炭化物内装ペレット及びその製造方法
【課題】溶融スラグ製造時の還元剤として用いた場合の利用率が高く、飛散によって無駄となる割合が少ない炭化物内装ペレット及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ごみ炭化物と、ごみ焼却炉の飛灰と、溶融スラグ製造炉からの飛灰とを混合機で混合する。さらに、こうして得られた混合粉末をパンペレタイザーに入れ、パンを回転させながら混合粉末１００重量部に対して水ガラスを水で１/５に薄めた溶液を霧状に吹きつけながら３０重量部加え、混合及び造粒を行った後、乾燥して５〜１０ｍｍφに造粒された炭化物内装ペレットを得る。
【解決手段】ごみ炭化物と、ごみ焼却炉の飛灰と、溶融スラグ製造炉からの飛灰とを混合機で混合する。さらに、こうして得られた混合粉末をパンペレタイザーに入れ、パンを回転させながら混合粉末１００重量部に対して水ガラスを水で１/５に薄めた溶液を霧状に吹きつけながら３０重量部加え、混合及び造粒を行った後、乾燥して５〜１０ｍｍφに造粒された炭化物内装ペレットを得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と飛灰及び／又は焼却灰とを混合・固化した、炭化物内装ペレット及びその製造方法に関し、飛灰や焼却灰から溶融スラグを製造するために用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、可燃ごみを燃料資源として再利用可能なように固形化した固形燃料（ＲＤＦ，Refuse Derived Fuel)が知られており、そのＲＤＦを利用した発電システム等が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、ＲＤＦは貯蔵中に発酵による発熱が生じ易く、貯蔵サイロ内での爆発事故が発生して以来、その安全性が問題となっている。このため、単に可燃ごみを分別収集してそのまま固化するのではなく、可燃ごみを炭化処理してごみ炭化物とし、このごみ炭化物を還元剤として利用する技術が新たに開発された（例えば特許文献２）。こうして得られたごみ炭化物は、上記可燃ごみを固化したＲＤＦと比べて、貯蔵中の発熱のおそれが少なく、安全性が高いといわれている。このため、ＲＤＦに代わる可燃ごみのエネルギー利用方法として注目されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７２５２１号公報
【特許文献２】特開２０００−３１４５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の可燃ごみから得られたごみ炭化物を、焼却灰や飛灰から溶融スラグを製造する場合の還元剤として炉の中に投入した場合、被還元物との還元反応が円滑に行われないという問題があった。また、ごみ炭化物を炉のなかに投入した場合、ごみ炭化物が飛散しやすく、その分だけ利用率が低くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決すべくなされたものであり、溶融スラグ製造時の還元剤として用いた場合の利用率が高く、飛散によって無駄となる割合が少ない炭化物内装ペレット及びその製造方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の炭化物内装ペレットは、可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と、飛灰及び／又は焼却灰とが混合され、バインダーによって固化されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の炭化物内装ペレットでは、ごみ炭化物が粉体ではなくバインダーによって飛灰及び／又は焼却灰と一緒に混合・固化されているため、炉内においてごみ炭化物粉が舞い上がって、飛散することがない。このため、ごみ炭化物を還元剤としての利用した場合、飛散による無駄な消費を防止できる。また、炭化物内装ペレットに含まれているごみ炭化物粉は、飛灰及び／又は焼却灰と混合されているため、炭化物粉は飛灰及び／又は焼却灰に含まれている亜鉛や鉛や銅等の重金属酸化物と近接しており、直接に還元反応が進行するため、還元反応が極めて円滑に進行する。このため、ごみ炭化物粉に含まれているカーボンが有効に還元反応に利用される。
【０００９】
したがって、本発明の炭化物内装ペレットによれば、溶融スラグ製造時の還元剤として用いた場合の利用率が高く、飛散によって無駄となる割合が少ない。
【００１０】
本発明の炭化物内装ペレットに含まれる飛灰及び／又は焼却灰としては、例えば、ごみ焼却場や溶融スラグ製造工場や鉱石の精錬工場等からでる飛灰、ごみ焼却炉等からでる焼却灰、製鉄原料となる鉄鉱石粉等が挙げられる。
【００１１】
可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と飛灰及び／又は焼却灰とを固化するためのバインダーとしては、水ガラス、パルプ廃液、ベントナイト、でんぷん及び粘土のいずれか又はこれらの2種以上の混合物であることが好ましい。これらのバインダーは安価で大量に入手することも容易だからである。
【００１２】
本発明の炭化物内装ペレットは、本発明の炭化物内装ペレットの製造方法によって製造することができる。
