JPH08206629A - ゴミ焼却装置からの固体残留物の処理方法、及びその方法を利用する装置 - Google Patents
ゴミ焼却装置からの固体残留物の処理方法、及びその方法を利用する装置Info
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- B09B3/29—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste using mineral binders or matrix involving a melting or softening step
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゴミ焼却装置で得られた固体残留物から望
まれない重金属を除去し、所定の特性を有する溶融生成
物を生成すること。 【解決手段】 ゴミ焼却によるスラグを融解し、溶融重
金属が該溶融液から分離される、ゴミ焼却装置の固体残
留物の処理方法であって、該スラグを第一加熱室に移し
て酸化条件下で溶かし、さらに重金属化合物をその金属
形態に還元する第二加熱室に該溶融液を移し、さらに該
溶融液を第三加熱室に移し、前記の各加熱室において金
属形態で重金属を沈殿させ、該沈殿した重金属を連続的
に第三加熱室から先行の加熱室の１つに戻し、該重金属
をその先行の加熱室の１つに集めてそこから排出するこ
とを特徴とする方法。
まれない重金属を除去し、所定の特性を有する溶融生成
物を生成すること。 【解決手段】 ゴミ焼却によるスラグを融解し、溶融重
金属が該溶融液から分離される、ゴミ焼却装置の固体残
留物の処理方法であって、該スラグを第一加熱室に移し
て酸化条件下で溶かし、さらに重金属化合物をその金属
形態に還元する第二加熱室に該溶融液を移し、さらに該
溶融液を第三加熱室に移し、前記の各加熱室において金
属形態で重金属を沈殿させ、該沈殿した重金属を連続的
に第三加熱室から先行の加熱室の１つに戻し、該重金属
をその先行の加熱室の１つに集めてそこから排出するこ
とを特徴とする方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１において
特徴付けする前段の節による、ゴミ焼却装置からのスラ
グ、フライアッシュ及び濾過ダスト等の固体残留物の処
理方法、及び請求項９又は10において特徴付けする前段
の節の方法を利用する装置に関する。
特徴付けする前段の節による、ゴミ焼却装置からのスラ
グ、フライアッシュ及び濾過ダスト等の固体残留物の処
理方法、及び請求項９又は10において特徴付けする前段
の節の方法を利用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ゴミ焼却装置では、焼却されたゴミの量
の約30〜35％がスラグとして残留している。このスラグ
は、依然として不燃焼の有機成分を５％以下含み、主に
鉄である種々の金属を約５〜10％含んでいる。現在で
は、該スラグは、適切な機械処理の後、廃棄されるか、
又は例えば道路建設等の土木工事で基礎材料として使用
される。一方、フライアッシュ、ボイラーアッシュ及び
濾過ダスト等のより微細な固体残留物は、特別のゴミ捨
て場で別に処理しなければならない。一般には、これら
廃材はそれ以上処理されない。水源に許し難い負担を課
するために、スラグ中の不燃焼の有機分画及び水溶性重
金属化合物を、さらに使用すること又は廃棄することに
関して、別の問題が挙がっている。この環境的な負担に
対処するために、既に、ゴミ焼却装置からの該固体残留
物を融解することによって、ガラス状状態に変えること
が提案されている。それによって、有機成分は焼かれ、
依然残留している環境に有害な重金属や他の物質は、水
不溶性のガラスマトリックス中に封入される。該融解方
法は、慣用のガラス融解装置で行われる。この目的のた
めに、原料スラグの前記の高価な処理が必要であり、中
でも磁気分離器による鉄の除去を伴い、また、該スラグ
を砕いてふるい分けすることを伴う。この方法で粒質物
として得られるガラスは、最近まで建築産業で使用され
ていた。環境保護に関するさらに厳しい要請のために、
この種の粒質物は、道路建設等の建築目的に、もはや当
然のように使用することはできない。
の約30〜35％がスラグとして残留している。このスラグ
は、依然として不燃焼の有機成分を５％以下含み、主に
鉄である種々の金属を約５〜10％含んでいる。現在で
は、該スラグは、適切な機械処理の後、廃棄されるか、
又は例えば道路建設等の土木工事で基礎材料として使用
される。一方、フライアッシュ、ボイラーアッシュ及び
濾過ダスト等のより微細な固体残留物は、特別のゴミ捨
て場で別に処理しなければならない。一般には、これら
廃材はそれ以上処理されない。水源に許し難い負担を課
するために、スラグ中の不燃焼の有機分画及び水溶性重
金属化合物を、さらに使用すること又は廃棄することに
関して、別の問題が挙がっている。この環境的な負担に
対処するために、既に、ゴミ焼却装置からの該固体残留
物を融解することによって、ガラス状状態に変えること
が提案されている。それによって、有機成分は焼かれ、
