JP2005131526A - 廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シャフト式ガス化溶融炉におけるコークスベッドの通気性阻害を有効に回避できる廃棄物処理方法を提供する。
【解決手段】 高灰分の細粒分を含む廃棄物をコークスベッド式ガス化溶融炉で溶融処理する方法において、廃棄物を細粒分と粗粒分に分離する分離工程と、細粒分に対してその細粒分に含まれる微粒分の割合に応じてセメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末を添加して塊成化する塊成化工程と、該塊成化したものをガス化溶融炉に投入し溶融処理する溶融処理工程と、を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、土砂や焼却残渣などの高灰分の細粒分を含む廃棄物の処理方法に関する。

廃棄物処理に関し、焼却不適な粗大物、廃プラスチック、金属類、不燃物や焼却灰等の焼却残渣は最終処分場に埋立処理されている。国内の最終処分場は最近の新規建設数の減少により、処分可能容量が逼迫しており、社会問題となっている。そこで、最近、最終処分場の延命を目的として、最終処分場に埋められている減容化可能な廃棄物を掘り起こし、これをガス化溶融炉によって再処理し、掘り起こし廃棄物を減容化すると共に、得られるスラグ類を資源として利用する試みがなされてきている。

そして、ガス化溶融炉の中でも、特にコークスベッドを用いたシャフト式ガス化溶融炉が、掘り起こし廃棄物のような低カロリー廃棄物の処理においてランニングコストが低い等の利点を有することから、高く評価されている。また、コークスベッドを用いたシャフト式ガス化溶融炉は、処理できる廃棄物の種類が広範囲にわたる点においても注目されてきている。
しかしながら、シャフト式ガス化溶融炉に使用されるコークスベッドは、不燃性の細粒分を大量に処理しようとすると目詰まりを起こすなどして通気性が悪くなるため、掘り起こし廃棄物に含まれる土砂や焼却残渣などの不燃性の細粒分を大量に処理することには問題があった。そのため、これまでは通常の都市ごみに少量の掘り起こし廃棄物を加えて混合処理する例があるだけであった。

このようなシャフト式ガス化溶融炉の問題を解決するものとして、振動篩を用いて１０ｍｍ以下の細粒を除去し、除去した細粒を１０ｍｍ以上の塊状として一般廃棄物と混合して熱分解溶融処理する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３２９３１９号公報（段落０００９）

上記の特許文献１においては、具体的な実施例は示されず、単に、細粒分にセメント等のバインダを添加して造粒塊成化を実施することが可能である旨が述べられているにすぎない。
しかし、実際に、掘り起こしごみを篩った１０ｍｍ未満の篩下分にセメントを混合して塊成化物を製造し、この塊成化物をコークスベッド式ガス化溶融炉に投入しても、コークスベッドの目詰まりを十分に回避することができないことが、発明者の検討により判明した。
すなわち、篩下分に無造作にセメントを添加して塊成化しても、炉内に投入して加熱すると塊成化物が粉化することが分かった。これは、セメントのバインダとしての機能は、主にＣａを主成分とする水和物の析出により全体を硬化させることにあるが、塊成化物が１０００℃近い高温にさらされると水和物が分解して水が分離し、その結果、セメントのバインダとしての機能が著しく低下することが一因である。

また、塊成化物が粉化する他の原因として、掘り起こしごみにはプラスチックやフィルムなどの焼却不適可燃物（以下、「プラスチック類」という）が含まれていることが挙げられる。つまり、細粒分にプラスチック類が含まれていると、細粒分をセメントで塊成化したとしても、塊成化物を加熱するとプラスチック類が熱分解し塊成化物のその部分が消失あるいは炭化により原形をとどめなくなり、塊成化物が多孔状態になり、結果として塊成化物が崩壊する。
以上のように、篩下の細粒分に無造作にセメントを添加して塊成化したとしても、コークスベッドの通気性阻害を回避するという目的を達成することは困難であった。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、コークスベッドの通気性阻害を有効に回避でき、廃棄物を効果的に減容化できる廃棄物処理方法を提供することにある。

