JP2004113862A

JP2004113862A - 飛灰または飛灰含有焼却灰の溶融方法

Info

Publication number: JP2004113862A
Application number: JP2002277346A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Fukuoka; 福岡　勝美; Tsuneo Iwamizu; 岩水　恒夫; Yoshitaka Sato; 佐藤　芳隆; Mitsuo Yamada; 山田　三男
Original assignee: Kyowa Exeo Corp
Current assignee: Kyowa Exeo Corp
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】焼却灰等が溶融炉内に蓄積したり、未溶融のまま溶融炉外に排出されたりするのを防止することにある。
【解決手段】加熱手段（バーナ）７ｃを有する溶融炉７内で焼却灰等を溶融する溶融方法であって、焼却灰等に対して、テルミット剤が２〜２５重量％、ベントナイトが５〜５０重量％となるように、これらのテルミット剤およびベントナイトを焼却灰等に混在させた後に、このテルミット剤およびベントナイトを含有する焼却灰等を溶融炉７に投入して溶融するように構成している。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛灰または飛灰含有焼却灰をテルミット反応を利用して溶融処理する飛灰または飛灰含有焼却灰の溶融方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等の一般廃棄物や産業廃棄物は、これまで埋立処理されていたものでも、埋立地の枯渇や環境破壊等の問題から、次第に焼却処理されるようになってきている。しかし、焼却処理を行った場合でも、その処理生成物である焼却灰や、排ガスから捕集される飛灰に、重金属類やダイオキシン類等の含れる率が高いため、これらをそのまま埋立処理するには問題がある。
【０００３】
このため、近年、飛灰または飛灰含有焼却灰を溶融炉に投入し、高温雰囲気下等において溶融状態になるまで加熱することにより、ダイオキシン類等の有害物質の無害化を図るとともに、焼却灰等の減容化を図る各種の溶融方法が開発されている。
【０００４】
この溶融方法を実施するものとしては、例えば化石燃料の燃焼による熱を利用したものとして表面溶融炉がある。この表面溶融炉は、バーナによる直火で、飛灰または飛灰含有焼却灰の表面部を加熱して、その表面部から溶融させようとするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の溶融方法においては、飛灰または飛灰含有焼却灰として種々の融点のものを溶融することになるため、例えば上記表面溶融炉を用いた場合には溶融炉内に供給された焼却灰等のうち表面部における融点の低いものが先に溶融して排出口から流出することになる。このため、融点の高い未溶融の焼却灰等が溶融スラグに巻き込まれて溶融炉外に流出されるおそれがある。
また、溶融炉の底部に供給された焼却灰等については、その上方からの加熱によって焼結化し、バーナの直火によっては容易に溶融し得ないものとなって、溶融炉内に蓄積されるおそれがある。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、飛灰または飛灰含有焼却灰が溶融炉内に蓄積したり、未溶融のまま溶融炉外に排出されたりするのを防止することのできる飛灰または飛灰含有焼却灰の溶融方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、加熱手段を有する溶融炉内で飛灰または飛灰含有焼却灰を溶融する飛灰または飛灰含有焼却灰の溶融方法であって、上記飛灰または飛灰含有焼却灰に対して、テルミット剤が２〜２５重量％、ベントナイトが５〜５０重量％となるように、これらのテルミット剤およびベントナイトを上記飛灰または飛灰含有焼却灰に混在させた後に、このテルミット剤およびベントナイトを含有する飛灰または飛灰含有焼却灰を上記溶融炉に投入して溶融することを特徴としている。
