JP2005029836A

JP2005029836A - ロータリーキルンによる廃棄物処理方法

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Publication number: JP2005029836A
Application number: JP2003195892A
Authority: JP
Inventors: Masazumi Iwata; 政澄岩田; Shigeru Morishita; 茂森下; Yasuhiko Noda; 康彦野田; Koji Sano; 幸治佐野
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: JP4525009B2

Abstract

【課題】金属酸化物を含有するダストやスラッジ等のロータリーキルンによる還元または溶融還元の際に、廃プラスチック類、廃油、炭素含有汚泥、廃液等の廃棄物を有効に利用する方法を提供する。
【解決手段】主燃料および還元材をロータリーキルン４に供給して鉄、亜鉛、鉛並びにカドミウムなどの金属酸化物を含有するダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、廃プラスチック類を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入する。炭素含有汚泥および／または廃油を廃プラスチック類に代えて投入してもよいし、廃プラスチック類と同時に投入してもよい。廃プラスチック類などに含まれる塩素を利用して亜鉛、鉛、カドミウムなどの金属酸化物を塩化物に変換し、蒸発除去することもできる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金属酸化物を含有するダストやスラッジ等のロータリーキルンによる還元または溶融還元の際に、廃プラスチック類、廃油、炭素含有汚泥、廃液等の廃棄物を熱源および還元材として利用するロータリーキルンによる廃棄物処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄工程等から発生する酸化鉄その他の酸化金属を含むダストやスラッジを鉄鋼原料として再資源化するためには、鉄鋼原料として有害な亜鉛、カドミウム等の低沸点金属を除去することが必要である。そのために、通常は、これら低沸点金属を高温で還元蒸発または塩化揮発（蒸発）させて除去する方法が採用されるが、その際、ダスト、スラッジ類を高温で処理しなければならず、多大な処理費用を要する。
【０００３】
ところで、廃プラスチック類は、約７０％が石油に由来するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンであり、Ｃ：３０〜６０％、Ｈ：５〜１５％程度含んでおり、廃油も、原油を蒸留、精製して得られる各種の油を主成分として有している。また、炭素含有汚泥は、還元材であるＣを含有している。したがって、前記低沸点金属の高温での還元処理に必要な還元材および燃料を廃プラスチック類や、廃油、炭素含有汚泥等の廃棄物を利用して補うことができれば、ダストやスラッジ類を鉄鋼原料として資源化するとともに、廃棄物を有効に利用することができ、前記資源化ならびに廃棄物の処理に必要な費用の削減が可能となる。そのため、従来から数多くの技術検討がなされてきた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、廃プラスチック破砕物と亜鉛、鉛等の有用金属（酸化物）含有ダストを加熱しながら混練成形した粒状体を竪型炉（金属融解炉）の羽ロから吹き込み、燃焼、還元する技術が開示されている。これにより、廃プラスチックをコークス粉に代えて還元材および燃料として使用することができるとしている。
【０００５】
また、廃プラスチックを粒状にして高炉の羽口から吹き込み、還元材や熱源として利用する技術も公知である。
【０００６】
しかし、前掲の特許文献１に記載の技術では、廃プラスチックを破砕し、熱を加えて前記ダストと混錬成形しなければならず、多額の設備費が必要であり、廃プラスチックを高炉の羽口から吹込む場合も、廃プラスチックを微粒化する設備や吹込装置が必要である。また、これらの従来技術は高炉や竪型炉において廃プラスチックを還元材として利用する方法であって、ロータリーキルンによる廃プラスチックの還元材としての利用にはそのままでは適用できない。
【０００７】
なお、前記高炉や竪型炉で廃プラスチックを利用する際、一般的には、熱分解して塩素を生成する塩化ビニール（ＰＶＣ）等の塩素含有プラスチックを取り除くか、塩素を除去している。ダイオキシンの生成防止や耐火物の損傷防止、あるいは、排出されるガスの処理設備等における塩化水素による腐食防止のためで、例えば、前記特許文献１に記載の技術では、廃プラスチック中の塩素は、混錬成形時の温度を２２０〜３００℃とすることで分離される。
【０００８】
これに対して、塩素を有害成分ではなく有効成分として利用する塩化焙焼法がある。この方法は、亜鉛等の低沸点金属の酸化物を含有するダスト類に塩化カルシウム等の塩化物を添加し、低沸点金属成分を塩素化合物とすることにより単体金属より低い温度で蒸発させ、容易に鉄などの高沸点金属と分離する方法である。
【０００９】
例えば、特許文献２には、循環流動炉により廃プラスチック類の塩素を利用して低沸点金属を蒸発させて、鉄等の高沸点金属と亜鉛等の低沸点金属を分別して回収する方法が提案されている。しかし、亜鉛等の低沸点金属を分離した後に回収されるのは酸化鉄であり、製鋼工程ではスラグとなるため、鉄源として使用できない。また、前記酸化鉄中の亜鉛化合物の含有率は１０質量％以下なので、高炉原料としても利用できるものではない。
【００１０】
特許文献３には、一般廃棄物および産業廃棄物に、粉砕、乾燥、分別（有価金属、不燃物の分別除去）および減容成形の処理を施してＲＤＦ（固形燃料）とし、これを燃焼させて廃棄物中の有機物をＣＯとＨ_２を主成分とするエネルギーガスとして回収するとともに、灰分と金属類を溶融物として回収するガス化溶融方法が開示されている。また、特許文献４には、都市ごみ、プラスチック廃棄物、産業スラッジなど、各種の廃棄物を流動層ガス化炉で低温でガス化し得られるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高温でガス化し、低カロリーまたは中カロリーガスを得る方法が開示されている。灰分はスラグ化し、鉄その他の有価金属は未酸化状態で回収する。
【００１１】
しかし、これらの方法は、廃棄物のガス化による有効利用を目的とするものであり、酸化鉄その他の酸化金属を含むダストやスラッジの再資源化に直ちに適用できる方法ではない。また、一般に、ガス化溶融炉で回収したガスを系外で利用するには、配管、送風機等の供給設備およびその運転エネルギーが必要となり、燃焼してボイラーでエネルギーを回収し、発電する場合には、ボイラーでの放熱ロス、使用機器や、発電装置でのエネルギーロスが発生する。処理プロセス内で、一旦ガス化炉から回収し、同炉内で用いるとしても、回収のための装置を経由するので、やはりエネルギーロスが発生する。