依然残留している環境に有害な重金属や他の物質は、水
不溶性のガラスマトリックス中に封入される。該融解方
法は、慣用のガラス融解装置で行われる。この目的のた
めに、原料スラグの前記の高価な処理が必要であり、中
でも磁気分離器による鉄の除去を伴い、また、該スラグ
を砕いてふるい分けすることを伴う。この方法で粒質物
として得られるガラスは、最近まで建築産業で使用され
ていた。環境保護に関するさらに厳しい要請のために、
この種の粒質物は、道路建設等の建築目的に、もはや当
然のように使用することはできない。
【０００３】これらの問題の解決のために、既に様々な
提案がなされている。例えば、融解法による、残留物の
不活性物(inertization)、特に金属及び重金属に関する
基礎的考察は、標準的な研究である「ミュルファーブレ
ヌンク ウント ウンベルト」（「ゴミ焼却とその環
境」）、４巻、 339〜359 頁（ＥＦ−ファーラク ファ
ー エネルギー ウント ウンベルトテクニック社、ベ
ルリン(1990)の出版で、Prof. Dr.-Ing.カール J. トー
ム−コズミエンスキ著）に見ることができる。350 頁に
は、残留物の溶融液からこれら重金属を密度分離により
分離することが提案されており、このとき他の電気融解
法を参考にしているが、示されているこの方法を具体的
に実施してはいない。これを基にして、ドイツ特許明細
書第DE-C-41 17 444号では、ゴミ焼却装置からのフライ
アッシュ、ボイラーアッシュ及び濾過ダスト等の火格子
アッシュ(grate ash) が収集バンカーに一時的に蓄えら
れ、磁気分離器により鉄スクラップが除かれる方法が述
べられている。次いで、このスクラップは、機械的に細
かく砕かれる。明白であるのは、鉄スクラップ及び他の
より大きな分画を分離するために、該アッシュを強く冷
却しなければならず、或いは少なくとも貯蔵の際には冷
却が必要であることである。次に、 (冷却した) 固体残
留物を、エネルギーを供給して連続的に融解する溶融炉
へ送りこむ。この溶融炉の底では、金属を多量に含む溶
融液を断続的に取り出し、溶融炉の側壁では、残りの溶
融液を連続的に取り出して、冷却し、それによりガラス
状の生成物が得られる。
提案がなされている。例えば、融解法による、残留物の
不活性物(inertization)、特に金属及び重金属に関する
基礎的考察は、標準的な研究である「ミュルファーブレ
ヌンク ウント ウンベルト」（「ゴミ焼却とその環
境」）、４巻、 339〜359 頁（ＥＦ−ファーラク ファ
ー エネルギー ウント ウンベルトテクニック社、ベ
ルリン(1990)の出版で、Prof. Dr.-Ing.カール J. トー
ム−コズミエンスキ著）に見ることができる。350 頁に
は、残留物の溶融液からこれら重金属を密度分離により
分離することが提案されており、このとき他の電気融解
法を参考にしているが、示されているこの方法を具体的
に実施してはいない。これを基にして、ドイツ特許明細
書第DE-C-41 17 444号では、ゴミ焼却装置からのフライ
アッシュ、ボイラーアッシュ及び濾過ダスト等の火格子
アッシュ(grate ash) が収集バンカーに一時的に蓄えら
れ、磁気分離器により鉄スクラップが除かれる方法が述
べられている。次いで、このスクラップは、機械的に細
かく砕かれる。明白であるのは、鉄スクラップ及び他の
より大きな分画を分離するために、該アッシュを強く冷
却しなければならず、或いは少なくとも貯蔵の際には冷
却が必要であることである。次に、 (冷却した) 固体残
留物を、エネルギーを供給して連続的に融解する溶融炉
へ送りこむ。この溶融炉の底では、金属を多量に含む溶
融液を断続的に取り出し、溶融炉の側壁では、残りの溶
融液を連続的に取り出して、冷却し、それによりガラス
状の生成物が得られる。
【０００４】別の方法が、欧州特許公開第EP-A-9310441
8.4 号より知られており、清掃屑又はゴミの焼却からの
残留物は、600 〜900 ℃の間の温度を有しており、水中
へ排出することにより約80℃に冷却され、バンカー内に
一時的に蓄えられる。該残留物はリアクター中で加熱さ
れ1000℃以上の温度となり、これにより、揮発性の金属
及び金属化合物がガスとして放出される。金属元素の化
合物、特に重金属は、先ず酸化され、次いで還元され
る。鉄及び鉄に溶けている金属がリアクター中の溶融液
に集められる。残ったスラグから、水硬化性及び／又は
ポゾラン特性(pozzolanic property) を有する環境耐性
のある生成物が生成される必要があり、これにより、融
解状態でリアクターから得られたスラグ溶融液を、冷却
し粒質化する。この生成物は、セメント又はコンクリー
トと無機結合剤として混合される。上述のリアクター
は、球形の傾けることのできる転炉であって、底部に金
属溶融液を含み、その上に残りの溶融液を含んでいる。
徐々に傾けることにより、溶融スラグ又は残留溶融液
が、先ず、該転炉の上端のテーパー出口から取り出さ
れ、それから、金属浴又は金属溶融液を別に移すため
に、適切な取瓶(ladle) へ注ぐ必要がある。既知の方法
が複雑にされており、得られた溶融生成物の組成は限定
