ダスト処理装置
【課題】サイクロン装置等の集塵機を省略して装置構成の簡素化を実現しながら、重金属を含む気化状物質を効率よく発生可能なダスト処理装置を提供する。
【解決手段】マイクロ波を、内側ケーシング３の側部３ａと外側ケーシング５とで囲繞されて形成される空間４、及び内側ケーシング３の側部３ａに形成されたマイクロ波透過性材料２０を介して、内側ケーシング３内の充填層２に存在するダストＤに照射し、当該ダストＤを加熱して気化状物質を発生させるダスト処理装置１であって、気化状物質が透過可能でダストＤが透過不能な多孔性セラミックフィルタ２１でマイクロ波透過性材料２０が構成され、空間４内の気体を外部空間側から吸引する吸引手段１１を備え、吸引手段１１が、内側ケーシング３内で発生した気化状物質を多孔性セラミックフィルタ２１にてろ過しながら、内側ケーシング３内から空間４を介して外部空間に吸引する。
【解決手段】マイクロ波を、内側ケーシング３の側部３ａと外側ケーシング５とで囲繞されて形成される空間４、及び内側ケーシング３の側部３ａに形成されたマイクロ波透過性材料２０を介して、内側ケーシング３内の充填層２に存在するダストＤに照射し、当該ダストＤを加熱して気化状物質を発生させるダスト処理装置１であって、気化状物質が透過可能でダストＤが透過不能な多孔性セラミックフィルタ２１でマイクロ波透過性材料２０が構成され、空間４内の気体を外部空間側から吸引する吸引手段１１を備え、吸引手段１１が、内側ケーシング３内で発生した気化状物質を多孔性セラミックフィルタ２１にてろ過しながら、内側ケーシング３内から空間４を介して外部空間に吸引する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象ダストを加熱して気化状物質を発生させるダスト処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所、製鋼所、ごみ処理場等の電気炉や焼却炉等のダスト発生源で発生したダストには、有害物質となり得る重金属が含まれていることがある。このダストを再利用するためには重金属を取り除く必要があり、従来から、ダストを加熱し当該ダスト中の重金属を気化させて、当該重金属を含む気化状物質を発生させるダスト処理装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この気化状物質には、一酸化炭素、二酸化炭素のほか、亜鉛等の重金属の気体が含まれる。
【０００３】
特許文献１に記載のダスト処理装置では、筒状の筐体内部において下部が伝熱蒸留室とされ、上部が燃焼室とされており、さらに、伝熱蒸留室の上部と下部にはそれぞれ炭素電極が配設されている。そして、ダスト発生源で発生したダストを筐体の上部から伝熱蒸留室内に投入して充填させた後、伝熱蒸留室内の両炭素電極間に存在するダストをジュール熱で１０００℃以上に加熱し当該ダスト中の重金属を気化させて、当該重金属を含む気化状物質を発生させるように構成されている。
【０００４】
一方、特許文献２に記載のダスト処理装置では、内部にダストの充填層を形成可能な筒状の内側ケーシングと、内側ケーシングを囲繞する外側ケーシングと、外側ケーシングの側部に、内側ケーシングの側部に対してマイクロ波を照射可能なマイクロ波照射手段とが配設されている。また、内側ケーシングの側部のうちマイクロ波の照射される部位がマイクロ波を透過可能なマイクロ波透過性材料であるセラミックで形成されている。そして、充填層に充填されているダストにマイクロ波を照射することで１０００℃以上に加熱し当該ダスト中の重金属を気化させて、当該重金属を含む気化状物質を発生させるように構成されている。
【０００５】
上記特許文献１及び特許文献２に記載のダスト処理装置では、発生した気化状物質中の重金属は、空気が導入される酸化室にて当該空気と接触して酸化され、酸化亜鉛等の酸化物となる。そして、酸化物となった重金属を含む気化状物質はサイクロン装置等の集塵機に導入され、続いて、バグフィルタ装置等の回収装置により回収される。
【０００６】
従って、上記特許文献１及び特許文献２に記載のダスト処理装置では、加熱されたダストから発生した気化状物質中の重金属は、酸化室にて酸化された後、そのままサイクロン装置等の集塵装置に導入され、続いてバグフィルタ装置等の回収装置によりろ過されて回収される構成とされている。よって、炭素電極やマイクロ波照射手段によりダストを加熱して、ダスト中に含まれる亜鉛等の重金属を気化させ、当該重金属を含む気化状物質を発生させることができ、重金属を分離回収してダストの再利用を図ることが可能とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５７−５８６１号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載のダスト処理装置では、発生した気化状物質は、ダストが存在する伝熱蒸留室や充填層内からそのままの状態で排出される構成であるため、この排出される気化状物質には、重金属のみならずダストも少なからず含まれることとなる。従って、当該気化状物質中の重金属を最終的にバクフィルタ装置等にて回収する前に、サイクロン装置等の集塵機にて気化状物質中のダストを除去することが必要となる。サイクロン装置等の集塵機は構造上、比較的大型化しやすく大きな設置スペースが必要となり、また、当該集塵機を採用することで構成が複雑化する。従って、構成の大型化・複雑化を防止する観点から改善の余地がある。
【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サイクロン装置等の集塵機を省略して装置構成の簡素化を実現しながら、重金属を含む気化状物質を効率よく発生可能なダスト処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るダスト処理装置は、内部に処理対象ダストの充填層を形成可能な筒状の内側ケーシングと、前記内側ケーシングの側部に空間を形成する形態で、前記内側ケーシングを囲繞する外側ケーシングと、前記外側ケーシングの側部に、前記空間を通過して前記内側ケーシングの側部に対してマイクロ波を照射可能なマイクロ波照射手段とを備え、
前記内側ケーシングの側部のうち前記マイクロ波の照射される部位が前記マイクロ波を透過可能なマイクロ波透過性材料で形成され、
前記マイクロ波照射手段が、前記マイクロ波を前記空間及び前記マイクロ波透過性材料を介して前記充填層に存在する前記処理対象ダストに照射し、当該処理対象ダストを加熱して気化状物質を発生させるダスト処理装置であって、その特徴構成は、
前記気化状物質が透過可能で前記処理対象ダストが透過不能な多孔性セラミックフィルタで、前記マイクロ波透過性材料が構成され、
前記空間内の気体を外部空間側から吸引する吸引手段を備え、前記吸引手段が、前記内側ケーシング内で発生した前記気化状物質を、前記多孔性セラミックフィルタにてろ過しながら、前記内側ケーシング内から前記空間を介して前記外部空間に吸引する点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、内側ケーシングの内部の充填層に充填された処理対象ダストにマイクロ波を照射し加熱して、有価物である重金属を含む気化状物質を発生させるダスト処理装置において、発生した気化状物質に少なからず含まれる処理対象ダストを多孔性セラミックフィルタでろ過した上で、外部空間に排出（吸引）することができるので、当該気化状物質中の重金属を最終的にバグフィルタ装置等で回収する前に、サイクロン装置等の集塵機を設けて処理対象ダストを集塵する必要が無くなる。加えて、内側ケーシングの側部の一部を、多孔性セラミックフィルタとして形成できるので、別途、フィルタを設ける構成と比較してより簡便な構成となる。これらより、サイクロン装置等の集塵機を省略して構成の簡素化を実現することができる。
また、照射されたマイクロ波は、内側ケーシングの側部と外側ケーシングとで囲繞される空間及びマイクロ波透過性材料を介して、内側ケーシング内の処理対象ダストを加熱する。この際には、重金属を含む気体状物質が発生するが、この気化状物質は、主として、内側ケーシング内のマイクロ波透過性材料の内面近傍に発生することとなる。一方で、マイクロ波透過性材料が、気化状物質を透過可能で処理対象ダストを透過不能な多孔性セラミックフィルタで構成されている。従って、この多孔性セラミックフィルタの外面側に隣接する上記空間内の気体を外部空間から吸引手段を用いて吸引して負圧状態とすることにより、内側ケーシング内のマイクロ波透過性材料（多孔性セラミックフィルタ）の内面近傍に発生した気化状物質を多孔性セラミックフィルタに通過させることができる。従って、内側ケーシング内で発生した気化状物質を即座に多孔性セラミックフィルタに通過させ、上記空間を介して外部空間に排出させることができるので、気化状物質の迅速な排出を行うことができる。加えて、内側ケーシング内で発生した気化状物質に含まれるダストを多孔性セラミックフィルタでろ過した上で、重金属を含む気化状物質を上記空間を介して外部空間に排出させ、バグフィルタ装置等の回収装置で回収することが可能となる。なお、多孔性セラミックフィルタは、内側（充填層側）と外側（空間側）とを貫通する複数の微細な貫通孔を備えており、上述の通り、重金属を含む気化状物質を透過可能で、ダスト自体は透過不能に構成されている。
