JP3021501B2 - 廃物焼却炉からのスラグを浄化する方法と装置 - Google Patents
廃物焼却炉からのスラグを浄化する方法と装置Info
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Description
質や夾雑物除去するための方法であって、その際スラグ
を焼却炉から出た後水で冷却し、それから乾燥し、そし
て塵分をスラグから分離する方法に関し、ならびにこの
方法を実施するための装置に関する。
定期刊行物の環境雑誌、1985年11月号、30〜32頁に、ス
ラグ量を最小にするための方法が記載されている。この
方法では、火室の下方に、すなわち火室の火格子の端部
に、スラグが冷却されるいわゆる湿式スラグ除去機が配
置されている。また、湿式スラグ除去の範囲ではスラグ
の重金属成分の沈下が行われることも指摘される。しか
しながら、この重金属成分の沈下は不十分であり、スラ
グには多大の割合の有害物質が残っている。湿式スラグ
除去機での非常に長い滞在時間でスラグが崩壊し、そし
て取扱のときに付加的な困難が生ずる。また、湿式スラ
グ除去機の使用は、他の設備でも比較的長い間知られて
おり、その際そのために多くの場合水で満たされたスラ
グ通路が役立つ。この水で満たされたスラグ通路から、
冷却されたスラグがスラグハンカーに運び出されて、最
後の塵芥集積場まで貯蔵される。スラグの水分含有量が
高いことにより、高い倉庫および輸送重量が生じ、続い
て高い廃棄物処理費用がかかる。
に大量のスラグも生ずる。このスラグは、多くは塵芥集
積場に廃棄される。二三の場合に、廃物焼却設備からの
スラグが道路建設工事にまたは充填材料として防音壁に
使用するためにも用いられる。焼却設備に装入される廃
物量の重量の約30%が燃焼過程の終わりにスラグとして
溜まる。塵芥集積場またはこのスラグを道路建設材料と
して使用することは、スラグにはなお多大の可溶性の有
害物質が含まれているので、決して危険がなくはない。
燃やされた廃物の組成に応じて、スラグは異なる量のこ
の有害物質を含む。平均で、家庭ごみ焼却設備からのス
ラグの有害物質含有量は1kgのスラグにつき約50から100
gの範囲で変動する。その場合、特に、スラグに含まれ
る有害物質は、塩化物、鉛、カドミウム、亜鉛、鉄、銅
および他の夾雑物である。相応する分析は、例えば刊行
物「スイスの技術者と建築技師」、19号、1983年に公開
されている。廃物焼却設備からのスラグを塵芥集積場に
廃棄する際に、滴下水を捕らえて廃棄物処理しなければ
ならない。なぜなら、そうしないと環境の多大の危険が
起こるからである。相応する問題は、道路建設工事でス
ラグを用いるときにも生ずる。なぜなら、スラグはこの
場合に非常にしばしばセメントと混合されて水を透過さ
せないようにするからである。スラグのための自由に使
える塵芥集積場に常にいっそうわずかな範囲でしか自由
に使えないので、スラグの廃棄は大きな問題を与える。
道路建設での使用も、これまで高い有害物質含有量によ
り、ときたまの適用範囲に制限されている。
ベルリン、1988年、221〜246頁には、水溶性を有害物質
の主要分が煙じんに集中され、かつ例えば道路工事で塵
のないスラグのみを用いることが推薦されることが記載
されている。刊行物西ドイツ特許公開公報37 00 608に
は、スラグを水浴で急激に冷やした後、1mmまでの粒子
を有する微細分をスラグから除去する、スラグを浄化す
るための装置と方法が記載されている。残っているスラ
グは減少した有害物質を有しかつ道路建設や道路工事の
ためにまたは炭殻コンクリートのために使用可能であ
る。スラグを浄化する周知の方法は、増加する要求をな
