(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消石灰粉末に、ゴミ焼却炉から排出された煤じんと酸性物質とを含む酸性排ガスを気相にて接触させて、酸性排ガスを中和し、同時に酸性物質と消石灰粉末との反応生成物と煤じんとの混合物粉末を得る工程；該混合物粉末を中和排ガスから分離する工程；該混合物粉末にポリテトラフルオロエチレン粉末、キレート剤及び水を添加する工程；そして、得られた含水組成物を、押出混錬機を用いて圧縮剪断力を付与しながら混練することにより、ポリテトラフルオロエチレン粉末のフィブリル化、および該フィブリル化したポリテトラフルオロエチレンによる混合物粉末の固定を行なう工程を含む酸性排ガス中の煤じん固定方法。
【請求項２】
消石灰粉末に、ゴミ焼却炉から排出された煤じんと酸性物質とを含む酸性排ガスを気相にて接触させて、酸性排ガスを中和し、同時に酸性物質と消石灰粉末との反応生成物と煤じんとの混合物粉末を得る工程；該混合物粉末を中和排ガスから分離する工程；該混合物粉末にポリテトラフルオロエチレン粉末、キレート剤、水及び水硬性セメントを添加する工程；そして、得られた含水組成物を、押出混錬機を用いて圧縮剪断力を付与しながら混練することにより、ポリテトラフルオロエチレン粉末のフィブリル化、および該フィブリル化したポリテトラフルオロエチレンによる混合物粉末の固定を行なう工程を含む酸性排ガス中の煤じん固定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミ焼却炉から排出された酸性排ガス中の煤じんを固定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却炉の排ガスは、煤じんと酸性物質（例：塩化水素、硫黄酸化物）とを含む酸性排ガスであり、所定の無害化処理がなされた後、外部に放出される。この酸性排ガスの無害化処理方法としては、消石灰粉末を酸性排ガスに接触させて酸性排ガスを中和し、次いで中和した気体から酸性物質と消石灰粉末との反応生成物と煤じんとの混合物粉末を分離する方法が知られている。また、酸性排ガスから煤じんをまず分離し、次いで酸性排ガスをアルカリ水溶液、またはアルカリ物質の懸濁液に接触させて酸性排ガスを中和する方法も広く採用されている。
【０００３】
酸性排ガスから分離された煤じん（飛灰ともいう）は、重金属などの有害物質を含み、微粉状で、かさ比重が小さいため、発塵（飛散）し易い傾向にある。このため、煤じんをそのまま廃棄するのは環境上問題となる。従って、煤じんは、所定の処理を実施した後、最終処分場などにて処分することとされている。煤じんの処理方法としては、溶融固化処理法（すなわち、溶融炉にて煤じんをスラグとする方法）、セメント固化処理法（すなわち、セメントで煤じんと重金属とを固める方法）、薬剤処理法（すなわち、キレート剤溶液などの重金属固定剤と煤じんとを混合する方法）、及び酸その他溶媒による安定化処理法（すなわち、酸などの溶媒に煤じんを接触させて、重金属を溶出させる方法）がある。
【０００４】
上記の処理法により生成された煤じんの処理生成物は、発塵しにくいものであることが、最終処分場への輸送等の作業を行う上で好ましい。しかしながら、薬剤処理法、及び酸その他溶媒による安定化処理法にて生成された処理生成物は媒じんの固定が十分とはいえず、依然として発塵し易いという問題がある。また、セメント固化処理法で生成する処理生成物においても、その輸送等の作業中に処理生成物が崩壊すると、その崩壊物から煤じんが発塵することがある。
【０００５】
煤じんの発塵性はまた、前記の煤じん処理の作業場（すなわち、ゴミ焼却場）においては作業環境上の問題となる。従って、煤じん処理の作業場では、煤じんにあらかじめ水を散布したり、あるいは水を加え、造粒あるいは圧縮成形して煤じんの固形物とするなどの水を用いた煤じんの固定化処理が行われている。