燃焼灰の安定化法、安定化された燃焼灰及び水素の製造法
【課題】 安定性を欠く活性アルミニウム成分を含む燃焼灰を安定化することと、現在は未利用の燃焼灰から水素などの有用物質を回収し、利用する。
【解決手段】 可燃性廃棄物を主たる燃料とする燃焼炉から排出されるアルミニウム成分を含む燃焼灰中の活性なアルミニウム成分を水性処理液と反応させて不活性化することにより安定化する方法、該安定化方法によって得られる安定化された燃焼灰、該安定化する方法によって生成する水素を採取する水素の製造方法、及び該水素をボイラ及び発電の燃料として使用する水素の利用方法。
【解決手段】 可燃性廃棄物を主たる燃料とする燃焼炉から排出されるアルミニウム成分を含む燃焼灰中の活性なアルミニウム成分を水性処理液と反応させて不活性化することにより安定化する方法、該安定化方法によって得られる安定化された燃焼灰、該安定化する方法によって生成する水素を採取する水素の製造方法、及び該水素をボイラ及び発電の燃料として使用する水素の利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は安定化燃焼灰及びその安定化方法に関する。さらに詳しくは、燃焼炉からの金属アルミニウムを成分として含む燃焼灰を安定化する方法、及び安定化された焼却灰に関する。
また、本発明は水素の製造方法及びその利用方法に関する。さらに詳しくは、金属アルミニウムを成分として含む燃焼炉の燃焼灰から水素を製造する方法、及び製造された水素を有効利用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックや紙類などの可燃性廃棄物を専焼あるいは混焼する燃焼炉においては、さまざまな由来になる金属成分が燃焼灰に含まれてくる。中でもカルシウム、マグネシウム、アルミニウムや鉄などの含有量が高くなる傾向が見られるが、炉内の雰囲気が酸化雰囲気であることから、これらの金属は酸化物として燃焼灰中に存在するという認識が一般的であった。
【０００３】
一方、金属アルミニウムが水や、酸、アルカリの水溶液と接触して、水素を発生し、水酸化物を生成するという現象は古くから知られており、金属アルミニウムを含む廃棄物から水素ガスやアルミニウム塩を回収する技術は公知である。例えば、アルミニウムを溶解する工程において溶湯の上部に発生する比較的高濃度（２０％以上）のアルミニウムを含む燃焼灰からアルミニウム成分を回収することを目的とした技術としては以下のものがある。
【０００４】
特許文献１には、アルミニウム灰を１０〜５０％の苛性ソーダ溶液中に溶解してアルミン酸ソーダを生成し、次いで該アルミン酸ソーダ溶液中に珪酸ソーダを添加して、合成ゼオライトを製造すると共に、前記アルミン酸ソーダ生成時に発生するガスを回収する方法が開示されている。
また、特許文献２には、廃材アルミニウムを苛性ソーダ水溶液にて前処理した後、水酸化カルシウム水溶液と反応させ、水素とアルミン酸カルシウム等を回収する方法が開示されている。そして、これらの技術は金属アルミニウム含有量が非常に高い素材を原料として用いるものである。
【０００５】
特許文献３には、金属又は金属水素化物に化学反応を行なわせて水素を製造する方法において、ボールミル等の強烈な機械力を与えて反応させる方法が開示されている。この方法によれば、反応が起こりにくいＭｇＨのような金属水素化物も反応を完了させることができるとされる。この方法は、水素を貯蔵／搬送することを目的としており、高濃度の純粋な金属ないし金属水素化物を原料とするものである。また、この公報で開示されている技術は、実質的にＭｇＨを対象としたものに限定されている。
【０００６】
これらの公知技術は、廃棄物燃焼灰から水素を回収する方法、ならびに燃焼灰を安定化して水素の発生が起こりにくくする方法についていかなる知見をも示唆するものではなかった。
【特許文献１】特開昭５９−３０７１６号公報
【特許文献２】特開２００３−１９０９０６号公報
【特許文献３】特表２００３−５２７２８１号公報
【０００７】
従来、燃焼炉の操業において、炉から排出される燃焼灰が飛散することを防止することを目的に、燃焼灰に水を散布することは従来から行なわれてきた。しかし、この作業の際に散布される水の量は灰の飛散を防止するために必要かつ十分な量に過ぎず、燃焼灰を安定化させる、あるいは燃焼灰から水素を製造するために必要な量の水が加えられることはなかった。また、従来は燃焼灰中のアルミニウムは通念上すべて不活性な酸化物になっているものと認識されていたため、この燃焼灰を安定化させる必要性や、燃焼灰から水素が回収されることの有用性が認識されることはなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、安定性を欠くアルミニウム成分を含む燃焼灰を完全に安定化することと、現在は未利用の燃焼灰から水素などの有用物質を回収し、利用することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、以下の各発明を包含する。
