JPH1047640A - 焼却灰の処理方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼却灰混合物を燃焼、溶融させる際の焼却灰
に含まれている重金属等の有害物質を含むガスが排気口
から排気ガスとして排出、飛散を防止でき、また、少な
いエネルギー源でもって、焼却灰の燃焼、溶融できる焼
却灰の処理方法と装置を提供する。 【解決手段】 耐火物製炉体内に、焼却灰混合物を導入
するための予熱室と、該予熱室に連通する焼却灰反応室
を備えた焼却灰溶融室を設け、また該焼却灰反応室の一
部に溶融物排出口を設け、更に該焼却灰溶融室の外周に
該焼却灰溶融室を加熱する加熱室を形成し、また前記耐
火製炉体に加熱室と連通し、該加熱室内の燃焼ガスを排
気する燃焼ガス排気口を設け、該予熱室に焼却灰混合物
を導入し、該焼却灰混合物を予熱した後、焼却灰反応室
に導入し、該加熱室による加熱により、該焼却灰反応室
で焼却灰混合物中のアルミニウムと金属酸化物にテルミ
ット反応を生じさせ、該焼却灰混合物を燃焼、溶融させ
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、焼却灰の処理方法
と装置に係り、より詳細には、産業廃棄物等の焼却灰を
燃焼させて溶融し、該焼却灰中に含まれる重金属等の有
害物質を閉じ込めてスラグ化する焼却灰の処理方法と装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業廃棄物、その他のゴミを焼却して焼
却灰にすると、その容積を１０％程度にまで減少させる
ことができる。しかし、該ゴミのなかには、重金属等の
有害物質が混入している場合があるため、焼却灰とする
場合、ガスと一緒にでる飛灰が問題となる。

【０００３】そこで、このような問題に鑑み、近年で
は、このような重金属等の有害物質を含む前記焼却灰を
溶融して、スラグ化することで、該有害物質を閉じ込め
る方法を試みている。すなわち、焼却灰を電気溶融炉、
バーナー溶融炉、プラズマ溶融炉、あるいはアーク溶融
炉等に入れ、該焼却灰に混入している前記重金属等の有
害物質と共に溶融し、スラグ化（固化）することで、該
有害物質を閉じ込めるようにしている。

【０００４】しかし、前述したような焼却灰の処理方法
の場合、次のような問題がある。すなわち、 焼却灰を溶融するために、大容量のエネルギー源が
必要となる。 例えば、プラズマ溶融やアーク溶融にあっては、電
力の使用量が、６５０ＫＷ／ｔ程度必要となり、またバ
ーナー溶融にあっでは、燃料となる灯油や重油を確保し
なければならない。 設備が大型化する。 等の問題がある。

【０００５】ところで、このような問題に対しては、ゴ
ミ焼却設備をもつ場合は、これを発電設備を併用する構
成とし、この焼却炉のエネルギー源を使用する電気溶融
炉を採用することで、対応することが可能である。しか
し、該エネルギーを得るためには、ゴミ焼却設備が大型
化するという課題があり、小型で簡易な焼却設備とし得
ることが難しい。

【０００６】そこで、本発明者は、先に、『焼却灰と、
アルミニウム、および金属酸化物を混合して焼却灰混合
物を得る手段と、該焼却灰混合物を圧縮して固形化する
手段と、該固形化した焼却灰混合物を密閉状態で燃焼さ
せて溶融し、スラグ化する手段を有する焼却灰の処理方
法と装置』を提案した（特願平７−２８２５０２号明細
書参照）。

【０００７】この処理方法と装置は、アルミニウムと、
酸化鉄等の金属酸化物を混合して、これを着火（１１０
０℃〜１１５０℃程度）すると、 ８Ａｌ＋３Ｆｅ₃ Ｏ₄ ＝９Ｆｅ＋４Ａｌ₂ Ｏ₃ というテルミット反応として知られている化学反応が生
じて、２７５０℃以上の高温が得られるという観点に立
脚し、このテルミット反応を有効活用することによっ
て、焼却灰に、アルミニウムと、酸化鉄等の金属酸化物
を配合して、これを燃焼させることで、焼却灰を溶融、
スラグ化するものである。

