JP3513797B2 - 飛灰無害化処理方法 - Google Patents
飛灰無害化処理方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般または産業廃
棄物の焼却飛灰を溶融するとき、もしくは一般または産
業廃棄物を溶融するときに発生する排ガスから、電気集
塵機、バグフィルター等の集塵装置によって回収された
飛灰（本明細書全体を通してこれを溶融飛灰という）を
無害化する方法に関し、より詳しくは、溶融飛灰中に含
まれるダイオキシン類、例えばポリ塩化ジベンゾ−ｐ−
ダイオキシン（以下「ＰＣＤＤｓ」という。）、ポリ塩
化ジベンゾフラン（以下「ＰＣＤＦｓ」という。）等の
有害な有機化合物を無害化する方法に関する。
棄物の焼却飛灰を溶融するとき、もしくは一般または産
業廃棄物を溶融するときに発生する排ガスから、電気集
塵機、バグフィルター等の集塵装置によって回収された
飛灰（本明細書全体を通してこれを溶融飛灰という）を
無害化する方法に関し、より詳しくは、溶融飛灰中に含
まれるダイオキシン類、例えばポリ塩化ジベンゾ−ｐ−
ダイオキシン（以下「ＰＣＤＤｓ」という。）、ポリ塩
化ジベンゾフラン（以下「ＰＣＤＦｓ」という。）等の
有害な有機化合物を無害化する方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】近年、一般廃棄物焼却炉や産業廃棄物焼
却炉から排出される排ガス中に含まれるダイオキシン類
が人体に及ぼす影響が問題となり、上記排ガス中のダイ
オキシン類の排出規制が実施されることとなった。その
ため、排出基準を満足するために各種の技術が導入され
ており、例えば、排ガスを急冷し、飛灰をバグフィルタ
や電気集塵機によって集塵し、それによって排ガス中か
らダイオキシン類を含む飛灰を分離除去する手段が採用
されている。
却炉から排出される排ガス中に含まれるダイオキシン類
が人体に及ぼす影響が問題となり、上記排ガス中のダイ
オキシン類の排出規制が実施されることとなった。その
ため、排出基準を満足するために各種の技術が導入され
ており、例えば、排ガスを急冷し、飛灰をバグフィルタ
や電気集塵機によって集塵し、それによって排ガス中か
らダイオキシン類を含む飛灰を分離除去する手段が採用
されている。
【０００３】この焼却飛灰を減容・無害化・再利用する
方法として、灰溶融方式が採用されている。このときＳ
ｉ、Ａｌ成分は溶融炉下部からスラグとして回収される
が、重金属類の塩化物を高濃度で含むダストが排ガス中
に流れ出る。さらに、一般または産業廃棄物を焼却過程
を飛ばして直接溶融させる方式も提案されているが、灰
溶融方式と同様に重金属類の塩化物を高濃度で含むダス
トが排ガス中に流れ出る。この溶融飛灰には重金属類の
塩化物以外にダイオキシン類が多量に含まれている。
方法として、灰溶融方式が採用されている。このときＳ
ｉ、Ａｌ成分は溶融炉下部からスラグとして回収される
が、重金属類の塩化物を高濃度で含むダストが排ガス中
に流れ出る。さらに、一般または産業廃棄物を焼却過程
を飛ばして直接溶融させる方式も提案されているが、灰
溶融方式と同様に重金属類の塩化物を高濃度で含むダス
トが排ガス中に流れ出る。この溶融飛灰には重金属類の
塩化物以外にダイオキシン類が多量に含まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、重金
属類の塩化物のような低融点物質をベースとして含む溶
融飛灰中のダイオキシン類を効果的に分解する方法を提
供することにある。
属類の塩化物のような低融点物質をベースとして含む溶
融飛灰中のダイオキシン類を効果的に分解する方法を提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず、一
般廃棄物焼却炉から出た排ガスをバグフィルタにより集
塵して得られた飛灰（以下「焼却飛灰」という）と、溶
融飛灰について、それぞれ元素分析を行った。
般廃棄物焼却炉から出た排ガスをバグフィルタにより集
塵して得られた飛灰（以下「焼却飛灰」という）と、溶
融飛灰について、それぞれ元素分析を行った。
【０００６】表１に焼却飛灰の組成の例を、表２に溶融
飛灰の組成の例を示す。表１と表２との相違点は、Ｓ
ｉ、Ａｌ等と難分解性酸化物の含有量にあり、焼却飛灰
の方がこれらを多く含んでいる。また、両方の灰につい
てＣａが多いのは、これら飛灰は脱塩のためにＣａ（Ｏ
Ｈ）2 が吹き込まれた状態で捕集されたものであるから
である。したがって、脱塩を行わない状態もしくは別装
置で脱塩を行う場合にはこれら飛灰中のＣａはかなり少
なくなる。
