WO2002049780A1

WO2002049780A1 - Procede et appareil permettant le traitement d'atomes en decomposition dans des cendres d'incineration par diffusion en vue de leur detoxification

Info

Publication number: WO2002049780A1
Application number: PCT/JP2001/011085
Authority: WO
Inventors: Kazuko Iwasaki; Toru Kubota
Original assignee: Kazuko Iwasaki; Toru Kubota
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2002-06-27
Also published as: CN1478000A; AU2002222684A1; JP2002177924A; KR20030065513A; TW512077B

Description

焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理方法、およびその装

技惯分野

本発明は、環境汚染の観点か明ら、一般焼却灰（飛灰、主灰）と発生する排ガスとを無害化処理しながら、細安全 · 安定した形で有効に再生資源として利用するための焼却灰を拡散により分解して無害化する処理方法、およびその装置に関するものである。背景技術

従来、ごみは埋立または焼却により処分されていたが、ここ 10 年余りの大量生産、大量消費の広がりによるごみの增加と、それに伴う処理処分の問題により社会問題化している。したがって、ごみの処理は、自治体による焼却処理が主流を占めることになり、現在ではごみの 70 % が焼却処理されている。

しかし、ごみの焼却処理の増加に伴って、ダイォキシン発生問題や、ごみ焼却灰中に含まれる重金属問題など、多くの環境汚染問題が生じている。

従来の焼却施設の炉から排出される焼却灰は、一般に埋め立て処理されるが、焼却灰には未燃分が多く含まれている。この未燃分には、未燃炭素分や炭化水素など、有害物質を生じ得る前駆体が数多く含まれている。また、焼却施設の集塵機によって捕集された飛灰中には、有機塩素化合物や、重金属類、ダイォキシン類が多量に含まれている。

これら有害物質の前駆体、有機塩素化合物および、ダイォキシンは、ごみが不完全燃焼した結果生成されるといわれている。従って、ごみを完全燃焼させることができれば、有害物質は生じないことになる。しかし、従来の焼却施設はごみを完全燃焼させる能力のないものが多く、有害物質や、ダイォキシン類を大量に含んだ焼却灰をそのまま埋め立てているのが現状であった。

また、近年の埋め立て処分場の不足により、焼却灰を不法投棄に近い状態で処理、保管する地方自治体が增ぇ、ごみによる環境汚染問題は一層深刻さを増している。

このため、厚生省は、高温溶融炉により、ごみの完全焼却、焼却残渣物の再資源化を奨励している。

この高温溶融炉導入の第一義的な目的は、ごみの減溶、減量化である。しかし、この方法は大気中に捨て場を考えた方法に過ぎない。

物質は固体、液体、気体の三態のいずれかである。よって、固体としてあるものがなくなれば、それは気体に変わって大気中に放出されたことを意味し、高温溶融によるごみの減量化は決して環境に優しい処理方法ではない。

また、設備費、処理費を考えても莫大な資金となるので、毎日出るごみに対してこのような処理を行うことは、税金の無駄使いとなる。

高温溶融方式、ガス化溶融方式等の高温による溶融方式を用いると、ごみは完全に焼却できる。しかし、最も良い条件でごみを燃焼させても、燃焼時に塩素を含有する物質、すなわち、ハロゲン供給源が存在すると、ごみは酸化と同時に塩素化され、有害な塩素化化合物として焼却灰中に含有されることになる。そして、この塩素化化合物が前駆体となつてダイォキシン類など有害物質を生ずることになる。

また、この高温溶融方式を利用しても、焼却後に約 2 0 %の焼却灰と飛灰が発生する。ここで、焼却灰は土壌成分に近い組成となっているが、有害物質として指定されている鉛や水銀、カドミウム、六価クロム、ヒ素、セレンなど 6品目が含有されている。

