JPH10279301A

JPH10279301A - りん成分の分離方法

Info

Publication number: JPH10279301A
Application number: JP9094353A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kataoka; 正樹片岡; Kozo Hara; 光三原
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】各種の廃棄物およびその焼却灰に含有されて
いるりん成分を容易に、かつ、効率よく分離除去し、環
境汚染を防止し、熔融処理の排ガスラインの狭窄乃至閉
塞を防止し、しかも、最終廃棄物の容積を減少せしめ
る。【解決手段】りん成分含有廃棄物および焼却灰を酸化
雰囲気中または還元雰囲気中で熔融し、りん酸化物また
はりん単体を含有する排ガスからりん酸化物またはりん
単体を分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、りん成分の分離方
法に関し、さらに詳細には、りん含有廃棄物またはりん
含有焼却灰を熔融して発生せしめられ、りん酸化物など
のりん成分を含有する排ガスから、該りん成分を分離す
ることにより、該りん含有廃棄物または該りん含有焼却
灰からりん成分を除去する方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、湖沼などの封鎖領域での富栄養化
防止のため、下水などの脱りんが励行されている。たと
えば、下水の汚泥処理において、下水に含有されていた
りん成分は汚泥中に移行せしめられ、下水自体は脱りん
される。しかしながら、このりん含有汚泥を焼却処理し
た場合に、その焼却灰のりん酸含有率は２０重量％以上
にも達し、この焼却灰も、結局は、その廃棄前には脱り
んされなければならないことになる。

【０００３】他方、本邦のりん鉱石などのりん原料はそ
の殆ど総てが輸入に依存しており、このりん原料のりん
酸含有率は３０〜４０重量％程度である。従って、大量
に発生し、しかも、りん酸含有率が高い下水汚泥焼却灰
などからりん成分を容易に、かつ、効率よく分離、回収
できれば、この下水汚泥焼却灰を直ちに廃棄することが
でき、しかも、りん原料の輸入量を減少することができ
るので好ましいことである。

【０００４】しかしながら、従来は、通常、このような
焼却灰の大部分はりん成分を分離、回収することなく最
終処分場である廃棄場に廃棄されており、りん成分はこ
のような廃棄場から雨水および地下水などに溶出し、結
局は湖沼などの封鎖領域を富栄養化していた。また、こ
のような焼却灰を硫酸で処理してりん成分を分離、回収
していたが、高価で、取り扱いが危険な硫酸を使用しな
ければならないので、その実用性はそう大きくない。

【０００５】さらに、最近では、廃棄場が逼迫してきて
おり、廃棄物の量を減少させるために、りん含有焼却灰
などの廃棄物の熔融処理が広く行われるようになってき
ている。しかしながら、焼却灰中に含有されているりん
成分は、通常は、各種の酸化りんおよびりん酸ならびに
りん酸カルシウムおよびりん酸マグネシウムなどのよう
なりん酸の金属塩などであり、焼却灰の熔融処理におい
て、これらのりん成分はその一部がりんならびに各種の
酸化りんおよびりん酸などのりん酸化物に分解されて蒸
発して、排ガス中に含有されて排ガスラインから排出せ
しめられ、該排ガスを冷却して、排ガスに含有されてい
たりんおよび／またはりん酸を凝固させて分離して、熔
融飛灰として最終処分されている。

【０００６】この場合に排出ガス中のりん酸は排ガスラ
イン内で重合してりん酸ポリマー［（PO₂）_n］となり、
排ガスラインの内周面に付着し、ついには排ガスライン
を狭窄乃至は閉塞させるに至り、連続運転を妨げること
が多い。りん酸ポリーマーは、また、その融点が６００
〜８００℃程度と比較的低温で、しかも、常温では粘着
力が大きいので、排ガスラインなどに一旦付着したりん
酸ポリマーの除去は極めて困難であるとされている。

【０００７】このような課題を解決する手段の１つとし
て特開平４−１０４号公報記載の方法がある。しかしな
がら、この方法は「乾燥工程前の十分な水を含む汚泥に
消石灰を添加し、この後に乾燥工程において汚泥を乾燥
させ、乾燥された乾燥汚泥を熔融炉において熔融処理す
ることを特徴とする燐の飛散防止法」である。この方法
においては乾燥工程前の汚泥に凝集剤として消石灰を添
加することによりりん成分のスラグへの移行率を増大さ
せることによって、熔融炉からの燃焼排ガス中のりん成
分の含有率を低下せしめることによりりんの飛散を防止
せんとするものである。

