JP3139663B2 - 焼却灰や焼却飛灰の溶融装置及びその溶融方法 - Google Patents
焼却灰や焼却飛灰の溶融装置及びその溶融方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物の焼却灰や焼却
飛灰の溶融装置及びその溶融方法に関するものである。
飛灰の溶融装置及びその溶融方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】都市ゴミ、下水汚泥、産業廃棄物等の様
々な廃棄物は、年々増加する傾向にある。通常、廃棄物
は焼却処理され、焼却によって生じる焼却灰及び焼却飛
灰が埋立て処分されている。しかし、最近は埋立地の不
足や埋立てに伴う公害が大きな問題になっている。この
ため、焼却灰及び焼却飛灰を高温で溶融固化することに
よって減容・無害化し、これを再利用することが提案さ
れている。
々な廃棄物は、年々増加する傾向にある。通常、廃棄物
は焼却処理され、焼却によって生じる焼却灰及び焼却飛
灰が埋立て処分されている。しかし、最近は埋立地の不
足や埋立てに伴う公害が大きな問題になっている。この
ため、焼却灰及び焼却飛灰を高温で溶融固化することに
よって減容・無害化し、これを再利用することが提案さ
れている。
【０００３】実際、焼却灰や焼却飛灰の溶融装置を備え
た幾つかのプラントが稼働段階にある。しかし、溶融し
た灰の物性と耐火物に関する研究は充分でなく、通常の
炉壁用耐火物がそのまま溶融炉の内張材として用いられ
ていた。また、従来の溶融装置ではプラズマトーチやバ
ーナー、電気抵抗、コークス混合等の加熱方式が採用さ
れていた。
た幾つかのプラントが稼働段階にある。しかし、溶融し
た灰の物性と耐火物に関する研究は充分でなく、通常の
炉壁用耐火物がそのまま溶融炉の内張材として用いられ
ていた。また、従来の溶融装置ではプラズマトーチやバ
ーナー、電気抵抗、コークス混合等の加熱方式が採用さ
れていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
溶融装置では、炉内壁が灰や溶融灰によって侵食される
ため炉は極めて短命であった。溶融灰が、通常の炉壁用
耐火物に対して極めて強い侵食性を有するからである。
また、異物による摩耗や、溶融炉の底部に滞留する金属
も炉内壁の消耗を早めていた。
溶融装置では、炉内壁が灰や溶融灰によって侵食される
ため炉は極めて短命であった。溶融灰が、通常の炉壁用
耐火物に対して極めて強い侵食性を有するからである。
また、異物による摩耗や、溶融炉の底部に滞留する金属
も炉内壁の消耗を早めていた。
【０００５】このため、溶融装置の耐用寿命を延ばすに
は、溶融灰に対する耐侵食性が大きく、かつ耐摩耗性も
有する特別な耐火物で溶融炉の内壁を構成しなければな
らない。
は、溶融灰に対する耐侵食性が大きく、かつ耐摩耗性も
有する特別な耐火物で溶融炉の内壁を構成しなければな
らない。
【０００６】他方、プラズマトーチ、バーナー、コーク
ス混合等の従来の加熱方式では、炎の流速が大きいた
め、灰が吹き飛んで溶融効率が悪かった。また、電気抵
抗による加熱方式においては、灰に含まれる金属酸化物
によって金属電極が酸化侵食を受けるため、電極はすぐ
に消耗していた。カーボン電極を使用しても、アーク溶
融方式の場合には炎で灰が飛散するため、溶融効率が悪
かった。
ス混合等の従来の加熱方式では、炎の流速が大きいた
め、灰が吹き飛んで溶融効率が悪かった。また、電気抵
抗による加熱方式においては、灰に含まれる金属酸化物
によって金属電極が酸化侵食を受けるため、電極はすぐ
に消耗していた。カーボン電極を使用しても、アーク溶
融方式の場合には炎で灰が飛散するため、溶融効率が悪
かった。
【０００７】以上のような従来技術の問題点に鑑み、本
発明の第１の目的は、灰及び溶融灰に対して十分な耐侵
食性を有し、長時間安定した溶融操作が可能な焼却灰や
焼却飛灰の溶融装置を提供することである。
