JPH0692644A - 焼却炉灰のガラス化方法 - Google Patents
焼却炉灰のガラス化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 重金属含有放出物を発生させることなく、塩
化物含量の高い焼却炉灰をガラス化する。 【構成】 焼却炉灰を予備処理してハロゲン含量が約３
重量％未満でＣ含量が約３重量％未満である不溶性灰部
分を形成し、この不溶性灰部分に、ガラス化後に均質な
単相ガラス成形体が形成されるようなガラス化可能なバ
ッチ混合物を調製するのに必要な添加物を添加し、ガラ
ス化する。こうして得たガラスは95℃の５％ＨＣｌ溶液
中における重量損失が24時間で10.0 mg/cm2 以下である
ような耐酸性を有し、かつ約1000〜1500℃の温度範囲に
おける粘度が約1000ポイズ以下である。
化物含量の高い焼却炉灰をガラス化する。 【構成】 焼却炉灰を予備処理してハロゲン含量が約３
重量％未満でＣ含量が約３重量％未満である不溶性灰部
分を形成し、この不溶性灰部分に、ガラス化後に均質な
単相ガラス成形体が形成されるようなガラス化可能なバ
ッチ混合物を調製するのに必要な添加物を添加し、ガラ
ス化する。こうして得たガラスは95℃の５％ＨＣｌ溶液
中における重量損失が24時間で10.0 mg/cm2 以下である
ような耐酸性を有し、かつ約1000〜1500℃の温度範囲に
おける粘度が約1000ポイズ以下である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は焼却炉灰の環境的に安全
な処理方法に関するものである。特に、本発明は地方自
治体の廃棄物燃焼場の焼却炉灰をガラス化する方法を開
示する。この方法では水素含量の高低にかかわらず、重
金属類を含有する焼却炉灰をガラス化して均質な単相ガ
ラスに変化させる。
な処理方法に関するものである。特に、本発明は地方自
治体の廃棄物燃焼場の焼却炉灰をガラス化する方法を開
示する。この方法では水素含量の高低にかかわらず、重
金属類を含有する焼却炉灰をガラス化して均質な単相ガ
ラスに変化させる。
【０００２】
【従来の技術】地方自治体の固体廃棄物焼却炉は鉛、亜
鉛、水銀、カドミウムおよびクロム等の重金属を一般に
各々0.5 ％未満という少量含有している。処理または再
利用における空気および地下水の汚染を防止するために
は、これらの金属を不動化することが必要である。従
来、重金属汚染物質を含有する焼却炉灰はポートランド
セメントとともに強固なコンクリート構造体を形成する
ための骨材として用いられていた。硬化したコンクリー
トの滲出特性は危険な廃棄物に対して要求される米国環
境保護庁の毒性滲出試験（ＥＰＡのＴＣＬＰ試験）を確
実に満たすものではないため、自由に廃棄されていた。
また、骨材として使用される灰は使用される特定の州に
おいて危険でないものとして分類されている。しかしな
がら、多くの場合、滲出性データは疑問であり、許容で
きる結果が得られたのは大量のコンクリートの充填で希
釈された結果である可能性もある。
鉛、水銀、カドミウムおよびクロム等の重金属を一般に
各々0.5 ％未満という少量含有している。処理または再
利用における空気および地下水の汚染を防止するために
は、これらの金属を不動化することが必要である。従
来、重金属汚染物質を含有する焼却炉灰はポートランド
セメントとともに強固なコンクリート構造体を形成する
ための骨材として用いられていた。硬化したコンクリー
トの滲出特性は危険な廃棄物に対して要求される米国環
境保護庁の毒性滲出試験（ＥＰＡのＴＣＬＰ試験）を確
実に満たすものではないため、自由に廃棄されていた。
また、骨材として使用される灰は使用される特定の州に
おいて危険でないものとして分類されている。しかしな
がら、多くの場合、滲出性データは疑問であり、許容で
きる結果が得られたのは大量のコンクリートの充填で希
釈された結果である可能性もある。
【０００３】また、添加物を加えた後およびバッチに混
合した後に溶融することにより、廃棄物質をガラスに転
換することも知られている。物質のうちのいくらかは溶
融物中に溶解し、すなわち化学的に分解し、残りは炉か
ら引き出された後に固化した時点でガラス中に強固に組
み込まれる。ガラスはその中に含有された成分の放出が
あるとしても少量であるように滲出が困難なものである
ことが好ましい。この結果、ガラスからさらに成形体を
製造することなく、廃棄が可能になる。また、ガラス化
により、廃棄物質の体積は20〜80％減少する。したがっ
て、埋立て式の廃棄の期限をかなり延長することができ
る。
合した後に溶融することにより、廃棄物質をガラスに転
換することも知られている。物質のうちのいくらかは溶
融物中に溶解し、すなわち化学的に分解し、残りは炉か
ら引き出された後に固化した時点でガラス中に強固に組
み込まれる。ガラスはその中に含有された成分の放出が
あるとしても少量であるように滲出が困難なものである
ことが好ましい。この結果、ガラスからさらに成形体を
製造することなく、廃棄が可能になる。また、ガラス化
により、廃棄物質の体積は20〜80％減少する。したがっ
て、埋立て式の廃棄の期限をかなり延長することができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、廃棄物
質をガラス化する際には問題があり、特に廃棄物質が高
濃度の塩化物、硫黄もしくは炭素類を含有している場合
に顕著になる。これらの問題は、このような物質が通
常、限られた範囲でしか溶融物に吸収されないという事
実に起因している。例えば、低濃度の塩化物を含有する
典型的な焼却炉灰は通常、高濃度のＣｌスクラッバ残渣
と結合される。この高濃度のＣｌスクラッバ残渣はＣａ
Ｏ注入スクラッバを使用する従来の焼却炉で生成される
ものであり、この結果得られる灰と残渣との混合物は15
％を超える塩化物を含有している。解放溶融操作におい
ては、通常、前記物質の存在によりＣｌ2 ，ＨＣｌ，Ｓ
ＯX ，ＣＯ等を含有し得る排気ガスが大量に生成すると
いう不都合が起きる。さらに、重金属およびアルカリ金
属類も気化してガラス溶融物から排気ガスに入る。この
ような余分な放出物が生成するため、精製および大規模
な排気ガス回収系が必要になり、かなりコストがかかる
ようになる。コールドクラウン溶融系は重金属の気化を
軽減するものであるが、以前として余分な塩素によって
ＨＣｌおよび揮発制金属塩化物の余分な気体生成が起こ
る。また、これらによって、バッチブリッジングおよび
ガスポケットの形成が生じ、バッチブランケット中に溶
融塩（例えばＣａＣｌ2 ）が形成されることもある。さ
らに、この結果得られる、Ｃｌ含量が10％を超えるガラ
スは究極的な耐酸性を許容値以下に減少させる。換言す
れば、従来、塩化物濃度の高い焼却炉灰はかなりのＣｌ
を除去することなしには溶融できず、コールドクラウン
溶融系で連続的に溶融することさえも不可能であった。
質をガラス化する際には問題があり、特に廃棄物質が高
濃度の塩化物、硫黄もしくは炭素類を含有している場合
に顕著になる。これらの問題は、このような物質が通
常、限られた範囲でしか溶融物に吸収されないという事
実に起因している。例えば、低濃度の塩化物を含有する
典型的な焼却炉灰は通常、高濃度のＣｌスクラッバ残渣
と結合される。この高濃度のＣｌスクラッバ残渣はＣａ
Ｏ注入スクラッバを使用する従来の焼却炉で生成される
ものであり、この結果得られる灰と残渣との混合物は15
％を超える塩化物を含有している。解放溶融操作におい
ては、通常、前記物質の存在によりＣｌ2 ，ＨＣｌ，Ｓ
ＯX ，ＣＯ等を含有し得る排気ガスが大量に生成すると
いう不都合が起きる。さらに、重金属およびアルカリ金
属類も気化してガラス溶融物から排気ガスに入る。この
ような余分な放出物が生成するため、精製および大規模
な排気ガス回収系が必要になり、かなりコストがかかる
ようになる。コールドクラウン溶融系は重金属の気化を
軽減するものであるが、以前として余分な塩素によって
ＨＣｌおよび揮発制金属塩化物の余分な気体生成が起こ
る。また、これらによって、バッチブリッジングおよび
ガスポケットの形成が生じ、バッチブランケット中に溶
融塩（例えばＣａＣｌ2 ）が形成されることもある。さ
らに、この結果得られる、Ｃｌ含量が10％を超えるガラ
スは究極的な耐酸性を許容値以下に減少させる。換言す
れば、従来、塩化物濃度の高い焼却炉灰はかなりのＣｌ
を除去することなしには溶融できず、コールドクラウン
溶融系で連続的に溶融することさえも不可能であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明は灰
の実際のガラス化中に余分な重金属含有放出物を生成す
ることなく、高濃度の塩化物を含有する焼却炉灰を除去
する方法を提供するものである。また、この環境的に安
全な焼却炉灰の廃棄方法は地方自治体の廃棄物燃焼場の
重金属類を含有する焼却炉灰を高温に加熱し、ガラス化
して均質な単相ガラスに変化させるガラス化工程を含む
ものである。
の実際のガラス化中に余分な重金属含有放出物を生成す
ることなく、高濃度の塩化物を含有する焼却炉灰を除去
する方法を提供するものである。また、この環境的に安
全な焼却炉灰の廃棄方法は地方自治体の廃棄物燃焼場の