【００１０】
（１）可燃性廃棄物を主たる燃料とする燃焼炉から排出される金属アルミニウムを含む燃焼灰を水性処理液と接触させて焼却灰中の活性な金属アルミニウム成分を不活性化することを特徴とする活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１１】
（２）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰を水性処理液と接触させる際に機械力を加えることを特徴とする（１）項記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１２】
（３）水性処理液が水である（１）項又は（２）項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１３】
（４）水性処理液がアルカリ水溶液又は酸水溶液である（１）項又は（２）項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１４】
（５）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が可燃性廃棄物を原料として固形化した燃料を燃焼炉で燃焼させて得られる燃焼灰である（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１５】
（６）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が加工処理の施されていない可燃性廃棄物及び可燃性廃棄物を破砕、粉砕又は摩砕等により加工処理を施して燃料化したものから選ばれる少なくとも１種を燃焼炉で燃焼させて得られる燃焼灰である（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１６】
（７）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が、可燃性廃棄物を主たる燃料とする金属アルミニウム含有量が０．１〜５質量％である燃料の燃焼炉からの焼却灰である（１）項〜（６）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１７】
（８）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰中の金属アルミニウム成分の含有量が２〜１５質量％である（１）項〜（６）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１８】
（９）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰がケイ素酸化物を二酸化ケイ素換算で２０〜６０質量％及び／又はカルシウム酸化物を酸化カルシウム換算で１０〜４０質量％含む（１）項〜（６）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１９】
（１０）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰中の金属アルミニウム成分の結晶粒径が１００μm以下である（１）項〜（９）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００２０】
（１１）前記（１）項〜（１０）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法によって得られる安定化された燃焼灰。
【００２１】
（１２）前記（１）項〜（１０）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法において発生する水素含有ガスを採取することを特徴とする水素の製造方法。
【００２２】
（１３）上記（１２）項記載の水素の製造方法で得られた水素をボイラ及び／又は発電の燃料として使用することを特徴とする水素の利用方法。
【００２３】