すなわち、本発明の炭化物内装ペレットの製造方法は、
可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と、飛灰及び／又は焼却灰と、バインダーとを混合する混合工程と、
該混合工程で得られた混合物を造粒する造粒工程と、
造粒物を乾燥して固化する固化工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施例について比較例と比較しつつ詳述する。
（実施例１）
実施例１では、一般廃棄物のごみ炭化施設から得られたごみ炭化物を、ごみ焼却炉の飛灰、及び溶融スラグ製造炉からの飛灰と混合し、水ガラスをバインダーとして炭化物内装ペレットを製造した。以下にその詳細を述べる。
【００１４】
＜混合工程及び造粒工程＞
ごみ炭化物と、ごみ焼却炉の飛灰と、溶融スラグ製造炉からの飛灰とを以下の割合で秤り取り、混合機で混合する。
ごみ炭化物・・・・・・・・・・・５００ｋｇ
ごみ焼却炉の飛灰・・・・・・・・７００ｋｇ
溶融スラグ製造炉からの飛灰・・・５００ｋｇ
さらに、上記混合粉末をパンペレタイザーに入れ、パンを回転させながら混合粉末１００重量部に対して水ガラスを水で１/５に薄めた溶液を霧状に吹きつけながら３０重量部加え、混合及び造粒を同時に行う。こうして５〜１０ｍｍφに造粒された湿潤状態の炭化物内装ペレットを得る。
【００１５】
＜固化工程＞
次に、造粒工程で得られた湿潤状態の炭化物内装ペレットを自然乾燥して、実施例１の炭化物内装ペレットを得た。こうして得られた炭化物内装ペレットは、図１に示すように、炭化物粉１と飛灰２とが水ガラス３によって固化されて粒状となっている。このペレットのグリーン強度（秤に押し付けて破壊されるときの重量）の測定結果を表1に示す。この表から、水ガラスをバインダーとして用いることにより、ハンドリングに支障のない程度のグリーン強度が得られることが分かる。
【表１】
【００１６】
−溶融スラグ製造試験−
上記の方法によって得られた実施例１の炭化物内装ペレットを用い、次のようにして溶融スラグの製造試験を行った。すなわち、上記の方法によって得られた炭化物内装ペレット及びコークスを還元剤とし、ごみ焼却灰及び成分調整用の補助材（乾灰、石灰、酸化チタン、チタン汚泥等）とともに、電気炉内に投入する。
【００１７】
電気炉は交流サブマージ式電気炉（直径3.3ｍ、深さ1.8ｍ：容積15.4m3）であり、電流13,000A、電圧80〜150Vにて3〜5時間溶融した。このとき溶融温度は１４００〜１６００°Ｃとなり、ごみ焼却灰は完全に溶融した。さらに、溶融したスラグは鉄製スラグパンに入れて、大気中で放置徐冷して、結晶質溶融スラグを得た。
【００１８】
（比較例１）
比較例１では、炭化物内装ペレットを用いることなく、コークスのみを還元剤として用いた。他の条件は実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００１９】
（比較例２）
比較例２では、コークスとともに粒子径が１０ｍｍφオーバーの炭化物を還元剤として用いた。他の条件は実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００２０】
＜評 価＞
実施例１及び比較例１、２における還元剤の使用量を表２に示す。ここで、還元剤の使用量は、電気炉の運転管理者が炉内の溶融状況を見ながら、挿入されているカーボン電極の挿入位置を正常な範囲内となるように制御した場合に、必要とされた使用量を示すものである。この表から、炭化物内装ペレットのカーボン換算での使用量は、コークスの場合と同じ位であり、炭化物内装ペレットはコークスと同様に用いることができ、併用は充分可能であることが分かる。また、実施例の炭化物内装ペレットは、図１に示すように、炭化物粉１と飛灰２とが水ガラス３によって固化されており、炭化物粉１と飛灰２とは、極めて近い位置に存在している。このため、飛灰２に含まれている酸化亜鉛等の重金属の還元が、近接する炭化物粉１によって円滑に還元される。さらに、炭化物粉１は飛灰２とともに水ガラス３によって固化されているため、飛散しにくく、無駄となる割合が少ないことが分かる。
【表２】
【００２１】
この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例の炭化物内装ペレットの模式断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…炭化物粉
２…飛灰
３…水ガラス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と飛灰及び／又は焼却灰とを混合・固化した、炭化物内装ペレット及びその製造方法に関し、飛灰や焼却灰から溶融スラグを製造するために用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、可燃ごみを燃料資源として再利用可能なように固形化した固形燃料（ＲＤＦ，Refuse Derived Fuel)が知られており、そのＲＤＦを利用した発電システム等が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、ＲＤＦは貯蔵中に発酵による発熱が生じ易く、貯蔵サイロ内での爆発事故が発生して以来、その安全性が問題となっている。このため、単に可燃ごみを分別収集してそのまま固化するのではなく、可燃ごみを炭化処理してごみ炭化物とし、このごみ炭化物を還元剤として利用する技術が新たに開発された（例えば特許文献２）。こうして得られたごみ炭化物は、上記可燃ごみを固化したＲＤＦと比べて、貯蔵中の発熱のおそれが少なく、安全性が高いといわれている。このため、ＲＤＦに代わる可燃ごみのエネルギー利用方法として注目されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７２５２１号公報
