JP3661662B2 - 廃棄物焼却灰中の金属回収方法および廃棄物焼却炉 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物焼却灰に含まれる金、銀等の希少金属、銅および鉛、亜鉛等の重金属類、すなわち有価金属類を回収する方法およびそれに用いる装置に関し、特にストーカ式焼却炉を用いた廃棄物焼却灰中の金属回収技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のストーカ式焼却炉を用いた廃棄物焼却システムでは、火格子の末端部から排出される主灰と火格子の隙間および燃焼用空気の噴出口（以下単に、火格子の隙間という）から落下する落塵灰は、一旦、灰押出し装置や水封コンベア等の同一装置内に集められた後、灰ピットへと搬送されて、そこからトラック等で埋立処分場へと搬出されている。つまり、主灰と落塵灰とを一緒に混合して処理する方式をとっている。
また、焼却灰中に含まれる金属を回収することも行われているが、その場合には、灰ピットへ搬送する過程において、例えば、磁気選別機による鉄の回収、アルミ選別機によるアルミニウムの回収等が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、廃棄物中には金、銀等の希少金属、銅および鉛、亜鉛等の重金属類などの有価金属類が含まれている。しかしながら、一旦焼却処理した焼却灰から、有価金属類を回収することはきわめて困難である。有価金属類の含有量が微量であるうえに磁性等のように選別特性上の物理的性質を有していないからである。また、多量な焼却灰から回収するのでは処理コストが高くついて採算性に合わないことも回収処理の実施を阻んでいる要因でもある。したがって、有価な資源を含んでいるにもかかわらず投棄されているのが現状である。
【０００４】
本発明は、かかる現状に鑑み、廃棄物焼却炉から排出される焼却灰に含まれ投棄されていた有価金属を経済的に回収することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る廃棄物焼却灰中の金属回収方法は、火格子を備えた廃棄物焼却炉で廃棄物を焼却する際に、前記火格子は燃焼用空気噴出口の面積の火格子炉床全面積に対する割合が２％以上で５％以下のものを用い、前記火格子の隙間および燃焼用空気噴出口から落下する落塵灰と該火格子の末端部から排出される主灰とを分離して捕集し、この分離捕集された落塵灰について有価金属類の回収を行うことを特徴とするものである。
【０００６】
ストーカ式焼却炉により廃棄物を焼却した焼却灰についての本発明者らによる分析調査結果によると、火格子の隙間から落下する落塵灰は、火格子の末端部から排出される主灰に比べて発生量は極微量であるが、落塵灰中には金、銀、銅等の有価金属および鉛、亜鉛等の重金属が比較的高い含有率で含まれていることがわかった。一方、火格子の末端部から排出され、焼却灰の大部分を占める主灰には、有価金属や重金属類の含有率が格段に低いことが判明し、有価金属類の回収は困難であることがわかった。
したがって、請求項１に記載の発明では、この落塵灰に含まれる有価金属類が高い含有率を有していることに着目し、落塵灰と主灰を分離して捕集し、落塵灰のみを製錬することによって、有価金属類を経済的に回収することとしている。
【０００７】
また、落塵灰中の有価金属類の含有率は火格子の気孔率が小さいほうが高くなることから、請求項１に記載の発明では、火格子には気孔率が２％以上で５％以下のものを用いることとしている。
ここに、火格子の気孔率とは、火格子炉床全面積に対する燃焼用空気噴出口の面積の割合である。火格子の気孔率を２％以上で５％以下とした理由は、２％より小さいと落塵灰の発生量が著しく少なくなり、有価金属類の含有量も少なくなるので、有価金属類のほとんどが主灰に含まれることになり、また、５％より大きいと落塵灰の発生量が多くなり、有価金属類の含有率が低くなるので、主灰と分離捕集して金属回収処理を行うことによる低コスト化の効果が小さくなるからである。