重金属類を含有する焼却炉灰を高温に加熱し、ガラス化
して均質な単相ガラスに変化させるガラス化工程を含む
ものである。
【０００６】本発明によれば、まず、焼却炉灰もしくは
灰残渣混合物を、必要に応じて、灰のハロゲン含量が約
３重量％未満、炭素含量が約３重量％未満となるように
予備処理する。予備処理後、灰は乾燥し、次いで必要な
添加物と混合して、ガラス化されると優れた耐酸性を有
する均質な単相ガラスが形成されるようなガラス化可能
バッチを形成する。この耐酸性は95℃の５％ＨＣｌ溶液
中におけるガラスの重量損失が24時間で10.0 mg/cm2 以
下というものであり、このガラスは危険な金属もしくは
非金属類の滲出が最小もしくは非検出なものとなる。ま
た、このガラスの粘度は約1000〜1500℃の温度範囲にお
いて約1000ポイズ未満である。混合後、バッチは溶融物
を高温に加熱するコールドクラウン溶融工程を用いて連
続的にガラス化させる。通常80％に達するＰｂ，Ｃｄお
よびＺｎが揮発成分として失われるホットクラウンや解
放溶融工程と異なり、このコールドクラウン溶融工程中
には有意な揮発性重金属類が排気物として失われること
はない。
灰残渣混合物を、必要に応じて、灰のハロゲン含量が約
３重量％未満、炭素含量が約３重量％未満となるように
予備処理する。予備処理後、灰は乾燥し、次いで必要な
添加物と混合して、ガラス化されると優れた耐酸性を有
する均質な単相ガラスが形成されるようなガラス化可能
バッチを形成する。この耐酸性は95℃の５％ＨＣｌ溶液
中におけるガラスの重量損失が24時間で10.0 mg/cm2 以
下というものであり、このガラスは危険な金属もしくは
非金属類の滲出が最小もしくは非検出なものとなる。ま
た、このガラスの粘度は約1000〜1500℃の温度範囲にお
いて約1000ポイズ未満である。混合後、バッチは溶融物
を高温に加熱するコールドクラウン溶融工程を用いて連
続的にガラス化させる。通常80％に達するＰｂ，Ｃｄお
よびＺｎが揮発成分として失われるホットクラウンや解
放溶融工程と異なり、このコールドクラウン溶融工程中
には有意な揮発性重金属類が排気物として失われること
はない。
【０００７】これらの要求を満足する適当なガラスは重
量換算で約47〜76％のＳｉＯ2 、0.8 〜29％のＡｌ2 Ｏ
3 、3.4 〜33.0％のＣａＯ、０〜25％のＲ2 Ｏ（ただ
し、Ｒ2 ＯはＮａ2 Ｏ，Ｌｉ2 ＯおよびＫ2 Ｏからなる
群より選ばれたもの）、０〜５％のＦｅ2 Ｏ3 、０〜18
％のＢ2 Ｏ3 、０〜７％のＺｒＯ2 、０〜７％のＴｉＯ
2 、０〜10％のＭＯ（ただし、ＭＯはＭｇＯ，ＢａＯ，
ＺｎＯおよびＳｒＯからなる群より選ばれたもの）、Ｐ
ｂＯ，ＣｄＯ，Ｃｒ2 Ｏ3 ，ＣｕＯおよびＮｉＯからな
る群より選ばれた少なくとも１つの構成物０〜８％、お
よび０〜４％のＳＯ3 からなり、バッチのＣｌ＋Ｆは０
〜４％である。
量換算で約47〜76％のＳｉＯ2 、0.8 〜29％のＡｌ2 Ｏ
3 、3.4 〜33.0％のＣａＯ、０〜25％のＲ2 Ｏ（ただ
し、Ｒ2 ＯはＮａ2 Ｏ，Ｌｉ2 ＯおよびＫ2 Ｏからなる
群より選ばれたもの）、０〜５％のＦｅ2 Ｏ3 、０〜18
％のＢ2 Ｏ3 、０〜７％のＺｒＯ2 、０〜７％のＴｉＯ
2 、０〜10％のＭＯ（ただし、ＭＯはＭｇＯ，ＢａＯ，
ＺｎＯおよびＳｒＯからなる群より選ばれたもの）、Ｐ
ｂＯ，ＣｄＯ，Ｃｒ2 Ｏ3 ，ＣｕＯおよびＮｉＯからな
る群より選ばれた少なくとも１つの構成物０〜８％、お
よび０〜４％のＳＯ3 からなり、バッチのＣｌ＋Ｆは０
〜４％である。
【０００８】
【発明の作用および効果】この工程により、ガラスは化
学的に重金属をアモルファスなガラス構造内に組み込ん
で、存在する重金属を不動化する。すなわち、有毒な金
属はガラスのアモルファスマトリックス中に化学的に結
合されて不動化される。このようなガラス化によって灰
の体積は20〜80％減少するため、廃棄後に危険のない埋
立地におけるガラス生成物の保存性が高くなる。
学的に重金属をアモルファスなガラス構造内に組み込ん
で、存在する重金属を不動化する。すなわち、有毒な金
属はガラスのアモルファスマトリックス中に化学的に結
合されて不動化される。このようなガラス化によって灰
の体積は20〜80％減少するため、廃棄後に危険のない埋
立地におけるガラス生成物の保存性が高くなる。
【０００９】灰をガラス化することによって得られる経
済的および環境的な利点の１つは、工業もしくは建設に
適した商業的に有用な製品が形成できることである。灰
を含有する耐酸性ガラスの潜在的な利用分野にはタイ
ル、ファイバ、コンテナ、配管、アスファルト充填材、
建築用ブロック、フェンス材、および特殊セメントが含
まれる。
済的および環境的な利点の１つは、工業もしくは建設に
適した商業的に有用な製品が形成できることである。灰
を含有する耐酸性ガラスの潜在的な利用分野にはタイ
ル、ファイバ、コンテナ、配管、アスファルト充填材、
建築用ブロック、フェンス材、および特殊セメントが含
まれる。
【００１０】
【先行文献】ガラス化バッチ中への組込みによる焼却炉
灰の廃棄は既に米国特許第5,035,735 号(Pieper et a
l.) に示唆されている。この文献は環境的に危険な廃棄
物質をガラス化する方法を開示するものである。このガ
ラス化方法は溶融ガラス層の上にバッチ層を必要とする
ものであるが、さらにアルカリ塩もしくはアルカリ土類
塩のゴール層を溶融ガラス層とバッチ層との間に形成す
ることが必要である点で本発明とは異なっている。
灰の廃棄は既に米国特許第5,035,735 号(Pieper et a
l.) に示唆されている。この文献は環境的に危険な廃棄
物質をガラス化する方法を開示するものである。このガ
ラス化方法は溶融ガラス層の上にバッチ層を必要とする
ものであるが、さらにアルカリ塩もしくはアルカリ土類
塩のゴール層を溶融ガラス層とバッチ層との間に形成す
ることが必要である点で本発明とは異なっている。
【００１１】米国特許第5,041,398 号(Kauser et al.)
は別のフライアッシュ処理方法を開示するものである。
この文献に開示された方法は重金属化合物を灰を含有す
る溶液から沈殿させることによって分離するものであ
る。次いで、重金属化合物と残りの焼却炉灰部分は別々
にバッチ化された後、ガラス化される。この結果、ガラ
ス化されたガラスの最終体積は灰の最初の体積よりも大
きくなる。この文献とは異なり、本発明は重金属類が焼
却炉灰中に残留する方法を開示する。この混合物は次い
でバッチ化された後にガラス化され、この結果、ガラス
化されたガラスの体積はこの文献に開示されたものより
もずっと小さなものになる。
は別のフライアッシュ処理方法を開示するものである。
この文献に開示された方法は重金属化合物を灰を含有す
る溶液から沈殿させることによって分離するものであ
る。次いで、重金属化合物と残りの焼却炉灰部分は別々
にバッチ化された後、ガラス化される。この結果、ガラ
ス化されたガラスの最終体積は灰の最初の体積よりも大
きくなる。この文献とは異なり、本発明は重金属類が焼
却炉灰中に残留する方法を開示する。この混合物は次い
でバッチ化された後にガラス化され、この結果、ガラス
化されたガラスの体積はこの文献に開示されたものより
もずっと小さなものになる。
【００１２】英国特許出願第2,228,476A号は本発明と関
連しているものの、本発明に開示されたものとは明らか
に異なる基本的な生成物特性を有するものである。この
文献によれば、その工程によって形成された生成物は結
晶化しなければならない。これは本発明の完全にアモル
ファスな生成物とは正反対な要求である。換言すれば、
本発明は全体に均一な組成を有する均質なガラス成形体
を製造するものである。これに対して、この文献に開示
された工程で得られる組成物はガラス−セラミックに類
似したものであり、成形体は１つ以上の結晶相が残りの
ガラス室マトリックス中に含有された不均質な微細構造
を有している。したがって、この文献は少なくとも２つ
の滲出度を有する生成物を開示するものであるのに対
し、本発明は均質な単相ガラスの製造を保証することに
より、滲出度を厳密に制御することのできるガラス成形
体を製造するものである。
連しているものの、本発明に開示されたものとは明らか
に異なる基本的な生成物特性を有するものである。この
文献によれば、その工程によって形成された生成物は結
晶化しなければならない。これは本発明の完全にアモル
ファスな生成物とは正反対な要求である。換言すれば、
本発明は全体に均一な組成を有する均質なガラス成形体
を製造するものである。これに対して、この文献に開示
された工程で得られる組成物はガラス−セラミックに類
似したものであり、成形体は１つ以上の結晶相が残りの
ガラス室マトリックス中に含有された不均質な微細構造
を有している。したがって、この文献は少なくとも２つ
の滲出度を有する生成物を開示するものであるのに対
し、本発明は均質な単相ガラスの製造を保証することに
より、滲出度を厳密に制御することのできるガラス成形
体を製造するものである。
【００１３】欧州特許出願第0448174A1 号(Van Eggele
n) に開示された廃棄物質の処理方法は廃棄物質を原材
料に添加して廃棄物質が最終ガラス製品中に組み込まれ
たガラスを形成することからなる。本発明と異なり、こ
