JPH02298717A - 有毒及び有害物質で汚染された状態の掘出し埋立材料の処理方法及びプラズマ燃焼式キュポラ - Google Patents
有毒及び有害物質で汚染された状態の掘出し埋立材料の処理方法及びプラズマ燃焼式キュポラInfo
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- JPH02298717A JPH02298717A JP2111594A JP11159490A JPH02298717A JP H02298717 A JPH02298717 A JP H02298717A JP 2111594 A JP2111594 A JP 2111594A JP 11159490 A JP11159490 A JP 11159490A JP H02298717 A JPH02298717 A JP H02298717A
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- B09C1/06—Reclamation of contaminated soil thermally
- B09C1/067—Reclamation of contaminated soil thermally by vitrification
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野ゴ
本発明は、掘り出した埋立材料を処理して、埋立材料中
に含まれている有害物質及び有毒物質を分解し又は無害
にする方法及び装置に関する。
に含まれている有害物質及び有毒物質を分解し又は無害
にする方法及び装置に関する。
〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕従来、埋
立地は多種多様な廃棄物の堆積場所である。廃棄物の中
には、政府の規制により浄化処理が義務付けられている
有毒化学物質及び有害化学物質を相当レベル含有してい
るものがある。たとえば、鉛、ニッケル及びクロムのよ
うな重金属或いはポリ塩化ビフェニル（以下、ｒＰＣＢ
、という）のような有毒ハロゲン含有化学物質を含む材
料の取扱いが問題になっている。
立地は多種多様な廃棄物の堆積場所である。廃棄物の中
には、政府の規制により浄化処理が義務付けられている
有毒化学物質及び有害化学物質を相当レベル含有してい
るものがある。たとえば、鉛、ニッケル及びクロムのよ
うな重金属或いはポリ塩化ビフェニル（以下、ｒＰＣＢ
、という）のような有毒ハロゲン含有化学物質を含む材
料の取扱いが問題になっている。
便宜上、掘り出した埋立材料を、以下ｒＥＬＭＪともい
う。
う。
ＥＬＭを他の可燃物、通常は一般ごみのちゆうかい（厨
芥）と−緒に燃焼処理する焼却方式が利用又は提案され
ている。かかる焼却方式は有用であるが、潜在的に危険
な物質が大量に流れ出る場合があり、また、最終生成物
としての焼却炉の灰は環境保全上好ましくなく、更に、
有毒重金属の溶出の恐れが依然として存在している。
芥）と−緒に燃焼処理する焼却方式が利用又は提案され
ている。かかる焼却方式は有用であるが、潜在的に危険
な物質が大量に流れ出る場合があり、また、最終生成物
としての焼却炉の灰は環境保全上好ましくなく、更に、
有毒重金属の溶出の恐れが依然として存在している。
ＥＬＭの処理装置の一形式として、米国特許出願第０．
２７．７７５号明細書に記載されているような熱分解炉
がある。かかる熱分解炉は、実質的に閉鎖された状態又
は熱分解方式で動作する室内を電気的に加熱することに
よりガラス賞又はガラス状の物質を生じる。かかる熱分
解炉を用いる方式はエネルギ費が高いのでこれを最少限
に抑えることが望ましい、ところで、この方式は、重金
属をスラグのガラス・マトリックス中に閉じ込めるガラ
ス化材料を生ぜしめることに成功している。
２７．７７５号明細書に記載されているような熱分解炉
がある。かかる熱分解炉は、実質的に閉鎖された状態又
は熱分解方式で動作する室内を電気的に加熱することに
よりガラス賞又はガラス状の物質を生じる。かかる熱分
解炉を用いる方式はエネルギ費が高いのでこれを最少限
に抑えることが望ましい、ところで、この方式は、重金
属をスラグのガラス・マトリックス中に閉じ込めるガラ
ス化材料を生ぜしめることに成功している。
プラズマ燃焼式キュポラは、ディグ（Ｄｉｇｈｅ）氏等
に付与された米国特許第４．５３０，１（１３）号明細
書、１９８６年にＡＦＳ会報に掲載された「プラズマ燃
焼式キュポラ及び鉄鋳物溶融技術の革新」と題する論文
、米国特許第４，７６１，７９３号、第４．７８０．１
３２号、第４．７６９，０６５号、第４，８２８．６０
７号、第４．８５３．０３３号、第４，８８９，５５６
号明細書に記載されているように、金属回収としての上
記目的に適った従来公知の装置である。
に付与された米国特許第４．５３０，１（１３）号明細
書、１９８６年にＡＦＳ会報に掲載された「プラズマ燃
焼式キュポラ及び鉄鋳物溶融技術の革新」と題する論文
、米国特許第４，７６１，７９３号、第４．７８０．１
３２号、第４．７６９，０６５号、第４，８２８．６０
７号、第４．８５３．０３３号、第４，８８９，５５６
号明細書に記載されているように、金属回収としての上
記目的に適った従来公知の装置である。
非プラズマ燃焼式のキュポラは金属及び鉱物を溶融する
装置として公知であり、かかるキュポラは、底部近傍に
配設された羽口を通してコークス及び吹込み空気（炭素
含有量を多くする場合がある）が導入されるシャフト炉
を利用している。これらの装置は、装入物の微粒子及び
場合によってはガラス状材料を上方に吹き上げることが
できるようにするほどの量の空気が必要になる。さらに
、これら装置の通常の最高温度は約３０００″Ｆに過ぎ
ない。
装置として公知であり、かかるキュポラは、底部近傍に
配設された羽口を通してコークス及び吹込み空気（炭素
含有量を多くする場合がある）が導入されるシャフト炉
を利用している。これらの装置は、装入物の微粒子及び
場合によってはガラス状材料を上方に吹き上げることが
できるようにするほどの量の空気が必要になる。さらに
、これら装置の通常の最高温度は約３０００″Ｆに過ぎ
ない。
本発明の目的は、有毒物質及び有害物質を含有するＥＬ
Ｍを有効且つ経済的に処理する手段を提供することにあ
る０本発明の処理方法では、ＥＬＭの処理のためプラズ
マ燃焼式キュポラを用いる。
Ｍを有効且つ経済的に処理する手段を提供することにあ
る０本発明の処理方法では、ＥＬＭの処理のためプラズ
マ燃焼式キュポラを用いる。
キュポラ本体は、頂部近傍に装入ドアを備えた竪形シャ
フト炉である。プラズマ−トーチが、キュポラの底部近
