JP2000501168A - 熱分解、溶融及びガラス化するため並びに異なった種類の廃棄物及び残滓から有用物質を回収するための装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、被処理物と各反応物質との供給用及びガス状又は液状の反応生成物の排出用の各開口を有する閉じた炉の中での高温度において、熱分解し、溶融し、ガラス化するため並びに異なった種類の廃棄物及び残滓から有用物質を回収するための装置と方法とに関する。被処理物は供給手段（６）によって反応器の中へ送り込まれてバーナ（３）により熱的に処理される。その溶融物は特別なガス供給要素（１０）により運動状態にされる。垂直に吹き上げる要素による混合に加えて、接線方向に設けられた要素によってその溶融物の回転が達成される。ガス流の制御は、プログラム可能なガス制御装置（１４）により制御される各弁によって行なわれる。同様な溶融物においては選択的にこの回転を電磁的撹拌要素（１１）により支援することができる。この回転によって、溶融物の上でのその物質の一様な分配が達成される。その垂直のガス供給によって更に、その溶融物の強い混合が達成される。これら両方の効果が、自由表面の形成及びその物質とそのエネルギーに富んだ高温の熱源との強力な接触を促進する。これによって効率的反応が達成される。生ずる煙道ガスは煙道ガス抜き出し手段を通して公知の後処理へ送られる。処理されるべき物質を溶融物の表面の下方に導入することもできる。その処理が完了したならば直ちに、閉止手段と注ぎ出し部とを有する注ぎ出し装置による制御された注ぎ出しが行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】 熱分解、溶融及びガラス化するため並びに異なった種類の廃棄物及び 残滓から有用物質を回収するための装置と方法 本発明は、被処理物、各反応材料の供給用及びガス状及び液状の反応生成物の 排出用の各開口を有する閉じた反応室の中で高温度において熱分解し、溶融し、 ガラス化するための並びに異なった種類の廃棄物及び残滓から有用物質を回収す るための装置と方法とに関する。 産業からの種々の廃棄物の処理及び有用化には問題がある。それらはなお、し ばしば非常に困難であって、比較的費用のかかる方法によってしか回収すること ができないような物質を含んでいる。効率が良く、かつ経済的な処理を可能にす るためには多面的に使用できる装置と方法とを必要とする。 種々の廃棄物を処理し、そして有用物質を回収するための熱的な装置は比較的 古い。火格子燃焼装置、回転炉又は熱分解炉を備えた種々のごみ焼却装置が公知 である。その他、種々の廃棄物を分解して不活性化させるための溶湯浴（塩類又 は金属）が公知である。金属材料を回収するために、更に誘導炉、電弧炉、プラ ズマ炉等が用いられている。種々異なった注ぎ出し手段を備えた回転式炉（水平 式、垂直式）も公知である。これらの装置は少なくとも、例えば家庭ごみのよう な類の廃棄物の処理には非常に良く適している。しかしながら、それらは複合の 物質混合物や配合物の処理には余り適していない。これらの公知の種々の装置は 、複合の廃棄物から１段階で有機物部分をガス化し、無機物部分をガラス状又は 結晶状のスラグへ結合させ、そして金属材料を回収のために分離できるところに までは達していない。これら公知の方法においては殆どの場合に濾過粉塵、スラ ッジ又は灰のような、問題のある残滓を生ずる。本発明の課題は、非常に異なっ た廃棄物を熱的過程により反応させて有用物質と無害な物質とに分け、それによ り −有機物部分を熱分解し、 −無機物質残渣を選択的にガラス状の、又は結晶状のスラグに結合させ、 −金属残渣及び反応生成物を回収する ようにすることである。 これは、本発明によれば、上部に高温ガスよりなる１つ又は多数の熱源を有す る閉じた加熱反応炉を使用することによって達成される。この反応器の底部には ガス類及び粉塵を吹き込むためのそれぞれの要素がその物質の供給を選択的に垂 直方向に、及び接線方向に行なうことができるように配置されている。