JP2006167555A - 溶融スラグの鉛溶出防止方法及び鉛不溶出溶融スラグ製造装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便処理により、スラグからの鉛の溶出量を低減し、環境庁公告第１９号法の溶出試験による基準Ｐｂ０．０１ｍｇ／ｌ以下にすることにより、スラグが有効利用できる溶融スラグの鉛溶出防止方法を提供することを目的とすること。
【解決手段】溶融スラグに、該溶融スラグ当たりセメントを０．１〜２％重量を添加して混合、又はセメントと粉体キレートの混合物を０．１〜２％重量を添加して混合し、溶融スラグから鉛が溶出するのを防止する。溶融スラグから溶出する鉛を０．０１ｍｇ／ｌ以下（０．００５ｍｇ／ｌの定量下限）に削減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、都市ごみなどの廃棄物をガス化溶融させて発生した溶融スラグ、又は都市ごみなどの廃棄物を焼却して生じた焼却灰、飛灰を溶融固化させて発生させた溶融スラグから鉛溶出を防止する溶融スラグの鉛溶出防止方法及び鉛不溶出溶融スラグを製造する鉛不溶出溶融スラグ製造装置に関するものである。

廃棄物の溶融固化技術は１２００℃以上の高温状態で有機物を燃焼酸化させるためダイオキシン類の削減に極めて有効であるばかりではなく、低沸点の重金属類は大部分ガス側に揮散するためスラグになる灰分にはこれら重金属は非常に少なくなる。溶融状態から、水砕される際に固体へ相変化しガラス化するが、スラグの主成分であるシリカが網目構造を形成し残った重金属類もこれに取り込まれるため、安定化される。

スラグは天然の砂と同等の物理性状をもっているため、砂の代替材として利用できる。平成１０年３月２７日生衛発５０８号「一般廃棄物の溶融固化物の実施の促進について」が通知され、最終処理地の枯渇とともにスラグの有効利用が進んできた。しかしながら、上記「一般廃棄物の溶融固化物の実施の促進について」で示されるスラグの溶出の目標基準は、Ｈｇ０．０００５ｍｇ／ｌ，Ｃｄ０．０１ｍｇ／ｌ，Ｐｂ０．０１ｍｇ／ｌ、Ａｓ０．０１ｍｇ／ｌ，Ｃｒ⁶⁺０．０５ｍｇ／ｌ，Ｓｅ０．０１ｍｇ／ｌである。このうちＰｂ０．０１ｍｇ／ｌを満足しない場合がある。

対策としては、スラグ水砕水のｐＨ、電気伝導度などの水質管理、溶融温度の高温・安定化があるが、廃棄物処理においてはインプットの廃棄物の性状をコントロールすることは限界があり、廃棄物中の鉛が多い場合や廃棄物の灰分中のＣａＯがＳｉＯ₂に比べて多い場合はＰｂ０．０１ｍｇ／ｌをオーバーする場合があった。

また、従来からの飛灰等を対象に行なわれているキレートによる重金属の無害化処理は、セメント固化処理に比べて環境中における重金属固定能がより安定であるといわれているが、セメントに比べキレートの単価が高いため処理単価が高くなるという問題があった。また、スラグのＰｂ溶出防止対策として液体キレートを使用すると次の問題があった。即ち、スラグとの反応を期するためにスラグを液体キレートの溶解水に水没させる必要があり、スラグと反応せずに溶解水中に残留した液体キレートが排水となり、高価なキレートが無駄になる不都合もあった。
特開平９−２２７１８１号公報 特開平１０一３３８５６４号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、簡便処理により、スラグからの鉛の溶出量を低減し、環境庁告示第１９号法の溶出試験による基準Ｐｂ０．０１ｍｇ／ｌ以下にすることにより、スラグが有効利用できる溶融スラグの鉛溶出防止方法及び及び鉛不溶出溶融スラグを製造する鉛不溶出溶融スラグ製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、溶融スラグに、該溶融スラグ当たりセメントを０．１〜２％重量を添加して混合し、溶融スラグから鉛が溶出するのを防止することを特徴とする溶融スラグの鉛溶出防止方法にある。

請求項２に記載の発明は、溶融スラグに、該溶融スラグ当たり粉体キレートを０．１〜１．５％重量を添加して混合し、溶融スラグから鉛が溶出するのを防止することを特徴とする溶融スラグの鉛溶出防止方法にある。

