JP2008272535A - 廃棄アスベストの溶融無害化方法及び同方法を実施する廃棄アスベストの溶融無害化処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 廃棄アスベストを低融点で溶融しかつ溶融物に流動性を持たせる。
【解決手段】 溶融炉１に対して処理対象であるアスベスト３と、溶融物の流動性を高めるガラスフリット４と、溶融温度を低下させる溶融助剤（ソーダ灰、硼砂等）５を添加してアスベストを低温度で溶融させ、溶融炉１から排出された溶融物は冷却固化手段で固化され、破砕手段８で破砕され、例えば道路舗装材、セメントの骨材等のリサイクル材９として利用される。一方溶融炉１から排出された排ガスＧは熱交換装置１１で熱回収され、温水を植物育成プラント１３のヒータ１４に供給してプラント内を保温したり、排ガスＧの処理ガスＧ１をＣＯ₂ の補給源として同プラント１３内に供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は廃アスベスト材の無害化処理方法及び同方法を実施するための処理システムに関する。

極めて微細な繊維状物質から成るアスベストは、断熱性、不燃・耐熱性、耐薬品性、紡織性等の特性を有しているため、その断熱性により断熱材、保温材として、また不燃・耐熱性により建築資材や工業資材として利用され、しかも安価であることにより建築物や各種工業製品について幅広く利用されていたことは我々の良く知るところである。

一方においてこのアスベストが繊維状或いは針状で極めて微細であり、かつ半永久的に分解・変質しないとう耐蝕・耐久性を有するため、アスベストを吸引することにより、中皮腫、肺癌、石綿肺、びまん性胸膜肥厚等を発生させる原因物質として人体に重大な障害を与えることが確認され、この結果各種分野に使用されていたアスベストの廃棄および廃棄されたアスベストの処理が急務となっている。特にわが国においては１９３０年頃から２００２年までに消費されたアスベストの量は１０００万トンにも及び、アスベストの輸入量、使用量ともに世界一であると言われており、この点からもアスベストの無害化処理を迅速且つ経済的に実施されることが強く望まれている。

従来から行われている処理方法の一つとしてアスベスト若しくはアスベストを含む廃材をコンクリートと混練固化し、これを埋め立て等の方法で処分する方法がある。この方法は比較的安価に実施可能であるが、コンクリートの経時的な劣化等により混練されたアスベストが再飛散したり、土壌環境を悪化させる等、環境に対する二次汚染の可能性が高く無害化処理とは言いがたい。

以上の観点から、アスベストの処理をより抜本的に行う方法として下記特許文献に示すうにアスベストを溶融処理する方法が提案されている。
特開２００５−１６９６３２ 特開平８−０６１６４３ 特開平７−１７１５３６ 特開２００１−３１７７１３

このうち、特許文献１に記載の発明はアスベストとフロンの熱分解を同時を行い、フロン分解物により低温度でアスベストの溶融処理を行うものであり、一石二鳥の利点がある反面、廃棄フロンがなければこの技術が実施出来ない。特許文献２及び３の発明は電気炉でアスベストを溶融する方法、特許文献４は溶融炉の炉壁材に珪石等の材料を混合し、アスベスト溶融時にこの炉壁材の一部混入によりアスベストの溶融温度を低減するようにしたものである。

上記各特許文献記載の発明は、何れもアスベストを溶融することによりその特徴である微細な針状（繊維状）構造を無くすことによって、アスベストの飛散及び人による吸引等をほぼ完全に防止し、溶融物を固化後に破砕する等の方法により無害化処理及び資源としての再利用が可能である。しかしながら、これらの発明は溶融炉等の溶融手段が複雑、大型であったり、大量の電気を消費する等、総じて経済性の観点については問題の解決は不十分と言わざるを得ない。またアスベストの溶融により発生する熱の利用等に関しても考慮されていない。

本発明は上記問題点を解決すべく構成されたものであり、アスベストを溶融することにによる無害化処理方法において、この処理方法をより経済的に実施することを課題とするものであある。