各種のプ ロセス廃ガスは公知のように、フィルタ、凝縮器、洗浄装置、接触的作用の段階 等の対応の処理段階に送られる。溶湯状の生成物も後処理装置へ送り込むことが できる。その炉の加熱はできるだけ高温度でエネルギー密度の高い、高分解度、 高金属収率及び高スラグ品質を可能とするような熱源によって行なわれる。その ような熱源は、例えば酸素バーナー、電弧及びプラズマバーナー等である。高い 処理量、少ない熱消費量及び完全な反応を達成するために溶融物の良好な分配及 び混合を行なわせる。本発明によればこれは、垂直方向及び接線方向に配置され たノズルにより各種ガスを溶融物の中へプログラム可能に供給することによるか 、又は電磁場の作用によるか、或いは両方の方法の組み合わせによって行なわれ る。反応ガスは誘引通風機によって公知の後処理へ送られる。この場合にこの装 置は或る予め定められた範囲内で制御された圧力のもとに運転される。 ここに記述する装置の公知のものに対する利点は次のようである： −供給及び運転の制御の高い柔軟性によって非常に異質の廃棄物及び残滓を処理 することができる。 −必要の場合には、同時的に使用することもできるような異種の供給が、廃棄物 の流れを有用物質と無害の残滓とに処理するために最適に組み合わせることを可 能にする。 −溶融物の動きが、上に供給される被処理物の表面分配をもたらし、それによっ て所望の反応（熱分解、還元、酸化等）が迅速かつ効率的に行われる（薄層効果 ）。 −溶融物の制御された動きが、例えば垂直方向へ配置された回転式炉においては できないような最適でかつ被処理物に適した良好な混合を可能にする。 −それにより達成できる被処理物の良好な分配が、自由表面の拡大、また従って 非常に効率的な反応をもたらす。 −粉塵状廃棄物はその溶融物の下方に供給することができ、廃ガスの中の粉塵形 成を最小限にする。 −酸素、水素、水蒸気等のような反応性のガスは、垂直方向及び接線方向に配置 されたノズルを通して溶融物の中へ直接吹き込むことができ、それにより所望の 反応を達成することができる。 この装置と方法との利用分野は、例えば下記のようである： 可燃性の固体状又はスライム状特殊廃棄物： このような廃棄物は容器詰め供給装置、ベルトコンベヤ又は他の搬送方法によ って、予め入れられている無機成分よりなる溶融物の表面上に供給することがで きる。容器詰め供給装置としてはその容器を水平の姿勢で或る開口を通して反応 空間の中に送り込むような水平に設けられた掴み装置が用いられる。反応器の中 への容器の装入口において容器分割装置（例えばアセチレンバーナー）が設けら れている。この掴み装置は軸方向へ動くことも、回転させることもできる。これ によりその容器は容器分割装置によって分割され、それによりその内容物は容器 の残滓と共に一様にその溶融物の上へ分配される。 溶湯の動きによって物質の良好な分配がもたらされる。或る一定の溶湯高さに 達した後にその溶湯を注ぎ出す。煙道ガスはアフターバーナー室の中で完全に酸 化される。後続する煙道ガス精製装置において排出は規定されている限界値以下 に低下される。この煙道ガス精製装置の中で生じた残渣は水分の分離の後で反応 器へ送り戻される。 粉塵状残滓及び、例えば金属含有濾滓のような廃棄物： 粉塵形成を避けるためにこれらの残滓はその予め入れられている溶湯の下へ導 入される（例えば圧力空気吹き込み）。その反応室の中に設定されている還元性 雰囲気の中で、ＣｕＯ、ＦｅＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＮｉＯ等のような還元可能な 金属酸化物は金属に還元され、そして予め入れられている溶湯から液状金属とし て分離されるか、又は煙道ガスとともに蒸発される。この過程は、電磁的運動と ガス供給との対応的な組み合わせにより支援される。揮発性の金属（例えばＺｎ ）は対応する凝縮段階によってその煙道ガスから回収される。