(57)【要約】  本発明は、スラグの粒状材料の塩の堆積物を除去する方法に関する。  本発明によれば、ＭＳＷＩスラグの粒状材料は、超音波にさらされる液体浴槽へ導入され、このスラグの粒状材料は液体浴槽内で動かされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグからの粒状材料、及び熱廃棄物処理からの焼却主灰／ボイラー灰を洗浄／クリーニングする方法であって、
前記スラグの粒状材料は、超音波にさらされる液体浴槽（１７）に導入され、
かつ、前記スラグの粒状材料は、前記液体浴槽（１７）内で動かされることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記スラグの粒状材料は、前記液体浴槽（１７）で少なくとも１回循環されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スラグの粒状材料は、前記液体浴槽（１７）に浸漬される処理籠（２２）内へ導入され、前記処理籠（２２）が前記液体浴槽（１７）の中で動くことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記処理籠（２２）は、前記スラグの粒状材料で断続的に満たされ、再び空にされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記スラグの粒状材料は、前記超音波の印加に先立って、懸濁物質、軽い材料、及び粘着性の粒子を除去するために、事前クリーニング処理されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記スラグの粒状材料は、前記スラグの粒状材料から排出又は溶解された塩を除去するために、前記超音波の印加後にクリーニング処理されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記液体浴槽（１７）が、加熱された液体を含んでいる、又は、液体を加熱することができることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記超音波は、２０ＫＨｚ〜５０ＫＨｚ、特に２５ＫＨｚ〜４０ＫＨｚの周波数で印加されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記超音波は、少なくとも２つの異なる周波数を有し、低い側の周波数は、２０ＫＨｚ〜３５ＫＨｚの範囲にあり、高い側の周波数は、３５ＫＨｚ〜５０ＫＨｚの範囲にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記異なる周波数の超音波の印加が、同時に行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
スラグの粒状材料からの塩の堆積物を除去するための装置であって、
前記装置は、超音波の作用を受けることが可能な少なくとも１つの液体コンテナ（１９、２０、２１）を備えているものにおいて、
前記装置は、少なくとも１つの処理籠（２２）を備えており、
前記処理籠は、前記スラグの粒状材料を満たすことが可能であり、かつ、前記液体コンテナ（１９、２０、２１）中へ浸漬可能であることを特徴とする装置。
【請求項１２】
浸漬された前記処理籠（２２）は、前記液体コンテナ内で移動可能であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記処理籠（２２）は、多角形又は円形の断面を持つ柱状のディスクの形状をしており、前記ディスクの幅（ｂ）は３００ｍｍ未満、特に、１５０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記処理籠（２２）の中心軸（２３）は水平に伸びていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
