JP2001239231A

JP2001239231A - 廃棄物焼却施設の排出物から重金属を回収する方法

Info

Publication number: JP2001239231A
Application number: JP2000054527A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Iwasaki; 克博岩崎; Mitsuhiro Tada; 光宏多田; Keisuke Nakahara; 啓介中原; Takuya Shinagawa; 拓也品川; Hiroshi Yamamoto; 浩山本
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-04

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物焼却炉から飛散して集塵機で捕集され
た焼却飛灰、この焼却飛灰等の焼却残渣を溶融処理した
際に生成した溶融塩、その溶融時に発生した溶融飛灰等
から重金属を簡単な設備で分離し除去することができる
と共に、その際に使用する還元剤の利用効率が高い、廃
棄物焼却施設の排出物から重金属を回収する方法を提供
すること。【解決手段】溶融塩が溶融状態に保持可能に構成され
た電気炉１０内で、焼却飛灰等の焼却残渣を溶融処理し
た際に生成した溶融塩３０と溶融状態のアルミニウムを
接触させ、溶融塩に含まれている重金属塩化物を還元
し、生成した重金属３１を溶融塩から分離して回収す
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、都市ごみや下水汚
泥等の廃棄物を焼却処理した際に焼却炉から飛散して集
塵機で捕集された焼却飛灰、この焼却飛灰等の焼却残渣
を溶融処理した際に生成した溶融塩、その溶融時に発生
した溶融飛灰等の廃棄物焼却施設からの排出物から重金
属を分離し回収する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物焼却施設において、都市ごみや下
水汚泥等の廃棄物を焼却処理した際には、焼却炉から飛
散してきた飛灰（焼却飛灰）が集塵機で捕集される。こ
の焼却飛灰は廃棄物中のＮａＣｌ，ＫＣｌ等の水溶性の
塩類が焼却炉内で気化したものが主な成分であるが、こ
の他に、少量ではあるか、Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃｄ，Ｃ
ｒ等の有害な重金属を含んでいるので、その廃棄処分に
際しては、法の定めに従って、溶融固化法、薬剤処理
法、酸抽出法等の方法によって重金属を無害化する処理
が行われている。なお、飛灰に含まれている重金属は主
に塩化物の形態であると、言われている。

【０００３】又、焼却飛灰等の排出物を無害化するため
の溶融処理をした場合にも、飛灰（溶融飛灰）が発生す
る。この溶融飛灰は焼却飛灰よりも、さらに多い重金属
を含んでいるので、溶融飛灰を廃棄処分する場合にも、
上記の方法による無害化処理が行われている。

【０００４】さらに、焼却飛灰等の排出物を溶融処理し
た場合、その中に含まれていた塩類と重金属のうちの或
る部分が溶融炉内に残留し、溶滓と共に排出される。こ
の際、溶融炉内に残留した重金属の一部が溶融状態の塩
類（溶融塩）中に移行して排出される。このため、この
溶融塩の廃棄処分に際しても、薬剤処理法、酸抽出法等
の方法による無害化処理が行われている。

【０００５】上記以外の方法により廃棄物焼却施設の排
出物を無害化する技術としては、例えば、特開昭６３−
３１５１８７号公報に、溶融塩を含有する溶滓を直接通
電式溶融処理炉によって電気分解する電気分解処理、又
は溶融塩を含有する溶滓を水等で洗浄処理する湿式処理
を行い、重金属を除去する方法が開示されている。

【０００６】又、この他には、溶融塩中の重金属塩化物
を還元し、重金属を金属形態にして分離する方法があ
る。この溶融塩の処理方法は、特開平９−３１４０８９
号公報に開示されており、ごみ焼却炉から排出された焼
却灰又は飛灰を溶融炉において溶融処理する際に生成し
た溶融塩浴に還元剤を添加し、溶融塩中に含有されてい
る重金属塩化物を所定温度で還元し、生成した重金属を
溶融塩から分離して回収することを特徴としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記何
れの従来技術についても、問題点がある。飛灰等の焼却
残渣を溶融処理する溶融固化法は焼却残渣の減容化と重
金属の安定化を同時に行うことができ、そのこと自体に
関しては有用な方法であるが、前述のように、その処理
時に、溶融塩や飛灰が発生し、これらの二次排出物を無
害化する処理を行わなくてはならない。このため、溶融
固化法単独では、焼却残渣の無害化処理を完結すること
はできない。

