(57)【要約】  【課題】  無機質産業廃棄物の混合物の小規模高能率の溶融処理炉を提供する。  【解決手段】  円筒密閉状の炉体と炉体中央の円筒状溶融室と溶融室内上部空間に配置された黒鉛製抵抗発熱体と溶融室上方に設けられた被処理材の出入孔と溶融室を非酸化性雰囲気とするガス導入孔と炉体を中心軸水平に上置して炉体を転動させる手段とから構成され、炉体を中心軸回りに揺動させつつ約２０００℃の放射加熱により被処理材を高能率で溶融処理する。常時溶融相を残存させるので能率だけでなく塊状難溶物も遅滞するが確実に処理される。【選択図】  図１
2020059007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質産業廃棄物の溶融処理炉であって、中心軸を水平にした円筒密閉状の炉体と、該炉体の中央部に耐火物壁によって形成された円筒状の溶融室と、該溶融室内の上部空間を水平貫通する黒鉛製抵抗発熱体と、該溶融室の中央上方に設けられ摺動弁を持つ被処理材の出入孔と、該溶融室を非酸化性雰囲気に制御する不活性ガスの導入孔と、該出入孔に適宜接続可能な被処理材ホッパーと、該炉体を上置して中心軸の回りに正転・反転して揺動させる揺動手段とから成ることを特徴とする産業廃棄物の溶融処理炉。
【請求項２】
下記６条件、
１）設定した溶融処理能率Ｐ（ｔ／ｈ）に対応して電源出力が８００ＰｋＷ以上、１２００ＰｋＷ以下、
２）設定した電源出力に対応してそれぞれ、溶融室の表面積が０．００４ｍ2／ｋＷ以上、０．０１４ｍ2／ｋＷ以下、抵抗発熱体の表面積が０．００１ｍ2／ｋＷ以上、０．００２ｍ2／ｋＷ以下、
３）溶融室のアスペクト比（＝円筒高さ／直径）が０．５以上２以下、
４）実効炉容（ｍ3）が溶融室容積の１／２、
５）揺動範囲が出入孔を頂点として前後８０゜以内、
６）炉壁作業面の耐火物の材質がアルミナ又は黒鉛、
のどれか一つ以上を適用したことを特徴とする請求項１に記載した産業廃棄物の溶融処理炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機質の産業廃棄物を溶融処理して無害化する装置に関している。
【０００２】
廃棄石綿・スラグ・金属ドロス・スラッジ・焼却灰・溶接廃材・耐火物屑・金属屑・乾燥汚泥・廃棄断熱材等々の粉状・粒状・塊状等の無機質産業廃棄物は各所で発生する。投棄埋め立て処理は問題であり、Ｆ，Ｃｒ等の地下水への溶出が規制強化されつつある。
廃棄石綿やスラグのように廃棄物が単一種で量がまとまる場合には専用設備により処理は比較的容易だが、中小工場のように種々の廃棄物が混在する場合や量が半端の場合には対処困難である。
【０００３】
溶融処理は無害化と場合により資材化への手堅い策である。溶融処理においても金属イオンの溶出が問題となることがあるとの指摘もあるが溶融組成を調整してガラス化（非晶質）まで持ち込めば解決される。問題は設備費や処理費に難点があることである。
本発明は混在する各種廃棄物を比較的小規模且つ無難な費用で処理可能な経済的な装置の提供を目的とする。
【０００４】
溶融処理に関する事例を検討する。
先行例１；  特許文献１には、大量の廃棄石綿を溶融処理するに際して熱回収に工夫を凝らした方法が開示されている。専用的であり経済的であるが熱源としてバーナーを使用しているので融点の高い難溶性廃棄物には温度不足であり、また大量の排ガス処理も不可欠であることから小規模処理には向かない。
【０００５】
先行例２；  特許文献２には、同様に廃棄石綿の溶融処理に対してアーク炉状のプラズマ溶融炉が開示されている。それによるとプラズマトーチを備えた溶融室に連通管を介して出湯室を附設し、オーバーフローにより出湯する。難溶材の溶融も可能となる。
無機質産業廃棄物の溶融処理の基本的問題は、多くの場合高温を要すること、溶融の進行が遅いことである。当低能率には低伝熱性と低混合性が関わる。混合性は伝熱だけでなく被処理材間の化学反応の促進にも関わる。
