(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉から発生する飛灰及び／又は溶融炉から発生する溶融飛灰を、水と混合して機械的に灰表面をこすり合わせて連続洗浄、スラリー化した後、固液分離して塩類を水側に移行して除去し、固形分は、炭素源を投入し又は炉内の溶融スラグ層の上にカバリング層を形成させて炉内を還元雰囲気とした溶融炉で溶融して溶融固形物及び排ガスとし、該溶融炉の排ガス中に飛散するダストは捕集して、水と混合して機械的に灰表面をこすり合わせて連続洗浄、スラリー化した後、固液分離して塩類を水側に移行して除去すると共に重金属分の富化した固形分を得ることを特徴とする灰の処理方法。
【請求項２】
焼却炉から発生する飛灰及び／又は溶融炉から発生する溶融飛灰を、水と混合して機械的に灰表面をこすり合わせて連続洗浄、スラリー化した後、固液分離して塩類を水側に移行して除去し、固形分は、炭素源を投入し又は炉内の溶融スラグ層の上に灰のカバリング層を形成させて炉内を還元雰囲気とした溶融炉で溶融して溶融固形物及び排ガスとし、該溶融炉から発生する排ガス中のばいじんをバグフィルタで捕捉して重金属分の富化した固形分を得ると共に、該バグフィルタからの排ガスに中和剤を加えて集じん装置で捕捉することを特徴とする灰の処理方法。
【請求項３】
前記焼却炉から発生する飛灰は、一般廃棄物又は産業廃棄物の焼却炉から発生する飛灰であり、また、前記重金属分の富化した固形分は、非鉄精錬会社へ山元還元できる原料であることを特徴とする請求項１又は２記載の灰の処理方法。
【請求項４】
前記最初に水と混合して処理する飛灰又は溶融飛灰は、焼却炉又は溶融炉から発生する排ガスに中和剤を添加せずに集じん装置で捕集した飛灰であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の灰の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛灰の処理方法に係り、特に、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却炉から発生する飛灰、又は該飛灰を溶融する灰溶融炉、ガス化溶融炉から発生する溶融飛灰を処理する灰の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市ごみ、産業廃棄物は焼却処理され、それにより容積が焼却前に比べて１／２０〜１／３０に減容できるが、焼却処理で発生する飛灰は、重金属（特に、亜鉛、鉛、銅）を多く含む。そのため、その無害化対策として、▲１▼溶融固化、▲２▼焼成処理、▲３▼セメント固化、▲４▼薬剤処理、▲５▼酸、その他の溶媒抽出による方法、で処理することが法規制されている。
これらの処理のうち、溶融固化は、概ね１２００℃以上の高温条件下で焼却灰、飛灰を溶融固化するため、ダイオキシン類の分解と灰の状態から更に１／２程度の減容が図られ、溶融固化物はスラグとして建設資材等に有効利用でき、循環型社会形成に向けて適した技術といえる。
しかし、溶融時に発生する溶融飛灰中の重金属は、更に濃縮させ、無害化処理が必要となる。
現在、焼却炉で発生する飛灰と溶融炉で発生する溶融飛灰は、無害化処理後はほとんどのケースは、最終処分場で処分されている。前記飛灰及び溶融飛灰へは重金属は比較的多く移行するが、これを非鉄製練会社で山元還元を行うには濃度が低い。
【０００３】
表１に、一般廃棄物焼却炉の主灰と飛灰の成分組成の一例を示す。
【表１】
0003627923.tif 000002
【０００４】
また、溶融飛灰についての組成分布の一例を表２に示す。
【表２】
0003627923.tif 000003
