JPS59132931A - ダストの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダストの処理方法に関するものである。

更に詳しくは、電気集塵機で捕捉した廃棄物焼却炉、例
えば都市ゴミ焼却炉から発生するダストの処理方法に係
わるものである。

都市ゴミ、下水汚泥、鉱山や工場などから排出される廃
水の処理物等の各種廃棄物は焼却炉により焼却され、生
じた焼却灰は従来埋立などにより処理されていた。しか
し埋立用地の確保の困難性の問題、含有される有害重金
属類が地中に溶出し埋立用地周辺を汚染して二次公害を
引起す恐れがあることなどから、最近では、例えばペー
スメタルを用いた電気アーク炉や直接通電式溶融処理炉
などにより溶融処理して固化する方法が提案されている
。上記焼却炉により廃棄物を焼却する場合、発生する粉
塵（ダスト）は人気を汚染するので、湿式集塵機、電気
集塵機、バッグフィルターその他の各種型式の集塵装置
で捕捉されるが、例えば、電気集塵機で捕捉したダスト
中にはＮａＣ立、ＫＯ文、のような水溶性の塩類とｃａ
　ｏ、ｓｒ○２、ＡｉｚＯ３、Ｆｅ　２０Ｂのような水
に不溶性の酸化物、及びＡｓ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｄ１Ｐｂ
、１−１０のような重金属類が含まれており、この重金
属類は一般にハロゲン化物または硫酸塩といった水に可
溶性の形態のものが多い。従ってこのダストをそのまま
埋立地に埋めたのでは重金属類が地中へ溶出する恐れが
あるので、やはり焼却灰と同様、溶融処理して固化する
方法が取られる。本発−明壱等は焼却炉による廃棄物の
焼却中に発生するダストの溶融処理につき種々検討した
ところ、ダストを直接通電式溶融処理炉により溶融処理
する際、生成する溶滓は上層と下層とが組成を異にして
おり、別個に出滓することによりそれぞれの特性に応じ
た有効利用が可能でしかも重金属類は無害化されること
を見出し先に特許出願を行なった（特願昭５６−１２８
６３７’）。

本発明は、かかる溶滓の分別出滓方法の改良に係わるも
ので、溶滓排出口を特定の構造としである温度条件下に
保持することにより処理炉炉体の保護と溶滓中の相異な
る成分をより確実に分別出滓することを可能とするもの
である。即ち、本発明は、廃棄物焼却炉から発生するダ
ストを複数のスリットを設けた多孔質耐熱体から構成さ
れる上段の溶滓排出口と、単孔体で構成される下段の溶
滓排出口を備えた直接通電式溶融処理炉で処理し、生成
した溶滓をそれぞれの排出口から分別出滓づるに当り、
上段の溶滓口における多孔質耐熱体に、炉内から出滓方
向に向けて温度勾配を設けることを特徴とするダストの
処理方法を要旨とするものである。

以下、本発明を本発明の適用される装置の一例を示す図
面に基づいて説明する。

第１図は直接通電式溶融処理炉の断面略図で、炉本体１
は例えばＺｒ０ｚの含有量の多６ｓ３ｉ０２−Ａ文２０
３−ＺｒＯｚ系の耐火材料１１こより密閉構榮されてお
り、これには廃棄物の焼却時に発生したダストの投入口
２、排気管３、投入したダストの初期溶融のための加熱
装置、例え（ま燃料ガス噴射ノズル４、水平方向に出没
自在な電極５．５、上段の溶滓排出口６、下段の溶滓排
出ロアｔｒどが設けられている。尚この２つの溶滓排出
口６．７は炉体構造の許容範囲でなるべく落差をつ（ｙ
で設けられる。上記電極５．５は電圧調整用電源トラン
ス８を通して交流電流が流され、ダストの投入口２から
投入されたダストが前記燃料ガス噴射ノズル４からのガ
ス加熱により溶融して、生成した溶滓９自体が導体とな
り、これにジュール熱を発生させ、内部加熱により溶融
状態を保持させる機能をなすものである。その材料の代
表例としてはモリブデン電極が、また他の例として黒鉛
、鉄、酸化スズ、タングステン電極などがあげられる。

