(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素含有廃棄物をセメント焼成装置内で処理する廃棄物の処理方法において、上記塩素含有廃棄物が塩素含有可燃物であり、該塩素含有可燃物を燃料としてまたは燃料の一部として上記セメント焼成装置内で燃焼処理し、該セメント焼成装置内の固相の温度を４００〜８００℃に維持すると共に、該セメント焼成装置内にアルカリ金属化合物とカルシウム化合物とを投入し、ここで上記アルカリ金属化合物が廃ガラス中に含まれるアルカリ金属化合物であり、上記塩素含有可燃物が含有する塩素を固相中に固定し、上記塩素含有可燃物の処理に伴って生成する塩化カルシウムから塩化アルカリ金属に塩素を置換するようにし、さらに、上記固相中に固定された塩化アルカリ金属を水洗によって除去し、残渣をセメント原料として利用することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】
塩素含有可燃物を塩素含有廃プラスチックとしたことを特徴とする請求項１の廃棄物処理方法。
【請求項３】
上記カルシウム化合物が、ＣａＯ、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２から成る群から選ばれる少なくとも一のカルシウム化合物であることを特徴とする請求項１または２の廃棄物処理方法。
【請求項４】
塩化カルシウムから塩化アルカリ金属に塩素を置換することによってＣａＯを生成・回収し、燃焼装置内にカルシウム化合物として投入することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一の廃棄物処理方法。
【請求項５】
上記塩化アルカリ金属を水洗除去後、ＣａＯに由来するＣａ（ＯＨ）２をカルシウム化合物として燃焼装置内に投入するようにしたことを特徴とする請求項４の廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塩化ビニル等の塩素を含有するプラスチック廃棄物は、燃焼処分すると、その塩素成分から塩化水素を発生し、腐蝕の問題が生じると共に、燃焼炉から塩化水素が出て行ってしまうおそれがあった。これに対し、燃焼処理において、排ガス処理装置を設ける等の種々の対策が講じられている。しかし、いずれの対策も十分とはいえず、塩素を含む可燃物は、燃焼処理を避ける傾向があった。
一方、ＲＤＦ化技術のようにＣａＣＯ3を添加し、塩化水素を固定することも試みられている。しかし、生成する塩化カルシウムを除去しないと残渣を有効に原料として活用することができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に対してなされたものであり、塩素含有可燃物等の塩素含有廃棄物中の塩素に由来する塩素を残渣中から分離することができるようにした廃棄物処理方法を提供することを目的とする。
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明は、塩素含有廃棄物をセメント焼成装置内で処理する廃棄物の処理方法において、上記塩素含有廃棄物が塩素含有可燃物であり、該塩素含有可燃物を燃料としてまたは燃料の一部として上記セメント焼成装置内で燃焼処理し、該セメント焼成装置内の固相の温度を４００〜８００℃に維持すると共に、該セメント焼成装置内にアルカリ金属化合物とカルシウム化合物とを投入し、ここで上記アルカリ金属化合物が廃ガラス中に含まれるアルカリ金属化合物であり、上記塩素含有可燃物が含有する塩素を固相中に固定し、上記塩素含有可燃物の処理に伴って生成する塩化カルシウムから塩化アルカリ金属に塩素を置換するようにし、さらに、上記固相中に固定された塩化アルカリ金属を水洗によって除去し、残渣をセメント原料として利用することを特徴とするここで、本発明の対象となる塩素含有廃棄物とは、塩素含有ガス等の排煙処理に用いた後の廃生石灰等の廃石灰を含む概念である。