そのため、これら焼却灰をそのまま埋め立てることは、土壌汚染や地下水汚染の原因となるので、埋め立て前にー且無害化処理する、もしくは、焼却灰を資源として二次利用する方法の開発が望まれていた。

本発明の目的は、発生する排ガスを無害化処理しながら都市ごみ、一般焼却灰から将来にわたり重金属類や、ダイォキシン類で環境を汚染することがない、焼却灰の処理方法及び、その装置を提供しょうとするものである。発明の開示

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、次のように構成することで上記課題を解決するに至った。すなわち、

焼却灰の含水率を低減させる脱水乾燥工程と、

前記脱水乾燥工程より生ずる排ガスを遷移金属触媒の存在下に加熱処理する排煙処理工程と、

前記脱水乾燥工程で乾燥処理された焼却灰を粉碎処理する粉砕処理ェ程と、

前記粉砕処理工程で粉碎された焼却灰を、外気と絶縁された低酸素状態の空間で、一定温度及び、一定'時間維持して処理する工程とからなる焼却灰の無害化、再資源化のための処理方法において、

前記外気と絶縁された低酸素状態の空間で、一定温度及び、一定時間維持して処理する工程が、原子の拡散現象を利用して、焼却灰中の有害物質を無害化し、安定化する構成とした（請求の範囲第 1項）。

かかる構成によると、粉砕処理された焼却灰に含まれる原子の拡散現象を利用して、焼却灰中に含まれるダイォキシン類などの有害物質（特に塩素などのハロゲン類を含有する物質）を脱ハロゲン化して分解すると共に、焼却灰中に含まれる重金属類を安定で無害な化合物に組み替えることができる。

また、前記脱水乾燥工程は、炉内温度を 5 0 0〜 7 0 0 °Cに加熱して行う構成とした（請求の範囲第 2項）。かかる構成によると、焼却灰中に含まれる水分を除去することで、次の粉砕工程における粉砕処理を容易にする。

また、前記粉砕処理工程の前に、破碎 · 選別工程を設けた構成とした (請求の範囲第 3項）。かかる構成によると、焼却灰中に混入した鉄などの不純物が取り除かれ、また、ガラス類は微粉化されるので、粉砕処理工程の前処理となる。

また、前記粉砕処理工程において、慣性力 5 Gがかかる衝撃を与える構成とした（請求の範囲第 4項）。かかる構成によると、慣性力 5 Gがかかる衝撃を与えることで、焼却灰を次の還元反応処理工程に適した粒子径に効率よく調整するとともに、焼却灰に含まれる金属の金属結晶格子内から原子を欠損させて、次の還元処理工程における塩素その他の不純物原子の遊離を促進する状態を作り出す。

また、外気と絶縁された低 ¾素状態の空間で、一定温度及び、一定時間維持して処理する工程は、還元反応処理工程と安定化処理工程とからなり、

この還元反応処理工程は、酸素濃度が 3 %以下で還元反応処理を行うことを特徴とする構成とした（請求の範囲第 5項）。かかる構成によると、前記粉砕処理工程において炉内での酸化反応による有害物質の発生を抑止する。

また、焼却灰に含まれる水分の脱水乾燥処理を行う脱水乾燥処理装置と、脱水乾燥された焼却灰に含まれるガラス類を選別し、選別したガラス類を破砕する破砕 ·選別装置と、

破砕選別後の焼却灰の微粉化と、焼却灰に含まれる原子の結晶格子内から原子を欠損させるために破砕処理する粉砕処理装置と、

粉砕処理後の焼却灰に含まれる原子の拡散反応を利用して、有害物質を無害化する還元反応処理装置と、

還元反応処理後の焼却灰に含まれる原子の拡散反応を利用して、焼却灰に含まれる金属類を安定な化合物に変換させる安定化処理装置と、脱水乾燥装置、還元反応処理装置、および、安定化処理装置より生ずる排煙の無害化処理を行う排煙処理装置と

