JP7204156B2 - 高塩素冶金廃材及び焼却飛灰の事前脱塩素－焼結処理プロセス - Google Patents

Description

本発明は、固体廃棄物処理プロセスに関し、特に高塩素冶金廃材及び焼却飛灰に対してともに事前脱塩素及び焼結処理を行う方法に関し、冶金固体廃棄物及びごみ焼却飛灰の無害化処理、資源化利用に係る技術分野に属している。

焼結機の電気集塵機ダスト及びごみ焼却飛灰（危険な廃棄物、ＨＷ１８）は、それぞれ鉄鋼冶金の固体廃棄物及び都市の固体廃棄物中の典型的な高塩素粉塵であり、化学的組成が類似しており、いずれもＣａ、Ｓｉ、Ｆｅなどの鉄鉱焼結中において利用可能な成分を含有しているが、アルカリ、重金属、ダイオキシンなどの不利な要因の存在により、大規模利用が制限されている。したがって、アルカリ、重金属、ダイオキシンの影響を低下させることは、非常に重要である。関連文献によれば、焼結機の電気集塵機ダスト及びごみ焼却飛灰において、アルカリ、重金属は、塩素塩として含まれることが多いので、従来の鉄鉱焼結法による電気集塵機ダストの処理技術、及びごみ焼却飛灰に対するセメントキルン混焼技術は、水洗前処理の方式でアルカリ、重金属塩素塩の設備への腐食又は製品指標への危害を低下させることが多く、このような方式は、有効であるものの、二次処理を必要とする廃水が多く発生したことが報告されている。また、空気雰囲気における固体廃棄物中のダイオキシンの効率的な分解は、通常、高い処理温度を必要とし、エネルギー消費が高く、経済性が悪い。したがって、焼結機の電気集塵機ダスト及びごみ焼却飛灰の資源化利用を実現するのに実際的意義を持つ、非水洗前処理の方式で脱塩素及び脱ダイオキシンを実現することが求められている。

（特になし）

現在の高塩素冶金ダスト・スラッジ、ごみ焼却飛灰、塩素含有廃水などのアルカリ、重金属、ダイオキシンを多く含む汚染物について、処理しにくく、リサイクル利用しにくいなどの技術的課題が存在している。本発明は、高塩素冶金廃材及び焼却飛灰に対して事前脱塩素及び焼結処理を行うことで、資源化利用を実現するプロセスを提供することを目的とし、当該プロセスによって、高塩素冶金廃材、焼却飛灰及び塩素含有廃水は、同時に処理されることができ、前焼成工程により、混合原料中のダイオキシンを有効に分解させるとともに、一部の揮発しやすい塩素塩を除去し、最終的に焼結床敷材の代わりに焼結に関与して、高塩素冶金ダスト・スラッジ、ごみ焼却飛灰、塩素含有廃水などの高塩素有害物の無害化処理、資源化利用を実現して、塩素含有廃材を総合的に利用するという目的を達成している。

前記技術的目的を実現するために、本発明は、以下のステップを含む高塩素冶金廃材及び焼却飛灰の事前脱塩素－焼結プロセスを提供する。
１）高塩素冶金ダスト・スラッジ、ごみ焼却飛灰及び炭素質燃料を均一に混合して、塩素含有廃水で水分のバランスをとってから、塊にプレスするステップ。

２）得られた塊を酸素欠乏雰囲気下に置き、焼成前処理を行って、焼成塊を得るステップ。

３）焼成塊が鉄鉱焼結床敷材として焼結に関与させるステップ。

好ましい手段としては、前記高塩素冶金ダスト・スラッジの塩素質量の含有量が１０％以上である。

好ましい手段としては、前記高塩素冶金ダスト・スラッジは、焼結機の電気集塵機ダストであり、塩素が主にアルカリ金属塩化物又は重金属塩化物として含まれ、Ｆｅを多く含んでいる。

