JPH10277520A

JPH10277520A - テルミット反応を利用した灰体の溶融固化装置

Info

Publication number: JPH10277520A
Application number: JP9103979A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Matsunaga; 全央松永
Original assignee: POROPO KK
Current assignee: POROPO KK
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】産業廃棄物である焼却灰及び集塵灰（飛灰）
を減容化、無公害化、資源の再利用化を図ることができ
る新規な溶融固化装置を提供する。【解決手段】 (i).テルミット反応剤であるアルミニウ
ム紛体と金属酸化物粉体、及び灰体からなる自燃性燃料
の燃料供給管に接続され、かつ所望容積の矩形体の炉本
体内で前記自燃性燃料を燃焼するための前記炉本体から
なる燃焼溶融炉(ii).前記燃焼溶融炉の炉本体内部に配
設され、かつ自燃性燃料の燃焼域の直下に配設された自
燃性燃料の燃焼によって生成する溶融物を受容する溶融
物受容器、から構成され、前記燃焼溶融炉の炉本体内部
に配設された溶融物受容器が、所望容積の溶融物の湯を
受容した後、前記燃焼溶融炉の外部へ搬出されるように
構成されたことを特徴とするテルミット反応を利用した
灰体の溶融固化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の産業廃棄
物、都市ゴミ、下水汚泥（排水汚泥、脱水ケーキ）など
を焼却することによって排出される焼却灰、及び新たに
一般廃棄物として規定された集塵装置から排出される集
塵灰などからなる各種の灰体（以下、各種の灰体、また
は単に灰体ということがある。）を効率的に溶融固化さ
せるための灰体の溶融固化装置に関する。なお、本発明
において、前記灰体は、焼却設備などから排出される灰
体のみでなく、灰体中に含まれる不燃性残渣物、あるい
は灰体類似物などを含むものである、と最広義に解釈さ
れるべきである。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、テルミット反応
材（アルミニウム粉体と酸化鉄などの金属酸化物から構
成される。）の燃焼時に発生する超高温という熱的環境
を利用して前記灰体を完全に溶融固化することができる
灰体の溶融固化装置に関するものである。

【０００３】また、本発明は、前記灰体をテルミット反
応を利用して溶融固化する灰体の溶融固化装置に関する
ものであるが、溶融固化物から灰体中に含まれる重金属
などの有害物質を流出、溶出させないように完全に溶融
固化し、二次公害の防止はもとより骨材等への応用に有
用な溶融固化物を製造することができる灰体の溶融固化
装置に関するものである。

【０００４】

【従来の技術】従来、各種の産業廃棄物、都市ゴミ、下
水汚泥（脱水汚泥、脱水ケーキ）などを焼却することに
より、排出される焼却灰、あるいは昨今、新たに一般産
業物に規定された各種集塵装置から排出される集塵灰
（これは、飛灰ともいわれている。）などの各種の灰体
は、膨大な量に及ぶものである。

【０００５】従って、これら灰体を廃棄物埋立地におい
て埋立てるにしても、埋立地の確保がますます困難にな
ってきている。このため、即ち埋立処分地の確保が困難
なため、例えば、下水汚泥は脱水、かつ焼却され、その
減容化が図られている。また、前記した各種灰体におい
て、重金属等の有害物質が混入している場合、これら有
害物質の外界への飛散や焼却灰中への残存が問題になっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した各種の灰体の
量的な問題、あるいは重金属などの有害物質を含有して
いるという問題などから、これら灰体を所望の焼却設備
を使用して焼却することにより減容化、前記有害物質の
溶融固化（無公害化）、資源としての再利用化、などを
図る提案が多くなされている。

【０００７】前記した灰体の焼却設備としては、電気溶
融炉、バーナー溶融炉、プラズマ溶融炉あるいはアーク
溶融炉などが知られている。

【０００８】しかしながら、前記した灰体の焼却炉の構
造などから明らかのように、従来の灰体を溶融かつ固化
する焼却技術においては、次のような問題点がある。 (1).焼却灰を溶融するために、大量のエネルギーを消費
する。この点、前記したプラズマ溶融やアーク溶融にお
いては、電力の使用量が６５０kw/t程度必要である。ま
た、バーナー溶融においては、燃料となる灯油や重油な
どを大量に確保しなければならない。

