JP2023050953A - 溶融炉及び溶融炉の運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数種類の金属を含む処理対象物を融炉する際に、金属種類に応じて揮散、スラグ化、金属化の各処理を適切に行える溶融炉を提供する。【解決手段】複数種類の金属を含む処理対象物が上流側から投入され、炉天井に備えた加熱機構により処理対象物を表面から溶融処理して生じた溶融スラグを下流側に流下する炉室と、流下した溶融スラグを排出する出滓口と、を備えた溶融炉であって、前記炉室の上流側から下流側に沿って配された複数段のノズルと、各ノズルから供給するガスの種類及び／または組成を異ならせて、上流側から下流側に到る複数の領域毎に溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気及び還元性雰囲気の何れかに調節することにより、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように、または金属化合物として溶融スラグに閉じ込めるように調節する雰囲気調節機構と、を備えている。【選択図】図２
Description
本発明は、溶融炉及び溶融炉の運転方法に関する。
下水汚泥、家畜ふん尿、生ごみのメタン発酵残さなどの有機性汚泥や、プラスチック、紙、ＲＰＦ、プラスチックと金属を含むリサイクル残さなどの可燃物、焼却灰、汚染土壌、廃ガラス、廃陶器、石綿等の不燃物など、雑多な廃棄物が処理対象物として溶融炉で溶融処理されている。
例えば、出滓口が形成された炉室と、炉室に向けて処理対象物を供給する処理対象物供給機構とを備え、処理対象物供給機構により炉室に供給された被処理物が表面から溶融して出滓口に流下するように構成された表面溶融炉によって、雑多な廃棄物が溶融処理される。
このような溶融炉では、処理対象物に含まれる重金属類を揮散させてスラグから除去するために、炉内を還元性雰囲気に調節することが行なわれている。
また、特許文献１には、溶融処理時に処理対象物に含まれるリンの揮散を抑制した表面溶融炉が提案されている。当該表面溶融炉は、バーナ及び空気供給機構が設置されるとともに出滓口が形成された炉室と、前記炉室に連通して設けられた被処理物収容部から被処理物を前記炉室に供給する被処理物供給機構とを備えて構成され、被処理物はリンと可燃物を含有し、前記炉室と前記被処理物収容部が連通する近傍であって前記炉室内の被処理物の表面に向けて空気を供給する縁部空気供給機構を備えている。
当該表面溶融炉によれば、可燃物の熱分解により被処理物の表面近傍に残存する固定炭素分が、縁部空気供給機構から被処理物の表面に向けて供給される空気によって燃焼し、さらに余った酸素によってリン化合物やリン酸化物の還元反応が抑制されることでリンの揮散が抑制される。
特許文献２には、下水汚泥のようなリン含有物質を溶融処理する際に、リン含有物質に含まれているリン成分が排ガスへ揮散するのを抑制して、当該リン成分をスラグ中に捕捉するリン含有物質の溶融処理方法が提案されている。当該溶融処理方法は、リンが乾燥物質換算量の０．０４ｗｔ％以上含まれるリン含有物質に対して含水量を調整する前処理ステップと、前記前処理ステップで水分が調整されたリン含有物質を溶融炉に投入して溶融する溶融ステップと、前記溶融ステップで溶融生成されたスラグを冷却して固化する冷却ステップと、を含む。
そして、当該溶融処理方法は、リン含有物質に２価または３価の鉄化合物を添加する鉄化合物添加ステップを前記前処理ステップまたはその前後に実行することにより、前記溶融ステップで、リン含有物質に含まれるリン成分の揮散を防止するとともに、リン成分のリン化鉄を含む金属リン化合物への移行を抑制しながらスラグに捕捉する。
このような２価または３価の鉄化合物とリン含有物質との混合物が溶融炉に投入されると、投入された酸化第一鉄（ＦｅＯ）或いは溶融過程で２価または３価の鉄化合物から生成される酸化第一鉄（ＦｅＯ）によって融点降下作用が発現し、例えば、約１３００℃の溶融温度のときに、鉄に対するリン含有物質の好ましい塩基度０．４～０．８よりも広い範囲で溶流度６０％以上を確保でき、しかも被溶融物中のリン成分の揮散が抑制されてリンが金属リン化合物ではない形態でスラグ中に捕捉されるようになる。
このように、処理対象物に含まれる金属などの揮散を抑制するために、炉内雰囲気を酸化性雰囲気に調整したり、処理対象物に含まれる金属などの金属合金化を抑制してスラグに閉じ込めるために、溶融助剤を投入したりする溶融炉の運転方法が知られている。
