JP2009034591A - Detoxification treatment apparatus and method for ash to be treated - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、汚染土壌、焼却灰、飛灰等の被処理灰に含まれる有害物質を無害化する技術であって、特に被処理灰中の重金属類を塩化物化した後に加熱により揮散させて無害化する被処理灰の無害化処理方法及び装置に関する。 The present invention is a technology for detoxifying harmful substances contained in treated ash such as contaminated soil, incinerated ash, fly ash, etc., and in particular, chlorinated heavy metals in the treated ash and then volatilized by heating to be harmless. The present invention relates to a detoxification process method and apparatus for treated ash.
一般廃棄物、産業廃棄物を焼却処理することにより発生する焼却灰、飛灰中には様々な種類の重金属類が含有されている。また、重金属類の処理設備を具備しない焼却設備からは大気、土壌、地下水に重金属類含有物質が漏出する惧れがあり、他にも工場跡地、廃棄物埋立地等の土壌中には環境基準で定められた濃度以上の重金属類が存在していることがある。重金属類は毒性が強いものが多く、環境に悪影響を与えるのみならず生体内に蓄積され害を及ぼす。近年は、焼却灰、飛灰、土壌等に含有される重金属類の環境基準が制定されるなど重金属類に対する規制が厳しくなり、各種溶出試験などにおいて一定のレベル以下でないと土壌中に投棄したり路盤材として再利用したりすることができなくなってきている。
特に、焼却灰由来の資源化物である溶融スラグの重金属類に関しては、従来の溶出基準に加えて、各自治体によって含有量基準が新たに設定されたため、溶融スラグを有効利用するためにも重金属類を含有する物質を無害化する方法が求められている。この問題に対して、含有される重金属類を塩化物化させて揮散分離する方法が種々提案されている。
Various types of heavy metals are contained in incineration ash and fly ash generated by incineration of general waste and industrial waste. Incinerators that do not have heavy metal treatment facilities may leak heavy metal-containing substances into the atmosphere, soil, and groundwater. In addition, there are environmental standards in soils such as factory sites and landfills. Heavy metals may be present in concentrations higher than those specified in. Many heavy metals are highly toxic and not only adversely affect the environment but also accumulate in the body and cause harm. In recent years, environmental regulations for heavy metals contained in incineration ash, fly ash, soil, etc. have been established, and regulations on heavy metals have become stricter. It can no longer be reused as roadbed material.
In particular, with regard to heavy metals in molten slag, which is a resource product derived from incineration ash, in addition to the conventional elution standards, the content standards have been newly set by local governments, so heavy metals are also used for effective use of molten slag. There is a need for a method of detoxifying a substance containing nitrogen. Various methods for volatilizing and separating the contained heavy metals by chlorination have been proposed for this problem.
このような重金属類を含有する物質を無害化する方法の一つとして、特許文献１（特開２００３−２９０７５８号公報）では、鉛または鉛化合物で汚染された土壌を浄化する発明が開示されている。特許文献１によれば、汚染土壌に塩素化合物を添加し、これを加熱処理して塩化物として揮散させる。このときの加熱処理温度は９５０〜１８００℃である。
また、特許文献２（特開２００４−１８１３２３号公報）には、焼却灰に含有される重金属類を塩化物として揮散させる発明が提案されている。特許文献２によれば、廃棄物焼却炉から導出された塩化水素を含む燃焼排ガスを灰処理内に導入し、該灰処理炉内の焼却灰中に含まれる重金属類を塩化物として揮散させる。このときの灰処理炉内の焼却灰を７００℃以上に加熱することが提案されている。
As one method for detoxifying substances containing such heavy metals, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-290758) discloses an invention for purifying soil contaminated with lead or a lead compound. Yes. According to Patent Document 1, a chlorine compound is added to contaminated soil, and this is heat-treated and volatilized as chloride. The heat processing temperature at this time is 950-1800 degreeC.
Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-181323) proposes an invention in which heavy metals contained in incineration ash are volatilized as chlorides. According to
さらに、特許文献３（特開２００５−２８８４３３号公報）では、重金属類を含有する被処理物を塩素含有物質とともに加熱炉内で加熱し、重金属類を塩化物化して揮散させる発明が提案されている。
特許文献３によれば、塩素含有物質を加熱炉の被処理物移送方向の中流部から下流部の何れかの位置より導入し、排ガスを上流部より排出してガス流の向流流れを形成し、重金属類を含有する被処理物を塩素含有物質からの塩素分を含む塩素系排ガスと向流接触させて塩化物化を行っている。塩素系排ガスと被処理物とを向流接触させ、該被処理物の移送方向上流側で重金属類を塩化物化し、下流側で該塩化物化した重金属類を揮散処理することにより効率良く酸化物等の金属類を塩化物化でき、重金属類の除去効率を向上させることができる。このとき下流側に位置する加熱炉は８００〜１２００℃の温度域を維持している。さらに、加熱炉としてロータリーキルンを採用し、該ロータリーキルンの温度勾配を利用することにより、一つの装置で塩化物化と揮散処理という一連の処理を同時に実施可能である。
Further, Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-288433) proposes an invention in which an object to be processed containing heavy metals is heated together with a chlorine-containing substance in a heating furnace, and the heavy metals are chlorinated and volatilized. Yes.
According to Patent Document 3, a chlorine-containing substance is introduced from any position downstream from the midstream portion of the heating furnace in the workpiece transfer direction, and exhaust gas is discharged from the upstream portion to form a countercurrent flow of gas flow. In addition, the object to be treated containing heavy metals is brought into counter-current contact with a chlorine-based exhaust gas containing a chlorine content from a chlorine-containing substance to perform chlorination. Oxide is efficiently obtained by counter-contacting the chlorine-based exhaust gas and the object to be treated, converting the heavy metal into chloride on the upstream side in the transfer direction of the object to be treated, and volatilizing the chlorided heavy metal on the downstream side. Such as metals can be converted into chloride, and the removal efficiency of heavy metals can be improved. At this time, the heating furnace located on the downstream side maintains a temperature range of 800 to 1200 ° C. Furthermore, by adopting a rotary kiln as the heating furnace and utilizing the temperature gradient of the rotary kiln, a series of treatments of chlorination and volatilization treatment can be simultaneously performed with one apparatus.
特許文献３における塩素含有物質とは、塩素ガス、塩化水素ガス等の気体、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の塩素系溶剤、若しくは固体の塩素ガス発生物質等が挙げられる。また、塩素含有物質は被処理物から揮発した塩素分を含む塩素系排ガスであり、加熱炉から排出される塩素系排ガスの少なくとも一部を該加熱炉に戻して循環させている。
このように、重金属類を含有する汚染土壌、焼却灰、飛灰等に塩素含有物質を添加し、前記重金属類を塩化物化させ、加熱揮散させて分離除去する発明が提案されている。
Examples of the chlorine-containing substance in Patent Document 3 include gases such as chlorine gas and hydrogen chloride gas, chlorine-based solvents such as trichloroethylene and tetrachloroethylene, and solid chlorine gas generating substances. The chlorine-containing substance is a chlorine-based exhaust gas containing a chlorine component volatilized from the object to be treated, and at least a part of the chlorine-based exhaust gas discharged from the heating furnace is returned to the heating furnace and circulated.