飛灰の組成の例を示す。表１と表２との相違点は、Ｓ
ｉ、Ａｌ等と難分解性酸化物の含有量にあり、焼却飛灰
の方がこれらを多く含んでいる。また、両方の灰につい
てＣａが多いのは、これら飛灰は脱塩のためにＣａ（Ｏ
Ｈ）2 が吹き込まれた状態で捕集されたものであるから
である。したがって、脱塩を行わない状態もしくは別装
置で脱塩を行う場合にはこれら飛灰中のＣａはかなり少
なくなる。
【０００７】表３は各種飛灰を各１ｇずつ１００ｇの水
に入れたときのｐＨを示す。これら飛灰中にはダイオキ
シン類も含まれている。飛灰中のダイオキシン類を無害
化する方法として、不活性ガス中で２００℃〜４００℃
に加熱する方法が採用されている。表３から明らかなよ
うに、Ｃａ（ＯＨ）2 が吹き込まれていない溶融飛灰
（飛灰４）は弱酸性物質である。
に入れたときのｐＨを示す。これら飛灰中にはダイオキ
シン類も含まれている。飛灰中のダイオキシン類を無害
化する方法として、不活性ガス中で２００℃〜４００℃
に加熱する方法が採用されている。表３から明らかなよ
うに、Ｃａ（ＯＨ）2 が吹き込まれていない溶融飛灰
（飛灰４）は弱酸性物質である。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【表２】
【００１０】
【表３】
【００１１】次に、本発明者らは、Ｃａ（ＯＨ）2 が吹
き込まれた焼却飛灰（飛灰１）と、Ｃａ（ＯＨ）2 が吹
き込まれていない溶融飛灰（飛灰４）について、加熱に
よるダイオキシン類の分解実験を行なった。実験装置と
しては電気加熱炉を用い、この炉内を窒素ガス雰囲気に
した状態で、各飛灰を２５０〜３５０℃の温度で１時間
加熱した。加熱後、飛灰を取り出してダイオキシン類の
分解率を調べた。この結果を図１に示す。
き込まれた焼却飛灰（飛灰１）と、Ｃａ（ＯＨ）2 が吹
き込まれていない溶融飛灰（飛灰４）について、加熱に
よるダイオキシン類の分解実験を行なった。実験装置と
しては電気加熱炉を用い、この炉内を窒素ガス雰囲気に
した状態で、各飛灰を２５０〜３５０℃の温度で１時間
加熱した。加熱後、飛灰を取り出してダイオキシン類の
分解率を調べた。この結果を図１に示す。
【００１２】なお、一般的にダイオキシン類の濃度はＴ
ＥＱ（毒性等価換算濃度）で表されるが、これは物理化
学現象を解析する場合には不適当と考えられるので、こ
こではトータルのダイオキシン類で議論する。もちろ
ん、トータルのダイオキシン類が減少すれば、特別な理
由の無い限りＴＥＱも減少すると考えられる。
ＥＱ（毒性等価換算濃度）で表されるが、これは物理化
学現象を解析する場合には不適当と考えられるので、こ
こではトータルのダイオキシン類で議論する。もちろ
ん、トータルのダイオキシン類が減少すれば、特別な理
由の無い限りＴＥＱも減少すると考えられる。
【００１３】図１から判るように、飛灰１では、加熱温
度の上昇に伴ってダイオキシン類分解率が増加してい
る。一方、飛灰４では、加熱温度が高くなるに連れ、分
解率が明らかにマイナスの値になり、即ち、ダイオキシ
ン類が増加したことを示している。
度の上昇に伴ってダイオキシン類分解率が増加してい
る。一方、飛灰４では、加熱温度が高くなるに連れ、分
解率が明らかにマイナスの値になり、即ち、ダイオキシ
ン類が増加したことを示している。
【００１４】図２および図３は、飛灰４についての加熱
温度とダイオキシン類分解率の関係を、ダイオキシン類
の種類別に詳細に調べた結果を示している。図２から判
るように、ＰＣＤＤｓの場合、相対的に塩素数の少ない
テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｔ４ＣＤＤ
ｓ）、ペンタクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｐ５
ＣＤＤｓ）およびヘキサクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキ
シン（Ｈ６ＣＤＤｓ）についてはプラスの分解率を示し
ているが、相対的に塩素数の多いヘプタクロロジベンゾ
−ｐ−ダイオキシン（Ｈ７ＣＤＤｓ）およびオクタクロ
ロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｏ８ＣＤＤｓ）につい
てはマイナスの分解率を示している。また、図３から判
るように、ＰＣＤＦｓの場合、加熱温度が３００℃を越
えるときには、テトラクロロジベンゾフラン（Ｔ４ＣＤ
Ｆｓ）、ペンタクロロジベンゾフラン（Ｐ５ＣＤＦ
ｓ）、ヘキサクロロジベンゾフラン（Ｈ６ＣＤＦｓ）、
ヘプタクロロジベンゾフラン（Ｈ７ＣＤＦｓ）およびオ
クタクロロジベンゾフラン（Ｏ８ＣＤＦｓ）のいずれに
