(57)【要約】【課題】溶融スラグに含まれているアルミニウムを効果的に除去し、あるいは無害化することにより、スラグの有効利用を図ることができる溶融スラグの処理方法を提供すること。【解決手段】溶融炉１５から排出されるスラグ分と金属分からなる溶融スラグを水砕水槽１７で水砕固化して固化物１９を生成し、その固化物１９を振動篩３１で篩い分けるときに、アルカリ性の水溶液を添加しつつ篩い分ける。【選択図】  図１
2006102663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶融物を溶融する溶融炉から排出されるスラグ分と金属分からなる溶融スラグを水砕固化して固化物を生成し、その固化物を粒径によって粗粒と細粒に篩い分けする溶融スラグの処理方法であって、上記固化物に水を注ぎつつ篩い分けを行うことによって得た篩い下の細粒にアルカリ性の水溶液を注ぐことを特徴とする溶融スラグの処理方法。
【請求項２】
被溶融物を溶融する溶融炉から排出されるスラグ分と金属分からなる溶融スラグを水砕固化して固化物を生成し、その固化物を粒径によって粗粒と細粒に篩い分けする溶融スラグの処理方法であって、上記固化物にアルカリ性の水溶液を注ぎつつ篩い分けを行うことを特徴とする溶融スラグの処理方法。
【請求項３】
篩い分けによって得た細粒にアルカリ性の水溶液を注ぐことを特徴とする請求項２記載の溶融スラグの処理方法。
【請求項４】
磁選処理後に篩い分けを行うことを特徴とする請求項１、２または３記載の溶融スラグの処理方法。
【請求項５】
磁選処理の前または後であって篩い分け前に破砕処理を行うことを特徴とする請求項４記載の溶融スラグの処理方法。
【請求項６】
アルカリ性の水溶液のｐＨが１０〜１３であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の溶融スラグの処理方法。
【請求項７】
アルカリ性の水溶液を溶融スラグの全量に対して５〜３００重量％注ぐことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の溶融スラグの処理方法。
【請求項８】
アルカリ性の水溶液が、水酸化カルシウム、酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムを含むカルシウム化合物または水酸化ナトリウムであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の溶融スラグの処理方法。
【請求項９】
可燃物および不燃物を焼却する焼却炉から排出される焼却灰、焼却飛灰または焼却灰と焼却飛灰の混合物を溶融する溶融炉から排出されるスラグ分と金属分からなる溶融スラグを水砕固化して固化物を生成し、その固化物を粒径によって粗粒と細粒に篩い分けし、篩い分けによって得られた粗粒の比率に応じて溶融炉の運転条件または溶融炉に投入する被溶融物の性状を変更することを特徴とする溶融スラグの処理方法。
【請求項１０】
溶融炉の運転条件の変更は、溶融炉の溶融温度を上昇させることである請求項９記載の溶融スラグの処理方法。
【請求項１１】
溶融炉の運転条件の変更は、被溶融物の溶融炉内の滞留時間を長くすることである請求項９記載の溶融スラグの処理方法。
【請求項１２】
被溶融物の性状の変更は、焼却炉に投入する不燃物の投入量を減少させることである請求項９記載の溶融スラグの処理方法。
【請求項１３】
被溶融物の性状の変更は、溶融炉に投入する焼却灰の比率を下げ、焼却飛灰の比率を高めることである請求項９記載の溶融スラグの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融スラグの処理方法に関し、特に、ごみ、ごみ焼却灰、石炭灰、下水汚泥、その他の廃棄物を１２００℃以上の高温で溶融処理した際に発生する溶融スラグ中に含まれるアルミニウムを除去し、あるいは無害化し、スラグを有効利用する方法に関するものである。
【０００２】
ごみや焼却灰や焼却飛灰の溶融処理により得られるスラグは天然骨材の代替として、土木資材、建設資材等としての利用が期待されている。
【０００３】
ところが、そのスラグには金属分が含まれており、それほど多量ではないが、アルミニウムも含まれている。そのため、スラグを骨材として利用する場合、酸性またはアルカリ性の下では、次式に示すように、アルミニウムが酸化する際にＨ2 ガスが発生することで、コンクリートやブロックなどが膨張して十分な強度が得られないことがある。
【０００４】
２Ａｌ＋３Ｈ2Ｏ  →  Ａｌ2Ｏ3＋３Ｈ2