【特許文献２】特開２０００−３１４５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の可燃ごみから得られたごみ炭化物を、焼却灰や飛灰から溶融スラグを製造する場合の還元剤として炉の中に投入した場合、被還元物との還元反応が円滑に行われないという問題があった。また、ごみ炭化物を炉のなかに投入した場合、ごみ炭化物が飛散しやすく、その分だけ利用率が低くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決すべくなされたものであり、溶融スラグ製造時の還元剤として用いた場合の利用率が高く、飛散によって無駄となる割合が少ない炭化物内装ペレット及びその製造方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の炭化物内装ペレットは、可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と、飛灰及び／又は焼却灰とが混合され、バインダーによって固化されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の炭化物内装ペレットでは、ごみ炭化物が粉体ではなくバインダーによって飛灰及び／又は焼却灰と一緒に混合・固化されているため、炉内においてごみ炭化物粉が舞い上がって、飛散することがない。このため、ごみ炭化物を還元剤としての利用した場合、飛散による無駄な消費を防止できる。また、炭化物内装ペレットに含まれているごみ炭化物粉は、飛灰及び／又は焼却灰と混合されているため、炭化物粉は飛灰及び／又は焼却灰に含まれている亜鉛や鉛や銅等の重金属酸化物と近接しており、直接に還元反応が進行するため、還元反応が極めて円滑に進行する。このため、ごみ炭化物粉に含まれているカーボンが有効に還元反応に利用される。
【０００９】
したがって、本発明の炭化物内装ペレットによれば、溶融スラグ製造時の還元剤として用いた場合の利用率が高く、飛散によって無駄となる割合が少ない。
【００１０】
本発明の炭化物内装ペレットに含まれる飛灰及び／又は焼却灰としては、例えば、ごみ焼却場や溶融スラグ製造工場や鉱石の精錬工場等からでる飛灰、ごみ焼却炉等からでる焼却灰、製鉄原料となる鉄鉱石粉等が挙げられる。
【００１１】
可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と飛灰及び／又は焼却灰とを固化するためのバインダーとしては、水ガラス、パルプ廃液、ベントナイト、でんぷん及び粘土のいずれか又はこれらの2種以上の混合物であることが好ましい。これらのバインダーは安価で大量に入手することも容易だからである。
【００１２】
本発明の炭化物内装ペレットは、本発明の炭化物内装ペレットの製造方法によって製造することができる。
すなわち、本発明の炭化物内装ペレットの製造方法は、
可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と、飛灰及び／又は焼却灰と、バインダーとを混合する混合工程と、
該混合工程で得られた混合物を造粒する造粒工程と、
造粒物を乾燥して固化する固化工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施例について比較例と比較しつつ詳述する。
（実施例１）
実施例１では、一般廃棄物のごみ炭化施設から得られたごみ炭化物を、ごみ焼却炉の飛灰、及び溶融スラグ製造炉からの飛灰と混合し、水ガラスをバインダーとして炭化物内装ペレットを製造した。以下にその詳細を述べる。
【００１４】
＜混合工程及び造粒工程＞
ごみ炭化物と、ごみ焼却炉の飛灰と、溶融スラグ製造炉からの飛灰とを以下の割合で秤り取り、混合機で混合する。
ごみ炭化物・・・・・・・・・・・５００ｋｇ
ごみ焼却炉の飛灰・・・・・・・・７００ｋｇ
溶融スラグ製造炉からの飛灰・・・５００ｋｇ
さらに、上記混合粉末をパンペレタイザーに入れ、パンを回転させながら混合粉末１００重量部に対して水ガラスを水で１/５に薄めた溶液を霧状に吹きつけながら３０重量部加え、混合及び造粒を同時に行う。こうして５〜１０ｍｍφに造粒された湿潤状態の炭化物内装ペレットを得る。
【００１５】
＜固化工程＞
次に、造粒工程で得られた湿潤状態の炭化物内装ペレットを自然乾燥して、実施例１の炭化物内装ペレットを得た。こうして得られた炭化物内装ペレットは、図１に示すように、炭化物粉１と飛灰２とが水ガラス３によって固化されて粒状となっている。このペレットのグリーン強度（秤に押し付けて破壊されるときの重量）の測定結果を表1に示す。この表から、水ガラスをバインダーとして用いることにより、ハンドリングに支障のない程度のグリーン強度が得られることが分かる。
