JPH0424119B2

JPH0424119B2 -

Info

Publication number: JPH0424119B2
Application number: JP58171965A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Furukawa; Susumu Shimura; Kazuyuki Goto
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1983-09-16
Filing date: 1983-09-16
Publication date: 1992-04-24
Also published as: JPS6064682A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はダスト溶融処理炉の出滓制御方法に関
するものである。更に詳しくは、本発明は廃棄物
焼却炉例えば都市ゴミ焼却炉から発生するダスト
を組成の異なる有用成分毎に分別出滓するダスト
溶融処理炉の出滓制御方法に係わるものである。都市ゴミ、下水汚泥、鉱山や工場などから排出
される廃水の処理物等の各種廃棄物は焼却炉によ
り焼却され、生じた焼却灰は従来埋立などにより
処理されていた。しかし埋立用地の確保の困難性
の問題、含有される有害重金属類が地中に溶出し
埋立用地周辺を汚染して二次公害を引起す恐れが
あることなどから、最近では、例えばベースメタ
ルを用いた電気アーク炉や直接通電式溶融処理炉
などにより溶融処理して固化する方法が提案され
ている。上記焼却炉により廃棄物を焼却する場
合、発生する粉塵（ダスト）は大気を汚染するの
で、湿式集塵機、電気集塵機、バツグフイルター
その他の各種型式の集塵装置で捕捉されるが、例
えば、都市ゴミ焼却炉に設置された電気集塵機で
捕捉したダスト中にはNaCl、KCl、のような水
溶性の塩類とCaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃のよう
な水に難溶性の酸化物、及びAs、Cr、Zn、Cd、
Pb、Hgのような重金属類が含まれており、この
重金属類は一般にハロゲン化物または硫酸塩とい
つた水に可溶性の形態のものが多い。従つてこの
ダストをそのまま埋立地に埋めたのでは重金属類
が地中へ溶出する恐れがあるので、やはり焼却灰
と同様、溶融処理して固化する方法が取られる。
本発明者等は焼却炉による廃棄物の焼却中に発生
するダストの溶融処理につき種々検討したとこ
ろ、ダストを直接通電式溶融処理炉により溶融処
理する際、生成する溶滓は上層と下層とが組成を
異にしており、別個に出滓することによりそれぞ
れの特性に応じた有効利用が可能でしかも重金属
類は無害化されることを見い出し先に特許出願を
行なつた（特願昭56−128637＝特開昭58−30382
号公報参照）。このような分別出滓において、溶滓の上層の組
成はNaCl、KClのようなアルカリ金属塩を主体
とする成分であり、下層の組成はCaO、SiO₂、
Al₂O₃、Fe₂O₃のような酸化物を主体とする成分
である。しかして、このような分別出滓において
は、互いに他の層の成分の混在量が最小限となる
ような条件が見い出されなければならない。ま
た、上層の成分の主体は、上記のようにNaCl、
KCl等のハロゲンを含むアルカリ金属塩である
故、出滓にあたつて、必要以上に高温度が維持さ
れると炉体を損傷して、耐用性が短命化する原因
となる。本発明は、このような主体となる成分の異なる
２つの溶滓を分別出滓するに当つて、上記の問題
を解消するもので、上層の溶滓は、溶融温度分布
が比較的均一であることに着目し、その温度に応
じて出滓制御することにより、下層の溶滓と上層
の溶滓との境界面を一定レベルに保持し、焼却炉
炉体の保護と溶滓毎のより確実な分別を可能とす
るものである。即ち、本発明は、廃棄物焼却炉から発生するダ
ストを、上下二段に溶滓排出口を備えた直接通電
式溶融処理炉で処理し、生成した溶滓を水に可溶
性のアルカリ金属塩を主体とする上層の溶滓と水
