JPH09194240A - 焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理法 - Google Patents
焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ごみ焼却灰の溶融スラグから、無害化されか
つ緻密に再結晶したコンクリート用人工骨材としての人
工岩石を合成すること。 【解決手段】 ごみを焼却する際に、焼却灰を溶融させ
る後の工程で溶融スラグ４のＭｇＯ含有量が５％〜２０
％となるようにＭｇ化合物を焼却炉に供給し、発生する
焼却灰の成分を調整しておく。焼却灰を還元溶融するこ
とにより焼却灰中のＦｅ系酸化物を還元して溶融銑鉄２
を滞留させると同時に、重金属類等を可及的に含まない
溶融スラグ４を生成して溶融銑鉄２の上部に滞留させ
る。溶融スラグ４を溶融銑鉄２とは独立して出滓した後
に徐冷した状態で共晶凝固現象に基づいて一次再結晶さ
せる。一次再結晶した鋳造スラグ４Ａを約１，０００℃
の温度雰囲気に保持して、鋳造スラグ４Ａ中に残留する
非晶質部分を二次再結晶させることにより、緻密な再結
晶した人工岩石２４が生成される。
つ緻密に再結晶したコンクリート用人工骨材としての人
工岩石を合成すること。 【解決手段】 ごみを焼却する際に、焼却灰を溶融させ
る後の工程で溶融スラグ４のＭｇＯ含有量が５％〜２０
％となるようにＭｇ化合物を焼却炉に供給し、発生する
焼却灰の成分を調整しておく。焼却灰を還元溶融するこ
とにより焼却灰中のＦｅ系酸化物を還元して溶融銑鉄２
を滞留させると同時に、重金属類等を可及的に含まない
溶融スラグ４を生成して溶融銑鉄２の上部に滞留させ
る。溶融スラグ４を溶融銑鉄２とは独立して出滓した後
に徐冷した状態で共晶凝固現象に基づいて一次再結晶さ
せる。一次再結晶した鋳造スラグ４Ａを約１，０００℃
の温度雰囲気に保持して、鋳造スラグ４Ａ中に残留する
非晶質部分を二次再結晶させることにより、緻密な再結
晶した人工岩石２４が生成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼却灰溶融スラグ
からの人工岩石合成処理法に係り、詳しくは、生活ごみ
や下水汚泥または産業廃棄物等の焼却灰を溶融し、焼却
灰に含まれる重金属類や還元可能な酸化物を溶融還元し
て除去すると共にＳｉＯ2 等の鉱物質を主成分とする溶
融スラグを生成する技術であって、特に溶融スラグから
有害金属を可及的に含まない天然岩石に極めて近い組成
のコンクリート用人工骨材として供することができる人
工岩石を製造する方法に関するものである。
からの人工岩石合成処理法に係り、詳しくは、生活ごみ
や下水汚泥または産業廃棄物等の焼却灰を溶融し、焼却
灰に含まれる重金属類や還元可能な酸化物を溶融還元し
て除去すると共にＳｉＯ2 等の鉱物質を主成分とする溶
融スラグを生成する技術であって、特に溶融スラグから
有害金属を可及的に含まない天然岩石に極めて近い組成
のコンクリート用人工骨材として供することができる人
工岩石を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】家庭から出るごみや産業廃棄物は焼却さ
れ下水汚泥等は乾燥粉とされることによって減容化さ
れ、埋立地等に廃棄される。しかし、投棄地の容量にも
限界があり、より一層の減容化や再資源化の努力が払わ
れるようになってきている。最近では、資源のリサイク
ル化の観点に立った研究が進み、堆肥化や有価物の回収
といったことも行われる。このような再資源化には無害
化処理が重要であるが、特に注目を浴びるようになって
きている生活ごみや下水汚泥または産業廃棄物等の焼却
灰の溶融スラグから建築資材等を再生する場合も同様で
ある。
れ下水汚泥等は乾燥粉とされることによって減容化さ
れ、埋立地等に廃棄される。しかし、投棄地の容量にも
限界があり、より一層の減容化や再資源化の努力が払わ
れるようになってきている。最近では、資源のリサイク
ル化の観点に立った研究が進み、堆肥化や有価物の回収
といったことも行われる。このような再資源化には無害
化処理が重要であるが、特に注目を浴びるようになって
きている生活ごみや下水汚泥または産業廃棄物等の焼却
灰の溶融スラグから建築資材等を再生する場合も同様で
ある。
【０００３】焼却灰を１，５００℃以上の温度で溶融す
ると、焼却灰中の可燃物が燃焼しダイオキシンは完全に
分解されること、重金属類はガラス質のスラグ中に閉じ
込められること、焼却灰を１／３以下に減容できること
などの利点が挙げられる。これは、焼却灰中の無機分も
溶けて融液となり、それを冷却すると固化したスラグと
することができるからである。
ると、焼却灰中の可燃物が燃焼しダイオキシンは完全に
分解されること、重金属類はガラス質のスラグ中に閉じ
込められること、焼却灰を１／３以下に減容できること
などの利点が挙げられる。これは、焼却灰中の無機分も
溶けて融液となり、それを冷却すると固化したスラグと
することができるからである。
【０００４】ところで、そのスラグは、路盤材や建築土
木用骨材として使用されたり、成形することによってタ
イルや装飾品に加工することができる。いずれにおいて
も、無害化や化学的安定性が要求されることは言うまで
もないが、そのような溶融スラグを生成させて人工骨材
を製造する方法や装置が種々提案されている。溶融スラ
グを生成する代表的なものとして、旋回溶融法，電気溶
融法，コークス燃焼還元溶融法，表面溶融法といったも
のが採用されている。
木用骨材として使用されたり、成形することによってタ
イルや装飾品に加工することができる。いずれにおいて
も、無害化や化学的安定性が要求されることは言うまで
もないが、そのような溶融スラグを生成させて人工骨材
を製造する方法や装置が種々提案されている。溶融スラ
グを生成する代表的なものとして、旋回溶融法，電気溶
融法，コークス燃焼還元溶融法，表面溶融法といったも
のが採用されている。
【０００５】旋回溶融法は、焼却灰をアノルサイトＣａ
Ｏ・２ＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 の結晶が析出しやすい組成
に成分調整し、旋回炉を用いて焼却灰を１，４００℃な
いし１，４５０℃の雰囲気で溶融させ、それを急冷して
ガラスとし、その非晶質なスラグを再加熱してアノルサ
イトを均一に析出させ、石材化する方法である。これ
は、焼却灰に含まれている鉄分と硫黄分から硫化鉄を生
成させ、それを結晶核形成物質として利用している。
Ｏ・２ＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 の結晶が析出しやすい組成
に成分調整し、旋回炉を用いて焼却灰を１，４００℃な
いし１，４５０℃の雰囲気で溶融させ、それを急冷して
ガラスとし、その非晶質なスラグを再加熱してアノルサ
イトを均一に析出させ、石材化する方法である。これ
は、焼却灰に含まれている鉄分と硫黄分から硫化鉄を生
成させ、それを結晶核形成物質として利用している。
【０００６】ところで、焼却灰を溶融したときのスラグ
の主成分はＣａＯ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＦｅＯ，Ｍ
ｇＯである。ＦｅＯおよびＭｇＯは比較的少ないのでス
ラグをＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元系とみなす
と、Ａｌ2 Ｏ3 の多い焼却灰ではスラグ融点が非常に高
くなりまた粘性も増大する。したがって、流動性の良い
スラグの生成は妨げられ、炉からの出滓が困難となりま
た組成分の結晶化も得られにくい。
の主成分はＣａＯ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＦｅＯ，Ｍ
ｇＯである。ＦｅＯおよびＭｇＯは比較的少ないのでス
ラグをＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元系とみなす
と、Ａｌ2 Ｏ3 の多い焼却灰ではスラグ融点が非常に高
くなりまた粘性も増大する。したがって、流動性の良い
スラグの生成は妨げられ、炉からの出滓が困難となりま
た組成分の結晶化も得られにくい。
【０００７】上記した電気溶融炉においてスラグ融点を
低下させかつ流動性を改善するようにしたものが、特開
平４−３５４５７５号公報や特開平４−３５８５８４号
公報に記載されている。これは、金属溶湯上に焼却灰を
投入してアーク加熱により溶融するが、溶融スラグの粘
度が高くなるから、前者では溶融スラグにＦｅＯを添加
している。また、後者では金属溶湯の表面および溶融ス
ラグの表面を酸化性雰囲気にすることによって、溶融ス
ラグ中にＦｅＯが生成されるようにしている。このよう
な操作によれば、スラグに残存する５％ないし２０％の
ＦｅＯによってＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＦｅＯ
系を形成させることができ、スラグ融点は低下し、スラ
グの流動性も改善される。
低下させかつ流動性を改善するようにしたものが、特開
平４−３５４５７５号公報や特開平４−３５８５８４号
公報に記載されている。これは、金属溶湯上に焼却灰を
投入してアーク加熱により溶融するが、溶融スラグの粘
度が高くなるから、前者では溶融スラグにＦｅＯを添加
している。また、後者では金属溶湯の表面および溶融ス
ラグの表面を酸化性雰囲気にすることによって、溶融ス
ラグ中にＦｅＯが生成されるようにしている。このよう
な操作によれば、スラグに残存する５％ないし２０％の
ＦｅＯによってＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＦｅＯ
系を形成させることができ、スラグ融点は低下し、スラ
グの流動性も改善される。
【０００８】コークス燃焼還元溶融法の例としては、特
開平４−１３２６４２号公報に記載された結晶化スラグ
の製造法がある。溶融炉で溶融させたスラグに石灰また
は珪酸分の多い砕石を添加し、ガラス化を経ることな
く、Ａｌ2 Ｏ3 が１０％ないし２２％、ＣａＯが２４％
ないし４４％、Ｆｅ2 Ｏ3 が２％ないし２０％、ＳｉＯ
2 が２８％ないし４５％の組成をなすようにした結晶化
スラグを直接生成させることができるようにしている。
開平４−１３２６４２号公報に記載された結晶化スラグ
の製造法がある。溶融炉で溶融させたスラグに石灰また
は珪酸分の多い砕石を添加し、ガラス化を経ることな
く、Ａｌ2 Ｏ3 が１０％ないし２２％、ＣａＯが２４％
ないし４４％、Ｆｅ2 Ｏ3 が２％ないし２０％、ＳｉＯ
2 が２８％ないし４５％の組成をなすようにした結晶化
スラグを直接生成させることができるようにしている。
【０００９】ところで、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 の重
量比）が低くすぎると溶融スラグの粘性は高くなって結
晶化が進みにくくなり、高すぎるとスラグ融点が高くな
って溶融処理のためのエネルギ消費は増大する。したが
って、上記の溶融炉中のスラグの塩基度が低いときには
ＣａＯを添加し、高いときにはＳｉＯ2 を添加して塩基
度が０．６ないし１．５となるように調整される。
量比）が低くすぎると溶融スラグの粘性は高くなって結
晶化が進みにくくなり、高すぎるとスラグ融点が高くな
って溶融処理のためのエネルギ消費は増大する。したが
って、上記の溶融炉中のスラグの塩基度が低いときには
ＣａＯを添加し、高いときにはＳｉＯ2 を添加して塩基
度が０．６ないし１．５となるように調整される。
【００１０】上記した表面溶融法では、焼却灰を高温で
処理する際に有機物が熱分解して燃焼するときのエネル
ギを使用することにより無機物を溶融させている。炉頂
に燃焼装置を備えた垂直軸回りに回転する炉体と、焼却
灰が装入された炉体の上方を覆うアーチ形反射天蓋とを
備える竪型回転炉が使用され、その天蓋を上下させて炉
負荷が調整されるようになっている。炉体の下方には二
次燃焼炉があり、排出された溶融スラグはさらに加熱さ
れる。このような表面溶融炉においては、可燃物の燃焼
によって発生する熱を利用するので、低燃費の操業が実
現される。
処理する際に有機物が熱分解して燃焼するときのエネル
ギを使用することにより無機物を溶融させている。炉頂
に燃焼装置を備えた垂直軸回りに回転する炉体と、焼却
灰が装入された炉体の上方を覆うアーチ形反射天蓋とを
備える竪型回転炉が使用され、その天蓋を上下させて炉
負荷が調整されるようになっている。炉体の下方には二
次燃焼炉があり、排出された溶融スラグはさらに加熱さ
れる。このような表面溶融炉においては、可燃物の燃焼
によって発生する熱を利用するので、低燃費の操業が実
現される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記した旋回溶融法で
は焼却灰に予熱空気を吹き込んで旋回させ、ガスやオイ
ルの燃焼によって加熱するようにしている。酸化性雰囲
気で焼却灰を溶融するのでスラグにはＦｅＯが混入し、
それを急冷させるとガラス状になる。また、生成された
スラグには気泡が混じり、そのまま固化させると多孔質
なスラグとなりやすい。そのため、溶融スラグを脱泡処
理した後に熱処理しなければならず、スラグ生成設備は
複雑化する。しかも、ガラス状スラグを再結晶させるた
めには１，２００℃以上の雰囲気に保持する必要があ
り、結晶化炉において多大のエネルギ消費を伴う。な
お、ガラス化したスラグは熱伝導性が極めて低く、それ
ゆえ結晶化のエネルギ節減を図るため固化スラグを小粒
化しておく必要があり、コンクリート用骨材として要求
される粒の大きい石材を得ることができない。
は焼却灰に予熱空気を吹き込んで旋回させ、ガスやオイ
ルの燃焼によって加熱するようにしている。酸化性雰囲
気で焼却灰を溶融するのでスラグにはＦｅＯが混入し、
それを急冷させるとガラス状になる。また、生成された
スラグには気泡が混じり、そのまま固化させると多孔質
なスラグとなりやすい。そのため、溶融スラグを脱泡処
理した後に熱処理しなければならず、スラグ生成設備は
複雑化する。しかも、ガラス状スラグを再結晶させるた
めには１，２００℃以上の雰囲気に保持する必要があ
り、結晶化炉において多大のエネルギ消費を伴う。な
お、ガラス化したスラグは熱伝導性が極めて低く、それ
ゆえ結晶化のエネルギ節減を図るため固化スラグを小粒
化しておく必要があり、コンクリート用骨材として要求
される粒の大きい石材を得ることができない。
【００１２】電気溶融法では、酸化性雰囲気で生成され
る溶融スラグ中のＦｅＯが６％ないし１５％と高いので
炉床部や出滓部近傍の耐火物は侵蝕されやすく、炉の寿
命が短くなる。また、ＦｅＯを添加してＣａＯ−ＳｉＯ
2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元系のスラグを四元系に改質しスラ
グ融点を低下させているが、溶融スラグを水砕した場合
には粒状水砕スラグとなって非常に脆弱な非晶質となる
一方、徐冷した場合はスラグ中のＦｅＯが再結晶化を阻
み、天然岩石からかけ離れたスラグ塊となる。それのみ
ならず、スラグにＦｅ等の重金属が残留することにな
り、それらをスラグに固定させることができるといえど
も、いずれは溶出する不安定さが残る。
る溶融スラグ中のＦｅＯが６％ないし１５％と高いので
炉床部や出滓部近傍の耐火物は侵蝕されやすく、炉の寿
命が短くなる。また、ＦｅＯを添加してＣａＯ−ＳｉＯ
2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元系のスラグを四元系に改質しスラ
グ融点を低下させているが、溶融スラグを水砕した場合
には粒状水砕スラグとなって非常に脆弱な非晶質となる
一方、徐冷した場合はスラグ中のＦｅＯが再結晶化を阻
み、天然岩石からかけ離れたスラグ塊となる。それのみ
ならず、スラグにＦｅ等の重金属が残留することにな
り、それらをスラグに固定させることができるといえど
も、いずれは溶出する不安定さが残る。
【００１３】コークス燃焼還元溶融法は竪型シャフト炉
に投入したコークスによって形成されるコークスベッド
中で焼却灰を溶融還元するので、溶融スラグ中のＦｅＯ
は減少する。しかし、コークス灰中のＡｌ2 Ｏ3 が溶融
スラグに溶解し、Ａｌ2 Ｏ3の含有率は高くなってＣａ
Ｏ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系のスラグ融点が高くなりま
たスラグの流動性も悪化し、炉体からのスラグ排出は円
滑とならず操業が阻害される。そこで、この還元溶融法
においては、スラグ融点が高くならない範囲で石灰石を
添加し、流動性を改善している。しかし、この成分調整
によって生成されたスラグはＣａＯの含有量が多くなる
ことから消化しやすくなり、長期にわたる性状の安定や
機械的強度の維持が要求されるコンクリート用人工骨材
として使用するためには不適当である。
に投入したコークスによって形成されるコークスベッド
中で焼却灰を溶融還元するので、溶融スラグ中のＦｅＯ
は減少する。しかし、コークス灰中のＡｌ2 Ｏ3 が溶融
スラグに溶解し、Ａｌ2 Ｏ3の含有率は高くなってＣａ
Ｏ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系のスラグ融点が高くなりま
たスラグの流動性も悪化し、炉体からのスラグ排出は円
滑とならず操業が阻害される。そこで、この還元溶融法
においては、スラグ融点が高くならない範囲で石灰石を
添加し、流動性を改善している。しかし、この成分調整
によって生成されたスラグはＣａＯの含有量が多くなる
ことから消化しやすくなり、長期にわたる性状の安定や
機械的強度の維持が要求されるコンクリート用人工骨材
として使用するためには不適当である。
【００１４】表面溶融法では、無機物を溶融させるため
電気溶融法と同様にＦｅＯを焼却灰に添加して、溶融ス
ラグの流動性の向上が促されるが、溶融スラグ中に金属
酸化物を残留させることになる。その結果、溶融スラグ
を徐冷しても組成分の結晶化が十分に進まず、重金属類
の溶出は不可避であって、コンクリート用人工骨材にふ
さわしい天然岩石とはかけ離れた石材となる。
電気溶融法と同様にＦｅＯを焼却灰に添加して、溶融ス
ラグの流動性の向上が促されるが、溶融スラグ中に金属
酸化物を残留させることになる。その結果、溶融スラグ
を徐冷しても組成分の結晶化が十分に進まず、重金属類
の溶出は不可避であって、コンクリート用人工骨材にふ
さわしい天然岩石とはかけ離れた石材となる。
【００１５】以上の説明から把握されるように、焼却灰
の各種溶融法は、焼却灰の組成を是認して溶融処理し石
材としての利用を実現するものである。すなわち、スラ
グ中に有害物質や金属成分の封じ込めを図って安全性を
確保しようとしている。しかし、固化スラグ中に重金属
類が含有されるのでそれらがいずれは溶出する可能性が
あって、スラグの無害化は十分でない。それのみなら
