JP3519622B2 - 装入物の多段処理方法 - Google Patents

装入物の多段処理方法

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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、生活ゴミや産業廃
棄物等の装入物を多段処理方法に関し、特に、その工程
で発生するガスなどを恒温室によって分別除去し、無害
化するとともに、炭素、金属などの有価資源を回収する
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の技術は、に示すように、
ロータリー・キルンを用いたものやに示すようなストー
カーを用いていた。において、ロータリー・キルン本体
1は、電動によって回転しており、原料2としての生活
ゴミ、産業廃棄物、あるいはその他の装入物は、装入口
3より投入される。直接加熱としての昇温バーナー4あ
るいは間接加熱管5によって加熱されていた。投入され
た原料2は回転しながら移動し、排出口6より炭化物と
して排出される。この昇温炭化の工程で、装入物より発
生した水蒸気のガス、あるいは石化系のガス、例えば一
酸化炭素ガス、水素ガス、メタンガスなどは、混合状態
で排気口7より排出されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の炭素・カーボン
化の方法では、発生するガスが混合状態となっているた
め、その後のガスの用途やガスの処理に重大な問題があ
った。特に炭素化への昇温工程が一つのロータリー・キ
ルンあるいはストーカーなどの組合せで行われるため、
その装置内に恒温状態や恒温室が無かった。そのため、
各温度で発生するガスが混合し、分離して排出する事が
出来なかった。
【0004】また、200〜350℃の有機塩素が発生する状
態のみで恒温化しその塩素のみをガス化していないた
め、これまでは他のガスと混合し、次の工程で燃焼した
りすると、有害なダイオキシン発生の原因となってい
た。
【0005】また、炭素化の温度が400〜450℃であった
ため、有機塩素は飛散するが、しかし無機塩素は残留す
るという重大な問題があった。
【0006】更に、重金属やセラミックやガラスなど
も、400〜500℃ではそのまま残存した炭素・カーボン化
物になるという問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の装入物の多段処
理方法は、これらの従来の問題点を鑑み、に示す如く、
生活ゴミや産業廃棄物等の装入物(アルカリ物質を混
合した装入物を除く。)を、100℃以上150℃未満に恒温
保持された第1恒温室内に装入して、装入物中に含まれ
る水分を水蒸気として分別除去する含有水分除去工程
と、水分を除去した装入物を、無酸素状態に近い雰囲気
で250℃以上320℃未満に恒温保持された第2恒温室内に
装入して、装入物中に含まれる有機塩素をガス化して分
除去する含有有機塩素除去工程と、水分及び有機塩素
を除去した装入物を、無酸素状態に近い雰囲気で400℃
以上550℃未満に恒温保持された第3恒温室内に装入し
て、有機物を熱分解ガス化し、かつ無機塩素を分解させ
ないで炭素・カーボン化する中低温炭化工程とを具える
ことにある。
【0008】尚、ここでいう「無酸素状態に近い雰囲
気」とは、具体的には、CO、COなどのガスやNなど
の不活性ガスによって酸素を追い出し、装入物(原料)
が酸化しないような雰囲気を意味する。
【0009】更に、炭素・カーボン化した装入物を、さ
らに、不活性雰囲気で550℃以上に恒温保持された第4
恒温室内に装入し、装入物中に含まれる炭素資源を回収
した後、装入物中に残存するセラミック、ガラス、金
属、無機塩素を、不活性ガスもしくは還元ガスの雰囲気
で第4恒温室内温度よりも高温に恒温保持された第5恒
温室内に装入し、還元又は溶融して無害化する工程を具
えるか、あるいは、炭素・カーボン化し、セラミック、
ガラス、金属、無機塩素が残存する装入物全体を、第4
恒温室を経ることなく、不活性ガスもしくは還元ガスの
雰囲気で550℃よりも高温に恒温保持された第5恒温室
内に直接装入し、還元又は溶融して無害化する工程を具
えることが好ましい。
【0010】投入される装入物はこの順に通過すること
が必須である。恒温室を上記3つ乃至5つの独立した工
程に分割することを第一の特徴とする。本来、原料(装
