JP2000343058A - 有害物の処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気炉の操業に左右されることなく、かつ、
従来電気炉の操業で廃棄されていた高温溶融スラグを、
酸素を含有する高温着火源として、及び、助触媒として
作用する微粒金属と生石灰等を含有する燃焼・分解反応
促進剤として、利用し、安定かつ継続して有害物を熱分
解し無害化する。 【解決手段】 操業中の電気炉１０からその廃棄物であ
る高温溶融スラグＳを取出して分解炉２０に投入し、高
温溶融スラグＳを保有した分解炉２０に汚染土壌を投入
して熱分解させる。また、汚染土壌を分解炉２０に投入
するに先立って汚染土壌に汚染土壌の溶解に必要な温度
に維持するに必要な可燃性廃棄物として廃プラスチック
を混入させておく。また、電気炉１０及び分解炉２０か
ら漏れた有害ガスなどの有害物を高温分解室３０で分解
して無害ガスとする。また、分解炉２０及び高温分解室
３０に高温ガスを供給し、分解炉２０及び高温分解室３
０を有害ガスなどの有害物を無害化し得る高温に維持す
るよう温度制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばダイオキシ
ンで汚染された土や灰、又は、廃溶剤、廃農薬、又は、
これら廃溶剤、廃農薬等で汚染された汚染土壌、或い
は、医療廃棄物等の有害物を熱分解して無害化する有害
物の処理方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】汚染土壌、医療廃棄物等の有害廃棄物等
の有害物の高温熱分解処理として、ロータリキルン、Ｉ
ＳＶ（ガラス固化）装置、スクラップ（鋼屑等の鉄屑）
溶解用の電気炉が用いられ、例えば、該電気炉の場合で
は、有害物を、スクラップが溶解された高温の溶鋼中へ
直接、投入（吹込み）したり、或いは、スクラップとと
もに投入することにより高温熱分解処理が行われてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の高温熱分解処理は、高温場を作り出すため
多くの熱エネルギーを必要とし、ランニングコストが高
いと共に、耐熱材料を使用することや設備が大型である
ため、設備費が高いという問題がある。また、前記の電
気炉を用いた高温熱分解処理は、通常の操業運転でスク
ラップを溶解した溶鋼中に有害物を投入したりなどする
ため、製品への影響を考慮する必要があり、処理量（投
入量）及び処理対象物が限定される等の問題がある。

【０００４】また、前記の電気炉によるスクラップの溶
解は、スクラップは容積が嵩むため所定量が一度に電気
炉に投入できないため、溶解すべき量のスクラップの投
入（装入）量を、溶解一サイクルにつき、例えば、初装
（スクラップの溶解開始初期の所定量の装入）、追装１
（スクラップの追加装入１）、追装２（スクラップの追
加装入２）というように分割して行なっている。

【０００５】このようなスクラップの溶解方法を用いる
電気炉において、スクラップの追装は、初装のスクラッ
プがほぼ安定溶解温度に達した時点で行なうが、当該ス
クラップの追装時には、電気炉の電極への電気の供給を
一時的に止め電気炉上蓋の供給口を開いて行なわざるを
得ないため、加熱源がなくなると共に外部空気が流入す
る。また、前記新規スクラップの上部からの追加投入に
より下部の初装スクラップの溶解層の保有熱が奪われる
ため混合体としての温度が低下する。これらの要因によ
り、電気炉内温度（溶解温度、排ガス温度）が一時的に
低下する。従って、電気炉操業中は電気炉内温度が変動
する。

【０００６】従って、電気炉で有害物を溶鋼中に投入し
て分解処理する場合は、有害な未分解物（例えばダイオ
キシン等）の外部への排出防止のため、電気炉内の溶解
がほぼ完全溶解状態に達し炉内温度が高温（例えば８５
０℃以上の温度）の安定領域に達したにときに投入する
必要がある。このため、有害物の処理時間、処理タイミ
ングが制限されることになり、投入処理管理が煩雑であ
ると共に大量の廃棄物の処理が困難である。

【０００７】また、有害物をスクラップと一緒に電気炉
に投入して分解処理する場合は、前記炉内温度が所定温
度以下の場合や所定温度以下に低下した場合には、未分
解物の有害ガスなどの有害物がガスとともに炉外へ排出
される危険性がある。例えば炉内温度が８５０℃以下に
低下した場合はダイオキシンが分解されず炉外へ排出さ
れる危険性がある。

【０００８】さらに、該スクラップ溶解用の電気炉に有
害物を投入して処理する方法は、基本的に、処理対象物
は、例えば医療廃棄物としての鉄製容器に回収された注
射針や古鉄を含有した廃棄物など、鉄（Ｆe）を主成分
とする有害物が主体とされ、溶鋼の主成分が変わるよう
な物質を含有する有害物は対象物としては好ましくな
い。また、それ以外の有害物、例えば汚染土壌等を処理
するときは、廃棄物となるスラグの量が増えるだけであ
り、これらの点から処理対象物の種類も制限される。電
気炉の操業においては、この高温溶融スラグはスクラッ
プの溶解の一サイクルが終了する所定時間前に電気炉が
傾転されて取出されて廃棄されており、その高保有熱量
も捨てられている。

