JP3891605B2 - 有毒金属含有廃棄物の熱処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有毒金属を含有する廃棄物の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有毒金属は、環境を汚染する金属である。これらには、重金属（亜鉛等）、アルカリ金属又はアルカリ土類金属（セシウム又はストロンチウム等）及び放射性金属などがある。これらの有毒金属は、家庭からでるゴミにより形成される廃棄物又は通常産業施設や原子力産業施設からでる廃棄物に見られる。
廃棄物は、環境に対して重大な問題を生じる。廃棄物は、トラッシュダンプに貯蔵するのが一般的であった。現在では、廃棄物の総重量を減少し、理論的に廃棄物の有害性を小さくし、そして焼却炉からの物質をリサイクルすることができる可能性がある利点を有する焼却炉で処理されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
もし焼却炉からの物質が有毒金属を含有するならば、それらの現状の状態では貯蔵できず、封じ込めマトリックス中に濃縮して環境に拡散しないようにする必要がある。これを行うのは、必ずしも容易ではない。例えば、金属（亜鉛等の重金属又はＣｓ、Ｓｒ等のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属）を含有する塩素化廃棄物を焼却するときには、熱分解や燃焼段階中に金属塩化物（例えば、ＺｎＣｌ₂ ）が形成される。これらの金属塩化物は燃焼温度ではガス状であるので、燃焼により発生するヒュームとともに排出される。ヒュームを冷却すると再凝縮し、焼却施設の集塵システムにより他の粉塵とともに捕獲される。
したがって、焼却炉の出口で集められた粉塵は、有毒金属を、非常に溶解性のある塩化物の形態で含有している。このため、現状の状態では貯蔵できず、その後の処理（セメント固化、ガラス固化）をして環境に対して不活性とする必要がある。しかしながら、塩化物が存在すると、塩素は実質的に収容させることができないので、良質な封じ込めモールドを直接得ることができない。したがって、貯蔵されるべき全ての粉塵を処理することができる前に実行することが困難な、面倒で且つ高価な脱塩化処理を実施する必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱処理廃棄物の残留物中に、特にヒューム中に有毒金属が存在する欠点を解決するために、廃棄物の熱分解又は燃焼段階中に適当な試薬を導入してわずかな可溶な化学物質が存在する金属を得て、これらの金属を不活性な状態に処理できるようにする方法を提供する。これを達成するために、有機ホスフェート系試薬を使用して、当該金属のホスフェートを得るようにする。
即ち、処理は、焼却中にインサイチュー（ｉｎ ｓｉｔｕ）で実施する。したがって、脱塵システムにより回収される粉塵は、有毒金属の可溶性物質を含有していない。その結果、処理廃棄物が塩素を含有するときにストレスのかかる脱塩素化処理を実施する必要なく処理できる。
本発明は、家庭からでるゴミが、例えばＰＶＣ製品からでる塩素をしばしば含有するときにはるかに効果的となる。
また、本発明は、同様な理由で臭素化廃棄物にも適用できる。
【０００５】
したがって、本発明は、一種以上の有毒金属を含有する廃棄物の熱処理方法であって、前記熱処理を、熱処理の終わりに前記有毒金属（単一種又は複数種）を単一種又は複数種のホスフェートの形態で得るのに十分な量の、前記熱処理中にリンを酸化ガス状態で供給する有機ホスフェート試薬の存在下で行うことを特徴とする方法に関する。
前記熱処理は、熱分解、燃焼又は後燃焼により実施できる。
前記試薬は、前記熱処理を実施している装置（熱分解、焼却炉）に直接導入できる。
また、前記試薬を、前記熱処理が少なくとも１個のバーナーにより実施される装置に導入してもよい。
また、試薬を、ドーサーを用いて行う反応器の上流の廃棄物に対して導入することもできる。
【０００６】
使用される試薬は、有機ホスフェートであり、より詳細には、トリフエニルホスフェート、トリブチルホスフェート又はトリアリールホスフェート等の、前記熱処理中にリンを酸化ガス状形態で供給する有機ホスフェートであることが好ましい。＿
ホスフェートは、塩化物とは対照的に、非吸湿性廃棄物を形成して反応器及びパイプの腐食現象を顕著に制限する利点がある。
【０００７】
【発明の実施形態】
有毒金属及び塩素を含有する廃棄物の存在化で、燃焼又は熱分解中にリンを適当な形態で導入して、有機ホスフェート試薬の添加によっては変化されない塩化水素ガスを含有する雰囲気中でこれらの金属の塩化物の代わりにホスフェートを得るようにする。
したがって、有毒金属塩化物が他の塩化物により置換されたり、金属塩化物に対して過剰量に存在する塩化水素ガスとの反応により他の塩化物が生成したりすることはない。
【０００８】
以下、ＰＶＣ（高塩素）４７重量％及びネオプレン（その無機充填剤を構成する亜鉛が高濃度）１７重量％を含有する廃棄物の焼却に関する本発明の用途を例としてあげて説明する。
廃棄物に含有される亜鉛に対してわずかに過剰量のリンを、焼却装置に導入した。リン含有試薬は、＿燃焼中、酸化雰囲気中にＰ_２Ｏ_５を放出する有機ホスフェートである。
