JP2008272529A

JP2008272529A - Treatment method of asbestos waste by microwave

Info

Publication number: JP2008272529A
Application number: JP2006161924A
Authority: JP
Inventors: Motoyasu Sato; 元泰佐藤; Masahiro Kudo; 正浩工藤
Original assignee: NIKOO BUSSAN KK; National Institute of Natural Sciences
Current assignee: NIKOO BUSSAN KK; National Institute of Natural Sciences
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2008-11-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a treatment method of asbestos waste capable of subjecting dangerous asbestos waste to volume reduction treatment at a relatively low temperature without scattering it to the open air. <P>SOLUTION: Asbestos waste, a carbonaceous substance such as coke or the like having a microwave absorbing capacity, a metal oxide and an oxide type auxiliary such as CaO or the like are housed in a refractory container 2 having microwave transmittance and irradiated with the microwave within a hermetically closed oven 1. The metal oxide is reduced by heating the carbonaceous substance with the microwave and the asbestos waste is treated in the produced molten slag to be detoxified. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロ波を利用してアスベスト廃棄物を処理する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for treating asbestos waste using microwaves.

アスベストはこれまで建築物をはじめ多くの分野に広く使用されてきたが、最近になってその有害性が社会問題となり、建築物等からの除去や解体が進行している。アスベストは単体である場合も、他の材料と混合されている場合もあるが、何れの場合にも回収されたアスベスト廃棄物を処理して無害化する必要がある。 Asbestos has been widely used in many fields, including buildings, but recently, its harmfulness has become a social problem, and its removal and dismantling from buildings and the like is progressing. Asbestos may be a single substance or may be mixed with other materials, but in any case, it is necessary to treat the collected asbestos waste to render it harmless.

アスベストは繊維状珪酸塩好物であり、その太さが毛髪の数千分の一であるために空中に浮遊し易く、空気とともに体内に侵入して呼吸器官に障害を引き起こす。また自然環境中ではその結晶構造は半永久的に変化しないといわれている。このためアスベスト廃棄物を処理するためにはセメント等の内部に封入するか、炉内で高温溶融し繊維状の結晶構造を変化させる方法（特許文献１，２）が普通である。 Asbestos is a fibrous silicate favourite, and its thickness is several thousandths of that of the hair. It is said that the crystal structure does not change semipermanently in the natural environment. For this reason, in order to treat asbestos waste, a method (Patent Documents 1 and 2) in which the fiber crystal structure is changed by enclosing it in cement or the like or by melting at a high temperature in a furnace is common.

しかしセメント等の内部に封入する方法は、空中への飛散は防止し易いが二次廃棄物が増量されるという問題がある。一方、高温の炉内に投入して溶融する方法は減容効果には優れるが、排ガスとともにアスベストが空中に飛散しやすく、また１５００℃以上の高温を必要とするため炉材の損傷が早く、経済性の点で問題があった。
特開２００１−３１７７１３号公報特開２００３−１８１４１２号公報 However, the method of encapsulating in cement or the like has a problem that secondary waste is increased although it is easy to prevent scattering into the air. On the other hand, the method of melting by putting it in a high temperature furnace is excellent in volume reduction effect, but asbestos is likely to be scattered in the air together with the exhaust gas, and since the high temperature of 1500 ° C. or higher is required, the furnace material is damaged quickly, There was a problem in terms of economy.
JP 2001-317713 A JP 2003-181212 A

本発明は上記した従来の問題点を解決して、危険なアスベスト廃棄物を空中に飛散させることなく溶融して減容処理することができ、しかも処理温度が比較的低温であって経済性に優れたアスベスト廃棄物の処理方法を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can melt and reduce the volume of dangerous asbestos waste without being scattered in the air. Moreover, the processing temperature is relatively low and economical. It aims at providing the processing method of the outstanding asbestos waste.

上記の課題を解決するためになされた本発明は、マイクロ波透過性の耐火性容器の内部に、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン内でマイクロ波を照射し、炭素系物質を発熱させることにより金属系酸化物を加熱還元すると同時に、アスベスト廃棄物を処理して無害化することを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides an asbestos waste, a carbon-based material having a microwave absorption capacity, a metal-based oxide, and an oxide inside a microwave-permeable refractory container. It is characterized in that asbestos waste is treated and detoxified at the same time that metal oxides are heated and reduced by irradiating microwaves in a closed oven with heat generated from a system auxiliary agent and heating up carbonaceous materials. To do.

