廃棄物のガス化溶融装置
【課題】有価金属の回収効率を高め、且つ、廃棄物のガス化溶融装置を連続運転している状態で連絡ダクトに堆積したダストを除去する廃棄物のガス化溶融装置を提供する。
【解決手段】 銅滓を実質的に含む廃棄物Ａを投入し、廃棄物Ａの一部を流動媒体の循環流中で熱分解ガス化し高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する内部循環流動層ガス化炉１１と、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を導入して１次燃焼室３５の内部に旋回流３４を形成し、灰分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉２１と、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回溶融炉２１へ導く連絡ダクト３８と、連絡ダクト８３の側壁に穿設された開口部３９に挿入配置され、連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域４０に向けてクリーニングガスを噴射するガス噴射ノズル４２と、を備える。
【解決手段】 銅滓を実質的に含む廃棄物Ａを投入し、廃棄物Ａの一部を流動媒体の循環流中で熱分解ガス化し高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する内部循環流動層ガス化炉１１と、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を導入して１次燃焼室３５の内部に旋回流３４を形成し、灰分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉２１と、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回溶融炉２１へ導く連絡ダクト３８と、連絡ダクト８３の側壁に穿設された開口部３９に挿入配置され、連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域４０に向けてクリーニングガスを噴射するガス噴射ノズル４２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化溶融装置に係り、特に、各種産業から生ずる銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）等の有価金属を含む金属滓と自動車、電機製品等から生ずる有価金属を含むシュレッダーダスト、廃プラスチック等の産業廃棄物を原料としてガス化炉で熱分解ガスを生成し、この熱分解ガスを連絡ダクトを通じて溶融炉へ移送しスラグ化させる廃棄物のガス化溶融装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属滓として銅滓と有価金属及びプラスチックを含有する産業廃棄物を原料として、有害物質の発生を抑制し、かつ金属酸化を防止し、また、高融点で蒸気圧が低いため回収の困難な銅、鉄の有価金属及び低融点で蒸気圧の高い亜鉛、鉛等の有価金属を同時に回収し、さらに、汚泥、廃液等の廃棄物を同時に焼却処理する有価金属を回収するガス化炉と溶融炉とを連絡ダクトにより結合した有価金属の回収装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０２７４８号公報（段落番号００１０、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の如く、従来のガス化炉と溶融炉とを連絡ダクトにより結合した有価金属の回収装置では、熱分解ガス中のダストが連絡ダクトの水平部分に堆積し連絡ダクトを閉塞するという不具合が生じ有価金属の回収効率を低下させていた。また、このダストを定期的に除去するために廃棄物のガス化溶融装置を一時的に停止させ煩雑なメンテナンス作業をする必要もあった。
【０００５】
本発明は、斯かる実情に鑑み、有価金属の回収効率を高め、且つ、廃棄物のガス化溶融装置を連続運転している状態でも連絡ダクトに堆積したダストを除去する廃棄物のガス化溶融装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明による廃棄物のガス化溶融装置は、例えば、図２に示すように、銅滓を実質的に含む廃棄物Ａを投入し、底部から質量速度の大きい流動化空気と質量速度の小さい流動化空気を吹き込み流動媒体の循環流を形成して廃棄物Ａの一部を流動媒体の循環流中で熱分解ガス化し高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出口３２から排出する内部循環流動層ガス化炉１１と、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口３３より導入して１次燃焼室３５の内部に旋回流３４を形成し、灰分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉２１と、排出口３２と旋回導入口３３とを接続し、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回溶融炉２１へ導く連絡ダクト３８と、連絡ダクト３８の側壁に穿設された開口部３９に挿入配置され、連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域４０に向けてクリーニングガスを噴射するガス噴射ノズル４２と、を備える。
【０００７】
ここで、請求項１に記載のクリーニングガスは、例えば、圧縮空気を用いることができる。
【０００８】
このように構成すると、連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域４０に向けてクリーニングガスを噴射するガス噴射ノズル４２を備えるため、略水平領域４０に堆積するダストを吹き払い連絡ダクト３８の閉塞を防止することができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２にかかる発明による請求項１に記載の廃棄物のガス化溶融装置は、例えば、図１及び図２に示すように、クリーニングガスを圧縮貯蔵するガスタンク２９とガス噴射ノズル４２との間に挿入配置され、間欠的にクリーニングガスをガス噴射ノズル４２へ供給するガス供給バルブ３０をさらに備える。
【００１０】
このように構成することで、間欠的にクリーニングガスをガス噴射ノズルへ供給するガス供給バルブ３０を備えるため、略水平領域４０に堆積するダストを吹き払い連絡ダクト３８の閉塞を防止することができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３にかかる発明による請求項１又は請求項２に記載の廃棄物のガス化溶融装置は、例えば、図２に示すように、連絡ダクト３８に排出口３２と旋回導入口３３との高低差を調整する傾斜領域４３を設け、傾斜領域４３にガス噴射ノズル４２を配置し連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域４０に向けてクリーニングガスを噴射するように構成する。
【００１２】
このように構成すると、傾斜領域４３にガス噴射ノズル４２を配置し連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域４０に向けてクリーニングガスを噴射するため、略水平領域４０に堆積するダストを吹き払い連絡ダクト３８の閉塞を防止することができる。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項４にかかる発明による請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の廃棄物のガス化溶融装置は、例えば、図２に示すように、ガス噴射ノズル４２は、旋回導入口３３に向けて少なくとも３箇所に配置する。
【００１４】
このように構成すると、略水平領域４０に堆積するダストを吹き払い連絡ダクト３８の閉塞を防止することができる。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項５にかかる発明による請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の廃棄物のガス化溶融装置は、例えば、図２に示すように、ガス噴射ノズル４２から、クリーニングガスを約２から５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．１から１秒間に亘り噴射するクリーニング処理を、１５から６０分間隔で繰り返すように制御する。
【００１６】
このように構成すると、略水平領域４０に堆積するダストを吹き払い連絡ダクト３８の閉塞を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上、説明したように本発明の請求項１から５に記載の廃棄物のガス化溶融装置によれば、有価金属の回収効率を高め、且つ、連続運転をしている状態で連絡ダクト内のダストの堆積物を除去する廃棄物のガス化溶融装置を提供する、という優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１から図４は発明を実施する形態の一例であって、図中、図と同一または類似の符号を付した部分は同一物または相当物を表わし、重複した説明は省略する。
