JPH11207288A - 廃棄物の溶融処理方法 - Google Patents

廃棄物の溶融処理方法

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JPH11207288A
JPH11207288A JP10010784A JP1078498A JPH11207288A JP H11207288 A JPH11207288 A JP H11207288A JP 10010784 A JP10010784 A JP 10010784A JP 1078498 A JP1078498 A JP 1078498A JP H11207288 A JPH11207288 A JP H11207288A
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JP
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gas
molten
metal layer
molten metal
copper
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JP10010784A
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English (en)
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Hitoshi Hiyane
均 比屋根
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、銅精錬用原料として使用できるだけ
の銅を含有するメタルとなるような廃棄物の溶融処理方
法を提供することを目的とする。 【解決手段】廃棄物及び又は焼却残渣を溶融メタル層3
1上で溶融する廃棄物の溶融処理方法であつて、溶融メ
タル層31内または溶融メタル層31上に形成する溶融
スラグ層32内に酸化還元性ガスを吹き込むことを特徴
とする。また、酸化還元性ガスをCO/CO2ガスとす
るとよい。さらに、溶融スラグを1400℃以上に加熱
してから酸化還元性ガスを吹き込むとよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物やその焼却
残渣を溶融する廃棄物の溶融処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】都市ごみ、産業廃棄物、汚泥等の廃棄物
を埋め立てなどする前に、埋め立て量の減少を図るため
に、一般的に焼却炉により焼却処理を行ない廃棄物の減
容化が行われている。ところが、焼却炉で焼却された焼
却残渣中に鉛,カドミウム等の重金属が含まれている。
そのために、焼却残渣を溶融炉により溶融させて、これ
らの重金属の無害化処理を行なうと共に、さらに焼却残
渣の減容化を行っている。
【0003】このような溶融炉として、電気アーク炉、
プラズマ炉、電気抵抗炉、高周波誘導炉、低周波誘導
炉、あるいはバーナ炉などが知られている。これらの溶
融炉内は、炉殻の内側に耐火物を内張りし炉床部に溶融
プールを形成させるだけの窪みが設けてある。
【0004】この窪みに溶融メタル層、溶融スラグ層、
溶融原料が下からこの順になしている。また、このよう
な廃棄物の溶融炉は一般的に密閉構造とされており排ガ
スの排出口を備えている。
【0005】例えば、電気アーク炉において、都市ご
み、産業廃棄物、汚泥等の廃棄物やその残渣などを溶融
すると、これらの溶融原料には有機物やグラファイト、
鉄やアルミニウムなどの可燃物あるいは未酸化物が含ま
れている。しかし、これらの可燃物あるいは未酸化物の
燃焼が溶融スラグの上方でのみ起こるために、この酸化
熱の多くは排ガス排出口より放出してしまい、そのため
に溶融スラグ層や溶融メタル層へ有効に酸化熱を与える
ことができない。
【0006】そのために、アーク熱及び又はジュール熱
を溶融スラグ層および溶融メタル層に与え加熱を行なっ
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、溶融スラグ層
の溶融スラグには略22.3重量%の珪素と、略18.