【０００９】(2).焼却設備が高価かつ大型化する。例え
ば、灰体を高温下で溶融するため、焼却炉内の耐火レン
ガの腐食や耐熱性の低下が激しく、連続的かつ安定操業
のためには二基以上の並列運転が必要となる。

【００１０】ここで、本発明のテルミット反応材を利用
した灰体の溶融固化方式の優位性について、詳しくは後
述するが、先取りして説明する。本発明のテルミット反
応材（アルミニウム粉体と酸化鉄などの金属酸化物で構
成される。）を利用した灰体の溶融固化方式は、テルミ
ット反応材の燃焼時の反応熱（発熱反応）により２５０
０℃以上の超高温が得られること、また、テルミット反
応材と灰体からなる燃料はテルミット反応材が着火後は
接続的に燃焼させることができる（以下、自燃性燃料と
いうこともある。）ため、前記燃料（例えば、棒状に成
形した燃料棒）を焼却炉内において炉の構成部材に無接
触の状態で燃焼させることができること（別言すれば、
灰体を空間溶融させることができること）、などにより
前記した従来技術の欠点を完全に解消することができ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した各
種の灰体の減容化、無公害化、再利用化における従来技
術、特に灰体の溶融固化法にみられる限界、問題点を解
消しようとするものである。本発明者らは、灰体の効果
的かつ経済的な溶融固化法について、鋭意検討を加え
た。その結果、本発明者らは、灰体を完全に溶融し、か
つ無害化するためには、従来技術に比較してより高い温
度のもとで灰体を溶融し、かつ固化することが好ましい
こと、そして、前記超高温下での溶融条件を実現するた
めには、テルミット法（thermit process）を適用する
ことが好ましいこと、という知見を見い出した。

【００１２】前記テルミット法は、アルミニウムと酸化
鉄などの金属酸化物との間に生じる激しい発熱反応を利
用して金属酸化物を還元して金属を製造したり、鋼材の
溶接などに利用されている周知の技術である。本発明者
らは、前記各種の灰体の溶融固化におけるテルミット法
（thermit process）の利用は、(i).その原料となるア
ルミニウムは、アルミニウム缶などの形態で豊富に存在
し、かつ容易に利用することができること、(ii).その
原料となる金属酸化物、例えば酸化鉄などは、天然のイ
ルメナイト鉱石から酸化チタン（ＴiＯ₂）を製造する際
の産業廃棄物として、しかも純度の高い産業廃棄物とし
ての酸化鉄を有効利用することができること、また、(i
ii).金属酸化物は、各種の灰体それ自体の中に豊富に含
まれること、などの観点から、極めて経済的、省資源的
なものであると考えている。

【００１３】前記したように、本発明者は、テルミット
反応材（アルミニウム及び金属酸化物）を利用した灰体
の溶融固化方式は、テルミット反応材それ自体の原料が
産業廃棄物で構成され、かつその再資源化を図るもので
あるため、産業廃棄物の処理や公害対策の観点から、極
めて有効な方式であると考えている。

【００１４】本発明者らは、前記した知見をベースにし
て、先に幾つかの提案を行なった（例えば、特願平８−
２２０７８８号参照）。その後、本発明者らは、前記テ
ルミット反応材を利用した灰体の溶融固化方式につい
て、更に実用化技術の確立という観点から、鋭意検討を
進めている。

【００１５】前記テルミット反応材を利用した灰体の溶
融固化方式において、実用化技術の確立という面からみ
て大きな課題は、テルミット反応系で発生する超高温あ
るいは用語の正確さに欠けるが、テルミット反応系での
超高温のプラズマ状態（以下、テルミットプラズマ、th
ermit plasmaともいう。）を灰体の溶融固化のためにい
かに効率よく利用するか、という点にある。前記したよ
うに、テルミット反応材は、燃焼時に発熱反応により、
２５００℃以上の超高温を発生するものであり、この超
高温の有効利用は、灰体を完全に溶融し、付加価値の高
い固化物を製造する上で極めて重要な点である。

