(57)【要約】【課題】  廃棄物溶融処理炉から排出されるスラグからＰｂ等の重金属が溶出することを防止するようにしたスラグからの重金属溶出防止方法及び装置を提供する。【解決手段】  廃棄物溶融処理炉から排出されるスラグに付着した重金属を含む微粒子を上記スラグと一体化又は除去し、上記スラグからの重金属の溶出を防止するようにした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物溶融処理炉から排出されるスラグに付着した重金属を含む微粒子を上記スラグと一体化又は除去し、上記スラグからの重金属の溶出を防止するようにしたことを特徴とするスラグからの重金属溶出防止方法。
【請求項２】
上記スラグに付着した重金属を含む微粒子を噴流により吹き飛ばすようにしたことを特徴とする請求項１のスラグからの重金属溶出防止方法。
【請求項３】
上記スラグに高温蒸気を吹き付け、上記スラグに付着した重金属を含む微粒子の表面に水和膜を形成すると共に、該微粒子を上記水和膜によって上記スラグの表面に固着して一体化するようにしたことを特徴とする請求項１のスラグからの重金属溶出防止方法。
【請求項４】
上記スラグ同士を擦り合わせることにより、上記重金属を含む微粒子を除去するようにしたことを特徴とする請求項１のスラグからの重金属溶出防止方法。
【請求項５】
水砕水中の上記重金属を含む微粒子を沈殿槽中で沈殿させ及び／又は湿式バグフィルタで除去させ、水砕槽に循環するようにしたことを特徴とする請求項１のスラグからの重金属溶出防止方法。
【請求項６】
上記スラグを２００℃以上に再加熱し、清水中に落下させることにより、上記微粒子の表面に水和膜を形成すると共に、該微粒子を上記水和膜によって上記スラグの表面に固着して一体化するようにしたことを特徴とする請求項１のスラグからの重金属溶出防止方法。
【請求項７】
水深を浅く形成した水砕槽を用いることを特徴とする請求項１のスラグからの重金属溶出防止方法。
【請求項８】
高温に維持した水砕槽を用いることを特徴とする請求項１又は７のスラグからの重金属溶出防止方法。
【請求項９】
上記廃棄物溶融処理炉にＣａＣｌ2を添加することを特徴とする請求項１のスラグからの重金属溶出防止方法。
【請求項１０】
廃棄物溶融処理炉から排出されるスラグに付着した重金属を含む微粒子を上記スラグと一体化又は除去する手段を備え、上記スラグからの重金属の溶出を防止するようにしたことを特徴とするスラグからの重金属溶出防止装置。
【請求項１１】
上記スラグに付着した重金属を含む微粒子を噴流により吹き飛ばす手段を備えることを特徴とする請求項１０のスラグからの重金属溶出防止装置。
【請求項１２】
上記スラグに高温蒸気を吹き付ける手段を備え、上記スラグに高温蒸気を吹き付けることによって、上記スラグに付着した重金属を含む微粒子の表面に水和膜を形成すると共に、該微粒子を上記水和膜によって上記スラグの表面に固着して一体化するようにしたことを特徴とする請求項１０のスラグからの重金属溶出防止装置。
【請求項１３】
上記スラグ同士を擦り合わせることにより、上記重金属を含む微粒子を除去する手段を設けたことを特徴とする請求項１０のスラグからの重金属溶出防止装置。
【請求項１４】
水砕水中の上記重金属を含む微粒子を沈殿槽中で沈殿させ及び／又は湿式バグフィルタで除去させた後、水砕水を水砕槽に循環する手段を備えたことを特徴とする請求項１０のスラグからの重金属溶出防止装置。
【請求項１５】
上記スラグを２００℃以上に再加熱する手段を備え、該再加熱手段によって、上記スラグを２００℃以上に再加熱し、清水中に落下させることにより、上記微粒子の表面に水和膜を形成すると共に、該微粒子を上記水和膜によって上記スラグの表面に固着して一体化するようにしたことを特徴とする請求項１０のスラグからの重金属溶出防止装置。
【請求項１６】
水深を浅く形成した水砕槽を備えたことを特徴とする請求項１０のスラグからの重金属溶出防止装置。
【請求項１７】
高温に維持した水砕槽を備えたことを特徴とする請求項１０又は１６のスラグからの重金属溶出防止装置。
【請求項１８】
