JPH0987728A - 電気炉における合金鉄製造及び焼却灰の溶融処理の同時実施方法 - Google Patents

電気炉における合金鉄製造及び焼却灰の溶融処理の同時実施方法

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JPH0987728A
JPH0987728A JP25226795A JP25226795A JPH0987728A JP H0987728 A JPH0987728 A JP H0987728A JP 25226795 A JP25226795 A JP 25226795A JP 25226795 A JP25226795 A JP 25226795A JP H0987728 A JPH0987728 A JP H0987728A
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Fumio Yoshida
文夫 吉田
Takashi Furukawa
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    • Y02P10/20Recycling

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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精錬金属の品質に実質的に影響を与えること
なく、焼却灰の溶融による減容化及び無害化を達成す
る。 【解決手段】 電気炉において金属の精錬を行うと同時
に、焼却灰を溶融処理する。金属の精錬に使用する原料
の一部として前記焼却灰を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般廃棄物、産業
廃棄物、下水道スラッジ、シュレッダーダスト、その他
の廃棄物の焼却灰を溶融により、減容化、無害化する方
法に関する。更に詳しく述べれば、本発明は、電気炉に
おいて、金属(合金も含む)を精錬するとともに、併せ
て焼却灰を処理する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、一般廃棄物、産業廃棄物、下
水道スラッジ、シュレッダーダスト等の各種廃棄物は、
焼却処理され、その灰(焼却灰)は多くの場合、埋立地
に廃棄処分されている。しかしながら、埋立地の確保が
年々難しくなっており、その埋立地の延命化が必要であ
る。また、焼却灰には、重金属等の各種有害物質が含ま
れているため、廃棄処分した場合に、雨水によりそのよ
うな有害物質が流出したり、地下水に溶出する等の問題
が生じ得る。このため、従来から、焼却灰の容積を小さ
くする、いわゆる減容化処理や、重金属等の有害物質の
流出や地下水への溶出等を防止するための焼却灰の無害
化処理が検討されている。更に、一歩進んで、焼却灰の
資源化による再利用や、リサイクル技術の開発が待望さ
れている。ところで、灰やスラッジ等を電気抵抗炉にお
いて処理し、これらの灰やスラッジ等から、重金属類を
無害化した人工鉱物と金属とを製造する方法が提案され
ている(特公昭60-56963号公報)。しかしながら、この
方法では、金属の精錬を伴う技術ではなく、単に焼却灰
の電気抵抗熱により溶融する技術であるため、焼却灰又
はその溶融物の電気抵抗の調整が困難であったり、有害
成分のスラグへの固定のため、珪酸分や、石灰分を加え
て、成分調整をする必要がある。その結果、成分調整に
加えられる珪酸分や、石灰分により、せっかくの焼却灰
の減容の効果が減ぜられるという問題点があった。一般
的に、焼却灰の成分や、性状は様々であり、変動も大き
いので、得られるスラグ及び金属成分並びにその性状の
調整が難しく、再利用の用途が少ないという問題もあっ
た。更に、未燃焼残渣の炭素分が多く含まれる廃棄物を
処理すると、炉上、炉外にて燃焼する必要があり、その
ためガス発生量が多くなるため、操業の安定化が図れ
ず、重金属等の有害物質の揮散が生じたり、あるいは排
出燃焼ガス処理のための大がかりな設備を必要とするな
ど問題となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、金
属の精錬を行いながら、焼却灰の溶融による無害化及び
減容化を達成する方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、焼却灰の成分調整を特に考慮することな
く、再利用可能なスラグを生成し、金属分の回収を行
い、未燃焼残渣(燃残)としての炭素分を金属成分の還
元に利用し、発生する一酸化炭素や水素を含むガスを燃
料として発電等に利用し、もって、エネルギーの有効利
用を図れる方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成する方法について鋭意検討した結果、電気炉におい
て金属の精錬を行う際に、金属精錬用の原料の一部とし
て焼却灰を使用することにより、上記課題が達成できる
