JP2003320339A - 処理方法、処理装置及びセメント原料の生産方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理対象物体に含まれる各種の不純物を除去
すること。 【解決手段】 処理装置１００には、搬送されてきた焼
却飛灰を収容し、減圧加熱処理する減圧加熱室１０１、
減圧加熱室１０１に接続され、減圧加熱室１０１で気化
した塩、重金属等の不純物を凝縮して回収する回収チャ
ンバ１０２、有機ハロゲン化物を中和する中和反応部１
０３及び真空ポンプ１０４が設けられており、これらは
配管１０６及び１０７を介して、回収チャンバ１０２、
中和反応部１０３、真空ポンプ１０４の順番に接続され
ている。減圧加熱室１０１には室内の温度を調節する温
調機構及び圧力を調整する圧力調整機構が設けられてい
る。この温調機構及び圧力機構により、減圧加熱室１０
１は例えば９００℃、１０〜１０００Ｐａの減圧加熱状
態に設定されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば生ゴミなど
の都市ゴミを焼却処理したときに生じる飛灰を処理する
処理方法、処理装置及びそのような処理から生産される
セメント原料の生産方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】生ゴミなどの都市ゴミの多くは、焼却炉
において焼却処理されている。このような焼却処理によ
り生じた灰は、焼却炉の底部に溜まる焼却主灰と、焼却
ガスが排出される際に集塵機で回収される微細な焼却飛
灰とに分けられる。そして、回収された焼却飛灰は最終
処分場へ搬送されて埋め立てられることがほとんどであ
った。

【０００３】ところで、このようなゴミは年々増加の一
途を辿っており、焼却により生じる焼却飛灰の量も増加
し続けている。一方、このような焼却飛灰を受け入れる
最終処分場の受け入れ量も限られるようになってきてい
る。このため、焼却飛灰を再利用するための技術が提唱
されている。この技術は、焼却飛灰を溶融したときに溶
融物から飛翔する溶融飛灰を捕獲し、捕獲した溶融飛灰
をセメント原料として利用するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
焼却飛灰には各種の不純物が含まれており、これから生
成されたセメント原料には問題がある。すなわち、焼却
飛灰には例えばＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＣａＣｌ_２，ＭｇＣ
ｌ_２等の塩が大量に含まれていることから、錆に関する
問題が非常に大きい。加えて、焼却飛灰には重金属やダ
イオキシン類等の生命体にとって有害となるおそれがあ
る物質が含まれている。という問題もある。

【０００５】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たものであり、処理対象物体に含まれる各種の不純物を
除去することができる処理方法、処理装置及びセメント
原料の生産方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の主たる観点に係る処理方法は、塩を含んだ
処理対象物体を処理する方法であって、前記塩が気化す
るように、前記処理対象物体を減圧下で加熱し、前記気
化した塩を凝縮することを特徴とする。

【０００７】ここで、処理対象物体とは、例えば焼却飛
灰や溶融飛灰等が具体例である。塩としては、ＮａＣ
ｌ，ＫＣｌ，ＣａＣｌ_２，ＭｇＣｌ_２等を例として挙げ
ることができる。塩を気化するための温度は、例えば塩
の沸点である。凝縮とは、例えば気化された塩を冷却し
て気体から固体の状態にすることである。

【０００８】本発明では、処理対象物体に含まれる塩を
除去して分離することができる。本発明では、特に減圧
状態で処理対象物体に含まれる塩を気化させているの
で、常圧状態の場合と比較するとより低い温度、つまり
より小さなエネルギーで塩を気化することができる。更
に、特に減圧状態で加熱しているので、処理領域内で処
理対象物体である例えば焼却飛灰が飛翔するようなこと
もないので、取り扱いが容易である。

【０００９】本発明は、前記処理対象物体に含まれる重
金属が気化するように、前記処理対象物体を減圧下で加
熱し、前記気化した重金属を凝縮する処理を加えること
も可能である。また、前記処理対象物体に含まれる有機
ハロゲン化物が気化するように、前記処理対象物体を減
圧下で加熱し、前記気化した有機ハロゲン化物を中和す
る処理を加えることも可能である。すなわち、本発明で
は、塩以外の重金属及び有機ハロゲン化合物等について
も処理対象物体から除去して分離することが可能であ
る。