浸漬された前記処理籠（２２）は、前記中心軸（２３）を中心に回転可能であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記液体コンテナ（１９、２０、２１）は、少なくとも１つの板状の浸漬型振動子（２８、２９）を備えており、前記浸漬型振動子の放射面（３２）は、それに面する浸漬された前記処理籠（２２）の表面（２６）と少なくともほぼ同じサイズであることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記液体コンテナ（１９、２０、２１）は、前記処理籠（２２）に面する両側面（３０、３１）に、２つの板状の前記浸漬型振動子（２８、２９）が配置されており、それらの放射表面（３２）は、それらに面する浸漬された前記処理籠（２２）の表面（２６）と少なくともほぼ同じサイズであることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記液体コンテナ（１９、２０、２１）の両側に、それぞれ少なくとも１つの板状の前記浸漬型振動子（２８、２９）が配置されており、それにより、浸漬位置の前記処理籠（２２）は、前記浸漬型振動子（２８、２９）の前記放射表面（３２）の間に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１６〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記浸漬型振動子（２８、２９）とそれらに面する前記液体コンテナ（１９、２０、２１）の側面（３０、３１）との間において、前記放射表面（３２）とそれらに面する前記処理籠（２２）の表面（２６）との間には、少なくとも１つのスペーサ（３８）を取り付け可能な距離があることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記液体コンテナ（１９、２０、２１）の反対側の側面（３０、３１）に、それぞれ２つの前記浸漬型振動子（２８、２９）が配置されていることを特徴とする請求項１８〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記浸漬型振動子（２８、２９）は、少なくとも２つの異なる周波数で動作することを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記液体コンテナ（１９、２０、２１）の側面（３０、３１）に配置された前記浸漬型振動子と、これに隣接する前記浸漬型振動子（２８、２９）は、互いに異なる周波数で動作することを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
対向する前記浸漬型振動子（２８、２９）が、互いに異なる周波数で動作することを特徴とする請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記液体コンテナ（１９、２０、２１）は、加熱可能であることを特徴とする請求項１１〜２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記処理籠（２２）は、少なくとも前記浸漬位置における回転速度及び又は回転方向が調整可能であることを特徴とする請求項１２〜２４のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラグからの粒状材料を洗浄／クリーニングする方法、及び、熱廃棄物処理からの焼却主灰（ボトムアッシュ）／ボイラー灰を洗浄／クリーニングする方法に関する。特に、本発明は、都市固形廃棄物焼却炉からのスラグ、いわゆるＭＳＷＩスラグ、又は、廃棄物焼却プラントからのスラグの洗浄に関する。更に、本発明は、スラグの粒状材料の塩の堆積物を除去するための装置にも関する。特に、顆粒の細孔や亀裂の表面にある塩化物や硫酸塩などの塩は、溶解して除去すべきであるが、従来の洗浄方法では、除去できないか、若しくは十分には除去できなかった。この粒状材料には、種々の粒度のものがある。しかし、本発明では、特に、粒度が１／３２ｍｍの粒状材料は、塩の堆積物から解放される。スラグの粒状材料又は粒状材料については、制限を加えることなく以下で説明する。
【背景技術】
【０００２】
家庭ごみの熱処理では、廃棄すべき大量の焼却主灰とボイラー灰が、残留物として発生する。更に、この焼却主灰／ボイラー灰には、ミネラルに加えて、金属、石、又はガラス、その他の不燃性又は不燃性の残留物、及び、単純な埋め立てが許可されない可能性のある汚染物質も含まれている。
焼却主灰／ボイラー灰の他の用途、例えば、建設産業における充填剤又は建築材料としての使用は、それらに汚染物質が含まれているために、容易ではないか、若しくは不可能である。