【００１２】
中空円筒状のロータリーキルンでの廃棄物の有効利用についても、従来から多くの検討がなされ、一部実用化もされている。
【００１３】
例えば、セメントキルンなど、直径（内径）Ｄと長さＬの比（Ｌ／Ｄ）が５以上の長いロータリーキルンでは、炉内ガスと被処理物が対向して流れる方式（向流型）となっており、廃タイヤや廃プラスチック類を、原料投入口から、有姿のまま（破砕等せずに）、または数十センチメートルの大きさに破砕して投入し、あるいは、それとは反対の被処理物排出側から、直径２０ｍｍ以下程度に微粒化して、吹込ノズルを使ってキルン内に吹込む方法が提案されている。
【００１４】
特許文献５には、ロータリーキルンにより生石灰・焼ドロマイトを製造する際に、廃プラスチック粒子（直径２０ｍｍ以下）を燃料の一部として炉内に吹込み燃焼させる方法が、また、特許文献６には、ペレット製造設備におけるグレートキルン型焼成炉に廃タイヤ等のゴム系廃棄物（平均粒径５ｍｍ以下）を補助燃料としてキルンバーナまたはそれと併設された吹込ノズルに導入する方法が提案されている。
【００１５】
これらの炉では廃プラスチックや廃タイヤの燃焼熱が炉内で利用されている。しかし、生石灰・焼ドロマイトの製造、ペレットの製造では、還元性雰囲気は必要とされないので、廃プラスチックや廃タイヤは還元材としては利用されていない。
【００１６】
ロータリーキルンで、しかも、酸化鉄その他の酸化金属を含むダストやスラッジを、鉄鋼原料としての再資源化に有害な亜鉛、カドミウム等の低沸点金属を除去するために還元性雰囲気で高温処理する際に、廃プラスチック等の廃棄物を有効に利用しようとしても、前述したように、従来の技術をそのまま適用することはできない。さらに、以下に述べるような問題がある。
【００１７】
前記向流型のロータリーキルンでは、被処理物が投入される入側で排ガスが排出されるため、被処理物と同時に廃プラスチックなどの廃棄物を投入すると、廃棄物中のガス化した成分が炉内で燃焼せずに排ガス系へ同伴され、バグフィルターなどに付着して濾布を焼損させるなどのトラブルを起こすという問題がある。
【００１８】
また、向流型のロータリーキルン、並流型のロータリーキルン（炉内ガスと被処理物が同じ方向に流れる方式のキルン）に関係なく、廃プラスチックの多様な性状に起因して、安定した熱利用が難しいという問題もある。すなわち、廃プラスチック類は、硬質で重いもの、軟質でフィルム状の薄く、軽いもの、発泡しているものなど、その性状が様々であり、それらの混在割合が集荷毎に異なるため、微細に破砕してもロータリーキルン内に吹き込むと飛距離が変わり、炉内に着地する位置が一定せず、さらに、燃焼時の火炎の長さが変動するなどして、炉内温度分布が変動する。特に、並流型で、直径Ｄと長さＬの比（Ｌ／Ｄ）が５以下の短いロータリーキルンに廃プラスチック類を吹き込む場合は、炉内ガスに同伴されて炉外で燃焼するものが増え、熱の利用効率が悪い。
【００１９】
前記炉内温度分布が変動しないように、廃プラスチック類の成分、粒度、比重などを一定にするには、集荷された廃プラスチック類に含まれる金属屑、無機物等の異物を徹底的に除去するとともに、硬質の廃プラスチックと軟質の廃プラスチックとを選別し、かつ、それらを一定割合で配合するとともに、成形、造粒して大きさを均−にする必要があり、設備費用の増大に加え、工程の複雑化を招く。
【００２０】
さらに、ロータリーキルンでは、バーナーの火炎が炉内の燃焼ガスが通過する空間（以下、「フリーボード」という）に形成されており、キルンの主として下方内壁に沿って堆積している被処理物（例えば、ダスト堆積層）との距離が遠く離れているため、火炎からの熱輻射は、炉内（炉壁）の各部で反射して被処理物表層に到達する。そのため、フリーボードが飛散ダストや未燃ガスなどで曇っていると、バーナー火炎からの熱輻射が遮断され、排ガスの温度のみが上昇して投入燃料が有効に使用されないという問題がある。
【００２１】
また、ロータリーキルンは円筒の軸の回りに回転しているので、被処理物の性状、状態によっては、付着物がリング状に形成されて強固に成長し、被処理物の炉内搬送を妨げ、原料の装入が難しくなって操業停止せざるを得ない事態が生じることがある。前記付着物の形成は、金属酸化物を含むダストを還元処理する場合、ダストを炉内へ投入し、昇温して、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅＯを経てＦｅまで還元していく過程で、ＦｅＯが、その融点が１０００〜１１００℃と低いため溶融し、未溶融固体との混合物として炉内（炉壁）に付着することによる。すなわち、ロータリーキルンの回転によって、被処理物は昇温、還元されつつ炉内を搬送されていくが、被処理物の温度が１１００℃付近に達する部分でリング状の付着物が生成する。ダストベッドの中心部の温度は表面に比べて低いので、前記付着物が生成する１１００℃付近の温度の範囲が広く、リング状付着物が広範囲にわたって形成される。
【００２２】
特許文献７には、ダスト・スラッジ類に含まれる有価金属回収処理に際し、ロータリーキルンを往復回転揺動させることによりキルンの左右で被処理物の崩落転動を起こさせながら、炉壁に形成される付着物をリング状にさせずに、徐々に被処理物を排出方向へ搬送する揺動キルンによる還元溶融方法が開示されている。しかし、この方法には、付着物の成長を抑制する方法は示されておらず、形成された付着物がロータリーキルンの揺動によって大きく剥離した場合、キルン排出部でトラブルを起こすという問題がある。
【００２３】
【特許文献１】
特開２００１−２２６７２０号公報
【特許文献２】
特開平６−１３６４５８号公報
【特許文献３】
特開平１０−１４１６２６号公報
【特許文献４】
特開平１０−１２８２８８号公報
【特許文献５】
特許第３１９５１９１号公報
【特許文献６】
特開平９−１７８１３３号公報
【特許文献７】
特開２００２−２１３７１６号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、酸化鉄その他の有価金属を含むダストやスラッジの鉄鋼原料としての再資源化、および廃プラスチックなどの廃棄物の有効利用に関連して、竪型炉や高炉の羽口からの廃プラスチックなどの廃棄物の吹き込み、循環流動炉による廃プラスチック類の塩素を利用した高沸点金属からの低沸点金属の蒸発除去、廃棄物からのエネルギーガスおよび金属・スラグ分別回収など、多くの技術的検討がなされ、実用化もされている。
【００２５】
しかし、中空円筒状のロータリーキルンを用いて前記ダストやスラッジを高温で還元処理する際に、廃プラスチックなどの廃棄物の熱源および還元材としての利用を考えた場合、適用できる技術はなく、さらに、ロータリーキルンへの廃プラスチックの投入に伴い、ガス化した成分による排ガス系でのトラブルの誘発、廃プラスチックの性状の多様性に起因する吹き込み飛距離の変動とそれによる炉内温度分布の変動等の問題がある。
