(57)【要約】【課題】  アスベストを含む廃棄物を１５００℃程度の高温により溶融無害化する処理設備において、袋詰めされて搬入される廃棄物を効率的に溶融するための溶融炉への廃石綿投入方法および装置を提供する。【解決手段】  供給装置１内に備わるテーパ状のスクリュフィーダ７に廃石綿１２を梱包されたまま投入し、副材料供給装置５からＮａ2ＣＯ3とＳｉＯ2を供給して、スクリュフィーダ７により梱包袋の破砕、廃石綿と副材料の混練、圧縮を行って廃棄物を連続的に溶融炉１１に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を溶流処理する溶融炉に耐水性の袋に詰められ廃石綿を含む廃棄物を投入する装置であって、耐水性の袋に詰められた該廃棄物を２重シールゲートを介して受け入れる受入口、該耐水性の袋を破砕する破砕装置、該廃棄物を圧縮する圧縮装置および該廃棄物を連続的に前記溶融炉に排出する繰り出し装置を備えることを特徴とする溶融炉への廃石綿投入装置。
【請求項２】
進行方向に狭窄するテーパを設けられた１台のスクリュフィーダが備わり、前記圧縮装置および繰り出し装置の機能を該スクリュフィーダが兼ね備えていて、該スクリュフィーダのスクリュに前記破砕装置が備わっていることを特徴とする請求項１記載の溶融炉への廃石綿投入装置。
【請求項３】
さらに、副材料を添加する副材料投入装置、該副材料と前記廃棄物を混合する混練装置を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融炉への廃石綿投入装置。
【請求項４】
前記混練装置が進行方向に狭窄するテーパを設けられたスクリュフィーダであって、該スクリュフィーダが前記圧縮装置および前記繰り出し装置の機能を併せ持ち、該スクリュフィーダのスクリュに前記破砕装置が備わっていることを特徴とする請求項３記載の溶融炉への廃石綿投入装置。
【請求項５】
前記溶融炉は負圧下で操業されるプラズマ溶融炉であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の溶融炉への廃石綿投入装置。
【請求項６】
溶融炉に耐水性の袋に詰められ廃石綿を含む廃棄物を投入する投入方法であって、該耐水性の袋に詰められた廃棄物を２重シールゲートを介して受け入れる受入手段、該耐水性の袋を破砕する破砕手段、副材料を供給する副材料供給手段、該廃棄物と該副材料を混合する混練手段、該廃棄物を圧縮する圧縮手段および該廃棄物を連続的に前記溶融炉に排出する排出手段からなることを特徴とする溶融炉への廃石綿投入方法。
【請求項７】
前記副材料として、炭酸ナトリウムＮａ２ＣＯ３（ソーダ灰）を添加することを特徴とする請求項６に記載の溶融炉への廃石綿投入方法。
【請求項８】
前記炭酸ナトリウムの添加量が前記廃棄物の５％重量から１５％重量の範囲であることを特徴とする請求項７記載の廃石綿の処理方法。
【請求項９】
前記副材料として、酸化珪素ＳｉＯ２を添加することを特徴とする請求項６から８に記載の溶融炉への廃石綿投入方法。
【請求項１０】
前記酸化珪素の添加量が前記廃棄物の１０％重量から３０％重量の範囲であることを特徴とする請求項９記載の溶融炉への廃石綿投入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融炉に溶融する材料を投入する方法および装置に関し、特にアスベストを溶融無害化処理する溶融炉に廃石綿を含む廃棄物を投入する廃石綿投入方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アスベストは、その高い耐熱性や断熱性、絶縁性、扱いやすい機械的特性などのため建造物や自動車部品、家庭内機器などに広く利用されてきた。しかし、アスベストは、その結晶形態が非常に細かい繊維状であるため飛散しやすく、飛散した微細結晶を吸入することにより、長い潜伏期間を経て中皮腫や肺ガンを引き起こすため非常に危険視され、その使用が大幅に制限されるようになった。これにより、突如、膨大な量のアスベストが廃棄物として処理業者に持ち込まれる様になった。
【０００３】
しかし、アスベストの廃棄に際しては有害物質として認定施設で適切に取り扱われなければならない。例えば埋め立て処分する際は耐水性の袋で二重に梱包し管理型の最終処分場に埋め立てるよう規定されている。したがって、限りある処分場の利用を節約し、廃棄コストが嵩むことによる不法投棄の横行を回避するため、アスベスト無害化処理施設の整備が急務になっている。
【０００４】