傍に位置した羽口内に配設され、プラズマ・トーチは供
給ノズルを有する。プラズマ・トーチは電気的に付勢さ
れて空気からプラズマを生ぜしめる。空気がノズルを通
って送り込まれ、プラズマ・トーチにより高温に加熱さ
れてキュポラ内へ供給される。
フト炉である。プラズマ−トーチが、キュポラの底部近
傍に位置した羽口内に配設され、プラズマ・トーチは供
給ノズルを有する。プラズマ・トーチは電気的に付勢さ
れて空気からプラズマを生ぜしめる。空気がノズルを通
って送り込まれ、プラズマ・トーチにより高温に加熱さ
れてキュポラ内へ供給される。
本発明の要旨は、有毒及び有害物質で汚染された状態の
掘出し埋立材料の処理方法であって、−上部に装入ドア
が配設されると共に底部近傍にプラズマ・トーチが設け
られた竪形シャフト炉を有するプラズマ燃焼式キュポラ
が用いられ、プラズマ・トーチにより空気を高温状態に
加熱し、加熱空気をシャフト炉内へ供給し、加熱空気に
より燃焼に至るまで加熱される炭素質燃料の層をシャフ
ト炉内に形成し、掘出し埋立材料及び反応剤をシャフト
炉の装入ドアを通して装入し、反応剤は、シャフト炉内
の掘出し埋立材料を溶融してガラス質スラグを生ぜしめ
るコークスと石炭を含む追加の炭素質燃料を含み、シャ
フト炉をタッピングしてガラス質スラグを取り出し、シ
ャフト炉からの排ガスをアフターバーナーに導いて排ガ
スに含有されている有毒及び有害物質を分解し、シャフ
ト炉から取り出したガラス質スラグを冷却させて非有害
固形物を生じさせ、炭素質燃料中のコークスは、シャフ
ト炉内の埋立材料に対してかなり高い多孔性を有する燃
料層を形成し、該燃料層にガス流を通過させてこれを固
形化して新たに装入される掘出し埋立材料を支持させ、
埋立材料と反応剤の装入を、これらの別々の層が形成さ
れるような態様で実施することを特徴とする処理方法に
ある。
掘出し埋立材料の処理方法であって、−上部に装入ドア
が配設されると共に底部近傍にプラズマ・トーチが設け
られた竪形シャフト炉を有するプラズマ燃焼式キュポラ
が用いられ、プラズマ・トーチにより空気を高温状態に
加熱し、加熱空気をシャフト炉内へ供給し、加熱空気に
より燃焼に至るまで加熱される炭素質燃料の層をシャフ
ト炉内に形成し、掘出し埋立材料及び反応剤をシャフト
炉の装入ドアを通して装入し、反応剤は、シャフト炉内
の掘出し埋立材料を溶融してガラス質スラグを生ぜしめ
るコークスと石炭を含む追加の炭素質燃料を含み、シャ
フト炉をタッピングしてガラス質スラグを取り出し、シ
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スに含有されている有毒及び有害物質を分解し、シャフ
ト炉から取り出したガラス質スラグを冷却させて非有害
固形物を生じさせ、炭素質燃料中のコークスは、シャフ
ト炉内の埋立材料に対してかなり高い多孔性を有する燃
料層を形成し、該燃料層にガス流を通過させてこれを固
形化して新たに装入される掘出し埋立材料を支持させ、
埋立材料と反応剤の装入を、これらの別々の層が形成さ
れるような態様で実施することを特徴とする処理方法に
ある。
また、本発明の要旨は、掘出し埋立材料の処理のための
プラズマ燃焼式キュポラであっ“ζ、竪形シャフト炉と
、シャフト炉の上部に配設された装入ドアと、シャフト
炉の底部近傍に位置した羽口と、羽口と同軸状に配列さ
れたシュラウド・ノズルを備えた少なくとも一つのプラ
ズマ・トーチと、プラズマ・トーチ及びシェラウド・ノ
ズルにそれぞれ空気を供給する給気ラインと、プラズマ
・トーチを付勢してプラズマ・トーチ内へ供給された空
気のプラズマを発生させ、この空気のプラズマが次にシ
ュラウド・ノズル内へ供給される空気を加熱するように
させる手段と、炭素燃料の層とを有し、該炭素燃料層は
、シャフト炉の底部がら、羽口の上方且つ近傍のレベル
までシャフト炉内に堆積すると共にシャフト炉内の材料
に対して成る程度の多孔性を備える、シャフト炉内の少
なくとも約２５％のコークスを含み、シャフト炉は、炭
素燃料層上に堆積された状態の装入物を収容し、該装入
物は、掘出し埋立材料と追加の炭素燃料と融剤とを含み
、シャフト炉は、その最上部に、スタンク点火装置が組
み込まれたアフターバーナー室を有し、炭素燃料層上の
装入物番よ、アフターバーナー室内で燃焼される排ガス
を生ぜしめ、シャフト炉は、その最下端部に、装入物か
ら生じた溶融スラグ及び金属を取り出す流し口を有する
ことを特徴とするプラズマ燃焼式キュポラにある。
プラズマ燃焼式キュポラであっ“ζ、竪形シャフト炉と
、シャフト炉の上部に配設された装入ドアと、シャフト
炉の底部近傍に位置した羽口と、羽口と同軸状に配列さ
れたシュラウド・ノズルを備えた少なくとも一つのプラ
ズマ・トーチと、プラズマ・トーチ及びシェラウド・ノ
ズルにそれぞれ空気を供給する給気ラインと、プラズマ
・トーチを付勢してプラズマ・トーチ内へ供給された空
気のプラズマを発生させ、この空気のプラズマが次にシ
ュラウド・ノズル内へ供給される空気を加熱するように
させる手段と、炭素燃料の層とを有し、該炭素燃料層は
、シャフト炉の底部がら、羽口の上方且つ近傍のレベル
までシャフト炉内に堆積すると共にシャフト炉内の材料
に対して成る程度の多孔性を備える、シャフト炉内の少
なくとも約２５％のコークスを含み、シャフト炉は、炭
素燃料層上に堆積された状態の装入物を収容し、該装入
物は、掘出し埋立材料と追加の炭素燃料と融剤とを含み
、シャフト炉は、その最上部に、スタンク点火装置が組
み込まれたアフターバーナー室を有し、炭素燃料層上の
装入物番よ、アフターバーナー室内で燃焼される排ガス
を生ぜしめ、シャフト炉は、その最下端部に、装入物か
ら生じた溶融スラグ及び金属を取り出す流し口を有する
ことを特徴とするプラズマ燃焼式キュポラにある。
存利には、キュポラの操業開始の際、キュポラを部分的
に、例えばコークス又はコークスと石炭の混合物のよう
な炭素質燃料で満たし、これに点火する。適当な操業温
度に達すると、装入物を装人ドアから装入する。ＥＬＭ
を通常は、反応剤、例えば追加のコークス及び融剤、例
えば石灰石と一緒に装入する。
に、例えばコークス又はコークスと石炭の混合物のよう
な炭素質燃料で満たし、これに点火する。適当な操業温
度に達すると、装入物を装人ドアから装入する。ＥＬＭ
を通常は、反応剤、例えば追加のコークス及び融剤、例
えば石灰石と一緒に装入する。
キュポラ内でＥＬＭを溶融させる状態を維持してガラス
質スラグ（Ｆ、さい）を生ぜしめる。更に、Ｅ Ｌ Ｍ
と一緒に装入された金属、例えば、鉄及び銅は溶融状態
になってスラグから重量分析法の原理で分離することに
なる。コークスはかかる金属の酸化物を還元する。キュ