本発明は、溶融スラグに含まれているアルミニウムを効果的に除去し、あるいは無害化することにより、スラグの有効利用に資するものである。
【背景技術】
【０００５】
廃棄物溶融炉の溶融処理に関する技術は、次に説明するように、特許文献１〜４に開示されている。
【０００６】
特許文献１には、廃棄物の溶融物を水砕固化する水砕固化装置と、水砕固化物を破砕する粗砕機と、破砕物を磁選する磁選機と、磁選後に得られる水砕スラグを粉砕する粉砕機を備えた溶融物の固化処理装置が開示されている。この装置によれば、廃棄物溶融炉から排出された溶融物の固化物を、水砕スラグと磁性のある水砕メタルに分離することができる。
【０００７】
特許文献２には、水／スラグの重量比が０.２〜２.０の範囲となるようにスラグに水を散布した後、このスラグを磁選機に供給し、次いで、水／スラグの重量比が０.２〜２.０の範囲となるように磁選機に水を散布し、磁選機下部の分離装置によりスラグと磁化物を分離するスラグの改質方法が開示されている。この方法によれば、スラグ中に含まれる金属鉄を主体とする磁化物を除去することはできる。
【０００８】
特許文献３には、スラグとメタルよりなる溶融物を水砕固化し、その固化物を粒径によって細粒と粗粒に分別しながらスラグの固化物を細粒化して細粒側に分別し、細粒の固化物のみを磁選してメタルの固化物を除去する水砕スラグの分別方法が開示されている。この方法によれば、水砕された固化物を磁性のあるメタルとスラグに分別することはできる。
【０００９】
特許文献４には、廃棄物溶融炉より落下する溶融スラグを水砕するスラグ水砕水のｐＨを約９〜１２に維持するスラグ水砕水中の溶解性重金属の低減方法が記載されている。
【特許文献１】特開平９−１３７９２３号公報
【特許文献２】特許第２８４６６２３号明細書
【特許文献３】特許第３３７４７０９号明細書
【特許文献４】特開平１１−５１５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１〜３に開示されたものは、いずれも磁選によりスラグ中の金属を除去する方法であるため、アルミニウムを除去することはできない。そのため、アルミニウムが除去されていないスラグをコンクリート用骨材などに使用すると、上記したように、アルミニウムが反応してＨ2  が生成し、そのＨ2  によりコンクリートにひび割れが発生す  ることがある。
【００１１】
また、特許文献４に記載された方法は、スラグ水砕水のｐＨが９〜１２に維持されているので、スラグ水砕水中の溶解性重金属は浮遊固形物化し、スラグ水砕水の溶解性重金属のイオン濃度を低下させることにより、スラグからの重金属の溶出を防止することはできるが、この方法では、スラグに含まれる金属（アルミニウム）を無害化することはできない。また、スラグ水砕水をアルカリ性とした場合、各装置へのスケールの付着や水砕水をブローした際の排水処理が問題となる。
【００１２】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶融スラグに含まれているアルミニウムを効果的に除去し、あるいは無害化することにより、スラグの有効利用を図ることができる溶融スラグの処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、被溶融物を溶融する溶融炉から排出されるスラグ分と金属分からなる溶融スラグを水砕固化して固化物を生成し、その固化物を粒径によって粗粒と細粒に篩い分けする溶融スラグの処理方法であって、上記固化物に水を注ぎつつ篩い分けを行うことによって得た篩い下の細粒にアルカリ性の水溶液を注ぐことを特徴としている。また、本発明は、被溶融物を溶融する溶融炉から排出されるスラグ分と金属分からなる溶融スラグを水砕固化して固化物を生成し、その固化物を粒径によって粗粒と細粒に篩い分けする溶融スラグの処理方法であって、上記固化物にアルカリ性の水溶液を注ぎつつ篩い分けを行うことを特徴としている。
【００１４】
スラグに含まれるアルミニウムは比較的粗い粒度に多く含まれる傾向があり、水を注ぎつつスラグ由来の固化物を篩い分けることにより、かなりの量のアルミニウムを篩い上の粗粒とともに除去することができる。
【００１５】
しかし、篩い下の細粒にもアルミニウムが含まれており、アルミニウムが十分に除去されていないスラグをコンクリート用骨材に利用すると、上記したような不都合な点があるので、スラグ中のアルミニウムは極力無害化する必要がある。
【００１６】