よって、サイクロン装置等の集塵機を省略して装置構成の簡素化を実現しながら、重金属を含む気化状物質を効率よく発生可能なダスト処理装置を得ることができた。
【００１２】
ここで、例えば、運転を制御する制御手段が、マイクロ波照射手段及び吸引手段を同時に作動させ、充填層に存在する処理対象ダストにマイクロ波を照射させながら、充填層内に気化状物質を発生させるとともに、この充填層内に発生した気化状物質の多孔性セラミックフィルタによるろ過を同時に実行させると、制御手段の制御により、内側ケーシング内の処理対象ダストから気化状物質を発生させると同時に、当該気化状物質中に含まれる処理対象ダストをろ過して、処理対象ダストが存在しない状態で、重金属を含む気化状物質を上記空間を介して外部空間に迅速かつ確実に排出（吸引）させることができる。
【００１３】
本発明に係るダスト処理装置の更なる特徴構成は、前記空間内の一部が、前記内側ケーシングから前記多孔性セラミックフィルタを介して前記空間内に吸引された前記気化状物質を、空気導入部から導入される空気に接触させて酸化する酸化室に形成されている点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、内側ケーシングの側部と外側ケーシングとで囲繞される空間内の一部を、充填層内で発生した気化状物質の酸化室とすることができるので、多孔性セラミックフィルタを通過してろ過され当該空間内の酸化室に吸引された重金属を含む気化状物質に、空気を接触させて酸化することができる。これにより、マイクロ波が通過する空間の一部を、気化状物質を酸化する酸化室に兼用することができ、装置の簡素化を図ることができる。また、酸化室にて酸化して、重金属が酸化亜鉛等の酸化物の状態で含まれる気化状物質を直接、バグフィルタ装置に導入することができる。
【００１５】
本発明に係るダスト処理装置の更なる特徴構成は、前記空間内には、前記外側ケーシング内の上面部から垂下するマイクロ波透過性材料で形成された筒状隔壁を備え、
前記空間内は、前記筒状隔壁により少なくとも前記筒状隔壁よりも内側の内側空間と外側の外側空間との２つに、両空間の下部が連通した状態で区画され、前記内側空間は、前記内側ケーシング内の前記充填層から前記多孔性セラミックフィルタを介して前記空間内に吸引された前記気化状物質の導入室とされ、前記外側空間は、前記導入室から導入された前記気化状物質を、空気導入部から導入される空気に接触させて酸化する酸化室とされている点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、内側ケーシングの側部と外側ケーシングとで囲繞される空間内は、外側ケーシング内の上面部から垂下するマイクロ波透過性材料で形成された筒状隔壁により、少なくとも筒状隔壁よりも内側の内側空間と外側の外側空間との２つに、両空間の下部が連通した状態で区画される。これにより、内側ケーシング内で発生した気化状物質は、当該空間内が吸引手段により吸引され負圧状態とされることにより、多孔性セラミックフィルタを介して当該空間内の内側空間（導入室）に導入され、内側空間（導入室）の下部から外側空間（酸化室）に導入されて、その後、外部空間に排出されるように通流する。一方で、内側空間（導入室）は、多孔性セラミックフィルタの外面側近傍に形成されているため、マイクロ波により加熱された気化状物質が導入されて還元雰囲気とすることができ、また、外側空間（酸化室）は、空気導入部から空気を導入することで酸化雰囲気とすることができる。
従って、気化状物質が上記空間内を内側空間（導入室）から外側空間（酸化室）へと通流する際において、多孔性セラミックフィルタの外面側近傍である内側空間（導入室）では酸化されることがなく、筒状隔壁により多孔性セラミックフィルタと隔離された外側空間（酸化室）で酸化されることとなる。これにより、多孔性セラミックフィルタ近傍で酸化亜鉛等の酸化物が発生してフィルタの目詰まりが生じることを良好に防止することができる。また、マイクロ波が通過する空間の一部を、気化状物質を酸化する酸化室に兼用することができ、装置の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るダスト処理装置の概略縦断面視図
【図２】第２実施形態に係るダスト処理装置の概略縦断面視図
【図３】第３実施形態に係るダスト処理装置の概略縦断面視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のダスト処理装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示すように、ダスト処理装置１は、内部に処理対象ダストＤ（以下、ダストＤという。）の充填層２を形成可能な筒状の内側ケーシング３と、内側ケーシング３の側部３ａに空間４を形成する形態で、内側ケーシング３を囲繞する外側ケーシング５と、外側ケーシング５の側部５ａに、空間４を通過して内側ケーシング３の側部３ａに対してマイクロ波を照射可能なマイクロ波照射手段６と、運転を制御する制御手段７とを備えている。
また、ダスト処理装置１は、製鉄所、製鋼所、ごみ処理場等の電気炉や焼却炉等のダスト発生源ＸからのダストＤを、一定量ずつ内側ケーシング３内に供給する定量供給機構８と、内側ケーシング３内に供給されたダストＤを、一定量ずつ排出させる定量排出機構９と、定量排出機構９から排出されたダストＤを装置外に搬送するコンベア等の搬送手段１０を備えている。
従って、ダスト処理装置１は、内側ケーシング３の充填層２内に充填されたダストＤにマイクロ波を照射して加熱し、当該ダストＤに含まれる重金属を気化させて、当該重金属を含む還元蒸留ガス（気化状物質の一例）を発生させることで、ダストＤの処理を行うものである。なお、当該ダストＤは、粉体そのものであってもよいし、ダストＤをコークス等のカーボンを練り混ぜて造粒機によって造粒したものであってもよい。このダストＤが粉体で存在する場合の平均粒子径は、６〜６０μｍ程度である。
そして、ダスト処理装置１にて、ダストＤを加熱処理することで発生した重金属を含む還元蒸留ガスは、吸引ポンプ１１（吸引手段の一例）によりバグフィルタ装置１２（回収装置の一例）を介して外部空間に吸引され、当該バグフィルタ装置１２に回収される。
【００１９】
以下、ダスト処理装置１の各部の構成について説明する。
内側ケーシング３は、円筒状、多角筒状等の筒状に形成されており、その上部に供給口３ｂが設けられ、下部に排出口３ｃが設けられている。供給口３ｂの上部には定量供給機構８が接続され、排出口３ｃの下部には定量排出機構９が設けられており、内側ケーシング３の内部の充填層２に供給されて充填層２から排出されるダストＤの量が、所定量となるように調整可能に構成されている。
【００２０】
外側ケーシング５は、円筒状、多角筒状等の筒状に形成されており、内側ケーシング３の側部３ａに空間４を形成する形態で、内側ケーシング３を囲繞するように配設されている。また、外側ケーシング５の側部５ａには、後述するマイクロ波照射手段６が配設されている。さらに、外側ケーシング５の上部（図１では、後述する酸化室４Ｂの上部）には、空間４内のガスを排出することができるガス排出口５ｂが配設されている。
【００２１】
マイクロ波照射手段６は、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器６ａを備えて構成される。このマイクロ波発振器６ａは外側ケーシング５の側部５ａに複数個配設され、入射導波管６ｂを介して内側ケーシング３の側部３ａに向けて（図１上、左から右、或いは右から左方向に）マイクロ波を照射可能に配置されている。マイクロ波発振器６ａとしては、例えば、マイクロ波を照射可能なマグネトロン等を用いることができる。ここで、マイクロ波とは、周波数が３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚ程度であり、波長が１００μｍ〜１ｍ程度の電磁波であり、例えば、９５０ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ程度の周波数が含まれる。
【００２２】
制御手段７は、公知の演算処理手段であり、吸引ポンプ１１、マイクロ波発振器６ａ等の作動状態を制御可能に構成されている。
【００２３】
定量供給機構８は、内側ケーシング３内の充填層２にダストＤを一定量ずつ供給できる公知の機構を採用することができる。例えば、定量供給機構８として、錐体（円錐体や多角錐体）の内部にダストＤを貯留可能な供給ホッパ８ａを設け、この供給ホッパ８ａの下部にロータリーバルブ（図示せず）を設ける構成とすることができる。この場合、供給ホッパ８ａの下部が内側ケーシング３の上部の供給口３ｂに接続され、ロータリーバルブにより供給ホッパ８ａ内から充填層２に供給されるダストＤの量を一定に調節することができる。