ず、焼却灰中の金属資源の回収がなされず、焼却灰の完
全な再資源化が阻まれる。
の各種溶融法は、焼却灰の組成を是認して溶融処理し石
材としての利用を実現するものである。すなわち、スラ
グ中に有害物質や金属成分の封じ込めを図って安全性を
確保しようとしている。しかし、固化スラグ中に重金属
類が含有されるのでそれらがいずれは溶出する可能性が
あって、スラグの無害化は十分でない。それのみなら
ず、焼却灰中の金属資源の回収がなされず、焼却灰の完
全な再資源化が阻まれる。
【００１６】また、溶融スラグを固化させる際にスラグ
組成分を可及的完全に再結晶させる処理が施されておら
ず、天然岩石からはほど遠い非晶質な部分を残した石材
となる。これは、溶融スラグの流動性を向上させるため
にＦｅＯやＣａＯを添加したり、スラグ融点の低下を促
進するためにＳｉＯ2 を配合する結果、多元系相平衡状
態における共晶凝固現象を考慮した熱処理をすることが
できなくなることに基因している。したがって、このよ
うな固化スラグは建築資材としての良質なコンクリート
用人工骨材とはなり難く、非晶質（ガラス質）のままで
使用することが可能な路盤材や緑農地化の資材として利
用できるにすぎない。
組成分を可及的完全に再結晶させる処理が施されておら
ず、天然岩石からはほど遠い非晶質な部分を残した石材
となる。これは、溶融スラグの流動性を向上させるため
にＦｅＯやＣａＯを添加したり、スラグ融点の低下を促
進するためにＳｉＯ2 を配合する結果、多元系相平衡状
態における共晶凝固現象を考慮した熱処理をすることが
できなくなることに基因している。したがって、このよ
うな固化スラグは建築資材としての良質なコンクリート
用人工骨材とはなり難く、非晶質（ガラス質）のままで
使用することが可能な路盤材や緑農地化の資材として利
用できるにすぎない。
【００１７】ちなみに、特開平４−１３９０４０号公報
には、連続した金型に溶融スラグを鋳込み、移送しなが
ら外気温により徐冷してスラグブロックを成形させるよ
うにした装置が記載されている。しかし、コンベアによ
る搬送中には溶融スラグがメタル面に接触するときの初
期冷却速度を制御することが困難であり、結局は急激に
冷却されるために非晶質化し、方向性のある脆い組織と
なることは避けられない。
には、連続した金型に溶融スラグを鋳込み、移送しなが
ら外気温により徐冷してスラグブロックを成形させるよ
うにした装置が記載されている。しかし、コンベアによ
る搬送中には溶融スラグがメタル面に接触するときの初
期冷却速度を制御することが困難であり、結局は急激に
冷却されるために非晶質化し、方向性のある脆い組織と
なることは避けられない。
【００１８】本発明は上記した背景に鑑みなされたもの
で、その目的は、焼却灰の溶融に投入したエネルギの放
散を少なくして溶融スラグの結晶化に要するエネルギの
節減を図ることができること、溶融スラグ中の還元容易
な金属分を分離してその再利用を可能にすると共に、有
害物質の含有を可及的に少なくして安全性が高く、天然
岩石に極めて近い硬質な塊状の建設資材を製造できるこ
と、を実現した焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処
理法を提供することである。
で、その目的は、焼却灰の溶融に投入したエネルギの放
散を少なくして溶融スラグの結晶化に要するエネルギの
節減を図ることができること、溶融スラグ中の還元容易
な金属分を分離してその再利用を可能にすると共に、有
害物質の含有を可及的に少なくして安全性が高く、天然
岩石に極めて近い硬質な塊状の建設資材を製造できるこ
と、を実現した焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処
理法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、生活ごみ，下
水汚泥，産業廃棄物等のごみを焼却して生じた焼却灰の
溶融スラグから人工岩石を合成する処理法に適用され
る。その特徴とするところは、図１および図９を参照し
て、まず、溶融スラグ４を生成させる次工程で可及的に
低融点でありかつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグ
４を生成させるべく、その溶融スラグ４のＭｇＯ含有量
が５％ないし２０％までの範囲における目標％もしくは
それに極めて近似した含有％となるように、ごみ９２を
焼却して発生した排ガス中の硫黄酸化物や塩素系物質等
を除去するために添加されるＭｇ化合物９０の粉末また
はスラリーを、焼却炉８０内の排ガス中に吹き込みなが
らごみ９２を焼却する。次に、焼却炉８０で発生した焼
却炉灰９３を還元剤を用いて還元溶融することにより焼
却炉灰９３中のＦｅ系酸化物を還元して生成された溶融
銑鉄２を滞留させ、他の重金属類および還元可能な酸化
物類を還元して生じた元素を溶融銑鉄２中に溶解させる
と共に、ガス含有率が極めて低く重金属類等を可及的に
含まない溶融スラグ４を生成して溶融銑鉄２の上部に滞
留させる。その溶融スラグ４を溶融銑鉄２とは独立して
出滓した後に、溶融スラグ４を徐冷した状態で共晶凝固
現象に基づいて一次再結晶させる。そして、一次再結晶
した鋳造スラグ４Ａを９００℃ないし１，２００℃の温
度雰囲気に保持することにより、鋳造スラグ４Ａ中に残
留する非晶質部分を二次再結晶させると共に残留内部歪
を除去し、溶融スラグ４からガス含有率の極めて低い、
組織の緻密な再結晶した人工岩石２４を生成させること
である。
水汚泥，産業廃棄物等のごみを焼却して生じた焼却灰の
溶融スラグから人工岩石を合成する処理法に適用され
る。その特徴とするところは、図１および図９を参照し
て、まず、溶融スラグ４を生成させる次工程で可及的に
低融点でありかつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグ
４を生成させるべく、その溶融スラグ４のＭｇＯ含有量
が５％ないし２０％までの範囲における目標％もしくは
それに極めて近似した含有％となるように、ごみ９２を
焼却して発生した排ガス中の硫黄酸化物や塩素系物質等
を除去するために添加されるＭｇ化合物９０の粉末また
はスラリーを、焼却炉８０内の排ガス中に吹き込みなが
らごみ９２を焼却する。次に、焼却炉８０で発生した焼
却炉灰９３を還元剤を用いて還元溶融することにより焼
却炉灰９３中のＦｅ系酸化物を還元して生成された溶融
銑鉄２を滞留させ、他の重金属類および還元可能な酸化
物類を還元して生じた元素を溶融銑鉄２中に溶解させる
と共に、ガス含有率が極めて低く重金属類等を可及的に
含まない溶融スラグ４を生成して溶融銑鉄２の上部に滞
留させる。その溶融スラグ４を溶融銑鉄２とは独立して
出滓した後に、溶融スラグ４を徐冷した状態で共晶凝固
現象に基づいて一次再結晶させる。そして、一次再結晶
した鋳造スラグ４Ａを９００℃ないし１，２００℃の温
度雰囲気に保持することにより、鋳造スラグ４Ａ中に残
留する非晶質部分を二次再結晶させると共に残留内部歪
を除去し、溶融スラグ４からガス含有率の極めて低い、
組織の緻密な再結晶した人工岩石２４を生成させること
である。
【００２０】請求項２においては、まず、溶融スラグ４
を生成させる次工程で可及的に低融点でありかつ共晶凝
固する組成を有した溶融スラグ４を生成させるべく、溶
融スラグ４のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範
囲における目標％もしくはそれに極めて近似した含有％
となるように、ごみ９２を焼却して発生した排ガス中の
硫黄酸化物や塩素系物質等を除去するために添加される
Ｍｇ化合物９０の粉末またはスラリーを、焼却炉８０内
の排ガス中に吹き込みながらごみ９２を焼却する。次
に、還元剤を用いることにより焼却炉８０で発生した焼
却炉灰９３を還元溶融して溶融スラグ４を生成する際も
しくはそれに先だち、溶融スラグ４のＭｇＯ含有量が目
標％もしくはそれに極めて近似した含有％となるように
ＭｇＯを含有する冶金滓または天然鉱物類を焼却炉灰９
３に添加し、可及的に低融点となりかつ共晶凝固する組
成を有した溶融スラグ４が得られるように成分調整す
る。成分調整された焼却炉灰９３を還元溶融することに
より焼却炉灰９３中のＦｅ系酸化物を還元して生成され
た溶融銑鉄２を滞留させ、他の重金属類および還元可能
な酸化物類を還元して生じた元素を溶融銑鉄２中に溶解
させると共に、ガス含有率が極めて低く重金属類等を可
及的に含まない溶融スラグ４を生成して溶融銑鉄２の上
部に滞留させる。その溶融スラグ４を溶融銑鉄２とは独
立して出滓した後に、溶融スラグ４を徐冷した状態で共
晶凝固現象に基づいて一次再結晶させる。そして、一次
再結晶した鋳造スラグ４Ａを９００℃ないし１，２００
℃の温度雰囲気に保持することによって、鋳造スラグ４
Ａ中に残留する非晶質部分を二次再結晶させると共に残
留内部歪を除去し、溶融スラグ４からガス含有率の極め
て低い、組織の緻密な再結晶した人工岩石２４を生成さ
せる。
を生成させる次工程で可及的に低融点でありかつ共晶凝
固する組成を有した溶融スラグ４を生成させるべく、溶
融スラグ４のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範
囲における目標％もしくはそれに極めて近似した含有％
となるように、ごみ９２を焼却して発生した排ガス中の
硫黄酸化物や塩素系物質等を除去するために添加される
Ｍｇ化合物９０の粉末またはスラリーを、焼却炉８０内
の排ガス中に吹き込みながらごみ９２を焼却する。次
に、還元剤を用いることにより焼却炉８０で発生した焼
却炉灰９３を還元溶融して溶融スラグ４を生成する際も
しくはそれに先だち、溶融スラグ４のＭｇＯ含有量が目
標％もしくはそれに極めて近似した含有％となるように
ＭｇＯを含有する冶金滓または天然鉱物類を焼却炉灰９
３に添加し、可及的に低融点となりかつ共晶凝固する組
成を有した溶融スラグ４が得られるように成分調整す
る。成分調整された焼却炉灰９３を還元溶融することに
より焼却炉灰９３中のＦｅ系酸化物を還元して生成され
た溶融銑鉄２を滞留させ、他の重金属類および還元可能
な酸化物類を還元して生じた元素を溶融銑鉄２中に溶解
させると共に、ガス含有率が極めて低く重金属類等を可
及的に含まない溶融スラグ４を生成して溶融銑鉄２の上
部に滞留させる。その溶融スラグ４を溶融銑鉄２とは独
立して出滓した後に、溶融スラグ４を徐冷した状態で共
晶凝固現象に基づいて一次再結晶させる。そして、一次
再結晶した鋳造スラグ４Ａを９００℃ないし１，２００
℃の温度雰囲気に保持することによって、鋳造スラグ４
Ａ中に残留する非晶質部分を二次再結晶させると共に残
留内部歪を除去し、溶融スラグ４からガス含有率の極め
て低い、組織の緻密な再結晶した人工岩石２４を生成さ
せる。
【００２１】請求項３においては、焼却炉灰９３を還元
剤を用いて還元溶融する際に、焼却炉８０の排ガス処理
設備８１で捕捉された捕集灰９４を焼却炉灰９３に添加
することである。
剤を用いて還元溶融する際に、焼却炉８０の排ガス処理
設備８１で捕捉された捕集灰９４を焼却炉灰９３に添加
することである。
【００２２】請求項４においては、まず、溶融スラグ４
を生成させる次工程で可及的に低融点でありかつ共晶凝
固する組成を有した溶融スラグ４を生成させるべく、溶
融スラグ４のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範
囲における目標％もしくはそれに極めて近似した含有％
となるように、ごみ９２を焼却して発生した排ガス中の
硫黄酸化物や塩素系物質等を除去するために添加される
Ｍｇ化合物９０の粉末またはスラリーを焼却炉８０内の
排ガス中に吹き込み、かつ、Ｍｇ化合物９１の粉末を焼
却炉８０の排ガス処理設備８１へ導入された排ガス中に
吹き込みながらごみ９２を焼却する。次に、焼却炉８０
で発生した焼却炉灰９３と排ガス処理設備８１で捕捉さ
れた捕集灰９４とを合わせた焼却灰９５を還元剤を用い
て還元溶融することにより焼却灰９５中のＦｅ系酸化物
を還元して生成された溶融銑鉄２を滞留させ、他の重金
属類および還元可能な酸化物類を還元して生じた元素を
溶融銑鉄２中に溶解させると共に、ガス含有率が極めて
低く重金属類等を可及的に含まない溶融スラグ４を生成
して溶融銑鉄２の上部に滞留させる。その溶融スラグ４
を溶融銑鉄２とは独立して出滓した後に、溶融スラグ４
を徐冷した状態で共晶凝固現象に基づいて一次再結晶さ
せる。そして、一次再結晶した鋳造スラグ４Ａを９００
℃ないし１，２００℃の温度雰囲気に保持することによ
り、鋳造スラグ４Ａ中に残留する非晶質部分を二次再結
晶させると共に残留内部歪を除去し、溶融スラグ４から
ガス含有率の極めて低い、組織の緻密な再結晶した人工
岩石２４を生成させることである。
を生成させる次工程で可及的に低融点でありかつ共晶凝
固する組成を有した溶融スラグ４を生成させるべく、溶
融スラグ４のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範
囲における目標％もしくはそれに極めて近似した含有％
となるように、ごみ９２を焼却して発生した排ガス中の
硫黄酸化物や塩素系物質等を除去するために添加される
Ｍｇ化合物９０の粉末またはスラリーを焼却炉８０内の
排ガス中に吹き込み、かつ、Ｍｇ化合物９１の粉末を焼
却炉８０の排ガス処理設備８１へ導入された排ガス中に
吹き込みながらごみ９２を焼却する。次に、焼却炉８０
で発生した焼却炉灰９３と排ガス処理設備８１で捕捉さ
れた捕集灰９４とを合わせた焼却灰９５を還元剤を用い
て還元溶融することにより焼却灰９５中のＦｅ系酸化物
を還元して生成された溶融銑鉄２を滞留させ、他の重金
属類および還元可能な酸化物類を還元して生じた元素を
溶融銑鉄２中に溶解させると共に、ガス含有率が極めて
低く重金属類等を可及的に含まない溶融スラグ４を生成
して溶融銑鉄２の上部に滞留させる。その溶融スラグ４
を溶融銑鉄２とは独立して出滓した後に、溶融スラグ４
を徐冷した状態で共晶凝固現象に基づいて一次再結晶さ
せる。そして、一次再結晶した鋳造スラグ４Ａを９００
℃ないし１，２００℃の温度雰囲気に保持することによ
り、鋳造スラグ４Ａ中に残留する非晶質部分を二次再結
晶させると共に残留内部歪を除去し、溶融スラグ４から
ガス含有率の極めて低い、組織の緻密な再結晶した人工
岩石２４を生成させることである。
【００２３】請求項５においては、まず、溶融スラグ４
を生成させる後工程で可及的に低融点でありかつ共晶凝
固する組成を有した溶融スラグ４を生成させるべく、溶
融スラグ４のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範
囲における目標％に近づくように、ごみ９２を焼却して
発生した排ガス中の硫黄酸化物や塩素系物質等を除去す
るために添加されるＭｇ化合物９０の粉末またはスラリ
ーを焼却炉８０内の排ガス中に吹き込み、かつ、Ｍｇ化
合物９１の粉末を焼却炉８０の排ガス処理設備８１へ導
入された排ガス中に吹き込みながらごみ９２を焼却す
る。次に、還元剤を用いることにより焼却炉８０で発生
した焼却炉灰９３と排ガス処理設備８１で捕捉された捕
集灰９４とを合わせた焼却灰９５を還元溶融して溶融ス
ラグ４を生成する際もしくはそれに先だち、溶融スラグ
４のＭｇＯ含有量が目標％もしくはそれに極めて近似し
た含有％となるようにＭｇＯを含有する冶金滓または天
然鉱物類を焼却灰９５に添加し、可及的に低融点となり
かつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグ４が得られる
ように成分調整する。成分調整された焼却灰９５を還元
溶融することにより焼却灰９５中のＦｅ系酸化物を還元
して生成された溶融銑鉄２を滞留させ、他の重金属類お
よび還元可能な酸化物類を還元して生じた元素を溶融銑
鉄２中に溶解させると共に、ガス含有率が極めて低く重
金属類等を可及的に含まない溶融スラグ４を生成して溶
融銑鉄２の上部に滞留させる。その溶融スラグ４を溶融
銑鉄２とは独立して出滓した後に、溶融スラグ４を徐冷
した状態で共晶凝固現象に基づいて一次再結晶させる。
そして、一次再結晶した鋳造スラグ４Ａを９００℃ない
し１，２００℃の温度雰囲気に保持することにより、鋳
造スラグ４Ａ中に残留する非晶質部分を二次再結晶させ
ると共に残留内部歪を除去し、溶融スラグ４からガス含
有率の極めて低い、組織の緻密な再結晶した人工岩石２
４を生成させるようにしたことである。
を生成させる後工程で可及的に低融点でありかつ共晶凝
固する組成を有した溶融スラグ４を生成させるべく、溶
融スラグ４のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範
囲における目標％に近づくように、ごみ９２を焼却して
発生した排ガス中の硫黄酸化物や塩素系物質等を除去す
るために添加されるＭｇ化合物９０の粉末またはスラリ
ーを焼却炉８０内の排ガス中に吹き込み、かつ、Ｍｇ化
合物９１の粉末を焼却炉８０の排ガス処理設備８１へ導
入された排ガス中に吹き込みながらごみ９２を焼却す
る。次に、還元剤を用いることにより焼却炉８０で発生
した焼却炉灰９３と排ガス処理設備８１で捕捉された捕
集灰９４とを合わせた焼却灰９５を還元溶融して溶融ス
ラグ４を生成する際もしくはそれに先だち、溶融スラグ
４のＭｇＯ含有量が目標％もしくはそれに極めて近似し
た含有％となるようにＭｇＯを含有する冶金滓または天
然鉱物類を焼却灰９５に添加し、可及的に低融点となり
かつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグ４が得られる
ように成分調整する。成分調整された焼却灰９５を還元
溶融することにより焼却灰９５中のＦｅ系酸化物を還元
して生成された溶融銑鉄２を滞留させ、他の重金属類お
よび還元可能な酸化物類を還元して生じた元素を溶融銑
鉄２中に溶解させると共に、ガス含有率が極めて低く重
金属類等を可及的に含まない溶融スラグ４を生成して溶
融銑鉄２の上部に滞留させる。その溶融スラグ４を溶融
銑鉄２とは独立して出滓した後に、溶融スラグ４を徐冷
した状態で共晶凝固現象に基づいて一次再結晶させる。
そして、一次再結晶した鋳造スラグ４Ａを９００℃ない
し１，２００℃の温度雰囲気に保持することにより、鋳
造スラグ４Ａ中に残留する非晶質部分を二次再結晶させ
ると共に残留内部歪を除去し、溶融スラグ４からガス含
有率の極めて低い、組織の緻密な再結晶した人工岩石２
４を生成させるようにしたことである。
【００２４】図１０を参照して、上記の一次再結晶させ
る鋳造の工程と二次再結晶させる熱処理の工程とに代え
て、溶融スラグ４を溶融銑鉄２とは独立して出滓した後
に９００℃ないし１，２００℃の温度雰囲気に保持し、
共晶凝固現象に基づいて溶融スラグ４を一次再結晶さ
せ、かつ、残留する非晶質部分を二次再結晶させると共
に残留内部歪を除去する鋳造熱処理工程としてもよい。