を備えた処理装置処理装置とした（請求の範囲第 6項）。

かかる構成によると、焼却灰中に含まれるダイォキシン類を無害化処理しつつ、同時に焼却灰中に含まれる重金属類を安定な化合物へと変換する。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理方法のフローチヤ一トである。

発明を実施するための最良の形態

次に、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。なお、第 1図は本発明の焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理方法のフローチャートである。本発明の焼却灰の処理方法では、ボトムアッシュ（主灰）、フライアッシュ（飛灰）または、これらの混合灰（焼却残渣）、その他産業廃棄物など、焼却の後に出る全ての焼却灰（以降、原灰という）を原料として用いることが出来る（原灰回収）。この原灰には一般に水分が 4 0 % 近く含まれており、後工程での処理を行い易くするために、熱風を用いて;^内温度を 5 0 0〜 7 0 0 °C、より好ましくは 6 0 0 °Cにして乾燥処理を行う（脱水乾燥工程）。

この乾燥工程は空気の存在下で行うので、原灰中に含まれている未燃焼物を完全に燃焼させることができる。

なお、原灰に含まれる有害物質が熱風乾燥時に気化して大気中に放出されるのを防ぐために、前記乾燥工程において生ずる排ガスは、触媒などを用いて排ガス中に含まれる有害物質を処理する排煙処理工程をへて、大気中に放出される（排煙処理工程）。

ここで、この排煙処理は、後記する還元反応処理工程、安定化処理工程から生じる排煙についても行う。

つぎに、乾燥処理した原灰に含まれる金属類を磁石などに磁着させて取り除き、そして、振動ふるいなどにかけてガラス類および粗大不純物を選別する。なお、選別したガラス類はガラス粉砕機で細かく粉砕した後、ふるいを通した後の原灰と混合する（粉砕 ·選別工程）。

前記粉砕 · 選別工程において金属類、不純物を取り除いた原灰を、粉砕機で粉砕処理し、サイクロンなどを用いて分粒する。なお分粒後の原灰のうち所定の粒径以上のものは再び粉砕機に戻し、原灰の粒径を所定の粒径以下にする（粉砕処理工程）。

この、原灰中には種々の金属類、たとえば、鉄、鉛、銅、カドミウム、水銀などが含まれており、これら金属類はつぎの還元工程において触媒として利用される。一般に金属触媒は表面積が小さいと触媒としての能力が小さいので、原灰を粉砕処理して微粉末として表面積を広げ、触媒活性を高める必要がある。そのため、ここでいう所定の粒径とは、後の還元処理工程における活性などの差から、好ましくは、 5 0〜 2 0 0 メッシュであり、より好ましくは、 1 0 0〜 1 5 0メッシュである。また、粉砕処理して微粉化すると共に、原灰中に含まれる金属の結晶中から原子を欠損させるために、本発明は最小限の熱と衝撃の力と触媒を使用して行う。したがって、この粉砕処理工程における粉砕処理は、慣性力が 3 G以上、好ましくは 5 Gかかる衝撃条件で行うのが良い。ここで、粉碎処理工程に用いる粉砕処理機は特に限定されるものではないが、たとえば、ハンマーミルが挙げられる。

前記粉砕処理工程を経た原灰に Pt などの触媒や添加剤（無機質など ) を加え、還元反応炉に投入し、原灰を 6 0 0 °Cに加熱し、 4 0分間かけて還元反応を行う（還元反応工程）。

この還元反応炉は、窒素ガスなどの不活性ガスを導入することで低酸素濃度に調節されている。なお、原灰中には、金属や非金属元素の酸化物が含有されており、場合によってはこれらを触媒として毒性物質の発生もあり得る。よって、これら毒性物質のなかで特に酸素が媒体となる有害物質（たとえば、ダイォキシン類）の生成を押さえるために、この炉内の酸素濃度は 6 %以下であることが望ましい。さらに好ましくは、より効果的に有害物質の生成を防止するために、酸素濃度は 3 %以下がよい。