ところで、処理対象物を溶融処理する際に、処理対象物に含まれる特定の金属をスラグと分別して回収して再生資源として利用することが望まれる一方で、処理対象物に含まれる特定の金属をスラグに閉じ込めることが望まれる場合もある。
例えば、処理対象物に含まれる鉄やニッケルを金属として回収することが望まれる場合があれば、逆に鉄やニッケルを化合物としてスラグに閉じ込めることが望まれる場合もある。
しかし、処理対象物には複数の金属類が含まれており、炉内を一律に一定の酸化性雰囲気または還元性雰囲気に調整すると、所期の目的を達成できないという問題があった。例えば、処理対象物に含まれる重金属類を揮散させるためには弱還元性雰囲気に調節する必要があるが、ニッケルを溶融金属として溶融スラグと分離可能な状態で回収するためには強還元性雰囲気に調節する必要がある。処理対象物に重金属類のみならずニッケルを含むような場合に、従来の溶融炉では対処できなかった。
本発明の目的は、複数種類の金属を含む処理対象物を融炉する際に、金属種類に応じて揮散、スラグ化、金属化の各処理を適切に行える溶融炉及び溶融炉の運転方法を提供する点にある。
上述の目的を達成するため、本発明による表面溶融炉の第一の特徴構成は、複数種類の金属を含む処理対象物が上流側から投入され、炉天井に備えた加熱機構により処理対象物を表面から溶融処理して生じた溶融スラグを下流側に流下する炉室と、流下した溶融スラグを排出する出滓口と、を備えた溶融炉であって、前記炉室の上流側から下流側に沿って配された複数段のノズルと、各ノズルから供給するガスの種類及び／または組成を異ならせて、上流側から下流側に到る複数の領域毎に溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気及び還元性雰囲気の何れかに調節することにより、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように、または金属化合物として溶融スラグに閉じ込めるように調節する雰囲気調節機構と、を備えている点にある。
炉室の上流側から下流側に沿って配された複数段のノズルの其々から供給されるガスの種類及び／または組成が、雰囲気調節機構によって調節される結果、上流側から下流側に到る複数の領域毎に溶融面近傍の雰囲気が酸化性雰囲気及び還元性雰囲気の何れかに調節されるようになる。還元性雰囲気に調節された領域では、対象金属が溶融スラグから分離可能な溶融金属となり、酸化性雰囲気に調節された領域では、対象金属が金属化合物として溶融スラグに閉じ込められる。
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記雰囲気調節機構は、上流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気に調節して、複数種類の金属のうち重金属を揮散させ、下流側における溶融面近傍の雰囲気を強還元性雰囲気に調節して、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように調節する点にある。
炉室に投入された処理対象物の上流側で溶融面近傍の雰囲気が弱還元性雰囲気に調節されると、処理対象物に含まれる重金属が還元された後に揮散される。そして、下流側における溶融面近傍の雰囲気が強還元性雰囲気に調節されると、対象金属が溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させる。従って、処理対象物に含まれる重金属がスラグに混入することが無く、また溶融処理の後にスラグから対象金属が分離して回収されるようになる。
同第三の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記雰囲気調節機構は、上流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気に調節して、複数種類の金属のうち重金属を揮散させ、下流側における溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気または弱還元性雰囲気に調節して、複数種類の金属のうち対象金属を金属化合物として溶融スラグに閉じ込めるように調節する点にある。
炉室に投入された処理対象物の上流側で溶融面近傍の雰囲気が弱還元性雰囲気に調節されると、処理対象物に含まれる重金属が還元された後に揮散される。そして、下流側における溶融面近傍の雰囲気が酸化性雰囲気または弱還元性雰囲気に調節されると、対象金属が金属化合物として溶融スラグに閉じ込められる。従って、処理対象物に含まれる重金属がスラグに混入することが無く、また溶融処理の後に対象金属が金属化合物としてスラグに閉じ込められた状態で回収されるようになる。