された範囲でのみ制御することができる。
8.4 号より知られており、清掃屑又はゴミの焼却からの
残留物は、600 〜900 ℃の間の温度を有しており、水中
へ排出することにより約80℃に冷却され、バンカー内に
一時的に蓄えられる。該残留物はリアクター中で加熱さ
れ1000℃以上の温度となり、これにより、揮発性の金属
及び金属化合物がガスとして放出される。金属元素の化
合物、特に重金属は、先ず酸化され、次いで還元され
る。鉄及び鉄に溶けている金属がリアクター中の溶融液
に集められる。残ったスラグから、水硬化性及び／又は
ポゾラン特性(pozzolanic property) を有する環境耐性
のある生成物が生成される必要があり、これにより、融
解状態でリアクターから得られたスラグ溶融液を、冷却
し粒質化する。この生成物は、セメント又はコンクリー
トと無機結合剤として混合される。上述のリアクター
は、球形の傾けることのできる転炉であって、底部に金
属溶融液を含み、その上に残りの溶融液を含んでいる。
徐々に傾けることにより、溶融スラグ又は残留溶融液
が、先ず、該転炉の上端のテーパー出口から取り出さ
れ、それから、金属浴又は金属溶融液を別に移すため
に、適切な取瓶(ladle) へ注ぐ必要がある。既知の方法
が複雑にされており、得られた溶融生成物の組成は限定
された範囲でのみ制御することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の基本
的な目的は、所望しない重金属を除去し、ゴミ焼却装置
で得られた固体残留物から所定の特性を有する溶融生成
物を生成する、連続方法を提示することである。また、
この方法を利用する装置も提示される。
的な目的は、所望しない重金属を除去し、ゴミ焼却装置
で得られた固体残留物から所定の特性を有する溶融生成
物を生成する、連続方法を提示することである。また、
この方法を利用する装置も提示される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１、
９及び10で特徴的な部分である炉により達成される。本
発明に従って、溶融炉を３つの炉の領域に分割すること
より、及び溶融して沈殿した、主に銅である重金属を第
二又は第一加熱室に連続的に戻すことにより、溶融液か
ら望ましくない重金属を大量に分離することができる。
同時に、エネルギー消費が、既知の方法及び装置の場合
よりもかなり低くなる。さらに、それにより、連続的に
配置された加熱室の操作方法、即ち、酸化、還元及び望
ましくない重金属の除去等の種々の工程は、特に良好に
制御され得る。第三の加熱室から先行の加熱室に重金属
の沈殿した溶融液を戻すために、第三加熱室内で、後処
理の際に、スラグ溶融液中に対応する酸化物が含まれる
ことが回避される。従って、水硬結合剤又は水硬結合剤
の添加剤として、溶融生成物を使用でき、環境を危険を
さらすことはない。同時に、溶融生成物の特性、特にそ
の鉄含有量を、所期の目的のために最適化することがで
きる。該工程の柔軟性のために、スラグの組成が変わる
場合には直ぐに適応することができる。本発明によれ
ば、該処理をゴミ焼却装置に隣接する装置で実施するこ
とが好ましく、また該固体残留物が高温状態で溶融炉に
直接送り込むので、エネルギーがかなり節約される。融
解及び酸化工程は、第一加熱室で行う。このように、生
成されたガス状物質は、落下するスラグに逆流して、ゴ
ミ焼却炉へ戻され得る。これらのガスは、一般に1100℃
〜1600℃の温度を有するので、ゴミ焼却炉の温度、特に
火格子の底部の温度はかなり上昇し、そのため、完全燃
焼し、ゴミ焼却の熱効率が増加する。次に、これらのガ
スはゴミ焼却装置のガスと共に廃ガス清浄段階を通り、
そのため、第一加熱室用に別の廃ガス清浄をすることは
省かれる。
９及び10で特徴的な部分である炉により達成される。本
発明に従って、溶融炉を３つの炉の領域に分割すること
より、及び溶融して沈殿した、主に銅である重金属を第
二又は第一加熱室に連続的に戻すことにより、溶融液か
ら望ましくない重金属を大量に分離することができる。
同時に、エネルギー消費が、既知の方法及び装置の場合
よりもかなり低くなる。さらに、それにより、連続的に
配置された加熱室の操作方法、即ち、酸化、還元及び望
ましくない重金属の除去等の種々の工程は、特に良好に
制御され得る。第三の加熱室から先行の加熱室に重金属
の沈殿した溶融液を戻すために、第三加熱室内で、後処
理の際に、スラグ溶融液中に対応する酸化物が含まれる
ことが回避される。従って、水硬結合剤又は水硬結合剤
の添加剤として、溶融生成物を使用でき、環境を危険を
さらすことはない。同時に、溶融生成物の特性、特にそ
の鉄含有量を、所期の目的のために最適化することがで
きる。該工程の柔軟性のために、スラグの組成が変わる
場合には直ぐに適応することができる。本発明によれ
ば、該処理をゴミ焼却装置に隣接する装置で実施するこ
とが好ましく、また該固体残留物が高温状態で溶融炉に
直接送り込むので、エネルギーがかなり節約される。融
解及び酸化工程は、第一加熱室で行う。このように、生
成されたガス状物質は、落下するスラグに逆流して、ゴ
ミ焼却炉へ戻され得る。これらのガスは、一般に1100℃
