JPH11104592A - 焼却灰の溶融処理方法 - Google Patents
焼却灰の溶融処理方法Info
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- JPH11104592A JPH11104592A JP9268895A JP26889597A JPH11104592A JP H11104592 A JPH11104592 A JP H11104592A JP 9268895 A JP9268895 A JP 9268895A JP 26889597 A JP26889597 A JP 26889597A JP H11104592 A JPH11104592 A JP H11104592A
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- melting
- heating
- slag
- incineration ash
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 都市ごみなどの焼却灰を加熱溶融し冷却して
溶融スラグを形成するに当たり、より低温での加熱溶融
でも、Ｐｂなどの重金属の溶出量の少ないスラグとし得
る焼却灰の溶融処理方法を提供する。 【解決手段】 加熱溶融時の雰囲気中の酸素濃度を低減
すべく、炉内に不活性ガスを供給しながら加熱溶融す
る。このように炉内の酸素濃度を低下させることで、溶
融温度がより低温であっても、ＰｂＯなどの重金属酸化
物が還元され易くなり、焼却灰中の塩素と反応して塩化
物を形成する。この塩化物は融点・沸点が低く、容易に
揮散するため、溶融スラグ中へのＰｂ等の移行率が減少
し、スラグからの溶出量が低下する。そして、上記のよ
うに溶融温度をより低温にし得ることで、装置の寿命が
向上し、また、エネルギーコストも低下するので、全体
的な溶融処理コストをより安価なものとすることができ
る。
溶融スラグを形成するに当たり、より低温での加熱溶融
でも、Ｐｂなどの重金属の溶出量の少ないスラグとし得
る焼却灰の溶融処理方法を提供する。 【解決手段】 加熱溶融時の雰囲気中の酸素濃度を低減
すべく、炉内に不活性ガスを供給しながら加熱溶融す
る。このように炉内の酸素濃度を低下させることで、溶
融温度がより低温であっても、ＰｂＯなどの重金属酸化
物が還元され易くなり、焼却灰中の塩素と反応して塩化
物を形成する。この塩化物は融点・沸点が低く、容易に
揮散するため、溶融スラグ中へのＰｂ等の移行率が減少
し、スラグからの溶出量が低下する。そして、上記のよ
うに溶融温度をより低温にし得ることで、装置の寿命が
向上し、また、エネルギーコストも低下するので、全体
的な溶融処理コストをより安価なものとすることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみやその他
の廃棄物などの焼却灰の溶融処理方法に関するものであ
る。
の廃棄物などの焼却灰の溶融処理方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】都市ごみや下水汚泥などの廃棄物は、ま
ず、減容化のために 800℃前後で焼却され、これによっ
て生じた焼却灰が埋立処理されている。さらに近年は、
焼却灰を1300〜1500℃に加熱して溶融し、これを水中に
流し込んで固化させることによってさらに減容化された
溶融スラグとし、これを埋立処理するようにもなってき
ている。
ず、減容化のために 800℃前後で焼却され、これによっ
て生じた焼却灰が埋立処理されている。さらに近年は、
焼却灰を1300〜1500℃に加熱して溶融し、これを水中に
流し込んで固化させることによってさらに減容化された
溶融スラグとし、これを埋立処理するようにもなってき
ている。
【０００３】このように溶融スラグ化した場合には、焼
却灰中の有害元素、例えばPbやAs,Hg 等はスラグ中に封
じ込まれ、その有毒性が直接的に環境に及ぼす影響は大
幅に低減される。しかしながら、スラグからの溶出は皆
無ではなく、この溶出量に対して、例えばPbでは埋立基