る鋳造の工程と二次再結晶させる熱処理の工程とに代え
て、溶融スラグ４を溶融銑鉄２とは独立して出滓した後
に９００℃ないし１，２００℃の温度雰囲気に保持し、
共晶凝固現象に基づいて溶融スラグ４を一次再結晶さ
せ、かつ、残留する非晶質部分を二次再結晶させると共
に残留内部歪を除去する鋳造熱処理工程としてもよい。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、焼却灰の還元溶融によ
りＦｅ系酸化物ならびにその他の重金属類や還元可能な
酸化物類を含まず、また、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ
3 の三元系の限られた共晶点の範囲をＭｇＯを添加した
四元系に改質することにより拡大し、四元系相平衡状態
で共晶凝固可能な溶融スラグを生成しやすくすることが
できる。共晶凝固した一次再結晶スラグを熱処理によっ
て僅かな残余非晶質部分をさらに二次再結晶させるか
ら、天然岩石に極めて近似した人造石材を得ることがで
きる。その際、一次再結晶に消費したエネルギの大部分
は二次再結晶に利用され、固化スラグを小粒化しておか
なくても、エネルギ消費を可及的に低減することができ
る。
りＦｅ系酸化物ならびにその他の重金属類や還元可能な
酸化物類を含まず、また、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ
3 の三元系の限られた共晶点の範囲をＭｇＯを添加した
四元系に改質することにより拡大し、四元系相平衡状態
で共晶凝固可能な溶融スラグを生成しやすくすることが
できる。共晶凝固した一次再結晶スラグを熱処理によっ
て僅かな残余非晶質部分をさらに二次再結晶させるか
ら、天然岩石に極めて近似した人造石材を得ることがで
きる。その際、一次再結晶に消費したエネルギの大部分
は二次再結晶に利用され、固化スラグを小粒化しておか
なくても、エネルギ消費を可及的に低減することができ
る。
【００２６】焼却炉において生活ごみ，下水汚泥，産業
廃棄物等のごみを焼却する際に、ごみ焼却排ガス中の硫
黄酸化物や塩素系物質等を除去するために吹き込まれる
Ｍｇ化合物の粉末またはスラリーによって、焼却灰を溶
融させたときに生じる溶融スラグのＭｇＯ含有量が５％
ないし２０％までの範囲における目標％となるようにし
ておけば、焼却灰を還元溶融して溶融スラグを生成する
とき可及的に低融点となりかつ共晶凝固する組成を有し
た溶融スラグが得られるようになる。また、焼却灰を溶
融させたときに生じる溶融スラグのＭｇＯ含有量が目標
％に近づけられていれば、可及的に低融点となりかつ共
晶凝固する組成を有した溶融スラグが得られるように成
分調整するとき、ＭｇＯを含有する冶金滓または天然鉱
物類の焼却灰への添加量を少なくすることができる。
廃棄物等のごみを焼却する際に、ごみ焼却排ガス中の硫
黄酸化物や塩素系物質等を除去するために吹き込まれる
Ｍｇ化合物の粉末またはスラリーによって、焼却灰を溶
融させたときに生じる溶融スラグのＭｇＯ含有量が５％
ないし２０％までの範囲における目標％となるようにし
ておけば、焼却灰を還元溶融して溶融スラグを生成する
とき可及的に低融点となりかつ共晶凝固する組成を有し
た溶融スラグが得られるようになる。また、焼却灰を溶
融させたときに生じる溶融スラグのＭｇＯ含有量が目標
％に近づけられていれば、可及的に低融点となりかつ共
晶凝固する組成を有した溶融スラグが得られるように成
分調整するとき、ＭｇＯを含有する冶金滓または天然鉱
物類の焼却灰への添加量を少なくすることができる。
【００２７】焼却灰は還元性雰囲気で溶融されるので、
溶融スラグが炉床部や出滓部近傍の耐火物を侵蝕させる
こともなく、炉寿命は長く保たれる。そして、焼却灰中
のＦｅ系酸化物を還元し、他の重金属類および還元可能
な酸化物類も除去され、ガス含有率の極めて低い溶融ス
ラグが得られる。還元によって生成された溶融銑鉄は回
収して再資源化も可能である一方、重金属類の溶出しな
いまでに無害化されたコンクリート用人工骨材を得るこ
とができる。焼却灰にＭｇＯを添加することによって溶
融スラグの流動性も改善され、ＣａＯを過剰に添加する
必要もなくスラグ融点の低下にも寄与する。したがっ
て、溶融スラグから人工岩石を合成するための工程にお
ける取り扱いが容易となる。生成された合成岩石は消化
性を伴うことなく長期間の性状安定や機械的強度が確保
される。鋳造工程と該鋳造工程に続く熱処理工程とに代
えて鋳造熱処理工程とすれば、岩石合成処理工程が少な
くなり、そのための装置も簡素化することができる。
溶融スラグが炉床部や出滓部近傍の耐火物を侵蝕させる
こともなく、炉寿命は長く保たれる。そして、焼却灰中
のＦｅ系酸化物を還元し、他の重金属類および還元可能
な酸化物類も除去され、ガス含有率の極めて低い溶融ス
ラグが得られる。還元によって生成された溶融銑鉄は回
収して再資源化も可能である一方、重金属類の溶出しな
いまでに無害化されたコンクリート用人工骨材を得るこ
とができる。焼却灰にＭｇＯを添加することによって溶
融スラグの流動性も改善され、ＣａＯを過剰に添加する
必要もなくスラグ融点の低下にも寄与する。したがっ
て、溶融スラグから人工岩石を合成するための工程にお
ける取り扱いが容易となる。生成された合成岩石は消化
性を伴うことなく長期間の性状安定や機械的強度が確保
される。鋳造工程と該鋳造工程に続く熱処理工程とに代
えて鋳造熱処理工程とすれば、岩石合成処理工程が少な
くなり、そのための装置も簡素化することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る焼却灰溶融
スラグからの人工岩石合成処理法および装置を、その実
施の形態を表した図面をもとに詳細に説明する。図１
は、生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物等を焼却して生じ
た焼却灰の溶融スラグをコンクリート用人工骨材とする
ための人工岩石合成処理装置の例であり、その主たる構
成は還元溶融炉１，スラグブロック成形鋳型１０，熱処
理炉１４とからなる。
スラグからの人工岩石合成処理法および装置を、その実
施の形態を表した図面をもとに詳細に説明する。図１
は、生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物等を焼却して生じ
た焼却灰の溶融スラグをコンクリート用人工骨材とする
ための人工岩石合成処理装置の例であり、その主たる構
成は還元溶融炉１，スラグブロック成形鋳型１０，熱処
理炉１４とからなる。
【００２９】還元溶融炉１は少なくとも溶湯を貯溜する
部分および溶融スラグを滞留させる部分を確保した炉体
を備えるもので、図の例では、比重の大きい溶融銑鉄２
を貯溜する溶湯溜め部３、生成された溶融スラグ４を溶
融銑鉄２上に滞留させる溶融スラグ溜め部５、溶融スラ
グ４の上方空間であって焼却灰が堆積する原料収容部６
を備えた電気溶融炉１Ａが採用されている。
部分および溶融スラグを滞留させる部分を確保した炉体
を備えるもので、図の例では、比重の大きい溶融銑鉄２
を貯溜する溶湯溜め部３、生成された溶融スラグ４を溶
融銑鉄２上に滞留させる溶融スラグ溜め部５、溶融スラ
グ４の上方空間であって焼却灰が堆積する原料収容部６
を備えた電気溶融炉１Ａが採用されている。
【００３０】電気溶融炉１Ａは、三相，単相の交流電気
炉もしくは直流の電気炉のいずれのタイプでもよいが、
図では簡略化して描かれたサブマージドアーク直流抵抗
炉の例となっている。その原料収容部６には、焼却灰に
予めコークスブリーズや造滓材としての副資材を配合し
た粉粒状の原料７が投入され、後述するサブマージドア
ーク電気溶融法により時間をかけて還元溶融されるよう
になっている。
炉もしくは直流の電気炉のいずれのタイプでもよいが、
図では簡略化して描かれたサブマージドアーク直流抵抗
炉の例となっている。その原料収容部６には、焼却灰に
予めコークスブリーズや造滓材としての副資材を配合し
た粉粒状の原料７が投入され、後述するサブマージドア
ーク電気溶融法により時間をかけて還元溶融されるよう
になっている。
【００３１】炉蓋１ａにはその中央で昇降する可動電極
８が配置され、可動電極８の下部周囲へ原料７を装入す
る図示しないスクリューフィーダやシュートが炉蓋１ａ
に取り付けられる。炉体１ｂには溶湯溜め部３の溶融銑
鉄２を意図的に少し残して排出する出銑口３ａが設けら
れる一方、溶融銑鉄２の上部に滞留した溶融スラグ４を
排出する出滓口５ａも設けられ、出滓栓５ｂを抜いて後
述する工程で必要な量を短時間のうちに流出させること
ができる。なお、出滓栓５ｂにガス供給孔５ｃを設け
て、溶融処理中に出滓口５ａの近傍の溶融スラグ４を攪
拌するためのガスを送り、出滓時のスラグ閉塞を防止す
るようにしておくこともできる。
８が配置され、可動電極８の下部周囲へ原料７を装入す
る図示しないスクリューフィーダやシュートが炉蓋１ａ
に取り付けられる。炉体１ｂには溶湯溜め部３の溶融銑
鉄２を意図的に少し残して排出する出銑口３ａが設けら
れる一方、溶融銑鉄２の上部に滞留した溶融スラグ４を
排出する出滓口５ａも設けられ、出滓栓５ｂを抜いて後
述する工程で必要な量を短時間のうちに流出させること
ができる。なお、出滓栓５ｂにガス供給孔５ｃを設け
て、溶融処理中に出滓口５ａの近傍の溶融スラグ４を攪
拌するためのガスを送り、出滓時のスラグ閉塞を防止す
るようにしておくこともできる。
【００３２】このような電気溶融炉１Ａでは、焼却灰中
のＦｅ系酸化物が還元され溶融銑鉄２を生成して溶湯溜
め部３に貯溜すると共に、他の重金属類Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ等および還元可能なＰ2 Ｏ5 やＡ
ｓ酸化物等を還元して生じた元素Ｐ，Ａｓ等を溶融銑鉄
２に溶解させることができるようになっている。同時
に、上記の重金属類等を可及的に含まない溶融スラグ４
を生成して溶融銑鉄２の上部に滞留させ、その滞留時間
を十分に確保して脱泡し、ガス含有率が極めて低い溶融
スラグ４とする。
のＦｅ系酸化物が還元され溶融銑鉄２を生成して溶湯溜
め部３に貯溜すると共に、他の重金属類Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ等および還元可能なＰ2 Ｏ5 やＡ
ｓ酸化物等を還元して生じた元素Ｐ，Ａｓ等を溶融銑鉄
２に溶解させることができるようになっている。同時
に、上記の重金属類等を可及的に含まない溶融スラグ４
を生成して溶融銑鉄２の上部に滞留させ、その滞留時間
を十分に確保して脱泡し、ガス含有率が極めて低い溶融
スラグ４とする。
【００３３】ところで、電気溶融炉１Ａに装入される原
料７が生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物等をごみ焼却炉
によって焼却した焼却炉灰である場合、その焼却炉灰を
還元溶融して溶融スラグを生成させる工程で可及的に低
融点でありかつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグを
生成させるべく、後で詳しく述べるように、溶融スラグ
のＭｇＯ含有量が５重量％ないし２０重量％（以下％と
表示する）までの範囲における目標％に近づくように、
Ｍｇ化合物の粉末またはスラリーを焼却炉内の排ガス中
に予め吹き込んでおく。
料７が生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物等をごみ焼却炉
によって焼却した焼却炉灰である場合、その焼却炉灰を
還元溶融して溶融スラグを生成させる工程で可及的に低
融点でありかつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグを
生成させるべく、後で詳しく述べるように、溶融スラグ
のＭｇＯ含有量が５重量％ないし２０重量％（以下％と
表示する）までの範囲における目標％に近づくように、
Ｍｇ化合物の粉末またはスラリーを焼却炉内の排ガス中
に予め吹き込んでおく。
【００３４】上記の還元溶融精錬においては一般的にＳ
ｉＯ2 ，ＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする溶融スラグ
が生成されるが、その溶融スラグ４のＭｇＯ含有量が５
％ないし２０％までの範囲における目標％もしくはそれ
に極めて近似した含有％となるように、ＭｇＯを含有す
る冶金滓や天然鉱物類が焼却炉灰に副資材として添加さ
れる。これによって、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
ＭｇＯの四元系とみなすことができるスラグが得られ
る。そして、四元系相平衡状態における共晶点に可及的
に近似した成分組成に調整すれば、溶融スラグ４の融点
は最も低下しかつ共晶凝固現象を呈しやすくなる。すな
わち、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元系にＭｇＯ
を添加すると、該三元系の限られた共晶点の発生領域を
拡大することが可能となる。
ｉＯ2 ，ＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする溶融スラグ
が生成されるが、その溶融スラグ４のＭｇＯ含有量が５
％ないし２０％までの範囲における目標％もしくはそれ
に極めて近似した含有％となるように、ＭｇＯを含有す
る冶金滓や天然鉱物類が焼却炉灰に副資材として添加さ
れる。これによって、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −
ＭｇＯの四元系とみなすことができるスラグが得られ
る。そして、四元系相平衡状態における共晶点に可及的
に近似した成分組成に調整すれば、溶融スラグ４の融点
は最も低下しかつ共晶凝固現象を呈しやすくなる。すな
わち、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三元系にＭｇＯ
を添加すると、該三元系の限られた共晶点の発生領域を
拡大することが可能となる。
【００３５】上記したＭｇＯを含有する冶金滓として
は、高炉滓，製鋼滓，フェロニッケル製錬滓やＣｕ製錬
滓等の非鉄冶金滓などであり、天然鉱物類としてはＭｇ
Ｏの含有率が３４％と高い橄欖石（Ｍｇ・Ｆｅ）2 Ｓｉ
Ｏ4 ，蛇紋岩およびこれらの焼成物が使用される。な
お、ＭｇＯを添加するという意味からは、５４％前後の
ＳｉＯ2 を含有するが３６％前後のＭｇＯを含有しそれ
らが一旦溶融したフェロニッケル製錬滓が最も好まし
く、その製錬滓の再利用の途も図られて都合がよい。ち
なみに、必要に応じて石灰石ＣａＣＯ3 やドロマイトＣ
ａＣＯ3 ・ＭｇＣＯ3またはそれらの焼成物などが添加
される。
は、高炉滓，製鋼滓，フェロニッケル製錬滓やＣｕ製錬
滓等の非鉄冶金滓などであり、天然鉱物類としてはＭｇ
Ｏの含有率が３４％と高い橄欖石（Ｍｇ・Ｆｅ）2 Ｓｉ
Ｏ4 ，蛇紋岩およびこれらの焼成物が使用される。な
お、ＭｇＯを添加するという意味からは、５４％前後の
ＳｉＯ2 を含有するが３６％前後のＭｇＯを含有しそれ
らが一旦溶融したフェロニッケル製錬滓が最も好まし
く、その製錬滓の再利用の途も図られて都合がよい。ち
なみに、必要に応じて石灰石ＣａＣＯ3 やドロマイトＣ
ａＣＯ3 ・ＭｇＣＯ3またはそれらの焼成物などが添加
される。
【００３６】電気溶融炉１Ａの近くには、出滓口５ａか
ら２時間ないし３時間ごとに間歇的に排出された溶融ス
ラグ４を受けるスラグ受け樋９が配置され、それを介し
て熱放散を抑制すべく短時間のうちに溶融スラグ４が鋳
込まれるスラグブロック成形鋳型１０が多数配列され
る。この鋳型１０はスラグ内に共晶凝固現象に基づいた
一次再結晶を図るためのものであり、断熱性耐火物によ
り形成され、溶融スラグ４が内部まで急速に凝固しない
ように保温してブロック状の鋳造スラグ４Ａを成形させ
るような大きさとなっている。すなわち、急冷による非
晶質の発生を抑制したりスラグの内部保有熱の消散を可
及的に少なくすることができればよいので鋳型は金属製
でもよいが、鋳込み面は断熱材耐火物などで覆われ、徐
冷作用の有するものが採用される。
ら２時間ないし３時間ごとに間歇的に排出された溶融ス
ラグ４を受けるスラグ受け樋９が配置され、それを介し
て熱放散を抑制すべく短時間のうちに溶融スラグ４が鋳
込まれるスラグブロック成形鋳型１０が多数配列され
る。この鋳型１０はスラグ内に共晶凝固現象に基づいた
一次再結晶を図るためのものであり、断熱性耐火物によ
り形成され、溶融スラグ４が内部まで急速に凝固しない
ように保温してブロック状の鋳造スラグ４Ａを成形させ
るような大きさとなっている。すなわち、急冷による非
晶質の発生を抑制したりスラグの内部保有熱の消散を可
及的に少なくすることができればよいので鋳型は金属製
でもよいが、鋳込み面は断熱材耐火物などで覆われ、徐
冷作用の有するものが採用される。
【００３７】スラグブロック成形鋳型１０は溶融スラグ
４の排出量に見あった数が必要であり、しかも、スラグ
受け樋９から流下する溶融スラグ４を連続して鋳込まな
ければならない。そのため、各鋳型１０はコンベア１１
に一列に配置して固定されている。コンベア１１は成形
鋳型１０を搬送する間に所定量の溶融スラグ４を鋳込む
ことができると共に、共晶凝固させかつその一次再結晶
が完了した直後の鋳造スラグ４Ａを脱型させることがで
きる長さに選定される。
４の排出量に見あった数が必要であり、しかも、スラグ
受け樋９から流下する溶融スラグ４を連続して鋳込まな
ければならない。そのため、各鋳型１０はコンベア１１
に一列に配置して固定されている。コンベア１１は成形
鋳型１０を搬送する間に所定量の溶融スラグ４を鋳込む
ことができると共に、共晶凝固させかつその一次再結晶
が完了した直後の鋳造スラグ４Ａを脱型させることがで
きる長さに選定される。
【００３８】上記の成形鋳型１０は、例えば図２（ａ）
に示すように、所望するサイズの鋳造スラグを成形する
に必要な大きさの器であり、（ｂ）示すように、隣りあ
う鋳型１０の端部とは重なりあって連続している。各鋳
型１０は、その底面に固定されるブラケット１０ａに取
り付けた無端状チェーン１２によって移動される。コン
ベア１１の一端まで搬送された鋳型１０はチェーン１２
が反転する際に図１のごとく転倒姿勢となり、鋳造スラ
グ４Ａは成形鋳型１０からシュート１３上に落とされる
ようになっている。
に示すように、所望するサイズの鋳造スラグを成形する
に必要な大きさの器であり、（ｂ）示すように、隣りあ
う鋳型１０の端部とは重なりあって連続している。各鋳
型１０は、その底面に固定されるブラケット１０ａに取
り付けた無端状チェーン１２によって移動される。コン
ベア１１の一端まで搬送された鋳型１０はチェーン１２
が反転する際に図１のごとく転倒姿勢となり、鋳造スラ
グ４Ａは成形鋳型１０からシュート１３上に落とされる
ようになっている。
