(57)【要約】【課題】溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物を、溶融飛灰を溶解させることなく、短時間で効率的に分解する。【解決手段】溶融飛灰とアミン化合物とを４００℃以下で接触させる。溶融飛灰が溶解する温度以下で、アミン化合物による脱ハロゲン化反応を進行させることによって、溶融飛灰を溶解させることなく、溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の脱ハロゲン無害化処理を効率的に行うことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物を分解する方法において、該溶融飛灰とアミン化合物とを４００℃以下で接触させることを特徴とする溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の分解方法。
【請求項２】
請求項１において、該溶融飛灰と液状又はガス状のアミン化合物とを接触させることを特徴とする溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の分解方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、溶融飛灰とアミン化合物とを１５０〜４００℃で接触させることを特徴とする溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の分解方法。
【請求項４】
アミン化合物を含むことを特徴とする溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の分解剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハロゲン化有機化合物を含む廃棄物等の溶融又はガス化溶融プロセスで発生する溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物を、短時間で効率的に分解する方法とそのための分解剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオキシン類やＰＣＢ類などの多塩素化芳香族化合物は、高い毒性を示すため、脱塩素化による無害化処理を行う必要がある。また、ダイオキシン類やＰＣＢ類に限らず、洗浄剤として用いられる多塩素化エチレン類、農薬などに用いられる多塩素化フェノール、多塩素化ベンゼン、難燃剤の焼却処理によって発生する臭素化ダイオキシン類などのハロゲン化有機化合物も毒性が高いことから、脱ハロゲン化による無害化処理を行う必要がある。
【０００３】
従来、ハロゲン化有機化合物の脱ハロゲン無害化処理技術としては、次のような方法が提案されている。
▲１▼  ダイオキシン類含有飛灰を窒素ガス等の還元性雰囲気下、３２０〜４００℃で１〜２時間（例えば、３２０℃では２時間、３４０℃では１〜１．５時間）保持する（ハーゲンマイヤープロセス“ＯＲＧＡＮＯＨＡＬＯＧＥＮ  ＣＯＭＰＯＵＮＤＳ  Ｖｏ．２７（１９９６）”１４７〜１５２頁）。
▲２▼  ダイオキシン類含有飛灰をピリジン等のダイオキシン生成抑制剤の存在下３００〜５００℃で熱処理する（特開平４−２４１８８０号公報）。例えば４００℃で２時間熱処理する。
▲３▼  ダイオキシン類含有飛灰を空気存在下、４００〜５００℃で熱処理する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２４１８８０号公報
【非特許文献１】
“ＯＲＧＡＮＯＨＡＬＯＧＥＮ  ＣＯＭＰＯＵＮＤＳ  Ｖｏ．２７（１９９６）”１４７〜１５２頁
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の処理方法では、いずれも３００℃以上、好ましくは４００℃を超える高温で１〜２時間という長時間にわたって加熱を行う必要があるため、溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の分解処理に適用することができない。
【０００６】
