JPH09271738A - 灰を固化する処理材とその処理材を用いた灰の処理方法 - Google Patents

灰を固化する処理材とその処理材を用いた灰の処理方法

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JPH09271738A
JPH09271738A JP8106168A JP10616896A JPH09271738A JP H09271738 A JPH09271738 A JP H09271738A JP 8106168 A JP8106168 A JP 8106168A JP 10616896 A JP10616896 A JP 10616896A JP H09271738 A JPH09271738 A JP H09271738A
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JP
Japan
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ash
treatment material
treatment
solidifying
treating
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JP8106168A
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Takao Nakama
隆夫 仲問
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NAKATOI RIKEN KK
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NAKATOI RIKEN KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 産業用廃棄物ならびに生活廃棄物を焼却した
灰を固化して、有害な灰成分の溶出を阻止する灰の処理
材と処理方法を達成することを課題とする。 【解決手段】 アルカリ金属及びアルカリ土類金属を含
むケイ酸塩化合物を主体とする混合物であって、溶融し
た灰を固化するための処理材を開発し溶融した灰に対し
重量比で上記処理材を5〜40%混入し、灰の溶融温度
を0.5〜10%ほど低下させて固化し、灰の成分が溶
出することなく灰の二次公害を防止することを解決手段
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、灰を固化する処理
材と、その処理材を用いた灰の処理方法に関する技術に
属するものである。
【0002】
【従来の技術】日本全国で、1年間に廃棄される廃棄物
は、産業系の廃棄物と生活系の廃棄物とで数億トンとい
う膨大な量となる。従って、この廃棄物をそのまま廃棄
するには膨大な土地を必要とする。そこで、廃棄物を減
容,減量化するために焼却炉で焼却して灰として埋め立
てて処理したり、舗装道路のなかに埋めてリサイクル使
用したりしていた。
【0003】ところが、埋め立て処分した焼却灰からは
ダイオキシンが発生したり、汚水を発生し、またリサイ
クル使用していてもセメント等に混入した場合には埋め
立て処分の場合と同様、有害物質が溶けだして食物連鎖
から人体に入って障害を起こす等、環境ならびに人体に
対する公害を起こす問題があった。そして、産業廃棄物
及び一般生活廃棄物の焼却による灰は、焼却炉中に残り
やすい主灰と、焼却炉の排煙等に含まれて飛散しやすい
飛灰とがあり、特にこの飛灰中には有害物質を多く含ん
でいることが知られている。
【0004】そこで、灰を無害化するために例えば15
00℃という高温で溶融して、これを冷却固化すること
が考えられ、その他灰の安定化処理の手段としてセメン
ト固化,薬剤による処理,酸またはその他の溶媒による
抽出処理等も提案されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の知識で考えられる灰の処理手段のなかで、溶融固化す
る処理手段では、灰の溶融に膨大な熱エネルギーを消耗
するにも拘らずできた固形物は均一なものとならず、埋
め立てには不向きであり、埋め立て後に灰の成分が溶け
だしてしまい、これによる公害が考えられるものであ
る。
【0006】また、灰をセメントで固化する処理手段で
は、灰の性状により固化しても、その固化物に耐久性が