そこで、篩い下の細粒にアルカリ性の水溶液を注ぐか、又はアルカリ性の水溶液を注ぎつつ篩い分けを行うことにより、アルミニウムを化学的に処理して水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）やベーマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））あるいは酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とし、アルミニウムを安定化することでアルミニウムの無害化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明は、可燃物および不燃物を焼却する焼却炉から排出される焼却灰、焼却飛灰または焼却灰と焼却飛灰の混合物を溶融する溶融炉から排出されるスラグ分と金属分からなる溶融スラグを水砕固化して固化物を生成し、その固化物を粒径によって粗粒と細粒に篩い分けし、篩い分けによって得られた粗粒の比率に応じて溶融炉の運転条件または溶融炉に投入する被溶融物の性状を変更することを特徴している。
【００１８】
粒径の大きい粗粒は、骨材としての利用に適さないので少ない方が好ましい。そこで、篩い分けによって得られた粗粒の比率に応じて溶融炉の運転条件や被溶融物の性状を適宜変更することにより、スラグ中のアルミニウム量を低減し、アルミニウムの含有量が多い粗粒の比率を低下させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は上記のとおり構成されているので、以下の効果を奏する。
（１）請求項１、２記載の発明によれば、溶融スラグに含まれているアルミニウムを効果的に除去するとともに、細粒に残留したアルミニウムの無害化を図ることができる。
（２）請求項３記載の発明によれば、一層のアルミニウムの無害化を図ることができる。
（３）請求項４記載の発明によれば、磁性のある鉄などの金属を除去することができる。
（４）請求項５記載の発明によれば、破砕処理により金属分と強度的に脆いスラグとを効果的に分離できるので、アルミニウムの篩い分けによる分別が容易になる。
（５）請求項６、７記載の発明によれば、アルミニウムを化学的に処理するに好適な条件を提供することができる。
（６）請求項８記載の発明によれば、アルミニウムを化学的に処理するに好適な物質を提供することができる。
（７）請求項９記載の発明によれば、篩い分けによって得られた粗粒の比率に応じて溶融炉の運転条件または溶融炉に投入する被溶融物の性状を変更することにより、溶融スラグ中のアルミニウムの比率を変更し、工業的に利用価値の高い細粒の比率を高めることができる。
（８）請求項１０〜１３記載の発明によれば、請求項９記載の発明を実施するに好適な操業条件を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
すなわち、本発明の溶融スラグの処理方法は、被溶融物を溶融する溶融炉から排出されるスラグ分と金属分からなる溶融スラグを水砕固化して固化物を生成し、その固化物を粒径によって粗粒と細粒に篩い分けする溶融スラグの処理方法であって、上記固化物に水を注ぎつつ篩い分けを行うことによって得た篩い下の細粒にアルカリ性の水溶液を注ぐことを特徴としている。また、本発明の溶融スラグの処理方法は、被溶融物を溶融する溶融炉から排出されるスラグ分と金属分からなる溶融スラグを水砕固化して固化物を生成し、その固化物を粒径によって粗粒と細粒に篩い分けする溶融スラグの処理方法であって、上記固化物にアルカリ性の水溶液を注ぎつつ篩い分けを行うことを特徴としている。
【００２１】
スラグと金属との濡れ性の違いにより、篩い分け時に水を注ぐことでスラグと金属との分離が良好になるので好ましい。また、微粉スラグが凝集している場合、水を注ぐことで、凝集した微粉スラグが篩い上に滞留することを防止できる。さらに、水を注ぐことで、篩いの目詰まりも防止できるので好ましい。そして、篩い下の細粒にアルカリ性の水溶液を注ぐか、または篩い分け時にアルカリ性の水溶液を注げば、上記効果に加えて、篩い分け後の細粒中に残留するアルミニウムが骨材の品質に悪影響を及ぼさないように、アルミニウムの一層の無害化を図ることができるので好ましい。
【００２２】
篩いの目は、目標とする粒度に合わせて、例えば、１〜１０mmのものを選択することができる。一般に、溶融スラグに含まれるアルミニウムの粒度は、溶融時にはスラグとアルミニウムの融液の表面張力などの特性の違いから、冷却時にはスラグとアルミニウムの熱伝導、熱容量および熱膨張率などの特性の相違から粗くなる傾向にあるので、２.５mm程度の目開きを有する振動篩いで篩い分ければ、スラグ中の相当量のアルミニウムを篩い上に分別できることが多い。また、アルミニウムは展性があり、破砕が困難なため、スラグを破砕処理しても、スラグ中のアルミニウムは粒度が細かくなりにくいので、破砕処理後にも粗粒アルミニウムを篩い分けすることが可能である。