【００１９】
図１は、本発明による第１の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の模式的な系統図である。ガス化溶融装置は、銅滓Ａ１を貯蔵する第１の貯蔵所１と、金属を含む産業廃棄物Ａ２等を貯蔵する別の第２の貯蔵所２と、この第１と第２の貯蔵所からコンベア３により搬送される銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を受容する供給フィーダー４と、供給フィーダー４の下流に接続され原料Ａとしての銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を側壁から導入する内部循環流動層ガス化炉１１と、この内部循環流動層ガス化炉１１の下流に接続され内部循環流動層ガス化炉１１からガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を含む熱分解ガスＥを通過させる連絡ダクトと、この連絡ダクトを通じて旋回導入口から熱分解ガスＥを導入する旋回溶融炉２１と、を備える。
【００２０】
ガス化溶融装置に用いる内部循環流動層ガス化炉１１は、銅滓Ａ１を実質的に含む廃棄物Ａを側壁から投入し、底部から空気Ｃを送入して平面から見て質量速度の大きい流動化空気を外周部から吹き込み、質量速度の小さい流動化空気を平面から見て中心部から吹き込むことにより、内部循環流動層ガス化炉１１の底部に位置する流動媒体の循環流を形成して廃棄物Ａの一部を流動媒体の循環流中で熱分解ガス化しガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を上部の排出口から排出する。
【００２１】
ガス化溶解装置に用いる旋回溶融炉２１は、内部循環流動層ガス化炉１１から排出されるガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を側壁に設けた旋回導入口から導入すると共に、燃焼ガスを平面から見たときの軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、不燃成分をスラグ化し溶融スラグを生成する。
【００２２】
また、ガス化溶解装置は、旋回溶融炉２１の炉底部の下部に位置し、旋回溶融炉２１から排出される溶融スラグＧを排出するスラグシュートと、スラグシュートから導入された溶融スラグＧから銅Ｉを回収する還元炉３１を備えている。さらに、内部循環流動層ガス化炉１１と旋回溶融炉２１との間に挿入配置した連絡ダクトは、熱分解ガスＥを通過させる経路が形成され、外部からクリーニングガスを供給するガス噴射ノズル（不図示）が設けられ、このガス噴射ノズルにバルブ３０を介して接続するガスタンク２９と、このガスタンク２９にバルブ２８を介して接続する空気ブロアー２７が設けられている。
【００２３】
上述したガスタンク２９は、空気ブロアー２７から吹き込まれる空気を約２から５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で圧縮貯蔵する。好ましくは、約３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で圧縮貯蔵することが望ましい。このガスタンク２９の下流に接続されたバルブは、例えば、複数の電磁バルブ３０を用いることができ、コンピュータにより制御された１回の開放制御により約５０リットルの空気を０．１から１秒間に亘りガス噴射ノズルへ供給することができる。このガス噴射ノズルによるクリーニング処理を、約１５分から３０分間隔で繰り返すようにコンピュータにより制御する。好ましくは、クリーニングガスを２０分間隔で０．５秒間に亘り上述した５０リットルの空気を複数の電磁バルブ３０を経由して通過させるとよい。
【００２４】
空気ブロアー２７は、コンピュータにより制御され、ガスタンク２９から電磁バルブ３０を通じて圧縮空気が噴射ノズルへ供給されている期間、又は圧縮空気が噴射ノズルへ供給されていない期間に、電磁バルブ２８を通じて圧縮空気をガスタンク２９へ供給し、ガスタンク２９内の圧力が所定圧力に達した段階で空気の吹き込みを停止する。この場合、ガスタンク２９から空気が逆流しないようにコンピュータにより電磁バルブ２８は閉制御される。
【００２５】
上記第１の貯蔵所１には、同時に他の品位が低い鉱石、例えば含銅黄鉄鉱、黄銅鉱等の硫化鉱、酸化鉱を貯蔵することができる。銅滓としては真鍮伸銅工場、青銅工場から発生するスラグ、ダスト、削り粉さらには化学工場から発生する水酸化銅、沈殿銅がある。
【００２６】
また、第１の貯蔵所１には、中和処理等により発生した汚泥を同時に貯蔵することができる。
【００２７】
ここで、図１の系統図を参照して、溶融炉付着物の溶解除去装置の動作を説明する。溶融炉付着物の溶解除去装置は、第１の貯蔵所１から銅滓Ａ１等を破砕機（不図示）に掛けて細かく粉砕し、粉砕した産業廃棄物Ａ２等と伴に供給コンベア３により上方へ搬送し、コンベア３の終端から銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を供給フィーダー４に投入する。
【００２８】
次に、供給フィーダー４から一定量の銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を原料Ａとして内部循環流動層ガス化炉１１に投入する。ここで、汚泥Ｂを、銅滓Ａ１等とは別に供給フィーダー（不図示）により内部循環流動層ガス化炉１１に投入することができる。汚泥Ｂには、一般下水で発生する下水汚泥、し尿汚泥、排水処理から発生する中和汚泥などがある。
【００２９】
ここで銅滓Ａ１は、銅品位が２０から８０％含有する滓が好ましい。銅品位２０％以下では変動費コストが多大となり、銅品位が８０％以上では何らかの手段で固型化して銅製錬の転炉工場へ投入した方が有利となるからである。前記理由から銅品位が３０から５０％の範囲がさらに好ましい。また、産業廃棄物Ａ２には、自動車、家庭電化製品等をシュレッダーで処理した有価金属とプラスチックを含むシュレッダーダスト、家庭用と工業用の廃プラスチックが含まれる。
【００３０】
内部循環流動層ガス化炉１１は、内部循環流動層ガス化炉１１の側壁から投入された産業廃棄物Ａ２と銅滓等Ａ１が、内部循環流動層ガス化炉１１内部の流動床に空気Ｃを吹き込み、分岐する質量速度の大きい流動化空気（外周部）と質量速度の小さい流動化空気（中心部）により内部循環流動層ガス化炉１１内で流動媒体の循環流を形成して廃棄物としての産業廃棄物Ａ２と銅滓等Ａ１の一部を流動媒体の循環流の中で熱分解ガス化し、このガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する。
【００３１】
内部循環流動層ガス化炉１１内は、約４５０から６００℃の温度に設定し、空気比を約０．１から０．３の還元性雰囲気を作り出すことにより産業廃棄物Ａ２中の廃プラスチックの燃焼を防止しながら、廃プラスチックを熱分解しガス化する。この場合、内部循環流動層ガス化炉１１内では有価金属である銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）の酸化を防止し、銅滓の主体である酸化第一銅（Ｃｕ２Ｏ）が還元されるという効果も期待できる。
【００３２】
内部循環流動層ガス化炉１１内の温度が約４５０℃以下では、廃プラスッチクがガス化しにくく、約６００℃以上では燃焼する。さらに好ましくは内部循環流動層ガス化炉１１内の温度が約５００から５５０℃が望ましい。廃プラスチックのガス化、有価金属の酸化防止に適するからである。
【００３３】
内部循環流動層ガス化炉１１内で細粒化されない銅滓と蒸気圧が低いＣｕ、Ｆｅ、Ａｌ等の有価金属を含む不燃物Ｄは流動床の脇から内部循環流動層ガス化炉１１外に吐出され回収される。
【００３４】
さらに、内部循環流動層ガス化炉１１内で生成された熱分解ガスＥ、粉砕されたＣｕ２Ｏを含む約１００から２５０マイクロメータの直径の銅滓と廃プラスチックから分離した蒸気圧の高い有価金属を含む不燃物が内部循環流動層ガス化炉１１の上部に設けた排出口から連絡通路を経由して下流の旋回溶融炉２１に移送される。
【００３５】
旋回溶融炉２１は、熱分解ガスＥ等が旋回導入口を経由して内部で旋回するように導入すると同時に、外部から空気を供給し空気比約０．９から１．３に調整して第１燃焼室の雰囲気を酸化性にし熱分解ガスＥを燃焼させる。この燃焼は、約１２００から１５００℃の温度で行う。燃焼温度が約１２００℃以下では溶融スラグの流動性が悪化し、約１５００℃以上では旋回溶融炉２１の内壁耐火物等を損傷する場合があるからである。好ましくは、約１３００から１４００℃の温度範囲が好ましい。
【００３６】
旋回溶融炉２１内の燃焼温度は、廃プラスチック等の産業廃棄物Ａ２、汚泥Ｂの供給量や、空気の投入量で調整することができる。燃焼用空気は、鉛直方向に立設された略円筒状の旋回溶融炉２１を上面から見て中心軸方向に対し接線方向に導入し、旋回溶融炉２１内部に形成される旋回流を加速させることができる。
【００３７】