コークスベッド式ガス化溶融炉におけるコークスベッドの目詰まりを防止するためには、細粒分を塊成化したものが１０００℃程度の高温にさらされても崩壊せずに塊成化状態を維持できるようにすることが必要である。
そこで、発明者は鋭意検討したところ、このような高温状態においてセメントのバインダ効果が低下する際に、これを補うために細粒分自身の焼結効果を発現させることが有効であるとの知見を得た。ここに、焼結効果とは、粉末を加圧成型し融点以下の温度で熱処理した場合、粉体粒子間に結合が生じて成形した形で固まる現象をいい、細粒分に含まれる微粒子が結合する。
そして、この焼結効果を発現させるには、塊成化する細粒分に含まれる微粒分の割合に応じてセメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末を添加することが重要であることを見出し、以下に示す本発明を完成したものである。

（１）本発明に係る廃棄物の処理方法は、高灰分の細粒分を含む廃棄物をコークスベッド式ガス化溶融炉で溶融処理する方法において、廃棄物を細粒分と粗粒分に分離する分離工程と、細粒分に対してその細粒分に含まれる微粒分の割合に応じてセメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末を添加して塊成化する塊成化工程と、該塊成化したものをガス化溶融炉に投入し溶融処理する溶融処理工程と、を備えたものである。

（２）また、分離工程は、７〜５０ｍｍの範囲内において粒径の閾値を設け、該閾値以下のものを細粒分とし、該閾値を越えるものを粗粒分とするものである。

（３）また、塊成化工程は、セメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末の添加量を乾燥状態の細粒分重量に対して３％〜２０％の重量割合としたものである。

（４）また、塊成化工程は、細粒分に含まれるプラスチックやフィルム類の可燃物をあらかじめ除去する工程を備えているものである。

（５）また、塊成化工程は、粒径１ｍｍ以下の微粒分割合と添加するセメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末の添加割合を下記のように設定したものである。
（イ）微粒分が６５ｗｔ％以上の場合は添加割合３％以上とする。
（ロ）微粒分が４５ｗｔ％以上、６５ｗｔ％未満の場合は添加割合６％以上とする。
（ハ）微粒分が２０ｗｔ％以上、４５ｗｔ％未満の場合は添加割合１５％以上とする。
（ニ）微粒分が１０ｗｔ％以上、２０ｗｔ％未満の場合は添加割合２０％以上とする。

（６）また、高灰分の細粒分を含む廃棄物が、埋立て処分場から掘り起こされた廃棄物であることを特徴とするものである。

（１）本発明に係る高灰分の細粒分を含む廃棄物の処理方法においては、細粒分に対してその細粒分に含まれる微粒分の割合に応じてセメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末を添加して塊成化する塊成化工程を備えたことにより、塊成化工程で製造された塊成化物が高温状態において焼結効果を発現し、崩壊しにくくなるため、塊成化物の早期崩壊によるコークスベッドの目詰まりを可及的に防止して通気性を確保しながら処理することが可能となる。この結果、従来は困難であった掘り起こしごみの専焼や高比率での一般廃棄物との混焼が可能となる。

（２）また、分離工程は、７〜５０ｍｍの範囲内において粒径の閾値を設け、該閾値以下のものを細粒分とし、該閾値を越えるものを粗粒分とするものであることから、処理する廃棄物の性状に応じて閾値を設定できる。そして、上限値を５０ｍｍとしたことにより、処理対象の廃棄物が湿潤状態にあっても篩の目詰まりが生じにくく、篩の目詰まりによる分離工程の処理効率低下を防止できる。また、下限値を７ｍｍとしたことにより、粗粒分としてガス化溶融炉にそのまま投入してもコークスベッドの目詰まりを生ずることがない。

（３）また、塊成化工程は、セメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末の添加量を乾燥状態の細粒分重量に対して３％〜２０％の重量割合としたことにより、セメント等の添加量が最大でも２０％に規定され、セメント等の量及び溶融処理するためのコークス量を抑えることができ、コスト低減を実現できる。

（４）また、塊成化工程は、細粒分に含まれるプラスチックやフィルム類の可燃物をあらかじめ除去する工程を備えたことにより、高温状態で塊成化状態をより確実に維持することができ、塊成化物の早期崩壊によるコークスベッドの目詰まりを可及的に防止できる。