【０００８】しかながら、この方法においてはスラグの
りん成分の含有率が増大せしめられた汚泥の処理におい
て含有されたりん成分による多くの障害が伴うことにな
る。また、この方法はその作用、機能などから、熔融炉
からの燃焼排ガス中のりん成分の含有率が低下せしめら
れるのは汚泥が酸化雰囲気で熔融され沸点の高いりん化
合物が生成せしめられた場合だけであって、汚泥が還元
雰囲気中で熔融された場合には、たとえば、りん酸カル
シウムは分解され、分解で生成せしめられたりんは、結
局は、蒸発して排ガス中に含有されることになるから熔
融炉からの燃焼排ガス中のりん成分の含有率を低下せし
めることは、依然として、できない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な、りん成分による湖沼などの封鎖領域における富栄養
化およびりん成分の分離、回収が困難であり、また、そ
の熔融処理において排ガスラインの狭窄乃至は閉塞およ
び／または激しい腐食が発生して、長期にわたる安定し
た連続運転を不可能にするという従来のりん含有廃棄物
またはりん含有焼却灰の熔融処理における課題を解決
し、りん成分含有廃棄物またはりん成分含有焼却灰から
のりん成分を容易に、かつ、効率よく分離、回収し、以
て、りん成分による湖沼などの封鎖領域における富栄養
化を防止し、さらに、りん含有廃棄物またはりん含有焼
却灰の熔融処理において排ガスラインの狭窄乃至は閉塞
および／または激しい腐食の発生を防止し、長期にわた
る安定な連続運転を可能とすることを目的とするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本第一発明は、りん成分
含有廃棄物またはりん成分含有焼却灰を、還元物質の非
存在下または存在下での酸化雰囲気中で熔融して発生せ
しめられた少なくともりん酸化物を含有する排ガスにア
ルカリ金属化合物および／またはアルカリ土金属化合物
を接触せしめて、前記のりん酸化物をりん酸のアルカリ
金属塩および／またはりん酸のアルカ土金属塩に変換せ
しめ、次いで該排ガスを冷却して該りん酸のアルカリ金
属塩を凝固せしめて分離することを特徴とするりん成分
の分離方法である。

【００１１】本第二発明は、りん成分含有廃棄物または
りん成分含有焼却灰を、還元物質の非存在下または存在
下で、酸化雰囲気中で熔融して発生せしめられた少なく
ともりん酸化物を含有する排ガスを冷却して該りん酸化
物を凝固せしめて分離することを特徴とするりん成分の
分離方法である。

【００１２】本第三発明は、りん成分含有廃棄物または
りん成分含有焼却灰を、還元物質が存在するには所望に
より二酸化けい素が共存せしめられた無酸素雰囲気中で
熔融して発生せしめられた少なくともりん単体を含有す
る排ガスを冷却して該りん単体を凝固せしめて分離する
ことを特徴とするりん成分の分離方法である。なお、本
発明において、りん酸化物は、各種の酸化りんおよび／
またはりん酸を意味する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明において、廃棄物はりん成
分を含有してさえいればよく、特に、制限はないが、代
表例として、家庭、企業体および官庁などから排出され
る下水などの各種の排水を活性汚泥処理して得られた汚
泥などがある。また、本発明において、焼却灰はりん成
分を含有してさえいればよく、特に、制限はないが、代
表例として、前記のような汚泥などの廃棄物を焼却して
得られた灰などがある。

【００１４】前記のような廃棄物および焼却灰に含有さ
れているりん成分は、これらの廃棄物の種類、発生場所
および成因ならびに活性汚泥処理における活性汚泥の種
類および処理条件などによって異なり、一様ではない。
廃棄物に含有されているりん成分は、通常は、主とし
て、生体および界面活性剤などに起因する有機りん化合
物ならびにこれらの有機りん化合物が変化した無機りん
化合物などである。また、焼却灰には前記のりん含有廃
棄物に含有されていた各種の有機りん化合物の酸化生成
物および酸化分解物、無機りん化合物の酸化生成物なら
びにりん酸化物の重合体であるりん酸ポリマーなどが含
有されている。

【００１５】本第一発明および第二発明のそれぞれにお
いてりん成分含有廃棄物およびりん成分含有焼却灰はそ
れぞれ酸化雰囲気中で熔融される。この酸化雰囲気中で
の熔融において、廃棄物および焼却灰のそれぞれに含有
されている、たとえば、りん酸カルシウムおよびりん酸
マグネシウムなどのようなりん酸の無機塩は単に熔融し
スラグとして他のスラグとともに排出される。

【００１６】また、この酸化雰囲気中での熔融におい
て、廃棄物および焼却灰のそれぞれに含有されている前
記のりん酸の無機塩以外のりん成分は各種の酸化りんに
変換せしめられ、これらの酸化りんは雰囲気中に存在す
る水によってさらにりん酸に変換せしめられる。これら
の各種の酸化りんおよびりん酸はそれぞれ排出ガスに含
有されて熔融炉から排出せしめられる。

【００１７】この酸化雰囲気中での熔融は、通常は、常
法によって行われるが、たとえば、空気のような酸素含
有ガスまたは純酸素などを供給しつつ電熱により、また
は、各種の燃料を燃焼せしめて、りん成分含有廃棄物お
よびりん成分含有焼却灰をそれぞれを加熱して、熔融し
得るものであればよく、その方法および装置などには特
に制限はないが、通常は、バーナー式熔融が好適に使用
される。

