JPH0679252A - 有用な廃棄物処理生成物を与える方法 - Google Patents

有用な廃棄物処理生成物を与える方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 汚染物質を含有する未分別の産業廃棄物、家
庭廃棄物及び／又は特殊廃棄物を高温処理に付すことを
特徴とする使用可能な処理生成物を与える方法。 【構成】 随伴する液部分を含み且つ混ざった組構造を
保ったままの廃棄品を回分的に圧縮して緊密なパックに
する。次に圧力を加えながらこのパックを100℃以上に
加熱されたチャンネル内に形を合わせてに導入し、初め
に存在する液体が蒸発し、且つ各廃棄物の機械的復元力
が除かれるまで滑らせながらチャンネル壁と強制押し込
み接触を維持する。随伴する有機成分は少なくとも部分
的に結合機能をもつようになる。形状及び構造的に安定
な塊状の固形物集合体をこの状態でチャンネルから強制
排出し、1000℃以上に維持された高温反応器内に導入す
ると、その内部でガス透過性床が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、様々な汚染物質を含
み、未分別の処理されていない固体及び／又は液体の産
業廃棄物、家庭廃棄物及び特殊廃棄物並びに工業製品残
骸を、請求項１の前文に従って高温作用に付し、全ゆる
型の使用可能な廃棄物処理生成物（ｄｉｓｐｏｓａｌ
ｐｒｏｄｕｃｔ）を与える方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまでに知られた廃棄物の処理方法
は、環境破壊の本質的要因であって益々深刻になりつつ
ある廃棄物問題に満足な解決を与えるものでなかった。
【０００３】複合物をなす工業製品残骸、例えば自動車
及び家庭用品の残骸、並びに油、バッテリー、塗料、ワ
ニス、毒性スラリー、医薬及び病院の廃棄物は厳しい法
定廃棄物規制を受けている。しかしながら、家庭廃棄物
は無管理状態の不均一な混合物であり、実質的に全ゆる
型の特殊廃棄物部分及び有機成分を含有するものであ
り、その処分は如何なる点においても環境に対する有害
性に関係していない。
【０００４】家庭廃棄物はごみ捨て場に不適切に貯蔵さ
れており、蒸解器のガスや二酸化炭素が無管理状態で大
気中に散逸し、汚染物質を含む捨てられた廃棄物の液や
溶出液が地下水を汚染している。
【０００５】廃棄物の処理量を減らすため、家庭用廃棄
物や下水汚泥の有機成分を堆肥にすることも既に提案さ
れている。しかしながら、この方法は、これらの有機物
質が不均一であって多量の分解できない毒性成分、例え
ば化学薬品、医薬及び重金属残渣を含み、これらが堆肥
中に残存して植物や動物を経由する生物循環に戻される
事実を無視している。
【０００６】云わゆる有価生成物を再利用することによ
り廃棄量を減らす試みも行われている。しかしながら、
この試みも分別収集と斯かる廃棄物の処理に高額な費用
を要すること、再利用の繰り返しにより得られる生成物
の有用性が低下するのに費用と環境被害が増大すること
を無視している。
【０００７】これまで知られた廃棄物焼却プラントで
は、処理品は約1000℃までの広い温度範囲を通過する
が、この温度では、鉱物質や金属質の残留物質は融解し
ないし、残留固形物に含まれるエネルギーも利用されな
い。処理物の高温での滞留時間が短いこと及び窒素分の
多い焼却空気を圧縮されていない廃棄物に多量吹き込む
ことにより多量のダストが発生するため、危険な塩素化
炭化水素が生成し易い。従って、廃棄物焼却プラントの
廃ガスは更に高温でアフターバーニングされる。このよ
うなプラントに要する高額な費用を緩和するため、ダス
ト量の多い摩耗性・腐食性の熱ガスを熱交換器に通すこ
とになる。熱交換器内の滞留時間は比較的長いため、デ
ゥノボ(De Novo)合成により再度塩素化炭化水素が生成
し、随伴ダストと結合して毒性の高い濾液を形成する。
それによる損害や除去費用は殆ど見積もることができな
い程である。
【０００８】先行技術を幾ら駆使しても燃焼後には処理
すべき廃棄物の約40％が灰、スラグ及び毒性の高い濾液
の形で残存し、その危険レベルは放射性廃棄物のそれに
匹敵する程であり、費用のかかる方法で廃棄しなければ
ならない。廃棄容積を減らすため、残留物から金属部分
を分けて別用途に供することも知られている。残りの灰
分やスラグは高温融解プロセスに付されるが、このプロ
セスは高いエネルギー費用を要する。融解する出発物質
が不均質であるためスラグも不均質であって、溶融液に
取り囲まれて酸化されない残留有機物粒をかなりの割合
で含有する。
【０００９】溶融物を水浴内で衝撃的に冷却(shock‐li
