JP2991132B2 - 溶鉱炉の操業方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶鉱炉の操業方法に
関し、特に、合成樹脂等を含む廃棄物を加熱処理し、こ
のとき発生する処理灰を補助燃料として溶鉱炉の羽口か
ら吹き込み、燃料として利用するようにした溶鉱炉の操
業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、溶鉱炉において、コークスの
補助燃料として、炉の羽口から重油又は微粉炭を吹き込
んで銑鉄等を生産することが行われている。

【０００３】近年、この補助燃料として、プラスチック
等の合成樹脂屑（廃棄物）を粒状、あるいは粉状に粉砕
して重油に投入したり、また、そのまま羽口に吹き込
み、都市廃棄物の処理と資源の有効利用を回る技術が開
発されている。（例、特開平７−２２８９０５、特公昭
５１−３３４９３） 図４はこのプラスチック屑を微粉炭の補助燃料として利
用した高炉の操業方法の概念図を示す。原料であるプラ
スチック屑を、受け入れホッパー部１に入れ、ここで乾
燥も行い、水分を除去する。この受け入れホッパー部１
から供給されたプラスチック屑は粉砕部２で粉砕され、
次の工程のふるい分け部３で、あらかじめ設定された粒
度にふるい分けられ、設定された粒度のものがプラスチ
ック粉の供給ホッパー４に送られ蓄えられる。設定粒度
より大きいものは再度ふるい分け部３から粉砕部２に戻
され、再度粉砕される。供給ホッパー４に蓄えられたプ
ラスチック粉は、流量調整部５を介して搬送配管６に送
り込まれる。

【０００４】一方、微粉炭は、微粉炭用ホッパー７に蓄
えられており、流量調整部８を介して搬送配管６に送り
込まれる。搬送配管６には、空圧発生源９から搬送用空
気が所定の風量，風速で送り込まれ、微粉炭にプラスチ
ック粉を混入して粉体の分配器１０によって粉体は各羽
口に分配され、搬送配管１１を経て高炉送風支管１２内
に挿入されたノズル１３より高炉１４に複数本配設され
た羽口１５を介して高速で高炉１４内に吹き込まれ、高
炉の燃焼帯で燃焼される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】溶鉱炉に合成樹脂を補
助燃料として供給するには、その前段処理として、合成
樹脂を廃棄物の中から分別して、空気搬送が可能なよう
に粉砕加工して羽口から吹き込み可能に加工する必要が
ある。例えば、粒状（０．５〜５ｍｍ）あるいは粉末状
（５ｍｍ未満）に粉砕造粒する必要があり、その加工に
は、大がかりな機械を必要とし、且つ作業も煩雑とな
る。

【０００６】また、羽口の部分は相当高温となっている
ことから、微細合成樹脂が溶けて羽口を塞ぐ恐れもあ
る。これを防止するためには、相当の高圧高速で供給す
る必要があり、供給手段としても大がかりな装置が必要
となる。

【０００７】一方、都市廃棄物等のゴミの処理を兼ねて
資源の有効利用を図る場合、都市ゴミは一般的に産業廃
棄物の他、一般家庭とか、オフィス等から排出されるの
で、この中からプラスチック等の合成樹脂を選別しなけ
ればならないので面倒である等の課題があった。

【０００８】そこで、本発明はプラスチック以外の可燃
性都市ゴミを含んだ廃棄物を選別することなく加熱処理
し、このとき生ずる処理灰を溶鉱炉の補助燃料として利
用できる技術を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】都市ゴミは一般的に、一
般家庭とかオフィス等から廃棄物として排出され、可燃
性のものが主となっている。この可燃性の廃棄物の中に
は、多種多様な化学物質、例えば、塩化ビニル樹脂を含
んだプラスチックやオフィスで使用される紙の塩素系漂
白剤のように多量の塩素を含んだ物質が混入している。

【００１０】従って、これらの廃棄物を加熱処理する際
に発生するガスと処理灰には多くの塩素及び塩素化合物
等の塩素成分が含まれ、この塩素成分を処理しなければ
溶鉱炉に燃料又は補助燃料として利用できない。

