JPH02504507A - 廃物焼却炉からのスラグを浄化する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 廃物焼却炉からのスラグを浄化する方法と装置本発明は、塵芥および廃物焼却炉 のスラグから有害物質や夾雑物を除去するための方法であって、その際スラグを 焼却炉から出た復水で冷却し、それから乾燥し、そして塵分をスラグから分離す る方法に関し、ならびにこの方法を実施するための装置およびこの方法に従って 浄化されたスラグの使用に関する。

廃物焼却過程からのスラグの後処理は知られている。定期刊行物の環境雑誌、１ ９８５年１１月号、３０〜３２頁に、スラグ量を最小にするための方法が記載さ れている。この方法では、火室の下方に、すなわち火室の火格子の端部に、スラ グが冷却されるいわゆる湿式スラグ除去機が配置されている。また、湿式スラグ 除去の範囲ではスラグの重金属成分の沈下が行われることも指摘される。しかし ながら、この重金属成分の沈下は不十分であり、スラグには多大の割合の有害物 質が残っている。湿式スラグ除去機での非常に長い滞在時間でスラグが崩壊し、 そして取扱のときに付加的な困難が生ずる。また、湿式スラグ除去機の使用は、 他の設備でも比較的長い間知られており、その際そのために多くの場合水で満た されたスラグ通路が役立つ、この水で満たされたスラグ通路から、冷却されたス ラグがスラグバンカーに運び出されて、最後の塵芥集積場まで貯蔵される。スラ グの水分含有量が高いことにより、高い倉庫および輸送重量が生じ、続いて高い 廃棄物処理費用がかかる。

廃物焼却設備に溜まる大量の塵芥と廃物により、非常に大量のスラグも生ずる。

このスラグは、多くは塵芥集積場に廃棄される。ユニの場合に、廃物焼却設備か らのスラグが道路建設工事にまたは充填材料として防音壁に使用するためにも用 いられる。焼却設備に装入される廃物量の重量の約３０χが燃焼過程の終わりに スラグとして溜まる。！！芥集積場またはこのスラグを道路建設材料として使用 することは、スラグにはなお多大の可溶性の有害物質が含まれているので、決し て危険がなくはない、燃やされた廃物の組成に応じて、スラグは異なる量のこの 有害物質を含む、平均で、家庭ごみ焼却設備からのスラグの有害物質含有量は１ ｋｇのスラ゛グにつき約５０から１００ｇの範囲で変動する。その場合、特に、 スラグに含まれる有害物質は、塩化物、鉛、カドミウム、亜鉛、鉄、銅および他 の夾雑物である。相応する分析は、例えば刊行物「スイスの技術者と建築技師Ｊ 　、１９号、１９８３年に公開されている。廃物焼却設備からのスラグを塵芥集 積場に廃棄する際に、滴下水を捕らえて廃棄物処理しなければならない、なぜな ら、そうしないと環境の多大の危険が起こるからである。相応する問題は、道路 建設工事でスラグを用いるときにも生ずる。なぜなら、スラグはこの場合に非常 にしばしばセメントと混合されて水を透過させないようにするからである。スラ グのための自由に使える塵芥集積場は常にいっそうわずかな範囲でしか自由に使 えないので、スラグの廃棄は大きな問題を与える。

道路建設での使用も、これまで高い有害物質含有量により、ときたまの適用範囲 に制限されている。

刊行物：廃物経済に関するシュトウシトガルト報告、ベルリン、１９８８年、２ ２１〜２４６頁には、水溶性の有害物質の主要分が煙しんに集中され、かつ例え ば道路工事で塵のないスラグのみを用いることが推薦されることが記載されてい る。刊行物西ドイツ特許公開公報３７００６０Ｂには、スラグを水浴で急激に冷 やした後、１ｍｓまでの粒子を有する微細分をスラグから除去する、スラグを浄 化するための装置と方法が記載されている。残っているスラグは減少した有害物 質を有しかつ道路建設や道路工事のためにまたは皮殻コンクリートのために使用 可能である。スラグを浄化する周知の方法は、増加する要求をなお満足すること ができない、さらに、その浄化されたスラグは水溶性の有害物質の残部を含む０ 例えば、塩化物含有量は本来の含有量の常になお５０χまでになることがある。