【０００６】
この廃棄物処理方法の対象となる塩素含有可燃物とは、塩素含有廃棄物の一態様であり、いわゆる塩素含有廃プラスチックを含む概念であって、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の有機塩素を構成単位となるモノマー中に少なくとも一つ含むもの、またはＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＫＣｌ（塩化カリウム）、ＣａＣｌ2（塩化カルシウム）等の無機化合物塩素が混入する可燃性廃棄物を挙げることができる。このうち、ポリ塩化ビニルが最も典型的な処理対象である。塩素含有可燃物に含まれる塩素は、０．０１〜６０重量％の範囲が好適である。
【０００７】
燃焼装置内に投入されるアルカリ金属化合物としては、Ｎａ2Ｏが好適である。特に、廃ガラス中のＮａ2Ｏを活用することが好適である。すなわち、燃焼装置内に廃ガラスを投入することも本発明の概念に含まれる。廃ガラスの種類は特に限定されるものではなく、板ガラス、自動車ガラス等各種のガラスを含む。本発明では、従来、資源としての活用が見送られていた色付きガラスであっても採用することが可能である。
【０００８】
本発明では、塩素含有廃棄物に含まれる塩素に対し、アルカリ金属化合物が０．８〜１．２モル当量、さらに好ましくは１〜１．１モル当量投入されるように設定する。廃ガラスを採用する場合、廃ガラスに含まれるアルカリ金属化合物の割合に対応して投入量を設定する。
さらに、塩素含有廃棄物に含まれる塩素に対し、カルシウムが４モル当量以上の添加量となるようにカルシウム化合物を投入する。カルシウム化合物としては、ＣａＯ、ＣａＣＯ3（例えば石灰石）、Ｃａ（ＯＨ）2から成る群から選ばれる少なくとも一のカルシウム化合物が好適である。さらに、このようなカルシウム化合物は、カルシウム化合物を含む混合物の形で投入することもできる。すなわち、例えば、セメント廃材もここでいうカルシウム化合物として用いることができる。また、塩素含有ガスの処理に用いた後の廃石灰も用いることができる。
【０００９】
本発明では、固相中に固定された塩化アルカリ金属を除去し、残渣をセメント原料として利用することができる。この場合、塩化アルカリ金属を水洗によって除去することが好適である。
さらに、本発明は、塩化カルシウムから塩化アルカリ金属に塩素を置換することによってＣａＯを生成・回収し、燃焼装置内にカルシウム化合物として投入することもその一形態として含む。この場合、上記塩化アルカリ金属の水洗に伴って、ＣａＯがＣａ（ＯＨ）2になったものをカルシウム化合物として燃焼装置内に投入することもその一実施の形態として含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る廃棄物処理方法の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る廃棄物処理方法を実施するための装置の一実施の形態について、その概要を示す概念図である。
【００１１】
この実施の形態において、燃焼装置１は、本発明の処理対象となる塩素含有可燃物を燃料として燃焼させる装置である。この燃焼装置１としては、セメント焼成装置を採用する。セメント焼成装置を採用する際、ロータリーキルン（流動床型セメント焼成炉）等のセメント焼成炉のみを備えるタイプ等各種の装置を採用することができる。
【００１２】
さらに、図１に示すように、上記燃焼装置１は、燃料吹込装置２、燃焼用空気吹込装置３、および無機系原料供給装置４といった原料等の供給装置に接続している。
燃料吹込装置２は、塩素含有可燃物を燃料として利用し、これのみを燃料とすることが好適である。ただし、未燃ガスが出る場合等あるいは起動時のために、重油、微粉炭等の燃料を燃焼させるバーナ等の装置を備えることもできる。