（５）また、塊成化工程は、粒径１ｍｍ以下の微粒分割合と添加するセメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末の添加割合を定量的に設定したことにより、廃棄物の状態に応じた最適処理が可能となる。

（６）また、高灰分の細粒分を含む廃棄物が、埋立て処分場から掘り起こされた廃棄物であることから、埋立処分場の廃棄物の減容化が実現でき、埋立て処分場の延命化に資することができる。

本実施形態に係る廃棄物の処理方法の実施形態を説明する前に、本実施形態に用いる装置を図１に基づいて概説する。
本実施形態に係る廃棄物の処理方法に用いる廃棄物ガス化溶融設備は、上部が拡径された竪型で円筒形状に形成されたガス化溶融炉１を備えている。ガス化溶融炉１は、その上部に廃棄物装入口、副資材であるコークスと石灰石の装入口、及び溶融炉ガス出口を備えている。また、ガス化溶融炉１の下部には溶融スラグ、メタルの排出口を備えている。
上記のようなガス化溶融炉１は、炉底部にコークスを堆積させてコークスベッドを形成し、このコークスベッドに酸素富化空気を吹き込んで燃焼させることにより高温燃焼帯を形成し、この高温燃焼帯の上に廃棄物を投入して熱分解させ残渣を溶融させる。

ガス化溶融炉１の溶融炉ガス出口にはガス化溶融炉１から排出された可燃性ガスを燃焼させる二次燃焼室３、二次燃焼室３の熱エネルギーを回収するボイラ５、熱回収された排ガスを排ガスの浄化処理に適する温度まで冷却するためのガス減温塔７、ろ過式集塵機９、誘引送風機１１を備えている。

上記のように構成された廃棄物ガス化溶融設備を用いた本実施形態の廃棄物処理方法は、掘り起こしごみのような高灰分の細粒分を含む廃棄物をコークスベッド式ガス化溶融炉で溶融処理するものにおいて、廃棄物を細粒分と粗粒分に分離する分離工程と、細粒分に対してその細粒分に含まれる微粒分の割合に応じてセメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末を添加して塊成化する塊成化工程と、該塊成化したものをガス化溶融炉に投入し溶融処理する溶融処理工程と、を備えたものである。
以下、各工程ごとに詳細に説明する。

［分離工程］
分離工程は、掘り起こしごみを篩機等により粗粒分と細粒分に篩い分けする工程である。ここで篩い分けられた粗粒分はそのままガス化溶融炉１に投入され、細粒分は後述の塊成化工程を経ることになる。
粗粒分はそのままガス化溶融炉１に投入されることから、粗粒分の粒径が小さすぎるとコークスベッドの通気抵抗の増加を引き起こすことになる。この通気抵抗の増加は、コークスとコークスの間の空隙に掘り起こしごみが入り込むことによる空隙率の減少と、細粒であればあるほど粒子自身の通気抵抗が増加することによるものである。
したがって、篩い分けにおける基準値は、粗粒分がそのまま投入されてもコークスベッドの通気抵抗の増加を引き起こす懸念が少ない程度のある程度大きい粒径にする必要がある。

他方、この基準粒径を大きくしすぎると篩下分が多くなり、塊成化処理量が過大となり、セメント量の増加等によるコスト高等の問題が生ずる。したがって、この篩い分けの基準値は、これらのことを考慮すると共に、さらに処理対象となっている掘り起こしごみの粒度分布を考慮して最適値とすることが好ましい。
例えば、７〜１５ｍｍの範囲内において粒径の閾値を設け、該閾値以下のものを細粒分とし、該閾値を越えるものを粗粒分とすることが好ましい。上限値を１５ｍｍとすることにより、細粒分の量が過大になることがなく、塊成化工程の処理時間及びコストを抑えることができ、また、下限値を７ｍｍとすることにより、粗粒分としてガス化溶融炉にそのまま投入してもコークスベッドの目詰まりを生ずることがない。

