JPH10139503A - スラグの脱色方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼却残渣を溶融処理する段階で多量の石灰を
混合しておけば、色合いの薄いスラグが生成するが、処
理量が増加してしまうと共に、処理コストが高くなる。 【解決手段】 廃棄物焼却残渣を溶融処理した際に排出
された原料スラグに塩化カルシウムを加えて加熱し、溶
融スラグと塩化カルシウムを主とする溶融塩よりなる溶
融物にし、この溶融物を攪拌した後、静置して溶融スラ
グ層と塩化カルシウムを主とする溶融塩層に分離し、分
離された溶融スラグ層のスラグを取り出して冷却し、固
化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみなどの廃
棄物を焼却した残渣を溶融処理して得たスラグを脱色す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物などの焼却処理に
おいては、その焼却残渣の処分に際し、有害な重金属類
が含まれている飛灰を無害化処理しなければならないこ
とが法令によって義務づけられているほかに、近年、そ
の多くが埋め立て処分されている焼却灰を減容化する必
要にも迫られている。このため、一部の焼却残渣につい
ては、減容化と無害化を一度に行うことができる溶融処
理がなされている。

【０００３】この溶融処理は費用が嵩む処理方法である
にも拘らず、この処理によって排出されるスラグは、そ
の一部が有効利用されているだけであり、大部分は廃棄
されている。また、有効利用されているものの用途も路
盤材用などであって、付加価値の高いものの用途には向
けられていない。

【０００４】上記スラグが付加価値の高いものとして有
効利用され難い原因としては、色相の問題が挙げられて
いる。まず、都市ごみなどの焼却残渣を溶融処理した際
に排出されるスラグは塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ 比）の
低い組成物であって、その大部分がガラス質である上
に、濃い黒色を呈しているので、黒光りしている。この
ため、このスラグは、着色原料を加えて所定の色彩にし
たり、あるいは模様を描いたりする建築材料用のタイル
やブロックなどの用途には向けることができず、従っ
て、付加価値の高いものの原料としては不適当なもので
あるとされている。

【０００５】このため、従来においては、黒色を呈しな
いスラグを生成させるために、焼却残渣を溶融処理する
段階で多量の石灰を混合して塩基度を上げ、これを溶融
して結晶質のスラグを生成させる処理が行われている。
このようにして溶融処理されたスラグは、多量の石灰が
添加されているので、色合いの薄いものになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、焼却残渣に多
量の石灰を混合して溶融処理すると、処理量が増加して
しまうので、溶融処理本来の目的である減容化がなされ
なくなると共に、処理コストが高くなる。

【０００７】本発明は、黒色を呈するスラグを脱色する
ことができる方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る請求項１の方法においては、廃棄物
焼却残渣を溶融処理した際に排出されたスラグに塩化カ
ルシウムを加えて加熱し、溶融スラグと塩化カルシウム
を主とする溶融塩よりなる溶融物にし、この溶融物を静
置して溶融スラグ層と塩化カルシウムを主とする溶融塩
層に分離し、分離された溶融スラグ層のスラグを取り出
して固化させる。

【０００９】請求項２の方法においては、請求項１の方
法において、溶融スラグと塩化カルシウムを主とする溶
融塩よりなる溶融物を攪拌した後、静置して溶融スラグ
層と塩化カルシウムを主とする溶融塩層に分離する。

【００１０】なお、本発明において使用するスラグおよ
び塩化カルシウムは、固体状態のものであってもよく、
溶融状態のものであってもよい。

【００１１】ところで、廃棄物の焼却残渣を溶融処理し
て得たスラグの色相が黒色であるのは、スラグ中に含ま
れているコロイド状の硫化鉄（ＦｅＳ）の存在によるも
のであるとされている。本発明者が、スラグの色相を改
善するための探り実験の一環として、黒色を呈するスラ
グの粒子に塩化カルシウムを添加し、大気雰囲気中で溶
融したところ、得られたスラグの色が黒色から淡緑色に
変化した。

【００１２】この現象は、主として、次に記す（１）式
の反応が進行すると共に（２）式による副反応も進行し
て黒色を呈する硫化鉄（ＦｅＳ）が消失し、鉄イオンの
色が現れたことによるものと推定される。そして、塩化
カルシウムを含む溶融スラグ中においては、塩化カルシ
ウムがフラックスの役目をするので、攪拌等の操作を行
うと、スラグと空気との接触がよくなり、（１）式およ
び（２）式の反応が促進される。

【００１３】

【化１】

【００１４】

【化２】

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るスラグの脱色
方法の一例を示す処理工程図である。この方法において
は、廃棄物焼却残渣を溶融処理した際に排出され、固化
されたスラグ（原料スラグ）と、塩化カルシウムを溶融
炉へ装入し、加熱して溶融させる。この際、溶融炉内に
おいては、まず、融点が低い塩化カルシウムが溶融し、
原料スラグは塩化カルシウムの溶融物中に浸漬された状
態になる。この際、スラグの表面部においては、（１）
式による脱色反応が行われる。次いで、原料スラグが溶
融する。