ここで、触媒になる物質は、気体、液体、固体を問わず多種多様である。

一般に、ダイォキシン類は 9 5 0 °C以下の焼成温度では分解しないと言われている。しかし、本発明の方法を用いると、原灰は前記粉碎処理工程において微粉化、かつ、金属結晶格子中の金属原子の欠損、および、原子の拡散現象により活性化されているので、 5 0 0〜 6 0 0 °Cという低温度での分解が可能になる。

また、ここに酸化カルシウムなど混入すると、より低い温度でダイォキシンの分解が始まり塩化カルシウムなどが生成される。

よって、ダイォキシン類は、外気と絶縁された低酸素濃度雰囲気の空間で、一定温度及び、一定時間維持することにより、拡散現象による活性化、触媒、および、添加薬剤（無機質）により脱塩素 Z水素化され、分解される。

次に、還元反応工程を経た後の原灰を、この低酸素濃度雰囲気下で炉内温度を 3 0 0〜 6 0 0で、より好ましくは、 4 0 0〜 5 0 0 °Cに調節し、 2 0〜 3 0分間加熱処理を行う（安定化処理工程）。

この工程では、重金属を含む、異種金属の混合物である原灰を原子の拡散現象を利用して効率よく相互分解させ、重金属塩類や金属酸化物、金属単体を触媒として利用し、金属塩を解離し、結晶化させることにより安定化する。

ここで、拡散とは、固体金属（結晶）中の原子の移動、すなわち、結晶の中で原子が自由に動き回ることを言う。

物質の存在様式の一つである固体の状態では、大部分の物質が結晶を形成しており、この結晶では、多数の原子が三次元に規則正しく配列し結晶格子を作っている。本発明では、粉砕処理工程において慣性力が 5 Gかかる衝撃を与えて結晶格子中から金属原子を欠損させているので、金属はその結晶格子中に空孔ゃ歪みを生じ、不安定な状態にされている。

したがって、熱エネルギーを加えて原子の熱振動を活発にし、結晶の中で原子が自由に動き回れる状態（拡散状態）を作り出すと、結晶格子中から新たな原子が欠損して結晶格子の歪みを解消する（脱ハロゲン化 ) 、または、容易に結晶中の空孔に原子が収まり結晶格子の歪みを解消すると共に、金属を安定な化合物へ変換（安定化）する。

なお、この安定化工程において金属は化合物となり安定化するが、金属の種類によって、酸化物、水酸化物、硫酸化物、硫化物、リン酸化物、リン化物等、など様々な形態をとり得る。たとえば、アルカリ金属と、アルカリ土類金属以外の金属の多くは、水に不溶な水酸化物として安定化する。また、 P b等は、水酸化物として [ P b ( O H ) ₂ ] で安定化されるが、この水酸化物は、強酸性条件下では水溶性を示すので、硫化物にして安定化させる。また、 A sや Pは C a Oと反応して、安定化される。

これらの金属元素は密度が高く、主に遷移金属に属する金属とそれらのイオンである。原灰含有成分のうちいくつかの元素は、普通の土壌中には比較的少量しか存在しないものがある。しかし、これらの中には植物生育に不可欠な微量元素として作用するものも含まれている。

また、非金属であり有害指定物質に含まれていない微量元素も時として汚染問題に関係すると思われるものもある。

金属化合物は地下に埋蔵されると、土壌中の微生物が構成元素の大半を徐々に無機化して、 C 0 ₂、 H ₂ 0、 N ₂などの形で大気中に還元するまた、 C a ^{2 +}， M g ^{2 +} , K +などの無機陽イオンは腐食や粘土に吸着される。腐食では、その有機酸としての官能基が、粘土では粘土鉱物の層間位置や、格子破端の陰電荷がこれらの陽イオンを吸着する。