ポラをタッピングしてガラス質スラグ及び溶融金属を取
り出す。
質スラグ（Ｆ、さい）を生ぜしめる。更に、Ｅ Ｌ Ｍ
と一緒に装入された金属、例えば、鉄及び銅は溶融状態
になってスラグから重量分析法の原理で分離することに
なる。コークスはかかる金属の酸化物を還元する。キュ
ポラをタッピングしてガラス質スラグ及び溶融金属を取
り出す。
キュポラからの排ガスを、キュポラの上方に配設された
アフターバーナーまで上昇させて排ガス中に含まれてい
る有毒物質及び有害物質を分解する。キュポラからのガ
ラス質スラグを放冷して非有害固形物を生ぜしめ、酸化
物の状態で生じるクロム、鉛及びニッケルのような重金
属が、上記固形物から実質的に溶出しないようにする。
アフターバーナーまで上昇させて排ガス中に含まれてい
る有毒物質及び有害物質を分解する。キュポラからのガ
ラス質スラグを放冷して非有害固形物を生ぜしめ、酸化
物の状態で生じるクロム、鉛及びニッケルのような重金
属が、上記固形物から実質的に溶出しないようにする。
本発明によれば、装入量のうち好ましくは約６％が燃料
である。燃料は、ＰＣＢ等を燃焼させるアフターバーナ
ーの燃焼ガスを全て供給するに十分である。
である。燃料は、ＰＣＢ等を燃焼させるアフターバーナ
ーの燃焼ガスを全て供給するに十分である。
層形成法により、材料を装入ドアを通してキュポラ内へ
装入堆積させる。すなわち、別個の燃料層を、石灰石の
層、ＥＬＭの層又はこれらの混合物の層との間に設ける
。このような層の状態に形成することによりキュポラ内
の背圧の減少が促進される。ガス流量を、毎分約０．９
立方フィートの流■と比べ、鉄鋳物の溶融に用いられる
レベルよりも低いレベル、例えば、好ましくはキュポラ
の横断面積１平方インチ当たり、毎分約０．６立方イン
チまで減少させる。さらに、石灰石の装入量を１１ｉ１
節してスラグの塩基度を最適化し、所望の流量が得られ
るようにする。
装入堆積させる。すなわち、別個の燃料層を、石灰石の
層、ＥＬＭの層又はこれらの混合物の層との間に設ける
。このような層の状態に形成することによりキュポラ内
の背圧の減少が促進される。ガス流量を、毎分約０．９
立方フィートの流■と比べ、鉄鋳物の溶融に用いられる
レベルよりも低いレベル、例えば、好ましくはキュポラ
の横断面積１平方インチ当たり、毎分約０．６立方イン
チまで減少させる。さらに、石灰石の装入量を１１ｉ１
節してスラグの塩基度を最適化し、所望の流量が得られ
るようにする。
今、本発明を添付の図面を参照して例示的に説明する。
第１図は、鉄鋳物の溶融及びスチールベルト・タイヤの
再生利用に用いられる装置と構成上多くの点で共通した
プラズマ燃焼式キュポラ１０が示されている。キュポラ
１０本体は耐火物ライナー１３を歯えた竪形シャフト炉
Ｃ以下、「キュポラ本体ｊともいう）１２である。キュ
ポラ本体１２の垂直方向上部には、掘り出した埋立材料
、即ちＥＬＭと共にコークス又はコークスと石炭の混合
物である炭素質燃料（通常は、コークスと石炭の混合物
が用いられる）のような反応剤及び石灰石のような融剤
を装入する装入ドア１４が配設されている。さらに、空
気が装入ドア】４を通って流入する。
再生利用に用いられる装置と構成上多くの点で共通した
プラズマ燃焼式キュポラ１０が示されている。キュポラ
１０本体は耐火物ライナー１３を歯えた竪形シャフト炉
Ｃ以下、「キュポラ本体ｊともいう）１２である。キュ
ポラ本体１２の垂直方向上部には、掘り出した埋立材料
、即ちＥＬＭと共にコークス又はコークスと石炭の混合
物である炭素質燃料（通常は、コークスと石炭の混合物
が用いられる）のような反応剤及び石灰石のような融剤
を装入する装入ドア１４が配設されている。さらに、空
気が装入ドア】４を通って流入する。
キュポラ本体１２の底部近傍にはプラズマ・トーチ１６
が配設され、これらプラズマ・トーチ１６はそれぞれ、
キュポラ本体に嵌入すると共にシュラウド・ノズル１８
を備えた羽口１７に嵌め込まれている。各トーチ１６に
は、ライン又は管路１６ａを通ってガス、例えば、空気
が供給され、この空気は、付勢状態の互いに離隔した電
極の間に生じているアーク中に導入されてイオン化し、
プラズマを生じる。ブラスト用空気が管路１８ａ及びノ
ズルＩ８を通ってトーチ１６のすぐ前の位置で接線方向
に流入する。ブラスト用空気がプラズマに加えられて加
熱され、次いで加熱状態でキュポラ本体１２内へ流入す
る。管路１８ａを通って流入する空気は周ｒＭ温度状態
にあるか、或いは、約１２００゜Ｆ（約６４９℃）まで
予熱された状態にある。
が配設され、これらプラズマ・トーチ１６はそれぞれ、
キュポラ本体に嵌入すると共にシュラウド・ノズル１８
を備えた羽口１７に嵌め込まれている。各トーチ１６に
は、ライン又は管路１６ａを通ってガス、例えば、空気
が供給され、この空気は、付勢状態の互いに離隔した電
極の間に生じているアーク中に導入されてイオン化し、
プラズマを生じる。ブラスト用空気が管路１８ａ及びノ
ズルＩ８を通ってトーチ１６のすぐ前の位置で接線方向
に流入する。ブラスト用空気がプラズマに加えられて加
熱され、次いで加熱状態でキュポラ本体１２内へ流入す
る。管路１８ａを通って流入する空気は周ｒＭ温度状態
にあるか、或いは、約１２００゜Ｆ（約６４９℃）まで
予熱された状態にある。
キュポラ本体１２の上方にはアフターバーナー室（以下
、単に「アフターバーナーＪともいう）２０が設けられ
、キュポラ本体１２からの排ガスは上昇してこのアフタ
ーバーナー室２０内に入る。
、単に「アフターバーナーＪともいう）２０が設けられ
、キュポラ本体１２からの排ガスは上昇してこのアフタ
ーバーナー室２０内に入る。
アフターバーナーはスタシク点火装置２２を備えている
が、排ガスとは別に燃料を供給する必要はない。
が、排ガスとは別に燃料を供給する必要はない。
ＥＬＭを装入ドア１４内へ直接供給するには、例えば、
スキップ巻上装置により支持されたスキシブ・パケット
又はフィーダ・ベルトを用いるのが良い、Ｅｌ、Ｍはサ
イジング又は乾燥処理の面でそれ程、予備処理する必要
は無く、一般的には、受は入れたままの状態で用いられ
る。シャフト炉の直径は、Ｅｌｌｔの最大サイズ（例え
ば、ＥＬＭとしてエンジン本体又は冷凍装置が含まれる
場合がある）に対応できるよう設定される。他方、所望
ならば、ＥＬＭをシュレッダ−（細断機）等で予備処理
して個々の物のサイズを小さくすることが適当であるこ
とは熱論のことであるが、このようにする必要がないよ
うキュポラ本体を設計することが好ましい、経済的なコ
ークスと石炭の混合物をもスキップ・パケットに投入し
、この状態でスキップ・パケットをスキップ巻上装置に
より上昇させ、装入ドア内へ投入する。
