(57)【要約】【課題】  新規の処理炉を建設することなく、既存の高炉および付帯設備を用いて銑鉄の製造を行なうと同時に、液体難処理廃棄物、特に、低濃度ＰＣＢ廃棄物を安価かつ確実に無害化処理することができる高炉の操業方法を提供すること。【解決手段】  液体難処理廃棄物を高炉１の羽口３から熱風炉２より送風する熱風中に投入し、この熱風と共に羽口３から高炉１内に吹込むことで、銑鉄を製造すると共に廃棄物を無害化処理する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体難処理廃棄物を高炉の羽口から送風する熱風中に投入し、該熱風と共に前記羽口から高炉内に吹込むことで、銑鉄を製造すると共に廃棄物を無害化処理する高炉の操業方法。
【請求項２】
液体難処理廃棄物がＰＣＢを１００ｐｐｍ以下含有する低濃度ＰＣＢ廃棄物であることを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
【請求項３】
液体難処理廃棄物を重油と混合して、前記熱風中に投入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高炉の操業方法。
【請求項４】
液体難処理廃棄物の処理量に応じて、液体難処理廃棄物の前記熱風中への投入位置を変更することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉において銑鉄を製造する際にＰＣＢやダイオキシン等の難処理廃棄物を無害化処理する高炉操業方法に関し、特にこれらの難処理廃棄物を低濃度で含む絶縁油、鉱油等の廃油等を処理する高炉操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＢ（ポリ塩化ビイフェニール）は、ビイフェニールの塩化物の総称で一分子中の塩素数が２，３，４，５，６個の塩化物の混合物である。ＰＣＢは物理的および化学的に安定な液体であり、耐熱性および電気絶縁性に優れるため単独で、または、他の鉱物油等と混合し電気機器の絶縁油、熱媒体、潤滑油、複写機のインキ原料など広く工業用製品に使用されてきた。
【０００３】
しかし、これらのＰＣＢ含有液は人体に有害であり、かつ、自然界での分解が困難な環境汚染物質であることが判明して、製造及び使用が禁止された。このため、多量に使用されていたＰＣＢや、使用済みのＰＣＢは回収して、無害化処理を行う必要が生じている。ＰＣＢ廃棄物としては、トランス・コンデンサ、安定器・汚泥等のＰＣＢ汚染物等の存在が認識されており、そのＰＣＢ濃度は６０００００〜１００００００ｐｐｍ程度であり、脱塩素化学処理等の化学分解処理、溶融分解処理、還元熱化学分解等の処理方法を用いた処理設備が整備され、処理体制が確立している。
【０００４】
廃油等の液状ＰＣＢの無害化処理については、米国環境保護庁は１２００℃で２秒以上の滞留時間を保持し、かつ、噴霧燃焼するよう指導している。ＰＣＢは８００℃以上の高温酸化性雰囲気においては約１秒以下においてほとんどほぼ完全に分解すること、１１００℃以上の高温においては、例えば０．３秒以下で９９．９９９９％（６−ナイン）まで分解することが知られている。一般的には、１１００℃以上で２秒以上の滞留時間で処理すれば十分に無害化できるとされている。
【０００５】
したがって、廃油等の液状ＰＣＢを完全に熱分解するために、通常の焼却炉よりも高温で処理できる、ロータリーキルン式燃焼炉、流動床、酸素バーナー式燃焼炉、ガス化溶融炉、高炉等が用いられている。例えば、高炉等の炉底にセラミックス火格子を設ける等の改造を施し、ＰＣＢ等の廃棄物を処理する、燃焼ガス化溶融処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、高炉等の竪型炉を用いて液状ＰＣＢを処理する際に、炉頂から投入したＰＣＢの炉内での滞留時間を長くするための滞留手段を炉内に設け、ＰＣＢの分解率を上げる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、複数の高炉のガス系列を直列につなぎ、高炉に投入されたＰＣＢを処理するシステムが知られている（例えば、特許文献３参照）。さらに、高炉等にＰＣＢ等の有害物質を内蔵したドラム缶や箱を解体処理せずそのまま入れる処理方法が知られている（例えば、特許文献４，５参照）。