入物)に含まれている水分、有機塩素、炭素・カーボン
化物、更には550℃以上の高温で無機塩素、重金属、セ
ラミックやガラスなどをそれぞれの注出すべき温度にお
いて各恒温室によって分別注出する。
【0011】本発明を実施するに当たって、装置の全体
あるいは一部に用いる設備は従来から利用されている炭
化装置類を利用することができる。単一槽炭化装置であ
れば一工程に対応する恒温室(恒温移動装置)として、
複数槽を持つ装置であれば複数工程に対応する恒温室
(恒温移動装置)として利用できる。一工程に対応する
恒温室(恒温移動装置)が複数設置されることも差し支
えない。キルン方式やコンベア方式の炭化装置類のよう
に原料が連続的に運ばれるような装置にあっては、原料
の搬送経路を区分して4つの工程の複数に対応させるこ
ともできる。この際には、各工程で生じる水蒸気、塩素
ガスおよびその他のガスが混合しないように各工程の恒
温室間は十分な距離が採られ、十分な排気が行われるよ
うに設計されればよい。本発明の実施に当たっては、必
要な公知技術を利用できる。
【0012】含有水分除去工程は、100℃以上150℃未満
に恒温保持されることが必要である。100℃未満では水
分除去が不十分となり、150℃以上では一部の有機分子
や塩素が気化してダイオキシン等の生成の原因となる恐
れがあるので不適である。含有水分除去工程は不活性雰
囲気下で行われることが望ましいが、その後の工程に送
られる前に十分な排気と置換によって不活性雰囲気にさ
れるのであれば、必ずしも不活性雰囲気である必要はな
い。
【0013】含有有機塩素除去工程は、無酸素状態に近
い雰囲気で250℃以上320℃未満に恒温保持されることが
必要である。250℃未満では、有機化合物中の塩素の離
脱速度が遅く、脱塩素が不十分になる。320℃以上で
は、有機分子の分解は促進されて離脱した塩素と結びつ
いてダイオキシン形成の恐れが増すので不適である。塩
素の離脱速度が有機分子の分解速度よりも十分に速く安
全性の確保できる温度範囲として250℃以上320℃未満が
守られることが必要である。
【0014】中低温炭化工程は、無酸素状態に近い雰囲
気で400℃以上550℃未満に恒温保持されことが必要であ
る。400℃未満では、炭化速度が遅く経済効率的および
装置の連続操業上不適になる。550℃以上では、含有有
機塩素除去工程でも離脱しなかった無機塩素化合物の分
解が始まって塩素ガスが生じ始めるので、ダイオキシン
などの有害物が形成される恐れがある。無機塩素化合物
類の多くはその分解温度が700℃程度以上であるので、
中低温炭化工程の温度はこれより十分低く、かつ、十分
な炭化速度が得られる400℃以上550℃未満が適してい
る。
【0015】高温無害化工程は、装入物中に含まれる炭
素資源を回収する場合には、炭素・カーボン化した装入
物を、さらに、不活性雰囲気で550℃以上に恒温保持す
ることが好ましい。550℃未満ではダイオキシン合成の
可能性が排除できず不適である。この工程においては、
生成した炭素の燃焼を許容するのであれば不活性雰囲気
であることを必要としない。この工程の設定温度は550
℃以上であって、含まれる有害物が分解されるか溶融分
離されるに十分な温度であればよい。
【0016】炭素資源の回収を目的としない場合には、
この工程は焼却炉あるいは溶融炉類によって置き換える
ことができる。生成した炭素を燃料として利用する場合
も同様である。本発明による処理方法は、上記適正温度
間の短時間通過を許容する。本発明による処理方法で
は、各工程を経た材料の冷却・保管と次の工程への事後
の投入を許容する。廃棄または再利用に際して安全性の
確保できることが自明であるような原料を投入する際に
は、工程の一部を省略してもよい。
【0017】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。においては、恒温移動装置は、ロー
タリー・キルン方式によって説明したが、この恒温移動
装置はバスケットコンベア方式、トンネルとコンテナト
ロッコ方式、堅型炉方式、パイプコンベア方式でもよ
い。
【0018】において、メタリック・振動コンベア方式
による恒温移動装置の本発明を説明する。原料2は装入
口3より装入され、メタリック・振動コンベア方式によ
る第1恒温室に相当する恒温移動装置1に移動し、ここ
では空気や酸素を置換するために窒素Nガスなどの不
活性ガスやCOガスやCOガスなどによって置き換えられ
て、水分が100℃に昇温されて水蒸気化され、ほとんど