発明の第１の目的は、灰及び溶融灰に対して十分な耐侵
食性を有し、長時間安定した溶融操作が可能な焼却灰や
焼却飛灰の溶融装置を提供することである。
【０００８】本発明の第２の目的は、灰を溶融してスラ
グと金属に分離する溶融操作を長時間安定して継続する
ことができる焼却灰や焼却飛灰の溶融方法を提供するこ
とである。
グと金属に分離する溶融操作を長時間安定して継続する
ことができる焼却灰や焼却飛灰の溶融方法を提供するこ
とである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１発明は、焼却灰や焼
却飛灰を溶融するための装置において、溶融炉内壁の少
なくとも底部の一部分にＳｉＣを５重量％以上含有する
炭化珪素質耐火物を用い、少なくとも側部の一部分にＺ
ｒＯ2 を８５重量％以上含有するジルコニア耐火物を用
いたことを特徴とする溶融装置を要旨としている。
却飛灰を溶融するための装置において、溶融炉内壁の少
なくとも底部の一部分にＳｉＣを５重量％以上含有する
炭化珪素質耐火物を用い、少なくとも側部の一部分にＺ
ｒＯ2 を８５重量％以上含有するジルコニア耐火物を用
いたことを特徴とする溶融装置を要旨としている。
【００１０】第２発明は、前記溶融装置において、電極
としてカーボン電極を使用し、カーボン電極を溶融浴中
に埋没して通電し、焼却灰や焼却飛灰を溶融することを
特徴とする焼却灰や焼却飛灰の溶融方法を要旨としてい
る。
としてカーボン電極を使用し、カーボン電極を溶融浴中
に埋没して通電し、焼却灰や焼却飛灰を溶融することを
特徴とする焼却灰や焼却飛灰の溶融方法を要旨としてい
る。
【００１１】
【作用】本発明者達の分析によれば、廃棄物の焼却灰及
び焼却飛灰の化学成分は、一般にＳｉＯ2 が１５〜３５
重量％、Ａｌ2 Ｏ3 が１０〜２０重量％、Ｎａ2 Ｏが
２．５〜１５重量％、ＣａＯが５〜４５重量％、ＦｅＯ
及びＦｅ2 Ｏ3 が１〜２０重量％であり、他にＣｄ、Ｚ
ｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｈｇ等の金属及びＳ、Ｃ
ｌ等の揮発成分が含まれている。
び焼却飛灰の化学成分は、一般にＳｉＯ2 が１５〜３５
重量％、Ａｌ2 Ｏ3 が１０〜２０重量％、Ｎａ2 Ｏが
２．５〜１５重量％、ＣａＯが５〜４５重量％、ＦｅＯ
及びＦｅ2 Ｏ3 が１〜２０重量％であり、他にＣｄ、Ｚ
ｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｈｇ等の金属及びＳ、Ｃ
ｌ等の揮発成分が含まれている。
【００１２】特に、焼却飛灰は、廃棄物の焼却時に発生
する排ガスをアルカリやアルカリ土類成分剤により処理
した際に生成する灰である。この処理によって、排ガス
中の硫黄酸化物、リン酸化物や塩素ガス等を除去するの
である。従って、焼却飛灰にはアルカリやアルカリ土類
成分、とくにＣａＯがかなり多量に含まれるものと考え
られる。
する排ガスをアルカリやアルカリ土類成分剤により処理
した際に生成する灰である。この処理によって、排ガス
中の硫黄酸化物、リン酸化物や塩素ガス等を除去するの
である。従って、焼却飛灰にはアルカリやアルカリ土類
成分、とくにＣａＯがかなり多量に含まれるものと考え
られる。
【００１３】前述のように、多量のＣａＯが酸化鉄と共
存しているため、焼却灰や焼却飛灰は特異な侵食形態を
示すことになる。また、酸化鉄の一部は還元されて金属
となり、他の金属と共に炉の底部に滞留する。なお、灰
は全体としてみれば１３００〜１４００℃で十分に溶融
状態となる。
存しているため、焼却灰や焼却飛灰は特異な侵食形態を
示すことになる。また、酸化鉄の一部は還元されて金属
となり、他の金属と共に炉の底部に滞留する。なお、灰
は全体としてみれば１３００〜１４００℃で十分に溶融
状態となる。
【００１４】本発明者達は前記分析結果を参照しつつ、
数多くの試験を行って、灰及び溶融灰が各耐火物に及ぼ
す影響を丹念に調べた。以下、詳細に述べる。