請求項３に記載の発明は、溶融スラグに、該溶融スラグ当たり前記セメントと粉体キレートの添加混合量は、前記溶融スラグ当たり合計で０．１〜２％重量であることを特徴とする溶融スラグの鉛溶出防止方法にある。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の溶融スラグの鉛溶出防止方法において、前記溶融スラグに、前記セメントと粉体キレートの混合物を添加することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の溶融スラグの鉛溶出防止方法において、前記粉体キレートとはジチオカルバミン酸塩であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項３乃至４のいずれか１項に記載の溶融スラグの鉛溶出防止方法において、前記粉体キレートは前記セメントと粉体キレートの合計重量基準当り１〜１０％含むものであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溶融スラグの鉛溶出防止方法において、前記溶融スラグは、高温溶融状態のスラグを水砕した水分を含む溶融スラグであることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、灰等を溶融する溶融炉と、該溶融炉からの溶融スラグを水砕する水砕スラグ生成装置と、該水砕スラグ生成装置で水砕された溶融スラグと水砕水を分離する分離装置と、セメント及び／又は粉体キレートを貯留する貯留槽と、該貯留槽からセメント及び／又は粉体キレートを定量供給する定量供給装置とを備え、前記分離装置から排出された溶融スラグに前記定量供給装置からセメント及び／又は粉体キレートを添加して鉛不溶出溶融スラグを製造することを特徴とする鉛不溶出溶融スラグ製造装置にある。

請求項１に記載の発明によれば、溶融スラグ当たりセメントを０．１〜２％重量を添加して混合することにより、溶融スラグから溶出する鉛を０．０１ｍｇ／ｌ以下（０．００５ｍｇ／ｌの定量下限）に削減でき、スラグの鉛溶出濃度の目標基準を満足させ、スラグの有効利用を可能にする溶融スラグの鉛溶出防止方法を提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、溶融スラグ当たり粉体キレートを０．１〜１．５％重量を添加して混合することにより、溶融スラグから鉛の溶出濃度を０．００５ｍｇ／ｌ以下（０．００５ｍｇ／ｌの定量下限）に削減でき、スラグの鉛溶出濃度の目標基準を満足させ、スラグの有効利用を可能にする溶融スラグの鉛溶出防止方法を提供できる。

請求項３に記載の発明によれば、セメントと粉体キレートの添加混合量は、前記溶融スラグ当たり合計で０．１〜２％重量添加するので、溶融スラグから鉛の溶出濃度を０．００５ｍｇ／ｌ以下（０．００５ｍｇ／ｌの定量下限）に削減できる。

請求項４に記載の発明によれば、溶融スラグに、セメントと粉体キレートの混合物を添加することにより、溶融スラグから鉛の溶出濃度を０．００５ｍｇ／ｌ以下（０．００５ｍｇ／ｌの定量下限）に削減することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、粉体キレートをジチオカルバミン酸塩とすることにより、溶融スラグから溶出する鉛を０．０１ｍｇ／ｌ以下（０．００５ｍｇ／ｌの定量下限）に削減できる。

請求項６に記載の発明によれば、粉体キレートはセメントと粉体キレートの合計重量基準当り１〜１０％含むものとすることにより、重金属固定能について長期安定性により優れる粉体キレートを少量併用して、且つ鉛を０．０１ｍｇ／ｌ以下（０．００５ｍｇ／ｌの定量下限）に削減できる。

請求項７に記載の発明によれば、高温溶融状態のスラグを水砕した水分を含む溶融スラグを対象に、請求項１乃至６に記載の発明による簡単な手法を施すことによって溶出する鉛を０．０１ｍｇ／ｌ以下（０．００５ｍｇ／ｌの定量下限）に削減できる。

請求項８に記載の発明によれば、灰等を溶融する溶融炉と、溶融スラグを水砕する水砕スラグ生成装置と、溶融スラグと水砕水を分離する分離装置と、セメント及び／又は粉体キレートの貯留槽と、該貯留槽からセメント及び／又は粉体キレートを定量供給する定量供給装置とを備え、分離装置から排出された溶融スラグに定量供給装置からセメント及び／又は粉体キレートを添加して鉛不溶出溶融スラグを製造するので、溶出する鉛を０．０１ｍｇ／ｌ以下（０．００５ｍｇ／ｌの定量下限）に削減できる鉛不溶出溶融スラグ製造装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。図１は本発明に係る溶融スラグの鉛溶出防止方法を実施するための処理フローを示す図である。図示するように都市ごみ等の一般廃棄物１００はガス化炉１でガス化され、未燃炭素や灰を含む生成ガス１０１は旋回溶融炉２に導入され、ここで高温（約１２００℃）燃焼する。旋回溶融炉２で高温燃焼した燃焼ガス１０２はボイラ３で熱回収された後、排ガス処理設備に導入され、飛灰や有害成分が除去された後、煙突（図示せず）から大気中に放出される。