【０００８】又、薬剤処理法を採用する場合には、液体
キレート等の高価な薬剤を使用しなくてはならない。

【０００９】又、酸抽出法或いはこれに類する方法、例
えば、特開昭６３−３１５１８７号公報に開示された方
法による場合、電気分解処理を実施するためには、複雑
な装置が必要になり、又、湿式処理の場合には、洗浄し
た後の廃液を無害化しなければならず、そのための設備
や処理が必要になる。

【００１０】上記の方法に比べ、特開平９−３１４０８
９号公報に開示された方法は、重金属を除去するための
還元剤として廃棄物の缶アルミを使用することができ、
この点については評価できる方法であると思われるが、
この方法を採用した場合、還元剤の利用効率が非常に低
く、多量の還元剤を供給しなければならないと言うこと
が問題になる。

【００１１】特開平９−３１４０８９号公報の実施例の
記載にしたがって、１０ｋｇ／ｄの処理炉において還元
剤としてアルミ缶０．５ｋｇ／ｄを投入した場合の還元
剤の利用効率を求めた結果は、次のごとくである。

【００１２】上記公報の実施例におけるアルミニウムの
供給量は、被処理物１ｔ当り５０ｋｇに相当しており、
上記公報の表１に記載されている溶融塩中の重金属含有
量と（１）式〜（５）式の化学反応式に基いて、重金属
と反応して消費されたアルミニウム量を求めた。重金属含有量消費Ａｌ量Ｐｂ：10.6 kg-Pb/t × (26.98 ／207.2) × (2 ／3) ＝ 0.9 kg/t Ｚｎ：35.8 kg-Zn/t × (26.98 ／ 65.38) × (2 ／3) ＝ 9.8 kg/t Ｃｕ： 2.7 kg-Cu/t × (26.98 ／ 63.55) × (2 ／3) ＝ 0.4 kg/t Ｃｄ：0.37 kg-Cd/t × (26.98 ／112.41) × (2 ／3) ＝ 0.06 kg/t Ｃｒ：0.19 kg-Cu/t × (26.98 ／ 52.0) × (2 ／3) ＝ 0.1 kg/t 計 11.3 kg/t

【００１３】この結果をみると、反応に消費されたアル
ミニウム量は１１．３ｋｇ／ｔであり、投入した缶アル
ミのうちで実際に消費されていたのは２３％（１１．３
÷５０×１００）だけであったことがわかるこれに対す
る改善案として、還元剤を大量に投入する方法がある
が、この方法は熱的に不利な上、未反応の還元剤の回収
再利用がかなり難しい。

【００１４】本発明は、都市ごみや下水汚泥等の廃棄物
を焼却処理した際に焼却炉から飛散して集塵機で捕集さ
れた焼却飛灰、この焼却飛灰等の焼却残渣を溶融処理し
た際に生成した溶融塩、その溶融時に発生した溶融飛灰
等から重金属を簡単な設備で分離し除去することができ
ると共に、その際に使用する還元剤の利用効率が高い、
廃棄物焼却施設の排出物から重金属を回収する方法を提
供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題は次の発明に
より解決される。請求項１の発明は、廃棄物焼却炉から
排出された飛灰、廃棄物焼却残渣を溶融処理した際に生
成した溶融塩、溶融飛灰等のごみ焼却施設の排出物から
重金属を分離し回収する方法において、溶融塩が溶融状
態に保持可能な炉内で、前記廃棄物焼却施設の排出物と
溶融状態の還元剤を接触させ、前記廃棄物焼却施設の排
出物に含まれている重金属塩化物を還元し、生成した重
金属を溶融塩から分離して回収することを特徴としてい
る。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、溶融状態の還元剤を溶融浴として保持し、この溶融
浴を、電磁誘導攪拌、ガスパブリング、機械攪拌の中か
ら選択される攪拌操作のうち少なくとも１種以上の攪拌
操作によって攪拌しながら、その溶融浴にごみ焼却施設
の排出物を装入して接触させることを特徴としている。