アスベストは、１５００℃程度の高温で処理することにより、溶融してその微細繊維状の結晶形態を失い、無害化する。そこで、耐水性の袋で梱包されて搬入されたアスベスト廃棄物を、産業廃棄物や下水汚泥等を溶融処理するために使用されている溶融炉を応用し、構造物から解体されたアスベストを含む構造物廃棄物を高温で溶融して無害化処理することが考案されている。
【０００５】
特許文献１には、排出工場から排出される廃石綿等、または石綿除去工事によって発生する廃石綿等を２重に袋詰めして搬入し、開封せずにそのまま電気抵抗式溶融炉に投入して溶融処理し無害化する廃石綿等の処理工法が開示されている。
【０００６】
しかし、１５００℃程度の高温に熱せられた雰囲気にポリエチレン製等の袋に詰められた廃石綿等を投入すると、ポリエチレン製の袋がスラグに着水する前に蒸散し、廃アスベストが空中で開放されてその飛散性の微細結晶を雰囲気中に放出してしまう。したがって、溶融炉が排出する排ガスに有害なアスベストの結晶が含まれ、排ガスを厳重に処理しなければならなくなるため、排ガス処理設備が大型化してコストが嵩む。
また、工場や工事現場から搬送された廃石綿は、モルタル等に付着して塊状になっているため、そのまま溶融炉に投入すると、溶融に時間が掛かり、処理効率が上がらない問題があった。
【０００７】
特許文献２には、石綿を含む廃棄物原料を低温燃焼により減容させて、ガラス粉と粘土を混練し、型に入れて１０００〜１３００℃程度の加熱温度で焼結あるいは溶融して、石綿繊維を溶融して無害化すると共にガラスなどに封じ込めて、建材用煉瓦などに再生する方法が開示されている。
特許文献２の方法は、元の石綿に対してガラスや粘土を加えて増量するため、再生利用ができなかったときには廃棄物が増えて処理負担がかえって増加する危険がある。
【特許文献１】特開平１０−３３７５４７号公報
【特許文献２】特開平０８−１８７４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、アスベストを含む廃棄物を１５００℃程度の高温により溶融無害化する処理設備において、袋詰めされて搬入される廃棄物を効率的に溶融するための溶融炉への廃石綿投入方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の溶融炉への廃石綿投入装置は、溶融炉に廃棄物を投入する装置であって、耐水性の袋に詰められた廃棄物を２重シールゲートを介して受け入れる受入口、耐水性の袋を破砕する破砕装置、廃棄物を圧縮する圧縮装置および廃棄物を連続的に溶融炉に排出する繰り出し装置を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の廃石綿投入装置は、装置内の気密を確保して運転される。受入口から、ポリエチレン製等の袋に詰められた廃石綿が投入されると、破砕装置により袋が破砕され、圧縮装置により小塊ごとに適度に圧縮され、繰り出し装置により溶融炉に排出される。
【００１１】
圧縮装置、繰り出し装置は、進行方向に狭窄するテーパを設けたスクリュフィーダとして備わるのが最適である。スクリュフィーダのスクリュには、肌面に針状や鋸歯状の破砕装置を突設する。受入口から廃石綿が投入されると、常時回転しているスクリュに備わった破砕装置により袋が破られ、廃石綿の分布が均されながら進行方向に搬送される。スクリュフィーダがテーパにより狭窄していくため、廃石綿が進行に従って徐々に圧縮され、フィーダの出口から適度に塊化された形で溶融炉に排出される。
【００１２】
本発明の廃石綿投入装置によれば、廃石綿を適度に圧縮された小型の塊として連続的に溶融炉に投入することができる。したがって、廃石綿が塊状のまま溶融スラグに着水するため、投入時にアスベストの有害な微細結晶を溶融炉の雰囲気中に放出されるのを防止することができる。また、廃石綿を袋詰めされたまま投入してバッチ処理を行う場合に比べて処理速度が向上し、溶融処理の制御も容易になる。
【００１３】
さらに、本発明の廃石綿投入装置は、副材料を添加する副材料投入装置、副材料と廃棄物を混合する混練装置を備えることができる。副材料投入装置は、一般的なフィーダでよい。廃石綿の投入と同時もしくは投入の前後に副材料を投入し、破砕装置で袋を破砕したのち、混練装置で廃石綿と副材料を混練して溶融炉に投入する。副材料を投入することで、廃石綿の溶融を促進したり、溶融スラグの性状を安定させることができる。
【００１４】
混練装置は、ミキサ等を別途備えてもよいが、スクリュフィーダを混練装置として利用すると、スクリュフィーダが破袋、混練、圧縮、繰り出しを行うため、装置が非常に簡易になる。
【００１５】