旋回溶融炉２から排出された溶融スラグ１０３は水砕スラグ生成装置５の水槽の水中に導入され水砕スラグ１０４となる。該水砕スラグ１０４はスラグ分離コンベア６ａで水砕スラグ生成装置５外に搬出され、更にスラグ搬送コンベア７でスラグ粒度調整機１０に搬送される。該スラグ粒度調整機１０に搬入される水砕スラグ１０４には、貯留槽８から定量供給機９を介してセメント及び／又は粉体キレートを一定量づつ少量添加する。そしてスラグ粒度調整機１０でスラグ粒度が調整され、粒度調整溶融スラグ１０６となる。

本願発明者らは、水砕スラグ１０４から鉛が０．０１〜０．０５ｍｇ／ｌと微量に溶出する場合、０．００５ｍｇ／ｌの定量下限まで溶出防止を図る鉛溶出防止方法を研究した結果、溶融スラグ（乾燥物基準。以下同じ）にセメント若しくはセメントと粉体キレートを合計で０．１〜２％重量を、又は粉体キレートを０．１〜１．５％重量を添加して混合することにより、鉛の溶出濃度が０．０１〜０．０５ｍｇ／ｌと非常に低濃度範囲から０．００５ｍｇ／ｌの定量下限まで略完璧に鉛溶出を防止することができた。この場合の水砕スラグに含まれる水分は水砕スラグあたり略１〜１０重量％が望ましい。このように鉛の溶出濃度を定量下限まで下げることができた理由は、下記にあると考えられる。

（１）セメントが水和する際に、形成するエトリンガイド３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３２Ｈ₂Ｏに鉛が吸着される。
（２）粉体キレートのジエチルジチオカルバミン酸基と以下の反応式で結合する。
Ｒ−Ｎ−Ｒ’−Ｃ＝Ｓ−Ｓ−Ｚｎ−Ｓ−Ｓ＝Ｃ−Ｒ’−Ｎ−Ｒ＋Ｐｂ²⁺→Ｒ−Ｎ−Ｒ’−Ｃ＝Ｓ−Ｓ−Ｐｂ−Ｓ−Ｓ＝Ｃ−Ｒ’−Ｎ−Ｒ＋Ｚｎ²⁺
粉体キレートは水に対する溶解度が数％に満たない難溶解性であるため、水分を含んだ溶融スラグ（水砕スラグ）表面に付着するとジエチルジチオカルバミン酸基が溶解して、溶融スラグから溶出した鉛と反応する。一方、もともと水砕スラグ中の水分が少ないので、粉体キレートがスラグ表面から流出することなく溶出防止に寄与する。
（３）或いはセメントのアルカリ性によって鉛が不溶化する。

都市ごみをガス化溶融炉で高温燃焼させ、該ガス化溶融炉で溶融された溶融スラグには鉛が２５０ｍｇ／ｋｇ含まれており、水砕スラグ中の水分は水砕スラグあたり６重量％であった。図２はこの水砕スラグにセメント添加量を変えた場合の環境庁告示第４６号法による溶出試験結果を示す図である。図示するように、セメント添加量０重量％の場合、Ｐｂ溶出濃度０．０１６〔ｍｇ／ｌ〕であり、溶出ｐＨ値は９．０〔−〕であった。このＰｂ溶出濃度０．０１６〔ｍｇ／ｌ〕はスラグの鉛含有量の０．０６％にすぎない。

このスラグ１ｋｇに高炉セメントＢ種を重量％で０．１、０．３、０．５、１．０、２．０と添加し混合した。１週間後に環境庁公告第４６号法による溶出試験を行なった。その結果、セメント添加量が０．１重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００６〔ｍｇ／ｌ〕、溶出ｐＨ値９．５〔−〕、０．３重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満、溶出ｐＨ値１０．０〔−〕、０．５重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満、溶出ｐＨ値１０．６〔−〕、１．０重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満、溶出ｐＨ値１１．０〔−〕、２．０重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満、溶出ｐＨ値１１．２〔−〕であった。即ち、セメント添加量を０．３重量％以上にすることにより、鉛溶出濃度が０．００５が定量下限である０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満となるという結果が得られた。