C 1 —， S 0 ₄ ²—などの陰イオンも腐植ゃ粘土の部分的陽電荷により吸着される。安定化された金属化合物は、大部分が一次鉱物、粘土鉱物及び腐植の内部構造に組み込まれた形で存在するようになり、イオンの形で溶液中あるいは、粘土や腐植の表面のィオン交換部位に吸着保持される。

また、原灰は塩基度 C ₈ 0 / S i 〇 ₂が高く、徐冷により結晶化する性質があり、急冷するとガラス質になる.。即ち水に溶け難い物質として安定、且つ安全な物質を生成することになる。

なお、この安定化工程において、不溶性金属として化合物の性質を変えるために無機系の添加剤を加えてもよレ、。たとえば、カルシウム系、リン系の添加剤は毒性がないので主な添加剤としてあげられる。なお、カルシウム系の添加剤を使用した場合、原灰中の塩素分はカルシウム塩化物として固定される。このカルシウム塩化物は、無公害物質であり公害の恐れはないものである。

つぎに、本発明にかかる方法を用いて、原灰から得た生成物（以降、処理後の原灰という）について説明する。一般に、原灰は含水率が高く、有機成分や重金属類の混合物であるため、水硬性セメントに用いた場合、固化が最も難しいものである。

この固化阻害要因をもつ金属の無害化、並びに有機質化合物の硬化を促進させるために、本発明の処理後の原灰は、微粒子化による原子の拡散分解と、触媒反応と還元反応の相乗効果で阻害要因を取り除いている。

一般に、セメントは水と反応して、水和物の結晶を析出し、これが凝結し固化するもので、その水和物結晶は常温で安定である。セメントを構成している元素は、組成としてはカルシウム分が最も多く、次いで酸素、珪素、アルミニウム、鉄、硫黄、マグネシウム、ナトリウムなど、となっているが、化学組成としては、 C a O， S i 〇 ₂， A l ₂ 0 ₃， F e ₂ O 3 , S O ₃， M g Oの酸化物として存在し、全体の 92 %を占める一方、処理後の原灰は品質が一定されないが、カルシウム C a Oが最も多く 2 5〜 2 7 %，次いで、アルミナ A 1 ₂ 0 ₃が、 2 2〜 2 4 %，シリカ S i O ₂が、 1 5〜 1 7 %，鉄分 F e ₂ O ₃が、 9〜 1 1 %，硫酸根 S O ₃が、 2 %，マグネシウム M g Oが、 2 %など、となっており、セメントの三成文系である石灰、シリカ、アルミナが含まれているが、水硬性のセメントとしての力はもっていない。

しかし、潜在的に水硬性を有しており、アルカリまたは、硫酸塩など中性以外の刺激作用によつて水硬性を徐々に、経年的に発揮する。

また、化学成分で示される塩基度の値（C a O+A l ₂0₃+M g O) / S i O ₂が、処理後の原灰の場合 1 . 3 5〜： L . 4 5位で、セメントに比べると 1. 0 0 %ほど塩基度が低い。

セメントと比べた場合、処理後の原灰の長所は、水蒸気や炭酸ガスによる反応がないので風化されて固結しないという点である。

さらに、処理後の原灰には、反応の激しいアルミナやマグネシウム、カルシウム分が大量に含有されており、その含有量は、セメント成分中における含有量に比べて多いので、反応速度が早く膨張係数が高くなるという特徴を有している。

また、一般にセメントがコンクリート化され、その構造物が破壊し易くなるのは、硫酸塩がコンクリート中の C a (OH) ₂と化合して、硫酸カルシウム C a S〇 ₄をつくり、更にアルミン酸三石灰水和物 3 C a O · A 1 ₂0₃. n H ₂0 と結合して、セメントバチルスになるためである。

本発明の処理後の焼却灰は、反応速度が早く、膨張係数が高いので、反応が初期に始まり、 C a (OH) ₂が早く生成され、硬化物中に C a (OH) ₂が少なく C ₃ Aも少なくなるため、構造物の抵抗性は大となる。