【００１６】本発明者らは、各種灰体のテルミット反応
材を利用した溶融固化方式において、前記テルミット反
応材の燃焼（発熱反応）時の超高温を有効活用する方策
について検討した。その結果、本発明者らは、テルミッ
ト反応材と灰体から成る自燃性の燃料を燃焼するに際
し、前記自燃性燃料を燃焼させるとともに、灰体の溶融
物を得る所望容積の矩形状の耐火性及び保温性の炉本体
を有する燃焼溶融炉において、前記炉本体の内部に、前
記自燃性燃料の燃焼域の直下に燃焼によって生成する溶
融物を受容し、かつ所望容積の溶融物を滞留させること
ができる溶融物受容器を配設するとともに、前記溶融物
受容器を所望時間後に前記炉本体から外部へ搬送するよ
うにしたとき、テルミット反応材の燃焼時の超高温を十
分に有効活用することができる、という知見を見い出し
た。

【００１７】本発明は、前記知見に基づいて創案された
ものである。本発明により、テルミット反応材の燃焼
（発熱反応）時に発生する超高温（テルミット・プラズ
マ）を十分に有効利用した熱効率性及び経済性に優れた
テルミット反応材を利用した灰体の溶融固化装置が提供
される。

【００１８】本発明により、産業廃棄物として処理の困
難度が増大してきている焼却灰や集塵灰（飛灰）などの
各種の灰体を効率的かつ経済的に減容化、無公害化、再
資源化することができる新規なテルミット反応材を利用
した灰体の溶融固化装置が提供される。また、本発明に
より、各種の灰体の処理だけでなく、アルミニウム缶や
金属酸化物の産業廃棄物の処理や再資源化の面において
も有効なテルミット反応材を利用した灰体の溶融固化装
置を提案される。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は、テルミット反応を利用して焼却灰及び／又は集
塵灰からなる灰体を溶融固化する装置であって、前記溶
融固化装置が、(i).テルミット反応剤であるアルミニウ
ム紛体と金属酸化物粉体、及び灰体からなる自燃性燃料
の燃料供給管に接続され、かつ所望容積の矩形体の炉本
体内で前記自燃性燃料を燃焼するための前記炉本体から
なる燃焼溶融炉、及び、(ii).前記燃焼溶融炉の炉本体
内部に配設され、かつ自燃性燃料の燃焼域の直下に配設
された自燃性燃料の燃焼によって生成する溶融物を受容
する溶融物受容器、から構成されるものにおいて、前記
燃焼溶融炉の炉本体内部に配設された溶融物受容器が、
所望容積の溶融物の湯を受容した後、前記燃焼溶融炉の
外部へ搬出されるように構成されたことを特徴とするテ
ルミット反応を利用した灰体の溶融固化装置に関するも
のである。

【００２０】以下、本発明の技術的構成及び実施態様に
ついて図面を参照して詳しく説明する。

【００２１】本発明は、前記したように産業廃棄物とし
て処理の困難性が増大してきている各種の灰体をテルミ
ット反応を利用して効率的かつ経済的に処理する灰体の
溶融固化装置を提供しようとするものである。

【００２２】まず始めに、本発明の理解を助けるため
に、テルミット反応（thermit process）について、概
説する。周知のように、テルミット法（thermit proces
s）は、一般に下式で示されるように、アルミニウム粉
末と金属酸化物を混合し、これに着火すると、激しい発
熱反応が起こり、金属酸化物が還元され、生じた金属は
高温のために溶融して反応器の底に回収されるという反
応現象をいう。２Ａｌ＋３／２・Ｏ₂＝Ａｌ₂Ｏ₃＋３８６．２Ｋｃａｌ

【００２３】より具体的にはＡｌ粉末と酸化鉄（Ｆｅ₃
Ｏ₄）の粉末の場合、これら粉末を混合し、着火（約１
１００℃〜１１５０℃）すると、下式（１）によりテル
ミット反応が進行し、その時、２７５０℃以上という超
高温が得られる。８Ａｌ＋３Ｆｅ₃Ｏ₄＝９Ｆｅ＋４Ａｌ₂Ｏ₃…………（１）

【００２４】前記式（１）で示されるＡｌ粉末と酸化鉄
（Ｆｅ₃Ｏ₄）粉末の間のテルミット反応により発生する
超高温は、２７５０℃以上であり、従来のバーナー溶
融、プラズマ溶融、あるいはアーク溶融などと比較して
極めて高い温度である。そして、本発明の灰体の溶融固
化装置は、前記した超高温を発生するテルミット反応を
利用していることはいうまでもないことである。次に、
本発明の灰体の溶融固化装置の具体的な構成について説
明する。

