(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物の焼却残渣にジルコニウム含有物を添加して溶融固化処理することで廃棄物の焼却残渣に含まれる鉛をメタル中に移行させた後、処理物から磁性成分を除去することにより溶融スラグから鉛を取り除くことを特徴とする焼却残渣の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を焼却する際に発生する焼却灰及び飛灰などの焼却残渣の溶融方法に関するものであり、さらに詳しくは、発生した溶融スラグから有害重金属類がほとんど溶出しない廃棄物の焼却残渣の溶融方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
わが国において廃棄物の処理は、埋立処分場の確保が困難であるという事情から、焼却処理が一般的に採用され、廃棄物を焼却により減容させた後に埋立処分が行われている。また、地球規模での環境問題への取り組みの高まりから、リサイクル方法の一つとして、廃棄物を燃焼し、発生したエネルギーを回収するサーマルリサイクルが行われるようになってきている。
廃棄物を焼却処理することにより、廃棄物中の可燃物はガス化し、不燃物すなわち灰分は残渣として排出される。これらの残渣中には、有害な重金属類やダイオキシン類が含まれているため、残渣をそのまま埋立処分すると、有害物質が溶出するという問題がある。そこで、これらの問題点を解決し、さらに、残渣を減量化する方法として、残渣を溶融固化処理して溶融スラグとする方法が提案されている。さらに、発生した溶融スラグを路盤材、コンクリート用骨材、埋め戻し材、コンクリート二次製品等に再利用することが提案されており、すでに路盤材などに利用し始めている地域もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶融固化処理によりダイオキシン類は分解するものの、重金属類はそのまま溶融スラグに含まれているため、できた溶融スラグを用いた２次製品から有害物質が溶出してくる可能性があり、溶融スラグから有害物質の溶出を完全に抑制する必要がある。さらに、平成１０年４月には、溶融スラグの再利用に関する指針値が自治体に対し通達され、鉛を含む有害物質の溶出が規制され始めた。
【０００４】
廃棄物の焼却残渣を高温溶融固化する際に添加する溶融助剤としては、特開昭６１−２３８３８７号公報や特開平４−３２１５３９号公報には、塩基度やナトリウム含有量を調整することにより溶融スラグの溶流点を低下し、溶融固化に必要なエネルギーを低減させることができることや、特公昭６１−１５９３４号公報や特開平８−８９９２３号公報には、ケイ素源や金属が、スラグ層やメタル層から特定元素を減少させることができることなどが提案されているが、これらの溶融助剤はいずれも、溶融スラグからの有害物質の溶出を抑制することを目的とするものではなかった。
本発明は、発生する溶融スラグから重金属類がほとんど溶出しない廃棄物の焼却残渣の処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、ジルコニウム含有物を廃棄物の焼却残渣に添加して高温溶融固化後、磁性成分を除去することにより、発生した溶融スラグから重金属類がほとんど溶出しないということを見いだし、本発明に到達した。
【０００６】
すなわち、本発明は廃棄物の焼却残渣にジルコニウム含有物を添加して溶融固化処理することで廃棄物の焼却残渣に含まれる鉛をメタル中に移行させた後、処理物から磁性成分を除去することにより溶融スラグから鉛を取り除くことを特徴とする焼却残渣の処理方法を要旨とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における廃棄物の焼却残渣とは、一般廃棄物、産業廃棄物、下水汚泥などを焼却して生じる焼却灰及び排ガスから集塵機などで収集した飛灰など、焼却工程で生じるガス以外の成分すべてである。また、ガス化溶融炉や直接溶融炉のように、焼却工程における焼却残渣を一旦取り出さないで溶融固化する場合にも適用することが可能である。
【０００８】
本発明においては、まず、ジルコニウム含有物を廃棄物の焼却残渣に添加する。添加するジルコニウム化合物としては、特に限定されるものではなく、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、ジルコニウムアルコキシド、窒化ジルコニウム、けい酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム、水素化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、ほう化ジルコニウムなどがあげられる。また、ジルコニウム含有物の添加量としては、酸化物換算で全重量の０.５〜１０％、好ましくは１〜５％である。ジルコニウム含有物の添加量が上記の範囲以下では、重金属類の溶出防止効果が少なくなり、また、範囲以上であっても添加量が増加するのみで著しい効果は得られないため好ましくない。
