(57)【要約】【課題】重金属の除去率を向上させることを可能とする重金属含有原料の焼成方法を提供する。【解決手段】重金属含有原料から塩化揮発法により重金属を除去する重金属含有原料の焼成方法であって、重金属含有原料に対して少なくとも１〜３質量％の塩素イオン化合物を水溶液の形態で添加して混合物を生成する混合物生成工程と、混合物の搬送方向に対向する方向に熱を通流させる向流方式のロータリーキルン２を使用して混合物を焼成する焼成工程とを有し、前記焼成工程において、重金属と塩素イオン化合物水溶液の塩素イオンとが塩化揮発し得る焼成温度で混合物を焼成することにより、重金属含有原料から重金属を析出させて塩素イオンと液相化学反応を行わせ、塩素イオンと結合した重金属を蒸発させて重金属含有原料から重金属を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属含有原料から塩化揮発法により重金属を除去する重金属含有原料の焼成方法であって、
重金属含有原料に、重金属含有原料に対して少なくとも１〜３質量％の塩素イオン化合物を水溶液の形態で添加して混合物を生成する混合物生成工程と、
前記混合物の搬送方向に対向する方向に熱を通流させる向流方式の焼成炉を使用して前記混合物を焼成する焼成工程と、
を有することを特徴とする重金属含有原料の焼成方法。
【請求項２】
前記塩素イオン化合物水溶液は前記重金属含有原料に対して１０〜４０質量％であることを特徴とする請求項１記載の重金属含有原料の焼成方法。
【請求項３】
前記焼成温度は９５０〜１１００℃であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の重金属含有原料の焼成方法。
【請求項４】
前記混合物生成工程において前記重金属含有原料に対して３〜１２質量％の燃焼助剤を前記重金属含有原料に混合することを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の重金属含有原料の焼成方法。
【請求項５】
前記重金属含有原料は焼却灰、飛灰又は土壌のいずれか一つ又は二つ以上の混合物であることを特徴とする請求項１〜請求項４いずれか一項に記載の重金属含有原料の焼成方法。
【請求項６】
前記重金属は鉛又はカドミウムであることを特徴とする請求項１〜請求項５いずれか一項に記載の重金属含有原料の焼成方法。
【請求項７】
前記塩素イオン化合物はアルカリ土類金属の塩化物などの化学薬剤、塩素含有率の高い焼却灰若しくは溶融飛灰のいずれか一つ又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１〜請求項６いずれか一項に記載の重金属含有原料の焼成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属含有原料の焼成方法に係り、特に、塩化揮発法により重金属を蒸発除去する重金属含有原料の焼成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、原料中の重金属を除去する技術として、塩素イオン化合物を導入して焼成することにより原料中の鉛などの重金属を蒸発除去する塩化揮発法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、重金属含有廃棄物と塩素含有廃棄物とを混合し、混合物中の塩素含有量が混合物重量基準で２％以上となるように調節して７５０℃以上の温度で高熱処理することにより、大部分の重金属を塩化揮発させて回収する重金属含有廃棄物の処理方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、重金属を含む土壌と、塩化カルシウムとをロータリーキルン内で加熱して、重金属が除去された焼成物と、塩化水素などを含む排ガスとを得る工程を有する重金属を含む土壌の処理方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、鉛などの重金属を含む土壌のＣａ／Ｓｉ比を調整して、その土壌を８００〜１，４００℃の温度及び２〜１０％の水分含有率の条件下で加熱して、重金属を塩化揮発させるとともに、重金属が除去されかつ塩素の含有率が小さい焼成物を得る工程を有する重金属を含む土壌の処理方法が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１８２９８３号公報
【特許文献２】特開２００４−２９０８７８号公報