スキップ巻上装置により支持されたスキシブ・パケット
又はフィーダ・ベルトを用いるのが良い、Ｅｌ、Ｍはサ
イジング又は乾燥処理の面でそれ程、予備処理する必要
は無く、一般的には、受は入れたままの状態で用いられ
る。シャフト炉の直径は、Ｅｌｌｔの最大サイズ（例え
ば、ＥＬＭとしてエンジン本体又は冷凍装置が含まれる
場合がある）に対応できるよう設定される。他方、所望
ならば、ＥＬＭをシュレッダ−（細断機）等で予備処理
して個々の物のサイズを小さくすることが適当であるこ
とは熱論のことであるが、このようにする必要がないよ
うキュポラ本体を設計することが好ましい、経済的なコ
ークスと石炭の混合物をもスキップ・パケットに投入し
、この状態でスキップ・パケットをスキップ巻上装置に
より上昇させ、装入ドア内へ投入する。
一般に、コークスが燃料及び還元剤として好ましく、以
下、コークスを用いる場合につき説明する０石炭と比較
すると、コークスは、装入物の状態で添加される他の固
形物を一層しっかりと支持できると共に適量のガス流の
流通を確実にする。
下、コークスを用いる場合につき説明する０石炭と比較
すると、コークスは、装入物の状態で添加される他の固
形物を一層しっかりと支持できると共に適量のガス流の
流通を確実にする。
節約のため、多少の量の石炭をコークスに混ぜるのが良
い、一般に、燃料は少なくとも約２５％のコークスを含
むことが必要である。
い、一般に、燃料は少なくとも約２５％のコークスを含
むことが必要である。
操業開始にあたり、キュポラ本体１２内に、羽口１７か
ら上方に数インチ、コークスを堆積させる０羽口１７を
通ってキュポラ本体の底部に送り込まれたプラズマ状態
の加熱空気によりコークス層又はコークス床３０を点火
する。コークス層が燃焼してキュポラ本体の内張り耐火
物が十分に加熱されると、ＥＬＭとコークス（石炭を幾
分含有するのが良い）と融剤とから成る装入物を装入ド
アから装入する。このキュポラの操業開始準備に要する
時間は通常、約２〜３時間に過ぎない。コークスは燃焼
エネルギを放出するだけでなく、キュポラのシャフト炉
の内部に多孔性マトリックスを形成して、ＥＬＭがマッ
トを形成して閉塞現象を生じることが無いようにする。
ら上方に数インチ、コークスを堆積させる０羽口１７を
通ってキュポラ本体の底部に送り込まれたプラズマ状態
の加熱空気によりコークス層又はコークス床３０を点火
する。コークス層が燃焼してキュポラ本体の内張り耐火
物が十分に加熱されると、ＥＬＭとコークス（石炭を幾
分含有するのが良い）と融剤とから成る装入物を装入ド
アから装入する。このキュポラの操業開始準備に要する
時間は通常、約２〜３時間に過ぎない。コークスは燃焼
エネルギを放出するだけでなく、キュポラのシャフト炉
の内部に多孔性マトリックスを形成して、ＥＬＭがマッ
トを形成して閉塞現象を生じることが無いようにする。
また、石炭とコークスは両方とも、排ガスに一酸化炭素
を与えるので、アフターバーナー室内での点火の際にＰ
ＣＢが完全に分解される。アフターバーナー室２０内に
熱を供給する補助燃料を用いる必要は無い。
を与えるので、アフターバーナー室内での点火の際にＰ
ＣＢが完全に分解される。アフターバーナー室２０内に
熱を供給する補助燃料を用いる必要は無い。
しかしながら、天然ガスのような燃料が容易且つ経済的
に入手できれば、これを燃焼させて熱を供給し、これに
対応してキュポラ本体内でコークスの還元を行っても良
い。
に入手できれば、これを燃焼させて熱を供給し、これに
対応してキュポラ本体内でコークスの還元を行っても良
い。
ＥＬＭは、キュポラのシャフト炉１２内で下方に落ちる
間、先ず最初に、キュポラ本体の底部の熔融域から立ち
上がる高温ガスにより加熱される。
間、先ず最初に、キュポラ本体の底部の熔融域から立ち
上がる高温ガスにより加熱される。
この向流形式の熱交換現象は、プラズマ燃焼式キュポラ
のエネルギ効率を得る上での主要な要因である。ＰＣＢ
はＥＬＭから蒸発して他の排ガス、一般的には、Ｃ（１
３）ＣＯｚ、Ｎ２と一緒になってキュポラ本体から出る
。
のエネルギ効率を得る上での主要な要因である。ＰＣＢ
はＥＬＭから蒸発して他の排ガス、一般的には、Ｃ（１
３）ＣＯｚ、Ｎ２と一緒になってキュポラ本体から出る
。
頂部ガスはアフターバーナー・ユニット２０まで上昇し
、ここで装入ドア１４を通って流入する燃焼用空気と混
合されると共にスタック点火装置２２により点火され、
ＰＣＢの分解に十分な温度が得られる。標準的な要件と
して、かかる物質は少なくとも約２２００゜Ｆ（約１２
０４℃）の温度を少なくとも２秒間受けることが挙げら
れるが、このような条件は本発明では適切且つ容易に得
られる。
、ここで装入ドア１４を通って流入する燃焼用空気と混
合されると共にスタック点火装置２２により点火され、
ＰＣＢの分解に十分な温度が得られる。標準的な要件と
して、かかる物質は少なくとも約２２００゜Ｆ（約１２
０４℃）の温度を少なくとも２秒間受けることが挙げら
れるが、このような条件は本発明では適切且つ容易に得
られる。
キュポラのシャフト炉１２に沿ってその内部を下方に移
動すると、ＥＬＭは、温度が約３０００″″Ｆ〜約４５
００″Ｆ（約り６４９℃〜約２４８２℃）の範囲の熔融
域（羽口１７の近傍で且つその上方に位置したコークス
層の内部）に入る。ＥＬＭの構成成分は全て、この温度
で溶融し、ガラス質のスラグ（１２：さい）と溶融状態
のＥ Ｌ Ｍ金属部分を生じる。
動すると、ＥＬＭは、温度が約３０００″″Ｆ〜約４５
００″Ｆ（約り６４９℃〜約２４８２℃）の範囲の熔融
域（羽口１７の近傍で且つその上方に位置したコークス
層の内部）に入る。ＥＬＭの構成成分は全て、この温度
で溶融し、ガラス質のスラグ（１２：さい）と溶融状態
のＥ Ｌ Ｍ金属部分を生じる。
溶融域の温度及び化学的性質は、所望の性能が得られる
よう（空気とコークスの供給により）制御される。一般
に、大抵の酸化物、例えば鉄や銅の酸化物は還元されて
溶融状態の金属そのものになる。重金属の金属酸化物、
例えば、クロムやニッケルの酸化物は還元されず、スラ
グ中に溶解する。成る種の金属、例えば、亜鉛や鉛は、
これらの酸化物が還元して金属が蒸発しがちである。Ｗ
発した金属はアフターバーナー２０内で再び酸化し、ア
フターバーナーの排出口から捕集されることになる。
よう（空気とコークスの供給により）制御される。一般
に、大抵の酸化物、例えば鉄や銅の酸化物は還元されて
溶融状態の金属そのものになる。重金属の金属酸化物、
例えば、クロムやニッケルの酸化物は還元されず、スラ
グ中に溶解する。成る種の金属、例えば、亜鉛や鉛は、
これらの酸化物が還元して金属が蒸発しがちである。Ｗ
発した金属はアフターバーナー２０内で再び酸化し、ア