これらの性質から、セメントと併用することで固化に必要な気泡能力と、分散能力に優れ、流動性があり、粘性度の強い土質を砂質に化学変化させることも出来る。

更に、地盤改良など透水性に優れ、強度の維持が出来ることに特性がある。

次に本発明の方法の実施に用いる装置について説明する。

本発明にかかる装置は、焼却灰などの原灰に含まれる水分を、熱風により脱水乾燥処理を行うとともに、原灰中に含まれる未燃分を同時に高温で完全燃焼させるための脱水乾燥処理装置と、

脱水乾燥された焼却灰などの原灰中に混入している鉄類を磁石により磁着して原灰から選別し、さらに振動ふるいにかけて原灰中に含まれているガラス類および粗大不純物を選別、選別されたガラス類を、ふるいにかけた後の原灰に混入するために粉砕する、破砕 · 選別を行うための破砕 ·選別装置と、

破砕 ·選別後の焼却灰などの原灰に、慣性力 5 Gがかかる力をかけて原灰の粒径を所定の粒径以下にするとともに、次の還元処理工程における塩素やその他の不純物原子の遊離を促進する破砕処理装置と、

破砕処理後の焼却灰などの原灰に P t を加え、原灰中に含まれている金属類や P t を触媒として、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下で、所定温度、所定時間処理し、原灰中に含まれている有害物質を還元処理するための還元反応処理装置と、

還元反応処理後の焼却灰などの原灰中に含まれる金属類を、無害な化合物に変換する安定化処理装置と、

脱水乾燥、還元反応処理、および、安定化処理時に生ずる排煙中に含まれる有害物質を触媒などを利用して無害化処理するための排煙処理装置とを備えている。

この装置を用いることで、焼却灰などの原灰に含まれているダイォキシン類などの有害物質は、還元処理により無害化され、金属類は、安定化処理により無害化され、また、排出ガス中に含まれる有害物質は排煙処理装置により無害化される。よって、本発明にかかる装置を利用して処理した焼却灰を、従来の焼却灰のように埋め立て処理してもなんら土壌を汚染することがない。

また、本発明にかかる装置を利用して処理した焼却灰は、コンクリートなどの骨材として再び資源として利用することができる。

なお、これら各装置は単独で設置されている構成に限定されるものではなく、焼却灰の処理量を増やすために同一の装置を複数台並列に備えた構成であつても良い。

く実施例 1 >

次に、実際に本発明にかかる方法を用いて、焼却灰の処理を行った結果を以下に示す。

焼却灰はストーカ炉方式の焼却場及び、流動床炉方式の焼却場より採取したものを用い、毎日の実証トン数、 30 tで、 3年間行った。

なお、焼却灰再資源化ブラントシステムの破砕 ·粉砕反応 · 還元反応 •安定化反応 ·排煙反応それぞれの設備の仕様、設定条件は以下の通りである。

( 1 ) 原灰受入れピット： 5 0 m ³

供給灰クレーン 1 3 t / h

受入れホッパー 1 0 m ³

フィーダ 1 5 t / h

( 2 ) 選別 ·破砕装置

振動篩（スクリーン 5 0 mm)