【００２６】
また、飛散ダストや未燃ガスなどによるフリーボードの曇りによりバーナー火炎からの熱輻射が遮断され、投入燃料が有効に使用されず燃料原単位が上昇し、さらに、被処理物の性状、状態によっては、リング状付着物が炉壁の広範囲にわたって形成され、操業に支障を来すというロータリーキルンによる高温還元処理に特有の問題もある。
【００２７】
本発明は、このような従来技術における問題を解決し、酸化鉄その他の酸化金属を含むダストやスラッジを、それに含まれる低沸点金属を除去するために還元性雰囲気で高温処理して、鉄鋼原料として再資源化するに際し、廃プラスチック類、炭素含有汚泥、廃油および廃液を有効に利用するロータリーキルンによる廃棄物処理方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の課題を解決するため種々検討を重ねた結果、廃プラスチック類や炭素含有汚泥、廃油、廃液を酸化鉄その他の酸化金属を含むダストやスラッジと混合してロータリーキルン内へ投入することにより、これら廃棄物を熱源および還元材として利用するとともに、飛散ダストや未燃ガスなどによるフリーボードの曇りや、炉壁へのリング状付着物の形成、という操業上の問題を解決できるとの知見を得た。
【００２９】
本発明の要旨は、下記（１）〜（３）のロータリーキルンによる廃棄物処理方法にある。
【００３０】
（１）主燃料および還元材をロータリーキルンに供給して鉄、亜鉛、鉛並びにカドミウムなどの金属酸化物を含有するダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、廃プラスチック類を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入するロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
【００３１】
前記（１）に記載の処理方法において、廃プラスチック類が塩素含有の廃プラスチック類であってもよい。亜鉛、鉛、カドミウムなどの金属酸化物を塩化物に変換して、単体の沸点より低い温度で容易に蒸発除去することができる。
【００３２】
前記（１）に記載の処理方法において、廃プラスチック類の投入位置近傍における雰囲気温度を７００℃以上に維持すれば、ダストの急昇温に寄与して炉内付着物の生成抑制が可能となる。
【００３３】
前記（１）に記載の処理方法において、廃プラスチック類の投入位置近傍における雰囲気中の酸素濃度を１〜５％に調整すれば、未燃物質を完全燃焼させ、燃焼火炎からの熱輻射も容易にダストヘ与えられるようになるので、さらにダストが急昇温される。この場合、廃プラスチック類の投入位置近傍に、燃焼用空気の代わりに酸素または酸素富化空気を直接供給すれば、より効果的である。
【００３４】
（２）主燃料および還元材をロータリーキルンに供給して鉄、亜鉛、鉛並びにカドミウムなどの金属酸化物を含有するダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、炭素含有汚泥および／または廃油を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入するロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
【００３５】
（３）主燃料および還元材をロータリーキルンに供給して鉄、亜鉛、鉛並びにカドミウムなどの金属酸化物を含有するダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、廃プラスチック類と、炭素含有汚泥および／または廃油を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入するロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
【００３６】
前記（３）に記載の処理方法において、廃プラスチック類と、炭素含有汚泥および／または廃油のうちの何れか一つ以上が塩素を含有するものであってもよい。亜鉛、鉛、カドミウムなどの金属酸化物を塩化物に変換して、低い温度で容易に蒸発除去することができる。
【００３７】
前記（１）〜（３）のうちの何れかに記載の処理方法において、さらに、水または廃液を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入すれば、ロータリーキルン内におけるダストや石炭などの微粒子の飛散を抑制し、バーナー火炎からの熱輻射を効率よく被処理物に伝えることができる。
【００３８】
前記（１）〜（３）のうちの何れかに記載の処理方法で得られる還元鉄は鉄鋼原料として製鉄プロセスへ再利用し、金属成分の少ないスラグは土木用材または、路盤材等に有効利用することができる。
【００３９】
ここで、「ダストおよび／またはスラッジ」とは、主として鉄鋼プロセスで発生する鉄分を多く含む排出物で、一般的には、「ダスト」は排煙処理により得られる微粉状のもの、「スラッジ」は主に圧延工程などから排出される排水の処理により得られる泥状またはケーキ状のものであるが、明確な区別はない。ここでは厳密に区別せずに「ダストおよび／またはスラッジ」といい、またはダストで代表させて、単に「ダスト」ともいう。
【００４０】
「廃プラスチック類」とは、「廃棄物処理法」で定義されている範囲の合成高分子化合物であり、使用済みの、または使用せずに廃棄されたプラスチック類や、製造加工工程で発生した不良品または屑プラスチック類をいう。その種類、形状は問わない。なお、廃タイヤも合成高分子化合物であり、廃プラスチック類に含まれる。
【００４１】
「炭素含有汚泥」とは、例えば、捺染業において排出される炭素（有機化合物として含まれる）を比較的多量に含有する廃水処理汚泥をいう。
【００４２】
「廃油」とは、主として化学プロセスで発生するものや、使用済みの潤滑油、切削油、洗浄油、その他の油をいうが、液状のものに限らず、油混じりのスラッジなども含む。
【００４３】
「廃液」とは、明確な定義はないが、例えば、化学工業で発生する廃酸、廃アルカリ液またはそれらを中和したものをいう。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に、前記（１）〜（３）に記載の本発明のロータリーキルンによる廃棄物処理方法について、詳細に説明する。なお、ダストや還元鉄に含まれる亜鉛等の含有率、廃プラスチック中の塩素の含有率についての「％」は、「質量％」を意味する。
【００４５】
前記（１）に記載のロータリーキルンによる廃棄物処理方法は、主燃料および還元材をロータリーキルンに供給して鉄、亜鉛、鉛並びにカドミウムなどの金属酸化物を含有するダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、廃プラスチック類を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入する方法である。