【００２５】図１〜図３は、本発明の第一実施態様のテ
ルミット反応を利用した灰体の溶融固化装置（Ａ）を説
明する図である。

【００２６】図１は、テルミット反応を利用した灰体の
溶融固化方式に適用される溶融固化装置（Ａ）を説明す
るための図である。図１は、テルミット反応を利用した
灰体の溶融固化方式において、溶融固化装置（Ａ）の他
に、(i).前記溶融固化装置（Ａ）に対してテルミット反
応材と灰などからなる自燃性燃料を供給するための自燃
性燃料調製器（Ｂ）、及び、(ii).テルミット反応を利
用した灰体の溶融固化時に生じる排気ガス処理装置
（Ｃ）、が示されている。なお、図１は、溶融固化装置
（Ａ）の断面図である。また、排気ガス処理装置（Ｃ）
は、排気ガス処理部（図示せず）に導かれるヒューム回
収用のパイプ（Ｃ₁）と排気ガス回収用のパイプ（Ｃ₂）
が示されている。

【００２７】図１に示されるように、溶融固化装置
（Ａ）は、所望容積の矩形体からなる燃焼溶融炉
（１）、及び前記燃焼溶融炉（１）の内部に出入可能に
配設された溶融物受容器（２）とから構成される。

【００２８】図２は、前記溶融固化装置（Ａ）の燃焼溶
融炉（１）の正面図である。図３は、前記溶融固化装置
（Ａ）の溶融物受容器（２）の操作（反転操作）を説明
する図である。

【００２９】図１〜図２に示されるように、溶融固化装
置（Ａ）の燃焼溶融炉（１）は、(i).所望容積の矩形体
からなる炉本体（１１）、(ii).前記自燃性燃料調製器
（Ｂ）に接続され、かつ自燃性燃料を炉本体（１１）の
内部の燃焼域に供給するための自燃性燃料供給管（１
２）、(iii).炉本体（１１）の耐熱性、保温性を高める
ために炉の内壁部に内張された耐火材（１３）、及び、
(iv).炉本体（１１）内に配設された自燃性燃料の着火
や溶融物受容器（２）の加熱のためのバーナ（１４）、
で構成される。

【００３０】本発明において、炉本体（１１）は、図示
されるように、所望容積の矩形体、例えばステンレス製
の矩形体で構成され、かつその内壁部は所望の耐火材で
内張りされる。なお、本発明において、前記「矩形体」
という用語は、図２に示される正面部位において、開口
部が形成されてもよいものであり、最広義に解釈される
べきである。また、前記矩形体、即ち、炉本体（１１）
は、内部の保温性を高めるために、その正面部位に開閉
自在の密閉部材が配設されてもよいものである。

【００３１】本発明において、自燃性燃料供給管（１
２）は、図１に示されるように、スクリューを内臓した
押出し式混練機からなる自燃性燃料調製機（Ｂ）の先端
部に接続され、炉本体（１１）内部の燃焼領域に前記混
練処理された自燃性燃料を供給するものであれば、特段
の制約を受けない。図示しないが、前記自燃性燃料供給
管（１２）は、炉本体（１１）内部での異常燃焼時に、
炉本体（１１）から抜去される構造のものであったり、
あるいは自燃性燃料調製機（Ｂ）とともに炉本体（１
１）から遠ざかるように（炉本体と絶縁するように）移
動する構造のものであってもよい。また、前記自燃性燃
料供給管（２）は、異常燃焼により管内の燃料（Ｂ₁）
に延焼したとき、検知センサーにより自動的に窒素ボン
ベから高圧窒素ガスを管内に吹込むようにして延焼を遮
断するように構成されてもよい。なお、本発明におい
て、図１に示されているように、自燃性燃料は記号（Ｂ
₁）、自燃性燃料が燃焼して溶融物となったものは記号
（Ｂ₂）で示される。

【００３２】本発明において、前記炉本体（１１）の内
部に配設され、かつ自燃性燃料（Ｂ₁）の燃焼域の直下
に配設されて生成する溶融物（Ｂ₂）を受容し、更に所
望時間後に炉本体（１１）から搬出される溶融物受容器
（２）は、図１〜図２に示されるように釣り鐘状のルツ
ボ（２１）で構成される。前記溶融物受容器（２）の釣
り鐘状ルツボ（２１）は、図２〜図３に示されるように
支持体（２２）に対して回動自在に支持されるものであ
る。また、前記溶融物受容器（２）は、図２に示される
ように燃焼溶融炉（１）の炉本体（１１）の内部へ出入
れを行なうためにレール（２３）上に載置される。な
お、図１は、図示明確化のためにレール（２３）が省略
されている。