準として100ppbが設定され、さらに、埋立以外に溶融ス
ラグの有効利用を図ろうとする際の土壌埋設基準として
は 10ppbが設定されている。
却灰中の有害元素、例えばPbやAs,Hg 等はスラグ中に封
じ込まれ、その有毒性が直接的に環境に及ぼす影響は大
幅に低減される。しかしながら、スラグからの溶出は皆
無ではなく、この溶出量に対して、例えばPbでは埋立基
準として100ppbが設定され、さらに、埋立以外に溶融ス
ラグの有効利用を図ろうとする際の土壌埋設基準として
は 10ppbが設定されている。
【０００４】ところで、溶融スラグ中に含まれる有害物
質の量が少なければ、このスラグからの溶出量は当然に
小さくなる。したがって、焼却灰の加熱溶融時に焼却灰
中の有害元素をできるだけガス化して揮散させ、これに
よって、溶融スラグ中への有害物質の移行率がより小さ
くなるような溶融処理条件を設定することが必要であ
る。
質の量が少なければ、このスラグからの溶出量は当然に
小さくなる。したがって、焼却灰の加熱溶融時に焼却灰
中の有害元素をできるだけガス化して揮散させ、これに
よって、溶融スラグ中への有害物質の移行率がより小さ
くなるような溶融処理条件を設定することが必要であ
る。
【０００５】従来、例えば大気雰囲気中の電気炉溶融に
おいて、上記した土壌埋設基準を満たすような溶融スラ
グを形成しようとする場合には、1500℃を超えるような
高温に加熱温度（以下、溶融温度という）を設定し、こ
れによって、加熱溶融時におけるPbO 等の重金属酸化物
の熱分解を促進して、溶融スラグ中への重金属の移行率
を低下させる処理が行われている。
おいて、上記した土壌埋設基準を満たすような溶融スラ
グを形成しようとする場合には、1500℃を超えるような
高温に加熱温度（以下、溶融温度という）を設定し、こ
れによって、加熱溶融時におけるPbO 等の重金属酸化物
の熱分解を促進して、溶融スラグ中への重金属の移行率
を低下させる処理が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように溶融処理をより高温で行う場合には、エネルギー
コストと共に、例えば炉壁の寿命が短くなって装置コス
トが高くなり、このため、全体的な処理コストが高くな
るという問題を有している。本発明は、上記した問題点
に鑑みなされたもので、溶融スラグへの重金属の移行率
を低減することが可能であると共に、その処理コストを
より安価なものとなし得る焼却灰の溶融処理方法を提供
することを目的としている。
ように溶融処理をより高温で行う場合には、エネルギー
コストと共に、例えば炉壁の寿命が短くなって装置コス
トが高くなり、このため、全体的な処理コストが高くな
るという問題を有している。本発明は、上記した問題点
に鑑みなされたもので、溶融スラグへの重金属の移行率
を低減することが可能であると共に、その処理コストを
より安価なものとなし得る焼却灰の溶融処理方法を提供
することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の焼却灰の溶融処理方法は、都市ごみなどの
廃棄物の焼却灰を加熱溶融し、その後、冷却して溶融ス
ラグを形成する際に、雰囲気中の酸素濃度を低減すべく
不活性ガスを供給しながら加熱溶融することを特徴とし
ている。
めの本発明の焼却灰の溶融処理方法は、都市ごみなどの
廃棄物の焼却灰を加熱溶融し、その後、冷却して溶融ス
ラグを形成する際に、雰囲気中の酸素濃度を低減すべく
不活性ガスを供給しながら加熱溶融することを特徴とし
ている。
【０００８】このように、焼却灰の加熱溶融時に不活性
ガスを供給し、これによって、炉内の酸素濃度を低下さ
せると、溶融温度がより低温であっても、重金属酸化
物、例えばPbO などが還元され易くなり、焼却灰中の塩
素(Cl)と反応して塩化物を形成する。この塩化物は融点
・沸点が低く、容易に揮散するため、溶融スラグ中への
Pb等の移行率が低下する。
ガスを供給し、これによって、炉内の酸素濃度を低下さ
せると、溶融温度がより低温であっても、重金属酸化
物、例えばPbO などが還元され易くなり、焼却灰中の塩
素(Cl)と反応して塩化物を形成する。この塩化物は融点