ことを見出し、本発明に到達したものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、詳細に説
明する。本発明において処理される焼却灰は、一般廃棄
物、産業廃棄物、下水道スラッジ、シュレッダーダス
ト、その他の廃棄物の焼却灰である。例えば、都市ゴミ
からの焼却灰は、通常以下の組成からなっている。
【0006】
【表1】 表1 焼却灰化学分析値 成分 SiO2 CaO MgO Al2O3 Fe2O3 Na2O K2O P 濃度(%) 37.1 18.5 2.6 17.9 3.0 3.0 1.6 0.9 成分 Hg Pb As Cd Cr 濃度(ppm) 0.3 860 20 12 150 本発明において使用される金属精錬用の電気炉として
は、金属(合金を含む)を精錬するのに使用されるもの
であれば、特に制限なく各種の電気炉を使用することが
できる。このような電気炉としては、一般に、発熱方式
の相違に従って、抵抗によって発熱させる抵抗炉、アー
クの発熱を利用するアーク炉、誘導加熱を利用する誘導
炉等が挙げられる。熱効率及び重金属等の有害物質の飛
散防止の観点から、好ましくは、抵抗炉が挙げられる。
電気炉として使用される典型的な例の断面図を図1に概
略する。この電気炉1は、密閉型で、ほぼ円筒状の容器
の形態をしている。電気炉1には、上壁を通して3本の
電極2と、3本以上の原料装入装置3とが設けられてい
る。電極2は、それぞれ、精錬工程中、精錬金属層9の
上に生成するスラグ層8の上に装入されているコークス
層11内に先端が嵌入した状態で保持される。一方、原
料装入装置3は、精錬工程中に、コークス層11上に順
次原料12を装入するように、上端に設けられたホッパ
ー3aと、その下に設けられたシュート3bとから形成
されている。また、図1において、電気炉1の側壁4a
の下部に金属取出し口5が設けられ、その反対側の側壁
には、金属取出し口5よりも高い位置にスラグ取出し口
6が設けられている。更に、電気炉1の上壁端部には、
精錬工程で生成した気体を取り出すためのガス取出し口
7が設けられている。
【0007】本発明において、精錬される金属の種類
は、特に限定されるものではない。純度の高い金属を精
錬する場合であっても、添加する焼却灰の量を調整する
ことによって、不純金属の量を抑制することができるの
で、通常問題は生じない。また、精錬される金属には、
合金が含まれる。典型的には、金属としては、例えば、
銑鉄が挙げられる。また、合金としては、典型的には、
鉄との合金、例えば、シリコマンガン等が挙げられる。
金属の精錬においては、通常、精錬する金属に応じて各
種の原料の組合せが存在する。例えば、合金鉄、銑鉄の
精錬における原料は、鉄鉱石、マンガン鉱石、クロム鉱
石ニッケル鉱石等の原料鉱石、スラグ塩基度調整用の石
灰石や珪石と、還元材料としてのコークスや石炭等を用
いる。本発明においては、焼却灰は、金属の精錬用の原
料の一部として使用する。具体的には、精錬すべき金属
に応じて変動するが、通常使用する原料全体に対して2
0重量%以下、好ましくは1〜10重量%、更に好まし
くは2〜5重量%の量で使用すれば、精錬金属中の不純
物の量を大きく変動させることなく、また焼却灰の減容
化を達成するに充分である。焼却灰に含まれる珪酸分、
CaO、MgOの塩基成分、未燃残の炭素分は原料とし
て作用するため、焼却灰に含まれる珪酸分、塩基成分、
炭素分相当の原料を減少することができる。また、精錬
する金属に応じて、その金属を比較的多く含む焼却灰を
選択し、原料の一部として使用すれば、精錬金属の収量
を改善するのにも有効である。
【0008】焼却灰は、金属精錬用の原料に予め添加し
ておいてもよいし、精錬作業中に溶融金属又はその上の
スラグ上に添加してもよい。本発明においては、合金
鉄、銑鉄精錬でのスラグ溶湯温度は1400〜1500
℃と極めて高温であり、焼却灰の完全溶融がなされ、そ
して重金属等の有害成分はスラグ中の珪酸(SiO2)の網
目構造中に移行し、固化後は安定なガラス質となるた
め、雨による流出や、地下水への溶出等の二次的公害の
防止が図られる。また、焼却灰中の鉄、その他の金属成
分は、合金鉄、銑鉄として回収され、未燃残の炭素分は
その還元材として利用され、発生する一酸化炭素及び水
素を含むガスは発電用の燃料として利用される。更に、
生成したスラグも、従来と同様に道路基盤、建設材料と
して使用することができ、すでに規格化されている合金
鉄、スラグと同一のものとなり、使用用途等の汎用性に
優れたものである。
【0009】
【実施例】以下、実施例を参照しながら、本発明を更に
詳細に説明する。実施例1 以下に、本発明のシリコマンガン製造電気炉での溶融処
理の実施例を説明する。この実施例は、基本的に図1に
示す構造を有する3相潜弧式密閉電気炉を使用し、シリ
コマンガンを製造した例である。この電気炉の製造能力
は、65,000t/年であり、主要部の仕様はトラン
ス容量は、50,000KVA(最大負荷、28,00
0kw)、炉直径、15m、炉高、6m 電極径、1.