〜1600℃の温度を有するので、ゴミ焼却炉の温度、特に
火格子の底部の温度はかなり上昇し、そのため、完全燃
焼し、ゴミ焼却の熱効率が増加する。次に、これらのガ
スはゴミ焼却装置のガスと共に廃ガス清浄段階を通り、
そのため、第一加熱室用に別の廃ガス清浄をすることは
省かれる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明のさらに好適な実施態様
は、従属項２〜８及び11〜15の要旨をなす。本発明の別
の有利な点は、次の記述に見られる。さらに本発明は、
本発明の装置を純粋に概略的に表す図面により示され
る。図面には、３つの円柱状の加熱室２、３及び４を有
する溶融炉１が示されている。シュートは矢印７により
示され、ゴミ焼却装置（図示されていない）から来て、
第一加熱室２内に続いている。該ゴミ焼却からのスラグ
は、シュート７を介して塊８上に計量しながら供給され
る。その上部に、オイル又はガスで制御される酸素バー
ナー９が、第一加熱室２に斜めに繋がって、加熱装置と
して備えられていて、一般に1400℃〜1600℃、好ましく
は約1550℃の温度に該スラグを加熱する。しかしなが
ら、例えば電気加熱のような、別の種類の加熱を用いる
こともでき、電気加熱の場合には、同時に酸素をスラグ
に加えることができる。さらに、予め加熱した空気と共
に化石燃料の加熱も使用されてもよい。第一加熱室２の
底又は床部分に、タッピング口12を有する収集ウェル11
が備えられており、そのタッピング口で、集められた溶
融金属が周期的に取り出され、点検作業のために第一加
熱室２を空にすることができる。酸素を供給できるラン
ス(lance)57 は、収集ウェル11に通じている。前記ラン
スは、該スラグ中に存在する鉄、アルミニウム及び炭素
の完全な酸化を確実にするのに役立っている。
は、従属項２〜８及び11〜15の要旨をなす。本発明の別
の有利な点は、次の記述に見られる。さらに本発明は、
本発明の装置を純粋に概略的に表す図面により示され
る。図面には、３つの円柱状の加熱室２、３及び４を有
する溶融炉１が示されている。シュートは矢印７により
示され、ゴミ焼却装置（図示されていない）から来て、
第一加熱室２内に続いている。該ゴミ焼却からのスラグ
は、シュート７を介して塊８上に計量しながら供給され
る。その上部に、オイル又はガスで制御される酸素バー
ナー９が、第一加熱室２に斜めに繋がって、加熱装置と
して備えられていて、一般に1400℃〜1600℃、好ましく
は約1550℃の温度に該スラグを加熱する。しかしなが
ら、例えば電気加熱のような、別の種類の加熱を用いる
こともでき、電気加熱の場合には、同時に酸素をスラグ
に加えることができる。さらに、予め加熱した空気と共
に化石燃料の加熱も使用されてもよい。第一加熱室２の
底又は床部分に、タッピング口12を有する収集ウェル11
が備えられており、そのタッピング口で、集められた溶
融金属が周期的に取り出され、点検作業のために第一加
熱室２を空にすることができる。酸素を供給できるラン
ス(lance)57 は、収集ウェル11に通じている。前記ラン
スは、該スラグ中に存在する鉄、アルミニウム及び炭素
の完全な酸化を確実にするのに役立っている。
【０００８】断面では、該第一加熱室２は、横になった
Ｌ型であり、そのＬのより短い部分に、いわゆる上端炉
13がある。この上端炉13に、廃ガスダクト14に繋がって
おり、このダクトは、矢印15で示される加熱により生じ
たガス状物質をゴミ焼却装置の燃焼室（図示されていな
い）に戻している。この燃焼室で、ガス状物質はその廃
棄物加熱ボイラー内で冷却され、従って装置全体の熱効
率の改善に少なからず貢献する。溶融液16は、第一通路
17を介して第二加熱室３へ流れる。該通路17の上部に、
浸されたリブ18又はストリッパーリブが備えられてお
り、溶融液16上の浮きかす(gall floating) を止め、溶
融液16上の２つの加熱室２及び３のガス空間を分けてい
る。この第二加熱室３に、上から来ている３又は４つの
垂直の加熱電極（１つ(21)だけ図示する）が、抵抗加熱
ヒーターとして配置されており、該溶融液16の温度を一
定に保っている。該加熱電極21は、良好な電気伝導度を
有する中空円柱状のグラファイトであっても良い。該中
空円柱状のグラファイト電極21を通じて、ゴミ焼却装置
からのフライアッシュ、ボイラーアッシュ及び濾過ダス
トを導入することができ、このようにして、溶融液16中
へ通すことができ、その結果として続いて形成されるガ
ラスマトリックス中に封入することもできる。示した加
熱の種類の代わりに、他の直流又は交流の加熱システム
を使用してもよい。上端炉27として示される第二加熱室
３の上部に、矢印26で示されている重金属の蒸気等のガ
ス状物質を逃がす出口ダクト25が配置されている。
Ｌ型であり、そのＬのより短い部分に、いわゆる上端炉
13がある。この上端炉13に、廃ガスダクト14に繋がって
おり、このダクトは、矢印15で示される加熱により生じ
たガス状物質をゴミ焼却装置の燃焼室（図示されていな
い）に戻している。この燃焼室で、ガス状物質はその廃
棄物加熱ボイラー内で冷却され、従って装置全体の熱効