【００１８】この酸化雰囲気中の熔融において、還元物
質を存在せしめることができ、しかも、好ましい。この
還元物質は、雰囲気中の酸素と反応し得る物質であれば
よく、特に制限はないが、炭素および、たとえば、コー
クスのような炭素含有物質ならびに、水素、一酸化炭
素、メタン、エタンおよびこれらの混合物などの還元性
（被酸化性）ガスなどが好ましく、コークスが、実用
上、最も好ましい。

【００１９】還元物質としてのコークスをその内部に存
在せしめた酸化雰囲気中で熔融するための熔融の代表例
としては、空気を通気するコークスベッド式熔融炉があ
る。還元物質として前記の還元性ガスを使用する場合に
は、たとえば、特開昭６３−１７２８０８号公報に記載
されているような、予備燃焼炉と主燃焼炉とが連結され
ている旋回流熔融炉を使用し、予備燃焼炉にてりん成分
含有廃棄物およびりん含有焼却灰をこれらの理論燃焼空
気量未満の量の空気の存在下で不完全燃焼せしめ、この
不完全燃焼によって熱分解生成物である炭素ならびに水
素、一酸化炭素、メタンおよびエタンなどの還元性ガス
を発生せしめ、これらを含有する熱分解生成ガスを主燃
焼室に導き、他方、前記の予備燃焼室で生成せしめられ
た灰分も前記の主燃焼室に導き、主燃焼室内で過剰な空
気が存在する酸化雰囲気中で前記の灰分を熔融する。

【００２０】還元物質の使用量は、還元物質の種類、熔
融されるりん含有廃棄物およびりん含有焼却灰のそれぞ
れの種類、組成、熔融条件などによって異なり、一概に
特定し得ないが、廃棄物および焼却灰などに含有されて
いるりん酸カルシウムおよびりん酸マグネシウムなどの
りん酸の金属塩を分解するための化学量論量以上であれ
ばよく、排ガス中に含有されているりん酸の金属塩１モ
ルに対して、還元物質が炭素である場合には、通常、４
〜１０原子程度、還元物質が還元性ガスの場合には、通
常、４〜１８モル程度とされる。還元物質が炭素または
炭素含有物質である場合には、りん含有廃棄物および／
またはりん含有焼却灰の乾燥物重量１００重量部に対し
て、炭素の量または炭素含有物質に含有されている炭素
の量は、通常は、０.３〜２.０重量部程度、好ましく
は、０.５〜１.０重量部程度とされる。

【００２１】また、還元物質の存在下で行われる酸化雰
囲気中での熔融において、廃棄物および焼却灰のそれぞ
れに含有されているりん酸カルシウムおよびりん酸マグ
ネシウムなどのりん酸の金属塩は熔融炉内で酸化カルシ
ウムおよび酸化マグネシウムとりん単体とにそれぞれ分
解される。このりん単体の大部分は雰囲気中の酸素によ
って直ちに各種の酸化りんに変換せしめられ、これらの
酸化りんは雰囲気中の存在する水によってさらにりん酸
に変換せしめられる。

【００２２】また、前記のりん酸の無機塩以外のりん成
分は、還元物質によって、一旦はそれぞれりん単体に変
換せしめられるが、このりん単体はこの熔融炉内による
酸素によって直ちに酸化されて各種の酸化りん、さらに
は、りん酸に変換せしめられる。その結果、還元物質の
存在下で行われる酸化雰囲気中での熔融からの排ガス中
には、少なくとも、酸化りんおよび／またはりん酸など
のりん酸化物が含有されることになる。

【００２３】すなわち、りん成分含有廃棄物およびりん
含有焼却灰をそれぞれ酸化雰囲気中で熔融する場合に
は、該雰囲気中の還元物質の存否に関わらず、熔融から
の排ガスには気体、液体または微粉粒のりん酸化物が分
散して含有されることになる。

【００２４】本第一発明においては、酸化雰囲気中での
熔融からの排ガスに含有されているりん酸化物は、該排
ガスとアルカリ金属化合物および／またはアルカリ土金
属化合物とを接触せしめることにより、排ガスに含有さ
れているりん酸および酸化りんが水和せしめられたりん
酸をアルカリ金属化合物および／またはアルカリ土金属
化合物と反応せしめて凝固点の比較的高いりん酸のアル
カリ金属塩および／またはアルカリ土金属塩に変換せし
め、引続き、この排ガスを冷却して前記のりん酸のアル
カリ金属塩および／またはアルカリ土金属塩を凝固せし
めて粉体乃至は固体とし、りん成分を分離する。

【００２５】ここで使用されるアルカリ金属化合物およ
び／またはアルカリ土金属化合物はりん酸と反応して凝
固点が比較的高く、腐食性が小さいりん酸のアルカリ金
属塩および／またはアルカリ土金属塩を生成せしめ得る
化合物であればよく、特に制限はない。アルカリ金属と
して、ナトリウムおよびカリウムのそれぞれが好まし
く、アルカリ土金属としては、カルシウムおよびマグネ
シウムがそれぞれ好ましい。就中、カルシウムが最も好
ましい。

