JP2002177736A - 金属回収炉におけるダイオキシン類の生成防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイオキシン類の生成防止効果及び生成した
ダイオキシン類の除去効果に優れ、しかも貯留時の安全
性も高いダイオキシン類の生成防止剤を用いて、金属回
収炉におけるダイオキシン類の生成を効果的に防止す
る。 【解決手段】 金属回収炉の排ガスに炭酸水素ナトリウ
ムなどの炭酸アルカリと活性炭とを添加して、金属回収
炉におけるダイオキシン類の生成を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製鋼用電気炉、亜
鉛回収炉、アルミニウム合金製造炉及び鉄鋼焼結炉（以
下、これらを総称して「金属回収炉」という。）におけ
るダイオキシン類の生成を効果的に防止する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】金属回収炉においては、燃焼中に、クロ
ロフェノール、クロロベンゼン等の塩素化芳香族化合物
や塩素化アルキル化合物等のダイオキシン前駆体が発生
する。これらのダイオキシン前駆体は、飛灰が共存する
とその触媒作用でダイオキシン（ポリ塩化ジベンゾダイ
オキシン及びポリ塩化ジベンゾフラン）となり、煤塵や
排ガス中に存在するようになる（本発明ではダイオキシ
ンとダイオキシン前駆体とをあわせて「ダイオキシン
類」と称す。）。

【０００３】ゴミ焼却の焼却炉においても上記と同様の
経緯によりダイオキシン類が生成するが、金属回収炉に
おいては 原料（製鋼ダストなど）中に既に多量のダイオキシ
ン類が含有されている。 塩化水素濃度が高い。 触媒となる金属が多量に存在する。 等の理由により、生成するダイオキシン類の量はゴミ焼
却炉に比べて非常に多い。

【０００４】このようなダイオキシン類の発生が問題と
なっている施設では、ガス処理設備をダイオキシン類の
発生しにくい構造、即ち排ガスがダイオキシン生成温度
域にある時間をできるだけ短くするような構造へ改造す
ることや、後段に触媒分解塔や、吸着塔などのダイオキ
シン類除去設備を増設することが主として提案されてい
るが、いずれも多大な改造費が必要であるため、実用化
は困難である。そこで、簡便にコストをかけずにダイオ
キシン類を処理する方法として、焼却炉においては、次
のような薬剤処理法が提案されている。

【０００５】焼却炉の排ガス排出路における９００〜３
００℃の温度域で炭酸水素ナトリウム等のアルカリ性化
合物を供給してダイオキシンの発生を抑制する方法（特
開平３−２２４６１８号公報）や活性炭を供給する方
法。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ダイオキシン類の処理
においては、ダイオキシン類を発生させないことと、発
生したダイオキシン類を除去することの両方が求められ
ており、従来のように、アルカリ化合物又は活性炭のみ
を用いる方法では、十分な効果が得られない場合があっ
た。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決し、金属
回収炉におけるダイオキシン類の生成を効果的に防止す
る方法を提供することを目的とする。本発明はまた、ダ
イオキシン類の生成防止効果及び生成したダイオキシン
類の除去効果に優れ、しかも貯留時の安全性も高いダイ
オキシン類の生成防止剤を用いた金属回収炉におけるダ
イオキシン類の生成を効果的に防止する方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の金属回収炉にお
けるダイオキシン類の生成防止方法は、金属回収炉の排
ガスに、ナトリウム、カリウム、カルシウム及びマグネ
シウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の炭酸
塩及び／又は炭酸水素塩（以下、これらを「炭酸アルカ
リ」と称す場合がある。）と、活性炭とを添加すること
を特徴とする。