燃焼用空気吹込装置３は、燃焼用の酸素または空気を供給するための装置であり、ブロワ等の空気吹き込み手段を採用することができる。
【００１３】
無機系原料供給装置４には、ガラス粉砕装置５からガラス粉が供給される。また、図示しない他の装置から、カルシウム化合物が供給される。なお、このようなガラス粉とカルシウム化合物とは、予め混合して燃焼装置１に供給することも、また、別々に燃焼装置１に供給することもできる。
さらに、燃焼装置１は、その後段に水洗装置６を備える。
【００１４】
次に、図１の装置を用いた廃棄物処理方法について説明する。。
燃焼装置１に燃料吹込装置２から塩素含有可燃物を燃料として供給する。対象となる塩素含有可燃物とは、いわゆる塩素含有廃プラスチックを含む概念であり、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の有機塩素を構成単位となるモノマー中に少なくとも一つ含むもの、またはＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＫＣｌ（塩化カリウム）、ＣａＣｌ2（塩化カルシウム）等の無機化合物塩素が混入する可燃性廃棄物を挙げることができる。このうち、ポリ塩化ビニルが最も典型的な処理対象である。塩素含有可燃物に含まれる塩素は、０．０１〜６０重量％の範囲が好適である。
同時に燃焼用空気吹込装置３から燃焼装置１に空気を吹き込む。
一方、ガラス粉砕装置５では、廃ガラスを粉砕し、好ましくは平均粒径１ｍｍ以下の粉体状とする。
廃ガラスは、廃ガラスに含まれるアルカリ金属化合物の割合が、塩素含有可燃物に含まれる塩素に対し、アルカリ金属化合物が０．８〜１．２モル当量、さらに好ましくは１〜１．１モル当量投入されるように設定する。アルカリ金属化合物としては、主としてＮａ2Ｏであるが、Ｋ2Ｏであっても良い。
【００１５】
さらに、無機系原料供給装置４には、別途カルシウム化合物が投入される。その投入量は、塩素含有可燃物に含まれる塩素に対し、カルシウムが４モル当量以上の添加量となる量である。カルシウム化合物としては、ＣａＯ、ＣａＣＯ3（例えば石灰石）、Ｃａ（ＯＨ）2から成る群から選ばれる少なくとも一のカルシウム化合物が好適である。さらに、このようなカルシウム化合物は、カルシウム化合物を含む混合物の形で投入することもできる。すなわち、例えば、セメント廃材もここでいうカルシウム化合物として用いることができる。また、塩素含有ガスの処理に用いた後の廃石灰も用いることができる。
【００１６】
燃焼装置１では、投入された塩素含有廃プラスチック等の塩素含有可燃物から塩化水素が生成する。燃焼装置１内は、主原料である塩素含有可燃物の燃焼処理に伴って、５００℃またはその前後程度まで温度が上昇する。その結果、塩素含有可燃物中の塩素は、塩化水素となる。
【００１７】
塩化水素は、投入された廃ガラス中のＮａ2Ｏと反応し、塩化ナトリウムと水になる。なお、Ｋ2Ｏの場合は、塩化カリウムとなる。
Ｎａ2Ｏ＋２ＨＣｌ＝２ＮａＣｌ＋Ｈ2Ｏ
ただし、廃ガラス中のナトリウムが、塩素に対して０．８〜１．２モル当量である本実施の形態では、塩化水素の全てを塩化ナトリウムに転換することはできない。
一方、燃焼装置１内に投入されるカルシウム化合物は、装置内でＣａＯとして存在するに至り、塩化水素と以下のように反応する。
ＣａＯ＋２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ2＋Ｈ2Ｏ
なお、Ｃａ／Ｃｌ2＞２の条件で、廃ガラス中のナトリウムで固定しきれない残余の塩素がほぼ全て、いったん塩化カルシウムの形態で固相中に固定される。本実施の形態では、塩素含有可燃物に含まれる塩素に対し、カルシウムが４モル当量以上の添加量となる量としており、したがって、ほぼ全ての塩素がいったん塩化ナトリウムまたは塩化カルシウムの形態を採る。
【００１８】