【０００９】本発明は、以上のような従来の有害物の処
理方法の問題点に鑑み、電気炉は通常の製鋼の操業運転
を行なうと共に、有害物の処理に該電気炉を利用するこ
とにより、有害物処理に係る設備費を安価なものとする
ことができ、また、処理対象物及び処理量を電気炉の操
業に左右されることなく自由に決定でき、さらに従来電
気炉の操業で廃棄されていた高温溶融スラグを高熱源
（着火源）等として有効に用い、及び又は、可燃性廃棄
物を有害物の溶解に必要な温度の維持に用いることによ
り、新規に必要なエネルギーの消費量を少なくして運転
コストを安くし、有害物を安定かつ継続して熱分解して
無害化することのできる有害物の処理方法及びその装置
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の有害物の処理方法およびその装置はつぎの
ような構成を採用した。

【００１１】（１）有害物の処理方法として、操業中の
電気炉からその廃棄物としての高温溶融スラグを取出し
て分解炉に投入する工程と、該高温溶融スラグを保有し
た該分解炉に有害物を投入して熱分解する工程と、を備
えた構成とした。 （２）前記（１）の有害物の処理方法において、該有害
物を該分解炉に投入する工程に先立って該有害物に該有
害物の溶解に必要な温度に維持するに必要な可燃性廃棄
物を混入する工程をさらに備えた構成とした。 （３）前記（１）又は（２）の有害物の処理方法におい
て、該電気炉及び該分解炉の排ガスを高温分解室に導入
し、電気炉又は分解炉から漏れた有害ガスなどの有害物
を高温分解室で分解して無害化する工程をさらに備えた
構成とした。 （４）前記（３）の有害物の処理方法において、該分解
炉及び該高温分解室にそれぞれ高温ガスを供給し、該分
解炉及び該高温分解室を有害ガスなどの有害物を無害化
しうる所定の高温に維持するように温度制御する工程を
さらに備えた構成とした。

【００１２】（５）有害物の処理装置として、該処理装
置を、電気炉と、該電気炉で発生される高温溶融スラグ
が投入されると共に該投入された高温溶融スラグに有害
物が投入されて熱分解される分解炉と、を備えた構成と
した。 （６）前記（５）の有害物の処理装置において、該電気
炉及び該分解炉とそれぞれ電気炉排ガス管及び分解炉排
ガス管で接続され、電気炉又は分解炉から漏れた有害ガ
スなどの有害物を無害化する高温分解室をさらに備えた
構成とした。 （７）前記（６）の有害物の処理装置において、該分解
炉及び該高温分解室にそれぞれ高温ガス供給源を接続し
て設けると共に、分解炉及び高温分解室を有害ガスなど
の有害物を無害化しうる所定の高温に維持する温度制御
装置をさらに備えた構成とした。

【００１３】

【作用】前記（１）および（５）の構成では、例えばス
クラップ等を溶解材料として溶解操業中のアーク式電気
炉等の電気炉から、スクラップ等の溶解材料の溶解に伴
い発生される廃棄物としての温度が例えば１５００℃の
高温溶融スラグ［溶解時に溶融層の上部に浮いてくる滓
（アク、ノロ）であり溶融塩スラグともいわれる］が、
溶解の一サイクルが終了する直前に取り出されて分解炉
に投入される。

【００１４】この電気炉から分解炉へのスラグの投入方
法は、例えば、分解炉をレール上を走行する台車上に設
置するなどして、電気炉の近傍に移動させて位置させて
おき、電気炉を傾転させて電気炉の溶解層の上部に浮い
たスラグを電気炉の本体上部炉壁に設けられた取出口
（覗き穴及び酸素吹込み穴を兼ねる）を介して取出し分
解炉に移し替える方法が採用される。

【００１５】分解炉には酸素が吹き込まれて、被処理物
としての有害物自体の燃焼や該有害物に予め混入される
可燃廃棄物の燃焼に供されると共に、溶融スラグの温度
低下が防止される。分解炉に投入された溶融スラグは電
気炉から取出されたときと同等の高温度、例えば１５０
０℃で一定に保たれて、分解炉に保有される。

【００１６】このような状態で分解炉に保有された高温
溶融スラグ中にダイオキシン等で汚染された汚染土壌や
汚染灰、又は、廃溶剤、廃農薬、又は、これら廃溶剤、
廃農薬等で汚染された汚染土壌、或いは医療廃棄物等、
の有害物（有害廃棄物）が投入され、有害物はその高温
により瞬時にして熱分解され、ダイオキシン等の有害物
が無害化される。

【００１７】この分解炉への有害物の投入による分解処
理においては、溶融高温スラグの反応性が有効に利用さ
れる。即ち、スクラップ溶解用の電気炉では良質の鉄を
作るためスクラップ中に生石灰（ＣａＯ）を供給し、脱
燐（Ｐ）、脱硫（Ｓ）を行なうと共に酸素ガスを供給す
ることによりスクラップ中の不純物をスラグとして酸化
除去する。このため、多量の高温溶融スラグが発生する
と共に該高温溶融スラグ中には大量の酸素が存在する。
また、当然に所定量以上、例えば２０重量％以上の微粒
金属が存在する。従って、高温溶融スラグは酸素を含有
する高温着火源として、及び、助触媒として作用する微
粒金属と生石灰等を含んだ燃焼・分解反応促進剤とし
て、利用できる。