【００１６】原料スラグの溶融が終了した後、溶融炉内
の溶融物を攪拌し、溶融したスラグと溶融した塩化カル
シウムの接触をよくし、また、溶融物と空気との接触を
よくする。この攪拌によって、黒色の硫化鉄を消失させ
る（１）式の反応および（２）式の反応が促進される。
この際の攪拌は、空気の吹き込みによって行うのがよ
い。

【００１７】攪拌終了後、溶融物を静置し、溶融炉内の
溶融物を溶融スラグと塩化カルシウムを主とする溶融塩
の２層に分離させる。次いで、２層に分離された溶融ス
ラグと上記溶融塩を分別して排出させる。そして、溶融
スラグを水中へ投入して急冷し、固化させる。この固化
物は脱色されたスラグとして取り出される。一方、塩化
カルシウムを主とする溶融塩は、次に溶融処理する際に
添加する塩化カルシウムの一部として循環使用される。

【００１８】なお、スラグの脱色処理を図１に示す方法
によって行う場合、使用する原料スラグは、溶融スラグ
を水中に投入して急冷させたものなどのように、細かく
砕かれたものであって、粒状物の状態になっていること
が望ましい。原料スラグが粒状物であると、スラグの溶
融時間が短縮されると共に、スラグが塩化カルシウムの
溶融物中に浸漬されている段階における脱色反応が効率
よく進行し、反応が早期に終了する。

【００１９】図２は本発明に係るスラグの脱色方法の他
の例を示す処理工程図である。この方法においては、原
料スラグとして溶融スラグを溶融炉へ装入し、これに溶
融された塩化カルシウムを加え、加熱保持する。次い
で、溶融炉内の溶融物を攪拌し、黒色の硫化鉄を消失さ
せる（１）式の反応および（２）式の反応を促進させ
る。以後、図１の場合と同様の処理操作を行い、脱色さ
れたスラグを得る。

【００２０】なお、図１の説明においては、溶融炉へ装
入する原料スラグと塩化カルシウムが共に固体である場
合について記述されており、また、図２の説明において
は、原料スラグと塩化カルシウムが共に溶融物である場
合について記述されているが、本発明においては、原料
スラグと塩化カルシウムの状態が固体または溶融物に限
定されるものではなく、この両者のうちの一方が溶融
物、他方が固体であってもよい。

【００２１】原料スラグと塩化カルシウムの双方、ある
いはその一方を溶融物の状態で使用する方法は、スラグ
脱色装置が廃棄物溶融炉の近くに設置されている場合に
採用すると、有利である。このような場合には、廃棄物
溶融炉から排出される溶融物をそのまま使用することが
でき、溶融処理が省略されるので、処理工程が簡素化さ
れると共に、加熱源が大幅に節減されると言う効果がも
たらされる。

【００２２】

【実施例】図１に示した処理方法によって、廃棄物焼却
残渣を溶融した後に固化させたスラグを脱色する試験を
行った。

【００２３】都市ごみ焼却残渣を溶融した後、水中に投
入して急冷させた黒色砂状の原料スラグ（粒度は０．３
mm〜３mm程度、分析値は表１に示す）１ｋｇに、試薬の
塩化カルシウム１ｋｇを加えて混合し、この混合物をア
ルミナ製の坩堝に入れ、この坩堝を電気炉内で加熱し、
空気雰囲気中で内容物を溶融させた。次いで、電気炉か
ら坩堝を取り出して、坩堝内の溶融物を取り出して水中
へ投入し、塩化カルシウムを溶解させ、除去した。得ら
れたスラグは非常に薄い緑色を呈しており、着色原料を
加えて加工すれば、所定の色彩にすることができる状態
に脱色されていた。このように、上記の処理によって得
られたスラグは建築材料用のタイルやブロックなどの原
料として使用可能なものであることが確認された。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、廃棄物焼却残渣を溶融
して得たスラグに塩化カルシウムを加えて加熱溶融し、
黒色物質である硫化鉄を消失させる反応を行わせるの
で、脱色されたスラグが得られる。このため、本発明に
よって脱色されたスラグは、着色加工をするものの原料
として使用することができ、建築材料用のタイルやブロ
ックなどの付加価値の高いものの用途に向けることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスラグの脱色方法の一例を示す処
理工程図である。

【図２】本発明に係るスラグの脱色方法の他の例を示す
処理工程図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物焼却残渣を溶融処理した際に排出
   されたスラグに塩化カルシウムを加えて加熱し、溶融ス
   ラグと塩化カルシウムを主とする溶融塩よりなる溶融物
   にし、この溶融物を静置して溶融スラグ層と塩化カルシ
   ウムを主とする溶融塩層に分離し、分離された溶融スラ
   グ層のスラグを取り出して固化させることを特徴とする
   スラグの脱色方法。
2. 【請求項２】 溶融スラグと塩化カルシウムを主とする
   溶融塩よりなる溶融物を攪拌した後、静置して溶融スラ
   グ層と塩化カルシウムを主とする溶融塩層に分離するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のスラグの脱色方法。