【００２４】
定量排出機構９は、内側ケーシング３内に供給されたダストＤを、一定量ずつ排出できる公知の機構を採用することができる。例えば、定量排出供給９として、内側ケーシング３の下部の排出口３ｃにロータリーバルブ（図示せず）を設ける構成とすることができる。この場合、内側ケーシング３の下部が、ロータリーバルブを介して搬送手段１０に接続され、ロータリーバルブにより内側ケーシング３の充填層２から排出されるダストＤの量を一定に調節することができる。
従って、定量供給機構８及び定量排出機構９の作動を調整することにより、ダストＤが充填層２内に滞留する時間を適切に調整することが可能となる。
【００２５】
吸引手段としては、公知の吸引ポンプ１１やファン等を用いることができる。吸引ポンプ１１は、図１に示すように、外側ケーシング５の上部に配設されたガス排出口５ｂに、後述するバグフィルタ装置１２を介して接続される。従って、吸引ポンプ１１は、外側ケーシング５内に形成された空間４内の気体を吸引して、当該空間４内を負圧状態とすることが可能に構成されている。
【００２６】
回収装置としては、公知のバグフィルタ装置１２を用いることができる。バグフィルタ装置１２は、ガス排出口５ｂと吸引ポンプ１１との間に配設されて、吸引ポンプ１１による吸引により、外側ケーシング５内に形成された空間４内から重金属を含んだガス（後述する排出ガスなど）が導入される。当該ガスをバグフィルタでろ過して、亜鉛等の重金属を回収（捕集）するように構成されている。
【００２７】
次に、本願のダスト処理装置１の特徴構成について説明する。
〔内側ケーシング３の側部３ａのマイクロ波透過性材料２０〕
上述のとおり、筒状の内側ケーシング３の内部には充填層２が形成されているが、この内側ケーシング３の側部３ａのうち上記マイクロ波発振器６ａによりマイクロ波の照射される部位が、マイクロ波を透過可能なセラミック等からなるマイクロ波透過性材料２０で形成されている。従って、マイクロ波発振器６ａから照射されたマイクロ波は、内側ケーシング３の側部３ａのうちマイクロ波透過性材料２０で形成された部位を透過して充填層２内のダストＤに照射され、このダストＤを良好に加熱することができる。この加熱温度は、例えば、１０００℃〜１４００℃程度である。
【００２８】
〔内側ケーシング３の側部３ａの多孔性セラミックフィルタ２１〕
さらに、内側ケーシング３の側部３ａにおけるマイクロ波透過性材料２０は、多孔性セラミックフィルタ２１で構成されている。この多孔性セラミックフィルタ２１は、マイクロ波を透過できることに加えて、内側（充填層２側）と外側（空間４側）とを貫通する複数の微細な貫通孔を備えており、重金属を含む還元蒸留ガスを透過可能で、ダストＤ自体は透過不能に構成されている。ここで、ダストＤ自体を透過不能とは、多孔性セラミックフィルタ２１の貫通孔の平均細孔径が、ダストＤが粉体で存在する場合の平均細孔径よりも小さいことを意味する。このような多孔性セラミックフィルタ２１としては、例えば、シリカ、アルミナ等から構成され、平均細孔径が１〜５μｍ程度の微細な貫通孔を備えた多孔性セラミックフィルタを採用することができる。従って、この多孔性セラミックフィルタ２１を通過させることにより、充填層２内で発生した気化状物質中に含まれるダストＤをろ過してから、当該気化状物質を空間４内に導入することが可能となる。
【００２９】
〔筒状隔壁３０〕
外側ケーシング５内に形成された空間４内には、外側ケーシング５内の上面部から垂下するマイクロ波透過性材料（例えば、アルミナ）で形成された筒状隔壁３０が配設されている。筒状隔壁３０は、円筒状、多角筒状等の筒状に形成されており、空間４内は、筒状隔壁３０により筒状隔壁３０よりも内側の内側空間と外側の外側空間との２つに区画される。筒状隔壁３０の下部は外側ケーシング５の底面に対して所定距離だけ離間した位置にまで配設されており、内側空間と外側空間との下部が連通されている。
この内側空間は、内側ケーシング３内の充填層２から多孔性セラミックフィルタ２１を介して空間４内に吸引された還元蒸留ガスの導入室４Ａとされ、外側空間は、導入室４Ａから導入された還元蒸留ガスを、減圧弁３１（空気導入部の一例）から導入される空気に接触させて酸化する酸化室４Ｂとされている。
なお、減圧弁３１は、外側ケーシング５の側部３ａの下部において、空間４内の筒状壁部３０の下部と略同じ高さに配設され、筒状壁部３０により区画された酸化室４Ｂの下部近傍に空気を導入可能に構成されている。そして、減圧弁３１は、吸引ポンプ１１により空間４内が負圧状態とされると、酸化室４Ｂ内に空気を導入可能に構成されている。
従って、内側ケーシング３内で発生した還元蒸留ガスは、当該空間４内が吸引ポンプ１１により吸引され負圧状態とされることにより、多孔性セラミックフィルタ２１を介して当該空間４内の導入室４Ａに導入され、導入室４Ａの下部から酸化室４Ｂに導入されて、その後、外部空間に排出されるように通流することとなる。
【００３０】
次に、本願のダスト処理装置１によりダストＤを処理する動作について説明する。
ダスト発生源ＸからのダストＤを供給ホッパ８ａ内に供給し、制御手段７がロータリーバルブを作動させて、内側ケーシング３の充填層２内に所定量ずつダストＤを供給する。充填層２内に所定高さ（例えば、多孔性セラミックフィルタ２１の上端程度）までダストＤが供給されると、制御手段７は、マイクロ波発振器６ａに内側ケーシング３の側部３ａに向けてマイクロ波を照射させる。このマイクロ波は、筒状壁部３０及び多孔性セラミックフィルタ２１を透過して、充填層２内のダストＤを加熱する。これにより、ダストＤが１０００℃〜１４００℃程度に加熱されて、充填層２内で還元蒸留ガスが発生する。この還元蒸留ガス中には、一酸化炭素や二酸化炭素のほか、ダストＤに含まれていた亜鉛等の重金属が気化した物質も含まれる。
【００３１】
制御手段７は、マイクロ波発振器６ａによりマイクロ波を照射させると同時に（或いは、その後所定時間経過してから）、吸引ポンプ１１を所定の出力で作動させ、空間４内を吸引させて負圧状態とする。この場合、内側ケーシング３内の圧力が大気圧程度であれば、空間４内を大気圧よりも低圧の負圧状態とする。これにより、負圧状態となった空間４の導入室４Ａ内に内側ケーシング３の充填層２で発生した還元蒸留ガスが導入される。この際には、多孔性セラミックフィルタ２１を通過してダストＤがろ過された状態で導入室４Ａ内に導入されるので、導入室４Ａ内の還元蒸留ガス中にはダストＤは存在しない状態である。なお、導入室４Ａ内は当該還元蒸留ガスの存在により還元雰囲気に維持される。
【００３２】
続いて、導入室４Ａの還元蒸留ガスは、吸引ポンプ１１による吸引により導入室４Ａの下部から酸化室４Ｂに導入される。一方で、酸化室４Ｂ（空間４）内が負圧状態となることで、酸化室４Ｂの下部に配設された減圧弁３１を介して外部から空気が導入される。従って、酸化室４Ｂ内に導入された還元蒸留ガスは、減圧弁３１からの空気により酸化されて排出ガス（気化状物質の一例）となる。この排出ガスには、上記亜鉛等の重金属が気化した物質が酸化されて酸化亜鉛等の酸化物となった重金属が含まれる。なお、減圧弁３１から導入される空気により酸化室４Ｂ内は酸化雰囲気に維持される。
【００３３】
そして、排出ガスは、酸化室４Ｂの上部に配設されているガス排出口５ｂを介してバグフィルタ装置１２に導入されて、当該排ガス中に含まれる酸化亜鉛等の酸化物となった重金属がバグフィルタにより捕集される。従って、当該重金属をバグフィルタ装置１２のバグフィルタにて良好に回収することができる。
よって、ダストＤに含まれる重金属を気化させてダストＤの無害化処理を行うことができるとともに、発生した重金属を含む気化状物質を良好に回収することができる。
【００３４】
〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、空間４内に筒状壁部３０を配設して当該空間４内を導入室４Ａと酸化室４Ｂとして構成したが、内側ケーシング３の充填層２内で発生した還元蒸留ガスを、内側ケーシング３の側部３ａの一部を構成する多孔性セラミックフィルタ２１によりろ過して、バグフィルタ装置１２等の回収装置に導入することができる構成であれば、特にこの構成に限定されるものではない。
例えば、上記第１実施形態におけるダスト処理装置１において、空間４内の筒状壁部３０（特に空間４内の酸化室４Ａ）、及び減圧弁３１を省略して、本願に係る第２実施形態とすることができる。基本的な構成は第１実施形態と同様であるので、適宜省略して、以下に当該第２実施形態について説明する。
【００３５】
第２実施形態に係るダスト処理装置は、図２に示すように、内側ケーシング３の側部３ａと外側ケーシング５とで囲繞される空間４が形成されており、当該空間４内は特に区画されること無く一つの筒状空間として構成されている。
また、外側ケーシング５のガス排出口５ｂとバグフィルタ装置１２との間には、還元蒸留ガスを酸化する酸化室Ｓが配設されている。