As described above, there has been proposed an invention in which a chlorine-containing substance is added to contaminated soil containing heavy metals, incinerated ash, fly ash, etc., and the heavy metals are chlorinated and then removed by heating and stripping.
さらにまた、特許文献４（特開平１１−１９３９１１号公報）では、熱による廃物処理、詳しくはごみの熱処理からのスラグ及び灰の再処理による発明が提案されている。
特許文献４によれば、第１工程として、ごみを熱分解・ガス化または部分燃焼し、その際比較的高い炭素含量を有する重金属含有スラグおよび灰を生成させる。次に第２工程として、上述したスラグおよび灰をロータリーキルン中でロータリーキルン前方に配置されたオイルバーナーにより加熱される。スラグ及び灰に含有されている重金属類をスラグ自体の炭素分での還元により金属の形に変え、易蒸発性重金属を気相に移し、煙道ガスと一緒にロータリーキルンから排出している。このときのスラグおよび灰中の炭素分は還元を目的として含まれているものである。
Furthermore, Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-193911) proposes an invention by waste treatment by heat, more specifically by reprocessing slag and ash from heat treatment of waste.
According to Patent Document 4, as a first step, waste is pyrolyzed / gasified or partially burned, and at that time, heavy metal-containing slag and ash having a relatively high carbon content are generated. Next, as a second step, the above-described slag and ash are heated by an oil burner disposed in front of the rotary kiln in the rotary kiln. The heavy metals contained in the slag and ash are converted into a metal form by reduction of the slag with the carbon content of the slag, and the easily evaporable heavy metals are transferred to the gas phase and discharged from the rotary kiln together with the flue gas. The carbon content in the slag and ash at this time is included for the purpose of reduction.
しかしながら、特許文献１に開示された発明では、加熱処理温度が９５０〜１８００℃であり、鉛または鉛化合物の塩化物を揮散させるのに十分な温度であると考えられるが、１２００℃以上まであげることによりクリンカが発生するという問題点がある。
特許文献２に開示された発明では、灰処理炉内の焼却灰を７００℃以上、より好ましくは９５０℃以上とし、さらに焼却灰の溶融を防ぐために灰処理炉内の温度を１０００℃以上１２００℃以下とすることが提案されているが、焼却灰焼却灰の溶融を防ぐための具体的な条件は開示されていない。
特許文献３に開示された発明は、被処理物に含まれる重金属類と塩素系ガスが十分に接触し効率よく重金属類の塩化物化が行われ、重金属類の除去効率を高く維持して処理後の重金属類の残留を最小限に抑えることができるものではあるが、特許文献２と同様に、被処理物の溶融を防ぐとともに被処理物に含まれる重金属類を塩化物化して揮散する温度域が開示されるに止まっている。
また、特許文献４に開示された発明では、ロータリーキルン前方にバーナが配置されており、ロータリーキルン入口の温度が最も高く、出口に向って次第に低くなる。よって、昇温に分単位の時間が必要な焼却灰のような固体を用いる場合では、灰の温度が十分に上がる前に移動する（入口から遠ざかる）ことが考えられ、重金属が揮発しない温度層が生成される可能性がある。また、灰の温度を上げるためにバーナ出力を上げたとしても、温度が上がりすぎて灰が溶融する危険性があり、バーナをロータリーキルン前方に配置したときの灰の温度制御は困難である。
汚染土壌、焼却灰、飛灰等の被処理灰に含まれる重金属類を無害化してリサイクルするためには、重金属類の溶出基準を満たすとともに含有量基準を満たす必要がある。このことから、焼却灰に含有される重金属類を塩化物化させて揮散分離する方法においては、塩化物化された重金属類を確実に揮散させることが重要であり、その条件が求められる。また、過剰な加熱によるクリンカの発生や焼却灰の溶融を防止することも考慮しなければならない。
However, in the invention disclosed in Patent Document 1, the heat treatment temperature is 950 to 1800 ° C., which is considered to be a temperature sufficient to volatilize lead or chlorides of lead compounds, but it is increased to 1200 ° C. or higher. As a result, there is a problem that clinker is generated.
In the invention disclosed in
In the invention disclosed in Patent Document 3, the heavy metal contained in the object to be treated and the chlorine-based gas are sufficiently in contact with each other to efficiently chlorinate the heavy metal, and maintain the high removal efficiency of the heavy metal after the treatment. Although the residual of heavy metals can be minimized, as in
In the invention disclosed in Patent Document 4, the burner is disposed in front of the rotary kiln, and the temperature at the rotary kiln inlet is the highest and gradually decreases toward the outlet. Therefore, when using solids such as incinerated ash that requires minutes per minute to raise the temperature, it is possible that the ash will move before it rises sufficiently (away from the entrance), and a temperature layer in which heavy metals do not volatilize. May be generated. Further, even if the burner output is increased in order to raise the ash temperature, there is a risk that the ash will melt because the temperature rises too much, and it is difficult to control the ash temperature when the burner is placed in front of the rotary kiln.
In order to detoxify and recycle heavy metals contained in treated ash such as contaminated soil, incinerated ash and fly ash, it is necessary to satisfy the elution standard for heavy metals and the content standard. For this reason, in the method of chlorinating and separating the heavy metals contained in the incinerated ash, it is important to surely volatilize the chlorinated heavy metals, and the conditions are required. It must also be taken into account to prevent clinker generation and incineration ash melting due to excessive heating.
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、被処理灰の溶融を抑制し、且つ被処理灰に含まれる重金属類を効率良く揮散分離することができる被処理灰の無害化処理装置及び方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-described problems of the prior art, the present invention provides a detoxification treatment apparatus for treated ash that can suppress melting of treated ash and can efficiently volatilize and separate heavy metals contained in the treated ash, and It aims to provide a method.
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、重金属類を含有する被処理灰に塩素含有物質を添加し、焙焼炉にて前記重金属類を塩化物化させるとともに加熱揮散させて分離除去する被処理灰の無害化処理装置において、
前記焙焼炉として、耐火材が内張りされ、一端に被処理灰の供給口を備え、他端に燃焼バーナと焙焼灰を排出する排出口とを備えたロータリーキルンを用い、
被処理灰を該ロータリーキルン内に供給する前に被処理灰と炭化物とを混合する混合手段と、ロータリーキルンの周速と投入空気を制御し炭化物が被処理灰表層に浮上しない状態を生成する焙焼炉制御手段とを備え、前記ロータリーキルンの出口領域で９５０〜１２００℃に加熱して重金属類を分離除去させたことを特徴とする。
Therefore, in order to solve such problems, the present invention adds a chlorine-containing substance to the treated ash containing heavy metals, converts the heavy metals into chloride in a roasting furnace, and heats and volatilizes them to separate and remove them. In detoxification processing equipment for treated ash,
As the roasting furnace, using a rotary kiln with a refractory material lined, provided with a supply port for treated ash at one end, and a combustion burner and a discharge port for discharging roasted ash at the other end,
Mixing means for mixing the treated ash and carbide before supplying the treated ash into the rotary kiln, and roasting that generates a state in which the carbide does not float on the treated ash surface layer by controlling the peripheral speed and input air of the rotary kiln. Furnace control means, and heated to 950 to 1200 ° C. in the outlet area of the rotary kiln to separate and remove heavy metals.