【００３３】前記溶融物受容器（２）のルツボ（２１）
は、テルミット反応材の燃焼時に発生する超高温（２５
００℃以上）に耐える耐火材で構成される。前記した耐
火材としてはセラミック、黒鉛、炭化ケイ素など所望の
ものを採用すればよい。

【００３４】本発明の溶融物受容器（２）の構成におい
て、重要な点が、図１〜図２に示されている。本発明
は、テルミット反応材の燃焼（発熱反応）時に発生する
超高温を効率よく灰体の溶融に使用する点に最大の特徴
がある。このため、前記溶融物受容器（２）は、炉本体
（１１）の内部の燃焼領域の直下に配設されるととも
に、自燃性燃料（Ｂ₁）の燃焼により生成する湯（溶融
物）（Ｂ₂）の所定量を所望時間、保持するように所望
容量の容器で構成され、その後、耐火性かつ保温性の炉
本体（１１）から外部へ搬出されるように構成される。

【００３５】前記した構成により、溶融物受容器（２）
は、炉本体（１１）の内部の超高温環境下に配設され、
かつ生成した湯（溶融部）（Ｂ₂）は、所望時間、溶融
物受容器（２）内に滞留するため、溶融物受容器（２）
内に落下した未燃焼のテルミット反応材（Ｂ₁）の完全
燃焼や湯（Ｂ₂）自体のもつ高熱により灰体の完全溶融
が促進される。

【００３６】本発明において、前記炉本体（１１）の外
部に搬出された溶融物受容器（２）から受容物である湯
（Ｂ₂）（溶融物）を取出すために、図３に示させるよ
うにルツボ（２１）の部位が所望角度に回動させられ
る。その後の溶融物（Ｂ₂）の処理は、所望の態様によ
り処理すればよい。例えば、溶融物（Ｂ₂）を冷却水で
急冷し、水砕してガラス状の水砕固化物が得られるよう
にしてもよい。また、溶融物（Ｂ₂）を除冷しながら結
晶化した固化物（空冷スラグ、結晶化スラグ）を得られ
るようにしてもよい。

【００３７】また、本発明において、溶融物（Ｂ₂）か
ら金属成分を回収するようにしてもよい。例えば、溶融
物受容器（２）中の灰体の溶融物（Ｂ₂）を所望の容器
に移し、低比重物（スラグ成分）と高比重物（金属成
分）に分離し、次いで水冷することにより粒状のスラグ
成分と粒状の金属成分を調製してもよい。なお、前記粒
状のスラグ成分を更に磁選機などにより選別し、金属成
分を回収するようにしてもよい。

【００３８】図４は、本発明の第二実施態様のテルミッ
ト反応を利用した灰体の溶融固化装置（Ａ）を説明する
図である。なお、図４は、前記第一実施態様の灰体の溶
融固化装置（Ａ）に関する図１の要部に対応する図であ
る。図４に示される灰体の溶融固化装置（Ａ）において
特徴的な点は、燃焼溶融炉（１）の炉本体（１１）の内
部の保温性を改善するために、炉本体（１１）の正面部
に開閉自在の密閉部材（１５）が配設されている点であ
る。また、前記密閉部材（１５）の配設にともなって、
排気ガス処理装置（Ｃ）のパイプ（Ｃ₁、Ｃ₂）の配設部
位を変更している点ある。

【００３９】図５は、本発明の第三実施態様のテルミッ
ト反応を利用した灰体の溶融固化装置（Ａ）を説明する
図である。なお、図５は、前記第一実施態様の灰体の溶
融固化装置（Ａ）に関する図１の要部に対応する図であ
る。図４に示される灰体の溶融固化装置（Ａ）において
特徴的な点は、溶融物受容器（２）が、前記第一〜第二
実施態様の釣り鐘状のルツボ（２１）に代えて、所望容
積の上部開放の矩形体（２１）で構成されているという
点である。本発明において、前記矩形体（２１）は、炉
本体（１１）の内部に出入れ可能に構成されていること
はいうまでもないことである。なお、図５に示される灰
体の溶融固化装置（Ａ）において、前記第二実施態様と
同様に、炉本体（１１）の内部の保温性を改善するため
に、炉本体（１１）の正面部に開閉自在の密閉部材（１
５）を配設してもよいことはいうまでもないことであ
る。

