JP2011036321A - 電気炉における金属精錬とアスベスト処理の同時実施方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気炉1において、銑鉄又は合金鉄の金属原料4の精錬を行うと同時にアスベスト含有廃棄物を処理する方法であって、アスベスト含有廃棄物を密封して電気炉1内へ投入すること、及び、アスベスト含有廃棄物投入時に、電気炉1内雰囲気を炉外雰囲気よりも負圧に設定を行って、アスベストの炉外への飛散を抑制することを特徴とする方法。
【選択図】図2
Description
アスベスト含有廃棄物の発生、収集、運搬、処理については、「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」により、それぞれの処理基準が定められており、特にアスベストの飛散に関しては厳重な管理が義務づけられている。
アスベスト含有廃棄物の処理方法としては、専用の電気炉を用いた溶融処理方法(例えば、特許文献1)等が知られている。また、連続稼働している処理設備へアスベスト含有廃棄物を連続投入する処理方法も知られている。
(1)電気炉において、銑鉄又は合金鉄の精錬を行うと同時にアスベスト含有廃棄物を処理する方法であって、
アスベスト含有廃棄物を密封して電気炉内へ投入すること、及び、
アスベスト含有廃棄物投入時に、電気炉内雰囲気を炉外雰囲気よりも負圧に設定する
ことを特徴とする方法;
(2)アスベスト含有廃棄物投入時の電気炉内雰囲気の圧力が、炉外雰囲気の圧力よりも9.8Pa(1.0mmH2O)〜294.2Pa(30mmH2O)低い、前記(1)に記載の方法;
(3)アスベスト含有廃棄物の投入量が、電気炉内に投入した銑鉄又は合金鉄の精錬用原料の総質量に対して20質量%以下である、前記(1)又は(2)に記載の方法;
(4)アスベスト含有廃棄物を、電気炉内の銑鉄又は合金鉄の精錬用原料の表面へ投入する、前記(3)に記載の方法;
(5)アスベスト含有廃棄物を、炉内点検用扉から炉内へ投入する、前記(4)に記載の方法;並びに
(6)銑鉄又は合金鉄の精錬とアスベスト含有廃棄物の処理との同時実施を連続的に行う、前記(1)に記載の方法。
に関するものである。
本発明で処理するアスベスト含有廃棄物とは、アスベスト(石綿)を含んだ廃棄物をいう。具体例としては、アスベストを含む防音材、断熱材、絶縁材や建築材等の廃棄物があげられる。
なお、精錬する金属の組成への影響を少なくするため、アスベスト含有廃棄物から金属を予め取り除いておくことが好ましい。但し、アスベスト含有廃棄物中に金属が含まれていても、電気炉内への投入量を調節することで、所望の組成を有する金属を精錬することができる。
本発明は、廃棄物中のアスベスト含量に特に制限されることなく実施することができる。
本発明に用いるアスベスト含有廃棄物の大きさや重量は、電気炉の投入口から投入可能であれば、特に制限されない。
密閉容器の材質としては、例えば、プラスチック(例えば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンやナイロン)や金属等が挙げられる。密閉容器としては、ビニール袋(ポリ塩化ビニル製)と結束帯との組み合わせや蓋付きバケツ等を用いることができる。具体例として、建築物の天井や壁面に使用された断熱材に由来するアスベスト含有廃棄物22を封入した二重ビニール袋23(材質:ポリプロピレン)と結束帯21(材質:ナイロン)を図1に示す。
電気炉の具体例としては、発熱方式の相違に基づき、電気抵抗によって発熱させる電気抵抗炉、アークの発熱を利用するアーク炉や、誘導加熱を利用する誘導炉等が挙げられる。これらのなかでは、熱効率及び有害物質(重金属等)の飛散防止の観点から、電気抵抗炉が好ましい。
本発明で使用する電気炉(抵抗炉)の典型例の断面図を図2に概略する。この電気炉1は、密閉型でほぼ円筒状の容器の形態をしている。電気炉には、3本の電極2(図中表記は2本)と、金属精錬用の原料を電気炉内へ投入する16本の原料投入装置3(図中表記は2本)が上壁を通して設けられている。精錬工程において、電気炉内に投入した金属精錬用原料4は、電極先端付近でジュール熱により溶解し、上から半溶融層12、コークス層13、スラグ層14、精錬金属層15の順に分離している。電極2は、コークス層13内に没入した状態で保持している。原料投入装置3は、上端にホッパー3aとホッパー下部から電気炉内へ投入する管3bで構成されていて、精錬工程中に電気炉内へ順次原料4を投入している(原料のチョークフィードという)。また、電気炉1の上壁には、電気炉内から発生したガスの取り出し口5並びに電気炉内部点検及び廃アスベスト投入兼用の扉6が、下部には精錬した金属の取り出し口7および、金属取り出し口よりも高い位置にスラグ(滓)取り出し口8が設置されている。電気炉内で発生したガスは、電気炉内圧力調整用ファン9を用いてガス取り出し口5を経て炉外へと排出され、更に、湿式集塵機10及びプリコートフィルター11を通過させることにより除塵した後、燃料用ガスとして使用する。