フターバーナーの排出口から捕集されることになる。
プラズマ・トーチの出力は好ましくは、ＥＬＭに含有さ
れているシリカ（Ｓ ＩＯ２）が還元されてシリコンを
形成するように調節される。シリコンは、溶融金属中で
溶解し、溶融鉄と一緒になって有用且つ貴重な合金鉄を
形成する。この合金鉄は鋳物市場に売り出し可能である
ガラス化したＥＬＭ及び金属は、スキマー２４ａとダム
２４ｂの組合せにより、キュポラ本体の底部に設けられ
た流し口２４を通って連続的に取り出される。流し目２
４からの流出溶融流は約２５００’ Ｆ〜２８００゜Ｆ
（約１３７１°Ｃ〜１５３８“Ｃ）の温度状態にある。
れているシリカ（Ｓ ＩＯ２）が還元されてシリコンを
形成するように調節される。シリコンは、溶融金属中で
溶解し、溶融鉄と一緒になって有用且つ貴重な合金鉄を
形成する。この合金鉄は鋳物市場に売り出し可能である
ガラス化したＥＬＭ及び金属は、スキマー２４ａとダム
２４ｂの組合せにより、キュポラ本体の底部に設けられ
た流し口２４を通って連続的に取り出される。流し目２
４からの流出溶融流は約２５００’ Ｆ〜２８００゜Ｆ
（約１３７１°Ｃ〜１５３８“Ｃ）の温度状態にある。
スラグはスキマーとダムの組合せにより金属から分離さ
れてスラグの塊及び金属インゴットが得られる。
れてスラグの塊及び金属インゴットが得られる。
第２図は、流し口２４の拡大図である。溶融状態のスラ
グ４０′及び溶融状態の金属４２は、キュポラのシャフ
ト炉１２の底部に集まる。キュポラ本体の外部で、軽量
のスラグ４０′はスキマー２４ａによって閉じ込められ
、そして分離して取り出される。
グ４０′及び溶融状態の金属４２は、キュポラのシャフ
ト炉１２の底部に集まる。キュポラ本体の外部で、軽量
のスラグ４０′はスキマー２４ａによって閉じ込められ
、そして分離して取り出される。
重い金属はスキマー２４ａの下を通り抜け、ダム２４ｂ
の上を通って流れ、そして、どんな形状の捕集型にでも
流入する。フライアッシュ（飛灰）等がスラグ内に入り
込む場合が考えられるが、フライアッシュばスラグ４０
′中に入り込む。
の上を通って流れ、そして、どんな形状の捕集型にでも
流入する。フライアッシュ（飛灰）等がスラグ内に入り
込む場合が考えられるが、フライアッシュばスラグ４０
′中に入り込む。
アフターバーナー２０を出たガスを、好ましくは、スク
ラバー又はフライアッシュ捕集手段を備えた他の大気汚
染防止設備を通した後に大気中へ排出するのが良い。
ラバー又はフライアッシュ捕集手段を備えた他の大気汚
染防止設備を通した後に大気中へ排出するのが良い。
本発明の付随的な特徴によれば（即ち、本発明の必須要
件ではないが）、アフターバーナー２０から出た高温の
燃焼ガスを伝熱式熱交換器に送ってブラスト用空気及び
アフターバーナーの燃焼用空気を予熱する。本発明のも
う一つの付随的な特徴によれば、アフターバーナーから
の高温ガスをボイラーに送って蒸気を発生させ、これを
プロセス上の各種要件に合わせて用いると発電が得られ
る。
件ではないが）、アフターバーナー２０から出た高温の
燃焼ガスを伝熱式熱交換器に送ってブラスト用空気及び
アフターバーナーの燃焼用空気を予熱する。本発明のも
う一つの付随的な特徴によれば、アフターバーナーから
の高温ガスをボイラーに送って蒸気を発生させ、これを
プロセス上の各種要件に合わせて用いると発電が得られ
る。
さらにもう一つの変形例では、アフターバーナー２０又
はユーティリティー・ボイラーや焼却炉のような他の設
備からの微細廃棄物、例えばフライアッシュを、キュポ
ラの基部の羽口領域に取付けられたノズル１８に送り込
む、ビン！８ｂ及び管路１８ｃはこの使用目的のために
図示されている。この材料は処理に都合の良いようＥＬ
Ｍと一緒に同時にガラス化される。また、或いは別法と
して、例えば、鉛又は亜鉛の酸化物を含むフライアッシ
ュを、材料の固化前に、流し口２４の近傍のキュポラ本
体１２の底部又は流し口２４自体の中で、溶融スラグ内
に直接送り込んでも良い、これにより、かかる酸化物が
スラグ中に溶解して無害化された状態で処理できるよう
になる。
はユーティリティー・ボイラーや焼却炉のような他の設
備からの微細廃棄物、例えばフライアッシュを、キュポ
ラの基部の羽口領域に取付けられたノズル１８に送り込
む、ビン！８ｂ及び管路１８ｃはこの使用目的のために
図示されている。この材料は処理に都合の良いようＥＬ
Ｍと一緒に同時にガラス化される。また、或いは別法と
して、例えば、鉛又は亜鉛の酸化物を含むフライアッシ
ュを、材料の固化前に、流し口２４の近傍のキュポラ本
体１２の底部又は流し口２４自体の中で、溶融スラグ内
に直接送り込んでも良い、これにより、かかる酸化物が
スラグ中に溶解して無害化された状態で処理できるよう
になる。
ＥＬＭ処理装置の使用中、可燃性及び不燃性の他の廃棄
物を装入ドアから添加することも可能である。プラズマ
燃焼式キュポラは、多種多様な組成の供給物の使用に適
した融通性のある装置である。
物を装入ドアから添加することも可能である。プラズマ
燃焼式キュポラは、多種多様な組成の供給物の使用に適
した融通性のある装置である。
ＥＬＭと共に供給された燃料は、炭素を生成し、アフタ
ーバーナー２０内で燃料として働いて、ＰＣＢ等の確実
な分解に十分な量の一酸化炭素を生ぜしめる。この目的
のため、装入物中の炭素質燃料（コークス）はキュポラ
内へ供給されるプロセス材料の約６重量％以上を占める
ことが好ましい。
ーバーナー２０内で燃料として働いて、ＰＣＢ等の確実
な分解に十分な量の一酸化炭素を生ぜしめる。この目的
のため、装入物中の炭素質燃料（コークス）はキュポラ
内へ供給されるプロセス材料の約６重量％以上を占める
ことが好ましい。
背圧を減少させるためには、ＥＬＭ、コークス又は他の
炭素質燃料及び石灰石又は他の融剤を、キュポラ本体内
で混合するのではなく層の状態に配置することが望まし
いということが判明した。
炭素質燃料及び石灰石又は他の融剤を、キュポラ本体内
で混合するのではなく層の状態に配置することが望まし
いということが判明した。
たとえば、コークス３０をキュポラ本体内へ供給して始
動後、ＥＬＭの第１の層３２をキュポラ本体内へ装入形
成し、次に、コークス層３３、次いで、石灰石層３４、
さらにコークス層３５を装入形成するのが良い１次に、
この作業を装入ドア１４の近傍まで繰り返し実施するの
が良い。コークス層がＥＬＭ層と石灰石層との間に挟ま
れた状態で位置するが、ＥＬＭ層と石灰石層は所望なら
ば混合して単一層の状態にしても良い。
動後、ＥＬＭの第１の層３２をキュポラ本体内へ装入形
成し、次に、コークス層３３、次いで、石灰石層３４、
