(57)【要約】      （修正有）【課題】固体廃棄物に塩化剤を加えて混練し、その後加熱しながら減圧操作を行なうことで、前記固体廃棄物中に含まれる金属及びアルカリ塩を揮発分離すると共に有害有機塩素化合物を分解する方法を提供する。【解決手段】固体廃棄物に塩化剤を添加して混練し該固体廃棄物中に含まれる金属を塩素化する塩素化工程と、前記固体廃棄物を雰囲気圧１０１３〜１ｈＰａの範囲で減圧操作をしながら５５０〜１，０００℃にて加熱し、該固体廃棄物中に含まれるアルカリ塩成分と塩素化された前記金属を揮発分離させると共に、当該固体廃棄物中に含まれる有害有機塩素化合物を熱分解させる揮発分解工程と、を具備することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体廃棄物に塩化剤を添加して混練し該固体廃棄物中に含まれる金属を塩素化する塩素化工程と、
前記固体廃棄物を雰囲気圧力１０１３〜１ｈＰａの範囲で減圧操作をしながら５５０〜１，０００℃にて加熱し、該固体廃棄物中に含まれるアルカリ塩成分と塩素化された前記金属を揮発分離させると共に、当該固体廃棄物中に含まれる有害有機塩素化合物を熱分解させる揮発分解工程と、を具備することを特徴とする固体廃棄物の無害化処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の固体廃棄物の無害化処理方法であって、
前記塩化剤が廃塩酸であることを特徴とする固体廃棄物の無害化処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の固体廃棄物の無害化処理方法であって、
前記塩化剤が塩素ガス又は塩化水素ガスであることを特徴とする固体廃棄物の無害化処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の固体廃棄物の無害化処理方法であって、
前記塩素ガス又は塩化水素ガスが、アルカリ金属塩及び塩素系プラスチックを加熱することによって発生したものであることを特徴とする固体廃棄物の無害化処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の固体廃棄物の無害化処理方法であって、
前記塩化剤が燃焼排ガスであることを特徴とする固体廃棄物の無害化処理方法。
【請求項６】
請求項１に記載の固体廃棄物の無害化処理方法であって、
前記揮発分解工程における減圧操作が、圧力を低下させる減圧工程と、該減圧工程の前又は／及び後に、一定圧力を所要時間維持する圧力維持工程と、を含むことを特徴とする固体廃棄物の無害化処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の固体廃棄物の無害化処理方法であって、
前記減圧操作により、前記固体廃棄物中に含まれる含有金属を個別に揮発分離することを特徴とする固体廃棄物の無害化処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の固体廃棄物の無害化処理方法であって、
前記含有金属を個別に揮発分離した後、更に圧力を低下させて当該圧力を所要時間維持することにより、前記固体廃棄物中に含まれるアルカリ塩成分を揮発分離し、塩素分を含まない当該固体廃棄物の残渣を得ることを特徴とする固体廃棄物の無害化処理方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、アルカリ塩及び有害有機塩素化合物を含有する固体廃棄物から金属分及びアルカリ塩成分を効率良く揮発分離し、かつ有害有機塩素化合物を熱分解することで前記固体廃棄物を無害化させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属やアルカリ塩を含むばいじんなどの固体廃棄物は特別管理一般廃棄物に指定されているため、所定の金属溶出防止処理を行った後、管理型処分場へ廃棄する必要がある。このような固体廃棄物には、ダイオキシン類などの有害有機塩素化合物が含まれていることが多く、金属溶出防止処理とは別にダイオキシン類の分解処理が必要となっている。