【特許文献１】特開２００１−２２７７２７号公報
【特許文献２】特開２００２−２０４８３６号公報
【特許文献３】特開２００１−２２０６０９号公報
【特許文献４】特開２００２−１６６２４５号公報
【特許文献５】特開２００４−１５４６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、近年、低濃度のＰＣＢに汚染された絶縁油を含むＰＣＢ廃棄物の存在が明らかとなっている。非意図的にＰＣＢが混入した重電気機器、新油使用柱上トランス、ＯＦケーブル等の低濃度ＰＣＢ汚染電気機器等は、ＰＣＢ濃度が数１０ｐｐｍ程度と、ＰＣＢ使用トランスの数万分の１程度ではあるが、大量に存在している。低濃度ＰＣＢ廃棄物を、高濃度ＰＣＢ廃棄物と同様に処理することはコスト高であり、低濃度ＰＣＢ廃棄物を安価かつ確実に処理する方法の確立が望まれている。
【０００７】
低濃度ＰＣＢ廃棄物を従来技術を用いて処理する際には、以下のような問題がある。特許文献１，２に記載の方法は、既存の設備に大幅な改造を加える必要があるうえに、既存の設備を転用するものであるため、既存の設備としての操業、例えば高炉の操業自体（銑鉄の製造）を行なうことは不可能となり、高炉の操業に付随した処理とはできないため、実質的には非常にコスト高である。また、特許文献３に記載の方法は、使用する高炉が「ミニ高炉」であり、炉内で熱分布が発生した場合に、難処理廃棄物の分解が不十分である場合があるため、複数の高炉を直列につなぐものである。すなわち、大型高炉を対象とするものではなく、廃棄物処理の専用炉であり、銑鉄を製造する高炉の操業に付随した処理とはできないため、やはりコスト高である。また、ＰＣＢ廃棄物をどのようにして高炉で処理するかについての記載がなく、具体的な操業形態が不明である。さらに、特許文献４，５に記載の方法は、ＰＣＢ等の有害物質を容器ごと高炉に装入する方法であるため、銑鉄を製造する高炉の操業に用いるとすると、従来設備を用いての投入が困難であり、コスト高である。また、高炉操業に支障をきたすおそれがあり、大量の処理は困難である。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、新規の処理炉を建設することなく、既存の高炉および付帯設備を用いて銑鉄の製造を行なうと同時に、液体難処理廃棄物、特に、低濃度ＰＣＢ廃棄物を安価かつ確実に無害化処理することができる高炉の操業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】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の（１）〜（４）を提供する。
（１）液体難処理廃棄物を高炉の羽口から送風する熱風中に投入し、該熱風と共に前記羽口から高炉内に吹込むことで、銑鉄を製造すると共に廃棄物を無害化処理する高炉の操業方法。
（２）液体難処理廃棄物がＰＣＢを１００ｐｐｍ以下含有する低濃度ＰＣＢ廃棄物であることを特徴とする（１）に記載の高炉の操業方法。
（３）液体難処理廃棄物を重油と混合して、前記熱風中に投入することを特徴とする（１）または（２）に記載の高炉の操業方法。
