(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ゴミ焼却炉にて発生した焼却灰に湿式粉砕処理と脱塩処理とを施してセメント原料として有利に用いられる無機質材料を得る方法であって、該湿式粉砕処理の前に、磁性体を高速回転させることにより発生する誘電電流を利用するアルミニウム選別機を用いて金属アルミニウム材料を除去する処理を行なった後、金属アルミニウム材料が除去された焼却灰に水を加えてスラリー状にし、これを篩を用いて分級して、粗大粒子を除去する処理を行ない、湿式粉砕処理を粗大粒子が除去された焼却灰スラリを粉砕媒体が充填されている粉砕装置に供給し、該粉砕装置内にて行なうことを特徴とする方法。
【請求項２】
粗大粒子を除去する処理を、金属アルミニウム材料が除去された焼却灰を篩上に供給し、次いで、該焼却灰に散水して、これをスラリー状にし、篩を通過させて分級することにより行なうことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
湿式粉砕処理を、粉砕装置内部の粉砕媒体が粉砕装置に供給された焼却灰スラリの液面を超えないように充填されている状態で行なう請求項１に記載の方法。
【請求項４】
脱塩処理を行なう前に、湿式粉砕処理を行なった後の焼却灰スラリを湿式サイクロン分級機に供給し、粒子径の大きな焼却灰を分離する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
都市ゴミ焼却炉にて発生した焼却灰から金属鉄材料を除去する工程、金属鉄材料が除去された焼却灰から、磁性体を高速回転させることにより発生する誘電電流を利用するアルミニウム選別機を用いて金属アルミニウム材料を除去する工程、金属アルミニウム材料が除去された焼却灰に水を加えて、スラリー状にし、これを篩を用いて分級して、粗大粒子を除去する工程、粗大粒子が除去された焼却灰スラリを内部に粉砕媒体が充填されている粉砕装置に供給し、該粉砕装置内にて湿式粉砕する工程、そして粉砕された焼却灰スラリを脱塩する工程を含む焼却灰からセメント原料として有利に用いられる無機質材料を得る方法。
【請求項６】
粗大粒子を除去する工程にて粗大粒子が除去された焼却灰スラリを、一旦焼却灰貯留サイロに貯留する工程を含み、かつ粗大粒子が除去された焼却灰スラリを焼却灰貯留サイロに輸送する際に、水分離機構を備えたコンベアを用い、該コンベアにて、焼却灰スラリから水の一部を分離して、その分離水を、焼却灰に加える水として用いることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ゴミ焼却炉にて発生した焼却灰に湿式粉砕処理と脱塩処理とを施してセメント原料として有利に用いられる無機質材料を得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミ焼却炉底から排出される焼却灰（主灰ともいう）のほとんどは、埋め立て処分されている。しかし、近年、環境に対する意識の高まりや、埋め立て処分場の確保が困難になりつつある等の理由から、焼却灰をセメント原料やコンクリート用骨材として利用する試みがなされている。
【０００３】
焼却灰は、粒子径やその形状が不均一であり、しかも塩素化合物を含んでいるため、そのままの状態でセメント原料等として利用するには問題がある。このため焼却灰をセメント原料等として利用可能とするには、次に述べるように、焼却灰に粉砕処理と脱塩処理とを施す必要がある。
【０００４】
特開平７−１５５７３７号公報には、焼却灰に脱塩処理を施した後、加熱乾燥し、次いで、金属鉄材料と非鉄金属材料（例：金属アルミニウム材料）とをこの順に除去し、そして最後に粉砕処理を施す焼却灰の処理方法が開示されている。
【０００５】
城らの研究報告「セメントキルンを用いたごみ焼却灰のパーフェクトリサイクル〜ごみ焼却灰のセメント原料化〜」（ハイテクインフォメーション２月号）には、粗大粒子と金属鉄材料とを除去した焼却灰（この研究報告では主灰のこと）に、湿式粉砕処理と脱塩処理とをこの順で施す焼却灰の処理方法が開示されている。
