JP4948429B2 - 金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システム - Google Patents
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Description
本発明は、金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システムに関し、特に、廃棄車両のシュレッダーダストをセメント製造に利用してリサイクル処理するシステムに関する。
従来、廃棄車両等は、鉄リサイクル工場でシュレッダー等の大型カッターで細かく切断された後、磁選機や比重分離機等を通して鉄や非鉄金属等の有価物を分離回収するなどしてリサイクル処理されるが、その際、ＡＳＲ（Automobile Shredder Residues）と呼ばれる破片状の残渣物（シュレッダーダスト）が発生し、その処理が問題となる。これらは、主に最終処分場で埋め立て処理されるが、近年、最終処分場の残余量が逼迫しているのに加え、新たな処分地の確保も困難な状況になりつつあり、また、ＡＳＲ中の残留金属類が埋立処理場に溶出して環境を汚染するという問題もある。
そこで、ＡＳＲを埋め立て以外の方法で処理する技術として、例えば、特許文献１には、細かく砕いたＡＳＲをセメント原料に添加してセメントキルンに投入にすることにより、ＡＳＲをセメント製造にリサイクル活用する処理方法が提案されている。
一方、セメント製造においては、近年、セメント中の鉛が問題視されつつあり、鉛濃度の上限を規制する動きも始まっている。従来、セメント中の鉛は、固定化され、土壌への溶解、汚染はほとんどないと考えられてきたが、近年のセメント製造装置におけるリサイクル資源の活用量の増加に伴い、セメント中の鉛の量も増加傾向にあるため、土壌汚染の危険性が懸念されるようになってきた。
そこで、セメント中の鉛濃度を低減する技術として、例えば、特許文献２には、セメント製造工程に供給される廃棄物中の塩素分及び鉛分を効果的に分離除去するため、塩素バイパスダスト等の廃棄物を水洗する水洗工程と、濾別した固形分のアルカリ溶出工程と、この濾液から鉛を沈殿させて分離する脱鉛工程と、脱鉛した濾液からカルシウムを沈殿させて分離する脱カルシウム工程と、この濾液を加熱して塩化物を析出させて分離回収する塩分回収工程とを有する廃棄物の処理方法が開示されている。
また、特許文献３には、飛灰等の廃棄物から鉛等を分別して除去するにあたって、カルシウムイオンを含む溶液を混合してスラリーを得た後、固液分離して、亜鉛を含む固形分と、鉛を含む水溶液とを得る工程と、鉛を含む水溶液に硫化剤を添加した後、固液分離して、硫化鉛と、カルシウムイオンを含む溶液とを得る工程等を含む廃棄物の処理方法が記載されている。
しかし、特許文献２及び３に記載の従来技術においては、塩素バイパスダスト等に含まれる鉛分を除去しているが、塩素バイパスダストから系外に除去される鉛の割合は、全体の３０％程度に過ぎず、たとえ、塩素バイパスダスト中の鉛を１００％除去したとしても、残りの７０％程度は、依然としてセメントキルンから排出されるクリンカに取り込まれるため、セメントの鉛含有率を低下させるのは容易ではない。そこで、セメントキルン内の鉛の揮発を促進し、塩素バイパスダスト等への鉛の濃縮率を高めることが重要である。
一方、特許文献１に記載の従来技術によれば、ＡＳＲを資源として有効活用することができるものの、ＡＳＲ中の残留重金属類に鉛が含まれている場合には、セメントの鉛含有率を増大させることになり、また、ＡＳＲ中に含まれる塩素もセメント品質に影響を与える虞がある。このため、ＡＳＲをセメント原料に添加してセメント製造に利用しても、ＡＳＲの使用量を制限せざるを得ず、効率的に処理できないという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、ＡＳＲ等の金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物を効率的にリサイクル処理しながら、セメントキルン内の鉛等の重金属類の揮発を促進し、塩素バイパスダスト等への重金属類の濃縮率を高めることにより、セメントの重金属類含有率を低減することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システムであって、金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物、又は該可燃性廃棄物から所定の金属を含む異物を除去して得た可燃分を粉砕する粉砕手段と、前記粉砕手段によって粉砕する前の可燃性廃棄物、又は前記粉砕手段によって粉砕した後の可燃性廃棄物から、所定の金属を含む異物を除去して可燃分を得る異物除去手段と、前記粉砕手段及び前記異物除去手段を介して得られた可燃分の粒度を１ｍｍ以上、５０ｍｍ以下に調整する粒度調整手段と、該粒度調整手段によって粒度調整された塩素を含有する可燃分を、セメント焼成炉に投入する投入手段とを備え、該投入手段は、セメントキルンの窯前部、窯尻部、窯の胴体部又は仮焼炉から前記塩素を含有する可燃分を投入し、該可燃分を該セメントキルンの窯尻部から仮焼炉出口までの領域で燃焼させ、前記セメントキルンの窯尻部の燃焼ガスのＣＯ濃度が０．２％以上、５％以下で、かつ該窯尻部におけるセメント原料中の塩素濃度が５０ｐｐｍ以上、３％以下となるように前記塩素を含有する可燃分の投入量を調整することを特徴とする。
そして、本発明によれば、前記粉砕手段及び前記異物除去手段を介して得られた可燃分をセメント焼成炉に投入することによって、燃料代替として利用するだけではなく、可燃分に含まれる塩素をセメントキルン内等の鉛等の重金属類と反応させ、重金属類を効率よく揮発させることができる。加えて、セメントキルン内等で該塩素を含む可燃分を焼却処理することにより、セメントキルン内等に還元雰囲気を生じさせ、その還元雰囲気の下で重金属類を効率よく揮発させることができる。揮発した重金属類は、濃縮された状態で系外に排出されるため、セメントキルン等からの重金属類の除去率を高めることができる。また、廃棄物の処理量も従来に比べて増加させることができるため、金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物を効率的にリサイクル処理しながら、セメントの重金属類含有率を低減することが可能になる。
粒度調整された塩素を含む可燃分を用いることで、可燃分の均一な燃焼状態を得ることができるとともに、セメント焼成炉の所望の位置で可燃分を燃焼させることが容易となり、より効率よく重金属を揮発させることができる。
セメントキルンの窯尻部から仮焼炉出口までの領域は、セメントキルンの燃焼ガス温度が７００〜１２００℃であり、該可燃物に含まれる塩素と鉛等の重金属類とを反応させることによって、重金属類を効率よく揮発させることができるとともに、この領域を還元雰囲気とすることによって、さらに高い揮発率で揮発させることができ、セメント中の重金属類の除去率をさらに高めることが可能になる。
上記処理システムにおいて、前記投入手段により、前記可燃分を０．１ｍ／ｓ以上、５０ｍ／ｓ以下の速度で吹き込むことができる。
また、上記処理システムにおいて、前記可燃性廃棄物を廃棄車両のシュレッダーダストとすることができ、シュレッダーダストを焼却処理しながら、同時にセメントの重金属類含有率を低減することが可能となる。
以上のように、本発明によれば、金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物を効率的にリサイクル処理しながら、セメントキルン内の鉛等の重金属類の揮発を促進し、塩素バイパスダスト等への重金属類の濃縮率を高めることにより、セメントの重金属類含有率を低減することが可能となる。
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システムを用いてＡＳＲを処理すると同時に、セメントキルン内の鉛の揮発を促進し、塩素バイパスダスト等への鉛の濃縮率を高めることにより、セメントの鉛含有率を低減する場合を例にとって説明する。