【００２３】
注入するアルカリ性水溶液の量は、スラグ中のアルミニウム含有量やスラグ組成などにより異なるが、溶融スラグの全量に対して５重量％より少ないと十分な効果が得られず、３００重量％より多いと、アルカリ性水溶液の注入設備を含む処理装置の全体が大きくなりすぎる。そこで、溶融スラグの全量に対するアルカリ性水溶液の注入量は５〜３００重量％とするのが好ましく、スラグと金属との濡れ性の違いが顕著に発現する１０〜１５０重量％とするのがより好ましい。
【００２４】
磁選処理後に篩い分けを行うことは、磁性のある鉄などの金属を確実に除去できるので好ましい。
【００２５】
磁選処理の前または後であって篩い分け前に破砕処理を行うことは、破砕処理により金属分と強度的に脆いスラグとを効果的に分離できるので好ましい。
【００２６】
アルミニウムを酸化させて無害化を図るためには、アルカリ性の水溶液のｐＨは１０以上であることが好ましく、１０．５以上であることがより好ましい。しかし、ｐＨが高すぎると、排水処理が難しくなるのでアルカリ性水溶液のｐＨは１３以下であるのが好ましく、１２以下であるのがより好ましい。
【００２７】
アルカリ性の水溶液としては、水酸化カルシウム、酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムを含むカルシウム化合物または水酸化ナトリウムを用いることができるが、カルシウム化合物がより好ましい。アルミニウムを酸化するとともに、スラグ表面に安定なケイ酸カルシウム水和物が形成されやすくなり、ケイ酸カルシウム水和物に重金属が捕捉されて重金属の溶出を防止することができる。さらに、ケイ酸カルシウム水和物がバインダとの付着力を向上し、骨材としての品質を向上させることができる。
【００２８】
スラグにアルミニウムが多く含まれる場合、篩い上の粗粒の回収量が多くなる。この粗粒は骨材としての利用が困難であるから、篩い上の粗粒の量は少ない方が好ましい。そのためには、篩い分けによって得られた粗粒の比率に応じて溶融炉の運転条件または溶融炉に投入する被溶融物の性状を変更することが好ましい。
【００２９】
溶融炉の運転条件を変更する場合、溶融炉の溶融温度を高くするか、被溶融物の炉内滞留時間を長くすることが好ましい。溶融スラグ中のアルミニウムを減少することができるからである。
【００３０】
また、被溶融物の性状を変更する場合、焼却炉に投入する不燃物の投入量を減少し、可燃物の投入量を増加することが好ましい。不燃物とは、例えばアルミニウム缶、ビール瓶の王冠、ＩＣ基板、アルミニウム箔などであり、比較的多くのアルミニウムを含み、燃えにくいものをいう。可燃物とは、生ゴミ、紙類、布など、燃えやすいものをいう。従って、焼却炉に対する不燃物の投入量を減少し、可燃物の投入量を増加すれば、焼却の結果得られる焼却灰と焼却飛灰の混合物中のアルミニウムの比率を低下することができるので、この混合物を溶融した結果得られる溶融スラグ中のアルミニウムを減少させることができる。
【００３１】
また、溶融炉に投入する焼却灰の比率を低下し、焼却飛灰の比率を高めることが好ましい。ストーカ式焼却炉における焼却灰と焼却飛灰の組成（重量％）の一例は表１に示すとおりである。焼却灰とは焼却炉底部から排出される粉状、粒状あるいは瀝状の燃焼生成物をいい、焼却飛灰とは焼却炉内上部から排ガスとともに煙道から排出され、集塵装置により捕集される粉状の燃焼生成物をいう。
【００３２】
【表１】
2006102663.tif 000003
【００３３】
表１に示すように、焼却灰中のアルミニウム量に比して焼却飛灰中のアルミニウム量は極めて少ない。そこで、溶融炉に投入する焼却灰の比率を低下し、焼却飛灰の比率を高めれば、焼却灰と焼却飛灰の混合物を溶融した結果得られる溶融スラグ中のアルミニウムを減少することができる。
【実施例１】
【００３４】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものでなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において適宜変更と修正が可能である。
【００３５】
ストーカ式焼却炉に通常の可燃ごみと共に不燃物を破砕して投入し、焼却後に排出された焼却灰を電気式溶融炉で１３５０℃で溶融し、排出された溶融スラグに対して水を噴霧することにより水砕後、磁選処理および破砕処理を施して磁性金属を除去したスラグ由来の固化物を得た。そのスラグ由来の固化物の粒度別のアルミニウム含有量は表２のとおりである。