【０００６】
焼却灰をセメント原料として利用可能とするには、充分な脱塩処理が施されていることが望ましい。従って、焼却灰の脱塩処理は、粉砕処理を施した後に行なう方が好ましい。
焼却灰はまた、都市ゴミ焼却場にて散水冷却され、水を含んでいるのが一般的である。従って、焼却灰に乾式粉砕処理を施すためには乾燥工程が必要となる。このことから、焼却灰の粉砕は、湿式粉砕処理により行なうのが効率的である。
以上のことから、焼却灰をセメント原料として利用可能とする場合には、焼却灰に湿式粉砕処理を施し、次いで脱塩処理を施すことが好ましい。
【０００７】
しかしながら、本発明者の研究によれば、焼却灰に湿式粉砕処理を施す、すわなち、焼却灰に水を加えてスラリー状にして粉砕処理を施す場合、焼却灰スラリは、焼却灰中のアルカリ成分によってアルカリ性（ｐＨ：１１〜１３）を示し、粉砕処理中に、焼却灰に含まれている金属アルミニウム材料が溶解して水素ガスが発生する傾向にあることが明らかになった。特に、密閉型の粉砕装置（例えば、チューブミル）を用いて、焼却灰スラリに粉砕処理を施すと、該粉砕装置内に水素ガスが滞留し、その濃度が爆発限界濃度を超えることもあり、極めて危険な状態となるおそれがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、都市ゴミ焼却炉にて発生した焼却灰に湿式粉砕と脱塩処理とを施して、セメント原料として有利に用いられる無機質材料を得る方法の改良方法であって、工業的に安全性の高い方法を提供すること、すなわち、工業的に安全性が高く、かつ効率的な焼却灰の湿式粉砕処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、都市ゴミ焼却炉にて発生した焼却灰に湿式粉砕処理と脱塩処理とを施してセメント原料として有利に用いられる無機質材料を得る方法であって、該湿式粉砕処理の前に、磁性体を高速回転させることにより発生する誘電電流を利用するアルミニウム選別機を用いて金属アルミニウム材料を除去する処理を行なった後、金属アルミニウム材料が除去された焼却灰に水を加えてスラリー状にし、これを篩を用いて分級して、粗大粒子を除去する処理を行ない、湿式粉砕処理を粗大粒子が除去された焼却灰スラリを粉砕媒体が充填されている粉砕装置に供給し、該粉砕装置内にて行なうことを特徴とする方法にある。
【００１０】
上記の方法の好ましい態様は次の通りである。
（１）粗大粒子を除去する処理を、金属アルミニウム材料が除去された焼却灰を篩上に供給し、次いで、該焼却灰に散水して、これをスラリー状にし、篩を通過させて分級することにより行なう。
【００１１】
本発明はまた、都市ゴミ焼却炉にて発生した焼却灰から金属鉄材料を除去する工程、金属鉄材料が除去された焼却灰から、磁性体を高速回転させることにより発生する誘電電流を利用するアルミニウム選別機を用いて金属アルミニウム材料を除去する工程、金属アルミニウム材料が除去された焼却灰に水を加えて、スラリー状にし、これを篩を用いて分級して、粗大粒子を除去する工程、粗大粒子が除去された焼却灰スラリを内部に粉砕媒体が充填されている粉砕装置に供給し、該粉砕装置内にて湿式粉砕する工程、そして粉砕された焼却灰スラリを脱塩する工程を含む焼却灰からセメント原料として有利に用いられる無機質材料を得る方法にもある。
【００１２】
上記の方法においては、粗大粒子を除去する工程にて粗大粒子が除去された焼却灰スラリを、一旦焼却灰貯留サイロに貯留する工程を含み、かつ粗大粒子が除去された焼却灰スラリを焼却灰貯留サイロに輸送する際に、水分離機構を備えたコンベアを用い、該コンベアにて、焼却灰スラリから水の一部を分離して、その分離水を、焼却灰に加える水として用いることが好ましい。
【００１３】
本発明はさらに、上記の方法によって得られた無機質材料を含むセメント原料にもある
