(57)【要約】【課題】飛灰を固着させることなく、４００℃以上に加熱出来てダイオキシン類を分解し、含有する重金属類を塩化物として気化除去出来る焼却飛灰等の無害化処理方法の提供を目的とする。【解決手段】有害な有機塩素化合物を含有する飛灰に、ムライト（２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）を混合し、４００℃以上、好ましくは６００℃以上、理想的には７００℃以上に加熱することにより、この飛灰の無害化処理することにある。このように、飛灰にムライトを混合して加熱すると４００℃以上になっても飛灰が固着することなく、粉末状の状態を維持する。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害な有機塩素化合物を含有する飛灰に、ムライト（２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）を混合し、４００℃以上に加熱することにより、無害化処理することを特徴とする焼却飛灰等の無害化処理方法。
【請求項２】
有機塩素化合物がダイオキシン類である請求項１記載の焼却飛灰等の無害化処理方法。
【請求項３】
ムライトが石炭灰から得られたものである請求項１記載の焼却飛灰等の無害化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類等の有害な有機塩素化合物、有害な重金属類等が含有する焼却飛灰等の無害化処理方法に関する。
特に、消石灰等により中和処理されたアルカリ飛灰が含まれる飛灰を高温加熱する際に、この飛灰が固化、固着するのを防止するのに効果的な無害化処理方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
一般廃棄物焼却炉及び産業廃棄物焼却炉においては、ダイオキシン類の発生を抑制するために、各種薬剤の投入、発生ガスの二次燃焼等、各種方法が提案され、採用されている。
しかし、ダイオキシン類は、上記焼却飛灰に多く含まれていることから、今後の総量規制に対応するためにもこの焼却飛灰の無害化処理方法を確立することが重要となっている。
【０００３】
焼却飛灰の中には、アルカリ飛灰と称される冷却廃ガス中に消石灰等を噴霧し、中和処理された飛灰も含まれる。
ダイオキシン類は、４００℃以上、理想的には７００℃以上にしないと充分に分解しない。
ところが、このようなアルカリ飛灰は、４００℃以上の高温にすると、固形化し、処理装置の内壁等に固着するために取り扱いが困難になるという問題があった。
特に、ロータリーキルン等にて連続処理しようとする場合には、キルン内に飛灰が固着することは致命的な問題となる。
【０００４】
そこで従来は、例えば特公平６−３８８６３号特許公報等に開示されているように、低温でもダイオキシン類が分解する特定の薬剤の投入や、還元雰囲気による脱塩素化する方法が提案されている。
しかし、このような処理方法では、処理工程が複雑になり高コスト原因の１つになっていた。
【０００５】
【特許文献１】
特公平６−３８８６３号特許公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に有する技術的課題に鑑みて、飛灰を固着させることなく、４００℃以上に加熱出来てダイオキシン類を分解し、含有する重金属類を塩化物として気化除去出来る焼却飛灰等の無害化処理方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、有害な有機塩素化合物を含有する飛灰に、ムライト（２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）を混合し、４００℃以上、好ましくは６００℃以上、理想的には７００℃以上に加熱することにより、この飛灰の無害化処理することにある。
このように、飛灰にムライトを混合して加熱すると４００℃以上になっても飛灰の粉末同士が固着したり、加熱装置周囲に固着することなく、粉末状の状態を維持する。
【０００８】
ここで、有機塩素化合物にはダイオキシン類が含まれる。
ダイオキシン類とは、ダイオキシン類対策特別措置法にポリ塩化ジベンゾ−パラ−ジオキシン（ＰＣＤＤ）、ポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）及びコプラナーポリ塩化ビフェニル（コプラナーＰＣＢ）と定義されている。