【０００８】そして、この処理方法によれば、焼却灰を
燃焼・処理するに際し、これにアルミニウムと、酸化鉄
等の金属酸化物の混合物を混入し、アルミニウムと金属
酸化物とのテルミット反応熱をエネルギー源として利用
するので、少ない外部エネルギーでもって、焼却灰をス
ラグ化でき、スラグとして前記有害物質を閉じ込めるこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記焼却灰の
処理方法と装置にあっては、次のような課題がある。す
なわち、 焼却灰とアルミニウムおよび金属酸化物の混合物を
燃焼させた場合、該焼却灰と燃焼用ガスとが混合し、該
焼却灰がアルミニウムと金属酸化物とのテルミット反応
によって燃焼、溶融する段階で、該焼却灰に含まれてい
る重金属等の有害物質を含むガスが排気口から排気ガス
として排出、飛散するおそれがある。 焼却灰が燃焼、溶融するのに時間がかかり、その燃
焼効率に限度がある。 テルミット反応を良好にするには、焼却灰に対する
アルミニウムと金属酸化物の配合量を増やす必要があ
り、多くのエネルギー源が必要となる。 等の課題がある。

【００１０】本発明は、以上のような課題に対処して創
作したものであって、その目的とする処は、焼却灰混合
物または焼却灰配合物を燃焼、溶融させる際の焼却灰に
含まれている重金属等の有害物質を含むガスが排気口か
ら排気ガスとして排出、飛散を防止でき、また、少ない
エネルギー源でもって、焼却灰の燃焼、溶融できる焼却
灰の処理方法と装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そして、上記課題を解決
するための手段としての本発明の請求項１の焼却灰の処
理方法は、焼却灰と、アルミニウム、および金属酸化物
を、外周に加熱室を備えた焼却灰溶融室に導入して着火
する第１工程と、該加熱室により焼却灰溶融室の外周を
加熱して、該焼却灰溶融室内の温度を上昇させ、前記ア
ルミニウムと金属酸化物にテルミット反応を生じさせ、
該焼却灰を燃焼、溶融させる第２工程と、前記焼却灰溶
融室から溶融物を取り出し回収する第３工程、を有する
ことを特徴とする。

【００１２】請求項２の焼却灰の処理方法は、前記請求
項１の処理方法において、前記第１工程の前工程とし
て、前記焼却灰と、アルミニウム、および金属酸化物を
混合して焼却灰混合物とする工程を有することを特徴と
する。請求項３の焼却灰の処理方法は、前記請求項１ま
たは２の処理方法において、前記焼却灰溶融室が、予熱
室と焼却灰反応室を有し、該予熱室で、前記焼却灰混合
物、または前記焼却灰とアルミニウムおよび金属酸化物
を含む焼却灰配合物の温度を上昇させた後、該焼却灰混
合物または焼却灰配合物を焼却灰反応室に導入すること
を特徴とする。また、請求項４の焼却灰の処理方法は、
前記請求項１〜３のいずれかの処理方法において、焼却
灰に対してアルミニウムと金属酸化物を多く配合した焼
却灰混合物または焼却灰配合物、あるいは焼却灰を含ま
ないアルミニウムと金属酸化物を前記焼却灰溶融室に導
入した後、該焼却灰に対してアルミニウムと金属酸化物
を少なく配合した焼却灰混合物または焼却灰配合物を前
記焼却灰溶融室に導入することを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項５の焼却灰の処理装置は、
焼却灰に、アルミニウムと金属酸化物を混合、あるいは
配合し、該焼却灰混合物または焼却灰配合物を燃焼、溶
融させることで焼却灰を処理する焼却灰処理装置であっ
て、耐火物製炉体内に、焼却灰混合物または配合物を導
入するための予熱室と、該予熱室に連通する焼却灰反応
室を備えた焼却灰溶融室を設け、また該焼却灰反応室の
一部に溶融物排出口を設け、更に該焼却灰溶融室の外周
に該焼却灰溶融室を加熱する加熱室を形成し、また前記
耐火製炉体に加熱室と連通し、該加熱室内の燃焼ガスを
排気する燃焼ガス排気口を設け、該予熱室に焼却灰混合
物または配合物を導入し、該焼却灰混合物または配合物
を予熱した後、焼却灰反応室に導入し、該加熱室による
加熱により、該焼却灰反応室で焼却灰混合物または配合
物中のアルミニウムと金属酸化物にテルミット反応を生
じさせ、該焼却灰混合物または配合物を燃焼、溶融させ
ることを特徴とする。

【００１４】請求項６の焼却灰の処理装置は、前記請求
項５の処理装置において、前記予熱室に対して焼却灰反
応室を着脱自在または／および回動自在に連通してなる
ことを特徴とする。請求項７の焼却灰の処理装置は、前
記請求項５または６の処理装置において、前記耐火物製
炉体または焼却灰溶融室を傾動自在にしてなることを特
徴とする。

