(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛を含有する焼却灰を加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製造する方法であって、前記加熱処理において前記焼却灰を８００℃以上に加熱することとし、加熱処理前の焼却灰中のＣａ含有率（ＣａＯ換算質量）とＳｉ含有率（ＳｉＯ2 換算質量）を分析し、前記分析値からＣａＯ／ＳｉＯ2質量比を求め、前記ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比および目標とする鉛溶出量とに応じて、前記加熱処理の温度と時間の少なくとも一方を決定することを特徴とする鉛の安定化された焼却灰の製造方法。
【請求項２】
鉛を含有する焼却灰にＳｉ含有物質を添加した後、加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製造する方法であって、前記加熱処理において前記焼却灰を８００℃以上に加熱することとし、Ｓｉ含有物質を添加後の焼却灰中のＣａ含有率（ＣａＯ換算質量）とＳｉ含有率（ＳｉＯ2 換算質量）を分析し、前記分析値からＣａＯ／ＳｉＯ2質量比を求め、前記ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比および目標とする鉛溶出量とに応じて、前記加熱処理の温度と時間の少なくとも一方を決定することを特徴とする鉛の安定化された焼却灰の製造方法。
【請求項３】
鉛を含有する焼却灰にＳｉ含有物質を添加した後、加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製造する方法であって、前記加熱処理において前記焼却灰を８００℃以上に加熱することとし、前記加熱処理温度および目標とする鉛溶出量とに応じて、Ｓｉ含有物質を添加後の焼却灰中のＣａ含有率（ＣａＯ換算質量）とＳｉ含有率（ＳｉＯ2 換算質量）を分析し、前記分析値から求めたＣａＯ／ＳｉＯ2質量比が所定の範囲内になるように添加するＳｉ含有物質添加量と前記加熱処理の時間の少なくとも一方を決定することを特徴とする鉛の安定化された焼却灰の製造方法。
【請求項４】
Ｓｉ含有物質添加後の焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比が１以下であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の鉛の安定化された焼却灰の製造方法。
【請求項５】
鉛を含有する被焼却物にＳｉ含有物質を添加して焼却した後、生成した焼却灰を加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製造する方法であって、前記加熱処理において前記焼却灰を８００℃以上に加熱することとし、加熱処理前の焼却灰中のＣａ含有率（ＣａＯ換算質量）とＳｉ含有率（ＳｉＯ2 換算質量）を分析し、前記分析値からＣａＯ／ＳｉＯ2質量比を求め、前記ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比および目標とする鉛溶出量とに応じて、前記加熱処理の温度と時間の少なくとも一方を決定することを特徴とする鉛の安定化された焼却灰の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛が安定化されてその溶出量が抑制された焼却灰の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物を焼却した際に発生する焼却残渣は、その殆どが埋め立て処分されている。しかし、近年、埋め立て処分場の確保が困難になり、埋め立て量を減少させることが要望されている。又、資源リサイクルの必要性が叫ばれるようになり、焼却残渣を有効利用する試みがなされている。
【０００３】
しかし、焼却残渣を埋め立て処分したり、資源として利用する場合には、その中に含まれる有害物質、特に重金属を除去する処理を行うか、又は重金属を安定化させる処理を行わなければならない。重金属を安定化させる処理方法としては、焼却残渣を溶融してスラグにする方法があるが、この方法は多量のエネルギーを必要とするという難点があるので、他の処理方法についても種々検討されている。これらの方法のうち、焼却残渣を高温に加熱する処理方法がある。
【０００４】