【００１１】特に、加熱過程でガス化した塩素成分の処
理が問題となる。従来は、加熱処理後にガスの清浄化処
理することに力点が置かれ、フィルタ等で吸着処理して
大気中に塩素成分が排出されないようにする等、発生し
たガスを各種手段によって清浄化することが行われてい
たが、完全に除去することは難しく、このガスから塩素
成分を完全に除去する手段の創出が望まれている。

【００１２】一方、加熱過程でガス化しなかった塩素成
分は処理灰と結合してしまい、高濃度の塩素を含有した
処理灰となる。

【００１３】このように処理灰が塩素を含有している
と、処理灰を資源として再利用することは困難でありも
っぱら地中に埋設することで処理されている。

【００１４】その為に、処理灰を再利用する場合には、
事前に廃棄物を分別して塩素発生の少ない廃棄物のみ選
別して加熱処理し、その処理灰を燃料、ブロック等に固
形化して再利用することが行われている。

【００１５】しかして、廃棄物の分別を行うことは効率
が悪く、しかも資源回収率も低いことから、塩素を効果
的に除去する技術の確立が望まれている。

【００１６】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その手段は、まず、廃棄物に含まれる
塩素成分と、これに反応しやすい成分の添加物とを適量
混合して乾留処理し、生成された処理灰（残渣）に塩素
成分を固定して、ガス化する塩素成分を無くし、乾留処
理中に発生するガスには塩素成分が含まれないようにす
る。次に、塩素成分を固定化した残渣を水洗浄して残渣
から塩素成分を除去し、塩素成分が除去された残渣を遠
心分離して微粉炭とし、これを溶鉱炉の燃料として利用
できるようにするものである。

【００１７】このように処理することとで、公害を発生
することなく廃棄物を処理し、且つ、処理灰も資源とし
て有効利用を可能としたものである。

【００１８】本願の発明者は、種々実験調査の結果、廃
棄物に所定の温度で塩素成分と反応しやすい添加物を混
入すると、塩素成分が確実に処理灰に固定化され、乾留
中に発生するガスには塩素成分が含まれないことを見い
出し、また所定の温度で塩素成分と反応しやすい添加物
として、アルカリ系物質及び／又は珪酸塩が適している
ことを見い出した。

【００１９】そこで、塩素成分を含有する廃棄物に、前
記の塩素成分と反応する添加物を混合して乾留処理に
て、処理灰に塩素成分を固定化して、まず、ガス化する
塩素成分を無くし、次に塩素成分を固定化した処理灰を
脱塩素処理することで、処理灰から塩素成分を除去し、
これを溶鉱炉の燃料として利用する操業方法となすもの
である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。

【００２１】図１は本発明の溶鉱炉の操業方法を説明す
るための概念図を示す。なお、本発明は従来のプラスチ
ック屑供給システムを廃し、廃棄物処理システムを適用
することに特徴を有する。従って、溶鉱炉および溶鉱炉
への微粉炭供給については従来と略同じであるので、図
４と同一部分又は相当部分には、これと同じ符号を付し
て詳細な説明を省略する。

【００２２】図１において、２０は廃棄物の加熱処理
部、３０は加熱処理して発生した残渣（処理灰）の脱塩
素処理部を示す。

【００２３】廃棄物の加熱処理部２０は、塩素成分を含
んだ廃棄物に、塩素成分と反応する成分を有する添加物
を混合して加熱（乾留）処理し、生成された残渣に塩素
成分を固定化し、これを脱塩素処理して利用するもので
ある。この塩素成分を残渣に固定化することで、ガス化
する塩素成分を無くし、そのまま大気中に放出でき、又
は、燃料として利用できるようにする。

【００２４】脱塩素処理部３０は塩素成分が固定化され
た残渣を水洗浄して残渣から塩素成分を除去し、これを
脱水，乾燥して炭化された処理灰（微粉炭）を得るもの
である。