【０００９】本発明では、アルカリ化合物の中でも、ダ
イオキシン類の発生抑制効果の高い炭酸水素ナトリウム
（重炭酸ソーダ，重曹（ＮａＨＣＯ_３））、天然ソーダ
（セスキ炭酸ナトリウム、ナトリウムセスキカーボネー
ト、トロナ灰（Ｎａ_２ＣＯ_３・ＮａＨＣＯ_３・２Ｈ
_２Ｏ））、炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ（Ｎａ_２Ｃ
Ｏ_３））、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ_３）、炭酸カリ
ウム（Ｋ_２ＣＯ_３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、
炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）を用いるため、著しく
良好なダイオキシン類発生抑制効果を得ることができ
る。

【００１０】なお、炭酸水素ナトリウム等の炭酸アルカ
リを予め活性炭と混合しておくことにより、貯留時の活
性炭の発火温度を上昇させる、即ち、低温での発火を防
止することができ、安全性を高めることができる。即
ち、活性炭は蓄熱性が高く、その量が多くなるほど蓄熱
性が増して、発火温度が低下する。しかし、炭酸水素ナ
トリウム等の炭酸アルカリのように蓄熱性の低い物質と
混合することによって、その発火温度を上げることがで
き、貯留時の安全性を高めることができる。

【００１１】また、このように予め炭酸水素ナトリウム
等の炭酸アルカリと活性炭とを混合して一剤化した生成
防止剤であれば、排ガスへの添加も容易に行うことがで
き、また、最適添加量等の制御も容易である。

【００１２】なお、活性炭はダイオキシン類の吸着能力
が高いものであるが、それ自身ダイオキシン類生成の触
媒として作用する恐れがあるため、これを防止するため
に、活性炭にアルカリを添着して用いるのが好ましい。
ただし、活性炭にアルカリを添着すると貯留時の発火温
度を低下させることとなるため、アルカリを添着する場
合、その添着量を十分に制御する必要がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１４】まず、本発明において、金属回収炉の排ガ
スに添加する炭酸アルカリと活性炭について説明する。

【００１５】活性炭としては粉末活性炭、粒状活性炭の
いずれでもよいが、平均粒径が５０μｍ以下、例えば平
均粒径が１０〜３０μｍ程度の粉末活性炭が好ましい。
炭酸水素ナトリウム等の炭酸アルカリは無水物、含水塩
のいずれでもよい。炭酸アルカリとしては前述の炭酸水
素ナトリウム等の１種を単独で用いても良く、２種以上
を併用しても良い。

【００１６】炭酸水素ナトリウム等の炭酸アルカリと活
性炭との添加割合は、過度に炭酸アルカリが多くて活性
炭が少なくても、また、過度に活性炭が多くて炭酸アル
カリが少なくても両者を併用することによる効果が得ら
れず、また、特に、炭酸アルカリが少ないと、一剤化し
た生成防止剤において炭酸アルカリを予め混合すること
による発火温度の上昇効果が十分に得られないことか
ら、炭酸アルカリと活性炭との合計に対して活性炭が４
０重量%以下、炭酸アルカリが無水物に換算して６０重
量％以上、特に、活性炭が２０〜４０重量％で炭酸アル
カリが６０〜８０重量％となるようにするのが好まし
い。

【００１７】炭酸アルカリと活性炭とを一剤化した生成
防止剤として用いる場合、これらは十分に均一に混合す
ることが望ましい。この均一分散混合性及び排ガスとの
接触効率並びに取り扱い性の面から、炭酸アルカリは平
均粒径５〜１５μ程度であることが好ましい。

【００１８】なお、活性炭は、前述の如く、ダイオキシ
ン類生成の触媒作用を抑制するために、アルカリを添着
して用いても良い。

【００１９】この場合、アルカリとしては、アミン化合
物、アンモニア、アンモニウム塩、アルカリ金属化合物
等の１種又は２種以上を用いることができる。このう
ち、アミン化合物としては、トリメチルアミン等のアル
キルアミン、トリエタノールアミン、モノエタノールア
ミン等のアルカノールアミンなどのほか、これらのアミ
ン化合物の塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩等のアミン塩が挙げ
られる。アンモニウム塩としては、重炭酸アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等が
挙げられる。アルカリ金属化合物としては、ケイ酸ナト
リウム、ケイ酸カリウム等のアルカリ金属のケイ酸塩、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水
酸化物、炭酸塩等が挙げられる。