上記の経済性を達成するための最大の課題は、アスベストの融点を如何にして下げるかにある。即ちアスベストは蛇紋石族のクリソタイル（白石綿）、角閃石族のクロシドライト（青石綿）、アモサイト（茶石綿）等幾つかの種類に分類されるが、何れの種類であってもアスベストの溶融温度は１５００℃或いはこれ以上と非常に高く、わが国の環境省の指針でも１５００℃以上で溶融することが定められている。このような高温下での溶融処理となると、加熱用のエネルギー消費が大きくなるだけでなく、溶融炉の耐熱性も高める必要があり、また排気ガス中には窒素酸化物が多く含まれることになり、高度な排気ガス対策も必要となる。

発明者等は上記課題、即ちアスベストを低温下で溶融処理すべく鋭意研究開発を行い、この研究結果に基づいて本願発明を構成するに至った。
即ち、本発明は、アスベストを溶融する溶融炉はるつぼ型の溶融炉等構造が簡単な炉を用いることが可能で、処理対象であるアスベスト廃材と共にガラス製品の破砕物を投入し、更に融点低下用の助剤として炭酸ナトリウム（ソーダ灰）、炭酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸マグネシウム、硼酸、硼酸ナトリウム（硼砂）のうち、少なくとも一つを添加したことを特徴とすることにより上記課題を達成するよう構成されたアスベストの溶融無害化処理方法及び同方法を実施するアスベストの溶融無害化処理システムである。

従来のアスベストの溶融方法に比較して、より低温度でのアスベストの溶融が可能となるため、アスベスト溶融のエネルギーが低減でき、溶融炉も特別な耐熱処理を施す必要もなく、従って従来のアスベスト溶融処理方法に比較して経済的に溶融無害化処理を行うことが可能となる。

廃棄ビン等の容器をはじめとして、大量に発生するガラス廃棄物を溶融アスベストの流動性を高める有用素材として利用することによって、ガラス廃棄物を同時に処理することができ、この点からも経済的である。

従来、アスベスト溶融により発生する熱は廃熱として廃棄されていたが、排気経路に熱交換装置を配置することによりこの熱を回収して有効利用することが可能となる。

小型の装置であれば、転炉型の溶融炉としてアスベストの溶融を間欠処理（パッチ処理）する構成とし、大型の溶融炉の場合は炉内温度をモニターしながらアスベスト、廃棄ガラス、融点低下用助剤を適宜追加して連続処理を行う。

以下、本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。
図１において符号１はアスベストを溶融する溶融炉である。この溶融炉１には本発明を実施するための特別な構成は施されておらず、図示のものは間欠処理型の溶融炉、即ちアスベストの投入と投入されたアスベストの溶融及び溶融物の排出を１サイクルとして、このサイクルを繰り返す構成の溶融炉として構成されている。但しのこの溶融炉は、アスベストの溶融と溶融物の排出を連続的に行う連続処理型の溶融炉として構成することも可能である。

符号２は溶融炉１に設けられたバーナであって、ＬＰＧ、ＬＮＧ、石油等適宜の燃料が使用可能である。アスベストの溶融に当たっては、冷却状態の溶融炉１に対してアスベスト等を予め投入して、バーナにより加熱昇温させることも不可能ではないが、発明者等の試験結果ではこのような投入方法を実施すると、炉内温度が後述する設定温度まで上昇するのに時間がかかり、パーナ２の燃料消費が大きくなり不経済であることが分かった。従って間欠処理型の溶融炉であっても、アスベスト溶融に関して一回のサイクルが完了したならば、炉内温度があまり低下しないうちに、時間を置かず次の溶融サイクルに入ることが望ましい。

例えば溶融炉１の炉内温度が１０００℃程度まで上昇したならば、溶融処理対象である廃アスベスト３に対して廃棄ガラスを投入する。この投入用のガラスとしては、廃棄ガラスを微粉砕したもの（以下「ガラスフリット」と称する）も投入する。符号４はこのガラスフリットを示す。ガラスフリット４の投入と共に溶融助剤（融点低下用の助剤）として炭酸ナトリウム（ソーダ灰）、炭酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸マグネシウム、硼酸、硼酸ナトリウム（硼砂）のうちから、硼酸ナトリウム（硼砂）と炭酸ナトリウム（ソーダ灰）を添加する。
因みに発明者等は上記助剤を各種選択、組み合わせてアスベストの溶融温度との関係を試験したが、何れも溶融温度低下の効果があることが確認できたが、本実施例では入手の容易性、価格等から硼酸ナトリウム（以下「硼砂」の名称で説明する）、炭酸ナトリウム（以下「ソーダ灰」の名称で説明する）を用いている。