図１は、本発明にかかる金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システムの第１の実施形態を示す。この処理システム１は、ＡＳＲを乾式洗浄し、ＡＳＲから付着物Ｗ１を分離する乾式洗浄装置２と、乾式洗浄装置２で分離された付着物Ｗ１から銅を選別回収する渦電流選別機３と、付着物Ｗ１が除去された洗浄物（可燃分）Ｗ２を破砕する一次破砕機４と、一次破砕機４からの破砕物Ｗ４を粉砕する万能粉砕機５と、渦電流選別機３からのダストＷ３及び万能粉砕機５からの粉砕物Ｗ５との混合物Ｗ６をセメントキルン１１内に燃料として吹き込む吹込ノズル１０と、セメントキルン１１の窯尻部１１ａからプレヒータ１２の最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する塩素バイパス設備１３と、抽気ガスＧから粗粉ダストを回収する分級機１４と、分級機１４から排出される微粉ダストを回収するための集塵機１５とから構成される。一次破砕機４と万能粉砕機５には、排出部に打抜スクリーン（パンチングメタル）を取り付けることができ、所望の粒度の破砕物が得られるように調整できる。
上記処理システム１において、セメント製造工場にＡＳＲが持ち込まれると、まず、乾式洗浄装置２によってＡＳＲから付着物Ｗ１を除去し、渦電流選別機３によって付着物Ｗ１に含まれる銅等の有価金属類を回収する。渦電流選別機３から排出されるダスト（可燃分）Ｗ３は、万能粉砕機５からの粉砕物Ｗ５に混合する。
乾式洗浄装置２によって付着物Ｗ１を除去したＡＳＲ、すなわち可燃分Ｗ２は、一次破砕機４で破砕して破砕物Ｗ４とし、破砕物Ｗ４を万能粉砕機５により粉砕して粉砕物Ｗ５を得る。粉砕物Ｗ５は、渦電流選別機３から排出されるダスト（可燃物）Ｗ３と混合される。
粉砕物Ｗ５と渦電流選別機３から排出されるダスト（可燃物）Ｗ３との混合物Ｗ６は、吹込ノズル１０により、窯前部１１ｂからセメントキルン１１内に一次空気とともに吹き込む。
混合物Ｗ６の燃焼によりＣＯが発生し、セメントキルン１１内が還元雰囲気となり、また、その際、混合物Ｗ６に含有される塩素と、セメントキルン１１内のセメント原料に含まれる鉛とが反応し、塩化鉛が生成される。また、塩化鉛で揮発できなかった鉛が、還元雰囲気の形成により、硫化鉛等で揮発する。特に、雰囲気温度が９００〜１２００℃では、塩化鉛は高い揮発率（融点５０１℃、沸点９５０℃）を示し、また、硫化鉛等は還元雰囲気下において、雰囲気温度が９００〜１２００℃で高い揮発率で揮発させることができる。尚、混合物６を燃焼させる部位はセメントキルン１１の中だけに限らず、仮焼炉内でもよい。
セメントキルン１１等で揮発した鉛は、燃焼ガスとともにプレヒータ１２側に移動し、塩素バイパス設備１３によって抽気される。その後、分級機１４において抽気ガスＧ中の粗粉ダストを回収してセメントキルン１１系に戻すとともに、抽気ガスＧ中の微粉ダストを集塵機１５で回収する。この微粉ダストには、セメントキルン１１等で鉛がより多く揮発した分、鉛が従来よりも多く濃縮されているため、この鉛を回収することにより、セメントキルン１１で製造されるセメントの鉛含有率を低下させることができる。
尚、セメントキルン１１への混合物Ｗ６の投入量は、鉛の揮発を促進するため、セメントキルン１１の窯尻部１１ａの燃焼ガスのＣＯ濃度が０．２〜５％の範囲内になり、かつ該窯尻部１１ａにおけるセメント原料中の塩素濃度が５０ｐｐｍ〜３％以下となるように調整することが好ましい。
このように、本実施の形態においては、ＡＳＲの可燃分をセメントキルン１１内に投入することにより、可燃分に含まれる塩素をセメントキルン１１等のセメント原料に含まれる鉛と反応させて塩化鉛を生成させ揮発させるとともに、可燃分をＣＯの発生源に利用、つまり還元雰囲気を形成することによって、塩化鉛で揮発できなかった鉛を、硫化鉛等で揮発させるため、セメントキルン１１内の鉛の揮発率を高めることができる。揮発した鉛は、塩素バイパス設備１３を通じて濃縮された状態で系外に排出されるため、セメントキルン１１からの鉛の除去率を高めることができる。また、ＡＳＲの使用量も従来に比べて増加させることができるため、ＡＳＲを効率的にリサイクル処理しながら、セメントの鉛含有率を低減することが可能になる。
尚、上記実施の形態においては、セメントキルン１１の窯前部１１ｂから混合物Ｗ６をセメントキルン１１内に吹き込むが、図２に示すように、仮焼炉１６の下部に吹込ノズル１７を設け、吹込ノズル１７により混合物Ｗ６を仮焼炉１６内に吹き込んでもよい。また、混合物Ｗ６の粒径及び吹込場所に応じて、吹込ノズル１７からの混合物Ｗ６の吹込速度を０．１〜５０ｍ／ｓに調整する。