【００１５】ここで、焼却灰は、前述したように、産業
廃棄物、その他のゴミを焼却することによって出てくる
灰をいう。また、焼却灰を燃焼させるために用いるアル
ミニウムは、粉末状、小片状のもの（以下、アルミニウ
ム粉末という）を用いることが好ましい。また、アルミ
ニウムと金属酸化物とは、それぞれ単独して焼却灰に配
合あるいは混合してもよいが、該アルミニウム粉末と金
属酸化物とは、予め混和し、これを顆粒状もしくはペレ
ット化して用いることもできる。この場合、この顆粒化
物やペレット化物は、その内部にアルミニウム粉末と金
属酸化物とが均一的に分散状態にあるため、焼却灰に対
して均一にアルミニウム粉末と金属酸化物を分散させた
状態を簡単に得ることができ、テルミット反応を良好に
生じさせることができる。この顆粒化物の粒径として
は、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましい。また、金属酸
化物としては、酸化鉄、酸化銅を用いることができる。
該アルミニウム粉末と金属酸化物との配合割合は、１：
２〜１：４（重量部）程度とすることが好ましい。とこ
ろで、焼却灰には、金属酸化物、特に、酸化鉄（Ｆｅ₂
Ｏ₃ ）が含まれている場合が多い。この場合には、前記
テルミット反応を生じさせるために配合等する金属酸化
物の量は少なくすることができる。また、テルミット材
（アルミニウム粉末と金属酸化物）と焼却灰の配合割合
は、１：１〜１：９（重量部）の割合としている。

【００１６】そして、本発明の焼却灰の処理方法と装置
においては、焼却灰とアルミニウム、および酸化鉄等の
金属酸化物を混合あるいは配合し、これを焼却灰溶融室
に導入し、着火すると共に、該焼却灰溶融室の外周に形
成されている加熱室により焼却灰溶融室内を加熱して、
その内部温度を１１００℃程度まで上昇させると、前記
アルミニウムと金属酸化物とがテルミット反応をし、そ
の反応熱でもって、炉内が２７５０℃以上の温度に上昇
し、前記重金属等の有害物質を含んでいる焼却灰混合物
が溶融し、またスラグ化し、該有害物質をスラグとして
閉じ込めることができる。ここで、前記加熱室と焼却灰
溶融室は、該焼却灰溶融室壁によって分離されているの
で、加熱室内の燃焼ガスと焼却灰とが混合状態とならな
らず、該燃焼排気ガスのみが排気口から排出される。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の請求項１の焼却灰の処理方法によれば、焼却灰と、ア
ルミニウム、および金属酸化物を、外周に加熱室を備え
た焼却灰溶融室に導入し、該加熱室により焼却灰溶融室
の外周を加熱して、該焼却灰溶融室内の温度を上昇さ
せ、前記アルミニウムと金属酸化物にテルミット反応を
生じさせることで、該焼却灰を燃焼、溶融させて処理
し、燃焼ガスと焼却灰とが混合状態とならないようにし
ているので、該焼却灰中に含まれている有害物質等が確
実に溶融でき、該有害物質等の飛散を防止できるという
効果を有する。

【００１８】請求項２の焼却灰の処理方法によれば、前
記焼却灰と、アルミニウム、および金属酸化物を混合し
て焼却灰混合物とするので、該焼却灰の燃焼効率を良好
にすることができるという効果を有する。また請求項３
の焼却灰の処理方法によれば、前記焼却灰溶融室が、予
熱室と焼却灰反応室を有し、該予熱室で、前記焼却灰混
合物、または前記焼却灰とアルミニウムおよび金属酸化
物を含む焼却灰配合物の温度を上昇させた後、該焼却灰
混合物または焼却灰配合物を焼却灰反応室に導入するよ
うにしているので、テルミット反応が早く生じ、その燃
焼、溶融時間を短縮できるという効果を有する。請求項
４の焼却灰の処理方法によれば、焼却灰に対してアルミ
ニウムと金属酸化物を多く配合した焼却灰混合物または
焼却灰配合物、あるいは焼却灰を含まないアルミニウム
と金属酸化物を前記焼却灰溶融室に導入した後、該焼却
灰に対してアルミニウムと金属酸化物を少なく配合した
焼却灰混合物または焼却灰配合物を前記焼却灰溶融室に
導入するので、焼却灰の着火、燃焼の立ち上げ時間を早
くすることができ、その燃焼効率を良好にすることがで
きるという効果を有する。