【０００９】
次に、ジルコニウム含有物を添加した廃棄物の焼却残渣を溶融処理後、水砕又は空冷して固化する。焼却残渣の溶融方法としては、重油、灯油、ガス、コークスなどの補助燃料を用いて溶融する方法、アーク式、プラズマ式、電気抵抗式、低周波誘導式などのような電気を熱源とした溶融方法及び熱分解溶融やコークスベット方式のような直接溶融方法などがあげられる。また、溶融温度としては、焼却残渣が溶融する温度であれば特に限定されるものではないが、１１００〜１５００℃程度で溶融することが好ましく、溶融時間としては、溶融方法に応じて適宜選択することが好ましく、通常１０分〜１０時間溶融すればよい。
【００１０】
次に、このような方法によって調製した処理物には、溶融スラグとメタルが含まれているので、磁性成分を除去することによってメタルを除去する。磁性成分の分離は、必要に応じて処理物を破砕してから行ってもよい。磁性成分の除去方法としては、永久磁石、電磁石をクロスベルト式、回転ドラム式などの磁選機を用いて行うことができる。
本発明においては、ジルコニウムの存在下で焼却残渣を溶融固化処理する際に溶融スラグ中から重金属類、特に鉛がメタル中へ移行するため、溶融スラグ中の重金属類の含有濃度が低下するものと考えられる。
【００１１】
図１は、様々な条件により調製した溶融スラグ中の鉛の含有量と、「土壌の汚染に係る環境基準について」（平成３年環境庁告示第４６号）に定める方法により測定した溶融スラグからの鉛の溶出濃度との関係を示す図である。この図から、溶融スラグ中の鉛の含有量と溶融スラグからの鉛の溶出量には、おおよそ正の相関があることがわかる。このため、本発明においては、発生する溶融スラグ中の重金属の含有濃度が低下しているので、溶融スラグから重金属類がほとんど溶出しない。そして、「土壌の汚染に係る環境基準について」（平成３年環境庁告示第４６号）に定める方法により溶出試験を行った場合の溶融スラグからの各重金属類の溶出濃度を以下の表１に示す値以下にすることができる。
【００１２】
【表１】
0004020511.tif 000002
【００１３】
このように、本発明の方法によって発生する溶融スラグからは重金属類、特に溶融スラグからの溶出の可能性の高い鉛の溶出が防止されているため、様々な用途への再利用が可能である。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
表２に示す組成を有するストーカ式焼却場から発生した焼却灰と飛灰を混合した焼却残渣（ＰｂＯを焼却残渣に対し０.３重量％添加し、Ｐｂ含有量を増加してある。）２５０ｇに対し、酸化ジルコニウム２.５ｇを添加、混合した。
小型電気炉にるつぼを入れ、昇温して１３５０℃に保持し、調製した焼却残渣を投入して、３０分間溶融し、溶融処理物を水１０リットルに注ぎ入れ、水砕スラグとした。この水砕スラグを１０５℃で２４時間乾燥した後、粉砕し、永久磁石を用いて磁性成分を除去した。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
この溶融スラグ中（磁性成分を除去した水砕スラグ）の鉛の含有量をＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分析法で測定した結果、溶融スラグ中には０.０７ｍｇ／ｇの鉛しか含有されていなかった。また、この溶融スラグからの鉛の溶出量を環境庁告示４６号法に基づいて測定した結果、鉛の溶出は検出限界以下（＜０.００５ｍｇ／ｌ）であった。
【００１７】
比較例１
酸化ジルコニウムを添加しないで行った以外は、実施例１と同様にして、溶融スラグを調製し、この溶融スラグの鉛の含有量及び溶融スラグからの鉛の溶出量を実施例１と同様にして測定した結果、溶融スラグ中には１.５ｍｇ／ｇの鉛が含有されており、溶出液には０.０２５ｍｇ／ｌの鉛の溶出が認められた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、焼却残渣を溶融固化処理して発生する溶融スラグから重金属類がほとんど溶出しないため、発生する溶融スラグの再利用が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融スラグ中の鉛の含有量と、溶融スラグからの鉛の溶出濃度との関係を示す図である。
【図１】
0004020511.tif 000004