上記廃棄物溶融処理炉にＣａＣｌ2を添加する手段を設けたことを特徴とする請求項１０のスラグからの重金属溶出防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラグからの重金属溶出防止方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物溶融処理炉から排出されるスラグを水砕し、水砕スラグとして受け入れて洗浄する洗浄槽に、洗浄水の供給を受ける洗浄水供給部と、洗浄後のスラグを排出可能なスラグ排出機構と、前記洗浄水供給部から供給された洗浄水の一部を抜き出して排出する洗浄水排出機構とを備えた溶融スラグ洗浄装置が知られている。そして、このような装置で、上記洗浄水供給部からキレート剤を添加したキレート洗浄水を供給するように構成し、上記水砕スラグを洗浄する際、水に溶解したＰｂ等の重金属を凝集沈殿させ、Ｐｂ等の重金属を除去するようにした技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、上記特許文献１の技術により洗浄した水砕スラグでも未だ、溶出試験における、Ｐｂ０．０１ｍｇ／ｌ以下といった基準を必ずしも満足できないことがあった。この基準値は、土壌環境基準によるもので、溶出試験とは、２ｍｍの目のふるいを通過するスラグを１０倍量の水と混ぜ、振とう機（約２００回／分、振とう幅４〜５ｃｍ）にて６時間振とう・溶出させた溶液を、ＪＩＳ  Ｋ０１０２の５４に規定する方法に準拠し、Ｐｂ濃度を測定する試験（以下、本明細書中で単に溶出試験という）である。水砕スラグを路盤材等に有効利用する際には、Ｐｂ等が溶出しないようにすることが必要であり、このような基準を確実に満足するようにする改良が望まれていた。
【特許文献１】特開平１０−５６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、廃棄物溶融処理炉から排出されるスラグからＰｂ等の重金属が溶出することを防止するようにしたスラグからの重金属溶出防止方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、従来の技術によっても、未だＰｂ等の重金属が溶出するのかについて、原因を鋭意検討した。その結果、水砕スラグ本体であればＰｂ等の重金属は内部に封じ込まれるものの、水砕スラグ表面に付着した微粒子にＰｂ等の重金属が含まれており、これが溶出することに大きな原因があることを突き止めた。本発明は、係る知見に基づいてなされたものである。
【０００６】
すなわち、上記目的を達成するために、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法は、廃棄物溶融処理炉から排出されるスラグに付着した重金属を含む微粒子を上記スラグと一体化又は除去し、上記スラグからの重金属の溶出を防止するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法は、その一実施の形態で、上記スラグに付着した重金属を含む微粒子を噴流により吹き飛ばすようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法は、別の実施の形態で、上記スラグに高温蒸気を吹き付け、上記スラグに付着した重金属を含む微粒子の表面に水和膜を形成すると共に、該微粒子を上記水和膜によって上記スラグの表面に固着して一体化するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法は、別の実施の形態で、上記スラグ同士を擦り合わせることにより、上記重金属を含む微粒子を除去するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法は、別の実施の形態で、水砕水中の上記重金属を含む微粒子を沈殿槽中で沈殿させ及び／又は湿式バグフィルタで除去させ、水砕槽に循環するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法は、別の実施の形態で、上記スラグを２００℃以上に再加熱し、清水中に落下させることにより、上記微粒子の表面に水和膜を形成すると共に、該微粒子を上記水和膜によって上記スラグの表面に固着して一体化するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法は、別の実施の形態で、水深を浅く形成した水砕槽を用いることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法は、別の実施の形態で、高温に維持した水砕槽を用いることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法は、別の実施の形態で、上記廃棄物溶融処理炉にＣａＣｌ2を添加することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