【００２０】アルカリを添着するには、例えば活性炭を
アルカリ水溶液に浸し攪拌しながら水を蒸発乾燥する方
法、活性炭を攪拌しながら濃アルカリ水溶液を噴霧、混
合する方法などを採用することができる。

【００２１】なお、アルカリの添着はダイオキシン類の
生成抑制作用の面からは好ましいが、一剤化した生成防
止剤としての貯留時の発火温度を低下させる点からは、
好ましくない。従って、アルカリの添着量は、生成防止
剤に要求される特性に応じて適宜決定され、混合により
発火温度を上昇できるので、アルカリの添着量を増やす
ことが可能であるが、好ましくは活性炭に対して３０重
量％以下、特に好ましくは０．５〜１０重量％程度であ
る。

【００２２】本発明の方法により、金属回収炉の排ガス
の処理を行う場合、その添加箇所は排ガスの冷却工程の
何れの箇所でも良いが、好ましくは、集塵機手前の１５
０〜４００℃の温度領域の部分に添加するのが望まし
い。

【００２３】即ち、排ガスの冷却工程におけるダイオキ
シン類の合成は、温度約２００〜４００℃の領域で行わ
れるとされているが、実際の施設においては、集塵機内
部での合成が主であり、金属回収炉から排出された高温
度の状態から冷却されて集塵機に流入するまでの間は滞
留時間が短いため、合成量は非常に少ないことが判明し
た。従って、冷却された４００℃以下の条件で炭酸アル
カリと活性炭とを注入すれば、炭酸水素ナトリウム等の
炭酸アルカリにより大部分のダイオキシン類の合成を防
止することができる。また、同時に活性炭により、既に
金属回収炉で生成した少量のダイオキシン類を吸着し、
これを集塵機で分離することにより、効率的にダイオキ
シン類の除去を行える。

【００２４】また、排ガスに対する炭酸アルカリと活性
炭との好適な添加率は、炭酸アルカリと活性炭の合計で
１００〜１０００ｍｇ／Ｎｍ^３、特に炭酸水素ナトリウ
ム等の炭酸アルカリが１００ｍｇ／Ｎｍ^３以上、活性炭
が５０〜３００ｍｇ／Ｎｍ^３となるような量である。炭
酸水素ナトリウム等の炭酸アルカリは排ガス中の酸性ガ
ス濃度に応じて適宜増加させても良い。

【００２５】本発明方法は、金属回収炉（製鋼用電気
炉、亜鉛回収施設、アルミニウム合金製造施設、鉄鋼業
焼結施設）の各種排ガスに適用することができ、炉の種
類や型式、集塵方法に関わりなく、各種の金属回収炉か
らの排ガスの処理に適用可能である。

【００２６】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明の効
果を示す。

【００２７】図１に示すようなロータリーキルン１、ガ
ス冷却設備２、バグフィルタ３、及び煙突４からなる亜
鉛回収炉において、１７０℃で運転するバグフィルタ３
の入口の煙道に、炭酸水素ナトリウムと粉末活性炭とを
２：１の重量比率で混合したものを排ガスに対して４５
０ｍｇ／Ｎｍ^３の割合で添加した。この添加量は排ガス
に対して、炭酸水素ナトリウムとして３００ｍｇ／Ｎｍ
^３、粉末活性炭として１５０ｍｇ／Ｎｍ^３の添加率とな
る。３日間連続して注入し、バグフィルタ３の入り口
（薬剤添加前）及び出口の排ガス中のダイオキシン類濃
度を測定し、結果を表１に示した。また、この炭酸水素
ナトリウムと活性炭との混合薬剤の発火点をオーブン内
で加熱しながら温度変化を検出することにより測定し、
結果を表１に併記した。なお、炭酸水素ナトリウムは平
均粒径１０μ程度のものを用い、粉末活性炭としては平
均粒径２０μ程度のものを用いた。