【００４６】
図１は、本発明のロータリーキルンによる廃棄物処理方法を実施する際に用いる装置の要部の構成例を示す図である。
【００４７】
図１において、廃プラスチック類は、還元材と、ダストおよび／またはスラッジと混合された状態で、装入ホッパー１から切り出され、装入フィーダ２および装入シュート３を経てロータリーキルン４に投入される。
【００４８】
ロータリーキルン４では、金属酸化物を含有するダストおよび／またはスラッジを昇温・還元するための熱源として重油や気体燃料５を、また、還元材として石炭やコークス等を使用している。重油や気体燃料５は燃焼用空気６を供給しバーナー７で燃焼して炉内フリーボード８で火炎９を形成し、その熱輻射によりダストおよび／またはスラッジの昇温を行っている。昇温に伴い、ダストおよび／またはスラッジに含まれる鉄その他の金属が、炭素Ｃとの直接反応や、生成する一酸化炭素（ＣＯ）との反応により還元される。また、余剰の還元材は炉内ダスト堆積山（以下、「ベッド」という）１０の表面、およびベッド１０内部の還元性雰囲気を強化している。通常、還元は固体状態で進行し、または還元の進行とともに被処理物の一部または全部が溶融する。なお、還元処理されたダストおよび／またはスラッジ（還元鉄またはスラグ１１；固体または液体）は、ロータリーキルン４の排出側からスラグ水槽１２内に排出され、排ガスは二次燃焼室１３を経て排ガス処理系へ導かれる。
【００４９】
（１）に記載の処理方法では、このようにダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、廃プラスチック類を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合してロータリーキルンに投入する。
【００５０】
前記ダストおよび／またはスラッジとの混合投入に先立ち、廃プラスチック類を吹込ノズルを使ってロータリーキルン内に吹込む場合を模擬した試験を行い、その挙動を調査した。試験では、図３に示す吹込ノズル１９を用い、吹込エアー２０を流速２０ｍ／ｓとして、ノズル高さｈを変えて試験サンプル２１を飛散させ、飛距離を測定した。なお、試験サンプル２１にはポリプロピレン（２０ｍｍ角×厚さ１．１ｍｍ）を用いた。
【００５１】
試験結果を図４に示す。ノズル高さが４ｍ近くになると飛距離のバラツキが極端に大きくなるが、ロータリーキルン内のガスの流れを考慮すると、廃プラスチック類をロータリーキルン内に吹込んだ場合、その飛散距離が大きく変動することが予測され、廃プラスチックの炉内での燃焼位置が一定せず、炉内温度分布が大きく変動する懸念がある。したがって、廃プラスチックの保有熱をダスト等の昇温に効率よく利用することは極めて難しいと考えられる。また、吹き込んだ廃プラスチック類はダストベッド上に着地し、ガス化、燃焼するため、還元材としてはほとんど利用できないことは明らかである。したがって、廃プラスチック類の吹込ノズルによる吹込みは、特に炉長の短い、しかもガスと被処理物が並行して流れる並流型のダスト還元ロータリーキルンには適していない。
【００５２】
図５は、従来技術によるロータリーキルンにおける廃プラスチック類の利用例を示す図で、廃プラスチックは、１次破砕機１４、２次破砕機２２で破砕された後、一旦廃プラスチックサイロ２３に貯蔵され、そこから切り出されて、廃プラスチック供給装置２４により気送配管２５内を気流搬送され、ロータリーキルン４内に吹き込まれる。仮に、このような従来技術を適用するならば、廃プラスチック類を概ね２０ｍｍ角以下に微粒化する必要があり、少なくとも２段階の破砕工程を必要とする。さらに、微粒化した廃プラスチック類を気送し、炉内に吹き込むための設備が必要となる。したがって、多額の設備費用と運転費用がかかり、経済的にも好適な利用方法とはいえない。
【００５３】
ところで、廃プラスチック類は、表１に示すように２００〜５００℃付近までの間で熱分解し、酸素存在下では３５０〜５００℃程度の低い温度で発火するので、金属酸化鉄を含むダストの還元工程においてどのような挙動を示すか、実際のロータリーキルンで燃焼試験を行い、調査した。
【００５４】
【表１】

【００５５】
その結果、廃プラスチックを単独で炉内に投入すると、投入後数秒から数分以内に燃焼のピークに達し、廃プラスチックの大部分が急激にガス化し、燃焼する。これに対し、破砕粒度が数センチメートルから数十センチメートル程度に破砕した廃プラスチックをダストと混合してロータリーキルンヘ供給すると、炉内でダストの昇温に合わせて廃プラスチックも昇温するので、廃プラスチックのガス化が緩慢となり、投入からガス化、燃焼のピークまで約３０分から１時間かかることが判明した。
【００５６】
廃プラスチック類をダストと混合供給すると、廃プラスチックの急激な燃焼が抑えられ、ロータリーキルン内壁の局部的な加熱が避けられ、耐火物のスポーリングや溶損などの損傷が防止できるので、廃プラスチック処理量を増大させ得るという利点がある。
【００５７】
廃プラスチック類のロータリーキルンへの投入は、例えば、次のようにして行えばよい。
【００５８】
図２は、本発明のロータリーキルンによる廃棄物処理方法を実施する際の廃プラスチック類のロータリーキルンへの投入方法の一例を示す図である。図２において、廃プラスチック類の大きさは数十ｍｍから数百ｍｍ程度に破砕したものであればよいので、廃プラスチックは、１次破砕機１４で破砕された後、廃プラスチックホッパー１５に貯蔵される。ダストおよび／またはスラッジは原料ダストホッパー１６に、還元材は還元材ホッパー１７にそれぞれ貯蔵される。投入に際しては、それぞれ所定量のダストおよび／またはスラッジ、還元材および廃プラスチックがベルトコンベア１８上に切り出され、ベルトコンベア１８上で混合され、ロータリーキルン４に投入される。
【００５９】
このように、破砕工程は１段階で済み、廃プラスチック類吹込設備も不要になるので、廃プラスチック利用のプロセスが簡略化できる。
【００６０】
また、数センチメートル以下に細かく破砕した廃プラスチック類の嵩比重は、０．０１〜０．０５ｔ／ｍ^３で非常に小さく、廃プラスチック類を単独で搬送、投入するには大きな投入口を要し、搬送容量を確保しなければならなかったが、嵩比重が１．０ｔ／ｍ^３以上のダスト類と混合して炉内に投入する場合には、混合物の嵩比重はダスト類の嵩比重と大きくは変わらないため１／１０〜１／１００の搬送容量で同等の量を投入することができる。また、ダストおよび／またはスラッジと混合されているため投入シュートヘの廃プラスチックの溶融付着（炉内からの輻射熱による廃プラスチックの溶融および投入シュート先端への付着）がなくなり、炉内への装入が容易になる。
【００６１】