低伝熱性は本来の低熱伝導率と形状がバラバラで嵩密度が小さいことに起因する。低混合性は溶融物の粘性が大きいこと、製鋼反応のように攪乱を伴う反応が全く随伴しないことに起因する。
当該文献で奇妙なことは図面にはプラズマトーチの対極の描写が無い。火点がトーチ尖端だけになって溶融が進行しにくい。他方出湯室には固着を防止する誘導加熱又は発熱体を附設すると記述され現場的問題に対処しているが溶融能率の低さは避けられない。
【０００６】
先行例３；  特許文献３には、同様に直流アーク炉によって溶融処理する方法が開示されている。それによると鉄くずを補助材にしてまず炉底電極周辺に溶鋼プールを形成し、被処理材と広い面積で接触させ溶融を促進する。溶鋼の沸騰攪拌が随伴するとさらに促進される。被処理材の溶融相が形成されると後続の被処理材の溶融は一層促進される。本方法により能率問題は解決される。
直流でなくても既存の交流アーク炉においても残湯方式（常時溶鋼の一部を残存させておく操業方法）を採用すれば被処理材を能率良く溶融することができる。集塵も含めて設備の新設は不要となる。大量処理に有利である。現に医療廃棄物は当方法で経済的に処理されている。
【０００７】
先行例４；  特許文献４には、小規模の溶融処理装置が開示されている。それによると高周波加熱コイルの内側に導電性炉壁（黒鉛質）を構成し、高温壁内で廃棄物を溶融する。これはＣｕの高周波るつぼ溶解とほぼ同等である。溶融処理の低能率に対処するため誘導炉を直列２段に構成している。能率の倍増は期待できるが、攪拌が無いので本来の低能率性が改善されるわけではない。コスト面で電力源単位、黒鉛製耐火物の他、設備費用上の問題が残る。また廃棄物によっては黒鉛質の炉壁と化学反応する場合がある。その場合、炉壁の耐久に問題が生ずる。
【０００８】
参考例１；  特許文献５には産業廃棄物の溶融処理ではないが鋼の連続鋳造においてタンディシュ内の溶鋼を加熱する方法が開示されている。それによるとタンディシュを気密性に構成して非酸化性雰囲気とし、溶鋼上方に約２０００℃の黒鉛製抵抗発熱体を配置し、スラグを介して溶鋼を加熱する。ガスバブリングを適用してスラグを攪拌し、伝熱を促進していて参考にしたい事例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】公開特許公報２００８−２７５１８０
【特許文献２】公開特許公報２００８−２４９２２０
【特許文献３】公開特許公報２００６−１１２６６７
【特許文献４】公開特許公報２００６−１１２６６７
【特許文献５】特許第５６９００１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願発明は雑多な無機質産業廃棄物を溶融処理して無害化を図ることを目的とする。
廃棄石綿の大量処理に熱源をバーナーとする例では高融点の廃棄物に対処しにくい。
プラズマを熱源とする例では温度は確保できても溶融物の低伝熱性と低流動性が溶融能率を阻害するうえ設備費の問題がある。
アーク炉を使用し溶鋼上で溶融する場合には温度だけでなく能率も解決されるが新設は設備費に、既存工場で処理するには費用や協力工場の確保に問題がある。
本願発明は種々の無機質廃棄物が混合していても、また量的にはまとまらなく比較的小規模であっても経済的に処理することが可能な装置、具体的には、１）１６００℃を超える難溶材であっても、２）能率良く溶融し、３）設備費・操業費に受容できそうな装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
課題解決のため、１）熱源として高温の抵抗発熱体を採用し、２）加熱効率向上のため密閉性の炉体とし、３）低伝熱性の克服のため炉体転動の３手段を組み合わせた。
第１の発明は、無機質産業廃棄物の溶融処理炉であって、中心軸を水平にした円筒密閉状の炉体と、該炉体の中央部に耐火物壁によって形成された円筒状の溶融室と、該溶融室内の上部空間を水平貫通する黒鉛製抵抗発熱体と、該溶融室の中央上方に設けられ摺動弁を持つ被処理材の出入孔と、該溶融室を非酸化性雰囲気に制御する不活性ガスの導入孔と、該出入孔に適宜接続可能な被処理材ホッパーと、該炉体を上置して中心軸の回りに正転・反転して揺動させる揺動手段とから成ることを特徴とする産業廃棄物の溶融処理炉である。