・沸点が低く、容易に揮散するため、溶融スラグ中への
Pb等の移行率が低下する。
【０００９】しかも、上記のように溶融温度をより低温
にし得ることで、装置の寿命が向上し、また、エネルギ
ーコストも低下するので、全体的な溶融処理コストをよ
り安価なものとすることができる。なお、前記の不活性
ガスとして窒素ガスを使用する場合、これを酸素濃度が
10％以下となるように供給し、1350℃〜1500℃の範囲で
焼却灰を加熱溶融することによって、例えば大気雰囲気
中での電気炉溶融においても、前述した土壌埋設基準を
充分に満たすような溶融スラグを得ることができる。
にし得ることで、装置の寿命が向上し、また、エネルギ
ーコストも低下するので、全体的な溶融処理コストをよ
り安価なものとすることができる。なお、前記の不活性
ガスとして窒素ガスを使用する場合、これを酸素濃度が
10％以下となるように供給し、1350℃〜1500℃の範囲で
焼却灰を加熱溶融することによって、例えば大気雰囲気
中での電気炉溶融においても、前述した土壌埋設基準を
充分に満たすような溶融スラグを得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、都市ごみ焼却灰を対象とし
た本発明の一実施形態について説明する。都市ごみは例
えば流動床焼却炉で 800℃前後の温度で焼却され、これ
により生じた焼却灰は、ストレージタンクに貯蔵された
後、搬出時に水で加湿される。本実施形態では、このよ
うな都市ごみ焼却灰に対し、電気炉を用いて大気雰囲気
中で加熱溶融した後、水中に投入して溶融スラグを形成
する。このときの加熱溶融条件として、溶融温度を1350
℃〜1500℃の範囲に設定すると共に、雰囲気中の酸素濃
度が10％以下となるようにN2ガスを上記電気炉中に供給
する。
た本発明の一実施形態について説明する。都市ごみは例
えば流動床焼却炉で 800℃前後の温度で焼却され、これ
により生じた焼却灰は、ストレージタンクに貯蔵された
後、搬出時に水で加湿される。本実施形態では、このよ
うな都市ごみ焼却灰に対し、電気炉を用いて大気雰囲気
中で加熱溶融した後、水中に投入して溶融スラグを形成
する。このときの加熱溶融条件として、溶融温度を1350
℃〜1500℃の範囲に設定すると共に、雰囲気中の酸素濃
度が10％以下となるようにN2ガスを上記電気炉中に供給
する。
【００１１】このように、焼却灰の加熱溶融に際し、上
記のような処理条件を設定した理由について、以下に説
明する。表１には、都市ごみを焼却して得られた焼却灰
に対し、蛍光Ｘ線分析によって成分分析した結果を示し
ている。
記のような処理条件を設定した理由について、以下に説
明する。表１には、都市ごみを焼却して得られた焼却灰
に対し、蛍光Ｘ線分析によって成分分析した結果を示し
ている。
【００１２】
【表１】
【００１３】なお“その他”の欄に含まれる重金属のう
ち、Pbの含有量は520ppmであった。このような都市ごみ
焼却灰を適量ずつ採集し、これらに種々の条件で加熱溶
融処理を行ったときの溶融スラグへのPbの移行率を調査
した結果の一例を、表２に示している。
ち、Pbの含有量は520ppmであった。このような都市ごみ
焼却灰を適量ずつ採集し、これらに種々の条件で加熱溶
融処理を行ったときの溶融スラグへのPbの移行率を調査
した結果の一例を、表２に示している。
【００１４】
【表２】
【００１５】同表中、“スラグ中のPb濃度”はフッ酸分
解原子吸光分析にて測定した値であり、また、“スラグ
からのPbの溶出量”は、環境庁告示第１３号に基づいて
二重収束型ＩＣＰ−ＭＳにて測定した値である。試料N
o.A-1〜A-3 は、電気炉中で、1250℃、1350℃、1450℃
にそれぞれ加熱して溶融し、30分保持した後に水冷して
溶融スラグとして形成したもので、このときの雰囲気
は、電気炉に接続された排気ファンの排気能力に応じ、
所定流量の大気が炉内を送流する状態の大気雰囲気（O2
濃度は約22％）である。
解原子吸光分析にて測定した値であり、また、“スラグ
からのPbの溶出量”は、環境庁告示第１３号に基づいて
二重収束型ＩＣＰ−ＭＳにて測定した値である。試料N