副材料には、例えばソーダ灰と呼ばれる炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を使用するとよい。廃石綿に適量の炭酸ナトリウムを混練し、圧縮して塊状として溶融炉に投入すると、溶融炉の高熱により炭酸ナトリウムが溶融して炭酸ガスを放出する。この炭酸ガスの放出による圧力が投入物の塊状の形態を崩壊させ、投入物の表面積が増して、溶融速度が著しく向上する。
【００１６】
また、副材料として、ケイ砂などの形で二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を添加してもよい。廃石綿は炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を多量に含んでおり、溶解した場合、溶融温度（1200〜1500℃）の変化に対し粘度が大きく変動する。このため、溶解後のスラグを排出する場合に、スラグの温度変化に対し粘度が急激に変化し、コントロールが難しい問題があった。
【００１７】
しかし、炭酸ナトリウムと二酸化ケイ素もしくはその一方を添加することで、スラグの温度に対して粘度の変動を小さくすることができる。このため、スラグの温度が変化しても一定の粘度が確保でき、スラグの排出制御が容易となる。
【００１８】
したがって、溶融炉からのスラグの排出制御をスムーズに行うために、副材料として炭酸ナトリウムと二酸化ケイ素を同時に投入することが望ましい。
これら副材料は、溶融炉に投入される前に、廃石綿とよく混ざっていることが好ましい。本発明では、袋を破砕して廃棄物を露出させたところに副材料を加えて混練するので、廃石綿と副材料は十分に混ざり、炭酸ガスの発生に伴い塊が細かく崩れて効果的に溶融させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について実施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施例における溶融炉への廃石綿投入装置の概略図である。供給装置１の上方に２重のシールゲート２を介して投入口３が位置しており、投入口３の上方に搬入コンベヤ４が設置されている。供給装置１には側面に副材料供給装置５が備わり、上部に水スプレー６が設置されている。供給装置１の内部には下流に向けて狭窄するテーパが設けられたスクリュフィーダ７が据えられ、スクリュフィーダ７の羽根の肌面に鋸歯状の刃が突設されている。スクリュフィーダ７の下流には配送管８が接続され、配送管８はロータリーバルブ９、シールゲート１０を介して溶融炉１１の投入口に接続している。
【００２０】
廃石綿の溶融炉は、プラズマ電極により溶湯表面中央部に３０００〜５０００℃のプラズマ領域を発生させて、この高温領域に廃石綿を供給して溶融させるプラズマ溶融炉である。溶融炉内は、アスベストの微細結晶を含有する可能性のあるガスが大気に開放されることを防ぐため、負圧下で運転される。本実施例の廃石綿投入装置は、負圧下の溶融炉に材料を投入するため、２重のシールゲート２を用いて大気圧下の搬入コンベア４に直接開口しないようにして、装置全体を気密にして運転する。なお、本発明の廃石綿投入装置は、プラズマ溶融炉の他、燃焼炉、電気抵抗炉等、各種の溶融炉に適用することができる。
【００２１】
搬入コンベヤ４により装置に搬入された廃石綿１２は、ポリエチレン製等の袋に梱包されたまま投入口３に投入される。投入された廃石綿１２は、シールゲート２に受けられ、１個ずつ供給装置１に導入される。同時に、副材料供給装置５から定量の炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が供給される。なお、炭酸ナトリウムと二酸化ケイ素は、それぞれ、それらを主成分とするソーダ灰とケイ砂として供給しても良い。
【００２２】
廃石綿１２は、回転しているスクリュフィーダ７内に投入され、スクリュフィーダ７に備わる刃で袋を破砕される。その後、スクリュフィーダ７の回転運動により、副材料として供給された炭酸ナトリウムおよび二酸化ケイ素と混練されながら下流に搬送される。スクリュフィーダ７は下流に向けて狭窄しているため、廃石綿１２は搬送に従って副材料とともに徐々に圧縮されて塊状になり、配送管８に搾り出される。スクリュフィーダ７の作用により、１袋ずつ投入された廃石綿が均され、連続的に排出される。配送管８に搾り出された廃石綿は、配送管８内を落下してロータリーバルブ９に受けられ、順次溶融炉１１に投入される。
【００２３】
なお、石綿の除去工事の際に、粉塵の飛散を防ぐために水を掛けながら構造物から廃石綿を剥がすため、廃石綿１２は水を含んでいる。しかし、副材料と混練するための水分が不足する場合は、水スプレー６から水を供給して運転する。