明は、別の側面で、スラグからの重金属溶出防止装置であり、廃棄物溶融処理炉から排出されるスラグに付着した重金属を含む微粒子を上記スラグと一体化又は除去する手段を備え、上記スラグからの重金属の溶出を防止するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止装置は、一の実施の形態で、上記スラグに付着した重金属を含む微粒子を噴流により吹き飛ばす手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止装置は、別の実施の形態で、上記スラグに高温蒸気を吹き付ける手段を備え、上記スラグに高温蒸気を吹き付けることによって、上記スラグに付着した重金属を含む微粒子の表面に水和膜を形成すると共に、該微粒子を上記水和膜によって上記スラグの表面に固着して一体化するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止装置は、別の実施の形態で、上記スラグ同士を擦り合わせることにより、上記重金属を含む微粒子を除去する手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止装置は、別の実施の形態で、水砕水中の上記重金属を含む微粒子を沈殿槽中で沈殿させ及び／又は湿式バグフィルタで除去させた後、水砕水を水砕槽に循環する手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止装置は、別の実施の形態で、上記スラグを２００℃以上に再加熱する手段を備え、該再加熱手段によって、上記スラグを２００℃以上に再加熱し、清水中に落下させることにより、上記微粒子の表面に水和膜を形成すると共に、該微粒子を上記水和膜によって上記スラグの表面に固着して一体化するようにしたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止装置は、別の実施の形態で、水深を浅く形成した水砕槽を備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止装置は、別の実施の形態で、高温に維持した水砕槽を備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止装置は、別の実施の形態で、上記廃棄物溶融処理炉にＣａＣｌ2を添加する手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、廃棄物溶融処理炉から排出されるスラグからＰｂ等の重金属が溶出することを防止するようにしたスラグからの重金属溶出防止方法及び装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、添付図面を参照しながら、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法及び係る方法を実施するスラグからの重金属溶出防止装置について、その実施の形態をさらに詳細に説明する。
【００２６】
まず、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法及び装置の対象となるスラグは、一般に水砕スラグといわれるものが好適である。そのような水砕スラグの製造方法について、その好適な実施の形態は、例えば出願人の出願に係る特開２０００−１８５５４に知られている。ここで、このような水砕スラグの製造方法の一実施の形態について、本発明に関連するものを、まず図1を参照して説明する。
【００２７】
図１の形態に係る廃棄物溶融処理装置は、廃棄物溶融処理炉として、プラズマアーク式灰溶融炉１を用いている。概略として、該溶融炉１で生成された溶融スラグは、水砕スラグ化される。灰溶融炉１で溶融された溶融スラグ２は、灰溶融炉１の出滓口３から流下し、その下部に配設された水砕槽４に流下するように構成されている。
【００２８】
詳細には、プラズマアーク式灰溶融炉１は、耐火材に囲まれた炉室７を内部に設け、炉室７の天井壁には断面が円筒形のプラズマ電極８が垂下され、該プラズマ電極８は天井壁に対して、上下動できる構成になっている。また、プラズマ電極８の先端と対向する灰溶融炉の炉底壁には、炉底電極９を設置し、これらの電極８、９間に、プラズマアーク１０発生用の直流電源１１を接続している。
【００２９】
