JP2007130608A

JP2007130608A - 飛灰中の塩素分の除去方法および装置

Info

Publication number: JP2007130608A
Application number: JP2005328245A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yano; 淳矢野; Akihiro Usutani; 彰浩臼谷
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】セメント焼成窒に損傷をきたすことない程度まで塩素分を低減することができる飛灰中の塩素分の除去方法および塩素分除去装置を提供する。
【解決手段】本発明の飛灰中の塩素分の除去方法廃棄物焼却炉または溶融炉から排出される飛灰を水中で粉砕することにより飛灰中の塩素分を水中に溶出させることを特徴とする。飛灰と水との重量比（灰／水比）が１／１０〜１／５であることが好ましい。本発明の飛灰処理装置は、水中に分散された飛灰を粉砕し、該飛灰中に含まれる塩素分を水中に溶出させる湿式飛灰粉砕手段を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物焼却炉または溶融炉から発生する飛灰中の塩素分を除去する方法および装置に関する。

廃棄物焼却炉または溶融炉から発生する灰は、重金属類、塩素分等の有害物質を含んでいる点で問題となっている。灰中に含まれる重金属類の除去については、現在のところ、灰をキレート薬剤と混練することにより重金属類の溶出防止処理を行った後、最終処分地に埋め立てることにより処理されているが、このような埋立処理を行ってもよい土地の残余が逼迫しており埋立処理に代わる処理法が早急に求められている。

一方、廃棄物の焼却によって生じる主灰や飛灰は主成分としてＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２を含むことから、これをセメント原料として再利用することが考えられている。

しかしながら、上記灰、特に飛灰中には塩素分が多量に含まれているために、焼却炉で得られた飛灰を未処理でセメント焼成窒に投入すると、塩素分によるセメント焼成窒の損傷が著しい。このため、焼成窒に灰を投入する前に、灰中の塩素分を除去するための機器を別途設ける必要があり、また、一度に大量の灰を処理することもできなかった。

このため、焼却炉から生じた灰を水洗することにより含まれる塩素分を低減するための技術が開発されている（特許文献１〜２）。

また、このような水洗による塩素除去率を高めるための方法として、特許文献３には、洗浄水として４０〜１００℃の温水を用いる方法、特許文献４には脱塩操作を２回繰り返す方法、特許文献５には、焼却炉から生じる主灰と飛灰とを別々に処理し、塩素含有率が高い飛灰には脱ダイオキシン処理を行い、粒径の大きい主灰については粉砕処理を行い、その後に、それぞれの処理を行った主灰と飛灰を合わせて水洗する方法が記載されている。
特開平８−２４８３１号公報特開平１１−９０４０８号公報特開２０００−３３４５０８号公報特開２００３−３３４５１０号公報特開２００３−１０３２３２号公報

焼却炉から生じた灰中の塩素分の低減は、上記特許文献１〜５に例示されるように、種々の方法が試みられている。

しかしながら、セメント焼成窒に損傷をきたすことがない塩素分濃度として、３０００ｍｇ／ｋｇ以下とすることが要求されているものの、従来の水洗による塩素分除去方法では、この要求を満たすことができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、セメント焼成窒に損傷をきたすことない程度まで塩素分を低減することができる飛灰中の塩素分の除去方法および塩素分除去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、本発明の飛灰中の塩素分の除去方法は、廃棄物焼却炉または溶融炉から排出される飛灰を水中で粉砕することにより飛灰中の塩素分を水中に溶出させることを特徴とするものである。

上記本発明の方法において、飛灰と水との重量比（灰／水比）が１／１０〜１／５であることが好ましい。

また、本発明の飛灰処理装置は、水中に分散された飛灰を粉砕し、該飛灰中に含まれる塩素分を水中に溶出させる湿式飛灰粉砕手段を備えたことを特徴とするものである。

本発明の飛灰中塩素分の除去方法および装置は、廃棄物焼却炉または溶融炉から排出される飛灰を水中で粉砕するので、水中にて粉砕された飛灰の破砕面が空気中の露出されることがなく、破砕面が化学的な変化をきたさないので、粉砕により水中に塩素が溶出しやすく、セメント原料に適するように、飛灰中の塩素を除去することができる。

以下、本発明の飛灰中の塩素分の除去方法および装置について詳細に説明する。

図１は、本発明の飛灰中塩素分除去方法を用いた塩素除去プロセスの一例を示すフローシートである。

ここに示したプロセスでは、廃棄物焼却炉または溶融炉から生じた飛灰に水を加えた後湿式粉砕する粉砕工程と、粉砕工程後の残渣を水洗する洗浄工程と、洗浄工程後の残渣に対してさらに水洗する清浄工程とを順次行うことによりセメント原料に再利用することのできる飛灰の処理物を得ることができる。なお、上記各工程のうち、粉砕工程は必須の工程であるが、洗浄工程および清浄工程は、必要に応じて省略してよい選択的工程である。

粉砕工程は、水中に分散された飛灰を粉砕し、該飛灰中に含まれる塩素分を水中に溶出させる湿式飛灰粉砕手段により実施される。粉砕工程は、湿式飛灰粉砕手段に、廃棄物焼却炉または溶融炉から生じた飛灰および水道水等の水を加えた後、これに粉砕用材料を投入し、激しく攪拌することにより実施される。水中の飛灰は、粉砕用材料が水中に投入されていることによりこれと接触および衝突され、徐々に粉砕されて粒径が小さくなる。本工程は、飛灰を空気中で粉砕する従来法とは異なり、水中にて飛灰を粉砕するので、粉砕後の飛灰の破砕面が空気中に露出することがない。従来法では、破砕面が空気に露出することにより破砕面に化学的な変化をきたし、水洗しても塩素分の溶出が困難になっていたが、本工程では、このような破砕面の化学変化をきたすことなく、水中に塩素分が溶出しやすくなっている。

