JP2003159574A - 鉛の安定化された焼却灰の製造方法 - Google Patents

鉛の安定化された焼却灰の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛が安定化され、その溶出が安定的に抑制さ
れた焼却灰の製造方法を提供すること。 【解決手段】 鉛を含有する焼却灰を加熱処理して、鉛
の安定化された焼却灰を製造する方法であって、加熱処
理前の焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比及び目標とす
る鉛溶出量とに応じて、加熱処理温度と時間の少なくと
も一方を決定する。また、鉛を含有する焼却灰にＳｉ含
有物質を添加した後、加熱処理して、鉛の安定化された
焼却灰を製造する場合には、Ｓｉ含有物質を添加後の焼
却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比及び目標とする鉛溶出
量とに応じて、加熱処理温度と時間の少なくとも一方を
決定する。また、鉛を含有する被焼却物にＳｉ含有物質
を添加して焼却した後、生成した焼却灰を加熱処理し
て、鉛の安定化された焼却灰を製造する場合には、加熱
処理前の焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比及び目標と
する鉛溶出量とに応じて、加熱処理温度と時間の少なく
とも一方を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛が安定化されて
その溶出量が抑制された焼却灰の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物を焼
却した際に発生する焼却残渣は、その殆どが埋め立て処
分されている。しかし、近年、埋め立て処分場の確保が
困難になり、埋め立て量を減少させることが要望されて
いる。又、資源リサイクルの必要性が叫ばれるようにな
り、焼却残渣を有効利用する試みがなされている。
【０００３】しかし、焼却残渣を埋め立て処分したり、
資源として利用する場合には、その中に含まれる有害物
質、特に重金属を除去する処理を行うか、又は重金属を
安定化させる処理を行わなければならない。重金属を安
定化させる処理方法としては、焼却残渣を溶融してスラ
グにする方法があるが、この方法は多量のエネルギーを
必要とするという難点があるので、他の処理方法につい
ても種々検討されている。これらの方法のうち、焼却残
渣を高温に加熱する処理方法がある。
【０００４】例えば、特開２０００−２７９９１９号公
報には、焼却灰を低沸点の重金属を揮散させるに十分な
温度（５００℃〜１３００℃）に加熱し、重金属を揮散
させる処理を行う方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術には、次のような問題点がある。加熱して重金属を揮
散させる方法においては、焼却灰中の重金属がすべて揮
散してしまう訳ではなく、加熱処理後にも重金属が残留
し、その重金属の溶出量が法令で定められた基準値以下
になるとは限らない。事実、本発明者らの実験結果によ
れば、加熱処理後の焼却灰中の重金属、特に鉛の溶出量
が基準値以下になっていないことが多い。
【０００６】本発明は、上記の問題を解決し、鉛が安定
化され、その溶出が安定的に抑制された焼却灰の製造方
法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、単に、焼
却灰を加熱処理しただけでは、鉛の溶出が抑制された焼
却灰を得ることができない原因を調べるために、多数の
都市ごみ焼却施設から排出される最近の焼却灰について
実験を行った。
【０００８】以下に、本発明者らが行った実験結果につ
いて説明する。
【０００９】図２は焼却灰の加熱温度と鉛の溶出量の関
係を示す図である。この図は鉛（Ｐｂ）の含有率が６０
０mg／kgで、Ｃａ（ＣａＯ換算質量）とＳｉ（ＳｉＯ2
換算質量）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比）が０．５
の焼却灰を３０分間加熱したときのデータにより作成し
たものである。なお、以下の記述においては、Ｃａ（Ｃ
ａＯ換算質量）とＳｉ（ＳｉＯ2 換算質量）との比（Ｃ
ａＯ／ＳｉＯ2 質量比）をＣａＯ／ＳｉＯ2 比と記す。
【００１０】図２によれば、６００℃付近からＰｂの溶
出量の低下が始まるが、埋め立て処分の基準値（０．３
ｍｇ／ｌ）を下回る焼却灰を得るためには、７５０℃以
上に加熱する必要がある。又、有効利用可能の基準値
（土壌環境基準（０．０１ｍｇ／ｌ））を下回る焼却灰
を得るためには、９５０℃以上に加熱する必要がある。
【００１１】図３はＣａＯ／ＳｉＯ2 比と鉛の溶出量の
関係を加熱温度をパラメーターにして示した図である。