【００２６】化合物の形態としては、酸化物、または、
熱分解され易く、かつ、熱分解されて酸化物を生成する
化合物、たとえば、炭酸塩および水酸化物が好適であ
る。これらの化合物の代表例として、炭酸カルシウムお
よび水酸化カルシウムならびに炭酸マグネシウムおよび
水酸化マグネシウムなどを挙げることができる。また、
これらの金属化合物を併用することもできる。カルシウ
ム化合物およびマグネシウム化合物などとして、通常
は、カルシウム化合物およびマグネシウム化合物をそれ
ぞれ含有する鉱石などの工業原料などが好適に使用され
るが、試薬などの純品を使用することを妨げない。

【００２７】たとえば、酸化カルシウムについては工業
用生石灰、炭酸カルシウムについては沈降炭酸カルシウ
ムおよび貝殻粉、水酸化カルシウムについては工業用消
石灰などが好適に使用される。また、カルシウム化合物
とマグネシウム化合物との混合物として、CaMg(CO₃)₂、
CaCO₃・MgCO₃もしくはCa(Mg,Fe)(CO₃)₂で表わされる苦灰
石乃至はドロマイトおよびドロマイトクリンカーなどを
代表例として挙げることができる。

【００２８】また、アルカリ金属化合物および／または
アルカリ土金属化合物の使用量は、排ガス中のりん酸化
物の量に対して、化学量論量以上とされる。排ガスと接
触せしめられるアルカリ金属化合物および／またはアル
カリ土金属化合物のそれぞれは、粉体および粒体などの
固体ならびに水溶液および懸濁液のいずれにでも使用さ
れるが、固体で使用することが好ましく、就中、粉体で
使用することが最も好ましい。

【００２９】熔融からの排ガスとアルカリ金属化合物お
よび／またはアルカリ土金属化合物とを接触させること
により、熔融からの排ガスに含有されていたりん酸化物
は、排ガスに接触せしめたアルカリ金属化合物および／
またはアルカリ土金属化合物に対応するりん酸金属塩に
変換せしめられる。このりん酸金属塩は凝固点は比較的
高いので、冷却によって容易に凝固して粉体となる。こ
の際の冷却温度（冷却後のガスの温度で示す以下同
様）は、排ガス中に生成されたりん酸金属塩の凝固点以
下であればよく、通常は、９００℃程度以下、好ましく
は、１００〜９００℃程度、特に好ましくは、１００〜
６００℃程度とされる。

【００３０】この凝固物は付着性が小さいので、各種の
集塵機およびバッグフィルターなどの通常の固気分離手
段によって容易に排ガスから分離される。また、この凝
固物は付着性が小さいので排ガスラインの内周面などに
付着しにくく、また、仮に付着しても除去が容易であ
り、排ガスラインの狭窄乃至閉塞を起こすことはない。
さらにまた、この凝固物は腐食性が小さいので、排ガス
ラインの内周面などに仮に付着しても、排ガスラインを
腐食することはない。

【００３１】たとえば、熔融からの排ガスと、たとえ
ば、酸化カルシウム、炭酸カルシウムおよび水酸化カル
シウムのそれぞれとを接触させた場合には、排ガスに含
有されていた酸化りんから生成せしめられたりん酸およ
び本来的に含有されていたりん酸は、酸化カルシウム自
体ならびに炭酸カルシウムおよび水酸化カルシウムのそ
れぞれが分解して生成された酸化カルシウムと反応せし
められてりん酸カルシウムが生成される。

【００３２】このりん酸カルシウムは、その凝固点（融
点）が１６００℃程度と比較的高く、また、付着性およ
び腐食性が小さいので、たとえば、排ガスラインなどの
内周面に付着することはなく、また、仮に付着しても、
その除去は容易であり、また、排ガスラインなどが狭窄
乃至閉塞されることはなく、腐食されることはない。

【００３３】本第二発明でも、前記第一発明におけると
同様に還元物質の存否に拘わらず、熔融からの排ガスに
はりん成分としてりん酸化物が含有されている。少なく
ともりん酸化物を含有する排ガスを、酸化りんおよびり
ん酸それぞれの凝固点以下の温度に冷却して、酸化りん
およびりん酸をそれぞれ凝固させて分離する。この際の
冷却温度（冷却部表面の温度で示す以下同様）は前記
の酸化りんおよびりん酸のそれぞれの凝固点以下であれ
ばよく、酸化りんおよびりん酸を凝固せしめるには、通
常は、７００℃程度以下、好ましくは、６０〜３００℃
程度である。

【００３４】この排ガスの冷却には、通常は、冷却器を
使用することが好ましいが、排ガスライン自体を冷却す
ることを妨げない。この冷却器は、特に制限はなく、た
とえば、蛇管式冷却器、多管式冷却器およびジャケット
式冷却器などが好適である。これらの冷却器において、
たとえば、水などの冷却媒体が管およびジャケットなど
の冷却部の内部を通過せしめられ、高温の排ガスが管お
よびジャケットなどの冷却部の外部に接触せしめらる。