率の改善に少なからず貢献する。溶融液16は、第一通路
17を介して第二加熱室３へ流れる。該通路17の上部に、
浸されたリブ18又はストリッパーリブが備えられてお
り、溶融液16上の浮きかす(gall floating) を止め、溶
融液16上の２つの加熱室２及び３のガス空間を分けてい
る。この第二加熱室３に、上から来ている３又は４つの
垂直の加熱電極（１つ(21)だけ図示する）が、抵抗加熱
ヒーターとして配置されており、該溶融液16の温度を一
定に保っている。該加熱電極21は、良好な電気伝導度を
有する中空円柱状のグラファイトであっても良い。該中
空円柱状のグラファイト電極21を通じて、ゴミ焼却装置
からのフライアッシュ、ボイラーアッシュ及び濾過ダス
トを導入することができ、このようにして、溶融液16中
へ通すことができ、その結果として続いて形成されるガ
ラスマトリックス中に封入することもできる。示した加
熱の種類の代わりに、他の直流又は交流の加熱システム
を使用してもよい。上端炉27として示される第二加熱室
３の上部に、矢印26で示されている重金属の蒸気等のガ
ス状物質を逃がす出口ダクト25が配置されている。
【０００９】第二通路33は、該溶融液16を第三加熱室４
へ導いている。この第二通路33は、上端に、浸されたリ
ブ35又はストリッパーリブを有し、加熱室３及び４の２
つのガス空間に分けている。また、上端炉40として示さ
れる第三加熱室４の上部に、矢印39で示されているガス
状物質を逃がす出口ダクト38が備えられている。第三加
熱室４には、別の加熱電極（一つ(55)だけ図示する）が
配置されている。該加熱電極は、実質的に溶融液の温度
を維持している。この加熱室は、また、例えばバーナー
等の他の種類の加熱システムで加熱されても良い。第三
加熱室４の床45は、第二加熱室３の方へ傾き、第二加熱
室３の床22は床45に続いていて、第一加熱室２の方向に
傾いている。該床22、45の傾きは、金属溶融液の沈殿し
た小滴を、スラグ溶融液に逆行して第一加熱室２に戻
し、収集ウェル11に集める効果がある。第三加熱室４か
ら金属溶融液を連続的に取り除くので、溶融液中に溶け
た金属酸化物と沈殿した金属溶融液との平衡を沈殿金属
溶融液の方へ変える。このことにより、該溶融液から銅
等の所望しない重金属を完全に除去する。
へ導いている。この第二通路33は、上端に、浸されたリ
ブ35又はストリッパーリブを有し、加熱室３及び４の２
つのガス空間に分けている。また、上端炉40として示さ
れる第三加熱室４の上部に、矢印39で示されているガス
状物質を逃がす出口ダクト38が備えられている。第三加
熱室４には、別の加熱電極（一つ(55)だけ図示する）が
配置されている。該加熱電極は、実質的に溶融液の温度
を維持している。この加熱室は、また、例えばバーナー
等の他の種類の加熱システムで加熱されても良い。第三
加熱室４の床45は、第二加熱室３の方へ傾き、第二加熱
室３の床22は床45に続いていて、第一加熱室２の方向に
傾いている。該床22、45の傾きは、金属溶融液の沈殿し
た小滴を、スラグ溶融液に逆行して第一加熱室２に戻
し、収集ウェル11に集める効果がある。第三加熱室４か
ら金属溶融液を連続的に取り除くので、溶融液中に溶け
た金属酸化物と沈殿した金属溶融液との平衡を沈殿金属
溶融液の方へ変える。このことにより、該溶融液から銅
等の所望しない重金属を完全に除去する。
【００１０】本発明の別の実施態様によると（図はな
い）、収集ウェルが第二加熱室３の底部に配置され、そ
こに第二及び第三加熱室からの金属溶融液が集まる。さ
らに、第二加熱室に単一の収集ウェルを配置するのが有
利であり、この場合に第一及び第三加熱室の床が第二加
熱室の方向に傾いている。第三加熱室４の右側面に、出
口50が備えられ、この出口は、サイフォンを形成してい
て、上向きに僅かに傾き、所望しない重金属を含まない
スラグ溶融液又はガラス溶融液16を取り出すためのもの
である。次に、該溶融液は連続的に例えば水のような冷
却した液体を含む槽中 (図示されていない）に通し、そ
こで冷却される。それにより、ガラス状の粒質物が得ら
れ、その粒質物の水硬化性の結合特性のために、建築材
料、特にセメント工業でクリンカー(clinker) の代わり
として使用され得る。第二及び第三加熱室３、４の出口
ダクト25及び38は、廃ガス処理用の別の装置にそれぞれ
繋がっていってもよく、或いは共通の装置に結合して繋
がってもよい(図示されていない) 。
い）、収集ウェルが第二加熱室３の底部に配置され、そ
こに第二及び第三加熱室からの金属溶融液が集まる。さ
らに、第二加熱室に単一の収集ウェルを配置するのが有
利であり、この場合に第一及び第三加熱室の床が第二加
熱室の方向に傾いている。第三加熱室４の右側面に、出
口50が備えられ、この出口は、サイフォンを形成してい
て、上向きに僅かに傾き、所望しない重金属を含まない
スラグ溶融液又はガラス溶融液16を取り出すためのもの
である。次に、該溶融液は連続的に例えば水のような冷
却した液体を含む槽中 (図示されていない）に通し、そ
こで冷却される。それにより、ガラス状の粒質物が得ら
れ、その粒質物の水硬化性の結合特性のために、建築材