廃プラスチック類とダストおよび／またはスラッジ、還元材との混合方法は特に限定されない。ロータリーキルンの原料投入口にスクリューコンベアが付属していれば、それで混合する程度で十分である。前記図２に例示したベルトコンベア１８上での混合でもよく、廃プラスチック類にダストが付着している程度でもよい。均一に混合しようとすれば、廃プラスチック類の破砕粒度を小さくしなければならず、破砕コスト高になる。また、成形については、必要に応じ、炉内でダストベッドの転動によって廃プラスチック類が飛散しない程度に行えばよい。
【００６２】
なお、廃プラスチック類を混合し、投入した場合の炉内のダストベッドの転動状態は、前記混合したときと、しないときとで差がなく、ロータリーキルンの回転に合わせて循環転動しており、廃プラスチック類の投入によって操業に支障が生じることはない。
【００６３】
このように、（１）に記載の処理方法では、廃プラスチック類を前記ダストおよび／またはスラッジ、さらに前記還元材と混合してロータリーキルンに投入するのであるが、これにより、以下に述べるような顕著な効果が発現する。
【００６４】
ロータリーキルンの内壁に岩状に形成される前記のリング状付着物（以下、「ダムリング」ともいう）は、過大になると、炉内有効内容積を低下させ、被処理物の炉外への円滑な排出を阻害し、また、多量のダムリングが脱落した場合は、それらの炉外への排出が困難となるなど、操業に支障を生じる。このダムリング形成防止方法として、被処理物の温度を１０００〜１１００℃付近まで瞬時に昇温してやれば、炉内付着物の生成範囲が狭くなり、その剥離も容易になる。また、前記瞬時の昇温により、炉内付着物の生成位置はキルン入口側に移動し、これによって、投入後まだ昇温されていない冷たい、しかも減容化していない状態の原料（ダストおよび／またはスラッジ）のベッドと干渉するようになるので、ベッドの崩壊流れ等により付着物は大きくは成長しなくなる。さらに、被処理物を投入直後に１０００℃程度まで昇温すれば、もはやダムリング状の付着物は形成されなくなる。
【００６５】
被処理物を急昇温するために、従来は、石炭またはコークスを被処理物（ダストおよび／またはスラッジ）に混ぜて供給していたが、石炭の場合、還元ガスが放出されはじめるのが概ね６００℃付近、コークスの場合、８００℃付近であり、ダストベッドの昇温がかなり進まないと還元ガスを放出しないため、低温からその温度までの間は、単にバーナー火炎からの熱輻射によって昇温されているのみであった。
【００６６】
これに対し、廃プラスチック類をダスト中に混合して炉内に供給することにより、ダストの昇温に伴って、比較的低温度領域（概ね２００〜５００℃）で、一酸化炭素、水素等の還元ガスが発生し始め、還元性雰囲気を強化して金属酸化物を還元（例えば、Ｆｅ_２Ｏ_３→ＦｅＯ→Ｆｅ）する作用が発現する。それとともに、ベッド表面から放出された還元ガスは、ベッド表面近傍（表面から概ね１０ｃｍ以内）でフリーボードの酸素と触れ、火炎を形成して燃焼する。これによって、ダストベッドヘの伝熱が飛躍的に向上するため、被処理物の急昇温が加速される。更に、ＦｅＯが溶融する１０００〜１１００℃より低い温度でＦｅまで還元する量が増えるので、炉内のダムリング状の付着物の生成が抑制される。
【００６７】
このように廃プラスチック類を混合投入することによって、炉内の還元性雰囲気が強化される。すなわち、ベッド中で廃プラスチック類の分解により生成したガスはベッドの表面から放出され、さらに表層から僅かな距離（概ね数センチメートル〜２０ｃｍ以内）まで完全には燃焼せずに存在し、また、そのガスは、ロータリーキルンの原料投入位置から排出口に至るまで存在している。そのため、ベッドはフリーボードに豊富に存在する酸素から遮断され、ダストベッド表層に強い還元性雰囲気が形成されている。これにより、ダストベッド内で還元された金属がロータリーキルンの回転によりベッドの表層に現れたとき、フリーボードの酸素との接触が妨げられ、金属の再酸化が防止される。
【００６８】
廃プラスチック類から発生するガスは、還元ガスとして作用する−方で、一部はダストベッド内で酸素不足のために廃プラスチック類の炭素分が炭化して残留している。炭化した廃プラスチック類は、コークスと同じ挙動を示し、還元された高温の還元鉄中に存在して、金属微粒子との間で固体間の浸炭が起きたり、ＣＯガスとして金属微粒子に浸炭し、還元された金属の融点を低下させる。例えば、鉄金属に炭素が４質量％ほど浸炭すると、融点が、炭素が殆どない状態での約１５００℃から１２００℃付近まで低下するため、微粒子の金属の集合、流動化が起こりやすくなり、金属が溶融状態でスラグから分離、集合しやすくなって金属の回収率が向上する。このように、廃プラスチック類から生成する炭化物も還元材、浸炭材として作用するので、石炭等の原料の使用量削減が可能となる。
【００６９】
このように、廃プラスチック類は、熱源としてダストの急昇温に大きく寄与し、また還元材として、さらには浸炭材としても作用する。
【００７０】
廃プラスチック類の還元材としての作用を化学反応式で表すと、下記のとおりである。すなわち、ロータリーキルン内に投入された廃プラスチック類は、熱分解して、炭素［Ｃ］、［Ｈ］、および［炭化物としてのＣ］を生成する。前記Ｃ、Ｈは、それぞれ（１）式および（２）式に示すように、ＣＯ、Ｈ_２を生成する。
【００７１】
Ｃ＋ＣＯ_２ →２ＣＯ・・（１）
２Ｈ → Ｈ_２・・（２）
前記生成したＣＯは、高沸点金属類（例えば、Ｆｅ）、低沸点金属類（例えば、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ）と下記（３）式〜（６）式に示すように金属酸化物を還元して、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄを生成させる。このうち、ＺｎおよびＣｄは沸点がそれぞれ９０７℃、７６７℃で、蒸発除去され、金属Ｚｎ（酸化され易いので、最終的にはＺｎＯ）、金属Ｃｄとして回収される。Ｐｂは沸点が１７５０℃で高いが、Ｚｎの沸点近傍の温度域での蒸気圧が高く、蒸発除去され易い（それ故に、ここでは便宜的に「低沸点金属類」に含めている）。なお、Ｆｅは沸点が２７５０℃で非常に高く、炉内にとどまる。
Ｆｅ_２Ｏ_３＋３ＣＯ→２Ｆｅ＋３ＣＯ_２・・（３）
ＺｎＯ＋ＣＯ→Ｚｎ＋ＣＯ_２・・（４）
ＰｂＯ＋ＣＯ→Ｐｂ＋ＣＯ_２・・（５）
ＣｄＯ＋ＣＯ→Ｃｄ＋ＣＯ_２・・（６）
前記（２）式の反応で生成したＨ_２は、下記（７）式〜（１０）式に示すように金属酸化物を還元して、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄを生成させる。このうち、ＺｎおよびＣｄ、さらにＰｂは、前記と同様に蒸発除去される。
ＦｅＯ＋Ｈ_２ →Ｆｅ＋Ｈ_２Ｏ・・（７）
ＺｎＯ＋Ｈ_２ →Ｚｎ＋Ｈ_２Ｏ・・（８）
ＰｂＯ＋Ｈ_２ →Ｐｂ＋Ｈ_２Ｏ・・（９）
ＣｄＯ＋Ｈ_２ →Ｃｄ＋Ｈ_２Ｏ・・（１０）