お満足することができない。さらに、その浄化されたス
ラグは水溶性の有害物質の残部を含む。例えば、塩化物
含有量は本来の含有量の常になお50%までになることが
ある。また、スラグを水浴で急冷後貯蔵しなければなら
ず、従って多大の貯蔵容積が必要である事情があるのも
不利である。塵芥分の有害物質は急冷浴によりスラグの
中に洗い流されて、乾燥後空隙に付着する。1%の残留
水分に乾燥する提案は、スラグの量が多い場合、非常に
高いエネルギー消費を必要とする。このような高い乾燥
率では、浄化されたスラグは構造材料として適さず、例
えば道路工事や道路建設のためには再び湿らせなければ
ならない。
グをそこに含まれた全ての溶解性の有害物質や塵芥分か
ら浄化することができ、かつ環境を汚染せずに構造材料
として使用できるように再生することができる方法を提
示することである。有害物質の含有量はできるだけ小さ
くなければならない。その方法は、焼却設備から出た後
中間貯蔵せずにすぐにスラグの取扱に入ることができな
ければならない。この方法を実施するための装置は簡単
に構成され、かつスラグから有害物質を実質的に完全に
除去できなければならない。その方法と装置の進行過程
後、スラグを直接構造材料としての用途に供給できる。
グを付加的なほぼ中性の洗浄水と混合し、有害物質と一
部の微細分をスラグから洗い出し、スラグと洗浄水を互
いに分離し、そしてスラグを最大20%の水分含有量に乾
燥し、かつ最大2mmの粒度を有する残余の微細分をスラ
グから分離して除去すればよい。
在する本来の量のほんの10〜30%の有害物質分だけしか
有しない浄化されたスラグが生ずる。最も低い残留値は
烈しい洗浄のときに達成され、かつ道路建設のための残
留値以下にあることが重要である。スラグになお存在す
る有害物質は、ほぼ完全に、結合された、すなわち水に
溶けない形態で存在するので、スラグを再使用するとき
に環境を汚染しない。洗浄過程は比較的迅速にかつ容易
に実施可能であり、かつ周知の方法に比較して著しい時
間とエネルギーの節約を生ずる。
加的に混合される洗浄水量が少なくともスラグの重量の
三倍になり、および/またはスラグと混合される付加的
な洗浄水が最大90℃に加熱されることを特徴とする。ま
た、付加的な洗浄水に溶剤および/または結合剤を添加
するのが合目的であることが判明した。この有利な解決
策を用いると、広い範囲で廃物焼却炉からのスラグの種
々の組成に適合させることができる。
ラグから分離し、引き続きスラグを乾燥過程で最大20%
の水分含有量に乾燥することにある。スラグから付加的
な洗浄水のための分離方法をこのように分割すると、自
由な水を例えばスラグからの滴下または遠心分離により
分離できるので、乾燥エネルギーの節約が可能になる。
スラグを最大20%の水分含有量に乾燥するには、スラグ
を負圧または熱にさらすことにより大抵の場合に付加的
なエネルギーの使用が必要になる。簡単な仕方では、ス
ラグの乾燥過程中未燃焼の小部分と軽量部分を燃やすか
または赤熱させることによりスラグ浄化の改良のために
乾燥過程を用いることができる。最も簡単でかつ周知の
仕方では、これは乾燥過程を開放した火炎と共に用いる
ことにより行われる。
におよび/または乾燥に引き続きスラグから分離するこ
とにより達成すればよい。最大2mmの粒度を有するスラ
グの微細分には、有害物質の大部分、例えば鉛の約75%
またはカドミウムの約80%が含まれる。さらに、スラグ
を微細分の除去後骨材に交ぜ合わすのが有利であること
が判明した。この骨材は、再使用のためにスラグの特性
を改良するか、または場合によってはあり得るなお存在
する溶解性有害物質の小さい残余分のための結合材とし
て役立つ。
な洗浄水と混合する前におよび/または乾燥前にスラグ