【００１７】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、還元剤の溶融浴中に還元性ガスを吹き込み、還元剤
の劣化を防止することを特徴としている。

【００１８】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、還元剤の溶融浴中に吹き込む還元性流体が水素又は
炭化水素系化合物を含有する流体であることを特徴とし
ている。

【００１９】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、ごみ焼却施設の排出物が溶融塩である場合、溶融状
態の還元剤をスプレー又は小滴状態にして溶融塩浴に装
入し接触させることを特徴としている。

【００２０】請求項６の発明は、請求項１〜請求項５の
何れかの発明において、還元剤が重金属よりも卑なる金
属を主成分とするとするものであることを特徴としてい
る。

【００２１】請求項７の発明は、請求項６の何れかの発
明において、還元剤が、Ｃａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｎａ，Ｋ，
Ｔｉ，Ｚｒよりなる金属群のうち少なくとも１種の金属
を還元性成分として含有するものであることを特徴とし
ている。

【００２２】請求項８の発明は、請求項１〜請求項７の
何れかの発明において、ごみ焼却施設の排出物と還元剤
を接触させて前記排出物中に含まれている重金属塩化物
を還元する温度が７００℃〜１０００℃の範囲内である
ことを特徴としている。

【００２３】請求項９の発明は、請求項１〜請求項８の
何れかの発明において、生成した重金属の回収手段が重
力分離法であることを特徴としている。

【００２４】請求項１０の発明は、請求項１〜請求項８
の何れかの発明において、生成した重金属の回収手段が
遠心分離法であることを特徴としている。

【００２５】請求項１１の発明は、請求項１〜請求項８
の何れかの発明において、生成した重金属の回収手段が
濾過分離法であることを特徴としている。

【００２６】請求項１２の発明は、廃棄物焼却炉から排
出された飛灰、廃棄物焼却残渣を溶融処理した際に生成
した溶融塩、溶融飛灰等の廃棄物焼却施設の排出物から
重金属を分離し回収する方法において、溶融塩が溶融状
態に保持可能な炉内で、前記廃棄物焼却施設の排出物と
還元剤として重金属よりも卑なる金属を含有する溶融物
を接触させ、前記廃棄物焼却施設の排出物に含まれてい
る重金属ハロゲン化物と反応させて重金属と前記卑なる
金属のハロゲン化物を生成させ、生成した重金属を溶融
塩から分離して回収し、気化した前記卑なる金属のハロ
ゲン化物を凝縮させて回収することを特徴としている。

【００２７】本発明は、次のような検討に基づいてなさ
れたものである。前述のように、廃棄物焼却炉やその焼
却残渣を溶融処理する炉から排出される飛灰の主な成分
はＮａＣｌ，ＫＣｌ等の塩類であり、又その中に含まれ
ている重金属は主として塩化物の形態で存在している。
そして、飛灰中の塩類（重金属塩化物を含む）には、融
点が７００〜８００℃を上回るものは含まれていない
上、飛灰中の塩類は多種類の塩の混合物であるので、そ
の融点は７００℃以下である。このため、飛灰を７００
℃以上に加熱すれば、その中に含まれている塩類は溶融
状態になる。

【００２８】このようにして、飛灰中の塩類を溶融状態
にすれば、焼却残渣の溶融炉から排出された溶融塩と同
様の方法により、重金属を除去する処理を行うことがで
きる。

【００２９】このため、本発明者らは、重金属塩化物を
還元して金属形態の重金属を分離する方法を飛灰と溶融
塩の双方の処理に適用するために、まず、特開平９−３
１４０８９号公報に記載の方法の問題点を解消するため
の検討を行った。

【００３０】前記従来技術の検討において、特開平９−
３１４０８９号公報の方法により溶融塩中の重金属を除
去する処理をした場合、還元剤として添加したアルミニ
ウムの利用効率が低かったのは、投入したアルミニウム
の大部分が未反応のままであったか、或いは酸化してし
まったり、他の物質と反応してロスしていた可能性が高
い。そこで、特開平９−３１４０８９号公報には具体的
な炉の容量や滞留時間、つまり反応所要時間に関する記
述が十分記述されているとは言い難い状況であったの
で、本技術の妥当性を確認するために、鋭意実験的研究
を行った結果、次のような知見を得た。

