JP2003039038A

JP2003039038A - 廃棄物処理方法

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Publication number: JP2003039038A
Application number: JP2001228964A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yamamoto; 泰史山本; Noritoshi Yamamoto; 典俊山本; Tomohisa Yoshikawa; 知久吉川; Hisanori Aoyama; 久範青山; Norihiko Misaki; 紀彦三崎
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-12
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP4814445B2

Abstract

(57)【要約】【課題】塩素含有廃棄物中の塩素に由来する塩素を残
渣中から分離することができるようにした廃棄物処理方
法を提供する。【解決手段】塩素含有廃棄物を燃焼装置１内で燃焼処
理し、燃焼装置１内の固相の温度を４００〜８００℃に
維持すると共に、該燃焼装置１内にアルカリ金属化合物
とカルシウム化合物とを投入し、上記塩素含有廃棄物が
含有する塩素を固相中に固定し、上記塩素含有廃棄物の
処理に伴って生成する塩化カルシウムから塩化アルカリ
金属に塩素を置換するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物処理方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】塩化ビニル等の塩素を含有するプラスチ
ック廃棄物は、燃焼処分すると、その塩素成分から塩化
水素を発生し、腐蝕の問題が生じると共に、燃焼炉から
塩化水素が出て行ってしまうおそれがあった。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、塩素を含む可燃物は、燃焼処理を避ける
傾向があった。一方、ＲＤＦ化技術のようにＣａＣＯ₃
を添加し、塩化水素を固定することも試みられている。
しかし、生成する塩化カルシウムを除去しないと残渣を
有効に原料として活用することができなかった。

【０００３】

【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、塩素含有可燃物等の塩素含
有廃棄物中の塩素に由来する塩素を残渣中から分離する
ことができるようにした廃棄物処理方法を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【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、塩素含有廃棄
物を燃焼装置内で処理し、燃焼装置内の固相の温度を４
００〜８００℃に維持すると共に、該燃焼装置内にアル
カリ金属化合物とカルシウム化合物とを投入し、上記塩
素含有廃棄物が含有する塩素を固相中に固定し、上記塩
素含有廃棄物の処理に伴って生成する塩化カルシウムか
ら塩化アルカリ金属に塩素を置換するようにしたことを
特徴とする。ここで、本発明の対象となる塩素含有廃棄
物とは、塩素含有ガス等の排煙処理に用いた後の廃生石
灰等の廃石灰を含む概念である。

【０００５】さらに、本発明は、別の形態において、廃
棄物処理方法であって、塩素含有可燃物を燃料としてま
たは燃料の一部として燃焼装置内で燃焼処理し、燃焼装
置内の固相の温度を４００〜８００℃に維持すると共
に、該燃焼装置内にアルカリ金属化合物とカルシウム化
合物とを投入し、上記塩素含有可燃物が含有する塩素を
固相中に固定し、上記塩素含有可燃物の処理に伴って生
成する塩化カルシウムから塩化アルカリ金属に塩素を置
換するようにしたことを特徴とする。

【０００６】この廃棄物処理方法の対象となる塩素含有
可燃物とは、塩素含有廃棄物の一態様であり、いわゆる
塩素含有廃プラスチックを含む概念であって、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の有機塩素を構成単位と
なるモノマー中に少なくとも一つ含むもの、またはＮａ
Ｃｌ（塩化ナトリウム）、ＫＣｌ（塩化カリウム）、Ｃ
ａＣｌ₂（塩化カルシウム）等の無機化合物塩素が混入
する可燃性廃棄物を挙げることができる。このうち、ポ
リ塩化ビニルが最も典型的な処理対象である。塩素含有
可燃物に含まれる塩素は、０．０１〜６０重量％の範囲
が好適である。

【０００７】燃焼装置内に投入されるアルカリ金属化合
物としては、Ｎａ₂Ｏが好適である。特に、廃ガラス中
のＮａ₂Ｏを活用することが好適である。すなわち、燃
焼装置内に廃ガラスを投入することも本発明の概念に含
まれる。廃ガラスの種類は特に限定されるものではな
く、板ガラス、自動車ガラス等各種のガラスを含む。本
発明では、従来、資源としての活用が見送られていた色
付きガラスであっても採用することが可能である。