【００１０】本発明は、前記処理対象物体を減圧下で加
熱するときの温度・圧力を、前記塩が蒸発する第１の条
件と、前記重金属が蒸発する第２の条件とに調節し、前
記塩と前記重金属とを個別に凝縮させることを特徴とす
る。すなわち前記処理対象物体を減圧下で加熱するとき
の温度・圧力を制御して、前記塩と前記重金属とを他段
階に蒸発・凝縮させるようにしてもよい。また、前記塩
及び前記重金属を同時に（同一段階で）蒸発させ、凝縮
するときの温度を制御して前記塩と前記重金属とを個別
に凝縮させるようにしてもよい。後者の場合、凝縮部温
度に対応して塩を重金属との凝縮位置がずれることにな
る。このように温度勾配を設けることにより処理対象物
体から各種の不純物を分離回収することができる。すな
わち、処理対象物体が塩だけでなく重金属等を含む場合
には、これらは塩とは沸点が違うため、塩を凝縮した後
に所定温度に設定することにより塩と重金属等とを個別
に回収することができる。従って、塩や重金属等につい
ても高純度で回収でき、有効に再利用することが可能と
なる。

【００１１】本発明の別の観点に係る処理装置は、塩を
含んだ処理対象物体が投入される処理領域と、前記塩が
気化するように、前記処理領域を減圧し、加熱する手段
と、前記気化された塩を凝縮する手段とを具備すること
を特徴とする。

【００１２】処理領域としては例えば真空炉等の気密領
域の他に、例えば処理対象物体が流通する配管内の一部
を使った領域等も処理領域に含まれる。

【００１３】本発明では、処理対象物体に含まれる塩を
効率良くしかも取り扱いを容易に除去して分離すること
ができる。

【００１４】本発明の装置は、処理対象物体に含まれる
重金属が気化するように、処理領域を減圧し、加熱する
と共に、気化された重金属を凝縮してもよく、前記有機
ハロゲン化物が分解（例えば脱塩素反応を含む）するよ
うに、処理領域を減圧し、加熱すると共に、分解により
生じたハロゲンをアルカリで中和してもよい。

【００１５】本発明の装置は、前記処理対象物体を減圧
下で加熱するときの温度・圧力を、前記塩が蒸発する第
１の条件と、前記重金属が蒸発する第２の条件とに調節
する調節部を有し、前記塩と前記重金属とを個別に凝縮
させることを特徴とする（重金属の蒸発・凝縮と、塩の
蒸発・凝縮とを処理の異なる段階で行う）。また、前記
塩及び前記重金属を凝縮するときの温度を制御して前記
塩と前記重金属とを個別に凝縮させるようにしてもよい
（重金属と塩の蒸発を同一段階で行い、凝縮は凝縮部の
温度によって異なる部位で行う）。例えば凝縮部に温度
勾配を設けることにより処理対象物体から各種の不純物
を分離回収することができる。

【００１６】本発明の処理方法や処理装置は、特に処理
対象物体が塩を含んだ飛灰を処理するときに有用であ
る。これにより、塩や重金属、有機ハロゲン化物を含ま
ないセメント原料を生産することが可能である。

【００１７】従って、本発明の別の観点に係る処理方法
は、塩を含んだ飛灰を処理する方法であって、前記塩が
気化するように、前記飛灰を減圧下で加熱し、前記気化
した塩を凝縮することを特徴とする。

【００１８】前記飛灰に含まれる重金属が気化するよう
に、前記飛灰を減圧下で加熱し、前記気化した重金属を
凝縮するようにしてもよい。前記飛灰に含まれる有機ハ
ロゲン化物が気化するように、前記飛灰を減圧下で加熱
し、前記気化した有機ハロゲン化物を中和するようにし
てもよい。