料、特にセメント工業でクリンカー(clinker) の代わり
として使用され得る。第二及び第三加熱室３、４の出口
ダクト25及び38は、廃ガス処理用の別の装置にそれぞれ
繋がっていってもよく、或いは共通の装置に結合して繋
がってもよい(図示されていない) 。
【００１１】上述の溶融炉１の作業方法は、ここで以下
のようになる。該ゴミ焼却装置からの高温のスラグを、
第一加熱室２内で、例えば約1550℃に加熱し、それによ
り、該スラグの固体残留物を融解する。同時に、該スラ
グの有機成分を燃焼し、金属及び金属化合物を酸化す
る。該高温スラグの酸化成分は、第一加熱室２内で極め
て素早く溶解し、該スラグ中に含まれる主に鉄である金
属は、融解の際には酸化されず、密度が異なるために収
集ウェル11へ沈む。金属鉄を完全に酸化鉄に変えるため
に、酸素をランス57を通して収集ウェル11に導入する。
その結果、例えば銅のような鉄よりも価数が高い金属だ
けが、金属溶融液中に残る。生成した酸化物は該スラグ
溶融液中に溶ける。酸化の際に放出された反応熱は、第
一加熱室２内でスラグの融解に使用される。該収集ウェ
ル11中の金属溶融液はタッピング口12で抜き取られる。
第一加熱室２内で融解及び酸化工程により生じた高温ガ
ス15は、落下するスラグに逆行して、廃ガスダクト14を
通ってゴミ焼却装置の焼却室へ送り込まれる。該高温ガ
ス15は1100℃〜1600℃の温度を有するので、ゴミ焼却装
置、特にその火格子の底部の温度を上昇させ、かくし
て、完全燃焼が起こり、該装置のより高い熱効率が得ら
れる。該高温ガス15は、ゴミ焼却からのガスと共に廃ガ
ス清浄装置を通り、そのために、別の廃ガス清浄は第一
加熱室２では必要でない。
のようになる。該ゴミ焼却装置からの高温のスラグを、
第一加熱室２内で、例えば約1550℃に加熱し、それによ
り、該スラグの固体残留物を融解する。同時に、該スラ
グの有機成分を燃焼し、金属及び金属化合物を酸化す
る。該高温スラグの酸化成分は、第一加熱室２内で極め
て素早く溶解し、該スラグ中に含まれる主に鉄である金
属は、融解の際には酸化されず、密度が異なるために収
集ウェル11へ沈む。金属鉄を完全に酸化鉄に変えるため
に、酸素をランス57を通して収集ウェル11に導入する。
その結果、例えば銅のような鉄よりも価数が高い金属だ
けが、金属溶融液中に残る。生成した酸化物は該スラグ
溶融液中に溶ける。酸化の際に放出された反応熱は、第
一加熱室２内でスラグの融解に使用される。該収集ウェ
ル11中の金属溶融液はタッピング口12で抜き取られる。
第一加熱室２内で融解及び酸化工程により生じた高温ガ
ス15は、落下するスラグに逆行して、廃ガスダクト14を
通ってゴミ焼却装置の焼却室へ送り込まれる。該高温ガ
ス15は1100℃〜1600℃の温度を有するので、ゴミ焼却装
置、特にその火格子の底部の温度を上昇させ、かくし
て、完全燃焼が起こり、該装置のより高い熱効率が得ら
れる。該高温ガス15は、ゴミ焼却からのガスと共に廃ガ
ス清浄装置を通り、そのために、別の廃ガス清浄は第一
加熱室２では必要でない。
【００１２】次に、鉄及び他の重金属の酸化物が溶けて
いる溶融液16は、通路17 (任意に加熱する) を通して第
二加熱室３へ移る。該溶融液16上の上端炉27は、第一加
熱室２の上端炉13と比較すると、ストリッパーリブ18に
より密閉されている。還元剤を該加熱室３内の溶融液16
に添加し、還元剤は、先ず、より価数の高い重金属酸化
物の金属を還元し、次いで存在する種々の鉄酸化物の金
属を還元する。該溶融液16の還元の度合いは、還元剤の
量及び種類により調節できる。該金属は蒸発し、及び／
又はそれらの高密度のために床22に溶融液として沈殿す
る。該床22の勾配のために、溶融金属は、重力により第
一加熱室２へ戻り、収集ウェル11内へ戻される。
いる溶融液16は、通路17 (任意に加熱する) を通して第
二加熱室３へ移る。該溶融液16上の上端炉27は、第一加
熱室２の上端炉13と比較すると、ストリッパーリブ18に
より密閉されている。還元剤を該加熱室３内の溶融液16
に添加し、還元剤は、先ず、より価数の高い重金属酸化
物の金属を還元し、次いで存在する種々の鉄酸化物の金
属を還元する。該溶融液16の還元の度合いは、還元剤の
量及び種類により調節できる。該金属は蒸発し、及び／
又はそれらの高密度のために床22に溶融液として沈殿す
る。該床22の勾配のために、溶融金属は、重力により第
一加熱室２へ戻り、収集ウェル11内へ戻される。
【００１３】該酸化還元工程は、加熱電極21及び電極か
ら生じる激しい対流のあるグラファイトによって、積極
的に支持されている。還元条件に調節され、外に比べて
密閉されている上端炉27では、蒸発した重金属は再び酸
化され得ない。該蒸発した重金属は、出口ダクト25を通
して取り出され、別の清浄装置 (図はない) に分けられ
る。次に、それらは濃縮状態となり、他の使用にまわさ
れる。第二加熱室３からの溶融液16は、通路33 (任意に
加熱する) を通って第三加熱室４へ移る。この加熱室４
では、滞留時間、つまり該重金属酸化物の残りの還元時
間を長くする必要がある。必要ならば、還元剤を再びこ