投入される粉砕用材料は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２等であり、そのサイズは、例えば、直径３〜３０ｍｍである。また、その投入量は、好ましくは、飛灰１０ｋｇ当たり１〜５ｋｇである。

粉砕工程による脱塩素効果は、飛灰の粉砕化が進む程大きくなり、粉砕工程後の飛灰の平均粒径が１５μｍ以下になるように粉砕することが好ましい。このために必要な時間は投入される粉砕用材料に応じて異なるが、粉砕用材料として直径１０ｍｍのＡｌ_２Ｏ_３ボールを投入した場合には、３〜１０時間である。なお、飛灰の平均粒径は、粉砕工程後の飛灰に対してレーザ回折法を実施することにより測定され、予備実験にて粉砕工程を行う時間と得られる飛灰の平均粒径および脱塩率との関係を予め求めておき、所望の脱塩率が得られるように、粉砕工程を行う時間が設定される。

飛灰に投入される水量は、灰／水（重量）の比が１／１０〜１／５であることが好ましい。灰／水の比が１／１０より小さいと、十分に塩素分を除去することができるものの水量が多すぎることにより運転費が多大となるので好ましくない。また、灰／水の比が１／５より大きいと、水量が少なすぎることにより十分に塩素分を除去することができない。

本工程を行った後に得られる排水は、ドライヤ等の乾燥装置を用いて水分を除去すると、高濃度にＮａＣｌおよびＫＣｌの混合物が得られる。これらは工業原料として再利用することができる。このことは、本プロセスが資源循環の観点からも好ましいことが示される。

洗浄工程は、必要に応じて行われる工程である。すなわち、上記粉砕工程で加えられる水の量を少なくすれば（灰／水の比を１／５に近づければ）、結果としてより高濃度の塩素分を含有する排水が得られることになるが、この場合、粉砕工程後の残渣の表面に塩素分が付着するので、このようなときに洗浄工程を行うことによって付着して塩素分を洗浄することにより除去する。したがって、水量が多い場合（灰／水の比が１／１０に近い場合）には、粉砕工程後の残渣表面に塩素分の付着は無視できるので、このような洗浄工程と行う必要がない。この工程で得られた洗浄水は、塩素含量が少量であるので、粉砕工程に加えられる水として循環されて再利用することも可能である。

また、最後の清浄工程は、わずかに残存する塩素分を水道水で洗い流す工程である。残存する塩素含量が無視できる程度であれば、この工程も省略してよい。この工程で得られる洗浄水の塩素含量は、前の洗浄工程で得られる洗浄水の塩素含量よりさらに少量であるため、洗浄工程で加えられる水として循環されて再利用することも可能である。

なお、上記脱塩素を行う各工程の前または後には、重金属類を除去する工程が適宜実施される。

上記脱塩素を行う各工程を終了した飛灰残渣は、塩素分の濃度が３０００ｍｇ／ｋｇ以下であり、セメント原料に再利用することができる。

以下、本発明を具体的に実施した実施例について説明する。

廃棄物焼却炉から採取した飛灰Ａ（灰１ｋｇ当たりのＣｌ重量＝１００ｇ）および溶融炉から採取した飛灰Ｂ（灰１ｋｇ当たりのＣｌ重量＝３００ｇ）の２種の飛灰（いずれも乾式脱塩捕集灰ではない集塵灰）を用い、各試料に対して重量比で３〜２０倍のイオン交換水を入れ、（ｉ）ビーカを用いたスターラ攪拌、または（ｉｉ）直径１０ｍｍのＡｌ_２Ｏ_３ボールを投入した後、ポリ容器内で攪拌（本発明の粉砕工程）、の２種の処理を行い、脱塩素効果について検討した。

それぞれの試料は、各処理を行った後、吸引ろ過を行い、１１０℃の乾燥器にて水分を除去し、その後に残渣中の塩素濃度を測定した。塩素濃度の測定は、ＪＩＳＫ０１０２３５．３により行った。塩素濃度：３０００ｍｇ／残渣ｋｇを基準として、この濃度より塩素濃度が低い場合を「良」とし、この濃度より塩素濃度が高い場合を「不良」として評価した。

各条件により得られた結果を下記表１に示す。

比較例１および実施例１〜２から明らかなように、粉砕工程後の飛灰の平均粒径が小さい程、塩素除去効果が高いことが分かった。特に、比較例１に示すように、粉砕処理を行わず、平均粒径に変化が見られない場合には、３０００ｍｇ／残渣ｋｇ以下の塩素濃度が得られず、評価は「不良」であった。

また、実施例３〜４および比較例２から明らかなように、灰／水の比が１／１０〜１／５の範囲内であれば、塩素濃度が基準値以下になったが、灰／水の比が１／３である比較例２の場合には、水量が少なすぎて、評価は「不良」となった。

飛灰Ｂについて行った実施例５〜７および比較例３についても、粉砕工程を行わない場合には、塩素濃度が基準値以下にならないことが示された。

本発明の飛灰中塩素分除去方法を用いた塩素除去プロセスの一例を示すフローシートである。

Claims

廃棄物焼却炉または溶融炉から排出される飛灰を水中で粉砕することにより飛灰中の塩素分を水中に溶出させることを特徴とする飛灰中の塩素分の除去方法。
飛灰と水との重量比（灰／水比）が１／１０〜１／５である、請求項１に記載の方法。
水中に分散された飛灰を粉砕し、該飛灰中に含まれる塩素分を水中に溶出させる湿式飛灰粉砕手段を備えたことを特徴とする飛灰処理装置。