(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＺｒＯ２を１０〜４０重量％で残部がＡｌ２Ｏ３からなり、かつ当該Ａｌ２Ｏ３の一部を、５〜１０重量％の範囲でＳｉＯ２に置き換えてなる耐火物で内壁部が形成された焼却灰の溶融炉であって、
焼却灰の塩基度が０．５〜１．０の範囲内で使用されることを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
ＺｒＯ２を１０〜４０重量％で残部がＡｌ２Ｏ３からなり、かつ当該Ａｌ２Ｏ３の一部を、５〜１０重量％の範囲でＭｇＯに置き換えてなる耐火物で内壁部が形成された焼却灰の溶融炉であって、
焼却灰の塩基度が１．０〜２．０の範囲内で使用されることを特徴とする灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、灰溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ごみなどの焼却灰を溶融させる溶融炉の炉壁の構成材料には、耐食性の耐火物が使用されている。
【０００３】
従来、この耐火物としては、Ａｌ２Ｏ３をベースとし、これにＣｒ２Ｏ３を５〜２０重量％程度添加された材料が使用されたり、またはＡｌ２Ｏ３にＺｒＯ２を４０重量％を超えて添加された材料が使用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した前者の材料によると、Ｃｒ２Ｏ３は、環境面、特に廃材としての処理に問題が生じるという欠点があり、またＺｒＯ２については、Ｃｒ２Ｏ３の代替材として有効ではあるが、高価になるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、処理が容易でかつ安価な耐火物を使用した灰溶融炉を提供することを目的とする。
【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、本発明の灰溶融炉は、ＺｒＯ２を１０〜４０重量％で残部がＡｌ２Ｏ３からなり、かつ当該Ａｌ２Ｏ３の一部を、５〜１０重量％の範囲でＳｉＯ２に置き換えてなる耐火物で内壁部が形成された焼却灰の溶融炉であって、焼却灰の塩基度が０．５〜１．０の範囲内で使用するようにしたものである。
【０００７】
また、本発明の他の灰溶融炉は、ＺｒＯ２を１０〜４０重量％で残部がＡｌ２Ｏ３からなり、かつ当該Ａｌ２Ｏ３の一部を、５〜１０重量％の範囲でＭｇＯに置き換えてなる耐火物で内壁部が形成された焼却灰の溶融炉であって、焼却灰の塩基度が１．０〜２．０の範囲内で使用するようにしたものである。
【０００８】
上記の各灰溶融炉の構成によると、耐火壁の構成成分であるＡｌ２Ｏ３の一部を、５〜１０重量％の範囲でＳｉＯ２に、または５〜１０重量％の範囲でＭｇＯに置き換えたので、Ｃｒ２Ｏ３を使用しないため、環境面に対して問題がなく、またＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２とだけで構成する場合に比べて、安価な耐火物が得られ、しかもこれらの耐火物を灰溶融炉に使用する際に、溶融する焼却灰の塩基度を所定の範囲に、すなわちＳｉＯ２を添加する場合には０．５〜１．０の範囲に、またＭｇＯを添加する場合には１．０〜２．０の範囲にすることにより、耐火物としての効果が良好に発揮される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における灰溶融炉について説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態における灰溶融炉に用いられる耐火物について説明する。
【００１０】
この第１の実施の形態に係る耐火物の構成は、ＺｒＯ２を１０〜４０重量％（以下、単に％で示す）で残部がＡｌ２Ｏ３からなる耐火物において、このＡｌ２Ｏ３の一部を、５〜１０％の範囲でＳｉＯ２に置き換えたものである。
【００１１】
そして、この耐火物は、ごみ焼却灰を溶融処理するための灰溶融炉の炉本体の内壁部の構成材料として使用され、またこのときの灰溶融炉内に供給される焼却灰は、その塩基度が０．５〜１．０の範囲内のものとされる。
【００１２】
このような耐火物の構成によると、Ｃｒ２Ｏ３の替わりに、ＺｒＯ２およびＳｉＯ２を使用して耐食性を有せしめたので、耐火物の廃棄処理が容易であるとともに、使用するＺｒＯ２の量が４０％以下となり、製造コストが安価になる。
【００１３】
そして、上記構成の耐火物を灰溶融炉の内壁部として使用する場合には、被溶融物である焼却灰の塩基度が０．５〜１．０の範囲内で効果が生じる。ここで、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２およびＳｉＯ２の割合を、種々変化させて耐火物の試験片をＪＩＳＲ２２１４に基づき製作するとともに、所定の試験を行った結果を、［表1］に基づき説明する。
【００１４】
【表１】
0003606707.tif 000002
すなわち、これら各試験片における構成材料としては、その平均粒径が５０μｍのものを使用し、混合は水を用いたボールミルで行い、バインダーとしてポリビニールアルコール（ＰＶＡ）を３重量部加えるとともに、混合時間は２４時間とし、その後、乾燥器により１２０℃にて２４時間乾燥した。こうして得られた粉末材料を、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力にてプレス成形した後、大気中にて１６００℃で２時間焼結させることにより、７０×７０×６５ｍｍの角柱状試験片を得た。