【００１９】前記飛灰を減圧下で加熱するときの温度を
制御して前記塩と前記重金属とを個別に凝縮させるよう
にしてもよい。

【００２０】前記塩及び前記重金属を凝縮するときの温
度を制御して前記塩と前記重金属とを個別に凝縮させる
ようにしてもよい。

【００２１】本発明の更に別の観点に係る処理装置は、
塩を含んだ飛灰が投入される処理領域と、前記塩が気化
するように、前記処理領域を減圧し、加熱する手段と、
前記気化された塩を凝縮する手段とを具備することを特
徴とする。

【００２２】前記飛灰は重金属を含むものであり、前記
減圧・加熱手段は、前記重金属が気化するように、前記
処理領域を減圧し、加熱するものであり、前記凝縮手段
は、前記気化された重金属を凝縮するものであってもよ
い。

【００２３】前記塩と前記重金属とが個別に凝縮するよ
うに、前記処理領域の加熱温度を制御する手段を具備し
てもよい。

【００２４】前記塩と前記重金属とが個別に凝縮するよ
うに、前記塩及び前記重金属を凝縮するときの温度を制
御する手段を具備してもよい。

【００２５】前記飛灰は有機ハロゲン化物を含むもので
あり、前記減圧・加熱手段は、前記有機ハロゲン化物が
分解するように、前記処理領域を減圧し、加熱するもの
であり、前記分解により生じた有機ハロゲン化物由来の
ハロゲンを中和する手段を具備してもよい。

【００２６】更に本発明の別の観点に係る方法は、塩を
含んだ飛灰からセメント原料を生産する方法であって、
前記塩が気化するように、前記飛灰を減圧下で加熱する
工程と、前記気化した塩を凝縮する工程とを具備するこ
とを特徴とする。

【００２７】前記減圧加熱処理後の飛灰を溶融して前記
飛灰を溶融飛灰と溶融物とに分離し、前記溶融時の飛灰
からセメント原料を生成してもよい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
る処理装置の概略図である。

【００２９】図１に示すように、この処理装置１００に
は、搬送されてきた焼却飛灰を収容し、減圧加熱処理す
る減圧加熱室１０１、減圧加熱室１０１に接続され、減
圧加熱室１０１で気化した塩、重金属等の不純物を凝縮
して回収する回収チャンバ１０２、有機ハロゲン化物を
中和するアルカリ反応部１０３及び真空ポンプ１０４が
設けられており、これらは配管１０６及び１０７を介し
て、回収チャンバ１０２、アルカリ反応部１０３、真空
ポンプ１０４の順番に接続されている。

【００３０】減圧加熱室１０１の投入口には、開閉扉１
０８が設けられ、この扉１０８を開けて、減圧加熱室１
０１内から焼却飛灰の出し入れが行われるようになって
いる。

【００３１】減圧加熱室１０１には室内の温度を調節す
る温調機構及び圧力を調整する圧力調整機構が設けられ
ている（図示を省略）。この温調機構及び圧力機構によ
り、減圧加熱室１０１は例えば８００〜１０００℃、１
０〜１０００Ｐａの減圧加熱状態に設定されるようにな
っている。

【００３２】図２は図１に示した回収チャンバ１０２の
構成を示す模式図である。

【００３３】図２では、減圧加熱処理室１０１に隣接し
て開閉可能な気密扉１０２ｂにより隔てられた回収チャ
ンバ１０２が配設されている。該回収チャンバ１０２内
には気化してガスとなった飛灰に含まれる塩及び重金属
を凝縮、回収する交換可能な配管状のカセットであるレ
トルト１０２ｃが設けられている。気密扉１０２ｂが開
くと、レトルト１０２ｃを前進・後退させるためのシリ
ンダー２３によりレトルト１０２ｃが押し出されて処理
室１０１の開口部１０１ｂへ挿入され、目的の物質
（塩、重金属等の金属）を凝縮・回収するようになって
いる。また、回収チャンバ１０２内にはレトルト１０２
ｃに回収された物質を凝縮しやすいように、回収チャン
バ内面の温度を下げる温調装置が設けられており（図示
せず）、各物質が凝縮する温度より低く維持できるよう
になっている。温調装置には例えば水冷ジャケット構造
も含まれる。これにより、確実に且つ効率良く各物質を
凝縮・回収することができる。また、レトルト１０２ｃ
の出口開口部１０２dは、配管１０６を介してアルカリ
反応部１０３に接続されている。本実施形態では、この
ような回収チャンバ１０２を用いることで、減圧加熱処
理室１０１内を高温かつ真空を保ったまま凝縮した塩類
を外部に取り出すことができる。