の文献はハロゲン化物および炭素の含量を減少させるた
めに焼却炉灰に対して通常必要とされる予備処理を教示
していない。また、この文献は本発明の主要な要求の１
つである、均質な単相ガラスの製造を保証することによ
って滲出度を厳格に制御することのできるガラス成形体
を製造することを教示しないものである。さらに、本発
明は優れた耐酸性を有するガラス成形体を開示する点で
もこの文献とは異なっている。
n) に開示された廃棄物質の処理方法は廃棄物質を原材
料に添加して廃棄物質が最終ガラス製品中に組み込まれ
たガラスを形成することからなる。本発明と異なり、こ
の文献はハロゲン化物および炭素の含量を減少させるた
めに焼却炉灰に対して通常必要とされる予備処理を教示
していない。また、この文献は本発明の主要な要求の１
つである、均質な単相ガラスの製造を保証することによ
って滲出度を厳格に制御することのできるガラス成形体
を製造することを教示しないものである。さらに、本発
明は優れた耐酸性を有するガラス成形体を開示する点で
もこの文献とは異なっている。
【００１４】米国特許第4,299,611 号(Penberthy) 、同
第4,661,291 号(Yamasaki et al.)、同第4,666,490 号
(Drake) 、同第4,678,493 号(Roberts et al.)、同第4,
988,376 号(Mason et al.)、同第5,024,556 号(Timmerm
an) 、同第5,164,008 号(Casey et al.)、同第5,177,30
5 号(Pichat)、同第5,188,649 号(Macedo et al.) 、同
第5,203,901 号(Suzuki et al.) はいずれかの形態によ
る廃棄物のガラス化に関する点で本発明に関連するが、
本発明を示唆するものではない。
第4,661,291 号(Yamasaki et al.)、同第4,666,490 号
(Drake) 、同第4,678,493 号(Roberts et al.)、同第4,
988,376 号(Mason et al.)、同第5,024,556 号(Timmerm
an) 、同第5,164,008 号(Casey et al.)、同第5,177,30
5 号(Pichat)、同第5,188,649 号(Macedo et al.) 、同
第5,203,901 号(Suzuki et al.) はいずれかの形態によ
る廃棄物のガラス化に関する点で本発明に関連するが、
本発明を示唆するものではない。
【００１５】
【実施例】本願明細書中において「焼却炉灰」とは焼却
炉灰のみからなる混合物、焼却炉灰とスクラッバ残渣と
の混合物、フライアッシュとボトムアッシュとの混合
物、もしくはこれらの組合せを意味し、これらは全て従
来の焼却炉で生成されるものである。
炉灰のみからなる混合物、焼却炉灰とスクラッバ残渣と
の混合物、フライアッシュとボトムアッシュとの混合
物、もしくはこれらの組合せを意味し、これらは全て従
来の焼却炉で生成されるものである。
【００１６】工程図（図１）に示すように、本発明の方
法の第１の工程は、灰が高濃度の塩化物を含有している
場合に脱塩素化して灰の塩素含量を３重量％未満とする
ことであった。一方、供給された灰が既に充分に低塩化
物（すなわち塩素含量が３重量％未満）のものであった
場合は脱塩素化は不要であり、そのまま必要に応じて適
当な添加物とともにバッチ化して所定のコールドクラウ
ンガラス化工程によってガラス化した。
法の第１の工程は、灰が高濃度の塩化物を含有している
場合に脱塩素化して灰の塩素含量を３重量％未満とする
ことであった。一方、供給された灰が既に充分に低塩化
物（すなわち塩素含量が３重量％未満）のものであった
場合は脱塩素化は不要であり、そのまま必要に応じて適
当な添加物とともにバッチ化して所定のコールドクラウ
ンガラス化工程によってガラス化した。
【００１７】いくつかの脱塩素化工程が使用可能であっ
たが、単純な水洗が灰から可溶性塩化物を除去するため
の好ましい方法であり、この際にｐＨ制御は伴っても伴
わなくてもよいものであった。いずれの脱塩素化工程を
使用するにせよ、得られる灰のＣｌ含量は約３重量％未
満となるようにした。他の脱塩素化工程としては以下の
ようなものが可能であった。
たが、単純な水洗が灰から可溶性塩化物を除去するため
の好ましい方法であり、この際にｐＨ制御は伴っても伴
わなくてもよいものであった。いずれの脱塩素化工程を
使用するにせよ、得られる灰のＣｌ含量は約３重量％未
満となるようにした。他の脱塩素化工程としては以下の
ようなものが可能であった。
【００１８】(1) 供給された灰を濃ＨＮＯ3 溶液に添加
してＣｌを酸化し、ＮＯＣｌ，Ｃｌ2 およびＨ2 Ｏを生
成して、これらを溶液中に残留させる一方、重金属を灰
中に残留させる。
してＣｌを酸化し、ＮＯＣｌ，Ｃｌ2 およびＨ2 Ｏを生
成して、これらを溶液中に残留させる一方、重金属を灰
中に残留させる。
【００１９】(2) 供給された灰をＮａＯＨ溶液に添加し
て重金属水酸化物を沈殿させる一方、Ｃｌを溶液中に残
留させる。
て重金属水酸化物を沈殿させる一方、Ｃｌを溶液中に残
留させる。
【００２０】(3) 供給された灰を水に添加してクエン酸
ナトリウムで処理してＮａＣｌ溶液を流出させる一方、
重金属を灰の一部となるクエン酸沈殿物として残留させ
る。
ナトリウムで処理してＮａＣｌ溶液を流出させる一方、
重金属を灰の一部となるクエン酸沈殿物として残留させ
る。
【００２１】いずれの方法においても溶液中に残るＣｌ
は灰沈殿物から分離し、沈殿物は乾燥した。乾燥した灰
は次いでガラスバッチの成分として使用し、このバッチ
は次いでガラス化し、供給された灰の重金属部分がアモ
ルファスガラス構造中に組み込まれるようにした。
は灰沈殿物から分離し、沈殿物は乾燥した。乾燥した灰
は次いでガラスバッチの成分として使用し、このバッチ
は次いでガラス化し、供給された灰の重金属部分がアモ
ルファスガラス構造中に組み込まれるようにした。
【００２２】表Ｉは米国環境保護庁より供給された焼却
炉灰の組成を示すものであり、この灰はＨＣｌ放出物を
制御するために石灰注入スクラッバを使用する従来の地
方自治体の固形廃棄物焼却炉に由来するものである。分
析された組成は前述の水洗脱塩素化の前（Ａ［／Ｂ］）
および後（Ａ［１およびＡ２／Ｂ１］）に対応する。分
析された組成の残りはほぼ水によって占められる。
炉灰の組成を示すものであり、この灰はＨＣｌ放出物を
制御するために石灰注入スクラッバを使用する従来の地
方自治体の固形廃棄物焼却炉に由来するものである。分
析された組成は前述の水洗脱塩素化の前（Ａ［／Ｂ］）
および後（Ａ［１およびＡ２／Ｂ１］）に対応する。分
析された組成の残りはほぼ水によって占められる。
【００２３】
【表１】
【００２４】好ましい水洗塩素化法においては、供給さ
れた約4.53〜5.44kg（10〜12ポンド）の塩化物に富んだ
灰（Ａ）をガラスシリンダ中で水体積／灰重量の比が
５：１となるように蒸留水と混合した。次いで、得られ
た灰溶液を「ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）」コートされた
回転刃付きの高速ミキサーで約15〜30分間、混合した。
その後、溶液は一晩静置した。静置後、約85％の洗浄水
を含有する放出物層を真空ポンプで吸引して除去した。
この放出物すなわち水相は大きな「ＢＵＣＨＮＥＲ（登
録商標）」漏斗を用いて「ＷＨＡＴＭＡＮ（登録商
標）」４１濾紙で濾過した。濾紙上に残留する灰残渣、
特に洗浄スラリー表面上に浮遊する焦げた紙残渣は同体
積の蒸留水とともに洗浄灰に戻した。濾液のｐＨは常に
12.1〜12.3の狭い範囲内にあった。
れた約4.53〜5.44kg（10〜12ポンド）の塩化物に富んだ
灰（Ａ）をガラスシリンダ中で水体積／灰重量の比が
５：１となるように蒸留水と混合した。次いで、得られ
た灰溶液を「ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）」コートされた
回転刃付きの高速ミキサーで約15〜30分間、混合した。
その後、溶液は一晩静置した。静置後、約85％の洗浄水
を含有する放出物層を真空ポンプで吸引して除去した。
この放出物すなわち水相は大きな「ＢＵＣＨＮＥＲ（登
録商標）」漏斗を用いて「ＷＨＡＴＭＡＮ（登録商
標）」４１濾紙で濾過した。濾紙上に残留する灰残渣、
特に洗浄スラリー表面上に浮遊する焦げた紙残渣は同体
積の蒸留水とともに洗浄灰に戻した。濾液のｐＨは常に
12.1〜12.3の狭い範囲内にあった。
【００２５】湿った灰は次いで再び水と混合した。この
第２の水洗には同様の５：１の水／灰比と攪拌手法を用
いた。ここでも灰を静置したが、その時間は４時間であ
り、得られたスラリーは前述のように濾過した。第１の
洗浄と同様に、約85〜87％の添加水が回収され、濾液の
ｐＨは12.1〜12.3の狭い範囲内にあった。最終的な湿っ
た灰は約13％の洗浄工程で添加された水を含有してお
り、得られた洗浄された灰のＣｌ含量は３重量％未満で
あった。
第２の水洗には同様の５：１の水／灰比と攪拌手法を用
いた。ここでも灰を静置したが、その時間は４時間であ
り、得られたスラリーは前述のように濾過した。第１の