【００１８】この高温溶融スラグ中に処理対象物として
例えば可燃性有害物である例えば廃溶剤や該廃溶剤で汚
染された汚染土壌等の有害物を投入すると、該高温溶融
スラグの高温着火源としての特性が有効に利用されて該
可燃性廃溶剤等の有害物は容易に着火し分解炉に別途供
給される酸素により燃焼されると共に熱分解される。ま
た、この有害物の燃焼及び熱分解においては前記高温溶
融スラグの有する金属イオン及び生石灰が助触媒とな
り、可燃物の酸化（燃焼）反応、及び、有害物の分解反
応等の反応が効率良く促進される。

【００１９】この分解処理は処理対象の有害物の種類は
問われることはない。電気炉の従来捨てられていた高温
溶融スラグの前記の特性を有効に利用して分解炉の内部
のスラグをほぼ一定の高温に保つことにより、電気炉の
操業条件による炉内温度の変化に左右されることはな
く、有害物は単独に熱分解処理が行なわれる。

【００２０】前記（２）の構成では、分解炉に有害物を
投入するに先立って、予め該有害物に例えば廃プラスチ
ックなどの可燃性廃棄物をカロリー調整材として混入さ
せておくことにより、該処理対象物が可燃性でない有害
物である場合、例えば汚染土壌等である場合には、分解
炉内の既存の高温溶融スラグと新に投入された有害物と
の混合体の温度の急激な低下が防がれ、スラグは有害物
の溶解に必要な温度に維持される。即ち、高温溶融スラ
グは該廃プラスチックなどの可燃性廃棄物の高温着火源
として有効に作用し、該可燃性廃棄物は着火し、分解炉
に別途供給される酸素によって燃焼することにより、溶
融スラグは汚染土壌の溶解及びその含有有害物の分解に
必要な高温度、例えば１５００度の所定の高温に保たれ
る。この燃焼及び分解においても前記高温溶融スラグの
有する金属イオン及び生石灰が助触媒となり、可燃物の
酸化（燃焼）反応、及び、有害物の分解反応等の反応が
効率良く促進される。

【００２１】前記（３）又は（６）の構成では、電気炉
および分解炉からそれぞれ排出される排ガスは高温分解
室に導入され、高温分解室で電気炉又は分解炉から漏れ
た有害ガスなどの有害物を無害化するので、電気炉の内
部温度の変動により電気炉排ガス温度が低下し電気炉内
でスクラップに含有され又は同伴されるダイオキシン等
の有害物の未分解物が発生した場合や、分解炉が何がし
かの要因による温度低下により分解作用が阻害され、万
一、分解炉からダイオキシン等の有害物質の未分解物が
発生した場合でも、該未分解物（ダイオキシン、微粒固
形物）を該高温分解室内で分解させて無害化させること
ができる。この場合、該分解炉の高温排ガスは該高温分
解室の温度を所定の高温に維持することに役立たされ
る。

【００２２】前記（４）又は（７）の構成では、分解炉
及び高温分解室にそれぞれ例えば助燃炉等の高温ガス供
給源から高温ガスが供給されて、該分解炉内温度及び高
温分解室内が有害ガスなどの有害物を無害化しうる所定
の高温に温度制御されるので、分解炉での被処理物とし
ての例えば汚染土壌の分解において、汚染土壌の含有水
分が急激に増加し、或いは、分解炉に供給される酸素ガ
スの供給が何がしかの要因により停止されカロリー調整
用可燃性廃棄物や廃溶剤などの可燃性有害物の燃焼が停
止し、分解炉内の温度が低下して、汚染土壌中のダイオ
キシン等の未分解有害物が分解炉内で発生したとして
も、それが確実に分解され無害化される。

【００２３】さらに、電気炉の排ガス温度が低下し電気
炉内でスクラップに含有され又は同伴されるダイオキシ
ン等の有害物の未分解物が発生したときでも、高温分解
室において確実に分解させて無害化させることができ
る。従って、高温分解室は電気炉および分解炉に対して
ガードリアクターとしての役割をさせることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に適用される有害物
の処理装置の一実施形態を示す概略フローシート、図２
は電気炉の運転（操業）サイクル及びそれにそれぞれ関
連付けて示す分解炉と高温分解室の運転状態の一例を示
すグラフであり、（ａ）は電気炉運転サイクルと出口温
度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は分解炉運転サ
イクルと分解炉内の溶融スラグ温度との関係を示すグラ
フであり、（ｃ）は高温分解室の室内ガス温度および高
温分解室に供給する高温ガス発生用の追焚きのサイクル
と追焚量との関係をそれぞれ示すグラフである。

【００２５】図１に示すように、有害物処理装置１は、
電気炉１０、分解炉２０及び高温分解室３０、急冷室４
０、電気炉１０及び分解炉２０のダスト捕集用の集塵器
であるサイクロン５０及びバグフィルタ７０、該機器間
を連絡する排ガスダクト、及び、直引ブロワ６０から構
成されている。分解炉２０と高温分解室３０との間には
分解炉排ガス管２１が連結され、該分解炉排ガス管２１
の途中には電気炉排ガス管１１が接続されており、電気
炉１０及び分解炉２０はそれぞれの排ガスを高温分解室
３０に導入可能に構成されている。高温分解室３０の排
ガス出口は急冷室４０に高温分解室排ガス管１２で結ば
れている。