【００３４】図３はアルカリ反応部１０３の概略図であ
る。

【００３５】図３に示すように、該アルカリ反応部１０
３は３本のＵ字状配管１５１，１５２，１５３を接続し
た構成となっている。すなわち、Ｕ字状配管１５１の上
部一端１５１ａには、配管１０６が接続されている。Ｕ
字状配管１５１の上部他端１５１ｂとＵ字状配管１５２
の上部一端１５２ａとは配管１５４を介して接続されて
いる。Ｕ字状配管１５２の上部他端５２ｂとＵ字状配管
１５３の上部一端１５３ａとは配管１５５を介して接続
されている。そして、Ｕ字状配管１５３の上部他端１５
３ｂは配管１０７を介して真空ポンプ１０４に接続され
ている。

【００３６】３本のＵ字状配管１５１，１５２，１５３
には、それぞれ固体状態のアルカリ（例えば生石灰（Ｃ
ａＯ））が充填されている。これにより、有機ハロゲン
化物に由来する塩素などのハロゲンを中和し、塩として
固定することができる。このアルカリ反応部では、例え
ばダイオキシン類から脱離した塩素等のハロゲンを、塩
化カルシウム等の塩として固定する。

【００３７】次に、このような処理装置１００を使って
焼却飛灰からセメント原料を生産する方法を図４に示す
フローに基づき説明する。

【００３８】まず、開閉扉１０８を開けて焼却飛灰を減
圧加熱処理室１０１に供給する（ステップ１）。

【００３９】その後、温度制御装置（図示省略）及び真
空ポンプに１０４より処理室１０１内を減圧し、加熱す
る（ステップ２）。ここで、加熱温度はおよそ９００
℃、圧力は１０〜１０００Ｐａとすることが好ましい。
これにより、飛灰に含まれる塩、重金属及び有機ハロゲ
ン化物を気化することが可能となる。

【００４０】次いで、処理室１０１の開口部１０１ｂに
挿入された回収チャンバ１０２により塩及び重金属を回
収する（ステップ３及び４）。

【００４１】塩及び重金属が回収された後、気体をアル
カリ反応部１０３に通して、アルカリ反応部１０３のＵ
字管に充填されたアルカリと有機ハロゲン化物とを中和
反応させ、有機ハロゲン化物を中和し、固定する（ステ
ップ５）。なお、固定されたハロゲンは、別途回収して
再利用可能である。

【００４２】そして、不純物が除去された焼却飛灰をま
ず図示を省略した冷却室で２００℃?３００℃に冷却し
た後、あるいはそのまま溶融処理を行い、溶融物から生
じる飛灰を回収し、回収物をセメント原料とすることが
できる（ステップ６）。なおステップ３及び４で塩、重
金属を除去した焼却飛灰をセメント原料として使用する
ことも可能である。

【００４３】この実施形態によれば、飛灰に含まれる塩
及び重金属を気化して凝縮回収することが可能となり、
また、その後有機ハロゲン化物を分解しているので、処
理後の飛灰及び排ガスの無害化を図ることができる。

【００４４】（第２の実施形態）図５は本発明の第２の
実施形態に係る処理装置２００の概略図である。

【００４５】図５に示すように、処理装置２００では、
配管２０６内に減圧加熱処理を行うための処理空間が設
けられている。配管２０６の上端２０６ａから処理前の
焼却飛灰が導入され、配管２０６の下端２０６ｂから処
理後の焼却飛灰が導出されるようなっている。飛灰の導
入、導出は、ロータリーバルブを用いて行ってもよい。