洗浄と同様に、約85〜87％の添加水が回収され、濾液の
ｐＨは12.1〜12.3の狭い範囲内にあった。最終的な湿っ
た灰は約13％の洗浄工程で添加された水を含有してお
り、得られた洗浄された灰のＣｌ含量は３重量％未満で
あった。
【００２６】湿った灰は次いで「ＰＹＲＥＸ（登録商
標）」ビーカーに移し、一晩、200 ℃の頑丈なオーブン
内で乾燥した。乾燥した灰はその後、500 ℃で16時間熱
処理した。乾燥とか焼を組み合わせて余分な水分を除去
し、炭素含量を３％未満に減少させた。か焼工程におい
ては存在する水銀化合物が450 ℃未満で分解して揮発性
の金属水銀に変化するため、洗浄灰から水銀が除去され
る。この水銀はガスを活性炭担体もしくはペレットに吸
着させることによって回収でき、またガス流から凝縮に
よって回収することもできる。
標）」ビーカーに移し、一晩、200 ℃の頑丈なオーブン
内で乾燥した。乾燥した灰はその後、500 ℃で16時間熱
処理した。乾燥とか焼を組み合わせて余分な水分を除去
し、炭素含量を３％未満に減少させた。か焼工程におい
ては存在する水銀化合物が450 ℃未満で分解して揮発性
の金属水銀に変化するため、洗浄灰から水銀が除去され
る。この水銀はガスを活性炭担体もしくはペレットに吸
着させることによって回収でき、またガス流から凝縮に
よって回収することもできる。
【００２７】２つの水洗工程に続いて、洗浄スラリーか
ら灰を濾別するために用いた全ての濾紙を収集して100
℃で16時間乾燥した。その後、濾紙を秤量して当初の濾
紙に対して蓄積した灰残渣を測定した。２度の水洗によ
り、87.2g の灰残渣が濾紙に保持された。大規模の溶融
においては濾紙および灰を単純にガラス化用の灰に戻す
ように添加することにより、他の処理工程が必要となる
廃棄物流の形成を防止することができた。また、濾紙を
500 ℃で焦がし、灰残渣を灰の流れに戻すこともでき
た。
ら灰を濾別するために用いた全ての濾紙を収集して100
℃で16時間乾燥した。その後、濾紙を秤量して当初の濾
紙に対して蓄積した灰残渣を測定した。２度の水洗によ
り、87.2g の灰残渣が濾紙に保持された。大規模の溶融
においては濾紙および灰を単純にガラス化用の灰に戻す
ように添加することにより、他の処理工程が必要となる
廃棄物流の形成を防止することができた。また、濾紙を
500 ℃で焦がし、灰残渣を灰の流れに戻すこともでき
た。
【００２８】純水による灰の洗浄により塩化物の大部分
は除去できるが、洗浄放出物にはいくらかのＰｂおよび
Ｃｄが流出する。鉛およびカドミウムの水酸化物はｐＨ
＝７〜10においてＰｂ（ＯＨ）2 およびＣｄ（ＯＨ）2
の性質の含水の酸化物沈殿物として存在し、ｐＨがこれ
より上昇すると溶液中に溶解するものである。したがっ
て、水洗中のｐＨは12を超えていたため、鉛およびカド
ミウムの水酸化物は以下の反応により、少なくとも部分
的に可溶化した。
は除去できるが、洗浄放出物にはいくらかのＰｂおよび
Ｃｄが流出する。鉛およびカドミウムの水酸化物はｐＨ
＝７〜10においてＰｂ（ＯＨ）2 およびＣｄ（ＯＨ）2
の性質の含水の酸化物沈殿物として存在し、ｐＨがこれ
より上昇すると溶液中に溶解するものである。したがっ
て、水洗中のｐＨは12を超えていたため、鉛およびカド
ミウムの水酸化物は以下の反応により、少なくとも部分
的に可溶化した。
【００２９】
【化１】
【００３０】いくつかの金属類が水洗放出物中に流出し
たことを確認するため、約453g（１ポンド）の供給され
た灰組成物を水洗法で脱塩素化した。第１および第２の
洗浄における放出水中のＰｄおよびＣｄ含量を測定した
ところ、以下の通りであった。
たことを確認するため、約453g（１ポンド）の供給され
た灰組成物を水洗法で脱塩素化した。第１および第２の
洗浄における放出水中のＰｄおよびＣｄ含量を測定した
ところ、以下の通りであった。
【００３１】
【表２】
【００３２】最終的な乾燥灰のＣｄＯ含量は0.033 ％、
ＰｂＯ含量は0.383 ％であった。
ＰｂＯ含量は0.383 ％であった。
【００３３】しかしながら、この鉛およびカドミウムは
放出物を10モル硝酸で処理することによって洗浄放出物
から回収することができる。重金属を水酸化物として回
収するため、洗浄物のｐＨは約９〜10に調節する。ｐＨ
を調節するためには1000mlの放出物に対してわずか３ml
の濃硝酸が必要となるに過ぎない。溶液は次いで80℃に
加熱して沈殿物を分解させ、鉛−カドミウム類を濾別除
去する。沈殿後に得られる放出物の鉛含量は0.1ppm未
満、カドミウム含量も0.1ppm未満である。鉛／カドミウ
ム沈殿物はその後、ガラス化用の洗浄灰に戻すことがで
きる。作業用のｐＨ範囲ではＺｎ，Ｃｕ，ＣｒおよびＮ
ｉの水酸化物も沈殿し、痕跡量はＰｂおよびＣｄ沈殿物
についても存在することが認められる。しかしながら、
これらの金属は痕跡量で存在するため、これまで洗浄廃
棄物流中では分析されていなかった。洗浄放出物を７日
間放置すると、当初形成された綿状沈殿物の密集化によ
って全ての残留重金属が沈殿する。この結果得られる洗
浄放出物のＰｂ濃度は２ppm未満、Ｃｄ濃度は0.02ppm
未満となる。
放出物を10モル硝酸で処理することによって洗浄放出物
から回収することができる。重金属を水酸化物として回
収するため、洗浄物のｐＨは約９〜10に調節する。ｐＨ
を調節するためには1000mlの放出物に対してわずか３ml
の濃硝酸が必要となるに過ぎない。溶液は次いで80℃に
加熱して沈殿物を分解させ、鉛−カドミウム類を濾別除
去する。沈殿後に得られる放出物の鉛含量は0.1ppm未
満、カドミウム含量も0.1ppm未満である。鉛／カドミウ
ム沈殿物はその後、ガラス化用の洗浄灰に戻すことがで
きる。作業用のｐＨ範囲ではＺｎ，Ｃｕ，ＣｒおよびＮ
ｉの水酸化物も沈殿し、痕跡量はＰｂおよびＣｄ沈殿物
についても存在することが認められる。しかしながら、
これらの金属は痕跡量で存在するため、これまで洗浄廃
棄物流中では分析されていなかった。洗浄放出物を７日
間放置すると、当初形成された綿状沈殿物の密集化によ
って全ての残留重金属が沈殿する。この結果得られる洗
浄放出物のＰｂ濃度は２ppm未満、Ｃｄ濃度は0.02ppm
未満となる。
【００３４】また、流出した重金属を沈殿させるために
硝酸を添加する余分な工程を行うことに代え、第１およ
び第２の水洗の双方におけるｐＨを9.0 〜9.5 の間に維
持しすることも可能であった。この結果、ＰｂおよびＣ
ｄの大部分は水酸化物として保持され、したがって、水
相の一部として濾過されるように溶液中に溶解すること
なく、灰の一部となった。ここでも、これを確認するた
め、約453g（１ポンド）の灰サンプルを用い、ｐＨを適
切な範囲内に保持しながら脱塩素化を行った。５倍量(2
270ml)の水の添加後、溶液のｐＨをほぼ9.5 〜10.0に維
持するには150ml の濃ＨＮＯ3 溶液（70.3重量％ＨＮＯ
3 ）が必要であった。前述のような灰と沈殿物の濾過を
行った後、9.5 〜10.0のｐＨを維持するのに必要なわず
か２〜３mlの濃ＨＮＯ3 溶液を用いて第２の洗浄を行っ
た。各放出物中の重金属イオン濃度の測定値は以下の通
りであった。
硝酸を添加する余分な工程を行うことに代え、第１およ
び第２の水洗の双方におけるｐＨを9.0 〜9.5 の間に維
持しすることも可能であった。この結果、ＰｂおよびＣ
ｄの大部分は水酸化物として保持され、したがって、水
相の一部として濾過されるように溶液中に溶解すること
なく、灰の一部となった。ここでも、これを確認するた
め、約453g（１ポンド）の灰サンプルを用い、ｐＨを適
切な範囲内に保持しながら脱塩素化を行った。５倍量(2
270ml)の水の添加後、溶液のｐＨをほぼ9.5 〜10.0に維
持するには150ml の濃ＨＮＯ3 溶液（70.3重量％ＨＮＯ
3 ）が必要であった。前述のような灰と沈殿物の濾過を
行った後、9.5 〜10.0のｐＨを維持するのに必要なわず
か２〜３mlの濃ＨＮＯ3 溶液を用いて第２の洗浄を行っ
た。各放出物中の重金属イオン濃度の測定値は以下の通
りであった。
【００３５】
【表３】
【００３６】Ｚｎ，ＣｕおよびＣｒ等、灰中に存在する
他の重金属イオンは放出物に主要な問題とならないよう
な少量で存在するに過ぎない。この工程後の乾燥灰は0.
048％のＣｄＯと0.728 ％のＰｂＯを含有していた。
他の重金属イオンは放出物に主要な問題とならないよう
な少量で存在するに過ぎない。この工程後の乾燥灰は0.
048％のＣｄＯと0.728 ％のＰｂＯを含有していた。
【００３７】灰からの重金属の溶解を低減するための他
の方法はシュウ酸（Ｈ2 Ｃ2 Ｏ4 ）を第１および第２の
洗浄水に添加することからなる。シュウ酸は灰重量の1.
5 ％となる量で添加する。この結果、洗浄放出物中に残
留する重金属は全て不溶性シュウ酸塩類として沈殿し、
灰残渣とともに残留する。残留するシュウ酸は水性放出
物の流れの中に溶解したままとなる。必要であれば、シ
ュウ酸の添加および沈殿の完了後に１モルＮａＯＨ溶液
の添加によってｐＨを9.5 に回復させる。第１および第
２の洗浄における洗浄放出物中におけるＰｂおよびＣｄ
類の濃度の測定値は以下の通りであった。
の方法はシュウ酸（Ｈ2 Ｃ2 Ｏ4 ）を第１および第２の
洗浄水に添加することからなる。シュウ酸は灰重量の1.