処理対象のアスベスト３を建築物に対して吹き付けられた吹き付け材とした場合、このアスベスト３に加えてガラスフリット４を投入し、更に融点低下用の溶融助剤５として硼砂とソーダ灰を添加する。これにより１３００℃以下でアスベスト３は高い流動性をもって溶融する。融点の低下は主に上記の溶融助剤によるものと考えられるが、発明者等の試験により溶融物の流動性はガラスフリット４によることが確認されている。即ち試験によりガラスフリット無投入の溶融物と、ガラスフリット投入の溶融物の流動性を比較した結果、発明者等はガラスフリット４の投入により溶融物の流動性が大幅に向上することを確認している。また溶融によって得られた固化物は、分散染色法による顕微鏡観察により、アスベストが保有していた針状形態が消失していることも確認した。

また処理対象を、建築物の断熱材として用いられていたアスベスト３とした場合には、前記の場合よりもやや高いものの、アスベスト３はほぼ１３００℃で高い流動性を持って溶融状態となる。なお、処理対象のアスベスト３は飛散防止のためポリエチレン袋等の高分子材料から成る容器に収納されて回収されているが、溶融炉１に対してアスベスト３を投入する際に、アスベスト３をこの容器から取り出して投入することは、投入手段が例え完全自動化していても、アスベスト３の飛散を招き妥当ではない。

従ってアスベスト３はこのプラスチック容器に収納された状態で溶融炉１に投入し、容器はこの溶融炉１内で熱分解されるのが望ましい。実験段階でも容器ごとの投入により炉内には一時的に火炎が上がることが確認されたが、アスベストの量に比較して容器の量は非常に僅かであるため、容器ごとの投入をした場合と、容器を投入しない場合とで溶融炉１からの排ガスの成分も殆ど変わらない。

溶融炉１から排出された排ガスＧは排ガス処理手段６を経て系外に排出される。なお図中点線で囲った部分はアスベストの処理系統に併設され、アスベストの処理系統で排出された熱等を有効利用する別のプラントである（その構成は後述する）。

符号６ａは集塵装置であって排ガスＧ中の塵埃を除去するものであり、その集塵方式を問うものではなく、バグフィルタ方式、サイクロンセパレータ方式、電気集塵方式等何れの方式のものであってもよいが、できるだけ排ガスＧをクリーンにするために、微細な塵埃を除去できる高性能のものが望ましい。

また、符号６ｂは窒素酸化物（ＮＯｘ）を処理するＮＯｘ処理装置である。本発明によりアスベストの溶融処理温度がかなり低下したものの、その処理温度は窒素酸化物を発生させる範囲にあるため、ＮＯｘ処理装置を設けておく。

なお処理対象のアスベスト材、特に吹き付け材として用いたものの場合には溶融時に亜硫酸ガスを発生させるものがある。これは吹き付け材の中に石膏等の硫黄系の材料が含まれているためと考えられる。このようにアスベスト材の処理上、亜硫酸ガスの発生も予測される場合には排ガス処理手段６に亜硫酸ガス処理装置も設置しておく。このように構成された排ガス処理手段６を経て環境に対する負担を小さくするよう処理された処理ガスＧ１は系外に排出される。

一方アスベスト３の溶融が確認されたならば、バーナ２の燃焼を停止し、溶融炉１内の溶融物を溶融炉１外に排出する。溶融炉１が転炉形式のものであれば、溶融炉１を傾けて溶融物を排出する。排出された溶融物は例えば冷却固化手段７としての鉄製のトレイで受けてこトレイ内で冷却固化する。冷却固化物はその成分上一種の粗製ガラスであるから、破砕手段８において物理的な方法により容易に破砕することができる。また固化・破砕の段階でアスベストの微細な形状は全く喪失するため飛散による人体での吸引等の危険は全く無くなり、無害化処理が完了する。また破砕物はコンクリートの骨材として利用したり、道路舗装材とし利用するなどリサイクル材９としての利用が可能である。