から除去する。未燃焼の粗破片と磁気部分は浄化方法に
負担をかける。なぜなら、それらは、炉での燃焼後スラ
グ通路に溜まるスラグ量の10〜20%の重量分になりうる
からである。それ故、スラグ材料内のこの割合をできる
だけ早期に、特に付加的なエネルギーを導入する前に、
処理されるスラグ材料から除去するのが合目的である。
も一つの金属分離機、乾燥装置および分級装置を有し、
かつ次のことを特徴とする。すなわち、本装置は、スラ
グを洗浄水と混合するための洗浄ユニットと、洗浄水と
汚泥をスラグから分離するための分離装置と、スラグを
乾燥するための乾燥装置と、スラグを第一のクラスの塵
芥および2mmまでの粒子に、かつ第二のクラスの比較的
大きい粒子に細分するための細分ユニットと、少なくと
も一つの粗破片分離機ならびに磁気物質を分離するため
の少なくとも一つの磁気分離装置とを有し、かつ全ての
構造群が搬送装置を介して互いに連結されていることを
特徴とする。さらに、特に好都合な実施形態は、粗破片
分離機と磁気分離機が洗浄ユニットの前に配置され、洗
浄水のための分離装置が洗浄ユニットにおよび/または
洗浄ユニットのすぐ後に配置され、この分離装置はスラ
グの微細分を分離するための細分ユニットと共に共通の
構造群を形成し、かつそれに引き続き乾燥装置が配置さ
れていることにある。本発明による装置によれば、水浴
からスラグ通路で搬出される、廃物焼却炉からのスラグ
の加工が可能となる。そのとき、本装置は、搬出装置に
直接接続するか、またはスラグを最初にバンカーに貯蔵
して、後で前述した設備の加工部に供給することができ
る。この設備に用いられる構造ユニットは、地表建築工
事や地下工事のための砂利や砂を加工する際にまたは鋳
物砂の再生の際に用いられるような周知の装置である。
たはドラム洗浄器を有する水浴であり、かつ洗浄水と汚
泥を分離するための分離装置は脱水溝または剪断遠心機
からなるのが合目的である。さらに、乾燥装置が、燃焼
装置または赤熱装置を有する乾燥ドラムであり、かつ細
分ユニットが、最大2mmのメッシュおよび吸引装置を有
する振動篩いであるのが合目的である。本装置のさらに
続く改良は、細分ユニットが空気分離機であることによ
り達成できる。乾燥装置と細分ユニットを一つの結合さ
れな構造群にまとめると、簡単な仕方で本装置をコンパ
クトに形成できる。粗破片の分離は、粗破片分離機が篩
いまたは揺動溝であることにより有利に行うことができ
る。
ラグを構造材料として用いることである。この構造材料
は道路建築や道路工事で、防音壁または他の建物に用い
ることができる。
詳細に説明する。図面において、 第1図は、個々の構造群から組み立てられたスラグ浄
化装置の概略図であり、そして 第2図は、コンパクトな設備として形成されたスラグ
浄化装置の概略図である。
浄化するための装置または設備は、個々の構成要素およ
び対応する方法の作用順序を示す。図示されてない廃物
焼却炉から排出されたスラグは、位置23で粗破片分離機
16に供給される。この粗破片分離機は、図示された例で
は、目の荒いレーキまたは篩いからなり、この篩いは必
要なときに揺動させることができる。未燃焼の粗大な部
分や大きな金属残渣は、この粗破片分離機により受け止
められて粗破片捕集バンカ13に落下する。スラグ自体は
粗破片分離機16を通って捕集バンカ1に落下する。この
捕集バンカ1から、スラグが供給ユニット3を介して洗
浄ドラム2に達する。この洗浄ドラム2は連続的に作動
され、スラグはここで激しく洗浄水と混合される。洗浄
水は洗浄ドラム2にライン24を介して供給される。その
場合、水量は、図示した例では、同じ単位時間で混ぜら
れたスラグの三倍の重量を有する水量が単位時間当たり
洗浄ドラムを通って流れるように決められる。洗浄ドラ