【０００８】本発明では、塩素含有廃棄物に含まれる塩
素に対し、アルカリ金属化合物が０．８〜１．２モル当
量、さらに好ましくは１〜１．１モル当量投入されるよ
うに設定する。廃ガラスを採用する場合、廃ガラスに含
まれるアルカリ金属化合物の割合に対応して投入量を設
定する。さらに、塩素含有廃棄物に含まれる塩素に対
し、カルシウムが４モル当量以上の添加量となるように
カルシウム化合物を投入する。カルシウム化合物として
は、ＣａＯ、ＣａＣＯ₃（例えば石灰石）、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂から成る群から選ばれる少なくとも一のカルシウ
ム化合物が好適である。さらに、このようなカルシウム
化合物は、カルシウム化合物を含む混合物の形で投入す
ることもできる。すなわち、例えば、セメント廃材もこ
こでいうカルシウム化合物として用いることができる。
また、塩素含有ガスの処理に用いた後の廃石灰も用いる
ことができる。

【０００９】本発明では、固相中に固定された塩化アル
カリ金属を除去し、残渣をセメント原料として利用する
ことができる。この場合、塩化アルカリ金属を水洗によ
って除去することが好適である。さらに、本発明は、塩
化カルシウムから塩化アルカリ金属に塩素を置換するこ
とによってＣａＯを生成・回収し、燃焼装置内にカルシ
ウム化合物として投入することもその一形態として含
む。この場合、上記塩化アルカリ金属の水洗に伴って、
ＣａＯがＣａ（ＯＨ）₂になったものをカルシウム化合
物として燃焼装置内に投入することもその一実施の形態
として含む。

【００１０】

【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処理方法の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る廃棄物処理方法を実施するための
装置の一実施の形態について、その概要を示す概念図で
ある。

【００１１】この実施の形態において、燃焼装置１は、
本発明の処理対象となる塩素含有可燃物を燃料として燃
焼させる装置である。この燃焼装置１としては、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、ゴミ焼却炉、セメント焼成装置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のみ
を備えるタイプ等各種の装置を採用することができる。

【００１２】さらに、図１に示すように、上記燃焼装置
１は、燃料吹込装置２、燃焼用空気吹込装置３、および
無機系原料供給装置４といった原料等の供給装置に接続
している。燃料吹込装置２は、塩素含有可燃物を燃料と
して利用し、これのみを燃料とすることが好適である。
ただし、未燃ガスが出る場合等あるいは起動時のため
に、重油、微粉炭等の燃料を燃焼させるバーナ等の装置
を備えることもできる。燃焼用空気吹込装置３は、燃焼
用の酸素または空気を供給するための装置であり、ブロ
ワ等の空気吹き込み手段を採用することができる。

【００１３】無機系原料供給装置４には、ガラス粉砕装
置５からガラス粉が供給される。また、図示しない他の
装置から、カルシウム化合物が供給される。なお、この
ようなガラス粉とカルシウム化合物とは、予め混合して
燃焼装置１に供給することも、また、別々に燃焼装置１
に供給することもできる。さらに、燃焼装置１は、その
後段に水洗装置６を備える。

【００１４】次に、図１の装置を用いた廃棄物処理方法
について説明する。。燃焼装置１に燃料吹込装置２から
塩素含有可燃物を燃料として供給する。対象となる塩素
含有可燃物とは、いわゆる塩素含有廃プラスチックを含
む概念であり、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等
の有機塩素を構成単位となるモノマー中に少なくとも一
つ含むもの、またはＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＫＣ
ｌ（塩化カリウム）、ＣａＣｌ₂（塩化カルシウム）等
の無機化合物塩素が混入する可燃性廃棄物を挙げること
ができる。このうち、ポリ塩化ビニルが最も典型的な処
理対象である。塩素含有可燃物に含まれる塩素は、０．
０１〜６０重量％の範囲が好適である。同時に燃焼用空
気吹込装置３から燃焼装置１に空気を吹き込む。一方、
ガラス粉砕装置５では、廃ガラスを粉砕し、好ましくは
平均粒径１ｍｍ以下の粉体状とする。廃ガラスは、廃ガ
ラスに含まれるアルカリ金属化合物の割合が、塩素含有
可燃物に含まれる塩素に対し、アルカリ金属化合物が
０．８〜１．２モル当量、さらに好ましくは１〜１．１
モル当量投入されるように設定する。アルカリ金属化合
物としては、主としてＮａ₂Ｏであるが、Ｋ₂Ｏであって
も良い。