に難溶性の酸化物を主体とする下層の溶滓とに分
別出滓するに当り、前記上層の溶滓温度検知器か
らの信号を受け、予め設定された温度以上となつ
たときは、出滓装置に対して作動指令を発する制
御装置により溶滓の出滓を行い上層の溶滓と下層
の溶滓との境界レベルを一定範囲に維持すること
を特徴とするダスト溶融処理炉の出滓制御方法を
要旨とする。以下、本発明を、本発明の適用される装置の一
例を示す図面に基づいて説明する。第１図は直接通電式溶融処理炉の断面略図で、
炉本体１は例えばZr₂O₃の含有量の多いSiO₂−
Al₂O₃−Zr₂O₃系の耐火材料１により密閉構築さ
れており、これには廃棄物の焼却時に発生したダ
ストの投入口２、排気管３、投入したダストの初
期溶融のための加熱装置例えば燃料ガス噴射ノズ
ル４、水平方向に出没自在な電極５，５、上段の
溶滓排出口６、下段の溶滓排出口７などが設けら
れている。なおこの２つの排出口６，７は炉体構
造の許容範囲でなるべく落差をつけて設けられ
る。上記電極５，５は電圧調整用電源トランス８
を通して交流電流が流され、ダストの投入口２か
ら投入されたダストが前記燃料ガス噴射ノズル４
からのガス加熱により溶融して、生成した溶滓９
が導体となり、これにジユール熱を発生させ、内
部加熱により溶融状態を保持させる機能をなすも
のである。その材料の代表例としてはモリブデン
電極が、また他の例として黒鉛、鉄、酸化スズ、
タングステン電極などが挙げられる。本発明は、廃棄物例えば都市ゴミ、下水汚泥、
鉱山や工場廃水の処理物等の焼却の際、発生する
ダスト、特に塩類を多く含む廃棄物から焼却炉か
ら発生するダストを上記直流通電式溶融距離炉の
ような無酸化溶融の可能な処理炉を用いて溶融し
た場合、生成する溶滓は上層がダスト中のNaCl、
KClのような水に可溶性のアルカリ金属の塩類が
主体で、比重が1.9〜2.1、融点が600〜800℃と温
度分布が比較的均一で、そのときの粘度が1cpの
成分と、下層がCaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃のよ
うな水に難溶性の酸化物が主体で、比重が2.5〜
2.9、融点が1000〜1400℃、そのときの粘度が
10⁴cpの範囲の成分からなつているという知見に
基づき、上下二段に溶滓排出口を設けた上記処理
炉により、上記アルカリ金属塩類主体の溶滓１０
と酸化物類主体の下層の溶滓９とを比重差を利用
して分別出滓するものであるが、融点の高い酸化
物類を基準にして高い温度で溶滓を形成さてた時
は、溶滓中の両溶滓中の成分が活性化されて混じ
り合い、上段の溶滓排出口６からアルカリ金属塩
類を主体とする上層の溶滓１０のみを出滓させよ
うとしても、下段の溶滓排出口７から出滓される
べき酸化物が混入してくるばかりでなく、適度に
高温に加熱されたアルカリ金属塩類により炉本体
が損傷を受ける恐れがある。そこで、本発明はダ
ストを前記直接通電式溶融処理炉により、溶融し
て生成させた溶滓を出滓するに当つて、上層の溶
滓１０の温度を測定し、その測定結果を電気的信
号に変える溶滓温度検知器を設け、その信号を受
けて出滓装置に対し、出滓作動指令を発する制御
装置により溶滓の出滓を行うようにして上層の溶
滓と下層の溶滓との境界レベル１２を上段の溶滓
排出口６の設置レベル以下となるよう維持するも
のである。即ち、第１図において１３は上層の溶
滓１０の温度を測定検知し電気信号に変える溶滓
温度検知器で、例えば公知の熱電対が用いられ
る。しかして該温度検知器１３は、上層の溶滓１
０と下層の溶滓９との境界レベル１２が上段の溶
滓排出口６の設置レベルよりも低い位置で形成さ
れる条件で、上層の溶滓１０の上面に下方先端が
接する高さで固設される。１４は制御装置であ
り、温度検出器１３からの信号を受け、溶滓１０
の温度が所定温度例えばその溶融温度600〜800℃
に達した場合は、下層の溶滓９の出滓を指令する
よう予め設定してある。１５はこの制御装置１４
からの指令によつて、下層の溶滓９を溶融処理炉
外へ出滓させる作動をなす出滓装置であり、下段
の溶滓排出口７から排出される下層溶滓９の排出