ke cooling)すると不均質な溶融物の粒状材料が得られ、
この粒状材料はその熱的破断点で無秩序に砕けるので取
り囲まれていた汚染物質が再度溶出することがある。こ
のようにして得られる溶融物粒状材料は道路やビルディ
ング等のフィラーとしてしか使用できないので、溶融物
トン当り燃料油約200リットルという高エネルギー支出
は利用されないままである。
【００１０】従来反応器でこれまで使用されてきた熱分
解プロセスは、廃棄物焼却と同様の広範な温度スペクト
ルを有する。ガス化域は専ら高温である。生成する熱ガ
スは未だ熱分解されていない廃棄材料の予熱に使用さ
れ、冷えて塩素化炭化水素生成温度範囲を通過するので
危険である。
【００１１】未分別の処理品、未結合の処理品及び排出
される処理品を熱分解する既知のプロセスは全て、適正
なガス透過性床を与えるものではなく、不適正なガスを
生成する場合には過大なエネルギー費用を要し、かつま
た、反応着器内の滞留時間を長くする必要がある。熱流
と内部ガス圧のため多量のダストが生成し、そのためフ
ィルタ容量を大きくする必要がある。水性ガスを発生さ
せる場合には、別に発生させた過熱水蒸気すなわち外部
からの水蒸気をガス化域に付加する必要がある。残存固
形分は一般に溶融されず、代りに別の処理手段に供給せ
ねばならず、従って通常の廃棄物焼却プラントと似たよ
うなものである。
【００１２】生態学的に異論のない有用純粋ガスを製造
するため、熱分解ガスは一般に生成前に熱分解炉を通過
する。熱交換器を用いて熱ガスの有する熱エネルギーを
利用することも知られている。しかしながら、熱交換器
内の滞留時間の関係から塩素化炭化水素が生成し、得ら
れたガスの熱利用時に放出される。
【００１３】廃棄物の焼却にシャフト炉を使用する際に
は、熱分解する処理品が炉内で相互固着やブリッジ形成
を起こすことが特に重大な欠点であり、そのためつつき
棒、振動手段等の機械的補助手段を反応器に装備する必
要があるが、それでもこの問題に対する満足な解決とは
ならない。
【００１４】回転チューブガス化器や流動床ガス化器
は、処理品が部分的に鋭い縁を有するため炉壁を機械的
に摩耗するので、運転休止時間が長くなってダストが極
端に多く生成し、技術的に複雑な気密ロックを必要とす
る。このため維持に多大な労力を要し、従って費用は高
額になる。
【００１５】前記の廃棄物の焼却プロセス及び熱分解プ
ロセスの欠点を回避するため、鉱物質若しくは金属質の
高温融解により又は溶融浴を用いて廃棄物及び毒性物質
を分解し、或いは廃棄物を溶融浴に供給して処理品を高
温で急速熱分解することも知られている。このような方
法の本質的な欠点は、液体及び／又は湿った廃棄物を使
用できないことである。すなわち、液体及び／又は湿っ
た廃棄物は爆発的な急激燃焼の危険があり、高圧発生の
ため生成ガスは有機汚染物質を十分に分解する適正な滞
留時間で溶融物中に滞留できないからである。乾燥・脱
気した廃棄物の場合、有機物の分解によるガス圧は高過
ぎて適正な長さの滞留時間を確保することができない。
短時間で溶融製品は溶融液で囲まれた非酸化性の炭素粒
で飽和され、従って更に処理品を供給するには適当でな
い。
【００１６】熱的廃棄物処理法として知られている別の
方法では、先ず鉱物質及び金属質の製品を有機成分から
分離し、分離された有機成分を乾燥して粉砕する。この
粉末は適当な温度を有する高温溶融浴又は燃焼室に導入
され、酸素又は酸素富化空気の吹き込みにより直ちに分
解され、汚染物質が分解される。
【００１７】この方法は、生態学的な観点からは満足す
べき結果を与えるが、それでも重大な欠点を有してい
る。例えば、液体の廃棄物を組み合わせた構造で処理す
ることができず、費用も受け入れできない額になること
である。
【００１８】前記の燃焼プロセス及び熱分解プロセス
は、共に、燃焼時又は熱分解時に蒸発する液体又は固体
が混合され、全汚染物質の分解に必要な温度及び炉内滞
留時間に達する前に燃焼ガス又は熱分解ガスと共に導出
されるという欠点を有する。蒸発した水は水性ガスの生
成に使用することはできない。従って、一般には廃棄物
焼却プラントにはアフターバーニング室が準備され、熱
分解プラントでは熱分解炉が準備されるのである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、様々な処理
物の処理に関して前記の諸欠点を克服し、従って環境に
無害であると同時に技術的支出及びそのために必要なプ
ロセス費用を最小にしながら残留物から、高品質の広く
使用可能な半仕上若しくは仕上げされた工業製品を取得
することができる前記の型の方法を提供することを目的
とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この問題は請求項１の特