【００２６】高温分解室３０には高温ガス供給源として
の分解室用助燃炉３０Ａが高温ガス管を介して接続さ
れ、一方、分解炉２０には高温ガス供給源としての分解
炉用助燃炉３０Ｂが別の高温ガス管を介して接続されて
いる。高温分解室３０には室内温度検出用の熱電対等の
温度計３０ａが設けられ、該温度計３０ａと助燃炉３０
Ａとの間には温度指示調節計ＴＩＣが設けられている。
これら助燃炉３０Ａ、温度計３０ａ及び温度指示調節計
ＴＩＣは高温分解室温度制御装置を構成する。

【００２７】該高温分解室温度制御装置により高温分解
室３０内のガス温度はダイオキシン等の有害ガスを無害
ガスに分解可能な一定の高温（例えば８５０℃）に維持
される。即ち、高温分解室３０内のガス温度を温度計３
０ａで検出し、その検出値に基づいて高温分解室３０の
温度が該一定の高温に保たれるように助燃炉３０Ａの燃
料（重油等）の燃焼量が制御される。一方、分解炉２０
には炉内温度検出用の熱電対等の温度計２０ａが設けら
れ、該温度計２０ａと助燃炉３０Ｂとの間には別の温度
指示調節計ＴＩＣが設けられている。これら助燃炉３０
Ｂ、温度計２０ａ及び温度指示調節計ＴＩＣは分解炉温
度制御装置を構成する。

【００２８】該分解炉温度制御装置により分解炉２０内
のガス温度はダイオキシン等の有害ガスを無害ガスに分
解可能な高温で、かつ、溶融スラグの溶融状態を維持し
得る一定の高温（例えば１５００℃）に維持される。即
ち、分解炉２０内のガス温度を温度計２０ａで検出し、
その検出値に基づいて分解炉の温度が該一定の高温に保
たれるように助燃炉３０Ｂの燃料（重油等）の燃焼量が
制御される。

【００２９】急冷室４０の下流には排ガス管４１を介し
てダスト捕集用のサイクロン５０が接続され、該サイク
ロン５０は直引ブロワ６０を介装した吸引ダクト５１に
よって最終ダスト捕集用のバグフィルタ７０に連結さ
れ、該バグフィルタ７０の排ガス出口は清浄ガス排出用
スタック８０に連結されている。６０ａは建家集塵用ブ
ロワである。

【００３０】電気炉１０は炉体の上部両側を回動自在に
枢支されて炉体が傾転可能に構成され、電気炉１０の炉
壁上部にはスラグ取出口１０ｃが設けられている。該ス
ラグ取出口１０ｃは覗き穴及び酸素吹き込み穴を兼ねて
いる。高温溶融スラグは油圧シリンダでなる傾転装置で
電気炉１０を傾転させることによりスラグ取出口１０ｃ
から流出させることにより取り出される。電気炉１０は
アーク式のスクラップ（鋼屑等の鉄屑）溶解用の電気炉
が適用され、その上部上蓋１０ａには複数本の電極１０
ｂが取付けられている。

【００３１】分解炉２０は、電気炉１０まで延びて敷設
されたレール２３上を走行可能に設けられた台車２２の
上に設置されており、高温溶融スラグを受け取るときに
電気炉１０の近傍に移動される。

【００３２】つぎに、以上のような構成の有害物処理装
置１の作用を説明する。電気炉１０には溶解すべき量の
スクラップが複数回に分けて投入されて溶解される。即
ち、図２（ａ）に示すように、１サイクル目においてス
クラップは初装、追装１、追装２と分けて電気炉１０に
投入される。

【００３３】電気炉出口排ガス温度は、スクラップの溶
解の進行にしたがって上昇していき、追装２を経てスク
ラップの溶解がほぼ完了した時点では１０００〜１１０
０℃となる。しかしながら、初装から追装１、追装２を
経てスクラップの溶解が行われている間は電気炉１０の
出口排ガス温度は低温であると共に、追装１及び追装２
のときには電極１０ｂの通電が絶たれ上蓋１０ａが開か
れて新たなスクラップが投入されるため炉内温度や排ガ
ス温度は急激に低下する。追装２を経て所定時間経過し
炉内温度がほぼ所定の温度に達すると酸素の吹き込み
［吹精（すいせい）と呼ばれる］が行われ、溶鋼中の不
純元素が酸化除去される。

【００３４】電気炉１０の１サイクル目の溶解時には、
高温分解室３０に、電気炉の排ガスが排ガス管１１、２
１を経て導入される。そして、該高温分解室３０は高温
分解室温度制御装置により電気炉から排出されるダイオ
キシン等の有害物を無害化し得る一定温度に常に保たれ
る。即ち、初装、追装１、追装２に基づくそれぞれの溶
解時の電気炉の排ガスの低温時、及び、排ガス温度の低
下時に、該電気炉１０の排ガスの低温による熱量不足を
補うように高温分解室用助燃炉３０Ａが作動され、図２
（ｃ）に示すようなカーブの追焚量でもって助燃料が追
焚され、助燃炉３０Ａから高温ガスが発生されて高温分
解室３０内に導入され、図２（ｃ）にも示すように、高
温分解室３０の室内は所定の高温、例えばダイオキシン
の分解可能温度の８５０℃以上の高温、に保たれる。高
温分解室３０を出た排ガスは急冷室４０へ導かれて所定
温度に冷却されサイクロン５０及びバグフィルタ７０で
ダストを除去され清浄ガスとしてスタック８０から大気
に放出される。