また、既存の金属溶出防止処理についても、埋立処分場での金属の長期安定性が疑問視されており、更に、金属溶出の問題とは別に固体廃棄物中に含まれるＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ２などのアルカリ塩が雨水とともに溶出し、排水の脱塩処理が必要になるといった問題も発生している。この様に固体廃棄物の無害化処理には種々の未解決問題が残されており、また金属それ自身も有限の資源であることから、溶出防止に変わる新しい固体廃棄物の無害化処理が求められていた。  一方、固体廃棄物中にはダイオキシン類等の有害有機塩素化合物が含まれていることがあり、この有害有機塩素化合物を分解して除去する技術も求められている。
【０００３】
上記の問題点に対し、例えば、カルシウム成分と塩素成分と有価金属とを含む飛灰から前記有価金属のうち鉛又は亜鉛のいずれか一方又はその双方を回収する方法において、前記飛灰を塩酸酸性液で処理することにより亜鉛を含む有価金属成分を溶出させる塩素化工程と、前記塩素化工程の処理液をろ過し除滓することにより鉛残渣を分離する揮発分解工程と、前記揮発分解工程で除滓した液に硫酸を加えて反応させる第３工程と、前記第３工程の反応生成液をろ過して石膏と塩酸酸性液を生成する第４工程とを含むことを特徴とする飛灰からの有価金属回収方法が提案されている（特許第３５３６９０１号公報）。
また、ごみ焼却残渣を溶融処理した際に捕集された飛灰に水を加え、さらに必要に応じてアルカリを加えて、スラリーにし、このスラリーを固液分離して可溶性塩類が溶出した溶液と金属を含む残渣とに分け、分離された残渣を高温加熱処理し、この処理物を金属濃縮物として回収することを特徴とする溶融飛灰から金属を回収する方法が提案されている（特開平１０−２０４５４８号公報）。
更に、固体廃棄物中の有害有機塩素化合物については、通常、それらを完全分解するためには８００℃以上の加熱処理を必要とするが、酸素不足状態では３００〜５００℃の温度でも完全分解できることが示されている（特公平６−３８８６３）
【０００４】
【特許文献１】特許第３５３６９０１号公報
【特許文献２】特開平１０−２０４５４８号公報
【特許文献３】特公平６−３８８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許第３５３６９０１号公報に記載されている湿式プロセスでは、固体廃棄物中のダイオキシン類を分解できず、回収した金属とアルカリ塩との分離もできないという問題点がある。
【０００６】
また、特開平１０−２０４５４８号公報に記載されている分離回収方法には製錬の対象となる金属が、主として鉛、亜鉛の２種類しか回収することができず、残りの金属分は廃棄物とされてしまうという問題がある。更に、得られた金属濃縮物は、鉛、亜鉛などが依然混在した状態であり、別途製錬設備による金属の個別回収工程が必要であるという問題もあった。
【０００７】
更に、特公平６−３８８６３号公報に記載されている方法における加熱温度、酸素不足雰囲気では、有害有機塩素化合物の分解のみが可能であり、固体廃棄物中の金属の回収は行なえず別プロセスが必要であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、固体廃棄物中に含まれる金属及びアルカリ塩成分を分離して揮発できるとともに、該固体廃棄物中の有害有機塩素化合物を熱分解することが可能な固体廃棄物の無害化処理方法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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明における固体廃棄物の無害化処理方法は、固体廃棄物に塩化剤を添加して混練し該固体廃棄物中に含まれる金属を塩素化する塩素化工程と、前記固体廃棄物を雰囲気圧力１０１３〜１ｈＰａの範囲で減圧操作をしながら５５０〜１，０００℃にて加熱し、該固体廃棄物中に含まれるアルカリ塩成分と塩素化された前記金属を揮発分離させると共に、当該固体廃棄物中に含まれる有害有機塩素化合物を熱分解させる揮発分解工程と、を具備することを特徴とする。
