(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理する廃棄物のスラグ成分のＣａＯ／ＳｉＯ２比が０．１〜１．２の範囲である溶融炉においてＭｇＯ含有量が５〜１０重量％でＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３以外の成分が１０重量％以下であり，かつ酸化クロ厶含量が不可避的量以下であるＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系スピネル質耐火物を，内張りの少なくとも一部に使用したことを特徴とする廃棄物の溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は廃棄物の減容処理を行うための溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物の発生量は増加の一途をたどり、その処理対策は環境への影響もあり、大きな社会問題となっている。膨大な廃棄物の発生は埋立処分地の問題があり、また焼却してもその焼却灰の処理と投棄場所によっては二次的公害汚染の誘因ともなる。その対策としては廃棄物の減容化および無害化あるいは再資源化が望まれている。こうした社会的問題を解決するための一つの方策として溶融法が最近注目されている。これは廃棄物中の無機物を溶融スラグとして取り出し、大幅に減容化する方法である。廃棄物の溶融方法としては、固形廃棄物（いわゆる生ゴミ）を直接熱分解し溶融処理する方法と、焼却炉で廃棄物を一次焼却し、生じた焼却灰を二次溶融する方法とがある。
【０００３】
溶融炉に使用される耐火物の浸食は、主として炉内に投入される焼却灰等の溶融スラグ成分ならびに操業温度に大きく左右される。溶融炉のスラグ成分は廃棄物の種類等により変動するが、一般に  ＣａＯ／ＳｉＯ２比は約０．１〜１．５程度であり値が低い傾向にある。また一般に焼却炉の炉内温度は約８００℃程度の比較的低い温度であるが、溶融処理するためには溶融炉の炉内温度を１２００〜１５００℃の高温にする必要がある。
【０００４】
このような処理条件に耐える耐火物としては、アルミナ質、マグネシア質、シリカ・アルミナ質などの耐火材が知られているが、これらはスラグ成分と反応し易いため、浸食が進行しやすい傾向にある。また、カーボンを含有するものは、スラグ成分との反応性は低いが、高温域で使用した場合、酸化されて消耗する傾向にある。このため高耐食性を示す耐火物として、現在では酸化クロムを含有した耐火材が用いられる場合が多い。酸化クロム含有耐火物の耐食性は酸化クロムの含有量が多いほど良いが、耐火物中の酸化クロムは、高温での使用中などで、条件によっては有害な六価クロムに変化する可能性があり、環境汚染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】
本発明は廃棄物の溶融炉において、耐食性のある耐火物を使用するとともに、有害な六価クロムによる環境汚染の問題を排除することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる廃棄物の溶融炉は，ＭｇＯ含有量が５〜１０重量％で，ＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３以外の成分が１０重量％以下であり、かつ酸化クロム含量が不可避的量以下であるＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系スピネル質耐火物を，内張りの少なくとも一部に使用したことを特徴とする。また上記ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系スピネル質耐火物中に、アルミナセメント，超微粉原料および分散剤を配合した不定形耐火物，および前記不定形耐火物をプレキャストブロックとしたものを使用することもできる。
【０００７】
本発明において使用する耐火物中のアルミナ耐火原料としてはＡｌ２Ｏ３成分が９５重量％以上の焼成アルミナもしくは電融アルミナが良い。焼成ボーキサイト、ムライト、カイアナイト等もアルミナ質原料の一部として使用できるが、耐火物中のＳｉＯ２含量が増えると耐食性が低下するので、耐火物中のトータルＳｉＯ２含量が６重量％以下に収まる範囲の使用量に限らねばならない。
【０００８】
マグネシア耐火原料としては，ＭｇＯ成分が９５重量％以上の焼結もしくは電融品を用いる。マグネシアは熱膨張が著しく大きく，耐スポーリング性を低下させる要因となるため，マトリックスの粒子間隙で熱膨張を吸収させるべく，微粉で配合するのが望ましい。また微粉での配合はアルミナとのスピネル化反応を均一にする効果もある。マグネシアの添加目的は，アルミナとのスピネル化反応によりスラグ浸潤を抑え耐食性を向上させることにある。マグネシア耐火原料の添加量としては、耐火物中のＭｇＯ成分が５〜１０重量％となるように添加するのが良い。即ち、５重量％未満では十分な耐食性が得られず，１０重量％より多い範囲ではスピネル化による膨張が過度となり，組織劣化を起こすので好ましくない。
【０００９】