（１４）発電の手段が水素を燃料とする燃料電池である（１３）項記載の水素の利用方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、利用価値のないものとされていた活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰を活性な金属アルミニウム成分を含んでいない安定な焼却灰とすることができると同時に、安定化処理によって水素ガスを発生させることができるため、焼却灰から有用物質を回収することができ、さらに発生した水素ガスを有効利用することによってエネルギー消費を軽減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明において、活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰は、一般に可燃性の廃棄物を燃料として用いた廃棄物を焼却処分した結果得られる焼却灰や燃焼炉（ボイラ、焼却炉など）においてしばしば生成する。このような可燃性廃棄物の例としては、廃プラスチック、紙くず、木くず、繊維くず、ゴムくず、汚泥、廃油、家庭ごみ、農業廃棄物などがある。アルミニウム成分の由来としては、様々なものが考えられるが、特に廃プラスチックや紙くずを燃料として用いた場合に、包装材料や印刷物などに由来するアルミニウム成分が混入する可能性が高くなる。これらの可燃性廃棄物は充填効率を上げるために固形化されることが多く、ＲＤＦ（Refuse Derived Fuel）あるいは、ＲＰＦ（Refuse Plastic and Paper Fuel）と呼称される場合もある。
【００２６】
紙くずの成分としては、特に限定されるものではないが、包装紙、板紙（段ボールを含む）、テープ、印刷用紙、家庭用紙などの使用済みの紙類や、各種の合い紙、キャリアテープなどの各種の工程紙、プリント基板類、あるいは製紙、印刷、加工などの工程で発生した損紙や裁ち落しなどがこれに含まれる。包装紙には、しばしばアルミニウムが箔としてラミネート、インキの成分として印刷、あるいは蒸着されたりすることから、これらが燃料中のアルミニウム成分として大きな割合を占めている。
【００２７】
廃プラスチックの成分としては、その多くがポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂であるが、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が含まれる場合もある。これらは上記紙くず類と同様、さまざまな用途に用いられたものが廃棄物として焼却処分されたり、燃料化されて熱回収されるが、紙くず類と同様、しばしばアルミニウムがラミネート、印刷、蒸着加工される。
【００２８】
廃棄物を燃料として用いる場合、本発明の有用性が顕著な燃料の発熱量は４０００〜１２０００ｋｃａｌ／ｋｇ（１６．７〜５０．２ＭＪ／ｋｇ）である。
本発明の燃焼灰は公知の方式の燃焼炉（ボイラ、焼却炉など）から得られる。例えば、ストーカ炉、ロータリーキルン、サイクロン炉、微粉炭炉、流動層炉(気泡型、循環型等)などから得られる。これらの燃焼炉は、廃棄物の減容化を目的とする場合もあるが、大規模なものは直接発電又は蒸気発生のみを行うか、あるいはコージェネレーションとして蒸気発生及び発電を行ない、エネルギー回収することを主目的にする設備である。これらの燃焼炉は、廃棄物燃料を専焼するものであっても、石油や石炭、天然ガスなど他の化石燃料と混焼するものであってもよい。
【００２９】
燃焼灰としては、燃焼炉の様々な個所から排出されるものを本発明の対象とする。即ち、炉底灰、飛灰（サイクロン、バグフィルター、電気集塵機、スクラバー）などがこれに含まれる。
【００３０】
これまで、可燃性廃棄物中のアルミニウム成分は高温酸化雰囲気の燃焼炉で処理されることで酸化物に変って存在しているものと認識されてきた。しかし、発明者らが可燃性廃棄物を燃料とする焼却灰を詳細に調べた結果、これまでの認識に反して燃料中に含まれるアルミニウム成分はその大半が炉内で酸化されずに金属のままの状態で炉から排出されていることが明らかになった。この現象の機構は完全には解明されていないが、金属アルミニウムは酸化雰囲気で高温に曝されると、表面に酸素透過率の低い強固な酸化物の皮膜が形成され、それ以上の酸化が抑制されるためであると推測される。
【００３１】
このような燃焼灰中の金属アルミニウム成分は、乾燥状態では安定であるが、水分に接触すると容易に反応を起こして水素ガスが発生する。本発明の活性な金属アルミニウム成分とは、このような水分と接触して容易に反応を起こす金属アルミニウム成分を指す。また、安定化された燃焼灰とは、水分と接触しても容易に反応を起こして水素を発生することがない燃焼灰を指す。
【００３２】
活性な金属アルミニウム成分が、１質量％以上含まれるような燃焼灰は水分と接触すると水素ガスを発生する傾向が顕著になり、火災等の危険が増加するため、保管あるいは再利用する上で安定化を図る必要が生じる。
【００３３】
安定化処理を行なう前の燃焼灰中の活性な金属アルミニウム成分の含有量が１〜２０質量％である場合において本発明は有用性が顕著であり、２〜１５質量％である場合に特に有用である。処理前の活性な金属アルミニウム成分含有量が１質量％未満であると、水分と接触しても水素を発生する可能性が低くなり、また２０質量％を超えると本発明の安定化処理を施すよりも金属アルミニウムを回収して再利用する方が合理的になる。
【００３４】