本発明によれば、被処理灰中に混合された炭化物は被処理灰表層に浮上しない状態で存在しているので、前記炭化物が燃焼することによって発生する熱エネルギーにより、灰層の内部温度が上昇する。表層に比べて低くなりがちな灰層内部の温度を上昇させることで、ロータリーキルン内の灰層温度が満遍なく９５０〜１２００℃となり、よって塩化物化された重金属類が被処理灰に留まることなく揮散され、重金属類（Ｐｂ）の除去率が増大する。
また、被処理灰の供給口の他端側（ロータリーキルン後方側）に燃焼バーナを備えたロータリーキルンを用いることにより、被処理灰と燃焼ガスが向流となり、温度分布はロータリーキルン供給口側が最も低く、ロータリーキルン後方の出口側が最も高くなる。よって、被処理灰はロータリーキルンに供給されてから出口に至るまで次第に昇温されていくため、溶融の危険性が低く、また熱量が無駄になりにくい。
According to the present invention, the carbide mixed in the ash to be treated exists in a state where it does not float on the surface of the ash to be treated. Therefore, the internal temperature of the ash layer is reduced by the thermal energy generated when the carbide burns. To rise. By raising the temperature inside the ash layer, which tends to be lower than the surface layer, the ash layer temperature in the rotary kiln is uniformly 950 to 1200 ° C., so that chlorinated heavy metals are volatilized without remaining in the treated ash. The removal rate of heavy metals (Pb) increases.
Also, by using a rotary kiln equipped with a combustion burner on the other end side (rotary kiln rear side) of the treated ash supply port, the treated ash and combustion gas become countercurrent, and the temperature distribution is lowest on the rotary kiln supply port side, The exit side behind the rotary kiln is the highest. Therefore, since the ash to be treated is gradually heated from the supply to the rotary kiln until reaching the outlet, the risk of melting is low and the amount of heat is not wasted.
さらに、被処理灰に炭化物を混合することによって、ロータリーキルン内の被処理灰が溶融温度を超えることなく灰層温度の上昇が緩やかとなるので、被処理灰の溶融を抑えながら塩化物化された重金属類（ＰｂＣｌ２）が揮散する最適な９５０〜１２００℃の温度域をより長く保つことができる。
また、ロータリーキルン内の被処理灰の内部に加熱源を持つことで焙焼時に必要な燃焼バーナの燃料量を低減することができ、焙焼炉の燃費が向上する。さらにまた、炭化物はロータリーキルン内の被処理灰中に含まれる重金属類に対して還元作用を持ち、特に有害な六価クロムの発生を抑制し、塩化物化された重金属類の揮散を促進させることもできる。
Furthermore, by mixing carbide with the ash to be treated, the ash layer temperature rises slowly without exceeding the melting temperature of the ash to be treated in the rotary kiln, so that the chlorinated heavy metal is suppressed while suppressing the melting of the ash to be treated. The optimal temperature range of 950 to 1200 ° C. from which the compound (PbCl 2 ) evaporates can be kept longer.
Moreover, by having a heating source in the to-be-processed ash in a rotary kiln, the fuel amount of a combustion burner required at the time of roasting can be reduced, and the fuel consumption of a roasting furnace improves. Furthermore, carbides have a reducing action on heavy metals contained in the ash to be treated in the rotary kiln, and particularly suppress the generation of harmful hexavalent chromium and promote the volatilization of chlorinated heavy metals. it can.
また、前記出口領域は、ロータリーキルン内の被処理灰が灰層温度９５０〜１２００℃で５〜１５分維持される状態であり、該出口領域が前記混合手段によって生成し制御されることを特徴とする。このようにして、昇温に時間を要する固体の被処理灰でも塩化物化された重金属類（ＰｂＣｌ２）を十分に揮散させることが可能となる。また、灰層温度９５０〜１２００℃を５〜１５分維持することにより、揮散されにくい被処理灰内部からの揮散が十分に行なわれ、被処理灰中に含まれる重金属類の残存を最小限に抑えることができる。 The outlet region is a state in which the ash to be treated in the rotary kiln is maintained at an ash layer temperature of 950 to 1200 ° C. for 5 to 15 minutes, and the outlet region is generated and controlled by the mixing means. To do. In this way, it is possible to sufficiently volatilize chlorinated heavy metals (PbCl 2 ) even in solid ash that requires time for temperature rise. Moreover, by maintaining the ash layer temperature of 950 to 1200 ° C. for 5 to 15 minutes, volatilization from the inside of the treated ash which is not easily volatilized is sufficiently performed, and the residual of heavy metals contained in the treated ash is minimized. Can be suppressed.
また本発明において、前記混合手段が、前記被処理灰に含有される未燃分量に基づき炭化物の添加量が選択され、前記ロータリーキルン内の被処理灰中の炭化物が灰層温度７００〜８００℃で３〜７％存在する状態が生成されるように被処理灰と炭化物とを混合することを特徴とする。
このように本発明では、灰層温度７００〜８００℃で３〜７％存在する炭化物が灰層内部温度を上昇させる加熱源として寄与する。炭化物は３〜７％が好ましく、３％以下であれば灰層温度が十分に上がらず、過剰になれば表面の一部が溶融する可能性がある。灰層温度７００〜８００℃で炭化物が３〜７％存在することにより、前記した出口領域（灰層温度９５０〜１２００℃で５〜１５分維持）が達成される。
ここで、炭化物は上述した状態で３〜７％存在するように外部から添加してもいいし、予め乾燥機によって未燃分を３％以上残すように調整された被処理灰の未燃分を炭化物として用いてもよい。
Moreover, in this invention, the addition amount of the carbide | carbonized_material is selected based on the amount of unburned content contained in the said to-be-processed ash in the said mixing means, The carbide | carbonized_material in the to-be-processed ash in the said rotary kiln is ash layer temperature 700-800 degreeC. The ash to be treated and carbide are mixed so that a state of 3 to 7% is generated.
Thus, in this invention, the carbide | carbonized_material which exists 3-7% at ash layer temperature 700-800 degreeC contributes as a heating source which raises ash layer internal temperature. The carbide is preferably 3 to 7%, and if it is 3% or less, the ash layer temperature does not rise sufficiently, and if it is excessive, a part of the surface may melt. When the ash layer temperature is 700 to 800 ° C. and 3 to 7% of carbides are present, the above-described exit region (maintained at an ash layer temperature of 950 to 1200 ° C. for 5 to 15 minutes) is achieved.
Here, the carbide may be added from the outside so that 3 to 7% is present in the state described above, and the unburned portion of the ash to be treated which has been adjusted in advance to leave 3% or more of unburned portion by a dryer. May be used as a carbide.
さらに、前記焙焼炉は、厚さｔの耐火材が内張りされ、焙焼炉内径Ｄとの比率ｔ／Ｄが０．１〜０．２５のロータリーキルンであることを特徴とする。このことにより、ロータリーキルン内の灰層温度上昇が良く、重金属類（Ｐｂ）の除去率が増大する。 Further, the roasting furnace is a rotary kiln in which a refractory material having a thickness t is lined and a ratio t / D with respect to the inner diameter D of the roasting furnace is 0.1 to 0.25. Thereby, the ash layer temperature rise in the rotary kiln is good and the removal rate of heavy metals (Pb) increases.