この廃棄物の燃焼中、概略以下のガス状化合物が得られる：ＺｎＣｌ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ｈ_２Ｏ及びＨＣＬ。
気相において、以下の反応が生じることがあるが、これらは包括的に示したものではない。：
２Ｈ_２Ｏ＋２ＺｎＣｌ_２＋Ｐ_２Ｏ_５→Ｚｎ_２Ｐ_２Ｏ_７＋４ＨＣＬ
３Ｈ_２Ｏ＋３ＺｎＣｌ_２＋Ｐ_２Ｏ_５→Ｚｎ_３（ＰＯ_４）_２＋６ＨＣＬ
これらの反応において、当該温度では、化合物Ｚｎ_２Ｐ_２Ｏ_７及びＺｎ_３（ＰＯ_４）_２のみが、固相にある。
したがって、塩化水素ガスが形成されるが、塩化亜鉛はもはや存在しない。塩素は、例えば、ＮａＣｌの形態では放出されない。塩化亜鉛は、塩化水素ガスにより置換される。
【０００９】
リンはトリフエニルホスフェート、トリブチルホスフェート（ＴＢＰ）等の有機ホスフェートの形態で導入される。＿しかしながら、焼却したときに、いずれかのさらなる無機充填剤をもシンダーや粉塵状態とせず、リンのみ酸化されたガス状態とする有機ホスフェートを使用する。＿
上記した条件では、廃棄物の燃焼から生じた酸性ガス（ＨＣＬ、ＳＯ_２等）の中和に先立ち、装置の電気フィルターにより粉塵中に回収された亜鉛の９６％は、ホスフェートの状態である。粉塵中の塩素含量は、本発明方法を使用しないときには４０％であるのに対して、約１．５％である。ヒュームの乾式脱塵により、塩化亜鉛の場合とは異なり、もはや吸湿性ではない粉塵を回収することができる。これらの条件では、塩化物含有粉塵とは異なり、粉塵が不溶であり、さらに溶融及びガラス固化により直接処理できる。
また、本発明の方法は、脱塵や湿潤又は半乾燥処理と同時に中和を実施する場合にも適用できる。湿潤処理の場合では、重金属はホスフェートの形態で析出し、中和塩から容易に分離できる。半乾燥処理の場合、回収された粉塵を洗浄して、重金属を同様の方法で分離する必要がある。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の方法により、以下の利点が得られる：
−有毒金属含有廃棄物をインサイチュー(in situ) 処理できる。
−試薬の使用及び焼却施設への導入が従来から使用されている装置（ポンプ、スクリュー等）により行うことができ簡単である。
−試薬を、焼却施設を変更することなく焼却施設のバーナーに導入できる。
−試薬は、化学量論量に対してわずかに過剰に導入できる。
−試薬の作用は、主に焼却又は熱分解温度で生じる。
−ホスフェートへの変換では、煙灰の重量は顕著には増加しない。
−生じる反応により、他の塩化物を生成することなく重金属の塩化物の生成が防止される。
−得られる物質は、もはや吸湿性でもなく、パイプや濾過装置に対して腐食性でもなく、かえってパイプや濾過装置を不活性な状態にする傾向がある。
−乾式濾過（バッグフィルター、電気フィルター）により、重金属を、容易に処理できるホスフェートの形態で回収できる（物質がもはや吸湿性ではないので、乾式濾過がより容易となる）。
−煙灰を不活性とするのに必要な続いての処理（溶融−ガラス固化及びセメント固化）がかなり簡単となり、且つ直接粉塵に適用できる。
−焼却灰と中和に先立ってフィルターにより回収される粉塵とを、焼却ラインで混合し且つガラス固化できる。
【００１１】
また、本発明はα放射性核廃棄物の焼却炉に関連した核廃棄物の分野にも適用できる。本発明の方法により、不溶性煙道粉塵を得て、それを容易に貯蔵できる。この煙道粉塵はガラス固化して最終貯蔵できる。また、本発明は＿β及びγ放射性廃棄物の焼却にも適用できる。
プラスチックバッグに入った家庭からでたゴミの焼却から煙道粉塵をカプセル化することは、工業国が法律により禁止しようとしているやり方である。許容される処理は、廃棄物中に塩素が存在するために現在では困難となっている方法である、ピチューメン化、コンクリート固化又はガラス固化である。本発明の廃棄物処理によれば、これらの処理方法を容易に使用できる。

Claims (9)

1. 一種以上の有毒金属を含有する廃棄物の熱処理方法であって、前記熱処理を、熱処理の終わりに前記有毒金属＿を主に単一又は複数種のホスフェートの形態で得るのに十分な量の、前記熱処理中にリンを酸化ガス状態で供給する有機ホスフェート試薬の存在下で行うことを特徴とする方法。
2. 前記熱処理が、熱分解、燃焼又は後燃焼である請求項１に記載の方法。
3. 前記試薬を、前記熱処理＿を実施している装置に直接導入する請求項１に記載の方法。
4. 前記試薬を、前記熱処理が少なくとも１個のバーナーにより実施される装置に導入する請求項１に記載の方法。
5. 前記試薬を、前記熱処理が行われる装置の上流の廃棄物に対してドーサーを用いて導入する請求項１に記載の方法。
6. 前記試薬が、トリフエニルホスフェート、トリブチルホスフェート又はトリアリールホスフェートである請求項１に記載の方法。
7. 前記廃棄物が塩素化されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記廃棄物が臭素化されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記廃棄物がα、β又はγ放射性である請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。