熱分解ガスＥは、旋回溶融炉２１内部で燃焼して排ガスＦとなり、旋回溶融炉２１の下流に立設した廃液分解塔２６の上部に設けた排ガス排出口から排出する。さらに、不燃物中のＺｎ、Ｐｂは酸化されて飛灰Ｈとなり排ガスＦと共に排ガス排出口から排出される。銅滓等は高温で溶融しスラグ化しながら旋回流の中で接触し大きくなり、重力により下部に落下する。
【００３８】
また、銅滓等は高温で溶融しスラグ化しながら旋回流の遠心力により旋回溶融炉２１の側壁に当たり、一部は側壁に衝突して溶融付着し成長する。その他は底部へ落下する。落下した溶融スラグＧは、旋回溶融炉２１の炉底部に設けたスラグ回収口に集められ、スラグシュートを経由し外部で回収する。回収された溶融スラグＧにはＣｕ２Ｏが多く含まれる。このように、Ｃｕ２Ｏの品位の低い銅滓からＣｕ２Ｏの品位の高い溶融スラグＧをスラグ回収口から回収することができる。
【００３９】
次に、旋回溶融炉２１から排出された排ガスＦは、廃液分解塔２６を上昇し噴霧する廃液Ｌと接触する。さらに排ガスＦは、廃液分解塔２６の下流に設けた急冷塔４１へ移動し噴霧される冷却水に接触して排ガスＦが冷却される。この急冷塔４１により排ガスＦを大気中に放出できるまでの温度に冷却することができる。
【００４０】
この廃液分解塔２６で廃液Ｌを焼却処理する工程を組み合わせることができ、製錬で生ずる廃液には金属イオンや酸が含まれ、一般下水で生ずる廃液には、無機物、有機物等が残存する。これらは焼却処理することが望ましい。廃液Ｌを高温度に曝すことにより有機物等と酸等は分解し、無機物と金属イオン等は酸化物にして、急冷塔４１の下流に設けたバグフィルター５１で回収することができる。
【００４１】
また、旋回溶融炉２１の下方に設けた還元炉としての電気式保持炉３１で生じた冷却した排ガスＦは、二次燃焼炉（不図示）で燃焼して有害物質を分解し、急冷塔４１で冷却水により同様に冷却する。この排ガスＦを急冷するのは、排ガスＦを約２５０から５００℃の温度範囲に曝すと、ダイオキシン等の有害物質が再合成されるため、この温度範囲にある時間を少なくして有害物質の再度の生成を防止するためである。
【００４２】
さらに、旋回溶融炉２１から回収した溶融スラグＧを電気式保持炉３１内に投入し、上部から黒鉛製電極を挿入する。この電極間に電流を流し、溶融スラグＧの抵抗熱で溶融する。
【００４３】
電気式保持炉３１には、還元用のコークスＭを投入することができる。コークスＭの成分である炭素Ｃが直接Ｃｕ２Ｏを還元してＣｕとＣＯを生成する。ここで、還元剤としては、コークスＭ、微粉炭、ＬＰＧ等を挙げることができるが、コークスＭが好ましい。投入用の装置が単純で、操作が容易だからである。
【００４４】
電気式保持炉３１内は、約１２５０から１４００℃の温度範囲が好ましい。これは、Ｃｕ２Ｏの融点が約１２３０℃であり、銅の融点が約１０８０℃で少なくともＣｕ２Ｏの融点以上にする必要があるためである。０．５から１．０時間精錬することにより銅品位が約７０から８０％の黒銅Ｉを得ることができる。
【００４５】
また、廃スラグＪは、金属をほとんど含まない、ケイ砂による均質なガラス質成分で構成されているため、路床等へのセメント材料として利用することができる。
【００４６】
急冷塔４１とバグフィルター５１との間に設けた活性炭吹込装置５２により、急冷した排ガスＦをバグフィルター５１に移送途中に活性炭Ｋを吹き込む。平均粒径が約１０から２０マイクロメータの活性炭Ｋを空気と共に、排ガス経路中に吹き込むことにより有害物質の除去処理を遂行する。
【００４７】
また、急冷塔４１とバグフィルター５１の底部に接続した飛灰処理装置９１は、急冷塔４１とバグフィルター５１からの飛灰を受容する。
【００４８】
旋回溶融炉２１の高温燃焼で、ダイオキシン等の発生は抑制されるが、常に完全に抑制することは困難である。そこで、排ガスＦの排出途中に活性炭Ｋを吹き込むことにより有害物質を除去することができる。本実施の形態では、急冷塔４１から排出された排ガスＦには１ｎｇ／ｍ３以下のダイオキシンが含まれるが、活性炭Ｋを吹き付けることによりダイオキシン濃度を約０．１ｎｇ／ｍ３以下に低減させることができる。
【００４９】
バグフィルター５１の下流に設けた洗浄塔６１は、ブロア移送した排ガスＦを苛性ソーダ（ＮａＯＨ）の水溶液でＳＯｘ、ＨＣｌ等を中和した後に、さらに下流に設けたミストコットレル７１へ排ガスＦをブロア移送し、排ガスＦ中のミスト、ダストを除去してから排突８１を通して外部に放出する。
【００５０】
ミストコットレル７１で回収したダストを含む廃液は再度旋回溶融炉２１等へ投入して使用するか、又は飛灰処理装置９１で受容した飛灰と共に排水処理装置８２に投入し中和処理を施す排水処理後に放流することもできる。ここで、排ガスＦは洗浄塔６１で苛性ソーダ溶液を噴霧して、ＳＯｘ等を中和してからミストコットレル７１で回収し、最終的に排突８１から大気中に放出する。
【００５１】
以上の有価金属回収工程により、有価金属を効率良く回収することができる。
【００５２】
以上の処理工程により、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ａｌなどの有価金属を回収することができる。
【００５３】
図２は、本発明による第１の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。ガス化溶融装置は、鉛直方向に立設する円筒の内部循環流動層ガス化炉１１と、鉛直方向に立設する円筒の旋回溶融炉２１と、内部循環流動層ガス化炉１１の排出口３２と旋回溶融炉２１の旋回導入口３３とを接続し、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を含む熱分解ガスＥを通過させ旋回溶融炉２１へ導く連絡ダクト３８とを備える。
【００５４】
連絡ダクト３８は、排出口３２と旋回導入口３３との高低差を調整する傾斜領域としての傾斜ダクト４３と、傾斜ダクト４３の下流に設けられた略水平領域としての水平ダクト４０に連結されている。図中の排出口３２は、旋回導入口３３に対して高い位置に設定されている。したがって、傾斜ダクト４３は、熱分解ガスＥを上方から流入させ下方へ通過させている。
【００５５】
上記傾斜ダクト４３と水平ダクト４０との連結部分近傍に複数のガス噴射ノズル４２を熱分解ガスＥが通過する方向に対して垂直方向に並設するように挿入配置する。例えば、連絡ダクトとしての傾斜ダクト４３の下部側壁に穿設された３つの開口部３９に各々ガス噴射ノズル４２を挿入配置し、連絡ダクト内壁に延在する略水平領域としての水平ダクト４０に向けてクリーニングガス（圧縮空気）を噴射する。
【００５６】
クリーニングガスは、上述したように、例えば、３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り５０リットルの空気を噴射し、水平ダクト４０の底部や側壁や頂部に堆積又は付着したダストを吹き払い、熱分解ガスＥとともに旋回溶融炉２１へ導かれる。
【００５７】
複数のガス噴射ノズル４２は、例えば、図中右端部のガス噴射ノズルから中間のガス噴射ノズル、左端部のガス噴射ノズルの順番にクリーニングガスを噴射するように複数（３個）の電磁バルブ（不図示）の開閉制御によりダストのクリーニング処理を遂行する。この場合、各ガス噴射ノズル４２は１回のクリーニング処理の期間に３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り空気を噴射し、３個のガス噴射ノズル４２による空気噴射の総量は５０リットルである。
【００５８】
本実施の形態では、１回のクリーニング処理の順番を右端部、中間、左端部としたが、他のクリーニング処理の順番として、左端部、中間、右端部のガス噴射ノズル４２の順に空気を１回噴射してもよく。中間のガス噴射ノズル４２の空気噴射後に、左端部及び右端部のガス噴射ノズル４２から同時に空気を１回噴射してもよい。
【００５９】
要は、水平ダクト４０内に堆積するダストを一定間隔毎にブローするクリーニングガスにより吹き払えればどのような順番で圧縮空気を噴射するように構成することができる。なお、吹き払うダストは、旋回溶融炉２１で生成するスラグに類似する約１５０μｍ以下の粉状物である。
【００６０】
廃棄物のガス化溶融装置は、上記クリーニング処理を２０分の間隔で繰り返し、連絡ダクト内のダストの堆積物を吹き払うことにより、従来の装置で週に１回は連絡ダクトが閉塞していた問題を容易に解消することができる。
【００６１】
旋回溶融炉２１は、旋回導入口３３からクリーニングガスと熱分解ガスＥを１次燃焼室３５へ導入し内部で旋回流３４を形成させながら燃焼させ、２次燃焼室３６を経由し３次燃焼室３７にて排ガスＦを次段の廃液分解塔２６へ上昇させると共に、熱分解ガスＥに含まれる銅滓等は１次燃焼室３５内の高温で溶融しスラグ化しながら旋回流３４の中で接触し大きくなり溶融スラグＧとなり、重力により下部に落下し、２次燃焼室３６を経由し３次燃焼室３７の炉底部に設けたスラグ回収口２３に集められる。集められた溶融スラグＧは、スラグシュートを経由し外部で回収する。
【００６２】