【０００８】
なお、テルミット剤とは、粉末状の酸化鉄と、粉末状のアルミニウムとを一定の割合（酸化鉄とアルミニウムとのモル比が１：２となる割合）で混合したものであり、一定の高温（約１１００℃）に加熱することにより、酸化鉄の還元反応等によるテルミット反応によって大量の熱を発するものである。
【０００９】
また、ベントナイトとは、石英粗面岩及び同質凝灰石等が主としてアルカリ性の熱水作用や風化作用の結果生成されたモンモリロナイト鉱物を７０％以上含有し、水中で著しく膨潤する粘土鉱物である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記テルミット剤は、酸化鉄成分とアルミニウム成分とのモル比が１：２となるように配合された粉末状の酸化鉄含有廃棄物と粉末状のアルミニウム含有廃棄物とによって構成し、複数の可燃性の袋に封入した状態で、上記飛灰または飛灰含有焼却灰に混在させることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記各袋に封入するテルミット剤の量は、１０〜４００ｇであることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、上記ベントナイトは、二酸化ケイ素を７５重量％以上含有し、粒状に形成されていることを特徴としている。
【００１３】
上記請求項１〜４に記載の発明においては、溶融炉内に供給された飛灰または飛灰含有焼却灰等が加熱手段によって加熱されて約１１００℃になると、当該飛灰または飛灰含有焼却灰内に混在するテルミット剤が反応を開始して大量の熱を発し、これにより生じた１３００℃〜１５００℃の高温雰囲気下において、飛灰または飛灰含有焼却灰が溶融することになる。
【００１４】
この場合、テルミット剤が飛灰または飛灰含有焼却灰に対して２〜２５重量％混在していることから、溶融炉内に供給された飛灰または飛灰含有焼却灰が全体的に溶融を開始することになる。
【００１５】
一方、ベントナイトが飛灰または飛灰含有焼却灰に対して５〜５０重量％混在していることから、飛灰または飛灰含有焼却灰の融点が全体的に低下し、上記テルミット剤の反応熱によって、飛灰または飛灰含有焼却灰を確実に溶融することができる。
【００１６】
したがって、テルミット剤およびベントナイトを混在させることによる相乗作用により、飛灰または飛灰含有焼却灰が焼結化して溶融炉内に蓄積されたり、飛灰または飛灰含有焼却灰のうちの未溶融のものが先に溶融した溶融スラグとともに溶融炉外に流出したりするのを防止することができる。
【００１７】
なお、飛灰または飛灰含有焼却灰に対するテルミット剤の添加割合を２〜２５重量％としたのは、２重量％未満であると、飛灰または飛灰含有焼却灰を十分に溶融することが困難になるからであり、２５重量％を超えると、テルミット反応温度が高くなりすぎて、溶融炉の内壁を傷めることになるからである。
【００１８】
また、飛灰または飛灰含有焼却灰に対するベントナイトの添加割合を５〜５０重量％としたのは、５重量％未満であると、飛灰または飛灰含有焼却灰の融点を全体的に十分に下げることが困難になるからであり、５０重量％を超えて添加しても飛灰または飛灰含有焼却灰の融点をそれ以上低下させる効果がほとんど得られない上に、スラグの増加をきたすことになるからである。
【００１９】
請求項２に記載の発明においては、酸化鉄成分が１モル、アルミニウム成分が２モルとなるように配合されたテルミット剤を用いているので、テルミット反応として、次の式（１）および（２）の反応が生じる。
Ｆｅ_２Ｏ_３＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ_２Ｏ_３＋８２９ｋＪ　…　（１）
２Ｆｅ＋３／２Ｏ_２＝Ｆｅ_２Ｏ_３＋８２３ｋＪ　　　　…　（２）
すなわち、酸化鉄１モルと、アルミニウム２モルから、８２９ｋＪ及び８２３ｋＪの反応熱を得ることができる。
【００２０】
また、上記テルミット剤を袋に封入しているので、テルミット反応が確実に発生し得るまとまった量のテルミット剤を飛灰または飛灰含有焼却灰内に散在させることができる。