前記の炭化物としてのＣは、下記（１１）式〜（１５）式に示すように金属酸化物を還元して、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄを生成させる。
Ｆｅ_２Ｏ_３＋３Ｃ→２Ｆｅ＋３ＣＯ・・（１１）
ＦｅＯ＋Ｃ→Ｆｅ＋ＣＯ・・（１２）
ＺｎＯ＋Ｃ→Ｚｎ＋ＣＯ・・（１３）
ＰｂＯ＋Ｃ→Ｐｂ＋ＣＯ・・（１４）
ＣｄＯ＋Ｃ→Ｃｄ＋ＣＯ・・（１５）
なお、ここでいう「低沸点金属」とは、前記の、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄの他、水銀Ｈｇ、１２００℃以下またはその近辺の温度において高い蒸気圧を有する砒素Ａｓなどをいう。鉛Ｐｂは、前記のように、厳密には「低沸点金属」に含まれないが、高温での蒸気圧が高いことと、その塩化物ＰｂＣ１_２の沸点が９５０℃で、容易に蒸発させる得るので、「低沸点金属」に含める。
【００７２】
前記（１）に記載の処理方法において、廃プラスチック類は塩素含有の廃プラスチック類であってもよい。
【００７３】
塩素含有の廃プラスチック類を還元材、ダストおよび／またはスラッジと混合してロータリーキルンに投入する試験を行った結果、前記含有される塩素が有効に作用して、ダストおよび／またはスラッジ中の低沸点金属を蒸発除去できることが確認された。すなわち、ダストの昇温とともに廃プラスチック類のガス化が進行するが、ダストベッドの転動による循環（キルンの回転に伴いベッドが斜面を形成→安息角を超えて崩落、の繰り返し＝循環転動）は、ベッド断面の表層が主体でありベッド断面中央付近がベッド表層に現れるのには時間遅れが生じる。その分、ダストの昇温が遅れるため、ベッド表面では８００℃以上あっても内部ではまだガス化途中の廃プラスチック類が存在している。そこでガス化した塩素ガスは、高温の反応性の高い表層を通過することになり、低沸点金属を塩化物に変え、金属単体での沸点より低い温度で容易に蒸発させることができる。例えば、金属亜鉛であれば、Ｚｎの状態でその沸点は９０７℃であるが、塩化亜鉛ＺｎＣｌ_２となれば７３２℃で蒸発する。
【００７４】
これを化学反応式で表すと、下記（１６）〜（１８）式のとおりである。なお、各反応式中に、酸化物の沸点（昇華する場合は、昇華温度）および塩化物の沸点を付記した。ＺｎＯの場合は、塩化物に変化すれば沸点（７３２℃）がＺｎの沸点（９０７℃）よりも低く、塩化物として容易に蒸発除去される。ＰｂＯの場合も、塩化物の沸点が９５０℃で、蒸発除去は容易である。ＣｄＯの場合も、塩化物の沸点は９６０℃で低く、さらに、前記（６）式、（１０）式または（１５）式による還元で生成するＣｄの沸点は７６７℃であり、また、ＣｄＯは７００℃で昇華するので、いずれの反応によるにせよ蒸発除去され易い。
【００７５】
ＺｎＯ（昇華：１７２０℃）＋２ＨＣｌ→ＺｎＣｌ_２（沸点：７３２℃）＋Ｈ_２Ｏ・・（１６）
ＰｂＯ（沸点：１４７０℃）＋２ＨＣｌ→ＰｂＣｌ_２（沸点：９５０℃）＋Ｈ_２Ｏ・・（１７）
ＣｄＯ（昇華：７００℃）＋２ＨＣｌ→ＣｄＣｌ_２（沸点：９６０℃）＋Ｈ_２Ｏ・・（１８）
前記蒸発した亜鉛等の塩化物は、排ガス処理系のバグフィルターで捕捉できる。したがって、塩素含有廃プラスチックが含まれる場合は、低沸点金属の回収が容易になり、前記バグフィルターで捕集されるダストの亜鉛等の含有率を上昇させることができ、有価原料として亜鉛精錬所等で利用可能な性状となし得る。
【００７６】
一般に、竪型炉などの鉄系ダストの還元炉では、ダイオキシンの生成防止や耐火物の損傷防止のため、廃プラスチックから塩素を予め除外して処理しているが、本発明の廃棄物処理方法によれば、前述したように、廃プラスチック類に含まれている塩素を有害成分ではなく有効な成分として利用することができる。
【００７７】
前記（１）に記載の処理方法において、廃プラスチック類の投入位置近傍における雰囲気温度を７００℃以上に維持すれば、ダストの急昇温に寄与して炉内付着物の生成抑制が可能となる。なお、前記の「投入位置近傍」とは、前記図１に示したＬｂ×ｈｂで表される範囲の空間で、Ｌｂ＝０〜０．８２×Ｄｆ（単位：ｍ）、ｈｂ＝０．０５〜Ｄｆ（ｍ）の条件を満たす部分をいう。なお、Ｄｆはロータリーキルンの内径である。
【００７８】
前記投入位置近傍における雰囲気温度が７００℃以上に維持されているロータリーキルン内へダストおよび／またはスラッジと混合して廃プラスチック類を供給すると、ベッドの表層または近傍に存在する廃プラスチックは、ベッド表面からわずかに（概ね数センチメートル〜２０ｃｍ以内）離れたフリーボードに火炎を形成して激しく燃焼する。これは、ベッド内でガス化してベッドの表層からフリーボード中に放出された廃プラスチックの分解により生成したガスは、ベッド表層近傍（概ね数センチメートル〜２０ｃｍ以内）のフリーボードで炉内雰囲気中の酸素と反応し、燃焼することによるもので、燃焼火炎の熱輻射を直接ダスト表面に与え、ダストを急昇温させることができるので、炉内付着物の成長が抑制される。
【００７９】
また、前記（１）に記載の処理方法において、廃プラスチック類の投入位置近傍における雰囲気中の酸素濃度を１〜５％に調整すれば、未燃物質を完全燃焼させ、燃焼火炎からの熱輻射も容易にダストヘ与えられるようになるので、さらにダストが急昇温される。「投入位置近傍」とは、前記と同じである。
【００８０】
ダストベッド表面は発生したガスで完全に覆われているので、フリーボードの酸素濃度を高め、特に前記範囲（１〜５％）に調整すれば、未燃物質を完全燃焼させ、未燃物質が浮遊していない透きとおった空間を形成することができ、重油等の燃料の燃焼火炎からの熱輻射も容易にダストヘ与えられる。これにより、ダストをさらに急昇温させることができ、鉄酸化物の還元過程におけるＦｅＯ生成ゾーンを狭くでき、炉内付着物の生成抑制が可能となる。
【００８１】
この場合、廃プラスチック類の投入位置近傍に、燃焼用空気の代わりに酸素または酸素富化空気を直接供給して、ダストベッドの表層近傍を除くフリーボードをいわば酸化性雰囲気とすれば、より効果的である。
【００８２】
前記（２）に記載のロータリーキルンによる廃棄物処理方法は、主燃料および還元材をロータリーキルンに供給して鉄、亜鉛、鉛並びにカドミウムなどの金属酸化物を含有するダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、炭素含有汚泥および／または廃油を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入する方法である。
【００８３】
前述したように、廃プラスチック類は、従来から還元材、浸炭材として使用されている石炭やコークス等の代替として、また昇温用燃料の代替として利用することができる。炭素含有汚泥や廃油も、その可燃分の成分が炭素［Ｃ］や水素［Ｈ］が主体であるため、廃プラスチック類と同様に還元材、浸炭材、また燃料として利用することが可能である。
【００８４】