4重量%のカルシウムと、略6.3重量%のアルミニウ
ムと、略1.1重量%の鉄と、略0.1重量%の銅とが
含まれている。また、溶融メタル層の溶融メタルには略
8.0重量%の珪素と、略76.0重量%の鉄と、略1
0.0重量%の銅及びその他の元素が含まれている。
【0008】この溶融スラグと共に溶融メタル層の溶融
メタルは出滓口の高さ以上に溜ると出滓口から溢れさせ
て金属元素の状態のまま排出させている。排出された溶
融メタルは炉外で冷却されて固化されて銅含有メタル
(以下、メタルと称する)となる。なお、略10重量%
の銅を含むメタルを銅精錬用原料とするには銅の含有量
が低いために銅精錬コストが高くなり銅精錬用原料とし
て利用されていなかった。
【0009】そこで、本発明は、銅精錬用原料として使
用できるだけの銅を含有するメタルとなるような廃棄物
の溶融処理方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段、及び発明の効果】請求項
1記載の本発明は、廃棄物及び又は焼却残渣を溶融メタ
ル層上で溶融する廃棄物の溶融処理方法であつて、前記
溶融メタル層内または溶融メタル層上に形成する溶融ス
ラグ層内に酸化還元性ガスを吹き込むことを特徴とす
る。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の廃
棄物の溶融処理方法において、前記酸化還元性ガスをC
O/CO2 ガスとしたことを特徴とする。請求項1およ
び請求項2記載の発明によると、酸化還元性ガスによ
り、溶融メタル層内の鉄、珪素等を酸化燃焼させて含有
する鉄等を総体的に減少させると共に、溶融スラグ層を
攪拌しながら上昇する吹き込みガスにより、溶融スラグ
層内に遊離する酸化銅を効率よく還元させて溶融メタル
層内に溶け込ませ、銅を回収するから、溶融メタル層の
銅の含有量を向上させることができる。
【0012】また、焼却残渣中の銅は90%以上が溶融
スラグ層及び溶融メタル層に移行し、残りは溶融飛灰に
移行する。なお、溶融スラグ層及び溶融メタル層に移行
した銅は、溶融スラグと溶融メタルとの酸化還元反応の
平行関係により溶融スラグ層と溶融メタル層に分配され
る。
【0013】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の廃棄物の溶融処理方法において、前記溶融スラグ層
を1400℃以上に加熱してから前記酸化還元性ガスを
吹き込むことを特徴とする。ここで、数値限定の説明を
する。
【0014】1400℃以上に溶融スラグ層を加熱して
から酸化還元性ガスを吹き込むのは、溶融メタル層内の
鉄の酸化と溶融スラグ層内の酸化銅の還元を同時に行え
得る温度範囲にあるからである。請求項3記載の発明に
よると、1400℃以上に加熱してからCO/CO2
ス等の酸化還元性ガスを吹き込むから、溶融メタル層内
の鉄や珪素の酸化と溶融スラグ層内の酸化銅の還元をさ
らに効率よく行なうことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は焼却炉から
発生する焼却残渣の溶融処理方法を説明する。本発明の
実施の形態では、アーク炉により焼却残渣の溶融処理を
行った。
【0016】図1は溶融炉の概略断面図である。図1に
示すように、アーク炉である溶融炉1は炉本体2と、天
井3と、出滓口4とから構成している。炉本体2は外側
に鉄板で形成する炉殻10の内側に不定形耐火物11を
備えその内側に耐火レンガ12を内張りし炉床部を形成
している。また、炉床部に溶融プールを形成させるだけ
の窪み13を設けてある。
【0017】また、天井3は、傾斜部と水平部とからな
りどちらにも水スプレー等の水冷冷却装置21を備えて
いる。また、水平部の天井板に溶融原料である焼却残渣
33の投入口22と排ガスの排出口23が設けてあると
共に、中央部に3本の電極7が上方から貫通させて上下
移動可能に設けてある。
【0018】又、ランスパイプ8が出滓口4側の天井3
の傾斜部から酸化還元性ガスを吹き込めるように上下動
可能に備えてある。なお、窪み13には溶融メタル層3
1と、溶融スラグ層32と、焼却残渣33が下方からこ
の順に重なるように形成し、焼却残渣を0.1t/hで
連続投入して出滓口4から溶融スラグ32を連続出滓す
る。