【００３６】
【表２】
2006102663.tif 000004
【００３７】
表２に示すように、２．５mm以上の比較的粗い粒度にほとんどのアルミニウムが含まれていることが分かる。
【００３８】
表２に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物に対して目開きが２．５mmの振動篩いを用い、その固化物に対してｐＨ１１の水酸化ナトリウム水溶液を重量比で１の割合で注ぎつつ篩い分けを行った場合のスラグ由来の固化物の粒度別のアルミニウム含有量は表３のとおりである。
【００３９】
【表３】
2006102663.tif 000005
【００４０】
表３に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物と砕砂について、JIS TR A 0016 （コンクリート用溶融スラグ細骨材）で定義される膨張率の試験結果と、骨材の全量を表３に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物または砕砂に置換したモルタルの圧縮強度試験結果を、それぞれ表４と表５に示す。
【００４１】
【表４】
2006102663.tif 000006
【００４２】
【表５】
2006102663.tif 000007
【００４３】
表４に示すように、ｐＨ１１の水酸化ナトリウム水溶液を注ぐことでスラグ由来の固化物の膨張率は低下し、コンクリート用溶融スラグ細骨材の基準値である２％を大幅に下回った。
【００４４】
表５に示すように、スラグ由来の固化物を用いたモルタルの圧縮強度は砕砂を用いたものと同程度である。
【００４５】
さらに、環境省告示４６号に準拠した溶出試験の結果、スラグ由来の固化物のＰｂの溶出量は０.００２mg/Ｌであり、基準値である０.０１mg/Ｌを十分に下回っていることが確認できた。
【実施例２】
【００４６】
実施例１において、ｐＨ１１の水酸化ナトリウム水溶液の代わりにｐＨ１１.５の水酸化カルシウム水溶液を注ぎつつ篩い分けを行った場合のスラグ由来の固化物の粒度別のアルミニウム含有量は表６のとおりである。
【００４７】
【表６】
2006102663.tif 000008
【００４８】
表６に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物と砕砂について、JIS TR A 0016 （コンクリート用溶融スラグ細骨材）で定義される膨張率の試験結果と、骨材の全量を表６に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物または砕砂に置換したモルタルの圧縮強度試験結果を、それぞれ表７と表８ に示す。
【００４９】
【表７】
2006102663.tif 000009
【００５０】
【表８】
2006102663.tif 000010
【００５１】
表７に示すように、スラグ由来の固化物の膨張率は実施例１と同程度であるが、表８に示すように、スラグ由来の固化物を用いたモルタルの圧縮強度は砕砂を用いたものより大幅に向上しており、ｐＨ１１.５の水酸化カルシウム水溶液を注ぐことで、セメントペーストとの付着力が顕著に向上したことが確認できた。
【００５２】
さらに、環境省告示４６号に準拠した溶出試験の結果、スラグ由来の固化物のＰｂの溶出量は検出限界（０.００１mg/Ｌ）以下となり、安全性が格段に改善されたことが分かった。
【実施例３】
【００５３】
表２に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物に対して目開きが２．５mmの振動篩いを用い、その固化物に対して水を重量比で１の割合で注ぎつつ篩い分けを行うことによって得た篩い下の細粒に対してｐＨ１２の水酸化カルシウム水溶液を重量比で１.１の割合となるような比率に調製したアルカリ水を貯留する水槽にその篩い下の細粒を浸漬し、混合した後の粒度別のアルミニウム含有量を表９に示す。
【００５４】
【表９】
2006102663.tif 000011
【００５５】
表９に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物と砕砂について、JIS TR A 0016 （コンクリート用溶融スラグ細骨材）で定義される膨張率の試験結果と、骨材の全量を表９に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物または砕砂に置換したモルタルの圧縮強度試験結果を、それぞれ表１０と表１１に示す。