【０００３】
しかし、本明細書で「スラグ」と呼ぶ、処理済みの焼却主灰／ボイラー灰を、建設業界におけるフィラー、基礎又は下部構造材料として使用することができれば、スラグの経済的な利用となり、望ましいことである。これにより、さもなければ、そのような用途のために必要な砂利、天然石、砂などの原材料の埋め立て作業と除去作業を省くことができる。
【０００４】
例えば、道路建設用などの材料として使用される粒状材料の場合、特定の汚染物質に関しては、指定された制限値に合致する必要がある。
これらについては、ドイツ国においては、土壌中の廃棄物に関する連邦国家の作業グループの技術規則［Ｇｅｒｍａｎ：  Ｌａｎｄｅｒａｒｂｅｉｔｓｇｅｍｅｉｎｓｃｈａｆｔ  Ａｂｆａｌｌ  （ＴＲ−ＬＧＡ  Ｂｏｄｅｎ）］で指定されている。スラグは、汚染物質の含有量に応じて、特定の分類値Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、及びそれ以上に区分されている。分類値がＺ０のスラグは、どんな方法でも使用できる。分類値がＺ１のスラグは、建築材料として、さらなる技術的補助装置なしで使用できる。Ｒ−ＬＧＡの土壌のケースでは、この分類値がＺ１の場合、値Ｚ１．１、及びＺ１．２に区別される。分類値がＺ２の場合、スラグからの汚染物質の浸出を防ぎ、それによって土壌又は地下水の汚染を防ぐために、密閉対策を講じる必要がある。従って、建設業界では、分類値がＺ１のスラグの粒状材料が非常に重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金属は、砕かれたスラグから、既知の手段で比較的よく除去することができる。しかしながら、個々のスラグ粒子の表面構造は、開いた細孔で頑丈であるため、問題がある。塩、特に塩化物及び硫酸塩は、スラグ粒子の細孔によく堆積しており、従って単純な洗浄プロセスでは除去できない。
塩化物と硫酸塩は、家庭廃棄物焼却プラントのスラグに比較的大量に含まれており、これらは、ＴＲ−ＬＧＡの分類値Ｚ１又はＺ２の制限値を遥かに超えている。しかしながら、これは、他の汚染物質の制限値がＺ２より大きい分類番号に適合している場合でも発生するため、建築材料として無制限に使用することはできない。
【０００６】
例えば、塩化物に関するＴＲ−ＬＧＡ（１１／２００３のバージョン）の制限値は、分類値Ｚ１．１で２０ｍｇ／ｌ、分類値Ｚ１．２で４０ｍｇ／ｌ、分類値Ｚ２で１５０ｍｇ／ｌである。硫酸塩の制限値は、分類値Ｚ１．１で１５０ｍｇ／ｌ、分類値Ｚ１．２で３００ｍｇ／ｌ、分類値Ｚ２で６００ｍｇ／ｌである。
未処理の一般的な家庭ごみ焼却プラントからのスラグの溶出液を測定したところ、塩化物の測定値は約５９０ｍｇ／ｌ、硫酸塩は６４０ｍｇ／ｌであり、前記制限値を大きく上回っている。ここに記載した量は、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １０３０４−１／−２  Ｄ１９／２０に準拠した溶出液を指している。
【０００７】
従来の方法でスラグの粒状材料を洗浄することにより、これらの溶出液のレベルを、塩化物については約１３０ｍｇ／ｌ、硫酸塩については約３２０ｍｇ／ｌまで下げることができる。しかし、これらの値でも、前記分類値Ｚ１に分類することはできない。
【０００８】
本発明の課題は、スラグの粒状材料に付着している塩を簡単に除去できる、洗浄／クリーニング方法と装置を提供することにある。特に、これによって、塩化物と硫酸塩の含有量が、ＴＲ−ＬＧＡの分類値Ｚ１を満たすように低下させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、ＭＳＷＩスラグの粒状材料は、超音波にさらされる液体浴槽に導入され、そして更に、前記ＭＳＷＩスラグの粒状材料は、液体浴槽内で動かされる。特に、前記ＭＳＷＩスラグの粒状材料は、少なくとも１回循環される。
前記ＭＳＷＩスラグの粒状材料を超音波で処理することにより、溶出液中の硫酸塩と塩化物の含有量を大幅に削減できることが分った。これにより、塩化物含有量は３６ｍｇ／ｌに、硫酸塩含有量は９６ｍｇ／ｌに低下した。また、分類値Ｚ１の制限値に準拠することができた。
【００１０】