図３は、本発明による第２の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。ガス化溶融装置は、鉛直方向に立設する円筒の内部循環流動層ガス化炉１１と、鉛直方向に立設する円筒の旋回溶融炉２１と、内部循環流動層ガス化炉１１の排出口３２と旋回溶融炉２１の旋回導入口３３とを接続し、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を含む熱分解ガスＥを通過させ旋回溶融炉２１へ導く連絡ダクト３８とを備える。なお、内部循環流動層ガス化炉１１及び旋回溶融炉２１の構造は、上述した実施の形態と同等の部材を用いるため重複する説明を省略する。
【００６３】
連絡ダクト３８は、排出口３２と旋回導入口３３との高低差を調整する傾斜領域としての傾斜ダクト４３が挿入配置されている。図中の排出口３２は、旋回導入口３３に対して低い位置に設定されている。したがって、傾斜ダクト４３は、熱分解ガスＥを下方から流入させ上方へ通過させている。
【００６４】
上記傾斜ダクト４３の連結出口近傍に複数のガス噴射ノズル４２を熱分解ガスＥが通過する方向に対して垂直方向に並設するように挿入配置する。例えば、連絡ダクト３８の下部側壁に穿設された複数の開口部３９に各々ガス噴射ノズル４２を挿入配置し、連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域に向けてクリーニングガス（圧縮空気）を噴射する。
【００６５】
クリーニングガスは、上述した実施の形態と同様に、例えば、３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り５０リットルの空気を噴射し、水平ダクト４０の底部や側壁や頂部に堆積又は付着したダストを吹き払い、熱分解ガスＥとともに旋回溶融炉２１へ導かれる。
【００６６】
複数のガス噴射ノズル４２は、例えば、図中右端部のガス噴射ノズルから中間のガス噴射ノズル、不図示の左端部のガス噴射ノズルの順番にクリーニングガスを噴射するように複数（３個）の電磁バルブ（不図示）の開閉制御によりダストのクリーニング処理を遂行する。この場合、各ガス噴射ノズル４２は１回のクリーニング処理の期間に３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り空気を噴射し、３個のガス噴射ノズル４２による空気噴射の総量は５０リットルである。
【００６７】
本実施の形態でも、１回のクリーニング処理の順番を右端部、中間、左端部としてもよく。左端部、中間、右端部のガス噴射ノズル４２の順に空気を１回噴射してもよい。さらに、中間のガス噴射ノズル４２の空気噴射後に、左端部及び右端部のガス噴射ノズル４２から同時に空気を１回噴射してもよい。
【００６８】
要は、水平ダクト４０内に堆積するダストを一定間隔毎にビンブローするクリーニングガスにより吹き払えればどのような順番で圧縮空気を噴射するように構成することができる。なお、吹き払うダストは、旋回溶融炉２１で生成するスラグに類似する約１５０μｍ以下の粉状物である。
【００６９】
廃棄物のガス化溶融装置は、上記クリーニング処理を２０分の間隔で繰り返し、連絡ダクト内のダストの堆積物を吹き払うことにより、従来の装置で週に１回は連絡ダクトが閉塞していた問題を容易に解消することができる。
【００７０】
図４は、本発明による第３の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。ガス化溶融装置は、鉛直方向に立設する円筒の内部循環流動層ガス化炉１１と、鉛直方向に立設する円筒の旋回溶融炉２１と、内部循環流動層ガス化炉１１の排出口３２と旋回溶融炉２１の旋回導入口３３とを接続し、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を含む熱分解ガスＥを通過させ旋回溶融炉２１へ導く連絡ダクト３８とを備える。なお、内部循環流動層ガス化炉１１及び旋回溶融炉２１の構造は、上述した実施の形態と同等の部材を用いるため重複する説明を省略する。
【００７１】
連絡ダクト３８は、排出口３２と旋回導入口３３とを略水平方向に連通させ、内部循環流動層ガス化炉１１から排気される熱分解ガスＥを旋回溶融炉２１へ導く手段である。
【００７２】
上記連絡ダクト３８の長手方向側壁の略中央部に複数のガス噴射ノズル４２を熱分解ガスＥが通過する方向に対して垂直方向に角度を持たせて並設するように挿入配置する。例えば、連絡ダクト３８の底面側壁に斜めに穿設された３つの開口部３９に各々ガス噴射ノズル４２を挿入配置し、連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域近傍にクリーニングガス（圧縮空気）を噴射する。本実施形態では、角度を持たせて旋回溶融炉２１の旋回導入口３３に向けてクリーニングガスを噴射するように構成する。
【００７３】
クリーニングガスは、上述した実施の形態と同様に、例えば、３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り５０リットルの空気を噴射し、連絡ダクト４０の略中央から旋回導入口３３までの範囲に亘る内壁に堆積又は付着したダストを吹き払い、熱分解ガスＥとともに旋回溶融炉２１へ導かれる。
【００７４】
複数のガス噴射ノズル４２は、例えば、図中右端部のガス噴射ノズルから中間のガス噴射ノズル、左端部のガス噴射ノズルの順番にクリーニングガスを噴射するように複数（３個）の電磁バルブ（不図示）の開閉制御によりダストのクリーニング処理を遂行する。この場合、各ガス噴射ノズル４２は１回のクリーニング処理の期間に３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り空気を噴射し、３個のガス噴射ノズル４２による空気噴射の総量は５０リットルである。
【００７５】
本実施の形態でも、１回のクリーニング処理の順番を右端部、中間、左端部としてもよく。左端部、中間、右端部のガス噴射ノズル４２の順に空気を１回噴射してもよい。さらに、中間のガス噴射ノズル４２の空気噴射後に、左端部及び右端部のガス噴射ノズル４２から同時に空気を１回噴射してもよい。
【００７６】
要は、水平ダクト４０内に堆積するダストを一定間隔毎にブローするクリーニングガスにより吹き払えればどのような順番で圧縮空気を噴射するように構成することができる。なお、吹き払うダストは、旋回溶融炉２１で生成するスラグに類似する約１５０μｍ以下の粉状物である。
【００７７】
廃棄物のガス化溶融装置は、上記クリーニング処理を２０分の間隔で繰り返し、連絡ダクト内のダストの堆積物を吹き払うことにより、従来の装置で週に１回は連絡ダクトが閉塞していた問題を容易に解消することができる。
【００７８】
尚、本発明の廃棄物のガス化溶融装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の模式的な系統図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１１…内部循環流動層ガス化炉、２１…旋回溶融炉、２３…スラグ回収口、２７…空気ブロアー、２８…電磁バルブ、２９…ガスタンク、３０…電磁バルブ、３２…排出口、３３…旋回導入口、３４…旋回流、３５…１次燃焼室、３６…２次燃焼室、３７…３次燃焼室、３８…連絡ダクト、３９…開口部、４０…水平ダクト、４２…ガス噴射ノズル、４３…傾斜ダクト。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化溶融装置に係り、特に、各種産業から生ずる銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）等の有価金属を含む金属滓と自動車、電機製品等から生ずる有価金属を含むシュレッダーダスト、廃プラスチック等の産業廃棄物を原料としてガス化炉で熱分解ガスを生成し、この熱分解ガスを連絡ダクトを通じて溶融炉へ移送しスラグ化させる廃棄物のガス化溶融装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属滓として銅滓と有価金属及びプラスチックを含有する産業廃棄物を原料として、有害物質の発生を抑制し、かつ金属酸化を防止し、また、高融点で蒸気圧が低いため回収の困難な銅、鉄の有価金属及び低融点で蒸気圧の高い亜鉛、鉛等の有価金属を同時に回収し、さらに、汚泥、廃液等の廃棄物を同時に焼却処理する有価金属を回収するガス化炉と溶融炉とを連絡ダクトにより結合した有価金属の回収装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０２７４８号公報（段落番号００１０、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の如く、従来のガス化炉と溶融炉とを連絡ダクトにより結合した有価金属の回収装置では、熱分解ガス中のダストが連絡ダクトの水平部分に堆積し連絡ダクトを閉塞するという不具合が生じ有価金属の回収効率を低下させていた。また、このダストを定期的に除去するために廃棄物のガス化溶融装置を一時的に停止させ煩雑なメンテナンス作業をする必要もあった。
【０００５】