ついてもマイナスの分解率を示しており、特に塩素数が
大きいものほど加熱温度が３５０℃のときの分解率が著
しく低下している。つまり、飛灰４の場合、３００℃を
越える温度でこれを加熱すると、塩素数の多いダイオキ
シン類が増加するという多塩素化反応が起こっており、
この反応は特にＰＣＤＦｓについて顕著である。
温度とダイオキシン類分解率の関係を、ダイオキシン類
の種類別に詳細に調べた結果を示している。図２から判
るように、ＰＣＤＤｓの場合、相対的に塩素数の少ない
テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｔ４ＣＤＤ
ｓ）、ペンタクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｐ５
ＣＤＤｓ）およびヘキサクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキ
シン（Ｈ６ＣＤＤｓ）についてはプラスの分解率を示し
ているが、相対的に塩素数の多いヘプタクロロジベンゾ
−ｐ−ダイオキシン（Ｈ７ＣＤＤｓ）およびオクタクロ
ロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｏ８ＣＤＤｓ）につい
てはマイナスの分解率を示している。また、図３から判
るように、ＰＣＤＦｓの場合、加熱温度が３００℃を越
えるときには、テトラクロロジベンゾフラン（Ｔ４ＣＤ
Ｆｓ）、ペンタクロロジベンゾフラン（Ｐ５ＣＤＦ
ｓ）、ヘキサクロロジベンゾフラン（Ｈ６ＣＤＦｓ）、
ヘプタクロロジベンゾフラン（Ｈ７ＣＤＦｓ）およびオ
クタクロロジベンゾフラン（Ｏ８ＣＤＦｓ）のいずれに
ついてもマイナスの分解率を示しており、特に塩素数が
大きいものほど加熱温度が３５０℃のときの分解率が著
しく低下している。つまり、飛灰４の場合、３００℃を
越える温度でこれを加熱すると、塩素数の多いダイオキ
シン類が増加するという多塩素化反応が起こっており、
この反応は特にＰＣＤＦｓについて顕著である。
【００１５】さらに、加熱後の各飛灰の状態を肉眼およ
び顕微鏡で観察したところ、飛灰１については、いずれ
の加熱温度の場合でも、加熱前の状態と比べて変化がみ
られなかった。これに対し、飛灰４については、加熱温
度が３００℃以上の場合、肉眼で観察すると収縮したよ
うに見え、さらに顕微鏡で観察すると飛灰粒子が融着し
た状態になっていた。
び顕微鏡で観察したところ、飛灰１については、いずれ
の加熱温度の場合でも、加熱前の状態と比べて変化がみ
られなかった。これに対し、飛灰４については、加熱温
度が３００℃以上の場合、肉眼で観察すると収縮したよ
うに見え、さらに顕微鏡で観察すると飛灰粒子が融着し
た状態になっていた。
【００１６】以上の実験結果を総合すると、飛灰４につ
いてのダイオキシン類の多塩素化反応のプロセスは、次
のように考えることができる。まず、飛灰４には、塩化
ナトリウムや塩化カリウムといった塩化物が大半を占め
るベース物質と、ＰｂＣｌ2、ＺｎＣｌ2 等の低融点物
質と、ダイオキシン類とが共存している。このような組
成の飛灰４を、そのベース物質と低融点物質との共融点
（２６０℃）以上に加熱すると、局部的に低融点物質の
周囲が融解して融液状態になる。なお、この共融点は飛
灰の組成に依存するものであって、飛灰１ｇを水１００
ｇに溶解させた水溶液のｐＨが７付近になる場合には、
共融点も３００℃になると推測できる。上記融液中には
ダイオキシン類も共存し、融液中で一部イオン化した塩
素がダイオキシン類に付加し、あるいは水素イオンと置
換することによって、多塩素化反応が起こる。このよう
にして、ダイオキシン類の多塩素化が進むと考えられ
る。表３に示す飛灰２は弱酸性状態にあるが、Ｓｉ、Ａ
ｌ成分の存在が多いため、共融点は高く、ダイオキシン
類の多塩素化反応は起こらない。また、飛灰３はアルカ
リ性状態にあるため、共融点は高く、飛灰１、２と同様
にダイオキシン類の多塩素化反応は起こらない。
いてのダイオキシン類の多塩素化反応のプロセスは、次
のように考えることができる。まず、飛灰４には、塩化
ナトリウムや塩化カリウムといった塩化物が大半を占め
るベース物質と、ＰｂＣｌ2、ＺｎＣｌ2 等の低融点物
質と、ダイオキシン類とが共存している。このような組
成の飛灰４を、そのベース物質と低融点物質との共融点
（２６０℃）以上に加熱すると、局部的に低融点物質の
周囲が融解して融液状態になる。なお、この共融点は飛
灰の組成に依存するものであって、飛灰１ｇを水１００
ｇに溶解させた水溶液のｐＨが７付近になる場合には、
共融点も３００℃になると推測できる。上記融液中には