【００１２】
第２の発明は、下記６条件、
１）処理能率Ｐ（ｔ／ｈ）に対応して電源出力が８００ＰｋＷ以上、１２００ＰｋＷ以下、
２）電源出力に対応してそれぞれ、溶融室の表面積が０．００４ｍ2／ｋＷ以上、０．０１４ｍ2／ｋＷ以下であり、抵抗発熱体の表面積が０．００１ｍ2／ｋＷ以上、０．００２
ｍ2／ｋＷ以下、
３）溶融室のアスペクト比（＝円筒高さ／直径）が０．５以上、２．０以下、
４）実効炉容（ｍ3）が溶融室容積の１／２、
５）揺動範囲が出入孔を頂点として前後８０゜以内、
６）炉壁作業面の耐火物の材質がアルミナ又は黒鉛、
のどれか一つ以上を採用したことを特徴とする第１発明に記載した産業廃棄物の溶融処理炉である。
【００１３】
ここで述語の定義として、
『適宜接続可能な』とは、通常ホッパーは炉体と分離して固定され、被処理材装入時には出入孔を頂部にした位置で炉体を固定し、摺動弁を開いた時点でホッパーの出口が該出入孔に接続することができると言う意味である。
『密閉状炉体』とは、溶融室が耐火物により閉じられ、且つ雰囲気制御に必要な機密性を持つことを意味する。
『実効炉容』とは、溶融相の安定収容容積である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の産業廃棄物の溶湯処理炉は熱源を高温（１８００〜２０００℃）の抵抗発熱体としており、且つ溶融室を密閉状・気密性としているので熱損が少なく、融点の高い難溶物をも溶融処理することができる。
【００１５】
被処理材は溶融室に充填されると発熱体を取り囲み、通電発熱により効率的に溶融が始まる。一部が溶融すると揺動に伴う流動により周辺の未溶融部の溶融を促進し、処理能率が強化される。
【００１６】
炉体及び電気設備も簡素低廉であり、消耗品の黒鉛製発熱体は必要最小の寸法であり、且つ雰囲気制御によって消耗が抑制され、発煙が生ずる被処理材に対しても排気部が１点に集中して処理が容易であり、消費エネルギーも気密性故に損失が少なく設備費・処理費とも大きな負担が無い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の溶融処理炉の中央垂直縦断面を示す。
【図２】本発明の溶融処理炉の中央垂直横断面を示す。
【図３】本発明の溶融処理炉の炉内状況と炉体の揺動を示す。
【図４】発熱体の放射による炉壁の昇温の状態を示す。
【図５】発熱体の表面温度と放射エネルギー密度の関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１、図２に従って本発明の溶融処理炉の構造を説明する。
炉体１は中心軸ｃｃ’を水平にした円筒密閉状の形状であって、全面同一厚さの耐火物壁２により内側中央部に円筒状溶融室３が形成される。該溶融室３の上部空間には板状の黒鉛製抵抗発熱体４が水平貫通して炉壁に固定される。該発熱体４は片端に設けられた正負の電極５を介して電源６から通電され、ジュール熱加熱の熱源となる。
炉体１の中央頂部には被処理材である無機質の産業廃棄物を装入し、且つ溶融後排出にも共用される出入孔７が設けらる。該出入孔７の外端には摺動弁８があり出入時以外は閉鎖されている。
該炉体１には溶融室３内を非酸化性雰囲気とするための不活性ガス導入孔９、対面にはガス排出孔１０がそれぞれ設けられる。非酸化性雰囲気は黒鉛製発熱体の酸化消耗を防止する。ガス排出孔１０は、場合により不都合なガスが発生する場合に備えて分散して漏出するのを防ぎ１カ所から確実に吸引処理する。
【００１９】
炉体１は同軸の２個のローラーを平行２本に配置した転動ローラー１１から成る揺動機構に上置される。該ローラー１１が同一方向に回転すると炉体１が中心軸の回りに転動するが所定角度内で正転・逆転することにより炉体１を揺動することができる。