さらにコークス層３５を装入形成するのが良い１次に、
この作業を装入ドア１４の近傍まで繰り返し実施するの
が良い。コークス層がＥＬＭ層と石灰石層との間に挟ま
れた状態で位置するが、ＥＬＭ層と石灰石層は所望なら
ば混合して単一層の状態にしても良い。
ＥＬＭを処理するプラズマ燃焼式キュポラの操業効率の
向上のため、コークス（又は炭素質燃料）の床の高さ又
は層の厚さを適切に調節する。最初に装入されたコーク
ス３０はキュポラ本体の中で、トーチ１６により加熱さ
れたブラスト用空気をキュポラ本体内へ流入させる手段
である羽口１７（本質的には中空の管）よりも上方のレ
ベルまで堆積する。所望のＣＯ対ＣＯ２の比を得るには
、通常、羽口１７の頂部から約５インチ（約１２．７ｃ
ｌｌ）〜約１０インチ（２５，４ｃｍ ）上方の高さ位
置まで堆積させることが好ましい。
向上のため、コークス（又は炭素質燃料）の床の高さ又
は層の厚さを適切に調節する。最初に装入されたコーク
ス３０はキュポラ本体の中で、トーチ１６により加熱さ
れたブラスト用空気をキュポラ本体内へ流入させる手段
である羽口１７（本質的には中空の管）よりも上方のレ
ベルまで堆積する。所望のＣＯ対ＣＯ２の比を得るには
、通常、羽口１７の頂部から約５インチ（約１２．７ｃ
ｌｌ）〜約１０インチ（２５，４ｃｍ ）上方の高さ位
置まで堆積させることが好ましい。
もしアフターバーナー２０内で燃料として使用するＣＯ
の量を一層多く生ぜしめようとするならば、コークス装
入物３０に関して、羽口１７よりも約３フィート（約０
．９１４ｍ）上方まで堆積高さを高くするのが良い、ブ
ラスト用空気がキュポラ本体に流入してコークスと発熱
反応し、大量にＣＯ７を生しる。ＣＯ２は、もし比較的
高い堆積高さの多量のコークスの還元作用を受けると、
反応してＣＯを生じると共に発熱し、ブードアール（Ｂ
ｏｕｄｏｕａｒｄ）反応と呼ばれるＣ Ｏ２→ＣＯ反応
を生じる。したがって、選択可能な方法としては、多量
のＣＯｚ排ガスの生成に十分なコークス装入量を用いて
コークス層内に生じる熱を最大にする方法からコークス
を増量することによりアフターバーナー内で利用できる
ＣＯ発生量を最大にする方法まで種々のものがある。
の量を一層多く生ぜしめようとするならば、コークス装
入物３０に関して、羽口１７よりも約３フィート（約０
．９１４ｍ）上方まで堆積高さを高くするのが良い、ブ
ラスト用空気がキュポラ本体に流入してコークスと発熱
反応し、大量にＣＯ７を生しる。ＣＯ２は、もし比較的
高い堆積高さの多量のコークスの還元作用を受けると、
反応してＣＯを生じると共に発熱し、ブードアール（Ｂ
ｏｕｄｏｕａｒｄ）反応と呼ばれるＣ Ｏ２→ＣＯ反応
を生じる。したがって、選択可能な方法としては、多量
のＣＯｚ排ガスの生成に十分なコークス装入量を用いて
コークス層内に生じる熱を最大にする方法からコークス
を増量することによりアフターバーナー内で利用できる
ＣＯ発生量を最大にする方法まで種々のものがある。
当初装入形成するコークス層の高さを装入物のレベルの
周りに維持するが、通常は高低のばらつきがある。
周りに維持するが、通常は高低のばらつきがある。
キュポラ内本体内の装入物の装入量全体に対し、炭素含
有燃料を約６％〜約２５％、石灰石を約１０％〜約４５
％にするのが適当且つ好ましい。
有燃料を約６％〜約２５％、石灰石を約１０％〜約４５
％にするのが適当且つ好ましい。
コークス比、ブラスト用空気流量及びトーチ出力は、頂
部ガス中のＣＯ／ ＣＯ２のモル比が０．２〜３．０に
なるよう、溶融速度に課される要件に基づいて調節され
る。
部ガス中のＣＯ／ ＣＯ２のモル比が０．２〜３．０に
なるよう、溶融速度に課される要件に基づいて調節され
る。
石灰石の量は好ましくは、容易に得られる中程度の温度
状態でスラグの良好な流動性又は流れ特性を生ぜしめる
最適な塩基度が得られるよう調節される。塩基度は次に
示す比で規定される。
状態でスラグの良好な流動性又は流れ特性を生ぜしめる
最適な塩基度が得られるよう調節される。塩基度は次に
示す比で規定される。
０．０％十Ｍ、Ｏ％
約０．３未満の値では、スラグは粘性が高いので流速が
非常に遅い、約０．７以上では、スラグは脆砕性が非常
に高くなるので有害物質の封入手段としての働きはあま
り良くない、したがって、約０．３〜約０．７の範囲の
塩基度を有することが好ましい。
非常に遅い、約０．７以上では、スラグは脆砕性が非常
に高くなるので有害物質の封入手段としての働きはあま
り良くない、したがって、約０．３〜約０．７の範囲の
塩基度を有することが好ましい。
ガスのｆＬ量（ノズルを通る流量）は、溶融域中におけ
るスラグの水ひ（ｅｌｕＬｒｉａｔｉｏｎ）を与える鉄
鋳物の溶融の場合よりもかなり低い値まで減少する。キ
ュポラ本体内の流量は毎分約０．５立方フィート、即ち
約０．（１３）４ ｒｒｒ （キュポラ本体の横断面積
平方インチ当たり）以下、好ましくは、毎分約０．２〜
約１．０（約０．００５７Ｍ〜約０．０２８Ｍ）である
。
るスラグの水ひ（ｅｌｕＬｒｉａｔｉｏｎ）を与える鉄
鋳物の溶融の場合よりもかなり低い値まで減少する。キ
ュポラ本体内の流量は毎分約０．５立方フィート、即ち
約０．（１３）４ ｒｒｒ （キュポラ本体の横断面積
平方インチ当たり）以下、好ましくは、毎分約０．２〜
約１．０（約０．００５７Ｍ〜約０．０２８Ｍ）である
。
第３図には、第１図のキュポラが、キュポラ本体１２か
らの排ガスのうち何割かを再循環させてトーチ・ノズル
１８に戻す通風ファン５２を有する再循環ループ５０を
備えた状態で示されている。
らの排ガスのうち何割かを再循環させてトーチ・ノズル
１８に戻す通風ファン５２を有する再循環ループ５０を
備えた状態で示されている。
また、再循環ループ５０は粒子（フライアッシュ）のト
ラップ５４を有し、かかる粒子は他の形態の処理物に加
えてビン１８ｂを通って再注入され、或いは、スラグ内
へ注入される。
ラップ５４を有し、かかる粒子は他の形態の処理物に加
えてビン１８ｂを通って再注入され、或いは、スラグ内
へ注入される。
再循環ループ５０は、ＥＬＭが、回収が望まれる比較的
多量の貴重な金属の酸化物を含有している場合に一層有
用な任意的に用いられる手段である。装入物中の酸化物
は炭素質燃料により還元される傾向があるが、もし過剰
な空気が存在している場合には、逆の反応を生じて再び
金属酸化物になる傾向がある。還元作用の一層強い雰囲
気を得るためには、ＣＯ及びＮのうち幾らかを抜き出し
てこれをノズルに再導入させて酸素の相対量を少なくす
るのが良い、通常、キュポラ本体から出るガスは約８０
’０゜Ｆ（約４２７°Ｃ）の温度状態であり、約２００
″Ｆ（約９３℃）の温度で再び入る。排ガスの再循環に