好ましい手段としては、前記ごみ焼却飛灰は、火格子式焼却炉又は流動床式焼却炉から発生する飛灰であり、Ｃａ及びＳｉを多く含んで、塩素を含有する。一般的なごみ焼却飛灰も、高塩素廃棄物に属しており、塩素質量の含有量が１０％以上である。

本発明の高塩素冶金ダスト・スラッジ及びごみ焼却飛灰は、いずれも高塩素物質であり、両者は、いずれもＣａ、Ｓｉ、Ｆｅなどの有価成分を含有し、二次利用の場合に、系内の塩素含有量を予め低下させておくことは、設備の腐食減少に寄与し、Ｃａ、Ｓｉ、Ｆｅなどの有価成分によって、高温条件で結合してＣａ―Ｓｉ―Ｆｅ系を生成することができる。

好ましい手段としては、前記炭素質燃料は、コークス粉、無煙炭、バイオ炭のうちの少なくとも１種を含む。前記炭素質燃料の粒度が１ｍｍよりも小さい。好ましくは、炭素質燃料がバイオ炭である。

好ましい手段としては、高塩素冶金ダスト・スラッジとごみ焼却飛灰との質量比が３：１～６：１である。

好ましい手段としては、高塩素冶金ダスト・スラッジ、ごみ焼却飛灰及び炭素質燃料の総質量に占める炭素質燃料の質量が２％～３％である。

好ましい手段としては、高塩素冶金ダスト・スラッジ、ごみ焼却飛灰及び炭素質燃料を均一に混合し、含水率が８％～１０％となるまで塩素含有廃水で水分のバランスをとって、粒径１５ｍ～２０ｍｍの扁平状塊にプレスする。塩素含有廃水で水分のバランスをとって、塩素が前処理中において除去され、塩素含有廃水が利用される。

好ましい手段としては、塩素含有廃水は、鉄鋼冶金工程からの酸洗廃水で、循環利用された後、塩素を多く含んだ廃水などである。

好ましい手段としては、前記酸素欠乏雰囲気は、酸素供給量と炭素質燃料の燃焼に必要な酸素量との割合が０．９～１．０である。酸素欠乏雰囲気で焼成することで、ダイオキシンを低温で効率的に除去することができる。

好ましい手段としては、前記焼成前処理の工程は、マイクロ波で加熱して、１００℃／ｍｉｎ以上の昇温レートで６５０℃～９００℃まで昇温させ、２０ｍｉｎ～３０ｍｉｎ焼成させることである。マイクロ波加熱法により、速やかな昇温を実現し、ダイオキシンの二次生成を減少させ、熱エネルギーの利用効率を向上させ、二次汚染を少なくするとともに、塩素塩の低温除去に寄与することができる。好ましい条件は、大部分の塩素塩の揮発及びダイオキシンの分解を実現することに有利である。

好ましい手段としては、高塩素冶金ダスト・スラッジ、ごみ焼却飛灰及び炭素質燃料を均一に混合する工程は、ニーダミキサーにより実現される。

従来技術と比べて、本発明の技術手段は、以下の利点を有している。

１）本発明は、高塩素冶金ダスト・スラッジをごみ焼却飛灰とともに処理し、高塩素冶金ダスト・スラッジ及びごみ焼却飛灰などの原料中のＣａ、Ｆｅ、Ｓｉ及びＣなどの成分を有効的に利用して、鉄鉱原料を得た。

２）本発明は、焼結機の電気集塵機ダスト及びごみ焼却飛灰をはじめとする高塩素粉塵に対して、非水洗前処理を行い、低温焼成で粉塵中のダイオキシン（Ｄｉｏｘｉｎ）を分解させるとともに、一部の揮発しやすい塩素塩を除去することで、水体への汚染を回避し、後焼結中における脱塩素負荷を軽減した。

３）本発明は、塩素含有粉塵以外、塩素含有廃水によって造粒し、塩素含有廃水の再利用に方向性を示した。

４）本発明は、マイクロ波方式で乾燥、焼成前処理を行い、熱エネルギーの利用効率が高く、汚染が少なく、マイクロ波の昇温レートが速く、ダイオキシンの速やかな分解に寄与するとともに、塩素塩を比較的低い温度で除去することができる。