【００３９】シュート１３の出口側には、熱処理炉１４
が設置されている。これは、成形鋳型１０から脱型され
た鋳造スラグ４Ａが投入される炉体１５とその炉体１５
内の保温を図る加熱手段１６とを有している。そして、
加熱手段１６による保温作用と鋳造スラグ４Ａの内部か
らの復熱作用とによって残留非晶質部分を二次再結晶さ
せると共に、鋳造による残留内部歪を除去して固化した
スラグの脆弱性を回避し、ガス含有率が極めて低く組織
の緻密な再結晶した人工岩石を生成させるようになって
いる。
が設置されている。これは、成形鋳型１０から脱型され
た鋳造スラグ４Ａが投入される炉体１５とその炉体１５
内の保温を図る加熱手段１６とを有している。そして、
加熱手段１６による保温作用と鋳造スラグ４Ａの内部か
らの復熱作用とによって残留非晶質部分を二次再結晶さ
せると共に、鋳造による残留内部歪を除去して固化した
スラグの脆弱性を回避し、ガス含有率が極めて低く組織
の緻密な再結晶した人工岩石を生成させるようになって
いる。
【００４０】図１の例では熱処理炉１４は回転炉１４Ａ
であり、成形鋳型１０から脱型された８００℃ないし
１，２００℃の鋳造スラグ４Ａを収容する回転炉体１５
Ａと、鋳造スラグ４Ａを保温するための加熱バーナ１６
Ａとを有している。そして、一次再結晶している鋳造ス
ラグ４Ａは、二次再結晶のために９００℃ないし１，２
００℃の温度雰囲気に１時間ないし２時間保持される。
であり、成形鋳型１０から脱型された８００℃ないし
１，２００℃の鋳造スラグ４Ａを収容する回転炉体１５
Ａと、鋳造スラグ４Ａを保温するための加熱バーナ１６
Ａとを有している。そして、一次再結晶している鋳造ス
ラグ４Ａは、二次再結晶のために９００℃ないし１，２
００℃の温度雰囲気に１時間ないし２時間保持される。
【００４１】もう少し詳しく述べると、回転炉体１５Ａ
は外周を前後のタイヤ１５ｔによって支持され、ギヤー
１５ｍ，リングギヤー１５ｎを介して炉体の軸線回りに
矢印１７のように例えば１ｒｐｍ程度で回転される。加
熱バーナ１６Ａは大きい火炎１６ａを発生させ、炉体の
裏張り耐火壁１５ａおよび鋳造スラグ４Ａの堆積する表
層を加温するものであり、空気供給管を伴って炉体１５
Ａの軸線上の炉底部に設置される。炉体は通常水平な姿
勢であるが、鋳造スラグ４Ａの装入や二次再結晶の完了
した固化スラグを排出するために、仮想線で示したトラ
ニオン軸１５ｂを中心に破線のごとく傾動できるように
なっている。
は外周を前後のタイヤ１５ｔによって支持され、ギヤー
１５ｍ，リングギヤー１５ｎを介して炉体の軸線回りに
矢印１７のように例えば１ｒｐｍ程度で回転される。加
熱バーナ１６Ａは大きい火炎１６ａを発生させ、炉体の
裏張り耐火壁１５ａおよび鋳造スラグ４Ａの堆積する表
層を加温するものであり、空気供給管を伴って炉体１５
Ａの軸線上の炉底部に設置される。炉体は通常水平な姿
勢であるが、鋳造スラグ４Ａの装入や二次再結晶の完了
した固化スラグを排出するために、仮想線で示したトラ
ニオン軸１５ｂを中心に破線のごとく傾動できるように
なっている。
【００４２】このような装置によれば、以下のようにし
て、焼却炉灰を還元溶融しまた共晶凝固による一次再結
晶ならびに非晶質部分の熱処理による二次再結晶によ
り、ガス含有率の極めて低い組織の緻密な良質のコンク
リート用人工骨材としての人工岩石を合成することがで
きる。
て、焼却炉灰を還元溶融しまた共晶凝固による一次再結
晶ならびに非晶質部分の熱処理による二次再結晶によ
り、ガス含有率の極めて低い組織の緻密な良質のコンク
リート用人工骨材としての人工岩石を合成することがで
きる。
【００４３】まず、焼却炉灰に予めコークスブリーズを
配合した粉粒状の原料７を図３に示したスクリューフィ
ーダ２１，２１などを用いて電気溶融炉１Ａの炉蓋１ａ
の装入孔２２から、炉体１ｂに降ろされた可動電極８を
覆うように供給する。焼却炉灰を還元溶融精錬すればＳ
ｉＯ2 ，ＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする溶融スラグ
が生成されるが、ＭｇＯが５％ないし２０％までの範囲
における目標％もしくはそれに極めて近似した含有％の
溶融スラグ４となるようにして共晶凝固現象を発現させ
やすくすべく、フェロニッケル製錬滓もしくは橄欖石等
が、その他の造滓材と共に焼却炉灰７に添加される。
配合した粉粒状の原料７を図３に示したスクリューフィ
ーダ２１，２１などを用いて電気溶融炉１Ａの炉蓋１ａ
の装入孔２２から、炉体１ｂに降ろされた可動電極８を
覆うように供給する。焼却炉灰を還元溶融精錬すればＳ
ｉＯ2 ，ＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする溶融スラグ
が生成されるが、ＭｇＯが５％ないし２０％までの範囲
における目標％もしくはそれに極めて近似した含有％の
溶融スラグ４となるようにして共晶凝固現象を発現させ
やすくすべく、フェロニッケル製錬滓もしくは橄欖石等
が、その他の造滓材と共に焼却炉灰７に添加される。
【００４４】ちなみに、ＭｇＯの目標％が５％ないし２
０％の範囲内としているのは、５％以下であるとＭｇＯ
を添加する余地が少なく成分調整の範囲に限りが生じる
からであり、２０％を越えるとスラグの溶融温度が高く
なり、溶解エネルギが増大するからである。また、必要
に応じて若干量の石灰石等も加えられ、ＣａＯ−ＳｉＯ
2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における共
晶点もしくはそれに可及的に近似した状態で共晶凝固さ
せることができる組成を有した溶融スラグが得られよう
に成分調整する。
０％の範囲内としているのは、５％以下であるとＭｇＯ
を添加する余地が少なく成分調整の範囲に限りが生じる
からであり、２０％を越えるとスラグの溶融温度が高く
なり、溶解エネルギが増大するからである。また、必要
に応じて若干量の石灰石等も加えられ、ＣａＯ−ＳｉＯ
2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における共
晶点もしくはそれに可及的に近似した状態で共晶凝固さ
せることができる組成を有した溶融スラグが得られよう
に成分調整する。
【００４５】可動電極８に通電し、原料７を後述するサ
ブマージドアーク電気溶融により２時間ないし３時間を
かけて溶融還元する。このときの約１，５００℃の熱に
より可燃物が燃焼しダイオキシンは分解されまた有害な
Ｚｎ等の低沸点物質はガス化して排出される。焼却炉灰
７の粉粒体は比重が小さくかつ電気伝導度も低いが、原
料中にコークスブリーズが配合されているので、そのカ
ーボンが原料７の導電性を向上させて焼却炉灰が溶融さ
れる。
ブマージドアーク電気溶融により２時間ないし３時間を
かけて溶融還元する。このときの約１，５００℃の熱に
より可燃物が燃焼しダイオキシンは分解されまた有害な
Ｚｎ等の低沸点物質はガス化して排出される。焼却炉灰
７の粉粒体は比重が小さくかつ電気伝導度も低いが、原
料中にコークスブリーズが配合されているので、そのカ
ーボンが原料７の導電性を向上させて焼却炉灰が溶融さ
れる。
【００４６】その際に、焼却炉灰７中のＦｅ系酸化物を
還元して溶融銑鉄２が生成され、溶湯溜め部３に滞留す
る。他の重金属類および還元可能な酸化物類を還元して
生じた元素は溶融銑鉄２中に溶解すると共に、溶融スラ
グ４が溶融銑鉄２上に生成される。還元反応により発生
するＣＯガスは、スラグのフォーミングを促進する。溶
融スラグ４上にフォーミングスラグ１８が形成され、そ
れと原料層との境界にカーボン浮遊層１９が発生する。
還元して溶融銑鉄２が生成され、溶湯溜め部３に滞留す
る。他の重金属類および還元可能な酸化物類を還元して
生じた元素は溶融銑鉄２中に溶解すると共に、溶融スラ
グ４が溶融銑鉄２上に生成される。還元反応により発生
するＣＯガスは、スラグのフォーミングを促進する。溶
融スラグ４上にフォーミングスラグ１８が形成され、そ
れと原料層との境界にカーボン浮遊層１９が発生する。
【００４７】炉体１ｂに降ろされた可動電極８の下部位
はカーボン浮遊層１９で覆われたフォーミングスラグ１
８に臨むように制御され、かつ、アークは常時原料７や
フォーミングスラグ１８に覆われたサブマージドの状態
となる。カーボン浮遊層１９で発生するアークにより原
料７の加熱のみならず、フォーミングスラグ１８から溶
融銑鉄２に至る間での電気抵抗ジュール熱による効率よ
い溶融も実現される。このフォーミングスラグ１８の生
成によりアークの発生は極めて少なく、電気抵抗ジュー
ル熱による電力伝達効率の飛躍的に高い値を示す溶融製
錬が可能となるので、電力原単位の低減も図られる。
はカーボン浮遊層１９で覆われたフォーミングスラグ１
８に臨むように制御され、かつ、アークは常時原料７や
フォーミングスラグ１８に覆われたサブマージドの状態
となる。カーボン浮遊層１９で発生するアークにより原
料７の加熱のみならず、フォーミングスラグ１８から溶
融銑鉄２に至る間での電気抵抗ジュール熱による効率よ
い溶融も実現される。このフォーミングスラグ１８の生
成によりアークの発生は極めて少なく、電気抵抗ジュー
ル熱による電力伝達効率の飛躍的に高い値を示す溶融製
錬が可能となるので、電力原単位の低減も図られる。
【００４８】焼却炉灰が還元溶融されると、サブマージ
ドアーク状態を維持させるべく、原料７がスクリューフ
ィーダ２１から炉蓋１ａを経て可動電極８の周囲に分布
するよう逐次追加供給される。図１に示すように炉床に
溜まった溶融銑鉄２は意図的に少量を残し、出銑口３ａ
から１日ないし２日ごとに溶湯受鍋２３に出湯され、鉄
源材として別途利用される。
ドアーク状態を維持させるべく、原料７がスクリューフ
ィーダ２１から炉蓋１ａを経て可動電極８の周囲に分布
するよう逐次追加供給される。図１に示すように炉床に
溜まった溶融銑鉄２は意図的に少量を残し、出銑口３ａ
から１日ないし２日ごとに溶湯受鍋２３に出湯され、鉄
源材として別途利用される。
【００４９】一方、溶融スラグ４は溶融銑鉄化した金属
成分等を含まず、その主成分がＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，
ＣａＯ，ＭｇＯとなり、サブマージドアーク溶融法の採
用により溶融銑鉄２上に時間を掛けて滞留させることに
よって、ガスをほとんど含まない状態となる。したがっ
て、爾後的に脱泡処理を施す必要もなくなる。溶融スラ
グ４は出滓口５ａから排出されるが、出滓栓５ｂを抜い
て例えば２時間ごとに２０分という短時間のうちに排出
される。それゆえ、生成された溶融スラグを少しずつ連
続的に排出する場合に比較して、出滓時の溶融スラグ４
からの熱エネルギの放散量も可及的に抑制される。
成分等を含まず、その主成分がＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，
ＣａＯ，ＭｇＯとなり、サブマージドアーク溶融法の採
用により溶融銑鉄２上に時間を掛けて滞留させることに
よって、ガスをほとんど含まない状態となる。したがっ
て、爾後的に脱泡処理を施す必要もなくなる。溶融スラ
グ４は出滓口５ａから排出されるが、出滓栓５ｂを抜い
て例えば２時間ごとに２０分という短時間のうちに排出
される。それゆえ、生成された溶融スラグを少しずつ連
続的に排出する場合に比較して、出滓時の溶融スラグ４
からの熱エネルギの放散量も可及的に抑制される。
【００５０】コンベア１１により矢印２０方向へ移動す
るスラグブロック成形鋳型１０に、高い熱エネルギを保
有した溶融スラグ４がスラグ受け樋９から熱放散を抑制
すべく短時間のうちに注入される。成形鋳型１０は断熱
性耐火物で構成されており、移動している間の溶融スラ
グの急激な冷却は防止され、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2
Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における共晶点もしく
はそれに可及的に近似した状態で共晶凝固した鋳造スラ
グ４Ａが鋳造される。
るスラグブロック成形鋳型１０に、高い熱エネルギを保
有した溶融スラグ４がスラグ受け樋９から熱放散を抑制
すべく短時間のうちに注入される。成形鋳型１０は断熱
性耐火物で構成されており、移動している間の溶融スラ
グの急激な冷却は防止され、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2
Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における共晶点もしく
はそれに可及的に近似した状態で共晶凝固した鋳造スラ
グ４Ａが鋳造される。
【００５１】例えば、ＣａＯが５％ないし３６％、Ｓｉ
Ｏ2 が３８％ないし５５％、Ａｌ2Ｏ3 が１０％ないし
２５％、ＭｇＯが５％ないし２０％であれば、その共晶
点は１，３００℃以下である。１，５００℃以上の溶融
スラグはスラグブロック成形鋳型１０内において１，３
００℃以下まで液状で降温するが、共晶点の温度になる
と一斉に析出を開始し、「相律」に基づいて全組成が再
結晶するまで温度がおのずと保持される。スラグの温度
が低下することのない再結晶中は鋳型１０が移動してい
るコンベア１１上にある。再結晶が完了して降温しはじ
めた時点で鋳型１０が反転部位に到達するようにコンベ
ア１１の移動速度および搬送距離が定められているの
で、一次再結晶した鋳造スラグ４Ａは脱型された時点で
も高温を保っている。
Ｏ2 が３８％ないし５５％、Ａｌ2Ｏ3 が１０％ないし
２５％、ＭｇＯが５％ないし２０％であれば、その共晶
点は１，３００℃以下である。１，５００℃以上の溶融
スラグはスラグブロック成形鋳型１０内において１，３
００℃以下まで液状で降温するが、共晶点の温度になる
と一斉に析出を開始し、「相律」に基づいて全組成が再
結晶するまで温度がおのずと保持される。スラグの温度
が低下することのない再結晶中は鋳型１０が移動してい
るコンベア１１上にある。再結晶が完了して降温しはじ
めた時点で鋳型１０が反転部位に到達するようにコンベ
ア１１の移動速度および搬送距離が定められているの
で、一次再結晶した鋳造スラグ４Ａは脱型された時点で
も高温を保っている。
【００５２】上記のようにして鋳造スラグ４Ａは共晶凝
固しているとはいえ、現実には９５％ないし９７％の再
結晶となっている。残余は非晶質であって細かいガラス
が点在するので、比較的小さな力を掛けるだけで砕け、
その破片は尖ったものとなりやすい。そこで、成形鋳型
１０から脱型された鋳造スラグ４Ａはシュート１３を経
て直ちに二点鎖線のように持ち上げられた炉体１５Ａに
装入される。
固しているとはいえ、現実には９５％ないし９７％の再
結晶となっている。残余は非晶質であって細かいガラス
が点在するので、比較的小さな力を掛けるだけで砕け、
その破片は尖ったものとなりやすい。そこで、成形鋳型
１０から脱型された鋳造スラグ４Ａはシュート１３を経
て直ちに二点鎖線のように持ち上げられた炉体１５Ａに
装入される。
【００５３】回転炉体１５Ａは加熱バーナ１６Ａによっ
て予め加熱された状態にあり、鋳造スラグ４Ａが所定量
投入されるとシュート１３が退避し、回転炉体１５Ａが
実線の位置に降ろされて１ｒｐｍ程度の速度でゆっくり
と回転する。加熱バーナ１６Ａから火炎１６ａを発生さ
せ、耐火壁１５ａおよび鋳造スラグ４Ａの堆積表層が加
温される。炉体１５Ａの回転により堆積した鋳造スラグ
４Ａの下方へ回り込んだ加熱されている耐火壁１５ａに
触れたり火炎に直接触れた鋳造スラグ４Ａは、例えば９
００℃の均一な温度雰囲気に２時間または１，２００℃
の温度雰囲気に１時間保持される。
て予め加熱された状態にあり、鋳造スラグ４Ａが所定量
投入されるとシュート１３が退避し、回転炉体１５Ａが
実線の位置に降ろされて１ｒｐｍ程度の速度でゆっくり
と回転する。加熱バーナ１６Ａから火炎１６ａを発生さ
せ、耐火壁１５ａおよび鋳造スラグ４Ａの堆積表層が加
温される。炉体１５Ａの回転により堆積した鋳造スラグ
４Ａの下方へ回り込んだ加熱されている耐火壁１５ａに
触れたり火炎に直接触れた鋳造スラグ４Ａは、例えば９
００℃の均一な温度雰囲気に２時間または１，２００℃
の温度雰囲気に１時間保持される。
【００５４】鋳造スラグ４Ａが回転炉１４Ａに装入され
るとき、その表層が８００℃ないし９００℃程度まで降
温していても内部は１，１００℃ないし１，２００℃の
高温であり、加熱バーナ１６Ａによる１，０００℃の保
温中に内部熱が外表に向けて復熱し、表層部に至るまで
残余の非晶質部分の再結晶が図られる。このようにして
二次再結晶の際に鋳造時に生じた内部歪も除去され、ガ
ス含有率の極めて低い組織の緻密な再結晶した人工岩石
が生成される。
るとき、その表層が８００℃ないし９００℃程度まで降
温していても内部は１，１００℃ないし１，２００℃の
高温であり、加熱バーナ１６Ａによる１，０００℃の保
温中に内部熱が外表に向けて復熱し、表層部に至るまで
残余の非晶質部分の再結晶が図られる。このようにして
二次再結晶の際に鋳造時に生じた内部歪も除去され、ガ
ス含有率の極めて低い組織の緻密な再結晶した人工岩石
が生成される。
【００５５】所定の時間が経過すると加熱バーナ１６Ａ
を止めて、回転炉体１５Ａを破線のように持ち上げてト
ラニオン軸１５ｂを中心に傾動し、装入口１５ｃを下方
に向ければ、天然岩石に極めて近い固化スラグ２４が排
出される。非晶質を含まない固化スラグは極めて硬く、
破砕しても角が余り立たず表面に凹凸を呈する均質なも
のとなる。なお、コンクリート用人工骨材として使用す
る場合には、適当なサイズに破砕される。
を止めて、回転炉体１５Ａを破線のように持ち上げてト
ラニオン軸１５ｂを中心に傾動し、装入口１５ｃを下方
に向ければ、天然岩石に極めて近い固化スラグ２４が排
出される。非晶質を含まない固化スラグは極めて硬く、
破砕しても角が余り立たず表面に凹凸を呈する均質なも
のとなる。なお、コンクリート用人工骨材として使用す
る場合には、適当なサイズに破砕される。
【００５６】このようにして得られた人工岩石２４は、
電気溶融炉１Ａにおいて還元容易な金属分が除去されて
おり、しかも、ガス含有量が極めて少なくなっている。
電気溶融炉で溶融スラグに付与された熱エネルギは、
「相律」による温度保持作用もあいまって途中での消失
が少ない状態で熱処理工程まで迅速に持ち込まれ、再結
晶のための熱エネルギ消費量も大幅に低減される。
電気溶融炉１Ａにおいて還元容易な金属分が除去されて
おり、しかも、ガス含有量が極めて少なくなっている。
電気溶融炉で溶融スラグに付与された熱エネルギは、
「相律」による温度保持作用もあいまって途中での消失
が少ない状態で熱処理工程まで迅速に持ち込まれ、再結
晶のための熱エネルギ消費量も大幅に低減される。
【００５７】以上の説明から分かるように、焼却炉灰を
還元溶融することによって溶融銑鉄と溶融スラグを生成
し、その溶融スラグにはＦｅ系酸化物ならびにその他の