こで加えても良い。残りの還元において依然生成する揮
発性重金属は、蒸発して、ガス状物質39として出口ダク
トを通って排出され、次いで清浄装置に送り込まれる。
これらの重金属39は、排出してもよく、また、重金属の
蒸気又は第二加熱室３からのガス状物質26と共に清浄し
てもよい。
ら生じる激しい対流のあるグラファイトによって、積極
的に支持されている。還元条件に調節され、外に比べて
密閉されている上端炉27では、蒸発した重金属は再び酸
化され得ない。該蒸発した重金属は、出口ダクト25を通
して取り出され、別の清浄装置 (図はない) に分けられ
る。次に、それらは濃縮状態となり、他の使用にまわさ
れる。第二加熱室３からの溶融液16は、通路33 (任意に
加熱する) を通って第三加熱室４へ移る。この加熱室４
では、滞留時間、つまり該重金属酸化物の残りの還元時
間を長くする必要がある。必要ならば、還元剤を再びこ
こで加えても良い。残りの還元において依然生成する揮
発性重金属は、蒸発して、ガス状物質39として出口ダク
トを通って排出され、次いで清浄装置に送り込まれる。
これらの重金属39は、排出してもよく、また、重金属の
蒸気又は第二加熱室３からのガス状物質26と共に清浄し
てもよい。
【００１４】該溶融液16に含まれる非揮発性重金属は、
主に銅であって、傾いた床45上に沈殿して集められ、第
二加熱室３へ戻り、次いで第一加熱室２へ戻る。所望し
ない重金属を殆ど含まない該スラグ溶融液16は、最終的
に液内サイフォン51を通って粒質物製造工程へ流され
る。該溶融液中の鉄酸化物の含有量は、他の使用が期待
できる。該加熱電極21、55は、それぞれ炭素 (グラファ
イト) 又はモリブデンからなることができる。それらが
炭素からなる場合には、図のように、それぞれの加熱室
３又は４に加熱電極が垂直に差し込まれ、これは、炭素
が同時に溶融液に含まれる重金属用の還元剤として働く
という有利な点を有している。該加熱室２、３及び４に
は円柱状の形状が好ましいが、他の形状を使用すること
も全く可能である。望むならば、該フライアッシュ、ボ
イラーアッシュ及び濾過ダストを第一加熱室２へ導入し
ても良い。この場合には、先ず、金属を部分的に取り除
くために酸洗浄又は溶融還元に付する必要がある。
主に銅であって、傾いた床45上に沈殿して集められ、第
二加熱室３へ戻り、次いで第一加熱室２へ戻る。所望し
ない重金属を殆ど含まない該スラグ溶融液16は、最終的
に液内サイフォン51を通って粒質物製造工程へ流され
る。該溶融液中の鉄酸化物の含有量は、他の使用が期待
できる。該加熱電極21、55は、それぞれ炭素 (グラファ
イト) 又はモリブデンからなることができる。それらが
炭素からなる場合には、図のように、それぞれの加熱室
３又は４に加熱電極が垂直に差し込まれ、これは、炭素
が同時に溶融液に含まれる重金属用の還元剤として働く
という有利な点を有している。該加熱室２、３及び４に
は円柱状の形状が好ましいが、他の形状を使用すること
も全く可能である。望むならば、該フライアッシュ、ボ
イラーアッシュ及び濾過ダストを第一加熱室２へ導入し
ても良い。この場合には、先ず、金属を部分的に取り除
くために酸洗浄又は溶融還元に付する必要がある。
【図１】本発明の実施態様を図示する。
１ 溶融炉 ２ 第一加熱室 ３ 第二加熱室 ４ 第三加熱室 ７ シュート ８ 塊 ９ バーナー 11 収集ウェル 12 タッピング口 13 上端炉 14 廃ガスのダクト 15 高温ガス、ガス状物質 16 溶融液 17 加熱通路 18 ストリッパーリブ 21 加熱電極 22 ３の床 25 出口ダクト 26 ガス状物質の逃散 27 上端炉 33 加熱通路 35 ストリッパーリブ 38 出口ダクト 39 ガス状物質の逃散 40 上端炉 45 ４の床 50 出口 51 加熱可能なサイフォン 55 加熱電極 57 ランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルンシュト フーゲントープラー スイス ツェーハー08615 ヴェルマツヴ ィルクラインヨッグシュトラーセ 20 (72)発明者 ハンス リューエッグ スイス ツェーハー5610 ヴォーレン ブ レームガルターシュトラーセ 55アー (72)発明者 カルル ハインツ プフリューゲル ドイツ連邦共和国 デー01689 ヴァイン ベーラー ケーラーシュトラーセ 69 (72)発明者 ノルベルト キーテ ドイツ連邦共和国 デー01468 フリーデ ヴァルト ゴムリッヒシュトラーセ 10 (72)発明者 ルューディー フライ スイス ツェーハー8308 エッフルティコ ン リートシュトラーセ 22 (72)発明者 アントン マイアー オーストリア アー8700 レオーベン デ ィルンベックヴェーク 21 (72)発明者 テオ ライ スイス ツェーハー5000 アーラウ レー プハルデンヴェーク 18 (72)発明者 アルフレット エドリンガー スイス ツェーハー5400 バーデン シレ マットヴェーク 31
Claims (15)
- 【請求項１】 ゴミ焼却により生ずるスラグを融解し、
該溶融液から溶融重金属が分離される、ゴミ焼却装置の
固体残留物の処理方法であって、該スラグを第一加熱室