【０００９】
本発明の廃棄物焼却灰中の金属回収方法に使用する廃棄物焼却炉は、火格子を備えた廃棄物焼却炉において、燃焼用空気噴出口の面積の火格子炉床全面積に対する割合が２％以上で５％以下である火格子と、前記火格子の隙間および燃焼用空気噴出口から落下する落塵灰を捕集する落塵灰捕集装置と、捕集した落塵灰を保管する容器と、および前記火格子の末端部から排出される主灰を前記落塵灰から分離して捕集する主灰捕集装置と、を備えたものである。
廃棄物が火格子上で焼却される過程において、焼却灰は火格子の隙間から落下する落塵灰と火格子の末端部から排出される主灰とに分離され捕集される。したがって、このようにして分離捕集された落塵灰から有価金属類を経済的に回収することができる。
また、本発明の廃棄物焼却炉は、火格子を備えた廃棄物焼却炉において、燃焼用空気噴出口の面積の火格子炉床全面積に対する割合が２％以上で５％以下である火格子と、前記火格子の隙間および燃焼用空気噴出口から落下する落塵灰を捕集し回収容器に搬送する落塵灰捕集装置と、捕集した落塵灰を保管する回収容器と、および前記火格子の末端部から排出される主灰を前記落塵灰から分離して捕集する主灰捕集装置と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、ストーカ式焼却炉で一般ごみを焼却して得られた落塵灰について精細に分析した結果を表１〜表３に示す。
【００１１】
【表１】
【表２】
【表３】
その結果、以下のことが明らかとなった。
（１）落塵灰には主灰に比べて高濃度の有価金属が含まれている（表１、表２）。
（２）火格子気孔率は小さい方が落塵灰の排出量は少ないが、重金属類の濃度は高い（表２）。表２から気孔率は２％以上で５％以下が適当である。気孔率が２％より小さいと落塵灰の発生量が著しく少なくなり、有価金属類の含有量も少なくなるので、有価金属類のほとんどが主灰に含まれることになり、また、気孔率が５％より大きくなるとごみの未燃焼分等が落下する量が増え、落塵灰量が多くなって有価金属類の濃度が低くなる。そのため、金属回収コストが高くなるおそれがある。
（３）落塵灰を粒度分級した場合、粒径の大きい方が重金属類の濃度は高くなっている（表３）。これは、重金属類が溶融して塊状になっており、粒径が大きくなっているためである。一方、粒径の小さい（１ｍｍ以下）のものは灰分が多い。したがって、分級した落塵灰は粒度１ｍｍ以上のものを対象にした方が効率がよい。
【００１５】
以下に示す実施形態は、上記分析結果を基に、本発明の廃棄物焼却灰の金属回収方法を実施するために構成した廃棄物焼却炉の一例である。
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉の概要を示す断面図である。
この廃棄物焼却炉１０は、ストーカ式焼却炉を利用して構成したものである。すなわち、投入ホッパ１より投入された廃棄物１００は給塵装置２によって焼却炉本体３の火格子４上に連続的に供給され、火格子４上を移送されている間に燃焼・灰化されるようになっている。投入された廃棄物１００は、まず乾燥ゾーンにおいて、火格子４の下から吹き込まれる燃焼用空気と炉内の輻射熱によって乾燥されながら昇温して着火し、ついで燃焼ゾーンに移送されて燃焼され、さらに後燃焼ゾーンに移送されて灰化される。このようにして燃焼・灰化された廃棄物１００の焼却灰の大部分は火格子４の末端部から排出され、この主灰１０１は、シュートからなる主灰捕集装置５によって捕集される。
【００１７】