燃焼灰がケイ素酸化物を二酸化ケイ素換算で２０〜６０質量％及び又はカルシウム酸化物を酸化カルシウム換算で１０〜４０質量％含む場合、本発明の有用性が顕著になる。検討の結果、ケイ素酸化物をこれらの範囲で含まれている燃焼灰は、安定化処理を行なうことで安定性の高い状態になりやすいことが判っている。また、カルシウム酸化物が上記の範囲で含まれている燃焼灰は、後述する安定化処理に水を成分として含む処理液と接触した際に、水素を効率よく発生させ、結果として燃焼灰の安定化も促進する作用がある。
【００３５】
燃焼灰中の活性な金属アルミニウムを含有する結晶粒径が１００μｍ以下である場合に本発明の効果が顕著になる。結晶粒径は常法によりＸ線回折パターンからShellerの式によって求めることができる。検討の結果、燃焼灰中の金属アルミニウムの結晶粒径が１００μｍ以下である燃焼灰は、安定化処理を行なうことで安定性の高い状態になりやすいことが判っている。
【００３６】
燃焼炉に供給される燃料中のの金属アルミニウム含有量は０．１〜１０質量％である場合に本発明の効果が顕著になる。特に０．１〜５質量％である場合に本発明の効果が顕著である。
【００３７】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰を安定化させる方法は、特に限定されるものではないが、燃焼灰を水を含む処理液と反応させる方法が好適に用いられる。この処理により、水素と安定化された燃焼灰が回収される。水素を効率よく回収するためには、気密構造のタンクに水を含む処理液を入れ、燃焼灰をロータリーバルブや水封などの外部と雰囲気を遮断できるような供給装置によりタンクに供給し、処理液と反応させる方法などが採用される。この場合、発生した水素は、タンク内の上部空間に溜まり、ポンプ等で回収される。安定化された燃焼灰は底部の排出孔から排出される。
【００３８】
水を含む処理液の添加量は、燃焼灰中に含まれる活性な金属アルミニウム成分の量によって変化するが、好適な添加量は燃焼灰１００質量部に対して、２０〜５００質量部であり、５０〜３００質量部がさらに好適である。処理液の添加量が２０質量部未満であると安定化効果が十分に得られず、また５００質量部以上添加しても安定化効果に変化は見られない。
【００３９】
上記の燃焼灰と水を含む処理液との反応において、機械力を加えることも反応を促進させる上で有用である。機械力を加える方法としては、特に限定されるものではないが、ポットミル、ボールミル、アトライター、振動ミル、サンドグラインダーなどの媒体ミルや、ニーダー、スクリュー混錬機、あるいは、アジテーター、カウレス、ホモジナイザー、などの攪拌機、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー（破砕機）などを用いることができる。
【００４０】
機械力を加えることにより、反応が促進される理由としては、燃焼灰中の活性な金属アルミニウム成分を含有する粒子のアルミニウム酸化皮膜を破壊して、処理液と活性な金属アルミニウム成分が反応しやすくなるためであると考えられる。適切な方法で機械力を加えることにより、効率よく水素を回収できるとともに、燃焼灰中の活性な金属アルミニウム成分を実質的にゼロにすることが可能である。
【００４１】
上記の処理液に一成分として酸もしくはアルカリを加えることも反応を効率よく進める上で有効である。酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、りん酸などの鉱酸や酢酸やスルファミン酸などの有機酸を用いることができる。また、アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸ソーダ、アンモニアなどを用いることができる。
【００４２】
アルカリとして水酸化ナトリウムを水溶液として使用する場合、好適な濃度は５〜３０質量％である。５質量％より薄い濃度では十分な効果が得られず、また３０％以上では燃焼灰を含む処理液の粘性が高くなり取り扱い上好ましくない。水酸化ナトリウム水溶液の好適な添加量は、燃焼灰１０質量部に対して１０質量部から１００質量部である。
【００４３】
以下に、本発明を実施例により詳説するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
【実施例】
【００４４】
［燃焼灰組成の分析方法］
採取秤量した燃焼灰に対して、蛍光Ｘ線法により元素の定量を行ない、すべて酸化物として質量百分率を求めた。
【００４５】
［金属アルミニウムの定量］
採取秤量した燃焼灰１質量部に対して、水１００質量部を加え、時々攪拌しながら３０分間加熱した後、ろ紙によりろ過する。ろ紙上の残さを捕集したものに、塩酸（１＋１）４０質量部を加えて時々攪拌しながら３０分間加熱した後、ろ紙によりろ過する。このろ液と洗浄液を定容し、ＪＩＳ Ｇ １２５８ 鉄及び鋼−誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析方法のアルミニウム分析方法に準じて定量を行なう。