なお、内側ケーシング３の側部３ａのうちマイクロ波が照射される部位が、マイクロ波透過性材料２０及び多孔性セラミックフィルタ２１で構成されている点、吸引ポンプ１１により上記空間４が負圧状態とされる点等は第１実施形態と同様である。
【００３６】
当該構成のダスト処理装置によりダストＤを処理する動作について、適宜省略して説明する。
制御手段７は、マイクロ波発振器６ａに内側ケーシング３の側部３ａに向けてマイクロ波を照射させる。このマイクロ波は、多孔性セラミックフィルタ２１を透過して、充填層２内のダストＤを加熱する。これにより還元蒸留ガスが発生する。
制御手段７は、マイクロ波発振器６ａによりマイクロ波を照射させると同時に（或いは、その後所定時間経過してから）、吸引ポンプ１１を所定の出力で作動させ、空間４内を吸引させて負圧状態とする。これにより、負圧状態となった空間４内に内側ケーシング３の充填層２で発生した還元蒸留ガスが導入される。この際には、多孔性セラミックフィルタ２１を通過してダストＤがろ過された状態で空間４内に導入されるので、空間４内の還元蒸留ガス中にはダストＤは存在しない状態である。なお、空間４内は当該還元蒸留ガスの存在により還元雰囲気に維持される。
【００３７】
続いて、空間４内の還元蒸留ガスは、吸引ポンプ１１による吸引によりガス排出口５ｂを介して酸化室Ｓに導入される。この酸化室Ｓには、適宜手段により外部から空気が導入される。従って、酸化室Ｓ内に導入された還元蒸留ガスは、空気と接触して酸化される。この酸化されたガス（気化状物質の一例）には、上記亜鉛等の重金属が気化した物質が酸化されて酸化亜鉛等の酸化物となった重金属が含まれる。そして、当該ガスは、バグフィルタ装置１２に導入されて、当該ガス中に含まれる酸化亜鉛等の酸化物となった重金属がバグフィルタにより捕集される。従って、当該重金属をバグフィルタ装置１２のバグフィルタにて良好に回収することができる。
よって、ダストＤに含まれる重金属を気化させてダストＤの無害化処理を行うことができるとともに、発生した重金属を含む気化状物質を良好に回収することができる。
【００３８】
〔第３実施形態〕
上記第２実施形態と同様に、本願に係るダスト処理装置は上記第１実施形態の構成に限定されるものではない。
例えば、上記第１実施形態におけるダスト処理装置において、筒状隔壁３０を省略し、空間４内の酸化室４Ｂ及び減圧弁３１に相当する構成の配置を変更して、本願に係る第３実施形態とすることができる。基本的な構成は第１実施形態と同様であるので、適宜省略して、以下に当該第３実施形態について説明する。
【００３９】
第３実施形態に係るダスト処理装置は、図３に示すように、内側ケーシング３の側部３ａと外側ケーシング５とで囲繞される空間４が形成されており、当該空間４内は、当該空間４内を横断する方向（図３の左右方向）に区画する区画部材５０が配設されている。区画部材５０は、多孔性セラミックフィルタ２１の上端と外側ケーシング５の側部とを横断するように配設されている。空間４内において区画部材５０よりも下部が多孔性セラミックフィルタ２１を介して導入される還元蒸留ガスの導入室４Ｃとされ、区画部材５０よりも上部が減圧弁５１から導入された空気と接触して還元蒸留ガスを酸化する酸化室４Ｄとされる。なお、区画部材５０は、導入室４Ｃから吸引された還元蒸留ガスを通過させることが可能な、比較的大きな複数の貫通穴を備えたパンチングメタル等の部材で構成される。
なお、内側ケーシング３の側部３ａのうちマイクロ波が照射される部位が、マイクロ波透過性材料２０及び多孔性セラミックフィルタ２１で構成されている点、吸引ポンプ１１により上記空間４が負圧状態とされる点等は第１実施形態と同様である。
【００４０】
当該構成のダスト処理装置によりダストＤを処理する動作について、適宜省略して説明する。
制御手段７は、マイクロ波発振器６ａに内側ケーシング３の側部３ａに向けてマイクロ波を照射させる。このマイクロ波は、多孔性セラミックフィルタ２１を透過して、充填層２内のダストＤを加熱する。これにより還元蒸留ガスが発生する。
制御手段７は、マイクロ波発振器６ａによりマイクロ波を照射させると同時に（或いは、その後所定時間経過してから）、吸引ポンプ１１を所定の出力で作動させ、空間４内を吸引させて負圧状態とする。これにより、負圧状態となった空間４の導入室４Ｃ内に内側ケーシング３の充填層２で発生した還元蒸留ガスが導入される。この際には、多孔性セラミックフィルタ２１を通過してダストＤがろ過された状態で導入室４Ｃ内に導入されるので、導入室４Ｃ内の還元蒸留ガス中にはダストＤは存在しない状態である。なお、導入室４Ｃ内は当該還元蒸留ガスの存在により還元雰囲気に維持される。
【００４１】
続いて、空間４内の還元蒸留ガスは、吸引ポンプ１１による吸引により区画部材５０を介して酸化室４Ｄに導入される。この酸化室４Ｄ内に導入された還元蒸留ガスは、減圧弁５１を介して外部から空気が導入される。従って、酸化室４Ｄ内に導入された還元蒸留ガスは、空気と接触して酸化される。この酸化されたガス（気化状物質の一例）には、上記亜鉛等の重金属が気化した物質が酸化されて酸化亜鉛等の酸化物となった重金属が含まれる。そして、当該ガスは、ガス排出口５ｂを介してバグフィルタ装置１２に導入されて、当該ガス中に含まれる酸化亜鉛等の酸化物となった重金属がバグフィルタにより捕集される。従って、当該重金属をバグフィルタ装置１２のバグフィルタにて良好に回収することができる。
よって、ダストＤに含まれる重金属を気化させてダストＤの無害化処理を行うことができるとともに、発生した重金属を含む気化状物質を良好に回収することができる。
【００４２】
（別実施形態）
（１）上記実施形態では、制御手段７を用いてマイクロ波照射手段６や吸引手段等の制御を集中して自動的に行ったが、それぞれの手段や装置等に設けられたスイッチ等により個別に制御する構成とすることもできる。
【００４３】
（２）上記の第１又は第３実施形態では、空間４内の一部に酸化室を設ける構成に関して、酸化室４Ｂ、酸化室４Ｄを設ける構成を示したが、空間４内に酸化室を設ける構成としては、その他種々変更することができる。
【００４４】
（３）上記実施形態では、バグフィルタ装置１２等の回収装置に関しては、ダスト処理装置に含まれないものとして説明したが、本願に係るダスト処理装置は、当該回収装置に好適に用いられるものである。従って、本願に係るダスト処理装置をバグフィルタ装置１２等の回収装置に適用することで、ダストＤの重金属を処理できることに加えて、加熱により発生した気化状物質中の重金属を良好に回収する構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上説明したように、サイクロン装置等の集塵機を省略して装置構成の簡素化を実現しながら、重金属を含む気化状物質を効率よく発生可能なダスト処理装置を提供できた。
【符号の説明】
【００４６】
１ ダスト処理装置
２ 充填層（内部）
３ 内側ケーシング
３ａ 側部
４ 空間
４Ａ 導入室（内側空間）
４Ｂ 酸化室（外側空間）
４Ｃ 導入室
４Ｄ 酸化室
５ 外側ケーシング
５ａ 側部
６ マイクロ波照射手段
６ａ マイクロ波発振器（マイクロ波照射手段）
７ 制御手段
１１ 吸引ポンプ（吸引手段）
２０ マイクロ波透過性材料
２１ 多孔性セラミックフィルタ（マイクロ波透過性材料）
３０ 筒状隔壁（マイクロ波透過性材料）
３１ 減圧弁（空気導入部）
５１ 減圧弁（空気導入部）
Ｄ 処理対象ダスト
Ｓ 酸化室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象ダストを加熱して気化状物質を発生させるダスト処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所、製鋼所、ごみ処理場等の電気炉や焼却炉等のダスト発生源で発生したダストには、有害物質となり得る重金属が含まれていることがある。このダストを再利用するためには重金属を取り除く必要があり、従来から、ダストを加熱し当該ダスト中の重金属を気化させて、当該重金属を含む気化状物質を発生させるダスト処理装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この気化状物質には、一酸化炭素、二酸化炭素のほか、亜鉛等の重金属の気体が含まれる。
【０００３】
特許文献１に記載のダスト処理装置では、筒状の筐体内部において下部が伝熱蒸留室とされ、上部が燃焼室とされており、さらに、伝熱蒸留室の上部と下部にはそれぞれ炭素電極が配設されている。そして、ダスト発生源で発生したダストを筐体の上部から伝熱蒸留室内に投入して充填させた後、伝熱蒸留室内の両炭素電極間に存在するダストをジュール熱で１０００℃以上に加熱し当該ダスト中の重金属を気化させて、当該重金属を含む気化状物質を発生させるように構成されている。
【０００４】
一方、特許文献２に記載のダスト処理装置では、内部にダストの充填層を形成可能な筒状の内側ケーシングと、内側ケーシングを囲繞する外側ケーシングと、外側ケーシングの側部に、内側ケーシングの側部に対してマイクロ波を照射可能なマイクロ波照射手段とが配設されている。また、内側ケーシングの側部のうちマイクロ波の照射される部位がマイクロ波を透過可能なマイクロ波透過性材料であるセラミックで形成されている。そして、充填層に充填されているダストにマイクロ波を照射することで１０００℃以上に加熱し当該ダスト中の重金属を気化させて、当該重金属を含む気化状物質を発生させるように構成されている。