【００２４】
本実施例の廃石綿投入装置により溶融炉に投入される廃石綿は適度な水分が含まれるため、副材料とともに練られてスクリュフィーダ７の排出口から塊状で供給され、溶融炉１１の激しい気流にも煽られず、飛散することなく塊状のままスラグに着水する。したがって、雰囲気中にアスベストの微細結晶が放出されにくく、雰囲気をクリーンに保つことができる。そのため、溶融炉から排出される排ガスを処理して石綿を除去する除塵装置を簡素化することができ、処理コストを節約することができる。
【００２５】
また、着水後、高温に熱せられて溶融が開始するが、溶融初期に、副材料として添加した炭酸ナトリウムが化学的に分解して炭酸ガスを発生し、その圧力で塊状の形態が崩壊して、溶融物の表面積が増し、溶融が速やかに進む。したがって、溶融炉の処理能力が向上し、運転効率が改善する。
【００２６】
さらに、廃石綿と副材料が完全に溶融するとスラグに同化するが、副材料として炭酸ナトリウムと二酸化ケイ素を添加した効果により、スラグの温度が変化してもスラグの粘度が一定の範囲内に保たれる。したがって、溶融炉からスラグを排出する際に排出ノズル等にスラグが固着することを防ぐことができ、スラグの排出量が安定するとともにノズルを保温するための加熱装置を省略もしくは簡素化することができる。
【００２７】
図２は、アスベストに補助材としてソーダ灰Ｎａ２ＣＯ３とケイ砂ＳｉＯ２を添加した場合の温度変化に対するスラグ粘度の変化を示したグラフである。ここで、補助材ＡからＤは以下の通りである。
補助材Ａ  ：Ｎａ２ＣＯ３    ５％重量    ＳｉＯ２  １０％重量
補助材Ｂ  ：Ｎａ２ＣＯ３  ７．５％重量  ＳｉＯ２  １５％重量
補助材Ｃ  ：Ｎａ２ＣＯ３  １０％重量    ＳｉＯ２  ２０％重量
補助材Ｄ  ：Ｎａ２ＣＯ３  １５％重量    ＳｉＯ２  ２５％重量
【００２８】
図２より、溶融温度が１２００℃〜１５００℃の範囲において、アスベストに補助材を添加しない場合では、１０００００〜０．０５Poiseとスラグの粘度が大きく変動している。特に１２００℃のときには水飴（１００００〜１０００Poise程度）よりはるかに粘度が高くなり、スラグの排出時にスラグの冷却に伴ってスラグが固着してノズル等が閉塞することが予想される。
【００２９】
しかし、副材料を適量添加することにより、溶融温度の範囲内で粘度の変化を１０〜０．０５Poise程度に抑えることができる。特に、１２００℃にスラグが低下したときでも１０Poiseまでしか粘度があがらず、良好な流動性を保持することができる。なお、副材料を添加すると、カレット（ソーダガラス：１０００〜１００Poise）より遥かに高い流動性を確保できることが分かる。
【００３０】
このように、溶融温度が１２００℃〜１５００℃の範囲内で良好な流動性を確保し、かつ発生するスラグを少量に抑えるために、本実施例の廃石綿投入装置を使用した廃石綿投入方法では、炭酸ナトリウムを廃石綿の５％重量から１５％重量、二酸化ケイ素を廃石綿の１０％重量から３０％重量の範囲内で添加することが好ましい。
【００３１】
以上詳細に説明したとおり、アスベストを含む廃棄物を１５００℃程度の高温により溶融無害化する処理設備において、本実施例の廃石綿投入装置および投入方法によれば、石綿の飛散を防ぐため袋詰めで搬入される廃棄物を石綿が飛散しないようにして連続的に溶融炉に投入し、速やかに溶融させるとともに、スラグの流動性を確保して速やかにスラグを排出させ、効率的に廃石綿を溶融処理することができる。さらに、溶融炉の雰囲気にアスベストの結晶が放出されることを防ぎ、排ガスの処理設備を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の１実施例における溶融炉への廃石綿投入装置の概略図である。
【図２】副材料を添加した際の温度変化に対するスラグ粘度の変化を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１  供給装置
２、１０  シールゲート
３  投入口
４  搬入コンベヤ
５  副材料供給装置
６  水スプレー
７  スクリュフィーダ
８  配送管
９  ロータリーバルブ
１１  溶融炉
１２  廃石綿
【図１】
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【図２】
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