(57)【要約】      （修正有）【課題】廃棄物処理のコストを大幅に削減させ、環境への二次汚染を回避できる焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法の提供。【解決手段】鉄含有化合物、カルシウム化合物、フッ化カルシウム、フッ化カルシウムを含有する物質、酸化カルシウム、アルカリ金属化合物及びガラスからなる群から選ばれる、少なくとも１種の添加物と廃棄物を８００〜１１００℃の温度で溶融反応させて、溶融生成物を得る、焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の添加物と廃棄物を８００〜１１００℃の温度で溶融反応させて、溶融生成物を得る焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法であって、
該添加物は鉄含有化合物、カルシウム化合物、フッ化カルシウム、フッ化カルシウムを含有する物質、酸化カルシウム、アルカリ金属化合物及びガラスからなる群から選ばれることを特徴とする処理方法。
【請求項２】
塩化カルシウムを含む廃棄物を提供するステップａと、
少なくとも１種の添加物を提供して、該廃棄物と所定の比率で混合して、混合物を得るステップｂと、
該混合物を８００〜１１００℃の温度で溶融反応させるステップｃと、
溶融生成物を得るステップｄとを備える請求項１に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項３】
該ステップｃと該ステップｄの間に、
該ステップｃで得られた生成物を冷却させるステップｃ１をさらに備える請求項２に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項４】
該廃棄物は焼却フライアッシュ及び電気めっきスラッジからなる群から選ばれる請求項１、２又は３に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項５】
該溶融生成物はフッ化塩化カルシウム、フッ化カルシウム及び塩化カルシウムからなる群から選ばれる請求項４に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項６】
該ステップｃの反応時間が５〜６０分間である請求項２に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項７】
該廃棄物が焼却フライアッシュである場合、該廃棄物と該添加物の重量比率が１：５．７〜１：０．４である請求項４に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項８】
該添加物がフッ化カルシウムを含有する物質である場合、該廃棄物と該添加物の重量比率が１：２．３〜１：０．４である請求項７に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項９】
該添加物がフッ化カルシウムである場合、該廃棄物と該添加物の重量比率が１：１．５〜１：０．４である請求項７に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
該添加物にはガラス及びフッ化カルシウムを含有する物質が含まれる場合、該廃棄物、フッ化カルシウムを含有する物質及びガラスの重量比率が１：１：２〜１：１：０．２である請求項７に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項１１】
該添加物には酸化カルシウム及びフッ化カルシウムを含有する物質が含まれる場合、該廃棄物、フッ化カルシウムを含有する物質及び酸化カルシウムの重量比率が１：２．４：０．６〜１：１．７：０．６である請求項７に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項１２】
該添加物にはガラス、鉄スラグ及びカルシウム化合物が含まれる場合、該廃棄物、カルシウム化合物及び鉄スラグの重量比率が１：１：３．３３：１．３３〜１：１：１．３３：３．３３である請求項７に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【請求項１３】
該ステップｃと該ステップｄの間に、
該ステップｃで得られた生成物を所定形状にするステップｃ１をさらに備える請求項２に記載の焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の処理再利用方法、特に焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