【００１９】請求項５の焼却灰の処理装置によれば、耐
火物製炉体内に、焼却灰混合物または配合物を導入する
ための予熱室と、該予熱室に連通する焼却灰反応室を備
えた焼却灰溶融室を設け、該焼却灰溶融室の外周に該焼
却灰溶融室を加熱する加熱室を形成し、燃焼ガスと焼却
灰とを混合しない構成としているので、該焼却灰中の重
金属等の有害物質が燃焼排気ガスによって飛散、拡散さ
れることがなく、また焼却灰混合物、配合物を予熱室で
予め加熱するので、焼却灰反応室でのテルミット反応を
早く生じさせることができ、その燃焼、溶融時間を短縮
できるという効果を有する。請求項６の焼却灰の処理装
置によれば、前記予熱室に対して焼却灰反応室を着脱自
在または／および回動自在に連通しているので、焼却灰
反応室の交換が容易となり、また耐久性を向上させるこ
とができる。また請求項７の焼却灰の処理装置によれ
ば、前記耐火物製炉体または焼却灰溶融室を傾動自在に
しているので、焼却灰の溶融物（溶融スラグ）をスムー
ズに取り出すことができるという効果を有する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明を具体化した好ましい実施の形態について説明する。
ここに、図１〜図３は、本発明の実施形態を示し、図１
は焼却灰の処理装置の概略模式図、図２は図１の要部の
拡大した断面図、図３は焼却灰反応室の説明図である。

【００２１】まず、本実施形態の焼却灰の処理方法につ
いて説明すると、テルミット準備工程、テルミット
・焼却灰混合工程、テルミット・焼却灰予熱工程、
テルミット・焼却灰燃焼溶融工程、焼却灰溶融物（溶
融スラグ）回収工程、の５つの工程からなる。以下、各
工程について説明する。

【００２２】−テルミット準備工程− 本工程は、アルミニウム粉末と、これに混合する金属酸
化物としての酸化鉄を準備する工程である。ここで、ア
ルミニウム粉末と酸化鉄とは、アルミニウム粉末を１量
に対して、酸化鉄（磁性の鉄スケール）を３量を配合し
た混合物をテルミットとして準備する。この配合割合
は、この割合に特定されるものでなく、金属酸化物の種
類に応じて、テルミット反応が最も良好に発生する配合
割合（例えば、１：２〜１：４）とすることができる。
このテルミットとしては、酸化鉄を混和しないアルミニ
ウム粉末で形成することがてきる。この場合、テルミッ
ト反応を起こさせる酸化鉄は、焼却灰中に含まれるもの
を用いることになり、前記アルミニウム粉末と酸化鉄と
の配合割合は、焼却灰中に含まれる酸化鉄との割合とな
る。

【００２３】生活ゴミ（生ゴミ）の焼却灰には、例え
ば、ＳｉＯ₂ ：２９．４４％，Ａｌ₂Ｏ₃ ：２２．６９
％，Ｆｅ₂ Ｏ₃ ：１．８６％，ＣａＯ：１９．６３％，
ＭｇＯ₂ ：１．０１％，Ｐ₃ Ｏ₈ ：５．５８％，Ｎａ₂
Ｏ：３．６８，Ｋ₂ Ｏ：２．１８％，等の成分（重量
％）が含まれており、また、産業廃棄物における焼却灰
には、ＳｉＯ₂ ：２９．４４％，Ａｌ₂ Ｏ₃ ：２２．６
９％，Ｆｅ₂ Ｏ₃ ：１．８６％，ＣａＯ：１９．６３
％，ＭｇＯ₂ ：１．０１％，Ｐ₃ Ｏ₈ ：５．５８％，Ｎ
ａ₂ Ｏ：３．６８，Ｋ₂ Ｏ：２．１８％（重量％）が含
まれており、多量の酸化鉄が含まれている。また産業廃
棄物の焼却灰においては、酸化鉄が、５〜１５重量％程
度含まれている。従って、該焼却灰中に含まれる酸化鉄
等の金属酸化物をアルミニウム粉末とのテルミット反応
に利用することができる。