ダイオキシン類も共存し、融液中で一部イオン化した塩
素がダイオキシン類に付加し、あるいは水素イオンと置
換することによって、多塩素化反応が起こる。このよう
にして、ダイオキシン類の多塩素化が進むと考えられ
る。表３に示す飛灰２は弱酸性状態にあるが、Ｓｉ、Ａ
ｌ成分の存在が多いため、共融点は高く、ダイオキシン
類の多塩素化反応は起こらない。また、飛灰３はアルカ
リ性状態にあるため、共融点は高く、飛灰１、２と同様
にダイオキシン類の多塩素化反応は起こらない。
【００１７】以上の実験的事実に基づく鋭意研究の結
果、本発明を完成するに至った。
果、本発明を完成するに至った。
【００１８】
【作用】亜鉛、鉛の塩化物等の低融点物質をベースとし
て含む飛灰中の有機塩化物が共融してダイオキシン類の
多塩素化が起こるのであるから、低融点物質が融解した
段階で、ダイオキシン類への塩素付加よりも優先して塩
素を取り込む物質、即ち、アルカリ金属の水酸化物、炭
酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩を
添加することによって、低融点物質からダイオキシン類
への塩素の移動を防ぐことができる。
て含む飛灰中の有機塩化物が共融してダイオキシン類の
多塩素化が起こるのであるから、低融点物質が融解した
段階で、ダイオキシン類への塩素付加よりも優先して塩
素を取り込む物質、即ち、アルカリ金属の水酸化物、炭
酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩を
添加することによって、低融点物質からダイオキシン類
への塩素の移動を防ぐことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施例を挙げて
本発明を具体的に説明する。
本発明を具体的に説明する。
【００２０】実施例１
前述の飛灰４を加熱処理するに当たり、その５０ｋｇに
消石灰２．５ｋｇを添加し、これらを良く混合した。得
られた混合物１ｇを１００ｇの水に溶解させた水溶液の
ｐＨを測定したところ、１２であった。上記混合物を電
気加熱炉に投入し、窒素ガス流中で、３００℃および３
５０℃の各温度で１〜３時間加熱した。その後、電気加
熱炉から飛灰４を取り出してダイオキシン類の分解率を
調べた。結果を、以下の表４に示す。
消石灰２．５ｋｇを添加し、これらを良く混合した。得
られた混合物１ｇを１００ｇの水に溶解させた水溶液の
ｐＨを測定したところ、１２であった。上記混合物を電
気加熱炉に投入し、窒素ガス流中で、３００℃および３
５０℃の各温度で１〜３時間加熱した。その後、電気加
熱炉から飛灰４を取り出してダイオキシン類の分解率を
調べた。結果を、以下の表４に示す。
【００２１】
【表４】
【００２２】表４から明らかなように、３００℃および
３５０℃いずれの加熱温度についてもプラスの分解率、
即ち、ダイオキシン類の減少を示している。また、加熱
時間が１時間や２時間の場合でも、実施例１の場合と比
べて高い分解率となっており、３時間の場合には分解率
９９．９％であって、ほぼ完全にダイオキシン類が分解
されていた。
３５０℃いずれの加熱温度についてもプラスの分解率、
即ち、ダイオキシン類の減少を示している。また、加熱
時間が１時間や２時間の場合でも、実施例１の場合と比
べて高い分解率となっており、３時間の場合には分解率
９９．９％であって、ほぼ完全にダイオキシン類が分解
されていた。
【００２３】
【発明の効果】本発明方法によれば、亜鉛、鉛の塩化物
等の低融点物質をベースとして含む溶融飛灰中のダイオ
キシン類を効果的に分解することができる。
等の低融点物質をベースとして含む溶融飛灰中のダイオ
キシン類を効果的に分解することができる。
【図１】飛灰１および飛灰４のダイオキシン類加熱分解
実験の結果を示す図である。
実験の結果を示す図である。
【図２】飛灰４についてのダイオキシン類加熱分解実験
の結果を、ＰＣＤＤｓの付加塩素数別に示す図である。
の結果を、ＰＣＤＤｓの付加塩素数別に示す図である。
【図３】飛灰４についてのダイオキシン類加熱分解実験
の結果を、ＰＣＤＦｓの付加塩素数別に示す図である。
の結果を、ＰＣＤＦｓの付加塩素数別に示す図である。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ａ６２Ｄ 3/00 ６５４ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｇ
ＺＡＢ
(56)参考文献 特開 平11−192471（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−225431（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B09B 3/00