本発明は、斯かる実情に鑑み、有価金属の回収効率を高め、且つ、廃棄物のガス化溶融装置を連続運転している状態でも連絡ダクトに堆積したダストを除去する廃棄物のガス化溶融装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明による廃棄物のガス化溶融装置は、例えば、図２に示すように、銅滓を実質的に含む廃棄物Ａを投入し、底部から質量速度の大きい流動化空気と質量速度の小さい流動化空気を吹き込み流動媒体の循環流を形成して廃棄物Ａの一部を流動媒体の循環流中で熱分解ガス化し高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出口３２から排出する内部循環流動層ガス化炉１１と、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口３３より導入して１次燃焼室３５の内部に旋回流３４を形成し、灰分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉２１と、排出口３２と旋回導入口３３とを接続し、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回溶融炉２１へ導く連絡ダクト３８と、連絡ダクト３８の側壁に穿設された開口部３９に挿入配置され、連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域４０に向けてクリーニングガスを噴射するガス噴射ノズル４２と、を備える。
【０００７】
ここで、請求項１に記載のクリーニングガスは、例えば、圧縮空気を用いることができる。
【０００８】
このように構成すると、連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域４０に向けてクリーニングガスを噴射するガス噴射ノズル４２を備えるため、略水平領域４０に堆積するダストを吹き払い連絡ダクト３８の閉塞を防止することができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２にかかる発明による請求項１に記載の廃棄物のガス化溶融装置は、例えば、図１及び図２に示すように、クリーニングガスを圧縮貯蔵するガスタンク２９とガス噴射ノズル４２との間に挿入配置され、間欠的にクリーニングガスをガス噴射ノズル４２へ供給するガス供給バルブ３０をさらに備える。
【００１０】
このように構成することで、間欠的にクリーニングガスをガス噴射ノズルへ供給するガス供給バルブ３０を備えるため、略水平領域４０に堆積するダストを吹き払い連絡ダクト３８の閉塞を防止することができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３にかかる発明による請求項１又は請求項２に記載の廃棄物のガス化溶融装置は、例えば、図２に示すように、連絡ダクト３８に排出口３２と旋回導入口３３との高低差を調整する傾斜領域４３を設け、傾斜領域４３にガス噴射ノズル４２を配置し連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域４０に向けてクリーニングガスを噴射するように構成する。
【００１２】
このように構成すると、傾斜領域４３にガス噴射ノズル４２を配置し連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域４０に向けてクリーニングガスを噴射するため、略水平領域４０に堆積するダストを吹き払い連絡ダクト３８の閉塞を防止することができる。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項４にかかる発明による請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の廃棄物のガス化溶融装置は、例えば、図２に示すように、ガス噴射ノズル４２は、旋回導入口３３に向けて少なくとも３箇所に配置する。
【００１４】
このように構成すると、略水平領域４０に堆積するダストを吹き払い連絡ダクト３８の閉塞を防止することができる。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項５にかかる発明による請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の廃棄物のガス化溶融装置は、例えば、図２に示すように、ガス噴射ノズル４２から、クリーニングガスを約２から５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．１から１秒間に亘り噴射するクリーニング処理を、１５から６０分間隔で繰り返すように制御する。
【００１６】
このように構成すると、略水平領域４０に堆積するダストを吹き払い連絡ダクト３８の閉塞を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上、説明したように本発明の請求項１から５に記載の廃棄物のガス化溶融装置によれば、有価金属の回収効率を高め、且つ、連続運転をしている状態で連絡ダクト内のダストの堆積物を除去する廃棄物のガス化溶融装置を提供する、という優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１から図４は発明を実施する形態の一例であって、図中、図と同一または類似の符号を付した部分は同一物または相当物を表わし、重複した説明は省略する。
【００１９】
図１は、本発明による第１の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の模式的な系統図である。ガス化溶融装置は、銅滓Ａ１を貯蔵する第１の貯蔵所１と、金属を含む産業廃棄物Ａ２等を貯蔵する別の第２の貯蔵所２と、この第１と第２の貯蔵所からコンベア３により搬送される銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を受容する供給フィーダー４と、供給フィーダー４の下流に接続され原料Ａとしての銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を側壁から導入する内部循環流動層ガス化炉１１と、この内部循環流動層ガス化炉１１の下流に接続され内部循環流動層ガス化炉１１からガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を含む熱分解ガスＥを通過させる連絡ダクトと、この連絡ダクトを通じて旋回導入口から熱分解ガスＥを導入する旋回溶融炉２１と、を備える。
【００２０】
ガス化溶融装置に用いる内部循環流動層ガス化炉１１は、銅滓Ａ１を実質的に含む廃棄物Ａを側壁から投入し、底部から空気Ｃを送入して平面から見て質量速度の大きい流動化空気を外周部から吹き込み、質量速度の小さい流動化空気を平面から見て中心部から吹き込むことにより、内部循環流動層ガス化炉１１の底部に位置する流動媒体の循環流を形成して廃棄物Ａの一部を流動媒体の循環流中で熱分解ガス化しガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を上部の排出口から排出する。
【００２１】
ガス化溶解装置に用いる旋回溶融炉２１は、内部循環流動層ガス化炉１１から排出されるガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を側壁に設けた旋回導入口から導入すると共に、燃焼ガスを平面から見たときの軸方向に対し接線方向に導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、不燃成分をスラグ化し溶融スラグを生成する。
【００２２】
また、ガス化溶解装置は、旋回溶融炉２１の炉底部の下部に位置し、旋回溶融炉２１から排出される溶融スラグＧを排出するスラグシュートと、スラグシュートから導入された溶融スラグＧから銅Ｉを回収する還元炉３１を備えている。さらに、内部循環流動層ガス化炉１１と旋回溶融炉２１との間に挿入配置した連絡ダクトは、熱分解ガスＥを通過させる経路が形成され、外部からクリーニングガスを供給するガス噴射ノズル（不図示）が設けられ、このガス噴射ノズルにバルブ３０を介して接続するガスタンク２９と、このガスタンク２９にバルブ２８を介して接続する空気ブロアー２７が設けられている。
【００２３】
上述したガスタンク２９は、空気ブロアー２７から吹き込まれる空気を約２から５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で圧縮貯蔵する。好ましくは、約３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で圧縮貯蔵することが望ましい。このガスタンク２９の下流に接続されたバルブは、例えば、複数の電磁バルブ３０を用いることができ、コンピュータにより制御された１回の開放制御により約５０リットルの空気を０．１から１秒間に亘りガス噴射ノズルへ供給することができる。このガス噴射ノズルによるクリーニング処理を、約１５分から３０分間隔で繰り返すようにコンピュータにより制御する。好ましくは、クリーニングガスを２０分間隔で０．５秒間に亘り上述した５０リットルの空気を複数の電磁バルブ３０を経由して通過させるとよい。
【００２４】
空気ブロアー２７は、コンピュータにより制御され、ガスタンク２９から電磁バルブ３０を通じて圧縮空気が噴射ノズルへ供給されている期間、又は圧縮空気が噴射ノズルへ供給されていない期間に、電磁バルブ２８を通じて圧縮空気をガスタンク２９へ供給し、ガスタンク２９内の圧力が所定圧力に達した段階で空気の吹き込みを停止する。この場合、ガスタンク２９から空気が逆流しないようにコンピュータにより電磁バルブ２８は閉制御される。