【００３１】（１）アルミニウム投入直後には、その表
面に溶融塩の凝固層が形成され、次いで溶融塩浴側から
の熱移動によりアルミニウムが加熱されることによっ
て、アルミニウム−溶融塩の接触面で重金属塩化物の還
元反応が進行するので、この反応に時間がかかる。特に
缶アルミ等の廃棄アルミニウムを使用しようとした場
合、概ねその表面に塗装剤や酸化皮膜層或いはそれらの
残さの存在により、還元反応が阻害され、遅滞される。

【００３２】（２）アルミニウム−溶融塩の接触面で重
金属塩化物が還元されると、アルミニウム表面に微細な
重金属粒子が残留するため、アルミニウムの表面が重金
属で被毒された状態（還元剤として働かなくなる状態）
となり、還元剤の利用効率が低い状態になることが余儀
なくされる。

【００３３】上記の問題点をさらに詳細に検討すると、
上記従来技術の問題点として取り上げられた、投入され
たアルミニウムが還元反応を開始するまでに加熱時間
（待ち時間）を要すること、アルミニウム表面の塗装被
膜や酸化被膜により反応の進行が阻害されること、アル
ミニウム表面の被毒により反応の進行が阻害されるこ
と、は還元剤として固体のアルミニウムを使用した場合
に発生する特有の問題点である。

【００３４】この検討結果に基づいて、本発明において
は、上記のような問題が発生しないようにするために、
還元剤であるアルミニウムを溶融状態にし、この溶融ア
ルミニウムと溶融塩を接触させる処理を行う。溶融状態
のアルミニウムと溶融塩を接触させれば、直ちに重金属
塩化物の還元反応が開始されるので、処理時間が短縮さ
れる。

【００３５】さらに、溶融状態のアルミニウムと溶融塩
が収容されている容器内を攪拌しながら反応させれば、
両者の混合、分散が良好になり、重金属塩化物の還元反
応が一層促進される。

【００３６】なお、還元剤が固体アルミニウムの場合、
還元反応によって生成した重金属が微粒子状で固体アル
ミニウム表面に付着した状態となるため、重金属の分離
回収が大変難しい。本発明では、アルミニウムが溶融状
態であるので、溶融塩との界面で生成した重金属の微粒
子が攪拌等の操作による溶融アルミニウムの流動に伴っ
て移動し、炉底にはき寄せられて集められるので、重金
属の分離が容易である。

【００３７】

【発明の実施の形態】溶融塩中には、重金属がＰｂＣｌ
₂ ，ＺｎＣｌ₂ ，ＣｕＣｌ，ＣｄＣｌ₂ ，ＣｒＣｌ₃ 等
の塩化物の形態で含まれている。これらの重金属塩化物
に還元剤としてアルミニウムを添加すると、７００℃〜
１０００℃の範囲内の温度で、下記の（１）式〜（５）
式の反応が容易・迅速かつ効率的に進行して重金属塩化
物か還元され、重金属と重金属の塩化物が生成する。３ＰｂＣｌ₂ ＋２Ａｌ＝３Ｐｂ＋２ＡｌＣｌ₃ ・・・（１）３ＺｎＣｌ₂ ＋２Ａｌ＝３Ｚｎ＋２ＡｌＣｌ₃ ・・・（２）３ＣｕＣｌ＋Ａｌ＝３Ｃｕ＋ＡｌＣｌ₃ ・・・（３）３ＣｄＣｌ₂ ＋２Ａｌ＝３Ｃｄ＋２ＡｌＣｌ₃ ・・・（４）ＣｒＣｌ₃ ＋Ａｌ＝Ｃｒ＋ＡｌＣｌ₃ ・・・（５）

【００３８】上述のようにして生成した重金属は、Ｎａ
Ｃｌ，ＫＣｌ，ＣａＣｌ₂ からなる溶融塩には溶け込ま
ないので、溶融塩から遊離する。このため、重金属だけ
を溶融塩中から容易に分離し回収することができる。