火格子４の直下には炉長方向に複数分割されたホッパ６１からなる落塵灰捕集装置６が設けられており、火格子４の隙間および燃焼用空気の噴出口から落下する落塵灰１０２はこのホッパ６１により捕集・貯留されるようになっている。ホッパ６１は、この例では４基設けられており、各ホッパ６１の下部にはダンパ６２が設けられている。さらに、全ホッパ６１の下部には落塵灰１０２を回収容器７へ搬送するための搬送コンベア６３が連結されている。搬送コンベア６３はスクレーパコンベアやスクリューコンベアなどが用いられる。
【００１８】
火格子４は、図２に示すように、固定火格子４１と可動火格子４２を炉床に対して所定の上向き角度で傾斜させて炉長方向に交互に重ね合わせた構成となっている。固定火格子４１および可動火格子４２は、それぞれ前面に燃焼用空気の噴出口４３を有し、前面をごみ流れ方向の下流に向けている。そして、固定火格子４１は、固定ガーダ４４により炉床に固定されており、すべての可動火格子４２は山形状の可動ガーダ４５に結合されて炉床に摺動自在に支持されており、この可動ガーダ４５を油圧シリンダ（図示せず）により駆動することによってすべての可動火格子４１を傾斜方向に往復運動させる構成となっている。
【００１９】
可動火格子４２を傾斜方向に往復運動させることによって、廃棄物１００や焼却灰を反転・攪拌しながら移送することができる。そして、廃棄物１００は、火格子４上を移送しながら焼却される過程において、廃棄物１００に含まれている金属類が溶融し、その溶滴が焼却灰の下層へ滴下していき、主に火格子４の燃焼用空気噴出口４３から灰と共に落下する。このようにして落下した落塵灰１０２は、主灰１０１と分離され、火格子直下のホッパ６１内に貯留される。
ここで、火格子４の気孔率は２％以上で５％以下が望ましく、有価金属を経済的に回収することができる。気孔率が２％より小さいと落塵灰の発生量が著しく少なくなり、有価金属類の含有量も少なくなるので、有価金属類のほとんどが主灰に含まれることになり、また、気孔率が５％より大きいと落塵灰の発生量が多くなり、有価金属類の含有率が低くなるので、主灰と分離捕集して金属回収処理を行うことによる低コスト化の効果が小さくなるからである。また、火格子４は、図３（ａ）に示すように、炉床４０に対する上向き傾斜角θを２０゜としているが、θは１５〜２０゜の範囲が適当である。また、火格子４全体は、図３（ｂ）に示すように、水平面に対し流れ方向に下向き傾斜角α＝０〜１８゜傾斜しているものであることが好ましい。
【００２０】
上記の実施形態では、火格子の前面をごみ流れ方向の下流に向けているが、火格子前面を上流に向けて炉床の下向き傾斜角をさらに大きくした廃棄物焼却炉でもよい。
【００２１】
ホッパ６１に貯留された落塵灰１０２は、ダンパ６２を開いて搬送コンベア６３に落とされ、搬送コンベア６３によりドラム缶等の回収容器７に搬送され回収される。
【００２２】
そして、回収容器７に収容された落塵灰１０２は、さらに製錬装置８に送られ、ここで公知の金属製錬プロセスにより落塵灰１０２から有価金属類を回収することができる。また、別の場所で金属製錬して有価金属類を回収してもよい。また、製錬を行う前に、公知の磁力選別、アルミ選別、比重選別などの選別を行って、鉄や、アルミニウム、軽比重の未燃物等を選別してもよい。
また、表３の結果から、落塵灰の粒度によって有価金属類の含有率が異なっていることから、篩分け等により落塵灰の粒度分級を行い、粒径が１ｍｍ以上の落塵灰について金属回収すれば効率がよいことになる。篩分け下の落塵灰は別の容器に回収されるか、搬送装置により主灰処理装置９へ搬送してもよい。
【００２３】
なお、分離捕集された主灰１０１は、主灰捕集装置５の下部に設けられた水封式の主灰処理装置９に投入され、適宜主灰１０１の無害化処理（例えば、灰処理薬剤の添加による重金属不溶化処理）が行われる。その後、プッシャー等の灰出し装置（図示せず）により主灰１０１を排出し、灰ピット２００へ搬送される。また、製錬処理にまわされなかった落塵灰（例えば、篩分け下の落塵灰）についても、適宜上記同様の重金属不溶化処理等を行った後、灰ピット２００へ搬送される。なお、主灰処理装置９は主灰捕集装置５と直結されていなくてもよい。