このデータを得た実験においては、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比
が０．４９の焼却灰に生石灰又はシリカゲルを添加し、
ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が０．１３〜１．３５の試料を調製
した。加熱温度は８５０℃、９５０℃、１０５０℃の３
水準にし、加熱時間は３０分間にした。
【００１２】図３によれば、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が１の
付近より大きい焼却灰を加熱しても、その焼却灰からは
多量の鉛が溶出し、目的とする焼却灰は得られない。し
かし、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が１の付近より小さい焼却灰
を加熱すると、鉛の溶出量は大幅に低下する。埋め立て
処分可能な焼却灰（鉛溶出量０．３ｍｇ／ｌ以下）、又
は有効利用可能の焼却灰（鉛の溶出量０．０１ｍｇ／ｌ
以下）を得ようとする場合、加熱時間を３０分以上に
し、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比と加熱温度を表１に示すように
すればよい。
【００１３】
【表１】
【００１４】図４は加熱時間と鉛の溶出量の関係を加熱
温度をパラメーターにして示した図である。このデータ
を得た実験においては、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が０．４９
の焼却灰を試料とし、３０分〜１２０分の加熱処理をし
た。加熱は８５０℃、９５０℃、１０５０℃の３水準で
行った。
【００１５】図４によれば、図３の実験（加熱時間３０
分）では、鉛の溶出量が０．０１ｍｇ／ｌを下回る焼却
灰が得られなかった８５０℃の加熱処理においても、加
熱時間を長くするにしたがって鉛の溶出量が低下し、約
１００分後には０．０１ｍｇ／ｌを下回る値まで低下し
ている。
【００１６】以上の結果より、焼却灰中のＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ2 比、加熱温度、加熱時間を適宜設定することによっ
て、目標とする鉛溶出量の焼却灰を得ることができるこ
とが判る。
【００１７】例えば、できるだけ低い加熱温度で、目標
とする鉛溶出量の焼却灰を得る条件の一例を挙げれば、
鉛の溶出量が０．３ｍｇ／ｌを下回る焼却灰を得る場合
には、焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 比を０．５以下、加
熱温度８００℃以上、加熱時間３０分以上の条件で焼却
灰を加熱すればよい。又、鉛の溶出量が０．０１ｍｇ／
ｌを下回る焼却灰を得る場合には、焼却灰中のＣａＯ／
ＳｉＯ2 比を０．５以下、加熱温度８００℃以上、加熱
時間９０分以上の条件で焼却灰を加熱すればよい。
【００１８】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
のであり、次のような特徴を有する。
【００１９】請求項１に係る発明は、鉛を含有する焼却
灰を加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製造する
方法であって、加熱処理前の焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ
2 比および目標とする鉛溶出量とに応じて、加熱処理の
温度と時間の少なくとも一方を決定することを特徴とし
ている。
【００２０】請求項２に係る発明は、鉛を含有する焼却
灰にＳｉ含有物質を添加した後、加熱処理して、鉛の安
定化された焼却灰を製造する方法であって、Ｓｉ含有物
質を添加後の焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 比および目標
とする鉛溶出量とに応じて、加熱処理の温度と時間の少
なくとも一方を決定することを特徴としている。
【００２１】請求項３に係る発明は、鉛を含有する焼却
灰にＳｉ含有物質を添加した後、加熱処理して、鉛の安
定化された焼却灰を製造する方法であって、加熱処理温
度および目標とする鉛溶出量とに応じて、Ｓｉ含有物質
添加量と時間の少なくとも一方を決定することを特徴と
している。
【００２２】請求項４に係る発明は、請求項２または請
求項３に係る発明において、Ｓｉ含有物質添加後の焼却
灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 比が１以下であることを特徴と
している。
【００２３】請求項５に係る発明は、鉛を含有する被焼
却物にＳｉ含有物質を添加して焼却した後、生成した焼