これにより固体廃棄物中に含まれる金属及びアルカリ塩成分の揮発分離と共に、有害有機塩素化合物を熱分解することが可能となる。
【００１０】
また、本発明における固体廃棄物の無害化処理方法は、前記塩化剤として廃塩酸を用いること、又は塩素ガス又は塩化水素ガスを用いること、更には燃焼排ガスを用いることを特徴とする。これにより、資源を有効活用することができる。
【００１１】
さらに、本発明における固体廃棄物の無害化処理方法は、前記揮発分解工程における減圧操作が、圧力を低下させる減圧工程と、該減圧工程の前又は／及び後に、一定圧力を所要時間維持する圧力維持工程と、を含むことを具備することを特徴とする。
これにより固体廃棄物中に含まれる含有金属を個別に揮発分離することができると共にアルカリ塩成分をも揮発分離することができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記の説明から明らかなように本発明は、固体廃棄物中に含まれる含有金属を個別に揮発分離することができると共にアルカリ塩成分をも揮発分離でき、更には前記固体廃棄物中に含まれる有害有機塩素化合物を熱分解することができるため、塩素分を含まない固体廃棄物の残渣を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明者らは、これまで上記の課題を解決する手段として固体廃棄物中の金属に対して塩酸、塩化水素ガス、塩素ガス等の塩化剤を添加することにより、金属は常温で容易に塩化物となることを見出している（特開２００２―２７５５５０）。例えば、２０℃における金属と塩酸との塩化反応の平衡定数は６．３×１０１７（ＰｂＯ＋ＨＣｌ(l)＝ＰｂＣl２＋Ｈ2Ｏ）、１．４×１０４（ＺｎＯ＋ＨＣｌ(l)＝ＺｎＣl2 ＋Ｈ2Ｏ）、３．６×１０３（ＰｂＯ＋ＨＣｌ(l)＝ＰｂＣl2＋Ｈ2Ｏ）と反応は全て右向きであり、かつ固体廃棄物に対して塩酸を添加した場合でも、上記反応が生じることを確認している。
【００１４】
今回、上記結果に基づいてさらに鋭意研究した結果、塩化剤添加後の固体廃棄物を減圧下で加熱処理することにより含有する金属を個別に揮発分離できる方法、さらには含有するアルカリ塩をも揮発分離できる方法を見出した。図１に各種金属並びにアルカリ塩の蒸気圧曲線図を示す。この蒸気圧曲線図によれば固体廃棄物を揮発分解処理ために、例えば温度８５０℃で加熱し、加熱炉内の圧力を矢印に示すように多段階に減圧させていくと、第一段目ではＺｎＣl2が、二段目ではＰｂＣl２、三段目ではＣｕＣｌ２が各々揮発分離でき、更に減圧を進めて行くとＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＣａＣｌ2などのアルカリ塩をも揮発分離できることが分かる。
また、本願発明においては減圧することにより加熱炉内に酸素不足状態が形成されると共に、金属の揮発分離のために揮発分解温度として５５０〜１０００℃で加熱しているため、特公平６−３８８６３号に記載の発明とは異なり有害有機塩素化合物の熱分解と共に金属の揮発分離も行なうことできるのである。
【００１５】
本発明において、「固体廃棄物」とは、都市ごみ、自動車シュレッダーダスト（ＡＳＲ）、医療廃棄物、下水汚泥、建設廃材、廃タイヤ、廃プラスチック、ゴミ固形燃料（ＲＤＦ）及びこれらの原料の焼却灰及び溶融飛灰、各種めっきスラッジ、製鋼ダストなどが含まれる。また、本発明における「塩化剤」としては、廃塩酸、塩化水素ガス又は塩素ガス、塩化水素ガス又は塩素ガスを含有する燃焼排ガス、アルカリ金属塩及び塩素系廃プラスチックの加熱時に発生する塩素ガス又は塩化水素ガスを使用することが望ましい。塩化水素ガス又は塩素ガスは各々合成したガスを用いることもできるが、燃焼排ガスに含まれるものやアルカリ金属塩及び塩素系廃プラスチックの加熱時に発生するものを活用することが経済的である。この「塩化剤」の添加量は、固体廃棄物中の金属モル量の当量比に対して１．０〜３．０程度が好ましい。
【００１６】