【００２４】
表４は、都市ごみ焼却炉からの落塵灰中の金属成分含有率の分析結果の一例を示したものである。落塵灰１ton中の含有量・含有率を示している。
有価金属の回収取引上、一般的に銅が１０％以上あれば、採算がとれるとされているので、表４の結果からすれば、量的にきわめて少ない落塵灰から、有価金属類を低コストで回収できる。
【００２５】
【表４】
なお、火格子領域によって落塵灰に含まれる有価金属類の含有率に差がある場合には、高い含有率となる領域からの落塵灰を他領域の落塵灰と分離して捕集してもよい。すなわち例えば乾燥領域と燃焼領域の火格子からの落塵灰を後燃焼領域の火格子からの落塵灰と分離捕集して金属回収してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、火格子を備えた廃棄物焼却炉で廃棄物を焼却する際に、火格子の隙間から落下する落塵灰と火格子の末端部から排出される主灰とを分離して捕集し、この分離捕集された落塵灰について有価金属類を回収するようにしたので、有価金属類を低コストで回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却炉の概略断面図である。
【図２】火格子の構成を示す斜視図である。
【図３】火格子の取付角度を示す説明図である。
【符号の説明】
３ 焼却炉本体
４ 火格子
５ 主灰捕集装置
６ 落塵灰捕集装置
７ 回収容器
８ 製錬装置
１０ 廃棄物焼却炉
４１ 固定火格子
４２ 可動火格子
４３ 燃焼用空気噴出口
６１ ホッパ
６２ ダンパ
６３ 搬送コンベア
１００ 廃棄物
１０１ 主灰
１０２ 落塵灰
Claims (4)
- 火格子を備えた廃棄物焼却炉で廃棄物を焼却する際に、
前記火格子は燃焼用空気噴出口の面積の火格子炉床全面積に対する割合が２％以上で５％以下のものを用い、
前記火格子の隙間および燃焼用空気噴出口から落下する落塵灰と該火格子の末端部から排出される主灰とを分離して捕集し、
この分離捕集された落塵灰について有価金属類の回収を行うことを特徴とする廃棄物焼却灰中の金属回収方法。 - 火格子を備えた廃棄物焼却炉で廃棄物を焼却する際に、
前記火格子は燃焼用空気噴出口の面積の火格子炉床全面積に対する割合が２％以上で５％以下のものを用い、
前記火格子の隙間および燃焼用空気噴出口から落下する落塵灰を、該火格子の末端部から排出される主灰から分離して捕集し、回収容器に搬送して収容し、
この回収された落塵灰について有価金属類の回収を行うことを特徴とする廃棄物焼却灰中の金属回収方法。 - 火格子を備えた廃棄物焼却炉において、
燃焼用空気噴出口の面積の火格子炉床全面積に対する割合が２％以上で５％以下である火格子と、前記火格子の隙間および燃焼用空気噴出口から落下する落塵灰を捕集する落塵灰捕集装置と、捕集した落塵灰を保管する容器と、および前記火格子の末端部から排出される主灰を前記落塵灰から分離して捕集する主灰捕集装置と、
を備えたことを特徴とする廃棄物焼却炉。 - 火格子を備えた廃棄物焼却炉において、
燃焼用空気噴出口の面積の火格子炉床全面積に対する割合が２％以上で５％以下である火格子と、前記火格子の隙間および燃焼用空気噴出口から落下する落塵灰を捕集し回収容器に搬送する落塵灰捕集装置と、捕集した落塵灰を保管する回収容器と、および前記火格子の末端部から排出される主灰を前記落塵灰から分離して捕集する主灰捕集装置と、
を備えたことを特徴とする廃棄物焼却炉。
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