【特許文献３】特開２００４−３０６０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１又は特許文献２記載の発明のような、塩素イオン化合物を導入する一般的な塩化揮発法では、重金属の除去率に限界があった。
【０００７】
また、特許文献３記載の発明のように、焼成炉内に水分を導入して重金属の塩化を促進することにより、重金属の除去率を向上させる方法においては、重金属の除去率の更なる向上が望まれていた。
【０００８】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、塩化揮発法により重金属を蒸発除去する重金属含有原料の焼成方法において、重金属の除去率を更に向上させることを可能とする重金属含有原料の焼成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請求項１に記載の発明は、重金属含有原料から塩化揮発法により重金属を除去する重金属含有原料の焼成方法であって、重金属含有原料に、重金属含有原料に対して少なくとも１〜３質量％の塩素イオン化合物を水溶液の形態で添加して混合物を生成する混合物生成工程と、前記混合物の搬送方向に対向する方向に熱を通流させる向流方式の焼成炉を使用して前記混合物を焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、重金属と塩素イオン化合物水溶液の塩素イオンとが塩化揮発し得る焼成温度で混合物を焼成することにより、重金属含有原料から重金属を析出させて塩素イオンと液相化学反応を行わせ、塩素イオンと結合した重金属を蒸発させて重金属含有原料から重金属を除去することが可能となる。
この際、塩素イオン化合物を重金属含有原料に対して１質量％未満とした場合は重金属の低減効果が少なく、また、重金属含有原料に対して３質量％より多くした場合は重金属の低減効果にほとんど変化がないことから、重金属含有原料に対して少なくとも１〜３質量％の塩素イオン化合物を添加することにより、重金属の除去率を向上させることが可能となる。
また、塩素イオン化合物を水溶液の形態で添加することにより、重金属と塩素イオンとの液相化学反応を促進して、鉛の除去率を向上させることが可能となる。
また、向流方式の焼成炉内部の入口付近における焼成温度は出口付近と比較すると低いが、液相反応により塩素イオンと結合した重金属は早期に蒸発除去されることから、焼成処理中の重金属含有原料に取り込むことなく、排ガスと共に焼成炉の外部に排出させることが可能となる。
また、向流方式の焼成炉では、入口付近の温度よりも出口付近の温度の方が高くなることから、水分などの揮発分が十分除去された状態の重金属含有原料について最も高温雰囲気下で焼成処理を行うことが可能となる。これにより、焼成物の品質維持、重金属の除去を確実に行うことができる。また、向流方式の焼成炉を使用することにより、並流方式の回転焼成炉と比較して、エネルギーコスト、装置の製造コストを低減することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の重金属含有原料の焼成方法であって、前記塩素イオン化合物水溶液は前記重金属含有原料に対して１０〜４０質量％であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、塩素イオン化合物水溶液を重金属含有原料に対して１０質量％未満とした場合は重金属と塩素イオンとの液相化学反応結合が充分でないため重金属の低減効果が少なく、また、４０質量％より多くした場合は高い焼成温度を確保するのが難しいことから、重金属含有原料の含水率に応じ、重金属含有原料に対して１０〜４０質量％の塩素イオン化合物水溶液を混合することにより、高い焼成温度を確保しつつ重金属の除去率を向上させることが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の重金属含有原料の焼成方法であって、前記焼成温度は９５０〜１１００℃であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、焼成温度９５０℃未満では液相化学反応の反応効率が低く、１１００℃を超えると重金属含有原料が溶解して塊化するが、焼成温度を９５０〜１１００℃とすることにより、重金属含有原料を塊化させることなく液相化学反応の反応を促進することが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の重金属含有原料の焼成方法であって、前記混合物生成工程において前記重金属含有原料に対して３〜１２質量％の燃焼助剤を前記重金属含有原料に混合することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、燃焼助剤を重金属含有原料の３質量％未満とした場合は燃焼効果にほとんど寄与せず、また、重金属含有原料の１２質量％より多くした場合は温度制御が困難になると共に、高温のため重金属含有原料が塊化することから、重金属含有原料に対して３〜１２質量％の燃焼助剤を混合することにより、温度制御を可能にしつつ、また重金属含有原料を塊化させることなく混合物の燃焼効果を高めることが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４いずれか一項に記載の重金属含有原料の焼成方法であって、前記重金属含有原料は焼却灰、飛灰又は土壌のいずれか一つ又は二つ以上の混合物であることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、重金属含有原料が焼却灰、飛灰又は土壌のいずれか一つ又は二つ以上の混合物である場合にも、請求項１〜請求項４と同様の作用を得ることが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５いずれか一項に記載の重金属含有原料の焼成方法であって、前記重金属は鉛又はカドミウムであることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、重金属が鉛又はカドミウムである場合にも、請求項１〜請求項５と同様の作用を得ることが可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６いずれか一項に記載の重金属含有原料の焼成方法であって、前記塩素イオン化合物はアルカリ土類金属の塩化物などの化学薬剤、塩素含有率の高い焼却灰、溶融飛灰のいずれか一つ又はこれらの混合物であることを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、塩素イオン化合物がアルカリ土類金属の塩化物などの化学薬剤、塩素含有率の高い焼却灰、溶融飛灰のいずれか一つ又はこれらの混合物である場合にも、請求項１〜請求項６と同様の作用を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、重金属の含有量の低減により品質の安定した焼成灰を得ることができ、焼成灰の再利用を確実に行うことが可能となる。また、エネルギーコスト、装置の製造コストを低減することが可能となる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、高い焼成温度を確保しつつ重金属の除去率を向上させることが可能となる。
【００２５】
請求項３に記載の発明によれば、重金属含有原料を塊化させることなく液相化学反応の反応を促進することが可能となる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、温度制御を可能にしつつ、また重金属含有原料を塊化させることなく混合物の燃焼効果を高めることが可能となる。
【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜請求項４と同様の効果を得ることが可能となる。
【００２８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜請求項５と同様の効果を得ることが可能となる。
【００２９】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜請求項６と同様の効果を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
図１に、本発明の重金属含有原料の焼成方法に用いられる焼成システム１の全体構成を示す。
【００３２】
焼成システム１は、重金属含有原料に塩素イオン化合物水溶液を導入して焼成することにより、重金属含有原料中の重金属を蒸発除去するシステムである。
【００３３】
図１に示すように、焼成システム１には、重金属含有原料と塩素イオン化合物水溶液との混合物について焼成処理を行うロータリーキルン２が設けられている。ロータリーキルン２は、混合物の搬送方向に対向する方向に熱ガスを通流させるバーナー３を備えた向流方式の回転焼成炉である。混合物は、ロータリーキルン２の内部でバーナー３により所定温度で加熱され、その一部が重金属の除去された焼成処理物にされると共に、残部が重金属の塩化物を含む排ガスとされるようになっている。
【００３４】