【００１５】さらに、無機系原料供給装置４には、別途
カルシウム化合物が投入される。その投入量は、塩素含
有可燃物に含まれる塩素に対し、カルシウムが４モル当
量以上の添加量となる量である。カルシウム化合物とし
ては、ＣａＯ、ＣａＣＯ₃（例えば石灰石）、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂から成る群から選ばれる少なくとも一のカルシウ
ム化合物が好適である。さらに、このようなカルシウム
化合物は、カルシウム化合物を含む混合物の形で投入す
ることもできる。すなわち、例えば、セメント廃材もこ
こでいうカルシウム化合物として用いることができる。
また、塩素含有ガスの処理に用いた後の廃石灰も用いる
ことができる。

【００１６】燃焼装置１では、投入された塩素含有廃プ
ラスチック等の塩素含有可燃物から塩化水素が生成す
る。燃焼装置１内は、主原料である塩素含有可燃物の燃
焼処理に伴って、５００℃またはその前後程度まで温度
が上昇する。その結果、塩素含有可燃物中の塩素は、塩
化水素となる。

【００１７】塩化水素は、投入された廃ガラス中のＮａ
₂Ｏと反応し、塩化ナトリウムと水になる。なお、Ｋ₂Ｏ
の場合は、塩化カリウムとなる。Ｎａ₂Ｏ＋２ＨＣｌ＝２ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏただし、廃ガラス中のナトリウムが、塩素に対して０．
８〜１．２モル当量である本実施の形態では、塩化水素
の全てを塩化ナトリウムに転換することはできない。一
方、燃焼装置１内に投入されるカルシウム化合物は、装
置内でＣａＯとして存在するに至り、塩化水素と以下の
ように反応する。ＣａＯ＋２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏなお、Ｃａ／Ｃｌ₂＞２の条件で、廃ガラス中のナトリ
ウムで固定しきれない残余の塩素がほぼ全て、いったん
塩化カルシウムの形態で固相中に固定される。本実施の
形態では、塩素含有可燃物に含まれる塩素に対し、カル
シウムが４モル当量以上の添加量となる量としており、
したがって、ほぼ全ての塩素がいったん塩化ナトリウム
または塩化カルシウムの形態を採る。

【００１８】さらに、燃焼装置１内で、例えば、５００
℃、２０分以上の処理条件であれば、以下の反応によっ
て、全てまたはほぼ全ての塩素が塩化ナトリウムに置換
する。なお、Ｋ₂Ｏを添加している場合には、塩化カリ
ウムに置換する。ＣａＣｌ₂＋Ｎａ₂Ｏ＝ＣａＯ＋２ＮａＣｌなおまた、燃焼装置１は、バッチ処理式のものでも連続
処理式のものであっても良い。なお、上記５００℃、２
０分以上の条件は、一例であって、本発明者らが検証し
たところによれば、実施例に示すように、Ｘを温度
（℃）とし、Ｙを時間（分）とすると、Ｙ≧７６７６ｅ
ｘｐ^-0.0118Xの条件を満たすように設定すれば良い。

【００１９】上記したように燃焼装置１内の固相温度
は、８００℃以下なので、塩素含有可燃物中の塩素は、
ほぼ全て塩として固相中に固定される。８００℃以下と
するためには、ほとんど塩素含有可燃物の燃焼で達成で
き、他の補助燃料を用いたとしてもその量はわずかで済
む。いずれの場合でも、各被処理区分が、上記処理条件
に晒されるようにする。

【００２０】燃焼装置１から取り出された生成物（残
渣）は、ＣａＯおよびシリカ成分、塩化ナトリウム等の
塩化アルカリ金属を含んでいる。本実施の形態では、か
かる残渣を水洗装置６によって水洗する。これによっ
て、残渣中の塩化アルカリ金属を水洗除去することがで
きる。除去後の残渣は、ライン８で後段に送られる。残
渣は、セメント原料として用いることができる。なお、
１２００℃以上等の条件で加熱することによっても塩化
アルカリ金属を揮発除去することができる。なお、ライ
ン７を経て一部の残渣を燃焼装置１に直接または無機系
原料供給装置４に戻すことにより、再度カルシウム化合
物を塩素を除去するために用いることができる。すなわ
ち、一種の触媒のように用いることができる。以上の説
明から了解されるように、本発明の廃棄物処理方法のこ
の実施の形態では、塩素含有可燃物中の塩素に由来する
塩素を残渣中から分離することができる。