実施例１と同様に得られる溶融スラグには鉛が１２０ｍｇ／ｋｇ含まれており、水砕スラグ中の水分は水砕スラグあたり１．０重量％であった。図３はこの水砕スラグにセメント添加量を変えた場合の環境庁告示第４６号法による溶出試験結果を示す図である。図示するように、粉体キレート添加量０重量％の場合、Ｐｂ溶出濃度０．０１３〔ｍｇ／ｌ〕であり、溶出ｐＨ値は８．７〔−〕であった。

この溶融スラグ１ｋｇに粉体キレートを重量％で０．１、０．３、０．５、１．０、１．５と添加し混合した。１週間後に環境庁公告第４６号法による溶出試験を行なった。その結果、粉体キレート添加量が０．１重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００８〔ｍｇ／ｌ〕、溶出ｐＨ値８．６〔−〕、０．３重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕、溶出ｐＨ値８．５〔−〕、０．５重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５未満、溶出ｐＨ値８．６〔−〕、１．０重量％の場合はｐｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満、溶出ｐＨ値８．７〔−〕、１．５重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満、溶出ｐＨ値８．４〔−〕であった。即ち、粉体キレート添加量を０．５重量％以上にすることにより、鉛溶出濃度が定量下限である０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満となるという結果が得られた。

都市ごみを焼却処理した際に発生した焼却灰と飛灰をプラズマ溶融炉にて溶融した際に生成した溶融スラグ（水砕スラグ）は鉛が１５０ｍｇ／ｋｇ含有されており、水砕スラグ中の水分は水砕スラグあたり１０重量％であった。この溶融スラグの環境庁公告第４６号法による溶出試験結果は図４に示すように、０．０１８ｍｇ／ｌであった（セメント＋粉体キレート添加量「０」欄を参照）。これは鉛含有量の０．１２％が溶出したに過ぎない。図４はこの溶融スラグ１ｋｇにポルトランドセメント９重量部＋粉体キレート１重量部の混合物を重量％で０．１、０．３、０．５、１．０、２．０と添加し混合し、１週間後に環境庁公告第４６号法による溶出試験を行った結果を示す。

溶出試験結果は、上記セメントと粉体キレートの混合物の添加量が０．１重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００７〔ｍｇ／ｌ〕、溶出ｐＨ値８．７〔−〕、０．３重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満、溶出ｐＨ値９．５〔−〕、０．５重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満、溶出ｐＨ値１０．０〔−〕、１．０重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満、溶出ｐＨ値１０．５〔−〕、２．０重量％の場合はＰｂ溶出濃度０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満、溶出ｐＨ値１１．０〔−〕であった。即ち、セメントと粉体キレートの混合物の添加量を０．３重量％以上にすると鉛溶出濃度が定量下限である０．００５〔ｍｇ／ｌ〕未満となるという結果が得られた。

都市ごみガス化溶融炉施設（１４０ｔ／日×３系列）の図１に示すスラグ搬送コンベア７の最上部にセメント供給装置を設置し、実証テストを行なった。発生する水砕スラグは１２５０ｋｇ／ｈであり、ポルトランドセメントを６．３ｋｇ／ｈ（溶融スラグ当り０．５％の添加量）をスラグ搬送コンベア７上に連続的に定量供給した。この溶融スラグ（水砕スラグ）には鉛が３００ｍｇ／ｋｇ含有されており、水砕スラグ中の水分は水砕スラグあたり３．５重量％であった。この溶融スラグの環境庁公告第４６号法による溶出試験結果は図５に示すように、０．０１３ｍｇ／ｌと微量溶出した（添加物なし参照）。これは鉛含有量の０．０４％が溶出したに過ぎない。この溶融スラグにポルトランドセメントを０．５重量％添加した後のスラグ（セメント添加後、粒度調整機で破砕されスラグヤードから２４時間放置した後サンプリングしたスラグ）の鉛の溶出濃度は０．００５ｍｇ／ｌ未満の定量下限濃度であった。