A62D 3/00
Claims (2)
- 【請求項１】 溶融飛灰を加熱処理により無害化するに
当たり、前処理として、溶融飛灰に、アルカリ金属の水
酸化物または炭酸塩、もしくはアルカリ土類金属の酸化
物、水酸化物または炭酸塩を加えて、灰１ｇを水１００
ｇに投入した時の液のｐＨが７以上になるようにし、溶
融飛灰を不活性ガス雰囲気中で２００〜３５０℃の温度
範囲で加熱処理することを特徴とする飛灰無害化処理方
法。 - 【請求項２】 溶融飛灰を加熱処理により無害化するに
当たり、前処理として、溶融飛灰に、アルカリ金属の水
酸化物または炭酸塩、もしくはアルカリ土類金属の酸化
物、水酸化物または炭酸塩を加えて、灰１ｇを水１００
ｇに投入した時の液のｐＨが７以上になるようにし、溶
融飛灰を酸素存在雰囲気中で２５０〜４５０℃の温度範
囲で加熱処理することを特徴とする飛灰無害化処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22697898A JP3513797B2 (ja) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | 飛灰無害化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22697898A JP3513797B2 (ja) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | 飛灰無害化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000051819A JP2000051819A (ja) | 2000-02-22 |
| JP3513797B2 true JP3513797B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=16853600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22697898A Expired - Fee Related JP3513797B2 (ja) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | 飛灰無害化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3513797B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040087826A1 (en) * | 2002-11-04 | 2004-05-06 | Cash Alan B. | Method for treating dioxin contaminated incineration ash |
| JP2004359516A (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Asahi Glass Co Ltd | アルカリ金属塩化物、アルカリ金属水酸化物の製造方法 |
| JP4530336B2 (ja) * | 2004-03-05 | 2010-08-25 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | 飛灰に含有されるダイオキシン類の熱分解方法及び装置 |
| JP5023510B2 (ja) * | 2006-02-27 | 2012-09-12 | 奥多摩工業株式会社 | 飛灰処理方法 |
| JP5290918B2 (ja) * | 2009-09-14 | 2013-09-18 | 旭硝子株式会社 | アルカリ金属塩化物、アルカリ金属水酸化物の製造方法 |
| CN106378352B (zh) * | 2016-11-18 | 2018-10-16 | 华中科技大学 | 一种垃圾焚烧飞灰熔盐热处理方法 |
-
1998
- 1998-08-11 JP JP22697898A patent/JP3513797B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000051819A (ja) | 2000-02-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031202 |
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