【００３９】なお、還元剤としては、Ａｌの他に、Ｃ
ａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｋ等の重金属よりも卑なる金属を使用
することができる。

【００４０】上記還元剤と重金属塩化物の反応は、７０
０℃〜１０００℃の範囲内の温度で行うことが必要であ
る。７００℃未満では、溶融しない塩化物があり、又、
１０００℃を超えると塩化物の気化が激しくなるので、
何れの場合にも、正常な還元反応が行われない。

【００４１】生成した重金属の分離回収は、容器中にお
いて重金属を重力で沈降させ分離する重力分離法、遠心
分離機によって分離する遠心分離法、ろ膜によりろ過す
るろ過分離法等によって容易に行うことができ、回収さ
れた重金属を有効に再利用することができる。

【００４２】又、上記の反応によって生成し、高温での
処理中に気化した塩化アルミニウム等の重金属塩化物
は、凝縮させて回収することができる。

【００４３】図1は、本発明で使用する装置の一例を示
す概略の縦断面図である。１０は溶融塩を収容してその
中に含まれている重金属塩化物を還元する反応を行わせ
るための電気炉である。又、２０はアルミニウムの溶解
槽である。図中、３０は溶融塩、３１は溶融状態の重金
属、３２は溶融アルミニウム、３３はスカムを示す。

【００４４】電気炉１０は内壁が炭素質煉瓦によって構
成され、蓋１１を取り外して溶融塩３０を装入する構造
になっている。そして、電気炉１０の側部にはヒータ
ー、誘導コイル等を有する外熱式の加熱装置が設けられ
ており、装入物を溶融状態の高温に保持できるようにな
っている。電気炉１０の頂部には溶融アルミニウムの供
給口１２が設けられており、ここから、小流量の溶融ア
ルミニウムを溶融塩中へ突き刺すようにスプレー状に流
入させたり、或いは或る程度の落差がある位置から小滴
状態の溶融アルミニウムを落下させて溶融塩中へ流入さ
せる。

【００４５】又、炉底には還元反応によって生成した溶
融状態の重金属を排出する重金属排出口１４が設けられ
ている。炉内で溶融物が高温に保持されている間に気化
した塩化アルミニウム等のガスはガス排出口１３から排
出されて凝縮装置２１へ導入され、回収される。この凝
縮装置２１は、冷却板式でも、四塩化炭素等の高温で安
定な化合物を用いるものであってもよい。

【００４６】なお、この装置において、電気炉の炉底か
らアルゴンガス等の不活性ガスを吹き込んで、重金属塩
化物と還元剤との接触を積極化させ、両者の反応を活発
に行わせるようにしてもよい。

【００４７】上記の構成による装置を使用して重金属を
含む溶融塩を処理する場合、溶融塩を装入して所定温度
に保持しておき、この溶融塩中へスカムを取り除いた溶
融アルミニウムを流入させることによって、溶融塩と溶
融アルミニウムを接触させる。流入した溶融アルミニウ
ムは小滴になって分散し、溶融塩中を沈降して行くが、
このアルミニウムは既に高温状態になっているものであ
るので、溶融塩と接触すると同時に重金属塩化物との反
応が開始される。このため、重金属の除去処理が短時間
で終了する。そして、重金属塩化物とアルミニウムの反
応によって生成した重金属はアルミニウムと同様に溶融
状態で炉底に堆積する。

【００４８】上記還元反応終了後、蓋を外して電気炉１
０を傾動させ、重金属が除去された溶融塩だけを排出す
る。次いで、再び、溶融塩を装入し、上記の操作を行っ
て重金属を除去する処理を繰り返して実施する。このよ
うにして、ある程度の量の重金属が炉底に堆積した段階
で、この重金属を重金属排出口１４から炉外へ排出し回
収する。

【００４９】図２は、本発明で使用する装置の他の例を
示す概略の縦断面図である。図２において、図１と同じ
部分については、同一の符号を付し説明を省略する。こ
の装置は、図１の装置とは異なり、炉内に収容されてい
る溶融アルミニウムの上に溶融塩又は飛灰を装入して接
触させることができるようになっている。