したがって、飛灰または飛灰含有焼却灰の全体を効率よく、かつ確実に溶融することができる。
【００２１】
さらに、酸化鉄の原料として酸化鉄含有廃棄物を用い、かつアルミニウムの原料としてアルミニウム含有廃棄物を用いているので、これらの廃棄物を、熱源として有効に利用した上で廃棄処分することができるという優れた効果がある。
【００２２】
請求項３に記載の発明においては、袋内へのテルミット剤の封入量を１０〜４００ｇに設定しているので、各袋ごとにテルミット反応を確実に発生させることができる。
また、テルミット剤の封入量を１０〜４００ｇとしたのは、１０ｇ未満であると、テルミット反応が不安定になるおそれがあり、４００ｇ超ではテルミット反応が激しくなって局部的に高温になり過ぎる部分が生じ、溶融炉の内壁に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
【００２３】
請求項４に記載の発明においては、ベントナイトとして二酸化珪素を７５重量％以上含有したものを用いているので、飛灰または飛灰含有焼却灰の融点を効率よく低下させることができる。また、ベントナイトとして粒状に形成したものを用いているので、飛灰または飛灰含有焼却灰に混在させる際や、溶融炉内等において、ベントナイトが粉塵となって舞い上がるのを防止することができる。
【００２４】
なお、ベントナイトとしては、その粒径が３ｍｍ以下のものを主成分とするもで構成することが好ましく、さらには粒径が０．５〜３ｍｍのものを主成分とするもので構成することがより好ましい。
なお、粒径を０．５〜３ｍｍとしたのは、０．５ｍｍ未満であると、ベントナイトが粉塵となって舞い上がるおそれがあるからであり、粒径が３ｍｍを超えると、ベントナイトによる飛灰または飛灰含有焼却灰の融点の低減効果が低下するからである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態としての飛灰または飛灰含有焼却灰の溶融方法について、その方法の実施に直接使用するテルミット式溶融設備とともに、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
テルミット式溶融設備は、図１に示すように、計量手段１と、袋詰装置２と、制御手段３と、灰分ホッパ４と、搬送コンベヤ５と、投入コンベヤ６と、溶融炉７と、ベントナイトホッパ８とを備えた構成になっている。
【００２７】
計量手段１は、飛灰または飛灰含有焼却灰（以下この発明の実施の形態において「焼却灰等」という）およびベントナイトを溶融炉７に搬送する途中に設置されたものであって、溶融炉７に投入する焼却灰等およびベントナイトの重量を計量するようになっている。
【００２８】
この計量手段１は、計量コンベヤ１１と、この計量コンベヤ１１を下から支えるロードセル（荷重変換器）１２とを備えた構成になっている。計量コンベヤ１１は、円筒状のハウジング１１ａと、搬送用のスクリュ１１ｂと、このスクリュ１１ｂを回転駆動する電動モータ１１ｃとを備えている。ハウジング１１ａには、基端側に投入口１１ｄが設けられ、先端側に搬出口１１ｅが設けられている。電動モータ１１ｃは、その起動および停止が制御手段３によって制御されるようになっている。
【００２９】
ロードセル１２は、例えばひずみ量を電気的な信号に変換する方式のもので構成されており、この信号を制御手段３で検出することにより、計量コンベヤ１１の全体の重量を検出するようになっている。
【００３０】
すなわち、ハウジング１１ａ内のデッドスペースに焼却灰等およびベントナイトが充填された状態を前提とし、スクリュー１１ｂで焼却灰等およびベントナイトを搬送されている状態の計量コンベヤ１１の全重量をロードセル１２で測定し、この重量からスクリュー１１ｂ部に焼却灰等およびベントナイトがない状態の計量コンベヤ１１の全重量を差し引くことにより、計量コンベヤ１１が搬送している焼却灰等およびベントナイトの重量を検出し、さらにスクリュー１１ｂの回転数を加味することにより、焼却灰等およびベントナイトの供給量（単位時間当たりの供給重量）を算出できるようになっている。ただし、この計算は、制御手段３によってなされることになる。
【００３１】