【００３５】さらに、たとえば、前二者において蛇管お
よび多管群などの冷却部は、それぞれ冷却槽内に収納さ
れ、好ましくは、所望により冷却槽からの取外しが可能
とされ、冷媒が管内を通過せしめられ、熔融からの排ガ
スは槽内を通過せしめられ、冷却部である管の外周面に
接触せしめられて冷却され、凝固せしめられたりん酸化
物を該管の外周面に付着せしめる。

【００３６】所望により、蛇管および多管群などの冷却
部のそれぞれを冷却槽から引き出し、該管の外周面に付
着せしめられた酸化りんおよび／またはりん酸は掻き取
られて冷却部である管の外表面から分離される。前記の
冷却器は、排ガスライン入口の近傍に設けられるが、熔
融炉の排ガス出口に近い程、好ましい。たとえば、熔融
炉の排ガス出口と排ガスラインとの間に介在せしめる
か、排ガスラインの熔融炉排ガス出口寄りに配設するこ
とが好ましい。

【００３７】また、後者において、冷却槽の外周面に配
設されたジャケットなどの冷却部の内部に冷媒を通過せ
しめ、熔融からの排ガスは冷却槽内を通過せしめられて
槽の内周面で冷却されて、凝固せしめられた酸化りんお
よび／またはりん酸を該槽の内周面に付着せしめる。槽
の内周面に付着せしめられた酸化りんおよび／またはり
ん酸を、該槽の中心を貫通している回転軸に固着された
掻き取り装置であるスクレーパーなどで掻き取って槽の
内周面から分離される。

【００３８】本第三発明において、りん成分含有廃棄物
およびりん含有焼却灰は還元物質が存在し、さらに所望
により二酸化けい素が共存せしめられた無酸素雰囲気中
で熔融して発生せしめられた少なくともりん単体を含有
する排ガスを冷却し、排ガスに含有されているりん単体
を凝固、分離せしめるものである。本第三発明における
無酸素雰囲気中での熔融は常法で行われるが、代表例と
して、アルゴンおよび窒素などの無酸素ガス中で行われ
るプラズマ熔融を挙げることができる。

【００３９】還元物質の種類については、前記の第一発
明および第二発明のそれぞれにおけると同様である。還
元物質の量は、還元物質の種類、プラズマ熔融装置の空
間の大きさ、空間の酸素濃度ならびに排ガス中の被還元
性りん成分の種類および含有率などによって異なり一概
に特定し得ないが、たとえば、りん酸の金属塩などのよ
うな被還元性りん成分（P₂O₅として）１モルに対して、
還元物質が炭素の場合には、通常は、４〜１０原子程度
とされ、還元物質が還元ガスの場合には、通常は４〜１
８モル程度とされる。

【００４０】この熔融においては、廃棄物および焼却灰
に含有されている、たとえば、りん酸カルシウムおよび
りん酸マグネシウムなどのようなりん酸無機塩も還元に
よって分解されて、酸化カルシウムおよび酸化マグネシ
ウムと、りん単体とが生成される。また、各種のりん酸
化物およびりん酸などのその他のりん化合物も還元され
てりん単体が生成せしめられる。この熔融において、二
酸化けい素を共存せしめることができる。この熔融にお
いて、二酸化けい素を共存せしめないでりん単体を生成
させるためには、熔融温度を、通常は１４００℃程度以
上、好ましくは、１４５０〜１５５０℃程度に保たなけ
ればならない。しかしながら、二酸化けい素を共存せし
めてりん単体を生成させる場合には、熔融温度を、通常
は、１１００〜１３００℃程度、好ましくは、１２００
℃程度に低くすることができる。従って、二酸化けい素
を共存せしめることが好ましい。

【００４１】二酸化けい素としては、通常は、シリカゲ
ルおよびシリカゾルなどの工業用原料ならびにけい砂、
滓砂およびゼオライトなどの二酸化けい素含有物などが
好適に使用されるが、試薬級のものを使用することを妨
げない。二酸化けい素の使用量は、廃棄物および焼却灰
に含有されている、たとえば、りん酸カリシウムなどの
被還元性りん成分に対して少なくとも化学量論量、すな
わち、被還元性りん成分が、たとえば、りん酸カルシウ
ムのようなりん酸金属塩の場合には、このりん酸金属塩
１モルに対して少なくとも３モルとされる。下水汚泥な
どの廃棄物およびこの廃棄物の焼却灰のそれぞれには、
通常は、多量の滓砂などの二酸化けい素が含有されてお
り、このような廃棄物および焼却灰を熔融する場合に
は、二酸化けい素を添加する必要はないが、不足の場合
には不足量を補充すればよい。

【００４２】無酸素雰囲気中における熔融からの排ガス
は少なくともりん単体を含有している。この排ガスを冷
却して、りん単体を凝固せしめる。排ガスの冷却温度
（冷却部表面の温度で示す以下同様）はりん単体の凝
固点より低ければよく、通常は、５０℃程度以下、２０
〜５０℃程度が好ましい。冷却手段などについては、前
記の第二発明におけると同様である。