なお耐火性容器として、外周がセラミックファイバーにより断熱された密閉可能なセラミック容器を使用することが好ましく、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質として、コークスを使用することが好ましい。また金属系酸化物の還元生成物を酸化物系助剤とともに溶融スラグとし、アスベスト廃棄物との接触効率を高めることが好ましい。 As the refractory container, it is preferable to use a sealable ceramic container whose outer periphery is thermally insulated by ceramic fibers, and it is preferable to use coke as the carbon-based material having microwave absorption ability. In addition, it is preferable that the reduction product of the metal-based oxide is made into molten slag together with the oxide-based auxiliary agent to increase the contact efficiency with the asbestos waste.

本発明のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法によれば、マイクロ波透過性の耐火性容器の内部にアスベスト廃棄物とマイクロ波吸収能を有する炭素系物質とを収納して密閉オーブン内でマイクロ波を照射し、炭素系物質を発熱させて加熱するので、危険なアスベストが周囲に飛散するおそれがない。しかもバーナー加熱方式とは異なり大量の排ガスが発生することもない。 According to the method for treating asbestos waste using microwaves according to the present invention, asbestos waste and a carbon-based material having a microwave absorption capacity are housed in a microwave permeable refractory container, and the asbestos waste is treated in a sealed oven. Irradiates waves and heats the carbon-based material, so there is no risk of dangerous asbestos scattering around. Moreover, unlike the burner heating method, a large amount of exhaust gas is not generated.

また本発明によれば、金属系酸化物と炭素系物質とＣａＯ系の酸化物系助剤も同時に耐火性容器の内部に収納してあり、炭素系物質は金属系酸化物の還元剤として作用するので、金属系酸化物は還元されて溶融金属として回収することができる。このためトータル的なランニングコストを引下げることができる。しかも、金属系酸化物の還元生成物は酸化物系助剤とともに高温の溶融スラグを生成し、アスベスト廃棄物との接触効率を高める。このため、処理温度を１３００℃程度としても十分にアスベストの無害化が可能であり、耐火性容器の損傷も少なく、経済的である。 Further, according to the present invention, the metal-based oxide, the carbon-based material, and the CaO-based oxide-based auxiliary agent are simultaneously housed in the refractory container, and the carbon-based material acts as a reducing agent for the metal-based oxide. Therefore, the metal-based oxide can be reduced and recovered as a molten metal. For this reason, the total running cost can be reduced. Moreover, the reduction product of the metal-based oxide generates high-temperature molten slag together with the oxide-based auxiliary agent, and increases the contact efficiency with the asbestos waste. Therefore, even if the treatment temperature is about 1300 ° C., asbestos can be sufficiently rendered harmless, and the fireproof container is less damaged and economical.

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１において１は密閉オーブン、２はその内部に設置されたマイクロ波透過性の耐火性容器である。耐火性容器２としては、外周がセラミックファイバー３により断熱された密閉可能なセラミック容器が適している。耐火性容器２及びセラミックファイバー３の材質としてはアルミナ−シリカ系セラミックやジルコニア系セラミックが好ましく、炭化珪素系はマイクロ波を吸収するので、部分的な使用に留める方が良い。密閉オーブン１の外部には公知のマイクロ波発振装置４が設置されており２.４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管５を介して耐火性容器２に向けて発射する。マイクロ波はセラミックファイバー３及び耐火性容器２を貫通してその内部に到達する。 Preferred embodiments of the present invention are shown below.
In FIG. 1, 1 is a closed oven, and 2 is a microwave permeable refractory container installed therein. As the refractory container 2, a hermetic ceramic container whose outer periphery is thermally insulated by a ceramic fiber 3 is suitable. As the material of the refractory container 2 and the ceramic fiber 3, alumina-silica ceramic or zirconia ceramic is preferable, and silicon carbide absorbs microwaves, so it is better to keep it partially used. A known microwave oscillating device 4 is installed outside the closed oven 1, and a 2.45 GHz microwave is emitted toward the refractory container 2 through the waveguide 5. The microwave passes through the ceramic fiber 3 and the refractory container 2 and reaches the inside thereof.