また、本発明における「金属」とは、アンチモン(Ｓｂ)、バナジウム(Ｖ)、リチウム(Ｌi)、ニオブ(Ｎｂ)、マグネシウム(Ｍｇ)、チタン（Ｔｉ）、鉛(Ｐｂ)、亜鉛(Ｚｎ)、銅(Ｃｕ)、カドミウム(Ｃｄ)、ニッケル(Ｎi)、クロム(Ｃｒ)、砒素(Ａｓ)、セレン(Ｓｅ)、錫(Ｓｎ)、水銀(Ｈｇ)、マンガン（Ｍｎ）などを意味する。
更に、本発明における「有害有機塩素化合物」とは、ポリ塩素化ジベンゾダイオキシンやポリ塩化ビフェニル、ヘキサクロロシクロヘキサン等のポリハロゲン化化合物やポリハロゲン化芳香族化合物を意味する。
【００１７】
なお、加熱温度は、有害有機塩素化合物が分解すること並びに上記金属の塩化物が蒸気圧を持つ温度帯である必要があるため、５５０〜１０００℃とすることが好ましい。また、加熱時間及び減圧する圧力の組合せは回収対象となる金属によって異なるが、加熱時間は１０〜１２０分、圧力は１０１３〜１ｈＰａの間で調整することが望ましい。
【００１８】
以下に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。図２は、本発明に係る固体廃棄物の無害化処理方法の工程を示した流れ図である。図２は、固体廃棄物と塩化剤を反応させる塩素化工程と、塩化反応させた後の固体廃棄物中の有機塩素化合物の分解と金属の個別分離及びアルカリ塩の分離を行なう揮発分解工程とから構成されている。
【００１９】
本願の発明に係る方法は、例えば、鉛、亜鉛、銅を含有する固体廃棄物の無害化に適用する場合、以下のようにして実施される。まず、固体廃棄物の塩素化工程では、混練機等を用いて固体廃棄物と塩化剤を混合することにより常温で前記固体廃棄物中に含まれる金属の塩素化が行なわれる。次に揮発分解工程では、前記塩素化工程を経て排出された前記固体廃棄物は、図１の金属の蒸気圧曲線図に基づいて決定された各圧力の下で、それぞれ一定時間加熱処理される。
【００２０】
この揮発分解工程では、まず第１段目として加熱炉内をＡkPaに減圧操作し、その圧力を維持したまま一定時間加熱することにより亜鉛成分を揮発分離させる。次に、加熱炉内をＢkPaに減圧し、その圧力で一定時間加熱することにより鉛成分を揮発分離させる。その後、C kPaへと圧力を減圧させ同様な処理により銅成分を揮発分離する。かような減圧操作によって固体廃棄物中の金属分を揮発分離した後、更に加熱炉内をより低い圧力であるD kPaへ減圧することにより、前記固体廃棄物中に含有されるアルカリ塩分をも揮発分離し、完全に無害な固体残渣として排出する。
【００２１】
以下に、本発明に係る固体廃棄物の無害化処理方法の一実施例を示す。図３は自動車シュレッダーダストの溶融飛灰に対して、３５ｗｔ％の塩酸を溶融飛灰中の金属含有量に対して１．０当量添加し、８５０℃で加熱処理したときの銅、鉛、亜鉛の揮発率と加熱炉内圧力との関係を示している。
なお、このときの加熱炉内圧力は、１０１３,５０７,２５３,４７,２０,１３ｈＰaと段階的に変化させ、各圧力において各々１２０分間ずつ加熱処理を行なった。
本図より、鉛、亜鉛、銅の個別分離方法として、８５０℃の加熱炉温度雰囲気においては、第１段目として常圧（１０１３ｈＰa）で加熱処理を行なうことにより鉛及び亜鉛を揮発分離させ、その後加熱炉内を段階的に減圧して行き最終的に１３ｈＰaまで減圧することにより銅成分も完全に揮発分離できることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、固体廃棄物中に含まれる金属とアルカリ塩を揮発分離できると共に有害有機塩素化合物を分解することができる方法に関するものであるため産業上の利用可能性は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】各種金属塩化物の蒸気圧曲線図である。
【図２】本発明の方法に係る固体廃棄物を無害化する流れを表した図である。
【図３】重金属揮発率と加熱炉内圧力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  混練機
２  加熱炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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