本発明は廃棄物例えば都市ゴミ、下水汚泥、鉱山や工場
廃水の処理物等の焼却の際、発生するダスト、特に塩類
を多く含む廃棄物からのダストの処理に適用される。し
かして本発明は、直接通電式溶融処理炉のような無酸化
溶融の可能な処理炉で上記のようにダストを溶融した場
合、生成する溶滓は組成がダスト中のＮａ　Ｃ１、Ｋ’
Ｃ文のようなアルカリ金属の塩類が主体で、比重が１．
９〜２．１、融点が６００〜８００℃、そのときの粘度
がｉｃｐの成分と、組成がＣａ　Ｏ％　Ｓ　！　０２　
、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ２のような酸化物が主体で、比
重が２．５〜２．９、融点が１０００〜１４００℃、そ
のときの粘度が１００ｔ１の範囲の成分からなっている
。そして、上下二段に溶滓排出口を設けた上記処理炉に
より、上記塩類主体の成分と酸化物類主体の成分を比重
差を利用して分別出滓が可能であるが、融点の高い酸化
物類を基準にして高い温度で溶滓を形成させた時は、両
成分が活性化されて混じり合い、上段から塩類のみを出
滓させようとしても、下段の溶滓排出口から出滓される
べき酸化物類が混入してくるばかりでなく、過度に高温
に加熱された塩類により炉本体が損傷を受（プる恐れが
あるが、本発明は上段の溶滓排出口を多孔質体により構
成し、かつ炉内がら出滓方向に向けて適切な温度勾配を
設けて温度をセーブして出滓するもので、これにより、
炉体の保護と、成分毎のより確実な分別出滓を可能とす
るものである。

尚、含有される重金属類は処理中、金属元素まで還元さ
れるか、硫化物の形に変化し、Ｎａ　０文、ＫＣ文など
を主体とする溶滓中にも、ｃａ　ｏ、　ｓｉ　０２、Ａ
ｕ２０３、Ｆｅ　２０３、などの酸化物を主体とする溶
滓中にも溶出しない安全無害の形態となる。

本発明により、第１図の直接通電式溶融処理炉を用い廃
棄物焼Ｎｊ炉で発生したダストを処理するには、該ダス
トをダスト投入口２より炉本体へ入れて、初期溶融用の
燃料ガス噴射ノズル４よりガス加熱して、溶融状態とし
、溶滓９を形成させる。

この場合の溶滓９の温度は投入したダストの種類にもよ
るが、およそ１０００〜１４ｏｏ℃の範囲である。その
際、炉本体に取り付けである電極５．５を予め溶滓中に
投入させ交流電流を通し、これを導体として発生するジ
ュール熱により溶融状態を維持させる。このとぎの電流
は投入したダストの性質にもよるが、およそ７００〜１
２００ＫＷ／を被処理物の範囲である。尚１１は順次投
入されるダストの未溶融状態のカバリング層である。

上記溶滓の生成において、電極５．５の埋没する溶滓９
は主成分がＣａ　Ｏ，Ａ立２０　ａ　、Ｓ　ｉ○ｚ、Ｆ
ｅ２Ｏ３等の酸化物よりなり、比重が２゜５〜２．９１
−１融点が１０００〜１４ｏｏ℃と高く、かつ、その温
度における粘度が１０４ｃｐの物性のものであり、また
上記溶滓９上方には、溶滓つと同一組成の未溶融の固化
物と、主体がＫＣ！；Ｌ、Ｎａ０文等のアルカリ金属の
塩類がらなり、比重が１．９〜２．１と上記溶滓９より
は軽く、がっ、融点が６００〜８００℃で、その温度に
おける粘度が１ｃｐと流動性の極めて大きい成分とが混
じり合った半溶融状溶滓１ｏが形成される。次に溶滓９
は炉本体１に設けられた２つの溶滓排出口のうち、低い
位置に設【ブられている下段の溶滓排出ロアから出滓さ
せ、無害化された重金属類と−共に搬送固化させる一方
、溶滓１０は高い位置に設けられた上段の溶滓刊出口か
ら出滓させその主成分である塩類が水に可溶性の性質で
あることを利用して水を満たしたビット（図示せず）に
放出溶解させる。

上記分別出滓において、前記の通り、溶滓１０中には溶
滓９と同一組成の未溶融固化物が混在しており、更に、
その温度は溶滓９からの熱移動により前記Ｋ（１、Ｎａ
０文等のアルカリ金属塩類の融点よりははるかに高くな
っており、これがために炉本体１を損傷する恐れがある
。