例えば、特開２０００−２７９９１９号公報には、焼却灰を低沸点の重金属を揮散させるに十分な温度（５００℃〜１３００℃）に加熱し、重金属を揮散させる処理を行う方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術には、次のような問題点がある。加熱して重金属を揮散させる方法においては、焼却灰中の重金属がすべて揮散してしまう訳ではなく、加熱処理後にも重金属が残留し、その重金属の溶出量が法令で定められた基準値以下になるとは限らない。事実、本発明者らの実験結果によれば、加熱処理後の焼却灰中の重金属、特に鉛の溶出量が基準値以下になっていないことが多い。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決し、鉛が安定化され、その溶出が安定的に抑制された焼却灰の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、単に、焼却灰を加熱処理しただけでは、鉛の溶出が抑制された焼却灰を得ることができない原因を調べるために、多数の都市ごみ焼却施設から排出される最近の焼却灰について実験を行った。
【０００８】
以下に、本発明者らが行った実験結果について説明する。
【０００９】
図２は焼却灰の加熱温度と鉛の溶出量の関係を示す図である。この図は鉛（Ｐｂ）の含有率が６００mg／kgで、Ｃａ（ＣａＯ換算質量）とＳｉ（ＳｉＯ2 換算質量）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比）が０．５の焼却灰を３０分間加熱したときのデータにより作成したものである。なお、以下の記述においては、Ｃａ（ＣａＯ換算質量）とＳｉ（ＳｉＯ2 換算質量）との比（ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比）をＣａＯ／ＳｉＯ2 比と記す。
【００１０】
図２によれば、６００℃付近からＰｂの溶出量の低下が始まるが、埋め立て処分の基準値（０．３ｍｇ／ｌ）を下回る焼却灰を得るためには、７５０℃以上に加熱する必要がある。又、有効利用可能の基準値（土壌環境基準（０．０１ｍｇ／ｌ））を下回る焼却灰を得るためには、９５０℃以上に加熱する必要がある。
【００１１】
図３はＣａＯ／ＳｉＯ2 比と鉛の溶出量の関係を加熱温度をパラメーターにして示した図である。このデータを得た実験においては、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が０．４９の焼却灰に生石灰又はシリカゲルを添加し、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が０．１３〜１．３５の試料を調製した。加熱温度は８５０℃、９５０℃、１０５０℃の３水準にし、加熱時間は３０分間にした。
【００１２】
図３によれば、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が１の付近より大きい焼却灰を加熱しても、その焼却灰からは多量の鉛が溶出し、目的とする焼却灰は得られない。しかし、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が１の付近より小さい焼却灰を加熱すると、鉛の溶出量は大幅に低下する。埋め立て処分可能な焼却灰（鉛溶出量０．３ｍｇ／ｌ以下）、又は有効利用可能の焼却灰（鉛の溶出量０．０１ｍｇ／ｌ以下）を得ようとする場合、加熱時間を３０分以上にし、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比と加熱温度を表１に示すようにすればよい。
【００１３】
【表１】
0003697479.tif 000002
【００１４】
図４は加熱時間と鉛の溶出量の関係を加熱温度をパラメーターにして示した図である。このデータを得た実験においては、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が０．４９の焼却灰を試料とし、３０分〜１２０分の加熱処理をした。加熱は８５０℃、９５０℃、１０５０℃の３水準で行った。
【００１５】
図４によれば、図３の実験（加熱時間３０分）では、鉛の溶出量が０．０１ｍｇ／ｌを下回る焼却灰が得られなかった８５０℃の加熱処理においても、加熱時間を長くするにしたがって鉛の溶出量が低下し、約１００分後には０．０１ｍｇ／ｌを下回る値まで低下している。
【００１６】
以上の結果より、焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 比、加熱温度、加熱時間を適宜設定することによって、目標とする鉛溶出量の焼却灰を得ることができることが判る。
【００１７】