添加物をポルトランドセメントに替えてポルトランドセメントと粉体キレート（ポルトランドセメント９重量部＋粉体キレート１重量部）の混合物を同様に６．３ｋｇ／ｈ添加した場合も鉛の溶出濃度は０．００５ｍｇ／ｌ未満の定量下限濃度であった。

図６は本発明に係る溶融スラグの鉛溶出防止方法を実施するガス化溶融炉設備の構成例を示す図である。一般廃棄物を破砕した破砕ごみ２００はごみ供給装置２０により、ガス化炉２１に供給される。ガス化炉２１は炉床底部から流動空気２０１が供給される流動床ガス化炉であり、該ガス化炉２１で破砕ごみ２００はガス化され、未燃炭素や灰を含む生成ガス２０２が生成され、この生成ガス２０２は旋回溶融炉２２に導入される。旋回溶融炉２２内では生成ガス２０２及び未燃炭素が高温（約１２００℃）燃焼する。燃焼した高温燃焼ガス２０３はボイラ２３、空気予熱器２４を通して熱回収され、減温塔２５に導入される。なお、空気予熱器２４で加熱された二次空気２２１は旋回溶融炉２２の頂部内で更に高温燃焼ガス２０３により加熱され、旋回溶融炉２２の生成ガス２０２の導入部内に供給される。

減温塔２５で減温された燃焼ガス２０３は第１のバグフィルタ２６で飛灰等が除去された後、消石灰２２２が添加され、更に第２のバグフィルタ２７で飛灰や添加された消石灰が除去され、誘引送風機２８で吸引され、アンモニアガス２０４が添加され、触媒反応塔２９に導入される。該触媒反応塔２９で燃焼ガス２０３から有害成分が除去され、更に白防用空気２０５が添加され、煙突３０を通って大気中に放出される。

上記ガス化溶融炉設備の旋回溶融炉２２から排出される溶融スラグ１０３は水砕スラグ生成装置５の水槽６の水中に導入され水砕スラグ１０４となる。該水砕スラグ１０４はスラグ分離コンベア６ａで水砕スラグ生成装置５外に搬出される。該水砕スラグ１０４に、貯留槽８から定量供給機９を介してセメント若しくは粉体キレート又はセメントと粉体キレートの混合物を一定量づつ少量添加する。そしてスラグ粒度調整機１０で粒度を調整して、粒度調整溶融スラグ１０６とする。

ガス化炉２１の炉床底部から抜き出された不燃物を含む流動砂は流動砂払い出し装置３１で篩装置３２に導入する。ここで微小の不燃物を含む流動砂と大きい不燃物が分離される。不燃物を含む流動砂は上昇コンベア３３により搬送され、流動砂２０６と不燃物２０７に振分けられる。流動砂２０６は図示しない搬送機構でガス化炉の流動床に戻される。不燃物２０７は分別機構（トロンメル、磁選機、振動篩等）３４により鉄分２０８と非鉄分２０９に分離され、更に選別機３５でアルミ２１０が選別され、続いて選別機３６で溶融適物２１２と溶融不適物２１３に分離される。溶融適物２１２は破砕機３７で破砕され、灰貯留槽３８に貯留される。

空気予熱器２４、減温塔２５、及び第１のバグフィルタ２６から排出された飛灰２１４はコンベア３９、４０により飛灰貯留槽４１に搬送され貯留される。飛灰貯留槽４１に貯留されている飛灰の一部は飛灰貯留槽４２に貯留され、飛灰計量機４３を介して定量的に払い出される。この払い出される飛灰に水、Ｆ−４００、セメントを添加し、混合機４４で混合し、固化灰２１８を得る。第２のバグフィルタ２７から排出された飛灰２１８は飛灰貯留槽４５に貯留され、飛灰計量機４６を介して定量的に払い出される。この払い出される飛灰に水２１５、キレート２１９を添加し、混合機４７で混合し、脱塩残査２２０を得る。また、飛灰貯留槽４１の一部の飛灰は灰貯留槽３８に供給される。灰貯留槽３８の灰及び溶融適物は粉砕物計量機４８で粉砕切り出され、送風機４９からの気流により旋回溶融炉２２に導入される生成ガス２０２内に投入される。

