JP2988397B2

JP2988397B2 - 溶鉱炉の操業方法

Info

Publication number: JP2988397B2
Application number: JP28451496A
Authority: JP
Inventors: 佳行柏木
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2016-10-28
Also published as: JPH10130704A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶鉱炉の操業方法に
関し、特に、合成樹脂等を含む廃棄物を加熱処理し、こ
のとき発生するガスを補助燃料として溶鉱炉の羽口から
吹き込み、燃料として利用するようにした溶鉱炉の操業
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、溶鉱炉において、コークスの
補助燃料として、炉の羽口から重油又は微粉炭を吹き込
んで銑鉄等を生産することが行われている。

【０００３】近年、この補助燃料として、プラスチック
等の合成樹脂屑（廃棄物）を粒状、あるいは粉状に粉砕
して重油に投入したり、また、そのまま羽口に吹き込
み、都市廃棄物の処理と資源の有効利用を図る技術が開
発されている。（例、特開平７−２２８９０５、特公昭
５１−３３４９３）図３はこのプラスチック屑を微粉炭の補助燃料として利
用した高炉の操業方法の概念図を示す。原料であるプラ
スチック屑を、受け入れホッパー部１に入れ、ここで乾
燥も行い、水分を除去する。この受け入れホッパー部１
から供給されたプラスチック屑は粉砕部２で粉砕され、
次の工程のふるい分け部３で、あらかじめ設定された粒
度にふるい分けられ、設定された粒度のものがプラスチ
ック粉の供給ホッパー４に送られ蓄えられる。設定粒度
より大きいものは再度ふるい分け部３から粉砕部２に戻
され、再度粉砕される。供給ホッパー４に蓄えられたプ
ラスチック粉は、流量調整部５を介して搬送配管６に送
り込まれる。

【０００４】一方、微粉炭は、微粉炭用ホッパー７に蓄
えられており、流量調整部８を介して搬送配管６に送り
込まれる。搬送配管６には、空圧発生源９から搬送用空
気が所定の風量，風速で送り込まれ、微粉炭にプラスチ
ック粉を混入して粉体の分配器１０によって粉体は各羽
口に分配され、搬送配管１１を経て高炉送風支管１２内
に挿入されたノズル１３より高炉１４に複数本配設され
た羽口１５を介して高速で高炉１４内に吹き込まれ、高
炉の燃焼帯で燃焼される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】溶鉱炉に合成樹脂を補
助燃料として供給するには、その前段処理として、合成
樹脂を廃棄物の中から分別して、空気搬送が可能なよう
に粉砕加工して羽口から吹き込み可能に加工する必要が
ある。例えば、粒状（０．５〜５ｍｍ）あるいは粉末状
（５ｍｍ未満）に粉砕造粒する必要があり、その加工に
は、大がかりな機械を必要とし、且つ作業も煩雑とな
る。

【０００６】また、羽口の部分は相当高温となっている
ことから、微細合成樹脂が溶けて羽口を塞ぐ恐れもあ
る。これを防止するためには、相当の高圧高速で供給す
る必要があり、供給手段とても大がかりな装置が必要と
なる。

【０００７】一方、都市廃棄物等のゴミの処理を兼ねて
有効利用を図る場合、都市ゴミは一般的に産業廃棄物の
他、一般家庭とか、オフィス等から排出されるので、こ
の中からプラスチック等の合成樹脂を選別しなければな
らないので面倒である等の課題があった。

【０００８】そこで、本発明はプラスチック以外の可燃
性都市ゴミを含んだ廃棄物を選別することなく加熱処理
し、このとき発生するガスを溶鉱炉の補助燃料として利
用できる技術を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】都市ゴミは一般的に、一
般家庭とかオフィス等から廃棄物として排出され、可燃
性のものが主となっている。この可燃性の廃棄物の中に
は、多種多様な化学物質、例えば、塩化ビニル樹脂を多
く含んだプラスチックやオフィスで使用される紙の塩素
系漂白剤のように多量の塩素を含んだ物質が混入してい
る。

【００１０】従って、これらの廃棄物をそのまま加熱処
理して加熱処理時に発生する燃焼ガスを溶鉱炉に燃料と
して利用することはできない。

【００１１】この加熱処理時に発生する燃焼ガスの脱塩
素処理方法としては、発生したガスを各種手段により、
例えば、フィルタ等で吸着処理する等の清浄化処理する
ことに力点がおかれているが、完全に除去することは難
しい状態である。

【００１２】そこで、本願の発明者は、簡単な加熱処理
施設で塩素成分の排出しない処理方法を模索し、数々の
実験調査の結果、密閉タンクに廃棄物と所定の温度で塩
素成分と反応しやすい添加物を充填し、このタンクを加
熱源に入れ、乾留処理することで実現出来ることがわか
った。