の水分がガス化し排出される。
【0019】ほとんど脱水された原料はメタリック・振
動コンベアによって、次のメタリック・振動コンベアの
第2恒温室に相当する恒温移動装置2に移動される。こ
の装置内も、不活性ガスやCO、COなどのガスによって
酸素を追い出し、原料が酸化しないようになっており、
ここではさらに昇温され、原料は250℃以上320℃未満の
温度状態で恒温化され、原料中の有機塩素を排出させ
る。この様に有機塩素はほとんど酸素と触れることが無
いため、ダイオキシンなどの有害物を生成させない。
【0020】ほとんど、脱水され、脱塩素された原料
は、メタリック・振動コンベアによって次のメタリック
・振動コンベアからなる第3恒温室に相当する恒温移動
装置3に移動される。この恒温移動装置は、ロータリー
・キルンなどの他の装置でも可能である。ここで原料
は、更に400℃以上550℃未満に恒温され、原料は炭素・
カーボン化する。
【0021】炭素・カーボン化された原料には、無機塩
素や金属やガラスやセラミックが混合して残存している
ので、メタリック・振動コンベアにて、第4恒温室に相
当する高温多段恒温移動装置1に移動され、不活性ガス
もしくは還元ガス雰囲気にて、例えば、550℃以上の恒
温保持下で、無機塩素もガス化する。
【0022】更に、第5恒温室に相当する高温多段恒温
移動装置2に移動され、不活性ガスもしくは還元ガスの
雰囲気にて高温で、残存する金属もしくはガラスを還元
もしくは溶融して注出する。例えば、高温恒温移動装置
5を1080〜1100℃に恒温化し、残存している銅の金属を
注出する。
【0023】に、本発明における各工程の適正温度を決
定したときの結果を示す。図5から、水分除去工程で
は、100℃以上150℃未満の恒温領域が適している。10
0℃未満では水分の除去率が悪く、150℃以上になると塩
素が発生する。有機塩素除去工程では、250℃以上320℃
未満の恒温領域が適している。250℃未満では塩素の
除去率が悪く、320℃以上ではダイオキシン生成の恐れ
が高まる。中低温炭化工程では、400℃以上550℃未満の
恒温領域が適している。400℃未満では未分解の有機
塩素によるダイオキシン生成の可能性が残る。550℃以
上では無機塩素の分解によって再びダイオキシン生成の
可能性が生じる。これが本発明の装入物の多段処理方法
の特徴の一つである。
【0024】更に高温処理無害化工程として、中の550
℃以上の高温恒温領域が無機塩素の分解に適した範囲
であることをも見出した。即ち、本発明の多段処理方法
は、恒温領域の有機塩素の分解が始まらない温度で、
先ず水分を除去し、恒温領域の有機塩素が分解を始
め、塩素と反応してダイオキシンを生成する温度以下
で、有機塩素が効率的かつ選択的に除去できる温度範囲
で有機塩素を除去する。これにより、ダイオキシンの生
成を妨げる。また、恒温領域で有機物が熱分解ガス化
し、かつ無機の塩素化合物が分解を始めない温度範囲で
炭素・カーボン化させて、ダイオキシンの生成の防止を
図ることが特徴の一つである。更に高温恒温領域にお
いて、無機塩素が十分に分解する550℃以上で、高温処
理(溶融ガス)し、無害化する。この高温恒温領域にお
いて、中低温の炭素・カーボン中に残存する金属やセラ
ミックスやガラスを高温処理することを特徴としてい
る。
【0025】に恒温の保持時間に対する本発明の結果を
示す。各領域ともに5分以上を恒温、即ちその領域範囲
に保つことによって除去はほとんど進む。従って、本発
明でのその領域範囲での恒温保持時間は、5分以上保持
することが好ましい。
【0026】この様な多段の高温恒温移動装置は、生活
ゴミや産業廃棄物やその他の原料による投入する原料の
成分によって、すなわちメタルの種類やガラスやセラミ
ックの種類とその物性によって、多段の数を設定するこ
とができる。
【0027】この多段恒温移動装置を通過した炭素・カ
ーボンには残存異物値が少ない、すなわち純粋な炭素・
カーボン化しており、これに水蒸気をかけることによっ
て活性炭を生成させることも出来る。
【0028】に本発明による総合的プロセスの一例を示
す。図中、水分14は本発明によって恒温領域の100℃
以上150℃未満で除去された水分を示し、塩素15は恒温
領域の250℃以上320℃未満で除去された塩素を示し、
炭素・カーボン9は400℃以上550℃未満において得られ
た中低温の炭素・カーボンを示す。ミニ高炉5において
は、550℃以上の高温恒温装置として、炭素・カーボン