出入孔７の上部には炉体１と分離して被処理材を貯蔵するホッパー１２が設けられる。被処理材を装入する場合には出入孔７を頂点（０時の位置）に固定し、摺動弁８を開き、ホッパー１２の下端のフード部（図示せず）を摺動弁７に密接させて気密性を維持しつつ該ホッパーの排出弁（図示せず）を開として落下装入する。
【００２０】
図３は処理中の揺動と炉内状況を示す。作業はまず炉壁を約１時間かけて約１５００℃近辺まで予熱した後被処理材を初回装入する。被処理材は粉状、砂状、土状、塊状、金属屑等の混入物であり、被処理材３１（図３中の粗点面）は落下して出入孔下方に充填され、発熱体３０は埋没状態になる。通電と併行して炉体を左右に揺動させる。発熱体３０に接触している部位では急速に溶融し流下する。溶融が進み底部に溶融相３２（図中円弧型の細点面）が形成され、揺動により溶融相が流動し溶融を促進させる。揺動範囲は頂点Ｏを基準にして、左Ｌ点右Ｒ点まで８０゜以内（時計で９：３０〜２：３０）である。該制限は溶融相３２が出入孔に流入・固着するのを防止するためである。
発熱体を炉壁に固定する理由は、未溶融の被処理材と発熱体とが一体となって揺動し、発熱体に曲げモーメントが作用しない、折損させないためである。
【００２１】
充填された非処理材は空隙が多いので溶融しても溶融室下半分には満たない。適宜追加装入する。溶融相が中心軸近辺まで成長すると、これが実効炉容であるが、炉体を８時の位置Ｔ点に傾動して溶融相を出湯する。その際全量出湯せず約１／３量を残す。当残湯は以後装入される被処理材の溶融を促進させる機能を持つ。塊状難溶物は容易には溶融しない。先行する低融点の被処理材と化学反応しつつ融点低下する。出湯時に未溶融であってもかまわない。遅れて溶融する。操業の終了時には炉体１を６時の位置（Ｂ点）に傾動し、全量排出する。
【００２２】
揺動の意義について説明する。種々の回転攪拌方法において垂直軸回転では渦が形成され混合性が大きいように見えるが水模型でインクを滴下すると供回りのため意外に混合しないことが解る。本発明の水平軸回転では溶融相はまず壁面に沿ってかき上げられ表面を流れ落ちる。その際粘性が効果的に作用し表面では落下、内部ではせん断ずれが生じる。反転は別の混合を誘発する。炉底には溶融金属が堆積してくるがスラグとの密度差に起因して炉底部の攪拌を補助する。周速と停止時間の適正化により混合性を大きくすることができる。
【００２３】
電源出力について説明する。想定した処理総量（ｔ／月）や処理能率（ｔ／ｈ）に従って必要出力が概算される。金属溶解炉ではどの機種についても完成度が高く、処理能率（ｔ／ｈ）・出力（ｋＷ）・炉容（ｍ3）・処理時間（ｈ／回）等間の関係が定量化されている。雑多な産業廃棄物相手では知見が不十分で計算ずく設計は困難であり、新たな解析と組立方法が必要となる。
熱源をジュール熱とし、気密性・断熱性の良い炉体ではエネルギー効率ｅ（＝理論必要電力量／消費電力量）は６５〜８５％が得られる。間欠操業を想定すると当該効率ｅに効率約８０％を乗じなければならない。５０〜７０％と見なすのが妥当であろう。
被処理材の溶融処理温度は確定できないが１５５０℃と想定して、該温度のスラグ状溶融物の含熱量は約４５０（kcal/kg）である。効率６０％として必要熱量は７５０，０００（kcal/t）、必要電力は１（ｔ／ｈ）当たり８７０（kW/(t/h))と概算される。当値を基に８００から１２００ｋＷが実用範囲と想定される。
【００２４】
既述のように無機質産業廃棄物は伝熱性が小さく、抵抗発熱体の放射加熱では電源出力をむやみに上げても溶融能率が追随するわけではない。炉壁や被処理材の表面のみが過剰加熱されるだけである。律速過程は攪拌、実際には揺動による流動にある。従って流動があると言う前提に立てば前記必要電力は妥当な値とされる。
【００２５】
必要電力が判明すると炉壁と発熱体の表面温度が問題となる。炉壁が受ける表面電力密度（ｋＷ／ｍ2、熱流束と同一）が大きいほど被処理材の溶融を促進するが他方で炉壁温度が過剰となって溶融物との化学反応も加わり耐久性が急速に低下する。炉壁温度は高耐火性耐火物でも１７００℃以下に維持しなければならない。そのためには炉室表面積を適切に設定する必要が生ずる。