重金属類や還元可能な酸化物類が可及的に少なくなり、
重金属類の溶出しないまでに無害化された良質のコンク
リート用人工骨材を製造することができる。その際に生
成した溶融銑鉄は別途利用できるので、金属資源の回収
が図られる。
還元溶融することによって溶融銑鉄と溶融スラグを生成
し、その溶融スラグにはＦｅ系酸化物ならびにその他の
重金属類や還元可能な酸化物類が可及的に少なくなり、
重金属類の溶出しないまでに無害化された良質のコンク
リート用人工骨材を製造することができる。その際に生
成した溶融銑鉄は別途利用できるので、金属資源の回収
が図られる。
【００５８】また、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の三
元系の限られた共晶点の範囲がＭｇＯを添加した四元系
に改質することにより拡大され、四元系相平衡状態で共
晶凝固可能な溶融スラグを生成することができる。Ｍｇ
Ｏを添加することによって溶融スラグの流動性も改善さ
れ、ＣａＯを過剰に添加する必要もなくスラグ融点の低
下にも寄与させることができる。したがって、溶融スラ
グから人工岩石を合成する工程における取り扱いが容易
となり、生成された合成岩石は消化性を伴うことなく長
期間の性状安定や機械的強度が確保される。共晶凝固し
た一次再結晶スラグを熱処理によって僅かな残余非晶質
部分をさらに二次再結晶させるので、天然岩石に極めて
近似した人工岩石を合成することができる。
元系の限られた共晶点の範囲がＭｇＯを添加した四元系
に改質することにより拡大され、四元系相平衡状態で共
晶凝固可能な溶融スラグを生成することができる。Ｍｇ
Ｏを添加することによって溶融スラグの流動性も改善さ
れ、ＣａＯを過剰に添加する必要もなくスラグ融点の低
下にも寄与させることができる。したがって、溶融スラ
グから人工岩石を合成する工程における取り扱いが容易
となり、生成された合成岩石は消化性を伴うことなく長
期間の性状安定や機械的強度が確保される。共晶凝固し
た一次再結晶スラグを熱処理によって僅かな残余非晶質
部分をさらに二次再結晶させるので、天然岩石に極めて
近似した人工岩石を合成することができる。
【００５９】焼却炉灰にはコークスブリーズが配合さ
れ、原料の導電性が高くなって溶融化が促進され、ま
た、カーボンによる還元が実現される。焼却炉灰は還元
性雰囲気で溶融されるので、溶融スラグが炉床部や出滓
部近傍の耐火物を侵蝕させることもなく、炉寿命は長く
保たれる。それのみならず、フォーミングスラグの発生
を促して電力伝達効率の向上による電力原単位の低減に
大きく寄与する。溶融スラグは溶融銑鉄上に時間を掛け
て滞留されるので、その間の脱泡作用によりガス含有率
が極めて低くなり、溶融スラグの爾後的な脱泡操作も不
要となる。
れ、原料の導電性が高くなって溶融化が促進され、ま
た、カーボンによる還元が実現される。焼却炉灰は還元
性雰囲気で溶融されるので、溶融スラグが炉床部や出滓
部近傍の耐火物を侵蝕させることもなく、炉寿命は長く
保たれる。それのみならず、フォーミングスラグの発生
を促して電力伝達効率の向上による電力原単位の低減に
大きく寄与する。溶融スラグは溶融銑鉄上に時間を掛け
て滞留されるので、その間の脱泡作用によりガス含有率
が極めて低くなり、溶融スラグの爾後的な脱泡操作も不
要となる。
【００６０】さらに、溶融スラグは所定時間ごとの短時
間出滓と迅速な移行形態により、その間での保有熱エネ
ルギの消散が可及的に抑制される。一次再結晶に消費し
たエネルギの大部分は二次再結晶に利用される。それゆ
え、固化スラグを小粒化しておかなくても、エネルギ消
費を可及的に低減することができ、再結晶のための加熱
エネルギの低減も図られる。
間出滓と迅速な移行形態により、その間での保有熱エネ
ルギの消散が可及的に抑制される。一次再結晶に消費し
たエネルギの大部分は二次再結晶に利用される。それゆ
え、固化スラグを小粒化しておかなくても、エネルギ消
費を可及的に低減することができ、再結晶のための加熱
エネルギの低減も図られる。
【００６１】ちなみに、上記の説明においては、焼却炉
灰に予めコークスブリーズを配合した粉粒状の原料を電
気溶融炉に装入しているが、焼却炉灰は極めて細かい粉
体であることが多い。そこで、ＭｇＯが５％ないし２０
％までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近似
した含有％の溶融スラグとなるように粉状のフェロニッ
ケル製錬滓もしくは橄欖石等や他の副原料を混入させた
後にペレタイザーを用いてペレット状原料としておけ
ば、装入時の取扱が容易となり都合がよい。このよう
に、その造粒操作の段階でＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ
3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における共晶点もしくは
それに可及的に近似した状態で共晶凝固させることがで
きる組成を有した溶融スラグが得られように成分調整し
ておいてもよいことは述べるまでもない。
灰に予めコークスブリーズを配合した粉粒状の原料を電
気溶融炉に装入しているが、焼却炉灰は極めて細かい粉
体であることが多い。そこで、ＭｇＯが５％ないし２０
％までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近似
した含有％の溶融スラグとなるように粉状のフェロニッ
ケル製錬滓もしくは橄欖石等や他の副原料を混入させた
後にペレタイザーを用いてペレット状原料としておけ
ば、装入時の取扱が容易となり都合がよい。このよう
に、その造粒操作の段階でＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ
3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における共晶点もしくは
それに可及的に近似した状態で共晶凝固させることがで
きる組成を有した溶融スラグが得られように成分調整し
ておいてもよいことは述べるまでもない。
【００６２】さらに、電気溶融炉に装入する原料が焼却
炉灰をすでに溶融してスラグ化したものであれば、それ
を電気溶融炉で還元溶融するに先だち、焼却炉灰の固化
スラグと共にコークスブリーズやＭｇＯ増補材ならびに
副原料を電気溶融炉に装入したり、予め焼却炉灰の固化
スラグにコークスブリーズ，ＭｇＯ増補材，副原料を配
合しておいたうえで装入するか、それらをペレット化し
た後に装入するというような装入形態を採ることもでき
る。
炉灰をすでに溶融してスラグ化したものであれば、それ
を電気溶融炉で還元溶融するに先だち、焼却炉灰の固化
スラグと共にコークスブリーズやＭｇＯ増補材ならびに
副原料を電気溶融炉に装入したり、予め焼却炉灰の固化
スラグにコークスブリーズ，ＭｇＯ増補材，副原料を配
合しておいたうえで装入するか、それらをペレット化し
た後に装入するというような装入形態を採ることもでき
る。
【００６３】ところで、電気溶融炉１Ａはサブマージド
アーク抵抗炉であれば三相または単相交流形や直流形の
いずれの形式を採用してもよい。しかし、三相交流形は
電極間でアークの発生する方向に偏りが生じたり、原料
の堆積表層のみを加熱する傾向がある。すなわち、各電
極下で形成される溶融ゾーンのバランスが悪くなり、と
りわけ比重の小さい電気伝導度の低い粉粒状原料の場合
に要求される穏やかな還元溶融は実現されがたく、その
結果、均一な加熱状態を得ることができなくなる。ま
た、単相交流形では常に交流電力が往復するので、原料
の加熱が局部的となる。そこで、炉の構造が簡単で制御
しやすく、また、後述する理由によって電気エネルギの
供給が最も安定する直流電気炉を採用するのが最適であ
る。
アーク抵抗炉であれば三相または単相交流形や直流形の
いずれの形式を採用してもよい。しかし、三相交流形は
電極間でアークの発生する方向に偏りが生じたり、原料
の堆積表層のみを加熱する傾向がある。すなわち、各電
極下で形成される溶融ゾーンのバランスが悪くなり、と
りわけ比重の小さい電気伝導度の低い粉粒状原料の場合
に要求される穏やかな還元溶融は実現されがたく、その
結果、均一な加熱状態を得ることができなくなる。ま
た、単相交流形では常に交流電力が往復するので、原料
の加熱が局部的となる。そこで、炉の構造が簡単で制御
しやすく、また、後述する理由によって電気エネルギの
供給が最も安定する直流電気炉を採用するのが最適であ
る。
【００６４】図３は焼却炉灰の還元溶融に適したサブマ
ージドアーク直流抵抗炉であり、炉体１ｂには可動電極
８が挿入されるが、装入される焼却炉灰７にはＦｅ系酸
化物等の還元すべき酸化物の含有量が少ないのが一般的
であり、電極の消耗量は少ない。そこで、人造黒鉛電極
よりも操作が容易で安価な自焼成のあるゼーダベルグ電
極が採用される。これによって、電極消費に伴うコスト
を著しく低下させることができる。
ージドアーク直流抵抗炉であり、炉体１ｂには可動電極
８が挿入されるが、装入される焼却炉灰７にはＦｅ系酸
化物等の還元すべき酸化物の含有量が少ないのが一般的
であり、電極の消耗量は少ない。そこで、人造黒鉛電極
よりも操作が容易で安価な自焼成のあるゼーダベルグ電
極が採用される。これによって、電極消費に伴うコスト
を著しく低下させることができる。
【００６５】炉体１ｂに設けられる電極として、０．０
２％Ｃの純鉄鍛造バーであって炉側方から見るとＬ字状
をなすＬ形電極２５が例えば図４の（ｂ）に示すように
４本使用される。この電極２５は図３に示すごとく、鉄
皮内面に耐火物１ｍを積層して形成した炉壁に埋設され
る垂直部分２５ａと炉底に配置される水平部分２５ｂか
らなる。垂直部分２５ａは図４の（ａ）に仮想線で示す
ように断面が略正方形であり、その中に冷却水を流通さ
せる往路２６ａとその内方に設けられた復路２６ｂとが
形成される。
２％Ｃの純鉄鍛造バーであって炉側方から見るとＬ字状
をなすＬ形電極２５が例えば図４の（ｂ）に示すように
４本使用される。この電極２５は図３に示すごとく、鉄
皮内面に耐火物１ｍを積層して形成した炉壁に埋設され
る垂直部分２５ａと炉底に配置される水平部分２５ｂか
らなる。垂直部分２５ａは図４の（ａ）に仮想線で示す
ように断面が略正方形であり、その中に冷却水を流通さ
せる往路２６ａとその内方に設けられた復路２６ｂとが
形成される。
【００６６】Ｌ形電極２５の水平部分２５ｂは仮想線で
示すように断面の幅が狭い長方形であり、図４の（ｂ）
に示すように、炉底に沿い炉体中心に向かって真直状に
延びて配置される。この水平部分２５ｂは、図３にある
ようにカーボン粉２７で覆われ、炉床を形成するブロッ
クを配置するための平坦面を出しやすくと共に導電性を
高めるためにスタンピングされる。そして、垂直部分２
５ａを覆う絶縁耐火物１ｎの表面やカーボンスタンプ２
８の上に多数の黒鉛ブロック２９が炉壁や炉床を形成す
るように配置される。
示すように断面の幅が狭い長方形であり、図４の（ｂ）
に示すように、炉底に沿い炉体中心に向かって真直状に
延びて配置される。この水平部分２５ｂは、図３にある
ようにカーボン粉２７で覆われ、炉床を形成するブロッ
クを配置するための平坦面を出しやすくと共に導電性を
高めるためにスタンピングされる。そして、垂直部分２
５ａを覆う絶縁耐火物１ｎの表面やカーボンスタンプ２
８の上に多数の黒鉛ブロック２９が炉壁や炉床を形成す
るように配置される。
【００６７】ちなみに、垂直部分２５ａの下端に一体化
された水平部分２５ｂは直流電力を供給するためのもの
であるが、図５に示すように、水平部分２５ｂが、炉体
の鉄皮に沿うように延びる円弧形部２５ｍと、その円弧
形部２５ｍの主として内方に広がる鉄板で形成されたウ
エブ２５ｎとを備えたものとしておいてもよい。そし
て、ウエブ２５ｎの上面には断面が丸または角状の短い
鉄棒２５ｐが多数立設され、そのウエブ２５ｎの炉体中
心部位は可動電極の直径と略同等もしくはそれより大き
い円弧状切欠き２５ｒが形成されている。この例ではウ
エブ２５ｎの平面矢視が半円形となっているので二本の
Ｌ形電極２５が炉体に装着され、二つのウエブ２５ｎ，
２５ｎによって一つの円をなして炉底に配置されること
になる。なお、溶接等によってウエブ２５ｎに取り付け
られた鉄棒２５ｐはカーボンスタンプ２８（図３を参
照）との通電性を高め、円弧状切欠き２５ｒはＬ形電極
２５の水平部分２５ｂから可動電極８への電流のショー
トパスを抑制する。
された水平部分２５ｂは直流電力を供給するためのもの
であるが、図５に示すように、水平部分２５ｂが、炉体
の鉄皮に沿うように延びる円弧形部２５ｍと、その円弧
形部２５ｍの主として内方に広がる鉄板で形成されたウ
エブ２５ｎとを備えたものとしておいてもよい。そし
て、ウエブ２５ｎの上面には断面が丸または角状の短い
鉄棒２５ｐが多数立設され、そのウエブ２５ｎの炉体中
心部位は可動電極の直径と略同等もしくはそれより大き
い円弧状切欠き２５ｒが形成されている。この例ではウ
エブ２５ｎの平面矢視が半円形となっているので二本の
Ｌ形電極２５が炉体に装着され、二つのウエブ２５ｎ，
２５ｎによって一つの円をなして炉底に配置されること
になる。なお、溶接等によってウエブ２５ｎに取り付け
られた鉄棒２５ｐはカーボンスタンプ２８（図３を参
照）との通電性を高め、円弧状切欠き２５ｒはＬ形電極
２５の水平部分２５ｂから可動電極８への電流のショー
トパスを抑制する。
【００６８】このようにしておくと、炉床に滞留する溶
融銑鉄２と黒鉛ブロック２９とカーボンスタンプ２８に
よって、炉床に広く導電性のある部分が形成される。複
数本のＬ形電極２５から給電されて可動電極８との間に
印加される電圧が炉床部全体で均一にかかりやすくな
る。このようにして炉床面に略同一の電位レベルが形成
されると、焼却炉灰７に配合されたコークスブリーズに
よる導電効果と、比重が小さい電気伝導度の低い粉粒状
焼却炉灰の還元溶融に必要な静かな加熱溶融作用とによ
り、原料の迅速で一様な溶融が実現される。もちろん、
前述したフォーミングスラグの形成による電力伝達効率
の向上に基因して電力消費も著しく低減される。
融銑鉄２と黒鉛ブロック２９とカーボンスタンプ２８に
よって、炉床に広く導電性のある部分が形成される。複
数本のＬ形電極２５から給電されて可動電極８との間に
印加される電圧が炉床部全体で均一にかかりやすくな
る。このようにして炉床面に略同一の電位レベルが形成
されると、焼却炉灰７に配合されたコークスブリーズに
よる導電効果と、比重が小さい電気伝導度の低い粉粒状
焼却炉灰の還元溶融に必要な静かな加熱溶融作用とによ
り、原料の迅速で一様な溶融が実現される。もちろん、
前述したフォーミングスラグの形成による電力伝達効率
の向上に基因して電力消費も著しく低減される。
【００６９】なお、本電気溶融炉においては、炉床近く
にカーボン物質が存在するので還元性雰囲気が保たれ、
Ｌ形電極２５の水平部分２５ｂが高温状態におかれても
酸化するおそれはない。一方、垂直部分２５ａでは炉内
温度が高くなると空気と接触して酸化するおそれがある
ので、上記のごとく水冷されている。ちなみに、Ｌ形電
極２５はフレキシブル導線３０を介して炉周に配置した
コーベル銅板３１と接続され、炉体が熱膨張しても影響
を受けることなく電気回路を形成しておくことができ
る。
にカーボン物質が存在するので還元性雰囲気が保たれ、
Ｌ形電極２５の水平部分２５ｂが高温状態におかれても
酸化するおそれはない。一方、垂直部分２５ａでは炉内
温度が高くなると空気と接触して酸化するおそれがある
ので、上記のごとく水冷されている。ちなみに、Ｌ形電
極２５はフレキシブル導線３０を介して炉周に配置した
コーベル銅板３１と接続され、炉体が熱膨張しても影響
を受けることなく電気回路を形成しておくことができ
る。
【００７０】図６のように炉蓋１ａには装入用の長孔２
２が形成され、貯蔵ビン３２の下方のホッパ３３に連な
るスクリューフィーダ２１の先端で揺動できるようにな
っているシュート２１ａが臨まされる。そのシュート２
１ａおよび長孔２２の近傍を覆う仮想線で示したフード
２１ｂによって、コークスブリーズを配合した粉粒体の
原料が外部へ飛散しないように装入される。各装入孔２
２を可動電極８から異なった半径方向距離にしておけば
シュート２１ａの首振り動作とあいまって原料を炉体内
で分散させることができ、可動電極８の周囲が原料によ
って覆われやすくなる。なお、図に仮想線で表した二つ
のスクリューフィーダ２１Ａ，２１Ａを含めて、１２０
度間隔の三つのスクリューフィーダを配置する場合、前
記した半径方向距離をそれぞれ違えておけば、原料を一
層広くかつ均一に投入することができる。
２が形成され、貯蔵ビン３２の下方のホッパ３３に連な
るスクリューフィーダ２１の先端で揺動できるようにな
っているシュート２１ａが臨まされる。そのシュート２
１ａおよび長孔２２の近傍を覆う仮想線で示したフード
２１ｂによって、コークスブリーズを配合した粉粒体の
原料が外部へ飛散しないように装入される。各装入孔２
２を可動電極８から異なった半径方向距離にしておけば
シュート２１ａの首振り動作とあいまって原料を炉体内
で分散させることができ、可動電極８の周囲が原料によ
って覆われやすくなる。なお、図に仮想線で表した二つ
のスクリューフィーダ２１Ａ，２１Ａを含めて、１２０
度間隔の三つのスクリューフィーダを配置する場合、前
記した半径方向距離をそれぞれ違えておけば、原料を一
層広くかつ均一に投入することができる。
【００７１】ちなみに、スクリューフィーダに限らず図
示しない密閉型シュートを貯蔵ビン３２に接続しておい
てもよい。この場合には、焼却炉灰を赤熱した状態でホ
ットチャージすることもでき、電気溶融炉での電力消費
の飛躍的な節減を図ることができる。このホットチャー
ジによれば原料の流動性は極めて高くなるので、炉内装
入時の分散性がよく、シュート２１ａの首振り量を小さ
くしたり、装入孔２２を短くしておくことができる。
示しない密閉型シュートを貯蔵ビン３２に接続しておい
てもよい。この場合には、焼却炉灰を赤熱した状態でホ
ットチャージすることもでき、電気溶融炉での電力消費
の飛躍的な節減を図ることができる。このホットチャー
ジによれば原料の流動性は極めて高くなるので、炉内装
入時の分散性がよく、シュート２１ａの首振り量を小さ
くしたり、装入孔２２を短くしておくことができる。
【００７２】通常の直流電気炉では運転制御が交流のそ
れよりもシンプルであるが、単相交流電気炉の場合と同
じくアークの及ぶ範囲が局部的となる。Ｌ形電極を採用
した本電気炉においては、通常の直流電気炉における運
転の制御性の良さと、Ｌ形電極の採用による炉床からの
広範囲な領域をカバーする給電性の向上とにより、炉内
での均一な溶融処理が実現されるという機能面において
も極めて優れた点を備える。
れよりもシンプルであるが、単相交流電気炉の場合と同
じくアークの及ぶ範囲が局部的となる。Ｌ形電極を採用
した本電気炉においては、通常の直流電気炉における運