同第四の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記雰囲気調節機構は、上流側における溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気または弱還元性雰囲気に調節して、複数種類の金属のうち重金属を揮散させ、下流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気に調節するとともに、溶融面の温度を１４００～１６００℃に調節して、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように調節する点にある。
炉室に投入された処理対象物の上流側で溶融面近傍の雰囲気が弱還元性雰囲気に調節されると、処理対象物に含まれる重金属が還元された後に揮散される。そして、下流側における溶融面近傍の雰囲気が弱還元性雰囲気に調節され、溶融面の温度が１４００～１６００℃に調節されると、鉄やニッケルの還元を抑制して例えば金、銀、銅などが溶融スラグと分離可能な溶融金属として回収される。
同第五の特徴構成は、上述した第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記溶融炉は、前記炉室を区画する内筒と、前記内筒の外周に配された外筒と、前記内筒と前記外筒との間に形成された処理対象物の貯留部と、前記内筒と前記外筒との相対回転により前記貯留部から前記炉室に切出された処理対象物が表面から溶融処理され、溶融したスラグが流下して前記炉床の中央部に形成された前記出滓口から排出される回転式表面溶融炉で構成され、前記炉室の上流側から下流側に沿って配された複数段のノズルが炉天井に配され、または炉床に配されている点にある。
回転式表面溶融炉の炉天井または炉床に、炉室の上流側から下流側に沿って複数段のノズルを配することで、処理対象物の溶融面に雰囲気を調節するガスを供給することができる。
本発明による溶融炉の運転方法の第一の特徴構成は、複数種類の金属を含む処理対象物が上流側から投入され、炉天井に備えた加熱機構により処理対象物を表面から溶融処理して生じた溶融スラグを下流側に流下する炉室と、流下した溶融スラグを排出する出滓口と、前記炉室の上流側から下流側に沿って配された複数段のノズルと、を備えた溶融炉の運転方法であって、各ノズルから供給するガスの種類及び／または組成を異ならせて、上流側から下流側に到る複数の領域毎に溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気及び還元性雰囲気の何れかに調節することにより、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように、または金属化合物として溶融スラグに閉じ込めるように調節する点にある。
以上説明した通り、本発明によれば、複数種類の金属を含む処理対象物を融炉する際に、金属種類に応じて揮散、スラグ化、金属化の各処理を適切に行える溶融炉及び溶融炉の運転方法を提供することができるようになった。
以下、本発明による溶融炉及び溶融炉の運転方法の実施形態を説明する。
図１には、表面溶融炉の一例である回転式の表面溶融炉１が示されている。当該表面溶融炉１は雑多な廃棄物を溶融処理するための炉で、下水汚泥、家畜ふん尿、生ごみのメタン発酵残さなどの有機性汚泥や、プラスチック、紙、ＲＰＦ、プラスチックと金属を含むリサイクル残さなどの可燃物、焼却灰、汚染土壌、廃ガラス、廃陶器、石綿等の不燃物などが処理対象物となる。金属には、鉄、ニッケル、銅、銀、金などの有用金属に加えて重金属などが含まれる。以下では、プラスチックと金属を含むリサイクル残さと焼却灰の混合物が処理対象物となる場合を説明するが、これら以外の廃棄物が含まれていてもよい。
図１には、表面溶融炉の一例である回転式の表面溶融炉１が示されている。当該表面溶融炉１は雑多な廃棄物を溶融処理するための炉で、下水汚泥、家畜ふん尿、生ごみのメタン発酵残さなどの有機性汚泥や、プラスチック、紙、ＲＰＦ、プラスチックと金属を含むリサイクル残さなどの可燃物、焼却灰、汚染土壌、廃ガラス、廃陶器、石綿等の不燃物などが処理対象物となる。金属には、鉄、ニッケル、銅、銀、金などの有用金属に加えて重金属などが含まれる。以下では、プラスチックと金属を含むリサイクル残さと焼却灰の混合物が処理対象物となる場合を説明するが、これら以外の廃棄物が含まれていてもよい。