【００３５】このように、電気炉１０の１サイクル目の
溶解時も高温分解室３０を所定の高温に保つことによ
り、電気炉での初装、追装１、追装２による溶解時の温
度が低いときにスクラップに同伴されるダイオキシン等
の有害物質が未分解物質として発生しても高温分解室内
で瞬時に分解させて無害化させることができる。なお、
現行の厚生省のごみ焼却基準では、ダイオキシン等の有
害物質を分解させるためには８５０℃で２秒の滞留時間
を確保するように定められており、高温分解室３０の内
容積はそれを基準として設計される。

【００３６】しかして、吹精の後、所定時間が経過し１
サイクル目における所定量のスクラップの溶解がほぼ完
了した時点で、約１５００℃の高温の溶融スラグＳの抜
き出しが行われる。該溶融スラグＳの抜き出しは分解炉
２０がその排ガス管２１との接続が断たれレール２３上
を台車２２を介して走行されて電気炉１０の近傍に移動
され、電気炉１０が傾転されて炉壁の取出口１０ｃから
溶融スラグＳが流出され分解炉２０に移される。溶融ス
ラグＳは電気炉内部で比重が小さいため鉄の溶解物（溶
鋼）Ｍの上層に集まって浮遊しており電気炉を傾転させ
ることにより取出口１０ｃから容易に流出する。溶融ス
ラグＳの抜き出し時は電極１０ｂへの通電を持続させた
まま行うため溶鋼温度は低下することはない。

【００３７】溶融スラグの抜き出しが完了すると電気炉
は再び起される。そして所定時間経過すると電極１０ｂ
への通電が止められ炉底の溶鋼取出口の蓋が開かれて出
鋼され取鍋へ移され、溶鋼は次の還元工程、連続鋳造行
程を経てビレットに成形される。

【００３８】しかして、分解炉２０は前記高温溶融スラ
グが投入された後、移動台車２２が走行されて所定位置
に返され、排ガス管２１が接続される。そして、図２
（ｂ）に示すように、スラグ抜き出しからｔ２時間経過
後、分解炉２０は１サイクル目の運転が行なわれ、該１
サイクル目において、電気炉の出鋼完了後のｔ１時間経
過後、次の電気炉溶解行程の２サイクル目のスラグの抜
き出し時まで所定のスラグ温度１５００℃を保って有害
物の燃焼分解運転が行われる。なお、電気炉は第２サイ
クル目やそれ以降のサイクルも第１サイクルと同様のタ
イムサイクルで初装、追装１、追装２、吹精、スラグ抜
き出し、出鋼が行われる。該電気炉の一サイクルは例え
ば約６０分で操業される。

【００３９】次に、分解炉２０の１サイクル目の運転を
説明する。本実施形態では被処理物である有害物がダイ
オキシン等で汚染された汚染土壌である場合を説明す
る。ダイオキシン等で汚染された汚染土壌は分解炉２０
に投入されるに先立ってカロリー調整用可燃性廃棄物と
して例えば廃プラスチックが鋤き込まれる等して混合さ
れる。分解炉２０には前記高温溶融スラグが投入されて
おり、この溶融高温スラグは酸素を含有する高温着火源
として、及び、助触媒として作用する微粒金属と生石灰
（ＣａＯ）等を含む燃焼・分解反応促進剤として利用さ
れる。

【００４０】即ち、高温溶融スラグは、例えば、Ｆｅ
Ｏ、ＳｉＯ₂、ＭｎＯ、Ａｌ₂Ｏ₃等の酸化物としての酸
素を含有しており、かつ高温であるため可燃物の高温着
火源として最適である。また、金属イオン（Ｆｅ²⁺、Ｍ
ｎ²⁺等）及び生石灰（ＣａＯ）が助触媒となり、可燃物
の酸化（燃焼）反応、及び、ダイオキシン等の有害物の
分解反応等の反応が促進される。

【００４１】このような高温溶融スラグを保有した分解
炉２０に廃プラスチックが混入された汚染土壌が投入さ
れると同時に廃プラスチック燃焼用の酸素（Ｏ₂）［以
下、供給酸素という］が供給される。すると、可燃物で
ある廃プラスチックは前記高温溶融スラグの高温着火源
の助けを受けて瞬時に着火し、該供給酸素によって燃焼
される。これにより汚染土壌を投入することによる溶融
スラグの急激な温度低下が防がれ、溶融スラグは固化が
防止されると共に汚染土壌の溶解に必要な温度の例えば
１５００℃に維持され、有害物としてのダイオキシン等
は熱分解によって無害化される。この可燃物の廃プラス
チックの燃焼作用及びダイオキシン等の熱分解作用は前
記高温溶融スラグの特性である金属イオンや生石灰によ
る助触媒作用によって有効に促進される。