バーナー３は、ロータリーキルン２の出口付近に設けられており、重金属含有原料と塩素イオン化合物水溶液との混合物の焼成処理時に、ロータリーキルン２の内部において混合物の搬送方向に対向する方向に熱ガスを通流させるようになっている。この際、焼成温度を９５０℃未満とすると重金属と塩素イオンとの反応効率が悪く、また、焼成温度が１１００℃を超えると重金属含有原料が溶解して塊化することから、焼成温度は重金属と塩素イオンとが塩化揮発し得る９５０〜１１００℃とされるようになっている。
【００３５】
ロータリーキルン２の入口側には、重金属含有原料と塩素イオン化合物水溶液とを混合し、その混合物を水平搬送してロータリーキルン２の内部に供給するスクリューコンベア４が設けられている。また、ロータリーキルン２の内部で焼成処理により生成された焼成処理物は、ロータリーキルン２の出口側から排出されるようになっている。
【００３６】
ここで、本発明の重金属含有原料の焼成方法に用いられる焼成システム１では、ロータリーキルン２として向流方式の回転焼成炉を採用している。以下、その理由について図２及び図３を参照して説明する。
【００３７】
まず、ロータリーキルン２として並流方式を採用する場合について説明する。
【００３８】
図２に示すように、並流方式の回転焼成炉を使用した場合、ロータリーキルン２の入口付近の温度は高いが、室温で投入された重金属含有原料を加熱するためにエネルギーが消費され、ロータリーキルン２の出口付近においては温度が低下していた。したがって、重金属の揮発除去を十分に行うため、ロータリーキルン２の出口付近の温度を焼成処理に適した９５０〜１１００℃に維持するには、ロータリーキルン２の入口付近を１３５０〜１４００℃に加熱する必要があった。このため、エネルギーコストや装置コストが高騰するという問題に加えて、高温処理のために重金属含有原料が溶融塊化し、焼成物の品質が損なわれるという問題があった。
【００３９】
一方、図３に示すように、ロータリーキルン２として向流方式の回転焼成炉を使用した場合は、ロータリーキルン２の入口付近の温度よりも出口付近の温度の方が高くなる。また、重金属含有原料は、スクリューコンベア４によりロータリーキルン２の入口付近から出口付近に搬送されるにつれて、水分などの揮発分が除去され、出口付近の領域に到達するときには揮発分が十分除去された状態となる。したがって、向流方式の回転焼成炉を使用すると、水分などの揮発分が十分除去された状態の重金属含有原料について最も高温雰囲気下で焼成処理を行うことが可能となり、焼成物の品質維持、重金属の除去を確実に行うことができる。また、向流方式の回転焼成炉を使用する場合は、並流方式の回転焼成炉を使用する場合と比較して、エネルギーコスト、装置の製造コストを低減することができる。
【００４０】
したがって、本発明の重金属含有原料の焼成方法では、焼成物の品質を維持しながら重金属の除去を確実に行い、かつ、エネルギーコスト及び装置の製造コストを低減するために、向流方式の回転焼成炉を採用している。
【００４１】
本実施形態の重金属としては、鉛やカドミウムなどが挙げられる。また、重金属含有原料としては、焼却灰、飛灰、土壌のいずれか一つ又は二つ以上の混合物などが挙げられる。
【００４２】
また、重金属含有原料には燃焼助剤として可燃成分が混合されるようになっている。この可燃成分としては、廃油、炭化物、廃木材及び廃プラスチックスなどが挙げられる。また、燃焼助剤としての可燃成分は、重金属含有原料の３質量％未満とした場合は燃焼効果にほとんど寄与せず、また、重金属含有原料の１２質量％より多くした場合は温度制御が困難になると共に高温のため重金属含有原料が塊化することから、重金属含有原料の３〜１２質量％とされるようになっている。
【００４３】
また、塩素イオン化合物は、焼成処理により塩素イオンを重金属と化学反応結合させて鉛（Ｐｂ）を低減させるようになっている。この塩素イオン化合物としては、塩化カルシウムや塩化マグネシウムの如きアルカリ土類金属の塩化物などの化学薬剤、塩素含有率の高い焼却灰若しくは溶融飛灰のいずれか一つ又はこれらの混合物などが挙げられる。
【００４４】
また、塩素イオン化合物は、重金属含有原料に対して少なくとも１〜３質量％とされるようになっている。
【００４５】
ここで、本発明の重金属含有原料の焼成方法において、塩素イオン化合物を重金属含有原料に対して少なくとも１〜３質量％とする理由について説明する。
【００４６】