より、還元反応の促進が可能になると共に、もしコーク
スだけによりブラスト用空気中の酸素を制御する場合の
必要量よりも少量のコークスを使用するだけで良い。
多量の貴重な金属の酸化物を含有している場合に一層有
用な任意的に用いられる手段である。装入物中の酸化物
は炭素質燃料により還元される傾向があるが、もし過剰
な空気が存在している場合には、逆の反応を生じて再び
金属酸化物になる傾向がある。還元作用の一層強い雰囲
気を得るためには、ＣＯ及びＮのうち幾らかを抜き出し
てこれをノズルに再導入させて酸素の相対量を少なくす
るのが良い、通常、キュポラ本体から出るガスは約８０
’０゜Ｆ（約４２７°Ｃ）の温度状態であり、約２００
″Ｆ（約９３℃）の温度で再び入る。排ガスの再循環に
より、還元反応の促進が可能になると共に、もしコーク
スだけによりブラスト用空気中の酸素を制御する場合の
必要量よりも少量のコークスを使用するだけで良い。
第４図は、「下部装入取出し方式」のプラズマ燃焼式キ
ュポラと呼ばれるもう一つの変形例を示している。第１
図のキュポラと比べ、アフターバーナー室２０が装入レ
ベルよりも下方の位置から排ガスを受は入れるような設
計変更がキュポラ本体１２の頂部に施されている。ファ
ン及び空気汚染防止設ｍ（図示せず）がアフターバーナ
ーの次に配設されている。
ュポラと呼ばれるもう一つの変形例を示している。第１
図のキュポラと比べ、アフターバーナー室２０が装入レ
ベルよりも下方の位置から排ガスを受は入れるような設
計変更がキュポラ本体１２の頂部に施されている。ファ
ン及び空気汚染防止設ｍ（図示せず）がアフターバーナ
ーの次に配設されている。
第４図では、装入ドア１４′は、空気の導入を最少限に
抑える頂部に配置されている。ドア１４′は、閉鎖位置
では、ドア１４′をドア・フレーム６２に密着保持する
巻上装置ケーブル６０によって支持されている。公人材
料６４は、ドアの上面の上に供給される。ドアを下降さ
せると、材料はキュポラ本体内に入り、ガス抜取り部を
越えて上方に堆積している装入物６４′の一部となる。
抑える頂部に配置されている。ドア１４′は、閉鎖位置
では、ドア１４′をドア・フレーム６２に密着保持する
巻上装置ケーブル６０によって支持されている。公人材
料６４は、ドアの上面の上に供給される。ドアを下降さ
せると、材料はキュポラ本体内に入り、ガス抜取り部を
越えて上方に堆積している装入物６４′の一部となる。
ドア１４′を素早く閉鎖すれば、還元作用の強い雰囲気
を維持できる。
を維持できる。
次頁以降の表は、ＥＬＭの代表的組成及び例えば第１図
の構成例によるプラズマ燃焼式キエボラ内でのそれらの
他の処理条件の各種の例を示している。例Ｉは、材料が
スラグ流と金属流、本質的には約４％のシリコンを含有
する合金鉄の金属流に分離処理されていることが実証さ
れている。排ガスは２２００゜Ｆ（約１２０４℃）を越
えるアフターバーナー室内温度を生ぜしめた。
の構成例によるプラズマ燃焼式キエボラ内でのそれらの
他の処理条件の各種の例を示している。例Ｉは、材料が
スラグ流と金属流、本質的には約４％のシリコンを含有
する合金鉄の金属流に分離処理されていることが実証さ
れている。排ガスは２２００゜Ｆ（約１２０４℃）を越
えるアフターバーナー室内温度を生ぜしめた。
０Ｃ１ｒ′＋１′＋−１−ｒ＋１′＋ＷＬｎ、ｍ１４’
） 円ｅ’）ロー 酬
−〇〇寸酬ト〉トー帥０−の 寸マ０ → へ囚 −■Ｃ／） ｅｑ
′ｑ Ｆ） ｃｙ＋ ｃｑの−■ロ′″″！１ｉ二己
己己−己−ｃｃｉ ｃＪ −： ｃｉ ■ ｉ−１円
へ Ａ 曽
× 眸１− ０ ロ マ□１−一＝り１−」Ｃ”＝無く、≦）
） 円ｅ’）ロー 酬
−〇〇寸酬ト〉トー帥０−の 寸マ０ → へ囚 −■Ｃ／） ｅｑ
′ｑ Ｆ） ｃｙ＋ ｃｑの−■ロ′″″！１ｉ二己
己己−己−ｃｃｉ ｃＪ −： ｃｉ ■ ｉ−１円
へ Ａ 曽
× 眸１− ０ ロ マ□１−一＝り１−」Ｃ”＝無く、≦）
第１図は、プラズマ燃焼式キュポラの一構成例を示す概
略縦断両立面図である。 第２図は、第１図のプラズマ燃焼式キュポラの流し目部
分の拡大図である。 第３図は、生成したガスの再循環ループを備えるプラズ
マ燃焼式キュポラの概略縦断両立面図である。 第４図は、本発明のプラズマ燃焼式キュポラのもう一つ
の実施例を示す概略縦断両立面図である。 〔主要な参照符号の説明〕 １０・・・プラズマ燃焼式キュポラ Ｉ２・・・シャフト炉又はキュポラ本体１４．１４’・
・・装入ドア １６・・・プラズマ・トーチ Ｉ７・・・羽口 １８・・・ノズル ２０・・・アフターバーナー又はアフターバーナー室２
“２・・・点火装置 ２４・・・流し口 ３０．３３．３５・・・コークス層 ３２ ・・・ ＥＬＭ ３４・・・石灰石層 ５０・・・再循環ループ 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーション 代 理 人：加藤 紘一部 （外１名）ＦＩＧ、 ２ ＦＩＧ、 ３ ＦＩＧ、 ４
略縦断両立面図である。 第２図は、第１図のプラズマ燃焼式キュポラの流し目部
分の拡大図である。 第３図は、生成したガスの再循環ループを備えるプラズ
マ燃焼式キュポラの概略縦断両立面図である。 第４図は、本発明のプラズマ燃焼式キュポラのもう一つ
の実施例を示す概略縦断両立面図である。 〔主要な参照符号の説明〕 １０・・・プラズマ燃焼式キュポラ Ｉ２・・・シャフト炉又はキュポラ本体１４．１４’・
・・装入ドア １６・・・プラズマ・トーチ Ｉ７・・・羽口 １８・・・ノズル ２０・・・アフターバーナー又はアフターバーナー室２
“２・・・点火装置 ２４・・・流し口 ３０．３３．３５・・・コークス層 ３２ ・・・ ＥＬＭ ３４・・・石灰石層 ５０・・・再循環ループ 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーション 代 理 人：加藤 紘一部 （外１名）ＦＩＧ、 ２ ＦＩＧ、 ３ ＦＩＧ、 ４
Claims (19)
- （１）有毒及び有害物質で汚染された状態の掘出し埋立
材料の処理方法であって、上部に装入ドアが配設される
と共に底部近傍にプラズマ・トーチが設けられた竪形シ
ャフト炉を有するプラズマ燃焼式キュポラが用いられ、
プラズマ・トーチにより空気を高温状態に加熱し、加熱
空気をシャフト炉内へ供給し、加熱空気により燃焼に至
るまで加熱される炭素質燃料の層をシャフト炉内に形成
し、掘出し埋立材料及び反応剤をシャフト炉の装入ドア
を通して装入し、反応剤は、シャフト炉内の掘出し埋立
材料を溶融してガラス質スラグを生ぜしめるコークスと
石炭を含む追加の炭素質燃料を含み、シャフト炉をタッ
ピングしてガラス質スラグを取り出し、シャフト炉から
の排ガスをアフターバーナーに導いて排ガスに含有され