【００２５】図２は廃棄物を乾留処理し、残渣に塩素成
分を固定化する加熱処理部２０の例を示す。

【００２６】図２において、２１はタンクで、例えば、
鉄系材料（有磁性材料が好ましい）から成り、開閉自在
の密閉蓋２２を有する。２３，２３′は加熱コイルで、
円筒又は角筒の筒状に形成され、誘導加熱による加熱源
を構成し、この加熱コイル２３の筒状内にタンク２１が
挿入される。そして、この加熱コイル２３に交流電力を
供給することでタンク２１を誘導加熱する。２４は排気
管、２５はバルブ、２６はポンプ、２７はガス容器を示
す。なお、加熱コイル２３′は、タンクの大きさ等を考
慮して必要に応じて設置する。

【００２７】廃棄物の加熱処理は、廃棄物と添加物とを
タンク内に充填して密閉蓋で密閉して外気を遮断し、こ
のタンクをあらかじめ設置してある加熱源（加熱コイ
ル）内に挿入して、加熱コイルに電力を供給してタンク
ごと加熱し、廃棄物を乾留処理する。そして、所定時間
加熱処理した後、タンクを加熱源から取り出して冷却
し、タンク内のガスを抜き取った後、タンク内の残渣
（処理灰）を取り出す。

【００２８】ガスの抜き取りは、加熱源からタンクを取
り出した後、直ちに抜き取って、その後冷却してもよい
し、また加熱源で加熱中に少しずつ抜き取りながら処理
してもよい。

【００２９】所定の温度で塩素成分と反応しやすい添加
物としては、後述するようにアルカリ系及び／又は珪酸
塩系の物質が適することがわかった。本発明はこの添加
物を廃棄物に混合して密閉タンク内に充填し、タンクご
と加熱して廃棄物を乾留処理する。

【００３０】このように乾留することで、塩素成分は処
理灰（残渣）に完全に固定化され、ガス化する塩素成分
が皆無となる。

【００３１】よって排出ガスには塩素成分を含まず、ま
た可燃性ガス（ＣｎＨｍ等）であるので、図２に示すよ
うに、バルブ２５を開き、ポンプ２６を運転してガス容
器２７に回収して燃料として利用できるし、又大気中に
放出しても公害の問題は起きない。

【００３２】タンク内の廃棄物にアルカリ系及び／又は
珪酸塩の物質の添加物を混合すると、塩素成分が確実に
固定されることは、次の実験調査により明らかとなっ
た。

【００３３】実験は、まず、標準的な都市ゴミを模擬し
た次のような模擬ゴミを作成する。

【００３４】２０重量％・プラスチック（ＰＥ、ＰＰ、
ＰＳ、ＰＶＤＣ） ５０重量％・紙（ティッシュ、新聞、包装紙、箱、飲料
パック） ２０重量％・布（ウエスなど） １０重量％・厨芥 この模擬ゴミを破砕し、破砕した模擬ゴミ８ｇに粉末状
の珪酸カルシウム及び水酸化カルシウムの２種の添加物
を１〜２ｇ混合してタンク１に入れ密閉蓋で密閉し、加
熱コイルで加熱して、塩化水素ガス濃度（ｐｐｍ）を測
定した。加熱温度は、２００℃，２５０℃，３００℃，
３５０℃，４００℃，５００℃，６００℃の７段階に分
け、各温度にて５分間保持し、塩化水素濃度（ガス濃
度）を測定した。ガス濃度の測定は、ＪＩＳ−Ｋ０８０
４に規定されている検知管によって測定した。

【００３５】表１にこの測定結果を示す。表１に示す測
定値は実験１０回における測定値の平均値である。

【００３６】なお、表中、「※」は１０回の実験におい
ていづれも塩素成分を検出されなかったことを表してい
る。

【００３７】

【表１】

【００３８】上記の結果から、低温域では珪酸カルシウ
ムが、高温域では水酸化カルシウムが塩素成分と反応し
て塩素の固定化が確実に行われていることが判明した。

【００３９】このことから、塩素成分を含有する廃棄物
を乾留処理にて脱塩素処理する場合、加熱処理する温度
によって珪酸塩カルシウムおよび水酸化カルシウムのい
ずれか一方又は両方を混合して廃棄物に添加すれば、効
果的に塩素成分を固定化でき、加熱処理時に発生するガ
スには塩素成分が含まれないことがわかる。