5 ％となる量で添加する。この結果、洗浄放出物中に残
留する重金属は全て不溶性シュウ酸塩類として沈殿し、
灰残渣とともに残留する。残留するシュウ酸は水性放出
物の流れの中に溶解したままとなる。必要であれば、シ
ュウ酸の添加および沈殿の完了後に１モルＮａＯＨ溶液
の添加によってｐＨを9.5 に回復させる。第１および第
２の洗浄における洗浄放出物中におけるＰｂおよびＣｄ
類の濃度の測定値は以下の通りであった。
【００３８】
【表４】
【００３９】灰中に残留する金属シュウ酸塩は500 ℃の
乾燥工程によって分解する。したがって、灰のガラス化
および透明ガラス製造に干渉するような残渣炭素は残存
しない。
乾燥工程によって分解する。したがって、灰のガラス化
および透明ガラス製造に干渉するような残渣炭素は残存
しない。
【００４０】供給された状態および脱塩素化の結果のい
ずれにせよ、ガラス化すべき灰の塩化物含量が３重量％
未満である場合には灰を乾燥してバッチ用の灰組成物を
測定するために再度分析を行った。分析された灰組成に
応じて、適切なガラスを製造するために必要であれば、
添加物の種類および量を決定した。灰に添加する添加物
の選択および濃度の制御を注意深く行って、得られるガ
ラスバッチが容易にガラス化でき、適切な速度で成形か
つ導出され得るようにした。また、ガラスバッチはガラ
ス化によって優れた耐酸性を有する単相ガラスを形成す
るものでなければならない。特にこの耐酸性は95℃の５
％ＨＣｌ溶液に24時間浸漬した際のガラスの重量損失が
10.0 mg/cm2 以下、好ましくはさらに低いものである。
これらのガラスの粘度は1000〜1500℃の温度範囲内で約
1000ポイズであることが好ましい。このような粘度であ
れば、いかなる型のコールドクラウン溶融工程中におい
てもガラスは溶融機から連続的に導出することが可能で
ある。この粘度は特に大量の焼却炉灰のガラス化に使用
される例えば「ＶＥＲＭＥＬ（登録商標）」型のコール
ドクラウン溶融機のような大規模なコールドクラウン溶
融工程に必要となるものである。また、灰の組成が所定
のガラスの範囲内にあれば、添加物を不要とすることも
できた。
ずれにせよ、ガラス化すべき灰の塩化物含量が３重量％
未満である場合には灰を乾燥してバッチ用の灰組成物を
測定するために再度分析を行った。分析された灰組成に
応じて、適切なガラスを製造するために必要であれば、
添加物の種類および量を決定した。灰に添加する添加物
の選択および濃度の制御を注意深く行って、得られるガ
ラスバッチが容易にガラス化でき、適切な速度で成形か
つ導出され得るようにした。また、ガラスバッチはガラ
ス化によって優れた耐酸性を有する単相ガラスを形成す
るものでなければならない。特にこの耐酸性は95℃の５
％ＨＣｌ溶液に24時間浸漬した際のガラスの重量損失が
10.0 mg/cm2 以下、好ましくはさらに低いものである。
これらのガラスの粘度は1000〜1500℃の温度範囲内で約
1000ポイズであることが好ましい。このような粘度であ
れば、いかなる型のコールドクラウン溶融工程中におい
てもガラスは溶融機から連続的に導出することが可能で
ある。この粘度は特に大量の焼却炉灰のガラス化に使用
される例えば「ＶＥＲＭＥＬ（登録商標）」型のコール
ドクラウン溶融機のような大規模なコールドクラウン溶
融工程に必要となるものである。また、灰の組成が所定
のガラスの範囲内にあれば、添加物を不要とすることも
できた。
【００４１】ガラス組成をバッチ化して灰のガラス化の
ために使用できるガラス組成は一般にＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ
3 −ＳｉＯ2 ガラス系内に認められた。この系内のガラ
スは広範な溶融性、粘度、および前述の優れた耐酸性を
有していた。特にこれらのガラスの組成範囲を重量％で
表IIに示す。
ために使用できるガラス組成は一般にＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ
3 −ＳｉＯ2 ガラス系内に認められた。この系内のガラ
スは広範な溶融性、粘度、および前述の優れた耐酸性を
有していた。特にこれらのガラスの組成範囲を重量％で
表IIに示す。
【００４２】
【表５】
【００４３】この組成におけるＲ2 Ｏはアルカリ金属酸
化物すなわち、Ｌｉ2 Ｏ，Ｎａ2 Ｏ，およびＫ2 Ｏから
なる群より選ばれる。焼却炉灰をバッチ中の成分とした
場合、これら焼却炉灰残渣中に通常認められる典型的な
アルカリ（特にＮａ2 ＯおよびＫ2 Ｏ）の値により、ア
ルカリ含量は通常１〜５重量％以上となる。また、１重
量％以下のＭＯ（ただし、ＭＯはＭｇＯ，ＳｒＯまたは
ＢａＯ）もＣａＯとともに、もしくはその代りにガラス
組成に組み込むことができる。耐酸性を保持するために
はアルカリおよびアルカリ土類金属の合計量は38％を超
えないことが好ましい。ガラスはさらにガラスバッチ重
量の８％以下のＰｂＯ，ＣｄＯ，Ｃｒ2Ｏ3 ，Ｍｏ
Ｏ3 ，およびＮｉＯといった多くの成分を含んでもよ
い。焼却炉灰がバッチ材料として使用される場合、得ら
れるガラスバッチは通常、これらの成分を各々0.5 重量
％未満含有するものとなる。また、塩化物および弗化物
はガラスバッチ中に３％以下存在していてもよく、ＳＯ
3 は1.5 ％以下存在していてもよい。
化物すなわち、Ｌｉ2 Ｏ，Ｎａ2 Ｏ，およびＫ2 Ｏから
なる群より選ばれる。焼却炉灰をバッチ中の成分とした
場合、これら焼却炉灰残渣中に通常認められる典型的な
アルカリ（特にＮａ2 ＯおよびＫ2 Ｏ）の値により、ア
ルカリ含量は通常１〜５重量％以上となる。また、１重
量％以下のＭＯ（ただし、ＭＯはＭｇＯ，ＳｒＯまたは
ＢａＯ）もＣａＯとともに、もしくはその代りにガラス
組成に組み込むことができる。耐酸性を保持するために
はアルカリおよびアルカリ土類金属の合計量は38％を超
えないことが好ましい。ガラスはさらにガラスバッチ重
量の８％以下のＰｂＯ，ＣｄＯ，Ｃｒ2Ｏ3 ，Ｍｏ
Ｏ3 ，およびＮｉＯといった多くの成分を含んでもよ
い。焼却炉灰がバッチ材料として使用される場合、得ら
れるガラスバッチは通常、これらの成分を各々0.5 重量
％未満含有するものとなる。また、塩化物および弗化物
はガラスバッチ中に３％以下存在していてもよく、ＳＯ
3 は1.5 ％以下存在していてもよい。
【００４４】適当なバッチを得た後、ガラス化する前に
30分間乱流混合した。バッチには特に硝酸塩を添加して
溶融物のために酸化雰囲気を確保した。これはガラスも
しくはバッチブランケット中における溶融金属の形成を
防止するために重要であった。
30分間乱流混合した。バッチには特に硝酸塩を添加して
溶融物のために酸化雰囲気を確保した。これはガラスも
しくはバッチブランケット中における溶融金属の形成を
防止するために重要であった。
【００４５】図２は実験室規模の溶融に用いられる、溶
融ユニットと放出物回収系を備えたコールドクラウン系
を示すものである。溶融ユニットはグロバー加熱ボック
ス炉中の５リットル容積シリカるつぼからなる。るつぼ
の下半分のみを加熱してバッチコールドクラウンの保持
を可能にし、典型的な商業的コールドクラウン溶融系を
模倣した。炉およびるつぼは溶融に先立って24時間1400
℃に予備加熱し、るつぼの安定性を確保した。バッチ混
合物を炉に添加した後、放出物処理系に接続された「Ｐ
ＹＲＥＸ（登録商標）」ガラス製キャノピーをるつぼ上
に載置してガスおよび粒子が最大限回収できるようにし
た。バッチの追加の際にはキャノピーをるつぼの真上で
上げ下げして、この工程における放出物の流出を最低限
にした。大規模な試験操作においてはバッチ供給も閉鎖
系の一部となることは明らかである。ガラスはるつぼ底
部の約３mm（1/8 インチ）のオリフィスを通して溶融機
から導出した。オリフィスは水冷ステンレス鋼プラグで
開閉してガラスの導出を制御した。ガラスは1400℃で効
率的に溶融した。これが好ましい溶融温度であるが、ガ
ラスは1350〜1550℃の温度範囲のどこでも溶融可能であ
った。コールドクラウン溶融の効率性は、重金属がガラ
スおよびバッチブラケット中に99.99 ％以上のレベルで
保持されたという事実により確認された。
融ユニットと放出物回収系を備えたコールドクラウン系
を示すものである。溶融ユニットはグロバー加熱ボック
ス炉中の５リットル容積シリカるつぼからなる。るつぼ
の下半分のみを加熱してバッチコールドクラウンの保持
を可能にし、典型的な商業的コールドクラウン溶融系を
模倣した。炉およびるつぼは溶融に先立って24時間1400
℃に予備加熱し、るつぼの安定性を確保した。バッチ混
合物を炉に添加した後、放出物処理系に接続された「Ｐ
ＹＲＥＸ（登録商標）」ガラス製キャノピーをるつぼ上
に載置してガスおよび粒子が最大限回収できるようにし
た。バッチの追加の際にはキャノピーをるつぼの真上で
上げ下げして、この工程における放出物の流出を最低限
にした。大規模な試験操作においてはバッチ供給も閉鎖
系の一部となることは明らかである。ガラスはるつぼ底
部の約３mm（1/8 インチ）のオリフィスを通して溶融機
から導出した。オリフィスは水冷ステンレス鋼プラグで
開閉してガラスの導出を制御した。ガラスは1400℃で効
