(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を溶融処理し下部から溶融物を間欠的に排出する溶融炉の出滓口の閉塞に使用する出滓口用閉塞材において、該出滓口用閉塞材の一部を構成する粘土の代わりに重金属の溶出を防止する人工セラミックスを配合することを特徴とする廃棄物溶融処理炉用の出滓口用閉塞材。
【請求項２】
廃棄物を溶融処理し下部から溶融物を間欠的に排出する溶融炉の出滓口の閉塞に使用する出滓口用閉塞材において、該出滓口用閉塞材の一部を構成する粘土の代わりに重金属の溶出を防止する有機バインダーを配合することを特徴とする廃棄物溶融処理炉用の出滓口用閉塞材。
【請求項３】
廃棄物を溶融処理し下部から溶融物を間欠的に排出する溶融炉の出滓口の閉塞に使用する出滓口用閉塞材において、該出滓口用閉塞材に重金属の溶出を防止する凝集剤を添加することを特徴とする廃棄物溶融処理炉用の出滓口用閉塞材。
【請求項４】
廃棄物を溶融処理し下部から溶融物を間欠的に排出する溶融炉の出滓口の閉塞に使用する出滓口用閉塞材において、該出滓口用閉塞材に重金属固定化剤を添加することを特徴とする廃棄物溶融処理炉用の出滓口用閉塞材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ、産業廃棄物などの廃棄物を溶融する溶融炉の出滓口用閉塞材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物を溶融する溶融炉の出滓口用閉塞材いわゆるマッド材は、数種類の骨材、数種類の粘土、数種類のバインダー等の混合物を主原料とした高炉、転炉、電気炉等の金属溶解炉用マッド材をそのまま使用、または配合を若干変える等の改良を加え使用している。この金属溶解用のマッド材の骨材、粘土、バインダー等の配合においては、耐食性、作業性、および高圧操業等の過酷な条件下での使用の検討が行われており、例えば特開平８−４８５７５号公報や特開平１１−３４９３８５号公報に開示されている。また、廃棄物を溶融する溶融炉においても、金属溶解用のマッド材ほど過酷な条件ではないものの、同等の配合または、耐食性、作業性を考慮した配合が行われている。
【０００３】
一方、化学的安全性を検討すると、マッド材によっては重金属が溶出する場合があった。これらのマッド材の配合材料毎の溶出値を調査した結果、表１に示す通り、粘土に起因していることがわかった。なお、溶出試験方法は平成３年環境庁告示４６号に従い、重金属としては鉛について測定した。
また、金属溶解用のマッド材は、製品に混入することがなく製品の品質に影響を与えず何ら問題を生じないが、廃棄物を溶融する溶融炉用のマッド材においては、開口時の掘削滓が溶融物に混入し、溶融物を冷却固化した廃棄物スラグの重金属溶出原因となり、廃棄物スラグの有効利用の障害になるという欠点がある。
【０００４】
【表１】
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【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記廃棄物スラグを有効利用するためには重金属が溶出してはならず、廃棄物スラグに混入すると考えられる廃棄物溶融炉用マッド材の一部を構成する粘土からの溶出を防止する必要がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、廃棄物を溶融処理し下部から溶融物を間欠的に排出する溶融炉の出滓口の閉塞に使用するマッド材は、マッド材の一部を構成する粘土から重金属が溶出する場合がある。そこで、粘土の代わりに人工セラミックスまたは有機バインダーを配合するか、または粘土と、一部または全部を凝集剤と置き換えるか、またはマッド材に凝集剤または重金属固定化剤を添加することにより重金属の溶出を防止できることを見出した。
【０００７】
その発明の要旨とするところは、
（１）廃棄物を溶融処理し下部から溶融物を間欠的に排出する溶融炉の出滓口の閉塞に使用する出滓口用閉塞材において、該出滓口用閉塞材の一部を構成する粘土の代わりに重金属の溶出を防止する人工セラミックスを配合することを特徴とする廃棄物溶融処理炉用の出滓口用閉塞材。