（４）液体難処理廃棄物の処理量に応じて、液体難処理廃棄物の前記熱風中への投入位置を変更することを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の高炉の操業方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液体難処理廃棄物、特に大量の低濃度ＰＣＢ廃棄物を安価かつ確実に無害化処理することができる。これにより処理コストが高いために放置されていた低濃度ＰＣＢ廃棄物も速やかに処理することができるようになり、長期間の保管による環境汚染の発生も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で処理する難処理廃棄物は、液体とする。このような液体難処理廃棄物としては、ＰＣＢ、ダイオキシン、絶縁油、鉱油等の廃油、高温加熱処理が必要な廃棄物があげられる。
【００１２】
低濃度ＰＣＢ廃棄物としては、ＰＣＢ（ポリ塩化ビイフェニール）を含有する液体であって、ＰＣＢを１００ｐｐｍ以下の低濃度で含む絶縁油、鉱油等の廃油等があげられる。
【００１３】
本発明では、ＰＣＢやダイオキシン等の液体難処理廃棄物を無害化処理する高温焼却のための手段として、銑鉄を製造する高炉を用いるものとする。操業中の高炉の羽口から吹込まれる熱風中に難処理廃棄物を投入し、銑鉄を製造する高炉の操業に付随して難処理廃棄物を処理することで、１１００℃以上、２秒以上の滞留時間で処理可能であり、低濃度ＰＣＢ廃棄物の大量処理も低コストで行なうことができる。
【００１４】
高炉においては、ＰＣＢの熱分解に必要な１１００℃以上の温度、２秒以上の滞留時間が容易に得られる。すなわち、原理的にＰＣＢを含む廃油等を熱風（温度は通常１０００℃以上）に投入した瞬間に廃油が着火燃焼し、１５００℃以上の燃焼ガスを発生する。炉内羽口先のレースウェイでは２０００℃以上の還元雰囲気の燃焼場となり、さらにレースウェイを通過したガス（ＣＯ＋Ｈ２＋Ｎ２の還元性ガス）は炉内を上昇し、鉄鉱石を還元しながら徐々に温度が低下する。炉内測定、数値シミュレーション結果によると、３０００ｍ３級以上の高炉の場合、この還元ガスは羽口軸レベルから約１０ｍ以上、上昇したところで約１１００℃まで低下する。炉内の平均ガス流速が３ｍ／ｓ程度であることを考慮すると、ＰＣＢを含む廃油等を投入した瞬間から１１００℃に低下するまで最低３秒の滞留時間を得ることが期待されることとなる。したがって、本発明に用いる高炉は、羽口軸上から１１００℃の温度領域が１０ｍ以上あることが望ましく、よって羽口軸面から装入面まで２０ｍ以上ある高炉が望ましい。このような高炉としては、３０００ｍ３以上の大型高炉が適している。
【００１５】
このようなことから本発明では大型高炉を用いる。そのため、熱風中への難処理廃棄物の投入位置は、熱風炉から羽口先先端までのいずれの位置でも可能であり、ブローパイプ、環状管、熱風炉から環状管の間に設置された熱風本管等の任意の位置とすることができる。通常の高炉であれば、既存の設備としてブローパイプに重油・微粉炭等を吹込むためのランスが設置されているので、これを利用することが特に好ましい。
【００１６】
液体難処理廃棄物が絶縁油、鉱油等の廃油類である場合、基本的に重油と同じように扱うことができ、重油と同様にランス等を介して高炉羽口から炉内に吹込むことができる。液体難処理廃棄物の粘性上昇時などは加熱すればよい。このためには重油の吹き込み設備を利用することができる。
【００１７】
液体難処理廃棄物は単独で熱風中に吹込めばよいが、液体難処理廃棄物と重油とを混合して、熱風中に投入することが好ましい。重油と混合することで、吹き込み燃料の性状の安定化が図れるためである。
【００１８】
液体難処理廃棄物と重油との混合方法は特に限定しない。重油タンクに直接投入、または重油タンクと液体難処理廃棄物専用のタンクを設置し、両タンクからの液体を所定比率で合流させて混合したり、液体難処理廃棄物の配管と重油の配管とを合流させて配管内で混合したりしてもよい。
【００１９】