率的に溶融した。これが好ましい溶融温度であるが、ガ
ラスは1350〜1550℃の温度範囲のどこでも溶融可能であ
った。コールドクラウン溶融の効率性は、重金属がガラ
スおよびバッチブラケット中に99.99 ％以上のレベルで
保持されたという事実により確認された。
【００４６】コールドクラウンガラス化工程では排気が
発生するため、典型的な商業的スクラッバ系に類似した
放出物回収系（図２）が必要であった。この系はバッチ
ブラケットおよびるつぼを完全に包む「ＰＹＲＥＸ（登
録商標）」ガラス製キャノピーからなるものであった。
ほぼ全ての放出ガスはキャノピーから集塵系に送られ
た。ガスおよびあらゆる粒子は次いで、ガスの中性化を
助長する水、水、および1.2 モルのＮａＯＨ溶液からな
る集塵溶液に順に晒される。集塵系の最後の要素は活性
炭フィルターからなる。集塵系に送られる空気流は約2
1.9ｍ3 ／分（約775 立方フィート／分）に維持した。
バッチに由来する放出ガスの温度は一般に150 ℃未満で
あった。また、２つの水による集塵器は氷浴（０℃）に
保持し、ガス、特にＨＣｌの溶解性を高めた。これはバ
ッチ由来の揮発性酸性放出物が一般に冷水に対して極め
て高い溶解性を有しているために行ったものである。
発生するため、典型的な商業的スクラッバ系に類似した
放出物回収系（図２）が必要であった。この系はバッチ
ブラケットおよびるつぼを完全に包む「ＰＹＲＥＸ（登
録商標）」ガラス製キャノピーからなるものであった。
ほぼ全ての放出ガスはキャノピーから集塵系に送られ
た。ガスおよびあらゆる粒子は次いで、ガスの中性化を
助長する水、水、および1.2 モルのＮａＯＨ溶液からな
る集塵溶液に順に晒される。集塵系の最後の要素は活性
炭フィルターからなる。集塵系に送られる空気流は約2
1.9ｍ3 ／分（約775 立方フィート／分）に維持した。
バッチに由来する放出ガスの温度は一般に150 ℃未満で
あった。また、２つの水による集塵器は氷浴（０℃）に
保持し、ガス、特にＨＣｌの溶解性を高めた。これはバ
ッチ由来の揮発性酸性放出物が一般に冷水に対して極め
て高い溶解性を有しているために行ったものである。
【００４７】供給された焼却炉灰のガラス化に由来する
主要なガス状放出物にはＨ2 Ｏ，ＮＯX ，ＣＯ2 ，ＳＯ
X およびＨＣｌ（バッチ中に塩化物が残留している場
合）が含まれていた。ＨＣｌは水およびＮａＯＨ集塵器
中に溶解した。ＳＯX ，ＮＯX，およびＣＯ2 は極めて
酸性度が高いのにもかかわらず、冷水にはわずかしか溶
解しなかった。ＮＯ2 は中性化中に生じるＮＯ2 1-およ
びＮＯ3 1-への不均化のためにＮａＯＨに対しても緩慢
にしか反応しなかった。かなりの量のＮＯX ガスが排気
工程中に流出した。充分な量のＳＯX が集塵器を経て導
出され、活性炭吸着器上に硫黄沈殿物が形成された。こ
れはＳＯX 類の強力な酸化反応と活性炭の強力な還元性
による酸化還元反応の結果であった。
主要なガス状放出物にはＨ2 Ｏ，ＮＯX ，ＣＯ2 ，ＳＯ
X およびＨＣｌ（バッチ中に塩化物が残留している場
合）が含まれていた。ＨＣｌは水およびＮａＯＨ集塵器
中に溶解した。ＳＯX ，ＮＯX，およびＣＯ2 は極めて
酸性度が高いのにもかかわらず、冷水にはわずかしか溶
解しなかった。ＮＯ2 は中性化中に生じるＮＯ2 1-およ
びＮＯ3 1-への不均化のためにＮａＯＨに対しても緩慢
にしか反応しなかった。かなりの量のＮＯX ガスが排気
工程中に流出した。充分な量のＳＯX が集塵器を経て導
出され、活性炭吸着器上に硫黄沈殿物が形成された。こ
れはＳＯX 類の強力な酸化反応と活性炭の強力な還元性
による酸化還元反応の結果であった。
【００４８】しかしながら、バッチ混合物のガラス化中
には痕跡量の揮発性重金属（Ｐｂ，Ｃｄ，Ｃｒ，Ｚｎ）
しか集塵器中には認められなかった。典型的にはこれら
全ての重金属は総バッチに対して合計量でわずか0.01〜
0.5 ％しか集塵器中には認められなかった。しかしなが
ら、活性炭集塵器上には有意な濃度の重金属は認められ
なかった。これはコールドクラウン溶融系における重金
属の保持性を明らかに確証させるものである。当初の灰
中に存在するいかなるＨｇ（１ppm 未満）も洗浄された
灰の熱処理（か焼）中に完全に除去されたことが認めら
れる。また、ガラス化処理中にはバッチの塵清掃処理手
段が設けられていないためにバッチ粒子のいくらかが集
塵溶液中に導出されたことも認められる。るつぼへのバ
ッチ充填中に、また、バッチからの蒸留される蒸気に由
来して、バッチ材料のいくらかはキャノピー表面上に吸
着された。実用上、この現象は従来の湿潤化手順および
バッチ調製によって最小限にすることができる。
には痕跡量の揮発性重金属（Ｐｂ，Ｃｄ，Ｃｒ，Ｚｎ）
しか集塵器中には認められなかった。典型的にはこれら
全ての重金属は総バッチに対して合計量でわずか0.01〜
0.5 ％しか集塵器中には認められなかった。しかしなが
ら、活性炭集塵器上には有意な濃度の重金属は認められ
なかった。これはコールドクラウン溶融系における重金
属の保持性を明らかに確証させるものである。当初の灰
中に存在するいかなるＨｇ（１ppm 未満）も洗浄された
灰の熱処理（か焼）中に完全に除去されたことが認めら
れる。また、ガラス化処理中にはバッチの塵清掃処理手
段が設けられていないためにバッチ粒子のいくらかが集
塵溶液中に導出されたことも認められる。るつぼへのバ
ッチ充填中に、また、バッチからの蒸留される蒸気に由
来して、バッチ材料のいくらかはキャノピー表面上に吸
着された。実用上、この現象は従来の湿潤化手順および
バッチ調製によって最小限にすることができる。
【００４９】前述の範囲内にある全てのガラスは効率的
な電気溶融に必要な抵抗性をも有しており、前述の抵抗
加熱にはいかなる心配もないものと予想される。例え
ば、これらのバッチ化したガラスは所望の電気溶融を行
う「ＶＥＲＭＥＬ（登録商標）」型のコールドクラウン
溶融機中で溶融することができた。
な電気溶融に必要な抵抗性をも有しており、前述の抵抗
加熱にはいかなる心配もないものと予想される。例え
ば、これらのバッチ化したガラスは所望の電気溶融を行
う「ＶＥＲＭＥＬ（登録商標）」型のコールドクラウン
溶融機中で溶融することができた。
【００５０】焼却炉灰およびボトムアッシュは危険なも
のもそうでないものもガラス化が可能であると予想され
る。なぜなら、重金属含量には主要な基本組成の違いが
なく、ＳｉＯ2 ，ＣａＯ，Ｎａ2 Ｏ等、存在する主要な
ガラス形成成分は殆ど添加物を添加することなく、ソー
ダ石灰型ガラスの溶融に利用できるものと考えられるか
らである。
のもそうでないものもガラス化が可能であると予想され
る。なぜなら、重金属含量には主要な基本組成の違いが
なく、ＳｉＯ2 ，ＣａＯ，Ｎａ2 Ｏ等、存在する主要な
ガラス形成成分は殆ど添加物を添加することなく、ソー
ダ石灰型ガラスの溶融に利用できるものと考えられるか
らである。
【００５１】ガラス化後、この組成範囲にあるガラスは
極めて不活性であり、滲出度も極めて低く、耐酸性はＥ
ＰＡのＴＣＬＰ標準によって定められた許容値よりもか
なり低いものであった。米国環境保護庁により確立され
たこの試験はフェデラルレジスタの1990年３月29日号(5
5FR11798) で発表され、1990年６月29日号(55FR26986)
で改定された。実際のＴＣＬＰ試験は発表された規則の
別紙IIに示され、「毒性滲出試験（ＴＣＬＰ）方法131
1」と題されている。本発明者によりここに記載され使
用された耐酸性標準はＴＣＬＰ試験を満たす可能性の概
算として用いた。耐酸性試験はより迅速で安価なもので
ある。95℃の５％ＨＣｌ溶液に24時間浸漬した際の重量
損失が10.0 mg/cm2 以下である全てのガラスはより緩和
なＴＣＬＰの標準を容易に満たすものである。ここで報
告した耐酸性は全てこれらの条件における重量損失( g/
cm2 ) を示すものである。
極めて不活性であり、滲出度も極めて低く、耐酸性はＥ
ＰＡのＴＣＬＰ標準によって定められた許容値よりもか
なり低いものであった。米国環境保護庁により確立され
たこの試験はフェデラルレジスタの1990年３月29日号(5
5FR11798) で発表され、1990年６月29日号(55FR26986)
で改定された。実際のＴＣＬＰ試験は発表された規則の
別紙IIに示され、「毒性滲出試験（ＴＣＬＰ）方法131
1」と題されている。本発明者によりここに記載され使
用された耐酸性標準はＴＣＬＰ試験を満たす可能性の概
算として用いた。耐酸性試験はより迅速で安価なもので
ある。95℃の５％ＨＣｌ溶液に24時間浸漬した際の重量
損失が10.0 mg/cm2 以下である全てのガラスはより緩和
なＴＣＬＰの標準を容易に満たすものである。ここで報
告した耐酸性は全てこれらの条件における重量損失( g/
cm2 ) を示すものである。
【００５２】ここで説明された本発明の工程は実験室規
模で行われたものだけであるが、脱塩素化工程およびガ
ラス形成はいずれも商業規模で用いることができること
が認められる。例えば、前述の工程を通じて説明された
「ＶＥＲＭＥＬ（登録商標）」型のコールドクラウン溶
融機は典型的な商業的溶融系として考えられるものの１
例である。
模で行われたものだけであるが、脱塩素化工程およびガ