耐火性容器２の内部には、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納する。前述したように、アスベスト廃棄物はアスベスト単体であっても、他の建築材料等と混合されたものであってもよい。マイクロ波吸収能を有する炭素系物質としては、コークスを使用することが好ましいがカーボン粉末やＳｉＣを使用することもできる。これらの炭素系物質はマイクロ波を吸収して発熱するとともに、還元剤としても機能する。 Inside the refractory container 2, asbestos waste, a carbon-based material having a microwave absorption capacity, a metal-based oxide, and an oxide-based auxiliary are stored. As described above, asbestos waste may be asbestos alone or mixed with other building materials. As the carbon-based substance having microwave absorption ability, it is preferable to use coke, but carbon powder and SiC can also be used. These carbon-based materials absorb microwaves and generate heat, and also function as a reducing agent.

本発明では耐火性容器２の内部に、金属系酸化物と酸化物系助剤とを同時に収納する。金属系酸化物として代表的なものは金属工場や製鋼工場などから排出される金属汚泥やダスト類であり、特に比較的高価なＮｉ，Ｃｒのような金属を含有する金属系酸化物は、回収された金属を販売することにより処理コストを引き下げる上で有利である。酸化物系助剤として代表的なものはＣａＯである。 In the present invention, the metal-based oxide and the oxide-based auxiliary are simultaneously stored in the refractory container 2. Typical examples of metal oxides are metal sludge and dust discharged from metal factories and steelmaking factories. Particularly, metal oxides containing relatively expensive metals such as Ni and Cr are recovered. It is advantageous to reduce the processing cost by selling the used metal. A typical oxide auxiliary agent is CaO.

これらの混合比率は特に限定されるものではないが、質量比でコークスが約４割、金属系酸化物と酸化物系助剤とが合計量で約４〜５割、アスベスト廃棄物が１〜２割程度とすることが好ましい。金属系酸化物の種類やアスベスト廃棄物の種類により、混合比率は適宜変化させることができる。 These mixing ratios are not particularly limited, but the mass ratio of coke is about 40%, the total amount of metal oxide and oxide auxiliary is about 40 to 50%, asbestos waste is 1 to About 20% is preferable. The mixing ratio can be appropriately changed depending on the type of metal oxide and the type of asbestos waste.

このように、耐火性容器２の内部にアスベスト廃棄物と、炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン１内にセットし、マイクロ波発振装置４からマイクロ波を照射すると、マイクロ波はセラミックファイバー３及び耐火性容器２を貫通して炭素系物質に吸収され、炭素系物質を発熱させる。その結果、炭素系物質は金属系酸化物から酸素を奪って還元するとともに、それ自体は酸化されて酸化熱を生じる。 As described above, the asbestos waste, the carbon-based material, the metal-based oxide, and the oxide-based auxiliary agent are stored in the inside of the refractory container 2 and set in the sealed oven 1. When the microwave is irradiated, the microwave passes through the ceramic fiber 3 and the refractory container 2 and is absorbed by the carbon-based material, and the carbon-based material generates heat. As a result, the carbon-based material takes oxygen from the metal-based oxide and reduces it, and is itself oxidized to generate heat of oxidation.

金属系酸化物は還元されて耐火性容器２の底部に溶融金属として流下する一方、還元生成物は酸化物系助剤とともに溶融スラグを形成する。酸化物系助剤としてＣａＯを使用すればスラグの融点が降下し、耐火性容器２の内部を１３００℃程度に維持すれば溶融状態を維持する。なお、アスベストを含有する物質の主成分はＣａＯであることが多く、その場合にはＣａＯを別に添加する必要はない。 The metal oxide is reduced and flows down as molten metal to the bottom of the refractory container 2, while the reduction product forms molten slag together with the oxide auxiliary. If CaO is used as an oxide-based auxiliary, the melting point of the slag is lowered, and if the inside of the refractory container 2 is maintained at about 1300 ° C., the molten state is maintained. In addition, the main component of the substance containing asbestos is often CaO, and in that case, it is not necessary to add CaO separately.