台湾では、都市ゴミの処理方式として、主に焼却方式が使用されており、ゴミの焼却処理によりボトムアッシュとフライアッシュが発生してしまい、その内、ボトムアッシュの発生量がゴミ焼却処理量の約１５〜２０％、フライアッシュ発生量がゴミ焼却処理量の約３〜８％である。従来、ボトムアッシュについては再利用技術により処理されているが、フライアッシュは硬化埋立法によってしか処理できない。
【０００３】
台湾環境保護庁の２０１６年の統計によれば、１年間あたりに国内の大型焼却炉が約２９．６万トンのフライアッシュを発生させ、このフライアッシュには、ダイオキシンの含有量が環境保護法規による標準（＜１．０ｎｇ  Ｉ−ＴＥＱ／ｇ）を超えないものの、環境保護法規による標準（ＴＣＬＰ、重金属毒性固有浸出操作）を超える有害物質、たとえば鉛、カドミウム等の重金属が含まれているため、各焼却プラントは化学薬品、セメント等の硬化剤を添加することでフライアッシュを硬化させた後に埋め立てるしかない。しかし、硬化後のフライアッシュは体積も重量も増加してしまい、輸送コストを増加するだけでなく、埋立処分場の空間の深刻な不足を引き起こし、さらに、フライアッシュが硬化されても、埋立地に長期放置すると、重金属を放出して土壌や地下水を汚染する恐れがある。
【０００４】
フライアッシュを処理する問題を解決するために、台湾の県市の地方政府は、フライアッシュを溶融することで環境に無害な物質にするような高温溶融を用いたフライアッシュ処理計画を立てているが、高温溶融法の運転温度が１３００℃以上でなければならないことから、装置や操作のコストの高騰を引き起こし、実用に適さない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、８００〜１１００℃の溶融温度で廃棄物を処理でき、廃棄物処理のコストを大幅に削減させる、焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、環境に無害で、回収して再利用することのできる最終固体生成物を安定的に生産でき、後続処理に必要な空間を減少させるだけでなく、環境への二次汚染を回避できる焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
さらに、上記目的を達成させるために、本発明は、少なくとも１種の添加物と廃棄物を８００〜１１００℃の温度で溶融反応させて、溶融生成物を得る焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法であって、該添加物は鉄含有化合物、フッ化カルシウム、フッ化カルシウムを含有する物質、酸化カルシウム、カルシウム化合物、ガラス又はアルカリ金属化合物であることを特徴とする処理方法を開示する。
【０００８】
さらに、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法は、塩化カルシウムを含有する廃棄物を提供するステップａと、
少なくとも１種の添加物を提供して、該廃棄物と所定の比率で混合して、混合物を得るステップｂと、
該混合物を８００〜１１００℃の温度で溶融反応させるステップｃと、
溶融生成物を得るステップｄとを備える。
【０００９】
該ステップｄによる該溶融生成物を石、瓦礫又は鉱物に類似した固体にするために、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法は、該ステップｃと該ステップｄの間に、該ステップｃで得られた生成物を冷却させるステップｃ１をさらに備える。
【００１０】
本発明の実施例では、該廃棄物は焼却フライアッシュ又は電気めっきスラッジである。
【００１１】
該廃棄物の組成成分及び該添加物の組成成分によって、該溶融生成物が変化し、たとえばフッ化塩化カルシウム、フッ化カルシウム、塩化カルシウム又は／及びその他成分がある。
【００１２】
該混合物の量によって、該ステップｃにおける溶融反応の時間が異なり、一般的に、必要な反応時間は約５〜６０分間であり、好ましくは１０分間以下である。
【００１３】
本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法に必要な溶融温度を８００〜１１００℃にするために、該廃棄物と該添加物は所定比率で混合され、且つ、溶融温度は添加物の組成、添加物や該廃棄物に関連する。一例として、該廃棄物が焼却フライアッシュである場合、該廃棄物と該添加物の比率は１：５．７〜１：０．４である。
【００１４】
好ましくは、該廃棄物が焼却フライアッシュであり、且つ該添加物がフッ化カルシウムを含有する物質である場合、該廃棄物と該添加物の比率は１：２．３〜１：０．４である。
【００１５】
好ましくは、該廃棄物が焼却フライアッシュであり、且つ該添加物がフッ化カルシウムである場合、該廃棄物と該添加物の比率は１：１．５〜１：０．４である。
【００１６】
好ましくは、該廃棄物が焼却フライアッシュであり、且つ該添加物がガラス及びフッ化カルシウムを含有する物質を含有する場合、該廃棄物、フッ化カルシウムを含有する物質及びガラスの比率は１：１：２〜１：１：０．２である。