ラス形成はいずれも商業規模で用いることができること
が認められる。例えば、前述の工程を通じて説明された
「ＶＥＲＭＥＬ（登録商標）」型のコールドクラウン溶
融機は典型的な商業的溶融系として考えられるものの１
例である。
【００５３】実施例 実施例１〜３ 表III は５種類のほぼ塩化物および炭素を含まない灰の
分析組成を重量部で示すものである。灰Ｃ，ＤおよびＥ
はいかなる添加物も必要とせずに所望のガラスが製造で
きるものであり、したがって、それだけでガラスバッチ
を形成した。表IVはガラス化の前にバッチ化されたこれ
ら３種類の灰のガラス組成を重量％で示すものである。
ここに示す３種類の重金属、すなわちカドミウム（mg/L
Ｃｄ）、クロミウム（mg/L Ｃｒ）、鉛（mg/L Ｐ
ｂ）のＴＣＬＰ試験結果は95℃の５％ＨＣｌ溶液に24時
間浸漬した際の重量損失が10.0 mg/cm2 であるような典
型的なガラスの有する滲出度よりもはるかに低いもので
ある。
分析組成を重量部で示すものである。灰Ｃ，ＤおよびＥ
はいかなる添加物も必要とせずに所望のガラスが製造で
きるものであり、したがって、それだけでガラスバッチ
を形成した。表IVはガラス化の前にバッチ化されたこれ
ら３種類の灰のガラス組成を重量％で示すものである。
ここに示す３種類の重金属、すなわちカドミウム（mg/L
Ｃｄ）、クロミウム（mg/L Ｃｒ）、鉛（mg/L Ｐ
ｂ）のＴＣＬＰ試験結果は95℃の５％ＨＣｌ溶液に24時
間浸漬した際の重量損失が10.0 mg/cm2 であるような典
型的なガラスの有する滲出度よりもはるかに低いもので
ある。
【００５４】
【表６】
【００５５】
【表７】
【００５６】実施例４および５ 表Ｖは灰Ｆから形成した２つの異なるガラスの組成を示
すものである。灰Ｆは脱塩素化を必要としなかったが、
ガラス化後に所望の特性、特に耐酸性を発揮するような
ガラス組成とするためにはいくつかの添加物もしくはガ
ラス形成材料を必要とした。実際のバッチ添加物は以下
の通りであった。
すものである。灰Ｆは脱塩素化を必要としなかったが、
ガラス化後に所望の特性、特に耐酸性を発揮するような
ガラス組成とするためにはいくつかの添加物もしくはガ
ラス形成材料を必要とした。実際のバッチ添加物は以下
の通りであった。
【００５７】
【表８】
【００５８】また、表Ｖは両実施例について耐酸性およ
びカドミウム（mg/L Ｃｄ）、クロミウム（mg/L Ｃ
ｒ）、鉛（mg/L Ｐｂ）のＴＣＬＰ試験結果を示す。こ
れらガラスの耐酸性は損失重量1.1mg/cm2 および0.3mg/
cm2 であり、ＥＰＡの許容値よりもかなり低い報告され
たＴＣＬＰデータに対応しており、したがって、95℃の
５％ＨＣｌ溶液に24時間浸漬した際の重量損失が10.0 m
g/cm2 以下であるガラスの耐酸性はＥＰＡのＴＣＬＰ試
験を十分に満足するものと推測される。
びカドミウム（mg/L Ｃｄ）、クロミウム（mg/L Ｃ
ｒ）、鉛（mg/L Ｐｂ）のＴＣＬＰ試験結果を示す。こ
れらガラスの耐酸性は損失重量1.1mg/cm2 および0.3mg/
cm2 であり、ＥＰＡの許容値よりもかなり低い報告され
たＴＣＬＰデータに対応しており、したがって、95℃の
５％ＨＣｌ溶液に24時間浸漬した際の重量損失が10.0 m
g/cm2 以下であるガラスの耐酸性はＥＰＡのＴＣＬＰ試
験を十分に満足するものと推測される。
【００５９】
【表９】
【００６０】実施例６および７ 表Ｉに示した灰Ａ１およびＡ２は脱塩素化を必要としな
かったが、ガラス化後に許容性および耐酸性を発揮する
ガラス組成とするためには付加的なガラス形成材料を添
加する必要があった。両実施例のために適当なバッチを
形成したバッチ成分は以下の通りである。
かったが、ガラス化後に許容性および耐酸性を発揮する
ガラス組成とするためには付加的なガラス形成材料を添
加する必要があった。両実施例のために適当なバッチを
形成したバッチ成分は以下の通りである。
【００６１】
【表１０】
【００６２】バッチ混合物は次いでガラス化して表VIに
示すガラスを形成した。この表にはガラスの特性も示す
が、実施例６および７の組成は酷似しており、各々が有
する特性は同等であったため、各特性について１つの値
しか示していない。
示すガラスを形成した。この表にはガラスの特性も示す
が、実施例６および７の組成は酷似しており、各々が有
する特性は同等であったため、各特性について１つの値
しか示していない。
【００６３】
【表１１】
【００６４】実施例８〜11 表VII はさらに表Ｉに示した灰Ａを用いてバッチ化後に
ガラス化した４つのガラス組成の分析値を示すものであ
る。
ガラス化した４つのガラス組成の分析値を示すものであ
る。
【００６５】
【表１２】
【００６６】これらのガラス組成はここで説明した溶融
機で約2.27〜3.62kg／時（５〜８ポンド／時）の溶融導
出速度が得られるように選択した。
機で約2.27〜3.62kg／時（５〜８ポンド／時）の溶融導
出速度が得られるように選択した。
【００６７】例えば、実施例８は充分に低い粘度を有し
ていたため、前述のコールドクラウン溶融機内のるつぼ
中の約6.35mm（1/4 インチ）のオリフィスを通して容易
に導出可能であった。ガラスが1000ポイズ、すなわちガ
ラスが溶融機から適切かつ連続的に導出される粘度を示
す温度は約1275℃である。また、実施例９〜11は1000〜
1500℃におけるガラスの導出に適した粘度を有してい
た。
ていたため、前述のコールドクラウン溶融機内のるつぼ
中の約6.35mm（1/4 インチ）のオリフィスを通して容易
に導出可能であった。ガラスが1000ポイズ、すなわちガ
ラスが溶融機から適切かつ連続的に導出される粘度を示
す温度は約1275℃である。また、実施例９〜11は1000〜
1500℃におけるガラスの導出に適した粘度を有してい
た。
【００６８】前述の溶融物から得られた実施例８のガラ
スは水中に直接供給することによってカレットにし、直
径約7.62cm（３インチ）のパテに鋳造し、575 ℃でアニ
ールした。生成されたガラスは透明かつ深緑色で気泡を
有していたが、石状物は含んでいなかった。耐火物が大
部分であるいくらかの固形含有物がガラスの最初の導出
の開始時もしくはるつぼ中の溶融ガラス容量が低くなる
導出サイクルの最後部において生じた。また、表VII は
実施例８〜11のガラス化後の物理特性を示す。これらは
本発明の典型的なガラスの特性の例である。
スは水中に直接供給することによってカレットにし、直
径約7.62cm（３インチ）のパテに鋳造し、575 ℃でアニ
ールした。生成されたガラスは透明かつ深緑色で気泡を
有していたが、石状物は含んでいなかった。耐火物が大
部分であるいくらかの固形含有物がガラスの最初の導出
の開始時もしくはるつぼ中の溶融ガラス容量が低くなる
導出サイクルの最後部において生じた。また、表VII は
実施例８〜11のガラス化後の物理特性を示す。これらは
本発明の典型的なガラスの特性の例である。
【００６９】実施例12〜17 表VIIIは重金属を包含するに充分な耐酸性を有し、した
がって、ＥＰＡのＴＣＬＰ試験により定められた標準を
満たすいくつかのガラス組成を示すものである。表Ｉお
よびIII に示す灰Ｂ１（脱塩素化された灰Ｂ）およびＧ
はこれらのガラスバッチに使用したが、前述の灰Ａ１お
よびＡ２の場合と同様に灰Ｂ１組成には所望の範囲にあ
る許容できるガラスを形成するために適当な原材料が欠
落していた。したがって、これにはいくつかのガラス形
成材料の添加が必要であった。実施例17のガラスを形成
するためにガラス化された実際のバッチは表VIIIに示し
た全ての実施例の代表となるものである。その実際のバ
ッチ成分を以下に示す。
がって、ＥＰＡのＴＣＬＰ試験により定められた標準を
満たすいくつかのガラス組成を示すものである。表Ｉお
よびIII に示す灰Ｂ１（脱塩素化された灰Ｂ）およびＧ
はこれらのガラスバッチに使用したが、前述の灰Ａ１お
よびＡ２の場合と同様に灰Ｂ１組成には所望の範囲にあ
る許容できるガラスを形成するために適当な原材料が欠
落していた。したがって、これにはいくつかのガラス形
成材料の添加が必要であった。実施例17のガラスを形成
するためにガラス化された実際のバッチは表VIIIに示し
た全ての実施例の代表となるものである。その実際のバ
ッチ成分を以下に示す。
【００７０】
【表１３】
【００７１】
【表１４】
【００７２】実施例18〜35 表IXはガラスバッチ中に灰ＣもしくはＥを使用してガラ
ス化したいくつかのガラス組成の分析値を重量％で示す
ものである。実施例１〜３において灰のみでガラスが形
成されたのに対し、ここでは各実施例に硼酸塩およびシ
リカを添加した。ここでも示された全ての組成は重金属
を包含するための許容できる耐酸性を有しており、その
値はＥＰＡのＴＣＬＰ試験により定められた標準許容値
を大きく下回るものであった。
ス化したいくつかのガラス組成の分析値を重量％で示す
ものである。実施例１〜３において灰のみでガラスが形
成されたのに対し、ここでは各実施例に硼酸塩およびシ
リカを添加した。ここでも示された全ての組成は重金属
を包含するための許容できる耐酸性を有しており、その
値はＥＰＡのＴＣＬＰ試験により定められた標準許容値
を大きく下回るものであった。