【００４２】このような汚染土壌の分解作用中におい
て、分解炉２０は、温度制御装置により炉内ガス温度
を、ダイオキシン等の有害物を分解し無害ガスとして無
害化し得る温度であり、かつ、溶融スラグが溶融状態を
維持可能な温度の１５００℃の一定に維持される。即
ち、汚染土壌の分解作用中に汚染土壌の含有水分が急激
に増加した場合、或いは、供給酸素の供給が配管系統の
トラブル等により断たれた場合など、何らかの原因によ
り分解炉２０内の温度が設定温度（１５００℃）より低
下した場合、温度制御装置の温度指示調節計ＴＩＣが作
動し、分解炉の設定温度１５００℃に戻すように助燃炉
３０Ｂが作動されて高温ガスが発生され分解炉２０内に
吹き込まれる。従って、分解炉２０の温度低下による汚
染土壌中のダイオキシン等の未分解有害物の発生が確実
に防がれると共に溶融スラグの凝固等が防がれ、汚染土
壌の分解作用が安定して確実に行われる。

【００４３】前記廃プラスチック等の可燃物の燃焼等に
より発生した分解炉２０の温度１５００℃の高温排ガス
は、排ガス管２１を通して高温分解室３０に導入され、
高温分解室３０の温度をダイオキシン等の有害物を分解
可能な温度の８５０℃以上の温度に維持するのに有効に
役立てられる。この高温分解室３０には、同時に電気炉
１０の排ガスも排ガス管１１、２１を通して導入され、
電気炉１０から排出されるダイオキシン等の有害ガスも
分解される。

【００４４】なお、本実施形態では電気炉排ガス管１１
は分解炉排ガス管２１の途中に接続された構成にされて
いることにより、電気炉１０の排ガスの温度が低いとき
や低下したときにダイオキシン等の有害ガスが電気炉１
０から排出されるときでも、その有害ガスを、該接続点
以降の分解炉排ガス管２１の内部で、前記のように温度
制御され所定の高温の１５００℃に維持された分解炉高
温排ガスにより分解して無害ガスとし得る。

【００４５】しかして、高温分解室３０は高温分解室温
度制御装置により室内温度をダイオキシン等の有害ガス
が分解可能な温度の最低８５０℃を維持される。即ち、
温度制御装置の助燃炉３０Ａの作動により、図２（ｃ）
に示す追焚量のカーブのように助燃炉３０Ａの燃料量
（追焚量）を燃焼させて高温ガスを発生させ、その追焚
のサイクルは、電気炉１０の溶解１サイクル目の出鋼時
とほぼ同時に開始させ、電気炉１０の２サイクル目の溶
鋼作業時の初装時、追装１及び追装２のときの電気炉の
溶解温度や排ガス温度が低いとき、又は、低下時にタイ
ミングを合わせたサイクルで行われる。

【００４６】なお、本実施形態では電気炉１０の排ガス
量は分解炉２０の排ガス量よりもかなり多いものである
ため、分解炉２０の排ガスが前記の通り１５００℃に保
たれているとしても、電気炉１０の排ガス温度が低い場
合や低下する場合は、高温分解室３０の温度が低下す
る。そのため、高温分解室３０の室内温度を温度計３０
ａで検知し、それに応じて高温分解室３０の温度制御装
置の助燃炉３０Ａを前記の通りの追焚量、追焚サイクル
で作動させ高温ガスを発生させ高温分解室３０へ供給す
ることにより熱量を補い、高温分解室３０の温度を８５
０℃以上の一定温度に保つ。

【００４７】このように電気炉１０の排ガス温度が低い
ときや低下したときなど、スクラップに同伴され又は含
まれているダイオキシン等の有害物質の未分解物（未分
解ガス）が発生したとしても高温分解室３０はその分解
温度の最低８５０℃に保たれるように温度制御されてい
ることにより、その未分解物は確実に分解されて無害ガ
スとされる。このように、分解炉２０による汚染土壌の
分解処理中も、電気炉１０から発生されるダイオキシン
等の有害物質も確実に無害化される。従って、高温分解
室３０は分解炉２０及び電気炉１０のガードリアクター
として機能される。

【００４８】高温分解室３０から排出された排ガスは、
排ガス管１２を通して急冷室４０に導入されて所定温度
に冷却された後、排ガス管４１、５１を介してダスト捕
集用集塵器であるサイクロン５０及びバグフィルタ７０
へ導かれて電気炉発生ダスト及び分解炉発生ダストが取
り除かれる。そして、該ダストを除去された排ガスは清
浄ガスとしてスタック（煙突）８０から大気へ放出され
る。

【００４９】分解炉２０による汚染土壌の分解作用が終
了すると、分解炉２０は傾転装置で傾転され、或いは、
底部のスラグ排出口の蓋が開放されて、溶融スラグは分
解炉から取出される。

【００５０】しかして、本発明は、既設（既存）のスク
ラップ溶解用等の電気炉及びその付帯設備を利用して容
易に実施することができる。即ち、例えば既設のスクラ
ップ溶解用の電気炉設備は、図１を参照して説明する
と、電気炉１０、急冷室４０、電気炉の発生ダスト捕集
用のサイクロン５０、バグフィルタ７０、直引ブロワ６
０、建屋集塵ブロワ６０ａ、及び、それらの機器を接続
する排ガス管で構成されており、本発明を実施する場合
は、当該既存の電気炉設備に、分解炉２０及び又は高温
分解室（ガードリアクター）３０、助燃炉３０Ａ、３０
Ｂ、及びそれらを連絡する排ガス管２１等の管路を追加
設置するだけで良い。