［塊成化工程］
塊成化工程は、分離工程における篩下の細粒分にセメント等を添加して塊成化する工程である。より詳細には、細粒分にセメント等と水を添加し、混練し、造粒し、養生する工程である。
（セメント等の添加について）
本発明では、高温状態において焼結効果を発現させるため、細粒分に含まれる微粒分の割合に応じてセメント等を添加するようにしている。この点、従来例においては、焼結効果を発現させるという思想は全くなく、そのため塊成化のために加えるセメントを加えることは示されているものの、焼結効果を発現させることとの関係で、セメントの添加方法については一切言及されていない。

ここに言う微粒分とは、例えば１ｍｍ以下の粒径のものである。そして、微粒分の割合に応じてセメント等を添加するとは、対象となる埋立処分場の掘起しごみをサンプリングし、細粒分に含まれる微粒分の比率を計測しておき、セメント添加量を例えば以下のようにすることである。
（１）微粒分が６５ｗｔ％以上の場合は添加割合３％とする。
（２）微粒分が４５ｗｔ％以上、６５ｗｔ％未満の場合は添加割合６％とする。
（３）微粒分が２０ｗｔ％以上、４５ｗｔ％未満の場合は添加割合１５％とする。
（４）微粒分が１０ｗｔ％以上、２０ｗｔ％未満の場合は添加割合２０％とする。

上記に示すように、微粒分割合が多いほどセメントの添加量は少なくてよい。もっとも、発明者の検討によると、セメントの添加量を多くしても焼結効果が阻害されることはない。しかしながら、セメント添加量を増やすと、セメントの増加による材料費の増加に加え溶融処理するためのコークス量が増加し、運転費用が高くなる。さらに、溶融スラグ量が増加し廃棄物の減容化率が低下する。したがって、セメント添加量は焼結効果を発現できる最小量が好ましい。
なお、一般的に細粒分に含まれる微粒分は１０ｗｔ％以上あると考えられることから、セメント添加量は２０％あれば、焼結効果を発現できる。
ここに、セメント添加量とは、細粒分の乾燥重量に対する外数の重量割合をいう。

セメント等とは、セメントのみでもよいし、セメントと高炉水砕スラグ微粉末の混合物であってもよい。もっとも、セメントと高炉水砕スラグ微粉末の混合物の場合には、塊成化を確実にするため、高炉水砕スラグ微粉末量はセメントと高炉水砕スラグ微粉の合計量の５０ｗｔ％以下にすることが好ましい。
なお、本発明における高炉水砕スラグ微粉末とは、セメントと同様のバインダ効果を期待できる高炉水砕スラグ微粉末のことを指し、粉末度は例えば５０００ｃｍ^２／ｇ程度以下であるものである。高炉水砕スラグは高炉から排出されるスラグを有効活用したリサイクル材料であり、セメントより安価に入手できるので、廃棄物の処理費用を低減することができる。

後述するように溶融処理工程では、溶融したスラグの塩基度、流動性を調整し、排出を円滑にするための副資材として石灰石が投入される。この点、塊成化工程で添加されるセメントは、溶融スラグの塩基度を向上させる効果があり、副資材として溶融炉に投入されている石灰石の量を低減できるという効果を奏する。なお、石灰石の低減量は、セメント投入量の７〜８割程度である。

（水分添加率について）
廃棄物由来の水分と添加する水分の合計重量がセメント等の重量の６０〜１６０％となるように調整することが好ましい。この理由は、６０％よりも少ないと混練が不可能となるし、他方、１６０％よりも多い場合には過剰流動性を示し、成形が不可能になるからである。

なお、より好ましい水分添加率はセメント等の重量の９０〜１３０％である。セメント等を原料とした水和効果体の強度は、水添加量に大きく依存する。セメントを例にとれば、水添加量はセメント重量の６０％前後がコンクリートなどを形成する場合には適当だが、廃棄物の場合は吸水性の物質を含む場合が多く、より多くの水分を必要とするため、通常のコンクリートの場合よりも下限値を多くするのが好ましい。また、後述する実施例からも分かるように、水分添加率を１６０％としても成形は可能であるが、より成形を容易にし、養生期間を短くするには１３０％くらいが好ましい。