５）本発明において、バイオ炭をはじめとする燃料が添加され、燃料は、焼成に一部の熱量を提供する一方、混合材のマイクロ波吸収性を強化し、塩素塩の揮発を促進することができる。

６）本発明は、通常の焼結床敷材の代わりに、焼成前処理後の多孔構造を有する塊を用いることによって、透気性を有効的に改善し、焼結生産量を向上させることができる。

７）本発明は、焼結法により前処理後の塊を二次利用し、塊中に残留する有害物をさらに分解することができる。

［図面の説明］（なし）

ここで、本発明の最も好ましい実施形態の記載段落を入力する。

（発明を実施する形態）
本発明を容易に理解するために、以下、好ましい実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明の保護範囲は、以下の具体的な実施例に制限されるものではない。

特に断らない限り、以下に使用される用語は、全て当業者が通常理解する意味と同じである。本明細書に使用される用語は、具体的な実施例を説明するための目的に過ぎず、本発明の保護範囲を制限することを意図するものではない。

特に断らない限り、本発明に用いられる様々な試薬、原料は、いずれも市場から入手可能な商品又は公知の方法で製造可能な製品である。

比較例１

焼結機の電気集塵機ダスト及びごみ焼却飛灰（両者の質量比が３：１であり、塩素含有量がいずれも１０％よりも高い）、粒径が１ｍｍよりも小さいバイオ炭２％ｗｔを強く均一に混合してから、直径１５ｍｍの扁平状塊にプレスし、鉄鋼冶金中における酸洗塩素含有廃水により混合材の水分を８％となるまでを調整し、通常の加熱（昇温レートが１００℃／ｍｉｎよりも低い）方式で前処理を行い、酸素供給量と燃料の燃焼に必要な酸素量との割合を１．２となるまで調整し、６５０℃まで昇温させ、３０ｍｉｎ焼成させた。焼結工程の処理を経た後、ダイオキシンの総分解率は８２．３３％となり、Ｃｌの総除去率は８４．８１％となった。

比較例２

焼結機の電気集塵機ダスト及びごみ焼却飛灰（両者の質量比が３：１であり、塩素含有量がいずれも１０％よりも高い）、粒径が１ｍｍよりも小さいバイオ炭２％ｗｔを強く均一に混合してから、鉄鋼冶金中における酸洗塩素含有廃水により混合材の水分を８％となるまで調整し、直径１５ｍｍの扁平状塊にプレスし、焼結処理に関与させた。処理後、ダイオキシンの総分解率は８０．６５％に達し、Ｃｌの総除去率は８６．２７％となった。

実施例１

焼結機の電気集塵機ダスト及びごみ焼却飛灰（両者の質量比が３：１であり、塩素含有量がいずれも１０％よりも高い）、粒径が１ｍｍよりも小さいバイオ炭２％ｗｔを強く均一に混合してから、鉄鋼冶金中における酸洗塩素含有廃水により混合材の水分を８％となるまで調整し、直径１５ｍｍの扁平状塊にプレスし、管式マイクロ波加熱炉中に入れて、酸素供給量と燃料の燃焼に必要な酸素量との割合を０．９となるまで調整し、６５０℃まで昇温させ、３０ｍｉｎ焼成させた。焼結工程の処理を経た後、ダイオキシンの総分解率は９４．８２％に達し、Ｃｌの総除去率は９２．５７％となった。

実施例２

焼結機の電気集塵機ダスト及びごみ焼却飛灰（両者の質量比が４：１であり、塩素含有量がいずれも１０％よりも高い）、粒径が１ｍｍよりも小さいコークス２．５％ｗｔを強く均一に混合してから、鉄鋼冶金中における酸洗塩素含有廃水により混合材の水分を１０％となるまで調整し、直径２０ｍｍの扁平状塊にプレスし、管式マイクロ波加熱炉中に入れて、酸素供給量と燃料の燃焼に必要な酸素量との割合を０．９となるまで調整し、７５０℃まで昇温させ、２５ｍｉｎ焼成させた。焼結工程の処理を経た後、ダイオキシンの総分解率は９２．３２％に達し、Ｃｌの総除去率は９０．１３％となった。