また、スラグを水浴で急冷後貯蔵しなればならず、従って多大の貯蔵容積が必要 である事情があるのも不利である。塵芥分の有害物質は急冷浴によりスラグの中 に洗い流されて、乾燥後空隙に付着する。１％の残留水分に乾燥する提案は、ス ラグの蓋が多い場合、非常に高いエネルギー消費を必要とする。このような高い 乾燥率では、浄化されたスラグは構造材料として適さず、例えば道路工事や道路 建設のためには再び湿らせなければならない。

それ故、本発明の課題は、廃物焼却設備に溜まるスラグをそこに含まれた全ての 溶解性の有害物質や塵芥分から浄化することができ、かつ環境を汚染せずに構造 材料として使用できるように再生することができる方法を提示することである。

有害物質の含有蓋はできるだけ小さくなければならない、その方法は、焼却設備 から出た後中間貯蔵せずにすぐにスラグの取扱に入ることができなければならな い、この方法を実施するための装置は簡単に構成され、かつスラグから有害物質 を実質的に完全に除去できなければならない、その方法と装置の進行過程後、ス ラグを直接構造材料としての用途に供給できる。

この課題を解決するには、本発明の方法により、スラグを付加的な洗浄水と混合 し、有害物質と微細分をスラグから洗い出し、スラグと洗浄水を互いに分離し、 そしてスラグを最大２０χの水分含有量に乾燥し、かつ最大２−一の粒度を有す る微細分をスラグから分離して除去すればよい。

この方法を用いると、スラグの加湿除去後本来なお存在する本来の量のほんの１ ０〜３０χの有害物質分だけしか有しない浄化されたスラグが生ずる。最も低い 残留値は烈しい洗浄のときに達成され、かつ道路建設のための残留値以下にある ことが重要である。

スラグになお存在する有害物質は、はぼ完全に、結合された、すなわち水に溶け ない形態で存在するので、スラグを再使用するときに環境を汚染しない。

洗浄過程は比較的迅速にかつ容易に実施可能であり、かつ周知の方法に比較して 著しい時間とエネルギーの節約を生ずる。

本発明による方法の好ましい実施形態は、スラグと付加的に混合される洗浄水量 が少なくともスラグの重量の二倍になり、および／またはスラグと混合される付 加的な洗浄水が最大９０°Ｃに加熱されることを特徴とする。また、付加的な洗 浄水に溶剤および／または結合剤を添加するのが合目的であることが判明した。

この有利な解決策を用いると、広い範囲で廃物焼却炉からのスラグの種々の組成 に適合させることができる。

さらに、特に好都合な実施形態は、まず自由な水をスラグから分離し、引き続き スラグを乾燥過程で最大２０χの水分含有量に乾燥することにある。スラグから 付加的な洗浄水のための分離方法をこのように分割すると、自由な水を例えばス ラグからの滴下または遠心分離により分離できるので、乾燥エネルギーの節約が 可能になる。スラグを最大２０χの水分含有量に乾燥するには、スラグを負圧ま たは熱にさらすことにより大抵の場合に付加的なエネルギーの使用が必要になる 。簡単な仕方では、スラグの乾燥過程中米燃焼の小部分と軽量部分を燃やすかま たは赤熱させることによりスラグ浄化の改良のために乾燥過程を用いることがで きる。最も簡単でかつ周知の仕方では、これは乾燥過程を開放した火炎と共に用 いることにより行われる。

その方法をさらに改良するには、微細分を乾燥と同時におよび／または乾燥に引 き続きスラグから分離することにより達成すればよい、最大２−一の粒度を有す るスラグの微細分には、有害物質の大部分、例えば鉛の約７５χまたはカドミウ ムの約８０Ｋが含まれる。さらに、スラグを微細分の除去後骨材に交ぜ合わすの が有利であることが判明した。この骨材は、再使用のためにスラグの特性を改良 するか、または場合によってはあり得るなお存在する溶解性有害物質の小さい残 余分のための結合材として役立つ。