【００５０】この装置においては、電気炉１０には波誘
導コイル１６が設けられている。このため、誘導攪拌に
よる湯面の盛上り、溶融塩３０と溶融アルミニウム３２
の界面の更新、及び物質移動促進効果により、溶融アル
ミニウムによる重金属塩化物の還元が促進されるので、
重金属の除去時間が大幅に短縮される。さらに、誘導攪
拌による溶融アルミニウム浴の流動により、溶融塩と溶
融アルミニウムの界面で生成した重金属の微粒子は、炉
の中央部から炉壁側へ移動し、次いで炉底部へ集められ
る。このため、炉底部に重金属の溶融塊が形成されるの
で、溶融塩と溶融アルミニウムの分離、及び溶融アルミ
ニウムと重金属の分離を非常に容易かつ効率的に行なう
ことができる。

【００５１】なお、図２の装置においては、炉内の溶融
物を攪拌する手段として、誘導コイル１６が設けられて
いるが、本発明においては、溶融物を攪拌する手段が電
磁誘導攪拌に限定されるものではなく、不活性ガス或い
は還元性ガス等の吹き込みによるパブリング、攪拌翼な
どによる機械攪拌等であってもよい。

【００５２】図２の構成による装置を使用して重金属を
含む溶融塩を処理する場合、缶アルミ等のアルミニウム
源を電気炉１０へ装入し、誘導コイル或いは予熱溶解用
バーナーにより加熱して溶融させる。次いで、表面にス
カム等の不純物が浮いていた場合には、それを除去した
後、その上に溶融塩又は飛灰を装入する。飛灰を装入し
た場合、飛灰は誘導攪拌による作用により、速やかに溶
融して溶融塩となる。そして、誘導攪拌による作用によ
って、溶融アルミニウムと溶融塩の接触が効率よく行わ
れ、重金属塩化物とアルミニウムの反応が迅速に進行す
る。

【００５３】図３は、本発明で使用する装置のさらに他
の例を示す概略の縦断面図である。図３において、図２
と同じ部分については、同一の符号を付し説明を省略す
る。この装置においては、炉底部にガス吹き込みノズル
１７が設けられている。このガス吹き込みノズル１７か
ら、水素ガス或いは炭化水素系化合物を含むガスが吹き
込まれる。水素等の還元性ガスを吹き込んだ場合には、
溶融アルミニウムの劣化が防止され、還元剤としての活
性が維持されると共に、アルミニウムの原単位が低減さ
れる。

【００５４】

【実施例１】図１と同様の構成による試験装置を使用
し、ごみ焼却残渣を溶融処理した際に生成した溶融塩か
ら重金属を除去する処理を行った。試験装置は１００ｋ
ｇ／ｄａｙの処理能力を有するものを使用し、処理した
溶融塩は表１に示す量の重金属を含有するものであっ
た。

【００５５】

【表１】

【００５６】上記の溶融塩を試験装置の電気炉へ装入
し、これを８５０℃に加熱した。又、缶アルミをアルミ
ニウム溶解槽へ装入して溶融させた。そして、この溶融
アルミニウムを溶融塩上へ滴下し、溶融塩中の重金属塩
化物を還元させた。還元処理後、生成した重金属を沈降
させてから採取した溶融塩の重金属濃度は表2に示す。
なお、この表に記載されている溶融塩中の重金属濃度は
埋め立て基準値に十分に適合する値である。

【００５７】

【表２】

【００５８】

【実施例２】図２と同様の構成による試験装置を使用
し、ごみ焼却残渣を溶融処理した際に生成した溶融塩か
ら重金属を除去する処理を行った。試験装置は１００ｋ
ｇ／ｄａｙの処理能力を有するものを使用し、処理温度
は８５０℃にした。処理した溶融塩は表１に示す量の重
金属を含有するものであった。

【００５９】あらかじめ、缶アルミを電気炉へ装入し、
誘導加熱により溶解して炉内に溶融アルミニウム浴を調
製した。そして、その表面に生成したスカムを除去した
後、その溶融アルミニウム浴の上に溶融塩を装入して溶
融アルミニウムと接触させた。炉内における溶融塩とア
ルミニウムの重量比が、溶融塩１トン当たりアルミニウ
ム２００ｋｇ〜２トン程度の割合になるようにした。