徴部により解決される。下位の請求項は有利な実施態様
を示すものである。
【００２１】工業製品残骸、例えばそのままの状態の冷
蔵庫、洗濯機、電気・電子装置、結合構造を維持したま
ま大片にした自動車を分別・予備処理していない廃棄物
及び廃液と共に空洞容積が最小になるよう回分的に圧縮
すると、処理製品の固体部分は機械的に強い結合を形成
し、存在する過剰の液は圧縮の結果形成される緊密なパ
ックと共に外部から加熱される細長いチャンネルに押し
込まれる。気密プラグはチャンネル入口の上流部を形成
し、チャンネル入口はガス不透過性であるためロック機
能が引き継がれる。液を別の廃棄処分に付する必要がな
く、既知大容量の熱絶縁性空気を加熱する必要もない。
圧縮して得られた、緊密パックの熱伝導度は、金属成分
及び鉱物質成分並びに高密化により著しく改善される。
分別収集や寸断、切断、乾燥、ブリケット化など技術的
に複雑な準備等の費用のかかる予備処理過程を必要とせ
ずに小プランドでも高い廃棄処理容量が得られる。
【００２２】本発明の方法では、圧力の作用を形に合わ
せた押し込みにより維持しながら100℃以上に加熱され
たチャンネル内に緊密パックを形に合わせて押し込み、
随伴する液及び易揮発性物質が蒸発して各部品の復元力
が除かれるまで及び随伴する有機成分が結合機能を少な
くとも部分的に引き継ぐまで、ガス圧の高まりにより緊
密パックがチャンネル壁と形に合わせた接触状態ににあ
ることも重要である。本発明では、有機成分はチャンネ
ル内で熱分解しないが、部分的分解はむしろ望ましいこ
とである。それでも全微粒物を結合して形状及び構造的
に安定な塊状の集合体を形成するには十分である。本発
明の一連過程では、処理品が加熱されたチャンネル内に
短時間滞留した後、ダスト及び処理品と共に導入される
微粒物が結合された緊密なストランドが形成される。圧
力上昇と共にストランドの周辺域に適度に急速なガス発
生が起こる結果、処理品は迅速且つ完全に暖まり、少な
くとも有機物成分の部分が可塑化されてこれら成分の復
元能が除かれるからである。壁と形を合わせて接触して
いる場合には、熱チャンネのル壁上及び更に内部で生成
するガスは処理品パック内をプロセス方向に流れる。処
理品は固着、焼結して互いに結合し、その水分を放出
し、その結果チャンネル出口端部でダストを含まずに形
状及び構造的に安定な塊状の集合体が得られる。これら
の固体集合体がチャンネル端部を通過して高温ガス化器
のシャフト内に落下することは、次の高温反応器におけ
るガス透過性のダストを含まない床及び以下での完全な
高温ガス化のための必要条件である。
【００２３】本発明では、熱的に予備処理された緊密パ
ックは、加熱されたチャンネルを通過した後直ちに無圧
力状態になり、高温ガス化器内ではブリケット状にな
る。高温反応器の特徴は、その全容積にわたり1000℃以
上に保たれていることである。従って、進入する緊密パ
ック又はそれから落下する分離塊状物の表面の少なくと
も１部の有機成分は急速に炭化する。このブリケット化
された塊状物は自身のもつエネルギーにより、ゆるいガ
ス透過性の床を高温ガス化器内に形成する。
【００２４】チャンネル内で熱的予備処理を施した結果
として、全系内で爆発性混合ガスの形成は防止される。
全てのガス及び固体処理物は、熱的に反応し得る汚染物
質を全て分解する十分な時間にわたって高温の作用に露
される。固体塊状物は少なくとも外域で直ちに熱分解さ
れるので、高温反応器に入っても床カラムの固着又はブ
リッジの形成及び反応器壁への付着を起さない。炭素含
有流動床が形成され、加熱チャンネル内で生成して緊密
化により随伴される出発材料液の水蒸気がその流動床を
通過する。このため、外部水蒸気を必要とせずに一連の
水性ガス反応が有利に進行する。このガス透過性床は、
既知の空気‐炭素反応を同時に行うための必要条件であ
る。酸素による炭素のガス化時に生成する二酸化炭素
は、床カラムを通過する際に一酸化炭素に転化する。
【００２５】高温ガス反応器の流動床の温度は1000℃以
上であって、全ガスが十分な滞留時間でそこを通過する
ので、塩素化炭化水素は十分に分解され、長鎖炭化水素
も分解される。タールや油等のコンデンセートの形成は
十分に防止される。
【００２６】1000℃以上の合成ガス混合物は、高温反応
器を出た直後に100℃に急激に冷却され且つダストも除
去されるので、塩素化炭化水素が再生成することはな
い。
【００２７】反応器内での高温による固体断片の融解
が、好ましくは2000℃付近又はそれ以上の高温で生起す
る。このような高温は、酸素付加による炭素ガス化時に
達成される。
【００２８】固定床の下にある高温反応器の融解域で