ダイオキシン類以外の有機塩素化合物の例としては、ジクロロメタン、四塩化炭素、１．２−ジクロロエタン、１．１−ジクロロエチレン、シス−１．２−ジクロロエチレン、１．１．１−トリクロロエタン、１．１．２−トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１．３−ジクロロプロペン等が挙げられる。
【０００９】
ムライト（Ｍｕｌｌｉｔｅ）は、ネソ珪酸塩鉱物に分類され、紅柱石、珪線石、藍晶石の多形相である。
化学組成は、２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２で示されるが、ＳｉＯ２の四面体構造からなり、酸素原子が不足している構造欠陥を有していることが知られている。
ムライトは、天然には殆ど産出されないが、陶磁器や耐火物等の成分として普遍的に存在する。
また、火力発電所等から排出される石炭灰にムライトが石英とともに含まれていることも明らかになった。
従って、石炭灰を飛灰に混合して加熱すれば、より安価に飛灰の無害化処理が出来るだけでなく、石炭灰の有効利用の道が開けることになる。
【００１０】
本発明にいう飛灰とは、「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」に指定される一般廃棄物焼却炉及び産業廃棄物焼却炉から排出される、高度な集塵機で捕集された消石灰等のアルカリ中和剤を含む飛灰、並びに焼却炉から煙突に至るまでの煙道、煙突等処理設備内に付着した飛灰のことをいう。
【００１１】
有機塩素化合物と重金属類とが混合して含まれている物質を４００℃以上、好ましくは７００℃以上の高温にすると、重金属類の多くが塩素化され気化回収出来ることがこれまでに報告されている。
従って、本発明にて、飛灰を固着させることなく高温に加熱できれば、重金属類の処理も容易になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
飛灰の無害化処理方法の説明の前に、まず、焼却炉から排出された飛灰をＸＲＤ（粉末Ｘ線回折装置）にて成分分析した結果を図２の加熱処理前の飛灰のＸＲＤ分析チャートに示す。
その結果、飛灰中にＣａＣｌＯＨが含まれていることが分かった。
これは、消石灰噴霧により、ガス中のＨＣｌと消石灰が反応して生成したと推定される。
【００１３】
次に図１に示すような実験装置を用いて、飛灰を単独又はムライト、石炭灰、及びてＮａＯＨのいずれかを混合して加熱サンプルを作製し、加熱後にＸＲＤ成分分析とＴＧ／ＤＴＡ（熱重量−示差熱分析）による分析調査をした。
図１に示すように、試料（サンプル）を石英ガラス管の中の石英フィルターにのせて、これをサンプルベットホルダーに置き、電気炉にて７００℃に上昇後、６０分間温調加熱した。
この際に、石英ガラス管の上方から活性炭及びシリカゲル充填層を通過させた空気を送り、試料から揮散してくる成分を集気瓶中の超純水に溶出させた。
【００１４】
図３に試料（ａ）として飛灰のみを７００℃に加熱処理した後のＸＲＤ分析チャートを示し、図４に試料（ｂ）として飛灰に１６．９質量％のＮａＯＨを混合して７００℃に加熱処理した後のＸＲＤ分析チャートを示し、図５に試料（ｃ）として飛灰に５０質量％のムライトを混合して７００℃に加熱処理した後のＸＲＤ分析チャートを示す。
図３に示すように、飛灰のみ加熱しても加熱前に含まれていたＣａＣｌＯＨが高温でも安定であり残っているが、図４及び図５に示すように、ＮａＯＨやムライトを混合して加熱するとＣａＣｌＯＨがほぼ完全に分解されていることが明らかになった。
なお、ＣａＯは飛灰に含まれていたＣａ（ＯＨ）２が熱分解して生成されたものと推定される。
また、試料（ａ）の飛灰のみ加熱したものは、粉末状の飛灰が固着、固形化し、魂状の固まりになったが試料（ｂ）のＮａＯＨを混合したもの及び試料（ｃ）のムライトを混合したものは固着することはなかった。
【００１５】
図６に試料（ａ）（飛灰のみ）の加熱処理後のＴＡ／ＤＴＡ分析チャートを示し、図７に試料（ｂ）、図８に試料（ｃ）のそれぞれＴＡ／ＤＴＡ分析チャートを示す。
図６に示すように温度上昇の時に３７０℃、５００℃付近にて融解を示す吸熱ピークがみられ、温度下降のときに６７０℃付近で凝固を示す発熱ピークが認められる。
これに対して、図７に示すＮａＯＨを混合したものには吸熱ピーク及び発熱ピークが小さく、図８に示すようにムライトを混合したものには吸熱ピーク（融解）及び発熱ピーク（凝固）が認められなかった。