しかしながら、青木他の研究報告、都市清掃、第５３巻、第２３５号（平成１２年５月）２２２〜２２５頁に記載されているように、水を含む煤じんを溶融固化処理法にて処理する場合には、水を蒸発させる熱量が必要となるため、溶融炉の熱効率が低下するという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ゴミ焼却炉から排出された酸性排ガス中の煤じんを、水の存在を特には必要とはしない工業的に有利な手法を用いて固定化する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、消石灰粉末に、ゴミ焼却炉から排出された煤じんと酸性物質とを含む酸性排ガスを気相にて接触させて、酸性排ガスを中和し、同時に酸性物質と消石灰粉末との反応生成物と煤じんとの混合物粉末を得る工程；該混合物粉末を中和排ガスから分離する工程；該混合物粉末にポリテトラフルオロエチレン粉末、キレート剤及び水を添加する工程；そして、得られた含水組成物を、押出混錬機を用いて圧縮剪断力を付与しながら混練することにより、ポリテトラフルオロエチレン粉末のフィブリル化、および該フィブリル化したポリテトラフルオロエチレンによる混合物粉末の固定を行う工程を含む酸性排ガス中の煤じん固定方法にある。
【０００８】
本発明はまた、下記の酸性排ガス中の煤じん固定方法にもある。
【０００９】
消石灰粉末に、ゴミ焼却炉から排出された煤じんと酸性物質とを含む酸性排ガスを気相にて接触させて、酸性排ガスを中和し、同時に酸性物質と消石灰粉末との反応生成物と煤じんとの混合物粉末を得る工程；該混合物粉末を中和排ガスから分離する工程；該混合物粉末にポリテトラフルオロエチレン粉末、キレート剤、水及び水硬性セメントを添加する工程；そして、得られた含水組成物を、押出混錬機を用いて圧縮剪断力を付与しながら混練することにより、ポリテトラフルオロエチレン粉末のフィブリル化、および該フィブリル化したポリテトラフルオロエチレンによる混合物粉末の固定を行なう工程を含む酸性排ガス中の煤じん固定方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の煤じん固定方法、及び該煤じん固定方法を用いた排ガス処理システムについて添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の煤じん固定方法を用いたゴミ焼却炉の排ガス処理システムの一例を示すフロー図である。この排ガス処理システムは、次の工程からなる。
【００１１】
（１）ゴミ焼却炉の排ガス（煤じんと酸性物質とを含む酸性排ガス）を、消石灰粉末に接触させて、排ガスを中和する工程（１１）。ここで、排ガス中の酸性物質と消石灰粉末との反応生成物が生成する。
（２）酸性物質と消石灰粉末との反応生成物と煤じんとの混合物粉末を中和排ガスから分離する工程（１２）。
（３）混合物粉末にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末、さらにキレート剤溶液、もしくはキレート剤と水あるいはキレート剤、水及び水硬性セメントを添加し、押出混錬機を用いて圧縮剪断力を付与しながら混練する工程（１３）。この工程で、ＰＴＦＥ粉末のフィブリル化と、フィブリル化したＰＴＦＥによる混合物粉末の固定とが行なわれ、混合物粉末固形物が生成する。
【００１２】
ＰＴＦＥ粉末は、通常は乾燥した粉末として用いられるが、水性懸濁液（湿潤粉末）であってもよい。ＰＴＦＥ粉末の粒子形状については特に限定はない。また、ＰＴＦＥ粉末の添加量は、混合物粉末１００質量部に対して、０．０１〜２質量部、特に０．１〜１質量部とすることが好ましい。
【００１３】
ＰＴＦＥ粉末が添加された混合物粉末の混練は、押出混練機によって行う。
【００１４】
押出混練機は、ＰＴＦＥ粉末をフィブリル化させる程度の圧縮剪断力を混合物粉末に付与できるものであれば、その機種に特別な制限はないが、セルフクリーニング型混練機（ねっか機）を用いることが好ましい。
【００１５】
特に好ましいのは、送りスクリュ羽根と撹拌羽根（パドル）とを備えた二軸変形ロールニーダを用いたセルフクリーニング型混練機である。
【００１６】
図１の排ガス処理システムにおいて、混合物粉末の処理生成物である混合物粉末固形物は、溶融固化処理法によりスラグとして、あるいは酸その他溶媒による安定化処理法により重金属を溶出させた後に、最終処分場にて処分してもよい。また、混合物粉末にＰＴＦＥ粉末を添加する際（前後あるいは同時）に、キレート剤溶液を添加し、フィブリル化したＰＴＦＥによる混合物粉末の固定と同時に、薬剤処理を行う。さらにまた、混合物粉末にポリテトラフルオロエチレン粉末を添加する際（前後あるいは同時）に、水と水硬化性セメントとを添加し、混合物粉末固形物をセメントで固化してもよい。