山元還元のためには、重金属濃度が数十％程度あることが望ましいし、灰中の塩化物イオン濃度を下げないと、山元還元側の設備の腐蝕等の問題が生じる恐れがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑み、飛灰を溶融する溶融炉から排出する排ガス中の固形分の塩化物イオン濃度を下げ、重金属濃度を上げて非鉄製練会社で山元還元して回収できる灰の処理方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、焼却炉から発生する飛灰及び／又は溶融炉から発生する溶融飛灰を、水と混合して機械的に灰表面をこすり合わせて連続洗浄、スラリー化した後、固液分離して塩類を水側に移行して除去し、固形分は、炭素源を投入し又は炉内の溶融スラグ層の上にカバリング層を形成させて炉内を還元雰囲気とした溶融炉で溶融して溶融固形物及び排ガスとし、該溶融炉の排ガス中に飛散するダストは捕集して、水と混合して機械的に灰表面をこすり合わせて連続洗浄、スラリー化した後、固液分離して塩類を水側に移行して除去すると共に重金属分の富化した固形分を得ることを特徴とする灰の処理方法としたものである。
このときの洗浄は、単なる撹拌では十分塩類が水側に溶解せず、十分溶解させるには大量の水と多くの撹拌時間を要する。
このため、本発明ではスラリー化したものを機械的に灰表面をこすり合わせ、連続処理することで洗浄時間の短縮と水の節約をはかった。
【０００７】
また、本発明では、焼却炉から発生する飛灰及び／又は溶融炉から発生する溶融飛灰を、水と混合して機械的に灰表面をこすり合わせて連続洗浄、スラリー化した後、固液分離して塩類を水側に移行して除去し、固形分は、炭素源を投入し又は炉内の溶融スラグ層の上に灰のカバリング層を形成させて炉内を還元雰囲気とした溶融炉で溶融して溶融固形物及び排ガスとし、該溶融炉から発生する排ガス中のばいじんをバグフィルタで捕捉して重金属分の富化した固形分を得ると共に、該バグフィルタからの排ガスに中和剤を加えて集じん装置で捕捉することを特徴とする灰の処理方法としたものである。
前記灰の処理方法において、焼却炉から発生する飛灰は、一般廃棄物又は産業廃棄物の焼却炉から発生する飛灰であり、また重金属分の富化した固形分は、非鉄精錬会社へ山元還元できる原料であり、前記最初に水と混合して処理する飛灰又は溶融飛灰は、焼却炉又は溶融炉から発生する排ガス中のばいじんを中和剤を添加せずにバグフィルタで捕捉したものであり、該バグフィルタから排出する排ガスは、中和剤を加えてさらに集じん装置で浄化することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を詳細に説明する。
本発明では、焼却炉から発生する飛灰及び／又は溶融炉から発生する溶融飛灰を、水と混合して洗浄、スラリー化した後、固液分離を行って塩類を水側に移行させ、残った固形分のみを溶融の対象としている。
これにより、灰中の高濃度成分である塩化物イオン、アルカリ金属（ナトリウム、カリウム）を水に溶出すると共に、相対的に重金属濃度を上げることができる。
塩化物イオン濃度の減少は、溶融炉での溶融時の発生塩類によるダストの閉塞防止の点でも効果がある。アルカリ金属濃度の低減は、固形分を溶融する溶融炉の型式が電気抵抗炉の場合、溶融処理中にアルカリ金属塩が炉内の上部に形成され、これが電気伝導性が良いために安定運転に支障があるが、そのためにも好都合である。
【０００９】
次に、固液分離して残った固形分を溶融炉で溶融するが、溶融炉は、炭素源の投入や、炉内の溶融スラグ層の上に灰のカバリング層を形成させて、炉内を還元雰囲気として溶融するのが好ましい。
還元雰囲気では、高温に加熱すると還元され易くて、比較的沸点の低い亜鉛、鉛、カドミウム等は金属蒸気に変化して炉内に揮散し、炉を出た段階で酸化される。これはウェルツ法（ウェルツ法では還元剤としてコークスを用いている）にみられる還元揮発法として実績のある技術である。特に、スラリー洗浄によって塩化物イオンが多く除かれているため、固形分中の重金属が、塩化物になりにくくなり、塩素化による揮散推進という点ではスラリー洗浄では不利になるが、この還元雰囲気による重金属飛散はこの不利を補填するものである。
また、溶融炉は、構造上物理的飛散物量が少ない構造とし、溶融物は極力スラグ化することが好ましい。
【００１０】
溶融炉から発生するダストは、捕集してさらに水に混合して洗浄、スラリー化した後、固液分離して塩類を水側に移行させる。
これにより、灰中の塩化物イオン濃度をさらに低減させ、相対的に重金属濃度を上昇させることができる。
溶融方式や灰の性状により、バグフィルタ１段でかつ中和剤（消石灰等）の添加なしでも、バグフィルタ処理後の排ガス中の酸性物質（ＨＣｌ等）濃度を低くおさえられる場合に適している。