また、前記焙焼炉は、焙焼炉長さＬと焙焼炉内径Ｄとの比率Ｌ／Ｄが８〜２０のロータリーキルンであることを特徴とする。このようにしてロータリーキルンを設計することにより、灰層の滞留時間が確保しやすくなり、重金属類（Ｐｂ）の除去率が増大する。 The roasting furnace is a rotary kiln having a ratio L / D between the roasting furnace length L and the roasting furnace inner diameter D of 8 to 20. By designing the rotary kiln in this way, it becomes easy to ensure the residence time of the ash layer, and the removal rate of heavy metals (Pb) increases.
また、これらを好適に実施する方法の発明として、重金属類を含有する被処理灰に塩素含有物質を添加した後、焙焼炉内で前記重金属類を塩化物化させるとともに加熱揮散させて分離除去する被処理灰の無害化処理方法において、
前記焙焼炉として、炉の一端に被処理灰の供給口を備え、他端に燃焼バーナと焙焼灰を排出する排出口とを備えた耐火材を内張りしたロータリーキルンを用いて、
前記ロータリーキルンへ供給する前に前記被処理灰と炭化物とを混合し、該ロータリーキルン内で炭化物が被処理灰表層に浮上しない状態を生成し、灰層温度７００〜８００℃で３〜７％の炭化物を残存させるとともに灰層温度９５０〜１２００℃で５〜１５分維持し、重金属類を加熱揮散させて分離除去したことを特徴とする。
In addition, as an invention of a method for suitably carrying out these, after adding a chlorine-containing substance to the ash to be treated containing heavy metals, the heavy metals are chlorinated in a roasting furnace and removed by heating and volatilizing. In the detoxification treatment method of the treated ash,
As the roasting furnace, using a rotary kiln lined with a refractory material provided with a supply port for treated ash at one end of the furnace and a combustion burner and a discharge port for discharging roasted ash at the other end,
Before supplying to the rotary kiln, the ash to be treated and carbide are mixed to produce a state in which the carbide does not float on the surface of the ash to be treated in the rotary kiln, and 3 to 7% carbide at an ash layer temperature of 700 to 800 ° C. Is maintained at an ash layer temperature of 950 to 1200 ° C. for 5 to 15 minutes, and heavy metals are volatilized and removed by heating.
本発明によれば、装置の発明と同様に、塩化物化された重金属類が被処理灰に留まることなく揮散され、重金属類（Ｐｂ）の除去率が増大する。
また、被処理灰に炭化物を混合することによって、ロータリーキルン内の灰層温度の上昇が緩やかとなり、灰が溶融し始める１２００℃まで急激に上昇しなくなるので、塩化物化された重金属類（ＰｂＣｌ２）が揮散する最適な９５０〜１２００℃の温度域をより長く保つことができ、且つ灰の溶融を防ぐことができる。さらに、焙焼時に必要な燃焼バーナの燃料（重油）量を低減することができ、焙焼炉の燃費が向上する。
According to the present invention, as in the apparatus invention, chlorinated heavy metals are volatilized without staying in the ash to be treated, and the removal rate of heavy metals (Pb) is increased.
Further, by mixing carbide into the ash to be treated, the rise in the ash layer temperature in the rotary kiln becomes moderate, and the ash does not rise rapidly until 1200 ° C. at which the ash starts to melt, so that chlorinated heavy metals (PbCl 2 ) The optimal temperature range of 950 to 1200 ° C. where evaporates can be kept longer, and ash melting can be prevented. Furthermore, the amount of fuel (heavy oil) of the combustion burner required at the time of roasting can be reduced, and the fuel consumption of the roasting furnace is improved.
以上記載のごとく本発明によれば、被処理灰中に混合された炭化物は被処理灰表層に浮上しない状態で存在しているので、前記炭化物が燃焼することによって発生する熱エネルギーにより、灰層の内部温度が上昇する。表層に比べて低くなりがちな灰層内部の温度を上昇させることで、ロータリーキルン内の灰層温度が満遍なく９５０〜１２００℃となり、よって塩化物化された重金属類が被処理灰に留まることなく揮散され、重金属類（Ｐｂ）の除去率が増大する。
また、被処理灰の供給口の他端側（ロータリーキルン後方側）に燃焼バーナを備えたロータリーキルンを用いることにより、被処理灰と燃焼ガスが向流となり、温度分布はロータリーキルン供給口側が最も低く、ロータリーキルン後方の出口側が最も高くなる。よって、被処理灰はロータリーキルンに供給されてから出口に至るまで次第に昇温されていくため、溶融の危険性が低く、また熱量が無駄になりにくい。
さらに、被処理灰に炭化物を混合することによって、ロータリーキルン内の被処理灰が溶融温度を超えることなく灰層温度の上昇が緩やかとなるので、被処理灰の溶融を抑えながら塩化物化された重金属類（ＰｂＣｌ２）が揮散する最適な９５０〜１２００℃の温度域をより長く保つことができる。
また、ロータリーキルン内の被処理灰の内部に加熱源を持つことで焙焼時に必要な燃焼バーナの燃料量を低減することができ、焙焼炉の燃費が向上する。さらにまた、炭化物はロータリーキルン内の被処理灰中に含まれる重金属類に対して還元作用を持ち、特に有害な六価クロムの発生を抑制し、塩化物化された重金属類の揮散を促進させることもできる。
また、被処理灰に炭化物を混合することで、灰層温度９５０〜１２００℃を５〜１５分維持する状態となるように制御され、昇温に時間を要する固体の被処理灰でも塩化物化された重金属類（ＰｂＣｌ２）を十分に揮散させることが可能となる。また、灰層温度９５０〜１２００℃を５〜１５分維持することにより、揮散されにくい被処理灰内部からの揮散が十分に行なわれ、被処理灰中に含まれる重金属類の残存を最小限に抑えることができる。前記した灰層温度９５０〜１２００℃を５〜１５分維持される状態は、灰層温度７００〜８００℃で炭化物が３〜７％存在することにより達成される。
As described above, according to the present invention, the carbide mixed in the ash to be treated exists in a state where it does not float on the surface of the ash to be treated, so that the ash layer is generated by the thermal energy generated by the burning of the carbide. The internal temperature of the rises. By raising the temperature inside the ash layer, which tends to be lower than the surface layer, the ash layer temperature in the rotary kiln is uniformly 950 to 1200 ° C., so that chlorinated heavy metals are volatilized without remaining in the treated ash. The removal rate of heavy metals (Pb) increases.
Also, by using a rotary kiln equipped with a combustion burner on the other end side (rotary kiln rear side) of the treated ash supply port, the treated ash and combustion gas become countercurrent, and the temperature distribution is lowest on the rotary kiln supply port side, The exit side behind the rotary kiln is the highest. Therefore, since the ash to be treated is gradually heated from the supply to the rotary kiln until reaching the outlet, the risk of melting is low and the amount of heat is not wasted.