また、灰溶融炉１の側壁には、溶融スラグ２の出滓口３が取付けられ、出滓口３の直下には、冷却水である水砕水１２を溜めている水砕槽４を配置している。水砕槽４内には水砕コンベア１４が配設され、水砕槽４から水砕スラグを次工程に移送することができる。水砕槽４には、水砕水１２を導入する供給管１５を設けると共に、水砕水１２を排出するための排出管１７を設けている。これらの管１５，１７は、水砕水冷却塔２０に接続され、供給管１５と水砕水冷却塔２０の間には、流量調整弁１６が設けられている。
【００３０】
水砕槽４には、水砕水１２の温度を検出するための温度センサー１８を取付け、温度センサー１８には水砕水１２の温度を調整する制御装置１９を設け、制御装置１９は流量調整弁１６の開度を温度センサー１８の検出温度に応じて、任意に制御できる構成になっている。なお、上記プラズマ式アーク溶融炉１、水砕槽４及び水砕水冷却塔２０については、その他公知の付帯設備を備えているが、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
次に、図１の構成に係る廃棄物溶融処理装置を用いて、水砕スラグを製造する方法ついて説明する。
まず、灰溶融炉１の炉室７には、焼却灰の定量供給装置２１に接続された灰投入口から焼却灰が投入される。次いで、灰溶融炉１の炉室７を還元雰囲気にした状態で、円筒状のプラズマ電極８の窒素供給用の孔から、プラズマ作動用の窒素ガスを供給するとともに、直流電源１１により電圧を電極８、９間に印加する。すると、該電極８、９間にプラズマアーク１０が発生し、炉室７は１０００℃以上の雰囲気となり、焼却灰が加熱される。焼却灰は加熱されて溶融スラグ２となり、炉底に溜まった後、スラグ排出部の出滓口３から排出し、後流側の水砕槽４に流下する。
【００３２】
水砕槽４では、水砕水１２が３０〜７０℃に維持され、この状態で溶融スラグ２が水砕水１２に冷却され、溶融スラグ２が破砕されて水砕スラグが生成する。
【００３３】
本実施の形態では、水砕槽４に温度センサー１８が設けられ、温度センサー１８が検出した温度により、流量調整弁１６の開度を調整する制御装置１９を設けている。そのため、水砕スラグ５を４０℃の温度で冷却するときは、水砕スラグ５を水砕槽４に流下し、水砕水１２の温度が４０℃を越えたことを温度センサー１８が検知すると、制御装置１９が供給管１５に接続した流量調整弁１６を開き、水砕水１２の供給流量を多くし、水砕水１２の温度を４０℃に調整することができる。また、水砕槽４内の水砕水１２の温度が４０℃以下であることを温度センサー１８が検知すると、流量調整弁１６の開度を絞って、水砕水１２の温度を４０℃に調整できる。したがって、水砕スラグ５中の針状スラグの混入率を少なく、または混入率の調整ができる。なお、水砕槽４中の生成された水砕スラグは、水砕コンベア１４により、水砕槽４外に排出される。
【００３４】
なお、水砕スラグをさらに洗浄槽で、キレート剤を添加した洗浄水で洗浄し、重金属を除去するようにすることもできる。また、キレート剤を直接、水砕槽に添加することもできる。
【００３５】
本発明の対象とするスラグは、図１の形態に係る製造方法によって得られる水砕スラグのみに限定されるものではない。しかし、以下に列挙する実施の形態に係るスラグからの重金属溶出防止方法及び装置の理解を助けるために説明したものである。
【００３６】
本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法及び装置では、上記したようなプラズマアーク式灰溶融炉等の廃棄物溶融処理炉から排出されるスラグに付着したＰｂ等の重金属を含む微粒子を、スラグと一体化又は除去し、スラグからのＰｂ等の重金属の溶出を防止するようにしている。
【００３７】
第１の実施の形態
本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第１の実施形態を説明する。本実施の形態では、図２に概念的に示すように、水砕スラグのスラグ粒子３１に付着したＰｂ等の重金属を含む微粒子３２を噴流により吹き飛ばすようにしている。対象となる水砕スラグとしては、水砕槽、又は水砕槽及び洗浄槽を経て得られるものを挙げることができる。さらに、キレート剤による処理を行ったものであってもよい。
【００３８】
なお、含まれる重金属、すなわち、除去を企図する重金属としては、Ｐｂが少なくともその対象であり、前述したように、溶出試験によって、０．０１ｍｇ／ｌ以下となるようにする。このことは以下に説明する全ての実施の形態で共通する。
【００３９】