o.A-1〜A-3 は、電気炉中で、1250℃、1350℃、1450℃
にそれぞれ加熱して溶融し、30分保持した後に水冷して
溶融スラグとして形成したもので、このときの雰囲気
は、電気炉に接続された排気ファンの排気能力に応じ、
所定流量の大気が炉内を送流する状態の大気雰囲気（O2
濃度は約22％）である。
【００１６】これら試料No.A-1〜A-3 では、スラグへの
Pbの移行率は溶融温度が高いほど小さくなるものの、ス
ラグからのPbの溶出量はいずれも数十ppb であり、溶融
温度が1500℃以下では、前記した土壌埋設基準（10ppb)
を満たすものとはなっていない。試料No.B-1〜B-3 は、
上記同様にそれぞれ加熱溶融して溶融スラグを形成した
ものであるが、このとき、電気炉中にN2ガスを流量20L/
min で供給することによって、雰囲気中のO2濃度を10％
に低下させている。
Pbの移行率は溶融温度が高いほど小さくなるものの、ス
ラグからのPbの溶出量はいずれも数十ppb であり、溶融
温度が1500℃以下では、前記した土壌埋設基準（10ppb)
を満たすものとはなっていない。試料No.B-1〜B-3 は、
上記同様にそれぞれ加熱溶融して溶融スラグを形成した
ものであるが、このとき、電気炉中にN2ガスを流量20L/
min で供給することによって、雰囲気中のO2濃度を10％
に低下させている。
【００１７】これら試料のうち、溶融温度を1250℃に設
定して処理した試料(B-1) においても、スラグへのPbの
移行率は、前記した大気雰囲気中において1350℃、1450
℃で加熱溶融したもの（試料No.A-2,A-3) とほぼ同等で
ある。したがって、加熱溶融時のO2濃度を低下させるこ
とで、溶融温度を上昇させた場合と同等の効果が得られ
ている。
定して処理した試料(B-1) においても、スラグへのPbの
移行率は、前記した大気雰囲気中において1350℃、1450
℃で加熱溶融したもの（試料No.A-2,A-3) とほぼ同等で
ある。したがって、加熱溶融時のO2濃度を低下させるこ
とで、溶融温度を上昇させた場合と同等の効果が得られ
ている。
【００１８】そして、上記のようにO2濃度を低下させた
雰囲気中において、1350℃、1450℃に加熱溶融した試料
(No.B-2,B-3)では、スラグからのPbの溶出量が数ppb で
あり、前記した土壌埋設基準を充分に満足する溶融スラ
グとなっている。さらに、試料No.C-1〜C-3 は、電気炉
中にN2ガスを40L/min の流量で供給し、これによって、
O2濃度を６％に低下させた雰囲気で、各々1250℃、1350
℃、1450℃にて加熱溶融処理したものである。
雰囲気中において、1350℃、1450℃に加熱溶融した試料
(No.B-2,B-3)では、スラグからのPbの溶出量が数ppb で
あり、前記した土壌埋設基準を充分に満足する溶融スラ
グとなっている。さらに、試料No.C-1〜C-3 は、電気炉
中にN2ガスを40L/min の流量で供給し、これによって、
O2濃度を６％に低下させた雰囲気で、各々1250℃、1350
℃、1450℃にて加熱溶融処理したものである。
【００１９】これらの試料においては、溶融温度を1250
℃まで低下させても、スラグからのPbの溶出量が格段に
低下したものとなっている。以上の調査結果から明らか
なように、焼却灰の加熱溶融時に大気雰囲気中にN2ガス
を供給してO2濃度を低下させると、溶融温度がより低温
でもスラグへのPbの移行率が減少し、溶出量の少ないス
ラグを形成することができる。すなわち、O2濃度の低下
の度合いに応じてPbが還元され易くなり、焼却灰中の塩
素(Cl)と反応して塩化物を形成する。この塩化物は融点
・沸点が低く、したがって、容易に揮散するためにスラ
グへのPbの移行率が減少する。なお、上記のようにPbO
などの重金属酸化物の還元を生じさせるためには、COや
CO2 などの還元性ガスを導入することも考えられるが、
このようなガスを導入してO2濃度を減らしたときより
も、N2ガスを導入したときの方が、O2濃度がより高くて
も熱力学的にPbO などを容易に還元する効果がある。