【００２８】実施例２ 活性炭として、水酸化ナトリウムを活性炭に対して水溶
液を噴霧、混合することにより１重量％添着したものを
用いたこと以外は実施例１と同様にして排ガス処理を行
うと共に、この炭酸水素ナトリウムとアルカリ添着活性
炭との混合薬剤の発火点を測定し、結果を表１に示し
た。

【００２９】比較例１ 薬剤として活性炭のみを用いたこと以外は実施例１と同
様にして排ガス処理を行うと共に、この活性炭の発火点
を測定し、結果を表１に示した。

【００３０】比較例２ 薬剤として炭酸水素ナトリウムのみを用いたこと以外は
実施例１と同様にして排ガス処理を行い結果を表１に示
した。

【００３１】比較例３ 薬剤を添加しなかった場合のバグフィルタ入口と出口の
排ガス中のダイオキシン類濃度を測定し、結果を表１に
示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１より、次のことが明らかである。

【００３４】薬剤を添加していない比較例３では、バグ
フィルタにおいて媒塵が除去されているにもかかわら
ず、バグフィルタ入口の排ガス中にガスとして存在して
いたダイオキシン類及びバグフィルタ内で合成されたダ
イオキシン類により低減率は非常に低い。

【００３５】活性炭のみを添加した比較例１では、活性
炭によりバグフィルタ入口ガス中のダイオキシン類が吸
着され、バグフィルタで除去されているにもかかわら
ず、バグフィルタ内でダイオキシン類が合成されている
ため低減率は低い。

【００３６】また、この活性炭は発火温度が低く、貯留
時に注意を要することがわかる。

【００３７】炭酸水素ナトリウムのみを添加した比較例
２では、バグフィルタ内でのダイオキシン類の合成が防
止されているため出口ガス濃度は入口ガス濃度に比べて
高くはないが、既に合成されているダイオキシン類の除
去効果がないため出口ガス濃度が高い。

【００３８】これに対して、炭酸水素ナトリウムと活性
炭とを用いた実施例１，２では、既に合成されたダイオ
キシン類の吸着除去も、バグフィルタ内でのダイオキシ
ン類の合成の防止も効果的に行われるため、入口ガス濃
度に比べて出口ガス濃度が著しく低く、低減率９０〜９
５％となっている。特に、活性炭にアルカリを添着した
実施例２では、このダイオキシン類低減効果が高い。

【００３９】しかも、炭酸水素ナトリウムと活性炭とを
予め混合することで、発火温度を下げ、貯留時の安全性
を高めることができることがわかる。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、金
属回収炉からのダイオキシン類の生成を有効に防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び比較例で用いた亜鉛回収炉の構成を
示す系統図である。

【符号の説明】 １ ロータリーキルン ２ ガス冷却設備 ３ バグフィルタ ４ 煙突

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤吉 直明 東京都新宿区西新宿三丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D002 AA21 AC10 BA03 BA04 BA14 BA20 CA01 CA11 DA02 DA03 DA05 DA06 DA16 DA41 EA02 4K056 AA02 AA05 AA11 CA01 DB04 DB07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属回収炉の排ガスに、ナトリウム、カ
   リウム、カルシウム及びマグネシウムよりなる群から選
   ばれる１種又は２種以上の炭酸塩及び／又は炭酸水素塩
   と、活性炭とを添加することを特徴とする金属回収炉に
   おけるダイオキシン類の生成防止方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、該活性炭はアルカリ
   を添着したものであることを特徴とする金属回収炉にお
   けるダイオキシン類の生成防止方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記炭酸塩及
   び／又は炭酸水素塩と活性炭とを予め混合した混合物と
   して添加することを特徴とする金属回収炉におけるダイ
   オキシン類の生成防止方法。