【００７３】
【表１５】
【００７４】
【表１６】
【００７５】
【表１７】
【００７６】実施例36〜57 表Ｘは全て所望の耐酸性を発揮するいくつかの組成のガ
ラス分析値をさらに示すものである。各ガラスは灰Ａを
バッチの一部として、また灰Ｄをバッチの一部として形
成した。いずれの場合にもガラス化後に各実施例として
示すガラスを示すために付加的な原材料を添加した。各
実施例に示す耐酸性は灰Ａをベースとするガラスと灰Ｄ
をベースとするガラスの平均値である。
ラス分析値をさらに示すものである。各ガラスは灰Ａを
バッチの一部として、また灰Ｄをバッチの一部として形
成した。いずれの場合にもガラス化後に各実施例として
示すガラスを示すために付加的な原材料を添加した。各
実施例に示す耐酸性は灰Ａをベースとするガラスと灰Ｄ
をベースとするガラスの平均値である。
【００７７】
【表１８】
【００７８】
【表１９】
【００７９】
【表２０】
【００８０】
【表２１】
【図１】本発明の好ましい実施例による廃棄物焼却炉に
由来する焼却炉灰の処理方法を示すブロック図
由来する焼却炉灰の処理方法を示すブロック図
【図２】コールドクラウン溶融工程および溶融中に用い
る放出物回収系を示すブロック図
る放出物回収系を示すブロック図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ルイス ステンピン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14812 ビーヴァー ダムズ マクローリン ロ ード 5112 (72)発明者 デール リチャード ウェクセル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング ウェスト セカンド スト リート 372
Claims (19)
- 【請求項１】 ハロゲンを含有する焼却炉灰を安定した
均質な単相ガラスに変化させる方法であって、 (a) 前記焼却炉灰を予備処理してハロゲン含量が約４重
量％未満でＣ含量が約３重量％未満である不溶性灰部分
を形成し、 (b) 前記不溶性灰部分に、ガラス化後に均質な単相ガラ
ス成形体が形成されるようなガラス化可能なバッチ混合
物を調製するのに必要な添加物を添加し、 (c) 前記ガラスバッチ混合物をガラス化することからな
る方法。 - 【請求項２】 前記ガラスが95℃の５％ＨＣｌ溶液中に
おける前記ガラスの重量損失が24時間で10.0 mg/cm2 以
下であるような耐酸性を有し、かつ約1000〜1500℃の温
度範囲における粘度が約1000ポイズ以下であることを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記ガラスが95℃の５％ＨＣｌ溶液中に
おける前記ガラスの重量損失が24時間で２ mg/cm2 以下
であるような耐酸性を有していることを特徴とする請求
項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記バッチ混合物がガラス化中に酸化雰
囲気を供給するような添加物を含有していることを特徴
とする請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記ガラスが重量換算で約47〜76％のＳ
ｉＯ2 、0.8 〜29％のＡｌ2 Ｏ3 、3.4 〜33.0％のＣａ
Ｏ、０〜25％のＲ2 Ｏ（ただし、Ｒ2 ＯはＮａ2 Ｏ，Ｌ
ｉ2 ＯおよびＫ2 Ｏからなる群より選ばれたもの）、０
〜５％のＦｅ2 Ｏ3 、０〜18％のＢ2 Ｏ3 、０〜７％の
ＺｒＯ2 、０〜７％のＴｉＯ2 、０〜10％のＭＯ（ただ
し、ＭＯはＭｇＯ，ＢａＯ，ＺｎＯおよびＳｒＯからな
る群より選ばれたもの）、ＰｂＯ，ＣｄＯ，Ｃｒ
2 Ｏ3 ，ＣｕＯおよびＮｉＯからなる群より選ばれた少
なくとも１つの化合物０〜８％、および０〜４％のＳＯ
3 からなり、バッチのＣｌ＋Ｆが０〜４％であることを
特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記ガラスが重量換算で約47〜68％のＳ
ｉＯ2 、２〜23％のＡｌ2 Ｏ3 、10〜25％のＣａＯ、５
〜15％のＮａ2 Ｏ、および0.5 〜４％のＫ2Ｏからなる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記ガラスが重量換算で50〜68％のＳｉ
Ｏ2 、6.5 〜18.5％のＡｌ2 Ｏ3 、４〜21％のＣａＯ、
２〜8.5 ％のＮａ2 Ｏ、４〜13％のＢ2 Ｏ3、および１
〜５％のＫ2 Ｏからなることを特徴とする請求項１記載
の方法。 - 【請求項８】 前記予備処理が (a) 前記焼却炉灰を水に添加してハロゲン含有溶液と重
金属化合物および灰の双方を含有する不溶性部分とを形
成し、 (b) 前記溶液を前記不溶性部分から分離し、 (c) 熱処理によって前記不溶性部分から水を除去するこ
とからなることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 前記溶液のｐＨを約10未満に保持するこ
とを特徴とする請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 前記予備処理が (a) 前記焼却炉灰を濃ＨＮＯ3 が含有された水に添加し
てハロゲン含有溶液と重金属化合物および灰の双方を含
有する不溶性部分とを形成し、 (b) 前記溶液を前記不溶性部分から分離し、 (c) 熱処理によって前記不溶性部分から水を除去するこ
とからなることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 前記予備処理が (a) 前記焼却炉灰をクエン酸ナトリウムが含有された水
に添加してハロゲン含有溶液と重金属化合物および灰の
双方を含有する不溶性部分とを形成し、 (b) 前記溶液を前記不溶性部分から分離し、 (c) 熱処理によって前記不溶性部分から水を除去するこ
とからなることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 前記予備処理が (a) 前記焼却炉灰をＮａＯＨが含有された水に添加して
ハロゲン含有溶液と重金属化合物および灰の双方を含有
する不溶性部分とを形成し、 (b) 前記溶液を前記不溶性部分から分離し、 (c) 熱処理によって前記不溶性部分から水を除去するこ
とからなることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１３】 ハロゲンを含有する焼却炉灰を安定し
た均質な単相ガラスに変化させる方法であって、 (a) 焼却炉灰に、ガラス化後に均質な単相ガラス成形体
が形成されるようなガラス化可能なバッチ混合物を調製
するのに必要な添加物を添加し、次いで (b) 前記ガラスバッチ混合物をガラス化することからな
る方法。 - 【請求項１４】 前記ガラスが95℃の５％ＨＣｌ溶液中
における前記ガラスの重量損失が24時間で10.0 mg/cm2
以下であるような耐酸性を有し、かつ約1000〜1500℃の
温度範囲における粘度が約1000ポイズ以下であることを
特徴とする請求項13記載の方法。 - 【請求項１５】 前記ガラスが95℃の５％ＨＣｌ溶液中
における前記ガラスの重量損失が24時間で２ mg/cm2 以
下であるような耐酸性を有していることを特徴とする請
求項14記載の方法。 - 【請求項１６】 前記バッチ混合物がガラス化中に酸化
雰囲気を供給するような添加物を含有していることを特
徴とする請求項13記載の方法。 - 【請求項１７】 前記ガラスが重量換算で約47〜76％の
ＳｉＯ2 、0.8 〜29％のＡｌ2 Ｏ3 、3.4 〜33.0％のＣ
ａＯ、０〜25％のＲ2 Ｏ（ただし、Ｒ2 ＯはＮａ2 Ｏ，
Ｌｉ2 ＯおよびＫ2 Ｏからなる群より選ばれたもの）、
０〜５％のＦｅ2 Ｏ3 、０〜18％のＢ2 Ｏ3 、０〜７％
のＺｒＯ2 、０〜７％のＴｉＯ2 、０〜10％のＭＯ（た
だし、ＭＯはＭｇＯ，ＢａＯ，ＺｎＯおよびＳｒＯから
なる群より選ばれたもの）、ＰｂＯ，ＣｄＯ，Ｃｒ2 Ｏ
3 ，ＣｕＯおよびＮｉＯからなる群より選ばれた少なく
とも１つの成分０〜８％、および０〜４％のＳＯ3 から
なり、バッチのＣｌ＋Ｆが０〜４％であることを特徴と
する請求項13記載の方法。 - 【請求項１８】 前記ガラスが重量換算で約47〜68％の
ＳｉＯ2 、２〜23％のＡｌ2 Ｏ3 、10〜25％のＣａＯ、
５〜15％のＮａ2 Ｏ、および0.5 〜４％のＫ2 Ｏからな
ることを特徴とする請求項17記載の方法。 - 【請求項１９】 前記ガラスが重量換算で50〜68％のＳ
ｉＯ2 、6.5 〜18.5％のＡｌ2 Ｏ3 、４〜21％のＣａ
Ｏ、２〜8.5 ％のＮａ2 Ｏ、４〜13％のＢ2 Ｏ3 、およ
び１〜５％のＫ2 Ｏからなることを特徴とする請求項17
記載の方法。
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| US90761192A | 1992-07-02 | 1992-07-02 | |
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