ている有毒及び有害物質を分解し、シャフト炉から取り
出したガラス質スラグを冷却させて非有害固形物を生じ
させ、炭素質燃料中のコークスは、シャフト炉内の埋立
材料に対してかなり高い多孔性を有する燃料層を形成し
、該燃料層にガス流を通過させてこれを固形化して新た
に装入される掘出し埋立材料を支持させ、埋立材料と反
応剤の装入を、これらの別々の層が形成されるような態
様で実施することを特徴とする処理方法。 - （２）炭素質燃料は、アフターバーナーに燃料を補給す
るに十分な一酸化炭素を生ぜしめ、アフターバーナーは
、排ガスを少なくとも約２秒間、少なくとも約２２００
゜Ｆの温度に曝すのに十分な温度を生じ、それにより排
ガス中のＰＣＢが満足のゆく程度に分解されることを特
徴とする請求項第（１）項記載の処理方法。 - （３）反応剤は更に融剤を含み、装入される融剤の大部
分は石灰石であることを特徴とする請求項第（１）項又
は第（２）項記載の処理方法。 - （４）プラズマ・トーチは、温度が少なくとも３０００
゜Ｆ〜４０００゜Ｆの溶融域を生ぜしめるに十分な量の
加熱空気を供給することを特徴とする請求項第（１）項
〜第（３）項のうちいずれか一つの項に記載の処理方法
。 - （５）掘出し埋立材料の溶融により、ガラス質スラグの
他に溶融状態の金属が得られ、掘出し埋立材料は一種又
は二種以上のシリコン化合物を含み、該シリコン化合物
は、シャフト炉内で還元されて溶融金属中に溶解した状
態のシリコンを生じ、かくして鉄−シリコン系合金を形
成することを特徴とする請求項第（１）項記載の処理方
法。 - （６）シャフト炉をタッピングしてこれから溶融金属及
びガラス質スラグを取り出す工程を含み、シャフト炉は
かかるタッピングのためのスキマー及びダムを備えた流
し口を有することを特徴とする請求項第（５）項記載の
処理方法。 - （７）アフターバーナーから出る高温燃焼ガスを熱交換
器に送り、掘出し埋立材料の処理又は他の処理に用いら
れる流体を加熱することを特徴とする請求項第（２）項
記載の処理方法。 - （８）加熱されたブラスト用空気に加えて、微細廃棄物
をシャフト炉内へ導入して掘出し埋立材料と共にシャフ
ト炉内でガラス化することを特徴とする請求項第（１）
項記載の処理方法。 - （９）埋立材料及び反応剤に加え、廃棄物をシャフト炉
の装入ドアを通して更に追加供給することを特徴とする
請求項第（６）項記載の処理方法。 - （１０）掘出し埋立材料と一緒に追加供給される炭素質
燃料は、全装入量の少なくとも約６％であり、アフター
バーナー内の燃料として利用される一酸化炭素を生ぜし
めるに十分な炭素が得られるようにすることを特徴とす
る請求項第（１）項記載の処理方法。 - （１１）反応剤はコークス及び石灰石を含み、これらの
材料は埋立材料と一緒に装入されて所定の順序でこれら
材料の交互の又は別々の層を形成してコークスの層が他
の材料の層の間に位置するようにすることを特徴とする
請求項第（１）項記載の処理方法。 - （１２）シャフト炉内のガス流量を毎分約０．６立方フ
ィートのレベル以下に調節することを特徴とする請求項
第（１）項〜第（１１）項のうちいずれか一つの項に記
載の処理方法。 - （１３）融剤の装入量を、ガラス化されたスラグの塩基
度が約０．３〜約０．７になるよう調節することを特徴
とする請求項第（３）項〜第（１２）項のうちいずれか
一つの項に記載の処理方法。 - （１４）高温状態の炭素燃料層を、シャフト炉内へプラ
ズマ状態の加熱空気を送り込む羽口の上方且つ近傍のレ
ベルまで形成し、３０００゜Ｆ〜４５００゜Ｆの温度範
囲の溶融域を高温状態の炭素燃料層の頂部近傍に形成し
て一酸化炭素を発生させ、掘出し埋立材料と融剤と追加
の炭素燃料とを含む装入物を高温炭素燃料層上に供給し
て溶融域温度で蒸発するＰＣＢ含有物質を生ぜしめ、ク
ロムとニッケルとから成る群のうち任意の金属を還元さ
せないで、鉄と銅と亜鉛と鉛とから成る群のうち一又は
二以上の金属の化合物を還元させると共に溶融金属及び
ガラス質スラグを生ぜしめることを特徴とする請求項第
（１）項〜第（１３）項のうちいずれか一つの項に記載
の処理方法。 - （１５）発生した蒸発気体及び一酸化炭素を、蒸発気体
を燃焼させると共に少なくとも約２２００゜Ｆの温度に
少なくとも約２秒間曝すような動作条件に設定されたア
フターバーナーまで上昇させることを特徴とする請求項
第（１４）項記載の処理方法。 - （１６）溶融金属は、鉄及び銅を含む群から選択された
金属の化合物の還元により生じる金属を含むことを特徴
とする請求項第（１４）項記載の処理方法。 - （１７）溶融域中における、亜鉛とカドミウムと鉛とか
ら成る群から選択された金属の化合物の還元により、前
記金属が蒸発し、該蒸発金属は他の発生蒸発気体及び一
酸化炭素と共にアフターバーナーまで上昇し、ここで前
記金属の酸化物が形成された後、捕集されることを特徴
とする請求項第（１４）項記載の処理方法。 - （１８）掘出し埋立材料の処理のためのプラズマ燃焼式
キュポラであって、竪形シャフト炉と、シャフト炉の上
部に配設された装入ドアと、シャフト炉の底部近傍に位
置した羽口と、羽口と同軸状に配列されたシュラウド・
ノズルを備えた少なくとも一つのプラズマ・トーチと、
プラズマ・トーチ及びシュラウド・ノズルにそれぞれ空
気を供給する給気ラインと、プラズマ・トーチを付勢し
てプラズマ・トーチ内へ供給された空気のプラズマを発
生させ、この空気のプラズマが次にシュラウド・ノズル
内へ供給される空気を加熱するようにさせる手段と、炭
素燃料の層とを有し、該炭素燃料層は、シャフト炉の底
部から、羽口の上方且つ近傍のレベルまでシャフト炉内
に堆積すると共にシャフト炉内の材料に対して成る程度
の多孔性を備える、シャフト炉内の少なくとも約２５％
のコークスを含み、シャフト炉は、炭素燃料層上に堆積
された状態の装入物を収容し、該装入物は、掘出し埋立
材料と追加の炭素燃料と融剤とを含み、シャフト炉は、
その最上部に、スタック点火装置が組み込まれたアフタ
ーバーナー室を有し、炭素燃料層上の装入物は、アフタ
ーバーナー室内で燃焼される排ガスを生ぜしめ、シャフ
ト炉は、その最下端部に、装入物から生じた溶融スラグ
及び金属を取り出す流し口を有することを特徴とするプ
ラズマ燃焼式キュポラ。 - （１９）埋立材料及び反応剤を、コークスと石灰石とを
含む炭素燃料により画定される埋立材料と反応剤の別個
独立の層を生ぜしめるような所定の順序でシャフト炉に
装入する手段を有することを特徴とする請求項第（１８
）項記載のプラズマ燃焼式キュポラ。
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