この実施の形態を実施するための重金属溶出防止装置に関し、その一実施の形態を、図３に概念的に示す。この装置では、処理対象となる水砕スラグ３３を、コンベア３４で搬送し、ノズル３５からの噴流にさらす。なお、搬送される水砕スラグ３３は、コンベア３４上の隔壁３６によって画分されている。
【００４０】
この装置により、スラグ粒子３１に付着した重金属を含む微粒子３２を噴流により吹き飛ばすことができる。
ノズル３４の先端から水砕スラグ３３までの表面までの距離は３０〜８０ｃｍが好適である。３０ｃｍを下回ると、スラグ粒子が飛散し、８０ｃｍを越えると噴流を構成する蒸気が冷却されてしまうので好ましくない。
【００４１】
ノズル３５からの噴流のミスト径は、０．１〜０．４５μｍが好適である。Ｐｂを含む微粒子の径は、０．１〜０．４５μｍであり、この径とそろえておくことが好適だからである。
【００４２】
ノズルから噴出する水蒸気の温度としては、６０℃以上が好適である。１５℃以下では効果がない。例えば、タンク内圧力を２０ｋｇ／ｍ２として、１ａｔｍ、６０℃〜１２０℃の水蒸気が好適である。
【００４３】
以下の表１に、本実施の形態を実施した試験例１−１〜１−５及び比較例１−６の結果を示す。試験例１−１〜１−５では、溶出試験で基準値を満足している。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
なお、水蒸気のみでなく二流体ノズルを用いて圧縮空気も同時に供給する噴流とすることもできる。
なおまた、本第１の実施の形態の変形例として、高温（６０〜１００℃）の洗浄水を用いて微粒子を洗い流す方法もある。
【００４６】
第２の実施の形態
次いで、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第２の実施形態を説明する。本実施の形態では、図４に概念的に示すように、水砕スラグのスラグ粒子３１に高温蒸気４１を蒸気ノズル４２によって吹き付け、スラグ粒子３１に付着したＰｂ等の重金属を含む微粒子３２の表面に水和膜４３を形成すると共に、該微粒子３２を上記水和膜４３によって上記スラグ粒子３１の表面に固着して一体化するようにしている。このように水和物として一体化する場合には、Ｐｂ等の重金属は溶出しない。対象となる水砕スラグとしては、水砕槽、又は水砕層及び洗浄槽を経て得られるものを挙げることができる。さらに、キレート剤による処理を行ったものであってもよい。
【００４７】
スラグ粒子３１にはＳｉ、Ｃａが含まれておりこのようなことが可能となる。
この場合には、加熱水蒸気を、蒸気ノズル４２から噴出させる。なお、第１の実施形態をこのような高温蒸気で実施する際には、噴流による吹き飛ばしの効果と、本第２の実施の形態での水和膜形成の効果が同時に現れているものと考えられる。
【００４８】
第３の実施の形態
次いで、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第３の実施形態を説明する。本第３の実施の形態では、図５に概念的に示すように、水砕スラグのスラグ粒子３１同士を擦り合わせることにより、Ｐｂ等の重金属を含む微粒子３２を除去するようにしている。対象となる水砕スラグとしては、水砕槽、又は水砕層及び洗浄槽を経て得られるものを挙げることができる。さらに、キレート剤による処理を行ったものであってもよい。
【００４９】
この第３の実施の形態は、ボールミルを用いた形態（その１）、高速せん断摩砕機を用いた形態（その２）、砂再生機を用いた形態（その３）、ドライアイスを用いた形態（その４）として実施することができる。以下にそれぞれについて説明する。
【００５０】
ボールミルを用いた形態（第３の実施の形態その１）
この第３の実施の形態その１では、５０〜８０ｇのボールを用いたボールミルで、７０ｒｐｍ程度の回転数をかけ、比較的マイルドな条件で、水砕スラグのスラグ粒子３１同士を擦り合わせることにより、Ｐｂ等の重金属を含む微粒子３２を除去するようにしている。
【００５１】
この第３の実施の形態その１を実施した試験例を説明する。
図６に、本実施の形態に係るボールミル試験機６１を示す。本ボールミル試験機６１は、２リットルのポリエチレン製摩砕容器６２にアルミナ製のボール（５０〜８０ｇ、直径３０ｍｍ前後）６３を２５個（総計１８００ｇ）導入した。さらに、水砕スラグ５００ｇ、水道水２５０ｇ（固液比として２：１）を入れ、２軸式のボールミル回転機６４にかけ、回転数７０ｒｐｍで９０分回転させ、内部の水砕スラグを乾燥させた。
得られた水砕スラグを顕微鏡写真で確認したところ、スラグ粒子の表面から微粒子がほとんど観測されなかった。