発明者らは、焼却灰３０ｇと、焼却灰に対して０〜７質量％の塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）及び水１０ｇにより生成した塩化カルシウム水溶液とを混合して、焼成温度１１００℃で１０分間焼成し、鉛の除去率の向上を試みた。また、焼却灰３０ｇとしてはＰｂ溶出量０．０２４ｍｇ／ｌ、Ｐｂ含有量２７０ｍｇ／ｋｇのサンプル１及びサンプル２と、Ｐｂ溶出量０．０１３ｍｇ／ｌ、Ｐｂ含有量１３００ｍｇ／ｋｇのサンプル３とを使用した。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
表１の結果から明らかなように、混合物に塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を添加しない場合は、焼成処理物中のＰｂ溶出量及びＰｂ含有量は法規制値（Ｐｂ溶出量０．０１ｍｇ／ｌ未満、Ｐｂ含有量１５０ｍｇ／ｋｇ未満）を下回らないことがわかった。一方、少なくとも焼却灰の１質量％の塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を添加することで、鉛（Ｐｂ）の除去率が向上することがわかった。また、焼却灰の３質量％の塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を添加すると、鉛（Ｐｂ）の除去率は更に向上することがわかった。また、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を３質量％より多く添加した場合の鉛（Ｐｂ）の除去率にほとんど変化はなかった。
【００４９】
このように、塩素イオン化合物は、重金属含有原料に対して１質量％未満とした場合は鉛の低減効果が少なく、また、重金属含有原料に対して３質量％より多くした場合は鉛の低減効果にほとんど変化がないことから、重金属含有原料に対して少なくとも１〜３質量％とされるようになっている。
【００５０】
また、本実施形態の塩素イオン化合物は水溶液として混合されるようになっている。また、塩素イオン化合物水溶液は、重金属含有原料に対して１０質量％未満とした場合は重金属と塩素イオンとの液相化学反応結合が充分でないため鉛の低減効果が少なく、また、４０質量％より多くした場合は、焼成温度を９５０℃以上に確保するのが難しいことから、重金属含有原料の含水率に応じ、重金属含有原料に対して１０〜４０質量％とされるようになっている。すなわち、塩素イオン化合物水溶液は、１０〜４０質量％の範囲内で、重金属含有原料の含水率が高い場合は比較的少なく、重金属含有原料の含水率が低い場合は比較的多くされるようになっている。
【００５１】
ロータリーキルン２には、ロータリーキルン２から流出した排ガスからダストを捕集して、清浄された排ガスを排出するサイクロン５が接続されている。
【００５２】
サイクロン５には、サイクロン５から排出された排ガスを急冷してダイオキシンの再合成を防止する減温器６が接続されている。減温器６の上方には、減温器６の内部上方において洗浄水を噴霧するための洗浄水配管６ａが接続されており、減温器６の下方には、減温器６の内部下方において洗浄水を排水するための排水管６ｂが接続されている。
【００５３】
減温器６には、減温器６から排出された排ガスから細粒分である重金属の塩化物を捕集して排ガスを浄化するバグフィルタ７が接続されている。
【００５４】
バグフィルタ７には、バグフィルタ７で浄化された清浄ガスを煙突に排出する排ガスファン８が接続されており、清浄ガスは煙突から焼成システム１の外部に排出されるようになっている。
【００５５】
ここで、本発明の重金属含有原料の焼成方法において、塩素イオン化合物を水溶液の形態で添加する理由について説明する。
【００５６】
発明者らは、一般的な塩化揮発法により、酸化鉛（ＰｂＯ，沸点１４７０℃）から塩化鉛（ＰｂＣｌ2，沸点９５０℃）を生成して、鉛の除去率の向上を試みた。
【００５７】
まず、重金属と塩素イオン化合物とを固相反応させる場合について説明する。
【００５８】
重金属含有原料としての焼却灰と、塩素イオン化合物としての固体の塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）との混合物について、焼成温度１０５０〜１１００℃で１０分間焼成処理を行ったところ、非塩化揮発法を用いた場合と比較して鉛の除去率の向上は軽微であった。
【００５９】
この理由としては、混合物には他の物質も含まれていたことから、焼却灰中の固体の酸化鉛（ＰｂＯ）と固体の塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）とが効果的に固相反応するには、１２５０℃以上の温度環境が必要であり、このため１１００℃では塩化鉛（ＰｂＣｌ2）の生成率が低かったということが考えられる。