利用に際しては、炭素含有汚泥および廃油の何れか一方または両方を還元材と、ダストおよび／またはスラッジに混合して投入すればよい。廃プラスチック類の場合と同様、混合の方法に特に限定はなく、炭素含有汚泥や廃油の性状に応じて、前述したスクリューコンベアを利用する方法、ベルトコンベア上での混合、廃油の場合は、搬送途中での散布、その他の簡便な方法を適宜採用して混合すればよい。
【００８５】
前記（３）に記載のロータリーキルンによる廃棄物処理方法は、前記ダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、廃プラスチック類と、炭素含有汚泥および／または廃油を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入する方法である。
【００８６】
前述したように、廃プラスチック類、炭素含有汚泥および廃油は何れも還元材、浸炭材、また燃料として利用することが可能であり、廃プラスチック類と、炭素含有汚泥および／または廃油の何れか一方または両方を混合し、投入することによって、廃プラスチック類のみ、または、炭素含有汚泥および／または廃油の何れか一方または両方を混合、投入する場合と同等の効果が得られる。
【００８７】
混合方法に特に限定はなく、廃プラスチック類、炭素含有汚泥や廃油の性状、混合割合等を勘案して、適切な方法を用いればよい。
【００８８】
前記（３）に記載の処理方法において、廃プラスチック類と、炭素含有汚泥および／または廃油のうちの何れか一つ以上が塩素を含有するものであってもよい。炭素含有汚泥または廃油が塩素を含んでいれば、廃プラスチック類を混合、投入した場合と同様に、炉内での昇温過程で分解して塩素ガスが発生し、亜鉛、鉛、カドミウムなどの金属酸化物を塩化物に変換して、低い温度で容易に蒸発除去することができる。
【００８９】
前述した（１）〜（３）のうちの何れかに記載の処理方法において、さらに、水または廃液を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入すれば、ロータリーキルン内におけるダストや石炭などの微粒子の飛散を抑制してフリーボードの曇りを抑え、バーナー火炎からの熱輻射を効率よく被処理物に伝えることができる。
【００９０】
実際のロータリーキルン（キルン内径：４．４ｍ、キルン長さ：１４ｍ）で、乾いたダストと水分を２０％程度含むダストをそれぞれ還元処理した場合、前者の乾いたダストでは炉内にダストや石炭などの微粒子の飛散が多く、フリーボードが曇ってバーナー火炎からの熱輻射による熱伝達が阻害され、重油原単位が上昇する傾向がみられた。還元鉄中の亜鉛含有率も高くなった。これに対し、後者の水分を含むダストでは、前記微粒子の飛散がなく、被処理物への伝熱が改善され、被処理物の昇温と還元速度が速められた結果、重油原単位の低下が確認された。脱亜鉛率も改善された。
【００９１】
これは、乾いたダストの場合、ベッド内で発生するガスがベッドを通過してベッド表面から放出される際にベッド表層が焼結される前の段階で吹き上げられ、またキルンの回転によってもダストが容易に吹き上げられるが、湿ったダストの場合は、前記発生ガスがベッド通過中は、湿った中を通過し、ベッド表層は焼結されて疑似粒子化しているため、ダストの吹き上げは容易には起こらないからである。ロータリーキルンの回転によって、ベッドが崩落し新しい原料が表面に出現したときでも、その表面は湿っていてすぐに焼結されるので、発塵が抑えられる。
【００９２】
ただし、柔らかい汚泥（ヘドロ）状になるほど水分を添加すると、水分の蒸発によるエネルギー損失が大きく、供給熱量が増えるので、被処理物の平均水分は、１０〜３０％の範囲に調整するのが好ましい。
【００９３】
廃プラスチック類、炭素含有汚泥および廃油のうちの何れか一つ以上を還元材、ダストおよび／またはスラッジと混合する際に、廃液を同時に添加すると、前記の水を加えた場合と同様の効果が得られる。さらに、混合が容易になり、スクリューコンベアなどで混合する場合、混合時の動力を低減させることができる。燃えやすい廃プラスチック類の投入シュートヘの溶融付着などを抑制する効果もあり、また、廃プラスチック類のダストおよび／またはスラッジとの混合、付着状態を強固にし、炉内での廃プラスチック類の飛散を抑える効果もある。
【００９４】
前記（１）〜（３）のうちの何れかに記載の処理方法で得られるスラグは、土木用材、または路盤材等に有効利用することができる。
【００９５】
廃プラスチック類、炭素含有汚泥、廃油および廃液のうちの何れか一つ以上を、還元材、ダストおよび／またはスラッジと混合してロータリーキルン内に投入し、溶融還元して得られる金属およびスラグは、これらの廃棄物を加えずに溶融還元して得られる金属およびスラグと品質に変わりなく、同じように使用できる。特に、スラグは溶融して排出されるためガラス化しており、有害物質がたとえ残留していても溶出しない状態となっており、路盤材や土木用材として十分に利用可能である。
【００９６】
以上説明した本発明のロータリーキルンによる廃棄物処理方法を適用することによる主な効果を要約すると、以下のとおりである。
【００９７】
▲１▼プラスチック類、炭素含有汚泥、廃油を、酸化鉄その他の酸化金属を含むダストおよび／またはスラッジの昇温、還元、浸炭に利用することができる。
【００９８】
▲２▼廃プラスチック類を、高度分別、微粒化、吹込投入をせず、容易に炉内へ投入することができる。
【００９９】
▲３▼炉内におけるリング状付着物の生成を抑制し、またはその生成位置を被処理物の装入側へ移動させて、継続操業を可能とする。
【０１００】
▲４▼廃プラスチック類、炭素含有汚泥、廃油に含まれる塩素を利用してダストやスラッジ類に含まれる亜鉛等の低沸点金属を塩化物とし、単体金属の沸点より低い温度で蒸発除去を効率よく行うとともに、排ガス系で回収される低沸点金属の含有率を上昇させることが可能である。
【０１０１】
▲５▼廃プラスチック類、炭素含有汚泥、廃油に含まれるスラグ成分を溶融し、土木用材、路盤材などに有効利用することができる。
【０１０２】
▲６▼廃液は、炉内でのダストや石炭微粒子の飛散の抑制に有効で、これにより、バーナー火炎からの熱輻射が被処理物に効率よく伝達される。
【０１０３】
▲７▼廃プラスチック類などの燃焼速度の速い廃棄物の燃焼速度を低下させ、炉内耐火物の損傷を抑制することができる。
【０１０４】
さらに、本発明のロータリーキルンによる廃棄物処理方法は、エネルギーの有効活用という観点からみて、エネルギーロスの極めて少ない理想的な方法である。すなわち、本発明の方法では、廃プラスチック類、炭素含有汚泥、廃油、または廃液の処理の際に、一つの炉内で、廃棄物のガス化、燃焼、炭化（ダストベッド内での炭化）が行われ、しかもそれらの状態（ガス化、燃焼、炭化）が発生すると同時に金属酸化物含有ダストの還元に有効に活用される。例えば、回収したガスをボイラー設備に送って燃焼させ、ボイラーを経由して発電するような経路を経ずに、同一炉内で直接ダストに作用させ得るからである。