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の焼却灰の処理方法を用いた焼却灰の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、焼却灰から金属鉄材料、金属アルミニウム材料、そして粗大粒子を除去する工程を示す一例のフロー図である。そして、図２は、図１の装置によって金属鉄材料、金属アルミニウム材料、及び粗大粒子が除去された焼却灰に、湿式粉砕処理と脱塩処理とを施す工程を示す一例のフロー図である。
【００１５】
焼却灰輸送車両１により都市ゴミ焼却場から輸送された焼却灰（通常は湿潤している）は、受入ホッパ２に送られる。受入ホッパ２の焼却灰投入口２１には、目開きが１００〜２００ｍｍの金網（格子）２２が設置されており、大きな塊状の焼却灰が受入ホッパ２の内部に投入されないようにされている。また、金網２２は、バイブレータ２３により振動し、焼却灰が目詰まりしないようにされている。
【００１６】
受入ホッパ２に貯留された焼却灰は、エプロンフィーダ３のパン３１に順次載せられ、チェンコンベア４に送られる。なお、エプロンフィーダ３の下方には、コンベア５が配置されている。焼却灰はパン３１に付着し易い傾向にあるため、パン３１が回転しても、焼却灰がチェンコンベア４に移動せずにパン３１に残っることが多い。パン３１に残った焼却灰は、パン３１がチェンコンベア４側から受入ホッパ２側に移動する時（パンが下側を向いている時）に、パン３１から落下することがある。すなわち、コンベア５は、パン３１から落下した焼却灰を受け、これをチェンコンベア４に搬送するためのコンベアである。
【００１７】
チェンコンベア４は、台座（トラフ）の上を連続的に動くチェーンによって、焼却灰を磁選機６へ輸送するコンベアである。
【００１８】
磁選機６は、焼却灰に含まれている金属鉄材料（例：鉄くず、針金）を磁力によって捕捉し、回収する装置である。磁選機６には、ドラム型磁選機を用いることが好ましいが、これに限定されるものではない。なお、ここで回収された金属鉄材料は、鉄原料として製鉄処理業者に輸送される。
【００１９】
鉄金属材料が除去された焼却灰は、アルミニウム選別機７に送られる。アルミニウム選別機７としては、例えば、磁性体（例えば、磁力２２００ガウスの磁性体）を高速回転させることにより発生する誘電電流により良導電体である金属アルミニウム材料を捕捉し、回収する装置を用いることができる。なお、ここで回収された金属アルミニウム材料は、アルミニウム原料として処理業者に輸送される。
【００２０】
金属アルミニウム材料が除去された焼却灰は、振動篩装置８に送られる。篩の目開きは、１０〜５０ｍｍの範囲、好ましくは１０〜３０ｍｍの範囲である。
図１において、振動篩装置８の上には散水機８１が設置されている。篩の上に供給された焼却灰は、散水機８１から散水された水により、スラリー状となって、篩を通過する。焼却灰を散水によってスラリー状にすることにより、焼却灰に含まれている粗大粒子の一部は解砕されるので、篩の目詰まりが起こりにくくなる。さらにまた、焼却灰をスラリー状とすることにより、焼却灰が篩から飛散しにくくなる効果もある。散水機８１から散水する水の量は、焼却灰に１質量部に対して、２〜３質量部の範囲とすることが好ましい。ここで回収された粗大粒子は、管理型埋め立て地にて処理してもよいし、粗粉砕機にて粉砕して再び振動篩装置８に送ってもよい。
なお、散水機を用いる代わりに、金属鉄材料が除去された焼却灰を振動篩装置８に送る前に、水を加えてスラリー状とし、これを振動篩装置８に送るようにしてもよい。
【００２１】
粗大粒子が除去された焼却灰スラリは、チェンコンベア９ａ、９ｂにより貯蔵サイロ１０に輸送される。図１では、チェンコンベア９ａ、９ｂが２基配置されているが、チェンコンベア９ａ、９ｂの設置数に特に制限はなく、１基であってもよい。
【００２２】
次に、図２を参照しながら、焼却灰に湿式粉砕処理と脱塩処理とを施す工程について説明する。
【００２３】