特に、スラグの粒状材料を、液体浴槽に浸漬された処理籠内に導入し、かつ、この処理籠を前記液体浴槽内で動かすことが好ましい。これにより、簡単な手段で、前記液体浴槽に前記スラグの粒状材料を充填することができる。特に、処理籠の壁は、顆粒に応じたサイズの篩としてデザインされており、ここから、塩は液体浴槽内に流出することができる。また篩は、粒状材料に対する超音波の作用を妨げることがない。
【００１１】
更に、粒状材料は、処理籠の移動中も、その中に安全にとどまっている。手間のかかる液体浴槽を空にする作業や掃除は不要である。液体としては、流出した塩をよく吸収できる水を使用することができる。
【００１２】
コンテナは、断続的に、ＭＳＷＩスラグの粒状材料で満たされ、再び空にされる。このようなバッチ処理によれば、液体浴槽で、ＭＳＷＩスラグの粒状材料を所定期間に良好に処理できる。処理時間は、３０秒〜３６０秒、特に、６０秒〜１２０秒が良い。実際の処理時間は、更に、印加される超音波のパワーに依存する。
【００１３】
超音波の印加に先立って、懸濁物質、軽い材料、及び粘着性の粒子を除去するために、スラグの粒状材料の事前クリーニングを行うのが適切である。事前クリーニングを行なわないと、これらの物質が、粒状材料に対する超音波の作用の妨げとなる。
【００１４】
超音波による印加／処理後に、スラグの粒状材料から排出され又は溶解された塩を除去するために、スラグの粒状材料のクリーニングを行うことは、特に適切なことである。それにより、細孔から漏れ出たがまだ粒状材料の表面に付着している塩類は、安全に除去され、その結果、塩分の含有量を一層低減できる。これにより、最終精製の後、最初に調査及び処理されたＭＳＷＩスラグの塩化物の含有量は、僅か２７ｍｇ／ｌであり、また、硫酸塩の含有量は僅か９４ｍｇ／ｌであった。
【００１５】
従って、この三段階洗浄手段は、都市固形廃棄物焼却プラントからのスラグの塩分を、分類値Ｚ１に適用可能な制限値以下にすることができる。そのため、建設業界において、この精製スラグの技術的な活用が、さらなる構造的な密閉対策なしに可能になる。
【００１６】
もし、液体浴槽が熱した液体を含んでおり、かつ、又は、液体を加熱することができれば、それは更に有利である。そのときの温度は、例えば４０℃とし、液体をこの温度に維持できる。これは、粒状材料に対する超音波の効果、及び、粒状材料の細孔からの塩類の浸出を改善する。更に、処理時間も縮小することができる。
【００１７】
超音波の印加は、２０ＫＨｚ〜５０ＫＨｚ、特に、２５ＫＨｚ〜４０ＫＨｚの周波数で行うことができる。２５ＫＨｚあるいは４０ＫＨｚの動作周波数を有する振動システムは公知であり、例えば、より高出力の浸水型振動子として利用可能である。従って、振動システムについては、これ以上の説明を省略する。
【００１８】
本発明の好ましい実施例によれば、スラグの粒状材料への超音波の印加に際して、同時に少なくとも２つの異なる周波数を使用する。一方の周波数は、２０ＫＨｚ〜３５ＫＨｚの低い周波数範囲にあり、他方の周波数は、３５ＫＨｚ〜５０ＫＨｚの高い周波数範囲にある。これにより、細孔から塩類を有効に引き出すこと、及び、顆粒に亀裂の生じた表面を形成することが可能になる。
【００１９】
本発明は、更に、スラグの粒状材料の塩の堆積物を除去するための装置に係り、この装置は、超音波によって動作可能な液体コンテナを備えている。この装置は、処理籠を備えており、この処理籠は、スラグの粒状材料で満たされ、液体コンテナ内に浸漬されることができる。
本発明の好ましい実施例によれば、浸漬された処理籠は、液体コンテナ内において移動可能である。そのため、粒状材料の充填量を増やしても、この粒状材料に対する超音波の均一な印加ができる。
【００２０】
前記コンテナは、正多角形又は円形断面の柱状のディスク形状を有しており、このディスクの幅は３００ｍｍ未満、特に、１５０ｍｍ未満である。超音波を生成するための振動システムは、顆粒の比較的薄い層だけに貫通するように、処理籠のそれぞれの平らな側面に揃えられる。その結果、内部にある粒子も、確実に超音波にさらされる。
【００２１】
コンテナの中心軸は、できれば水平であるのが良い。更に、浸漬された処理籠は、中心軸に関して回転可能であるのが良い。その結果、粒状材料の完全な混合、従って粒状材料に対する超音波の均一な印加が達成される。
【００２２】