【００２１】図１について説明した形態に係る廃棄物処
理方法によれば、塩素含有可燃物中の塩素と、廃ガラス
中のアルカリ成分（ナトリウム、カリウム等）を積極的
に活用し、アルカリ金属塩化物として除去することがで
きる。廃ガラスは、色付きガラスであっても差し支えが
ないので、廃棄される以外に利用価値のなかった色付き
ガラスを有効に活用することができる。

【００２２】次に、図２のようなセメント焼成用のロー
タリーキルンを活用して、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。このロータリーキル
ン２１は、本体２２と、クリンカクーラ２３とを含む。
ロータリーキルン２１は、原料投入口２４を備える。ク
リンカクーラ２３は、冷却風の導入用の送風機２５を有
する。以下に、図２を参照しながら、本実施の形態を、
その作用機序に従って説明する。本実施の形態では、粉
砕した廃ガラスと、石灰石粉末を導入する。廃ガラス
は、粗砕機によって粗砕する。粗砕物を供給機から上記
粉砕機に供給し、平均粒径１ｍｍ以下の粉体状に粉砕す
る。粉砕して得られた粉ガラスは、図示しない定量供給
装置を通して混合機に供給する。混合機で混合した石灰
石粉末（平均粒径約３０μｍ）と廃ガラスとは、ガラス
含有原料として、原料投入口２４からロータリーキルン
本体２２に投入する。混合機は、図２中には表わされて
いないが、図１の無機系原料供給装置４の一部をなす。

【００２３】一方、塩素含有可燃物は、粗砕機によって
粗砕する。粗砕物は、供給機から粉砕機に供給し、好ま
しくは３ｍｍ以下に粉砕する。その後、粉砕物を振動篩
を経て燃料吹込装置の定量供給機に送り、定量供給機か
らフィーダに供給してブロワによって、ロータリーキル
ン本体２４に吹き込む。なお、図２では、ロータリーキ
ルン２１以外については示していない。ブロワは、図１
の燃料吹込装置をなす。塩素含有可燃物に対する石灰石
粉末、廃ガラスの投入割合は、図１について説明したと
ころに従う。

【００２４】塩素含有可燃物は、図示しない空気吹込機
からの空気によってロータリーキルン本体２２内で燃焼
する。その反応機序は、ロータリーキルン本体２２を図
１における燃焼装置１とすれば、図１で説明したものと
同様である。すなわち、全てまたはほぼ全ての塩素が塩
化ナトリウムに置換する。なお、Ｋ ₂Ｏを添加している
場合には、塩化カリウムに置換する。ロータリーキルン
本体１からの残渣は、排出され、クリンカクーラ２３に
入り、ブロワ２５から供給される空気によって冷却され
る。

【００２５】クリンカクーラ２３から取り出された残渣
は、図１について説明したと同様、水洗処理を施され、
塩化アルカリ金属が除去される。残渣は、セメント原料
として採用することができる。なお、ロータリーキルン
２２は、セメント焼成用の装置を備えていることから、
例えば、燃焼が十分でない場合、焼成用のバーナ等、本
来の主燃料燃焼用の装置を補助燃料の燃焼装置として転
用することができる。また、ロータリーキルン２２は、
バッチ式処理に採用できるが、連続処理に適している。

【００２６】この図１、図２について説明した方法を実
施するための装置は、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
塩素濃度、廃ガラス中のアルカリ金属の含有量を検知
し、塩素、アルカリ金属、カルシウムが化学量論的に釣
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。

【００２７】他の実施の形態本発明に係る廃棄物処理方
法を図１及び図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、
図２の実施の形態では、ロータリーキルンを図１の燃焼
装置として実施したが、本発明の技術的範囲には、他の
燃焼装置を用いることも含む。そして、図２の実施の形
態では、ロータリーキルンを用いたが、流動床型の焼成
炉等他のタイプの焼成炉であっても良い。