なお、図１においては、２つのロードセル１２で計量コンベヤ１１を下から支えるように構成したが、直線上にない３つのロードセル１２によって計量コンベヤ１１を下から支えるように構成してもよい。
【００３２】
上記焼却灰等は、一般廃棄物や産業廃棄物を焼却処理した後に生じたものである。この焼却灰等は、粉砕、乾燥、磁選による鉄分等の磁性物の排除、篩い分けによる粗大物の排除等の前処理がなされた後のものが灰分ホッパ４内に投入されて一時的に蓄えられるようになっている。
【００３３】
灰分ホッパ４は、その底部に設けられたロータリーバルブ等の排出計量手段４１によって、内部に蓄えられた焼却灰等を古いものから順に外部に排出するようになっている。排出計量手段４１は、その回転数等が制御手段３によって制御されるようになっており、これにより焼却灰等の排出量が調整されるようになっている。
【００３４】
排出計量手段４１から排出された焼却灰等は、フライトコンベヤ、スクレーパコンベヤ、エンマッセコンベヤ、ディスクコンベヤ、バケットコンベヤ、ケースコンベヤ、スクリューコンベヤ、ベルトコンベヤ等の搬送コンベヤ（搬送手段）５によって計量手段１の投入口１１ｄまで搬送されるようになっている。
【００３５】
一方、ベントナイトは、石英粗面岩及び同質凝灰石等が主としてアルカリ性の熱水作用や風化作用の結果生成されたモンモリロナイト鉱物を７０％以上含有し、水中で著しく膨潤する粘土鉱物であり、この実施の形態では新潟県で産出された下記表１の成分のものが用いられている。
【００３６】
【表１】

【００３７】
このベントナイトは、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）が７５重量％以上で、主として３ｍｍ以下の粒径に造粒されたものがベントナイトホッパ８内に投入されて一時的に蓄えられた後、当該ベントナイトホッパ８の底部に設けられたロータリーバルブ等の排出計量手段８１を介して搬送コンベヤ５に供給されるようになっている。
【００３８】
排出計量手段８１は、その回転数等が制御手段３によって制御されるようになっており、これによりベントナイトの搬送コンベヤ５への供給量が焼却灰等に対して所定の割合となるように調整されるようになっている。この場合、ベントナイトの供給量は、排出計量手段４１からの焼却灰等の供給量に対して５〜５０重量％の範囲にすることが好ましい。
【００３９】
搬送コンベヤ５は、その駆動手段５１の起動および停止が制御手段３によって制御されるようになっており、計量手段１に供給すべき焼却灰等およびベントナイトの量が調整可能になっている。
【００４０】
計量コンベヤ１１の搬出口１１ｅから搬出された焼却灰等およびベントナイトは、搬送コンベヤ５と同じ型式の投入コンベヤ（搬送手段）６によって溶融炉７の投入ホッパ７１に搬送されるようになっている。投入コンベヤ６は、その駆動手段６１の起動および停止が制御手段３によって制御されるようになっており、投入ホッパ７１への搬送量が調整可能になっている。
【００４１】
上記袋詰装置２は、テルミット剤の成分である酸化鉄が１モル、アルミニウムが２モルの割合となるように、それぞれ粉末状にされた酸化鉄含有廃棄物およびアルミニウム含有廃棄物を、燃焼可能なポリエチレン等の樹脂製の袋に充填して密封するようになっている。なお、この実施の形態においては、アルミニウム含有廃棄物として、いわゆるアルミドロスＡを用い、酸化鉄含有廃棄物として、いわゆる赤泥Ｂを用いている。
【００４２】
すなわち、袋詰装置２は、図２に示すように、アルミドロスＡを蓄えるアルミホッパ２１と、赤泥Ｂを蓄える酸化鉄ホッパ２２と、第１計量ターンテーブル２３と、第２計量ターンテーブル２４と、供給ターンテーブル２５と、密封装置２６とを備えている。
【００４３】
第１計量ターンテーブル２３は、回転円板部２３０と、固定円板部２３１とを上下に積層させたもので構成されている。回転円板部２３０は、水平に設置された固定円板部２３１上を軸心回りに回転駆動されるようになっており、その軸心を中心とする円周上には６つの円形貫通孔からなる定量升（定量孔部）２３ａが等間隔に備えられている。各定量升２３ａは、その下端開口部が通常は固定円板部２３１によって塞がれており、固定円板部２３１における第１供給ステージ２３ｂの位置に移動した際に、固定円板部２３１に形成された図示しない貫通孔を介して第１供給パイプ２８ａに連通するようになっている。