数多くの試験を行って、灰及び溶融灰が各耐火物に及ぼ
す影響を丹念に調べた。以下、詳細に述べる。
【００１５】Ａｌ2 Ｏ3 を多く含む耐火物はその製法の
如何を問わず、ＣａＯと反応して比較的低温で溶け出す
ことが判明した。つまり、Ａｌ2 Ｏ3 質耐火物は、灰や
溶融灰に対する耐侵食性に劣るのである。このため、請
求項２に記載されているように、Ａｌ2 Ｏ3 の含有量は
５重量％以下に抑えることが望ましい。
如何を問わず、ＣａＯと反応して比較的低温で溶け出す
ことが判明した。つまり、Ａｌ2 Ｏ3 質耐火物は、灰や
溶融灰に対する耐侵食性に劣るのである。このため、請
求項２に記載されているように、Ａｌ2 Ｏ3 の含有量は
５重量％以下に抑えることが望ましい。
【００１６】ＭｇＯ系とＣｒ2 Ｏ3 −ＭｇＯ系耐火物に
ついては、耐火物中のＭｇＯが溶融灰に溶け出したり、
ＣａＯと置換することによって耐火物組織が崩れ、耐侵
食性が極めて悪かった。ＳｉＯ2 系耐火物も耐侵食性が
劣ることが判った。Ｃｒ2 Ｏ3 系の耐火物は、溶融灰中
のＣａＯ、ＦｅＯやＦｅ2 Ｏ3 と反応して強い侵食を受
け、特にＣａＯと反応したときに高次の酸化クロムを生
成して環境問題を生じ、またＣｒ2 Ｏ3 は電気抵抗が小
さい欠点がある。また、ＳｎＯ2 系の耐火物は電気抵抗
が小さく、熱的スポーリングに対して弱かった。さら
に、ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 系の耐火物は、ＳｉＯ2 が溶融
灰中に溶解して組織が崩れ、耐侵食性が小さいことが判
明した。
ついては、耐火物中のＭｇＯが溶融灰に溶け出したり、
ＣａＯと置換することによって耐火物組織が崩れ、耐侵
食性が極めて悪かった。ＳｉＯ2 系耐火物も耐侵食性が
劣ることが判った。Ｃｒ2 Ｏ3 系の耐火物は、溶融灰中
のＣａＯ、ＦｅＯやＦｅ2 Ｏ3 と反応して強い侵食を受
け、特にＣａＯと反応したときに高次の酸化クロムを生
成して環境問題を生じ、またＣｒ2 Ｏ3 は電気抵抗が小
さい欠点がある。また、ＳｎＯ2 系の耐火物は電気抵抗
が小さく、熱的スポーリングに対して弱かった。さら
に、ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 系の耐火物は、ＳｉＯ2 が溶融
灰中に溶解して組織が崩れ、耐侵食性が小さいことが判
明した。
【００１７】これに対して、ジルコニア耐火物は、Ｚｒ
Ｏ2 が溶融灰と反応せず溶融灰中への溶解がほとんど起
らず、またＺｒＯ2 の結晶は硬度が大きく耐摩耗性にも
優れていることが判った。特に、溶融して作成した電鋳
耐火物は組織が緻密なため、焼結して作成した焼成耐火
物に比べてより一層耐侵食性、耐摩耗性に優れているこ
とも判明した。
Ｏ2 が溶融灰と反応せず溶融灰中への溶解がほとんど起
らず、またＺｒＯ2 の結晶は硬度が大きく耐摩耗性にも
優れていることが判った。特に、溶融して作成した電鋳
耐火物は組織が緻密なため、焼結して作成した焼成耐火
物に比べてより一層耐侵食性、耐摩耗性に優れているこ
とも判明した。
【００１８】この試験結果に基づき、本発明では溶融炉
内壁の材料として、ジルコニア耐火物を積極的に用いる
構成になっている。すなわち、請求項１に記載のよう
に、溶融炉内壁の少なくとも側部の一部分にＺｒＯ2 を
８５重量％以上含有するジルコニア耐火物を用いている
のである。ＺｒＯ2 が８５重量％未満の場合には、十分
な耐侵食性が得られない。
内壁の材料として、ジルコニア耐火物を積極的に用いる
構成になっている。すなわち、請求項１に記載のよう
に、溶融炉内壁の少なくとも側部の一部分にＺｒＯ2 を
８５重量％以上含有するジルコニア耐火物を用いている
のである。ＺｒＯ2 が８５重量％未満の場合には、十分
な耐侵食性が得られない。
【００１９】さて、焼却灰や焼却飛灰が溶融すると、炉
の底部には溶融金属が滞留する。本発明者達は、この溶
融金属が各耐火物に及ぼす影響を調べる試験も行った。