【００４３】本発明によって熔融からの排ガスから分離
されたりん成分はいずれもりん含有率が高いので、所望
により、回収してりんの原料として使用することができ
る。

【００４４】

【実施例】本発明を実施例によって、さらに具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例１表１に示されたりん成分含有下水汚泥を１時間当り４５
００kgの割合で、コークスベッド炉で空気を供給しつ
つ、１４００℃で加熱して熔融せしめ、酸化りんおよび
りん酸５g／m³／hrを含有する排ガスを３００００Ｎm³
／hr発生させた。

【００４５】この排ガスに平均粒径３０μmの粉末消石
灰１２０kg／hrを熔融炉排出口で接触させて、廃熱回収
装置および集塵装置で粉末２９０kg／hrを分離、回収し
た。なお、熔融炉排出口での排ガスの温度は１１００℃
であった。また、廃熱回収装置および集塵装置のそれぞ
れにおける排ガスの温度を、それぞれ、３００℃および
１８０℃に制御した。この粉末の分析値を表２に示す。
この分析値から、回収された粉末の主成分はりん酸カル
シウムであることが判る。これは、下水汚泥に含有され
ていたりん成分の回収率は約７５％に相当する。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】このようにしてりん成分が分離された後の
排ガスにはりん成分は殆ど含有されてなく、また、集塵
装置以降の排ガスラインの内周面には、りん酸ポリマー
の付着は認められなかった。

【００４９】実施例２前記表１に示されたりん成分含有下水汚泥を実施例１と
同様にして熔融して酸化りんおよびりん酸を含有する排
ガスを得た。この排ガスを、熔融炉の排出口と排ガスダ
クトとの間に介在せしめた脱着可能な蛇管を有する冷却
器で冷却し、該蛇管の外周面に固体を凝固、付着せしめ
た。なお、冷却時の蛇管の表面温度を２００℃に制御し
た。この固体を掻き取って、１４０kg／hrのりん酸を分
離、回収した。分離、回収された固体の分析値を表３に
示す。この分析値から、分離、回収された固体の主成分
はりん酸であることが判る。これは、下水汚泥に含有さ
れていたりん成分の回収率は約７１％に相当する。

【００５０】

【表３】

【００５１】このようにしてりん成分が分離された後の
排ガスにはりん成分は殆ど含有されてなく、また、この
排ガスラインの内周面には、りん酸ポリマーの付着は認
められなかった。

【００５２】実施例３表４に示されたりん成分含有焼却灰（含水率は実質的に
０％）を１時間当り１００kgの割合で酸素バーナー式熔
融炉で空気を供給しつつ、１４５０℃で加熱して熔融せ
しめ、酸化りんおよびりん酸１０.５mg／Ｎm³を含有
し、１４００℃の排ガスを合計４６０Ｎm³／hr発生させ
た。該熔融炉の排出口にてこの排ガスに平均粒径３０μ
mの粉末消石灰合計５kg／hrを接触させて、引続き空気
で１８０℃に冷却して、排ガスラインに設けられたバッ
グフィルターで粉末１０kg／hrを分離、回収した。この
粉末の分析値を表５に示す。表５の分析値から、この粉
末の主成分はりん酸カルシウムであることが判る。これ
は、焼却飛灰に含有されていたりん成分の回収率は約２
０％に相当する。

【００５３】

【表４】

【００５４】

【表５】

【００５５】このようにしてりん成分が分離された後の
排ガスにはりん成分は殆ど含有されてなく、また、冷却
器以降の排ガスラインの内周面には、りん酸ポリマーの
付着は認められなかった。

【００５６】実施例４前記実施例３と同様にしてりん成分含有焼却灰を熔融し
て排ガスを得た。この排ガスを、熔融炉排出口に配設さ
れ外面がジャケットで冷却された冷却槽内を通過せし
め、該冷却槽の内周面に固体を凝固、付着せしめた。な
お、冷却槽の内周面の温度を２００℃に制御した。冷却
槽の内周面に付着した固体を、該冷却槽の中心を貫通せ
しめた回転軸に装着されたスクレーパーで掻き取り５kg
／hrの固体を分離、回収した。この固体の分析値を表６
に示す。表６の分析値から、この粉末の主成分はりん酸
であることが判る。これは、焼却灰に含有されていたり
ん成分の回収率は約１７％に相当する。

【００５７】

【表６】

【００５８】このようにしてりん成分が分離された後の
排ガスにはりん成分は殆ど含有されてなく、また、冷却
器以降の排ガスラインの内周面には、りん酸ポリマーの
付着は認められなかった。

【００５９】実施例５前記表４に示したりん成分含有焼却灰（含水率は実質的
に０％）を１時間当り１４０kgの割合で、２０kg／hrの
炭素粉の存在下でプラズマ式熔融炉を使用して無酸素雰
囲気中で１３００℃で熔融して、少なくともりん単体１
３０g／Ｎm³含有する排ガス１６０Ｎm³／hrを得た。冷
却槽の内周面の温度を３０℃とした以外は実施例４と同
様にして、この排ガスから固体２４kg／hrを分離した。
この固体の分析値を表７に示す。表７の分析値から、こ
の固体の主成分はりん単体であることが判る。これは、
焼却灰に含有されていたりん成分の回収率は約８６％に
相当する。