9に含まれている金属、ガラス、セラミックスを還元溶
融する高温恒温装置を示す。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、以上説明したように構
成されているので、特に、その工程で発生するガスなど
を恒温の移動装置によって分別除去し、無害化するとと
もに、炭素、金属などの有価資源を回収することができ
る、生活ゴミや産業廃棄物等の装入物の多段処理方法を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明一実施例のロータリー・キルン方式に
よる恒温移動装置の模型的部分断面図である。
【図2】 本発明一実施例のメタリック・振動コンベア
方式による恒温移動装置の模型的部分断面図である。
【図3】 従来の一般的なロータリー・キルン方式によ
る熱分解炭素化溶融装置の模型的図である。
【図4】 従来の一般的なストーカー方式による熱分解
炭素化溶融装置の模型的図である。
【図5】 除去率と温度との相関関係図を示す。
【図6】 除去率と恒温時間との相関関係図を示す。
【図7】 本発明一実施例の炭化装置を高炉に直結させ
たプロセスの模型的部分断面図である。
【符号の説明】
1 本体 2 原料(装入物) 3 装入口 4 昇温バーナー 5 間接加熱管 6 排出口 7 排気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 礼二郎 宮城県仙台市泉区虹の丘1−13−34 (72)発明者 秋山 友宏 宮城県仙台市青葉区赤坂2−1−19 (72)発明者 久米 正一 大阪府箕面市箕面8−11−35−102 (56)参考文献 特開 平11−315282(JP,A) 特開 平11−226547(JP,A) 特開2000−5725(JP,A) 特開2000−63847(JP,A) 特開2000−73068(JP,A) 特開 平9−235559(JP,A) 特開 平9−52079(JP,A) 特開2000−74335(JP,A) 特開 平9−112846(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C10B 53/00 B09B 3/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生活ゴミや産業廃棄物等の装入物(アル
    カリ物質を混合した装入物を除く。)を、100℃以上150
    ℃未満に恒温保持された第1恒温室内に装入して、装入
    物中に含まれる水分を水蒸気として分別除去し、 次いで、水分を除去した装入物を、無酸素状態に近い雰
    囲気で250℃以上320℃未満に恒温保持された第2恒温室
    内に装入して、装入物中に含まれる有機塩素をガス化し
    て分別除去し、 その後、水分及び有機塩素を除去した装入物を、無酸素
    状態に近い雰囲気で400℃以上550℃未満に恒温保持され
    た第3恒温室内に装入して、有機物を熱分解ガス化し、
    かつ無機塩素を分解させないで炭素・カーボン化するこ
    とを特徴とする装入物の多段処理方法。
  2. 【請求項2】 炭素・カーボン化した装入物を、さら
    に、不活性雰囲気で550℃以上に恒温保持された第4恒
    温室内に装入し、装入物中に含まれる炭素資源を回収し
    た後、装入物中に残存するセラミック、ガラス、金属、
    無機塩素を、不活性ガスもしくは還元ガスの雰囲気で第
    4恒温室内温度よりも高温に恒温保持された第5恒温室
    内に装入し、還元又は溶融して無害化する請求項1記載
    の装入物の多段処理方法。
  3. 【請求項3】 炭素・カーボン化し、セラミック、ガラ
    ス、金属、無機塩素が残存する装入物全体を、不活性ガ
    スもしくは還元ガスの雰囲気で550℃よりも高温に恒温
    保持された第5恒温室内に装入し、還元又は溶融して無
    害化する請求項1記載の装入物の多段処理方法。
  4. 【請求項4】 第5恒温室が高炉又はスメルティングな
    溶融炉であり、他の恒温室内で発生する水、水蒸気、炭
    素系ガス、水素系ガス、及び/又はその他の発生ガスを
    高炉又はスメルティングな溶融炉にそのシャフトや羽口
    より吹き込む請求項2又は3記載の装入物の多段処理方
    法。
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