【0019】この場合の焼却残渣33に飛灰を混入させ
て投入すれば両方の溶融処理を同時に行なうことができ
る。。次にこのようなアーク炉を使用して溶融メタル層
内の銅の含有量を向上させる廃棄物の溶融処理方法を説
明する。
【0020】まず、CO/CO2 比を1/10に調整し
たガスを溶融メタル層31内に吹き込む場合と、CO/
CO2 比を3/1に調整したガスを溶融メタル層31内
に吹き込む場合と、CO/CO2 比を3/1に調整した
ガスを溶融スラグ層32内に吹き込む場合の3水準につ
いて次のように行った。
【0021】(CO/CO2 比を1/10に調整したガ
スを溶融メタル層内に吹き込む場合)まず窪み13内に
図1に示すように電極7のアーク熱及びジュール熱によ
り溶融メタル層31と、溶融スラグ層32と、焼却残渣
33をこの順で下方から重なるように形成し、焼却残渣
33を溶融させると共に、溶融スラグ層32を1400
℃〜1500℃に加熱した。なお、ここでの溶融スラグ
層32の上限温度を1500℃としたのはこれ以上に温
度を上げると耐火物の損傷が激しくなるのでこれを防止
するためである。
【0022】次に溶融メタル層31にCO/CO2 比を
1/10に調整した酸化還元性ガスを0.6m3 /分吹
き込んだ。吹き込まれた酸化還元性ガスにより、溶融メ
タル層31内の珪素や一部の鉄元素が酸化燃焼すること
により溶融スラグ層32が加熱されると共に、溶融メタ
ル層31が総体的に減少する。
【0023】また、溶融スラグ層31内に遊離する酸化
銅を図2の「酸化物の標準生成自由エネルギーと温度の
関係」(改訂3版 金属便覧参照)に示すように直線に
付記された化学反応
【0024】
【化1】4Cu+O2 =2Cu2
【0025】
【化2】2Fe+O2 =2FeO が、各線の上側では酸化方向に進み、下側では還元方向
に進むことが記載されている。従って、1400℃以上
の温度領域において点線で示すようにCO/CO 2 比を
1/10に調整したガスを吹き込むことにより、点線○
印で示すように鉄の酸化を有利に行なうと共に、遊離す
る酸化銅の還元を有利に進めることができるようになり
溶融スラグ層32内の酸化銅を還元させて銅となし溶融
メタル層31内に回収させることができる。
【0026】ここで焼却残渣33中の銅は90%以上が
溶融スラグ層32及び溶融メタル層31に移行し、残り
は溶融飛灰に移行する。なお、溶融スラグ層32及び溶
融メタル層31に移行した銅は、溶融スラグと溶融メタ
ルとの酸化還元反応の平行関係により溶融スラグ層32
と溶融メタル層31に分配される。
【0027】こうしてできた溶融メタルを出滓口から排
出し、冷却した後、メタル中の銅の成分値を分析したと
ころ、従来は略10重量%であったものがこの場合には
メタル中の銅は20.0重量%であった。従って、従来
例に比べて銅の含有量を略2.0倍にすることができ
た。この位の銅の含有量があれば銅精錬用原料として使
用することができる。
【0028】(CO/CO2 比を3/1に調整したガス
を溶融メタル層内に吹き込む場合)図2の点線で示すよ
うにCO/CO2 比を3/1に調整させた酸化還元性ガ
スを前記と同様の手順で溶融メタル層31内に吹き込ん
だところ、この場合のメタル中の銅は17.2重量%で
あった。ここで、1400℃以上に溶融スラグ層を加熱
してから酸化還元性ガスを吹き込むのは、溶融メタル層
内の鉄の酸化と溶融スラグ層内の酸化銅の還元を同時に
行え得る温度範囲にあからである。
【0029】なお、図2に示すように、1400℃以上
の温度領域において点線で示すようにCO/CO2 比を
3/1に調整したガスを吹き込むことにより、点線○印
で示すように鉄の酸化が開始すると共に、遊離する酸化
銅の還元を有利に進めることができるようになり、溶融
スラグ層32内の酸化銅を還元させて銅となし溶融メタ
ル層31内に回収させることができる。
【0030】従って、従来例に比べて銅の含有量を略
1.7倍にすることができた。この場合も銅精錬用原料
として使用することができる。 (CO/CO2 比を3/1に調整したガスを溶融スラグ
層内に吹き込む場合)1400℃〜1500℃に溶融ス
ラグ層を加熱してから溶融スラグ層32内にCO/CO
2 比を3/1に調整させた酸化還元性ガスを前記と同様
に吹き込んだところ、この場合のメタル中の銅は13.