【００４０】図６は、本発明の第四実施態様のテルミッ
ト反応を利用した灰体の溶融固化装置（Ａ）を説明する
図である。なお、図６は、前記第一実施態様の灰体の溶
融固化装置（Ａ）に関する図１の要部に対応する図であ
る。図６に示される灰体の溶融固化装置（Ａ）において
特徴的な点は、燃焼溶融炉（１）の炉本体（１１）の内
部に、二個の溶融物受容器（２、２）を配設している点
である。この場合、自燃性燃料（Ｂ₁）の燃料供給管
（１２）は、それぞれの受容器（２、２）の直上で自燃
性燃料（Ｂ₁）を直火、燃焼させるように構成されるこ
とはいうまでもないことである。

【００４１】図７は、本発明の第五実施態様のテルミッ
ト反応を利用した灰体の溶融固化装置（Ａ）を説明する
図である。なお、図７は、燃焼溶融炉（１）の炉本体
（１１）の上側からみた平面図であり、一部を透視した
図である。また、図７において、図示明確化のために、
排気ガス処理装置（Ｃ）のパイプ（Ｃ₁、Ｃ₂）は省略し
てある。図７に示される灰体の溶融固化装置（Ａ）にお
いて特徴的な点は、炉本体（１１）の内部において矢印
方向に連続的または半連続的に溶融物受容器（２）を搬
送し、それに連動させて溶融物受容器（２）を炉本体
（１１）の内部へ搬入かつ外部へ搬出するようにした点
である。前記した灰体の溶融固化装置（Ａ）において
も、炉本体（１１）の内部の熱効率（超高温の利用効
率）を格段に高めることができる。

【００４２】次に、図１に示される自燃性燃料調製機
（１３）について説明する。図１には、スクリューを内
臓した押出し混練式のものが示されている。本発明の灰
体の溶融固化装置（Ａ）に適用されるテルミット反応材
（アルミニウム粉体と酸化鉄などの金属酸化物）及び灰
体とからなる自燃性燃料（Ｂ₁）は、一回の着火により
その後は自燃性により連続的に燃焼すること、かつ重金
属物質などの有害物質を含む各種の灰体を無害化するた
めに完全に溶融、固化（スラグ化）すること、が重要で
ある。このため、自燃性燃料（Ｂ₁）の各成分が均一に
混合した自燃性燃料（Ｂ₁）を調製することが重要であ
る。このため、前記スクリューを内臓した押出し混練式
は好ましいものである。

【００４３】本発明の灰体の溶融固化装置（Ａ）に適用
されるテルミット反応材と灰体を含む自燃性燃料
（Ｂ₁）は、テルミット反応材と灰体とからのみ構成さ
れたものであってもよく、あるいは他の可燃性物質を添
加したもので構成されたものであってもよいものであ
る。例えば、テルミット反応材は前記したように燃焼
（発熱反応）時に超高温を発生するため燃焼溶融炉
（１）の耐火性からみて前記テルミット材を含む自燃性
燃料（Ｂ₁）は、燃焼溶融炉（１）内において炉の構成
部材（例えば耐火材）と接触しない方式で燃焼されるこ
とが好ましい。このため、テルミット反応材を含む自燃
性燃料（Ｂ₁）は、棒状の成形されたものが好ましい。
これは、棒状の燃料棒である場合、片持ちされた燃料棒
の先端部が燃焼域となるため、炉の耐火性を改善できる
ためである。

【００４４】前記した棒状のテルミット反応材と灰体を
含む自燃性燃料（Ｂ₁）を製造するには、他の添加物と
して可燃性媒体の利用は有効である。前記した可燃性媒
体として、例えば天然鉱油系物質、合成油系物質、ある
いはプラスチック廃棄物などの可燃性媒体を使用するこ
とができる。より具体的には、重油、灯油、潤滑油、廃
油などの天然鉱油系物質、あるいはエステル系や低分子
量ポリマー（ポリエチレンワックスなど）の合成油系物
質などを使用することができる。更には、プラスチック
廃棄物（分別回収されたプラスチックのペレットなど）
を可燃性媒体として使用することができる。前記した可
燃性媒体は、灰体とテルミット反応剤とを相互に固着
し、固形状の棒状体とすることができるものであれば、
前記したものに限定されない。