アスベスト廃棄物はこの溶融スラグとの接触により溶融される。アスベストのうちクリソタイル（白石綿）の融点は１５２１℃であるが、本発明のように炭素系物質、金属系酸化物、酸化物系助剤とともにマイクロ波で加熱すると、１３００℃で完全に溶融させることができる。その理由は、溶融スラグが溶融補助剤として作用するためと考えられる。アスベスト廃棄物は溶融スラグ中に浸漬された状態となるので接触効率が高まり、１時間程度１３００℃に維持すれば完全に無害化される。 Asbestos waste is melted by contact with the molten slag. Among asbestos, the melting point of chrysotile (white asbestos) is 1521 ° C, but when it is heated by microwaves with a carbon-based material, metal-based oxide, and oxide-based auxiliary as in the present invention, it is completely melted at 1300 ° C. be able to. The reason is considered that molten slag acts as a melting aid. Since the asbestos waste is immersed in the molten slag, the contact efficiency is increased, and if it is maintained at 1300 ° C. for about 1 hour, it is completely rendered harmless.

なお、炭素系物質が酸化されることに伴い炭酸ガスが発生するが、バーナー加熱方式ではないため発生量は少量である。発生ガスは排出管６から系外に抜き出し、高温集塵器７を通して排出すればよい。仮に少量のアスベストが排ガス中に飛散していても、高温集塵器７により回収することができ危険性はない。 Carbon dioxide is generated as the carbon-based material is oxidized, but the amount generated is small because it is not a burner heating method. The generated gas may be extracted out of the system from the discharge pipe 6 and discharged through the high temperature dust collector 7. Even if a small amount of asbestos is scattered in the exhaust gas, it can be recovered by the high temperature dust collector 7 and there is no danger.

このように本発明によれば、危険なアスベスト廃棄物を密閉オーブン１内で溶融して減容処理することができ、空中に飛散させることがない。しかも処理温度をアスベスト単体処理の場合よりも下げることができ、耐火性容器２の損傷も防止できるうえ、同時に金属酸化物を還元して有用金属を回収することもできるので、経済的である。なお金属とアスベストとの比重は大きく異なるため、回収された金属中にアスベストが混入することはない。 As described above, according to the present invention, dangerous asbestos waste can be melted and reduced in the sealed oven 1 and is not scattered in the air. In addition, the treatment temperature can be lowered as compared with the case of treating asbestos alone, and damage to the refractory container 2 can be prevented. At the same time, the metal oxide can be reduced to recover useful metals, which is economical. In addition, since the specific gravity of a metal and asbestos differs greatly, asbestos does not mix in the collect | recovered metal.

アルミナ８５％、シリカ１５％のセラミックからなる耐火性容器に、建築物壁面から剥離したアスベスト廃棄物１００ｇと、コークス４００ｇと、金属酸洗ラインから回収された中和汚泥３５０ｇと、ＣａＯ１００ｇとを収納し、４.５ｋＷのマイクロ波発信装置を備えたオーブンを用いて２.４５ＧＨｚのマイクロ波を照射した。熱電対により内部温度を測定したところ、照射開始後５５分で１３００℃に達したので、マイクロ波発信装置の出力を１.５ｋＷに落として２０分間１３００℃を維持し、その後自然放冷した。 100g of asbestos waste exfoliated from the building wall, 400g of coke, 350g of neutralized sludge recovered from the metal pickling line, and 100g of CaO in a fireproof container made of 85% alumina and 15% silica. Then, 2.45 GHz microwaves were irradiated using an oven equipped with a 4.5 kW microwave transmitter. When the internal temperature was measured with a thermocouple, it reached 1300 ° C. 55 minutes after the start of irradiation. Therefore, the output of the microwave transmission device was reduced to 1.5 kW, maintained at 1300 ° C. for 20 minutes, and then allowed to cool naturally.

耐火性容器の底部から約１２０ｇの金属鉄が回収された。また残渣は全部で３５０ｇであった。残渣中からアスベスト廃棄物の痕跡を回収し、Ｘ線回折パターンを測定したところ、図３に示すとおりであった。一方、処理前のアスベストのＸ線回折パターンは図２の通りであり、本発明の処理によりアスベストが消滅したことが確認できた。 About 120 g of metallic iron was recovered from the bottom of the refractory container. The residue was 350 g in total. The traces of asbestos waste were collected from the residue and the X-ray diffraction pattern was measured. As a result, it was as shown in FIG. On the other hand, the X-ray diffraction pattern of asbestos before the treatment is as shown in FIG.