また、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３系スピネル質耐火原料としては、電融品、焼結品のいずれも使用できる。またスピネルを構成するＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３の成分比は理論組成のものである必要はなく、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３の重量比が１０／９０〜４０／６０の範囲のものを用いるのが望ましい。スピネルはスラグ中のＦｅＯ，ＭｎＯなどを固溶しスラグ浸透を抑止する効果があるが、ＳｉＯ２が含有すると、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の低融物を生成し耐食性が低下するので、ＳｉＯ２成分の少ないものが好ましい。スピネル耐火原料の添加量としてはスラグ浸透阻止効果と耐スポーリング性を考慮して、耐火物中のトータルＭｇＯ含量が、５〜１０重量％になるように添加するのが良い。
【００１０】
超微粉原料としては、アルミナ、シリカフラワー、耐火粘土、カオリンなどが適用できる。これらの超微粉原料の粒子径が大きくなると、分散剤との併用による減水効果がなくなるので、粒子径は１０μｍ以下とする。添加量としては３〜２０重量％が望ましい。即ち、３重量％未満では十分な流動性は得られず、２０重量％より多く添加すると過焼結によって大きな収縮を起こし、クラック発生の要因となる。また、ＳｉＯ２  を含有する超微粉原料を使用する場合には、耐火物中のトータルＳｉＯ２  含有量が６重量％以下に収まるようにその添加量を制限する必要がある。
【００１１】
アルミナセメントはバインダーとして作用し強度発現のもとになる。添加量としては、０．５〜５重量％が望ましい。即ち、０．５重量％未満では養生後に十分に強度発現せず、５重量％を越えて添加すると十分な可使時間が得られなくなり耐食性低下の要因となる。
【００１２】
分散剤としては、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、ウルトラポリリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリカルボン酸塩等が使用できる。添加量としては、０．０１〜０．５重量％の範囲が望ましい。即ち、０．０１重量％未満では、十分な分散効果は得られず、０．５重量％より多く添加すると、粘性が増し添加水量を多くしなければ流動しなくなる。
【００１３】
また耐火物の耐食性、耐スポーリング性等の良好な特性を阻害しない範囲で、さらにファイバー類、金属粉などを添加してもよい。
【００１４】
本発明で使用する耐火物は、以上のような原料を配合して構成されるため、酸化クロム成分が含有されておらず、有害な六価クロムによる環境汚染の問題はない。この耐火物は溶融炉の各部位の構造に応じて、各種レンガやキャスタブルおよびプレキャストブロックに成形して使用する。上記のような耐火物からなる溶融炉の型式としては、廃棄物処理に用いられるものならばいずれでもよく、燃料（ガス、油等）を使用するタイプや電気（アーク、プラズマ、発熱体、誘導加熱等）によって加熱溶融するタイプなどに適用可能である。また本発明の溶融炉を用いて処理される廃棄物とは、一般廃棄物（都市ゴミや汚泥等の生活系廃棄物）および産業系廃棄物（事業系廃棄物）であり、廃棄物を原型のまま、あるいは焼却灰など、どの様な形態にして供給しても差し支えない。
【００１５】
【作用】
本発明に使用される耐火物は、アルミナ耐火原料にスピネル耐火原料、マグネシア耐火原料もしくはこれらを組み合わせて添加することにより、スピネル化をねらった材質である。本材質はおだやかな膨張性とクリープ性を有し、容積安定性に優れ、構造スポールを起こしにくい性能を有する。表１に一般的な廃棄物の化学組成を示す。廃棄物は経済、季節、気象、地理的条件など様々な要因で変化するが、ＳｉＯ２  やＣａＯにＡｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３などが付加されたような組成を呈している。アルミナ−スピネル耐火物を溶融炉に用いた場合、スラグ成分中のＣａＯは反応し、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３系化合物となり、高融点物質として消化され、ＦｅＯ等はスピネル格子中に拡散しとらえられ、スピネル結晶をそこなわずに吸収される。また、残余のＳｉＯ２は高粘性質となり、浸透力が弱まるなどの作用を示し、結果として高い耐食性を示す。
【００１６】
【表１】
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【実施例】
表２は各種耐火物と本発明に用いる耐火物の物性値、および焼却灰を用いた浸食試験を行い、耐食性を溶損指数を用いて示したものである。溶損指数は純アルミナ質耐火物を１００として相対表示した。指数の小さいものほど溶損が少なく優れている。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
試験終了後溶損量を測定し、指数で示した。
【００１９】
【表３】
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【発明の効果】
本発明に使用される耐火物は、純アルミナ質、ムライト質、ジルコニア質、ジルコン質に比較して溶損が少なく、耐食性に優れた効果を有している。その中でもＭｇＯとして５％含有する耐火物が最も耐食性に優れている。
【００２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】耐火物中のＭｇＯの含有量と溶損指数の関係について示したグラフである。
【図１】
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