弁７ａを開閉するものである。本発明方法を更に具体的に説明すると第１図の
直接通電式溶融処理炉を用い廃棄物焼却炉で発生
したダストをダスト投入口２より炉本体へ入れ
て、初期溶融用の燃料ガス噴射ノズル４よりガス
加熱して、溶融状態とし、溶滓９を形成させる。
この場合の溶滓９の温度は投入したダストの種類
にもよるが、およそ1000〜1400℃の範囲である。
その際、炉本体に取り付けてある電極５，５を予
め溶滓中に投入させ交流電流を通し、これを導体
として発生するジユール熱により溶融状態を維持
させる。このときの電流は投入したダストの性質
にもよるが、およそ700〜1200KW／ｔ（被処理
物）の範囲である。なお１１は順次投入されるダ
ストの未溶融状態のカバリング層である。上記溶滓の生成において、電極５，５の埋設す
る下層の溶滓９は主成分がCaO、Al₂O₃、SiO₂、
Fe₂O₃等の水に難溶性の酸化物よりなり、比重が
2.5〜2.9で、融点が1000〜1400℃と高く、かつ、
その温度における粘度が10⁴cpの物性のものであ
り、また溶滓９上方には、主体がKCl、NaCl等
の水に可溶性のアルカリ金属の塩類で、比重が
1.9〜2.1と上記溶滓９よりは軽く、かつ、融点が
600〜800℃で、その温度における粘度が1cpと流
動性の極めて大きい成分よりなる上層の溶滓１０
が形成される。次に溶滓９は炉本体１に設けられ
た２つの溶滓排出口のうち、低い位置に設けられ
ている下段の単孔体の溶滓排出口７から出滓さ
せ、無害化された重金属類と共に搬送固化させる
一方、溶滓１０は高い位置に設けられた上段の溶
滓排出口６から出滓させその主成分であるアルカ
リ金属塩類が水に可溶性の性質であることを利用
して水を満たしたピツト（図示せず）に放出溶解
させる。上記分別出滓にあたり、本発明は上層の溶滓１
０の上面位置に設けた温度検知器１３による温度
測定結果が電気的信号として制御装置に伝達さ
れ、その温度が予め設定されている値、例えば溶
滓１０の融点600〜800℃（以上）となつたときは
該制御装置１４より下層の溶滓９の出滓装置１５
に出滓作動が指令され、溶滓９の排出を行うもの
である。即ち、この指令により、下層の溶滓９と
上層の溶滓１０との境界レベル１２は下がる。一
方、上層の溶滓１０の上面も同時に下がるので、
これと温度検知器１３の下方先端との接触も解除
され、予め設定された温度の値以下となつた旨の
信号を受けた制御装置１４からの出滓装置１５へ
の作動指令は停止され、溶滓９の出滓は停止され
る。このようにして、溶滓９と溶滓１０との間の
境界レベルは常に一定の範囲で維持される。従つ
て、前記、温度検知器１３の固設高さ、言い換え
れば、温度検知器１３の下方先端と、溶滓１０の
上面との接触レベルを、その溶融処理炉のサイズ
から一定に定めておけば、境界レベル１２は常に
上層の溶滓１０の排出口６の設置レベル以下に維
持して、下層の溶滓９に上層の溶滓１０の溜りを
形成させることができる。即ち、混在してくる溶
滓９と同一組成の未溶融固化物を該溜りの底部に
沈降分離できるし、また上層の溶滓１０の過度の
加熱に基づく、アルカリ金属塩による炉体の損傷
も防止できる。以上のように、分別された上層の
溶滓１０は水中に放出して主成分のNaCl、KCl
を溶出させ、例えば廃棄物焼却炉から得られる廃
熱等により、濃縮し、NaOH製造用原料、起寒
剤、凍結防止剤などに再生利用され、また溶滓９
は固化粉砕して、砂などの細骨材として再生利用
される。本発明は以上述べたように、廃棄物焼却炉から
発生するダストを上下二段に溶滓排出口を備えた
直接通電式溶融処理炉で処理し、生成した溶滓を
組成の異なる上層の溶滓と下層の溶滓とに分別出
滓するに当つて、上層の溶滓温度に基づいて下層
溶滓の出滓制御を行い、上下層溶滓の境界レベル
を上段溶滓排出口の設置レベル以下の一定範囲に
維持することにより、炉体の損傷防止と、生成溶
滓を組成の異なる有用成分に分別出滓するもの
で、その工業的利用価値は大である。実施例１都市ゴミ焼却炉から発生する粉塵を電気集塵機
で捕捉し、第１表に示す組成からなるダストを得
た。