【００５６】
【表１０】
2006102663.tif 000012
【００５７】
【表１１】
2006102663.tif 000013
【００５８】
表１０に示すように、スラグ由来の固化物の膨張率は実施例１、２と同程度であるが、表１１に示すように、スラグ由来の固化物を用いたモルタルの圧縮強度は砕砂を用いたものより大幅に向上しており、ｐＨ１２の水酸化カルシウム水溶液中にスラグ由来の固化物を浸漬することで、セメントペーストとの付着力が顕著に改善されたことが確認できた。
【００５９】
さらに、環境省告示４６号に準拠した溶出試験の結果、スラグ由来の固化物のＰｂの溶出量は０.００２mg/Ｌであり、基準値である０.０１mg/Ｌを十分に下回っていることが確認できた。
【実施例４】
【００６０】
次に、本発明の溶融スラグの処理方法を実施するに好適な装置の概略構成を図１に示す。
【００６１】
図１において、１はストーカ式焼却炉、２は不燃物投入ホッパー、３は可燃物投入ホッパーで、４は焼却炉１で焼却の結果得られた焼却灰を貯留するホッパー、５は焼却炉１の頂部からガスとともに排出される焼却飛灰を貯留するホッパーである。ホッパー２および３から焼却炉１へ投入される被焼却物の比率はコントローラー６により制御される。
【００６２】
７と８はスクリューコンベヤで、スクリューコンベヤ７で切り出される焼却灰の量はコントローラー９により制御され、スクリューコンベヤ８で切り出される焼却飛灰の量はコントローラー１０により制御される。
【００６３】
コントローラー９と１０により切り出し量が制御された結果、所定の比率となった焼却灰と焼却飛灰の混合物はコンベヤ１１により搬送されてホッパー１２に投入される。スクリューコンベヤ１３で切り出された、ホッパー１２内の焼却灰と焼却飛灰の混合物からなる所定量の被溶融物が溶融炉１５に投入される。１４はスクリューコンベヤ１３による被溶融物の切り出し量と被溶融物の炉内滞留時間を制御するコントローラーである。
【００６４】
１６は溶融炉１５の溶融温度を制御するコントローラーで、溶融炉１５から連続的に排出されるスラグ分と金属分からなる溶融スラグは水砕水槽１７の水１８中に落下する。溶融スラグは水中で急冷されて、粒化した固化物１９となる。固化物１９は沈降し、固化物を連続的に搬出するコンベヤ２０により水１８から掻き出される。
【００６５】
コンベヤ２０で搬送された固化物は、磁選機２１に供給される。磁選機２１は、固定磁石２２を備えた磁選機ドラム２３および磁選機ドラム２３の下部に設けられたスクレーパ２４を有している。２５、２６はガイド板である。鉄等の磁化物はガイド板２５でガイドされて排出口２７から排出され、容器２８に受け入れられる。鉄等の磁化物が分離された非磁化物を含有するスラグはガイド板２６でガイドされて排出口２９から排出され、衝撃式破砕機３０に投入される。衝撃式破砕機３０で破砕されることにより非磁化物を含むスラグは細粒化され、目開きが２．５mmの振動篩３１に供給される。
【００６６】
振動篩３１において、散水装置３２から必要に応じてアルカリ性の水溶液を注ぎつつ篩い分けを行うことによって、比較的粒径の大きい篩い上の粗粒は計量器３３ａに供給される。計量器３３ａに供給された粗粒はアルミニウム分を多く含み、骨材として利用することが困難な材料である。振動篩３１による篩い分けの結果、比較的粒径の小さい篩い下の細粒は骨材等として利用することができる。
【００６７】
図２は、本発明の溶融スラグの処理方法を実施するに好適な別の装置の概略構成を示す図である。図１の装置との相違は、散水装置３２の他に水槽３４を有し、計量器３３ａの他に計量器３３ｂを有する点であり、図１と共通する構成には同一参照番号を付して説明を省略する。図２の装置においては、振動篩３１において、散水装置３２から必要に応じて水またはアルカリ性の水溶液を注ぎつつ篩い分けを行い、比較的粒径の小さい篩い下の細粒は計量器３３ｂに供給された後、アルカリ性の水溶液を貯留する水槽３４に浸漬される。
【００６８】
以上のように構成される装置を用いて溶融スラグを処理する方法について、以下に説明する。
【００６９】
不燃物投入ホッパー２および可燃物投入ホッパー３から、所定比率の被焼却物をストーカ式焼却炉１に投入して焼却する。焼却の結果得られた焼却灰を貯留するホッパー４および焼却飛灰を貯留するホッパー５から、それぞれスクリューコンベヤ７と８で所定量の焼却灰と焼却飛灰を切り出してコンベヤ１１に供給する。
【００７０】