【００４４】
また、アルミホッパ２１は、その下端供給部が各定量升２３ａと同一の円周上の位置に配設されており、回転円板部２３０が所定の角度（この実施の形態の場合は６０度）回転するごとに、アルミドロスＡを各定量升２３ａに供給するようになっている。なお、回転円板部２３０上から盛り上がるように過剰に供給されたアルミドロスＡは、スクレーパ２７によって取り除かれて正規の量となるようになっている。
【００４５】
第２計量ターンテーブル２４は、第１計量ターンテーブル２３と同様に構成された回転円板部２４０、固定円板部２４１、定量升２４ａ及びスクレーパ２７を備えている。ただし、各定量升２４ａは、固定円板部２４１における第２供給ステージ２４ｂの位置に移動した際に、固定円板部２４１に形成された図示しない貫通孔を介して第２供給パイプ２８ｂに連通するようになっている。また、酸化鉄ホッパ２２は、その下端供給部が各定量升２４ａと同一の円周上の位置に配設されており、回転円板部２４０が所定の角度（この実施の形態の場合は６０度）回転するごとに、赤泥Ｂを各定量升２４ａに供給するようになっている。
【００４６】
また、第１計量ターンテーブル２３の定量升２３ａと、第２計量ターンテーブル２４の定量升２４ａの容積は、それぞれアルミニウム成分が２モル、酸化鉄成分が１モルとなるような比率に設定されている。そして、定量升２３ａ、２４ａで計量されるアルミドロスＡと赤泥Ｂの合計重量は、１０〜４００ｇの範囲に設定することが好ましい。
すなわち、１０ｇ未満であると、テルミット反応が不安定になるおそれがあり、４００ｇ超ではテルミット反応が激しくなって局部的に高温になり過ぎる部分が生じ、溶融炉７の内壁に悪影響を及ぼすことがあり得るからである。
【００４７】
供給ターンテーブル２５も、第１及び第２計量ターンテーブル２３、２４と同様に、回転円板部２５０と固定円板部２５１とを備えたもので構成されている。回転円板部２５０は、固定円板部２５１によって水平方向に支持された状態で軸心回りに回転駆動されるようになっており、その軸心を中心とする円周上には６つの円形貫通孔からなる収容孔部２５ａが等間隔に設けられている。
【００４８】
各収容孔部２５ａは、回転円板部２５０が一定の方向に所定角度回転して第１角度位置２５ｂに移動した際に第１供給パイプ２８ａの真下に位置して定量升２３ａからアルミドロスＡの供給を受け、更に回転円板部２５０が同一方向に所定角度（この実施の形態では１８０度）回転して第２角度位置２５ｃに移動した際に第２供給パイプ２８ｂの真下に位置して定量升２４ａから赤泥Ｂの供給を受けるようになっている。これにより、各収容孔部２５ａには、上述した割合のアルミニウム成分と酸化鉄成分とからなるテルミット剤が収容された状態になる。
【００４９】
また、供給ターンテーブル２５の上記固定円板部２５１には、上記第２角度位置２５ｃから所定角度（この実施の形態では１２０度）回転した第３角度位置２５ｄに、収容孔部２５ａと供給流路２５ｅとを連通する図示しない貫通孔が設けられている。
すなわち、固定円板部２５１は、各収容孔部２５ａの下端開口部を通常は塞いだ状態になっているが、各収容孔部２５ａが第３角度位置２５ｄの位置に移動した際には、貫通孔を介して収容孔部２５ａと供給流路２５ｅとを連通させ、収容孔部２５ａ内のテルミット剤を供給流路２５ｅに供給するようになっている。
【００５０】
密封装置２６は、ロール状に巻かれた状態から繰り出されるポリエチレン製の包装フィルム２６ａによって袋２６ｂを形成し、当該袋２６ｂに上記テルミット剤を順次充填して密封することにより、袋詰めテルミット剤２６ｆを製造するようになっている。この密封装置２６は、主要工程部として、山折り部２６ｃと、Ｌ字ヒートシール部２６ｄと、切断部２６ｅと、図示しない排出ダクトとを備えた構成になっている。
【００５１】
山折り部２６ｃは、帯状に形成された包装フィルム２６ａの長手方向に沿う一方の縁と他方の縁とを合わせた状態に折り重ねようになっている。