転の制御性の良さと、Ｌ形電極の採用による炉床からの
広範囲な領域をカバーする給電性の向上とにより、炉内
での均一な溶融処理が実現されるという機能面において
も極めて優れた点を備える。
【００７３】ちなみに、原料が下水汚泥乾燥粉を含むよ
うな場合には、その乾燥粉中の蛋白質系物質の存在によ
り炉内で加熱される際に悪臭の発生することがある。ま
た、焼却炉灰の場合であっても、堆積する原料の上方空
間には、原料の溶融過程で発生したＣＯガスが存在す
る。その悪臭物質や未燃ガスを燃焼させるため、図３に
示した炉体上部には空気導入管３５が適数本放射状に設
置される。炉内の温度上昇に伴う圧力ドラフトが生じる
と外気が吸入され、自然発火による臭気除去やＣＯの燃
焼が可能となる。もちろん仮想線で示した補助バーナ３
６を配置しておけば、その燃焼はより一層促進される。
うな場合には、その乾燥粉中の蛋白質系物質の存在によ
り炉内で加熱される際に悪臭の発生することがある。ま
た、焼却炉灰の場合であっても、堆積する原料の上方空
間には、原料の溶融過程で発生したＣＯガスが存在す
る。その悪臭物質や未燃ガスを燃焼させるため、図３に
示した炉体上部には空気導入管３５が適数本放射状に設
置される。炉内の温度上昇に伴う圧力ドラフトが生じる
と外気が吸入され、自然発火による臭気除去やＣＯの燃
焼が可能となる。もちろん仮想線で示した補助バーナ３
６を配置しておけば、その燃焼はより一層促進される。
【００７４】その補助バーナ３６は、火炎が空気導入管
３５の導出口に臨み、かつ、円形の炉体に対して接線方
向となるようにしておけば、旋回流の発生を促して燃焼
効率が上がると共に装入されている原料の予熱にも寄与
させることができる。補助バーナによりエネルギの供給
量は増加するが、未燃ガスを燃焼させる程度であるので
全体的には無視できる量である。かえって、上記のごと
く、原料を予熱できることにより電力消費を節減し、電
力原単位の低減も図られる。なお、排ガスは可動電極８
の周囲から排煙フード３７を経て集塵機などに送られ
る。
３５の導出口に臨み、かつ、円形の炉体に対して接線方
向となるようにしておけば、旋回流の発生を促して燃焼
効率が上がると共に装入されている原料の予熱にも寄与
させることができる。補助バーナによりエネルギの供給
量は増加するが、未燃ガスを燃焼させる程度であるので
全体的には無視できる量である。かえって、上記のごと
く、原料を予熱できることにより電力消費を節減し、電
力原単位の低減も図られる。なお、排ガスは可動電極８
の周囲から排煙フード３７を経て集塵機などに送られ
る。
【００７５】還元溶融炉としては電気溶融炉に限らず、
図７に示す竪型シャフト炉１Ｂを採用してもよい。本発
明は、コークス燃焼還元溶融法と同様に、還元剤を用い
て焼却炉灰を還元溶融して溶融スラグを生成することが
できればよいからであり、電気溶融炉に比べれば大型化
させることが容易であり、溶融スラグ４を連続出滓する
こともできるようになる。しかし、従来技術のところで
述べたコークス燃焼還元法において使用される竪型シャ
フト炉の場合とは異なり、少なくとも、溶湯を貯溜する
溶湯溜め部３と、生成した溶融スラグ４を溶湯上部に滞
留させる溶融スラグ溜め部５とを備えた構造にしておく
必要がある。
図７に示す竪型シャフト炉１Ｂを採用してもよい。本発
明は、コークス燃焼還元溶融法と同様に、還元剤を用い
て焼却炉灰を還元溶融して溶融スラグを生成することが
できればよいからであり、電気溶融炉に比べれば大型化
させることが容易であり、溶融スラグ４を連続出滓する
こともできるようになる。しかし、従来技術のところで
述べたコークス燃焼還元法において使用される竪型シャ
フト炉の場合とは異なり、少なくとも、溶湯を貯溜する
溶湯溜め部３と、生成した溶融スラグ４を溶湯上部に滞
留させる溶融スラグ溜め部５とを備えた構造にしておく
必要がある。
【００７６】この竪型シャフト炉１Ｂにおいても溶融ス
ラグ４を溶融銑鉄２とは独立して排出しなければなら
ず、出銑口３ａの上方となるように出滓口５ａが設けら
れている。副資材を添加したペレット状の原料７やコー
クス塊４０はベル４１が仮想線のように下げられた状態
で炉体上方から投入され、コークス塊と原料が堆積する
コークスベッド４２が形成される。上方部は乾燥・予熱
ゾーン４３であり、耐火壁４４に開口する空気供給口４
５の近傍は原料の分解・燃焼ゾーン４６および溶融ゾー
ン４７が上下に形成される。なお、運転中はベル４１に
よって炉上部が閉止され、排ガスはダクト４８を経て排
出されるようになっている。
ラグ４を溶融銑鉄２とは独立して排出しなければなら
ず、出銑口３ａの上方となるように出滓口５ａが設けら
れている。副資材を添加したペレット状の原料７やコー
クス塊４０はベル４１が仮想線のように下げられた状態
で炉体上方から投入され、コークス塊と原料が堆積する
コークスベッド４２が形成される。上方部は乾燥・予熱
ゾーン４３であり、耐火壁４４に開口する空気供給口４
５の近傍は原料の分解・燃焼ゾーン４６および溶融ゾー
ン４７が上下に形成される。なお、運転中はベル４１に
よって炉上部が閉止され、排ガスはダクト４８を経て排
出されるようになっている。
【００７７】焼却炉灰はコークスによって還元されるの
で溶融スラグ中のＦｅ系酸化物は減少し、溶融銑鉄２は
溶湯溜め部３に溜まる。一方、溶融スラグ４は溶融銑鉄
２上で脱泡されるに十分な時間滞留する。電気溶融炉の
場合と同様に副原料としてフェロニッケル製錬滓等が原
料７に混入されるので溶融スラグ４中のＭｇＯが増加
し、たとえコークス中のＡｌ2 Ｏ3 が溶融スラグ４に溶
解しても、スラグの流動性の低下は抑制される。すなわ
ち、石灰石を過剰に添加する必要がなく、それゆえ、出
滓した溶融スラグを上記したように鋳造し熱処理して人
工岩石としても、消化性のない長期にわたって性状の安
定した機械的強度の高い石材とすることができる。
で溶融スラグ中のＦｅ系酸化物は減少し、溶融銑鉄２は
溶湯溜め部３に溜まる。一方、溶融スラグ４は溶融銑鉄
２上で脱泡されるに十分な時間滞留する。電気溶融炉の
場合と同様に副原料としてフェロニッケル製錬滓等が原
料７に混入されるので溶融スラグ４中のＭｇＯが増加
し、たとえコークス中のＡｌ2 Ｏ3 が溶融スラグ４に溶
解しても、スラグの流動性の低下は抑制される。すなわ
ち、石灰石を過剰に添加する必要がなく、それゆえ、出
滓した溶融スラグを上記したように鋳造し熱処理して人
工岩石としても、消化性のない長期にわたって性状の安
定した機械的強度の高い石材とすることができる。
【００７８】ところで、図１においては熱処理炉として
回転炉１４Ａを採用しているが、それに代えて図８に示
す公知の竪型シャフト炉５１を採用することもできる。
スラグブロック成形鋳型から脱型された鋳造スラグ４Ａ
は、内面の全てが裏張り耐火壁で覆われた炉体５１Ａに
装入シュート５２を用いて天井から装入され、熱処理後
の固化スラグ２４は炉底部の排出口に設けたクラムシェ
ル式の開閉蓋５３を仮想線のように開いて適宜の量が取
り出される。鋳造スラグ４Ａの収容量は回転炉の場合よ
りも多くすることが容易であり、それに伴って炉内へ持
ち込まれる熱エネルギも多くなるので、加熱量を節減す
ることができる。
回転炉１４Ａを採用しているが、それに代えて図８に示
す公知の竪型シャフト炉５１を採用することもできる。
スラグブロック成形鋳型から脱型された鋳造スラグ４Ａ
は、内面の全てが裏張り耐火壁で覆われた炉体５１Ａに
装入シュート５２を用いて天井から装入され、熱処理後
の固化スラグ２４は炉底部の排出口に設けたクラムシェ
ル式の開閉蓋５３を仮想線のように開いて適宜の量が取
り出される。鋳造スラグ４Ａの収容量は回転炉の場合よ
りも多くすることが容易であり、それに伴って炉内へ持
ち込まれる熱エネルギも多くなるので、加熱量を節減す
ることができる。
【００７９】このような炉によっても、前述した場合と
同様に、鋳造スラグ４Ａ内部からの復熱作用によって非
晶質部分の二次再結晶が可能となる。竪型シャフト炉５
１は可動部材がないので大型化が容易であり、処理量を
多くしたり処理時間を長くとることができる。炉内を火
炎で加熱してもよいが鋳造スラグ４Ａは堆積状態にある
ので、炉体５１Ａを取り巻く下部環状通路５４から熱ガ
ス発生装置５５で発生させた高温ガス５６を供給するよ
うにしてもよい。排ガスは上部環状通路５７を経て熱ガ
ス発生装置５５等へ戻される。
同様に、鋳造スラグ４Ａ内部からの復熱作用によって非
晶質部分の二次再結晶が可能となる。竪型シャフト炉５
１は可動部材がないので大型化が容易であり、処理量を
多くしたり処理時間を長くとることができる。炉内を火
炎で加熱してもよいが鋳造スラグ４Ａは堆積状態にある
ので、炉体５１Ａを取り巻く下部環状通路５４から熱ガ
ス発生装置５５で発生させた高温ガス５６を供給するよ
うにしてもよい。排ガスは上部環状通路５７を経て熱ガ
ス発生装置５５等へ戻される。
【００８０】ところで、焼却炉灰を電気溶融炉に投入す
るに先だちＭｇ化合物を焼却炉の排ガス中に吹き込んで
いるのは、焼却排ガス中の硫黄酸化物ＳＯ2 ，ＳＯx や
塩素系物質としてのＨＣｌガス等を除去するためであ
る。従来はＭｇ化合物を主体にして焼却炉に投入するこ
とはなく、消石灰の粉末や石灰石の粉末さらには石灰乳
を焼却炉に投入している。本発明においては焼却排ガス
の清浄化処理のためのアルカリ剤を供給するためのみな
らず、焼却炉灰を還元溶融する際に可及的に低融点であ
りかつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグを生成させ
るべく、焼却炉灰を溶融させたときに生じる溶融スラグ
のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範囲における
目標％に近づくようにしておくためにＭｇ化合物が使用
される。ちなみに、Ｍｇ化合物としては、ドロマイトＣ
ａＣＯ3 ・ＭｇＣＯ3 やマグネサイトＭｇＣＯ3 の粉末
又はそのスラリーもしくはドロマイトやマグネサイトを
焼成したＣａＯ，ＭｇＯが用いられる。なお、ＭｇＯを
含有する冶金滓（例えば高炉滓，製鋼滓，フェロニッケ
ル製錬滓やＣｕ製錬滓等の非鉄冶金滓等）さらには天然
鉱物類（例えば橄欖石や蛇紋岩）もしくはその焼成物を
使用しても差し支えのないこともある。
るに先だちＭｇ化合物を焼却炉の排ガス中に吹き込んで
いるのは、焼却排ガス中の硫黄酸化物ＳＯ2 ，ＳＯx や
塩素系物質としてのＨＣｌガス等を除去するためであ
る。従来はＭｇ化合物を主体にして焼却炉に投入するこ
とはなく、消石灰の粉末や石灰石の粉末さらには石灰乳
を焼却炉に投入している。本発明においては焼却排ガス
の清浄化処理のためのアルカリ剤を供給するためのみな
らず、焼却炉灰を還元溶融する際に可及的に低融点であ
りかつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグを生成させ
るべく、焼却炉灰を溶融させたときに生じる溶融スラグ
のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範囲における
目標％に近づくようにしておくためにＭｇ化合物が使用
される。ちなみに、Ｍｇ化合物としては、ドロマイトＣ
ａＣＯ3 ・ＭｇＣＯ3 やマグネサイトＭｇＣＯ3 の粉末
又はそのスラリーもしくはドロマイトやマグネサイトを
焼成したＣａＯ，ＭｇＯが用いられる。なお、ＭｇＯを
含有する冶金滓（例えば高炉滓，製鋼滓，フェロニッケ
ル製錬滓やＣｕ製錬滓等の非鉄冶金滓等）さらには天然
鉱物類（例えば橄欖石や蛇紋岩）もしくはその焼成物を
使用しても差し支えのないこともある。
【００８１】ここで、還元溶融炉に投入される原料とし
ての焼却炉灰の生成について、以下に述べる。図９を参
照して、一般に焼却炉設備は何段かのストーカを備えた
焼却炉８０と排ガス処理設備８１とを有し、煙道の適宜
の箇所に排熱ボイラ８２や図示しない空気予熱器が設け
られる。そして、排ガス中の硫黄酸化物や塩素系物質を
除去するためのアルカリ剤吹込装置８３や排ガスを冷却
するための冷却水噴射ノズル８４等が適宜付帯される。
なお、排ガス処理設備８１は乾式の場合にはバグフィル
タ８５または電気集塵機を備え、湿式の場合には苛性ソ
ーダ等が投入される二点鎖線で示す吸収塔８６も配置さ
れる。ちなみに、符号の８７は誘引送風機、８８は煙突
であり、アルカリ剤吹込装置８３中の８９は押し込み送
風機である。
ての焼却炉灰の生成について、以下に述べる。図９を参
照して、一般に焼却炉設備は何段かのストーカを備えた
焼却炉８０と排ガス処理設備８１とを有し、煙道の適宜
の箇所に排熱ボイラ８２や図示しない空気予熱器が設け
られる。そして、排ガス中の硫黄酸化物や塩素系物質を
除去するためのアルカリ剤吹込装置８３や排ガスを冷却
するための冷却水噴射ノズル８４等が適宜付帯される。
なお、排ガス処理設備８１は乾式の場合にはバグフィル
タ８５または電気集塵機を備え、湿式の場合には苛性ソ
ーダ等が投入される二点鎖線で示す吸収塔８６も配置さ
れる。ちなみに、符号の８７は誘引送風機、８８は煙突
であり、アルカリ剤吹込装置８３中の８９は押し込み送
風機である。
【００８２】上記したＭｇ化合物のうちドロマイトやマ
グネサイトは熱分解させてＣａＯやＭｇＯとする必要が
あるために、これらのＭｇ化合物９０は焼却炉８０の炉
頂もしくはその近くに設けた吹込口８３ａから高温排ガ
ス中に吹き込まれる。すなわち、熱分解は次式のごとく
になる。ちなみに、冷却水噴射ノズル８４が設けられて
いる場合には、それよりも下方の位置でＭｇ化合物が吹
き込まれ、それらの熱分解が阻害されないように配慮さ
れる。
グネサイトは熱分解させてＣａＯやＭｇＯとする必要が
あるために、これらのＭｇ化合物９０は焼却炉８０の炉
頂もしくはその近くに設けた吹込口８３ａから高温排ガ
ス中に吹き込まれる。すなわち、熱分解は次式のごとく
になる。ちなみに、冷却水噴射ノズル８４が設けられて
いる場合には、それよりも下方の位置でＭｇ化合物が吹
き込まれ、それらの熱分解が阻害されないように配慮さ
れる。
【化１】 そして、硫黄酸化物はＣａＯに吸着させて硫酸カルシウ
ムとされ、また、塩化水素は次式の反応過程によって除
去される。
ムとされ、また、塩化水素は次式の反応過程によって除
去される。
【化２】 なお、ドロマイトやマグネサイトの焼成物はかなりの量
のＭｇＯを含んでいる。したがって、これらのＭｇ化合
物９１は炉内の適宜の箇所の排ガス中へ吹き込めばよ
い。反応生成物であるＣａＣｌ2 やＭｇＣｌ2 は、所望
量のＭｇＯと共にごみ９２を焼却した焼却炉灰９３に含
まれ、還元溶融炉に搬出される。
のＭｇＯを含んでいる。したがって、これらのＭｇ化合
物９１は炉内の適宜の箇所の排ガス中へ吹き込めばよ
い。反応生成物であるＣａＣｌ2 やＭｇＣｌ2 は、所望
量のＭｇＯと共にごみ９２を焼却した焼却炉灰９３に含
まれ、還元溶融炉に搬出される。
【００８３】このように、焼却炉灰９３の溶融スラグの
ＭｇＯ含有量が目標％に近づけられているといえども、
その含有量は目標％から掛け離れていることが多い。そ
れゆえに、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四
元系相平衡状態における共晶点もしくはそれに極めて近
似した点となって、低融点でありかつ共晶凝固する組成
を有した溶融スラグを生成させることができるように、
焼却炉灰を還元溶融する際もしくはそれに先だちＭｇＯ
を含有する冶金滓または天然鉱物類を添加して焼却炉灰
が成分調整される。
ＭｇＯ含有量が目標％に近づけられているといえども、
その含有量は目標％から掛け離れていることが多い。そ
れゆえに、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四
元系相平衡状態における共晶点もしくはそれに極めて近
似した点となって、低融点でありかつ共晶凝固する組成
を有した溶融スラグを生成させることができるように、
焼却炉灰を還元溶融する際もしくはそれに先だちＭｇＯ
を含有する冶金滓または天然鉱物類を添加して焼却炉灰
が成分調整される。
【００８４】ちなみに、Ｍｇ化合物を焼却炉に吹き込む
ときに、焼却炉灰を溶融させたときに生じる溶融スラグ
のＭｇＯ含有量が目標％もしくはそれに極めて近似した
含有％となるように焼却炉灰にＭｇ化合物を添加するこ
とができるならば、還元溶融の前に焼却炉灰９３にＭｇ
Ｏを含まない造滓材を添加することがあっても、ＭｇＯ
の成分を調整する工程の必要のないことは言うまでもな
い。
ときに、焼却炉灰を溶融させたときに生じる溶融スラグ
のＭｇＯ含有量が目標％もしくはそれに極めて近似した
含有％となるように焼却炉灰にＭｇ化合物を添加するこ
とができるならば、還元溶融の前に焼却炉灰９３にＭｇ
Ｏを含まない造滓材を添加することがあっても、ＭｇＯ
の成分を調整する工程の必要のないことは言うまでもな
い。
【００８５】なお、焼却炉８０の排ガスを処理した後に
バグフィルタ８５から取り出された捕集灰９４を、焼却
炉灰９３に添加してもよい。この捕集灰９４は焼却炉灰
９３に比べれば少ないが、人工岩石化すればその処分も
併せてできるからである。
バグフィルタ８５から取り出された捕集灰９４を、焼却
炉灰９３に添加してもよい。この捕集灰９４は焼却炉灰
９３に比べれば少ないが、人工岩石化すればその処分も
併せてできるからである。
【００８６】上記したドロマイトやマグネサイトの焼成
物の粉末を、焼却炉８０から導出された排ガス中に煙道
吹込口８３ｂから吹き込むこともできる。すなわち、焼
却炉８０から排出された焼却炉灰９３と排ガス処理設備
８１で捕捉された捕集灰９４とを合わせた焼却灰９５を
溶融させたときに生じる溶融スラグのＭｇＯ含有量が目
標％に近づくようにＭｇ化合物を吹き込みながらごみを
焼却する。この場合、焼却炉灰９３の溶融スラグのＭｇ
Ｏ含有量と捕集灰９４の溶融スラグのＭｇＯ含有量とが
同じ目標％に近づくようにＭｇ化合物を吹き込んでもよ
いし、焼却炉灰９３と捕集灰９４とを合わせた焼却灰９
５の溶融スラグのＭｇＯ含有量が目標％となるように成
分調整してもよいことは言うまでもない。
物の粉末を、焼却炉８０から導出された排ガス中に煙道
吹込口８３ｂから吹き込むこともできる。すなわち、焼
却炉８０から排出された焼却炉灰９３と排ガス処理設備
８１で捕捉された捕集灰９４とを合わせた焼却灰９５を
溶融させたときに生じる溶融スラグのＭｇＯ含有量が目
標％に近づくようにＭｇ化合物を吹き込みながらごみを
焼却する。この場合、焼却炉灰９３の溶融スラグのＭｇ
Ｏ含有量と捕集灰９４の溶融スラグのＭｇＯ含有量とが
同じ目標％に近づくようにＭｇ化合物を吹き込んでもよ
いし、焼却炉灰９３と捕集灰９４とを合わせた焼却灰９
５の溶融スラグのＭｇＯ含有量が目標％となるように成
分調整してもよいことは言うまでもない。
【００８７】このように、焼却灰９５の溶融スラグのＭ
ｇＯ含有量が所望する目標％に近づけられているといえ
ども、その含有量は目標％から掛け離れていることが多
い。したがって、溶融スラグを生成させる工程で可及的