例えば、できるだけ低い加熱温度で、目標とする鉛溶出量の焼却灰を得る条件の一例を挙げれば、鉛の溶出量が０．３ｍｇ／ｌを下回る焼却灰を得る場合には、焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 比を０．５以下、加熱温度８００℃以上、加熱時間３０分以上の条件で焼却灰を加熱すればよい。又、鉛の溶出量が０．０１ｍｇ／ｌを下回る焼却灰を得る場合には、焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 比を０．５以下、加熱温度８００℃以上、加熱時間９０分以上の条件で焼却灰を加熱すればよい。
【００１８】
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、次のような特徴を有する。
【００１９】
請求項１に係る発明は、鉛を含有する焼却灰を加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製造する方法であって、前記加熱処理において前記焼却灰を８００℃以上に加熱することとし、加熱処理前の焼却灰中のＣａ含有率（ＣａＯ換算質量）とＳｉ含有率（ＳｉＯ2 換算質量）を分析し、前記分析値からＣａＯ／ＳｉＯ2質量比を求め、前記ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比および目標とする鉛溶出量とに応じて、前記加熱処理の温度と時間の少なくとも一方を決定することを特徴としている。
【００２０】
請求項２に係る発明は、鉛を含有する焼却灰にＳｉ含有物質を添加した後、加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製造する方法であって、前記加熱処理において前記焼却灰を８００℃以上に加熱することとし、Ｓｉ含有物質を添加後の焼却灰中のＣａ含有率（ＣａＯ換算質量）とＳｉ含有率（ＳｉＯ2 換算質量）を分析し、前記分析値からＣａＯ／ＳｉＯ2質量比を求め、前記ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比および目標とする鉛溶出量とに応じて、前記加熱処理の温度と時間の少なくとも一方を決定することを特徴としている。
【００２１】
請求項３に係る発明は、鉛を含有する焼却灰にＳｉ含有物質を添加した後、加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製造する方法であって、前記加熱処理において前記焼却灰を８００℃以上に加熱することとし、前記加熱処理温度および目標とする鉛溶出量とに応じて、Ｓｉ含有物質を添加後の焼却灰中のＣａ含有率（ＣａＯ換算質量）とＳｉ含有率（ＳｉＯ2 換算質量）を分析し、前記分析値から求めたＣａＯ／ＳｉＯ2質量比が所定の範囲内になるように添加するＳｉ含有物質添加量と前記加熱処理の時間の少なくとも一方を決定することを特徴としている。
【００２２】
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に係る発明において、Ｓｉ含有物質添加後の焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比が１以下であることを特徴としている。
【００２３】
請求項５に係る発明は、鉛を含有する被焼却物にＳｉ含有物質を添加して焼却した後、生成した焼却灰を加熱処理して、鉛の安定化された焼却灰を製造する方法であって、前記加熱処理において前記焼却灰を８００℃以上に加熱することとし、加熱処理前の焼却灰中のＣａ含有率（ＣａＯ換算質量）とＳｉ含有率（ＳｉＯ2 換算質量）を分析し、前記分析値からＣａＯ／ＳｉＯ2質量比を求め、前記ＣａＯ／ＳｉＯ2 質量比および目標とする鉛溶出量とに応じて、前記加熱処理の温度と時間の少なくとも一方を決定することを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る実施の形態の一例を示す図である。図１において、１０は都市ごみを焼却する廃棄物焼却炉である。２０は廃棄物焼却炉１０から排出された焼却灰を加熱処理するロータリーキルン式の加熱炉である。２１は廃棄物焼却炉１０から排出された焼却灰にＳｉ含有物質を添加するＳｉ含有物質供給装置、２２は加熱炉２０へ装入される焼却灰から分析試料を採取する試料採取器である。
【００２５】
廃棄物焼却炉１０においては、廃棄物ホッパー１１から装入された廃棄物が焼却処理され、炉底部から焼却灰が排出される。この焼却灰は加熱炉２０へ装入され、所定の温度で加熱処理される。加熱処理に際しては、加熱処理前の焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 比および目標とする鉛溶出量とに応じて、加熱処理の温度と時間の少なくとも一方の処理条件を変更する。
【００２６】