【００６０】
なお、固相反応式ＰｂＯ＋ＣａＣｌ2→ＰｂＣｌ2＋ＣａＯが成立する熱平衡条件温度は理論値で１０３０℃以上必要である。
【００６１】
そこで、発明者らは、固相反応と比較して反応温度が低い液相反応に着目し、塩素イオン化合物に水分を導入して液相反応を惹起させることにより、塩化鉛（ＰｂＣｌ2）を生成することを考えた。
【００６２】
すなわち、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を水に溶かして塩化カルシウム水溶液を生成し、この水溶液中で塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）と水溶性の酸化鉛（ＰｂＯ）を反応させることで、塩化鉛（ＰｂＣｌ2）の生成が促進され、鉛の除去率が向上するものと推察した。
【００６３】
このように重金属と塩素イオン化合物とを液相反応させることにより、ロータリーキルン２への混合物の導入時にはロータリーキルン２の内部の焼成温度は６００〜６５０℃程度と比較的低いが、水溶液中の塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）と酸化鉛（ＰｂＯ）との反応により生成された塩化鉛（ＰｂＣｌ2）は早期に蒸発除去されることから、焼成処理中の重金属含有原料に取り込まれることなく、排ガスと共にロータリーキルン２の外部に排出することができる。
【００６４】
なお、液相反応式ＰｂＯ＋ＣａＣｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＰｂＣｌ2＋Ｃａ（ＯＨ）2が成立する熱平衡条件温度は、理論値で３８０℃以下であるという知見を得た。
【００６５】
次に、本実施形態の重金属含有原料の焼成方法について説明する。
【００６６】
スクリューコンベア４により、重金属含有原料と塩素イオン化合物水溶液とを混合し、その混合物を水平搬送してロータリーキルン２の入口側から内部に供給する。
【００６７】
次に、ロータリーキルン２の駆動により、重金属含有原料と塩素イオン化合物水溶液との混合物の焼成処理を行う。この際、バーナー３によりスクリューコンベア４の搬送方向と対向する方向に熱ガスを通流させて、ロータリーキルン２の内部の焼成温度を９５０〜１１００℃とする。この焼成処理により、混合物の一部が重金属の除去された焼成処理物になると共に、残部が重金属の塩化物を含む排ガスとなる。また、焼成処理物はロータリーキルン２の出口側から排出される。
【００６８】
一方、ロータリーキルン２からの排ガスがサイクロン５に流入すると、サイクロン５はダストを捕集し、清浄された排ガスを減温器６に排出する。続いて、減温器６の駆動によりサイクロン５から流入した清浄ガスを水噴霧により急冷し、バグフィルタ７により細粒分を捕集した後、排ガスファン８により清浄ガスを煙突に排出し、排ガスを煙突から焼成システム１の外部に排出する。
【００６９】
このように、本実施形態の重金属含有原料の焼成方法によれば、重金属と塩素イオン化合物水溶液の塩素イオンとが塩化揮発し得る焼成温度で混合物を焼成することにより、重金属含有原料から重金属を析出させて塩素イオンと液相化学反応を行わせ、塩素イオンと結合した重金属を蒸発させて重金属含有原料から重金属を除去することが可能となる。
【００７０】
この際、塩素イオン化合物を重金属含有原料に対して１質量％未満とした場合は重金属の低減効果が少なく、また、重金属含有原料に対して３質量％より多くした場合は重金属の低減効果にほとんど変化がないことから、重金属含有原料に対して少なくとも１〜３質量％の塩素イオン化合物を添加することにより、重金属の除去率を向上させることが可能となる。
【００７１】
また、塩素イオン化合物を水溶液の形態で添加することにより、重金属と塩素イオンとの液相化学反応を促進して、鉛の除去率を向上させることが可能となる。
【００７２】
また、向流方式の焼成炉内部の入口付近における焼成温度は出口付近と比較すると低いが、液相反応により塩素イオンと結合した重金属は早期に蒸発除去されることから、焼成処理中の重金属含有原料に取り込むことなく、排ガスと共に焼成炉の外部に排出させることが可能となる。
【００７３】
また、向流方式の焼成炉では、入口付近の温度よりも出口付近の温度の方が高くなることから、水分などの揮発分が十分除去された状態の重金属含有原料について最も高温雰囲気下で焼成処理を行うことが可能となる。これにより、焼成物の品質維持、重金属の除去を確実に行うことができる。また、向流方式の焼成炉を使用することにより、並流方式の回転焼成炉と比較して、エネルギーコスト、装置の製造コストを低減することが可能となる。