【００６０】消費されるアルミニウムは上記アルミニウ
ム装入量の１／５以下であるが、炉内に大量の溶融アル
ミニウムの保持により処理末期まで操業状況・反応効率
を維持することができた。適当なタイミングで消費され
たアルミニウム相当分を固体アルミニウムとして装入し
てこの量バランスを保つようにした。

【００６１】又、誘導攪拌を継続して行い、溶融塩中の
重金属塩化物を還元させる反応を促進させた。そして、
溶融塩中の重金属濃度が実施例１の場合と同じ程度にな
るまで、処理を継続した。このときの処理時間は実施例
１の場合の約１／３に短縮された。この所用処理時間の
短縮は、溶融アルミニウム浴の攪拌による効果の出現で
あるものと考えられる。還元処理後、生成した重金属を
沈降させてから採取した溶融塩の重金属濃度は表2に示
す。

【００６２】

【実施例３】図３と同様の構成による試験装置を使用
し、ごみ焼却残渣を溶融処理した際に生成した溶融塩か
ら重金属を除去する処理を行った。試験装置は１００ｋ
ｇ／ｄａｙの処理能力を有するものを使用し、処理温度
は８５０℃にした。処理した溶融塩は表１に示す量の重
金属を含有するものであった。炉内における溶融塩とア
ルミニウムの重量比が、溶融塩１トン当たりアルミニウ
ム１トン程度の３８ｋｇの割合になるようにした。

【００６３】この試験においては、ガス吹き込みノズル
から水素ガスを吹き込みながら、溶融アルミニウム浴の
攪拌を行い、溶融塩中の重金属濃度が実施例１の場合と
同じ程度になるまで、処理を継続した。このときの処理
時間は実施例１の場合の約１／５に短縮された。この所
用処理時間の短縮は、水素ガスの吹き込みによって、溶
融アルミニウムの活性が常に維持され、重金属塩化物と
アルミニウムの反応が速やかに行われたものと考えられ
る。還元処理後、生成した重金属を沈降させてから採取
した溶融塩の重金属濃度は表2に示す。

【００６４】

【比較例】表１に示す量の重金属を含有する溶融塩を８
５０℃に保持し、その中に、溶融塩１トン当たり５００
ｋｇの割合で缶アルミをそのままの状態で装入し、重金
属を除去する処理を行った。この処理は溶融塩中の重金
属濃度が実施例１の場合と同じ程度になるまで継続し
た。還元処理後の溶融塩中の重金属濃度は表2に示す。

【００６５】このときの処理時間は実施例１の場合の
２．５倍であった。又、アルミニウムの原単位は実施例
１の場合の１０倍であった。

【００６６】上記実施例と比較例の結果を比較すれば明
らかなように、本発明の方法によって溶融塩を処理すれ
ば、還元剤であるアルミニウムの供給量が大幅に節減さ
れる上に、処理時間が著しく短縮されるので、溶融塩中
から重金属を極めて高い効率で分離し回収することがで
きる。

【００６７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、都
市ごみや下水汚泥等の廃棄物を焼却処理した際に、焼却
炉から飛散して集塵機で捕集された焼却飛灰、この焼却
飛灰等の焼却残渣を溶融処理した際に生成した溶融塩、
その溶融時に発生した溶融飛灰等の廃棄物焼却施設から
の排出物から、Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃｄ，Ｃｒ等の重金
属類を、簡単な設備で容易に分離し回収することができ
る。

【００６８】又、重金属類を除去する際に使用する還元
剤の供給量が大幅に節減される上に、処理時間が著しく
短縮されるので、溶融塩中から重金属を極めて高い効率
で分離し回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明で使用する装置の一例を示す概略の縦断
面図である。