（２）廃棄物を溶融処理し下部から溶融物を間欠的に排出する溶融炉の出滓口の閉塞に使用する出滓口用閉塞材において、該出滓口用閉塞材の一部を構成する粘土の代わりに重金属の溶出を防止する有機バインダーを配合することを特徴とする廃棄物溶融処理炉用の出滓口用閉塞材。
【０００８】
（３）廃棄物を溶融処理し下部から溶融物を間欠的に排出する溶融炉の出滓口の閉塞に使用する出滓口用閉塞材において、該出滓口用閉塞材に重金属の溶出を防止する凝集剤を添加することを特徴とする廃棄物溶融処理炉用の出滓口用閉塞材。
（４）廃棄物を溶融処理し下部から溶融物を間欠的に排出する溶融炉の出滓口の閉塞に使用する出滓口用閉塞材において、該出滓口用閉塞材に重金属固定化剤を添加することを特徴とする廃棄物溶融処理炉用の出滓口用閉塞材にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物溶融炉のマッド材は、数種類の骨材、数種類の粘土により構成されている。
上記課題を解決するための本発明の特徴手段は、粘土の代わりに重金属を含有しない人工的に製造したセラミックスを廃棄物溶融炉用のマッド材に配合し、該マッドからの重金属の溶出を防止することにある。人工的に製造したセラミックスとしては、例えば、気相反応により合成し粉末調整したセラミックス、液体から合成し粉末調整したセラミックス、固相の熱分解により合成し粉末調整したセラミックス等が使用できる。
【００１０】
粘土の代わりに重金属を含有しない有機バインダーを廃棄物溶融炉用のマッド材に配合し、該マッドからの重金属の溶出を防止することもできる。有機バインダーとしては、例えばポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルメチルエーテル、リグニンスルホン酸ソーダ、デキストリン、フェノール樹脂、アラビアゴム、澱粉等が使用できる。
【００１１】
廃棄物溶融炉用のマッド材に配合する粘土の一部または全部を凝集剤と置き換えるか、または粘土と置き換えることなく凝集剤を添加して、該マッドからの重金属の溶出を防止することもできる。本発明は、該マッド材が溶融物と共に水槽に投入される等の様に水に浸されても、凝集剤が有害な重金属を凝集し安定な粒子として無害となり、該マッド材からは重金属が溶出しない。凝集剤としては、例えば、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、炭酸マグネシウム、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、市販の凝集剤等が使用でき添加量は、凝集剤を含めたマッド材の重量を分母として０．００５〜５％の範囲が適している。
【００１２】
廃棄物溶融炉用のマッド材に用いる凝集剤は、ｐＨ４〜ｐＨ１１での使用が適しており、適正な範囲に調整するため消石灰、苛性ソーダ、水酸化マグネシウム等のアルカリ源を該マッド材に添加することも可能である。
また、該マッド材が溶融物と共に水槽に投入される等の様に水に浸されても、重金属固定化剤が有害な重金属を固定化して無害となり、該マッド材からは重金属が溶出しない。重金属固定化剤としては、例えばキレート剤等が使用でき添加量はマッド材の重量を分母として０．０５〜１％の範囲が適している。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）
廃棄物溶融炉用マッド材の粘土の代わりに重金属を含有しない人工セラミックスを配合し、その溶出試験結果を表２に示す。
比較例（Ｎｏ．５）に配合した粘土は表１の粘土１を用いた。表２の発明例（Ｎｏ．１〜４）に示す通り粘土の代わりに人工セラミックスを配合することで重金属の溶出防止効果を確認した。なお、表２では人工セラミックスとして、気相反応により合成し粉末調整したアルミナ粉を使用した。
【００１４】
【表２】
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【００１５】
（実施例２）
廃棄物溶融炉用マッド材の粘土の代わりに重金属を含有しない有機バインダーを配合し、その溶出試験結果を表３に示す。
比較例（Ｎｏ．１０）に配合した粘土は表１の粘土１を用いた。表３の発明例（Ｎｏ．６〜９）に示す通り粘土の代わりに有機バインダーを配合することで重金属の溶出防止効果を確認した。なお、表３では有機バインダーとしてデキストリンを使用した。