液体コンテナには、少なくとも１台のプレート形の浸漬型振動子が設けられており、この浸漬型振動子の放射表面は、それに面する浸漬された処理籠の表面と、少なくともほぼ同じサイズである。浸漬型振動子は液体コンテナの側壁に配置され、かつ、この振動子は、液体浴槽内に平角状（ｅｄｇｅｗｉｓｅ）に浸るように配置された処理籠の平らな側面と対向している。
処理籠の少なくとも平らな両側面は、扱われる粒状材料の粒子のサイズより小さい穿孔を有する篩として形成されている。これにより、一方では、超音波を粒状材料に有効に作用させることができ、他方では、液体が顆粒をよく囲むことにより、これらの顆粒は処理籠内にしっかりと保持される。
【００２３】
特に、２台のプレート形の浸漬型振動子が、液体コンテナ内の処理籠に面する側面上に配置され、前記振動子の放射表面が、それらに面する浸漬コンテナの表面と少なくともほぼ同じサイズの側面を有していると好都合である。これにより、粒状材料は、平角状に浸漬したプレート形の処理籠内で、この粒状材料の片側から作用する２台の振動システムにより処理される。
【００２４】
更に、本発明の望ましい実施例によれば、処理籠は、いずれの場合でも、複数の浸漬型振動子の放射面の間の浸漬位置にあるようにして、液体コンテナ内の両側に、各々、少なくとも１台のプレート形の浸漬型振動子が配置されている。更に、各々２台の浸漬型振動子が、液体コンテナの両側に配置されているのが望ましい。
【００２５】
更に、複数の浸漬型振動子が、少なくとも２つの異なる周波数で動作するのが望ましい。液体コンテナ内の片側に配置された浸漬型振動子と、それに隣接した浸漬型振動子とが、異なる周波数で作動しても良い。更に、真向いに配置された浸漬型振動子が、互いに異なる周波数で作動しても良い。これにより、粒状材料はその両側から異なった周波数を受けることになる。処理籠がその水平の中心軸まわりに１／２回転した後、その粒状材料の全体が、完全に両側から互いに異なる周波数で完全にチャージされる。
【００２６】
更に、液体コンテナ内を加熱できるようになっていても良い。好ましくは、液体が、既に加熱された状態で液体コンテナ内に満たされると、液体コンテナのヒーターは、単に温度を維持するだけで良い。液体の温度が約４０℃あれば、超音波の効果が増進され、顆粒からの塩類の分離が改善される。
【００２７】
処理籠の回転に関して、回転速度、及び又は浸漬位置からの回転方向の調整が可能である。更に、インターバル運転も可能である。従って、本発明の装置と方法は、処理すべきスラグに対して容易に適用できる。更に、これらのパラメーター、滞留時間、及び温度を変更することによって、スラグの粒状材料の処理の有効性を連続的に最適化することができる。
【００２８】
超音波によりＭＳＷＩスラグの粒状材料を処理することによって、スラグ粒子の表面から塩類だけでなく、他の汚染物質も放出させることができるのは明白である。それにより、躊躇なしに使用できる粒状材料を生産できる。液体コンテナ中の液体は、処理中に漏れ洗い流された塩や汚染物質と共に蓄積される。従って、液体は、時々交換しして処理する必要がある。この液体を交換する時期は、時間と共に変わるｐＨのモニターにより決定することができる。本発明の装置は、この目的のために、ｐＨ値送信機を装備しており、それにより、液体の交換や処理するべき時を検知することができ、液体の交換が表示され、かつ実行される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による方法のスキームを示す図である。
【図２】本発明の装置の断面図である。
【図３】図１に示した装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、図面を参照して、本発明を、詳細に説明する。なお、図面は、例示的なものである。
【００３１】
図１に示した、スラグの粒状材料を洗浄／クリーニングするための三段階システムは、第一段階としての前段洗浄集塵装置１１、第二段階としての事前クリーニングされたスラグの粒状材料に超音波を印加する超音波装置１２、及び、第三段階としての後段洗浄集塵装置１３を備えている。粉砕されたスラグの粒状材料は、供給部１４を介して、図示した例示的な実施例ではドラムスクラバーとしてデザインされた、前段洗浄集塵装置１１に送られる。この前段洗浄集塵装置１１は、ログウォッシャー又は別のスクラバーとしてデザインすることもできる。この前段洗浄集塵装置において、粒状材料の混合物から、木材、プラスチック、接着粒子などの軽い異物を除去し、剥ぎ取ることができる。ドラムスクラバーは、ドラム１６が回転している間に、このドラム１６内の粒状材料を水で洗浄するスプレーバー１５を有している。ドラム洗浄機は公知であるため、これ以上の説明は不要と思う。