【０００５】
上記特許文献１及び特許文献２に記載のダスト処理装置では、発生した気化状物質中の重金属は、空気が導入される酸化室にて当該空気と接触して酸化され、酸化亜鉛等の酸化物となる。そして、酸化物となった重金属を含む気化状物質はサイクロン装置等の集塵機に導入され、続いて、バグフィルタ装置等の回収装置により回収される。
【０００６】
従って、上記特許文献１及び特許文献２に記載のダスト処理装置では、加熱されたダストから発生した気化状物質中の重金属は、酸化室にて酸化された後、そのままサイクロン装置等の集塵装置に導入され、続いてバグフィルタ装置等の回収装置によりろ過されて回収される構成とされている。よって、炭素電極やマイクロ波照射手段によりダストを加熱して、ダスト中に含まれる亜鉛等の重金属を気化させ、当該重金属を含む気化状物質を発生させることができ、重金属を分離回収してダストの再利用を図ることが可能とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５７−５８６１号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載のダスト処理装置では、発生した気化状物質は、ダストが存在する伝熱蒸留室や充填層内からそのままの状態で排出される構成であるため、この排出される気化状物質には、重金属のみならずダストも少なからず含まれることとなる。従って、当該気化状物質中の重金属を最終的にバクフィルタ装置等にて回収する前に、サイクロン装置等の集塵機にて気化状物質中のダストを除去することが必要となる。サイクロン装置等の集塵機は構造上、比較的大型化しやすく大きな設置スペースが必要となり、また、当該集塵機を採用することで構成が複雑化する。従って、構成の大型化・複雑化を防止する観点から改善の余地がある。
【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サイクロン装置等の集塵機を省略して装置構成の簡素化を実現しながら、重金属を含む気化状物質を効率よく発生可能なダスト処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るダスト処理装置は、内部に処理対象ダストの充填層を形成可能な筒状の内側ケーシングと、前記内側ケーシングの側部に空間を形成する形態で、前記内側ケーシングを囲繞する外側ケーシングと、前記外側ケーシングの側部に、前記空間を通過して前記内側ケーシングの側部に対してマイクロ波を照射可能なマイクロ波照射手段とを備え、
前記内側ケーシングの側部のうち前記マイクロ波の照射される部位が前記マイクロ波を透過可能なマイクロ波透過性材料で形成され、
前記マイクロ波照射手段が、前記マイクロ波を前記空間及び前記マイクロ波透過性材料を介して前記充填層に存在する前記処理対象ダストに照射し、当該処理対象ダストを加熱して気化状物質を発生させるダスト処理装置であって、その特徴構成は、
前記気化状物質が透過可能で前記処理対象ダストが透過不能な多孔性セラミックフィルタで、前記マイクロ波透過性材料が構成され、
前記空間内の気体を外部空間側から吸引する吸引手段を備え、前記吸引手段が、前記内側ケーシング内で発生した前記気化状物質を、前記多孔性セラミックフィルタにてろ過しながら、前記内側ケーシング内から前記空間を介して前記外部空間に吸引する点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、内側ケーシングの内部の充填層に充填された処理対象ダストにマイクロ波を照射し加熱して、有価物である重金属を含む気化状物質を発生させるダスト処理装置において、発生した気化状物質に少なからず含まれる処理対象ダストを多孔性セラミックフィルタでろ過した上で、外部空間に排出（吸引）することができるので、当該気化状物質中の重金属を最終的にバグフィルタ装置等で回収する前に、サイクロン装置等の集塵機を設けて処理対象ダストを集塵する必要が無くなる。加えて、内側ケーシングの側部の一部を、多孔性セラミックフィルタとして形成できるので、別途、フィルタを設ける構成と比較してより簡便な構成となる。これらより、サイクロン装置等の集塵機を省略して構成の簡素化を実現することができる。
また、照射されたマイクロ波は、内側ケーシングの側部と外側ケーシングとで囲繞される空間及びマイクロ波透過性材料を介して、内側ケーシング内の処理対象ダストを加熱する。この際には、重金属を含む気体状物質が発生するが、この気化状物質は、主として、内側ケーシング内のマイクロ波透過性材料の内面近傍に発生することとなる。一方で、マイクロ波透過性材料が、気化状物質を透過可能で処理対象ダストを透過不能な多孔性セラミックフィルタで構成されている。従って、この多孔性セラミックフィルタの外面側に隣接する上記空間内の気体を外部空間から吸引手段を用いて吸引して負圧状態とすることにより、内側ケーシング内のマイクロ波透過性材料（多孔性セラミックフィルタ）の内面近傍に発生した気化状物質を多孔性セラミックフィルタに通過させることができる。従って、内側ケーシング内で発生した気化状物質を即座に多孔性セラミックフィルタに通過させ、上記空間を介して外部空間に排出させることができるので、気化状物質の迅速な排出を行うことができる。加えて、内側ケーシング内で発生した気化状物質に含まれるダストを多孔性セラミックフィルタでろ過した上で、重金属を含む気化状物質を上記空間を介して外部空間に排出させ、バグフィルタ装置等の回収装置で回収することが可能となる。なお、多孔性セラミックフィルタは、内側（充填層側）と外側（空間側）とを貫通する複数の微細な貫通孔を備えており、上述の通り、重金属を含む気化状物質を透過可能で、ダスト自体は透過不能に構成されている。
よって、サイクロン装置等の集塵機を省略して装置構成の簡素化を実現しながら、重金属を含む気化状物質を効率よく発生可能なダスト処理装置を得ることができた。
【００１２】
ここで、例えば、運転を制御する制御手段が、マイクロ波照射手段及び吸引手段を同時に作動させ、充填層に存在する処理対象ダストにマイクロ波を照射させながら、充填層内に気化状物質を発生させるとともに、この充填層内に発生した気化状物質の多孔性セラミックフィルタによるろ過を同時に実行させると、制御手段の制御により、内側ケーシング内の処理対象ダストから気化状物質を発生させると同時に、当該気化状物質中に含まれる処理対象ダストをろ過して、処理対象ダストが存在しない状態で、重金属を含む気化状物質を上記空間を介して外部空間に迅速かつ確実に排出（吸引）させることができる。
【００１３】
本発明に係るダスト処理装置の更なる特徴構成は、前記空間内の一部が、前記内側ケーシングから前記多孔性セラミックフィルタを介して前記空間内に吸引された前記気化状物質を、空気導入部から導入される空気に接触させて酸化する酸化室に形成されている点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、内側ケーシングの側部と外側ケーシングとで囲繞される空間内の一部を、充填層内で発生した気化状物質の酸化室とすることができるので、多孔性セラミックフィルタを通過してろ過され当該空間内の酸化室に吸引された重金属を含む気化状物質に、空気を接触させて酸化することができる。これにより、マイクロ波が通過する空間の一部を、気化状物質を酸化する酸化室に兼用することができ、装置の簡素化を図ることができる。また、酸化室にて酸化して、重金属が酸化亜鉛等の酸化物の状態で含まれる気化状物質を直接、バグフィルタ装置に導入することができる。
【００１５】
本発明に係るダスト処理装置の更なる特徴構成は、前記空間内には、前記外側ケーシング内の上面部から垂下するマイクロ波透過性材料で形成された筒状隔壁を備え、
前記空間内は、前記筒状隔壁により少なくとも前記筒状隔壁よりも内側の内側空間と外側の外側空間との２つに、両空間の下部が連通した状態で区画され、前記内側空間は、前記内側ケーシング内の前記充填層から前記多孔性セラミックフィルタを介して前記空間内に吸引された前記気化状物質の導入室とされ、前記外側空間は、前記導入室から導入された前記気化状物質を、空気導入部から導入される空気に接触させて酸化する酸化室とされている点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、内側ケーシングの側部と外側ケーシングとで囲繞される空間内は、外側ケーシング内の上面部から垂下するマイクロ波透過性材料で形成された筒状隔壁により、少なくとも筒状隔壁よりも内側の内側空間と外側の外側空間との２つに、両空間の下部が連通した状態で区画される。これにより、内側ケーシング内で発生した気化状物質は、当該空間内が吸引手段により吸引され負圧状態とされることにより、多孔性セラミックフィルタを介して当該空間内の内側空間（導入室）に導入され、内側空間（導入室）の下部から外側空間（酸化室）に導入されて、その後、外部空間に排出されるように通流する。一方で、内側空間（導入室）は、多孔性セラミックフィルタの外面側近傍に形成されているため、マイクロ波により加熱された気化状物質が導入されて還元雰囲気とすることができ、また、外側空間（酸化室）は、空気導入部から空気を導入することで酸化雰囲気とすることができる。