その結果、溶融金属に対する各耐火物の挙動として次の
ことが判明した。
の底部には溶融金属が滞留する。本発明者達は、この溶
融金属が各耐火物に及ぼす影響を調べる試験も行った。
その結果、溶融金属に対する各耐火物の挙動として次の
ことが判明した。
【００２０】ＳｉＣを含まないＡｌ2 Ｏ3 系耐火物、Ｍ
ｇＯ系耐火物、Ｃｒ2 Ｏ3 系耐火物は、溶融金属特有の
メタルダウンウアードドリリング作用によって、溶融金
属から強い侵食を受ける。
ｇＯ系耐火物、Ｃｒ2 Ｏ3 系耐火物は、溶融金属特有の
メタルダウンウアードドリリング作用によって、溶融金
属から強い侵食を受ける。
【００２１】一方、ＺｒＯ2 系耐火物は、比重が大きく
溶融金属に対しても十分な耐侵食性を有するが、炭化珪
素質耐火物の方が溶融金属に対してより優れた耐侵食性
を持つことが判明した。これは、ＳｉＣが溶融金属に対
して濡れ難い性質を持っているためである。この性質
は、耐火物中のＳｉＣ含有量が多いほど強くなり、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 やＭｇＯ等の他の組成物には大きく影
響されないことが判った。従って、全体的な耐侵食性
は、ＺｒＯ2 を含有する炭化珪素質耐火物が多少優れて
いることになる。
溶融金属に対しても十分な耐侵食性を有するが、炭化珪
素質耐火物の方が溶融金属に対してより優れた耐侵食性
を持つことが判明した。これは、ＳｉＣが溶融金属に対
して濡れ難い性質を持っているためである。この性質
は、耐火物中のＳｉＣ含有量が多いほど強くなり、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 やＭｇＯ等の他の組成物には大きく影
響されないことが判った。従って、全体的な耐侵食性
は、ＺｒＯ2 を含有する炭化珪素質耐火物が多少優れて
いることになる。
【００２２】この試験結果に基づき、本発明装置におい
ては、溶融炉内壁の少なくとも底部の一部分にＳｉＣを
５重量％以上含有する炭化珪素質耐火物を用いる構成に
なっている。ＳｉＣが５重量％未満の場合には、溶融金
属に対する濡れ難い性質が十分でなく、従って優れた耐
侵食性を得ることができない。
ては、溶融炉内壁の少なくとも底部の一部分にＳｉＣを
５重量％以上含有する炭化珪素質耐火物を用いる構成に
なっている。ＳｉＣが５重量％未満の場合には、溶融金
属に対する濡れ難い性質が十分でなく、従って優れた耐
侵食性を得ることができない。
【００２３】他方、炭化珪素質耐火物の使用効果を高め
るには、溶融物を完全に還元状態に保つ必要がある。こ
のため、本発明方法では請求項５に記載されているよう
に、カーボンの電極を使用し、かつ電極を溶融浴中に浸
漬させながら通電して灰を溶融する方法を採用してい
る。この方法によれば、アーク溶融のようにアークによ
って溶融灰が飛散することもなく溶融操作を安定して行
える。そして、溶融物を還元状態に保つことにより、有
害な金属酸化物を金属に還元して炉の底部に滞留させる
ことができる。このように、第２発明の方法によれば、
溶融灰をスラグと金属とに容易にかつ効果的に分離でき
るのである。
るには、溶融物を完全に還元状態に保つ必要がある。こ
のため、本発明方法では請求項５に記載されているよう
に、カーボンの電極を使用し、かつ電極を溶融浴中に浸
漬させながら通電して灰を溶融する方法を採用してい
る。この方法によれば、アーク溶融のようにアークによ
って溶融灰が飛散することもなく溶融操作を安定して行
える。そして、溶融物を還元状態に保つことにより、有
害な金属酸化物を金属に還元して炉の底部に滞留させる
ことができる。このように、第２発明の方法によれば、
溶融灰をスラグと金属とに容易にかつ効果的に分離でき
るのである。
【００２４】
【実施例】本発明者達は、焼却灰及び焼却飛灰にＳｉＯ
2 、ＣａＯやアルカリ酸化物、さらにＦｅＯ、Ｆｅ2 Ｏ
3 等の金属酸化物及び金属が含まれることに着目して、