に低融点でありかつ共晶凝固する組成を有した溶融スラ
グを生成させるべく目標％もしくはそれに極めて近似し
た含有％となるように、焼却灰を還元溶融する際もしく
はそれに先だちＭｇＯを含有する冶金滓または天然鉱物
類を添加して焼却灰が成分調整される。
ｇＯ含有量が所望する目標％に近づけられているといえ
ども、その含有量は目標％から掛け離れていることが多
い。したがって、溶融スラグを生成させる工程で可及的
に低融点でありかつ共晶凝固する組成を有した溶融スラ
グを生成させるべく目標％もしくはそれに極めて近似し
た含有％となるように、焼却灰を還元溶融する際もしく
はそれに先だちＭｇＯを含有する冶金滓または天然鉱物
類を添加して焼却灰が成分調整される。
【００８８】ちなみに、Ｍｇ化合物を焼却炉と煙道に吹
き込むときに、焼却灰９５の溶融スラグのＭｇＯ含有量
が目標％もしくはそれに極めて近似した含有％とするこ
とができるならば、還元溶融の前に焼却灰９５にＭｇＯ
を含まない造滓材を添加することがあっても、ＭｇＯの
成分を調整する工程の必要のないことは述べるでもな
い。
き込むときに、焼却灰９５の溶融スラグのＭｇＯ含有量
が目標％もしくはそれに極めて近似した含有％とするこ
とができるならば、還元溶融の前に焼却灰９５にＭｇＯ
を含まない造滓材を添加することがあっても、ＭｇＯの
成分を調整する工程の必要のないことは述べるでもな
い。
【００８９】ところで、上記した焼却炉灰は焼却炉から
排出された焼却主灰を意味しているが、それには焼却炉
の燃焼火格子より排出される火格子灰や燃焼火格子から
落下した落じんを含んでいるのが一般的である。一方、
捕集灰は排ガス処理設備で捕捉された焼却飛灰を意味し
ているが、通常は、熱回収系で捕集された熱回収灰と排
ガス浄化系で捕捉されたフライアッシュとを含むもので
あってよい。
排出された焼却主灰を意味しているが、それには焼却炉
の燃焼火格子より排出される火格子灰や燃焼火格子から
落下した落じんを含んでいるのが一般的である。一方、
捕集灰は排ガス処理設備で捕捉された焼却飛灰を意味し
ているが、通常は、熱回収系で捕集された熱回収灰と排
ガス浄化系で捕捉されたフライアッシュとを含むもので
あってよい。
【００９０】上記したいずれの例においても、熱処理炉
１４，５１はスラグブロック成形鋳型から脱型した鋳造
スラグが投入されるが、図１０に示すような鋳造熱処理
炉６１を採用し、鋳造工程と熱処理工程とを一つの保温
炉において行わせることもできる。これは、溶融スラグ
が鋳込まれたスラグブロック成形鋳型１０をコンベア６
２によって通過させるトンネル状の炉体６１Ａと、炉体
内の保温を図る多数の加熱バーナ６３とを有する。そし
て、加熱バーナ６３によって生じた９００℃ないし１，
２００℃の雰囲気での保温作用とスラグブロック成形鋳
型１０に鋳込まれて一次再結晶した鋳造スラグ４Ａの内
部からの復熱作用とによって残留非晶質部分を二次再結
晶させると共に残留内部歪を除去し、組織の緻密な再結
晶した人工岩石２４を生成させることができる。もちろ
ん、炉体６１Ａやコンベア６２の長さやコンベア６２の
矢印６４方向への移動速度は、溶融スラグ４を一次再結
晶させて鋳造スラグ４Ａとし、鋳型１０に入れたまま二
次再結晶を完了させることができるように決定される。
１４，５１はスラグブロック成形鋳型から脱型した鋳造
スラグが投入されるが、図１０に示すような鋳造熱処理
炉６１を採用し、鋳造工程と熱処理工程とを一つの保温
炉において行わせることもできる。これは、溶融スラグ
が鋳込まれたスラグブロック成形鋳型１０をコンベア６
２によって通過させるトンネル状の炉体６１Ａと、炉体
内の保温を図る多数の加熱バーナ６３とを有する。そし
て、加熱バーナ６３によって生じた９００℃ないし１，
２００℃の雰囲気での保温作用とスラグブロック成形鋳
型１０に鋳込まれて一次再結晶した鋳造スラグ４Ａの内
部からの復熱作用とによって残留非晶質部分を二次再結
晶させると共に残留内部歪を除去し、組織の緻密な再結
晶した人工岩石２４を生成させることができる。もちろ
ん、炉体６１Ａやコンベア６２の長さやコンベア６２の
矢印６４方向への移動速度は、溶融スラグ４を一次再結
晶させて鋳造スラグ４Ａとし、鋳型１０に入れたまま二
次再結晶を完了させることができるように決定される。
【００９１】
【実施例】本発明は、ＳｉＯ2 ，ＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を
主成分とする溶融スラグを生成するに際し、溶融スラグ
のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範囲における
目標％もしくはそれに極めて近似した含有％となるよう
に、ＭｇＯを含有する冶金滓等を添加してＣａＯ−Ｓｉ
Ｏ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における
共晶点もしくはそれに可及的に近似した状態で共晶凝固
する組成を有した溶融スラグが得られるようにしてい
る。そこで、以下に幾つかの例を挙げる。
主成分とする溶融スラグを生成するに際し、溶融スラグ
のＭｇＯ含有量が５％ないし２０％までの範囲における
目標％もしくはそれに極めて近似した含有％となるよう
に、ＭｇＯを含有する冶金滓等を添加してＣａＯ−Ｓｉ
Ｏ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯの四元系相平衡状態における
共晶点もしくはそれに可及的に近似した状態で共晶凝固
する組成を有した溶融スラグが得られるようにしてい
る。そこで、以下に幾つかの例を挙げる。
【００９２】図１１は、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3
−ＭｇＯ系の１５％Ａｌ2 Ｏ3 面の液相温度における相
関係である。辺７１の数字はＣａＯの含有％、辺７２の
数字はＳｉＯ2 の含有％、辺７３はＭｇＯの含有％を示
し、実線や破線は岩石質の境界を表している。数字を含
んだ細い破線上の数字は凝固温度である。そして、点Ａ
は共晶点であり、点Ａから点ａ1 ，ａ2 ，ａ3 （図１１
の要部を拡大した図１２を参照）までの部分は凝固時に
再結晶を誘発させやすい領域にある共晶線である。な
お、図１１をはじめとして後述する図１３，図１５，図
１７，図１８は、E. F. Osborn, R. C. DeVries, K. H.
Gee, and H. M. Kraner. ■ Optimum Composition of
Blast Furnace Slag as Deduced from Liquidus Data
for the Quaternary System CaO-MgO-Al2O3-SiO2 ' Tra
ns. AIME, 1954, v. 200, pp. 33-45. （Ｅ．Ｆ．オズ
ボーン・Ｒ．Ｃ．デブリーズ・Ｋ．Ｈ．ギー・Ｈ．Ｍ．
クラナー共著「ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2
四元系液相データから推論した高炉スラグの最適組成」
ＡＩＭＥ紀要第２００巻３３頁ないし４５頁）に記載さ
れた四元系相平衡状態図である。
−ＭｇＯ系の１５％Ａｌ2 Ｏ3 面の液相温度における相
関係である。辺７１の数字はＣａＯの含有％、辺７２の
数字はＳｉＯ2 の含有％、辺７３はＭｇＯの含有％を示
し、実線や破線は岩石質の境界を表している。数字を含
んだ細い破線上の数字は凝固温度である。そして、点Ａ
は共晶点であり、点Ａから点ａ1 ，ａ2 ，ａ3 （図１１
の要部を拡大した図１２を参照）までの部分は凝固時に
再結晶を誘発させやすい領域にある共晶線である。な
お、図１１をはじめとして後述する図１３，図１５，図
１７，図１８は、E. F. Osborn, R. C. DeVries, K. H.
Gee, and H. M. Kraner. ■ Optimum Composition of
Blast Furnace Slag as Deduced from Liquidus Data
for the Quaternary System CaO-MgO-Al2O3-SiO2 ' Tra
ns. AIME, 1954, v. 200, pp. 33-45. （Ｅ．Ｆ．オズ
ボーン・Ｒ．Ｃ．デブリーズ・Ｋ．Ｈ．ギー・Ｈ．Ｍ．
クラナー共著「ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2
四元系液相データから推論した高炉スラグの最適組成」
ＡＩＭＥ紀要第２００巻３３頁ないし４５頁）に記載さ
れた四元系相平衡状態図である。
【００９３】前記した断熱性のある鋳型内で容易に再結
晶させるためには、その共晶凝固温度が１，３００℃以
下であることや、溶融スラグの高い流動性に基づいた結
晶分子の移動が容易であることが不可欠となる。そのよ
うな観点からはＳｉＯ2 が約５５％以下であることや、
人工骨材として使用した場合にアルカリ骨材反応が出や
すくなるフォルステライト結晶が出ないようにすること
が重要である。したがって、アノルサイト・パイロキシ
ン・メリライト三元共晶点の近傍である図中に表示の線
Ａａ1 ，Ａａ2 ，Ａａ3 上の組成となるように造滓材を
調節配合することが必要となることが分かる。
晶させるためには、その共晶凝固温度が１，３００℃以
下であることや、溶融スラグの高い流動性に基づいた結
晶分子の移動が容易であることが不可欠となる。そのよ
うな観点からはＳｉＯ2 が約５５％以下であることや、
人工骨材として使用した場合にアルカリ骨材反応が出や
すくなるフォルステライト結晶が出ないようにすること
が重要である。したがって、アノルサイト・パイロキシ
ン・メリライト三元共晶点の近傍である図中に表示の線
Ａａ1 ，Ａａ2 ，Ａａ3 上の組成となるように造滓材を
調節配合することが必要となることが分かる。
【００９４】上記した点Ａ，ａ1 ，ａ2 ，ａ3 を含む幾
つかの黒い点および他の点Ｂ等は凝固温度が最低の１，
３００℃以下を示した共晶点もしくはそれに極めて近似
した点の選択例であり、それぞれは表１のような組成と
なっている。なお、表中の選択点Ａ，ＢにおけるＭｇＯ
含有％は前述した目標％であり、選択点ａ1 ，ａ2 ，ａ
3 ，ｂ1 ，ｂ2 は目標％に極めて近似した含有％に相当
する。
つかの黒い点および他の点Ｂ等は凝固温度が最低の１，
３００℃以下を示した共晶点もしくはそれに極めて近似
した点の選択例であり、それぞれは表１のような組成と
なっている。なお、表中の選択点Ａ，ＢにおけるＭｇＯ
含有％は前述した目標％であり、選択点ａ1 ，ａ2 ，ａ
3 ，ｂ1 ，ｂ2 は目標％に極めて近似した含有％に相当
する。
【表１】 図１３は、１０％Ａｌ2 Ｏ3 の場合であり、同様にして
纏めると、表２のようになる。いずれの点も四元系相平
衡状態における共晶点もしくはそれに極めて近似した点
であり、凝固温度すなわち融点の最低温度は１，３００
℃以下である。なお、図１４は図１３中の選択点の近傍
を拡大したものである。
纏めると、表２のようになる。いずれの点も四元系相平
衡状態における共晶点もしくはそれに極めて近似した点
であり、凝固温度すなわち融点の最低温度は１，３００
℃以下である。なお、図１４は図１３中の選択点の近傍
を拡大したものである。
【表２】 同様に、２０％Ａｌ2 Ｏ3 の場合が図１５および図１６
に表されている。これを纏めると、表３のようになる。
いずれの点も四元系相平衡状態における共晶点もしくは
それに極めて近似した点であり、凝固温度は１，３００
℃以下である。なお、点ｇ2 も四元系相平衡状態におけ
る共晶点に極めて近似した点であるが、この場合の凝固
温度は１，３３０℃ないし１，３５０℃となっている。
に表されている。これを纏めると、表３のようになる。
いずれの点も四元系相平衡状態における共晶点もしくは
それに極めて近似した点であり、凝固温度は１，３００
℃以下である。なお、点ｇ2 も四元系相平衡状態におけ
る共晶点に極めて近似した点であるが、この場合の凝固
温度は１，３３０℃ないし１，３５０℃となっている。
【表３】 同様に、２５％Ａｌ2 Ｏ3 の場合が図１７に表されてい
る。これを纏めると、表４のようになる。いずれの点も
四元系相平衡状態における共晶点もしくはそれに極めて
近似した点であり、凝固温度は１，４００℃以下であ
る。
る。これを纏めると、表４のようになる。いずれの点も
四元系相平衡状態における共晶点もしくはそれに極めて
近似した点であり、凝固温度は１，４００℃以下であ
る。
【表４】
【００９５】以上をまとめると、ＣａＯが１６％ないし
３５％、ＳｉＯ2 が３６％ないし５４％、Ａｌ2 Ｏ3 が
１０％ないし２５％、ＭｇＯが５％ないし１９％である
と、四元系相平衡状態における共晶点に可及的に近似し
た状態で共晶凝固する組成を有した溶融スラグの得られ
ることが分かる。なお、Ａｌ2 Ｏ3 の含有率は少なすぎ
ても多すぎても溶融スラグの融点が上がることはよく知
られており、５％以下であったり３０％を越えると凝固
点の最低温度は約１，４００℃以上となる。そのような
場合には焼却灰の溶解温度を上げる必要があり、熱エネ
ルギの消費が増大することになるので避けるべきであ
る。
３５％、ＳｉＯ2 が３６％ないし５４％、Ａｌ2 Ｏ3 が
１０％ないし２５％、ＭｇＯが５％ないし１９％である
と、四元系相平衡状態における共晶点に可及的に近似し
た状態で共晶凝固する組成を有した溶融スラグの得られ
ることが分かる。なお、Ａｌ2 Ｏ3 の含有率は少なすぎ
ても多すぎても溶融スラグの融点が上がることはよく知
られており、５％以下であったり３０％を越えると凝固
点の最低温度は約１，４００℃以上となる。そのような
場合には焼却灰の溶解温度を上げる必要があり、熱エネ
ルギの消費が増大することになるので避けるべきであ
る。
【００９６】ところで、上記した図１１ないし図１７に
おいて、他にも四元系相平衡状態における共晶点もしく
はそれに極めて近似した点が存在する。図１１および図
１２の１５％Ａｌ2 Ｏ3 の場合、共晶点Ｃならびに選択
点ｃ1 ，ｃ11を表５のように拾い挙げることができ、そ
の凝固温度は１，３００℃以下である。
おいて、他にも四元系相平衡状態における共晶点もしく
はそれに極めて近似した点が存在する。図１１および図
１２の１５％Ａｌ2 Ｏ3 の場合、共晶点Ｃならびに選択
点ｃ1 ，ｃ11を表５のように拾い挙げることができ、そ
の凝固温度は１，３００℃以下である。
【表５】 同様に、図１５および図１６の２０％Ａｌ2 Ｏ3 の場
合、共晶点Ｈを表６のように拾い挙げることができ、そ
の凝固温度も１，３００℃以下である。
合、共晶点Ｈを表６のように拾い挙げることができ、そ
の凝固温度も１，３００℃以下である。
【表６】 同様に、図１７の２５％Ａｌ2 Ｏ3 の場合、共晶点Ｋを
表７のように拾い挙げることができ、その凝固温度は
１，４００℃より低い。
表７のように拾い挙げることができ、その凝固温度は
１，４００℃より低い。
【表７】 しかし、いずれもＳｉＯ2 の含有率の高いことに基因し
て、溶融スラグの粘性も高くなり、次工程である鋳造の
ための溶融スラグの還元溶融炉からの流出操作が不便な
ものとなる。したがって、四元系相平衡状態における共
晶点もしくはそれに極めて近似した点といえども、好ま
しくない共晶点の存在することにも注意しておくべきで
ある。
て、溶融スラグの粘性も高くなり、次工程である鋳造の
ための溶融スラグの還元溶融炉からの流出操作が不便な
ものとなる。したがって、四元系相平衡状態における共
晶点もしくはそれに極めて近似した点といえども、好ま
しくない共晶点の存在することにも注意しておくべきで
ある。
【００９７】ちなみに、焼却灰の組成は一定しないが、
例えば表８のような組成である。例１および例２は、従
来技術の項で述べた電気溶融法等によって得られたスラ
グの組成として公表されているデータである。そして、
例３は本発明者らのテストに供された焼却灰の組成であ
る。
例えば表８のような組成である。例１および例２は、従
来技術の項で述べた電気溶融法等によって得られたスラ
グの組成として公表されているデータである。そして、
例３は本発明者らのテストに供された焼却灰の組成であ
る。
【表８】 上記した焼却灰を溶融してスラグ化すると、表９のよう
な組成になる。なお、例１および例２は若干成分調整さ
れているようであり、公表値をそのまま掲げている。
な組成になる。なお、例１および例２は若干成分調整さ
れているようであり、公表値をそのまま掲げている。
【表９】 これらのスラグを再度溶融すると共に還元したスラグの
主たる組成がＣａＯ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯと
なると、そのスラグの組成は表１０のように書き換えら
れる。
主たる組成がＣａＯ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯと
なると、そのスラグの組成は表１０のように書き換えら
れる。
【表１０】 例１のＡｌ2 Ｏ3 を２０％とみなすと図１５の点Ｓとな
り、例２のＡｌ2 Ｏ3 を２５％とみなせば図１７の点Ｔ
となる。点Ｓは共晶点Ｆから大きく外れ、点Ｔは共晶点
Ｊとはかけ離れている。いずれも凝固するとアノルサイ
トとなり、凝固温度は高い。例３はＡｌ2 Ｏ3 が高く好
ましいスラグとは言えない。Ａｌ2 Ｏ3 を３０％とみな
すと図１８の点Ｕとなる。
り、例２のＡｌ2 Ｏ3 を２５％とみなせば図１７の点Ｔ
となる。点Ｓは共晶点Ｆから大きく外れ、点Ｔは共晶点
Ｊとはかけ離れている。いずれも凝固するとアノルサイ
トとなり、凝固温度は高い。例３はＡｌ2 Ｏ3 が高く好
ましいスラグとは言えない。Ａｌ2 Ｏ3 を３０％とみな
すと図１８の点Ｕとなる。
【００９８】上記の例１においてＭｇＯの含有量が状態
図中の共晶点となるようにフェロニッケル製錬滓や適量
の造滓材を添加して調整すると、表１１の例１Ａのよう
になる。例２においても同様に調整すると、例２Ａを得
ることができる。また、例３においても同様に調整する
と、例３Ａを得ることができる。
図中の共晶点となるようにフェロニッケル製錬滓や適量
の造滓材を添加して調整すると、表１１の例１Ａのよう
になる。例２においても同様に調整すると、例２Ａを得
ることができる。また、例３においても同様に調整する
と、例３Ａを得ることができる。
【表１１】 例１Ａは図１３の点ｓとなり、例２Ａは図１１の点ｔと
なる。例３Ａは図１５中の点ｕとなり、いずれも共晶点
Ｄ，Ａ，Ｆに一致している。
なる。例３Ａは図１５中の点ｕとなり、いずれも共晶点
Ｄ，Ａ，Ｆに一致している。
【００９９】上記の表１１の例１Ａ，例２Ａおよび例３
Ａは、それらを成分調整する前の表１０の例１，例２お
よび例３のスラグに比べてＭｇＯの多いことが分かる。
逆に言うと、例１，例２および例３は、多元系相平衡状
態における共晶点に可及的に近似した状態で共晶凝固さ
せることができる組成を有していない。それゆえ、それ