℃まで低下させても、スラグからのPbの溶出量が格段に
低下したものとなっている。以上の調査結果から明らか
なように、焼却灰の加熱溶融時に大気雰囲気中にN2ガス
を供給してO2濃度を低下させると、溶融温度がより低温
でもスラグへのPbの移行率が減少し、溶出量の少ないス
ラグを形成することができる。すなわち、O2濃度の低下
の度合いに応じてPbが還元され易くなり、焼却灰中の塩
素(Cl)と反応して塩化物を形成する。この塩化物は融点
・沸点が低く、したがって、容易に揮散するためにスラ
グへのPbの移行率が減少する。なお、上記のようにPbO
などの重金属酸化物の還元を生じさせるためには、COや
CO2 などの還元性ガスを導入することも考えられるが、
このようなガスを導入してO2濃度を減らしたときより
も、N2ガスを導入したときの方が、O2濃度がより高くて
も熱力学的にPbO などを容易に還元する効果がある。
【００２０】このように、焼却灰の加熱溶融時にN2ガス
を供給することにより、より低温での加熱溶融で重金属
の溶出量の少ない溶融スラグを形成することができる。
これにより、溶融炉の寿命が向上し、また、エネルギー
コストをより安価なものとすることが可能になる。さら
に、供給する不活性ガスとしてコストの易いN2を用いる
ことで、溶融処理にかかる全体的な費用もより安価なも
のとなる。
を供給することにより、より低温での加熱溶融で重金属
の溶出量の少ない溶融スラグを形成することができる。
これにより、溶融炉の寿命が向上し、また、エネルギー
コストをより安価なものとすることが可能になる。さら
に、供給する不活性ガスとしてコストの易いN2を用いる
ことで、溶融処理にかかる全体的な費用もより安価なも
のとなる。
【００２１】なお、前記の土壌埋設基準を満足する溶融
スラグを安定して形成するためには、前記の表２に示し
た調査結果から、O2濃度が10％以下となるように窒素ガ
スを供給し、かつ、溶融温度を1350℃以上に設定して行
うことが望ましい。このような処理条件に設定すること
により、成分変動が大きな都市ごみ焼却灰等に対し、上
記した基準をより確実に満足する溶融スラグを得ること
ができる。
スラグを安定して形成するためには、前記の表２に示し
た調査結果から、O2濃度が10％以下となるように窒素ガ
スを供給し、かつ、溶融温度を1350℃以上に設定して行
うことが望ましい。このような処理条件に設定すること
により、成分変動が大きな都市ごみ焼却灰等に対し、上
記した基準をより確実に満足する溶融スラグを得ること
ができる。
【００２２】本発明は上記の実施形態で例示した都市ご
みの焼却灰に限定されるものではなく、例えば下水汚泥
やその他の廃棄物の焼却灰の溶融処理に適用することも
可能である。また、上記実施形態では、O2濃度を低減す
るために供給するガスとしてN2を用いた例を挙げたが、
本発明の請求項１の範囲においては、Arなどのその他の
不活性ガスを用いることも可能である。
みの焼却灰に限定されるものではなく、例えば下水汚泥
やその他の廃棄物の焼却灰の溶融処理に適用することも
可能である。また、上記実施形態では、O2濃度を低減す
るために供給するガスとしてN2を用いた例を挙げたが、
本発明の請求項１の範囲においては、Arなどのその他の
不活性ガスを用いることも可能である。
【００２３】さらに、上記では電気炉を用いた溶融処理
を例に挙げたが、例えばガスバーナーを用いた焼却灰の
加熱溶融炉にも本発明を適用することができる。この場
合、燃料ガスの燃焼に伴って炉内における大気雰囲気中
のO2濃度が低下した状態が生じ、これによって、スラグ
中におけるPbなどの重金属の含有率がある程度低減され
るものの、これに本発明を適用してさらに不活性ガスを
供給し、O2濃度をさらに低下させることで、重金属の含
有率をさらに低減することが可能となる。
を例に挙げたが、例えばガスバーナーを用いた焼却灰の
加熱溶融炉にも本発明を適用することができる。この場
合、燃料ガスの燃焼に伴って炉内における大気雰囲気中
のO2濃度が低下した状態が生じ、これによって、スラグ
中におけるPbなどの重金属の含有率がある程度低減され
るものの、これに本発明を適用してさらに不活性ガスを