回転式の表面溶融炉１は、同心円状に配された内筒２と外筒３を備え、内筒２と外筒３との間に処理対象物の貯留部１５が形成されている。内筒２の内方に炉天井５が設けられ、外筒３の下部から中心方向に延出された炉床６が形成されている。炉床６の中央部には出滓口７が形成されている。内筒２と炉天井５と炉床６で囲まれる空間で炉室４が形成され、其々の内壁は耐火物で覆われている。内筒２と外筒３は水封機構１３で気密に構成されている。
貯留部１５に処理対象物を搬送するスクリュー式コンベア機構１１を備え、炉室４に外気が流入しないように、二重ダンパ機構１２を介して処理対象物が貯留部１５に落下供給される。
内筒２に対して外筒３が相対的に回転することにより、内筒２の下部に備えた切出し羽根９によって貯留部１５に貯留された処理対象物が炉室４に投入され、処理対象物は出滓口７に向けてすり鉢状に分布する。炉天井５の中央部側に設けた２基の燃焼バーナ８により炉内は約１３００℃の高温に加熱され、処理対象物は表面から溶融して上流側から下流側の出滓口７に向けて流下する。
炉室４に投入された処理対象物は、先ず廃プラスチックなどの可燃性成分が上流側で気化してガス燃焼する。このとき、上流側は弱還元性雰囲気となり、処理対象物に含まれる重金属が還元されて揮散し、二次燃焼室に排ガスとともに流下する。燃焼バーナ８及び炉天井５からの輻射熱で加熱された処理対象物は、表面から溶融して出滓口７に向けて流下する。このとき、溶融層の厚みは数十ｍｍとなる。図１で示す符号Ａは未溶融の処理対象物、符号Ｂは溶融層、符号Ｃはガス化燃焼部を示す。
図１には、処理対象物に含まれる廃プラスチック、焼却灰、金属、溶融スラグ、溶融金属を示す図形が例示されている。処理対象物は、炉室４で溶融処理されて、溶融スラグ及び溶融金属となって出滓口７から下方に滴下する。
出滓口７の下方には溶融スラグを冷却する水槽を備えた搬送機構が配され、水砕スラグとして炉外に排出される。また、炉室４で生じた燃焼ガスは、出滓口７の下流側に備えた二次燃焼室で燃焼され、排ガス処理設備で浄化された後に煙突から大気に排気される。煙突の上流側に配された誘引送風機により炉室４は負圧に維持される。
図２（ａ）に示すように、炉天井５には、炉室４の上流側つまり貯留部１５側から下流側つまり出滓口７側に沿って、出滓口７を中心とする円の径方向に沿って異なる距離に配された複数段のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３を備えている。各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３は平面視で其々が同心円上に配置されるように所定間隔を隔てて取り付けられている。
各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３は、その先端が溶融面の近傍に位置するように配置され、上流側から下流側に到る複数の領域毎に溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気及び還元性雰囲気の何れかに調節可能に構成されている。
そのために、各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から供給するガスの種類及び／または組成を調節する雰囲気調節機構１６を備えている。雰囲気調節機構１６は、空気、酸素、可燃性ガスの何れかからガスの種類及び／または組成を異ならせたガスを各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から供給するように調節する制御機構で構成されている。
例えば、酸素を供給したノズルの先端側の溶融面の近傍では酸化性雰囲気となり、可燃性ガスを供給したノズルの先端側の溶融面の近傍では還元性雰囲気となる。ガスの種類及び／または組成を異ならせることにより、ノズルの先端側の溶融面の近傍雰囲気が弱還元性雰囲気、強還元性雰囲気、弱酸化性雰囲気、強酸化性雰囲気などに調節される。
各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から供給されるガスは、外筒３の回転に伴って溶融面に同心円上に供給されるため、上流側から下流側の溶融面に沿って近傍が異なる雰囲気に調整可能になる。
各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３の本数は特に限定されるものではないが、最上流側のノズルＮ１は内側のノズルＮ２，Ｎ３に比べて本数が増加することになる。そこで、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、外筒３の回転方向に、換言すると出滓口７を中心とする円の周方向にノズルＮ１の吹き出し口が揃うように配置すると、設置本数を削減することができる。