【００２４】また、アルミニウム粉末と酸化鉄との混和
物を用いる場合、両者を混和し、これを顆粒化あるいは
ペレット化して用いることが好ましい。このような顆粒
化あるいはペレット化した場合、該顆粒物・ペレット化
物自体にアルミニウム粉末と酸化鉄が分散して含まれて
いると共に、後工程で、焼却灰と混和した場合、該焼却
灰中にアルミニウム粉末と酸化鉄を均一状に分散させる
ことができる。

【００２５】−テルミット・焼却灰混合工程− 本工程は、アルミニウム粉末、あるいはアルミニウム粉
末と酸化鉄との混和物からなるテルミットを、焼却灰と
混合する工程である。該焼却灰は、産業廃棄物や生活
（生）ゴミ等のゴミを、燃焼・焼却することによって発
生する灰分で、シリカ等の成分からなり、かつ産業廃棄
物の焼却灰の場合は、特に、重金属等の有害物質を含ん
でいることか多い。ここで、テルミット（アルミニウム
粉末と酸化鉄との混和物）と焼却灰とは、テルミット１
量に対して、焼却灰２〜９量の割合とすることができ
る。特に、テルミットとして、前述したように、アルミ
ニウム粉末と酸化鉄との顆粒化あるいはペレット化物を
用いる場合は、テルミットと焼却灰とを、１：９の割合
とすることができる。これは、アルミニウム粉末と酸化
鉄が一粒子内に分散された状態になっているので、テル
ミット反応を促進させることができると共に、焼却灰の
燃焼効率を良好にすることができる。通常、テルミット
と焼却灰は、混合して固形化するが、固形化しない状態
で用いてもよいことは当然である。また、それぞれを後
述する焼却灰溶融室にバラバラで導入するようにしても
よい。

【００２６】−テルミット・焼却灰予熱工程− 本工程は、テルミット・焼却灰を予熱する工程である。
この予熱をしておくことにより、次工程でテルミット・
焼却灰に着火する場合、少ないエネルギーでもって着火
でき、また短時間でテルミト反応温度に上昇させること
ができる。従って、テルミット・焼却灰の溶融時間を短
縮することができる。ここで、テルミット・焼却灰の予
熱温度は、通常、アルミニウムと金属酸化物とがテルミ
ット反応を起こす温度以下の温度とする。

【００２７】−テルミット・焼却灰燃焼溶融工程− 本工程は、前工程で予熱したテルミット・焼却灰を焼却
灰反応室に導入し、これをバーナーその他の熱源を用い
て、着火、燃焼させ、また焼却灰反応室の外周から加熱
し、この熱によって、焼却灰反応室内の温度をアルミニ
ウムと金属酸化物（酸化鉄）とがテルミット反応する温
度（１１００℃程度の温度）まで上昇させると、該アル
ミニウムと酸化鉄がテルミット反応により熱を発生し、
２７５０℃程度まで上昇し、この熱によって、前記テル
ミットと焼却灰を溶融スラグ化する。すなわち、前記混
合物を着火させて、溶融炉内の温度が、１１００℃以上
になると、アルミニウム粉末と酸化鉄が、 ８Ａｌ＋３Ｆｅ₃ Ｏ₄ ＝９Ｆｅ＋４Ａｌ₂ Ｏ₃ という化学反応を起こし、この化学反応によって熱を発
生し、反応室内を２７５０℃程度まで上昇させることに
なる。従って、前記混合物が溶融し、溶融スラグ化す
る。ここで、テルミット反応によって得られた酸化アル
ミニウムと、鉄分（テルミット鋼）とは、その比重が著
しく異なるため、両者は、分離し、焼却灰の溶融したも
のは、酸化アルミニウムに封じ込められた状態となり、
該焼却灰中の重金属を含んだ飛灰がなく、これによる汚
染を防止できる。また、前記焼却灰混合物は、圧縮・固
形化しているので、該焼却灰混合物の内部密度が高く
（大きい）なり、その粒子間距離が狭まることから、前
記テルミット反応を良好に行わせることができる。ここ
で、焼却灰反応室に焼却灰混合物を導入する際、焼却灰
と混合していないテルミットのみ、あるいは焼却灰の配
合割合が少ないテルミットを先にライター部材（着火部
材）として導入し、かつ着火し易い可燃物を入れて着火
し、ある程度温度上昇してから、前記本来の配合からな
る焼却灰混合物を導入することによって、該焼却灰混合
物の燃焼、溶融の立ち上がり時間を短縮することができ
る。