所定の比率の焼却灰と焼却飛灰の混合物はコンベヤ１１により搬送されてホッパー１２を経て溶融炉１５に投入される。溶融炉１５で所定温度（例えば、１３００℃）で溶融された結果得られたスラグと金属からなる溶融スラグは水砕水槽１７の水１８中に落下し、水中で急冷されて、粒化した固化物１９となる。その固化物１９はコンベヤ２０により水１８から掻き出される。
【００７１】
コンベヤ２０で搬送された固化物は、磁選機２１において、鉄を主とする磁化物と、非磁化物を含むスラグに分離され、鉄等の磁化物はガイド板２５でガイドされて排出口２７から排出され、容器２８に受け入れられる。一方、非磁化物を含むスラグは排出口２９から排出され、衝撃式破砕機３０で破砕されることにより非磁化物を含むスラグは細粒化され、目開きが２．５mmの振動篩３１に供給される。
【００７２】
振動篩３１において、散水装置３２から必要に応じて水またはアルカリ性の水溶液を注ぎつつ篩い分けを行うことによって、比較的粒径の大きい篩い上の粗粒は計量器３３ａに供給される。計量器３３ａに供給された粗粒はアルミニウム分を多く含み、骨材として利用することが困難な材料である。例えば、振動篩３１に供給される非磁化物を含むスラグの粒度分布が表１２のようなものである場合、篩い上のものは１４．８％もあり、骨材として利用できない比率が多いので、篩い上の粗粒の比率を下げることが好ましい。すなわち、被溶融物の性状が以下のようなものである場合、篩い上の粗粒の比率を下げるために後記するような各操作を行うことができる。
【００７３】
（１）被溶融物の性状
ストーカ式焼却炉１に通常の可燃ごみを投入し、焼却後に排出された焼却灰を電気式溶融炉１５で１３００℃で溶融し、排出された溶融スラグに対して水を噴霧することにより水砕後、磁選処理および破砕処理を施して磁性金属を除去したスラグ由来の固化物を得た。そのスラグ由来の固化物の粒度別のアルミニウム含有量は表１２のとおりである。
【００７４】
【表１２】
2006102663.tif 000014
【００７５】
表１２に示すように、２．５mm以上の比較的粗い粒度にほとんどのアルミニウムが含まれていることが分かる。
【００７６】
表１２に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物について目開きが２．５mmの振動篩３１を用い、その固化物に対して水を重量比で０.８の割合で注ぎつつ篩い分けを行うと、１４.８％が篩い上に回収された。
【００７７】
このままでは、溶融炉１５から排出されたスラグの１４.８％を骨材として利用することができないため、篩い上の粗粒の比率を下げるために後記するような各操作を行うことができる。
【００７８】
（２）篩い上の粗粒の比率を下げるための操作
ａ．溶融温度の上昇による篩い上の粗粒の比率の低下
溶融炉１５の溶融温度を１３５０℃として運転し、排出された溶融スラグに対して水を噴霧することにより水砕後、磁選処理および破砕処理を施して磁性金属を除去したスラグ由来の固化物を得ると、そのスラグ由来の固化物の粒度別のアルミニウム含有量は表１３のようになった。
【００７９】
【表１３】
2006102663.tif 000015
【００８０】
表１３に示すように、溶融温度を高くすることで２.５mm以上の粒径の粗粒の比率は激減し（４.６％）、骨材として利用できないスラグの比率は大幅に減少した。また、溶融スラグに含まれるアルミニウム量も減少した。溶融温度を高くすることによって溶融スラグ中のアルミニウム量が減少するので、コントローラー４０からライン４６を経てコントローラー１６に対して、溶融炉１５の溶融温度を上昇するように指示する電気信号を送信することによって、篩い上の粗粒の回収量を低減することが期待できる。
【００８１】
また、溶融炉１５に対する被溶融物の投入量を減少することは、結果として、溶融温度を上昇させることにつながるので、コントローラー１４により、スクリューコンベヤ１３によって切り出される溶融炉１５に対する被溶融物の投入量を減少しても、溶融スラグ中のアルミニウム量を減少させ、篩い上の粗粒の回収量を低減することが期待できる。
ｂ．被溶融物の炉内滞留時間の延長による篩い上の粗粒の比率の低下
また、被溶融物の溶融炉１５内の滞留時間を長くすることによっても、溶融スラグ中のアルミニウム量を減少させることが可能である。すなわち、炉内滞留時間を長くすることにより、溶融スラグ中のアルミニウムは酸素、窒素、炭素等と反応して酸化物、窒化物、炭化物となり、無害化されるため、溶融スラグ中のアルミニウム量を減少させることができる。そのためには、コントローラー４０からライン４１と４７を経てコントローラー１４に対して、被溶融物の溶融炉１５内の滞留時間を長くするように指示する電気信号を送信することによって、篩い上の粗粒の回収量を低減することが期待できる。例えば、溶融炉１５に対して一定量の被溶融物が投入されている場合、溶融炉１５から排出される溶融スラグの量を減少するように制御すれば、被溶融物の溶融炉１５内の滞留時間を長くすることができる。