特定の溶湯体積に 達した後でその溶融物の金属部分と非金属部分との両相は別個に注ぎ出され る。 金属含有混合廃棄物： 例えば化学工業からの使用済み触媒のような金属含有混合廃棄物を反応器に供 給することができる。有機物成分は分解され、そして回収された金属は母材溶融 物の中に富化される。無機性残渣はガラス状又は結晶状の母材に結合される。 毒ガスのようなガス状廃棄物及び残渣： このようなガスはガス供給用開口を通して直接その溶湯の中へ、又はその熱源 の中へ送り込むことができ、それによって特に効果的な分解を達成することがで きる。 この装置は、また放射性廃棄物を処理して最終貯蔵可能生成物にするのにも特 に適している。 装置の説明： 図１及び図２に本発明による装置を断面図及び平面図で図式的に示してある。 被処理物は必要の場合、融剤とともに供給装置６を通して反応器の中へ送り込ま れ、そしてバーナー３により溶融される。溶湯８はガス供給要素１０により運動 状態にされる。垂直方向へ吹き込む各要素による混合に加えて、接線方向へ設け られた各要素によってその溶湯の回動が達成される。このためにその溶湯の運動 はまず最初、周期的なガスの脈動によって開始される。溶湯の運動が開始された ならばこれを連続的なガス供給によって維持する。その回動速度は吹き込まれる ガスの量により制御することができる。ガス流の制御はプログラム可能なガス制 御装置１４によって制御されるいくつかの弁を介して行なわれる。同様な溶湯の 場合にこの回動は選択的に電磁的撹拌要素１１によって支援されてもよい。これ らの要素は全て反応器下部２に一体化して設けられている。溶湯が回動したなら ば供給装置８によって本来の供給過程が開始される。この回動によって溶湯の上 への物質の一様な分配が達成される。垂直方向のガス供給により、更に溶湯の強 力な混合が達成される。双方の効果が、自由表面の形成、及びその物質とエネル ギー密度の高い高温熱源との強い接触を促進する。これによって効率的な反応が 達成される。生じた煙道ガスはその反応器上部１の中に一体的に設けられている 煙道ガス抜き出し装置１３を通して公知の後処理装置の中で浄化される。その廃 ガスが既に反応器の中で酸化されてしまうように、ノズル７を通して酸素が吹き 込まれる。密封手段５及び各開口の制御によって、不時に空気がこの系の中へ到 達することは避けられる。更に、その供給装置６によって被処理物は供給口９を 介して溶湯表面の下方へ導入することができる。処理が終了したならば、閉止手 段４及び注ぎ出し手段１２を備えた注ぎ出し系を介して制御された注ぎ出しが行 なわれる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｂ 7/00 Ｃ２２Ｂ 7/00 Ｆ Ｆ２３Ｇ 5/00 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/00 ＺＡＢ 5/027 ＺＡＢ 5/027 ＺＡＢＺ Ｇ２１Ｆ 9/30 ５５１ Ｇ２１Ｆ 9/30 ５５１Ｃ (72)発明者 ホッフェルナー ヴォルフガング スイス国、ＣＨ−5452 オーバロールドル フ、ブアッヘルストラーセ 10 (72)発明者 イナイヘン・ロベルト スイス国、ＣＨ−6006 ルーツェルン、ギ ゼリハルデ 11 【要約の続き】 達成される。生ずる煙道ガスは煙道ガス抜き出し手段を 通して公知の後処理へ送られる。処理されるべき物質を 溶融物の表面の下方に導入することもできる。その処理 が完了したならば直ちに、閉止手段と注ぎ出し部とを有 する注ぎ出し装置による制御された注ぎ出しが行なわれ る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 被処理物、ガス類の供給用並びにガス状及び液状の反応生成物の排出用の 各開口を有する閉じた反応室の中で高温度において、熱分解し、溶融し、ガラス 化するため並びに異なった種類の廃棄物及び残滓から有用物質を回収するための 装置において、 反応容器の上方部分内に高温ガスよりなる１つ又は多数の熱源が、被処理物の 上に殆ど垂直に作用するように配置されていること、及び前記反応容器の底部内 にガス及び粉塵を吹き込むための各要素が、物質供給を選択的に垂直に又は水平 に行なうことができるように配置されていることを特徴とする、上記装置。 ２． ガス供給要素がいくつかの群に分けて空間的に分配されており、そしてプ ログラムに従い個別に制御され得ることを特徴とする、請求の範囲第１項の装置 。 ３． 熱源（３）が直接的又は間接的に運転されるプラズマバーナであることを 特徴とする、請求の範囲第１項の装置。 ４． 熱源（３）が炭素アークであることを特徴とする、請求の範囲第１項の装 置。 ５． 熱源（３）が液態又はガス態の燃料用バーナであることを特徴とする、請 求の範囲第１項の装置。 ６． 熱源（３）が、反応容器のできるだけ全表面をカバーできるように可動に 配置されていることを特徴とする、請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１ つの装置。 ７． 反応容器（１／２）が丸形であることを特徴とする、請求の範囲第１項の 装置。 ８． 反応容器（１／２）がｎ角形であることを特徴とする、請求の範囲第１項 の装置。 ９． 反応容器が、上部（１）と下部（２）とからなる２部分より構成されてい ることを特徴とする、請求の範囲第１項の装置。 １０． 液体排出用の開口（１２）が底面の最底部分に配置されていることを特 徴とする、請求の範囲第１項の装置。 １１． 溶融物が電磁撹拌装置（１１）によって動かされることを特徴とする、 請求の範囲第１項の装置。 １２． 誘導的なバックアップ加熱手段を備えていることを特徴とする、請求の 範囲第１項の装置。 １３． 被処理物、ガス類の供給用並びにガス状及び液状の反応生成物の排出用 の各開口（６、９、１３）を有する閉じた反応室の中で高温度において熱分解し 、溶融し、ガラス化するため並びに異なった種類の廃棄物及び残滓から有用物質 を回収するための、請求の範囲第１項ないし第１２項の方法において、無機物質 よりなる溶融物を予め入れておいて被処理物を供給すること、及び熱を上方から 供給してガスを下方から吹き込むことを特徴とする、上記方法。 １４． 被処理物を溶融物の中へ導入することを特徴とする、請求の範囲第１３ 項ないし第２２項のいずれか１つの方法。 １５． ガスを、溶融物が動かされて溶融物と被処理物との間の規定の混合又は 溶融物運動が得られるようにプログラムされた制御（１４）により吹き込むこと を特徴とする、請求の範囲第１３項の方法。 １６． 電磁界を、溶融物と被処理物との間の良好な混合が達成されるように、 外部から反応器に印加し、制御することを特徴とする、請求の範囲１３の方法。 １７． 電磁界を、溶融物が回転運動するように、外部から反応器に印加し、制 御することを特徴とする、請求の範囲第１３項の方法。 １８． 粉末状の被処理物をガスと、ガス状熱源の作用領域内に吹き込まれるよ うに配量することを特徴とする、請求の範囲第１３項の方法。 １９． ガスが反応性であることを特徴とする、請求の範囲第１３項の方法。 ２０． プラズマガスが反応可能な部分を含んでいることを特徴とする、請求の 範囲第１３項の方法。 ２１． 熱処理を制御された圧力下で行なうことを特徴とする、請求の範囲第１ ３項の方法。 ２２． 反応空間に酸素を供給することを特徴とする、請求の範囲第１３項ない し第２２項のいずれか１つの方法。 ２３． 分解生成物の完全な酸化を反応器中で行なうことを特徴とする、請求の 範囲第１３項の方法。 ２４． 有機物、無機物及び金属含有物質よりなる複合廃棄物を、１段階で有機 物部分がガス化し、無機物部分が溶融物中に結合され、そして金属が回収される ように処理することを特徴とする、請求の範囲第１３項の方法。 ２５． 廃棄物が投入口を介していくつかの閉じた容器の中に送り込まれること 、及びこの容器を分割し、そしてその内容物を制御して処理されることを特徴と する、請求の範囲第１３項ないし第２２項のいずれか１つの方法。