(57)【要約】【課題】  炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて灰を溶融処理する際に、かかる耐火物が短期間に侵食されてしまうのを抑制できる方法を提供する。【解決手段】  炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて灰を溶融処理する際に、該電気炉内へフェロシリコンを投入した。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて灰を溶融処理する際に、該電気炉内へフェロシリコンを投入することを特徴とする灰の溶融処理方法。
【請求項２】
電気炉内の溶融メタル中におけるＳｉ濃度が３質量％以上となるようフェロシリコンを投入する請求項１記載の灰の溶融処理方法。
【請求項３】
平均粒径１０mm以上のフェロシリコンの粒状乃至塊状物を投入する請求項１又は２記載の灰の溶融処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は灰の溶融処理方法に関する。都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理すると、焼却灰や飛灰等の灰が発生する。かかる灰は、これを減容化及び無害化するため、電気炉を用いて溶融処理する。本発明は、かかる電気炉のうちで炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて前記のような灰を溶融処理する方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、灰の溶融処理は一般に、電気炉を用いて行なわれている。灰の溶融処理に用いる電気炉の炉内には、スタンプ材、キャスタブル等の不定形耐火物や耐火レンガ等の定形耐火物が敷設されており、かかる耐火物としてＡｌ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３やＭｇＯ−Ｃｒ２Ｏ３系等のものも使用されているが、近年では、これらに比べて、灰の溶融処理時に発生する酸性の溶融スラグによる侵食や浸潤等が小さいＳｉＣ含有のもの、例えばＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ系やＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ−Ｃ系等のＳｉＣ系の耐火物が使用されるようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて様々な由来のある灰を溶融処理すると、実際のところ、炉内の耐火物、特に灰の溶融処理時に発生する溶融メタルと接する炉床部の耐火物が短期間に侵食されてしまうことの生じる場合があるという問題がある。
【特許文献１】特開平５−１１８５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて灰を溶融処理する際に、かかる耐火物が短期間に侵食されてしまうことを抑制できる方法を提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決する本発明は、炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて灰を溶融処理する際に、該電気炉内へフェロシリコンを投入することを特徴とする灰の溶融処理方法に係る。
【０００６】
本発明では、炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて灰を溶融処理する。ＳｉＣ含有の耐火物としては、ＳｉＣを含有するスタンプ材やキャスタブル等の不定形耐火物、ＳｉＣを含有する耐火レンガ等の定形耐火物が挙げられ、代表的にはＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ系やＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ−Ｃ系等のＳｉＣ系の耐火レンガが挙げられる。また電気炉としては、抵抗炉、アーク炉、プラズマアーク炉、プラズマ炉等が挙げられるが、アーク炉又はプラズマアーク炉が好ましい。
【０００７】
本発明では、前記したように、炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて灰を溶融処理するが、この際に、該電気炉内へフェロシリコン（Ｆｅ−Ｓｉ）を投入する。電気炉を用いた灰の溶融処理時に、該電気炉内へフェロシリコンを投入すると、かかる灰の様々な由来にかかわらず、該電気炉の炉内に敷設したＳｉＣ含有の耐火物が短期間に侵食されてしまうのを安定して抑制できる。
【０００８】