有利な仕方では、未燃焼の粗破片と磁気部分を付加的な洗浄水と混合する前にお よび／または乾燥前にスラグから除去する。未燃焼の粗破片と磁気部分は浄化方 法に負担をかける。なぜなら、それらは、炉での燃焼後スラグ通路に溜まるスラ グ蓋のｌＯ〜２０２の重量分になりうるからである。それ故、スラグ材料内のこ の割分をできるだけ早期に、特に付加的なエネルギーを導入する前に、処理され るスラグ材料から除去するのが合目的である。

本発明による方法を実施するための装置は、少なくとも一つの金属分離、乾燥装 置および分級装置を有し、かつ次のことを特徴とする。すなわち、本装置は、ス ラグを洗浄水と混合するための洗浄ユニットと、洗浄水と汚泥をスラグから分離 するための分離装置と、スラグを乾燥するための乾燥装置と、スラグを第一のク ラスの塵芥および２簡■までの粒子に、かつ第二のクラスの比較的大きい粒子に 細分するための細分ユニットと、少なくとも一つの粗破片分離機ならびに磁気物 質を分離するための少なくとも一つの磁気分離装置とを有し、かつ全ての構造群 が搬送装置を介して互いに連結されていることを特徴とする。さらに、特に好都 合な実施形態は、粗破片分離機と磁気分離機が洗浄ユニットの前に配置され、洗 浄水のための分離装置が洗浄ユニットにおよび／または洗浄ユニットのすぐ後に 配置され、この分離装置はスラグの微細分を分離するための細分ユニットと共に 共通の構造群を形成し、かつそれに引き続き乾燥装置が配置されていることにあ る０本発明による装置によれば、水浴からスラグ通路で搬出される、廃物焼却炉 からのスラグの加工が可能となる。

そのとき、本装置は、搬出装置に直接接続するか、またはスラグを最初にバンカ ーに貯蔵して、後で前述した設備の加工部に供給することができる。この設備に 用いられる構造ユニットは、地表建築工事や地下工事のための砂利や砂を加工す る際にまたは鋳物砂の再生の際に用いられるような周知の装置である。

その場合に、洗浄ユニットは、剣波形洗浄器またはドラム洗浄器を有する水浴で あり、かつ洗浄水と汚泥を分離するための分離装置は脱水溝または剪断遠心機か らなるのが合目的である。さらに、乾燥装置が、燃焼装置または赤熱装置を有す る乾燥ドラムであり、かつ細分ユニットが、最大２ｓｕ＋のメツシュおよび吸引 装置を有する振動篩いであるのが合目的である０本装置のさらに続く改良は、細 分ユニットが空気分離機であることにより達成できる。乾燥装置と細分ユニット を一つの結合された構造群にまとめると、簡単な仕方で本装置をコンパクトに形 成できる。粗破片の分離は、粗破片分離機が篩いまたは揺動溝であることにより 有利に行うことができる。

その他、本発明の対象は、本発明により浄化されたスラグを構造材料として用い ることである。この構造材料は道路建築や道路工事で、防音壁または他の建物に 用いることができる。

次に、本発明を実施例により添付図面を参照しながら詳細に説明する０図面にお いて、 第１図は、個々の構造群から組み立てられたスラグ浄化装置の概略図であり、そ して 第２図は、コンパクトな設備として形成されたスラグ浄化装置の概略図である。

第１図に概略的に示した、廃物焼却炉からのスラグを浄化するための装置または 設備は、個々の構成要素および対応する方法の作用順序を示す０図示されてない 廃物焼却炉から排出されたスラグは、位置２３で粗破片分離機１６に供給される 。この粗破片分離機は、図示された例では、目の荒いレーキまたは篩いからなり 、この篩いは必要なときに揺動させることができる。未燃焼の粗大な部分や大き な金属残渣は、この粗破片分離機により受は止められて粗破片捕集バンカ１３に 落下する。スラグ自体は粗破片分離機１６を通って捕集バンカ１に落下する。こ の捕集バンカｌから、スラグが供給ユニット３を介して洗浄ドラム２に達する。

