０．０３％添加して、リン化物若しくは硫化鉄を０．
０３％添加して硫化物をつくる。 (５)還元反応処理装置炉処理量：３ｔ／ｈ×2 反応温度：５００〜４００℃ 反応時間：２０〜３０分酸性濃度：３０％以下（６)安定化反応処理装置炉処理量：３ｔ／ｈ×2 反応温度：２００〜３００℃ 反応時間：１０分 (7)製品ホッパー・撹拌機：30ｍ³ (8)排煙処理装置総合排ガス処理を考慮し、ろ過式集塵器（バグフィル
タ）を使用。このろ過層はろ布の圧力損出を検知し、一
定圧(６０〜１５０ｍｍＡｇ)に制御する。

【００３７】＜処理後の原灰中の有害物質量＞焼却灰及
び、飛灰の混合物である焼却残渣を、本設備で無害化し
た生成物(ニューハード)をセメント20％混練し固化物と
して有害指定金属の溶出検査をした結果、表１に示すよ
うに基準値をクリアした。

【００３８】

【表１】

【００３９】なお、溶出検査は、ｐＨ＝４とｐＨ＝７の
２水準で行った。また、各計量対象の計量は、カドミウ
ムについてはＪＩＳＫ０１０２５５．１に、鉛に
ついては、ＪＩＳＫ０１０２５１．４に、六価ク
ロムについては、ＪＩＳＫ０１０２６５．２．１
に、ヒ素については、ＪＩＳＫ０１０２６１．２
に総水銀については、昭４６環告第５９号付表１に、セ
レンについては、ＪＩＳＫ０１０２６７．２に、そ
れぞれ準拠して行った。

【００４０】また、焼却炉排ガス中のダイオキシン類の
濃度を測定した結果を表２に示す。その結果、表２に示
すように、排ガス中の各ガス濃度は基準値以下であるこ
とが判明し、さらにダイオキシン類の濃度もND値（定量
下限値）未満の値を示した。よって、本発明にかかる装
置より排出される排ガス中に含まれる有害物質は基準値
以下である。

【００４１】

【表２】

【００４２】なお、各測定対象の濃度測定法は、ダイオ
キシン類濃度については、厚生省公示第２３４号（１９
９７）「ダイオキシン類の濃度の算出方法」に、ダスト
濃度については、ＪＩＳＺ８８０８（１９９５）
「排ガス中のダスト濃度の測定法」に、窒素酸化物濃度
については、ＪＩＳＫ０１０４（１９８４）「排ガ
ス中の窒素酸化物分析方法」に、硫黄酸化物濃度につい
ては、ＪＩＳＫ０１０３（１９９５）「排ガス中の
硫黄酸化物分析方法」に、塩化水素濃度については、Ｊ
ＩＳＫ０１０７（１９９５）「排ガス中の塩化水素
分析方法」に、一酸化炭素濃度については、ＪＩＳＫ
００９８（１９８８）「排ガス中の一酸化炭素分析方
法」にそれぞれ準拠して行った。

【００４３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によると、結晶格
子中から原子を欠損させられて、活性化れた状態にある
金属原子を含む焼却灰に、熱エネルギーを加えて原子の
熱振動を活発にし、結晶の中で原子が自由に動き回れる
状態（拡散状態）を作り出すことができるので、結晶格
子の歪みを解消するために、結晶格子中から新たな原子
（ハロゲン原子など）が欠損することで、焼却灰中に含
まれるダイオキシン類などの有害物質が無害化できる。
また、結晶格子の歪みを解消するために、容易に結晶中
の空孔に原子が収まる際には原子の組み替えが起こるこ
とにより、焼却灰中に含まれる重金属類などが安定で無
害な化合物へ変換される。

【００４４】請求項２に記載の発明によると、焼却灰中
に含まれている水分を除去できるので、湿潤して流動性
の悪い焼却灰の流動性が良くなる。よって、脱水乾燥工
程の次に来る粉砕・選別工程における選別、粉砕を容易
に行うことができる。また、焼却灰中に含まれる未燃分
を、酸素の存在下で高温により完全に燃焼させることが
でる。よって、未燃分からのダイオキシン類の発生を防
止することができる。

【００４５】また、請求項３に記載の発明によると、脱
水乾燥された焼却灰などの原灰中に混入している釘など
の鉄類を磁石により磁着して原灰から選別することがで
きる。また、振動ふるいにかけて原灰中に含まれている
ガラス類および粗大不純物を選別でき、選別されたガラ
ス類を粉砕処理することで、ふるいにかけた後の原灰に
混入することができる。その結果、釘などの処理されづ
らい不純物を除去することができ、また、後工程である
粉砕処理工程での、焼却灰の粉砕処理を容易にすること
ができる。