本発明者の知見によれば、炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて灰を溶融処理するとき、該耐火物が短期間に侵食されてしまうことが生じる原因は、溶融処理の対象である灰の由来によるその組成にあり、なかでも灰中における還元剤として作用する金属の量、とりわけ金属Ａｌの量にあることが推察された。すなわち、灰中に金属Ａｌの量が多いと、該金属Ａｌが灰の溶融処理時に炉内のスラグ中のＳｉＯ２を還元してＳｉを生成させ、このＳｉが炉内の溶融メタル中に溶け込み、溶融メタル中のＳｉ濃度を上げるが、灰中の金属Ａｌの量が少ないと、溶融メタル中のＳｉ濃度が上がらず、炉内の溶融メタル中のＦｅが耐火物中のＳｉＣをＳｉとＣとに解離させ、解離したＳｉとＦｅが溶けあう。その結果としてＳｉＣ粒子がＦｅ−Ｓｉとなって液化するため、耐火物中の他の粒子、例えばＡｌ２Ｏ３粒子との結合が崩れて、耐火物が侵食されてしまうものと推察された。そこで、炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて灰を溶融処理するとき、該電気炉内へフェロシリコン（Ｆｅ−Ｓｉ）を投入すると、灰の様々な由来によるその組成の変動にかかわらず、より具体的には灰中における金属Ａｌの量の多少にかかわらず、該電気炉の炉内に敷設したＳｉＣ含有の耐火物が短期間に侵食されてしまうのを安定して抑制できたのである。
【０００９】
電気炉内へ投入するフェロシリコンの量は特に制限されないが、電気炉内の溶融メタル中におけるＳｉ濃度が３質量％以上となるように投入するのが好ましく、３〜１０質量％となるように投入するのがより好ましく、５〜１０質量％となるように投入するのが特に好ましい。電気炉内の溶融メタル中におけるＳｉ濃度が３質量％以上、より確実には５質量％以上となるようにフェロシリコンを投入すると、ＳｉＣ含有の耐火物の侵食を充分に抑制できるからであり、逆に１０質量％以上となるようにフェロシリコンを投入しても、効果の発現はそれ程に変わらず、非経済的になるからである。
【００１０】
電気炉内へ投入するフェロシリコンの大きさや形状も特に制限されないが、平均粒径１０mm以上の粒状乃至塊状のものが好ましく、入手の容易性、経済性及び取扱性等を考慮すると、平均粒径１０〜５０mmの粒状乃至塊状のものがより好ましい。フェロシリコンに所望の効果を発現させるためには、炉内へ投入したフェロシリコンが炉内上部のスラグ層を通って炉床部の溶融メタル中へ到る必要があるが、そのためには、平均粒径１０mm以上の粒状乃至塊状のものが好適なのである。同様の意味で、フェロシリコンの投入時期は炉内上部のスラグ層が概ね溶融状態になる灰の溶融処理中とするのが好ましく、またフェロシリコンの投入位置は炉内上部のスラグ層のなかでも特に高温の溶融状態になる電極回りや電極直下部が好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、炉内にＳｉＣ含有の耐火物を敷設した電気炉を用いて灰を溶融処理する際に、かかる耐火物が短期間に侵食されてしまうのを抑制できる。
【実施例】
【００１２】
比較例１
炉床部にＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ系（Ａｌ２Ｏ３６０質量％、ＳｉＣ４０質量％）の耐火レンガを逆アーチ状に敷設した３相交流アーク炉を用いて、都市ごみを焼却処理したときに発生した焼却灰と飛灰との混合物からなる灰を１か月間溶融処理した。溶融処理時における炉内溶融メタル中のＳｉ濃度は０．１質量％であり、１か月後の耐火レンガの侵食は平均的に５０mmを超えていた。
【００１３】
実施例１
比較例１と同じ灰を、比較例１と同様に１か月間溶融処理した。但し、ここでは、溶融処理時における炉内溶融メタル中のＳｉ濃度が５〜６質量となるようにフェロシリコン（Ｓｉ７５質量％、Ｆｅ２５質量％、平均粒径２０〜５０mm、融点１３５０℃、比重３．７）を電極直下部へ投入した。１か月後の耐火レンガの侵食は肉眼では平均的に２mm以下と認められるものの、実際には計測できなかった。
【００１４】
比較例２
炉床部にＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ−Ｃ系（Ａｌ２Ｏ３７５質量％、ＳｉＣ２０質量％、Ｃ５質量％）の耐火レンガを逆アーチ状に敷設した３相交流アーク炉を用いて、都市ごみを焼却処理したときに発生した焼却灰と飛灰との混合物からなる灰を１か月間溶融処理した。溶融処理時における炉内溶融メタル中のＳｉ濃度は０．８質量％であり、１か月後の耐火レンガの侵食は平均的に４５mmであった。
【００１５】
実施例２
比較例２と同じ灰を、比較例２と同様に１か月間溶融処理した。但し、ここでは、溶融処理時における炉内溶融メタル中のＳｉ濃度が５〜６質量となるようにフェロシリコン（Ｓｉ７５質量％、Ｆｅ２５質量％、平均粒径２０〜５０mm、融点１３５０℃、比重３．７）を電極直下部へ投入した。１か月後の耐火レンガの侵食は肉眼では平均的に２mm以下と認められるものの、実際には計測できなかった。