貯蔵サイロ１０の定量供給機１０１から供給された焼却灰スラリは、チェンコンベア１１にて、粉砕装置１２に送られる。定量供給機１０１には、サークルフィーダを用いることが好ましい。
【００２４】
粉砕装置１２には、ロッドミルあるいはボールミルなどの粉砕媒体１２１により焼却灰を粉砕する粉砕装置が用いられる。なお、図２において、粉砕装置１２は、密閉型の粉砕装置（チューブミル）であるが、粉砕装置１２はこれに限定されるものではない。例えば、粉砕装置１２に上部に開口部を有する開放型の粉砕装置（例：タワーミル）を用いることもできる。
【００２５】
粉砕装置１２の粉砕媒体１２１は、粉砕装置１２内の焼却灰スラリの液面を超えないように、粉砕装置１２に充填されていることが好ましい。粉砕媒体同士の接触により火花が発生しないようにするためである。
【００２６】
粉砕装置１２に送られる焼却灰スラリは、濃度（固形分濃度）が２０〜４０質量％の範囲内に調整されていることが好ましい。この焼却灰スラリの濃度は、系内で回収された水、もしくは新水（工業用水）により調整される。系内で回収された水の利用については後述する。
【００２７】
粉砕処理が施されたスラリ状焼却灰は、ストレーナ１３の金網を介して、撹拌機付きサイクロン供給タンク１４に送られる。ストレーナ１３の金網の目開きは、３〜１０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２８】
撹拌機付きサイクロン供給タンク１４に貯留された焼却灰スラリは、ポンプ１５にて、湿式サイクロン分級機１６に送られる。
【００２９】
湿式サイクロン分級機１６は、焼却灰スラリを旋回させ、そのときに生じる遠心力を利用して、粒子径の大きな焼却灰を分離する装置である。
湿式サイクロン分級機１６にて、焼却灰スラリから分離された大粒子径焼却灰は、粉砕装置１２に送られる。
【００３０】
大粒子径焼却灰が除去された焼却灰スラリは、スラリ濃度計１７を通って、スラリ受けタンク１８に供給される。焼却灰スラリは、スラリ受けタンク１８にて希釈される。すなわち、焼却灰スラリを希釈することによって、焼却灰スラリの塩素化合物濃度を低減させる。
希釈用の水には、系内で回収された水、あるいは新水（工業用水）が使用される。系内で回収された水の利用については後述する。
希釈後の焼却灰スラリの濃度は、５〜２５質量％の範囲とすることが好ましく、より好ましくは１０〜２０質量％である。
【００３１】
希釈された焼却灰スラリは、ポンプ１９にて、固液分離装置（図示せず）に送られる。固液分離装置には、フィルタプレスあるいはベルトフィルタなどの公知の装置を使用することができる。焼却灰スラリは、固液分離装置にて脱水され、含水率５０〜７０質量％の固形物とされる。焼却灰スラリ中の塩素化合物は、脱水された水とともに外部に排出される。焼却灰スラリを脱水する際には、焼却灰スラリに新水（工業用水）を加えながら行なうことが好ましい。
【００３２】
上記の処理システムにより得た固形物は、セメント原料用の無機質材料として有利に用いることができる。この固形物は、水分を含んでいるため、セメントの製造工場に輸送する際にも、飛散しにくい。
但し、上記固形物は、セメント原料用の無機質材料としてそのまま用いるにはやや含水率が高い傾向にあるため、セメントの製造工場内の廃熱を利用するなどして、加熱乾燥し、含水率を低減させた後に用いることが好ましい。
【００３３】
なお、図１と図２に示した処理システムにおいては、受入ホッパ内の気体を水を用いて脱臭するようにされている。また、上記気体の脱臭処理に用いた水、焼却灰、又は焼却灰スラリから分離された水、そして焼却灰から除去された金属鉄材料、金属アルミニウム材料、及び粗大粒子から浸み出た水を回収し利用できるようにされている。次に、受入ホッパ内の気体の処理、並びに水の回収利用について説明する。
【００３４】
図１の受入ホッパ２内の気体は、図２に示す、排気ファン２４によって、トレイスクラバ２５に送られる。気体は、トレイスクラバ２５の内部に設置されている散水機２６から散水された水と接触し、脱臭される。脱臭された気体は、トレイスクラバ２５の上部から外部に排出される。