1重量%であった。従って、従来例に比べて銅の含有量
を略1.3倍にすることができた。この場合も銅精錬用
原料として使用することができる。
【0031】上述のように、CO/CO2 比を3/1に
調整したガスを吹き込むよりCO/CO2 比を1/10
に調整したガスを吹き込む方が銅の含有成分の高いメタ
ルが得られるし、同水準のCO/CO2 ガスを溶融スラ
グ層32内に吹き込むより溶融メタル層31内に吹き込
む方が銅の含有成分の高いメタルが得られる。
【0032】従って、CO/CO2 比を1/10に調整
した酸化還元性ガスを溶融メタル層31内に吹き込む方
が望ましい。また、酸化還元性ガスにより、溶融メタル
層31内の鉄、珪素等を酸化燃焼させて含有する鉄等を
総体的に減少させると共に、溶融スラグ層32を攪拌し
ながら上昇する吹き込みガスにより、溶融スラグ層32
内に遊離する酸化銅を効率よく還元させて溶融メタル層
31内に溶け込ませ、銅を回収するから、溶融メタル層
31の銅の含有量を向上させることができる。
【0033】また、1400℃以上に加熱してから溶融
メタル層31にCO/CO2 ガス等の酸化還元性ガスを
吹き込むから、溶融メタル層31内の鉄や珪素の酸化と
溶融スラグ層32内の酸化銅の還元をさらに効率よく行
なうことができる。以上、本発明の実施の形態について
説明したが、本発明の趣旨の範囲を超えない限り種々の
実施ができる。例えば、酸化還元性ガスの吹き込み方法
として、加熱に使用する電極7を中空電極とし中空電極
を介して酸化還元性ガスを吹き込んでもよいし、炉床部
にポーラスプラグを取り付けてポーラスプラグを介して
酸化還元性ガスを吹き込んでもよい。この場合もCO/
CO2 ガスの調整比率および吹き込み位置が前記発明の
実施の形態と同じ条件であれば略同水準にメタル中の銅
の含有量を向上させることができる。
【0034】また、発明の実施の形態では酸化還元性ガ
スにCO/CO2 ガスを使用して説明したがH2 /H2
Oガスであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発明の実施の形態に使用した溶融炉を表す概
略断面図。
【図2】 酸化物の標準生成自由エネルギーと温度の関
係を表す説明図。
【符号の説明】
1…溶融炉、4…出滓口、8…ランスパイプ、31…溶
融メタル層、32…溶融スラグ層、33…焼却残渣。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物及び又は焼却残渣を溶融メタル層
    上で溶融する廃棄物の溶融処理方法であつて、 前記溶融メタル層内または溶融メタル層上に形成する溶
    融スラグ層内に酸化還元性ガスを吹き込むことを特徴と
    する廃棄物の溶融処理方法。
  2. 【請求項2】 前記酸化還元性ガスをCO/CO2ガス
    としたことを特徴とする請求項1記載の廃棄物の溶融処
    理方法。
  3. 【請求項3】 前記溶融スラグ層を1400℃以上に加
    熱してから前記酸化還元性ガスを吹き込むことを特徴と
    する請求項1又は2記載の廃棄物の溶融処理方法。
JP10010784A 1998-01-22 1998-01-22 廃棄物の溶融処理方法 Pending JPH11207288A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006281055A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Hitachi Zosen Corp 飛灰の処理方法
ITTV20120029A1 (it) * 2012-02-27 2013-08-28 C S R S R L Ct Sviluppo Ricer Che Metodo e impianto di trattamento dei rifiuti

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