【００２８】−焼却灰溶融物（溶融スラグ）回収工程− 本工程は、前工程で溶融スラグ化された溶融スラグ（焼
却灰と酸化アルミニウム、および加熱されたテルミット
鋼）を水冷却して固化し、これを鉄分と、重金属等の有
害物質を閉じ込めたスラグとに分離・選別する工程であ
る。前述したように、酸化アルミニウムと鉄とは溶融状
態においても、その比重が著しく異なるので、互いに分
離した状態となるので、これを磁力選別機を用いること
によって、前記鉄分を容易に選別回収できる。また、前
記スラグは、ガラス質化され、これに重金属等の有害物
質を閉じ込めることができる。

【００２９】以上のようにして、焼却灰を加熱・溶融す
ると、少ない外部エネルギーによって、溶融することが
でき、該焼却灰に含まれる各種の有害物質を閉じ込め、
固化することができる。また、このようにして得られた
スラグ（固化）は、酸化アルミニウムで固定しているの
で、いっそう硬化状態となり、その強度が向上し、前記
有害物質が漏れ出るおそれを解消でき、しかも各種の資
材、例えば、コンクリート二次製品、道路用舗装材、コ
ンクリート製品骨材として有効活用することができる。

【００３０】次に、図１〜図３を参照して、本実施形態
の焼却灰の処理方法を具体化する処理装置について説明
する。本実施形態の処理装置は、概略すると、テルミッ
ト・焼却灰混合部１と、焼却灰混合物送り出し部２、お
よび焼却灰固形物燃焼・溶融化部３の３つの部分からな
る。

【００３１】テルミット・焼却灰混合部１は、前述した
処理方法のテルミット・焼却灰混合工程を具体化する部
分であって、混合・攪拌部５と焼却灰混合物送り用フィ
ーダー６とからなる。混合・攪拌部５は、テルミットと
焼却灰およびバインダーを投入するための攪拌容器７と
攪拌用羽根８と有し、これらを均一に攪拌混合し、焼却
灰混合物を得ることができる。フィーダー６は、焼却灰
混合物を焼却灰混合物圧縮・固形化部２に供給するスク
リューコンベア等で形成され、このコンベアによって、
その搬送工程で、いっそう攪拌・混合し、テルミットと
焼却灰を均一状態にすることができる。なお、９は、攪
拌用羽根８を駆動させるためのモータ、１０はフィーダ
ー６を駆動させるためのモータである。

【００３２】焼却灰混合物送り出し部３は、焼却灰混合
物送り出し用エアシリンダ１５と、焼却灰混合物送り出
し通路１６からなり、エアシリンダ１５は、ロッド１７
の先端に、焼却灰混合物の押し込みを良好にするための
押片１８が形成され、焼却灰混合物送り出し通路１６
は、焼却灰混合物燃焼・溶融化部４側の通路幅ｃが、狭
幅に形成されている。

【００３３】焼却灰混合物燃焼・溶融化部４は、焼却灰
混合物を燃焼させて溶融するための部分であって、耐火
製炉体２０からなる。耐火製炉体２０の中央部分に、該
炉体を貫通する筒状の焼却灰溶融室２１が設けてあり、
耐火製炉体２０と焼却灰溶融室２１との間に、ドーナツ
状の加熱室２２が形成されている。耐火製炉体２０は、
耐熱性材料（例えば、ＳｉＯ₂ −Ｆｅ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ
₃ −ＣａＯ−ＭｇＯ）で形成されていて、その天井の一
部に加熱室２２と連通する排気口２３が形成されてい
る。焼却灰溶融室２１は、焼却灰予熱室２４と焼却灰反
応室２５を有し、焼却灰予熱室２４は、焼却灰混合物送
り出し部３の焼却灰混合物送り出し通路１６に接続さ
れ、また焼却灰反応室２５は焼却灰予熱室２４に着脱自
在で、かつ回銅自在に取り付けられている。焼却灰反応
室２５と加熱室２２は、耐火製炉体２０の耐火製蓋２６
で開閉自在の構成とされ、この耐火製蓋２６の一部には
焼却灰反応室２５に導入されている焼却灰混合物を着火
するための着火源（バーナー等）を入れるための着火源
挿入口と、焼却灰混合物の溶融物、すなわち溶融スラグ
を取り出す溶融スラグ回収口が設けてある。