従って、気化状物質が上記空間内を内側空間（導入室）から外側空間（酸化室）へと通流する際において、多孔性セラミックフィルタの外面側近傍である内側空間（導入室）では酸化されることがなく、筒状隔壁により多孔性セラミックフィルタと隔離された外側空間（酸化室）で酸化されることとなる。これにより、多孔性セラミックフィルタ近傍で酸化亜鉛等の酸化物が発生してフィルタの目詰まりが生じることを良好に防止することができる。また、マイクロ波が通過する空間の一部を、気化状物質を酸化する酸化室に兼用することができ、装置の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るダスト処理装置の概略縦断面視図
【図２】第２実施形態に係るダスト処理装置の概略縦断面視図
【図３】第３実施形態に係るダスト処理装置の概略縦断面視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のダスト処理装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示すように、ダスト処理装置１は、内部に処理対象ダストＤ（以下、ダストＤという。）の充填層２を形成可能な筒状の内側ケーシング３と、内側ケーシング３の側部３ａに空間４を形成する形態で、内側ケーシング３を囲繞する外側ケーシング５と、外側ケーシング５の側部５ａに、空間４を通過して内側ケーシング３の側部３ａに対してマイクロ波を照射可能なマイクロ波照射手段６と、運転を制御する制御手段７とを備えている。
また、ダスト処理装置１は、製鉄所、製鋼所、ごみ処理場等の電気炉や焼却炉等のダスト発生源ＸからのダストＤを、一定量ずつ内側ケーシング３内に供給する定量供給機構８と、内側ケーシング３内に供給されたダストＤを、一定量ずつ排出させる定量排出機構９と、定量排出機構９から排出されたダストＤを装置外に搬送するコンベア等の搬送手段１０を備えている。
従って、ダスト処理装置１は、内側ケーシング３の充填層２内に充填されたダストＤにマイクロ波を照射して加熱し、当該ダストＤに含まれる重金属を気化させて、当該重金属を含む還元蒸留ガス（気化状物質の一例）を発生させることで、ダストＤの処理を行うものである。なお、当該ダストＤは、粉体そのものであってもよいし、ダストＤをコークス等のカーボンを練り混ぜて造粒機によって造粒したものであってもよい。このダストＤが粉体で存在する場合の平均粒子径は、６〜６０μｍ程度である。
そして、ダスト処理装置１にて、ダストＤを加熱処理することで発生した重金属を含む還元蒸留ガスは、吸引ポンプ１１（吸引手段の一例）によりバグフィルタ装置１２（回収装置の一例）を介して外部空間に吸引され、当該バグフィルタ装置１２に回収される。
【００１９】
以下、ダスト処理装置１の各部の構成について説明する。
内側ケーシング３は、円筒状、多角筒状等の筒状に形成されており、その上部に供給口３ｂが設けられ、下部に排出口３ｃが設けられている。供給口３ｂの上部には定量供給機構８が接続され、排出口３ｃの下部には定量排出機構９が設けられており、内側ケーシング３の内部の充填層２に供給されて充填層２から排出されるダストＤの量が、所定量となるように調整可能に構成されている。
【００２０】
外側ケーシング５は、円筒状、多角筒状等の筒状に形成されており、内側ケーシング３の側部３ａに空間４を形成する形態で、内側ケーシング３を囲繞するように配設されている。また、外側ケーシング５の側部５ａには、後述するマイクロ波照射手段６が配設されている。さらに、外側ケーシング５の上部（図１では、後述する酸化室４Ｂの上部）には、空間４内のガスを排出することができるガス排出口５ｂが配設されている。
【００２１】
マイクロ波照射手段６は、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器６ａを備えて構成される。このマイクロ波発振器６ａは外側ケーシング５の側部５ａに複数個配設され、入射導波管６ｂを介して内側ケーシング３の側部３ａに向けて（図１上、左から右、或いは右から左方向に）マイクロ波を照射可能に配置されている。マイクロ波発振器６ａとしては、例えば、マイクロ波を照射可能なマグネトロン等を用いることができる。ここで、マイクロ波とは、周波数が３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚ程度であり、波長が１００μｍ〜１ｍ程度の電磁波であり、例えば、９５０ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ程度の周波数が含まれる。
【００２２】
制御手段７は、公知の演算処理手段であり、吸引ポンプ１１、マイクロ波発振器６ａ等の作動状態を制御可能に構成されている。
【００２３】
定量供給機構８は、内側ケーシング３内の充填層２にダストＤを一定量ずつ供給できる公知の機構を採用することができる。例えば、定量供給機構８として、錐体（円錐体や多角錐体）の内部にダストＤを貯留可能な供給ホッパ８ａを設け、この供給ホッパ８ａの下部にロータリーバルブ（図示せず）を設ける構成とすることができる。この場合、供給ホッパ８ａの下部が内側ケーシング３の上部の供給口３ｂに接続され、ロータリーバルブにより供給ホッパ８ａ内から充填層２に供給されるダストＤの量を一定に調節することができる。
【００２４】
定量排出機構９は、内側ケーシング３内に供給されたダストＤを、一定量ずつ排出できる公知の機構を採用することができる。例えば、定量排出供給９として、内側ケーシング３の下部の排出口３ｃにロータリーバルブ（図示せず）を設ける構成とすることができる。この場合、内側ケーシング３の下部が、ロータリーバルブを介して搬送手段１０に接続され、ロータリーバルブにより内側ケーシング３の充填層２から排出されるダストＤの量を一定に調節することができる。
従って、定量供給機構８及び定量排出機構９の作動を調整することにより、ダストＤが充填層２内に滞留する時間を適切に調整することが可能となる。
【００２５】
吸引手段としては、公知の吸引ポンプ１１やファン等を用いることができる。吸引ポンプ１１は、図１に示すように、外側ケーシング５の上部に配設されたガス排出口５ｂに、後述するバグフィルタ装置１２を介して接続される。従って、吸引ポンプ１１は、外側ケーシング５内に形成された空間４内の気体を吸引して、当該空間４内を負圧状態とすることが可能に構成されている。
【００２６】
回収装置としては、公知のバグフィルタ装置１２を用いることができる。バグフィルタ装置１２は、ガス排出口５ｂと吸引ポンプ１１との間に配設されて、吸引ポンプ１１による吸引により、外側ケーシング５内に形成された空間４内から重金属を含んだガス（後述する排出ガスなど）が導入される。当該ガスをバグフィルタでろ過して、亜鉛等の重金属を回収（捕集）するように構成されている。
【００２７】
次に、本願のダスト処理装置１の特徴構成について説明する。
〔内側ケーシング３の側部３ａのマイクロ波透過性材料２０〕
上述のとおり、筒状の内側ケーシング３の内部には充填層２が形成されているが、この内側ケーシング３の側部３ａのうち上記マイクロ波発振器６ａによりマイクロ波の照射される部位が、マイクロ波を透過可能なセラミック等からなるマイクロ波透過性材料２０で形成されている。従って、マイクロ波発振器６ａから照射されたマイクロ波は、内側ケーシング３の側部３ａのうちマイクロ波透過性材料２０で形成された部位を透過して充填層２内のダストＤに照射され、このダストＤを良好に加熱することができる。この加熱温度は、例えば、１０００℃〜１４００℃程度である。
【００２８】
〔内側ケーシング３の側部３ａの多孔性セラミックフィルタ２１〕
さらに、内側ケーシング３の側部３ａにおけるマイクロ波透過性材料２０は、多孔性セラミックフィルタ２１で構成されている。この多孔性セラミックフィルタ２１は、マイクロ波を透過できることに加えて、内側（充填層２側）と外側（空間４側）とを貫通する複数の微細な貫通孔を備えており、重金属を含む還元蒸留ガスを透過可能で、ダストＤ自体は透過不能に構成されている。ここで、ダストＤ自体を透過不能とは、多孔性セラミックフィルタ２１の貫通孔の平均細孔径が、ダストＤが粉体で存在する場合の平均細孔径よりも小さいことを意味する。このような多孔性セラミックフィルタ２１としては、例えば、シリカ、アルミナ等から構成され、平均細孔径が１〜５μｍ程度の微細な貫通孔を備えた多孔性セラミックフィルタを採用することができる。従って、この多孔性セラミックフィルタ２１を通過させることにより、充填層２内で発生した気化状物質中に含まれるダストＤをろ過してから、当該気化状物質を空間４内に導入することが可能となる。