銑鉄及び合金鉄に含まれる鉄以外の元素の含有量についても特に制限はない。なお、精錬工程時に処理されるアスベスト含有廃棄物は、上述の銑鉄及び合金鉄を構成する元素(例えば、鉄、ケイ素、マグネシウム)を含んでいることがある。このようなアスベスト含有廃棄物を用いる場合には、電気炉内への投入量を調節することで、所望の組成を有する銑鉄及び合金鉄を得ることができる。
金属精錬用原料及びアスベスト含有廃棄物の電気炉内への投入順序に特に制限はないが、先ず金属精錬用原料を電気炉へ投入して加熱を行い、その後、アスベスト含有廃棄物を投入すると、アスベストの溶融処理を行うための熱源確保の点で好ましい。
なお、銑鉄又は合金鉄の精錬用原料とアスベスト含有廃棄物とをそれぞれ断続的又は連続的に供給して、本発明を連続的に実施することができる。
炉内雰囲気の調節は、通常の電気炉内圧力調整手段(例えば、図2の電気炉内圧力調整用ファン9)を用いて行うことができる。
アスベスト含有廃棄物投入後の電気炉内の圧力について、炉外雰囲気よりも負圧の状態を解除してもよく、負圧状態を保持してもよい。
尚、精錬時の炉内雰囲気はCOガス濃度が高いので、炉内雰囲気の圧力を炉外雰囲気の圧力よりも大幅に低く設定すると、炉内へ空気(酸素)が入り込み、爆発する可能性がある。かかる危険性を回避すべく、アスベスト含有廃棄物投入後も炉内雰囲気を負圧に保持する場合は、空気の過剰流入が起こらないように設定する(例えば、大気圧よりも0Pa(0mmH2O)〜49.0Pa(5.0mmH2O)低い圧力)ことが好ましい。
炉外からの空気流入を回避するため、アスベスト含有廃棄物投入後の電気炉内の圧力を炉外雰囲気よりも高く設定(例えば、大気圧よりも0Pa(0mmH2O)〜49.0Pa(5.0mmH2O)高い圧力)してもよい。
アスベスト含有廃棄物投入時の負圧状態を解除した場合、その後のアスベスト含有廃棄物投入を行う際には、再度、炉内圧力を炉外雰囲気よりも負圧に設定する。
また、アスベスト含有廃棄物投入時に加えて、金属精錬用原料投入時にも、アスベスト含有廃棄物投入時と同様の炉内雰囲気の負圧設定を行って、アスベストの炉外への飛散を更に抑制してもよい。
尚、金属精錬用原料とアスベスト含有廃棄物とをそれぞれ断続的に電気炉内へ投入することにより精錬とアスベスト処理の同時実施を連続的に行う場合、上述の「電気炉内に投入した金属精錬用原料の総質量」とは、アスベスト含有廃棄物の投入後から次の投入前までに電気炉内へ投入された金属精錬用原料の総質量をいう。
アスベスト含有廃棄物の電気炉内への投入は、人力で行ってもよく、機械(例えば、ベルトコンベア)を用いて行ってもよい。
銑鉄又は合金と共にスラグ(滓)が生成する。電気炉内においてスラグは精錬金属よりも上方に蓄積するので、前述の金属取り出し口よりも高い位置に設けたスラグ取り出し口(図2のスラグ取り出し口8)から取り出すことができる。取り出されたスラグは無害であるため、そのまま埋め立ててもよく、建築用資材(砂利や砕石の代替)として利用してもよい。
実施例:フェロシリコンマンガン(ケイ素とマンガンと鉄との合金)の精錬とアスベスト含有廃棄物処理との同時実施
電気炉として、図2に示す構造を有する3相エルー式密閉式電気炉(電気抵抗炉)を使用した。この電気炉の主な仕様は以下の通りであった。
生産能力:フェロシリコンマンガンについて65000×103kg/年
トランス容量:50000kVA
炉の直径:15m
炉の高さ:6m
電極の直径:1.7m
金属精錬と同時に処理したアスベスト含有廃棄物は、アスベストを含む断熱材の廃材であった。アスベスト含有廃棄物は、密閉容器(二重ビニール袋(ポリプロピレン製)と結束帯(材質:ナイロン)内に密閉された状態で使用した。
はじめに、ホッパーと管とから構成される原料投入装置を通してフェロシリコンマンガン精錬用原料を炉内へ投入した。次いで、電極を通して負荷(負荷:24000kW、電圧:100〜200V、抵抗:500〜600μΩ)をかけて精錬を行った。
精錬開始から48時間経過後から、以下の手順によりアスベスト含有廃棄物の同時処理を開始して、精錬とアスベスト処理との同時実施を連続的に行った。