なお、冷却固化手段７を水を張った水槽とすれば、高温の溶融物が水槽内に投入されることにより溶融物の表面の急激な冷却と、高温の内部との温度差により溶融物は小片に分裂しながら固化する。このため破砕手段８を小規模の構成としたり、或いはこの破砕手段８自体を省略することもできる。但し、高温の溶融物を水に投入する時には、短時間で大量の蒸気を発生し、水蒸気爆発に近い状態となるため、この状態の発生に対する対策を十分にとっておく必要がある。

図２は上記の過程を時系列的に示すフロー図である。
溶融炉１に対するアスベスト３の投入に当たっては、先ず溶融炉１を加熱し炉内温度が設定値となっているかを確認する（Ｓ１）。設定値となっていれば溶融対象であるアスベストを投入（Ｓ２）し、かつガラスフリットや所定の溶融助剤を投入する（Ｓ３）。この状態で炉内の溶融状態を確認し（Ｓ４）、溶融未了であればさらに加熱を続ける。

一方、炉内での溶融が確認された状態では、微細なアスベストが溶融するため溶融物の嵩は、ガラスフリットを投入してもアスベスト投入時の嵩よりも低下するので、アスベストの追加投入が可能である。このため溶融が確認された時点でアスベストの追加投入の要否を決め（Ｓ５）、必要であれば追加投入（Ｓ６）を行う。このようにして最終的な投入が終わりかつ溶融状態が確認されている状態で、溶融炉の加熱を停止し、溶融物を排出（Ｓ７）し、排出物を固化させ（Ｓ８）、破砕（Ｓ９）して一回の処理サイクルを終了する。通常図２に示す処理サイクルをほぼ連続的に行うことにより、溶融炉の温度を高温に保持しながら高い熱効率を保持してアスベストの無害化処理を順次行う。

次に図１に戻り、アスベストの処理工程に併設され、アスベストの処理工程で排出される熱等を有効利用するプラントについて説明する。
図１の符号１０で示す点線内の工程はアスベストの溶融無害化処理工程から排出される熱（廃熱）や排ガスを有効利用するためにこのアスベストの溶融無害化処理工程に併設された植物育成プラントの工程である。

溶融炉１から排出された排ガスＧは先ず熱交換装置１１において水Ｗと熱交換し、前述の排ガス処理手段６において除塵され、かつ有害な窒素酸化物、亜硫酸ガス等が除去され煙突１７等の排気手段により系外に排出される。

一方熱交換装置１１において排ガスＧと熱交換することにより昇温した水Ｗは断熱材等により保温機能を持たせた温水槽１２に一端貯留された後、植物を育成する空間として構成た温室、ビニールハウス等である植物育成プラント１３内の温水ヒータ１４において、植物育成プラント１３内に放熱してプラント内を保温する。温水ヒータ１４で放熱し温度が下がった冷水は一時貯槽１５を介して流量を調整されて熱交換装置１１に供給されることにより、水は熱交換装置１１と植物育成プラント１３内の温水ヒータ１４との間を循環流動し、排ガスＧの保有する熱を植物育成プラント１３に供給する。

なお、図中水Ｗの循環経路に対して温水槽１２と一時貯槽１５が設置されているのは、溶融炉１が間欠運転する等の理由により、排ガスＧの排出量が一定ではないこと、即ち水Ｗを介して植物育成プラント１３に対する熱の供給量が不安定になるため、これら温水槽１２及び一時貯槽１５を熱供給のパッファとして用いるものである。従って、溶融炉１が連続処理型である場合のように熱供給が安定的に行われる場合にはこれらの貯槽類は必須のものではなくなる。