液体難処理廃棄物を熱風中に吹込むと、熱風の温度が低下するので、同時に羽口先温度（ＴＦＴ）が２０００℃を超えるように酸素富化、送風中湿分の調整を行うことが好ましい。
【００２０】
上記のように液体難処理廃棄物の熱風中への投入位置は任意の位置とすることができるが、液体難処理廃棄物の処理量に応じて、液体難処理廃棄物の熱風中への投入位置を変更することが、処理量が多い場合であっても確実に無害化処理を行うことができるので好ましい。
【００２１】
また、銑鉄の生産量の増加により送風量が増加すると、吹込まれた液体難処理廃棄物の炉内の滞留時間が減少し、完全な分解が困難となる場合もある。この場合も同様に、液体難処理廃棄物の吹き込み位置を羽口先端から離すような操作をすることで対応することができる。銑鉄の生産量が低下する場合は逆の操作となる。熱風炉から羽口先先端までの間において、吹き込み位置が熱風炉寄りであるほど難処理廃棄物の加熱時間が長くなるので、液体難処理廃棄物の処理量を増やすことができる。
【００２２】
または、液体難処理廃棄物の処理状況に応じて、液体難処理廃棄物の熱風中への投入位置を変更することも好ましい。例えば、炉頂ガス中のＰＣＢ濃度の測定を実施し、炉頂ガス中のＰＣＢ濃度をモニターして、仮にＰＣＢが残留している場合には、１１００℃以上の高温部を通過するガスの滞留時間を延長するために、吹き込み位置を熱風炉から羽口までの任意の位置（熱風本管、環状管、ブローパイプ）で、羽口から離す方向に調整し、ＰＣＢが残留しない位置を選択する。
【００２３】
または、送風条件、あるいはレースウェイ深度などの炉下部条件に応じて、液体難処理廃棄物の吹き込み位置を変更し、滞留時間を確保する。例えば、羽口先温度（ＴＦＴ）が低下すると、熱分解速度が低下し、難処理廃棄物を完全に分解できないので、上と同様に液体難処理廃棄物の吹き込み位置を羽口先端から離す方向に移動させる。
【００２４】
次に、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図１は、高炉およびその周辺設備の概略図であり、銑鉄を製造する高炉１には熱風炉２で発生させた熱風が羽口３より吹き込まれる。熱風は熱風本管４、環状管６、ブローパイプ５を介して羽口３に到達する。液体難処理廃棄物はこの熱風本管４、環状管６、ブローパイプ５の任意の位置で熱風中に投入されて、羽口３より炉内に吹き込まれる。図１においては、液体難処理廃棄物は重油の吹き込み設備を用いて羽口３より吹込まれる。液体難処理廃棄物はサービスタンク７に投入され、ポンプ８で昇圧されて、ストレーナー９で固体粒子などの異物が除去され、必要に応じて加熱炉１０で加熱されて粘度が調節される。ブローパイプ５より吹込まれる場合は、流量計１１、遮断弁１２、流調弁１３を介して各羽口向けに分配後、遮断弁１２、流調弁１３、流量計１１を介して、さらに後述するランスを介してブローパイプ５内に吹込まれ、羽口３より高炉１内に吹込まれる。熱風本管４より吹込まれる場合は、遮断弁１２を開として、複数の流調弁１３、流量計１１を介して熱風本管４内の所定の位置に吹込まれ、環状管６、ブローパイプ５を経由して羽口３より高炉１内に吹込まれる。これにより液体難処理廃棄物を熱風本管４〜ブローパイプ５の間の適切な位置で、任意の量を炉内に吹込むことが可能となる。
【００２５】
図２に、ブローパイプ内にランスを介して液体難処理廃棄物を吹込む方法の一例を示す。図２（ａ）は液体難処理廃棄物（廃油）を単独で吹込む場合であり、ブローパイプ５内に挿入されたランス２１ａを介して液体難処理廃棄物（廃油）が羽口３より炉内に吹込まれる。符号２１ｂは併設された微粉炭吹き込み用のランスである。図２（ｂ）は液体難処理廃棄物（廃油）と重油とを混合する場合である。あらかじめ混合された液体難処理廃棄物（廃油）と重油とがブローパイプ５内に挿入されたランス２１ａを介して羽口３より炉内に吹込まれる。図２（ｃ）は液体難処理廃棄物（廃油）と重油とを混合する他の実施形態であり、液体難処理廃棄物（廃油）と重油との配管を合流させて、ランス２１ａ内で液体難処理廃棄物（廃油）と重油とを混合する。混合された液体難処理廃棄物（廃油）と重油とは、ブローパイプ５内に挿入されたランス２１ａを介して羽口３より炉内に吹込まれる。