【００４６】また、請求項４に記載の発明によると、破
砕・選別後の焼却灰などの原灰に、慣性力５Ｇかかる力
をかけて所定の粒径以下にする。この原灰中には、後工
程である還元処理工程で触媒となりうる金属類が含まれ
ている。これらが、慣性力をかけて破砕処理をした結
果、微細化され、触媒として活性化されるので、還元処
理工程での反応を促進することができる。

【００４７】また、請求項５に記載の発明によると、還
元反応を不活性ガスを導入することで、低酸素条件下で
行うことができる。その結果、酸素が媒介となる有害物
質の生成を抑えることができる。

【００４８】また、請求項６に記載の発明の装置を用い
ると、焼却灰に含まれる有害指定物質を還元反応処理装
置により無害化する。さらに、原灰中に含まれる水溶性
物質を化学的処理と、物理的処理を併用することで安定
させ、不溶性物質（自然埋蔵鉱物資源）にしているの
で、処理後の原灰は将来にわたり、重金属類やダイオキ
シン類で環境を汚染することがない安全なものとなる。
さらに、処理後の原灰は土壌成分となり、ポルトランド
セメント等との併用により、水和固化資材としても使用
できる。よって、最終処分場に埋め立てる必要がなく、
新素材として再資化できること、即ち循環型社会の構成
となる。また、毎日排出されるごみの処理に、本発明の
処理装置を用いると、高温溶融方式を用いた場合に比
べ、３分の１の費用で済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の焼却灰の原子を拡散により分
解して無害化する処理方法のフローチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K061 NA01 NA02 NA17 NA18 4D004 AA18 AA36 AB03 AB07 BA02 CA04 CA07 CA22 CA34 CA37 CA42 CB04 CB13 CB31 DA02 DA03 DA06 DA10 DA12 DA20 4D067 DD03 DD07 DD11 DD19 GA20 GB07 GB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却灰の含水率を低減させる脱水乾燥工程
と、前記脱水乾燥工程より生ずる排ガスを遷移金属触媒の存
在下に加熱処理する排煙処理工程と、前記脱水乾燥工程で乾燥処理された焼却灰を粉砕処理す
る粉砕処理工程と、前記粉砕処理工程で粉砕された焼却灰を、外気と絶縁さ
れた低酸素状態の空間で、一定温度及び、一定時間維持
して処理する工程とからなる焼却灰の無害化、再資源化
のための処理方法において、前記外気と絶縁された低酸素状態の空間で、一定温度及
び、一定時間維持して処理する工程が、原子の拡散現象
を利用して、焼却灰中の有害物質を無害化し、安定化す
ることを特徴とする焼却灰の原子を拡散により分解して
無害化する処理方法。
【請求項２】前記脱水乾燥工程は、炉内温度を５００〜
７００℃に加熱して行うことを特徴とする請求項１に記
載の焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理
方法。
【請求項３】前記粉砕処理工程の前に、破砕・選別工程
を設けたことを特徴とする請求項１に記載の焼却灰の原
子を拡散により分解して無害化する処理方法。
【請求項４】前記粉砕処理工程において、慣性力５Ｇが
かかる衝撃を与えることを特徴とする請求項１に記載の
焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理方
法。
【請求項５】外気と絶縁された低酸素状態の空間で、一
定温度及び、一定時間維持して処理する工程は、還元反
応処理工程と安定化処理工程とからなり、この還元反応処理工程は、酸素濃度が3％以下で還元反
応処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の焼却灰
の原子を拡散により分解して無害化する処理方法。
【請求項６】請求項１の方法を実施するための装置であ
って、焼却灰に含まれる水分の脱水乾燥処理を行う脱水
乾燥処理装置と、脱水乾燥された焼却灰に含まれるガラス類を選別し、選
別したガラス類を破砕する破砕選別装置と、破砕選別後の焼却灰の微粉化と、焼却灰に含まれる原子
の結晶格子内から原子を欠損させる破砕処理する粉砕処
理装置と、粉砕処理後の焼却灰に含まれる原子の拡散反応を利用し
て、有害物質を無害化する還元反応処理装置と、還元反応処理後の焼却灰に含まれる原子の拡散反応を利
用して、焼却灰に含まれる金属類を安定な化合物に変換
させる安定化処理装置と、脱水乾燥装置、還元反応処理
装置、および、安定化処理装置より生ずる排煙の無害化
処理を行う排煙処理装置とを備えたことを特徴とする焼
却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理装置。