さらに、燃焼装置１内で、例えば、５００℃、２０分以上の処理条件であれば、以下の反応によって、全てまたはほぼ全ての塩素が塩化ナトリウムに置換する。なお、Ｋ2Ｏを添加している場合には、塩化カリウムに置換する。
ＣａＣｌ2＋Ｎａ2Ｏ＝ＣａＯ＋２ＮａＣｌ
なおまた、燃焼装置１は、バッチ処理式のものでも連続処理式のものであっても良い。
なお、上記５００℃、２０分以上の条件は、一例であって、本発明者らが検証したところによれば、実施例に示すように、Ｘを温度（℃）とし、Ｙを時間（分）とすると、Ｙ≧７６７６ｅｘｐ-0.0118Xの条件を満たすように設定すれば良い。
【００１９】
上記したように燃焼装置１内の固相温度は、８００℃以下なので、塩素含有可燃物中の塩素は、ほぼ全て塩として固相中に固定される。８００℃以下とするためには、ほとんど塩素含有可燃物の燃焼で達成でき、他の補助燃料を用いたとしてもその量はわずかで済む。いずれの場合でも、各被処理区分が、上記処理条件に晒されるようにする。
【００２０】
燃焼装置１から取り出された生成物（残渣）は、ＣａＯおよびシリカ成分、塩化ナトリウム等の塩化アルカリ金属を含んでいる。本実施の形態では、かかる残渣を水洗装置６によって水洗する。これによって、残渣中の塩化アルカリ金属を水洗除去することができる。除去後の残渣は、ライン８で後段に送られる。残渣は、セメント原料として用いることができる。なお、１２００℃以上等の条件で加熱することによっても塩化アルカリ金属を揮発除去することができる。
なお、ライン７を経て一部の残渣を燃焼装置１に直接または無機系原料供給装置４に戻すことにより、再度カルシウム化合物を塩素を除去するために用いることができる。すなわち、一種の触媒のように用いることができる。
以上の説明から了解されるように、本発明の廃棄物処理方法のこの実施の形態では、塩素含有可燃物中の塩素に由来する塩素を残渣中から分離することができる。
【００２１】
図１について説明した形態に係る廃棄物処理方法によれば、塩素含有可燃物中の塩素と、廃ガラス中のアルカリ成分（ナトリウム、カリウム等）を積極的に活用し、アルカリ金属塩化物として除去することができる。廃ガラスは、色付きガラスであっても差し支えがないので、廃棄される以外に利用価値のなかった色付きガラスを有効に活用することができる。
【００２２】
次に、図２のようなセメント焼成用のロータリーキルンを活用して、本発明に係る廃棄物処理方法を実施する形態について説明する。
このロータリーキルン２１は、本体２２と、クリンカクーラ２３とを含む。ロータリーキルン２１は、原料投入口２４を備える。クリンカクーラ２３は、冷却風の導入用の送風機２５を有する。
以下に、図２を参照しながら、本実施の形態を、その作用機序に従って説明する。
本実施の形態では、粉砕した廃ガラスと、石灰石粉末を導入する。
廃ガラスは、粗砕機によって粗砕する。粗砕物を供給機から上記粉砕機に供給し、平均粒径１ｍｍ以下の粉体状に粉砕する。粉砕して得られた粉ガラスは、図示しない定量供給装置を通して混合機に供給する。
混合機で混合した石灰石粉末（平均粒径約３０μｍ）と廃ガラスとは、ガラス含有原料として、原料投入口２４からロータリーキルン本体２２に投入する。混合機は、図２中には表わされていないが、図１の無機系原料供給装置４の一部をなす。
【００２３】
一方、塩素含有可燃物は、粗砕機によって粗砕する。粗砕物は、供給機から粉砕機に供給し、好ましくは３ｍｍ以下に粉砕する。その後、粉砕物を振動篩を経て燃料吹込装置の定量供給機に送り、定量供給機からフィーダに供給してブロワによって、ロータリーキルン本体２４に吹き込む。なお、図２では、ロータリーキルン２１以外については示していない。ブロワは、図１の燃料吹込装置をなす。
塩素含有可燃物に対する石灰石粉末、廃ガラスの投入割合は、図１について説明したところに従う。
【００２４】