選別機（鉄分除外磁選機）

( 3 ) 乾燥設備 3 t / h X 2

乾燥温度 5 0 0 °C

処理時間 3 0分

添加剤（カルシウム系 3 % ) 酸素濃度約 6 %以下

(4) 粉砕装置

微粉末（微粒子）にして 5 Gの衝擊を与える。

リン鉱石を 0. 0 3 %添加して、リン化物若しくは硫化鉄を 0 0 3 %添加して硫化物をつくる。

(5 ) 還元反応処理装置

炉処理量： 3 t / h X2

反応温度： 5 0 0〜 4 0 0 °C

反応時間： 2 0〜 3 0分

酸性濃度： 3 0 ° /。以下

(6 ) 安定化反応処理装置

炉処理量 3 t / h X2

反応温度 2 0 0〜 3 0 0。C

反応時間 1 0分

(7) 製品ホッパー撹拌機： 30m³

(8 ) 排煙処理装置

総合排ガス処理を考慮し、ろ過式集塵器 (バグフィルタ）を使用。このろ過層はろ布の圧力損出を検知し、一定圧（6 0〜 1 5 O mmA g )に制御する。

<処理後の原灰中の有害物質量 >

焼却灰及び、飛灰の混合物である焼却残渣を、本設備で無害化した生成物（ニューハード）をセメント 20%混練し固化物として有害指定金属の溶出検査をした結果、表 1 に示すように基準値をクリアした。 <表 1 >

なお、溶出検査は、 p H= 4 と p H= 7の 2水準で行った。また、各計量対象の計量は、カドミウムについては J I S K 0 1 0 2 5 5 . 1に、鉛については、 J I S K 0 1 0 2 5 1 . 4に、六価クロムについては、 J I S K 0 1 0 2 6 5. 2. 1に、ヒ素については、 J I S K 0 1 0 2 6 1. 2に総水銀については、昭 4 6環告第 5 9号付表 1に、セレンについては、 J I S K 0 1 0 2 6 7. 2に、それぞれ準拠して行った。

また、焼却炉排ガス中のダイォキシン類の濃度を測定した結果を表 2 に示す。その結果、表 2に示すように、排ガス中の各ガス濃度は基準値以下であることが判明し、さらにダイォキシン類の濃度も ND 値（定量下限値）未満の値を示した。よって、本発明にかかる装置より排出される排ガス中に含まれる有害物質は基準値以下である。 <表 2 >

なお、各測定対象の濃度測定法は、ダイォキシン類濃度については、厚生省公示第 2 3 4号（ 1 9 9 7 ) 「ダイォキシン類の濃度の算出方法」に、ダスト濃度については、 J I S Z 8 8 0 8 ( 1 9 9 5 ) 「排ガス中のダスト濃度の測定法」に、窒素酸化物濃度については、 J I s K 0 1 0 4 ( 1 9 8 4 ) 「排ガス中の窒素酸化物分析方法」に、硫黄酸化物濃度については、 J I S K 0 1 0 3 ( 1 9 9 5 ) 「排ガス中の硫黄酸化物分析方法」に、塩化水素濃度については、 J I S K 0 1 0 7 ( 1 9 9 5 ) 「排ガス中の塩化水素分析方法」に、一酸化炭素濃度については、 J I S K 0 0 9 8 ( 1 9 8 8 ) 「排ガス中の一酸化炭素分析方法」にそれぞれ準拠して行った。産業上の利用可能性

請求の範囲第 1項に記載の発明によると、結晶格子中から原子を欠損させられて、活性化れた状態にある金属原子を含む焼却灰に、熱ェネルギーを加えて原子の熱振動を活発にし、結晶の中で原子が自由に動き回れる状態（拡散状態）を作り出すことができるので、結晶格子の歪みを解消するために、結晶格子中から新たな原子（ハロゲン原子など）が欠損することで、焼却灰中に含まれるダイォキシン類などの有害物質が無害化できる。

また、結晶格子の歪みを解消するために、容易に結晶中の空孔に原子が収まる際には原子の組み替えが起こることにより、焼却灰中に含まれる重金属類などが安定で無害な化合物へ変換される。

請求の範囲第 2項に記載の発明によると、焼却灰中に含まれている水分を除去できるので、湿潤して流動性の悪い焼却灰の流動性が良くなる。よって、脱水乾燥工程の次に来る粉砕 ·選別工程における選別、粉砕を容易に行うことができる。また、焼却灰中に含まれる未燃分を、酸素の存在下で高温により完全に燃焼させることができる。よって、未燃分からのダイォキシン類の発生を防止することができる。