実施例３

焼結機の電気集塵機ダスト及びごみ焼却飛灰（両者の質量比が６：１であり、塩素含有量がいずれも１０％よりも高い）、粒径が１ｍｍよりも小さいバイオ炭３％ｗｔを強く均一に混合してから、鉄鋼冶金中における酸洗塩素含有廃水により混合材の水分を１０％となるまで調整し、直径２０ｍｍの扁平状塊にプレスし、管式マイクロ波加熱炉中に入れて、酸素供給量と燃料の燃焼に必要な酸素量との割合を１．０となるまで調整し、９００℃まで昇温させ、２０ｍｉｎ焼成させた。焼結工程を経た後、ダイオキシンの総分解率は９６．１７％に達し、Ｃｌの総除去率は９３．４１％となった。

ここで、産業上の利用可能性の記載段落を入力する。

ここで、配列表の任意記載内容の記載段落を入力する。

Claims (7)

1. １）高塩素冶金ダスト・スラッジ、ごみ焼却飛灰及び炭素質燃料を均一に混合して、塩素含有廃水で水分のバランスをとってから、塊にプレスするステップと、
   ２）得られた塊を、酸素供給量と炭素質燃料の燃焼に必要な酸素量との割合が０．９～１．０であるところの酸素欠乏雰囲気下に置き、焼成前処理を行って、焼成塊を得るステップであって、前記焼成前処理は、マイクロ波で加熱して、１００℃／ｍｉｎ以上の昇温レートで６５０℃～９００℃まで昇温させ、２０ｍｉｎ～３０ｍｉｎ焼成させることである、ステップと、
   ３）焼成塊を鉄鉱焼結床敷材として焼結に関与させるステップと、
   を含むことを特徴とする高塩素冶金廃材及び焼却飛灰の事前脱塩素－焼結処理プロセス。
2. 前記高塩素冶金ダスト・スラッジの塩素質量の含有量が１０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の高塩素冶金廃材及び焼却飛灰の事前脱塩素－焼結処理プロセス。
3. 前記高塩素冶金ダスト・スラッジは、焼結機の電気集塵機ダストであり、塩素が主にアルカリ金属塩化物又は重金属塩化物として含まれると共に、Ｆｅを含んでいることを特徴とする請求項２に記載の高塩素冶金廃材及び焼却飛灰の事前脱塩素－焼結処理プロセス。
4. 前記ごみ焼却飛灰は、火格子式焼却炉又は流動床式焼却炉から発生する飛灰であり、Ｃａ及びＳｉを含むと共に、塩素を含有することを特徴とする請求項１に記載の高塩素冶金廃材及び焼却飛灰の事前脱塩素－焼結処理プロセス。
5. 前記炭素質燃料は、コークス粉、無煙炭、バイオ炭のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の高塩素冶金廃材及び焼却飛灰の事前脱塩素－焼結処理プロセス。
6. 高塩素冶金ダスト・スラッジとごみ焼却飛灰との質量比が３：１～６：１であり、
   高塩素冶金ダスト・スラッジ、ごみ焼却飛灰及び炭素質燃料の総質量に占める炭素質燃料の質量が２％～３％である、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の高塩素冶金廃材及び焼却飛灰の事前脱塩素－焼結処理プロセス。
7. 高塩素冶金ダスト・スラッジ、ごみ焼却飛灰及び炭素質燃料を均一に混合し、含水率が８％～１０％となるまで塩素含有廃水で水分のバランスをとって、粒径１５ｍｍ～２０ｍｍの扁平状塊にプレスすることを特徴とする請求項１に記載の高塩素冶金廃材及び焼却飛灰の事前脱塩素－焼結処理プロセス。