7mであった。なお、この実施例では、予め、上記表1
で示す組成を有する焼却灰を精錬用原料中に配合してお
いたものを使用した。精錬用原料は、以下の通りであっ
た。 原料組成 Kg マンガン鉱石 2285 珪石 435 鉄鉱石 145 ドロマイト 30 コークス 400 焼却灰 100 次いで、精錬作業を行った。精錬作業の条件は、以下の
通りであった。 電気炉負荷 5000〜28000KW 電圧 100〜200V 抵抗 500〜600MΩ 精錬工程によって得られたシリコマンガン及びスラグの
品質を調べ、通常の精錬によって得られた製品と比較し
た。その結果を、以下の表2及び表3に示す。
【0010】
【表2】 表2:シリコマンガンにおける成分品
質の変化 (%) Mn C Si P S 残りFe 通常品 61.4 2.15 14.2 0.067 0.009 実施例1 61.1 2.17 14.1 0.085 0.010
【0011】
【表3】 表3:スラグにおける成分品質の変化 Mn SiO2 CaO MgO Al2 3 (%) 通常品 12.7 37.7 16.9 5.64 15.9実施例1 12.8 37.7 16.4 5.42 16.5 上記表2及び表3から分かるように、実施例1で製造し
たシリコマンガン及びスラグの成分組成には、実質的に
変化はなかった。焼却灰には、AsやHg等の有害な成
分が含まれているが、もともと含まれている量が少ない
ので、精錬金属に悪影響を与えることはない。一方、ス
ラグ中に有害成分が固定化され、溶出等の問題がないか
否かの試験を行うために、溶出試験を実施した。溶出操
作は、環境庁告示第13号(昭和48年)に従い、ま
た、分析は、JIS K0102に従って行った。分析
結果を、以下の表4に示す。
【0012】
【表4】 表4:スラグの溶出試験 (ppm) Hg Pb As Cd Cr CN P 不検出 不検出 不検出 不検出 不検出 不検出 不検出 注)不検出:定量下限以下であることを示す。 上記表4から、生成したスラグ中には、有害物質が封じ
込められ、溶出等の問題が生じるおそれが実質上ないこ
とが分かる。従って、焼却灰を配合してシリコマンガン
を精錬した場合に、得られるスラグは、通常のシリコマ
ンガンスラグと同様に、路盤材、ケーソン材、コンクリ
ート骨材等の建設資材として使用することができる。従
来の単なる焼却灰のみによる溶融処理では、減容化効果
はある程度期待されるものの、焼却灰中の成分が有効に
利用されることがなく、更に、成分調整のために、塩基
成分や珪酸成分の添加が必要とされる場合が多い。この
ため、減量の効果は実際上ほとんど期待できない。これ
に対して、本発明の方法では、焼却灰中の珪酸成分や塩
基成分が精錬用の原料としても利用されるので、減量化
効果が生じる。しかも、その減容化率は、単なる焼却灰
の溶融処理では、被処理焼却灰の容積に対して、20〜
30%程度であるのに対して、本発明の方法では、生成
スラグ量から見て、減容化率で70%程度、減量化率で
60%となる。
【0013】
【発明の効果】電気炉において金属の精錬を行うと同時
に、焼却灰を処理することにより、生成する金属の成分
に実質的に影響を与えることなく、焼却灰の減容化並び
に減量化が達成できるとともに、焼却灰に含まれる有害
物質が有効に無害化できる。また、焼却灰に含まれる成
分を資源として有効に利用することができ、精錬工程の
操業性、運転費用等の経済性の点で優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に使用できる電気炉の概略断面図
である。
【符号の説明】
1:電気炉 2:電極 3:原料装入装置 5:金属取出し口 6:スラグ取出し口 7:ガス取出し口
フロントページの続き (72)発明者 吉田 文夫 茨城県鹿嶋市光4番地 中央電気工業株式 会社鹿島工場内 (72)発明者 古川 孝 茨城県鹿嶋市光4番地 中央電気工業株式 会社鹿島工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気炉において金属の精錬を行うと同時
    に、焼却灰を処理する方法であって、金属の精錬に使用
    する原料の一部として前記焼却灰を使用することを特徴
    とする方法。
JP25226795A 1995-09-29 1995-09-29 電気炉における合金鉄製造及び焼却灰の溶融処理の同時実施方法 Expired - Lifetime JP3732561B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5541423B1 (ja) * 2012-06-27 2014-07-09 新日鐵住金株式会社 製鋼スラグ還元処理装置及び製鋼スラグ還元処理システム
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