【００３２】
前段洗浄集塵装置１１に供給され、粉砕されたＭＳＷＩスラグの粒状材料は、０．５ｍｍより大きな粒度、好ましくは、１ｍｍ〜３２ｍｍの粒度を有する。ただし、これらは、１ｍｍ〜５ｍｍ、５ｍｍ〜１８ｍｍ、及び１８ｍｍ〜３２ｍｍのモノチャージとして処理される。しかし、他の粒度も使用することができる。この方法で事前クリーニングされたスラグの粒状材料は、前段洗浄集塵装置から引き出され、第二段階の超音波装置１２に到達する。
【００３３】
超音波装置１２は、液体、特に水で満たされた液体タンク１７を備えている。液体タンク（若しくは液体浴槽）１７は、好ましくは、図示の加熱素子１８によって加熱可能であり、水を例えば３５℃から５０℃の高温に維持するか、若しくは加熱する。
【００３４】
液体タンク１７は、複数の液体コンテナ１９、２０、２１に細分され、これらの液体コンテナ１９、２０、２１は、互いに流体的に接続することができ、かつ、それらは、上部が開いたチャンバとなっている。処理籠２２は、各液体コンテナ１９、２０、２１内に浸漬された状態で保持される。処理籠２２は、事前クリーニングされたスラグの粒状材料で満たされ、その後、それぞれの対応する液体コンテナ１９、２０、２１内に降ろされる。好ましくは、処理籠２２には、スラグの粒状材料が、完全にではなく、部分的に、例えば７５％〜９０％充填されている。
【００３５】
より詳細には、処理籠２２は、回転対称円筒の形状を有している。処理籠２２の幅ｂは、その直径ｄよりも小さく、そのため、処理籠は、中心軸２３に対して回転対称なディスク形状を有している。処理籠２２は、この中心軸２３の周りで、昇降機構２４に回転可能に取り付けられている。中心軸２３は水平に延びており、その結果、容器２２は、液体コンテナ１９、２０、２１内に直立して浸漬される。
【００３６】
概略的に示されている昇降機構２４は、その自由端に中心軸２３が配置された保持アーム２５を備えている。この保持アーム２５は、上下に移動可能であり、図示されていない機械フレームに枢動可能に取り付けられているため、図２の処理籠２２は、保持アーム２５と共に、対応する液体コンテナ１９、２０、２１から持ち上げられ、液体タンク１７の右側又は左側の、次の液体コンテナに向けて横に移動することができる。図面に示された例示的な実施例では、処理籠２２は、２つの保持アーム２５の間に回転可能に保持されている。ただし、充填された処理籠の重量が比較的小さく、回転速度が比較的低いときは、片面収納でも十分である。
【００３７】
この非動作位置において、処理籠２２は、周辺側の閉鎖可能な開口部（図示せず）によって充填されたり、空にされたりする。充填機構はそれ自体公知であり、この充填機構はホッパーを含んでいても良く、それを介して、所定量のスラグの粒状材料が処理籠２２に充填される。容器２２をその中心軸２３の周りに１８０°回転させることにより、精製スラグの粒状材料を処理籠２２から再び取り出すことができる。非動作位置にある処理籠２２の下に、コンベヤーベルト又はコンベヤーシュートがあり、ＭＳＷＩスラグの粒状材料を収集及び／又は移送し、それを第三段階へ供給する。
【００３８】
図示された例示的な実施例では、正十角形の断面を有する円柱状の処理籠２２を示している。ただし、他の多角形も選択できる。この多角形のデザインによると、容器２２内に収容されているスラグの粒状材料が中心軸２３の周りを回転する際にぎくしゃくした動きをするため、良好な混合が行われるという利点がある。この利点は、処理籠２２への不完全な充填によってより一層促進される。
【００３９】
事前クリーニングされたスラグの粒状材料が充填された処理籠２２は、昇降機構２４によって液体コンテナ１９、２０、２１内に浸漬される。処理籠２２は、完全に又は部分的に浸漬される。この浸漬深さは、好ましくは、液面が処理籠２２のレベルよりも高くなるように選択される。
【００４０】