【００６０】

【表７】

【００６１】このようにしてりん成分が分離された後の
排ガスにはりん成分は殆ど含有されてなく、また、冷却
器以降の排ガスラインの内周面には、りん酸ポリマーの
付着は認められなかった。

【００６２】実施例６表８に示されたりん成分含有下水汚泥を１時間当り１４
０kgの割合で旋回流熔融炉で熔融した。この旋回流熔融
炉は、特開昭６３−１７２８０８号公報に記載されてお
り、予備燃焼炉と主燃焼炉とが連結されている。

【００６３】

【表８】

【００６４】予備燃焼炉に、前記のりん成分含有下水汚
泥を１時間当り１４０kgの割合で供給し、この下水汚泥
の理論燃焼空気量の３０％に相当する空気１１０Ｎm³／
hrを通気し、この下水汚泥中の有機物を熱分解して、水
素、炭素、一酸化炭素、メタンおよびエタンなどの還元
性ガスを含有する熱分解生成ガス（還元ガス濃度４０容
量％）および灰分を発生せしめ、この熱分解生成ガスの
一部を燃焼せしめて、予備燃焼炉の温度を１０００℃程
度とした。

【００６５】主燃焼炉に、残部の熱分解生成ガス（６０
Ｎm₃／hr）および灰分（３６kg／hr）と過剰量の空気と
を供給し、前記の熱分解生成ガスを燃焼せしめて主燃焼
炉中の温度を約１４００℃とし、前記の灰分を熔融せし
めてスラグとした。なお、主燃焼炉に供給された熱分解
生成ガスは熔融時の還元物質である。このときの主熔融
炉からの排ガス量は５２０Ｎm³／hrで、この排ガス中の
りん酸化物の濃度はＰ₂Ｏ₅として４.６g／Ｎm3であり、
温度は１３８０℃であった。

【００６６】この排ガスに平均粒径３０μmの炭酸カル
シウム８kg／hrを供給して排ガスと接触せしめ、次い
で、この排ガスを１７０℃に冷却して、この排ガスから
集塵装置で粉末１５kg／hrを分離、回収した。この粉末
の分析値を表９に示す。この分析値から、回収された粉
末の主成分はりん酸カルシウムであることが判る。これ
は、下水汚泥に含有されていたりん成分の回収率７１％
に相当する。

【００６７】

【表９】

【００６８】このようにしてりん成分が分離された後の
排ガスには、りん成分は殆ど含有されてなく、また、集
塵装置以降の排ガスラインの内周面にはりん酸ポリマー
の付着は認められまかた。

【００６９】実施例７表８に示されたりん成分含有下水汚泥を実施例６と同様
にして熔融してりん酸化物を含有する排ガスを得た。冷
却時の蛇管の表面温度を８０℃とした以外は実施例２と
同様にしてこの排ガスから１３kg／hrの粉末を分離、回
収した。分離、回収された粉末の分析値を表１０に示
す。こおの分析値から、この粉末の主成分はりん酸であ
ることが判る。これは、下水汚泥に含有されていたりん
成分の回収率７９％に相当する。

【００７０】

【表１０】

【００７１】このようにしてりん成分が分離された後の
排ガスには、りん成分は殆ど含有されてなく、また、排
ガスラインの内周面には、りん酸ポリマーの付着は認め
られなかった。

【００７２】実施例８表１１に示されたりん成分含有焼却灰（含水率は実質的
に０％）を１時間当り１４０kgの割合で酸素バーナー式
熔融炉でスラグ温度１３５０℃で熔融せしめ、りん酸化
物をＰ₂Ｏ₅として１３g／Ｎm³を含有する１３００℃の
排ガス５６０Ｎm3／hrを発生させた。該熔融炉の排出
口にて、この排ガスに平均粒径３０μmの炭酸マグネシ
ウム７kg／hrを供給して排ガスと接触させ、次いで、こ
の排ガスを、廃熱回収設備および集塵機のそれぞれの出
口で、３３０℃および１７０℃となるように冷却して、
廃熱回収設備および集塵機で粉末１２kg／hrを分離、回
収した。この粉末の分析値を表１２に示す。表１２の分
析値から、この粉末の主成分はりん酸マグネシウムであ
ることが判るこれは、焼却灰に含有されていたりん成分
の回収率１９％に相当する。

【００７３】

【表１１】

【００７４】

【表１２】

【００７５】このようにしてりん成分が分離された後の
排ガスには、りん成分は殆ど含有されてなく、また、排
ガスラインの内周面には、りん酸ポリマーの付着は認め
られなかった。