Furthermore, by mixing carbide with the ash to be treated, the ash layer temperature rises slowly without exceeding the melting temperature of the ash to be treated in the rotary kiln, so that the chlorinated heavy metal is suppressed while suppressing the melting of the ash to be treated. The optimal temperature range of 950 to 1200 ° C. from which the compound (PbCl 2 ) evaporates can be kept longer.
Moreover, by having a heating source in the to-be-processed ash in a rotary kiln, the fuel amount of a combustion burner required at the time of roasting can be reduced, and the fuel consumption of a roasting furnace improves. Furthermore, carbides have a reducing action on heavy metals contained in the ash to be treated in the rotary kiln, and particularly suppress the generation of harmful hexavalent chromium and promote the volatilization of chlorinated heavy metals. it can.
Moreover, by mixing carbide into the treated ash, the ash layer temperature is controlled to be maintained at 950 to 1200 ° C. for 5 to 15 minutes, and even solid treated ash that takes time to raise the temperature is converted to chloride. Heavy metal (PbCl 2 ) can be sufficiently volatilized. Moreover, by maintaining the ash layer temperature of 950 to 1200 ° C. for 5 to 15 minutes, volatilization from the inside of the treated ash which is not easily volatilized is sufficiently performed, and the residual of heavy metals contained in the treated ash is minimized. Can be suppressed. The state in which the ash layer temperature of 950 to 1200 ° C. is maintained for 5 to 15 minutes is achieved by the presence of 3 to 7% of carbides at the ash layer temperature of 700 to 800 ° C.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本実施形態１に係る被処理灰の無害化処理装置を具備した灰処理システムの全体構成図、図２は本実施形態１に係る被処理灰の無害化処理装置の構成図、図３（ａ）は本実施形態１に係るロータリーキルンの炉本体の概略図、図３（ｂ）は本実施形態１に係るロータリーキルンの炉本体の灰層温度分布図、図４は本実施形態２に係る被処理灰の無害化処理装置を具備した灰処理システムの全体構成図、図５は被処理灰の無害化処理装置を具備した灰処理システムでの試験条件とそれに対応する結果を示す図である。
なお、本実施例はＰｂ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｓｅ、Ｈｇ、Ｓｂ、Ｃｕなどの重金属類を分離除去する技術であるが、ここでは特にＰｂの分離除去について説明する。
また粉粒状被処理物には、例えば汚染土壌、焼却灰、飛灰等が挙げられるが、特に本実施例では一例として焼却灰の無害化処理について説明する。
以下に説明する実施例で用いる塩素含有物質は、塩酸を含む塩素含有液若しくは塩素含有液状体であり、例えば塩酸、塩化鉄や塩化カルシウムを含むスラリーなどが挙げられる。また、焙焼炉から排出される塩素系排ガスや塩素含有固体のみも塩素含有物質として用いることも可能である。
（実施形態１）
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ash treatment system equipped with a detoxification treatment apparatus for treated ash according to the first embodiment, and FIG. 2 is a configuration diagram of a detoxification treatment apparatus for treated ash according to the first embodiment. 3 (a) is a schematic diagram of the furnace body of the rotary kiln according to the first embodiment, FIG. 3 (b) is an ash layer temperature distribution diagram of the furnace body of the rotary kiln according to the first embodiment, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing the test conditions in the ash treatment system equipped with the detoxification processing apparatus for treated ash and the results corresponding thereto. is there.
This embodiment is a technique for separating and removing heavy metals such as Pb, Zn, As, Cd, Cr, Se, Hg, Sb, and Cu. Here, the separation and removal of Pb will be described in particular.
Examples of the granular material to be treated include contaminated soil, incinerated ash, fly ash, etc. In particular, in this embodiment, the incineration ash detoxification process will be described as an example.
The chlorine-containing substance used in the examples described below is a chlorine-containing liquid or a chlorine-containing liquid containing hydrochloric acid, and examples thereof include a slurry containing hydrochloric acid, iron chloride, and calcium chloride. In addition, only chlorine-based exhaust gas or chlorine-containing solids discharged from the roasting furnace can be used as the chlorine-containing material.
(Embodiment 1)
まず、図１、図２及び図３を用いて実施形態１の重金属類含有物質の処理装置を具備した灰処理システムについて説明する。
図１に示した灰処理システムは、焼却設備より排出された焼却灰を無害化処理するシステムであり、焼却灰２０を乾燥させる乾燥機２と、乾燥機２の入口側と出口側にそれぞれ設けられた水分計２ａ及び水分計２ｂと、乾燥機２によって水分調整された焼却灰２０に炭化物２１を添加して攪拌混合させるミキサ３と、前記ミキサ３から供給される焼却灰２０を貯留し塩素含有物質２２を混合させるホッパ４と、焼却灰２０に含まれる重金属類を分離除去するロータリーキルン１と、ロータリーキルン１から排出された灰を冷却する冷却装置５と、から構成される。また、その他にロータリーキルン１より排出される排ガス２５を処理する排ガス処理設備６も設けられている。
First, the ash treatment system including the heavy metal-containing material treatment apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
The ash treatment system shown in FIG. 1 is a system for detoxifying the incineration ash discharged from the incineration facility, and is provided on each of the
前記乾燥機２では、焼却灰２０が乾燥用加熱ガスによる直接加熱で乾燥される。このとき用いられる乾燥用加熱ガスは、ロータリーキルン１より排出される排ガス２５を利用している。なお図示しないが、例えば併設された焼却炉から排出される排ガスを乾燥用加熱ガスとして用いることも可能であるし、別途熱風炉を設けてその加熱ガスを用いることも可能である。
また乾燥機２では、水分計２ａ及び水分計２ｂによって、乾燥機２の入口側と出口側における焼却灰２０の水分変化率を検知する。焼却灰２０の乾燥前後の水分変化を検知することにより、ロータリーキルン１より排出される排ガス２５の風量制御を行い、焼却灰２０の含水率を一定にして乾燥させる。なお、入口側の水分が２０〜５０％に対して、出口側の水分は０〜２０％が好ましく、粉塵の発生を防止する。
In the
In the
前記風量制御は、ロータリーキルン１から乾燥機２へ循環させる排ガス２５の循環路に設けられたダンパ８の開度によって調整される。予め焼却灰２０の目標含水率を定め、目標含水率よりも大であるときには、ダンパ８を開いて排ガス２５を乾燥機２内へ送り込み、焼却灰２０を乾燥させる。
また、目標含水率よりも小であるときには、ダンパ８を締めて乾燥機２内へ送り込まれる排ガス２５の量を制限し、焼却灰２０が過度に乾燥されないようにする。
乾燥機２から排出される排ガスは、ロータリーキルン１より排出される排ガス２５の一部と同様に排ガス処理設備６へ送られて処理される。
The air volume control is adjusted by the opening degree of the
When the moisture content is lower than the target moisture content, the
The exhaust gas discharged from the
ミキサ３では、乾燥機２によって水分調整された焼却灰２０と炭化物２１が攪拌混合される。ここで、用いる炭化物２１は、予め粒度選別された細粒炭や市販の細粒炭が好ましいが、破砕木屑、ＲＤＦ燃料などを用いてもよい。また、焼却灰２０に含まれる未燃分を炭化物として用いることも好適である。炭化物２１の混合量は、焼却灰２０に含まれる未燃分量やロータリーキルン１内の灰層温度によって制御され、灰層温度７００〜８００℃で３〜７％残存するように混合される。
In the mixer 3, the incinerated ash 20 and the carbide 21 whose moisture has been adjusted by the
前記ミキサ３で炭化物２１を添加された焼却灰２０は、ホッパ４に貯留され、塩素含有物質２２と混合され攪拌される。このとき塩素含有物質２２は、ホッパ４に貯留される焼却灰２０へ噴霧して混合することが好ましいが、塩素含有物質２２をそのまま投入して攪拌混合してもよい。塩素含有物質２２の添加量は焼却灰２０の量にあわせて調節されており、焼却灰２０に含有されるＰｂと反応する５倍量を添加することが好ましい。 The incinerated ash 20 to which the carbide 21 is added by the mixer 3 is stored in the hopper 4 and mixed with the chlorine-containing substance 22 and stirred. At this time, the chlorine-containing substance 22 is preferably sprayed and mixed on the incinerated ash 20 stored in the hopper 4, but the chlorine-containing substance 22 may be added as it is and stirred and mixed. The addition amount of the chlorine-containing material 22 is adjusted in accordance with the amount of the incineration ash 20, and it is preferable to add 5 times the amount that reacts with Pb contained in the incineration ash 20.