焼却灰及び焼却飛灰の溶融に使用する耐火物として、炭
化珪素質耐火物とジルコニア耐火物の組み合わせ使用が
有効であること、さらに、溶融方法としては、カーボン
の電極を使用しかつ電極を溶融浴中に浸漬させながら通
電して溶融する方法が適していることを見出した。
2 、ＣａＯやアルカリ酸化物、さらにＦｅＯ、Ｆｅ2 Ｏ
3 等の金属酸化物及び金属が含まれることに着目して、
焼却灰及び焼却飛灰の溶融に使用する耐火物として、炭
化珪素質耐火物とジルコニア耐火物の組み合わせ使用が
有効であること、さらに、溶融方法としては、カーボン
の電極を使用しかつ電極を溶融浴中に浸漬させながら通
電して溶融する方法が適していることを見出した。
【００２５】炭化珪素質耐火物としては、ＳｉＣが５〜
６０重量％でＺｒＯ2 が４０〜９５重量％、ＳｉＣが５
〜８５重量％でＡｌ2 Ｏ3 が１０〜７０重量％でＳｉＯ
2 が５〜４０重量％、又は、ＳｉＣが５〜４０重量％で
ＭｇＯが６０〜９５重量％含まれる組成物を成形焼成し
た耐火物等が適している。また、前記組成の粒子にリグ
ニン等の有機バインダーや粘土、燐酸アルミ等の無機バ
インダーを加えてスタンプし、不焼成ラミング材として
使用することも可能である。特に、ＳｉＣとＺｒＯ2 を
含む組成の耐火物を用いるのが望ましい。
６０重量％でＺｒＯ2 が４０〜９５重量％、ＳｉＣが５
〜８５重量％でＡｌ2 Ｏ3 が１０〜７０重量％でＳｉＯ
2 が５〜４０重量％、又は、ＳｉＣが５〜４０重量％で
ＭｇＯが６０〜９５重量％含まれる組成物を成形焼成し
た耐火物等が適している。また、前記組成の粒子にリグ
ニン等の有機バインダーや粘土、燐酸アルミ等の無機バ
インダーを加えてスタンプし、不焼成ラミング材として
使用することも可能である。特に、ＳｉＣとＺｒＯ2 を
含む組成の耐火物を用いるのが望ましい。
【００２６】ジルコニア耐火物としては、例えばＺｉＯ
2 にＭｇＯ、Ｙ2 Ｏ3 やＣａＯを安定化剤として添加し
て成形・焼成した焼成耐火物、及び、ガラス溶解に用い
られる電鋳耐火物等が適している。電鋳耐火物は、耐侵
食性に優れかつストーン傾向（耐火物が侵食されたとき
に耐火物が石となってガラス中に入り込みガラスの品質
を低下させる性質）が特に小さく、物理的には荷重軟化
特性に優れていて、Ｐ2 Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 、アルカリ酸化
物、アルカリ土類酸化物を含有するガラス相を形成して
いる電鋳耐火物が適している。また、ジルコニア粒子を
粘土などの結合材と共にスタンプして使用しても良い。
ジルコニア耐火物におけるＺｒＯ2 含有量は８５重量％
以上とし、好ましくは９０重量％以上とする。Ａｌ2 Ｏ
3 は多く含むと成形体の製造が困難となるので５重量％
以下が好ましい。
2 にＭｇＯ、Ｙ2 Ｏ3 やＣａＯを安定化剤として添加し
て成形・焼成した焼成耐火物、及び、ガラス溶解に用い
られる電鋳耐火物等が適している。電鋳耐火物は、耐侵
食性に優れかつストーン傾向（耐火物が侵食されたとき
に耐火物が石となってガラス中に入り込みガラスの品質
を低下させる性質）が特に小さく、物理的には荷重軟化
特性に優れていて、Ｐ2 Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 、アルカリ酸化
物、アルカリ土類酸化物を含有するガラス相を形成して
いる電鋳耐火物が適している。また、ジルコニア粒子を
粘土などの結合材と共にスタンプして使用しても良い。
ジルコニア耐火物におけるＺｒＯ2 含有量は８５重量％
以上とし、好ましくは９０重量％以上とする。Ａｌ2 Ｏ
3 は多く含むと成形体の製造が困難となるので５重量％
以下が好ましい。
【００２７】各種耐火物の灰溶融物に対する耐侵食性
を、以下に述べる方法で試験した。
を、以下に述べる方法で試験した。
【００２８】まず、供試耐火物からそれぞれ一辺が約１
００×１００×１００ｍｍの立方体を切り出し、その一
面の中央部からコアードリルを用いて直径約５０ｍｍ×