【００７６】実施例９前記実施例８と同様にしてりん成分含有焼却灰を熔融し
て排ガスを得た。この排ガスを、熔融炉排出口に配設さ
れ外面がジャケットで冷却された冷却槽内を通過せし
め、該冷却槽の内周面に固体を凝固、付着せしめた。な
お、冷却槽の内周面の温度を８０℃に制御した。冷却槽
の内周面に付着した固体を、該冷却槽の中心を貫通せし
めた回転軸に装着されたスクレーパーで掻き取り７.９k
g／hrの固体を分離、回収した。この固体の分析値を表
１３に示す。表１３の分析値から、この粉末の主成分は
りん酸であることが判る。これは、焼却灰に含有されて
いたりん成分の回収率は約１８％に相当する。

【００７７】

【表１３】

【００７８】このようにしてりん成分が分離された後の
排ガスにはりん成分は殆ど含有されてなく、また、冷却
器以降の排ガスラインの内周面には、りん酸ポリマーの
付着は認められなかった。

【００７９】実施例１０前記表１１に示したりん成分含有焼却灰を、１時間当り
１４０kgの割合で、２０kg／hrの炭素粉の存在下でプラ
ズマ式熔融炉を使用して無酸素雰囲気中で１３００℃で
熔融して、少なくともりん単体１４０g／Ｎm³を含有す
る排ガス１６０Ｎm³／hrを得た。冷却槽の内周面の温度
を４５℃にした以外は実施例９と同様にして、この排ガ
スから固体１６kg／hrを分離した。この固体の分析値を
表１４に示す。表１４の分析値から、この固体の主成分
はりん単体であることが判る。これは、焼却灰に含有さ
れていたりん成分の回収率は約７９％に相当する。

【００８０】

【表１４】

【００８１】このようにしてりん成分が分離された後の
排ガスにはりん成分は殆ど含有されてなく、また、冷却
器以降の排ガスラインの内周面には、りん酸ポリマーの
付着は認められなかった。これらの実施例で得られた粉
体乃至固体は、表２、表３、表５乃至表７、表９、表１
０、表１２および表１３に示された各分析値のように、
りん含有率またはりん酸化物含有率が高いので、りん原
料として好適に使用することができる。

【００８２】

【発明の効果】本発明において、りん成分含有廃棄物お
よびりん成分含有焼却灰をそれぞれ熔融して発生せしめ
られりん酸化物またはりん単体などの各種のりん成分を
含有する排ガスを処理することによって、排ガスからり
ん成分を効率よく分離し、以て、これらの廃棄物および
焼却灰に含有されていたりん成分を容易に、かつ、効率
よく分離でき、しかも分離されたりん成分はそのりん酸
含有率が高いので、りん原料として好適に使用すること
ができる。また、りん酸ポリマーによる排ガスラインで
の狭窄乃至は閉塞を防止し、以て、長期にわたる安定な
連続運転を可能ならしめるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０１Ｂ 25/34 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｌ３０４Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】りん成分含有廃棄物またはりん成分含有
焼却灰を酸化雰囲気中で熔融して発生せしめられた少な
くともりん酸化物を含有する排ガスにアルカリ金属化合
物および／またはアルカリ土金属化合物を接触せしめ
て、前記のりん酸化物をりん酸のアルカリ金属塩および
／またはりん酸のアルカ土金属塩に変換せしめ、次いで
該排ガスを冷却して該りん酸のアルカリ金属塩および／
またはアルカリ土金属塩を凝固せしめて分離することを
特徴とするりん成分の分離方法。
【請求項２】りん成分含有廃棄物またはりん成分含有
焼却灰を還元物質が存在する酸化雰囲気中で熔融して発
生せしめられた少なくともりん酸化物を含有する排ガス
にアルカリ金属化合物および／またはアルカリ土金属化
合物を接触せしめて、前記のりん酸化物をりん酸のアル
カリ金属塩および／またはりん酸のアルカリ土金属塩に
変換せしめ、次いで該排ガスを冷却して該りん酸のアル
カリ金属塩および／またはアルカリ土金属塩を凝固せし
めて分離することを特徴とするりん成分の分離方法。
【請求項３】りん成分含有廃棄物またはりん成分含有
焼却灰を酸化雰囲気中で熔融して発生せしめられた少な
くともりん酸化物を含有する排ガスを冷却して該りん酸
化物を凝固せしめて分離することを特徴とするりん成分
の分離方法。
【請求項４】りん成分含有廃棄物またはりん成分含有
焼却灰を還元物質が存在する酸化雰囲気中で熔融して発
生せしめられた少なくともりん酸化物を含有する排ガス
を冷却して該りん酸化物を凝固せしめて分離することを
特徴とするりん成分の分離方法。
【請求項５】りん成分含有廃棄物またはりん成分含有
焼却灰を還元物質が存在する無酸素雰囲気中で熔融して
発生せしめられた少なくともりん単体を含有する排ガス
を冷却して該りん単体を凝固せしめて分離することを特
徴とするりん成分の分離方法。
【請求項６】排ガスの冷却を排ガスラインの入口近傍
に設けられた冷却器で冷却し、該冷却部表面にりん単体
またはりん酸化物を凝固、付着せしめる請求項３乃至５
記載のりん成分の分離方法。