Ｌ字ヒートシール部２６ｄは、包装フィルム２６ａの上記一方の縁部と他方の縁部を熱溶着により貼り合わせると共に、袋２６ｂの底部に相当する部分を熱溶着により貼り合わせることによって、全体としてＬ字状の溶着部を形成し、これにより上部が開口する袋２６ｂを形成するようになっている。
また、アルミドロスＡおよび赤泥Ｂからなるテルミット剤は、袋２６ｂが形成された直後に、当該袋２６ｂ内に供給されることになる。
【００５２】
すなわち、上述した回転円板部２３０、２４０、２５０のそれぞれの回転のタイミングと、山折り部２６ｃおよびＬ字ヒートシール部２６ｄによる袋２６ｂを製造するタイミングとが制御手段３によって制御され、袋２６ｂが製造されるごとに、供給流路２５ｅから袋２６ｂ内にテルミット剤が供給されるようになっている。
【００５３】
なお、上記袋２６ｂの底部に相当する部分を熱溶着することによって、その直下に位置する袋２６ｂの開口部に相当する部分が密封された状態になる。したがって、Ｌ字ヒートシール部２６ｄの下側では、テルミット剤が密封された袋詰めテルミット剤２６ｆが順次製造されることになる。
【００５４】
切断部２６ｅは、袋２６ｂにおける開口部の熱溶着部を上下方向の中央位置で切断することにより、個々に分割された袋詰めテルミット剤２６ｆを得るようになっている。
個々に分割された袋詰めテルミット剤２６ｆは、排出ダクト（図示せず）から投入コンベア６に供給されることになる。
【００５５】
また、投入コンベヤ６に供給される袋詰めテルミット剤２６ｆの量は、灰分ホッパ４から供給される焼却灰等の量に対して所定の量となるように制御手段３によって制御されるよいうになっている。なお、袋詰めテルミット剤２６ｆの投入量は、焼却灰等の供給量に対して、３〜３０重量％の範囲に設定することが好ましい。これは、３重量％未満であると、テルミット反応によって飛灰または飛灰含有焼却灰を十分に溶融することが困難になるおそれがあるからであり、３０重量％を超えると、テルミット反応温度が高くなりすぎて、溶融炉７の内壁を傷めるおそれがあるからである。
なお、アルミニウムと酸化鉄とによってテルミット剤を構成した場合は、このテルミット剤の量は焼却灰等に対して２〜２５重量％の範囲に設定することが好ましい。
【００５６】
投入コンベヤ６から供給される焼却灰等、ベントナイト及び袋詰めテルミット剤２６ｆの混合物である溶融処理材は、図１に示すように、一度、溶融炉７に一体的に併設された投入ホッパ７１内に蓄えられることになる。
投入ホッパ７１の底部には、溶融炉７内に連通する開口部７１ａが形成されており、この開口部７１ａに対向する位置には、投入ホッパ７１内の溶融処理材を溶融炉７内へと投入するプッシャ７２が設けられている。なお、プッシャ７２による溶融処理材の投入量も制御手段３によって制御されるようになっている。
また、投入ホッパ７１には、溶融処理材のレベルを検知する図示しない下限レベルスイッチ及び上限レベルスイッチが設けられている。
【００５７】
他方、溶融炉７は、開口部７１ａから連続して上記溶融処理材が供給される底面７ａが傾斜面によって形成され、当該底面７ａの下部には、溶融スラグの排出口７ｂが形成されている。さらに、底面７ａに対向する天井部には、バーナ（加熱手段）７ｃが設けられている。このバーナ７ｃは、灯油等の燃料を燃焼させることによって、テルミット剤をその反応温度まで高める他、溶融処理材の溶融温度を最適な状態に制御するようになっている。
【００５８】
また、上記溶融炉７の排出口７ｂの下方には、底部に水を蓄えた図示しないスラグ排出コンベヤが設置され、このコンベヤによって移送された水砕スラグが図示しないスラグバンカに蓄えられるようになっている。
【００５９】
次に、この発明の一実施の形態としての焼却灰等の溶融方法について説明する。
すなわち、この焼却灰等の溶融方法は、バーナ７ｃを有する溶融炉７内で焼却灰等を溶融処理する方法であり、焼却灰等に、当該焼却灰等に対して、袋詰めテルミット剤２６ｆを３〜３０重量％、ベントナイトを５〜５０重量％となるように混在させた後に、この袋詰めテルミット剤２６ｆおよびベントナイトを有する焼却灰等を溶融炉７に供給して溶融する方法である。
【００６０】
次に、上記のように構成されたテルミット式溶融設備および溶融方法における作用効果について説明する。