【００１３】実験調査の結果、廃棄物に所定の温度で塩
素成分と反応しやすい添加物を混入すると、塩素成分が
確実に処理灰に固定化され、乾留中に発生するガスには
塩素成分が含まれないことを見い出し、また所定の温度
で塩素成分と反応しやすい添加物として、アルカリ系物
質及び／又は珪酸塩が適していることを見い出した。

【００１４】本発明はこれらの知見に基づいてなされた
もので、廃棄物と所定の温度で塩素成分と反応する添加
物とを密閉タンクに充填し、タンクごと加熱源に入れて
加熱することで廃棄物を乾留処理し、発生するガスをそ
のまま溶鉱炉の燃料として利用できるようにするもので
ある。

【００１５】即ち、タンク内に塩素成分と反応しやすい
アルカリ系の物質及び／又は珪酸塩を適量（５〜３０重
量％）混合することで塩素成分は処理灰（残渣）に確実
に固定化され、ガス化する塩素成分は皆無となり、その
まま利用可能となる。

【００１６】具体的手段としては、塩素成分を含有する
廃棄物に、前記塩素成分と反応する添加物を混合して乾
留処理にて、脱塩素処理した加熱ガスを得、当該ガスを
補助燃料として溶鉱炉の羽口から吹き込みダイオキシン
を出すことのない溶鉱炉の操業方法となすものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。

【００１８】図１は本発明の溶鉱炉の操業方法を説明す
るための概念図を示す。なお、本発明は従来のプラスチ
ック屑供給システムに代えて、廃棄物処理システムを適
用することに特徴を有し、その他の溶鉱炉および溶鉱炉
への微粉炭供給についてはほとんど同じであるので、図
３と同一部分又は相当部分には、これと同じ符号を付し
て詳細な説明を省略する。

【００１９】図１において、２０はタンクで、例えば鉄
系材料（有磁性材料が好ましい）から成り、開閉自在の
密閉蓋２１を有する。２２は加熱コイルで、円筒又は角
筒の筒状に形成され、誘導加熱による加熱源を構成し、
この加熱コイル２２の筒状内にタンク２０が挿入され
る。そして、この加熱コイル２２に交流電力を供給する
ことでタンク２０を誘導加熱する。２３はバルブ付排気
管、２４はバルブ、２５はポンプ、２６はガス量の調整
手段を示す。

【００２０】なお、２２′はタンク２０の底面側に設け
た加熱コイルで、タンクの大きさ、廃棄物の処理量等に
よって適宜設置される。

【００２１】２７，２８はバルブ、２９はガス貯蔵タン
クを示す。

【００２２】廃棄物の加熱処理は、廃棄物と添加物とを
タンク内に充填して密閉蓋で密閉して外気を遮断し、こ
のタンクをあらかじめ設置してある加熱源（加熱コイ
ル）内に挿入して、加熱コイルに電力を供給してタンク
ごと加熱し、廃棄物を乾留処理する。そして、所定時間
加熱処理した後、タンクを加熱源から取り出して冷却
し、タンク内のガスを抜き取った後、タンク内の残渣
（処理灰）を取り出す。

【００２３】ガスの抜き取りは、直接溶鉱炉に補助燃料
として供給する場合はバルブ２８を閉じてバルブ２４お
よび２７を開き、ポンプ２５を運転して、微粉炭用ホッ
パー７からの微粉炭と混流して、分配器１０，搬送配管
１１，ノズル１３，高炉送風管１２を介して羽口１５か
ら高炉１４に供給する。

【００２４】なお、このガスの供給は、２点鎖線で示す
ガス供給配管３０を介して搬送配管１１に供給するよう
にしてもよい。

【００２５】また、一時、ガス貯蔵タンク２９に貯蔵す
る場合は、バルブ２７を閉じ、バルブ２４と２８を開い
て、ポンプ２５を運転し、貯蔵タンク１９に貯蔵し、貯
蔵後適宜バルブを操作して（２７と２８開）上記と同様
に補助燃料として供給する。

【００２６】タンクからのガスの抜き取りは、加熱源か
らタンクを取り出した後、直ちに抜き取って、その後冷
却してもよいし、また加熱源で加熱中に少しずつ抜き取
りながら処理してもよい。

【００２７】廃棄物と混合し、所定の温度で塩素成分と
反応しやすい添加物としては、後述するようにアルカリ
系及び／又は珪酸塩系の物質が適することがわかった。
本発明はこの添加物を廃棄物に混合して密閉タンク内に
充填し、タンクごと加熱して廃棄物を乾留処理する。

【００２８】このように乾留することで、塩素成分は処
理灰（残渣）に完全に固定化され、ガス化する塩素成分
が皆無となる。そして、このガスは可燃性ガス（ＣｎＨ
ｍ等）であるので、塩素成分を含まない新たな燃料とな
る。