図２に示すように、ホッパ４で混合された焼却灰２０と炭化物２１と塩素含有物質２２の混合物２７は、ロータリーキルン１の供給口１４から炉本体１２へ供給される。
ロータリーキルン１は、図２に示すように、一端に設けられた前記供給口１４と、混合物２７を供給口１４から他端側に移送する手段を有する円筒状の炉本体１２と、他端側に設けられた排出口１５と、排出口１５側に設けられたバーナ部１３と、を有する構成となっている。供給口１４から投入された混合物２７は、前記排出口１５に移送されながら、空気２６及び補助燃料２４の供給により生成したバーナ部１３の火炎によって焙焼される。
このとき、ロータリーキルン１内は、酸素不足状態若しくは無酸素状態の還元性雰囲気とする。また、ここで用いられる補助燃料２４として、重油、灯油、再生油などが挙げられる。
As shown in FIG. 2, the mixture 27 of the incinerated ash 20, the carbide 21, and the chlorine-containing material 22 mixed in the hopper 4 is supplied to the
As shown in FIG. 2, the rotary kiln 1 includes a
At this time, the inside of the rotary kiln 1 is a reducing atmosphere in an oxygen-deficient state or an oxygen-free state. Further, examples of the auxiliary fuel 24 used here include heavy oil, kerosene, and regenerated oil.
またロータリーキルン１は、供給口１４の近傍に炉本体１２内のガスを排出する排ガス排出口を設け、排ガス２５を排出している。前記炉本体１２内では、被処理灰に含まれる重金属類が塩化物化され、塩化物した後に揮散して分離除去することができる。その後、排出口１５から排出され冷却装置５で冷却されて、無害化された焙焼灰２３となり排出される。
Further, the rotary kiln 1 is provided with an exhaust gas exhaust port for exhausting the gas in the
また図示しないが、ロータリーキルン１には、灰層温度を測定するための熱電対温度計及び赤外線カメラが設けられている。熱電対温度計及び赤外線カメラを併用し、測定が容易なロータリーキルン内のガス温度を測定している。このロータリーキルン内のガス温度から灰層温度を求めている。 Although not shown, the rotary kiln 1 is provided with a thermocouple thermometer and an infrared camera for measuring the ash layer temperature. A thermocouple thermometer and an infrared camera are used in combination to measure the gas temperature in the rotary kiln, which is easy to measure. The ash layer temperature is obtained from the gas temperature in the rotary kiln.
ここで、本実施形態で用いるロータリーキルン１について、図３を用いて説明する。
本発明では焙焼炉として、耐火材ｔが内張りされ、一端に被処理灰の供給口１４を備え、他端にバーナ部１３と焙焼灰を排出する排出口１５とを備えたロータリーキルン１を用いる。焙焼炉長さＬ、焙焼炉内径Ｄ、耐火材厚さｔは、図３（ａ）に示すように定義されるものである。なお、ａは灰（混合物２７）の移送方向である。
Here, the rotary kiln 1 used in the present embodiment will be described with reference to FIG.
In the present invention, a rotary kiln 1 having a refractory material t lined as a roasting furnace, provided with a supply port 14 for treated ash at one end, and a
図３（ｂ）は本実施形態１に係るロータリーキルン１の炉本体の灰層温度分布図である。塩素含有物質を添加された焼却灰は、ロータリーキルン１内で加熱され、含有する重金属類が塩化物化され揮散分離し無害化されるが、一定の温度まで灰層温度が上昇しないと、十分に揮散されずに残存してしまう。例えばＰｂは５００℃で塩化物化されてＰｂＣｌ２が生成されるが、ＰｂＣｌ２は９５０℃以上で５分以上加熱しないと揮散されない。
しかし、灰層内部は表層に比べて温度が上昇しにくく、図３（ｂ）の破線部のような温度分布となるので、灰層内部のＰｂＣｌ２は揮散されずに残存する可能性がある。一方、灰層に存在するＰｂＣｌ２を揮散させるためにロータリーキルン内の温度を上げると、表層に存在する焼却灰が溶融することが示唆される。
そこで、焼却灰に炭化物を混合したところ、図３（ｂ）の実線部のような温度分布となった。焼却灰に混合された炭化物は、８００℃以上で燃焼する加熱源となるので、ロータリーキルン内の温度を上げることなく灰層内部から温度を上昇させることが可能となる。よって、焼却灰を溶融させることなく、ロータリーキルン内の灰層温度が満遍なく９５０〜１２００℃となり、ＰｂＣｌ２が灰層に留まることなく揮散され、Ｐｂの除去率が増大する。
FIG. 3B is an ash layer temperature distribution diagram of the furnace body of the rotary kiln 1 according to the first embodiment. Incinerated ash to which chlorine-containing substances have been added is heated in the rotary kiln 1, and the heavy metals contained are chlorinated and volatilized and separated and made harmless. However, if the ash layer temperature does not rise to a certain temperature, it will be volatilized sufficiently. It remains without being. For example, Pb is chlorinated at 500 ° C. to produce PbCl 2, but PbCl 2 is not volatilized unless heated at 950 ° C. or more for 5 minutes or more.
However, since the temperature inside the ash layer is less likely to rise than the surface layer, and the temperature distribution is as shown by the broken line in FIG. 3B, PbCl 2 inside the ash layer may remain without being volatilized. . On the other hand, when the temperature in the rotary kiln is increased in order to volatilize PbCl 2 present in the ash layer, it is suggested that the incinerated ash present in the surface layer is melted.
Then, when carbide was mixed with incineration ash, it became temperature distribution like the continuous line part of FIG.3 (b). Since the carbide mixed in the incinerated ash becomes a heating source that burns at 800 ° C. or higher, the temperature can be increased from the inside of the ash layer without increasing the temperature in the rotary kiln. Therefore, the ash layer temperature in the rotary kiln is uniformly 950 to 1200 ° C. without melting the incinerated ash, PbCl 2 is volatilized without staying in the ash layer, and the Pb removal rate increases.