散水機２６から散水された水は、トレイスクラバ２５の底部に貯留され、別に供給された新水（工業用水）とともに、ポンプ２７によって、再び散水機２６に送られる。トレイスクラバ２５の底部に貯留された水の一部は、ピット２８に送られる。
ピット２８に送られた水は、ポンプ２９にて、スラリ受タンク１８に送られる（図２参照）。
【００３５】
チェンコンベアにて焼却灰、又は焼却灰スラリを輸送すると、これらに含まれている水が、台座とチェーンとの隙間から流出することがある。このため、チェンコンベア４、９ａ、９ｂ、１１のそれぞれには、台座とチェーンとの隙間から流出した水を回収するための排水溝が設けられている（図示せず）。これにより焼却灰、又は焼却灰スラリに含まれている水の一部が分離される。
【００３６】
チェンコンベア４から回収された水は、ピット６１に送られる（図１参照）。また、チェンコンベア９ａから回収された水は、撹拌機付き回収水槽９１に送られ、一方、チェンコンベア９ｂから回収された水は、ピット９２に送られる（図１参照）。
【００３７】
磁選機６によって焼却灰から除去された金属鉄材料、金属アルミウム材料選別機７によって焼却灰から除去された金属アルミウム材料、そして、振動篩装置８によって焼却灰から除去された粗大粒子から浸み出た水は、それぞれピット６２に送られる（図１参照）。
【００３８】
ピット６２に送られた水は、ポンプ６３にて、撹拌機付き回収水槽９１に送られる（図１参照）。一方、ピット９２に送られた水は、ポンプ９３にて、バルブ９４を介して撹拌機付き回収水槽９１に送られる（図１参照）。なお、撹拌機付き回収水槽９１には、新水（工業用水）も送られている。
撹拌機付き回収水槽９１に送られた水は、ポンプ９５にて、バルブ９６を介して散水機８１に送られる（図１参照）。
【００３９】
チェンコンベア１１から回収された水は、ピット１１１に送られる（図２参照）。ピット１１１に送られた水は、ポンプ１１２にて、粉砕装置１１に送られる（図２参照）。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の焼却灰の処理方法によれば、工業的に安全に、焼却灰からセメント原料として有利に用いられる無機質材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を利用した焼却灰処理システムにおける、焼却灰から金属鉄材料、金属アルミニウム材料、及び粗大粒子を除去する工程の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の方法を利用した焼却灰処理システムにおける、焼却灰に湿式粉砕処理と脱塩処理とを施す工程の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１  焼却灰輸送車両
２  受入ホッパ
３  エプロンフィーダ
４  チェンコンベア
５  コンベア
６  磁選機
７  金属アルミウム材料選別機
８  振動篩装置
９ａ、９ｂ  チェンコンベア
１０  貯蔵サイロ
１１  チェンコンベア
１２  粉砕装置
１３  ストレーナ
１４  撹拌機付きサイクロン供給タンク
１５  ポンプ
１６  湿式サイクロン分級機
１７  スラリ濃度計
１８  撹拌機付きスラリ受タンク
１９  ポンプ
２１  焼却灰投入口
２２  金網（格子）
２３  バイブレータ
２４  排気ファン
２５  トレイスクラバ
２６  散水機
２７  ポンプ
２８  ピット
２９  ポンプ
３１  パン
６１  ピット
６２  ポンプ
８１  散水機
９１  撹拌機付き回収水槽
９２  ピット
９３  ポンプ
９４  バルブ
９５  ポンプ
９６  バルブ
１０１  定量供給機
１１１  ピット
１１２  ポンプ
１２１  粉砕媒体
【図１】
0005052720.tif 000002
【図２】
0005052720.tif 000003