この洗浄ドラム２は連続的に作動され、スラグはここで激しく洗浄水と混合され る。洗浄水は洗浄ドラム２にライン２４を介して供給される。その場合、水量は 、図示した例では、同じ単位時間で混ぜられたスラグの二倍の重量を有する水量 が単位時間当たり洗浄ドラムを通って流れるように決められる。洗浄ドラム２の 出口で、スラグが溝２５を介して脱水溝４に達する。この脱水溝４では、自由な 洗浄水、すなわちとりわけ滴下する水が湿ったスラグから分離されて、ライン２ ６を介して浄化装置１４に供給される。浄化装置１４では、洗浄水が浄化され、 すなわち微粒子やスラグから解放され、必要である範囲内で中和され、それから ライン２４を経て再び循環して戻される。水から分離された微粒子やスラグはラ イン２７を介して有害物質バンカ１１に運び出される。すでに、この洗浄過程に より多大の有害物質分がスラグから除去される。そのとき、スラグは洗浄ドラム ２での慎重な洗浄過程によりその構造が損傷されず、またその他のスラグ分の溶 解や軟化も行われない。

脱水溝４から、洗浄されたスラグが別の粗破片分離機１７に達する。この粗破片 分離機１７は、スラグの非常に良い品質が所望されるときに組みこまれ、そのと きその分離機１７は、第一の粗破片分離機１６を通って落下する部分がここでは 上に保持されるように形成される。粗破片分離機１７になお溜まる粗破片が粗破 片捕集トラフ１８に達し、かつスラグは搬送シュート５に達する。Ｉｔｉ送シュ ート５の上方に磁気分離機６が配置され、この磁気分離機は全ての磁気成分、す なわち全ての鉄を含む部分をスラグから除去する。磁気分離機６によりスラグか ら分離された磁気部分は鉄捕集トラフ１２に達する。今や、搬送シュート５によ りスラグがドラム乾燥機に達し、ここではその水分含有量が最大２０重量パーセ ントになるまで甚だしく乾燥される。この水分含有量の減少は、浄化されたスラ グの移送重量を減らすために必要である。スラグを乾燥させるために、図示した 例では、加熱空気が用いられ、この加熱空気は廃物燃焼過程の範囲で温められて 付加的な熱ユニットにより調整される。ドラム乾燥機は付加的にバーナーにより 加熱され、そのバーナーの開放した火炎が乾燥機の内部空間に吹きこまれ、熱い 空気の発生に役立つ、その高い温度により、可燃な小部分がなお燃やされるかま たは赤熱して燃え尽きる。これにより、スラグの燃焼損失を減少させることがで きる。ドラム乾燥機７の乾燥過程で生ずる汚れた空気は、ライン２８を介してフ ィルタ９に導かれて、浮遊部分や塵粒子から解放される。ドラム乾燥機７の端部 で、今や乾燥されたスラグが搬送ライン２９を介して細分ユニット８に導かれる 。この細分ユニット８は、最大２■のメツシュを有する振動篩いからなる。２■ より小さい全てのスラグ成分がこの篩いを通って落下して、ライン３０を介して 有害物質バンカーｌｌに導かれる。細分ユニット８には、スラグ流を通って空気 を吸引する吸引装置１５が配置されていて、２■より小さい付加的な微粒子をス ラグがら吸引してライン３１を介してフィルタ９に導（、フィルタ９で空気から 分離された浮遊部分と微粒子は、ライン３２を介して同様に有害物質バンカー１ １に達する。細分ユニット８の出口から、浄化されたスラグが搬送ユニット３３ を介してスラグバンカーｌＯに運び出される。

スラグバンカー１０に集められたスラグは、供給位置２３で本来台まれているを 害物質についてほんの約ｌθ〜３０χの割合しか含まない、この残余分は完全に 比較的大きいスラグ本体に結合されるか、または他の物質と、無害でかつ特に水 に溶けない化学的化合物を形成する。それ故、バンカー１０に溜まる浄化された スラグは塵芥集積場の範囲でも建築材料として使用する場合でも問題がなく、か つ環境に対し少しも危険ではない０本来スラグに含まれている有害物質は、有害 物質バンカー１１に集められる。