【００２５】
上記第１の貯蔵所１には、同時に他の品位が低い鉱石、例えば含銅黄鉄鉱、黄銅鉱等の硫化鉱、酸化鉱を貯蔵することができる。銅滓としては真鍮伸銅工場、青銅工場から発生するスラグ、ダスト、削り粉さらには化学工場から発生する水酸化銅、沈殿銅がある。
【００２６】
また、第１の貯蔵所１には、中和処理等により発生した汚泥を同時に貯蔵することができる。
【００２７】
ここで、図１の系統図を参照して、溶融炉付着物の溶解除去装置の動作を説明する。溶融炉付着物の溶解除去装置は、第１の貯蔵所１から銅滓Ａ１等を破砕機（不図示）に掛けて細かく粉砕し、粉砕した産業廃棄物Ａ２等と伴に供給コンベア３により上方へ搬送し、コンベア３の終端から銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を供給フィーダー４に投入する。
【００２８】
次に、供給フィーダー４から一定量の銅滓Ａ１と産業廃棄物Ａ２等を原料Ａとして内部循環流動層ガス化炉１１に投入する。ここで、汚泥Ｂを、銅滓Ａ１等とは別に供給フィーダー（不図示）により内部循環流動層ガス化炉１１に投入することができる。汚泥Ｂには、一般下水で発生する下水汚泥、し尿汚泥、排水処理から発生する中和汚泥などがある。
【００２９】
ここで銅滓Ａ１は、銅品位が２０から８０％含有する滓が好ましい。銅品位２０％以下では変動費コストが多大となり、銅品位が８０％以上では何らかの手段で固型化して銅製錬の転炉工場へ投入した方が有利となるからである。前記理由から銅品位が３０から５０％の範囲がさらに好ましい。また、産業廃棄物Ａ２には、自動車、家庭電化製品等をシュレッダーで処理した有価金属とプラスチックを含むシュレッダーダスト、家庭用と工業用の廃プラスチックが含まれる。
【００３０】
内部循環流動層ガス化炉１１は、内部循環流動層ガス化炉１１の側壁から投入された産業廃棄物Ａ２と銅滓等Ａ１が、内部循環流動層ガス化炉１１内部の流動床に空気Ｃを吹き込み、分岐する質量速度の大きい流動化空気（外周部）と質量速度の小さい流動化空気（中心部）により内部循環流動層ガス化炉１１内で流動媒体の循環流を形成して廃棄物としての産業廃棄物Ａ２と銅滓等Ａ１の一部を流動媒体の循環流の中で熱分解ガス化し、このガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出する。
【００３１】
内部循環流動層ガス化炉１１内は、約４５０から６００℃の温度に設定し、空気比を約０．１から０．３の還元性雰囲気を作り出すことにより産業廃棄物Ａ２中の廃プラスチックの燃焼を防止しながら、廃プラスチックを熱分解しガス化する。この場合、内部循環流動層ガス化炉１１内では有価金属である銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）の酸化を防止し、銅滓の主体である酸化第一銅（Ｃｕ２Ｏ）が還元されるという効果も期待できる。
【００３２】
内部循環流動層ガス化炉１１内の温度が約４５０℃以下では、廃プラスッチクがガス化しにくく、約６００℃以上では燃焼する。さらに好ましくは内部循環流動層ガス化炉１１内の温度が約５００から５５０℃が望ましい。廃プラスチックのガス化、有価金属の酸化防止に適するからである。
【００３３】
内部循環流動層ガス化炉１１内で細粒化されない銅滓と蒸気圧が低いＣｕ、Ｆｅ、Ａｌ等の有価金属を含む不燃物Ｄは流動床の脇から内部循環流動層ガス化炉１１外に吐出され回収される。
【００３４】
さらに、内部循環流動層ガス化炉１１内で生成された熱分解ガスＥ、粉砕されたＣｕ２Ｏを含む約１００から２５０マイクロメータの直径の銅滓と廃プラスチックから分離した蒸気圧の高い有価金属を含む不燃物が内部循環流動層ガス化炉１１の上部に設けた排出口から連絡通路を経由して下流の旋回溶融炉２１に移送される。
【００３５】
旋回溶融炉２１は、熱分解ガスＥ等が旋回導入口を経由して内部で旋回するように導入すると同時に、外部から空気を供給し空気比約０．９から１．３に調整して第１燃焼室の雰囲気を酸化性にし熱分解ガスＥを燃焼させる。この燃焼は、約１２００から１５００℃の温度で行う。燃焼温度が約１２００℃以下では溶融スラグの流動性が悪化し、約１５００℃以上では旋回溶融炉２１の内壁耐火物等を損傷する場合があるからである。好ましくは、約１３００から１４００℃の温度範囲が好ましい。
【００３６】
旋回溶融炉２１内の燃焼温度は、廃プラスチック等の産業廃棄物Ａ２、汚泥Ｂの供給量や、空気の投入量で調整することができる。燃焼用空気は、鉛直方向に立設された略円筒状の旋回溶融炉２１を上面から見て中心軸方向に対し接線方向に導入し、旋回溶融炉２１内部に形成される旋回流を加速させることができる。
【００３７】
熱分解ガスＥは、旋回溶融炉２１内部で燃焼して排ガスＦとなり、旋回溶融炉２１の下流に立設した廃液分解塔２６の上部に設けた排ガス排出口から排出する。さらに、不燃物中のＺｎ、Ｐｂは酸化されて飛灰Ｈとなり排ガスＦと共に排ガス排出口から排出される。銅滓等は高温で溶融しスラグ化しながら旋回流の中で接触し大きくなり、重力により下部に落下する。
【００３８】
また、銅滓等は高温で溶融しスラグ化しながら旋回流の遠心力により旋回溶融炉２１の側壁に当たり、一部は側壁に衝突して溶融付着し成長する。その他は底部へ落下する。落下した溶融スラグＧは、旋回溶融炉２１の炉底部に設けたスラグ回収口に集められ、スラグシュートを経由し外部で回収する。回収された溶融スラグＧにはＣｕ２Ｏが多く含まれる。このように、Ｃｕ２Ｏの品位の低い銅滓からＣｕ２Ｏの品位の高い溶融スラグＧをスラグ回収口から回収することができる。
【００３９】
次に、旋回溶融炉２１から排出された排ガスＦは、廃液分解塔２６を上昇し噴霧する廃液Ｌと接触する。さらに排ガスＦは、廃液分解塔２６の下流に設けた急冷塔４１へ移動し噴霧される冷却水に接触して排ガスＦが冷却される。この急冷塔４１により排ガスＦを大気中に放出できるまでの温度に冷却することができる。
【００４０】
この廃液分解塔２６で廃液Ｌを焼却処理する工程を組み合わせることができ、製錬で生ずる廃液には金属イオンや酸が含まれ、一般下水で生ずる廃液には、無機物、有機物等が残存する。これらは焼却処理することが望ましい。廃液Ｌを高温度に曝すことにより有機物等と酸等は分解し、無機物と金属イオン等は酸化物にして、急冷塔４１の下流に設けたバグフィルター５１で回収することができる。
【００４１】
また、旋回溶融炉２１の下方に設けた還元炉としての電気式保持炉３１で生じた冷却した排ガスＦは、二次燃焼炉（不図示）で燃焼して有害物質を分解し、急冷塔４１で冷却水により同様に冷却する。この排ガスＦを急冷するのは、排ガスＦを約２５０から５００℃の温度範囲に曝すと、ダイオキシン等の有害物質が再合成されるため、この温度範囲にある時間を少なくして有害物質の再度の生成を防止するためである。
【００４２】
さらに、旋回溶融炉２１から回収した溶融スラグＧを電気式保持炉３１内に投入し、上部から黒鉛製電極を挿入する。この電極間に電流を流し、溶融スラグＧの抵抗熱で溶融する。
【００４３】
電気式保持炉３１には、還元用のコークスＭを投入することができる。コークスＭの成分である炭素Ｃが直接Ｃｕ２Ｏを還元してＣｕとＣＯを生成する。ここで、還元剤としては、コークスＭ、微粉炭、ＬＰＧ等を挙げることができるが、コークスＭが好ましい。投入用の装置が単純で、操作が容易だからである。
【００４４】
電気式保持炉３１内は、約１２５０から１４００℃の温度範囲が好ましい。これは、Ｃｕ２Ｏの融点が約１２３０℃であり、銅の融点が約１０８０℃で少なくともＣｕ２Ｏの融点以上にする必要があるためである。０．５から１．０時間精錬することにより銅品位が約７０から８０％の黒銅Ｉを得ることができる。
【００４５】
また、廃スラグＪは、金属をほとんど含まない、ケイ砂による均質なガラス質成分で構成されているため、路床等へのセメント材料として利用することができる。
【００４６】
急冷塔４１とバグフィルター５１との間に設けた活性炭吹込装置５２により、急冷した排ガスＦをバグフィルター５１に移送途中に活性炭Ｋを吹き込む。平均粒径が約１０から２０マイクロメータの活性炭Ｋを空気と共に、排ガス経路中に吹き込むことにより有害物質の除去処理を遂行する。
【００４７】
また、急冷塔４１とバグフィルター５１の底部に接続した飛灰処理装置９１は、急冷塔４１とバグフィルター５１からの飛灰を受容する。
【００４８】
旋回溶融炉２１の高温燃焼で、ダイオキシン等の発生は抑制されるが、常に完全に抑制することは困難である。そこで、排ガスＦの排出途中に活性炭Ｋを吹き込むことにより有害物質を除去することができる。本実施の形態では、急冷塔４１から排出された排ガスＦには１ｎｇ／ｍ３以下のダイオキシンが含まれるが、活性炭Ｋを吹き付けることによりダイオキシン濃度を約０．１ｎｇ／ｍ３以下に低減させることができる。
【００４９】
バグフィルター５１の下流に設けた洗浄塔６１は、ブロア移送した排ガスＦを苛性ソーダ（ＮａＯＨ）の水溶液でＳＯｘ、ＨＣｌ等を中和した後に、さらに下流に設けたミストコットレル７１へ排ガスＦをブロア移送し、排ガスＦ中のミスト、ダストを除去してから排突８１を通して外部に放出する。