【００１７】
好ましくは、該廃棄物が焼却フライアッシュであり、且つ該添加物が酸化カルシウム及びフッ化カルシウムを含有する物質を含有する場合、該廃棄物、フッ化カルシウムを含有する物質及び酸化カルシウムの比率は１：２．４：０．６〜１：１．７：０．６である。
【００１８】
好ましくは、該添加物にはガラス、鉄スラグ及びカルシウム化合物が含まれる場合、該廃棄物、カルシウム化合物及び鉄スラグの重量比率は１：１：３．３３：１．３３〜１：１：１．３３：３．３３であり、溶融温度は約８００〜８５０℃である。具体的に、鉄スラグは過鉄酸カリウムから合成されるものである。
【００１９】
また、本発明の別の実施例では、該ステップｃと該ステップｄの間に、該ステップｃで得られた生成物を所定形状にするステップｃ１をさらに備える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法により得られた溶融生成物である。
【図２Ａ】表２中の番号１の溶融生成物についての１００Ｘ倍率での電子顕微鏡観察結果である。
【図２Ｂ】表２中の番号１の溶融生成物についての倍率１００００Ｘでの電子顕微鏡観察結果である。
【図３Ａ】表２中の番号２の溶融生成物についての倍率１０００Ｘでの電子顕微鏡観察結果である。
【図３Ｂ】表２中の番号２の溶融生成物についての倍率１００００Ｘでの電子顕微鏡観察結果である。
【図４Ａ】表２中の番号３の溶融生成物についての倍率５０Ｘでの電子顕微鏡観察結果である。
【図４Ｂ】表２中の番号３の溶融生成物についての倍率１００００Ｘでの電子顕微鏡観察結果である。
【図５Ａ】表２中の番号４の溶融生成物についての倍率５０Ｘでの電子顕微鏡観察結果である。
【図５Ｂ】表２中の番号４の溶融生成物についての倍率１００Ｘでの電子顕微鏡観察結果である。
【図５Ｃ】表２中の番号４の溶融生成物についての倍率１００００Ｘでの電子顕微鏡観察結果である。
【図６】番号Ｈ−１〜Ｈ−３の溶融生成物の重金属毒性固有浸出操作法による分析結果である。
【図７】番号Ｗ−１及びＷ−２の溶融生成物の重金属毒性固有浸出操作法による分析結果である。
【図８】番号Ｓ−１〜Ｓ−３の溶融生成物の重金属毒性固有浸出操作法による分析結果である。
【図９】番号Ｈ−１１〜Ｈ−１２の溶融生成物の重金属毒性固有浸出操作法による分析結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法は、焼却フライアッシュと少なくとも１種の添加物を所定比率で混合することによって、約８００〜１１００℃の温度で溶融反応させて、固体溶融生成物が得られ得、該溶融生成物は回収して再利用することが可能であり、それによって、効果的に汚染を削減させる効果を奏する。
【００２２】
また、本発明で言われる焼却フライアッシュは、ゴミを焼却処理した後に残った廃棄物であり、従来の文献に示されるように、焼却フライアッシュの組成には、たとえば塩化カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム等の塩化物、及び、たとえばアルカリ金属又はアルカリ土類金属のようなほかの化合物が主に含まれている。
【００２３】
本発明の一実施例による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法は、下記ステップを含む。
【００２４】
ステップａ、焼却フライアッシュを提供する。
【００２５】
ステップｂ、少なくとも１種の添加剤を提供して、該焼却フライアッシュと０．４：１〜３：１の比率で混合して、フライアッシュ混合物を得る。
該添加物がフッ化カルシウムを含有する物質である場合、該廃棄物と該添加物の比率は１：２．３〜１：０．４であり、
該添加物がフッ化カルシウムである場合、該廃棄物と該添加物の比率は１：１．５〜１：０．４であり、
該添加物にガラス及びフッ化カルシウムを含有する物質が含まれる場合、該廃棄物、フッ化カルシウムを含有する物質及びガラスの比率は１：１：２〜１：１：０．２であり、
該添加物に酸化カルシウム及びフッ化カルシウムを含有する物質が含まれる場合、該廃棄物、フッ化カルシウムを含有する物質及び酸化カルシウムの比率は１：２．４：０．６〜１：１．７：０．６である。
【００２６】
ステップｃ、該フライアッシュ混合物を、８００〜１１００℃の溶融操作温度で、約５〜６０分間溶融処理する。
【００２７】
ステップｄ、該ステップｃで得られた生成物を冷却させる。
【００２８】
ステップｅ、溶融生成物を得る。
【００２９】
上記ステップによって、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法は、重金属又は有害物質を含有する廃棄物、たとえば焼却フライアッシュ、電気めっきスラッジ等の物質と、少なくとも１種の添加物とを混合して、温度１０００〜１１００℃で低温共晶反応を発生させ、環境保護法規に合致し且つ環境に無害な該溶融生成物を得ることができる。具体的に、冷却された該溶融生成物は固体物質になり、図１に示すように、直接埋立処分又は回収再利用が可能である。
