JP3374728B2 - 焼却塵灰の処理方法 - Google Patents

焼却塵灰の処理方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼却炉から排出さ
れる焼却塵灰、具体的には焼却灰、焼却飛灰およびこれ
らを溶融処理した際に生じる溶融飛灰(焼却灰、焼却飛
灰および溶融飛灰を総称して焼却塵灰と云う)の処理方
法に関する。より詳しくは、本発明は、焼却塵灰を金属
製錬炉において溶融処理し、スラグ化する方法に関す
る。
【0002】
【従来技術】都市ゴミあるいは産業廃棄物の焼却場から
は多量の焼却灰および焼却飛灰が排出され、これらの排
出量は毎年数百万トンに及び、その処分方法が問題にな
っている。焼却灰および焼却飛灰中には重金属類、ダイ
オキシン類などが含まれているため、約1300℃以上の高
温溶融炉において溶融してスラグ化する溶融固化法が知
られているが、この溶融処理の際に溶融炉で煤塵すなわ
ち溶融飛灰が発生し、これが排ガスに含まれる。溶融炉
内は1300〜1500℃の高温状態であるためダイオキシン類
は炉内で分解されるが、排ガス中の溶融飛灰が電機集塵
機やバグフィルター等で捕集される際、この部分で排ガ
スが冷却されるため再びダイオキシン類が生成され、溶
融飛灰中に含有されることになる。このため溶融飛灰は
セメントと混練され、セメント固化体として埋立て処分
を行うことが行われている。
【0003】一方、溶融飛灰中にも有価金属が含有され
ているので、これを回収する試みもなされており、例え
ば、特開平7-71730号には、溶融飛灰中の重金属回収の
前処理方法として、溶融飛灰の一部を元の溶融炉へ循環
返送することによって溶融飛灰中の重金属の濃度を順次
高める方法が示されている。また、特開平7-109533号に
は、溶融飛灰中の重金属類を酸またはアルカリ水溶液に
よって浸出した後、pH調整して重金属類を水酸化物と
して沈殿分離し、あるいは水溶性硫化物を添加して硫化
物として沈殿分離する方法が示されている。
【0004】
【従来技術の問題点】溶融飛灰をセメント固化して埋立
処分する方法は、埋立処分場の確保が次第に困難になっ
てきており、また埋立処分は環境汚染が懸念され、社会
問題化している。また、溶融飛灰を溶融炉へ循環返送し
て飛灰中の重金属類の濃度を高める方法は、例示されて
いるように亜鉛濃度を50重量%以上に高めようとする
と、かなりの回数に亘って循環を繰り返す必要があり、
これに伴い溶融炉を循環する溶融飛灰の量が累積的に多
くなり、循環処理の負担が増大する問題がある。一方、
溶融飛灰中の重金属類を酸またはアルカリ水溶液で浸出
して回収する方法では、重金属類を沈殿分離した後の多
量の濾液の処理が問題であり、処理工程全体も複雑であ
る。
【0005】
【発明の解決課題】本発明は、従来の処理方法における
上記問題を解決したものであり、溶融飛灰に限らず通常
の焼却灰を含めて、既存の金属製錬設備を利用し、有害
物質を発生させずに効率よく処理し、好ましくは製錬材
料のフラックスとして利用する方法を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決する手段】本発明は、(1)塩素含有焼却
塵灰を水または酸で洗浄して脱塩素処理した後に金属製
錬炉に投入し、金属精鉱と共に加熱溶融処理する際にフ
ラックスとして利用することを特徴とする焼却塵灰の処
理方法に関する。さらに、本発明の処理方法は(2)脱
塩処理した焼却塵灰に、水と共に金属精鉱、珪石粉、ベ
ントナイトの何れか、および/またはセメントを混合し
てペレット化したものを金属製錬炉に投入し、フラック
スとして利用する処理方法を含む。
【0007】
【発明の実施形態】以下、本発明を実施例と共に具体的
に説明する。本発明の処理方法は、塩素含有焼却塵灰を
水または酸で洗浄して脱塩素処理した後に金属製錬炉に
投入し、金属精鉱と共に加熱溶融処理する際にフラック
スとして利用することを特徴とする焼却塵灰の処理方法
であり、好ましくは、脱塩処理した焼却塵灰に、水と共
に金属精鉱、珪石粉、ベントナイトの何れか、および/
またはセメントを混合しペレット化したものを金属製錬
炉に投入し、フラックスとして利用する処理方法であ
る。