【００３４】焼却灰溶融室２１を形成する焼却灰予熱室
２４と焼却灰反応室２５は、それぞれ耐火材で形成され
ていて、内部に焼却灰混合物を導入、流通させるための
通路が形成してある。焼却灰予熱室２４と焼却灰反応室
２５は、耐火製炉体２０と同じく、耐熱性材料（例え
ば、ＳｉＯ₂ −Ｆｅ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ−Ｍｇ
Ｏ）で形成され、焼却灰予熱室２４は筒状で、また焼却
灰反応室２５は、一種の坩堝であって、この坩堝を横倒
し、その底部分が開口して焼却灰予熱室２４と連通し、
該るつぼの先端側から溶融スラグを回収できる構成から
なる。また、加熱室２２には、燃焼ガスを供給するため
のバーナー２７が設けてあり、このバーナー２７から供
給される燃焼ガスによって、焼却灰予熱室２４と焼却灰
反応室２５の外壁を加熱し、焼却灰予熱室２４内の焼却
灰混合物を予熱し、また焼却灰反応室２５内の温度を上
昇させ、焼却物混合物の燃焼、溶融状態を調整、あるい
は促進させることができる。また、焼却灰反応室２５
は、図３に示すように、坩堝を横倒しにした形態からな
り、その先端部には溶融スラグが流れ易くするためにテ
ーパ２８が形成されている。焼却灰反応室２５には、必
要に応じて、酸素供給口が設けられ、また溶融スラグ回
収口の下部位には、スラグとして回収するための水槽が
設置してある。なお、図面において、３０は、温度セン
サー、３１は耐熱性支持材である。

【００３５】そして、本実施形態の焼却灰の処理装置
は、まず、図１に示すように、混合・攪拌部５の攪拌容
器７に、テルミットと焼却灰およびバインダーを投入す
ると共に、攪拌用羽根８を駆動させることで、テルミッ
トと焼却灰およびバインダーを攪拌混合し、粉末状の焼
却灰混合物を得る。この焼却灰混合物は、攪拌容器７の
下部に設けられているフィーダー６により攪拌・均一混
合されながら焼却灰混合物は、焼却灰混合物送り出し用
エアシリンダ１５により焼却灰固形物送り出し通路１６
を通じて焼却灰混合物燃焼・溶融化部４方向に送られ、
耐火製炉体２０に導入される。ここで、耐火製炉体２０
の加熱室２２のバーナー２７をＯＮ状態にして燃焼ガス
が焼却灰溶融室２１を加熱するようにしておく。そし
て、焼却灰混合物は、焼却灰溶融室２１の焼却灰予熱室
２４に導入されるが、焼却灰混合物は焼却灰予熱室２４
で予熱されながら、次の焼却灰反応室２５に導入され
る。焼却灰反応室２５に焼却灰混合物が導入されると、
これに着火すると、加熱室２２からの熱によって、焼却
灰反応室２５が加熱されると共に、その室内温度が上昇
して、１１００℃程度までなると、テルミット反応によ
り、該焼却灰固形物が燃焼し始める。そして、テルミッ
ト反応が生じると、その反応熱により、２７５０℃程度
までなるため、焼却灰混合物が溶融して溶融スラグ化す
る。そして、溶融スラクは、溶融スラグ回収口から回収
できる。

【００３６】そして、本実施形態の処理装置にあって
は、加熱室２２の燃焼ガスは、焼却灰反応室２５内の温
度が上がり、焼却灰反応室２５の外壁温度が上昇する
と、該外壁面から逃げる方向に流れ、また該外壁温度が
下がると、該外壁面に当たるように流れるため、常に、
焼却灰反応室２５内の温度を一定状態に保つことがで
き、その燃焼効率を向上させることができる。また焼却
灰予熱室で、焼却灰混合物を予め加熱するので、焼却灰
反応室でのテルミット反応を促進させることができ、焼
却灰混合物の溶融時間を短縮することができる。さら
に、焼却灰溶融室と加熱室とが分離され、加熱室内の燃
焼ガスが焼却灰と接触することがない形態としてあるの
で、該燃焼ガスが排気されても、該焼却灰に含まれる有
害物質が飛散するおそれがない。

【００３７】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で
変形実施できる構成を含む。因に、前述した実施形態に
おいては、テルミットの成分である金属酸化物として酸
化鉄を用いた構成で説明したが、アルミニウムとの間で
テルミット反応をするものであれば、例えば、酸化銅等
を用いてもよい。また、前記耐火製炉体または焼却灰溶
融室は、必要に応じて傾けることができる形態としても
よい。この形態とすることで、溶融物の流れをスムーズ
にすることができる。また、焼却灰反応室を着脱自在と
した場合は、交換取替ができ、また回動自在の構成とし
た場合は、その耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼却灰の処理装置の概略模式図である。