アスベスト含有廃棄物の電気炉内へ投入時には、電気炉の負荷を0kWにし、電気炉内圧力調整用ファンを用いて炉内圧力を炉外雰囲気よりも98.1Pa(10.0mmH2O)低い圧力へと調節した。炉外雰囲気の圧力は大気圧(101324.8Pa(10332.3mmH2O))であった。炉内圧力調節後、炉内点検用扉からベルトコンベアを用いて、密閉容器内に封入した状態のままのアスベスト含有廃棄物を、電気炉内の加熱された状態にある精錬用原料の表面上へ投入した。アスベスト含有廃棄物の初回投入量は、既に炉内へ投入された精錬用原料の総質量に対して3質量%であった。アスベスト含有廃棄物投入後、炉内点検用扉を閉め、電気炉負荷を24000kWへと戻すことにより、アスベスト含有廃棄物の溶融処理とフェロシリコンマンガンの精錬とを同時に実施した。
アスベスト含有廃棄物の溶融処理とフェロシリコンマンガンの精錬とを同時に実施している間(但し、アスベスト含有廃棄物の電気炉内投入時を除く)は、炉内圧力を炉外雰囲気よりも0〜9.8Pa(0〜1mmH2O)高い圧力に保持した。同時実施中の電気炉内の雰囲気温度は200〜400℃に保持した。炉外排出時のスラグの温度は1511℃であった。
精錬用原料及びアスベスト含有廃棄物の炉内への投入はそれぞれ断続的に行った。その際のアスベスト含有廃棄物の投入量は、当該アスベスト含有廃棄物の投入後から次の投入前までに電気炉内へ投入された精錬用原料の総質量に対して3質量%であった。尚、アスベスト含有廃棄物の炉内への投入時には上述の電気炉負荷の調節(0〜24000kW)を行った。
精錬用原料の総投入量は137×103kgであり、アスベスト含有廃棄物の総投入量は4×103kgであった。したがって、アスベスト含有廃棄物の総投入量は、金属精錬用原料の総質量に対して3質量%であった。
(1)アスベスト含有廃棄物を投入しなかったことを除き、上述の実施例と同様にして行った精錬(以下、通常精錬という)により得られたフェロシリコンマンガン(以下、通常品という)の組成と、本発明の実施例により得られたフェロシリコンマンガンの組成とを分析した。分析結果を、JIS G 2304に規定されるフェロシリコンマンガンの組成と共に以下の表2に示す。
表2:フェロシリコンマンガンの組成(単位:質量%)
実施例のフェロシリコンマンガンの組成は、通常品において許容される組成の変動の範囲内にある通常品の組成と実質的に同一であり、かつ、JIS規格を満たすものであった。この結果より、本発明に従いアスベスト処理と共に金属精錬を行った場合でも、通常精錬と同様の金属精錬を行うことができることが理解される。
(2)実施例(金属精錬とアスベスト処理との同時実施)によって生じたスラグの組成と、通常精錬により得られたスラグの組成とを分析した。分析結果を以下の表3に示す。
表3:スラグの組成(単位:質量%)
本発明(金属精錬とアスベスト処理との同時実施)においてアスベストが処理されることを確認するために、実施例を行った際に電気炉内で生成したスラグ、電気炉内で発生したガス及びプリコートフィルターに集められた塵(プリコートフィルターダスト)についてアスベスト濃度を測定した。いずれの測定も、アスベスト投入後2〜3日後に採取したサンプルに対して行った。
更に、本発明の実施中(特に、アスベスト含有廃棄物の炉内投入時)にアスベストの炉外への飛散が起こらないことを確認するために、実施例を行った際の炉外雰囲気(アスベスト含有廃棄物を電気炉内へ投入する時の炉外雰囲気)についてアスベスト濃度を測定した。各測定対象について使用した測定方法を以下の表4に示す。
表4:アスベスト濃度の測定方法
2:電極
3:原料投入装置
3a:ホッパー
3b:管
4:金属精錬用原料
5:ガス取り出し口
6:扉
7:金属取り出し口
8:スラグ取り出し口
9:電気炉内圧力調整用ファン
10:湿式集塵機
11:プリコートフィルター
12:半溶融層
13:コークス層
14:スラグ層
15:精錬金属層
21:結束帯
22:アスベスト含有廃棄物
23:二重ビニール袋
Claims (6)
- 電気炉において、銑鉄又は合金鉄の精錬を行うと同時にアスベスト含有廃棄物を処理する方法であって、
アスベスト含有廃棄物を密封して電気炉内へ投入すること、及び、
アスベスト含有廃棄物投入時に、電気炉内雰囲気を炉外雰囲気よりも負圧に設定する
ことを特徴とする方法。 - アスベスト含有廃棄物投入時の電気炉内雰囲気の圧力が、炉外雰囲気の圧力よりも9.8Pa(1.0mmH2O)〜294.2Pa(30mmH2O)低い、請求項1に記載の方法。
- アスベスト含有廃棄物の投入量が、電気炉内に投入した銑鉄又は合金鉄の精錬用原料の総質量に対して20質量%以下である、請求項1又は2に記載の方法。
- アスベスト含有廃棄物を、電気炉内の銑鉄又は合金鉄の精錬用原料の表面へ投入する、請求項3に記載の方法。
- アスベスト含有廃棄物を、炉内点検用扉から炉内へ投入する、請求項4に記載の方法。
- 銑鉄又は合金鉄の精錬とアスベスト含有廃棄物の処理との同時実施を連続的に行う、請求項1に記載の方法。
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