少なくとも処理籠の両側面２６は、篩として形成されているため、液体コンテナ１９、２０、２１内の液体が、容器２２内に入り、粒状材料の周りを流れることができる。更に、粒状材料には、平らな側面から超音波が到達可能である。篩のメッシュサイズは、粒状材料の最小の顆粒子より小さい。例えば、１／５ｍｍの粒度の処理に対して０．７ｍｍ、５／１８ｍｍの粒度の処理に対して４ｍｍ、１８／３２ｍｍの粒度の処理に対して１５ｍｍのメッシュサイズである。処理籠２２の周囲壁２７も、篩として形成してもよい。
【００４１】
各液体コンテナ１９、２０、２１に対して、各液体コンテナの両側面３０、３１に、４つの板状の浸漬型振動子２８、２９が配置されている。図示の実施例では、これらの振動子は処理籠２２の側面２６に面している。両側壁３０、３１上の浸漬型振動子２８、２９の放射面３２は、全体として、それらに面する処理籠２２の側面２６とほぼ同じサイズである。その結果、側面２６の全体、従ってこの側面２６の後方に位置する粒状材料は、生成された音波によって実質上直接的に検出される。
【００４２】
浸漬型振動子２８、２９は１対に形成され、この対をなす一方の浸漬型振動子２８は、対をなす他方の浸漬型振動子２９とは互いに異なる周波数で動作する。例えば、対をなす一方の浸漬型振動子２８は２５ＫＨｚの周波数で動作し、他方の浸漬型振動子２９は４０ＫＨｚの周波数で動作する。この例における配置は、各側面３０、３１に、各々１つの浸漬型振動子２８、２９が配置されている。
更に、１つの浸漬型振動子２８が、反対側の各側面３１、３０の１つの浸漬型振動子２９に対向して配置されている。この浸漬型振動子２８、２９の上下互い違いの配置により、処理籠２２が半回転した後、粒状材料はその全体が完全に、２つの異なる周波数の作用を受ける。
【００４３】
上記処理の間、処理籠２２は、液体中でその中心軸２３の周りを、好ましくは数回、回転する。これにより、スラグの粒状材料の完全な混合が行われ、また内側の粒子が外側の平らな側面２６に到達できる。混合をより促進するために、間歇的な動き、又は回転方向の変更、又は回転速度の変更を行っても良い。
【００４４】
処理籠２２の幅ｂが１００ｍｍ〜３００ｍｍと小さいため、超音波は、粒状材料の内側層の深くまで十分に届く。更に、液体コンテナ１９、２０、２１の内法は、浸漬型振動子２８、２９の両側の放射面３２が最適な距離にあるように選択される。これは、超音波の反射が低いままであることを特徴とする。処理籠２２の平坦な側面２６から放射面までの距離は、好ましくは１００ｍｍ〜１５０ｍｍの間である。
図３には、浸漬型振動子２８、２８の柔軟性のある配置構造が示されている。すなわち、浸漬型振動子の背面とこれに対向する側面３０との間に、処理籠２２と放射面３２との間の距離を変更できるようにするための、１つ又は複数のスペーサ３８が設けられている。これにより、液体コンテナ１９、２０、２１に関して、異なる粒度に対して最適化された処理のための異なる距離が必要な場合に、所定の寸法を有するスペーサ３８により、この距離を調整可能である。好ましくは、処理籠２２が両側の放射面３２間の中央に位置するようにするために、スペーサ３８は、液体コンテナの両側壁３０、３１の両側に位置している。
【００４５】
その結果、液体中の粒状材料を超音波が適切に貫通する。これは、利用可能な１，０００Ｗ〜２，０００Ｗの高出力の浸漬型振動子で簡単に実現できる。処理籠２２の直径は、例えば６００ｍｍ〜７００ｍｍである。全体的に、これらの手段によって、全ての顆粒に対する異なる周波数の超音波の安全な印加を行うことができる。それにより、ＭＳＷＩ粒子塩の表面に付着している塩は、安全かつ効果的に排出され、液体中に溶解する。
【００４６】
液体コンテナ１９、２０、２１の中心軸２３を中心に、処理籠２２を回転させ又は揺動させて粒状材料を混合させることにより、個々の粒子もそれら自体が回転し、それらの表面全体が、亀裂の開いた状態で超音波にさらされる。その結果、塩の堆積物は試料から十分に排出される。
【００４７】
連続的にバッチ充填された処理籠２２の数回の処理過程で、液体コンテナ１９、２０、２１内の液体が、排出された塩と共に蓄積する。そのため、この液体を交換しなければならない。この目的のために、液体タンク１７の底部３４に出口弁３３が設けられている。液体中の塩の濃度は、ｐＨセンサー３５によって検出されたｐＨによって決定できる。濃縮された廃水は除去され、処理することができる。
【００４８】