ない場合があり、例えばセメントが風化して灰の成分が
溶出し、これによる公害が考えられるものである。
【0007】また、上記の2つの手段を組み合わせて灰
を溶融固化してこれをセメントで固化する手段を採用し
たとしても、膨大なエネルギーを消費することには変わ
りがなく、しかも灰の成分が溶けだして、これによる直
接的な環境汚染,公害の発生ならびに鳥獣魚介等の食物
連鎖による人体への影響が充分考えられ、従って溶融固
化したものをセメントで固化する手段は欠点が大きい手
段といわざるを得ない。
【0008】また、薬剤により灰の成分を不溶物にして
安定化する手段では、その処理に数段工程が必要となり
コストも高く、処理段階で使用される薬剤のあと処理ま
で考慮する必要があって好ましくない。
【0009】また、酸等の溶媒による抽出処理には、長
時間を要すると共に大規模な施設が必要となり実用上に
は不向きである。
【0010】以上、詳細に述べたように従来の知識で考
えられる灰の処理手段にはそれぞれ根本的に難点があり
とても満足できる処理は提案されていなかった。
【0011】そこで、本発明はこのような難点,欠点を
解消することを課題とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記する課題を解決する
ために、本発明はアルカリ金属及びアルカリ土類金属を
含むケイ酸塩化合物を主体とする混合物であって、溶融
した灰を固化することを特徴とする灰の処理材を実現し
たものである。
【0013】そして、網目形成体となる酸化ケイ素の網
目状構造のなかにアルカリ土類金属が部分的に入って安
定な構造をとる処理材であって、溶融した灰を包込み固
化した後においても灰の成分が溶出しない処理材であ
る。
【0014】従って、本発明の処理材の実現により前記
する従来技術で考えられる手段の難点,欠点を除去し、
二次汚染,二次公害を起こすことなく低コストで簡単に
灰を処理することができるものである。
【0015】
【発明の実施の形態】請求項1記載に係る発明は、アル
カリ金属及びアルカリ土類金属を含むケイ酸塩化合物を
主体とする混合物であって、溶融した灰を固化すること
を特徴とする灰の処理材としたもので、安定な処理材
で、溶融状態において灰を包込み固化した後も灰の成分
を溶出しない作用を有するものである。
【0016】また、請求項2記載に係る発明は、アルカ
リ金属はNaとKとし、アルカリ土類金属はCaとMg
とし、現実的に入手しやすく、かつ低コストで請求項1
記載の処理材を提供できるものである。
【0017】また、請求項3記載に係る発明は、Al2
3と酸化鉄ならびにB23を含む処理材とすることに
より、安定した処理材として低コストで実現できる請求
項1または2記載の処理材を提供できるものである。
【0018】また、請求項4記載に係る発明は、ホウフ
ッ石,シャバサイト,クリノプチロライト−キフッ石,
エリオナイト,フェリエライト,ダクフッ石,モルデナ
イト,カイジュウジ石,硼素鉱物,硼砂,硼酸,天然ソ
ーダー灰,珪石,クレー,カオリン,滑石,ベントナイ
ト,酸性白土,活性白土,アタパルジャイト,セピオラ
イト,クリストバライト,珪藻土,絹雲母,炭素材のな
かから選ばれた複数種の素材を混合して構成したもので
ある。
【0019】これらの素材はいずれも入手がしやすく、
かつ公害を起こすような物質でなく、本発明の請求項1
ないし3の発明を実施しやすくするものばかりである。
【0020】また、請求項5記載に係る発明は、請求項
4記載に係る素材のなかから選ばれた複数種の素材の混
合物を加圧により粒状,ペレット状,円柱状または角柱
状に成型したものであり、運搬,梱包ならびに炉におい
て灰と共に溶融する等、取り扱いが簡便である。
【0021】また、請求項6記載に係る発明は、請求項
1ないし3または4のいずれかに記載した灰の処理材
を、灰に対して重量比率で5〜40%混入して、前記灰
と共に炉において加熱溶融するものである。そして、こ
の技術により主灰と飛灰の溶融温度を実質的に下げるこ
とができ、従って主灰と飛灰を含む灰を溶融するための
熱エネルギーを低くし、その低コスト化は膨大なものが
ある。
【0022】また、請求項7記載に係る発明は、SiO
2:40.0〜47.0%,Al23:7.0〜13.
0%,Fe23:3.0〜4.0%,K2O:1.5〜
2.0%,Na2O:2.0〜2.5%,NaCl:
5.0〜5.2%,Na2CO3:19.0〜30.0
%,FeO:4.5〜5.0%,B23:1.0〜1.