【００５１】以上の実施形態では、被分解処理物がダイ
オキシン等の有害物質で汚染された汚染土壌であり、分
解炉２０に投入にするに先立って該汚染土壌にカロリー
調整用可燃性廃棄物としての廃プラスチックを混入させ
る場合を示したが、被分解処理対象物がそれ自体が燃焼
する可燃性有害物である、例えば、廃溶剤等である場合
には、該カロリー調整用可燃性廃棄物は予め該処理対象
物に混入させる必要はない場合もある。

【００５２】また、被分解処理対象物が廃溶剤等で汚染
された汚染土壌である場合には、該汚染土壌に含まれた
廃溶剤自体は容易に燃焼するため、廃溶剤の含有量が多
くスラグの溶融温度が維持可能である場合には、分解炉
への投入に先立ちカロリー調整用可燃性廃棄物は混入す
る必要はない。しかし、該燃焼によってスラグの溶融温
度が維持できない程度しか含有量がない場合には、カロ
リー調整用可燃性廃棄物を前以って該汚染土壌に混合さ
せる必要がある。

【００５３】以上の実施形態では、分解炉２０をレール
２３上を台車２２を介して走行可能に設けて電気炉１０
の設置位置に移動させて電気炉１０から高温溶融スラグ
を移すように構成したが、分解炉は定位置に設置し別途
の取鍋を電気炉近傍に位置させた状態で電気炉を傾転さ
せてスラグを該電気炉本体の取出口を介して該取鍋に移
載し、該取鍋を分解炉の位置に移動させて分解炉に移し
変えるようにしてもよい。

【００５４】また、以上の実施形態では、電気炉１０が
スクラップの一溶解操業サイクルを初装、追装１、追装
２と分割して行なう形式の電気炉である場合を示した
が、本発明は、電気炉は１回のスクラップの装入だけで
溶解する形式の電気炉であっても、勿論、適用できるも
のである。

【００５５】また、以上の実施形態では、有害物として
ダイオキシンを含有した汚染土壌を熱分解する例を示し
たが、本発明では、処理有害物として、ダイオキシンで
汚染された汚染灰、又は、廃溶剤、廃農薬、或いは、こ
れら廃溶剤、廃農薬等で汚染された汚染土壌、或いは医
療廃棄物等、有害廃棄物等の有害物も、勿論、適用でき
る。

【００５６】

【実施例】電気炉１０として、スクラップ溶解用のアー
ク式電気炉を用い、図２に示したような溶解サイクルで
スクラップの溶解を行ない、８０トンの溶鋼を得るとと
もに、その溶解により発生した温度が１５００℃で重量
５トンの高温溶融スラグを分解炉２０に移し、該高温溶
融スラグを保有した分解炉２０にダイオキシンで汚染さ
れた汚染土壌を２トン（溶融スラグ重量の４０％）投入
して熱分解させた。汚染土壌には分解炉２０に投入する
に先立って事前にカロリー調整用可燃性廃棄物として廃
プラスチックを所定量（約１２０ｋｇ）を鋤き込んで混
合させて該溶融スラグが汚染土壌の溶解に必要な温度を
保持するに必要なカロリー補給量を確保するようにし混
合体の温度低下を防止するようにした。

【００５７】この結果、汚染土壌はほぼ完全に分解され
無害化されたことが確認できた。なお、分解炉２０によ
る分解作用中で電気炉１０が所定の溶解温度の１１００
℃で運転されている場合の電気炉排ガス（約６万Ｎｍ³
／ｈｒ）を高温分解室３０に導入すると共に分解炉２０
の排ガス（１５００℃、約８００Ｎｍ³／ｈｒ）を該高
温分解室３０に導入し、電気炉１０の排ガス温度が低い
ときや低下したときには高温分解室用温度制御装置によ
り助燃炉３０Ａを作動させて高温分解室３０の温度を８
５０℃以上の高温に保った。また、分解炉２０は炉内温
度を１５００℃に維持するように分解炉用温度制御装置
を作動させた。その結果、バグフィルタ７０の出口の排
ガスを測定したところ、ダイオキシン含有量は許容値以
内の０．１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ³であることが確認でき
た。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は特許請求の範囲に記載したような構成にしたので、つ
ぎのような優れた効果がある。

【００５９】請求項１および請求項５の構成では、従来
の電気炉の中に有害物を投入して処理するときのように
処理対象物及び処理量が電気炉の操業に左右されること
なく有害物の分解処理を行なうことができ、しかも、従
来、電気炉の操業で廃棄されていた高温溶融スラグを、
酸素を含有する高温着火源として、及び、助触媒として
作用する微粒金属と生石灰等を含む燃焼・分解反応促進
剤として、利用して有害物の分解促進を図らせて、有害
物を安定かつ継続して熱分解させて無害化することがで
きる。そして、有害物処理に、スクラップの溶解用の電
気炉及びその付帯設備でなる電気炉設備を利用するよう
にし、該電気炉設備はスクラップの溶解用の通常の製鋼
の操業運転を行なうようにすることで、有害物処理装置
としての設備投資額や運転コストを格段に軽減させるこ
とができる。

【００６０】請求項２の構成では、分解炉に有害物を投
入するに先立って予め該有害物に例えば廃プラスチック
などの可燃性廃棄物をカロリー調整材として混入させて
おくので、分解炉内の既存の高温溶融スラグと新規に投
入された有害物との混合体の温度の急激な低下が防が
れ、スラグは有害物の溶解に必要な高温に維持され、安
定して有害物の分解作用をさせることができる。