【0008】一般の都市ゴミ焼却炉から排出される焼却
灰や焼却飛灰、これらを溶融処理した際の溶融飛灰の主
な成分はそれぞれ表1に示すとおりであり、概ねシリカ
分が15〜30重量%、アルミナ分および石灰分が数%
含まれており、その他に金属類が数%〜数十%程度含有
されている。これらのシリカ分(SiO2)、アルミナ分(Al2
O3)および石灰分(CaO)は金属製錬においてスラグを形成
する成分であり、従って、焼却塵灰を金属製錬炉に投入
することにより、スラグ成分を調整し、また溶融温度を
調整するフラックスとして用いることができる。
【0009】
【表1】
【0010】金属製錬炉としては、例えば、銅製錬の反
射炉、自溶炉、および連続製錬プロセスの溶解炉、ある
いは鉛製錬の溶鉱炉などが適している。また、各種金属
製錬において、製錬原料を溶融しスラグ処理を行う種々
の炉において本発明を適用することができる。
【0011】具体的には、例えば、銅製錬では銅精鉱中
のCu以外の成分をスラグとして分離するために適正な
スラグ組成を整えることが非常に重要であり、そのため
にスラグの主成分であるSiO2、Al23、CaO等
について、珪石、石灰等をフラックスとして添加してい
る。本発明の具体的な一例は、焼却塵灰をこのフラック
スの一部ないし代替えとして利用する。
【0012】また、焼却塵灰を製錬炉に投入してフラッ
クスとして利用する際、先に示したように焼却塵灰には
金属類が数%ないし数十%程度含有されているので、こ
の金属類の多くがスラグ、マットないし溶融金属に移行
し、マットや溶融金属に移行した金属類はその後の処理
工程に伴って回収することができる。なお、焼却塵灰に
含まれている金属類のうち亜鉛や鉛などは溶融処理の際
に揮発して煙灰に含まれるが、一般に金属製錬では、煙
灰中に含まれる鉛や亜鉛を捕集し、回収することが行わ
れているので、焼却塵灰から排出された亜鉛や鉛もこれ
らと一体に捕集回収することができる。
【0013】焼却塵灰の金属製錬炉への投入方法として
は、焼却塵灰を単独で適時、投入することができる。さ
らに、焼却塵灰を金属精鉱に予め混合して投入すれば、
炉内での溶解および塵灰成分のスラグへの移行がより良
好に進む。また、焼却塵灰のうち、焼却飛灰や溶融飛灰
は嵩比重が約0.2〜0.3と非常に小さいため、粉体の
まま金属製錬炉に投入すると排ガスと共にダストとして
排出し易い。そこで焼却飛灰や溶融飛灰を予めペレット
化して用いれば、このような不都合を防ぐことができ
る。焼却塵灰をペレット化する場合には水と共に粘結剤
として金属精鉱、珪石粉、ベントナイト、セメント等を
用いることができる。
【0014】通常、焼却塵灰には塩素が概ね10%前後
含まれている。従って、焼却塵灰を金属製錬炉に投入し
て溶融処理する際には、焼却塵灰を水または酸により洗
浄して脱塩素処理すると良い。塩素は炉壁、ボイラー
管、ガス配管等の金属部を腐食させる原因になるので、
金属製錬炉に投入する前に、予め焼却塵灰を水または薄
い酸で洗浄して塩素を浸出させることにより脱塩素処理
するのが好ましい。具体的には、焼却塵灰を水槽に潜ら
せ、あるいは焼却塵灰に散水すると良い。なお、洗浄
後、適度な水を含んだ状態のもはペレット化するにも都
合が良い。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に示
す。実施例1 溶融飛灰200gに珪石(SiO2)71g、アルミナ(Al2O3)
1g、石灰(CaO)8g、酸化鉄(Fe2O3)282gを混合して
フラックスを調製した。この混合物を銅精鉱1000g
に加え、溶解炉にて空気雰囲気、温度1350℃で溶解する
ことにより、マット785g、スラグ608gを得た。こ
のスラグの成分を表2に示した。一方、比較基準とし
て、銅精鉱1000gに、フラックスとして珪石(SiO2)
109g、アルミナ(Al2O3)7g、石灰(CaO)13g、およ
び酸化鉄(Fe2O3)287gを加え、同様に溶解炉にて空気
雰囲気、温度1350℃で溶解することにより、マット79
2g、スラグ565gを得た。このスラグの成分を表2に
対比して示した。なお、この比較基準のフラックスは、
通常の銅製錬におけるフラックス組成となる成分比であ
る。表2のように、溶融飛灰を含むフラックスを用いた