一方、野菜或いは花卉類を問わず植物育成プラント１３内では密閉空間で、高密度の植物育成が行われるため、昼間では植物の光合成によりプラント空間においてＯ₂ 分圧が上昇し、ＣＯ₂ 分圧が低下して全体としてＣＯ₂ 不足の状態となる。
排ガス処理手段６から排出される前記処理ガスＧ１は除塵、有害成分の除去がなされているため、溶融炉１のバーナ２の燃焼における燃料の燃焼に伴うＣＯ₂ が主要な成分となっている。このため植物育成プラント１３内のＣＯ₂ 分圧の低下に伴い、必要分のＣＯ₂ 供給源としてこの処理ガスＧ１の必要量を植物育成プラント１３内に導入する。符号１６は処理ガスＧ１を植物育成プラント１３に供給する経路に設けられた流量調整用のダンパである。なお夏季等植物育成プラント１３の保温が必要でない場合には熱交換装置１１で発生する温水は必要な場所に給湯されたり、このような需要が無い場合には熱交換装置１１の運転を停止する等の方法で対処する。

本発明に係るアスベストの無害化処理を廃ガラス処理プラント等と統合した総合処理プラントとして構成し、かつこれら総合処理プラントから排出される廃熱や排ガスを利用した植物育成プラント、温水プール等のスポーツ施設等を併設した総合施設として構成すことも可能である。

本発明に係る廃棄アスベストの処理方法及び処理システムを示すブロック図である。 本発明に係る廃棄アスベストの処理の流れを示すフロー図である。

符号の説明

１ 溶融炉
２ バーナ
３ アスベスト（処理対象の廃棄アスベスト）
４ ガラスフリット
５ 溶融補助剤（助剤）
６ 排ガス処理手段
６ａ 集塵装置
６ｂ ＮＯｘ処理装置
７ 冷却固化手段
８ 破砕手段
９ リサイクル材
１０ 植物育成プラントの工程
１１ 熱交換手段
１２ 温水槽
１３ 植物育成プラント
１４ （温水）ヒータ
１５ 一時貯槽
１６ ダンパ
Ｇ 排ガス
Ｇ１ 処理ガス
Ｗ 水

Claims (7)

1. 廃棄アスベストを溶融して無害化処理する方法であって、アスベストを溶融する溶融炉に対して、処理対象である廃棄アスベストと共に廃棄ガラスを投入し、かつ溶融助剤として、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）、炭酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸マグネシウム、硼酸、硼酸ナトリウム（硼砂）のうちから、少なくとも一つを添加することにより溶融処理温度を低下させ、かつ溶融物の流動性を高めるよう構成したことを特徴とする廃棄アスベストの無害化処理方法。
2. 炭酸ナトリウム（ソーダ灰）と硼酸ナトリウム（硼砂）を前記助剤として添加することを特徴とする請求項１記載の廃棄アスベストの無害化処理方法。
3. 廃棄アスベストと共に投入する廃棄ガラスは、廃棄ガラスを微粉砕したガラスフリットであることを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄アスベストの無害化処理方法。
4. 廃棄アスベストを溶融して無害化処理するシステムであって、廃棄アスベストを溶融する溶融炉と、この溶融炉に対して廃棄アスベストを投入する手段と、ガラスフリットを投入する手段と、溶融助剤を投入する手段とが設けられ、溶融炉に後続して溶融物を冷却固化する手段と、固化した溶融物を破砕する手段が設けられていることを特徴とする廃棄アスベストの溶融無害化処理システム。
5. 溶融炉から排出される排ガスと水を熱交換し、排ガス中の熱を温水として回収する熱交換装置が設けられ、この温水を必要な施設に供給するよう構成したことを特徴とする請求項４記載の廃棄アスベストの溶融無害化処理システム。
6. 前記温水が必要な施設は植物育成プラントであることを特徴とする請求項５記載の廃棄アスベストの溶融無害化処理システム。
7. 溶融炉から排出され、排ガス処理手段により処理された処理ガスを二酸化炭素（ＣＯ₂ ）供給源として前記植物育成プラントに供給するよう構成したことを特徴とする請求項６記載の廃棄アスベストの溶融無害化処理システム。