却灰を加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製造す
る方法であって、加熱処理前の焼却灰中のＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ2 比および目標とする鉛溶出量とに応じて、加熱処理
の温度と時間の少なくとも一方を決定することを特徴と
している。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る実施の形態の
一例を示す図である。図１において、１０は都市ごみを
焼却する廃棄物焼却炉である。２０は廃棄物焼却炉１０
から排出された焼却灰を加熱処理するロータリーキルン
式の加熱炉である。２１は廃棄物焼却炉１０から排出さ
れた焼却灰にＳｉ含有物質を添加するＳｉ含有物質供給
装置、２２は加熱炉２０へ装入される焼却灰から分析試
料を採取する試料採取器である。
【００２５】廃棄物焼却炉１０においては、廃棄物ホッ
パー１１から装入された廃棄物が焼却処理され、炉底部
から焼却灰が排出される。この焼却灰は加熱炉２０へ装
入され、所定の温度で加熱処理される。加熱処理に際し
ては、加熱処理前の焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 比およ
び目標とする鉛溶出量とに応じて、加熱処理の温度と時
間の少なくとも一方の処理条件を変更する。
【００２６】このため、操業中に、加熱炉２０へ装入さ
れる焼却灰を試料採取器２２により所定時間毎に採取
し、蛍光Ｘ線分析計などの急速分析装置により試料中の
ＣａとＳｉの含有率の分析を行い、この分析値からＣａ
Ｏ／ＳｉＯ2 比を求める。そして、求められたＣａＯ／
ＳｉＯ2 比と目標とする鉛溶出量とに応じて、加熱処理
の温度と時間の少なくとも一方の処理条件を変更する。
【００２７】加熱温度と加熱時間を固定して処理を行う
場合には、求められたＣａＯ／ＳｉＯ2 比が、焼却灰の
処分方法や利用方法により決定される目標とする鉛の溶
出量と加熱温度および加熱時間により定まる所定値以下
になっているか、否かの判定を行い、ＣａＯ／ＳｉＯ2
比が上記所定値を超えている場合には、Ｓｉ含有物質供
給装置２１から焼却灰にＳｉ含有物質を添加する。
【００２８】又、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が、加熱温度を変
更したり、加熱時間を長くすることによって、目標とす
る鉛の溶出量を下回る焼却灰が得られる範囲内の値であ
る場合には、加熱温度と加熱時間の何れか、又は双方を
変更する。そして、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が小さく、目標
とする鉛の溶出量を下回る焼却灰を得る条件として、操
業実施中の加熱温度や加熱時間が十分の余裕を有してい
る場合には、加熱温度を下げたり、或いは焼却灰の装入
量を増やして加熱時間を短くすることができ、鉛が安定
化された焼却灰を効率よく製造することができる。
【００２９】なお、図１においては、焼却灰のＣａＯ／
ＳｉＯ2 比を求めるための分析試料を加熱炉２０へ装入
される前の焼却灰から採取しているが、装入前の焼却灰
から採取しにくい状況にある場合には、加熱炉２０から
排出された焼却灰から採取してもよい。通常、廃棄物焼
却灰のＣａＯ／ＳｉＯ2 比とＳｉＯ2 比は短時間に大幅
に変動する成分ではない。このため、Ｓｉ含有物質の装
入に際しては、過去の成分変動の実績に基づいて、加熱
炉の滞留時間内の成分変動を考慮したＣａＯ／ＳｉＯ2
比を設定し、そのＣａＯ／ＳｉＯ2 比にするためのＳｉ
含有物質を装入する。
【００３０】又、図１においては、Ｓｉ含有物質を加熱
炉２０へ装入される焼却灰に添加しているが、Ｓｉ含有
物質を廃棄物焼却炉１０へ装入してもよい。例えば、後
燃焼火格子から焼却灰が落下する付近の上部の箇所１２
に装入口を設け、ここからＳｉ含有物質を装入すれば、
Ｓｉ含有物質が加熱されて加熱炉２０へ装入されるの
で、加熱熱量が節減される。
【００３１】又、Ｓｉ含有物質を被焼却物である廃棄物
と共に廃棄物ホッパー１１へ装入すれば、Ｓｉ含有物質
が廃棄物や焼却灰と共に高温の炉内を通過して排出され
るので、加熱炉２０における加熱時間を短くすることが
できる。
【００３２】加熱炉へ装入される焼却灰に添加するＳｉ
含有物質、廃棄物焼却炉へ装入するＳｉ含有物質、又は
被焼却物に添加するＳｉ含有物質としては、珪藻土、ベ
ントナイトなどのＳｉを含む鉱物が使用できることは当
然であるが、カレット（ガラス屑）や陶磁器屑などのＳ
ｉを含む廃棄物も使用することができる。
【００３３】なお、本発明の加熱処理条件によって製造
した焼却灰中の鉛化合物の形態を調べたところ、（Ｃ
ａ，Ｐｂ）−Ｓｉ−Ｏの形態をなす結晶質の複合酸化物
であることが判った。この複合酸化物は極めて安定な形