【００６１】請求項３および請求項６の構成では、電気
炉および分解炉からそれぞれ排出される排ガスは高温分
解室に導入され、高温分解室で電気炉又は分解炉から漏
れた有害ガスなどの有害物を無害化するので、電気炉の
内部温度の変動により電気炉排ガス温度が低下し電気炉
内でスクラップに含有され又は同伴されるダイオキシン
等の有害物の未分解物が発生した場合や、分解炉が何が
しかの要因による温度低下により分解作用が阻害され、
万一、分解炉からダイオキシン等の有害物質の未分解物
が発生した場合でも、該未分解物を高温分解室内で分解
させて無害化させることができる。

【００６２】請求項４および請求項７の構成では、分解
炉及び高温分解室にそれぞれ例えば助燃炉等の高温ガス
供給源から高温ガスが供給されて、該分解炉内温度及び
高温分解室内が有害ガスなどの有害物を無害化しうる所
定の高温に温度制御されるので、分解炉での被処理物と
しての例えば汚染土壌の分解において、汚染土壌の含有
水分が急激に増加し、或いは、分解炉に供給される酸素
ガスの供給が何がしかの要因により停止されカロリー調
整用可燃性廃棄物や廃溶剤などの可燃性有害物の燃焼が
停止し、分解炉内の温度が低下して、汚染土壌中のダイ
オキシン等の未分解有害物が分解炉内で発生したとして
も、それを安定かつ確実に分解して無害化することがで
きる。

【００６３】さらに、電気炉の排ガス温度が低下し電気
炉内でスクラップに含有され又は同伴されるダイオキシ
ン等の有害物の未分解物が発生したときでも、高温分解
室で確実に分解させて無害化させることができる。従っ
て、高温分解室は電気炉および分解炉に対してガードリ
アクターとしての役割をさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用される有害物の処理装置の一実施
形態を示す概略フローシートである。

【図２】電気炉の運転（操業）サイクル及びそれにそれ
ぞれ関連付けて示す分解炉と高温分解室の運転状態の一
例を示すグラフであり、（ａ）は電気炉運転サイクルと
出口温度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は分解炉
運転サイクルと分解炉内の溶融スラグ温度との関係を示
すグラフであり、（ｃ）は高温分解室の室内ガス温度お
よび高温分解室に供給する高温ガス発生用の追焚きのサ
イクルと追焚量との関係をそれぞれ示すグラフである。

【符号の説明】

１ 有害物処理装置 １０ アーク式電気炉 １０ａ 上蓋 １０ｂ 電極棒 １０ｃ スラグ取出口 Ｓ 高温溶融スラグ Ｍ 溶鋼 １１ 電気炉排ガス管 ２０ 分解炉 ２０ａ、３０ａ 温度計 ２１ 分解炉排ガス管 ２２ 分解炉台車 ２３ レール ３０ 高温分解室（ガードリアクター） ３０Ａ 助燃炉（高温分解室追焚用） ３０Ｂ 助燃炉（分解炉追焚用） ４０ 急冷室 ５０ サイクロン ６０ 直引ブロワ ６０ａ 建屋集塵ブロワ ７０ バグフィルタ ８０ スタック（煙突）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 折崎 聡 山口県宇部市大字小串字沖の山1978番地の 19 株 式会社宇部スチール内 Ｆターム(参考） 4D004 AA36 AA41 AA48 AB07 CA24 CB04 CB31 CB36 CC01 CC11 CC12 CC17 DA02 DA06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操業中の電気炉からその廃棄物としての
   高温溶融スラグを取出して分解炉に投入する工程と、該
   高温溶融スラグを保有した該分解炉に有害物を投入して
   熱分解する工程と、を備えたことを特徴とする有害物の
   処理方法。
2. 【請求項２】 該有害物を該分解炉に投入する工程に先
   立って該有害物に該有害物の溶解に必要な温度に維持す
   るに必要な可燃性廃棄物を混入する工程をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の有害物の処理方法。
3. 【請求項３】 該電気炉及び該分解炉の排ガスを高温分
   解室に導入し電気炉又は分解炉から漏れた有害ガスなど
   の有害物を高温分解室で分解して無害化する工程をさら
   に備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の有害物
   の処理方法。
4. 【請求項４】 該分解炉及び該高温分解室にそれぞれ高
   温ガスを供給し、分解炉及び高温分解室を有害ガスなど
   の有害物を無害化しうる所定の高温に維持するように温
   度制御する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項
   ３記載の有害物の処理方法。
5. 【請求項５】 電気炉と、該電気炉で発生される高温溶
   融スラグが投入されると共に該投入された高温溶融スラ
   グに有害物が投入されて熱分解される分解炉と、を備え
   たことを特徴とする有害物の処理装置。
6. 【請求項６】 該電気炉及び該分解炉とそれぞれ電気炉
   排ガス管及び分解炉排ガス管で接続され、電気炉又は分
   解炉から漏れた有害ガスなどの有害物を無害化する高温
   分解室をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の
   有害物の処理装置。
7. 【請求項７】 該分解炉及び該高温分解室にそれぞれ高
   温ガス供給源を接続して設けると共に、分解炉及び高温
   分解室を有害ガスなどの有害物を無害化しうる所定の高
   温に維持する温度制御装置をさらに備えたことを特徴と
   する請求項６記載の有害物の処理装置。