また、請求の範囲第 3項に記載の発明によると、脱水乾燥された焼却灰などの原灰中に混入している釘などの鉄類を磁石により磁着して原灰から選別することができる。また、振動ふるいにかけて原灰中に含まれているガラス類おょぴ粗大不純物を選別でき、選別されたガラス類を粉砕処理することで、ふるいにかけた後の原灰に混入することができる。その結果、釘などの処理されづらい不純物を除去することができ、また、後工程である粉砕処理工程での、焼却灰の粉砕処理を容易にすることができる。

また、請求の範囲第 4項に記載の発明によると、破砕 ' 選別後の焼却灰などの原灰に、慣性力 5 Gかかる力をかけて所定の粒径以下にする。この原灰中には、後工程である還元処理工程で触媒となりうる金属類が含まれている。これらが、慣性力をかけて破砕処理をした結果、微細化され、触媒として活性化されるので、還元処理工程での反応を促進することができる。

また、請求の範囲第 5項に記載の発明によると、還元反応を不活性ガスを導入することで、低酸素条件下で行うことができる。その結果、酸素が媒介となる有害物質の生成を抑えることができる。

また、請求の範囲第 6項に記載の発明の装置を用いると、焼却灰に含まれる有害指定物質を還元反応処理装置により無害化する。さらに、原灰中に含まれる水溶性物質を化学的処理と、物理的処理を併用することで安定させ、不溶性物質（自然埋蔵鉱物資源）にしているので、処理後の原灰は将来にわたり、重金属類やダイォキシン類で環境を汚染することがない安全なものとなる。

さらに、処理後の原灰は土壌成分となり、ポルトランドセメント等との併用により、水和固化資材としても使用できる。

よって、最終処分場に埋め立てる必要がなく、新素材として再資化できること、即ち循環型社会の構成となる。

また、毎日排出されるごみの処理に、本発明の処理装置を用いると、高温溶融方式を用いた場合に比べ、 3分の 1の費用で済む。

Claims

請求の範囲

1 - 焼却灰の含水率を低減させる脱水乾燥工程と、

前記脱水乾燥工程で乾燥処理された焼却灰を粉砕処理する粉砕処理ェ程と、

前記粉砕処理工程で粉砕された焼却灰を、外気と絶縁された低酸素状態の空間で、一定温度及ぴ、一定時間維持して処理する工程とからなる焼却灰の無害化、再資源化のための処理方法において、

前記外気と絶縁された低酸素状態の空間で、一定温度及び、一定時間維持して処理する工程が、原子の拡散現象を利用して、焼却灰中の有害物質を無害化し、安定化すること

を特徴とする焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理方法。

2 . 前記脱水乾燥工程は、炉内温度を 5 0 0〜 7 0 0 °Cに加熱して行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理方法。

3 . 前記粉砕処理工程の前に、破砕 ·選別工程を設けたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理方法。

4 . 前記粉砕処理工程において、慣性力 5 Gがかかる衝撃を与えることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理方法。

5 . 外気と絶縁された低酸素状態の空間で、一定温度及び、一定時間維持して処理する工程は、還元反応処理工程と安定化処理工程とからなりこの還元反応処理工程は、酸素濃度が 3 %以下で還元反応処理を行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理方法。

6 . 請求の範囲第 1項の方法を実施するための装置であって、焼却灰に含まれる水分の脱水乾燥処理を行う脱水乾燥処理装置と、

脱水乾燥された焼却灰に含まれるガラス類を選別し、選別したガラス類を破砕する破砕選別装置と、

破砕選別後の焼却灰の微粉化と、焼却灰に含まれる原子の結晶格子內から原子を欠損させる破砕処理する粉碎処理装置と、

を備えたことを特徴とする焼却灰の原子を拡散により分解して無害化する処理装置。