従って、ＸＲＤの結果と比較するとムライトを混合したものにはＣａＣｌＯＨが分解してなくなり、融解及び凝固のピークが認められなくなったものと言える。
即ち、飛灰のみ加熱した場合にはＣａＣｌＯＨが原因で固着するが、ムライトを添加したものはＣａＣｌＯＨが分解してＣａＣｌＯＨが無くなったために固着しないことが明らかになった。
【００１６】
次に、飛灰の固着に対するムライトの影響を調査すべく、ムライトの混合割合を変化させて加熱試験をした。
飛灰質量１に対して、ムライトを０．０２５，０．１，０．１５，０．２，０．２５，０．５，１．０の割合でそれぞれ混合した試料を作り、７００℃×６０分の加熱試験をした結果、０．２５以上の割合で全く固着、固化しないことが明らかになった。
また、ムライトをボール状にして飛灰に繰り返し混合試験した結果、飛灰が固着しないことからムライトにはＣａＣｌＯＨを分解する触媒作用があると推定される。
【００１７】
図９に示したグラフ１、及び図１０に示したグラフ２のダイオキシン類濃度比較は、飛灰（Ｆｌｙ  ａｓｈ）を単独又はＮａＯＨ、ムライト（ｍｕｌｉｔｅ）、石炭灰［ｆｌｙ  ａｓｈ（ｃｏａｌ）］を混合して加熱処理した場合のそれぞれの飛灰に対するダイオキシン類濃度を比較調査したものである。
また、ダイオキシン類濃度測定は、ＪＩＳ  Ｋ０３１１排ガス中のダイオキシン類及びコプラナーＰＣＢの測定方法に基づく。
ここで図９はグラフ１ダイオキシン類の実測濃度を示し、図１０のグラフ２は毒性等量を示したものである。
毒性等量とは、各異性体の実測濃度に毒性等価係数（ＴＥＦ）を乗じたものである。
なおＴＥＦは、ＷＨＯ−ＴＥＦ（１９９８）を用いた。
その結果、飛灰を４００℃以上に加熱すると、ダイオキシン類の濃度が低下し、７００℃以上ではさらにダイオキシン類が低下し、ムライトや石炭灰（ムライトが含まれている）を混合すると、毒性等量の低下がより低下している。
これにより、ムライト（石炭灰）を混合して加熱すると飛灰を固着させることなくダイオキシン類が分解し、飛灰を無害化することが出来ることが明らかになった。
【００１８】
なお、参考のために各異性体の濃度測定結果を図１１〜図１６に示す。
また、図１７にエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）にて石炭灰の成分分析をした結果を示し、その他調査により石炭灰にムライトが含まれていることが明らかになった。
【００１９】
【発明の効果】
有害な有機塩素化合物が含まれる飛灰にムライトを混合すると、加熱による固着、固形化が防止できるのでローターキルン等での連続的な無害化処理が可能になる。
また、高温にすることで飛灰に含まれている重金属の多くも塩素化することが出来る。
ムライトの供給源として石炭灰を利用すれば、安価に得られるだけでなく石炭灰の再利用ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いた実験装置を示す。
【図２】加熱処理前の飛灰のＸＲＤ分析チャートを示す。
【図３】飛灰のみを７００℃に加熱処理したＸＲＤ分析チャートを示す。
【図４】飛灰＋ＮａＯＨを７００℃に加熱処理したＸＲＤ分析チャートを示す。
【図５】飛灰＋ムライトを７００℃に加熱処理したＸＲＤ分析チャートを示す。
【図６】飛灰のみの加熱処理後のＴＧ／ＤＴＡ分析チャートを示す。
【図７】飛灰＋ＮａＯＨの加熱処理後のＴＧ／ＤＴＡ分析チャートを示す。
【図８】飛灰＋ムライトの加熱処理後のＴＧ／ＤＴＡ分析チャートを示す。
【図９】ダイオキシン類濃度比較（実測濃度）を示す。
【図１０】ダイオキシン類濃度比較（毒性等量）を示す。
【図１１】飛灰の加熱処理前のダイオキシン類濃度測定結果を示す。
【図１２】飛灰の４００℃加熱処理後のダイオキシン類濃度測定結果を示す。
【図１３】飛灰の７００℃加熱処理後のダイオキシン類濃度測定結果を示す。
【図１４】飛灰＋ムライトの７００℃加熱処理後のダイオキシン類濃度測定結果を示す。
【図１５】飛灰＋ＮａＯＨの７００℃加熱処理後のダイオキシン類濃度測定結果を示す。
【図１６】飛灰＋石炭灰の７００℃加熱処理後のダイオキシン類濃度測定結果を示す。
【図１７】石炭灰のＥＤＸによる成分分析結果を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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