以上の通り、各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３は平面視で其々が所定間隔を隔てて同心円上に配置されるように炉天井５に取り付けられ、上流側から下流側に到る複数の領域毎に溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気及び還元性雰囲気の何れかに調節することにより、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように、または金属化合物として溶融スラグに閉じ込めるように調節する雰囲気調節機構と、を備えている。
図３（ａ）に示すように、各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３は炉床６に設置され、処理対象物の溶融層Ｂの近傍に先端が位置するように配置されていてもよい。なお、この態様では各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３の周囲を耐火物で覆う必要がある。炉床６が外筒３と一体で回転する場合には、各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３にガスを供給する配管の構成が複雑になるため、炉床６を固定してもよい。
図３（ｂ）に示すように、炉室４の上流側から下流側に順に配された３段のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３のうち中段のノズルＮ２は先端が溶融面から上方に離隔した位置となるように配してもよい。また、炉天井５の周方向に配された各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３の先端位置が、溶融面から上方に離隔した位置と溶融面の近傍の位置との間で異ならせるように配置してもよい。例えば、各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３の先端位置が、溶融面から上方に離隔した位置と溶融面の近傍の位置とに交互に切替わるように配してもよい。このような構成を採用すれば、炉室４の内部空間全体の雰囲気と溶融面近傍の雰囲気の制御を同時に調節することができる。
雰囲気調節機構１６により還元性雰囲気に調節された領域では、処理対象となる金属（以下、単に「対象金属」と記す。）が溶融スラグから分離可能な溶融金属となり、酸化性雰囲気に調節された領域では、対象金属が金属化合物として溶融スラグに閉じ込められる。
図４には、複数種類の対象金属に関する酸化還元特性が表に示されている。アルミニウム、チタン、クロムは酸化され易いグループに属し、鉄、コバルト、ニッケル、銅は酸化され難いグループに属し、銀、金は酸化されないグループに属する。表では、酸素分圧、ＣＯ２／ＣＯ比と各種金属の酸化性の一覧（理論値）が示されており、炉室の酸素分圧、ＣＯ２／ＣＯ比を測定することで雰囲気の調節を行なうことができることが理解される。
この表では、炉内温度が１３００℃で、ＣＯ２／ＣＯ比＝１００の場合に、銅は酸化されずに金属に含まれ、ニッケルは酸化されてスラグ側に固定されることが読み取れる。以下ではニッケルが還元されて溶融金属して溶融させなる雰囲気以上を「強還元」とし、銅までしか還元されない雰囲気を「弱還元から酸化」とする。
対象金属を鉄、ニッケル、コバルトなどとする場合、雰囲気調節機構１６は、上流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気から酸化性雰囲気、好ましくは弱還元性雰囲気に調節して、処理対象物に含まれる複数種類の金属のうち重金属を揮散させ、その他の金属は金属の状態を維持し、金属の酸化物は酸化物の状態を維持する。
雰囲気調節機構１６は、鉄、ニッケル、コバルトなどを金属として回収する必要がある場合には、下流側における溶融面近傍の雰囲気を強還元性雰囲気に調節して、対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように調節する。
雰囲気調節機構１６は、鉄、ニッケル、コバルトなどを金属として回収する必要がない場合には、下流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気から酸化性雰囲気、好ましくは弱還元性雰囲気に調節して、対象金属を金属化合物（金属酸化物）として溶融スラグに閉じ込めるように調節する。