【００１７】
キレート剤溶液は、通常、液体キレート剤と呼ばれるもので、例えば、有効成分がジチオカルバミン酸系のものを用いることができる。
【００１８】
水硬化性セメントには、ポルトランドセメントなどの公知のセメントを用いることができる。
【００１９】
図２及び図３は、本発明の煤じん固定方法を用いたゴミ焼却処理システムの一実施例を示すフロー図である。図２は、ゴミ焼却炉から排出された排ガスを中和し、混合物粉末（酸性物質と消石灰との反応生成物と煤じん）を分離するまでの工程を示すフロー図である。図３は、混合物粉末を固定化する工程を示すフロー図である。
【００２０】
図２において、ゴミ焼却炉２１はストーカ式焼却炉であるが、流動式燃焼炉であってもよい。なお、ゴミ焼却炉には、通常、焼却残灰を処理するための設備が付設されているが、ここでは省略している。
【００２１】
ゴミ焼却炉２１の排ガス（煤じんと酸性物質とを含む酸性排ガス）が流れるパイプライン２２には、消石灰貯槽２４から供給される消石灰粉末の噴霧口２３が付設されている。パイプライン２２内にて、排ガスは消石灰粉末と接触して中和し、酸性物質と消石灰粉末との反応生成物が生成する。
【００２２】
反応生成物と煤じんとの混合物粉末は、集塵装置２５にて中和排ガスから分離される。中和排ガスは、誘引通風機２６を通って、煙突２７から外部に放出される。
【００２３】
混合物粉末は、ダスト排出装置２８から排出され、次いで煤じんサイロに送られる。
【００２４】
図３において、混合物粉末は、煤じんサイロ３１から煤じん定量供給装置３２を介して押出混練成形機３３に供給され、セメントサイロ３４からセメント定量供給装置３５を介して供給された水硬性セメントと、ＰＴＦＥ粉末貯槽３６、キレート剤溶液貯槽３７、及び水貯槽３８から供給されたＰＴＦＥ粉末、液体キレート剤、及び水とともに混練される。この押出混練成形機により付与される剪断力によってＰＴＦＥ粉末はフィブリル化し、フィブリル化したＰＴＦＥに固定された混合物粉末、キレート剤、及び水硬性セメントは、均一に混合される。キレート剤は混合物粉末中の重金属と反応して重金属キレートを形成する。ＰＴＦＥに固定された混合物粉末、キレート剤、及び水硬性セメントからなる組成物は押出混練成形機３３からコンベア３９に排出され、バンカ４０またはピットに搬送される。組成物中の水硬性セメントはバンカ４０またはピットに搬送されるまでに固化する。
【００２５】
キレート剤溶液の添加量は、混合物粉末１００質量部に対して、０．５〜５質量部、特に１〜３質量部とすることが好ましい。
【００２６】
水硬性セメントの添加量は、混合物粉末１００質量部に対して、５〜３０質量部、特に１０〜３０質量部とすることが好ましい。
【００２７】
水の添加量は、特に制限はないが、組成物全体の１５〜５０重量％、好ましくは２０〜４５質量％となる量とすることが好ましい。
【００２８】
こうして生成した混合物粉末の処理生成物は、フィブリル化したＰＴＦＥ、ＰＴＦＥより固定された混合物粉末、キレート剤、またはセメントからなる混合物粉末固形物である。この処理生成物は、輸送中に崩壊しても、その崩壊物中の混合物粉末がＰＴＦＥに固定されているので煤じんが発塵しにくくなる。
【００２９】
図４は、煤じん固定方法を用いたゴミ焼却炉の排ガス処理システムの別の一例を示すフロー図である。図４の排ガス処理システムは、次の工程からなる。
【００３０】
（１）ゴミ焼却炉の排ガス（煤じんと酸性物質とを含む酸性排ガス）から、煤じんを分離する工程（４１）。
（２）煤じんにＰＴＦＥ粉末を添加し、ＰＴＦＥ粉末が添加された煤じんを、圧縮剪断力を付与しながら混練する工程（４２）。ここで、ＰＴＦＥ粉末のフィブリル化と、フィブリル化したＰＴＦＥによる煤じんの固定が行われ、煤じん固形物が生成する。
（３）煤じんが分離された酸性物質を含む酸性排ガスとアルカリ水溶液又は、アルカリ物質懸濁液とを接触させて、該酸性排ガスを中和する工程（４３）。
【００３１】
ＰＴＦＥ粉末は、前述のように、通常は乾燥粉末として用いられるが、水性懸濁液であってもよい。ＰＴＦＥ粉末の添加量は、煤じん１００質量部に対して、０．０１〜２質量部、特に０．１〜１質量部とすることが好ましい。
【００３２】
ＰＴＦＥ粉末が添加された煤じんの混練は、３〜２０ｍ／ｓの周速で回転する撹拌翼を備えた混合機、あるいは押出混練成形機によって行うことが好ましい。