有害物質バンカー１１に溜まるこの特殊な廃物は再生されるか、または管理下に 保管されなければならない、洗浄ドラム２の洗浄水量を変え、かつ細分ユニット ８のスラグ床やドラム乾燥機７の空気流の比と流量比を適合させることにより、 装置全体の浄化率を変えることができる。ライン２４には、付加的に、溶剤また は結合剤を洗浄水に添加することができる、図示されてない装置が配置される。

そのような物質の添加は、洗浄ドラム２に装入されるスラグの組成に依存して浄 化過程の改良を実現することができる。有害物質バンカー１１に溜まる有害な廃 物の量は、本来のスラグ量より実質的に小さく、かつスラグの組成におよび設備 の浄化率に依存して本来のスラグ重量のほぼ３から１ｏｚまでの範囲にある。

２３で装入される原料のままのスラグの重量のさらに１０から２０χは捕集トラ フ１２．１３および１８に鉄または粗液片として溜まり、再処理や再利用に供さ れる。それ故に、上記の方法およ・び対応する設備によれば、スラグの制御され た処理や利用可能な成分の分配が可能になる。その場合、最大の部分が本来のス ラグ重量のほぼ７０から８５χまでの割合で浄化されたスラグを形成し、その際 この大きな割合を舗装道路、道、防音壁および他の建物のための土木材料として 問題なく用いることができる。

第２図に概略的に示した設備は、浄化装置のコンパクトな形態である。ここでも 、廃物焼却炉から搬出されたスラグが位ｔ２３で粗破片分離機１６に装入される 。粗破片分離機１６から粗液片が粗液片捕集トラフ１３に落下し、かつスラグが 移送通路１９に落下する。この移送通路１９の範囲には、磁気分離機２０が配置 され、この磁気分離機は全ての鉄を含む成分をスラグ流から除去して、鉄捕集ト ラフ２１に搬送する。移送溝１９からスラグが洗浄ドラム２に達し、この洗浄ド ラムに第１図で述べたようにライン２４を介して洗浄水が供給される。洗浄ドラ ム２にすぐ引き続きかつこれに部分的に係合して、共通の構造群２２が配置され ており、この構造群は洗浄水のための分離装置と、同時にスラグの微細分を分離 するための細分ユニットを含む、構造群２２では、周知の構造群の使用、例えば 遠心機を揺動篩いと組み合わせた形態で使用することを問題にしている。構造群 ２２で分離された洗浄水は、ライン２６を介して洗浄水のための浄化装置１４に 達し、かつ２−より小さいスラグ部分は搬送ライン３４を介して有害物質バンカ ー１１に達する。共通の構造群２２で処理されたスラグは、すでに比較的低い水 分含有量を有する。使用目的に応じて、スラグは直接スラグバンカー１０に搬出 されるか、または付加的に乾燥床３５を介して導かれる。浄化されたスラグを土 木材料として道路建設工事に使用する場合には、実際に強度を増すためにスラグ は約ｌＯχの含水量を有しなければならない、この含水量は、乾燥床３５での滞 在時間により調整することができる。トラフ１１．１３および２１に溜まる廃物 量は、この設備でも第１図の場合に示されたと同じ重量比で変動する。記載され た重量部分は多大の範囲で変化しうろこと、しかも特に２３で装入されたスラグ の水分含有量、本来存在する塵芥または廃物の組成および炉内の燃焼過程の性質 に依存して変化しうることに注目しなければならない。