【００６１】
テルミット式溶融設備の全システムが作動すると、まず焼却灰等について乾燥処理、粉砕処理等の前処理がなされた後、その処理後の焼却灰等が灰分ホッパ４に供給される。灰分ホッパ４からは、制御手段３からの制御信号にしたがって、最適量の焼却灰等が搬送コンベヤ５に供給される。
他方、ベントナイトホッパ８からは、制御手段３からの制御信号にしたがって、最適量のベントナイトが搬送コンベヤ５に供給される。
【００６２】
搬送コンベヤ５によって搬送されてきた焼却灰等およびベントナイトは、計量手段１で計量されながら、制御手段３からの制御信号にしたがって、投入ホッパ７１に投入すべき最適の量のものが投入コンベヤ６に送られる。
【００６３】
また、袋詰装置２からは、制御手段３からの制御信号にしたがって、灰分ホッパ４から供給される焼却灰等に対して、最適な量の袋詰めテルミット剤２６ｆが投入コンベヤ６に供給されることになる。
【００６４】
そして、焼却灰等と、ベントナイトと、袋詰めテルミット剤２６ｆとの混合物である溶融処理材は、投入ホッパ７１内に連続して供給されることになる。投入ホッパ７１では、上記溶融処理材がプッシャ７２によって、間欠的に溶融炉７内に送り込まれる。溶融炉７内に供給される溶融処理材の量は、溶融炉７内の温度等の情報に基づいて制御手段３によって最適な量となるように制御される。
【００６５】
溶融炉７内に供給されたテルミット剤は、約１１００℃まで加熱されると、テルミット反応を開始して大量の熱を発し、これにより生じた１３００℃〜１５００℃の高温雰囲気のもとで焼却灰等を溶融させることになる。この場合、テルミット剤が焼却灰等に対して３〜３０重量％混在していることから、溶融炉７内に供給された焼却灰等が全体的に溶融を開始することになる。
【００６６】
一方、ベントナイトが焼却灰等に対して５〜５０重量％混在していることから、焼却灰等の融点が全体的に低下し、当該焼却灰等の全体が確実に溶融することになる。
【００６７】
したがって、焼却灰等にテルミット剤およびベントナイトを混在させたことによる相乗作用により、焼結化した焼却灰等が溶融炉７内に蓄積したり、融点の低い焼却灰等が溶融スラグとなって未溶融の焼却灰等を巻き込んで流出したりするのを防止することができる。
【００６８】
また、テルミット剤を複数の可燃性の袋２６ｂに封入した状態で、焼却灰等に混在させているので、反応温度に達した時点で各袋２６ｂ内のテルミット剤が確実に反応することになる。
したがって、焼却灰等の全体を効率よく、かつ確実に溶融することができる。
【００６９】
さらに、アルミニウムの原料としてアルミドロスＡを用い、酸化鉄の原料として赤泥Ｂを用いているので、これらの廃棄物を、熱源として有効に利用した上で廃棄処分することができるという優れた効果がある。
【００７０】
また、袋２６ｂ内へのテルミット剤の封入量を１０〜４００ｇに設定しているので、各袋２６ｂごとに、焼却灰等の溶融に必要な反応熱を発し得ることができるとともに、局部的に高温になり過ぎる部分が生じて溶融炉７の内壁を傷めるのを防止することができる。
【００７１】
またさらに、ベントナイトとして二酸化珪素を７５重量％以上含有したものを用いているので、焼却灰等の融点を効率よく低下させることができる。また、ベントナイトとして粒径が３ｍｍ以下の粒状に形成したものを用いているので、焼却灰等に混在させる際や、溶融炉内等において、ベントナイトが粉塵となって舞い上がるのを防止することができる。
【００７２】
なお、ベントナイトとしては、粒径が０．５〜３ｍｍのものを主成分とするものを用いることがより好ましい。この場合、粒径を０．５〜３ｍｍとしたのは、０．５ｍｍ未満であると、ベントナイト粉塵となって舞い上がるおそれがあるからであり、粒径が３ｍｍを超えると、ベントナイトによる飛灰または飛灰含有焼却灰の融点を低下させる効果が低くなるからである。
【００７３】