【００３３】
撹拌翼を備えた混合機の例としては、パグミルを挙げることができる。このような混合機を用いて混練する場合には、混練を行う前に、衝撃式粉砕機、または３〜２０ｍ／ｓの周速で撹拌羽根が回転する撹拌機を用いて、ＰＴＦＥ粉末と煤じんとを攪拌混合しておくことが好ましい。
【００３４】
押出混練形成機は、ＰＴＦＥ粉末をフィブリル化させる程度の圧縮剪断力を煤じんに付与できるものであれば、その機種に特別な制限はないが、セルフクリーニング型混練機（ねっか機）を用いることが好ましい。特に好ましいのは、送りスクリュ羽根と撹拌羽根（パドル）とを備えた二軸変形ロールニーダを用いたセルフクリーニング型混練機である。
【００３５】
図４の排ガス処理システムにおいて、混合物粉末の処理生成物である混合物粉末固形物は、溶融固化処理法によりスラグとして、あるいは酸その他溶媒による安定化処理法により重金属を溶出させた後に、最終処分場にて処分してもよい。また、混合物粉末にＰＴＦＥ粉末を添加する際（前後あるいは同時）に、液体系重金属固定剤及び／又は粉体系重金属固定剤を添加し、フィブリル化したＰＴＦＥによる混合物粉末の固定と同時に、薬剤処理を行ってもよい。さらにまた、混合物粉末にポリテトラフルオロエチレン粉末を添加する際（前後あるいは同時）に、水と水硬化性セメントとを添加し、混合物粉末固形物をセメントで固化してもよい。
【００３６】
キレート剤溶液（液体系重金属固定剤）は、通常、液体キレート剤と呼ばれるもので、前述のように、主成分がジチオカルバミン酸系のものを用いることができる。重金属固定剤粉末についても、前述のように、主成分が無機系のものでも有機系のものでも用いることができる。
【００３７】
水硬化性セメントには、ポルトランドセメントなどの公知のセメントを用いることができる。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明の煤じん固定方法について、実施例に基づいて説明するが、これらは本発明を限定するものではない。なお、本実施例では、酸性物質と消石灰粉末との反応生成物と煤じんとの混合物粉末を用いて、試験を行った。
【００３９】
［参考例１］
混合物粉末５０ｇを５００ｍＬのビーカに採取し、乾燥機にて１００℃に加熱した。次いで、混合物粉末にＰＴＦＥ粉末（乾燥粉末）０．２５ｇを添加し、サンプルミル（撹拌翼の周速８ｍ／ｓ）にて１０秒間混練した。混練処理後の混合物粉末の飛散性（％）を次のようにして測定したところ、２．９％であった。
【００４０】
［飛散性（％）の測定方法］
図５に、飛散性測定装置の概略図を示す。測定装置は、上下方向に同軸上に配置された上部容器５１、円筒容器（内径９６ｍｍ、長さ３４５ｍｍ）５２、及び円盤状ガラス板（直径１００ｍｍ）５３からなる。飛散性（％）は、試料１０ｇを秤量し、これを上部容器５１から円筒容器５２の頂部開口に自然落下させ、円筒容器５２の底部開口から円盤状ガラス板５３の上に落下した試料の重量を未飛散試料重量として測定し、下記の式（１）により算出した値とした。なお、上部容器５１と円筒容器５２の頂部との間隔は６０ｍｍ、円筒容器５２の底部と円盤状ガラス板５３との間隔は１１０ｍｍとした。
【００４１】
【数１】
0003927779.tif 000002
【００４２】
［参考例２］
混合物粉末５０ｇを５００ｍＬのビーカに採取し、乾燥機にて１００℃に加熱した。次いで、混合粉末にＰＴＦＥ粉末（乾燥粉末）０．１５ｇを添加し、サンプルミル（撹拌翼の周速８ｍ／ｓ）にて１０秒間混練した。混練処理後の混合物粉末の飛散性（％）を参考例１と同様に測定したところ、０．７％であった。
【００４３】
［参考例３］
混合物粉末５０ｇを５００ｍＬのビーカに採取し、乾燥機にて８０℃に加熱した。次いで、混合物粉末にＰＴＦＥ粉末（乾燥粉末）０．０５ｇを添加し、サンプルミル（撹拌翼の周速８ｍ／ｓ）にて１０秒間混練した。混練処理後の混合物粉末の飛散性（％）を参考例１と同様に測定したところ、１．２％であった。
【００４４】
［参考例４］
混合物粉末５０ｇを５００ｍＬのビーカに採取し、乾燥機にて１００℃に加熱した。次いで、混合物粉末にＰＴＦＥ粉末（乾燥粉末）０．２５ｇを添加し、サンプルミルによる撹拌を行わず、薬さじにて３分間撹拌した（周速約０．２ｍ／ｓ）。撹拌処理後の混合物粉末は、ＰＴＦＥ粉末のフィブリル化が殆ど行われず飛散性（％）を参考例１と同様に測定したところ、３７．１％であった。