5%,CaO:0.7〜0.9%,MgO:0.3〜
0.8%ならびにTiO2,Na2SO4,NaF,Mn
Oとその他の不純物の合計が2.5〜3.5%をそれぞ
れ重量比率とする組成物であってPHが7.0〜8.0
である処理材を灰と共に加熱処理する灰の処理方法であ
って、処理材と共に溶融しない場合には1500℃に炉
内温度をしなければ良く灰が溶融しないのを、上記する
処理材と共に灰を溶融することにより1350℃〜14
00℃に炉内温度をすることにより良く灰を溶融するこ
とができるものである。従って、灰を溶融して固化して
灰成分が溶出しないようにするために要する熱エネルギ
ーを著しく少なくすることができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を説明する。
【0024】(実施例1)ホウフッ石,シャバサイト,
クリノプチロライト−キフッ石,エリオナイト,フェリ
エライト,ダクフッ石,モルデナイト,カイジュウジ
石,硼砂,天然ソーダー灰,珪石,クレー,滑石,ベン
トナイト,酸性白土,活性白土,セピオライト,珪藻
土,絹雲母をロータリキルンで混合粉砕し、その混合粉
末を水で練りペレット状に押し出し成型機のノズルより
押し出して乾燥しペレット状処理材を製作する。
【0025】一方、産業廃棄物を焼成して構成された主
灰と飛灰とを有する灰60kgを電気溶融炉に飛散しな
いように注意深く装入し、前記ペレット状処理材を灰に
対して重量比で15%混入し、電気溶融炉で上記混入物
を1340℃まで加熱し灰と処理材を共に溶融する。
【0026】上記ペレット状処理材は灰に対する混入量
と、灰ならびに処理材の溶融温度は表1に示す通りの関
係を示し、溶融炉における温度分布と時間経過を表2に
示す。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】表1に見られるように処理材を混入しない
灰の溶融温度は1500℃であるが、処理材を灰に対し
重量比で3%混入した場合は灰と処理材との溶融温度は
1480℃となり、混入量が5%の場合は溶融温度は1
400℃となり、混入量が20%の場合は溶融温度は1
350℃となる。
【0030】そして、混入量が40%になっても溶融温
度の1350℃は変わらないで処理材の混入割合が多く
なることになる。従って、灰に対する処理材の混合割合
は重量比で5〜40%が好ましい。そして、主灰と飛灰
の混合比で、飛灰が多くなる時には処理材を多くする必
要がある。
【0031】なお、表2に本発明の実施例1における溶
融炉200V,50kw,焼成容積1.2m3で、灰6
0kgに対して20%処理材を混入し、その上昇温度と
経過時間を示した。この表2より節減時間が5.5時間
に及ぶことがわかる。この節減時間の割合は灰(比熱)
の種類,溶融炉の種類により違いがある。
【0032】また、前記するペレット状の処理材の構成
比は分析の結果、重量比で次の通りである。なお、不純
物が含まれることとなる。
【0033】すなわち、SiO2:42.3%,Al2
3:7.2%,Fe23:3.5%,CaO:0.74
%,MgO:0.35%,TiO2:0.09%,K
2O:1.8%,Na2O:2.1%,Na2CO3:2
9.2%,NaCl:5.13%,Na2SO4:0.1
1%,NaF:0.27%,FeO:4.9%,Mn
O:0.06%,B23:1.3%,C:0.35%,
2O:0.7%でPHは7.75である。
【0034】灰に対する処理材の混合量が20%として
灰ならびに処理材の溶融温度を1500℃から1350
℃に低下させた場合、この溶融温度の低下により溶融に
要する電気量は前記例において3.5kwH低くするこ
とができ、電気エネルギーの節減%は50%となる。従
ってもし、全国で数億トンの廃棄物が焼却されて発生す
る灰を溶融した場合における本発明の処理材の使用によ
る熱エネルギーの節減は天文学的数字に上る膨大なもの
となることが考えられる。
【0035】なお、灰には融点の高い灰と、低い灰が当
然存在する。そこで、融点の高い灰を溶かして固化する
には硼砂や硼酸,天然ソーダー灰を少なくして、珪石,
活性白土,ゼオライト,カオリン,滑石,珪藻土を多く
するのが良い。
【0036】また、融点が低い灰の場合には、硼砂や天
然ソーダー灰を多くすると良い。しかし、良く溶ける処
理材が多く溶け過ぎると早く溶け過ぎて炉のなかで水の
ように流れて灰を固化することができない。そして、早
く流れて灰の溶融温度を下げることができないので、必
ず素材のなかの鉱産物より融点の高い物質,低い物質を
選び配合して水と良く練り合わせれば処理材として製品
は製作できる。
【0037】(実施例2)本実施例2が実施例1と異な
るのは、処理材を分析した場合の組成比率の相違であ
る。
【0038】すなわち、SiO2:46.5%,Al2
3:12.3%,Fe23:3.5%,CaO:0.8
2%,MgO:0.74%,TiO2:0.09%,K2
O:1.8%,Na2O:2.1%,Na2CO3:1
9.5%,NaCl:5.9%,Na2SO4:0.07
%,NaF:0.18%,NaHCO2:0.08%,
FeO:4.9%,MnO:0.06%,B23:1.