らのスラグは凝固温度が高くて加熱エネルギを大量に要
求し、また、出滓後の空冷で急速に冷却が進み、非晶質
を多く残した再結晶の不十分な石材となる。
Ａは、それらを成分調整する前の表１０の例１，例２お
よび例３のスラグに比べてＭｇＯの多いことが分かる。
逆に言うと、例１，例２および例３は、多元系相平衡状
態における共晶点に可及的に近似した状態で共晶凝固さ
せることができる組成を有していない。それゆえ、それ
らのスラグは凝固温度が高くて加熱エネルギを大量に要
求し、また、出滓後の空冷で急速に冷却が進み、非晶質
を多く残した再結晶の不十分な石材となる。
【０１００】ちなみに、図１１においてはＭｇＯが約６
％ないし約１４％であり、図１３では約７％ないし約１
９％である。図１５においては約６％ないし約１７％で
あって、さらには、図１７において約３％ないし約８％
であることが分かる。したがって、Ａｌ2 Ｏ3 を約１０
％ないし約２５％の範囲に止めておくならば、その条件
を満たして溶融スラグを共晶凝固させることができるＭ
ｇＯは３％ないし１９％となる。しかし、上掲した図１
１ないし図１７は例示であって、詳細な研究データと、
前述したようにＭｇＯが５％以下であればＭｇＯを添加
する余地が少なく成分調整の範囲に限りが生じることを
考慮すると、溶融スラグのＭｇＯの含有目標％を５％な
いし２０％までの範囲における値としておけばよいこと
を確認することができた。
％ないし約１４％であり、図１３では約７％ないし約１
９％である。図１５においては約６％ないし約１７％で
あって、さらには、図１７において約３％ないし約８％
であることが分かる。したがって、Ａｌ2 Ｏ3 を約１０
％ないし約２５％の範囲に止めておくならば、その条件
を満たして溶融スラグを共晶凝固させることができるＭ
ｇＯは３％ないし１９％となる。しかし、上掲した図１
１ないし図１７は例示であって、詳細な研究データと、
前述したようにＭｇＯが５％以下であればＭｇＯを添加
する余地が少なく成分調整の範囲に限りが生じることを
考慮すると、溶融スラグのＭｇＯの含有目標％を５％な
いし２０％までの範囲における値としておけばよいこと
を確認することができた。
【図１】 本発明に係る焼却灰溶融スラグからの人工岩
石合成処理装置の全体概略構成図。
石合成処理装置の全体概略構成図。
【図２】 （ａ）は連続して配置されたスラグブロック
成形鋳型の部分平面図、（ｂ）はコンベアのチェーンに
取り付けられた成形鋳型の断面図。
成形鋳型の部分平面図、（ｂ）はコンベアのチェーンに
取り付けられた成形鋳型の断面図。
【図３】 サブマージドアーク直流抵抗炉の概略構成
図。
図。
【図４】 （ａ）はＬ形電極の拡大断面図、（ｂ）は図
３中のIV−IV線矢視図。
３中のIV−IV線矢視図。
【図５】 Ｌ形電極の他例の斜視図。
【図６】 電気溶融炉の炉蓋の平面矢視図。
【図７】 還元溶融炉の他例としての竪型シャフト炉の
断面図。
断面図。
【図８】 熱処理炉の他例としての竪型シャフト炉の断
面図。
面図。
【図９】 ごみ焼却設備の概略全体構成図。
【図１０】 鋳造熱処理炉の概略構成図。
【図１１】 ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ系
の１５％Ａｌ2 Ｏ3面の液相温度における相関係図。
の１５％Ａｌ2 Ｏ3面の液相温度における相関係図。
【図１２】 図１１の要部拡大図。
【図１３】 ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ系
の１０％Ａｌ2 Ｏ3面の液相温度における相関係図。
の１０％Ａｌ2 Ｏ3面の液相温度における相関係図。
【図１４】 図１３の要部拡大図。
【図１５】 ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ系
の２０％Ａｌ2 Ｏ3面の液相温度における相関係図。
の２０％Ａｌ2 Ｏ3面の液相温度における相関係図。
【図１６】 図１５の要部拡大図。
【図１７】 ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ系
の２５％Ａｌ2 Ｏ3面の液相温度における相関係図。
の２５％Ａｌ2 Ｏ3面の液相温度における相関係図。
【図１８】 ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ系
の３０％Ａｌ2 Ｏ3面の液相温度における相関係図。
の３０％Ａｌ2 Ｏ3面の液相温度における相関係図。
１…還元溶融炉、１Ａ…電気溶融炉、２…溶融銑鉄、４
…溶融スラグ、４Ａ…鋳造スラグ、７…原料（焼却炉
灰，焼却灰）、１０…スラグブロック成形鋳型、１４…
熱処理炉、１６…加熱手段、２４…人工岩石、６１…鋳
造熱処理炉、８０…焼却炉、８１…排ガス処理設備、８
３ａ…吹込口、８３ｂ…煙道吹込口、９０，９１…Ｍｇ
化合物、９２…ごみ、９３…焼却炉灰、９４…捕集灰、
９５…焼却灰。
…溶融スラグ、４Ａ…鋳造スラグ、７…原料（焼却炉
灰，焼却灰）、１０…スラグブロック成形鋳型、１４…
熱処理炉、１６…加熱手段、２４…人工岩石、６１…鋳
造熱処理炉、８０…焼却炉、８１…排ガス処理設備、８
３ａ…吹込口、８３ｂ…煙道吹込口、９０，９１…Ｍｇ
化合物、９２…ごみ、９３…焼却炉灰、９４…捕集灰、
９５…焼却灰。
Claims (6)
- 【請求項１】 生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物等のご
みを焼却して生じた焼却灰の溶融スラグから人工岩石を
合成する処理法において、 溶融スラグを生成させる次工程で可及的に低融点であり
かつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグを生成させる
べく、該溶融スラグのＭｇＯ含有量が５％ないし２０％
までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近似し
た含有％となるように、ごみを焼却して発生した排ガス
中の硫黄酸化物や塩素系物質等を除去するために添加さ
れるＭｇ化合物の粉末またはスラリーを、焼却炉内の排
ガス中に吹き込みながらごみを焼却する工程と、 上記焼却炉で発生した焼却炉灰を還元剤を用いて還元溶
融することにより該焼却炉灰中のＦｅ系酸化物を還元し
て生成された溶融銑鉄を滞留させ、他の重金属類および
還元可能な酸化物類を還元して生じた元素を前記溶融銑
鉄中に溶解させると共に、ガス含有率が極めて低く上記
重金属類等を可及的に含まない溶融スラグを生成して前
記溶融銑鉄の上部に滞留させる還元溶融工程と、 上記溶融スラグを前記溶融銑鉄とは独立して出滓した後
に、溶融スラグを徐冷した状態で共晶凝固現象に基づい
て一次再結晶させる鋳造工程と、 一次再結晶した鋳造スラグを９００℃ないし１，２００
℃の温度雰囲気に保持することにより、該鋳造スラグ中
に残留する非晶質部分を二次再結晶させると共に残留内
部歪を除去する熱処理工程と、 を有し、前記溶融スラグからガス含有率の極めて低い、
組織の緻密な再結晶した人工岩石を生成させることを特
徴とする焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理方
法。 - 【請求項２】 生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物等のご
みを焼却して生じた焼却灰の溶融スラグから人工岩石を
合成する処理法において、 溶融スラグを生成させる後工程で可及的に低融点であり
かつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグを生成させる
べく、該溶融スラグのＭｇＯ含有量が５％ないし２０％
までの範囲における目標％に近づくように、ごみを焼却
して発生した排ガス中の硫黄酸化物や塩素系物質等を除
去するために添加されるＭｇ化合物の粉末またはスラリ
ーを、焼却炉内の排ガス中に吹き込みながらごみを焼却
する工程と、 還元剤を用いることにより前記焼却炉で発生した焼却炉
灰を還元溶融して溶融スラグを生成する際もしくはそれ
に先だち、該溶融スラグのＭｇＯ含有量が前記目標％も
しくはそれに極めて近似した含有％となるようにＭｇＯ
を含有する冶金滓または天然鉱物類を前記焼却炉灰に添
加し、可及的に低融点となりかつ共晶凝固する組成を有
した溶融スラグが得られるように成分調整する工程と、 成分調整された焼却炉灰を還元溶融することにより該焼
却炉灰中のＦｅ系酸化物を還元して生成された溶融銑鉄
を滞留させ、他の重金属類および還元可能な酸化物類を
還元して生じた元素を前記溶融銑鉄中に溶解させると共
に、ガス含有率が極めて低く上記重金属類等を可及的に
含まない溶融スラグを生成して前記溶融銑鉄の上部に滞
留させる還元溶融工程と、 上記溶融スラグを前記溶融銑鉄とは独立して出滓した後
に、溶融スラグを徐冷した状態で共晶凝固現象に基づい
て一次再結晶させる鋳造工程と、 一次再結晶した鋳造スラグを９００℃ないし１，２００
℃の温度雰囲気に保持することにより、該鋳造スラグ中
に残留する非晶質部分を二次再結晶させると共に残留内
部歪を除去する熱処理工程と、 を有し、前記溶融スラグからガス含有率の極めて低い、
組織の緻密な再結晶した人工岩石を生成させることを特
徴とする焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理方
法。 - 【請求項３】 前記焼却炉灰を還元剤を用いて還元溶融
する際に、前記焼却炉の排ガス処理設備で捕捉された捕
集灰を前記焼却炉灰に添加することを特徴とする請求項
１または請求項２に記載された焼却灰溶融スラグからの
人工岩石合成処理法。 - 【請求項４】 生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物等のご
みを焼却して生じた焼却灰の溶融スラグから人工岩石を
合成する処理法において、 溶融スラグを生成させる次工程で可及的に低融点であり
かつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグを生成させる
べく、該溶融スラグのＭｇＯ含有量が５％ないし２０％
までの範囲における目標％もしくはそれに極めて近似し
た含有％となるように、ごみを焼却して発生した排ガス
中の硫黄酸化物や塩素系物質等を除去するために添加さ
れるＭｇ化合物の粉末またはスラリーを焼却炉内の排ガ
ス中に吹き込み、かつ、Ｍｇ化合物の粉末を前記焼却炉
の排ガス処理設備へ導入された排ガス中に吹き込みなが
らごみを焼却する工程と、 上記焼却炉で発生した焼却炉灰と排ガス処理設備で捕捉
された捕集灰とを合わせた焼却灰を還元剤を用いて還元
溶融することにより該焼却灰中のＦｅ系酸化物を還元し
て生成された溶融銑鉄を滞留させ、他の重金属類および
還元可能な酸化物類を還元して生じた元素を前記溶融銑
鉄中に溶解させると共に、ガス含有率が極めて低く上記
重金属類等を可及的に含まない溶融スラグを生成して前
記溶融銑鉄の上部に滞留させる還元溶融工程と、 上記溶融スラグを前記溶融銑鉄とは独立して出滓した後
に、溶融スラグを徐冷した状態で共晶凝固現象に基づい
て一次再結晶させる鋳造工程と、 一次再結晶した鋳造スラグを９００℃ないし１，２００
℃の温度雰囲気に保持することにより、該鋳造スラグ中
に残留する非晶質部分を二次再結晶させると共に残留内
部歪を除去する熱処理工程と、 を有し、前記溶融スラグからガス含有率の極めて低い、
組織の緻密な再結晶した人工岩石を生成させることを特
徴とする焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理方
法。 - 【請求項５】 生活ごみ，下水汚泥，産業廃棄物等のご
みを焼却して生じた焼却灰の溶融スラグから人工岩石を
合成する処理法において、 溶融スラグを生成させる後工程で可及的に低融点であり
かつ共晶凝固する組成を有した溶融スラグを生成させる
べく、該溶融スラグのＭｇＯ含有量が５％ないし２０％
までの範囲における目標％に近づくように、ごみを焼却
して発生した排ガス中の硫黄酸化物や塩素系物質等を除
去するために添加されるＭｇ化合物の粉末またはスラリ
ーを焼却炉内の排ガス中に吹き込み、かつ、Ｍｇ化合物
の粉末を前記焼却炉の排ガス処理設備へ導入された排ガ
ス中に吹き込みながらごみを焼却する工程と、 還元剤を用いることにより前記焼却炉で発生した焼却炉
灰と排ガス処理設備で捕捉された捕集灰とを合わせた焼
却灰を還元溶融して溶融スラグを生成する際もしくはそ
れに先だって、該溶融スラグのＭｇＯ含有量が前記目標
％もしくはそれに極めて近似した含有％となるようにＭ
ｇＯを含有する冶金滓または天然鉱物類を前記焼却灰に
添加し、可及的に低融点となりかつ共晶凝固する組成を
有した溶融スラグが得られるように成分調整する工程
と、 成分調整された焼却灰を還元溶融することにより該焼却
灰中のＦｅ系酸化物を還元して生成された溶融銑鉄を滞
留させ、他の重金属類および還元可能な酸化物類を還元
して生じた元素を前記溶融銑鉄中に溶解させると共に、
ガス含有率が極めて低く上記重金属類等を可及的に含ま
ない溶融スラグを生成して前記溶融銑鉄の上部に滞留さ
せる還元溶融工程と、 上記溶融スラグを前記溶融銑鉄とは独立して出滓した後
に、溶融スラグを徐冷した状態で共晶凝固現象に基づい
て一次再結晶させる鋳造工程と、 一次再結晶した鋳造スラグを９００℃ないし１，２００
℃の温度雰囲気に保持することにより、該鋳造スラグ中
に残留する非晶質部分を二次再結晶させると共に残留内
部歪を除去する熱処理工程と、 を有し、前記溶融スラグからガス含有率の極めて低い、
組織の緻密な再結晶した人工岩石を生成させることを特
徴とする焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理方
法。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の鋳造工程と該鋳造工程に続く熱処理工程とに代え
て、前記溶融スラグを前記溶融銑鉄とは独立して出滓し
た後に９００℃ないし１，２００℃の温度雰囲気に保持
し、共晶凝固現象に基づいて溶融スラグを一次再結晶さ
せ、かつ、残留する非晶質部分を二次再結晶させると共
に残留内部歪を除去する鋳造熱処理工程としたことを特
徴とする焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02615596A JP3693073B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02615596A JP3693073B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09194240A true JPH09194240A (ja) | 1997-07-29 |
| JP3693073B2 JP3693073B2 (ja) | 2005-09-07 |
Family
ID=12185658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02615596A Expired - Fee Related JP3693073B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3693073B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003292365A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | A & A Material Corp | セメント系無機硬化体及びその製造法 |
| JP2015529539A (ja) * | 2012-06-21 | 2015-10-08 | オウトテック（フィンランド）オーワイ | リン含有出発原料から重金属を分離するためのプロセス及びプラント |
| CN108191320A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-22 | 清华大学 | 一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作防水氯氧镁耐火砖的方法 |
| CN113548802A (zh) * | 2020-04-24 | 2021-10-26 | 海安南京大学高新技术研究院 | 一种利用垃圾飞灰制备泡沫微晶玻璃的方法 |
-
1996
- 1996-01-18 JP JP02615596A patent/JP3693073B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003292365A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | A & A Material Corp | セメント系無機硬化体及びその製造法 |
| JP2015529539A (ja) * | 2012-06-21 | 2015-10-08 | オウトテック（フィンランド）オーワイ | リン含有出発原料から重金属を分離するためのプロセス及びプラント |
| US9840415B2 (en) | 2012-06-21 | 2017-12-12 | Outotec (Finland) Oy | Process and plant for separating heavy metals from phosphoric starting material |
| CN108191320A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-22 | 清华大学 | 一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作防水氯氧镁耐火砖的方法 |
| CN108191320B (zh) * | 2018-03-14 | 2019-09-27 | 清华大学 | 一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作防水氯氧镁耐火砖的方法 |
| CN113548802A (zh) * | 2020-04-24 | 2021-10-26 | 海安南京大学高新技术研究院 | 一种利用垃圾飞灰制备泡沫微晶玻璃的方法 |
| CN113548802B (zh) * | 2020-04-24 | 2023-12-29 | 海安南京大学高新技术研究院 | 一种利用垃圾飞灰制备泡沫微晶玻璃的方法 |
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|---|---|
| JP3693073B2 (ja) | 2005-09-07 |
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