（造粒処理について）
ガス化溶融炉のコークスベッドの良好な通気性を保つのに好適な造粒径としては３０〜５０ｍｍ程度である。また、造粒方法としては既存の種々の方法が考えられるが、例えば、直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍ程度の成形型に水とセメント等を混練したものを流し込み、硬化後に型を取り外す方法がある。

なお、この塊成化工程において、細粒分にセメント等を加える前にプラスチックやフィルム類などを中心とした可燃物を除去するのが好ましい。なぜなら、塊成化物を加熱したときにプラスチック類が熱分解し塊成化物が多孔状態になって塊成化物が早期に崩壊するのを防止してコークスベッドの目詰まりを防止できるからである。細粒分に混合しているプラスチック類を除去するには、密度差を用いた風力選別などの分離方法を用いることができる。

［溶融処理工程］
溶融処理工程は、塊成化したものをガス化溶融炉に投入し溶融処理する工程である。もっとも、分離工程で分離された粗粒分もガス化溶融炉に投入することは言うまでもない。
以下、溶融処理工程について、詳細に説明する。分離工程で分離された粗粒分、塊成化工程で塊成化された塊成化物、都市ごみ等の可燃分を含む一般廃棄物、コークス、及び石灰石がそれぞれ計量され、ガス化溶融炉１内へ投入される。ガス化溶融炉１へ投入されたもののうち、コークスは炉底部に堆積し、ここに空気又は酸素富化空気の熱風が吹き込まれる。この空気又は酸素富化空気の吹き込みによりコークスが燃焼し、高温燃焼帯が形成される。投入された一般廃棄物、粗粒分及び塊成化物は予熱され、熱分解して可燃性ガスを発生する。

このとき、一般廃棄物、粗粒分及び塊成化物、コークスは順次積み重なるように投入されるが、本実施の形態では細粒分が塊成化されており、コークスベッドの目詰まりを起こさない。しかも、細粒分に含まれる微粒分割合に応じてセメント等が添加されていることから、塊成化物が炉内を下降して高温領域に入ると焼結効果を発揮してすぐには崩壊せず、塊成化状態を維持するので、高温領域での目詰まりも防止できる。
一般廃棄物、粗粒分の熱分解残渣と塊成化物は高温燃焼帯まで下降すると、そこで溶融され、炉底部の溶融スラグ排出口から抜き出される。
一方、熱分解により生成した可燃性ガスは、炉内において部分燃焼し、溶融炉ガス出口から排出される。

ガス化溶融炉１から排出されたガスは、二次燃焼室３にて二次空気が吹き込まれて燃焼した後、ボイラ５へ送られて熱回収される。熱回収された排ガスはガス減温塔７で水が噴霧されて２００℃以下程度に冷却される。次いで、排ガス中へ、塩化水素を除去するための消石灰粉やダイオキシン類を吸着して除去するための活性炭などの有害物除去剤が吹き込まれ、ろ過式集塵機９へ送られて集塵処理される。集塵処理された排ガスは誘引送風機１１によって煙突側に誘引されて排気される。

なお、ガス化溶融炉１から排出されたガスがろ過式集塵機９へ到達するまでの間に、飛灰が落下するので、二次燃焼室３、ボイラ５、及びガス減温塔７から落下灰を抜き出し、この落下灰を篩下の細粒分に加えて塊成化処理することも好ましい。
これにより、落下灰中に含まれるシリカやアルミナ等のスラグ成分が、ガス化溶融炉で生成する溶融スラグに移行することが促進され、廃棄物の減容化率が向上する。

以上のように、本実施の形態によれば、コークスベッドの目詰まりを可能な限り防止でき、効率的な廃棄物処理が実現できる。
なお、上記の実施の形態においては、粒径が１ｍｍ以下のものを微粒分として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、どの程度の粒径以下を微粒分として取り扱うかは、対象とする廃棄物によって異ならせることは可能である。一般的には０．５〜３ｍｍ以下のものを微粒分として扱うことが好ましい。
なお、上記の実施の形態においては、掘り起こしごみを一般廃棄物とともにガス化溶融炉に投入して溶融処理するとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、掘り起こしごみのみを溶融処理することも可能である。