【００５２】
高速せん断摩砕機を用いた形態（第３の実施の形態その２）
この第３の実施の形態その２では、ロータとベッセルの間隙に水砕スラグを供給し、ロータを高速で回転させることにより、スラグ粒子同士を擦り合わせる。これによって、スラグ粒子の表面の微粒子を除去する。
すなわち、図７に示すように、この高速せん断摩砕機７１は、スラグ供給部７２、スラグせん断部７３、スラグ排出部７４から構成されている。スラグ供給部７２により、スラグを定量供給できる。スラグせん断部７３は、ロータ７５、ベッセル７６、回転モータ７７から構成され、スラグは、ロータ７５とベッセル７６との間隙に供給される。ロータ７５を高速回転することで、スラグ粒子同士のせん断が生じる。これにより、スラグ粒子の表面に付着する微粒子を物理的摩擦作用によって効率よく剥離することが可能である。
【００５３】
また、摩砕効果を促進するために、微細な砂（砂粒径０．２ｍｍ）を添加すると、さらに効果的である。これは、砂の微粒子がスラグ粒子本体と微粒子の間隙に入り込み、スラグ粒子の表面をクリーニングするためである。砂は、スラグ粒子よりも硬度が大きいので、自らは損耗することがなく、スラグ粒子表面に付着した微粒子をより効果的に剥離させる効果がある。
【００５４】
本第３の実施の形態その２は、大きな特徴として、スラグ粒子自身の粒径がほとんど変化しない。すなわち、スラグ粒子の破砕・粉砕をほとんど進行させることなく、表面の微粒子のみを選択的に剥離除去することができる。これにより、スラグ粒子の粒径、形状等の性状をほとんど変化させることなく、かつ、破砕・粉砕に消費される動力を最小限にとどめた上で極めて短時間にスラグ粒子表面の微粒子のみを剥離除去できる。
【００５５】
処理後の排出物は、スクリーン７８を介してスラグと水が分離される。必要に応じて水洗される。さらに、砂を添加した場合には、スラグは残存し、砂を通過させるようなスクリーンの目開きを設定するようにする。
【００５６】
なお、図７は、バッチ処理を行っている。しかし、連続処理を行うことも可能である。
図７の装置を用いて、以下の条件で試験を行った。
・スラグ供給量／水供給量：１／１（重量比）
・砂添加率：０〜１０％（対スラグ重量比）
（砂粒径：０．２ｍｍ）
・ロータの周速：１０ｍ／ｓ
・せん断時間：５分（砂添加率０％）
１分（砂添加率１０％）
結果を以下の表２に試験結果を示す。
この結果、砂を添加しない条件（試験例３−２−２）では、低減効果は図れるものの、基準値をクリアするまでの効果は得られなかった。また、処理時間を長くした条件（試験例３−２−４）でも同様であった。しかしながら、砂を添加した条件（試験例３−２−６、３−２−７）では、基準値をクリアできる良好な結果を得られることがわかった。なお、表中で電顕○とあるのは、電子顕微鏡による観察の結果が良好な性状を示したことを示している。
【表２】
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【００５７】
砂再生機を用いた形態（第３の実施の形態その３）
この第３の実施の形態その３では、砂再生機を用いている。
砂再生機では、図８に示すように、ホッパー８１から水砕スラグ８２を投入し、モータ８３によってスクイジンググローラ８４を回転させる。これによってスラグ粒子同士を擦り合わせる。このスクイジンググローラ８４は、加圧調整シリンダ８５によって加圧力を調整できる。そして、流動層式微粉抜き装置８６で、水砕スラグは、移動しながら、ブロア８７によって上方に吹き上げられる。これによってスラグ粒子同士の摺動と風速作用により、スラグ粒子表面の微粒子が除去される。沈降室８８では、スラグ粒子と、微粒子が選別され、微粒子は、集塵装置８９によって回収される。処理後の水砕スラグ９０は、排出口９１から排出される。
【００５８】
ドライアイスを用いた形態（第３の実施の形態その４）
この第３の実施の形態その４では、ロータとベッセルの間隙に水砕スラグとドライアイスペレットを供給し、ロータを高速で回転させることにより、スラグ粒子同士を擦り合わせる。これによって、スラグ粒子の表面の微粒子を除去する。
【００５９】
すなわち、図９に示すように、この高速せん断摩砕機１００は、スラグ供給部１０１、スラグせん断部１０２、スラグ排出部１０３から構成されている。スラグ供給部１０１により、スラグとドライアイスペレットを定量供給できる。ドライアイスペレットは、市販のペレタイザで供給できる。
【００６０】