【００４６】配管２０６には、気体排出用の孔２０７が
設けられている。配管２０６の周囲は加熱部２０８によ
り覆われている。配管２０６と加熱部２０８との間の空
間２０９には、排気通路２１０が接続され、排気通路２
１０内には例えば棒状の冷却棒２１１が挿入されてい
る。冷却棒２１１には、冷媒を循環させるための冷却装
置２１２が接続されている。そして、排気通路２１０に
は、アルカリ反応部２０３を介して真空ポンプ２０４が
接続されている。ここでは、このような排気系が２つ設
けられているが、１つでも良いし、３つ以上であっても
よい。

【００４７】配管２０６内に投入された焼却飛灰は、例
えばほぼ９００℃の温度、１０〜１０００Ｐａの減圧状
態にある配管２０６内を通過するときに、焼却飛灰に含
まれる不純物の気体が配管２０６の気体排出用の孔２０
７から排気通路２１０内に導入される。ここで、気化さ
れた塩や重金属は冷却棒２１１に凝縮し、回収される。
有機ハロゲン化物に由来するハロゲンは後段のアルカリ
反応部２０３で中和され、固定される。

【００４８】本実施形態では、特に処理空間を配管によ
り構成したので、エネルギー効率がよく、また連続処理
が可能である。 （その他の実施形態）第１及び第２の実施形態では、凝
縮・回収系で塩と重金属を同時に凝縮し、回収するもの
であったが、塩と重金属とを個別に回収することも可能
である。これにより、塩及び重金属の再利用が可能とな
る。

【００４９】例えば、第１の実施形態において、処理室
１０１で飛灰を減圧下で加熱するときの温度を制御し
て、例えば第１の段階では第１の温度（例えば重金属の
沸点）で重金属を気化して回収し、第２の段階では第１
の温度よりも高い第２の温度（例えば塩の沸点）で塩を
気化して回収するようにすればよい。

【００５０】また、例えば第２の実施形態では、冷却棒
２１１を２つの領域に分け、第１の領域を第１の温度
（例えばある金属の凝縮温度）として重金属を凝縮して
回収し、第２の領域を第２の温度（例えばある塩の凝縮
温度）として塩を凝縮して回収するようにすればよい。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
処理対象物体に含まれる各種の不純物を除去することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る処理装置の概略
図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る回収チャンバの
模式図である。

【図３】本発明に係るアルカリ反応部の斜視図である。

【図４】セメント原料を生産するときの工程図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る処理装置の概略
図である。

【符号の説明】

１００…処理装置 １０１…減圧加熱処理室 １０２…回収チャンバ １０２ｃ…レトルト １０３…アルカリ反応部 １０８…開閉扉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 等 愛知県豊田市堤町寺池66番地 株式会社豊 栄商会内 Ｆターム(参考） 4D004 AA37 AB03 AB06 AC05 BA02 CA22 CB04 CB31 DA02 DA06 DA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩を含んだ処理対象物体を処理する方法
   であって、 前記塩が気化するように、前記処理対象物体を減圧下で
   加熱し、 前記気化した塩を凝縮することを特徴とする処理方法。
2. 【請求項２】 塩を含んだ処理対象物体が投入される処
   理領域と、 前記塩が気化するように、前記処理領域を減圧し、加熱
   する手段と、 前記気化された塩を凝縮する手段とを具備することを特
   徴とする処理装置。
3. 【請求項３】 塩を含んだ飛灰を処理する方法であっ
   て、 前記塩が気化するように、前記飛灰を減圧下で加熱し、 前記気化した塩を凝縮することを特徴とする処理方法。
4. 【請求項４】 塩を含んだ飛灰が投入される処理領域
   と、 前記塩が気化するように、前記処理領域を減圧し、加熱
   する手段と、 前記気化された塩を凝縮する手段とを具備することを特
   徴とする処理装置。
5. 【請求項５】 塩を含んだ飛灰からセメント原料を生産
   する方法であって、 前記塩が気化するように、前記飛灰を減圧下で加熱する
   工程と、 前記気化した塩を凝縮する工程とを具備することを特徴
   とするセメント原料の生産方法。