【００４５】
［実施例１］
混合物粉末５００ｇに対して、生石灰４５０ｇ、水１２５ｇ、キレート剤溶液１５ｇ、そしてＰＴＦＥ粉末（乾燥粉末）０．１ｇ（混合物粉末に対して０．０２重量％）を加え、押出混練成形機（二軸変形ロールニーダを用いたセルフクリーニング型混練機、撹拌羽根の周速：０．２ｍ／ｓ）にて混練し、１０ｍｍ以下の混合物粉末固形物を得た。得られた混合物粉末固形物を一昼夜放置して、自己崩壊させた（混合物粉末固形物には未反応の生石灰が残っており、この未反応生石灰が水和して、混合物粉末固形物を崩壊させる）。そして、この崩壊物の飛散性（％）を次のようにして測定したところ、２．０％であった。
【００４６】
［崩壊物の飛散性（％）］
図６に、崩壊物飛散性測定装置の概略図を示す。測定装置は、ガラス板（幅２７０ｍｍ、長さ４６０ｍｍ）６１と、ガラス板上に設置されたロート（下部口径１８ｍｍ）６２とからなる。ガラス板６１とロート６２との間には、ガラス板の長さ方向に沿う方向に３ｍ／ｓの風が流れている。ロートは、風下側のガラス板の端部からのロートの下部の真下までの距離Ｌが４００ｍｍとなる位置に設置し、ロートの下部先端とガラス板との距離は２００ｍｍとした。飛散性（％）は、試料１０ｇを秤量し、これをロートから自然落下させ、ガラス板の上に落下した試料の重量を未飛散試料重量として測定し、下記の式（２）により算出した値とした。
【００４７】
【数２】
0003927779.tif 000003
【００４８】
［実施例２］
混合物粉末５００ｇに対して、生石灰４５０ｇ、水１２５ｇ、キレート剤溶液１５ｇ、そしてＰＴＦＥの懸濁液を固形分として０．１ｇ（混合物粉末に対して０．０２重量％）を加え、押出混練成形機（二軸変形ロールニーダを用いたセルフクリーニング型混練機、撹拌羽根の周速：０．２ｍ／ｓ）にて混練し、１０ｍｍ以下の混合物粉末固形物を得た。
得られた混合物粉末固形物を一昼夜放置して、自己崩壊させた。そして、この崩壊物の飛散性（％）を実施例１と同様に測定したところ、０．５％であった。
【００４９】
［比較例１］
混合物粉末５００ｇに、生石灰４５０ｇ、水１２５ｇ、そしてキレート剤溶液１５ｇを加え、押出混錬成形機（二軸変形ロールニーダを用いたセルフクリーニング型混錬機、撹拌羽根の周速：０．２ｍ／ｓ）にて混錬し、１０ｍｍ以下の混合物粉末固形物を得た。得られた混合物粉末固形物を一昼夜放置し、自己崩壊させた。そして、この崩壊物の飛散性（％）を実施例１と同様に測定したところ、９．１％であった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の酸性排ガス中の煤じん固定方法によれば、ゴミ焼却炉から排出された煤じんの固形物からの発塵を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の煤じん固定方法を用いた排ガス処理システムの一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の煤じん固定方法を用いたゴミ焼却処理システムの一実施例を示すフロー図である。
【図３】本発明の煤じん固定方法を用いたゴミ焼却処理システムの一実施例を示すフロー図である。
【図４】  煤じん固定方法を用いた排ガス処理システムの別の一例を示すフロー図である。
【図５】実施例にて用いた飛散性測定装置の概略図である。
【図６】実施例にて用いた混合物飛散性測定装置の概略図である。
【符号の説明】
２１  焼却炉
２２  パイプライン
２３  消石灰粉末噴霧口
２４  消石灰粉末貯槽
２５  集塵装置
２６  誘引通風機
２７  煙突
２８  ダスト排出装置
３１  煤じんサイロ
３２  煤じん定量供給装置
３３  押出混練成形機
３４  セメントサイロ
３５  セメント定量供給装置
３６  ＰＴＦＥ粉末貯槽
３７  キレート剤溶液貯槽
３８  水貯槽
３９  コンベア
４０  バンカ
【図１】
0003927779.tif 000004
【図２】
0003927779.tif 000005
【図３】
0003927779.tif 000006
【図４】
0003927779.tif 000007
【図５】
0003927779.tif 000008
【図６】
0003927779.tif 000009