【００４０】よって、このガスは大気中に放出しても、
また、燃焼させても無害となり、有効活用が可能とな
る。

【００４１】水酸化カルシウムが高温領域で塩素成分と
反応して固定化する理由は、廃棄物が熱分解時に発生す
る塩化水素（ＨＣＬ）と気固反応して、塩化アルカリ
｛Ｃａ（ＣＬＯ）₂・４Ｈ₂Ｏ・ＣａＣＬ₂４Ｈ₂Ｏ等｝を
生成し、処理灰に塩素成分を固定化するからであり、同
様に作用するものであれば、同じ作用効果が期待でき
る。

【００４２】従って、水酸化カルシウム以外のアルカリ
系物質であれば同様の結果が得られることは明白であ
る。

【００４３】アルカリ系物質としては、次のものが使用
できる。

【００４４】（ａ）アルカリ土類金属化合物：水酸化カ
ルシウム，酸化カルシウム，炭酸カルシウム 水酸化マグネシウム，酸化マグネシウム，炭酸マグネシ
ウム 水酸化バリウム水和物，酸化バリウム，炭酸バリウム 水酸化ストロンチウム，炭酸ストロンチウム ドロマイド（ＣａＣＯ₃・ＭｇＣＯ₃） （ｂ）アルカリ金属化合物：水酸化ナトリウム，水酸化
カリウム，水酸化リチウム水和物 炭酸ナトリウム，炭酸カリウム，炭酸カリウムナトリウ
ム 炭酸ナトリウム水和物，炭酸リチウム また、珪酸カルシウムが低温領域で塩素成分と反応して
固定化する理由は、珪酸カルシウム水和物は、多孔体で
あり、比表面積が大きく含水しており、廃棄物が熱分解
時に発生する塩化水素ガスを接触，吸着することにより
処理灰に塩素成分を固定化することができるからであ
り、同様に作用するものであれば、同様の作用効果が期
待できる。

【００４５】従って、珪酸カルシウム以外の珪酸塩であ
っても、同様な結果が得られることは明白である。

【００４６】珪酸塩としては、次のものが使用できる。

【００４７】（ａ）珪酸水和物：珪酸カルシウム水和
物，珪酸マグネシウム水和物，ドバモナイド（５ＣａＯ
・６Ｓｉｏ₂・５Ｈ₂Ｏ） （ｂ）珪酸塩化化合物：珪酸アルミニウム，珪酸ナトリ
ウム 以上の実験調査の結果、添加物量は、処理される廃棄物
の５〜３０重量％添加するのが好ましく、また、乾留処
理工程の温度は、２００℃〜６００℃内であれば確実に
塩素成分が固定化されることがわかった。

【００４８】次に、タンクから取り出した処理灰には塩
素成分が固定化されているので、そのまま廃棄したり燃
焼させることはできないので、脱塩素処理をする必要が
ある。この脱塩素処理については、図３に示すように、
処理灰（残渣）を水槽３１に入れて所定時間（約３０分
間）撹拌して塩素成分を水に溶解する。次に、これを脱
水分離し、処理灰から塩素成分を除去し、これを乾燥・
固形化する。分離した排水の方は、別途排水処理手段に
より脱塩素処理する。

【００４９】前記の模擬ゴミを破砕し、破砕した模擬ゴ
ミ１０ｋｇに、粉末状の添加物を４種選んで夫々添加し
て熱処理し、夫々について水洗浄を実施した場合と、実
施しなかった場合について処理灰の塩素濃度（ｐｐｍ）
を測定した。表２にその実験結果を示す。

【００５０】

【表２】

【００５１】この表２の資料Ｎｏ．１について説明する
と、 （１）上記の破砕した模擬ゴミ１０ｋｇに、粉末状の添
加物（Ｃａ（ＯＨ）₂）１ｋｇを混合して加熱処理部内
に投入する。