ム2の出口で、スラグが溝25を介して脱水溝4に達す
る。この脱水溝4では、自由な洗浄水、すなわちとりわ
け滴下する水が湿ったスラグから分離されて、ライン26
を介して浄化装置14に供給される。浄化装置14では、洗
浄水が浄化され、すなわち微粒子やスラグから解放さ
れ、必要である範囲内で中和され、それからライン24を
経て再び循環して戻される。水から分離された微粒子や
スラグはライン27を介して有害物質バンカ11に運び出さ
れる。すでに、この洗浄過程により多大の有害物質分が
スラグから除去される。そのとき、スラグは洗浄ドラム
2での慎重な洗浄過程によりその構造が損傷されず、ま
たその他のスラグ分の溶解や軟化も行われない。
17に達する。この粗破片分離機17は、スラグの非常に良
い品質が所望されるときに組みこまれ、そのときその分
離機17は、第一の粗破片分離機16を通って落下する部分
がここでは上に保持されるように形成される。粗破片分
離機17になお溜まる粗破片が粗破片捕集トラフ18に達
し、かつスラグは搬送シュート5に達する。搬送シュー
ト5の上方に磁気分離機6が配置され、この磁気分離機
は全ての磁気成分、すなわち全ての鉄を含む部分をスラ
グから除去する。磁気分離機6によりスラグから分離さ
れた磁気部分は鉄捕集トラフ12に達する。今や、搬送シ
ュート5によりスラグがドラム乾燥機に達し、ここでは
その水分含有量が最大20重量パーセントになるまで甚だ
しく乾燥される。この水分含有量の減少は、浄化された
スラグの移送重量を減らすために必要である。スラグを
乾燥させるために、図示した例では、加熱空気が用いら
れ、この加熱空気は廃物燃焼過程の範囲で温められて付
加的な熱ユニットにより調整される。ドラム乾燥機は付
加的にバーナーにより加熱され、そのバーナーの開放し
た火炎が乾燥機の内部空間に吹きこまれ、熱い空気の発
生に役立つ。その高い温度により、可燃な小部分がなお
燃やされるかまたは赤熱して燃え尽きる。これにより、
スラグの燃焼損失を減少させることができる。ドラム乾
燥機7の乾燥過程で生ずる汚れた空気は、ライン28を介
してフィルタ9に導かれて、浮遊部分や塵粒子から解放
される。ドラム乾燥機7の端部で、今や乾燥されたスラ
グが搬送ライン29を介して細分ユニット8に導かれる。
この細分ユニット8は、最大2mmのメッシュを有する振
動篩いからなる。2mmより小さい全てのスラグ成分がこ
の篩いを通って落下して、ライン30を介して有害物質バ
ンカー11に導かれる。細分ユニット8には、スラグ流を
通って空気を吸引する吸引装置15が配置されていて、2m
mより小さい付加的な微粒子をスラグから吸引してライ
ン31を介してフィルタ9に導く。フィルタ9で空気から
分離された浮遊部分と微粒子は、ライン32を介して同様
に有害物質バンカー11に達する。細分ユニット8の出口
から、浄化されたスラグが搬送ユニット33を介してスラ
グバンカー10に運び出される。
で本来含まれている有害物質についてほんの約10〜30%
の割合しか含まない。この残余分は完全に比較的大きい
スラグ本体に結合されるか、または他の物質と、無害で
かつ特に水に溶けない化学的化合物を形成する。それ
故、バンカー10に溜まる浄化されたスラグは塵芥集積場
の範囲でも建築材料として使用する場合でも問題がな
く、かつ環境に対し少しも危険ではない。本来スラグに
含まれている有害物質は、有害物質バンカー11に集めら
れる。有害物質バンカー11に溜まるこの特殊な廃物は再
生されるか、または管理下に保管されなければならな
い。洗浄ドラム2の洗浄水量を変え、かつ細分ユニット
8のスラグ床やドラム乾燥機7の空気流の比と流量比を
適合させることにより、装置全体の浄化率を変えること