【００１５】
次に、この試験片の中央部にφ３０×３５ｍｍの孔を形成し、この孔に、下記の［表２］に示すスラグを充填し、大気中にて、１４００℃でもって
２時間加熱保持した。
【００１６】
【表２】
0003606707.tif 000003
そして、保持後、中央部を切断して、浸食された部分の面積を測定した。なお、評価は、比較を容易にするために、Ａｌ２Ｏ３の１００％材における値を１とし、各試験片を相対評価したもので、従来から用いられている組成であるＡｌ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３材料の値と同等または優れていれば「○」、劣っていれば「×」の評価を与えた。
【００１７】
したがって、試験片２，３，４，６および７（本発明品）に示すように、ＺｒＯ２が１０〜４０％の範囲内が良好であることが分かる。但し、試験片１（比較品）に示すように、Ａｌ２Ｏ３−ＺｒＯ２との割合が５０：５０の場合には、冷却中にクラックが発生した。
【００１８】
このように、コスト低減化のために、Ａｌ２Ｏ３の一部を、ＳｉＯ２で置き換えても、試験片２，３，４，６および７に示すように、塩基度が０．５〜１．０の範囲内でかつＳｉＯ２の添加割合が５〜１０％の範囲内なら問題はないが、試験片５（比較品）に示すように、塩基度が０．５であっても、ＳｉＯ２の添加割合が１５％になると、溶損比および浸透比が大きくなってしまい、不適である。なお、試験片８（比較品）に示すように、ＺｒＯ２が１０％で、ＳｉＯ２が５％の場合でも、焼却灰の塩基度が１．５と、１．０を超えた場合には、溶損比および浸透比が大きくなり、不適であることが分かる。
【００１９】
なお、上記試験片３と同じ組成を用いて、４００×４００×２００ｍｍのブロックを製作し、塩基度が０．５の焼却灰を溶融する灰溶融炉に組み込み、２００時間の連続運転後に、このブロックと、既に組み込まれている従来のもの、すなわちＣｒ２Ｏ３を２０％含有したＡｌ２Ｏ３からなる耐火物とを比較した結果、従来の耐火物は１０ｍｍ溶損したのに対して、本発明に係るブロックの溶損は９ｍｍであった。すなわち、本発明に係る耐火物の方が、耐久性において優れていることが確認された。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施の形態における灰溶融炉に用いられる耐火物について説明する。
この第２の実施の形態に係る耐火物の構成は、ＺｒＯ２を１０〜４０％で残部がＡｌ２Ｏ３からなる耐火物において、このＡｌ２Ｏ３の一部を、５〜１０％の範囲でＭｇＯに置き換えたものである。
【００２１】
この耐火物は、第１の実施の形態と同様に、ごみ焼却灰を溶融処理するための灰溶融炉の炉本体の内壁部の材料として使用され、またこのときの灰溶融炉内に供給される焼却灰は、その塩基度が１．０〜２．０の範囲内のものとされる。
【００２２】
このような耐火物の構成によると、Ｃｒ２Ｏ３の替わりに、ＺｒＯ２およびＭｇＯを使用して耐食性を有せしめたので、耐火物の廃棄処理が容易であるとともに、使用するＺｒＯ２の量が４０％以下となり、製造コストが安価になる。
【００２３】
そして、上記構成の耐火物を灰溶融炉の内壁部として使用する場合には、被溶融物である焼却灰の塩基度が１．０〜２．０の範囲内で効果が生じる。ここで、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２およびＭｇＯの割合を、種々変化させて耐火物の試験片を製作するとともに、第１の実施の形態と同様の試験を行った結果を、下記の［表３］に基づき説明する。
【００２４】
【表３】
0003606707.tif 000004
勿論、［表３］における試験片の形状および試験方法は、第1の実施の形態と同じものが採用されている。
【００２５】
［表３］から分かるように、試験片１２〜１６（本発明品）に示すように、ＺｒＯ２が１０〜４０％およびＭｇＯが５％〜１０％の範囲内であれば、溶損比および浸透比が小さく、評価は「○」であった。
【００２６】
すなわち、コスト低減化のために、Ａｌ２Ｏ３の一部を、ＭｇＯで置き換えても、試験片１２〜１６に示すように、塩基度が１．０〜２．０の範囲内でかつＭｇＯの添加割合が５〜１０％の範囲内なら問題はない。しかし、試験片１１（比較品）に示すように、焼却灰の塩基度が０．５と、１．０未満である場合には、溶損比および浸透比が大きくなり、不適であることが分かる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の各灰溶融炉の構成によると、耐火壁の構成成分であるＡｌ２Ｏ３の一部を、５〜１０重量％の範囲でＳｉＯ２に、または５〜１０重量％の範囲でＭｇＯに置き換えたので、Ｃｒ２Ｏ３を使用しないため、環境面に対して問題がなく、またＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２とだけで構成する場合に比べて、安価な耐火物が得られ、しかもこれらの耐火物を灰溶融炉に使用する際に、溶融する焼却灰の塩基度を所定の範囲に、すなわちＳｉＯ２を添加する場合には０．５〜１．０の範囲に、またＭｇＯを添加する場合には１．０〜２．０の範囲にすることにより、耐火物としての効果が良好に発揮される。