例えば、溶融炉が電気抵抗炉の場合、バグフィルタでばいじんを捕捉以降の排ガス中の酸性物質濃度がおさえられる傾向があり、こうした設備では本方式を採用し易い。
消石灰添加をしてしまうと、未反応分は水に溶解しにくく、洗浄しても固形分側に残ってしまう。
製錬会社側では鉛を分離する場合に、硫酸鉛で固形分として分離するケースが多く、未反応消石灰のカルシウムも硫酸カルシウムを形成するので、硫酸鉛との分離が難しくなり、好ましくない。
【００１１】
これらの一連の操作により、灰中の塩化物イオン濃度を低減できると共に、重金属濃度を数十％まで上昇でき、非鉄製練会社へ山元還元できる固形物を得ることができる。
また、灰を水を加えて洗浄、スラリー化するのは、塩類除去が目的であるため、固形分を溶融する際、溶融炉から発生する排ガス中のばいじんを１段目のバグフィルタで捕捉し、さらに、排出するガスに中和剤を加えて中和して集じん装置、例えば２段目のバグフィルタで浄化することで、灰のスラリー化洗浄の代用とすることができる。
【００１２】
次に、本発明を、図１及び図２に示す本発明のフロー構成図を用いて説明する。
図１において、焼却灰や溶融炉で発生した灰ａは、洗浄装置１で洗浄する。洗浄装置１の構造は、ロータ表面の突起物の回転とそれと逆方向にシェルを回転させることによって灰の表面付着物を除去し、塩類の水側への溶出を促す構造のものである。
この洗浄装置１で灰と水とが混ってスラリーｂとなり、脱水装置２に導入される。脱水装置２は、遠心分離機が一般的であり、固形分ｃと分離水ｄに分けられる。分離水ｄは、水処理装置６で凝集沈殿法等で浄化され、浄化後放流ｅされる。
固形分ｃは、乾燥装置３で乾燥後、溶融炉４で溶融される。溶融炉４から発生する排ガスｆは、集じん装置５にてばいじんｊを捕捉する。浄化した排ガスは、大気ｉに放出する。
【００１３】
ばいじんｊは、洗浄装置８でスラリーｋ化し、水に溶け易い塩類は、脱水装置９で分離水ｍ側に移行される。
固形分ｐは、重金属が濃縮されており、製練会社で山元還元を行う。なお、製練会社に洗浄装置８、脱水装置９を設置し、ばいじんｊの状態で引渡すこともできる。
図２は、本発明の処理方法の別のフロー構成図であり、図２では、図１の集じん装置５が、１段目のバグフィルタ１０と、２段目のバグフィルタ１１からなり、１段目のバグフィルタで捕捉されるばいじんｊは、酸性物質及びその除去のための消石灰を含まず、そのまま製練会社で山元還元を行うことができる。２段目のバグフィルタからは中和灰Ｒが発生する。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
図１のフロー構成図に従って、ストーカ炉の飛灰を処理した飛灰処理試験結果を表３に示す。
この処理試験における水の使用量は、図１の洗浄装置１と脱水装置２で飛灰質量の５倍、洗浄装置８と脱水装置９で飛灰質量の５倍の水を使用した。溶融炉４は電気抵抗炉である。
【００１５】
【表３】
0003627923.tif 000004
表３により、重金属（特にＺｎ）濃度が高く、また、山元還元の阻害となる塩化物イオン濃度が、大幅に減少していることが確認できた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、焼却炉から発生する飛灰と溶融炉から発生する溶融飛灰を最終処理場に処理することなく、含有する有用な重金属類を濃縮して回収し、資源化することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の灰の処理方法の一例を示すフロー構成図。
【図２】本発明の灰の処理方法の別の例を示すフロー構成図。
【符号の説明】
１：洗浄装置、２：脱水装置、３：乾燥装置、４：溶融炉、５：集じん装置、６：水処理装置、７：スラグ製造装置、８：洗浄装置、９：脱水装置、１０：１段目バグフィルタ、１１：２段目バグフィルタ、
【図１】
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【図２】
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