【００２９】
〔筒状隔壁３０〕
外側ケーシング５内に形成された空間４内には、外側ケーシング５内の上面部から垂下するマイクロ波透過性材料（例えば、アルミナ）で形成された筒状隔壁３０が配設されている。筒状隔壁３０は、円筒状、多角筒状等の筒状に形成されており、空間４内は、筒状隔壁３０により筒状隔壁３０よりも内側の内側空間と外側の外側空間との２つに区画される。筒状隔壁３０の下部は外側ケーシング５の底面に対して所定距離だけ離間した位置にまで配設されており、内側空間と外側空間との下部が連通されている。
この内側空間は、内側ケーシング３内の充填層２から多孔性セラミックフィルタ２１を介して空間４内に吸引された還元蒸留ガスの導入室４Ａとされ、外側空間は、導入室４Ａから導入された還元蒸留ガスを、減圧弁３１（空気導入部の一例）から導入される空気に接触させて酸化する酸化室４Ｂとされている。
なお、減圧弁３１は、外側ケーシング５の側部３ａの下部において、空間４内の筒状壁部３０の下部と略同じ高さに配設され、筒状壁部３０により区画された酸化室４Ｂの下部近傍に空気を導入可能に構成されている。そして、減圧弁３１は、吸引ポンプ１１により空間４内が負圧状態とされると、酸化室４Ｂ内に空気を導入可能に構成されている。
従って、内側ケーシング３内で発生した還元蒸留ガスは、当該空間４内が吸引ポンプ１１により吸引され負圧状態とされることにより、多孔性セラミックフィルタ２１を介して当該空間４内の導入室４Ａに導入され、導入室４Ａの下部から酸化室４Ｂに導入されて、その後、外部空間に排出されるように通流することとなる。
【００３０】
次に、本願のダスト処理装置１によりダストＤを処理する動作について説明する。
ダスト発生源ＸからのダストＤを供給ホッパ８ａ内に供給し、制御手段７がロータリーバルブを作動させて、内側ケーシング３の充填層２内に所定量ずつダストＤを供給する。充填層２内に所定高さ（例えば、多孔性セラミックフィルタ２１の上端程度）までダストＤが供給されると、制御手段７は、マイクロ波発振器６ａに内側ケーシング３の側部３ａに向けてマイクロ波を照射させる。このマイクロ波は、筒状壁部３０及び多孔性セラミックフィルタ２１を透過して、充填層２内のダストＤを加熱する。これにより、ダストＤが１０００℃〜１４００℃程度に加熱されて、充填層２内で還元蒸留ガスが発生する。この還元蒸留ガス中には、一酸化炭素や二酸化炭素のほか、ダストＤに含まれていた亜鉛等の重金属が気化した物質も含まれる。
【００３１】
制御手段７は、マイクロ波発振器６ａによりマイクロ波を照射させると同時に（或いは、その後所定時間経過してから）、吸引ポンプ１１を所定の出力で作動させ、空間４内を吸引させて負圧状態とする。この場合、内側ケーシング３内の圧力が大気圧程度であれば、空間４内を大気圧よりも低圧の負圧状態とする。これにより、負圧状態となった空間４の導入室４Ａ内に内側ケーシング３の充填層２で発生した還元蒸留ガスが導入される。この際には、多孔性セラミックフィルタ２１を通過してダストＤがろ過された状態で導入室４Ａ内に導入されるので、導入室４Ａ内の還元蒸留ガス中にはダストＤは存在しない状態である。なお、導入室４Ａ内は当該還元蒸留ガスの存在により還元雰囲気に維持される。
【００３２】
続いて、導入室４Ａの還元蒸留ガスは、吸引ポンプ１１による吸引により導入室４Ａの下部から酸化室４Ｂに導入される。一方で、酸化室４Ｂ（空間４）内が負圧状態となることで、酸化室４Ｂの下部に配設された減圧弁３１を介して外部から空気が導入される。従って、酸化室４Ｂ内に導入された還元蒸留ガスは、減圧弁３１からの空気により酸化されて排出ガス（気化状物質の一例）となる。この排出ガスには、上記亜鉛等の重金属が気化した物質が酸化されて酸化亜鉛等の酸化物となった重金属が含まれる。なお、減圧弁３１から導入される空気により酸化室４Ｂ内は酸化雰囲気に維持される。
【００３３】
そして、排出ガスは、酸化室４Ｂの上部に配設されているガス排出口５ｂを介してバグフィルタ装置１２に導入されて、当該排ガス中に含まれる酸化亜鉛等の酸化物となった重金属がバグフィルタにより捕集される。従って、当該重金属をバグフィルタ装置１２のバグフィルタにて良好に回収することができる。
よって、ダストＤに含まれる重金属を気化させてダストＤの無害化処理を行うことができるとともに、発生した重金属を含む気化状物質を良好に回収することができる。
【００３４】
〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、空間４内に筒状壁部３０を配設して当該空間４内を導入室４Ａと酸化室４Ｂとして構成したが、内側ケーシング３の充填層２内で発生した還元蒸留ガスを、内側ケーシング３の側部３ａの一部を構成する多孔性セラミックフィルタ２１によりろ過して、バグフィルタ装置１２等の回収装置に導入することができる構成であれば、特にこの構成に限定されるものではない。
例えば、上記第１実施形態におけるダスト処理装置１において、空間４内の筒状壁部３０（特に空間４内の酸化室４Ａ）、及び減圧弁３１を省略して、本願に係る第２実施形態とすることができる。基本的な構成は第１実施形態と同様であるので、適宜省略して、以下に当該第２実施形態について説明する。
【００３５】
第２実施形態に係るダスト処理装置は、図２に示すように、内側ケーシング３の側部３ａと外側ケーシング５とで囲繞される空間４が形成されており、当該空間４内は特に区画されること無く一つの筒状空間として構成されている。
また、外側ケーシング５のガス排出口５ｂとバグフィルタ装置１２との間には、還元蒸留ガスを酸化する酸化室Ｓが配設されている。
なお、内側ケーシング３の側部３ａのうちマイクロ波が照射される部位が、マイクロ波透過性材料２０及び多孔性セラミックフィルタ２１で構成されている点、吸引ポンプ１１により上記空間４が負圧状態とされる点等は第１実施形態と同様である。
【００３６】
当該構成のダスト処理装置によりダストＤを処理する動作について、適宜省略して説明する。
制御手段７は、マイクロ波発振器６ａに内側ケーシング３の側部３ａに向けてマイクロ波を照射させる。このマイクロ波は、多孔性セラミックフィルタ２１を透過して、充填層２内のダストＤを加熱する。これにより還元蒸留ガスが発生する。
制御手段７は、マイクロ波発振器６ａによりマイクロ波を照射させると同時に（或いは、その後所定時間経過してから）、吸引ポンプ１１を所定の出力で作動させ、空間４内を吸引させて負圧状態とする。これにより、負圧状態となった空間４内に内側ケーシング３の充填層２で発生した還元蒸留ガスが導入される。この際には、多孔性セラミックフィルタ２１を通過してダストＤがろ過された状態で空間４内に導入されるので、空間４内の還元蒸留ガス中にはダストＤは存在しない状態である。なお、空間４内は当該還元蒸留ガスの存在により還元雰囲気に維持される。
【００３７】
続いて、空間４内の還元蒸留ガスは、吸引ポンプ１１による吸引によりガス排出口５ｂを介して酸化室Ｓに導入される。この酸化室Ｓには、適宜手段により外部から空気が導入される。従って、酸化室Ｓ内に導入された還元蒸留ガスは、空気と接触して酸化される。この酸化されたガス（気化状物質の一例）には、上記亜鉛等の重金属が気化した物質が酸化されて酸化亜鉛等の酸化物となった重金属が含まれる。そして、当該ガスは、バグフィルタ装置１２に導入されて、当該ガス中に含まれる酸化亜鉛等の酸化物となった重金属がバグフィルタにより捕集される。従って、当該重金属をバグフィルタ装置１２のバグフィルタにて良好に回収することができる。
よって、ダストＤに含まれる重金属を気化させてダストＤの無害化処理を行うことができるとともに、発生した重金属を含む気化状物質を良好に回収することができる。
【００３８】
〔第３実施形態〕
上記第２実施形態と同様に、本願に係るダスト処理装置は上記第１実施形態の構成に限定されるものではない。
例えば、上記第１実施形態におけるダスト処理装置において、筒状隔壁３０を省略し、空間４内の酸化室４Ｂ及び減圧弁３１に相当する構成の配置を変更して、本願に係る第３実施形態とすることができる。基本的な構成は第１実施形態と同様であるので、適宜省略して、以下に当該第３実施形態について説明する。
【００３９】
第３実施形態に係るダスト処理装置は、図３に示すように、内側ケーシング３の側部３ａと外側ケーシング５とで囲繞される空間４が形成されており、当該空間４内は、当該空間４内を横断する方向（図３の左右方向）に区画する区画部材５０が配設されている。区画部材５０は、多孔性セラミックフィルタ２１の上端と外側ケーシング５の側部とを横断するように配設されている。空間４内において区画部材５０よりも下部が多孔性セラミックフィルタ２１を介して導入される還元蒸留ガスの導入室４Ｃとされ、区画部材５０よりも上部が減圧弁５１から導入された空気と接触して還元蒸留ガスを酸化する酸化室４Ｄとされる。なお、区画部材５０は、導入室４Ｃから吸引された還元蒸留ガスを通過させることが可能な、比較的大きな複数の貫通穴を備えたパンチングメタル等の部材で構成される。