上記のガス化溶融炉設備の構成を以下に更に詳述する。旋回溶融炉２２は竪型の一次燃焼部２２ａ、傾斜型の二次燃焼室２２ｂ及び竪型の三次燃焼室を兼ねた竪型のスラグ分離室２２ｃで構成され、各室ともに外側は鋼板製水冷ジャケット構造をなし、内側にはスラグ性状、ガス性状とそれらの温度などに応じた耐火物ず配置される。各燃焼室の内部形状は円筒形である。各燃焼室の配置・形状はこれらに限定されず、竪型といっても傾斜を持たせたものでもよく、内部が全て又は一部が矩形状をなすものでもよい。

スラグ生成装置５は高温の溶融スラグを急速に冷却し粒状の水砕スラグにする機能を有する水槽６であり、おおよそ舟型で底面が水平な平面をなす。水槽６は舟型に限らず、円筒型や角型等の形状でもよい。また、旋回溶融炉の溶融スラグ排出部から上記水槽の間に竪型若しくは傾斜型シュートを設け、排出される溶融スラグを２ミリメートルから３センチメートル程度の厚さの水膜若しくはスプレー状などの水流で一旦冷却した後これらの水と共に上記水槽６に導く構造としてもよい。

水砕スラグと水砕水の分離装置としてのスラグ分離コンベア６ａは水砕スラグ生成装置５と一体として構成されており、舟型の水槽内に無端のスクレーパ型のチェーンコンベヤが設けられている。水砕スラグ生成装置５の底部に沈降した水砕スラグはこのスラグ分離コンベア６ａによりコンベヤケーシング内の傾斜部に沿って排出部に向かって搬送される間に水中から取出され、水砕スラグと水砕水を分離する。

貯留槽８からのセメント等の添加剤の定量供給機９の切り出し方式はテーブル式であるが、この他定量的な切り出し方式としてスクリュー式も用いてもよい。また、切り出し後に気流と同伴して供給するようにしてもよい。供給の仕方は一定時間切り出して停止する動作を繰り返す間欠式又は連続的に供給するのいずれでもよい。供給タイミングはタイマー等により自動運転にしてもよい。

スラグ粒度調整機１０は大きな塊状若しくは針状の水砕スラグ等を取り扱い易いように粒状にすること、及びセメント等の添加剤との混合を図るために用いる。具体的にはハンマーを回転させ、ハンマーの外周に固定された衝突板との間で衝撃により粉砕されて粒度が調整されると共にセメント等と混合される。特に粒度の調整の必要が無い場合には、このようなスラグ粒度調整機１０を用いることなく、容器内に攪拌翼を供えたものや回転するドラム内で添加剤と混合させる混合機等を用いてもよく、このような混合機と上記スラグ粒度調整機１０を組み合せてもよい。

上記のように、水砕スラグ生成装置５はスラグ分離コンベア６ａにより排出される水砕スラグ１０４に、貯留槽８から定量供給機９を介してセメント若しくは粉体キレート又はセメントと粉体キレートの混合物を一定量づつ少量添加するという極めて簡単な方法で、溶融スラグから鉛溶出を定量下限濃度以下にすることが可能となる。

また、本実施例の変形として、スラグ粒度調整機１０の前に水砕スラグに添加剤を添加することなく、粒度調整後に添加剤を水砕スラグに添加混合してもよい。また、上記のようにセメントと粉体キレートの混合物を水砕スラグに添加する以外にも、セメントと粉体キレートの貯留槽に各々分け、セメントか粉体キレートのいずれか１添加剤を先に、他方の添加剤を後に添加してもよい。更に、セメント及び／又は粉体キレートをスラグに添加後、別途モルタル等と水を混練・成形等するなどしてスラグの有効利用を図ってもよい。粉体キレートはジチオカルバミン酸塩の遷移金属塩であればよく、上記実施例で使用した亜鉛（Ｚｎ）塩の他に鉄塩やコバルト塩を用いてもよい。

図７はプラズマ溶融炉を用いる焼却灰処理設備の構成例を示す図である。５０はプラズマ溶融炉装置であり、該プラズマ溶融炉装置５０の焼却灰供給装置５１には、焼却灰貯留槽５２から、灰移送コンベア５３を介して焼却灰３００が供給されるようになっている。焼却灰供給装置５１からプラズマアーク炉５４内に供給される焼却灰３００はプラズマトーチ５５、５５から発生されたプラズマアーク３０１により溶融され溶融スラグ３０２となり、排出口５６からオーバーフローによりスラグ生成装置５７に落下する。