(2) に移して酸化条件下で溶かし、さらに該溶融液を重
金属化合物をその金属形態に還元する第二加熱室(3) に
移し、さらに該溶融液(16)を第三加熱室(4) に移し、各
加熱室(2,3,4) において金属形態で重金属を沈殿させ、
該沈殿した重金属を連続的に第三加熱室(4) から先行の
加熱室(2,3) の１つに戻し、その先行の加熱室の１つに
重金属を集めてそこから排出することを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 該沈殿した重金属が連続的に第二及び第
三加熱室(3,4) から第一加熱室(2) に戻され、該沈殿し
た重金属が、第一加熱室(2) に集められそこから排出さ
れる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 該沈殿した重金属が連続的に第一及び第
三加熱室(4) から第二加熱室(3) に戻され、該沈殿した
重金属が、第二加熱室(3) に集められそこから排出され
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 任意に酸素(53)を導入して、第一加熱室
(2) に存在する鉄が実質的に完全に酸化され、生成した
反応熱が該スラグの加熱及び融解に使用される、請求項
１〜３のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項５】 重金属化合物、好ましくは銅の還元のた
めに、還元剤が第二加熱室(3) に導入される、請求項１
〜４のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】 特にフライアッシュ、ボイラーアッシュ
及び／又は濾過ダストのような他の微細な粒径の残留物
が、第二加熱室(3) 中の溶融液(16)に送り込まれる、請
求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】 第二及び／又は第三加熱室(3,4) の上部
(27,40) において、還元保護ガス又は溶融液(16)に不活
性な保護ガスが導入される、請求項１〜６のいずれか１
項に記載の方法。 - 【請求項８】 第一加熱室(2) で生成したガス状物質(1
5)が、ゴミ焼却装置に戻される、請求項１〜７のいずれ
か１項に記載の方法。 - 【請求項９】 溶融炉を含む、請求項１〜８のいずれか
１項に記載の方法を利用する装置であって、該溶融炉
(1) が、加熱装置(9,10)が配置された第一加熱室(2) 、
電気的に加熱可能な第二加熱室(3) 及び加熱可能な第三
加熱室(4) を含み、第一加熱室(2) 及び第二加熱室(3)
が第一通路(17)を介して互いに接続し、第二加熱室(3)
及び第三加熱室(4) が第二通路(33)を介して互いに接続
し、第二及び第三加熱室(3,4) の床(22,45) が第一加熱
室(2) の方向に傾いており、第一加熱室の底部に金属溶
融液のための収集ウェル(11)及びタッピング口(23)が備
えられ、所望しない重金属を実質的に含まない溶融液(1
6)の排出のために、第三加熱室(4) が側壁に出口(50)を
有することを特徴とする装置。 - 【請求項１０】 溶融炉を含む、請求項１〜８のいずれ
か１項に記載の方法を利用する装置であって、該溶融炉
(1) が、加熱装置(9,10)が配置された第一加熱室(2) 、
電気的に加熱可能な第二加熱室(3) 及び加熱可能な第三
加熱室(4) を含み、第一加熱室(2) 及び第二加熱室(3)
が第一通路(17)を介して互いに接続し、第二加熱室(3)
及び第三加熱室(4) が第二通路(33)を介して互いに接続
し、第一及び第三加熱室(4) の床が第二加熱室(3) の方
向に傾いており、第二加熱室の底部に金属溶融液のため
の収集ウェル及びタッピング口(23)が備えられ、所望し
ない重金属を実質的に含まない溶融液(16)の排出のため
に、第三加熱室(4) が側壁に出口(50)を有することを特
徴とする装置。 - 【請求項１１】 第一加熱室(2) が、その上部に、下に
向いた酸素バーナー(9,10)を備えた上端炉(13)を有す
る、請求項10に記載の装置。 - 【請求項１２】 酸素を供給する要素(52)が第一加熱室
(2) の底部の金属溶融液用の収集ウェル(11)で止まる、
請求項11に記載の装置。 - 【請求項１３】 第二加熱室(3) 及び第三加熱室(4)
が、その上部にそれぞれ上端炉(27,40) を有し、その上
端炉を通して、上から来ている少なくとも一つの加熱電
極(21,55) が溶融液(16)中に突き出ている、請求項10〜
12のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１４】 該加熱電極(21,55) がグラファイト電
極である、請求項13に記載の装置。 - 【請求項１５】 該加熱電極(21)が中空の円柱状の形態
であって、該加熱電極が微細な粒径の残留物を導入する
ための供給ダクトを形成している、請求項13又は14に記
載の装置。
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