【００２８】また、図２の実施の形態では、石灰石粉末
と廃ガラスとを混合して投入している。しかし、別々に
投入することもできる。

【００２９】

【実施例】実施例炭酸ナトリウムと塩化カルシウムをＮａ／Ｃｌ＝１．０
となるように混合した。具体的には、各々５５．６ｇ、
５３．０ｇとなるように混合した。電気炉内に混合物を
入れ、反応させた。反応後の試料中の未反応カルシウム
をＸ線回折で測定し、塩化カルシウムのピークがなくな
った時点を反応完了時間とした。その実測結果に基づい
て作成したのが図３のグラフである。このグラフからＸ
を温度（℃）とし、Ｙを時間（分）とすると、Ｙ＝７６
７６ｅｘｐ^-0.0118Xの近似式が算出された。したがっ
て、前記したようなＹ≧７６７６ｅｘｐ^-0.0118Xの条件
式として定式化された。

【００３０】

【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、塩素含有廃棄物中の塩素に由来する塩素を
残渣中から分離することができるようにした廃棄物処理
方法が提供される。

【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をロータリーキル
ンを用いて実施した実施の形態を説明する概念図であ
る。

【図３】本発明に係る廃棄物処理方法で採用される温度
条件、時間条件に関する実験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１燃焼装置２燃料吹込装置３燃焼用空気吹込装置４無機系原料供給装置５ガラス粉砕装置６水洗装置７、８ライン２１ロータリーキルン２２本体２３クリンカクーラ２４投入口２５ブロア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉川知久千葉県佐倉市大作二丁目４−２太平洋セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者青山久範千葉県佐倉市大作二丁目４−２太平洋セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者三崎紀彦山口県小野田市大字小野田6276 太平洋セメント株式会社環境技術開発センター内Ｆターム(参考） 4D004 AA08 AA18 AA36 AB06 BA06 CA30 CA34 CA41 CA47 CB08 CB44 CC03 CC12 DA02 DA03 DA06 DA10 4F301 AA17 AD02 CA09 CA24 CA26 CA52 CA65 CA68 CA72

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩素含有廃棄物を燃焼装置内で処理し、
燃焼装置内の固相の温度を４００〜８００℃に維持する
と共に、該燃焼装置内にアルカリ金属化合物とカルシウ
ム化合物とを投入し、上記塩素含有廃棄物が含有する塩
素を固相中に固定し、上記塩素含有廃棄物の処理に伴っ
て生成する塩化カルシウムから塩化アルカリ金属に塩素
を置換するようにしたことを特徴とする廃棄物処理方
法。
【請求項２】上記塩素含有廃棄物が塩素含有可燃物で
あり、該塩素含有可燃物を燃料としてまたは燃料の一部
として燃焼装置内で燃焼処理し、燃焼装置内の固相の温
度を４００〜８００℃に維持すると共に、該燃焼装置内
にアルカリ金属化合物とカルシウム化合物とを投入し、
上記塩素含有可燃物が含有する塩素を固相中に固定し、
上記塩素含有可燃物の処理に伴って生成する塩化カルシ
ウムから塩化アルカリ金属に塩素を置換するようにした
ことを特徴とする請求項１の廃棄物処理方法。
【請求項３】塩素含有可燃物を塩素含有廃プラスチッ
クとしたことを特徴とする請求項２の廃棄物処理方法。
【請求項４】上記アルカリ金属化合物が、廃ガラス中
のアルカリ金属化合物であることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかの廃棄物処理方法。
【請求項５】上記カルシウム化合物が、ＣａＯ、Ｃａ
ＣＯ₃、Ｃａ（ＯＨ）₂から成る群から選ばれる少なくと
も一のカルシウム化合物であることを特徴とする請求項
１〜４のいずれか一の廃棄物処理方法。
【請求項６】上記固相中に固定された塩化アルカリ金
属を除去し、残渣をセメント原料として利用することを
特徴とする請求項１〜５のいずれか一の廃棄物処理方
法。
【請求項７】上記固相中に固定された塩化アルカリ金
属を水洗によって除去するようにしたことを特徴とする
請求項６の廃棄物処理方法。
【請求項８】塩化カルシウムから塩化アルカリ金属に
塩素を置換することによってＣａＯを生成・回収し、燃
焼装置内にカルシウム化合物として投入することを特徴
とする請求項１〜５のいずれか一の廃棄物処理方法。
【請求項９】上記塩化アルカリ金属を水洗除去後、Ｃ
ａＯに由来するＣａ（ＯＨ）₂をカルシウム化合物とし
て燃焼装置内に投入するようにしたことを特徴とする請
求項８の廃棄物処理方法。