対象金属をアルミニウム、クロムなどとする場合、雰囲気調節機構１６は、上流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気から酸化性雰囲気、好ましくは弱還元性雰囲気に調節して、処理対象物に含まれる複数種類の金属のうち重金属を揮散させ、その他の金属は金属の状態を維持し、金属の酸化物は酸化物の状態を維持する。
雰囲気調節機構１６は、アルミニウム、クロムなどを金属として回収する必要がある場合には、下流側における溶融面近傍の雰囲気を強還元性雰囲気に調節するとともに、燃焼バーナを低空気比で燃焼させて、或いは可燃性ガスを吹き込んで還元燃焼させることで還元度を高めて、対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように調節する。このとき、炉内温度は１３００℃、ＣＯ２／ＣＯ比≦０．０００７になるように調節することが好ましい。
雰囲気調節機構１６は、アルミニウム、クロムなどを金属として回収する必要がない場合には、下流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気から酸化性雰囲気、好ましくは弱還元性雰囲気に調節して、対象金属を金属化合物（金属酸化物）として溶融スラグに閉じ込めるように調節する。このとき、炉内温度を１３００℃に維持すべく、未燃焼ガスと燃焼用酸素をノズルから供給することが好ましい。
対象金属を金、銀、銅などとする場合、雰囲気調節機構１６は、上流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気から酸化性雰囲気、好ましくは弱還元性雰囲気に調節して、処理対象物に含まれる複数種類の金属のうち重金属を揮散させ、その他の金属は金属の状態を維持し、金属の酸化物は酸化物の状態を維持する。
雰囲気調節機構１６は、金、銀、銅などを金属として回収する場合には、下流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気に維持して、炉内温度を１４００～１６００℃に昇温する。燃焼バーナを適正空気比で燃焼させ、ノズルから可燃ガスと酸素ガスを吹き込む。これにより、鉄などの還元を抑制しつつ、高温化でスラグの粘性を下げて金属回収率を向上させることができる。
溶融金属として溶融スラグとともに出滓口７から滴下して水槽で冷却され、炉外に排出された水砕スラグは、粉砕処理された後に比重分離することにより、スラグと金属とが分離される。
以上の説明では回転式の表面溶融炉を対象として本発明を説明したが、回転式の表面溶融炉以外の溶融炉であっても本発明を適用することができる。
例えば、図５（ａ）に示すように、炉床部６の中央部に出滓口７が形成され、被処理物を投入する複数の押込み投入機構３０を炉床部６の周囲に配置された表面溶融炉１に適用することも可能である。当該表面溶融炉１は、炉床部６と一体に構成された外筒３と、炉天井５と一体に構成された内筒２の双方が固定され、押込み投入機構３０によって炉室内に被処理物が供給されるタイプである。
また、図５（ｂ）に示すように、炉床部６の端部に出滓口７が形成され、対向側に被処理物を投入する複数の押込み投入機構３０が配置された表面溶融炉１に適用することも可能である。何れの表面溶融炉１も炉室４に押し込まれた処理対象物の上流側から下流側に向けて複数段のノズルの先端が溶融面近傍に位置するように配置されている。
以上説明したように、本発明による溶融炉の運転方法は、複数種類の金属を含む処理対象物が上流側から投入され、炉天井に備えた加熱機構により処理対象物を表面から溶融処理して生じた溶融スラグを下流側に流下する炉室と、流下した溶融スラグを排出する出滓口と、炉室の上流側から下流側に沿って配された複数段のノズルと、を備えた溶融炉の運転方法であって、各ノズルから供給するガスの種類及び／または組成を異ならせて、上流側から下流側に到る複数の領域毎に溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気及び還元性雰囲気の何れかに調節することにより、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように、または金属化合物として溶融スラグに閉じ込めるように調節するように構成されている。