なお、内側ケーシング３の側部３ａのうちマイクロ波が照射される部位が、マイクロ波透過性材料２０及び多孔性セラミックフィルタ２１で構成されている点、吸引ポンプ１１により上記空間４が負圧状態とされる点等は第１実施形態と同様である。
【００４０】
当該構成のダスト処理装置によりダストＤを処理する動作について、適宜省略して説明する。
制御手段７は、マイクロ波発振器６ａに内側ケーシング３の側部３ａに向けてマイクロ波を照射させる。このマイクロ波は、多孔性セラミックフィルタ２１を透過して、充填層２内のダストＤを加熱する。これにより還元蒸留ガスが発生する。
制御手段７は、マイクロ波発振器６ａによりマイクロ波を照射させると同時に（或いは、その後所定時間経過してから）、吸引ポンプ１１を所定の出力で作動させ、空間４内を吸引させて負圧状態とする。これにより、負圧状態となった空間４の導入室４Ｃ内に内側ケーシング３の充填層２で発生した還元蒸留ガスが導入される。この際には、多孔性セラミックフィルタ２１を通過してダストＤがろ過された状態で導入室４Ｃ内に導入されるので、導入室４Ｃ内の還元蒸留ガス中にはダストＤは存在しない状態である。なお、導入室４Ｃ内は当該還元蒸留ガスの存在により還元雰囲気に維持される。
【００４１】
続いて、空間４内の還元蒸留ガスは、吸引ポンプ１１による吸引により区画部材５０を介して酸化室４Ｄに導入される。この酸化室４Ｄ内に導入された還元蒸留ガスは、減圧弁５１を介して外部から空気が導入される。従って、酸化室４Ｄ内に導入された還元蒸留ガスは、空気と接触して酸化される。この酸化されたガス（気化状物質の一例）には、上記亜鉛等の重金属が気化した物質が酸化されて酸化亜鉛等の酸化物となった重金属が含まれる。そして、当該ガスは、ガス排出口５ｂを介してバグフィルタ装置１２に導入されて、当該ガス中に含まれる酸化亜鉛等の酸化物となった重金属がバグフィルタにより捕集される。従って、当該重金属をバグフィルタ装置１２のバグフィルタにて良好に回収することができる。
よって、ダストＤに含まれる重金属を気化させてダストＤの無害化処理を行うことができるとともに、発生した重金属を含む気化状物質を良好に回収することができる。
【００４２】
（別実施形態）
（１）上記実施形態では、制御手段７を用いてマイクロ波照射手段６や吸引手段等の制御を集中して自動的に行ったが、それぞれの手段や装置等に設けられたスイッチ等により個別に制御する構成とすることもできる。
【００４３】
（２）上記の第１又は第３実施形態では、空間４内の一部に酸化室を設ける構成に関して、酸化室４Ｂ、酸化室４Ｄを設ける構成を示したが、空間４内に酸化室を設ける構成としては、その他種々変更することができる。
【００４４】
（３）上記実施形態では、バグフィルタ装置１２等の回収装置に関しては、ダスト処理装置に含まれないものとして説明したが、本願に係るダスト処理装置は、当該回収装置に好適に用いられるものである。従って、本願に係るダスト処理装置をバグフィルタ装置１２等の回収装置に適用することで、ダストＤの重金属を処理できることに加えて、加熱により発生した気化状物質中の重金属を良好に回収する構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上説明したように、サイクロン装置等の集塵機を省略して装置構成の簡素化を実現しながら、重金属を含む気化状物質を効率よく発生可能なダスト処理装置を提供できた。
【符号の説明】
【００４６】
１ ダスト処理装置
２ 充填層（内部）
３ 内側ケーシング
３ａ 側部
４ 空間
４Ａ 導入室（内側空間）
４Ｂ 酸化室（外側空間）
４Ｃ 導入室
４Ｄ 酸化室
５ 外側ケーシング
５ａ 側部
６ マイクロ波照射手段
６ａ マイクロ波発振器（マイクロ波照射手段）
７ 制御手段
１１ 吸引ポンプ（吸引手段）
２０ マイクロ波透過性材料
２１ 多孔性セラミックフィルタ（マイクロ波透過性材料）
３０ 筒状隔壁（マイクロ波透過性材料）
３１ 減圧弁（空気導入部）
５１ 減圧弁（空気導入部）
Ｄ 処理対象ダスト
Ｓ 酸化室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に処理対象ダストの充填層を形成可能な筒状の内側ケーシングと、前記内側ケーシングの側部に空間を形成する形態で、前記内側ケーシングを囲繞する外側ケーシングと、前記外側ケーシングの側部に、前記空間を通過して前記内側ケーシングの側部に対してマイクロ波を照射可能なマイクロ波照射手段とを備え、
前記内側ケーシングの側部のうち前記マイクロ波の照射される部位が前記マイクロ波を透過可能なマイクロ波透過性材料で形成され、
前記マイクロ波照射手段が、前記マイクロ波を前記空間及び前記マイクロ波透過性材料を介して前記充填層に存在する前記処理対象ダストに照射し、当該処理対象ダストを加熱して気化状物質を発生させるダスト処理装置であって、
前記気化状物質が透過可能で前記処理対象ダストが透過不能な多孔性セラミックフィルタで、前記マイクロ波透過性材料が構成され、
前記空間内の気体を外部空間側から吸引する吸引手段を備え、前記吸引手段が、前記内側ケーシング内で発生した前記気化状物質を、前記多孔性セラミックフィルタにてろ過しながら、前記内側ケーシング内から前記空間を介して前記外部空間に吸引するダスト処理装置。
【請求項２】
前記空間内の一部が、前記内側ケーシングから前記多孔性セラミックフィルタを介して前記空間内に吸引された前記気化状物質を、空気導入部から導入される空気に接触させて酸化する酸化室に形成されている請求項１に記載のダスト処理装置。
【請求項３】
前記空間内には、前記外側ケーシング内の上面部から垂下するマイクロ波透過性材料で形成された筒状隔壁を備え、
前記空間内は、前記筒状隔壁により少なくとも前記筒状隔壁よりも内側の内側空間と外側の外側空間との２つに、両空間の下部が連通した状態で区画され、前記内側空間は、前記内側ケーシング内の前記充填層から前記多孔性セラミックフィルタを介して前記空間内に吸引された前記気化状物質の導入室とされ、前記外側空間は、前記導入室から導入された前記気化状物質を、空気導入部から導入される空気に接触させて酸化する酸化室とされている請求項１に記載のダスト処理装置。
【請求項１】
内部に処理対象ダストの充填層を形成可能な筒状の内側ケーシングと、前記内側ケーシングの側部に空間を形成する形態で、前記内側ケーシングを囲繞する外側ケーシングと、前記外側ケーシングの側部に、前記空間を通過して前記内側ケーシングの側部に対してマイクロ波を照射可能なマイクロ波照射手段とを備え、
前記内側ケーシングの側部のうち前記マイクロ波の照射される部位が前記マイクロ波を透過可能なマイクロ波透過性材料で形成され、
前記マイクロ波照射手段が、前記マイクロ波を前記空間及び前記マイクロ波透過性材料を介して前記充填層に存在する前記処理対象ダストに照射し、当該処理対象ダストを加熱して気化状物質を発生させるダスト処理装置であって、
前記気化状物質が透過可能で前記処理対象ダストが透過不能な多孔性セラミックフィルタで、前記マイクロ波透過性材料が構成され、
前記空間内の気体を外部空間側から吸引する吸引手段を備え、前記吸引手段が、前記内側ケーシング内で発生した前記気化状物質を、前記多孔性セラミックフィルタにてろ過しながら、前記内側ケーシング内から前記空間を介して前記外部空間に吸引するダスト処理装置。
【請求項２】
前記空間内の一部が、前記内側ケーシングから前記多孔性セラミックフィルタを介して前記空間内に吸引された前記気化状物質を、空気導入部から導入される空気に接触させて酸化する酸化室に形成されている請求項１に記載のダスト処理装置。
【請求項３】
前記空間内には、前記外側ケーシング内の上面部から垂下するマイクロ波透過性材料で形成された筒状隔壁を備え、
前記空間内は、前記筒状隔壁により少なくとも前記筒状隔壁よりも内側の内側空間と外側の外側空間との２つに、両空間の下部が連通した状態で区画され、前記内側空間は、前記内側ケーシング内の前記充填層から前記多孔性セラミックフィルタを介して前記空間内に吸引された前記気化状物質の導入室とされ、前記外側空間は、前記導入室から導入された前記気化状物質を、空気導入部から導入される空気に接触させて酸化する酸化室とされている請求項１に記載のダスト処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２０６６１８（Ｐ２０１１−２０６６１８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７３８１３（Ｐ２０１０−７３８１３）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００２２９０４７）日本スピンドル製造株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００２２９０４７）日本スピンドル製造株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
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