発明者は上記実施の形態を根拠付けるための種々の実験を行ったので、以下においてこれら実験結果を実施例として示す。

本実施例は、細粒分に含まれる微粒分の割合に応じてセメント等の添加量を設定することが焼結効果の発現に有効であることを実証するため実験である。なお、試料としては、最終処分場から掘り起こした掘り起こしごみを用いた。掘り起こしごみは、掘り起こしを実施した場所によりその性状が異なっており、ここでは５種類の掘り起こしごみを実験に用いた。これらの掘り起こしごみを篩機により１０ｍｍ未満と１０ｍｍ以上に分け、分けられた１０ｍｍ未満の細粒分を、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ、試料Ｄ、試料Ｅとした。
これにポルトランドセメントと水を添加して混練し、ガス化溶融炉のコークスベッドの良好な通気性を保つのに好適な３０ｍｍ〜５０ｍｍに造粒機で成型して塊成化を行った。なお、水の添加量は、掘り起こしごみ由来の水分と添加する水分の合計重量がセメント重量と同量となるように調整した。
続いて、塊成化された試料Ａ〜Ｅを窒素雰囲気で１０００℃にて加熱処理した。セメント塊成化の条件によって、強度を保つものから強度を失い崩壊するものまで見られた。これらの結果のまとめを以下の表1に示す。

表１の実験例において、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの掘り起こしごみ細粒中の、１ｍｍ以下の微粒分の割合と、セメント添加量によって加熱試験結果に差が出ることが判明した。
掘り起こしごみ細粒中１ｍｍ以下の微粒分の割合が９０％の試料Ａの場合、セメント添加量を３％以上にすることによって、高温にさらされても崩壊、粉化せず、ガス化溶融炉の操業に支障をきたさないことが分かった。
また、１ｍｍ以下の微粒分の割合が６５％の試料Ｂの場合、同様にセメント添加量を３％以上にすることによって、高温にさらされても崩壊、粉化せず、ガス化溶融炉の操業に支障をきたさないことが分かった。

さらに、１ｍｍ以下の微粒分の割合が４５％の試料Ｃの場合、セメント添加量を６％以上にすることによって、高温にさらされても崩壊、粉化しないことが分かった。また、実際にガス化溶融炉実験装置にて溶融処理実験を実施したところ、セメント添加量６％以上の試料を溶融した場合、操業上通気性等に全く問題は生じなかったが、３％の試料では通気性が悪くなり操業に支障をきたした。
また、１ｍｍ以下の微粒分の割合が２０％の試料Ｄの場合、同様にセメント添加量を１５％以上にすることによって、高温にさらされても崩壊、粉化せず、ガス化溶融炉の操業に支障をきたさないことが分かった。

さらに、１ｍｍ以下の微粒分の割合が１０％の試料Ｅの場合、同様にセメント添加量を２０％以上にすることによって、高温にさらされても崩壊、粉化せず、ガス化溶融炉の操業に支障をきたさないことが分かった。
なお、セメント添加量とは、ドライベースの試料重量すなわち掘り起こしごみ乾燥重量に対する外数の重量割合である。
以上の結果を図２のグラフに示した。図２において、網掛けの部分は、細粒分のセメント塊成化物が高温にさらされても崩壊、粉化せず、ガス化溶融炉の操業に支障をきたさない領域を示している。

以上のように、本実施例によれば、細粒分に対してその細粒分に含まれる微粒分の割合に応じてセメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末を添加することで、高温状態においても崩壊、粉化せず、ガス化溶融炉の操業に支障をきたさないことが実証された。
なお、本実施例ではセメント添加量が多くなった場合にも焼結効果が低下しないことを実証するために、例えば、試料Ａにおいては本来３％で足りるところ３０％添加したものまで示した。しかし、実施の形態で述べたように、セメント添加量が増えるとセメント量及び溶融処理するためのコークス量が増えてコスト高になるので、添加セメント量は高温状態で崩壊、粉化が生じない最小値であることが好ましい。

本実施例は、セメントに高炉水砕スラグ微粉末を加えることも有効であることを実証するための実験である。
実施例１と同様の条件で、ポルトランドセメントの代わりにポルトランドセメントと高炉水砕スラグ微粉末の重量比１：１の混合物を用いた。その結果、実施例１と同様の結果が得られた。
なお、高炉水砕スラグ微粉末は５０００ｃｍ^２／ｇの粉末度をもつ試料を用いた。