スラグの粒状材料の１回のバッチを３０秒〜１８０秒の時間、好ましくは６０秒〜１２０秒の時間、超音波で処理した後、処理籠２２は液体中から持ち上げられ、液体タンク１７の隣で空にされる。そして、スラグの粒状材料が再補充され、液体中に戻される。これは自動化でき、約１０秒から２０秒かかる。そのため、１回のバッチの処理に、約４０秒から２００秒かかる。
【００４９】
処理籠２２が、幅ｂ＝１５０ｍｍ、直径ｄ＝６５０ｍｍであり、充填度８５％、スラグの粒状材料の推定密度ρ＝１，２００Ｋｇ／ｍ３と仮定すると、１回のバッチ処理の重量は約４７．４３Ｋｇである。１サイクルの時間を１４０秒と仮定すると、１つの処理籠のスループットは約１．２２Ｍｇ／ｈである。４つの処理籠を使用すると、全体のスループットは４．８９Ｍｇ／ｈになる。これにより、スラグの粒状材料の大量の処理とクリーニングを、十分かつ迅速に行うことができる。
【００５０】
この方法で塩の堆積物が大幅に除去されたスラグの粒状材料は、その後、後処理工程に供給される。後段洗浄集塵装置１３は、スラグの粒状材料を搬送する、傾斜した振動ドリップ／脱水スクリーン３６を有する。
この振動ドリップ／脱水スクリーン上には、ノズルストリップ３７によって浄水が散布され、その結果、粒状材料の表面に付着している塩が溶解され除去される。塩が溶解した水は集められ、例えば、洗浄水として第一段階の前段洗浄集塵装置１１に供給することができる。
【００５１】
この三段階の方法により、例えば都市固形廃棄物焼却プラントからの、スラグの粒状材料の効果的な洗浄を実行できる。
都市固形廃棄物焼却プラントからのスラグの粒状材料の試料について、硫酸塩及び塩化物含有量に関するテストを行った。前記第一段階での事前クリーニングの後、溶出液中の塩化物含有量は１２９ｍｇ／ｌ、硫酸塩含有量は３２０ｍｇ／ｌであった。
前記超音波による第二段階での処理後、溶出液中の塩化物含有量は僅か３６ｍｇ／ｌ、硫酸塩含有量は９６ｍｇ／ｌであった。前記第三段階での処理後、溶出液中の塩化物含有量は２７ｍｇ／ｌ、硫酸塩含有量は９４ｍｇ／ｌであった。
従って、三段階法で洗浄／クリーニングされた粒状材料については、１１／２００３のＴＲ−ＬＧＡ土壌の分類値Ｚ１．２の制限値に合致することができた。
【００５２】
液体タンク１７内に多数の処理籠２２を並べて配置できる可能性があるため、大量のスラグの粒状材料を迅速に洗浄し、分類番号Ｚ１．２の建築材料として提供することができる。この出発材料は、さもなければ、投資コストを十分に償却するために費用のかかる方法で処分する必要があるが、これを安価に調達することができる。
【００５３】
この精製スラグの粒状材料は、汚染物質の含有量が少ないため、埋立条例［ドイツ語：Ｄｅｐｏｎｉｅ−Ｖｅｒｏｒｄｎｕｎｇ］の埋立クラスＤＫ０にも適しており、費用対効果の高い埋立が可能である。
【００５４】
図１は、１つのラインのみのダイアグラムを示している。もちろん、複数のラインが隣り合って存在することもある。複数のラインの場合、まず、第一段階で、全ての粒度の全体的な事前クリーニングが行われるのが良い。続いて、粒状材料は、例えば、１／５ｍｍ、５／１８ｍｍ、及び１８／３２ｍｍの３つの粒度に分類される。次いで、これらのクラスは、第二段階及び最終的に第三段階で、各々のメッシュサイズに対応するそれぞれの処理籠２２において、更に処理される。
【符号の説明】
【００５５】
１１  前段洗浄集塵装置
１２  超音波装置
１３  後段洗浄集塵装置
１４  供給部
１５  スプレーバー
１６  ドラム
１７  液体タンク（又は液体浴槽）
１８  加熱素子
１９  液体コンテナ
２０  液体コンテナ
２１  液体コンテナ
２２  処理籠（容器）
２３  中心軸
２４  昇降機構
２５  保持アーム
２６  処理籠の表面
２７  周囲壁
２８  浸漬型振動子
２９  浸漬型振動子
３０  側壁（側面）
３１  側壁（側面）
３２  放射面
３３  出口弁
３４  底部
３５  ｐＨセンサー
３６  振動ドリップ／脱水スクリーン
３７  ノズルストリップ
３８  スペーサ
ｂ    処理籠の幅
ｄ    処理籠の直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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