また、最高保持温度を１２００℃として同様の実験を行い、残渣のＸ線回折パターンを測定したところ、図４に示すとおりであった。図２に示される処理前のアスベストのＸ線回折パターンと対比すると、１２００℃でもアスベストが消滅したことが確認できる。 Further, the same experiment was carried out at a maximum holding temperature of 1200 ° C., and the X-ray diffraction pattern of the residue was measured. As a result, it was as shown in FIG. Comparing with the X-ray diffraction pattern of asbestos before treatment shown in FIG. 2, it can be confirmed that asbestos disappeared even at 1200 ° C.

なお、これらの図２、３、４における測定条件は次の通りである。
・Ｘ線発生装置：3ｋＷ
・線源：1.54056Ａ（Ｃｕ）
・モノクロメータ：使用
・管電圧：40.0ｋＷ
・管電流：30.0ｍＡ
・サンプリング幅：0.0100deg
・走査速度：3.0000deg/min
・発散スリット：0.50deg
・散乱スリット：0.50deg
・受光スリット：0.15deg The measurement conditions in FIGS. 2, 3 and 4 are as follows.
・ X-ray generator: 3kW
-Radiation source: 1.54056A (Cu)
-Monochromator: Use-Tube voltage: 40.0kW
・ Tube current: 30.0mA
・ Sampling width: 0.0100deg
・ Scanning speed: 3.0000deg / min
・ Divergent slit: 0.50deg
・ Scatter slit: 0.50deg
・ Reception slit: 0.15deg

本発明の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows embodiment of this invention. 処理前のアスベストのＸ線回折パターンである。It is an X-ray diffraction pattern of asbestos before a process. １３００℃で処理後のアスベストのＸ線回折パターンである。It is an X-ray-diffraction pattern of asbestos after a process at 1300 degreeC. １２００℃で処理後のアスベストのＸ線回折パターンである。It is an X-ray-diffraction pattern of asbestos after a process at 1200 degreeC.

符号の説明Explanation of symbols

１密閉オーブン
２耐火性容器
３セラミックファイバー
４マイクロ波発振装置
５導波管
６排出管
７高温集塵器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sealing oven 2 Refractory container 3 Ceramic fiber 4 Microwave oscillator 5 Waveguide 6 Discharge pipe 7 High temperature dust collector

Claims

マイクロ波透過性の耐火性容器の内部に、アスベスト廃棄物と、マイクロ波吸収能を有する炭素系物質と、金属系酸化物と、酸化物系助剤とを収納して密閉オーブン内でマイクロ波を照射し、炭素系物質を発熱させることにより金属系酸化物を加熱還元すると同時に、アスベスト廃棄物を処理して無害化することを特徴とするマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。 Inside the microwave-resistant fireproof container, asbestos waste, carbon-based material with microwave absorption ability, metal-based oxide, and oxide-based auxiliary are stored and microwaved in a closed oven. Asbestos waste treatment method using microwaves, wherein the metal-based oxide is heated and reduced by heating the carbon-based material and at the same time asbestos waste is treated and rendered harmless.

耐火性容器として、外周がセラミックファイバーにより断熱された密閉可能なセラミック容器を使用することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。 The method for treating asbestos waste using microwaves according to claim 1, wherein a sealable ceramic container whose outer periphery is thermally insulated by a ceramic fiber is used as the refractory container.

マイクロ波吸収能を有する炭素系物質として、コークスを使用することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。 The method for treating asbestos waste by microwave according to claim 1, wherein coke is used as the carbon-based material having microwave absorption ability.

金属系酸化物の還元生成物を酸化物系助剤とともに溶融スラグとし、アスベスト廃棄物との接触効率を高めることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波によるアスベスト廃棄物の処理方法。 The method for treating asbestos waste using microwaves according to claim 1, wherein the reduction product of the metal oxide is made into molten slag together with the oxide-based auxiliary agent to increase the contact efficiency with the asbestos waste.