3%,C:0.35%,H2O:0.7%でPHは7.
6である。
【0039】そして、本実施例2における処理材は、処
理材が溶けないで灰のみが溶ける場合に、使用すると良
い。
【0040】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、アルカ
リ金属及びアルカリ土類金属を含むケイ酸塩化合物を主
体とする混合物を処理材とし、この処理材を廃棄物の焼
却により生ずる灰と共に溶融することを特徴とすること
により、公害を起こす灰を覆い、灰の有害な成分が溶出
することを封じて固化することができるものである。
【0041】そして、灰の溶融温度を下げて熱エネルギ
ーを大きく節減することができ、取り扱いがしやすい処
理材を提供し、公害防止の視点より灰の処理として従来
では考えられない満足する処理材と、処理方法を実現し
たものである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ金属及びアルカリ土類金属を含
    むケイ酸塩化合物を主体とする混合物であって、溶融し
    た灰を固化することを特徴とする灰の処理材。
  2. 【請求項2】 請求項1記載に係るアルカリ金属はNa
    とKとし、アルカリ土類金属はCaとMgとした灰の処
    理材。
  3. 【請求項3】 Al23と酸化鉄ならびにB23を含む
    請求項1または2記載の灰の処理材。
  4. 【請求項4】 ホウフッ石,シャバサイト,クリノプチ
    ロライト−キフッ石,エリオナイト,フェリエライト,
    ダクフッ石,モルデナイト,カイジュウジ石,硼素鉱
    物,硼砂,硼酸,天然ソーダー灰,珪石,クレー,カオ
    リン,滑石,ベントナイト,酸性白土,活性白土,アタ
    パルジャイト,セピオライト,クリストバライト,珪藻
    土,絹雲母,炭素材のなかから選ばれた複数種の素材を
    混合して構成した請求項1ないし3のいずれかに記載し
    た灰の処理材。
  5. 【請求項5】 請求項4記載に係る素材のなかから選ば
    れた複数種の素材の混合物を加圧により粒状,ペレット
    状,円柱状または角柱状に成型した灰の処理材。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし3または4のいずれかに
    記載した灰の処理材を、灰に対して重量比率で5〜40
    %混入して、前記灰と共に炉において加熱溶融すること
    を特徴とする灰の処理方法。
  7. 【請求項7】 SiO2:40.0〜47.0%,Al2
    3:7.0〜13.0%,Fe23:3.0〜4.0
    %,K2O:1.5〜2.0%,Na2O:2.0〜2.
    5%,NaCl:5.0〜5.2%,Na2CO3:1
    9.0〜30.0%,FeO:4.5〜5.0%,B2
    3:1.0〜1.5%,CaO:0.7〜0.9%,
    MgO:0.3〜0.8%ならびにTiO2,Na2SO
    4,NaF,MnOとその他の不純物の合計が2.5〜
    3.5%をそれぞれ重量比率とする組成物であってPH
    が7.0〜8.0である処理材を灰と共に加熱処理する
    灰の処理方法。
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