供給し、O2濃度をさらに低下させることで、重金属の含
有率をさらに低減することが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、本発明の焼却灰の溶融処
理方法においては、加熱溶融時に不活性ガスを供給し、
これによって、炉内の酸素濃度を低下させて焼却灰の加
熱溶融を行う。この場合、溶融温度がより低温であって
も、PbO などの重金属酸化物が還元され易くなり、焼却
灰中の塩素と反応して塩化物を形成し揮散する。この結
果、重金属の溶出量がより低下した溶融スラグを製造す
ることができる。
理方法においては、加熱溶融時に不活性ガスを供給し、
これによって、炉内の酸素濃度を低下させて焼却灰の加
熱溶融を行う。この場合、溶融温度がより低温であって
も、PbO などの重金属酸化物が還元され易くなり、焼却
灰中の塩素と反応して塩化物を形成し揮散する。この結
果、重金属の溶出量がより低下した溶融スラグを製造す
ることができる。
【００２５】しかも、上記のように溶融温度をより低温
にし得ることで、装置の寿命が向上し、また、エネルギ
ーコストも低下するので、全体的な溶融処理コストをよ
り安価なものとすることができる。
にし得ることで、装置の寿命が向上し、また、エネルギ
ーコストも低下するので、全体的な溶融処理コストをよ
り安価なものとすることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 都市ごみなどの廃棄物の焼却灰を加熱溶
融し、その後、冷却して溶融スラグを形成する際に、雰
囲気中の酸素濃度を低減すべく不活性ガスを供給しなが
ら加熱溶融することを特徴とする焼却灰の溶融処理方
法。 - 【請求項２】 酸素濃度が10％以下となるように窒素ガ
スを供給しながら、1350℃〜1500℃の範囲で焼却灰を加
熱溶融することを特徴とする請求項１記載の焼却灰の溶
融処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9268895A JPH11104592A (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 焼却灰の溶融処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9268895A JPH11104592A (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 焼却灰の溶融処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11104592A true JPH11104592A (ja) | 1999-04-20 |
Family
ID=17464768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9268895A Pending JPH11104592A (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 焼却灰の溶融処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11104592A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010078242A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | 廃棄物の焼却残渣の溶融処理方法 |
-
1997
- 1997-10-01 JP JP9268895A patent/JPH11104592A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010078242A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | 廃棄物の焼却残渣の溶融処理方法 |
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