ができる。ライン24には、付加的に、溶剤または結合剤
を洗浄水に添加することができる、図示されてない装置
が配置される。そのような物質の添加は、洗浄ドラム2
に装入されるスラグの組成に依存して浄化過程の改良を
実現することができる。有害物質バンカー11に溜まる有
害な廃物の量は、本来のスラグ量より実質的に小さく、
かつスラグの組成における設備の浄化率に依存して本来
のスラグ重量のほぼ3から10%までの範囲にある。23で
装入される原料のままのスラグの重量のさらに10から20
%は捕集トラフ12、13および18に鉄または粗破片として
溜まり、再処理や再利用に供される。それ故に、上記の
方法および対応する設備によれば、スラグの制御された
処理や利用可能な成分の分配が可能になる。その場合、
最大の部分が本来のスラグ重量のほぼ70から85%までの
割合で浄化されたスラグを形成し、その際この大きな割
合を舗装道路、道、防音壁および他の建物のための土木
材料として問題なく用いることができる。
トな形態である。ここでも、廃物焼却炉から搬出された
スラグが位置23で粗破片分離機16に装入される。粗破片
分離機16から粗破片が粗破片捕集トラフ13に落下し、か
つスラグが移送通路19に落下する。この移送通路19の範
囲には、磁気分離機20が配置され、この磁気分離機は全
ての鉄を含む成分をスラグ流から除去して、鉄捕集トラ
フ21に搬送する。移送溝19からスラグが洗浄ドラム2に
達し、この洗浄ドラムに第1図で述べたようにライン24
を介して洗浄水が供給される。洗浄ドラム2にすぐ引き
続きかつこれに部分的に係合して、共通の構造群22が配
置されており、この構造群は洗浄水のための分離装置
と、同時にスラグの微細分を分離するための細分ユニッ
トを含む。構造群22では、周知の構造群の使用、例えば
遠心機を揺動篩いと組み合わせた形態で使用することを
問題にしている。構造群22で分離された洗浄水は、ライ
ン26を介して洗浄水のための浄化装置14に達し、かつ2m
mより小さいスラグ部分は搬送ライン34を介して有害物
質バンカー11に達する。共通の構造群22で処理されたス
ラグは、すでに比較的低い水分含有量を有する。使用目
的に応じて、スラグは直接スラグバンカー10に搬出され
るか、または付加的に乾燥床35を介して導かれる。浄化
されたスラグを土木材料として道路建設工事に使用する
場合には、実際に強度を増すためにスラグは約10%の含
水量を有しなければならない。この含水量は、乾燥床35
での滞在時間により調整することができる。トラフ11、
13および21に溜まる廃物量は、この設備でも第1図の場
合に示されたと同じ重量比で変動する。記載された重量
部分は多大の範囲で変化しうること、しかも特に23で装
入されたスラグの水分含有量、本来存在する塵芥または
廃物の組成および炉内の燃焼過程の性質に依存して変化
しうることに注目しなければならない。
Claims (19)
- 【請求項1】塵埃および廃物焼却炉のスラグから有害物
質や夾雑物を除去する方法であって、スラグを焼却炉か
ら出た後水で冷却し、それから乾燥し、そして塵埃分を
スラグから分離する方法において、スラグを冷却後付加
的なほぼ中性の洗浄水と混合し、有害物質と一部の微細
分をスラグから洗い落とし、スラグと洗浄水を互いに分
離し、そしてスラグを最大20%の水分含有量に乾燥しか
つ最大2mmの粒度を有する残余の微細分をスラグから分
離して除去することを特徴とする方法。 - 【請求項2】スラグと混合された付加的な洗浄水量が少
なくともスラグの重量の3倍になることを特徴とする、
請求の範囲1による方法。 - 【請求項3】スラグと混合される付加的な洗浄水が最大
90℃に温められることを特徴とする、請求の範囲1また