一方、袋詰装置２によって、テルミット剤を袋２６ｂ内に充填して密封する作業を全自動で行うことができるので、人手によって袋詰めする場合に比べて、袋詰めされたテルミット剤の量のばらつきの低減、コストの低減等を図ることができる。また、袋詰めされるテルミット剤の量のばらつきを低減することができることから、テルミット反応の安定性を向上させることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、テルミット剤が飛灰または飛灰含有焼却灰に対して２〜２５重量％混在していることから、溶融炉内に供給された飛灰または飛灰含有焼却灰が全体的に溶融を開始することになる。一方、ベントナイトが飛灰または飛灰含有焼却灰に対して５〜５０重量％混在していることから、飛灰または飛灰含有焼却灰の融点が全体的に低下し、上記テルミット剤の反応熱によって、飛灰または飛灰含有焼却灰を確実に溶融することができる。
【００７５】
したがって、テルミット剤およびベントナイトを混在させることによる相乗作用により、飛灰または飛灰含有焼却灰が焼結化して溶融炉内に蓄積されたり、飛灰または飛灰含有焼却灰のうちの未溶融のものが先に溶融した溶融スラグとともに溶融炉外に流出したりするのを防止することができる。
【００７６】
請求項２に記載の発明によれば、酸化鉄成分が１モル、アルミニウム成分が２モルとなるように配合されたテルミット剤を用いているので、酸化鉄１モル、アルミニウム２モルからなるテルミット剤の反応により、８２９ｋＪ及び８２３ｋＪの反応熱を得ることができる。
【００７７】
また、上記テルミット剤を袋に封入しているので、テルミット反応が確実に発生し得るまとまった量のテルミット剤を飛灰または飛灰含有焼却灰内に散在させることができる。
したがって、飛灰または飛灰含有焼却灰の全体を効率よく、かつ確実に溶融することができる。
【００７８】
さらに、酸化鉄の原料として酸化鉄含有廃棄物を用い、かつアルミニウムの原料としてアルミニウム含有廃棄物を用いているので、これらの廃棄物を、熱源として有効に利用した上で廃棄処分することができるという優れた効果がある。
【００７９】
請求項３に記載の発明によれば、袋内へのテルミット剤の封入量を１０〜４００ｇに設定しているので、各袋ごとにテルミット反応を確実に発生させることができる。
【００８０】
請求項４に記載の発明によれば、ベントナイトとして二酸化珪素を７５重量％以上含有したものを用いているので、飛灰または飛灰含有焼却灰の融点を効率よく低下させることができる。また、ベントナイトとして粒状に形成したものを用いているので、飛灰または飛灰含有焼却灰に混在させる際や、溶融炉内等において、ベントナイトが粉塵となって舞い上がるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施に直接使用する装置の一例として示したテルミット式溶融設備のブロック図である。
【図２】同テルミット式溶融設備における袋詰手段を示す概念図である。
【符号の説明】
７　溶融炉
７ｃ　加熱手段（バーナ）
２６ｂ　袋
２６ｆ　袋詰めテルミット剤
Ａ　アルミドロス（アルミニウム含有廃棄物）
Ｂ　赤泥（酸化鉄含有廃棄物）

Claims

加熱手段を有する溶融炉内で飛灰または飛灰含有焼却灰を溶融する飛灰または飛灰含有焼却灰の溶融方法であって、
上記飛灰または飛灰含有焼却灰に対して、テルミット剤が２〜２５重量％、ベントナイトが５〜５０重量％となるように、これらのテルミット剤およびベントナイトを上記飛灰または飛灰含有焼却灰に混在させた後に、このテルミット剤およびベントナイトを含有する飛灰または飛灰含有焼却灰を上記溶融炉に投入して溶融することを特徴とする飛灰または飛灰含有焼却灰の溶融方法。
上記テルミット剤は、酸化鉄成分とアルミニウム成分とのモル比が１：２となるように配合された粉末状の酸化鉄含有廃棄物と粉末状のアルミニウム含有廃棄物とによって構成し、複数の可燃性の袋に封入した状態で、上記飛灰または飛灰含有焼却灰に混在させることを特徴とする請求項１に記載の飛灰または飛灰含有焼却灰の溶融方法。
上記各袋に封入するテルミット剤の量は、１０〜４００ｇであることを特徴とする請求項２に記載の飛灰または飛灰含有焼却灰の溶融方法。
上記ベントナイトは、二酸化ケイ素を７５重量％以上含有し、粒状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の飛灰または飛灰含有焼却灰の溶融方法。