【００５０】
ミストコットレル７１で回収したダストを含む廃液は再度旋回溶融炉２１等へ投入して使用するか、又は飛灰処理装置９１で受容した飛灰と共に排水処理装置８２に投入し中和処理を施す排水処理後に放流することもできる。ここで、排ガスＦは洗浄塔６１で苛性ソーダ溶液を噴霧して、ＳＯｘ等を中和してからミストコットレル７１で回収し、最終的に排突８１から大気中に放出する。
【００５１】
以上の有価金属回収工程により、有価金属を効率良く回収することができる。
【００５２】
以上の処理工程により、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ａｌなどの有価金属を回収することができる。
【００５３】
図２は、本発明による第１の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。ガス化溶融装置は、鉛直方向に立設する円筒の内部循環流動層ガス化炉１１と、鉛直方向に立設する円筒の旋回溶融炉２１と、内部循環流動層ガス化炉１１の排出口３２と旋回溶融炉２１の旋回導入口３３とを接続し、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を含む熱分解ガスＥを通過させ旋回溶融炉２１へ導く連絡ダクト３８とを備える。
【００５４】
連絡ダクト３８は、排出口３２と旋回導入口３３との高低差を調整する傾斜領域としての傾斜ダクト４３と、傾斜ダクト４３の下流に設けられた略水平領域としての水平ダクト４０に連結されている。図中の排出口３２は、旋回導入口３３に対して高い位置に設定されている。したがって、傾斜ダクト４３は、熱分解ガスＥを上方から流入させ下方へ通過させている。
【００５５】
上記傾斜ダクト４３と水平ダクト４０との連結部分近傍に複数のガス噴射ノズル４２を熱分解ガスＥが通過する方向に対して垂直方向に並設するように挿入配置する。例えば、連絡ダクトとしての傾斜ダクト４３の下部側壁に穿設された３つの開口部３９に各々ガス噴射ノズル４２を挿入配置し、連絡ダクト内壁に延在する略水平領域としての水平ダクト４０に向けてクリーニングガス（圧縮空気）を噴射する。
【００５６】
クリーニングガスは、上述したように、例えば、３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り５０リットルの空気を噴射し、水平ダクト４０の底部や側壁や頂部に堆積又は付着したダストを吹き払い、熱分解ガスＥとともに旋回溶融炉２１へ導かれる。
【００５７】
複数のガス噴射ノズル４２は、例えば、図中右端部のガス噴射ノズルから中間のガス噴射ノズル、左端部のガス噴射ノズルの順番にクリーニングガスを噴射するように複数（３個）の電磁バルブ（不図示）の開閉制御によりダストのクリーニング処理を遂行する。この場合、各ガス噴射ノズル４２は１回のクリーニング処理の期間に３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り空気を噴射し、３個のガス噴射ノズル４２による空気噴射の総量は５０リットルである。
【００５８】
本実施の形態では、１回のクリーニング処理の順番を右端部、中間、左端部としたが、他のクリーニング処理の順番として、左端部、中間、右端部のガス噴射ノズル４２の順に空気を１回噴射してもよく。中間のガス噴射ノズル４２の空気噴射後に、左端部及び右端部のガス噴射ノズル４２から同時に空気を１回噴射してもよい。
【００５９】
要は、水平ダクト４０内に堆積するダストを一定間隔毎にブローするクリーニングガスにより吹き払えればどのような順番で圧縮空気を噴射するように構成することができる。なお、吹き払うダストは、旋回溶融炉２１で生成するスラグに類似する約１５０μｍ以下の粉状物である。
【００６０】
廃棄物のガス化溶融装置は、上記クリーニング処理を２０分の間隔で繰り返し、連絡ダクト内のダストの堆積物を吹き払うことにより、従来の装置で週に１回は連絡ダクトが閉塞していた問題を容易に解消することができる。
【００６１】
旋回溶融炉２１は、旋回導入口３３からクリーニングガスと熱分解ガスＥを１次燃焼室３５へ導入し内部で旋回流３４を形成させながら燃焼させ、２次燃焼室３６を経由し３次燃焼室３７にて排ガスＦを次段の廃液分解塔２６へ上昇させると共に、熱分解ガスＥに含まれる銅滓等は１次燃焼室３５内の高温で溶融しスラグ化しながら旋回流３４の中で接触し大きくなり溶融スラグＧとなり、重力により下部に落下し、２次燃焼室３６を経由し３次燃焼室３７の炉底部に設けたスラグ回収口２３に集められる。集められた溶融スラグＧは、スラグシュートを経由し外部で回収する。
【００６２】
図３は、本発明による第２の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。ガス化溶融装置は、鉛直方向に立設する円筒の内部循環流動層ガス化炉１１と、鉛直方向に立設する円筒の旋回溶融炉２１と、内部循環流動層ガス化炉１１の排出口３２と旋回溶融炉２１の旋回導入口３３とを接続し、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を含む熱分解ガスＥを通過させ旋回溶融炉２１へ導く連絡ダクト３８とを備える。なお、内部循環流動層ガス化炉１１及び旋回溶融炉２１の構造は、上述した実施の形態と同等の部材を用いるため重複する説明を省略する。
【００６３】
連絡ダクト３８は、排出口３２と旋回導入口３３との高低差を調整する傾斜領域としての傾斜ダクト４３が挿入配置されている。図中の排出口３２は、旋回導入口３３に対して低い位置に設定されている。したがって、傾斜ダクト４３は、熱分解ガスＥを下方から流入させ上方へ通過させている。
【００６４】
上記傾斜ダクト４３の連結出口近傍に複数のガス噴射ノズル４２を熱分解ガスＥが通過する方向に対して垂直方向に並設するように挿入配置する。例えば、連絡ダクト３８の下部側壁に穿設された複数の開口部３９に各々ガス噴射ノズル４２を挿入配置し、連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域に向けてクリーニングガス（圧縮空気）を噴射する。
【００６５】
クリーニングガスは、上述した実施の形態と同様に、例えば、３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り５０リットルの空気を噴射し、水平ダクト４０の底部や側壁や頂部に堆積又は付着したダストを吹き払い、熱分解ガスＥとともに旋回溶融炉２１へ導かれる。
【００６６】
複数のガス噴射ノズル４２は、例えば、図中右端部のガス噴射ノズルから中間のガス噴射ノズル、不図示の左端部のガス噴射ノズルの順番にクリーニングガスを噴射するように複数（３個）の電磁バルブ（不図示）の開閉制御によりダストのクリーニング処理を遂行する。この場合、各ガス噴射ノズル４２は１回のクリーニング処理の期間に３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り空気を噴射し、３個のガス噴射ノズル４２による空気噴射の総量は５０リットルである。
【００６７】
本実施の形態でも、１回のクリーニング処理の順番を右端部、中間、左端部としてもよく。左端部、中間、右端部のガス噴射ノズル４２の順に空気を１回噴射してもよい。さらに、中間のガス噴射ノズル４２の空気噴射後に、左端部及び右端部のガス噴射ノズル４２から同時に空気を１回噴射してもよい。
【００６８】
要は、水平ダクト４０内に堆積するダストを一定間隔毎にビンブローするクリーニングガスにより吹き払えればどのような順番で圧縮空気を噴射するように構成することができる。なお、吹き払うダストは、旋回溶融炉２１で生成するスラグに類似する約１５０μｍ以下の粉状物である。
【００６９】
廃棄物のガス化溶融装置は、上記クリーニング処理を２０分の間隔で繰り返し、連絡ダクト内のダストの堆積物を吹き払うことにより、従来の装置で週に１回は連絡ダクトが閉塞していた問題を容易に解消することができる。
【００７０】
図４は、本発明による第３の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。ガス化溶融装置は、鉛直方向に立設する円筒の内部循環流動層ガス化炉１１と、鉛直方向に立設する円筒の旋回溶融炉２１と、内部循環流動層ガス化炉１１の排出口３２と旋回溶融炉２１の旋回導入口３３とを接続し、高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を含む熱分解ガスＥを通過させ旋回溶融炉２１へ導く連絡ダクト３８とを備える。なお、内部循環流動層ガス化炉１１及び旋回溶融炉２１の構造は、上述した実施の形態と同等の部材を用いるため重複する説明を省略する。
【００７１】
連絡ダクト３８は、排出口３２と旋回導入口３３とを略水平方向に連通させ、内部循環流動層ガス化炉１１から排気される熱分解ガスＥを旋回溶融炉２１へ導く手段である。
【００７２】
上記連絡ダクト３８の長手方向側壁の略中央部に複数のガス噴射ノズル４２を熱分解ガスＥが通過する方向に対して垂直方向に角度を持たせて並設するように挿入配置する。例えば、連絡ダクト３８の底面側壁に斜めに穿設された３つの開口部３９に各々ガス噴射ノズル４２を挿入配置し、連絡ダクト３８の内壁に延在する略水平領域近傍にクリーニングガス（圧縮空気）を噴射する。本実施形態では、角度を持たせて旋回溶融炉２１の旋回導入口３３に向けてクリーニングガスを噴射するように構成する。