スラグ生成装置５７では水砕スラグ生成装置５の水槽からのスラグ冷却水と接触して冷却された水砕スラグ３０３となり、該スラグ冷却水と共に水砕スラグ生成装置５の水槽６に投入される。水槽６内のスラグはスラグ分離コンベア６ａで分離されスラグ粒度調整機１０に搬送される。この分離された水砕スラグ１０４に、貯留槽８から定量供給機９を介してセメント又はセメントと粉体キレートの混合物を一定量づつ少量添加する。そしてスラグ粒度調整機１０で粒度が調整され、粒度調整溶融スラグ１０６となる。

水砕スラグ生成装置５の水槽からのスラグ冷却水はろ過機５８を通してろ過されスラグ冷却水槽５９内に供給される。該スラグ冷却水槽５９内のスラグ冷却水はクーリングタワー６０との間を循環しながら冷却される。プラズマアーク炉５４の炉体は炉体冷却水槽６１からの冷却水により冷却されるようになっている。該炉体冷却水槽６１の冷却水はクーリングタワー６２との間を循環しながら冷却される。

プラズマアーク炉５４で焼却灰３００の溶融に伴って発生する排ガス３０４は排出口５６から溶融スラグ３０２に伴って排出され、冷却空気３０５と混合され、バグフィルタ６３に送られ、該バグフィルタ６３で排ガス３０４中の塵芥が除去され、塵芥の除去された排ガス３０４は脱硫装置６４に送られ、該脱硫装置６４でアンモニア源６５からのアンモニアガス３０６が添加されて脱硫処理される。この脱硫処理された排ガスは誘引送風機６６を通して煙突６７から大気中に放出される。なお、６８は消石灰貯留槽であり、該消石灰貯留槽６８からの消石灰３０７は送風機６９を介してバグフィルタ６３に送られて排ガス３０４中に添加される。

上記のプラズマ溶融炉装置５０を用いる焼却灰処理設備構成を以下に更に詳述する。プラズマアーク炉５４は、円形状で外側が鋼板製の水冷ジャケット部分を有する上下分割構造のケーシングからなり、本体内側は耐火物によって保護されている。下部ケーシング５４ａに溶湯が形成され、溶湯上に焼却灰が供給される。

ブラズマトーチ５５は、外面が円筒形の金属製で水冷構造をなし、プラズマアーク炉５４の上部ケーシング５４ｂに設けたシール構造の開口部から炉内へ挿入される。このプラズマトーチ５５内部の下端付近に電極が装着されており、この電極に導入された空気（通常は圧縮空気を利用する）が電気エネルギーによってプラズマ化して高温のプラズマ流を発生させ、プラズマトーチ５５の先端（下端）から噴出させる。プラズマトーチ５５先端から灰の間の距離は０．１〜１．０ｍで溶融される。このプラズマトーチ５５は金属製の他、黒鉛等の中空の円筒電極を利用してもよく、その場合は空気に代えて窒素等を主要とするガスを利用する。

スラグ生成装置５７は傾斜したシュート状をなし、このシュート内で１０〜２０ミリメートルの水膜状の水流によって水砕され、水砕スラグと水砕水の分離装置は上記と同様のスラグ分離コンベア６ａが用いられる。その他貯留槽８から定量供給機９、スラグ粒度調整機１０の詳細も上記と同様である。

上記のようにスラグ分離コンベア６ａで水砕スラグは分離され該水砕スラグ１０４に、貯留槽８から定量供給機９を介してセメント若しくは粉体キレート又はセメントと粉体キレートの混合物を一定量づつ少量添加するという極めて簡単な方法で、溶融スラグから鉛溶出を定量下限濃度以下にすることが可能となる。

なお、本発明に係る鉛溶出防止方法を実施する設備は、図５に示すガス化溶融炉設備や図６に示す焼却灰処理設備に限定されるものではなく、焼却灰等を溶融処理する設備から排出される溶融スラグの鉛溶出防止に広く使用できる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明に係る溶融スラグの鉛溶出防止方法を実施するための処理フローを示す図である。 本発明に係る溶融スラグの鉛溶出防止方法を採用した溶融スラグの鉛溶出試験結果を示す図である。（実施例１） 本発明に係る溶融スラグの鉛溶出防止方法を採用した溶融スラグの鉛溶出試験結果を示す図である。（実施例２） 本発明に係る溶融スラグの鉛溶出防止方法を採用した溶融スラグの鉛溶出試験結果を示す図である。（実施例３） 本発明に係る溶融スラグの鉛溶出防止方法を採用した溶融スラグの鉛溶出試験結果を示す図である。（実施例４） 本発明に係る溶融スラグの鉛溶出防止方法を実施するガス化溶融炉設備の構成例を示す図である。 本発明に係る溶融スラグの鉛溶出防止方法を実施する焼却灰処理設備の構成例を示す図である。