このため、操業中に、加熱炉２０へ装入される焼却灰を試料採取器２２により所定時間毎に採取し、蛍光Ｘ線分析計などの急速分析装置により試料中のＣａとＳｉの含有率の分析を行い、この分析値からＣａＯ／ＳｉＯ2 比を求める。そして、求められたＣａＯ／ＳｉＯ2 比と目標とする鉛溶出量とに応じて、加熱処理の温度と時間の少なくとも一方の処理条件を変更する。
【００２７】
加熱温度と加熱時間を固定して処理を行う場合には、求められたＣａＯ／ＳｉＯ2 比が、焼却灰の処分方法や利用方法により決定される目標とする鉛の溶出量と加熱温度および加熱時間により定まる所定値以下になっているか、否かの判定を行い、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が上記所定値を超えている場合には、Ｓｉ含有物質供給装置２１から焼却灰にＳｉ含有物質を添加する。
【００２８】
又、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が、加熱温度を変更したり、加熱時間を長くすることによって、目標とする鉛の溶出量を下回る焼却灰が得られる範囲内の値である場合には、加熱温度と加熱時間の何れか、又は双方を変更する。そして、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比が小さく、目標とする鉛の溶出量を下回る焼却灰を得る条件として、操業実施中の加熱温度や加熱時間が十分の余裕を有している場合には、加熱温度を下げたり、或いは焼却灰の装入量を増やして加熱時間を短くすることができ、鉛が安定化された焼却灰を効率よく製造することができる。
【００２９】
なお、図１においては、焼却灰のＣａＯ／ＳｉＯ2 比を求めるための分析試料を加熱炉２０へ装入される前の焼却灰から採取しているが、装入前の焼却灰から採取しにくい状況にある場合には、加熱炉２０から排出された焼却灰から採取してもよい。通常、廃棄物焼却灰のＣａＯ／ＳｉＯ2 比は短時間に大幅に変動する成分ではない。このため、Ｓｉ含有物質の装入に際しては、過去の成分変動の実績に基づいて、加熱炉の滞留時間内の成分変動を考慮したＣａＯ／ＳｉＯ2比を設定し、そのＣａＯ／ＳｉＯ2 比にするためのＳｉ含有物質を装入する。
【００３０】
又、図１においては、Ｓｉ含有物質を加熱炉２０へ装入される焼却灰に添加しているが、Ｓｉ含有物質を廃棄物焼却炉１０へ装入してもよい。例えば、後燃焼火格子から焼却灰が落下する付近の上部の箇所１２に装入口を設け、ここからＳｉ含有物質を装入すれば、Ｓｉ含有物質が加熱されて加熱炉２０へ装入されるので、加熱熱量が節減される。
【００３１】
又、Ｓｉ含有物質を被焼却物である廃棄物と共に廃棄物ホッパー１１へ装入すれば、Ｓｉ含有物質が廃棄物や焼却灰と共に高温の炉内を通過して排出されるので、加熱炉２０における加熱時間を短くすることができる。
【００３２】
加熱炉へ装入される焼却灰に添加するＳｉ含有物質、廃棄物焼却炉へ装入するＳｉ含有物質、又は被焼却物に添加するＳｉ含有物質としては、珪藻土、ベントナイトなどのＳｉを含む鉱物が使用できることは当然であるが、カレット（ガラス屑）や陶磁器屑などのＳｉを含む廃棄物も使用することができる。
【００３３】
なお、本発明の加熱処理条件によって製造した焼却灰中の鉛化合物の形態を調べたところ、（Ｃａ，Ｐｂ）−Ｓｉ−Ｏの形態をなす結晶質の複合酸化物であることが判った。この複合酸化物は極めて安定な形態であり、それゆえに、本発明の方法により製造された焼却灰の鉛溶出量は、非常に小さいものになっていると推定される。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱炉へ装入される焼却灰中のＣａＯ／ＳｉＯ2 比を所定値以下にする操作、加熱温度を変更する操作、および加熱時間を変更する操作のうちの一つ以上の操作を行うので、従来の方法においては、目標とする鉛の溶出量を下回る焼却灰を得ることができなかった焼却灰であっても、鉛の溶出が安定的に抑制された目標品質の焼却灰を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の一例を示す図である。
【図２】焼却灰の加熱温度と鉛の溶出量の関係を示す図である。
【図３】ＣａＯ／ＳｉＯ2 比と鉛の溶出量の関係を示す図である。
【図４】加熱時間と鉛の溶出量の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  廃棄物焼却炉
１１  廃棄物ホッパー
１２  焼却灰が落下する付近上部の箇所
２０  加熱炉
２１  Ｓｉ含有物質供給装置
２２  試料採取器
【図１】
0003697479.tif 000003
【図２】
0003697479.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003697479.tif 000006