本発明では、炉本体１の上段溶滓排出口６を第１図に例
示するように１１４成すると共に、炉内がら出滓方向に
向けて温度勾配を設けることにより上記問題点を解決す
るものである。即ち、第１図において、上段の溶滓排出
口６に巾が１〜１０ｍｍのスリットを設けた多孔質耐熱
体または気孔率が７０〜９５％の二次元または三次元の
多孔質耐熱体１２、例えばセラミックフオームを設け、
該第孔質耐熱体１２それ自体に炉内から出滓方向に向け
て、例えば、１０００〜１２９０℃から６００〜ｓ　ｏ
　ｏ　’ｃになるように温度勾配を設けて、出滓させる
ものであり、これによって、下段の溶滓排出０７から排
出されるべぎ前記酸化物類を固化物の状態に保持してろ
別し、塩類は融点をやや上回る状態の溶滓として多孔質
耐熱体１２を通過させて出滓させる。尚、この場合、酸
化物類の固化物は濾過材としても作用する。第２図は上
記溶滓排出口６における多孔質耐熱体１２に温度勾配を
設ける機椛の一例の炉内側からみた正面拡大図で紙面に
向かって直角方向の前方が出滓方向であり、１２ａ、１
２ｂは加熱保温用補助電極である。また第３図は他の一
例の正面拡大図で、板状の多孔質耐熱体１２を出滓方向
に向は櫛状に並べ、細巾のスリット１２ｃを設は出滓時
に前記酸化物類の固化物の排出時の同伴を阻止するよう
構成したものの例を示すものである。尚、第１図中、１
３は炉本体１に取り付けられた例えばセラミックファイ
バーのような材質からなる保温材、１４は電熱ヒーター
で、溶滓１０の排出時、冷却固化して出滓できなくなる
のを防止するために設けられる保温部材であり、必要に
応じて取り付けられるものである。前記の溶滓排出口６
より出滓させた溶滓１０ば、前記の通り主成分がＮａ０
文、ＫＣ立舌アルカリ金属塩で水中に放出したときに溶
解するので場合により少量混入してくる溶滓９と同−組
成分即ちＣａ　Ｏ，Ｓｉ　０２、Ａｕ２０ａ、Ｆｅ　２
０３等をろ別除去した上で、廃棄物焼却炉から得られる
廃熱等を利用して濃縮し、溶解度の温度依存性の違い等
を利用して、ＮａＣ立、ＫＣ立等に分別し、例えばカリ
肥料、Ｎａｏｌ−１製造用原料、起寒剤や凍結防止剤な
どに再生利用される。また排出ロアから出滓された溶滓
は固化された後、砂などの細骨材として再生利用される
。

以上述べたように、本発明は廃棄物焼却炉から発生ずる
ダストを直接通電式溶融処理炉で処理覆るに当って、生
成する溶滓を温度勾配を利用して組成の異なる成分に確
実に分割出滓することを特徴とするものであり、これに
より溶滓の爾後の有効再生を容易にすると共に、ダスト
中に含有される重金属類の無害化をはかるもので、廃棄
物の処理及び再生事業に寄与するところ犬イ５るものが
ある。

実施例１ 都市ゴミ焼却炉から発生ずる粉塵を電気集塵機で捕捉し
、第１表に示ず組成からなるダストを得ｌこ　。

第１表 注２　重金属類の溶出試験は環境庁告示第１４号によっ
た。

次に第１表のうち試料１を第１図に示す直接通電式溶融
処理炉により溶融処理し、溶滓排出口６における多孔質
耐熱体１２を炉内から出滓方向に向けて１０００〜８０
０℃に温度勾配を設けて出滓させ、溶滓排出ロアからは
１３００℃で溶滓９を出滓し、それぞれについて組成を
調査したところ第２表の結果が得られた。尚、溶滓排出
口６からの出滓は極めて順調に行なわれた。