上述した実施形態では、処理対象物に廃プラスチックなどの自然成分が含まれている場合を説明した。処理対象物に含まれる自然成分がガス化燃焼する際にノズルＮ１からの供給空気量を抑制すれば、好適に還元性雰囲気に調整できる。処理対象物に自然成分が含まれていない場合には、ノズルＮ１から可燃ガスを供給することにより還元性雰囲気に調整することができる。
上述した各実施形態は、本発明の一例に過ぎず、各部の具体的構成は、本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計することが可能である。
１：表面溶融炉
２：中筒
３：外筒
４：炉室
５：炉天井
６：炉床
７：出滓口
８：燃焼バーナ
９：切出し羽根
１５：貯留部
Ａ：未溶融の処理対象物
Ｂ：処理対象物の表面の溶融層
Ｃ：ガス化燃焼部
２：中筒
３：外筒
４：炉室
５：炉天井
６：炉床
７：出滓口
８：燃焼バーナ
９：切出し羽根
１５：貯留部
Ａ：未溶融の処理対象物
Ｂ：処理対象物の表面の溶融層
Ｃ：ガス化燃焼部
Claims (6)
- 複数種類の金属を含む処理対象物が上流側から投入され、炉天井に備えた加熱機構により処理対象物を表面から溶融処理して生じた溶融スラグを下流側に流下する炉室と、流下した溶融スラグを排出する出滓口と、を備えた溶融炉であって、
前記炉室の上流側から下流側に沿って配された複数段のノズルと、
各ノズルから供給するガスの種類及び／または組成を異ならせて、上流側から下流側に到る複数の領域毎に溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気及び還元性雰囲気の何れかに調節することにより、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように、または金属化合物として溶融スラグに閉じ込めるように調節する雰囲気調節機構と、
を備えている溶融炉。 - 前記雰囲気調節機構は、上流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気に調節して、複数種類の金属のうち重金属を揮散させ、下流側における溶融面近傍の雰囲気を強還元性雰囲気に調節して、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように調節する請求項１記載の溶融炉。
- 前記雰囲気調節機構は、上流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気に調節して、複数種類の金属のうち重金属を揮散させ、下流側における溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気または弱還元性雰囲気に調節して、複数種類の金属のうち対象金属を金属化合物として溶融スラグに閉じ込めるように調節する請求項１記載の溶融炉。
- 前記雰囲気調節機構は、上流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気に調節して、複数種類の金属のうち重金属を揮散させ、下流側における溶融面近傍の雰囲気を弱還元性雰囲気に調節するとともに、溶融面の温度を１４００～１６００℃に調節して、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように調節する請求項１記載の溶融炉。
- 前記溶融炉は、前記炉室を区画する内筒と、前記内筒の外周に配された外筒と、前記内筒と前記外筒との間に形成された処理対象物の貯留部と、前記内筒と前記外筒との相対回転により前記貯留部から前記炉室に切出された処理対象物が表面から溶融処理され、溶融した溶融スラグが流下して前記炉床の中央部に形成された前記出滓口から排出される回転式表面溶融炉で構成され、
前記炉室の上流側から下流側に沿って配された複数段のノズルが炉天井に配され、または炉床に配されている請求項１から４の何れかに記載の溶融炉。 - 複数種類の金属を含む処理対象物が上流側から投入され、炉天井に備えた加熱機構により処理対象物を表面から溶融処理して生じた溶融スラグを下流側に流下する炉室と、流下した溶融スラグを排出する出滓口と、前記炉室の上流側から下流側に沿って配された複数段のノズルと、を備えた溶融炉の運転方法であって、
各ノズルから供給するガスの種類及び／または組成を異ならせて、上流側から下流側に到る複数の領域毎に溶融面近傍の雰囲気を酸化性雰囲気及び還元性雰囲気の何れかに調節することにより、複数種類の金属のうち対象金属を溶融スラグから分離可能な溶融金属として溶融させるように、または金属化合物として溶融スラグに閉じ込めるように調節する溶融炉の運転方法。
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