【００２９】タンク内の廃棄物にアルカリ系及び／又は
珪酸塩の物質の添加物を混合すると、塩素成分が確実に
固定されることは、次の実験調査により明らかとなっ
た。

【００３０】実験は、まず、標準的な都市ゴミを模擬し
た次のような模擬ゴミを作成する。

【００３１】２０重量％・プラスチック（ＰＥ、ＰＰ、
ＰＳ、ＰＶＤＣ）５０重量％・紙（ティッシュ、新聞、包装紙、箱、飲料
パック）２０重量％・布（ウエスなど）１０重量％・厨芥この模擬ゴミを破砕し、破砕した模擬ゴミ８ｇに、粉末
状の珪酸カルシウム及び水酸化カルシウムの２種の添加
物を１〜２ｇ混合してタンク１に入れて密閉蓋で密閉
し、加熱コイルで加熱して、塩化水素ガス濃度（ｐｐ
ｍ）を測定した。加熱温度は、２００℃，２５０℃，３
００℃，３５０℃，４００℃，５００℃，６００℃の７
段階に分け、各温度にて５分間保持し、塩化水素濃度
（ガス濃度）を測定した。ガス濃度の測定は、ＪＩＳ−
Ｋ０８０４に規定されている検知管によって測定した。

【００３２】表１にこの測定結果を示す。表１に示す測
定値は実験１０回における測定値の平均値である。

【００３３】なお、表中、「※」は１０回の実験におい
ていづれも塩素成分を検出されなかったことを表してい
る。

【００３４】

【表１】

【００３５】上記の結果から、低温域では珪酸カルシウ
ムが、高温域では水酸化カルシウムが塩素成分と反応し
て塩素の固定化が確実に行われていることが判明した。

【００３６】このことから、塩素成分を含有する廃棄物
を乾留処理にて脱塩素処理する場合、加熱処理する温度
によって珪酸塩カルシウムおよび水酸化カルシウムのい
ずれか一方又は両方を混合して廃棄物に添加すれば、効
果的に塩素成分を固定化でき、加熱処理時に発生するガ
スには塩素成分が含まれないことがわかる。

【００３７】よって、このガスは、燃焼させても無害と
なり、燃料として有効活用が可能となった。

【００３８】水酸化カルシウムが高温領域で塩素成分と
反応して固定化する理由は、廃棄物が熱分解時に発生す
る塩化水素（ＨＣＬ）と気固反応して、塩化アルカリ
｛Ｃａ（ＣＬＯ）₂・４Ｈ₂Ｏ・ＣａＣＬ₂４Ｈ₂Ｏ等｝を
生成し、処理灰に塩素成分を固定化するからであり、同
様に作用するものであれば、同じ作用効果が期待でき
る。

【００３９】従って、水酸化カルシウム以外のアルカリ
系物質であれば同様の結果が得られることは明白であ
る。

【００４０】アルカリ系物質としては、次のものが使用
できる。

【００４１】（ａ）アルカリ土類金属化合物：水酸化カ
ルシウム，酸化カルシウム，炭酸カルシウム水酸化マグネシウム，酸化マグネシウム，炭酸マグネシ
ウム水酸化バリウム水和物，酸化バリウム，炭酸バリウム水酸化ストロンチウム，炭酸ストロンチウムドロマイド（ＣａＣＯ₃・ＭｇＣＯ₃）（ｂ）アルカリ金属化合物：水酸化ナトリウム，水酸化
カリウム，水酸化リチウム水和物炭酸ナトリウム，炭酸カリウム，炭酸カリウムナトリウ
ム炭酸ナトリウム水和物，炭酸リチウムまた、珪酸カルシウムが低温領域で塩素成分と反応して
固定化する理由は、珪酸カルシウム水和物は、多孔体で
あり、比表面積が大きく含水しており、廃棄物が熱分解
時に発生する塩化水素ガスを接触，吸着することにより
処理灰に塩素成分を固定化することができるからであ
り、同様に作用するものであれば、同様の作用効果が期
待できる。

【００４２】従って、珪酸カルシウム以外の珪酸塩であ
っても、同様な結果が得られることは明白である。

【００４３】珪酸塩としては、次のものが使用できる。

【００４４】（ａ）珪酸水和物：珪酸カルシウム水和
物，珪酸マグネシウム水和物，ドバモナイド（５ＣａＯ
・６Ｓｉｏ₂・５Ｈ₂Ｏ）（ｂ）珪酸塩化合物：珪酸アルミニウム，珪酸ナトリウ
ム以上の実験調査の結果、添加物量は、処理される廃棄物
の５〜３０重量％添加するのが好ましく、また、乾留処
理工程の温度は、２００℃〜６００℃内であれば確実に
塩素成分が固定化されることがわかった。