【００３０】
また、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法では、ステップｂは、本発明が属する技術分野の当業者が公知する方式、たとえば回転混合、撹拌混合により混合を行い、もしくは、たとえば回転窯、スパイラルミキサー、タンブリング可能な容器等の装置を補助として均一に混合する。
【００３１】
ステップｃの溶融反応は電力、バイオマス燃料、石化燃料（ｆｏｓｓｉｌ  ｆｕｅｌ、化石燃料とも呼ばれる）、可燃性廃棄物等をエネルギーとする溶融炉内で行われる。溶融反応形態として、該フライアッシュ混合物の量に応じて連続式反応又は分回式溶融が使用される。
【００３２】
本発明の別の実施例では、該焼却フライアッシュとカルシウム泥、ガラス及び鉄スラグを含有する添加物とを混合してフライアッシュ混合物を得て、カルシウム泥はフッ化カルシウムを含有する汚泥であり、焼却フライアッシュ、カルシウム泥、ガラス及び鉄スラグの重量比率は約１：１：３．３３：１．３３〜１：１：１．３３：３．３３であり、該フライアッシュ混合物は約８００〜８５０℃の温度で溶融反応を行うことができ、降温冷却後、硬くて極めて難溶な固体溶融生成物になる以外、ステップは上記実施例と同様である。
【００３３】
当業者でれば、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法に基づいて、それぞれ適切な装置を選択し又は適切な装置を設計でき、一例として、回転窯などの撹拌装置及び溶融炉を一体に組み立てることで、自動的且つ連続的に廃棄物を処理できるようにする。
【００３４】
また、ステップｃの溶融反応際、揮発性生成物及び極めて少量の二次フライアッシュを発生させ、該二次フライアッシュは従来の空気汚染処置用の捕獲装置によって収集されて、次の溶融反応用の廃棄物とされることができ、ただし、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法を実際に実施したところ、２〜８％のみの原料が揮発され又は二次フライアッシュになり、言い換えれば、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法は、９２％以上より高い廃棄物を処理でき、すなわち、本発明による方法は廃棄物減量効果を果たす。
【００３５】
ステップｄでは、当業者が公知する技術によって冷却させ、たとえば、大気に晒されて自然冷却させたり、高速に水冷させたり、又は強制的に空気を導入して冷却させたり、溶融炉に入れて自然降温させたりする。
【００３６】
また、本発明の別の実施例による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法では、該ステップｃと該ステップｄの間に、該ステップｃで得られた生成物を所定形状にするステップｃ１をさらに備える以外、ステップは上記実施例と同様である。
【００３７】
一例として、該ステップｃ１は、造粒機構を利用して該ステップｃで得られた生成物を粒子にする。
【００３８】
以下、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法の効果を証明するために、表を参照しながら更に説明する。
【００３９】
実例１：異なる配合比率のフライアッシュ混合物の溶融操作温度
【００４０】
下表１に示される配合比率で溶融試験を行った結果、異なる配合比率のフライアッシュ混合物の溶融温度はそれぞれ下表１に示される。
【００４１】
表１  異なる組成のフライアッシュ混合物の溶融反応結果
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【００４２】
上表１の結果から明らかなように、焼却フライアッシュと添加物を１：３〜１：０．４の重量比率で混合した場合、溶融操作温度を効果的に１０００〜１１００℃に低下でき、且つ、添加物にフッ化カルシウムを含有する物質とガラスが含まれる場合、溶融温度をガラスを含有しない場合よりも低下させ、さらに、焼却フライアッシュ、フッ化カルシウムを含有する物質及びガラスの混合比率が１：１：０．８６〜１：１：１．３３である場合は最適であった。
【００４３】
実例２：由来の異なるフライアッシュ組成物の溶融温度の検出
【００４４】
由来の異なるフライアッシュの組成が異なるため、本発明による方法は、フライアッシュの由来に関わらず、溶融操作温度を低下させる効果があることを証明するために、それぞれ後里、文山、新店焼却プラント由来のフライアッシュをカルシウム泥及び／又はガラス及び／又は鉄スラグとともに所定温度で１０分間焼結し、それぞれ由来の異なるフライアッシュ組成物の溶融操作温度を測定し、下表２−表４に示す。