【００４５】前記自燃性燃料棒は、他の配合成分、例え
ばテルミット反応の促進剤（硫化物や塩化物など）、発
火剤（過酸化バリウムとアルミニウム粉末など）を含ん
でもよいことはいうまでもないことである。

【００４６】前記自燃性燃料棒の各成分の使用割合は、
所望に設定すればよい。テルミット反応剤、即ちアルミ
ニウム粉体と金属酸化物粉体の混合重量比は、一般に
１：２〜１：４に設定すればよい。また、アルミニウム
粉体と金属酸化物粉体を溶融固化剤というとき、前記溶
融固化剤と灰体の混合重量比は、一般に１：１〜１：４
に設定すればよい。更に、アルミニウム粉体と金属酸化
物粉体を溶融固化剤というとき、前記溶融固化剤、灰
体、及び可燃性媒体の混合重量比は、一般に可燃性媒体
を基準にして２：２：１〜２：８：１に設定すればよ
い。

【００４７】本発明の前記自燃性燃料棒の製造の態様及
び燃焼の態様は、所望に選択すればよい。例えば、予め
所望本数の自燃性燃料棒を製造しておき、これを所望の
燃焼炉に所望本数、無接触型燃焼ができるように装着
し、燃焼速度に同期させて各燃料棒を送り出すようにし
て燃焼させればよい。また、図１において自燃性燃料棒
を製造すると同時に、燃料棒の製造装置に隣接配置した
燃焼溶融炉に前記燃料棒を供給し、燃焼させる方式を採
用してもよい。

【００４８】次に、図１に示される排気ガス処理装置
（Ｃ）について説明する。なお、図１には、排気ガス処
理装置（Ｃ）として、集塵機（バグフィルター）や排気
ガスの薬剤処理装置などの排気ガス処理装置（図示せ
ず）に導かれる排気ガスパイプ（Ｃ₁、Ｃ₂）のみが示さ
れている。図１において、排気ガス処理装置（Ｃ）の排
気ガス処理部へ導かれるパイプ（Ｃ₁）は、燃焼溶融炉
（１）から排気されるヒューム（微粉体）を多く含む排
気ガスを電気集塵機などの集塵装置へ導くためのもので
ある。また、パイプ（Ｃ₂）は、灰体などの自燃性燃料
（Ｂ₁）を乾燥するための熱交換器へ排気ガスを導くた
めのものである。本発明において、前記排気ガス処理装
置（Ｃ）の排気ガス処理部へ導かれるパイプ（Ｃ₁、
Ｃ₂）の燃焼溶融炉（１）への配管態様は、図１の態様
のものに限定されず、例えば図８のように炉本体（１
１）へ直接配管してもよいものである。

【００４９】本発明において、前記排気ガスの処理は二
次公害の発生を防止するように所望の形態のもとで行え
ばよく、特段に制約を受けない。例えば、図１に示され
る二本のパイプ（Ｃ₁、Ｃ₂）により排気ガスを処理系に
導く方式にかえて、一本のパイプを用いて行なってもよ
い。また、排気ガスの処理系は、前記した集塵や熱交換
の他に、排気ガスの酸性成分を除去するための水和処理
など、二次公害の発生を防止するように所望に構成すれ
ばよい。

【００５０】本発明の灰体の溶融固化装置において製造
される溶融固化物は、コンクリートの骨材や細骨材、下
水道工事用のクッション材、路盤材、道路舗装用ブロッ
ク材、透水性ブロック材などとして再利用することがで
きるものである。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、各種の産業廃棄物、都市ゴ
ミ、下水汚泥（脱水汚泥、脱水ケーキ）などを焼却する
ときに排出される焼却灰、及び新たに一般廃棄物として
規定された集塵灰（飛灰）を、減容化、無公害化、資源
の再利用化の観点から効率的かつ経済的に溶融固化する
ことができるこれら各種の灰体の新規な溶融固化装置を
提供するものである。特に、本発明の前記灰体の新規な
溶融固化装置は、前記灰体とテルミット反応材とから構
成される自燃性燃料を採用するとともに、前記テルミッ
ト反応材の燃焼（発熱反応）時に発生する超高温（テル
ミット・プラズマ）を効率的に灰体の溶融に利用する点
に最大の特徴点がある。