本実施例によれば、ポルトランドセメントの代わりにポルトランドセメントと高炉水砕スラグ微粉末の混合物を用いても焼結効果が得られることが実証された。

本実施例は、塊成化工程において、プラスチック等の可燃物を除去することが、塊成化物の高温状態での崩壊を防ぐのに有効であることを実証するための実験である。本実施例においても、最終処分場から掘り起こした掘り起こしごみを試料として用いた。この掘り起こしごみを篩機により２０ｍｍ未満と２０ｍｍ以上に分け、分けられた２０ｍｍ未満の細粒分を、試料Ｆとした。
試料Ｆには、プラスチックやフィルム類などを中心とした可燃物が６ｗｔ％含まれていた。この試料Ｆについて、プラスチックやフィルム類の軽量物を浮力選別機により分離し、重量物側を試料Ｇとした。試料Ｇのプラスチックやフィルム類などを中心とした可燃物は０．３ｗｔ％にまで減少していた。

これら掘り起こしごみの細粒分からなる試料Ｆ，Ｇに、掘り起こしごみ重量（乾燥）の１５％に相当するポルトランドセメントを添加し、さらに水を添加して混練し、ガス化溶融炉のコークスベッドの良好な通気性を保つのに好適な３０〜５０ｍｍに成型した。なお、水の添加量は、掘り起こしごみ由来の水分と添加する水分の合計重量がセメント重量と同量となるように調整した。
続いて、成型された試料Ｆ，Ｇを窒素雰囲気で１０００℃にて加熱処理した。その結果、試料Ｆは細かく崩れており、１０ｍｍアンダーの割合が４０％であった。一方、試料Ｇはほとんど崩れておらず、１０ｍｍアンダーの割合は２％であった。

本実施例によれば、掘り起こしごみの細粒分にセメント等を加える前にプラスチックやフィルム類などを中心とした可燃物を除去することが、高温状態で塊成化状態を維持するのに有効な手段であることが実証された。
なお、本実施例においては２０ｍｍ未満と２０ｍｍ以上で篩い分けしているが、これは一般にプラスチック等の可燃物の粒径が大きめであることから、プラスチック等の可燃物の除去効果を確認するためには、プラスチック等の可燃物がある程度以上含まれていることが必要なことから設定したものである。

本実施例は、塊成化工程において添加する水分量の最適値を求めるための実験である。本実施例においても最終処分場から掘り起こした掘り起こしごみを試料として用いた。
掘り起こしごみを篩機により１０ｍｍ未満と１０ｍｍ以上に分け、分けられた１０ｍｍ未満の細粒分を、試料Ｈとした。これにポルトランドセメントと水を添加して混練し、ガス化溶融炉のコークスベッドの良好な通気性を保つのに好適な３０〜５０ｍｍに成型した。ポルトランドセメントの添加量は、掘り起こしごみ重量（乾燥）の１５％とした。水の添加量は、掘り起こしごみ由来の水分と添加する水分の合計重量がセメント重量に対して４０％から２００％となるように調整した。実験の内容及び結果を表２に示す。

表２に示したように、水分割合〔（掘り起こしごみ中水分量+添加水分量）／セメント重量〕が４０％の場合には水分が不足して混練できず、成型が不可能であった。また、水分割合が２００％の場合では、水分が過剰で流動性を示し、成型が不可能であった。他方、水分割合が６０％から１６０％の範囲では成型が可能であった。
続いて、成型された６０％、８０％、１２０％、１６０％の水分割合の塊成化物を窒素雰囲気で１０００℃にて加熱処理した。その結果、いずれの塊成化物も崩壊、粉化せず、ガス化溶融炉の操業に支障をきたさないことが分かった。

本実施例によれば、水分割合を６０％〜１６０％の範囲内とすることで、塊成化工程における成型が可能であると共に、高温状態においても焼結効果を発現できることが実証された。