【表１】
【００１６】
−溶融スラグ製造試験−
上記の方法によって得られた実施例１の炭化物内装ペレットを用い、次のようにして溶融スラグの製造試験を行った。すなわち、上記の方法によって得られた炭化物内装ペレット及びコークスを還元剤とし、ごみ焼却灰及び成分調整用の補助材（乾灰、石灰、酸化チタン、チタン汚泥等）とともに、電気炉内に投入する。
【００１７】
電気炉は交流サブマージ式電気炉（直径3.3ｍ、深さ1.8ｍ：容積15.4m3）であり、電流13,000A、電圧80〜150Vにて3〜5時間溶融した。このとき溶融温度は１４００〜１６００°Ｃとなり、ごみ焼却灰は完全に溶融した。さらに、溶融したスラグは鉄製スラグパンに入れて、大気中で放置徐冷して、結晶質溶融スラグを得た。
【００１８】
（比較例１）
比較例１では、炭化物内装ペレットを用いることなく、コークスのみを還元剤として用いた。他の条件は実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００１９】
（比較例２）
比較例２では、コークスとともに粒子径が１０ｍｍφオーバーの炭化物を還元剤として用いた。他の条件は実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００２０】
＜評 価＞
実施例１及び比較例１、２における還元剤の使用量を表２に示す。ここで、還元剤の使用量は、電気炉の運転管理者が炉内の溶融状況を見ながら、挿入されているカーボン電極の挿入位置を正常な範囲内となるように制御した場合に、必要とされた使用量を示すものである。この表から、炭化物内装ペレットのカーボン換算での使用量は、コークスの場合と同じ位であり、炭化物内装ペレットはコークスと同様に用いることができ、併用は充分可能であることが分かる。また、実施例の炭化物内装ペレットは、図１に示すように、炭化物粉１と飛灰２とが水ガラス３によって固化されており、炭化物粉１と飛灰２とは、極めて近い位置に存在している。このため、飛灰２に含まれている酸化亜鉛等の重金属の還元が、近接する炭化物粉１によって円滑に還元される。さらに、炭化物粉１は飛灰２とともに水ガラス３によって固化されているため、飛散しにくく、無駄となる割合が少ないことが分かる。
【表２】
【００２１】
この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例の炭化物内装ペレットの模式断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…炭化物粉
２…飛灰
３…水ガラス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と、飛灰及び／又は焼却灰とが混合され、バインダーによって固化されていることを特徴とする炭化物内装ペレット。
【請求項２】
バインダーは水ガラス、パルプ廃液、ベントナイト、でんぷん及び粘土のいずれか又はこれらの2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1記載の炭化物内装ペレット。
【請求項３】
可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と、飛灰及び／又は焼却灰と、バインダーとを混合する混合工程と、
該混合工程で得られた混合物を造粒する造粒工程と、
造粒物を乾燥して固化する固化工程と、
を備えることを特徴とする炭化物内装ペレットの製造方法。
【請求項１】
可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と、飛灰及び／又は焼却灰とが混合され、バインダーによって固化されていることを特徴とする炭化物内装ペレット。
【請求項２】
バインダーは水ガラス、パルプ廃液、ベントナイト、でんぷん及び粘土のいずれか又はこれらの2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1記載の炭化物内装ペレット。
【請求項３】
可燃ごみから得られたごみ炭化物粉と、飛灰及び／又は焼却灰と、バインダーとを混合する混合工程と、
該混合工程で得られた混合物を造粒する造粒工程と、
造粒物を乾燥して固化する固化工程と、
を備えることを特徴とする炭化物内装ペレットの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００９−８４５０４（Ｐ２００９−８４５０４Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５８４８１（Ｐ２００７−２５８４８１）
【出願日】平成１９年１０月２日（２００７．１０．２）
【出願人】（３０６０１３９９１）中部リサイクル株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２日（２００７．１０．２）
【出願人】（３０６０１３９９１）中部リサイクル株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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