深さ約７５ｍｍの穴を開けルツボを作製した。次に、切
り出したコアーを約２５ｍｍの厚さに切断してルツボの
底面に置いた。そして、焼却灰または焼却飛灰をルツボ
に入れ、上部から加熱して１５００℃に９６時間保持し
た。
００×１００×１００ｍｍの立方体を切り出し、その一
面の中央部からコアードリルを用いて直径約５０ｍｍ×
深さ約７５ｍｍの穴を開けルツボを作製した。次に、切
り出したコアーを約２５ｍｍの厚さに切断してルツボの
底面に置いた。そして、焼却灰または焼却飛灰をルツボ
に入れ、上部から加熱して１５００℃に９６時間保持し
た。
【００２９】加熱終了後にルツボを半切し、スラグライ
ン部断面における耐火物の溶損深さをノギスで測定し、
スラグライン侵食量とした。さらに、コアー試料の溶損
深さをノギスで測定し、ルツボの底部に滞留した溶融金
属によるボトム侵食量とした。なお、この試験に使用し
た灰の化学組成を表１に示す。
ン部断面における耐火物の溶損深さをノギスで測定し、
スラグライン侵食量とした。さらに、コアー試料の溶損
深さをノギスで測定し、ルツボの底部に滞留した溶融金
属によるボトム侵食量とした。なお、この試験に使用し
た灰の化学組成を表１に示す。
【００３０】表２は、試験に用いたＡｌ2 Ｏ3 系耐火物
（比較例１〜５）の化学組成とＣｒ2 Ｏ3 系耐火物（比
較例６、７）の化学組成を示している。
（比較例１〜５）の化学組成とＣｒ2 Ｏ3 系耐火物（比
較例６、７）の化学組成を示している。
【００３１】表３は、ＺｒＯ2 を８５重量％以上含有す
る電鋳耐火物の４例（実施例１〜４）の化学組成を示し
ている。
る電鋳耐火物の４例（実施例１〜４）の化学組成を示し
ている。
【００３２】表４は、同じくＺｒＯ2 を８５重量％以上
含有する焼成耐火物の別の４例（実施例５〜８）の化学
組成を示している。
含有する焼成耐火物の別の４例（実施例５〜８）の化学
組成を示している。
【００３３】表５は、ＳｉＣを５重量％以上含有する炭
化珪素質耐火物の８例（実施例９〜１６）の化学組成を
示している。
化珪素質耐火物の８例（実施例９〜１６）の化学組成を
示している。
【００３４】表６は、実施例１〜１６および比較例１〜
７の溶融スラグに対する侵食量と底部に滞留した溶融金
属による侵食量を、それぞれスラグライン侵食量（単位
ｍｍ）およびボトム侵食量（単位ｍｍ）として示してい
る。
７の溶融スラグに対する侵食量と底部に滞留した溶融金
属による侵食量を、それぞれスラグライン侵食量（単位
ｍｍ）およびボトム侵食量（単位ｍｍ）として示してい
る。
【００３５】表６の結果から明らかなように、実施例１
〜４の耐火物は焼却灰および焼却飛灰の溶融物に対して
ほとんど侵食されなかった。一方、実施例５〜８のＭｇ
Ｏ、Ｙ2 Ｏ3 、ＣａＯなどで安定化した焼成ジルコニア
耐火物も灰溶融物に対して強い耐侵食性を示した。しか
し、安定化剤が溶融物の中へ溶け込んでしまうため、電
鋳耐火物に比較すると耐侵食性が多少劣っていた。特に
Ｃｄ、Ｈｇ、Ｐｂなどの重金属を多く含む焼却飛灰Ａに
対しては、ジルコニア耐火物の侵食は小さくなかった。
一方、比較例１〜７のＡｌ2 Ｏ3 耐火物およびＣｒ2 Ｏ
3 耐火物の灰溶融物及び溶融金属に対する侵食は相当大
きかった。その理由は、金属の比重が大きく、一方アル
ミナやクロミア等はジルコニアに比較して比重が小さい
ことから、金属と耐火物組織の化学的な反応が進み置換
が進行したためである。
〜４の耐火物は焼却灰および焼却飛灰の溶融物に対して
ほとんど侵食されなかった。一方、実施例５〜８のＭｇ
Ｏ、Ｙ2 Ｏ3 、ＣａＯなどで安定化した焼成ジルコニア
耐火物も灰溶融物に対して強い耐侵食性を示した。しか
し、安定化剤が溶融物の中へ溶け込んでしまうため、電
鋳耐火物に比較すると耐侵食性が多少劣っていた。特に
Ｃｄ、Ｈｇ、Ｐｂなどの重金属を多く含む焼却飛灰Ａに
対しては、ジルコニア耐火物の侵食は小さくなかった。
一方、比較例１〜７のＡｌ2 Ｏ3 耐火物およびＣｒ2 Ｏ