【図２】図１の要部の拡大した断面図である。

【図３】焼却灰反応室の説明図である。

【符号の説明】

１・・・焼却灰混合部、３・・・焼却灰混合物送り出し
部、４・・・焼却灰混合物燃焼・溶融化部、５・・・混
合・攪拌部、６・・・焼却灰混合物送り用フィーダー、
７・・・攪拌容器、８・・・攪拌用羽根、９・・・攪拌
用羽根８を駆動させるためのモータ、１０・・・フィー
ダー６を駆動させるためのモータ、１５・・・焼却灰混
合物送り出し用エアシリンダ、１６・・・焼却灰混合物
送り出し通路、１７・・・ロッド、１８・・・押片、ｃ
・・・焼却灰固形物燃焼・溶融・スラグ化部４側の通路
幅、２０・・・耐火製炉体、２１・・・焼却灰溶融室、
２２・・・加熱室、２３・・・排気口、２４・・・焼却
灰予熱室、２５・・・焼却灰反応室、２６・・・耐火製
炉体２０の耐火製蓋、２７・・・バーナー、２８・・・
テーパ面、３０・・・温度センサー、３１・・・耐熱性
支持材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却灰の処理方法であって、 該焼却灰と、アルミニウム、および金属酸化物を、外周
   に加熱室を備えた焼却灰溶融室に導入して着火する第１
   工程と、 該加熱室により焼却灰溶融室の外周を加熱して、該焼却
   灰溶融室内の温度を上昇させ、前記アルミニウムと金属
   酸化物にテルミット反応を生じさせ、該焼却灰を燃焼、
   溶融させる第２工程と、 前記焼却灰溶融室から溶融物を取り出し回収する第３工
   程、 を有することを特徴とする焼却灰の処理方法。
2. 【請求項２】 前記第１工程の前工程として、前記焼
   却灰と、アルミニウム、および金属酸化物を混合して焼
   却灰混合物とする工程を有する請求項１に記載の焼却灰
   の処理方法。
3. 【請求項３】 前記焼却灰溶融室が、予熱室と焼却灰反
   応室を有し、該予熱室で、前記焼却灰混合物、または前
   記焼却灰とアルミニウムおよび金属酸化物を含む焼却灰
   配合物の温度を上昇させた後、該焼却灰混合物または焼
   却灰配合物を焼却灰反応室に導入する請求項１または２
   に記載の焼却灰の処理方法。
4. 【請求項４】 焼却灰に対してアルミニウムと金属酸化
   物を多く配合した焼却灰混合物または焼却灰配合物、あ
   るいは焼却灰を含まないアルミニウムと金属酸化物を前
   記焼却灰溶融室に導入した後、該焼却灰に対してアルミ
   ニウムと金属酸化物を少なく配合した焼却灰混合物また
   は焼却灰配合物を前記焼却灰溶融室に導入する請求項１
   〜３のいずれかの項に記載の焼却灰の処理方法。
5. 【請求項５】 焼却灰に、アルミニウムと金属酸化物を
   混合、あるいは配合し、該焼却灰混合物または焼却灰配
   合物を燃焼、溶融させることで焼却灰を処理する焼却灰
   処理装置であって、耐火物製炉体内に、焼却灰混合物ま
   たは配合物を導入するための予熱室と、該予熱室に連通
   する焼却灰反応室を備えた焼却灰溶融室を設け、また該
   焼却灰反応室の一部に溶融物排出口を設け、更に該焼却
   灰溶融室の外周に該焼却灰溶融室を加熱する加熱室を形
   成し、また前記耐火製炉体に加熱室と連通し、該加熱室
   内の燃焼ガスを排気する燃焼ガス排気口を設け、該予熱
   室に焼却灰混合物または配合物を導入し、該焼却灰混合
   物または配合物を予熱した後、焼却灰反応室に導入し、
   該加熱室による加熱により、該焼却灰反応室で焼却灰混
   合物または配合物中のアルミニウムと金属酸化物にテル
   ミット反応を生じさせ、該焼却灰混合物または配合物を
   燃焼、溶融させることを特徴とする焼却灰の処理装置。
6. 【請求項６】 前記予熱室に対して焼却灰反応室を着脱
   自在または／および回動自在に連通してなる請求項５に
   記載の焼却灰の処理装置。
7. 【請求項７】 前記耐火物製炉体または焼却灰溶融室を
   傾動自在にしてなる請求項５または６に記載の焼却灰の
   処理装置。