【００１６】
【表３】
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【００１７】
（実施例３）
廃棄物溶融炉用マッド材の粘土の一部または全部を凝集剤と置き換えるか、または粘土凝集剤を添加し、その溶出試験結果を表４に示す。
比較例（Ｎｏ．１４）に配合した粘土は表１の粘土１を用いた。表４の発明例（Ｎｏ．１１〜１３）に示す通り、重金属の溶出防止効果を確認した。本実施例では凝集剤として硫酸第二鉄を使用した。
本実施例では、凝集剤を５％配合したマッド材を水に浸漬した時のｐＨが３．５となったため、アルカリ源として水酸化マグネシウムをｐＨ７になるように添加した。
【００１８】
【表４】
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【００１９】
（実施例４）
廃棄物溶融炉用マッド材に重金属固定化剤を添加し、その溶出試験結果を表４に示す。
比較例（Ｎｏ．１７）に配合した粘土は表１の粘土１を用いた。表５の発明例（Ｎｏ．１５〜１６）に示す通り、重金属の溶出防止効果を確認した。本実施例では重金属固定化剤としてキレート剤を使用した。
【００２０】
【表５】
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【００２１】
（実施例５）
図１は本発明の廃棄物溶融炉用マッド材を使用するためのブロック図である。
図１において、溶融炉１の炉上部から、廃棄物、副原料としてコークスおよび石灰石が溶融炉１に装入される。廃棄物としては都市ごみを処理した。都市ごみの性状を表６に示す。
廃棄物溶融炉１の下部に設けられた羽口２から空気および酸素が供給される。廃棄物の処理量は５６０ｋｇ／ｈ、コークスおよび石灰石は廃棄物の約６％、空気は５２０Ｎｍ3 ／ｈ、酸素は３０Ｎｍ3 ／ｈである。廃棄物溶融炉に装入された廃棄物およびコークス等は、炉内で充填層を形成し、羽口２から吹き込まれた空気および酸素により、コークスおよび廃棄物の一部が燃焼する。燃焼ガスは、廃棄物溶融炉内を炉底部から上昇し、燃焼ガスの顕熱により廃棄物を予熱、乾燥、熱分解する。廃棄物の乾燥、熱分解の過程で発生した水蒸気、熱分解ガスおよび微細なダストはガス排出管４から排出される。
【００２２】
【表６】
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【００２３】
一方、廃棄物の灰分、非燃焼物、コークス、石灰は、高温に加熱され炉底部へと下がっていき、羽口２から吹き込まれた空気および酸素でコークスが燃焼し、灰分および非燃焼物は１３００℃から１６５０℃に加熱され溶融状態となって、出滓口開口閉塞機で出滓口にマッド材を注入し閉塞した炉底に溜まる。約１時間おきに出滓口開口閉塞機で出滓口を開口しスラグ排出口３から炉外へ排出される。スラグ排出口３から排出された溶融状態のスラグは、水砕槽６に投入され、砂状の細かい粒子となる。
【００２４】
本実施例では、実施例１〜実施例４で示した配合のマッド材で出滓口を閉塞し、スラグを炉底に溜めた後、開口して水冷槽６に投入され、砂状の細かい粒子となったスラグを採取し溶出試験を行い効果のあることを確認した。なお、マッド材の耐食性、作業性、閉塞性に問題はなかった。
なお、実施例１〜実施例５の溶出試験方法は、平成３年環境庁告示第４６号にしたがって行った。
【００２５】
【表７】
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【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、廃棄物溶融炉の出滓口にマッド材を使用しても溶融物への重金属の汚染はなく、溶融物のコンクリート二次製品の骨材、土木資材等への資源化に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物溶融炉用マッド材を使用するためのブロック図である。
【符号の説明】
１  廃棄物溶融炉
２  羽口
３  スラグ排出口
４  ガス排出口
５  出滓口開口閉塞機
６  水冷槽
【図１】
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