【００４５】次に、タンクから取り出した処理灰には塩
素成分が固定化されているので、そのまま廃棄したり燃
焼させることはできないので、脱塩素処理をする必要が
ある。この脱塩素処理については、本願の出願人が、先
に特許出願をしているが（特願平７−３１９９１０
号）、図２に示すように、まず、処理灰（残渣）を水槽
に入れて所定時間（約３０分間）撹拌して塩素成分を水
に溶解する。次に、これを脱水分離し、処理灰から塩素
成分を除去し、これを乾燥・固形化する。分離した排水
の方は、別途排水処理手段により脱塩素処理する。

【００４６】固形化した処理灰の残渣塩素成分をイオン
クロマトグラフィで測定した結果、従来１，０００ｐｐ
ｍあったものが、５ｐｐｍ以下でほとんど皆無に等しか
った。

【００４７】また、残渣の物性により、残渣を分離手段
により各物質に分離し、分離後の物質を乾燥し固形化し
て燃料又はその他有効に活用することが可能となる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明は、塩素成分を含有
する廃棄物に、塩素成分と反応する添加物を混入して乾
留処理し、塩素成分を残渣に固定化してガス化する塩素
成分を無くし、この塩素成分を含まない加熱ガスを補助
燃料として溶鉱炉の羽口から吹き込むようにしたので、
次の効果を奏する。

【００４９】（１）ガス中には塩素成分はなく、また燃
焼可能成分を含んでいるので、溶鉱炉に補助燃料として
使用することに適し、且つ、ダイオキシンを溶鉱炉から
排出することはない。

【００５０】（２）廃棄物の前処理（分別、微細末加
工）が不要となり、生産コストが削減に寄与できる。

【００５１】（３）一般の都市ゴミも加熱処理できるの
で一石二鳥の効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成の概念図。

【図２】処理灰の脱塩素処理概念図。

【図３】従来の溶鉱炉の構成の概念図。

【符号の説明】

１…受け入れホッパー部２…粉砕部３…ふるい分け部４…供給ホッパー５…流量調整部６…搬送配管７…微粉炭用ホッパー８…流量調整部９…空気発生源１０…粉体の分配器１１…搬送配管１２…高炉送風支管１３…ノズル１４…高炉１５…羽口２０…タンク２１…密閉蓋２２…加熱コイル２３…バルブ付排気管２４…バルブ２５…ポンプ２６…ガス量の調整手段２７，２８…バルブ２９…ガス貯蔵タンク３０…ガス供給配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21B 5/00 320 B09B 3/00 C10J 3/00 C10L 3/00,5/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】塩素成分を含有する廃棄物に塩素成分と
反応する添加物を混合して乾留処理し、ガス化する塩素
成分を処理灰に固定化して塩素成分を含まない加熱ガス
を得、このガスを補助燃料として溶鉱炉の羽口から吹き
込むようにするとともに、添加物は、塩素成分と反応す
る温度領域が異なる少なくとも２種類の添加物を混合し
たことを特徴とする溶鉱炉の操業方法。
【請求項２】添加物の一方は、高温領域で反応しやす
いアルカリ系物質の単体又は混合物から選択し、添加物
の他方は低温領域で反応しやすい珪酸塩から選択するこ
とを特徴とする請求項１記載の溶鉱炉の操業方法。
【請求項３】添加物の量は、処理される廃棄物の５〜
３０重量％添加することを特徴とする請求項１記載の溶
鉱炉の操業方法。
【請求項４】アルカリ系物質は、アルカリ土類金属、
アルカリ土類金属化合物、アルカリ金属、及びアルカリ
金属化合物の何れか単体又はこれらの混合物からなるこ
とを特徴とする請求項２に記載の溶鉱炉の操業方法。
【請求項５】添加物のアルカリ系物質は、水酸化カル
シウムであることを特徴とする請求項２記載の溶鉱炉の
操業方法。
【請求項６】添加物の珪酸塩は珪酸塩水和物であるこ
とを特徴とする請求項２記載の溶鉱炉の操業方法。
【請求項７】珪酸塩水和物は、珪酸カルシウムである
ことを特徴とする請求項２記載の溶鉱炉の操業方法。
【請求項８】２種類の添加物の混合比率は、低温領域
で反応するもの（Ａ）と高温領域で反応するもの（Ｂ）
とした時、Ａ≧Ｂとしたことを特徴とする請求項１又は
２記載の溶鉱炉の操業方法。
【請求項９】Ａ：Ｂの比率をＡ：Ｂ＝（１．５〜４．
０）：１としたことを特徴とする請求項８記載の溶鉱炉
の操業方法。
【請求項１０】乾留処理工程の温度は、２００°〜６
００℃としたことを特徴とする請求項１記載の溶鉱炉の
操業方法。