【００７３】
クリーニングガスは、上述した実施の形態と同様に、例えば、３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り５０リットルの空気を噴射し、連絡ダクト４０の略中央から旋回導入口３３までの範囲に亘る内壁に堆積又は付着したダストを吹き払い、熱分解ガスＥとともに旋回溶融炉２１へ導かれる。
【００７４】
複数のガス噴射ノズル４２は、例えば、図中右端部のガス噴射ノズルから中間のガス噴射ノズル、左端部のガス噴射ノズルの順番にクリーニングガスを噴射するように複数（３個）の電磁バルブ（不図示）の開閉制御によりダストのクリーニング処理を遂行する。この場合、各ガス噴射ノズル４２は１回のクリーニング処理の期間に３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．５秒間に亘り空気を噴射し、３個のガス噴射ノズル４２による空気噴射の総量は５０リットルである。
【００７５】
本実施の形態でも、１回のクリーニング処理の順番を右端部、中間、左端部としてもよく。左端部、中間、右端部のガス噴射ノズル４２の順に空気を１回噴射してもよい。さらに、中間のガス噴射ノズル４２の空気噴射後に、左端部及び右端部のガス噴射ノズル４２から同時に空気を１回噴射してもよい。
【００７６】
要は、水平ダクト４０内に堆積するダストを一定間隔毎にブローするクリーニングガスにより吹き払えればどのような順番で圧縮空気を噴射するように構成することができる。なお、吹き払うダストは、旋回溶融炉２１で生成するスラグに類似する約１５０μｍ以下の粉状物である。
【００７７】
廃棄物のガス化溶融装置は、上記クリーニング処理を２０分の間隔で繰り返し、連絡ダクト内のダストの堆積物を吹き払うことにより、従来の装置で週に１回は連絡ダクトが閉塞していた問題を容易に解消することができる。
【００７８】
尚、本発明の廃棄物のガス化溶融装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の模式的な系統図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態である廃棄物のガス化溶融装置の一部破断斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１１…内部循環流動層ガス化炉、２１…旋回溶融炉、２３…スラグ回収口、２７…空気ブロアー、２８…電磁バルブ、２９…ガスタンク、３０…電磁バルブ、３２…排出口、３３…旋回導入口、３４…旋回流、３５…１次燃焼室、３６…２次燃焼室、３７…３次燃焼室、３８…連絡ダクト、３９…開口部、４０…水平ダクト、４２…ガス噴射ノズル、４３…傾斜ダクト。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅滓を実質的に含む廃棄物を投入し、底部から質量速度の大きい流動化空気と質量速度の小さい流動化空気を吹き込み流動媒体の循環流を形成して前記廃棄物の一部を該流動媒体の循環流中で熱分解ガス化し高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出口から排出する内部循環流動層ガス化炉と；
前記高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口より導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、灰分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉と；
前記旋廻溶融炉から排出される溶融スラグを還元雰囲気下で溶融して黒銅を得る電気式保持炉と；
前記排出口と前記旋回導入口とを接続し、前記高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を前記旋回溶融炉へ導く連絡ダクトと；
前記連絡ダクトの側壁に穿設された開口部に挿入配置され、前記連絡ダクトの内壁に延在する略水平領域に向けてクリーニングガスを噴射するガス噴射ノズルと；
を備える廃棄物のガス化溶融装置。
【請求項２】
前記クリーニングガスを圧縮貯蔵するガスタンクと前記ガス噴射ノズルとの間に挿入配置され、間欠的に前記クリーニングガスを前記ガス噴射ノズルへ供給するガス供給バルブをさらに備える請求項１に記載の廃棄物のガス化溶融装置。
【請求項３】
前記連絡ダクトに前記排出口と前記旋回導入口との高低差を調整する傾斜領域を設け、該傾斜領域に前記ガス噴射ノズルを配置し前記連絡ダクトの内壁に延在する略水平領域に向けてクリーニングガスを噴射する請求項１又は請求項２に記載の廃棄物のガス化溶融装置。
【請求項４】
前記ガス噴射ノズルは、前記旋回導入口に向けて少なくとも３箇所に配置する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の廃棄物のガス化溶融装置。
【請求項５】
前記ガス噴射ノズルから、前記クリーニングガスを約２から５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．１から１秒間に亘り噴射するクリーニング処理を、１５から６０分間隔で繰り返すように制御する請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の廃棄物のガス化溶融装置。
【請求項１】
銅滓を実質的に含む廃棄物を投入し、底部から質量速度の大きい流動化空気と質量速度の小さい流動化空気を吹き込み流動媒体の循環流を形成して前記廃棄物の一部を該流動媒体の循環流中で熱分解ガス化し高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を排出口から排出する内部循環流動層ガス化炉と；
前記高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を旋回導入口より導入して１次燃焼室の内部に旋回流を形成し、灰分をスラグ化し溶融スラグを生成する旋回溶融炉と；
前記旋廻溶融炉から排出される溶融スラグを還元雰囲気下で溶融して黒銅を得る電気式保持炉と；
前記排出口と前記旋回導入口とを接続し、前記高温ガスと微粒子化されたチャー及び不燃成分を前記旋回溶融炉へ導く連絡ダクトと；
前記連絡ダクトの側壁に穿設された開口部に挿入配置され、前記連絡ダクトの内壁に延在する略水平領域に向けてクリーニングガスを噴射するガス噴射ノズルと；
を備える廃棄物のガス化溶融装置。
【請求項２】
前記クリーニングガスを圧縮貯蔵するガスタンクと前記ガス噴射ノズルとの間に挿入配置され、間欠的に前記クリーニングガスを前記ガス噴射ノズルへ供給するガス供給バルブをさらに備える請求項１に記載の廃棄物のガス化溶融装置。
【請求項３】
前記連絡ダクトに前記排出口と前記旋回導入口との高低差を調整する傾斜領域を設け、該傾斜領域に前記ガス噴射ノズルを配置し前記連絡ダクトの内壁に延在する略水平領域に向けてクリーニングガスを噴射する請求項１又は請求項２に記載の廃棄物のガス化溶融装置。
【請求項４】
前記ガス噴射ノズルは、前記旋回導入口に向けて少なくとも３箇所に配置する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の廃棄物のガス化溶融装置。
【請求項５】
前記ガス噴射ノズルから、前記クリーニングガスを約２から５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、０．１から１秒間に亘り噴射するクリーニング処理を、１５から６０分間隔で繰り返すように制御する請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の廃棄物のガス化溶融装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２０７１７９（Ｐ２００８−２０７１７９Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５９２６１（Ｐ２００８−５９２６１）
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【分割の表示】特願２００３−１９５５１０（Ｐ２００３−１９５５１０）の分割
【原出願日】平成１５年７月１１日（２００３．７．１１）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【出願人】（５９１００７８６０）日鉱金属株式会社 (545)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【分割の表示】特願２００３−１９５５１０（Ｐ２００３−１９５５１０）の分割
【原出願日】平成１５年７月１１日（２００３．７．１１）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【出願人】（５９１００７８６０）日鉱金属株式会社 (545)
【Ｆターム（参考）】
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