【００２６】
液体難処理廃棄物の熱風中への投入を、ブローパイプに挿入したランスを用いて行なう際には、アトマイザーを先端に装備したアトマイザー付きのランスを用いることが好ましい。ランスの先端は通常図３に示すような形状であり、図の左側から右側に向けて液体難処理廃棄物または液体難処理廃棄物と重油の混合物を注入して噴出させる。アトマイザーは図４に示すような２重管の構造であり、図の左側から右側に向けて吹き込みを行なう場合、中央の内管２２から液体難処理廃棄物または液体難処理廃棄物と重油の混合物を注入し、上下の外管２３，２４から酸素、窒素、空気等を注入することで、小粒径の液滴を噴出させる。このようなアトマイザー付きのランスを使用すると、液体難処理廃棄物が熱風中に十分に拡散されるため、燃焼効率が向上し、液体難処理廃棄物の処理量も増加する。アトマイザーとして、多孔質の特殊ノズルを用いることもできる。アトマイザーを使用しなくても、ランスを２重管とし、内管から液体難処理廃棄物を吹き込み、外管から酸素、窒素、空気等を吹き付け、アトマイズする方法でもよい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例について説明する。
炉体積５０００ｍ３の、重油吹き込み設備を有する高炉を用いて操業試験を行なった。重油吹き込み設備を、液体難処理廃棄物の吹き込み設備として転用した。液体難処理廃棄物としては、ＰＣＢ濃度１００ｐｐｍの廃油（鉱油）を用い、ポンプで昇圧して高炉まで搬送した。液体難処理廃棄物の吹き込み位置を可変とするために、羽口先端から熱風環状管まで５０ｃｍ間隔にランスをセットできるバルブ付きフランジを設置した。ランスには図４に示すものと同様の、アトマイザー付きの特殊ランスを使用した。
【００２８】
高炉の操業は出銑比２．０ｔ／ｍ３ｄで行なった。羽口先端から熱風環状管側へ５０ｃｍの位置にランスをセットして鉱油を５０ｋｇ／ｔで吹き込んだ。羽口先温度（ＴＦＴ）が２１００℃になるように酸素富化率を調整した。
【００２９】
その結果、炉頂ガス中のＰＣＢ濃度は０．００１４ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３であり、排出基準の０．１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３を大幅に下回っていた。
【００３０】
また、鉱油の吹き込み量を１００ｋｇ／ｔとしたところ、炉頂ガス中のＰＣＢ濃度は０．００５７ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３であり、これも排出基準を大幅に下回っていた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態を示す、高炉およびその周辺設備の概略図。
【図２】（ａ）液体難処理廃棄物を単独で吹込む場合、（ｂ）液体難処理廃棄物（廃油）と重油とを混合する場合、（ｃ）液体難処理廃棄物（廃油）と重油とを混合する場合の一実施形態を示す概略図。
【図３】通常のランス先端形状を示す概略図。
【図４】アトマイザーの構造を示す概略図。
【符号の説明】
【００３２】
１…高炉
２…熱風炉
３…羽口
４…熱風本管
５…ブローパイプ
６…環状管
７…サービスタンク
８…ポンプ
９…ストレーナー
１０…加熱炉
１１…流量計
１２…遮断弁
１３…流調弁
２１ａ，２１ｂ…ランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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