【００５２】（２）加熱処理部内においてゴミと添加物
を約５００℃で約１時間ほど蒸し焼き状態の加熱処理
（乾留）をする。

【００５３】（３）処理灰（残渣）約３．５ｋｇが生成
され、これを約３０分間撹拌しながら水洗浄して処理灰
中の塩素成分を水に溶解させる。

【００５４】（４）洗浄後の処理灰を脱水・分離部内の
遠心分離器にて所望の物性成分（例えば炭素、アルミニ
ウム、鉄）に分離抽出し、抽出した炭素成分は、乾燥
し、粉末又は固形化して燃料に摘要する。残った処理灰
は、乾燥し、粉末状態又は固形化して、ガラス素材、セ
メント素材として利用する。

【００５５】（５）処理灰を原料とした新素材に於ける
残留塩化水素は、イオンクロマトゲラフィーで測定した
結果、５ｐｐｍ以下でほとんど検出されなかった。

【００５６】なお、水洗浄しない処理灰の塩素濃度は資
料Ｎｏ．２のように１，０００ｐｐｍであった。

【００５７】従って、残渣の物性により、残渣を分離手
段により各物質に分離し、分離後の物質を乾燥し、微粉
化して燃料とし、図１の微粉炭用ホッパー７に供給して
有効利用が可能となる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明は、塩素成分を含有
する廃棄物に、塩素成分と反応する添加物を混入して乾
留処理し、塩素成分を残渣に固定化してガス化する塩素
成分を無くし、塩素成分を固定化した残渣は、水洗浄に
より脱塩素処理をしてこれを分離手段で各物質に分離
し、分離後の物質を乾燥して微粉化し、溶鉱炉の微粉炭
用ホッパーに供給して溶鉱炉の燃料として利用するよう
にしたので、 （１）従来のように廃棄物の中からプラスチックを選別
する必要がなく、一般の可燃性の都市ゴミの加熱処理と
同時に溶鉱炉の補助燃料として利用でき、資源の有効活
用が図れる。

【００５９】（２）廃棄物の前処理としての分別、微細
粉末加工が不要となり、処理コストが削減される。

【００６０】（３）残渣中に塩素成分を固定化するの
で、残渣の塩素濃度は高いが、その代わり排出ガス中に
は塩素成分が含まれないので、そのまま大気中に放出し
ても、又燃料としても利用でき公害の問題は生じない。
そして、残渣は水洗浄することで従来１．０００ｐｐｍ
程度あったものが、ほとんど無く（５ｐｐｍ以下）な
り、溶鉱炉で燃料させても、溶鉱炉からダイオキシンを
排出するようなことはない。

【００６１】等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶鉱炉の構成の概念図。

【図２】加熱処理手段の一例の構成図。

【図３】脱塩素処理手段の説明図。

【図４】従来の溶鉱炉の構成の概念図。

【符号の説明】

１…受け入れホッパー部 ２…粉砕部 ３…ふるい分け部 ４…供給ホッパー ５…流量調整部 ６…搬送配管 ７…微粉炭用ホッパー ８…流量調整部 ９…空気発生源 １０…粉体の分配器 １１…搬送配管 １２…高炉送風支管 １３…ノズル １４…高炉 １５…羽口 ２０…加熱処理部 ２１…タンク ２２…開閉蓋 ２３…加熱コイル ２４…排気管 ２５…バルブ ２６…ポンプ ２７…ガス容器 ３０…脱塩素処理部 ３１…水槽 ３２…撹拌機 ３３…乾燥微粉化部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21B 5/00 320 B09B 3/00 C10L 3/00,5/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物に塩素成分と反応する成分の添加
   物を混合して乾留処理し、生成された残渣を水洗浄にて
   脱塩素処理し、これを分離、乾燥して得た微粉炭を補助
   燃料として溶鉱炉の羽口から吹き込むようにするととも
   に、前記塩素成分と反応する成分の添加物は、高温領域
   で反応するアルカリ物質と、低温領域で反応する珪酸塩
   との混合物であることを特徴とする溶鉱炉の操業方法。