このとき、焼却灰中に混合された炭化物は、灰層内部から温度を上昇させるためにも焼却灰表層に浮上しない状態で存在することが重要である。そのため、ロータリーキルンの周速と投入空気を制御する。またロータリーキルン１を、耐火材厚さｔと焙焼炉内径Ｄとの比率ｔ／Ｄが０．１〜０．２５、焙焼炉長さＬと焙焼炉内径Ｄとの比率Ｌ／Ｄが８〜２０となるように設定する。上述したようにロータリーキルンを設定することで、ロータリーキルン内の灰層温度上昇が良くなり、灰層の滞留時間が確保しやすくなる。よって、９５０〜１２００℃の温度域で５分以上維持された状態が生成され、安定した重金属類低減性能が期待できる。
（実施形態２）
At this time, it is important that the carbide mixed in the incineration ash exists in a state where it does not float on the surface of the incineration ash in order to raise the temperature from the inside of the ash layer. Therefore, the peripheral speed and input air of the rotary kiln are controlled. Further, the rotary kiln 1 has a ratio t / D of the refractory material thickness t to the roasting furnace inner diameter D of 0.1 to 0.25, and a ratio L / D of the roasting furnace length L to the roasting furnace inner diameter D. It sets so that it may become 8-20. By setting the rotary kiln as described above, the ash layer temperature rise in the rotary kiln is improved and the residence time of the ash layer is easily secured. Therefore, the state maintained for 5 minutes or more in the temperature range of 950 to 1200 ° C. is generated, and stable heavy metal reduction performance can be expected.
(Embodiment 2)
次に、実施例２の重金属類含有物質の処理装置を具備した灰処理システムについて図５を用いて説明する。実施例２において、上記した実施例１と同様の構成については、その詳細な説明を省略する。
実施形態２に係る灰処理システムは、実施形態１と同様に焼却設備より排出された焼却灰を無害化処理するシステムであり、焼却灰２０を乾燥させる乾燥機２と、乾燥機２の入口側と出口側にそれぞれ設けられた水分計２ａ及び水分計２ｂと、焼却灰２０に含まれる重金属類を分離除去するロータリーキルン１と、ロータリーキルン１から排出された灰を冷却する冷却装置５と、から構成される。また、その他にロータリーキルン１より排出される排ガス２５を処理する排ガス処理設備６も設けられている。
Next, the ash treatment system provided with the heavy metal-containing material treatment apparatus of Example 2 will be described with reference to FIG. In the second embodiment, detailed description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
The ash treatment system according to the second embodiment is a system for detoxifying the incinerated ash discharged from the incineration facility as in the first embodiment, and the
また、上記した構成の他に、乾燥機２によって水分調整された焼却灰２０を貯留するホッパ４と、ホッパ４から焼却灰をロータリーキルン１へ供給するスクリューコンベア７とで構成されている。
In addition to the above configuration, the hopper 4 stores the incinerated ash 20 whose water content is adjusted by the
実施形態１と同様に、乾燥機２では、焼却灰２０が乾燥用加熱ガスによる直接加熱で乾燥され、図５ではロータリーキルン１より排出される排ガス２５を利用している。なお図示しないが、例えば併設された焼却炉から排出される排ガスを乾燥用加熱ガスとして用いることも可能であるし、別途熱風炉を設けてその加熱ガスを用いることも可能である。
また乾燥機２では、水分計２ａ及び水分計２ｂによって、焼却灰２０の乾燥前後の水分変化を検知し、ロータリーキルン１より排出される排ガス２５の風量制御を行い、焼却灰２０の含水率を一定にして乾燥させる。なお、入口側の水分が２０〜５０％に対して、出口側の水分は０〜２０％が好ましく、粉塵の発生を防止する。
As in the first embodiment, in the
In the
前記風量制御は、実施形態１と同様に、ロータリーキルン１から乾燥機２へ循環させる排ガス２５の循環路に設けられたダンパ８の開度によって調整される。また、乾燥機２から排出される排ガスは、ロータリーキルン１より排出される排ガス２５の一部と同様に排ガス処理設備６へ送られて処理される。
The air volume control is adjusted by the opening degree of the
乾燥機２によって水分調整された焼却灰２０はホッパ４で貯留され、スクリューコンベア７で攪拌されながら搬送され、ロータリーキルン１まで運ばれる。このとき、炭化物２１と塩素含有物質２２がスクリューコンベア７上で搬送されている焼却灰２０に添加される。搬送手段として、スクリューコンベアを用いているので、ロータリーキルン１へ供給される前に、焼却灰２０と炭化物２１と塩素含有物質２２とが十分に攪拌混合される。ロータリーキルン１へ供給された前記した混合物は、加熱され冷却装置５で冷却されて、無害化された焙焼灰２３となり排出される。
ここで、用いる炭化物２１は、予め粒度選別された細粒炭や市販の細粒炭が好ましいが、破砕木屑、ＲＤＦ燃料などを用いてもよい。また、焼却灰２０に含まれる未燃分を炭化物として用いることも好適である。炭化物２１の混合量は、焼却灰２０に含まれる未燃分量やロータリーキルン１内の灰層温度によって制御され、灰層温度７００〜８００℃で３〜７％残存するように混合される。塩素含有物質２２の添加量は焼却灰２０の量にあわせて調節されており、焼却灰２０に含有されるＰｂと反応する５倍量を添加することが好ましい。
The incinerated ash 20 whose moisture has been adjusted by the
Here, the carbide 21 to be used is preferably fine-grained coal whose particle size has been selected in advance or commercially available fine-grained coal. Moreover, it is also suitable to use the unburned part contained in the incineration ash 20 as a carbide. The mixing amount of the carbide 21 is controlled by the unburned amount contained in the incinerated ash 20 and the ash layer temperature in the rotary kiln 1, and is mixed so that 3 to 7% remains at an ash layer temperature of 700 to 800 ° C. The addition amount of the chlorine-containing material 22 is adjusted in accordance with the amount of the incineration ash 20, and it is preferable to add 5 times the amount that reacts with Pb contained in the incineration ash 20.
なお、図示しないが、上記した焼却灰２０と炭化物２１の混合手段の別形態として、炭化物２１を粒度選別する手段を設け、粒度選別した炭化物をスクリューコンベア７で搬送し、そこへ焼却灰２０を投入し混合する構成としてもよい。 Although not shown, as another form of the mixing means for the incineration ash 20 and the carbide 21 described above, a means for selecting the particle size of the carbide 21 is provided, the particle size-selected carbide is conveyed by the screw conveyor 7, and the incineration ash 20 is transferred there. It is good also as a structure which throws in and mixes.