3 耐火物の灰溶融物及び溶融金属に対する侵食は相当大
きかった。その理由は、金属の比重が大きく、一方アル
ミナやクロミア等はジルコニアに比較して比重が小さい
ことから、金属と耐火物組織の化学的な反応が進み置換
が進行したためである。
【００３６】これに対して実施例９〜１６の炭化珪素質
耐火物は、溶融金属に対して強い耐侵食性を示した。
耐火物は、溶融金属に対して強い耐侵食性を示した。
【００３７】図１は、本発明による溶融装置の一実施例
を概念的に示す縦断面図である。炉本体１の上部には、
開閉可能な炉蓋２が設定されている。炉本体１の内壁は
次のような耐火物で形成されている。すなわち、溶融金
属６の滞留する底部は炭化珪素質耐火物３、溶融スラグ
７と接触する側部はジルコニア耐火物４で形成されてい
る。ジルコニア耐火物は、特にスラグライン９の部分に
好適である。炉蓋２には、灰８の投入口１２及びカーボ
ン電極５のための孔が設けられている。カーボン電極５
は、炉蓋２の孔を通してスラグに埋没させておく。そし
て、カーボン電極５に通電し、発生するジュール熱で灰
を加熱溶融する。灰に含まれる金属酸化物は、還元され
金属となって底部に滞溜する。溶融スラグはスラグ取出
口１０から排出され、溶融金属６は金属取出口１１から
炉外に排出される。
を概念的に示す縦断面図である。炉本体１の上部には、
開閉可能な炉蓋２が設定されている。炉本体１の内壁は
次のような耐火物で形成されている。すなわち、溶融金
属６の滞留する底部は炭化珪素質耐火物３、溶融スラグ
７と接触する側部はジルコニア耐火物４で形成されてい
る。ジルコニア耐火物は、特にスラグライン９の部分に
好適である。炉蓋２には、灰８の投入口１２及びカーボ
ン電極５のための孔が設けられている。カーボン電極５
は、炉蓋２の孔を通してスラグに埋没させておく。そし
て、カーボン電極５に通電し、発生するジュール熱で灰
を加熱溶融する。灰に含まれる金属酸化物は、還元され
金属となって底部に滞溜する。溶融スラグはスラグ取出
口１０から排出され、溶融金属６は金属取出口１１から
炉外に排出される。
【００３８】
【発明の効果】本発明の溶融装置は、焼却灰や焼却飛灰
の加熱溶融による激しい侵食作用や摩耗にも十分に耐
え、化学的及び物理的にも優れた安定性を有している。
従って、長期間使用しても炉内壁の溶損が少なく、十分
な耐久性を有し、従来の溶融装置に比べて炉の寿命が大
幅に長く、実用上極めて有用である。
の加熱溶融による激しい侵食作用や摩耗にも十分に耐
え、化学的及び物理的にも優れた安定性を有している。
従って、長期間使用しても炉内壁の溶損が少なく、十分
な耐久性を有し、従来の溶融装置に比べて炉の寿命が大
幅に長く、実用上極めて有用である。
【００３９】また、本発明方法によれば、灰を溶融して
スラグと金属に分離することができる。つまり、不安定
で有害な金属酸化物を金属として安定化・無害化して取
り出すことができるのである。従って、産業上の利用価
値が非常に大きい。
スラグと金属に分離することができる。つまり、不安定
で有害な金属酸化物を金属として安定化・無害化して取
り出すことができるのである。従って、産業上の利用価
値が非常に大きい。
【図１】本発明による溶融装置の実施例を概念的に示す
縦断面図。
縦断面図。
１ 炉本体 ２ 炉蓋 ３ 炭化珪素質耐火物 ４ ジルコニア耐火物 ５ カーボン電極 ６ 溶融金属 ７ 溶融スラグ ８ 灰 ９ スラグライン １０ スラグ取出口 １１ 金属取出口
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 伸二 東京都中央区日本橋久松町４番４号 糸 重ビル 東芝モノフラックス株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−118522（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−172583（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−65472（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23J 1/00 B09B 3/00 F23M 5/00 F27D 1/00 - 1/18