国際調査報告 ＣＭ　８９０００ａ９ ＳＡ　　　　２８５３３

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．塵芥および廃物焼却炉のスラグから有害物質や夾雑物を除去する方法であっ て、スラグを焼却炉から出た後水で冷却し、それから乾燥し、そして塵芥分をス ラグから分離する方法において、スラグを冷却後付加的な洗浄水と混合し、有害 物質と微細分をスラグから洗い落とし、スラグと洗浄水を互いに分離し、そして スラグを最大２０％の水分含有量に乾燥し、かつ最大２ｍｍの粒度を有する微細 分をスラグから分離して除去することを特徴とする方法。
2. ２．スラグと混合された付加的な洗浄水量が少なくともスラグの重量の３倍にな ることを特徴とする、請求の範囲１による方法。
3. ３．スラグと混合される付加的な洗浄水が最大９０°ｃに温められることを特徴 とする、請求の範囲１または２による方法。
4. ４．付加的な洗浄水に溶剤および／または結合剤を添加することを特徴とする、 請求の範囲１から３までのうちの一つによる方法。
5. ５．まず、自由な洗浄水をスラグから分離し、引き続きスラグを乾燥過程で最大 ２０％の水分含有量に乾燥することを特徴とする、請求の範囲１から４までのう ちの一つによる方法。
6. ６．スラグの乾燥過程中、未燃焼の小部分と軽量部分が燃やされるかまたは赤熱 して燃えつきることを特徴とする、請求の範囲１から５までのうちの一つによる 方法。
7. ７．微細分を乾燥と同時におよび／または乾燥に引き続きスラグから分離するこ とを特徴とする、請求の範囲１から６までのうちの一つによる方法。
8. ８．スラグに微細分の除去後骨材を交ぜ合わすことを特徴とする、請求の範囲１ から７までのうちの一つによる方法。
9. ９．未燃焼の粗破片と磁気部分を付加的な洗浄水と混合前にスラグから除去する ことを特徴とする、請求の範囲１から８までのうちの一つによる方法。
10. １０．未燃焼の粗破片と磁気部分を乾燥前にスラグから除去することを特徴とす る、請求の範囲１から９までのうちの一つによる方法。
11. １１．金属分離、乾燥装置および分級装置を有する、請求の範囲１による方法を 実施するためのスラグ浄化装置において、この装置は、スラグを洗浄水と混合す るための洗浄ユニット（２）と、洗浄水とスラッジをスラグから分離するための 分離装置（４）と、スラグを乾燥するための乾燥装置（７）と、第一のクラスの 塵および２ｍｍまでの粒子と第二のクラスのいっそう大きい粒子にスラグを細分 するための細分ユニット（８）と、少なくとも一つの粗破片分離機（１６，１７ ）ならびに磁気物質を分離するための少なくとも一つの磁気分離装置（６）を有 し、全ての構造群が搬送装置を介して互いに連結されていることを特徴とするス ラグ浄化装置。
12. １２．粗破片分離機（１６）と磁気分離機（２０）が洗浄ユニット（２）の前に 配置され、洗浄水のための分離装置が洗浄ユニット（２）におよび／または洗浄 ユニットのすぐ後に配置され、この分離装置（４）が、スラグの微細分を分離す るための細分ユニットと共に共通の構造群（２２）を形成し、そして引き続き乾 燥装置（７）が配置されていることを特徴とする、請求の範囲１１によるスラグ 浄化装置。
13. １３．洗浄ユニット（２）が、剣波形洗浄器を有する水浴またはドラム洗浄器で あることを特徴とする、請求の範囲１１によるスラグ浄化装置。
14. １４．洗浄水と汚泥を分離するための分離装置（４）が脱水溝または剪断遠心機 からなることを特徴とする、請求の範囲１１によるスラグ浄化装置。
15. １５．乾燥装置（７）が、燃焼装置または赤熱装置を有する乾燥ドラムであるこ とを特徴とする、請求の範囲１１によるスラグ浄化装置。
16. １６．細分ユニット（８）は、最大２ｍｍのメッシュと吸引装置（１５）を有す る振動篩いであることを特徴とする、請求の範囲１１によるスラグ浄化装置。
17. １７．細分ユニット（８）が空気分離機であることを特徴とする、請求の範囲１ １によるスラグ浄化装置。
18. １８．乾燥装置（７）と細分ユニット（８）が、組み合わされた一つの構造群に まとめられていることを特徴とする、請求の範囲１１によるスラグ浄化装置。
19. １９．粗破片分離機（１６，１７）が篩いまたは揺動溝であることを特徴とする 、請求の範囲１１または１２によるスラグ浄化装置。
20. ２０．請求の範囲１により浄化されたスラグを構造材料として使用。