【００２６】
図４は放射を受けた炉壁のエネルギー密度と炉壁の昇温の関係を示す。耐火物の物性値が大きく影響するがアルミナの場合、図からエネルギー密度７０ｋＷ／ｍ2において、表面温度が１５００℃に達するのに８０分を要する。当値では耐火物は十分耐える。他方被処理材の溶融は生ずるが能率は期待できない。従って当値を必要電力密度の下限とし、上限は当値の３倍の２１０ｋＷ／ｍ２と設定するのが無難とされる。
設定された電力に対応して炉室表面積の適正範囲は逆数をとって０．００５ｍ2／ｋＷ以上、０．０１４ｍ2／ｋＷ以下である。
図４の当非定常熱伝導の問題を明らかにするに当たって、炉壁を熱流方向に細分化し、差分方程式を適用して解析した。当計算方法は種々の実態と比較して十分な近似性が得られている。
【００２７】
発熱体の温度は投入電力と放射エネルギーの均衡によって定まる。放射エネルギーは絶対温度と放射率によって定まるが炉内では対象物からの反放射があって差し引き分が実効放射エネルギーとなる。実効分が被処理材分と炉壁面に分配される。炉壁分は揺動により被処理材と耐火物への熱伝導に分配される。投入電力が一定であると炉内へ放出されるエネルギーは同一であるが発熱体の表面積が小さいと発熱体の温度が例えば２２００℃以上に上昇する。この場合炉壁の発熱体に近い部分が過熱され易く耐久に不都合である。他方発熱体の表面積が過大であると過熱を防ぐことはできるが発熱体コストに不利となる。適正な面積が存在する。
【００２８】
図５はある炉温における発熱体の温度と発熱体の発する熱流束の関係を示す。図から炉温及び被処理材温度が１５００℃において、発熱体温度を１８００℃から２０００℃の範囲に制御しようとするなら、発熱体の熱流束は５００ｋＷ／ｍ2 以上１０００ｋＷ／ｍ2 以下にしなければならないことが解る。発熱体表面積は逆数をとって、０．００１
ｍ2／ｋＷ以上、０．００２ｍ2／ｋＷ以下としなければならない。
上記関係式は伝熱理論に基づい解析した結果であり、放射率は発熱体は０．９５，炉内は０．７とした。
【００２９】
溶融室の形状について説明する。比較的小規模であること、雰囲気制御のため気密性構造であることから装入物を外部からつつき回すことができない。装入物は落下状態のまま加熱される。
被処理材は溶融室全域に充満されることが望ましい。そのためには溶融室の円筒のアスペクト比（＝円筒高さ／直径）は１前後が良い。２以上では長胴になり両側部近辺には被処理材が回りにくい。最大出力で加熱を開始すると当該部の発熱体と炉壁が加熱過剰になる。０．５以下では短胴になって充満性には都合良いが、発熱体の必要表面積に対して長さが不足する。なぜなら発熱体の両端部には断面積を大きくした発熱抑制部が設けられるからである。
【００３０】
溶融室の実効容量は円筒の下半分とする。溶融液面が中心軸を超えると、
１）発熱体が浸漬して浸食されたりスラグに導電性がある場合回路が不安定になり、
２）揺動に際してスラグの一部が出入孔に流入し、固着して出湯を阻害する。
実効容量に達した時点で部分出湯するのが望ましい。
【００３１】
種々の廃棄物が混入する廃棄物の溶融処理には使用する耐火物が問題となる。
フッ化物等ハロゲンが混入していると流動性と反応性が大きくなり通常（酸性・塩基性）の耐火物は溶蝕され易い。
酸化鉄の含有が多いと黒鉛質耐火物は耐熱に有利でも使用することはできない。他に溶融すると導電性が生ずるので発熱体に接すると回路の部分短絡が生ずる。
本発明では非酸化性雰囲気であるから炭化珪素質耐火物は劣化し易い。
廃棄物中にＣと反応し易い物質が無いなら黒鉛質耐火物がよい。そうでない場合は純度の高いアルミナが無難である。酸性にも塩基性にも耐える。
対象の被処理材に応じて耐火物の選定だけでなく、耐久に有効な被処理材への添加物も考慮すべきである。
【００３２】