即ち、溶融炉やガス化溶融炉で生成する溶融飛灰は、一般的な焼却炉よりも高い温度で処理物が溶融された結果、揮散しやすい塩分や、揮発性重金属類が選択的に濃縮されている。このため、溶融飛灰を再度加熱すると、加熱容器内部で溶解し、その後、溶解した溶融飛灰が冷却されて加熱容器や付帯設備等に固着してしまうため、処理物の混合、搬出ができなくなる。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物を、溶融飛灰を溶解させることなく、短時間で効率的に分解する方法とそのための分解剤を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の分解方法は、溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物を分解する方法において、溶融飛灰とアミン化合物とを４００℃以下で接触させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の分解剤は、アミン化合物を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、溶融飛灰とアミン化合物とを接触させ、４００℃以下で加熱すると、長時間の加熱を要することなく、速やかに脱ハロゲン化反応を進行させることができることを見出した。
【００１１】
本発明によれば、溶融飛灰が溶解する温度以下でアミン化合物による脱ハロゲン化反応を進行させることによって、溶融飛灰を溶解させることなく、溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の脱ハロゲン無害化処理を効率的に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の分解方法及び分解剤の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
本発明においては、ダイオキシン類等のハロゲン化有機化合物を含有する溶融飛灰とアミン化合物とを４００℃以下の条件で接触させる。
【００１４】
本発明で処理する溶融飛灰とは、ハロゲン化有機化合物を含む廃棄物等の溶融炉又はガス化溶融炉等から排出される溶融飛灰であり、前述の如く、一般的な焼却炉よりも高い温度で処理物が溶融された結果、揮散しやい塩分、揮発性重金属類が選択的に濃縮されているため、加熱により溶解し易い性質を有する。なお、この溶融飛灰は、排ガス中のダイオキシン類の吸着除去剤として煙道に吹き込まれた粉末活性炭、ゼオライト、けい藻土等の無機多孔質物質等を含むものであっても良い。
【００１５】
本発明で使用するアミン化合物としては、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン、メタノールアミン等が挙げられるが、これらに限定されない。これらのアミン化合物の形態は、液状、ガス状、固体状のいずれであっても良い。液状、ガス状のアミン化合物であれば噴霧等の方法により、また、固体状、液体状のアミン化合物であれば練り込み等の方法により、処理対象の溶融飛灰に添加することができる。従って、用いるアミン化合物の性状は、その添加形態、用いる処理装置の構成等に応じて適宜設計される。
【００１６】
本発明における具体的な処理方法としては特に制限はなく、例えば、溶融炉の排ガス中の溶融飛灰を集塵器で捕捉する設備のある系において、集塵器手前の４００℃以下の温度領域で、液状又はガス状のアミン化合物を吹き込む方法を採用することができる。
【００１７】
或いは、被処理灰に液状又は水溶液状、或いは粉体状のアミン化合物を混合した後、４００℃以下の所定温度まで加熱する方法を採用することもできる。この場合、アミン化合物は原液や８０重量％以上の高濃度水溶液で供給すれば必要量のアミン化合物を添加した上で十分な処理性能、混練性、作業性が得られることから望ましく、一方で８０重量％未満の水溶液として供給すれば、取り扱い上の安全性の面から好ましい。
【００１８】
アミン化合物の使用量ないし添加量は、溶融飛灰に対して有効成分純分として０．１〜２０重量％、特に１〜１０重量％とするのが好ましい。
【００１９】
処理温度は４００℃以下であれば特に制限はなく、条件に応じて適宜設定できる。低温で長時間処理しても良く、十分な分解率を短時間で得る目的のためには高温のほうが好ましく、１５０〜４００℃の範囲が好適である。
【００２０】
処理時間に特に制限はないが、十分な分解率が得られるのであれば処理時間はできるだけ短くするのが工業上望ましい。本発明の方法では、通常の場合、１時間以内の短時間で十分な分解効率が得られることから、処理時間は１時間以内、例えば１〜３０分とすることが好ましい。
【００２１】
このような本発明の方法は、大気中もしくは排ガス中で実施可能であり、雰囲気調整のための設備や作業は不要である。
【００２２】
本発明の方法に従って、溶融飛灰を処理する場合、キレート剤又はリン酸等の重金属固定化剤を併用して、ダイオキシン類の分解と共に、溶融飛灰中の重金属の固定化処理を同時に行っても良い。
【００２３】
本発明により処理を施した溶融飛灰は、そのまま、或いは更に前述の重金属固定化処理等を施した後、埋立等により処分される。
【００２４】
【実施例】
以下に実験例及び実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２５】