ｃ．焼却炉に投入する不燃物投入量の減少による篩い上の粗粒の比率の低下
振動篩３１の篩い下（非磁化物を含む細粒スラグ）の重量を計量器３３ｂ（図２）により連続的に計量し、この篩い下の細粒の重量と計量器３３ａで計量される篩い上の粗粒の重量とをコントローラー４０で比較し、篩い上の粗粒の重量が規定値を超えた場合、コントローラー４０からライン４１を経てコントローラー６に対して、ストーカ式焼却炉１に対する不燃物の投入量を減少し、可燃物の投入量を増加するように指示する電気信号が送信される。その信号はライン４２を経て不燃物投入ホッパー２に不燃物の投入量を減少するように指令を出すとともに、ライン４３を経て可燃物投入ホッパー３に可燃物の投入量を増加するように指令を出す。不燃物は上記したように、アルミニウムを比較的多く含む材料からなるので、不燃物の投入量を減少することで、溶融スラグ中のアルミニウム量が減少し、篩い上の粗粒の回収量を低減することが期待できる。
ｄ．溶融炉に投入する焼却灰に対する焼却飛灰の比率を高めることによる篩い上の粗粒の比率の低下
上記したように、焼却飛灰中のアルミニウムの含有量は焼却灰中のアルミニウムの含有量に比べて極めて少ないので、溶融炉１に投入される焼却灰の比率を低下し、焼却飛灰の比率を高めるために、コントローラー１０によりホッパー５からの焼却飛灰の切り出し量を増加し、コントローラー９によりホッパー４からの焼却灰の切り出し量を減少するように制御することで、溶融スラグ中のアルミニウム量が減少し、篩い上の粗粒の回収量を低減することが期待できる。
【００８２】
［比較例１］
表２に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物と砕砂について、JIS TR A 0016 （コンクリート用溶融スラグ細骨材）で定義される膨張率の試験結果と、骨材の全量を表２に示す粒度分布を有するスラグ由来の固化物または砕砂に置換したモルタルの圧縮強度試験結果を、それぞれ表１４と表１５に示す。
【００８３】
【表１４】
2006102663.tif 000016
【００８４】
【表１５】
2006102663.tif 000017
【００８５】
表１４に示すように、２.５mm以上の粗粒を含むスラグ由来の固化物の膨張率はコンクリート用溶融スラグ細骨材の基準値である２％を超えている。また、圧縮強度についても、表１５に示すように、２.５mm以上の粗粒を含むスラグ由来の固化物を骨材とするモルタルの圧縮強度は砕砂を骨材とするものと比較してかなり小さいことが分かる。
【００８６】
また、環境省告示４６号に準拠した溶出試験の結果、２.５mm以上の粗粒を含むスラグ由来の固化物のＰｂの溶出量は０.００８mg/Ｌであり、本発明の実施例より多かった。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の溶融スラグの処理方法を実施するに好適な装置の概略構成図である。
【図２】本発明の溶融スラグの処理方法を実施するに好適な別の装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８８】
１    ストーカ式焼却炉
２    不燃物投入ホッパー
３    可燃物投入ホッパー
４    焼却灰貯留ホッパー
５    焼却飛灰貯留ホッパー
６    コントローラー
７    スクリューコンベヤ
８    スクリューコンベヤ
９    コントローラー
１０  コントローラー
１１  コンベヤ
１２  ホッパー
１３  スクリューコンベヤ
１４  コントローラー
１５  溶融炉
１６  コントローラー
１７  水砕水槽
１８  水
１９  固化物
２０  コンベヤ
２１  磁選機
２２  固定磁石
２２  磁選機ドラム
２４  スクレーパ
２５  ガイド板
２６  ガイド板
２７  排出口
２８  容器
２９  排出口
３０  衝撃式破砕機
３１  振動篩
３２  散水装置
３３ａ  計量器
３３ｂ  計量器
３４  水槽
４０  コントローラー
４１  電気信号ライン
４２  電気信号ライン
４３  電気信号ライン
４４  電気信号ライン
４５  電気信号ライン
４６  電気信号ライン
４７  電気信号ライン
【図１】
2006102663.tif 000018
【図２】
2006102663.tif 000019