溶融処理を適用しても溶出試験においてイオンの溶出があり得る。スラグの溶出試験において塩基度の影響が解明されている。問題の場合は珪砂やガラス屑を添加して塩基度を１前後以下に誘導する。溶融物はガラス質（非晶質）になって溶出が抑制される。
【００３３】
本発明の新規性、進歩性についてまとめる。炉体揺動はロ−タリーキルンやローリングキルンに見られるように公知公用の粒体の加熱を主とする反応促進手段であり対象は固体である。溶鋼を装入して精錬に適用された例もあるが固体の、特に金属混在の無機質産業廃棄物のような難溶融物の『溶融』に適用した事例は見あたらない。
半溶融状態や固液混合状態の揺動は従来と異なり、金属の分離だけでなく伝熱促進と化学反応促進による均質化の２機能を持つ。
黒鉛製高温抵抗発熱体も公知である。従来の諸方法では被加熱材と離反して放射過熱するが本発明では被処理材中に埋没状態から加熱し伝熱性が大きい。
従来の揺動炉体においては被処理材の出入孔は円筒両端部である。本発明では胴の臍部１点に絞り密閉性の強化を図っている。密閉式の炉（例；箱形電気加熱炉、真空溶解炉）では作業は回分式となって能率やエネルギー効率に不利となる。本発明では装入と排出は間欠回分式となるが密閉式においても溶融プロセス自体は残湯方式により半連続式になっていて上記問題が改善される。
以上新規の構造を持つ溶融処理炉に対して、伝熱の理論と実際、溶解・溶融の知見を駆使して経済的な設計指針を明らかにした。
【実施例】
【００３４】
処理能率Ｐが０．１ｔ／ｈの比較的小型の処理炉を設計する場合の要点を整理する。
処理能率；        １００ｋｇ／ｈ
電源出力；        １００ｋＷ
溶融室表面積；    １．０ｍ2
溶融室寸法；      ４５０ｍｍΦ×５００ｍｍＬ
アスペクト比；    １．１
炉体寸法；        １０００ｍｍΦ×１１００ｍｍＬ
発熱体表面積；    ０．１ｍ2
発熱体寸法；      １００ｍｍＷ×５００ｍｍＬ
揺動角；          ±７５゜
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は種々の無機質産業廃棄物の溶融処理・ガラス化による無害化に有効である。
【符号の説明】
【００３６】
１；炉体    ２；耐火物壁    ３；溶融室    ４；抵抗発熱体    ５；電極    ６；電源    ７；出入孔    ８；摺動弁    ９；不活性ガス導入孔    １０；ガス排出孔    １１；転動ローラー    １２；ホッパー    ３０；抵抗発熱体    ３１；被処理材    ３２；溶融相
【図１】
2020059007.tif 000003
【図２】
2020059007.tif 000004
【図３】
2020059007.tif 000005
【図４】
2020059007.tif 000006
【図５】
2020059007.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月1日(2019.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高融点の無機質を含み、粉状・砂状・塊状の無機質産業廃棄物の溶融処理方法であって、中心軸を水平にした円筒密閉状の炉体と、該炉体の中央部に耐火物壁によって形成された円筒状の溶融室と、該溶融室内の上部空間を水平貫通する黒鉛製抵抗発熱体と、該溶融室の中央上方に設けられ摺動弁を持つ被処理材の出入孔と、該溶融室を非酸化性雰囲気に制御する不活性ガスの導入孔と、該炉体を上置して中心軸の回りに揺動させる手段とから成る溶融炉において、被処理材を前記溶融室に装入し、前記黒鉛製発熱体を埋没させ、通電発熱と前記出入孔が左右８０°を超えない正転・停止・反転から成る揺動を併行させて、溶融落下と流動により溶融相の形成を促進し、装入と溶融を反復して溶融相が中心軸まで成長すると炉体を傾動して部分排出することを特徴とする無機質産業廃棄物の溶融処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載した無機質産業廃棄物の溶融処理方法を実施する溶融処理炉であって、