さらに、混合物Ｗ６を投入、吹き込みする装置を、図１に示したセメントキルン１１の窯前部１１ｂ、窯尻部１１ａ又は胴体部１１ｃのいずれかの箇所に設け、投入又は吹込によって、混合物Ｗ６をセメントキルン１１内に直接供給してもよい。また、混合物Ｗ６を仮焼炉１６内に投入する場合でも、図２の吹込ノズル１７に代えて、混合物Ｗ６を投入する装置を設けてもよい。
次に、本発明にかかる金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システムの第２の実施形態について、図３を参照しながら説明する。尚、この図において、図１の処理システム１と同一の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
同図に示すように、この処理システム２０は、ＡＳＲを粉砕するためのローターインパクトミル２１と、粉砕したＡＳＲを篩い分けるための吸引ノズル付きトロンメル２２と、トロンメル２２から排出される気体から可燃物を回収するためのサイクロン２３とを備える。尚、粒度調整したＡＳＲの可燃分（以下「粒調物」という）Ｗ８をセメントキルン１１内に吹き込むための構成や、セメントキルン１１内の鉛を系外に排出するための構成は、図１の処理システム１と同様である。
ローターインパクトミル２１は、図１の一次破砕機４及び万能粉砕機５の代替設備であり、セメント工場に持ち込まれたＡＳＲを細かく粉砕するために備えられる。また、吸引ノズル付きトロンメル２２は、ローターインパクトミル２１で粉砕された粉砕物Ｗ７を、所定の粒径以下の粉砕物（粒調物）Ｗ８と、所定の粒径以上の粉砕物Ｗ９と、銅等の有価金属類を含む重量物とに分離するために備えられ、排出口側の端部には、粉砕物Ｗ９を排出してサイクロン２３に供給するための吹込ノズル２２ａ及び吸引ノズル２２ｂが付設される。サイクロン２３は、両ノズル２２ａ、２２ｂを通じて搬送された粉砕物Ｗ９を含む空気から気体分を除去し、可燃分Ｗ１０をローターインパクトミル２１に戻すために備えられる。
上記処理システム２０において、ローターインパクトミル２１及びノズル付きトロンメル２２により、ＡＳＲの可燃分を所定の粒径（１〜５０ｍｍ）に調整して得られた粒調物Ｗ８を、吹込ノズル１０を通じてセメントキルン１１内に吹込速度０．１〜５０ｍ／ｓで吹き込み、粒調物Ｗ８中の塩素をセメントキルン１１等のセメント原料に含まれる鉛と反応させて塩化鉛を生成させ揮発させるとともに、可燃分をＣＯの発生源に利用、つまり還元雰囲気を形成することによって、塩化鉛で揮発できなかった鉛を、硫化鉛等で揮発させる。このため、図１の処理システム１と同様に、ＡＳＲを燃料代替にすると同時に、セメントキルン１１の鉛の揮発率を高めることができ、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
次に、本発明にかかる金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システムの第３の実施形態について、図４を参照しながら説明する。尚、この図において、図３の処理システム２０と同一の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
同図に示すように、処理システム３０は、図３の吸引ノズル付きトロンメル２２及びサイクロン２３に代えて、風力選別機３１と、トロンメル３２とを備える点で、図３の処理システム２０と異なる。
風力選別機３１は、ローターインパクトミル２１で粉砕された粉砕物Ｗ７から銅等の有価金属類を含む重量物を回収するために備えられ、また、トロンメル３２は、重量物が除去された粉砕物（可燃分）Ｗ１１を、所定の粒径以下の可燃分（粒調物）Ｗ１２と、それ以外の粒径の可燃分Ｗ１３とに分離するために備えられる。
上記処理システム３０においても、ＡＳＲの可燃分を所定の粒径（１〜５０ｍｍ）に調整した後、吹込ノズル１０を通じてセメントキルン１１内に吹込速度０．１〜５０ｍ／ｓで吹き込み、粒調物Ｗ１２中の塩素をセメントキルン１１等のセメント原料に含まれる鉛と反応させて塩化鉛を生成させ揮発させるとともに、可燃分をＣＯの発生源に利用、つまり還元雰囲気を形成することによって、塩化鉛で揮発できなかった鉛を、硫化鉛等で揮発させる。