【表】

【表】次に第１表のうち試料１を第１図に示す直接通
電式溶融処理炉を用い、本発明方法によつて、上
層の溶滓１０の温度を600〜800℃の範囲に保持さ
れるように下層の溶滓９の出滓制御を行い、上層
の溶滓１０と下層の溶滓９とをそれぞれ上段の溶
滓排出口６、下段の溶滓排出口７かた分別して、
排出させた。得られた溶滓１０及び溶滓９の組成
の調査結果を第２表に示す。尚、比較例として、
本発明方法のような出滓制御を行わないで、分別
出滓した溶滓１０，９の組成を調査した結果を併
記する。

【表】第２表の結果から、上層の溶滓１０は水に可溶
性の成分（NaCl、KClなど）が主体であるのに
対し、下層の溶滓９は水に難溶性の成分（CaO、
Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃など）であることが分かる。
また、実施例の方法で得られた溶滓の方が、比較
例の方法よりも、上層の溶滓１０と下層の溶滓９
との成分が互いに混在することなく、より確実に
分別されることが明らかである。次に、第２表における上層の溶滓１０からアル
カリ金属塩を第２図のフローにしたがつて回収し
た。即ち、上層の溶滓１０、120Kgを90℃に加熱
した温水200を満したピツト１８中に放出溶解
し、ライン１６によりNaOHを加えて液性のPH
を９〜12に調整し、ライン１７よりキレート処理
剤（エポフロツクＬ−１（ミヨシ油脂製））を加え
た。生成した微量の重金属類の沈澱を含む処理液
体をポンプ１９により、ライン２０を経て、濾過
器２１に移送し、濾過して、濾過母液を冷却槽２
２に移送し、約25℃まで冷却、KCl結晶を析出さ
せた。析出したKCl２４を分離器２３で分離し、
NaClとKClとの飽和された濾過母液はライン２
５を経て、ポンプ２６により移送して、加熱器２
７で加熱して、ピツト１８に循環する。また、一
部は枝管２５ａを経て図示しない蒸発器で水分を
蒸発させ、NaClを主体とする結晶を得た。得ら
れたKCl、NaClについて調査した結果を第３表
に示す。尚、比較のために第２表の比較例における上層
の溶滓１０を同様に処理して析出させたKCl結
晶、および回収NaCl結晶について調査した結果
を併記する。比較例におけるKCl結晶、NaCl結
晶の回収率は、実施例に比べ1/3以下であつた。

【表】第３表の結果から明らかなとおり、実施例の溶
滓１０から回収したKCl、NaClといつたアルカ
リ金属塩の方が比較例の溶滓１０から回収したそ
れらよりも、他のアルカリ金属塩の相互混入量が
少なく、よく分別されていることが分る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の適用される直接通電式溶
融処理炉の一例を示す断面略図、第２図は本発明
方法における上層の溶滓からアルカリ金属塩を回
収分離するフロー図である。１……炉本体、２……ダスト投入口、３……排
気管、４……燃料ガス噴射ノズル、５……電極、
６，７……溶滓排出口、８……電圧調整用電源ト
ランス、９，１０……溶滓、１１……カバリング
層、１２……境界面、１３……温度検知器、１４
……制御装置、１５……出滓装置、１６，１７…
…ライン、１８……ピツト、１９……ポンプ、２
０……ライン、２１……濾過器、２２……冷却
槽、２３……分離器、２４……KCl結晶、２５…
…ライン、２６……ポンプ、２７……加熱器。

Claims

【特許請求の範囲】１廃棄物焼却炉から発生するダストを、上下二
段に溶滓排出口を備えた直接通電式溶融処理炉で
処理し、生成した溶滓を水に可溶性のアルカリ金
属塩を主体とする上層の溶滓と水に難溶性の酸化
物を主体とする下層の溶滓とに分別出滓するに当
り、前記上層の溶滓温度検知器からの信号を受
け、予め設定された温度以上となつたときは、出
滓装置に対して作動指令を発する制御装置により
溶滓の出滓を行い上層の溶滓と下層の溶滓との境
界レベルを一定範囲に維持することを特徴とする
ダスト溶融処理炉の出滓制御方法。２上層の溶滓がNaClまたはKClを主体とする
水に可溶性のアルカリ金属塩よりなり、下層の溶
滓がCaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂を主体とする水
に難溶性の酸化物よりなる特許請求の範囲第１項
記載のダスト溶融処理炉の出滓制御方法。