本実施例のスラグ組成は比較基準と同様のスラグ組成を
有しており、従って、溶融飛灰を用いることにより適度
なスラグを形成することができ、従来のフラックスの珪
石や石灰の使用量を軽減できることが確認された。因み
に、本実施例では比較基準に比べて、珪石が約35重量
%、石灰が約38重量%低減されている。
【0016】実施例2 溶融飛灰に銅精鉱を1:1の割合で混合し、水を加え
て、パン型ペレタイザーにより、直径30〜50mmのペ
レットを製造した。このペレットを銅製錬の反射炉に精
鉱投入ホッパーから投入したところ、このペレットは反
射炉内のフェットリング部で溶解し、排ガスと共に炉外
に排出することを防ぐことができた。また、表2に示す
ように、このペレット化した溶融飛灰によるスラグは比
較基準と同様の良好な組成を有するものが形成された。
【0017】実施例3 溶融飛灰200gを水2リットルに投入し、2時間攪拌して
溶融飛灰中の塩素を浸出させた後に、実施例1と同様に
銅精鉱と混合して溶解した。この時の溶融飛灰中の塩素
含有量は水洗浄前は8.4%、水洗浄後は0.2%であっ
た。なお、表2に示すように、スラグは比較基準と同様
の良好な組成を有するものであった。
【0018】実施例4 焼却飛灰100gに、珪石(SiO2)91g、アルミナ(Al2
O3)7g、および酸化鉄(Fe2O3)298gを混合してフラ
ックスを調製した。この混合物を銅精鉱1000gに加
え、溶解炉にて空気雰囲気、温度1350℃で溶解する
ことにより、マット792g、スラグ623gを得た。
このスラグの成分は表2に示すように比較基準とほぼ同
様のスラグ組成であった。
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】本発明の処理方法は、焼却塵灰を金属製
錬のフラックスとして用いるので、フラックス成分の珪
石や石灰などの使用量を低減することができる。また、
焼却塵灰に含まれる金属類はスラグやマットあるいは溶
融金属に移行するので、マットや溶融金属に移行した金
属類は、その後の処理工程に伴って回収することができ
る。また、本発明の処理方法は、焼却塵灰をフラックス
として用いるものであるので、従来の有価金属の回収を
目的とした処理においてなされたような金属濃度を高め
るために溶融工程への循環を繰り返すことは必要とせ
ず、焼却塵灰を回収して直ちに製錬炉に投入して処理す
ることができる。従って、また溶融飛灰や焼却飛灰のよ
うに排ガスから捕集された塵灰に限らず、焼却灰でもこ
れを減容処理せず直接に製錬炉で溶融処理することがで
きる。なお、飛灰を灰溶融炉に循環して溶融飛灰中の金
属濃度を高める従来の方法では、金属濃度を高めた溶融
飛灰を原料として有効利用できると述べているが、その
具体的な利用方法は全く示されていない。一方、本発明
は溶融飛灰を含む焼却塵灰について、その具体的な処理
方法として金属製錬炉の利用を示したものであり、実用
性の高い処理方法である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−70852(JP,A) 特開 平1−231982(JP,A) 特開 昭53−31502(JP,A) 特開 昭48−68412(JP,A) 特開 平9−108651(JP,A) 特開 平9−310110(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B09B 3/00 - 5/00 C22B 15/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素含有焼却塵灰を水または酸で洗浄し
    て脱塩素処理した後に金属製錬炉に投入し、金属精鉱と
    共に加熱溶融処理する際にフラックスとして利用するこ
    とを特徴とする焼却塵灰の処理方法。
  2. 【請求項2】 脱塩処理した焼却塵灰に、水と共に金属
    精鉱、珪石粉、ベントナイトの何れか、および/または
    セメントを混合してペレット化したものを金属製錬炉に
    投入し、フラックスとして利用する請求項1の処理方
    法。
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