態であり、それゆえに、本発明の方法により製造された
焼却灰の鉛溶出量は、非常に小さいものになっていると
推定される。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、加熱炉へ装入される焼
却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 比を所定値以下にする操作、
加熱温度を変更する操作、および加熱時間を変更する操
作のうちの一つ以上の操作を行うので、従来の方法にお
いては、目標とする鉛の溶出量を下回る焼却灰を得るこ
とができなかった焼却灰であっても、鉛の溶出が安定的
に抑制された目標品質の焼却灰を製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の一例を示す図であ
る。
【図２】焼却灰の加熱温度と鉛の溶出量の関係を示す図
である。
【図３】ＣａＯ／ＳｉＯ2 比と鉛の溶出量の関係を示す
図である。
【図４】加熱時間と鉛の溶出量の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ 廃棄物焼却炉 １１ 廃棄物ホッパー １２ 焼却灰が落下する付近上部の箇所 ２０ 加熱炉 ２１ Ｓｉ含有物質供給装置 ２２ 試料採取器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮越 靖宏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 横山 隆 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3K061 NA02 NA09 4D004 AA36 AB03 CA22 CA34 CB09 CC11 DA01 DA02 DA03 DA08 DA10 DA20

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鉛を含有する焼却灰を加熱処理して、鉛
    の安定化された焼却灰を製造する方法であって、加熱処
    理前の焼却灰中のＣａ（ＣａＯ換算質量）とＳｉ（Ｓｉ
    Ｏ2 換算質量）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比）およ
    び目標とする鉛溶出量とに応じて、前記加熱処理の温度
    と時間の少なくとも一方を決定することを特徴とする鉛
    の安定化された焼却灰の製造方法。
  2. 【請求項２】 鉛を含有する焼却灰にＳｉ含有物質を添
    加した後、加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製
    造する方法であって、Ｓｉ含有物質を添加後の焼却灰中
    のＣａ（ＣａＯ換算質量）とＳｉ（ＳｉＯ2 換算質量）
    との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比）および目標とする鉛
    溶出量とに応じて、前記加熱処理の温度と時間の少なく
    とも一方を決定することを特徴とする鉛の安定化された
    焼却灰の製造方法。
  3. 【請求項３】 鉛を含有する焼却灰にＳｉ含有物質を添
    加した後、加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製
    造する方法であって、前記加熱処理温度および目標とす
    る鉛溶出量とに応じて、前記Ｓｉ含有物質添加量と時間
    の少なくとも一方を決定することを特徴とする鉛の安定
    化された焼却灰の製造方法。
  4. 【請求項４】 Ｓｉ含有物質添加後の焼却灰中のＣａ
    （ＣａＯ換算質量）とＳｉ（ＳｉＯ2 換算質量）との比
    （ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比）が１以下であることを特徴
    とする請求項２または請求項３に記載の鉛の安定化され
    た焼却灰の製造方法。
  5. 【請求項５】 鉛を含有する被焼却物にＳｉ含有物質を
    添加して焼却した後、生成した焼却灰を加熱処理して、
    鉛の安定化された焼却灰を製造する方法であって、加熱
    処理前の焼却灰中のＣａ（ＣａＯ換算質量）とＳｉ（Ｓ
    ｉＯ2 換算質量）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比）お
    よび目標とする鉛溶出量とに応じて、前記加熱処理の温
    度と時間の少なくとも一方を決定することを特徴とする
    鉛の安定化された焼却灰の製造方法。
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