は2による方法。 - 【請求項4】付加的な洗浄水に溶剤および/または結合
剤を添加することを特徴とする、請求の範囲1から3ま
でのうちのいずれか一つによる方法。 - 【請求項5】まず、自由な洗浄水をスラグから分離し、
引き続きスラグを乾燥過程で最大20%の水分含有量に乾
燥することを特徴とする、請求の範囲1から4までのう
ちのいずれか一つによる方法。 - 【請求項6】スラグの乾燥過程中、未燃焼の小部分と軽
量部分が燃やされるかまたは赤熱して燃えつきることを
特徴とする、請求の範囲1から5までのうちのいずれか
一つによる方法。 - 【請求項7】微細分を乾燥と同時におよび/または乾燥
に引き続きスラグから分離することを特徴とする、請求
の範囲1から6までのうちのいずれか一つによる方法。 - 【請求項8】スラグに微細分の除去後骨材を交ぜ合わす
ことを特徴とする、請求の範囲1から7までのうちのい
ずれか一つによる方法。 - 【請求項9】未燃焼の粗破片と磁気部分を付加的な洗浄
水と混合前にスラグから除去することを特徴とする、請
求の範囲1から8までのうちのいずれか一つによる方
法。 - 【請求項10】未燃焼の粗破片と磁気部分を乾燥前にス
ラグから除去することを特徴とする、請求の範囲1から
9までのうちのいずれか一つによる方法。 - 【請求項11】金属分離、乾燥装置および分級装置を有
する、請求の範囲1による方法を実施するためのスラグ
浄化装置において、この装置は、スラグを洗浄水と混合
するための洗浄ユニット(2)と、洗浄水とスラッジを
スラグから分離するための分離装置(4)と、スラグを
乾燥するための乾燥装置(7)と、第一のクラスの塵お
よび2mmまでの粒子と第二のクラスのいっそう大きい粒
子にスラグを細分するための細分ユニット(8)、少な
くとも一つの粗破片分離機(16,17)ならびに磁気物質
を分離するための少なくとも一つの磁気分離装置(6)
を有し、全ての構造群が搬送装置を介して互いに連結さ
れていることを特徴とするスラグ浄化装置。 - 【請求項12】粗破片分離機(16)と磁気分離機(20)
が洗浄ユニット(2)の前に配置され、洗浄水のための
分離装置が洗浄ユニット(2)におよび/または洗浄ユ
ニットのすぐ後に配置され、この分離装置(4)が、ス
ラグの微細分を分離するための細分ユニットと共に共通
の構造群(22)を形成し、そして引き続き乾燥装置
(7)が配置されていることを特徴とする、請求の範囲
11によるスラグ浄化装置。 - 【請求項13】洗浄ユニット(2)が、パドルミル形洗
浄器であることを特徴とする、請求の範囲11によるスラ
グ浄化装置。 - 【請求項14】洗浄水と汚泥を分離するための分離装置
(4)が脱水溝または剪断遠心機からなることを特徴す
ることを特徴とする、請求の範囲11によるスラグ浄化装
置。 - 【請求項15】乾燥装置(7)が、燃焼装置または赤熱
装置を有する乾燥ドラムであることを特徴とする、請求
の範囲11によるスラグ浄化装置。 - 【請求項16】細分ユニット(8)は、最大2mmのメッ
シュと吸引装置(15)を有する振動篩いであることを特
徴とする、請求の範囲11によるスラグ浄化装置。 - 【請求項17】細分ユニット(8)が空気分離機である
ことを特徴とする、請求の範囲11によるスラグ浄化装
置。 - 【請求項18】乾燥装置(7)と細分ユニット(8)
が、組み合わされた一つの構造群にまとめられているこ
とを特徴とする、請求の範囲11によるスラグ浄化装置。 - 【請求項19】粗破片分離機(16,17)が篩いまたは揺
動溝であることを特徴とする、請求の範囲11または12に
よるスラグ浄化装置。
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