【００４５】
表２：後里由来のフライアッシュ組成物の溶融操作温度
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【００４６】
表３：文山由来のフライアッシュ組成物の溶融操作温度
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【００４７】
表４：新店由来のフライアッシュ組成物の溶融操作温度
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【００４８】
上表２−表４から明らかなように、由来の異なるフライアッシュをカルシウム泥を含有する添加物と混合すると、融点を効果的に低下でき、且つ、添加物に鉄スラグが含まれる場合、フライアッシュ混合物の溶融操作温度は約８００℃まで低下でき、つまり、フライアッシュと添加物の重量比率が１：５．６７であり、且つ、該混合物に含まれる鉄スラグ、フライアッシュ、カルシウム泥、ガラス及び鉄スラグの重量比率が約１：１：３．３３：１．３３〜１：１：１．３３：３．３３である場合、フライアッシュ混合物の溶融操作温度は１０００℃以下に低下される。
【００４９】
以上から明らかなように、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法によって由来の異なるフライアッシュを処理することによって、すべての溶融操作温度を効果的に低下させて、廃棄物処理のコストを削減できる。
【００５０】
実例３：溶融生成物の構造分析
【００５１】
それぞれ下表５に記載の重量比率で、後里由来のフライアッシュと添加物を配合してフライアッシュ組成物を得て、その溶融操作温度で溶融反応させた後、それぞれ電子顕微鏡観察でその構造を観察して、結果を図２−５に示す。
【００５２】
表５：フライアッシュ組成物の組成及び溶融操作温度
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【００５３】
図２−５の結果から明らかなように、溶融生成物は固体状で、且つ構造が緩んだ粉末ではなく、それから明らかなように、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法は、フライアッシュ混合物を低エネルギー消費量で固体生成物に変換でき、このように、フライアッシュによる環境汚染を削減できるとともに、廃棄物の体積を効果的に減少できる。
【００５４】
実例４：溶融生成物の毒性検出
【００５５】
それぞれ表２−表４中の番号Ｈ−１〜Ｈ−３、Ｈ−１１、Ｈ−１２、Ｓ−１〜Ｓ−３、Ｗ−１〜Ｗ−２の配合比率で、フライアッシュ混合物を製造して、それぞれの溶融操作温度で溶融反応を約１０分間行った後、それぞれ各フライアッシュ混合物の溶融生成物について重金属毒性固有浸出操作（ＴＣＬＰ）方法により分析した。各該溶融生成物から得られた重金属濃度を我が国の従来の法規に規定された基準値と比較して、結果を図６−図９に示し、ここで、我が国の環境保護法規規に規定された廃棄物における重金属標準は以下のとおりである。銅１５ｍｇ／Ｌ；鉛５ｍｇ／Ｌ；カドミウム１ｍｇ／Ｌ；クロム５ｍｇ／Ｌ；バリウム１００ｍｇ／Ｌ；砒素５ｍｇ／Ｌ；水銀０．２ｍｇ／Ｌ；亜鉛、ニッケル（規範無し）。
【００５６】
図６−図９の結果から明らかなように、異なる配合比率のフライアッシュ混合物が溶融反応を行って低温で生じた溶融生成物において、重金属の含有量がすべて台湾環境保護法規による標準以下であった。上記結果から明らかなように、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法は、低温環境において短時間内で溶融反応を行うことで、廃棄物中の重金属を化学変換、鉱物化又は無害化させるとともに、有機汚染物を除去し、環境保護法規（ＴＣＩＰ標準）に合致した溶融生成物を生産でき、さらに資源回収再利用を可能にし、たとえば砂石の代わりとして使用できる。
【００５７】
以上のとおり、本発明による焼却フライアッシュ及びほかの廃棄物の処理方法は、８００〜１１００℃の溶融操作温度で共晶及び環合反応を発生させて、環境に無害な溶融生成物を生産でき、以下の利点がある。
まず、溶融温度を大幅に低下させて、廃棄物を処理するためのエネルギー及びコストを削減できる。
次に、エネルギーの使用量を低下させることで、温室効果ガスの排出量を減少できる。
さらに、溶融生成物の体積が小さく且つ砂石の代わりとして再利用可能であり、埋立処分のコストを減少又は除去できるだけでなく、経済的利益がある。
最後に、溶融生成物は環境汚染性がなく、環境への二次汚染を招くことがない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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