このため、図１の処理システム１と同様に、ＡＳＲを燃料代替にすると同時に、セメントキルン１１の鉛の揮発率を高めることができ、第１及び第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、上記実施の形態においては、本発明にかかる金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システムを用いてＡＳＲを処理する場合を例示したが、この処理システムの処理対象物はＡＳＲに限らず、その他の金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物を処理することもできる。また、上記実施の形態においては、ＡＳＲを処理すると同時に、セメントの鉛含有率を低減する場合を例にとって説明したが、鉛以外にも、可燃性廃棄物に含まれる塩素を利用し、かつ還元雰囲気で揮発率が上昇する他の重金属類を対象にすることもできる。
１ 金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システム
２ 乾式洗浄装置
３ 渦電流選別機
４ 一次破砕機
５ 万能粉砕機
１０ 吹込ノズル
１１ セメントキルン
１１ａ 窯尻部
１１ｂ 窯前部
１１ｃ 胴体部
１２ プレヒータ
１３ 塩素バイパス設備
１４ 分級機
１５ 集塵機
１６ 仮焼炉
１７ 吹込ノズル
２０ 金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システム
２１ ローターインパクトミル
２２ 吸引ノズル付きトロンメル
２２ａ 吹込ノズル
２２ｂ 吸引ノズル
２３ サイクロン
３０ 金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システム
３１ 風力選別機
３２ トロンメル
２ 乾式洗浄装置
３ 渦電流選別機
４ 一次破砕機
５ 万能粉砕機
１０ 吹込ノズル
１１ セメントキルン
１１ａ 窯尻部
１１ｂ 窯前部
１１ｃ 胴体部
１２ プレヒータ
１３ 塩素バイパス設備
１４ 分級機
１５ 集塵機
１６ 仮焼炉
１７ 吹込ノズル
２０ 金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システム
２１ ローターインパクトミル
２２ 吸引ノズル付きトロンメル
２２ａ 吹込ノズル
２２ｂ 吸引ノズル
２３ サイクロン
３０ 金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システム
３１ 風力選別機
３２ トロンメル
Claims (3)
- 金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物、又は該可燃性廃棄物から所定の金属を含む異物を除去して得た可燃分を粉砕する粉砕手段と、
前記粉砕手段によって粉砕する前の可燃性廃棄物、又は前記粉砕手段によって粉砕した後の可燃性廃棄物から、所定の金属を含む異物を除去して可燃分を得る異物除去手段と、
前記粉砕手段及び前記異物除去手段を介して得られた可燃分の粒度を１ｍｍ以上、５０ｍｍ以下に調整する粒度調整手段と、
該粒度調整手段によって粒度調整された塩素を含有する可燃分を、セメント焼成炉に投入する投入手段とを備え、
該投入手段は、セメントキルンの窯前部、窯尻部、窯の胴体部又は仮焼炉から前記塩素を含有する可燃分を投入し、該可燃分を該セメントキルンの窯尻部から仮焼炉出口までの領域で燃焼させ、前記セメントキルンの窯尻部の燃焼ガスのＣＯ濃度が０．２％以上、５％以下で、かつ該窯尻部におけるセメント原料中の塩素濃度が５０ｐｐｍ以上、３％以下となるように前記塩素を含有する可燃分の投入量を調整することを特徴とする金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システム。 - 前記投入手段は、前記可燃分を０．１ｍ／ｓ以上、５０ｍ／ｓ以下の速度で吹き込むことを特徴とする請求項１に記載の金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システム。
- 前記可燃性廃棄物は、廃棄車両のシュレッダーダストであることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属類及び塩素を含有する可燃性廃棄物の処理システム。
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