符号の説明

１ ガス化炉
２ 旋回溶融炉
３ ボイラ
４ 排ガス処理設備
５ 水砕スラグ生成装置
６ 水槽
７ スラグ搬送コンベア
８ 貯留槽
９ 定量供給機
１０ スラグ粒度調整機
２０ ごみ供給装置
２１ ガス化炉
２２ 旋回溶融炉
２３ ボイラ
２４ 空気予熱器
２５ 減温塔
２６ 第１のバグフィルタ
２７ 第２のバグフィルタ
２８ 誘引送風機
２９ 触媒反応塔
３０ 煙突
３１ 流動砂払い出し装置
３２ 篩装置
３３ 上昇コンベア
３４ 分別機構
３５ 選別機
３６ 選別機
３７ 破砕機
３８ 灰貯留槽
３９ コンベア
４０ コンベア
４１ 飛灰貯留槽
４２ 飛灰貯留槽
４３ 飛灰計量機
４４ 混合機
４５ 飛灰貯留槽
４６ 飛灰計量機
４７ 混合機
４８ 粉砕物計量機
４９ 送風機
５０ プラズマ溶融炉装置
５１ 焼却灰供給装置
５２ 焼却灰貯留槽
５３ 灰移送コンベア
５４ プラズマアーク炉
５５ プラズマトーチ
５６ 排出口
５７ スラグ生成装置
５８ ろ過機
５９ スラグ冷却水槽
６０ クーリングタワー
６１ 炉体冷却水槽
６２ クーリングタワー
６３ バグフィルタ
６４ 脱硫装置
６５ アンモニア源
６６ 誘引送風機
６７ 煙突
６８ 消石灰貯留槽
６９ 送風機

Claims (8)

1. 溶融スラグに、該溶融スラグ当たりセメントを０．１〜２％重量を添加して混合し、溶融スラグから鉛が溶出するのを防止することを特徴とする溶融スラグの鉛溶出防止方法。
2. 溶融スラグに、該溶融スラグ当たり粉体キレートを０．１〜１．５％重量を添加して混合し、溶融スラグから鉛が溶出するのを防止することを特徴とする溶融スラグの鉛溶出防止方法。
3. 溶融スラグに、該溶融スラグ当たり前記セメントと粉体キレートの添加混合量は、前記溶融スラグ当たり合計で０．１〜２％重量であることを特徴とする溶融スラグの鉛溶出防止方法。
4. 請求項３に記載の溶融スラグの鉛溶出防止方法において、
   前記溶融スラグに、前記セメントと粉体キレートの混合物を添加することを特徴とする溶融スラグの鉛溶出防止方法。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載の溶融スラグの鉛溶出防止方法において、
   前記粉体キレートとはジチオカルバミン酸塩であることを特徴とする溶融スラグの鉛溶出防止方法。
6. 請求項３乃至４のいずれか１項に記載の溶融スラグの鉛溶出防止方法において、
   前記粉体キレートは前記セメントと粉体キレートの合計重量基準当り１〜１０％含むものであることを特徴とする溶融スラグの鉛溶出防止方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溶融スラグの鉛溶出防止方法において、
   前記溶融スラグは、高温溶融状態のスラグを水砕した水分を含む溶融スラグであることを特徴とする溶融スラグの鉛溶出防止方法。
8. 灰等を溶融する溶融炉と、該溶融炉からの溶融スラグを水砕する水砕スラグ生成装置と、該水砕スラグ生成装置で水砕された溶融スラグと水砕水を分離する分離装置と、セメント及び／又は粉体キレートを貯留する貯留槽と、該貯留槽からセメント及び／又は粉体キレートを定量供給する定量供給装置とを備え、
   前記分離装置から排出された溶融スラグに前記定量供給装置からセメント及び／又は粉体キレートを添加して鉛不溶出溶融スラグを製造することを特徴とする鉛不溶出溶融スラグ製造装置。
   

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