は、無機成分すなわち全てのガラス、金属及びその他の
鉱物質が融解する。固形分中に含まれる重金属の一部
は、酸素の部分添加による還元雰囲気内で元素形態とな
り、溶融物の他の成分と合金を形成する。この溶融物は
排出され、場合によっては分別される。
【００２９】一連の発熱過程での高温処理時に大部分の
熱分解コークスが燃焼し又は残留物の全ての酸化可能な
成分が酸化され且つ鉱物質成分が完全に液化されるの
は、約2000℃以上の温度である。分別せずに供給された
廃棄物の場合には、除去される溶融物は大幅に不均質な
構造を有する。炭素やある種の金属のような更に高温で
融解する成分は尚かつ固体集合体内にあって包含物を形
成しているので、このスラグに似た残留物は適正に使用
することができない。
【００３０】従って本発明では、溶融物中に存在して出
発処理品の平均１容量％を占める残留物を更なる後処
理、すなわち得られた合成ガスを用いる熱的均質化処理
に付すことが重要かつ必須である。溶融物を1800℃付近
の酸化雰囲気に泡のない均質な高温溶融物になるまで放
置するのである。別法では、高温反応器から出てくる不
均質な溶融物を容器内で先ず激しく混合する。溶融物の
出口流でも部分的に完全混合が起こる。所望ならば、一
連の連続過程で得られる融解物の容積を、精製時又は精
製後に密度分離に基づき分別的に抜き取ることもでき
る。高温融解では全ての不均質構造が完全に除かれるの
で、長期溶出性(long‐term elutability)も排除でき
る。この高温溶融物は全ての有機出発材料が完全に材料
転化されることを特徴とする。
【００３１】本発明の特に有利な特徴は、高温融解によ
り得られる生成物を処理して広範囲の高価工業品又は高
価半仕上げ品にすることができることである。溶融物を
直ちに冷却せずにそのエネルギーを利用することによ
り、溶融物から高品質の工業品を製造することが可能で
ある。例えば、溶融物を紡糸して鉱物繊維にすることが
できる。しかしながら、前記溶融物から鋳造法により高
品質の機械部品、例えば歯車等を製造することも可能で
ある。その他の高品質工業製品を製造するため既知の賦
形法及び成形法を用いることができる。膨張法を用いて
容積重量の低い絶縁体を製造することができる。製品や
製法に応じて、例えば紡糸法、鋳造法、賦形法又は成形
法の関数として高温溶融物の粘度を予かじめ最適にする
こともできる。
【００３２】前記の方法は、第一に分別収集や寸断、切
断、乾燥及びブリケット化等の準備を必要とせず、かつ
また、問題の材料を再利用しない包括的・普遍的な廃棄
物処理を可能にするものである。随伴液は水性ガス反応
によりエネルギー形態で利用される。全ての気、液、及
び固体の廃棄品は、全汚染物質が熱分解されるまで最低
温度1000℃以上の高温炉内に保持される。ガスの急冷に
より塩素化炭化水素の再生成は完全に防止され、液形態
で排出される残留物は、場合により金属分を分離した
後、そのエネルギーを用いて更に処理し、高品質の工業
製品にすることができる。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 様々な汚染物質を含有し、固体及び／又
    は液体の形態にある未分別かつ未処理の産業廃棄物、家
    庭廃棄物及び／又は特殊廃棄物並びに工業製品残骸を高
    温処理及び熱分離又は材料転化の処理に付し、かつ、エ
    ネルギーを最大に利用して得られた固形残留物を高温溶
    融物に転化する全ゆる型の有用な処理生成物を与える方
    法であって、随伴する液体部分を伴った未分割又は大片
    に分割された処理品を、その混合され組合わされた構造
    を維持したまま回分的に圧縮して緊密パックを形成し、
    かつ、圧力を加えながら該パックを１００℃以上に加熱
    されたチャンネル内に強制押し込みにより導入するこ
    と、初めに存在する液体が蒸発し且つ各処理物成分が持
    っていた機械的復元力が除かれるまで及び随伴される有
    機成分が少なくとも部分的に結合機能を有するようにな
    るまで、該緊密パックを滑らせながらチャンネル壁と強
    制押し込みによる接触状態に保つこと及びこの塊状の固
    形物集合体を形状及び構造的に安定な状態に保ちながら
    該チャンネルから押し出し、全容積が１０００℃以上に
    保たれた高温反応器内に導入することを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項２】 該処理品の回分的緊密化により、初めに
    存在する空洞容積を最小にし、かつ、該固形物コンポー
    ネントを機械的に形に合わせて押し込む結合又は強制押