最後に、図５を用いて、被処理灰の無害化処理装置を具備した灰処理システムでの試験条件とそれに対応する結果を説明する。ここでは、焼却灰に含まれるＰｂ分離除去するために、塩素含有物質を添加し、ロータリーキルンで加熱し塩化物化した後に揮散分離させた。
また、ロータリーキルン１を、耐火材厚さｔと焙焼炉内径Ｄとの比率ｔ／Ｄが０．１〜０．２５、焙焼炉長さＬと焙焼炉内径Ｄとの比率Ｌ／Ｄが８〜２０となるように設定する。さらに、焼却灰の比重を２．１ｋｇ／Ｌ（かさ比重１．４ｋｇ／Ｌ）、炭化物の比重を１．７ｋｇ／Ｌ（かさ比重１．２ｋｇ／Ｌ）、炭化物の粒度を略０．５〜２５ｍｍ、炭化物添加率を３％、ロータリーキルン全体の滞留時間を９０分とした。
Finally, with reference to FIG. 5, the test conditions in the ash treatment system equipped with the detoxification device for the ash to be treated and the corresponding results will be described. Here, in order to separate and remove Pb contained in the incinerated ash, a chlorine-containing substance was added, heated in a rotary kiln, converted to chloride, and then volatilized and separated.
Further, the rotary kiln 1 has a ratio t / D of the refractory material thickness t and the roasting furnace inner diameter D of 0.1 to 0.25, and a ratio L / D of the roasting furnace length L and the roasting furnace inner diameter D. Is set to 8-20. Furthermore, the specific gravity of incinerated ash is 2.1 kg / L (bulk specific gravity 1.4 kg / L), the specific gravity of carbide is 1.7 kg / L (bulk specific gravity 1.2 kg / L), and the particle size of carbide is about 0.5 to 25 mm, the carbide addition rate was 3%, and the residence time of the entire rotary kiln was 90 minutes.
焼却灰温度を各々設定し、焼却灰のみの比較例１〜３と、焼却灰＋炭化物の実施例１〜３について試験を行ったところ、図５に示す結果が得られた。
図５に示すように、炭化物を混合した実施例３は、焼却灰のみの比較例３よりも焙焼後のＰｂ含有量が１４０ｍｇ／ｋｇとより少なくなり、Ｐｂの除去率が向上している。また、ほぼ焼却灰温度域であるにも関わらず、燃焼バーナに必要な燃料である重油量も２４０Ｌ／ｈと少なくなることがわかる。このことからも焼却灰に含まれる炭化物が、加熱源となって灰層内部の温度を上昇させ、灰層温度が均一となるように働き、また燃費が向上に寄与することがわかる。
実施例１および比較例１、実施例２および比較例２も同様に、炭化物がＰｂの揮散を促進させていることがわかる。
When the incineration ash temperature was respectively set and the test was performed for Comparative Examples 1 to 3 of only the incineration ash and Examples 1 to 3 of the incineration ash + carbide, the results shown in FIG. 5 were obtained.
As shown in FIG. 5, in Example 3 in which carbides were mixed, the Pb content after roasting was 140 mg / kg less than in Comparative Example 3 with only incineration ash, and the Pb removal rate was improved. . Further, it can be seen that the amount of heavy oil, which is the fuel required for the combustion burner, is reduced to 240 L / h in spite of the incineration ash temperature range. This also shows that the carbide contained in the incinerated ash acts as a heating source to raise the temperature inside the ash layer, to make the ash layer temperature uniform, and to contribute to improvement in fuel consumption.
Similarly, Example 1 and Comparative Example 1, Example 2 and Comparative Example 2 show that the carbide promotes the volatilization of Pb.
本発明によれば、被処理灰表層に浮上しない状態で炭化物を被処理灰に混合することにより、焙焼炉内温度を上げることなく灰層内部の温度を上昇させることが可能となり、被処理灰の溶融を抑制し、且つ被処理灰に含まれる重金属類を揮散分離することができるので、効率良く被処理灰を無害化する手段として有益である。 According to the present invention, it is possible to increase the temperature inside the ash layer without increasing the temperature in the roasting furnace by mixing the carbide with the ash to be processed without floating on the surface layer to be processed. Since melting of ash can be suppressed and heavy metals contained in the ash to be treated can be volatilized and separated, it is useful as a means for efficiently detoxifying the ash to be treated.
１ ロータリーキルン
２ 乾燥機
５ 冷却装置
６ 排ガス処理設備
１１ 耐火材
１３ バーナ部
１４ 供給口
１５ 排出口
２０ 焼却灰
２１ 炭化物
２２ 塩素含有物質
２３ 焙焼灰
２４ 補助燃料
２５ 排ガス
Ｌ 焙焼炉長さ
Ｄ 焙焼炉内径
ｔ 耐火材厚さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記焙焼炉として、耐火材が内張りされ、一端に被処理灰の供給口を備え、他端に燃焼バーナと焙焼灰を排出する排出口とを備えたロータリーキルンを用い、
被処理灰を該ロータリーキルン内に供給する前に被処理灰と炭化物とを混合する混合手段と、ロータリーキルンの周速と投入空気を制御し炭化物が被処理灰表層に浮上しない状態を生成する焙焼炉制御手段とを備え、前記ロータリーキルンの出口領域で９５０〜１２００℃に加熱して重金属類を分離除去させたことを特徴とする被処理灰の無害化処理装置。 In the detoxification processing apparatus of the to-be-processed ash which adds a chlorine-containing substance to the to-be-processed ash containing heavy metals, chlorinates the above-mentioned heavy metals in a roasting furnace and separates and removes them by heating and volatilizing,
As the roasting furnace, using a rotary kiln with a refractory material lined, provided with a supply port for treated ash at one end, and a combustion burner and a discharge port for discharging roasted ash at the other end,
Mixing means for mixing the treated ash and carbide before supplying the treated ash into the rotary kiln, and roasting that generates a state in which the carbide does not float on the treated ash surface layer by controlling the peripheral speed and input air of the rotary kiln. And a furnace control means, wherein the heavy metal is separated and removed by heating to 950 to 1200 ° C. in the exit area of the rotary kiln.
前記焙焼炉として、炉の一端に被処理灰の供給口を備え、他端に燃焼バーナと焙焼灰を排出する排出口とを備えた耐火材を内張りしたロータリーキルンを用いて、
前記ロータリーキルンへ供給する前に前記被処理灰と炭化物とを混合し、該ロータリーキルン内で炭化物が被処理灰表層に浮上しない状態を生成し、灰層温度７００〜８００℃で３〜７％の炭化物を残存させるとともに灰層温度９５０〜１２００℃で５〜１５分維持し、重金属類を加熱揮散させて分離除去したことを特徴とする被処理灰の無害化処理方法。
In the detoxification treatment method of the ash to be treated, after adding a chlorine-containing substance to the ash to be treated containing heavy metals, the chlorination of the heavy metals in a roasting furnace and heating and volatilization to separate and remove them,
As the roasting furnace, using a rotary kiln lined with a refractory material provided with a supply port for treated ash at one end of the furnace and a combustion burner and a discharge port for discharging roasted ash at the other end,
Before supplying to the rotary kiln, the ash to be treated and carbide are mixed to produce a state in which the carbide does not float on the surface of the ash to be treated in the rotary kiln, and 3 to 7% carbide at an ash layer temperature of 700 to 800 ° C. Is maintained at an ash layer temperature of 950 to 1200 ° C. for 5 to 15 minutes, and heavy metals are volatilized and removed by heating, thereby detoxifying the treated ash.
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