【０１０５】
【実施例】
＜実施例１＞
前記図１に示した構成を有し、ダストと炉内ガスが平行して流れるロータリーキルンを用い、廃プラスチック類をダストおよびコークスと混合して炉内に投入する本発明の方法を適用してダストの還元処理を行い、主燃料の重油および還元材であるコークスの削減効果を調査した。用いたロータリーキルンの寸法および操業条件を下記（ａ）および（ｂ）に示す。

調査結果を図６に示す。図６において、従来例は、主燃料として重油のみを使用した場合である。図示したように、本発明の方法を適用することにより、重油を３３％、コークスを７％削減できた。
【０１０６】
＜実施例２＞
実施例１で使用したものと同じロータリーキルンを用いて、低発熱量２５，０８０ｋＪ／ｋｇ（６，０００ｋｃａｌ／ｋｇ）、塩素含有率３％の廃プラスチック類（産業廃棄物系使用済みプラスチック；対角または辺長５０〜１５０ｍｍ）をダストおよびコークスと混合して炉内に投入する本発明の方法を適用してダストの還元処理を行い、処理後の還元鉄中の亜鉛含有率を調査した。投入した廃プラスチック類を除いて、ロータリーキルン操業条件は実施例１の場合と同じである。
【０１０７】
その結果、還元鉄中の亜鉛含有率は、塩素含有廃プラスチック類を投入する前が０．３５％であったのに対し、０．１５％まで低減できた。バグフィルターで捕集された回収ダスト中の亜鉛含有率は、従来は約３０％であったが、約４０％に上昇した。
【０１０８】
＜実施例３＞
実施例１で使用したものと同じロータリーキルンを用いて、本発明の方法を適用して下記の操業条件で操業した場合の金属の回収率を調査した。

その結果、金属分は浸炭して溶融し、スラグ分も溶融した。従来、５０％程度だった金属の回収率が６０％程度まで上昇した。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明のロータリーキルンによる廃棄物処理方法によれば、酸化鉄その他の酸化金属を含むダストやスラッジを還元性雰囲気で高温処理して、鉄鋼原料として再資源化するに際し、廃プラスチック類、炭素含有汚泥、廃油および廃液を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロータリーキルンによる廃棄物処理方法を実施する際に用いる装置の要部の構成例を示す図である。
【図２】本発明のロータリーキルンによる廃棄物処理方法を実施する際の廃プラスチック類のロータリーキルンへの投入方法の一例を示す図である。
【図３】廃プラスチックの飛散試験方法の説明図である。
【図４】廃プラスチックの飛散試験結果の一例を示す図である。
【図５】従来技術によるロータリーキルンにおける廃プラスチック類の利用例を示す図である。
【図６】実施例の結果で、重油およびコークスの削減効果を示す図である。
【符号の説明】
１：装入ホッパー
２：装入フィーダ
３：装入シュート
４：ロータリーキルン
５：重油、気体燃料
６：燃焼用空気
７：バーナー
８：フリーボード
９：火炎
１０：ベッド
１１：還元鉄またはスラグ
１２：スラグ水槽
１３：二次燃焼室
１４：１次破砕機
１５：廃プラスチックホッパー
１６：原料ダストホッパー
１７：還元材ホッパー
１８：ベルトコンベア
１９：吹込ノズル
２０：吹込エアー
２１：試験サンプル
２２：２次破砕機
２３：廃プラスチックサイロ
２４：廃プラスチック供給装置
２５：気送配管

Claims

主燃料および還元材をロータリーキルンに供給して鉄、亜鉛、鉛並びにカドミウムなどの金属酸化物を含有するダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、廃プラスチック類を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入することを特徴とするロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
前記廃プラスチック類が塩素含有の廃プラスチック類であり、亜鉛、鉛、カドミウムなどの金属酸化物を塩化物に変換して揮発させ、固体または液体状で排出される低沸点金属の含有率を低下させることを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
前記廃プラスチック類の投入位置近傍における雰囲気温度を７００℃以上に維持することを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
前記廃プラスチック類の投入位置近傍における雰囲気中の酸素濃度を１〜５％に調整することを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
主燃料の燃焼用空気の代わりに廃プラスチック類の投入位置近傍に酸素または酸素富化空気を直接供給することを特徴とする請求項４に記載のロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
主燃料および還元材をロータリーキルンに供給して鉄、亜鉛、鉛並びにカドミウムなどの金属酸化物を含有するダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、炭素含有汚泥および／または廃油を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入することを特徴とするロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
主燃料および還元材をロータリーキルンに供給して鉄、亜鉛、鉛並びにカドミウムなどの金属酸化物を含有するダストおよび／またはスラッジを還元または溶融還元する際に、廃プラスチック類と、炭素含有汚泥および／または廃油を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入することを特徴とするロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
前記廃プラスチック類と、炭素含有汚泥および／または廃油のうちの何れか一つ以上が塩素を含有するものであり、亜鉛、鉛、カドミウムなどの金属酸化物を塩化物に変換して揮発させ、固体または液体状で排出される低沸点金属の含有率を低下させることを特徴とする請求項７に記載のロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
さらに、水または廃液を前記還元材、前記ダストおよび／またはスラッジと混合して投入することを特徴とする請求項１、６または７のいずれかに記載のロータリーキルンによる廃棄物処理方法。
排出された還元鉄は鉄鋼原料として製鉄プロセスへ再利用し、金属成分の少ないスラグは土木用材または、路盤材等に有効利用することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のロータリーキルンによる廃棄物処理方法。