中心軸を水平にした円筒密閉状の炉体と、該炉体の中央部に耐火物壁によって形成された円筒状の溶融室と、該溶融室内の上部空間を水平貫通する黒鉛製抵抗発熱体と、該溶融室の中央上方に設けられ摺動弁を持つ被処理材の出入孔と、該溶融室を非酸化性雰囲気に制御する不活性ガスの導入孔と、該炉体を上置して中心軸の回りに揺動させる手段とから成る溶融炉において、
下記４条件、
１）設定した溶融処理能率Ｐ（ｔ／ｈ）に対応して電源出力が８００ＰｋＷ以上、１２００ＰｋＷ以下、
２）設定した電源出力に対応してそれぞれ、溶融室の表面積が０．００４ｍ2／ｋＷ以上、０．０１４ｍ2／ｋＷ以下、抵抗発熱体の表面積が０．００１ｍ2／ｋＷ以上、０．００２ｍ2／ｋＷ以下、
３）溶融室のアスペクト比（＝円筒高さ／直径）が０．５以上２以下、
４）実効炉容（ｍ3）が溶融室容積の１／２、
のどれか一つ以上を組み込んだことを特徴とする無機質産業廃棄物の溶融処理炉。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
第２の発明は、下記６条件、
１）処理能率Ｐ（ｔ／ｈ）に対応して電源出力が８００ＰｋＷ以上、１２００ＰｋＷ以下、
２）電源出力に対応してそれぞれ、溶融室の表面積が０．００４ｍ2／ｋＷ以上、０．０１４ｍ2／ｋＷ以下であり、抵抗発熱体の表面積が０．００１ｍ2／ｋＷ以上、０．００２
ｍ2／ｋＷ以下、
３）溶融室のアスペクト比（＝円筒高さ／直径）が０．５以上、２．０以下、
４）実効炉容（ｍ3）が溶融室容積の１／２、
５）揺動範囲が出入孔を頂点として前後８０゜以内、
６）炉壁作業面の耐火物の材質がアルミナ又は黒鉛、
のどれか一つ以上を採用したことを特徴とする第１発明に記載した産業廃棄物の溶融処理炉である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図１、図２に従って本発明の溶融処理炉の構造を説明する。
炉体１は中心軸ｃｃ’を水平にした円筒密閉状の形状であって、全面同一厚さの耐火物壁２により内側中央部に円筒状溶融室３が形成される。該溶融室３の上部空間には板状の黒鉛製抵抗発熱体４が水平貫通して炉壁に固定される。該発熱体４は片端に設けられた正負の電極５を介して電源６から通電され、ジュール熱加熱の熱源となる。
炉体１の中央頂部には被処理材である無機質の産業廃棄物を装入し、且つ溶融後排出にも共用される出入孔７が設けられる。該出入孔７の外端には摺動弁８があり出入時以外は閉鎖されている。
該炉体１には溶融室３内を非酸化性雰囲気とするための不活性ガス導入孔９、対面にはガス排出孔１０がそれぞれ設けられる。非酸化性雰囲気は黒鉛製発熱体の酸化消耗を防止する。ガス排出孔１０は、場合により不都合なガスが発生する場合に備えて分散して漏出するのを防ぎ１カ所から確実に吸引処理する。
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月22日(2019.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高融点の無機質を含み、粉状・砂状・塊状の無機質産業廃棄物の溶融処理方法であって、中心軸を水平にした円筒密閉状の炉体と、該炉体の中央部に耐火物壁によって形成された円筒状の溶融室と、該溶融室内の上部空間を水平貫通する黒鉛製抵抗発熱体と、該溶融室の中央上方に設けられ摺動弁を持つ被処理材の出入孔と、該溶融室を非酸化性雰囲気に制御する不活性ガスの導入孔と、該炉体を上置して中心軸の回りに揺動させる手段とから成る溶融炉において、被処理材を前記溶融室に装入し、前記黒鉛製発熱体を埋没させ、通電発熱と前記出入孔が左右８０°を超えない正転・停止・反転から成る揺動を併行させて、溶融落下と流動により溶融相の形成を促進し、装入と溶融を反復して溶融相が中心軸まで成長すると炉体を傾動して部分排出することを特徴とする無機質産業廃棄物の溶融処理方法。