スラグせん断部１０１は、ロータ１０４、ベッセル１０５、回転モータ１０６から構成され、スラグとドライアイスペレットは、ロータ１０４とベッセル１０５との間隙に供給される。ロータ１０４を高速回転することで、スラグ粒子同士のせん断が生じる。そして、ドライアイスの微粒子がスラグ粒子本体と微粒子の間隙に入り込み、スラグ粒子の表面をクリーニングする。
【００６１】
本第３の実施の形態その４は、大きな特徴として、スラグ粒子自身の粒径がほとんど変化しない。すなわち、スラグ粒子の破砕・粉砕をほとんど進行させることなく、表面の微粒子のみを選択的に剥離除去することができる。これにより、スラグ粒子の粒径、形状等の性状をほとんど変化させることなく、かつ、破砕・粉砕に消費される動力を最小限にとどめた上で極めて短時間にスラグ粒子表面の微粒子のみを剥離除去できる。
【００６２】
スラグ排出部１０３では、自然放置することでドライアイスが空気中に消失してしまう。媒体の分離操作なしでスラグのみを得ることができる。
なお、図９は、バッチ処理を行っている。しかし、連続処理を行うことも可能である。
【００６３】
図９の装置を用いて、以下の条件で試験を行った。
・ドライアイス：液化炭酸をペレタイザにて供給した、粒径は約０．２ｍｍ程度とした。
・スラグ供給量／ドライアイスペレット供給量：１００／１（重量比）
・ロータの周速：１０ｍ／ｓ
・動力：１ｋＷ
・せん断時間：１０分
結果として、電子顕微鏡にて、スラグ粒子表面を観察したところ、微粒子が良好に剥離していた。
【００６４】
第４の実施の形態
次いで、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第４の実施形態を説明する。本実施の形態では、図１０に概念的に示すように、水砕水中のＰｂ等の重金属を含む微粒子を沈殿槽中で沈殿させ及び／又は湿式バグフィルタで除去した後、水砕水を水砕槽４（図１）に循環するようにしている。
【００６５】
図１０（ａ）に示すように、水砕槽４中の水砕水１１１中に微粒子３２が存在すると、スラグ粒子に微粒子３２が付着してしまう。
そこで、図１０（ｂ）の沈殿槽１１２に水砕水をいったん通し、微粒子３２を沈殿させ及び／又は湿式バグフィルタ１１３で除去してから、水砕槽４に水砕水を循環している。
【００６６】
なお、湿式バグフィルタ１１３は０．１μｍフィルター又はそれよりも細かい目開きのものを用いることが好適である。スラグ粒子に付着する０．１〜０．４５μｍの微粒子を対象とするためである。なお、好適な湿式バグフィルタとしてはヘイワード社（ＨＡＹＷＡＲＤ）製のものを挙げることができる。
【００６７】
第５の実施の形態
次いで、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第５の実施の形態を説明する。
この第５の実施の形態では、溶融スラグを２００℃以上に再加熱し、清水中に落下させることにより、Ｐｂ等の重金属を含む微粒子の表面に水和膜を形成すると共に、該微粒子を該水和膜によってスラグ粒子の表面に固着して一体化するようにしている。
【００６８】
第６の実施の形態
次いで、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第６の実施の形態を説明する。
この第６の実施の形態では、水深を浅く形成した水砕槽４を用いることとしている。水深としては、１〜２ｍが好適である。
水深が深くなると、図１１に示すようにスラグ粒子３１の微粒子化が進行する。おおきなスラグ粒子ほど、冷却されにくい。冷却されていないスラグ粒子は、蒸気膜で覆われ、浮遊する好ましくない微粒子と接触しない。また、表面積も大きいので相対的に微粒子の付着割合は小さい。
なお、この結果、一般的に、水砕槽４の水温は、２６℃以上の高温に維持することが好適である。図１２に示すように、水砕水の温度が２６℃を越えると、Ｐｂに関する溶出試験で、０．０１ｍｇ／ｌの基準を満足する。
【００６９】
第７の実施の形態
次いで、本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第７の実施の形態を説明する。
この第７の実施の形態では、灰溶融炉等の廃棄物溶融処理炉にＣａＣｌ2を添加することとしている。図１３に示すように、灰溶融炉では、排ガス中のＨＣｌ濃度が１５０ｐｐｍとなると溶出基準を下回ることが観測されている。
【００７０】