【図２】本発明で使用する装置の他の例を示す概略の縦
断面図である。

【図３】本発明で使用する装置のさらに他の例を示す概
略の縦断面図である。

【符号の説明】

１０電気炉１１蓋１２溶融アルミニウムの供給口１３ガス排出口１４重金属排出口１５溶融塩又は飛灰の装入口１６誘導コイル１７ガス吹き込みノズル２０アルミニウムの溶解槽２１凝縮装置３０溶融塩３１溶融状態の重金属３２溶融アルミニウム３３スカム

───────────────────────────────────────────────────── 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 7/02 Ｃ２２Ｂ 9/02 7/04 9/05 9/02 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｌ // Ｃ２２Ｂ 9/05 ＺＡＢ３０３Ｚ３０４Ｇ３０４Ｚ (72)発明者中原啓介東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者品川拓也東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者山本浩東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4D004 AA16 AA37 AB03 AC04 BA05 CA29 CA37 CB04 CB33 CC01 CC11 CC15 DA06 4K001 BA12 BA14 CA02 DA05 DA06 DA07 DA08 EA03 HA02 HA03 HA06 HA07 HA09 HA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物焼却炉から排出された飛灰、廃棄
物焼却残渣を溶融処理した際に生成した溶融塩、溶融飛
灰等のごみ焼却施設の排出物から重金属を分離し回収す
る方法において、溶融塩が溶融状態に保持可能な炉内
で、前記廃棄物焼却施設の排出物と溶融状態の還元剤を
接触させ、前記廃棄物焼却施設の排出物に含まれている
重金属塩化物を還元し、生成した重金属を溶融塩から分
離して回収することを特徴とする廃棄物焼却施設の排出
物から重金属を回収する方法。
【請求項２】溶融状態の還元剤を溶融浴として保持
し、この溶融浴を、電磁誘導攪拌、ガスパブリング、機
械攪拌の中から選択される攪拌操作のうち少なくとも１
種以上の攪拌操作によって攪拌しながら、その溶融浴に
ごみ焼却施設の排出物を装入して接触させる、請求項１
の方法。
【請求項３】還元剤の溶融浴中に還元性ガスを吹き込
み、還元剤の劣化を防止する、請求項２の方法。
【請求項４】還元剤の溶融浴中に吹き込む還元性流体
が水素又は炭化水素系化合物を含有する流体である、請
求項３の方法。
【請求項５】ごみ焼却施設の排出物が溶融塩である場
合、溶融状態の還元剤をスプレー又は小滴状態にして溶
融塩浴に装入し接触させる、請求項１の方法。
【請求項６】還元剤が重金属よりも卑なる金属を主成
分とするとするものであることを特徴とする請求項１〜
請求項５の何れかに記載の溶融塩の処理方法。
【請求項７】還元剤が、Ｃａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｎａ，
Ｋ，Ｔｉ，Ｚｒよりなる金属群のうち少なくとも１種の
金属を還元性成分として含有するものであることを特徴
とする請求項６の何れかに記載の溶融塩の処理方法。
【請求項８】ごみ焼却施設の排出物と還元剤を接触さ
せて前記排出物中に含まれている重金属塩化物を還元す
る温度が７００℃〜１０００℃の範囲内である、請求項
１〜請求項７の方法。
【請求項９】生成した重金属の回収手段が重力分離法
である、請求項１〜請求項８の方法。
【請求項１０】生成した重金属の回収手段が遠心分離
法である、請求項１〜請求項８の方法。
【請求項１１】生成した重金属の回収手段が濾過分離
法である、請求項１〜請求項８の方法。
【請求項１２】廃棄物焼却炉から排出された飛灰、廃
棄物焼却残渣を溶融処理した際に生成した溶融塩、溶融
飛灰等の廃棄物焼却施設の排出物から重金属を分離し回
収する方法において、溶融塩が溶融状態に保持可能な炉
内で、前記廃棄物焼却施設の排出物と還元剤として重金
属よりも卑なる金属を含有する溶融物を接触させ、前記
廃棄物焼却施設の排出物に含まれている重金属ハロゲン
化物と反応させて重金属と前記卑なる金属のハロゲン化
物を生成させ、生成した重金属を溶融塩から分離して回
収し、気化した前記卑なる金属のハロゲン化物を凝縮さ
せて回収することを特徴とする廃棄物焼却施設の排出物
から重金属を回収する方法。