なお、上記実施の形態においては、分離工程における篩い分けの基準値の範囲として、７〜１５ｍｍの例を示した。この値は、前記実施の形態でも説明したように、コークスベッドの目詰まり防止と塊成化処理のコスト面を考慮した最適値を示したものである。
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば掘り起こしごみ等の処理対象となる廃棄物が湿潤状態にある場合には篩い分けの基準値の上限をさらに大きくするのが好ましい場合もある。なぜなら、廃棄物が湿潤状態の場合にも篩い分けの基準値の上限を１５ｍｍ程度にしていると、篩の目詰まりが生じ、篩い分け工程の効率が極端に悪くなるからである。したがって、廃棄物が湿潤状態にある場合を考慮すると篩い分けの基準値の上限値としては、５０ｍｍ程度が好ましい。もっとも、廃棄物が湿潤状態にありながらも水分割合がさほど高くない場合には篩い分けの基準値の上限値を少し下げて２０ｍｍ程度とするのが好ましい場合もある。

要するに、分離工程における篩い分けの基準値の範囲は、処理対象となる廃棄物が乾燥状態にあり、篩の目詰まりが懸念されない場合には７〜１５ｍｍとするのが最も好ましい。
また、処理対象となる廃棄物に水分がある程度含まれ篩の目詰まりの危険があることを考慮する必要がある場合には、上限値を若干上げて７〜２０ｍｍとするのが好ましい。
さらに、処理対象となる廃棄物に多量の水分が含まれ湿潤状態にあることをも考慮する必要がある場合には、篩の目詰まりの危険を回避するために上限値をさらに上げて７〜５０ｍｍとするが好ましい。
もっとも、処理対象となる廃棄物が湿潤状態にあったとしても分離工程の前に乾燥工程を入れて処理対象の廃棄物を乾燥させることによって篩い分けの基準値の上限を下げることは可能である。

なお、本発明は、埋立処分場から掘り起こされる廃棄物（焼却残渣、土砂）に適用できることはもちろん、同様の特徴（高灰分、細粒物）を持った廃棄物（焼却灰、飛灰）にも適用できることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る廃棄物処理方法を実施するための廃棄物ガス化溶融設備の説明図である。 本発明の実施例におけるセメント添加割合と１ｍｍ未満微粒分の割合の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ ガス化溶融炉
３ 二次燃焼室
５ ボイラ
７ ガス減温塔
９ ろ過式集塵機
１１ 誘引送風機

Claims (6)

1. 高灰分の細粒分を含む廃棄物をコークスベッド式ガス化溶融炉で溶融処理する方法において、廃棄物を細粒分と粗粒分に分離する分離工程と、細粒分に対してその細粒分に含まれる微粒分の割合に応じてセメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末を添加して塊成化する塊成化工程と、該塊成化したものをガス化溶融炉に投入し溶融処理する溶融処理工程と、を備えたことを特徴とする廃棄物の処理方法。
2. 分離工程は、７〜５０ｍｍの範囲内において粒径の閾値を設け、該閾値以下のものを細粒分とし、該閾値を越えるものを粗粒分とすることを特徴とする請求項１記載の廃棄物の処理方法。
3. 塊成化工程は、セメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末の添加量を乾燥状態の細粒分重量に対して３％〜２０％の重量割合としたことを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物の処理方法。
4. 塊成化工程は、細粒分に含まれるプラスチックやフィルム類の可燃物をあらかじめ除去する工程を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の廃棄物の処理方法。
5. 塊成化工程は、粒径１ｍｍ以下の微粒分割合と添加するセメントまたはセメントと高炉水砕スラグ微粉末の添加割合を下記のように設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の廃棄物の処理方法。
   （１）微粒分が６５ｗｔ％以上の場合は添加割合３％以上とする。
   （２）微粒分が４５ｗｔ％以上、６５ｗｔ％未満の場合は添加割合６％以上とする。
   （３）微粒分が２０ｗｔ％以上、４５ｗｔ％未満の場合は添加割合１５％以上とする。
   （４）微粒分が１０ｗｔ％以上、２０ｗｔ％未満の場合は添加割合２０％以上とする。
6. 高灰分の細粒分を含む廃棄物が、埋立て処分場から掘り起こされた廃棄物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の廃棄物の処理方法。

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