そこで、この第７の実施の形態では、灰溶融炉等の廃棄物溶融処理炉中にＣａＣｌ2を添加している。ＣａＣｌ2を添加すると、Ｃａは、ＣａＯとなり、スラグ化する。Ｃｌは、ＨＣｌとなる。炉内に過剰Ｃｌが増加することでＰｂＣｌ2となり、揮散が促進される。すなわち、図１４に示すように、Ｐｂの沸点は１，７４７℃、ＰｂＯの沸点は１，５３４℃、ＰｂＣｌ2の沸点は８４７℃であり、このことを積極的に利用して、水砕スラグ中のＰｂを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法及び装置の適用対象となる灰溶融炉の構成について、その一実施の形態を説明する模式図である。
【図２】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第１の実施形態を説明する概念図である。
【図３】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第１の実施形態を実施する装置を説明する概念図である。
【図４】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第２の実施形態を説明する概念図である。
【図５】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第３の実施形態を説明する概念図である。
【図６】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第３の実施の形態その１について、ボールミル試験機を説明する模式図である。
【図７】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第３の実施の形態その２について、高速せん断摩砕機を説明する模式図である。
【図８】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第３の実施の形態その３について、砂再生機を説明する模式図である。
【図９】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第３の実施の形態その４について、高速せん断摩砕機を説明する模式図である。
【図１０】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第４の実施形態を説明する概念図である。
【図１１】本発明に係るスラグからの重金属溶出防止方法の第６の実施形態を説明する概念図である。
【図１２】水砕水の温度と、溶出試験でのＰｂ溶出量との関係を示すグラフである。
【図１３】排ガス中のＨＣｌ濃度と、溶出試験でのＰｂ溶出量との関係を示すグラフである。
【図１４】Ｐｂ、ＰｂＯ、ＰｂＣｌ2の蒸気圧と温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１      プラズマ式アーク灰溶融炉
２      溶融スラグ
３      出滓口
４      水砕槽
７      炉室
８      プラズマ電極
９      炉底電極
１０    プラズマアーク
１１    直流電源
１２    水砕水
１４    水砕コンベア
１５    供給管
１６    流量調整弁
１７    排出管
１８    温度センサー
１９    制御装置
２０    水砕水冷却塔
２１    定量供給装置
３１    スラグ粒子
３２    微粒子
３３    水砕スラグ
３４    コンベア
３５    ノズル
３６    隔壁
４１    高温蒸気
４２    蒸気ノズル
４３    水和膜
６１    ボールミル試験機
６２    ポリエチレン製摩砕容器
６４    ボールミル回転機
７１    高速せん断摩砕機
７２    スラグ供給部
７３    スラグせん断部
７４    スラグ排出部
７５    ロータ
７６    ベッセル
７７    回転モータ
７８    スクリーン
８１    ホッパー
８２    水砕スラグ
８３    モータ
８４    スクイジンググローラ
８６    流動層式微粉抜き装置
８７    ブロア
８８    沈降室
８９    集塵装置
９０    水砕スラグ
１００  高速せん断摩砕機
１０１  スラグ供給部
１０２  スラグせん断部
１０３  スラグ排出部
１０４  ロータ
１０５  ベッセル
１０６  回転モータ
１１１  水砕水
１１３  湿式バグフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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