    し込み結合にすることを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 易揮発性成分を含まず、乾燥した断片的
    な形で加熱されたチャンネルから排出される構造的に安
    定な固化された集合体を、即時かつ直接的に高温反応器
    内に導入することを特徴とする請求項１の方法。
  4. 【請求項４】 高温反応器内で塊状固形物からガス透過
    性床を形成し、かつ、それを加熱されたチャンネルの入
    口水準まで維持することを特徴とする請求項１乃至請求
    項３のうちのいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 加熱されたチャンネルを出た直後に該塊
    状固形物の有機成分が少なくとも直ちに熱分解される域
    の外側になるよう該固体床の水準を一定に保つことを特
    徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれか１項に
    記載の方法。
  6. 【請求項６】 酸素の部分添加により該固体床中の炭素
    成分をガス化して二酸化炭素にし（空気−炭素反応）、
    該二酸化炭素が炭素含有固体床を通過する際にそれを一
    酸化炭素に転化することを特徴とする請求項１乃至請求
    項５のうちのいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 加熱されたチャンネル内で熱処理時に処
    理品の随伴液部分から発生して該チャンネルから高圧下
    に排出される水蒸気を、熱分解され炭化された炭素塊の
    周辺域に由来する炭素含有流動床を該構造物の表面上方
    にかけて通すこと（水性ガス反応）を特徴とする請求項
    １乃至請求項６のうちのいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 流動床の上方の１０００℃以上の安定化
    域において、全ての塩素化炭化水素化合物（ダイオキシ
    ン類及びフラン類）を分解し、かつ、有機成分の熱分解
    時に生成した長鎖炭化水素を熱分解すると同時に、ター
    ル及び油類等のコンデンセートの生成を防止することを
    特徴とする請求項１乃至請求項７のうちのいずれか１項
    に記載の方法。
  9. 【請求項９】 １０００℃以上の温度を有して汚染物質
    を含有する熱合成ガス混合物を高温反応器を出た直後に
    １００℃未満まで急激に水冷（ダイオキシン及びフラン
    のデュノボ合成の回避）した後にダストを除去すること
    を特徴とする請求項１乃至請求項８のうちのいずれか１
    項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 酸素による炭素のガス化時に生成した
    金属成分及び鉱物質成分を２０００℃以上の温度で融解
    すること及び斯くして得られた液状物を既知の分離法に
    付して分別形態で抜き取ることを特徴とする請求項１乃
    至請求項９のうちのいずれか１項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 高温ガス化後に残された主に鉱物質か
    らなる高温溶融物を、天然品と同様な組成をもつ完全に
    精製されて泡のない均質な溶融物になるまで酸化雰囲気
    内に液相のまま放置することを特徴とする請求項１乃至
    請求項１０の方法。
  12. 【請求項１２】 均質化された高温溶融物から、該溶融
    物がもつエネルギーの少なくともかなりの部分を用い、
    紡糸法、賦形法又は成形法及び／又は膨張法により高品
    質の工業製品を得ることを特徴とする請求項１乃至請求
    項１１の方法。
  13. 【請求項１３】 得られた合成ガスをチャンネル及び高
    温反応器の加熱、溶融物の精製及びガスモータ又はガス
    タービンによる酸素プラントの操作のため使用すること
    を特徴とする請求項１乃至請求項１２のうちのいずれか
    １項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 継続する工程とは場所的及び／又は時
    間的に分けて処理品の圧縮を実施し、独立に輸送可能か
    つ少なくとも一時的に貯蔵可能な予かじめ定められた形
    状及び寸法を有する十分に殺菌し且つ低臭気にしたパッ
    クを得ることを特徴とする請求項１の方法。
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