【００７４】
また、塩素イオン化合物水溶液を重金属含有原料に対して１０質量％未満とした場合は重金属と塩素イオンとの液相化学反応結合が充分でないため重金属の低減効果が少なく、また、４０質量％より多くした場合は高い焼成温度を確保するのが難しいことから、重金属含有原料の含水率に応じ、重金属含有原料に対して１０〜４０質量％の塩素イオン化合物水溶液を混合することにより、高い焼成温度を確保しつつ重金属の除去率を向上させることが可能となる。
【００７５】
また、焼成温度９５０℃未満では液相化学反応の反応効率が低く、１１００℃を超えると重金属含有原料が溶解して塊化するが、焼成温度を９５０〜１１００℃とすることにより、重金属含有原料を塊化させることなく液相化学反応の反応を促進することが可能となる。
【００７６】
また、燃焼助剤を重金属含有原料の３質量％未満とした場合は燃焼効果にほとんど寄与せず、また、重金属含有原料の１２質量％より多くした場合は温度制御が困難になると共に高温のため重金属含有原料が塊化することから、重金属含有原料に対して３〜１２質量％の燃焼助剤を混合することにより、温度制御を可能にしつつ、また重金属含有原料を塊化させることなく混合物の燃焼効果を高めることが可能となる。
【００７７】
また、重金属含有原料が焼却灰、飛灰又は土壌のいずれか一つ又は二つ以上の混合物である場合に、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７８】
また、重金属が鉛又はカドミウムである場合に、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７９】
また、塩素イオン化合物がアルカリ土類金属の塩化物などの化学薬剤、塩素含有率の高い焼却灰、溶融飛灰のいずれか一つ又はこれらの混合物である場合に、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００８０】
本実施形態の焼成システム１により、内径１．１ｍ、長さ寸法１１ｍ、混合物の滞留時間６０分、処理能力１０００ｋｇ／時間のロータリーキルン２を２４時間運転して、Ａ重油を燃料とし１１００℃の焼成温度で焼成処理を行った。混合物中の焼却灰はＰｂ溶出量０．０１９ｍｇ／ｌ、Ｐｂ含有量１１８０ｍｇ／ｋｇ、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）は焼却灰の３質量％、塩化カルシウム水溶液は焼却灰の３０質量％とし、燃焼助剤として廃木材チップを焼却灰の５質量％添加して焼成処理を行った。そして、２時間毎に処理灰からサンプル（１２サンプル）を取得し、Ｐｂ溶出量及びＰｂ含有量を測定した。その結果、Ｐｂ溶出量は０．００４〜０．００９ｍｇ／ｌ、Ｐｂ含有量は１３８〜１４３ｍｇ／ｋｇとなり、処理灰中のＰｂ量が大幅に低減され、処理灰の再利用に必要な法規制値（Ｐｂ溶出量０．０１ｍｇ／ｌ未満、Ｐｂ含有量１５０ｍｇ／ｋｇ未満）をクリアすることができた。
【００８１】
また、塩化カルシウムや、塩化マグネシウムの如きアルカリ土類金属の塩化物などの化学薬剤、塩素含有率の高い焼却灰若しくは溶融飛灰のいずれか一つ又はこれらの混合物など、他の塩素イオン化合物を水溶液の形態で使用した場合にも、同様の効果を得ることができた。
【００８２】
以上詳述したように本発明の重金属含有原料の焼成方法によれば、塩化揮発法により重金属を蒸発除去する重金属含有原料の焼成方法において、重金属の除去率を更に向上させて、焼成灰の再利用を確実に行うことが可能となる。また、エネルギーコスト、装置の製造コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係る焼成システムの全体構造を示す概略図である。
【図２】ロータリーキルンの構成例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るロータリーキルンの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  焼成システム
２  ロータリーキルン
３  バーナー
４  スクリューコンベア
５  サイクロン
６  減温器
７  バグフィルタ
８  排ガスファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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