なお、以下の実験例及び実施例において処理した溶融飛灰の性状は表１に示す通りである。表１には、比較のために一般的な飛灰の性状を併記する。表１より、溶融飛灰は、飛灰に比べて塩類含有量が非常に多く、重金属のうち揮発性の高い鉛や亜鉛が濃縮しており、溶融飛灰は揮発性の高い化学物質が選択的に濃縮されたものであることが分かる。
【００２６】
【表１】
2004148135.tif 000002
【００２７】
また、加熱に用いた三口フラスコは、いずれも、フラスコの三口のうち、中央の穴は撹拌棒、残る２つのうち一方の穴には密栓（温度制御用の熱伝対が管入している）、他方の穴には冷却管を取り付け、加熱により生成した化合物のフラスコ外への拡散を防止する構造とした。
【００２８】
実験例１
上述の溶融飛灰Ａ（ダイオキシン類含有量１０ｎｇ／ｇ）を５０ｇづつ取り分け、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃に加熱した５個の三口フラスコにそれぞれ投入し、１５０ｒｐｍで撹拌しながら加熱した。
【００２９】
各温度における加熱時の状態を表２に示す。
【００３０】
【表２】
2004148135.tif 000003
【００３１】
表２より、４５０℃以上の加熱温度では、溶融飛灰が溶解、固着し、処理を行えないことが分かる。なお、溶融飛灰Ｂを用いて、同様の試験を行ったところ、同様の結果が得られた。
【００３２】
実験例２
上述の溶融飛灰Ａ（ダイオキシン類含有量１０ｎｇ／ｇ）と溶融飛灰Ｂ（ダイオキシン類含有量１２ｎｇ／ｇ）を５０ｇづつ取り分け、３００℃、３５０℃、４００℃に加熱した３個の三口フラスコにそれぞれ投入し、１０分間、１５０ｒｐｍで撹拌しながら加熱した。
【００３３】
加熱後のサンプルを全量回収し、サンプル中に含まれるダイオキシン類の濃度を公定法で分析し、結果を表３に示した。
【００３４】
【表３】
2004148135.tif 000004
【００３５】
表３より明らかなように、３００℃、３５０℃の加熱温度ではダイオキシン類の再合成反応により、加熱前よりもダイオキシン類含有量が増加している。加熱温度４００℃では、ダイオキシン類が多少分解しているが、分解率は２０〜３７％であり、不十分である。
【００３６】
実験例３
溶融飛灰Ａ（ダイオキシン類含有量１０ｎｇ／ｇ）５０ｇに８０％モノエタノールアミン水溶液２．５ｇを少量づつ添加し、乳鉢で十分混合した後、実験例１と同様に、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃に加熱した５個の三口フラスコにそれぞれ投入し、１５０ｒｐｍで撹拌しながら加熱した。
【００３７】
各温度における加熱時の状態を表４に示す。
【００３８】
【表４】
2004148135.tif 000005
【００３９】
表４と表２の結果から、アミンの添加の有無による加熱処理状況に差異はなく、４５０℃以上の加熱温度では、溶融飛灰の溶解、固着のために、処理を行えないことが分かる。なお、溶融飛灰Ｂを用いて、同様の試験を行ったところ、同様の結果が得られた。
【００４０】
実施例１〜３
溶融飛灰Ａ（ダイオキシン類含有量１０ｎｇ／ｇ）５０ｇに８０％モノエタノールアミン水溶液２．５ｇを少量づつ添加し、乳鉢で十分混合した後、表５に示す温度に加熱した三口フラスコにそれぞれ投入し、１５０ｒｐｍで撹拌しながら１０分間加熱した。
【００４１】
加熱処理物を全量回収し、処理物中に含まれるダイオキシン類の濃度を公定法で分析し、結果を表５に示した。
【００４２】
実施例４〜６
溶融飛灰Ａの代りに溶融飛灰Ｂ（ダイオキシン類含有量１２ｎｇ／ｇ）を用い、実施例１〜３と同様に処理し、処理物中のダイオキシン類濃度を公定法で分析し、結果を表５に示した。
【００４３】
【表５】
2004148135.tif 000006
【００４４】
表５より次のことが明らかである。即ち、アミンを添加して加熱することにより、３００℃、３５０℃、４００℃のいずれの温度においてもダイオキシン類の再合成はなく、９０％を超える高い分解率で効率的にダイオキシン類を分解することができることが分かる。
【００４５】
この結果から、溶融飛灰をアミン化合物と接触させ、４００℃以下で処理することにより、加熱容器内での溶解に伴う付着・混合・排出のトラブルを引き起こすことなく、ハロゲン化有機化合物の無害化を容易に達成できることが明らかである。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物の分解方法及び分解剤によれば、４００℃以下の温度において溶融飛灰とアミン化合物とを接触させることにより、１時間未満の短い反応時間で、溶融飛灰を溶解させることなく、溶融飛灰中のハロゲン化有機化合物を効率的に低濃度にまで分解して無害化することができる。