第２表 Ｂ：上段の溶滓排出口６からの出滓物 以上の結果から上段の溶滓排出口６から出滓した溶滓は
Ｎａ　Ｃ，Ｑ、、ＫＣ，Ｑ、などアルカリ金属塩で水に
可溶性の成分が主体であるのに対し、下段の溶滓排出ロ
アから出滓した溶滓はＣａＯ、Ａ立２０３、Ｓｉ　０２
、Ｆｅ　２０３などの酸化物で水に難溶性の成分である
ことが明らかである。また試料ダスト中の重金属類は出
滓した溶滓中にはほとんど混入せず、無害化されたこと
が分かる。

実施例２ 実施例１によって得られた、第１図に示す直接通電式溶
融処理炉の溶滓排出口６より出滓された主成分がＮ８０
文、ＫＣ文などからなる上層部の溶滓から第４図に示す
フローに従ってＫＣｕ及びＮａＣ立を回収した。

即ち、Ｎ８０文を飽和させ１０５〜１１０℃に加熱した
水溶液１７を満たした溶解槽１６内に、上記溶滓をライ
ン１５から投入し溶解撹拌した。

水溶液１７の加熱は廃棄物焼却炉から発生する廃熱を利
用した蒸気を用いた。この場合、溶滓中のＫＣ立の水に
対する溶解度はＮ８０文より大でＫＣ立は充分溶解した
。これを移送ポンプ１８により配管１９を通して、冷却
構２０へ送り、冷却水又はブライン冷却により約１０℃
まで冷却した。

この温度ではＫＣｕの方がＮ’ａ（、Ｑよりも水に対す
る溶解度が小さく、ＫＣｕが析出するので分離機例えば
遠心分離機２１で分離し、純度が６０〜７０％のＫＣ文
が回収された。結晶母液はＮ８０文、ＫＣ立の飽和液で
あり移送ポンプ２２により配管２３を通して蒸気加熱装
＠２４により加熱し前記溶解４＠１６へ循環使用する。

尚、溶解ＰＪ１６ではＫＣ文を含むＮａＣ１が沈積する
ので随時抜き出し口２５より抜き出し回収した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の適用される直接通電式溶融処理炉
の一例を示す断面略図、第２図は溶滓排出口の一例を示
Ｊ正面拡大図、第３図は同じく他の例の正面拡大図、第
４図は実施例２の回収操作を説明するフローシート・で
ある。 １・・・炉本体　　２・・・ダスト投入口３・・・排気
管　　４・・・燃料ガス噴射ノズル５・・・電極　　６
．７・・・溶滓排出口８・・・電源トランス　　９．１
ｏ・・・溶滓１１・・・カバリング層　　１２・・・多
孔質耐熱体１３・・・保温板　　１４・・・電熱ヒータ
ー１５・・・ライン　　１６・・・溶解層１７・・・水
溶液　　１８・・・移送ポンプ１９・・・配管　　２ｏ
・・・冷却層 ２１・・・遠心分離機　　２２・・・移送ポンプ２３・
・・配管　　２４・・・蒸気加熱装置２５・・・抜き出
し口 代理人　弁理士　定立　勉 他１名 第１図 第２図　　　　　　第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　廃棄物焼却炉から発生するダストを、複数のスリッ
   トを設けた多孔質耐熱体から構成される上段の溶滓排出
   口と、単孔体で構成される下段の溶滓排出口を備えた直
   接通電式溶融処理炉で処理し、生成した溶滓をそれぞれ
   の排出口から分別出滓覆るに当り、上段の溶滓排出口に
   おける多孔質体に、炉内から出滓方向に向けて温度勾配
   を設けることを特徴とするダストの処理方法。 ２　上段の溶滓排出口から排出される溶滓がＫＣＭまた
   はＮａ　Ｃ１を主体とする成分であり、下段の溶滓排出
   口から排出される溶滓がＣａ　Ｏ，Ａ文２０３、Ｆｅ　
   ２０’ａ　、Ｓｉ　０２を主体とする成分よりなる特許
   請求の範囲第１項記載のダストの処理方法。 ３　温度勾配が炉内から出滓方向に向けて１０００〜１
   ２００°Ｃより７００〜８００℃の勾配である特許請求
   の範囲第１項記載のダストの処理方法。 ４　多孔質体の気孔率が７０〜９５％の範囲にある特許
   請求の範囲第１項記載のダストの処理方法。 ５　多孔質体のスリット巾が１〜１０ｍｍの範囲にある
   特許請求の範囲第１項記載のダストの処理方法。