塩素含有可燃物は、図示しない空気吹込機からの空気によってロータリーキルン本体２２内で燃焼する。その反応機序は、ロータリーキルン本体２２を図１における燃焼装置１とすれば、図１で説明したものと同様である。
すなわち、全てまたはほぼ全ての塩素が塩化ナトリウムに置換する。なお、Ｋ2Ｏを添加している場合には、塩化カリウムに置換する。
ロータリーキルン本体１からの残渣は、排出され、クリンカクーラ２３に入り、ブロワ２５から供給される空気によって冷却される。
【００２５】
クリンカクーラ２３から取り出された残渣は、図１について説明したと同様、水洗処理を施され、塩化アルカリ金属が除去される。
残渣は、セメント原料として採用することができる。
なお、ロータリーキルン２２は、セメント焼成用の装置を備えていることから、例えば、燃焼が十分でない場合、焼成用のバーナ等、本来の主燃料燃焼用の装置を補助燃料の燃焼装置として転用することができる。
また、ロータリーキルン２２は、バッチ式処理に採用できるが、連続処理に適している。
【００２６】
この図１、図２について説明した方法を実施するための装置は、図示しないセンサー、制御装置等を備えている。
すなわち、センサーによって排ガス中の塩素濃度、廃ガラス中のアルカリ金属の含有量を検知し、塩素、アルカリ金属、カルシウムが化学量論的に釣り合うように常時装置全体を制御し、本実施の形態に係る廃棄物処理方法を適正に実施することができる。
【００２７】
他の実施の形態
本発明に係る廃棄物処理方法を図１及び図２の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られるものではなく、当業者にとって自明な本発明の技術的思想の範囲内における修飾・変更・付加は全て本発明に含まれる。
例えば、図２の実施の形態では、ロータリーキルンを図１の燃焼装置として実施したが、本発明の技術的範囲には、他の燃焼装置を用いることも含む。
そして、図２の実施の形態では、ロータリーキルンを用いたが、流動床型の焼成炉等他のタイプの焼成炉であっても良い。
【００２８】
また、図２の実施の形態では、石灰石粉末と廃ガラスとを混合して投入している。しかし、別々に投入することもできる。
【００２９】
【実施例】
実施例
炭酸ナトリウムと塩化カルシウムをＮａ／Ｃｌ＝１．０となるように混合した。具体的には、各々５５．６ｇ、５３．０ｇとなるように混合した。
電気炉内に混合物を入れ、反応させた。反応後の試料中の未反応カルシウムをＸ線回折で測定し、塩化カルシウムのピークがなくなった時点を反応完了時間とした。
その実測結果に基づいて作成したのが図３のグラフである。このグラフからＸを温度（℃）とし、Ｙを時間（分）とすると、Ｙ＝７６７６ｅｘｐ-0.0118Xの近似式が算出された。したがって、前記したようなＹ≧７６７６ｅｘｐ-0.0118Xの条件式として定式化された。
【００３０】
【発明の効果】
上記したところから明かなように、本発明によれば、塩素含有廃棄物中の塩素に由来する塩素を残渣中から分離することができるようにした廃棄物処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物処理方法の総括的な実施の形態を説明する概念図である。
【図２】本発明に係る廃棄物処理方法をロータリーキルンを用いて実施した実施の形態を説明する概念図である。
【図３】本発明に係る廃棄物処理方法で採用される温度条件、時間条件に関する実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  燃焼装置
２  燃料吹込装置
３  燃焼用空気吹込装置
４  無機系原料供給装置
５  ガラス粉砕装置
６  水洗装置
７、８  ライン
２１  ロータリーキルン
２２  本体
２３  クリンカクーラ
２４  投入口
２５  ブロア
【図１】
0004814445.tif 000002
【図２】
0004814445.tif 000003
【図３】
0004814445.tif 000004