Claims (5)
- 【請求項１】 焼却灰や焼却飛灰を溶融するための装置
において、溶融炉内壁の少なくとも底部の一部分にＳｉ
Ｃを５重量％以上含有する炭化珪素質耐火物を用い、少
なくとも側部の一部分にＺｒＯ2 を８５重量％以上含有
するジルコニア耐火物を用いたことを特徴とする溶融装
置。 - 【請求項２】 前記ジルコニア耐火物のＺｒＯ2 含有量
が８５重量％以上であり、Ａｌ2 Ｏ3 含有量が５重量％
以下であることを特徴とする請求項１に記載の溶融装
置。 - 【請求項３】 前記ジルコニア耐火物として電鋳耐火物
を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の溶融装置。 - 【請求項４】 前記炭化珪素質耐火物として、ＳｉＣが
５重量％以上でＺｒＯ2 が４０〜９５重量％、又は、Ｓ
ｉＣが５重量％以上でＡｌ2 Ｏ3 が１０〜７０重量％で
ＳｉＯ2 が５〜４０重量％、又は、ＳｉＣが５重量％以
上でＭｇＯが６０〜９５重量％含まれる炭化珪素質耐火
物を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
項に記載の溶融装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の溶融装置において、電
極としてカーボン電極を使用し、カーボン電極を溶融浴
中に埋没して通電し、焼却灰や焼却飛灰を溶融すること
を特徴とする焼却灰や焼却飛灰の溶融方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06082636A JP3139663B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 焼却灰や焼却飛灰の溶融装置及びその溶融方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06082636A JP3139663B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 焼却灰や焼却飛灰の溶融装置及びその溶融方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07269841A JPH07269841A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3139663B2 true JP3139663B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=13779924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06082636A Expired - Lifetime JP3139663B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 焼却灰や焼却飛灰の溶融装置及びその溶融方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3139663B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP06082636A patent/JP3139663B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07269841A (ja) | 1995-10-20 |
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