【００５２】このため、本発明のテルミット反応を利用
した灰体の溶融固化装置は、前記した各種の灰体を完全
に溶融固化させることができる。また、灰体中の重金属
成分などの有害物質も、テルミット反応のもとで生成す
る超高温の溶融物、及びその固化物の中に封じ込めら
れ、溶融固化物からの流出や溶出が防止されて無害化さ
れる。

【００５３】更にまた、本発明のテルミット反応を利用
した灰体の溶融固化装置により製造される溶融固化物
は、前記したように完全に無害化されているためコンク
リートの骨材（細骨材）、下水道工事用のクッション
材、路盤材、道路舗装用ブロック材、透水性ブロック材
などとして再利用（資源の再利用）されるものである。

【００５４】前記したように、本発明は公害対策技術と
して位置づけられるものであり、その社会的貢献度及び
社会的意義は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施態様の灰体の溶融固化装置（Ａ）を
説明する図である。

【図２】第一実施態様の灰体の溶融固化装置（Ａ）の
燃焼溶融炉（１）の正面図である。

【図３】第一実施態様の灰体の溶融固化装置（Ａ）の
溶融物受容器（２）の操作（反転操作）を説明する図で
ある。

【図４】第二実施態様の灰体の溶融固化装置（Ａ）を
説明する図である。

【図５】第三実施態様の灰体の溶融固化装置（Ａ）を
説明する図である。

【図６】第四実施態様の灰体の溶融固化装置（Ａ）を
説明する図である。

【図７】第五実施態様の灰体の溶融固化装置（Ａ）を
説明する図である。

【符号の説明】

Ａ …………… 灰体の溶融固化装置Ｂ …………… 自燃性燃料調整機Ｃ …………… 排気ガス処理装置１ …………… 燃焼溶融炉１１ …………… 炉本体２ …………… 溶融物受容器Ｂ₁ …………… 自燃性燃料Ｂ₂ …………… 湯（溶融物）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テルミット反応を利用して焼却灰及び／
又は集塵灰からなる灰体を溶融固化する装置であって、
前記溶融固化装置が、 (i).テルミット反応剤であるアルミニウム紛体と金属酸
化物粉体、及び灰体からなる自燃性燃料の燃料供給管に
接続され、かつ所望容積の矩形体の炉本体内で前記自燃
性燃料を燃焼するための前記炉本体からなる燃焼溶融
炉、及び、 (ii).前記燃焼溶融炉の炉本体内部に配設され、かつ自
燃性燃料の燃焼域の直下に配設された自燃性燃料の燃焼
によって生成する溶融物を受容する溶融物受容器、から
構成されるものにおいて、前記燃焼溶融炉の炉本体内部
に配設された溶融物受容器が、所望容積の溶融物の湯を
受容した後、前記燃焼溶融炉の外部へ搬出されるように
構成されたことを特徴とするテルミット反応を利用した
灰体の溶融固化装置。
【請求項２】溶融物受容器が、炉本体内部に出入自在
な支持体に支持されたものである請求項１に記載のテル
ミット反応を利用した灰体の溶融固化装置。
【請求項３】溶融物受容器が、支持体に回転自在に支
持されたものである請求項２に記載のテルミット反応を
利用した灰体の溶融固化装置。
【請求項４】溶融物受容器が、釣り鐘状ルツボで構成
されたものである請求項３に記載のテルミット反応を利
用した灰体の溶融固化装置。
【請求項５】溶融物受容器が、所望容積の上部開放の
矩形体で構成されたものである請求項２に記載のテルミ
ット反応を利用した灰体の溶融固化装置。
【請求項６】燃料供給管が、押出機に接続され、かつ
押出機内で混練された自燃性燃料を供給するものである
請求項１に記載のテルミット反応を利用した灰体の溶融
固化装置。
【請求項７】所望容積の矩形体からなる炉本体におい
て、前記矩形体の内壁部の少なくとも一部が、耐火材で
内張されたものである請求項１に記載のテルミット反応
を利用した灰体の溶融固化装置。