【００４６】
［生成ガスの分析］
ガスクロマトグラフ（ＴＣＤ法）により分析する。
【００４７】
実施例１
表１に示す組成を持つ、紙系及びプラスチック系廃棄物を循環流動層燃焼炉により８５０℃で燃焼させた燃焼灰１００ｇと１０質量％の水酸化ナトリウム溶液５００ｇとを、３リットル容のガス取り出し口つきのステンレス製ボールミル容器にステンレス製ボールと共に入れ、これを振動ミル（中央化工機社製、ＭＢ−１型）にとりつけて３０分間振盪した。
発生したガスを水中に倒立させたメスシリンダーに捕集し定容した。処理後の懸濁液から固形分をろ過し、洗浄乾燥させて安定化処理燃焼灰を得た。
上記安定化処理効果を確認するために、上記固形分（安定化処理燃焼灰）７５質量部に対して水１００質量部を加えて全量を５０ｇとしたものを、１リットル容のセパラブルフラスコに入れ、室温で２４時間放置して加湿処理し、発生したガスを水中に倒立させたメスシリンダーに捕集した。結果を表２に示す。
【００４８】
実施例２
実施例１において、振動ミルで振盪を行なわなかった以外は、全て実施例１と同様にして、燃焼灰の安定化処理と安定化処理燃焼灰の加湿処理を行なった。
結果を表２に示す。
【００４９】
実施例３
実施例１において、１０質量％の水酸化ナトリウム溶液５００ｇの代わりにイオン交換水５００ｇを用いた以外は、全て実施例１と同様にして、燃焼灰の安定化処理と安定化処理燃焼灰の加湿処理を行なった。結果を表２に示す。
【００５０】
比較例１
実施例１と同様にして採取した燃焼灰７５質量部に対して、安定化処理を施さず、水１００質量部を加えて全量を５０ｇとしたものを、１リットル容のセパラブルフラスコに入れ、室温で２４時間放置して加湿処理し、発生したガスを水中に倒立させたメスシリンダーに捕集した。結果を表２に示す。
【００５１】
実施例４
実施例１で使用した燃焼灰５０ｋｇを内容積１ｍ3の攪拌装置付きステンレス製タンクに入れ、１０質量％の水酸化ナトリウム水溶液３００ｋｇを加え、さらにステンレス製のボールを入れて密閉した。攪拌を３時間行い、発生したガスをガス取り出しバルブから取り出して捕集した。内容物をろ過洗浄して乾燥して安定化処理燃焼灰を得た。
発生したガスをガス精製装置を通すことにより、水分その他の不純物を除き、純度９９．９９容量％の高純度水素とし、これを５０ｃｍ2のＭＥＡ面積を有する固体高分子型燃料電池の負極に導き、空気を陽極に通すことにより１０Ｗの出力で５時間連続して発電を行なった。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２に示すように、本発明の安定化処理燃焼灰（実施例１〜３）は、加湿処理によるガス発生量が非常に少ないのに対して、安定化されていない燃焼灰（比較例１）は加湿処理によって大量のガスが発生する。
また、実施例３において安定化処理中に発生したガスは、水素を多く含み、かつ、硫黄成分や一酸化炭素などの不純物を実質的に含まないガスであるため、燃料電池などの分散型発電設備燃料として優れた特性を有していた。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明により得られる水素は、廃棄物から得られたものであるため、新たなエネルギーを消費せずに製造されたエネルギー源である点が大きな特徴である。また、本発明により得られた水素を含むガスは、他の方法、例えば化石燃料の改質などで得られたガスよりも水素の純度が高いという特徴を有する。即ち、硫黄分や、炭化水素、一酸化炭素などをほとんど含まない。この水素をエネルギー回収などに利用する場合、精製に要する資源とエネルギーが少なくて済むことから、燃焼炉プラント全体としてのエネルギー消費を抑えられると共に、二酸化炭素排出量の低減に貢献できる。
【００５６】
上記の処理により発生させた水素は、燃焼炉に導いてエネルギー回収を行なうことも差し支えないが、エネルギー回収の際に有害な成分を発生しない、あるいは貯蔵が可能という水素の特徴を生かすためには、オンサイトのエネルギー回収装置、中でも燃料電池、ガスエンジン、ガスタービンなどの発電装置により電力として利用することが望ましい。この場合、必要に応じて、精製や貯蔵を行なう。これらの発電装置の中でも特に本発明の目的に好適なものは燃料電池である。燃料電池は、固体高分子型、溶融炭酸塩型、りん酸型、固体酸化物型など様々な電解質を用いた方式が提案されているが、本発明の目的にはこれらのいずれの方式のものも適用可能である。また、この水素を燃料電池や内燃機関を動力とする自動車の燃料として用いることも可能である。
【００５７】
安定化された燃焼灰は、土壌改良材などに使用できる他、成形して焼成し舗装材、ブロック、れんが、建材などに使用できる。また、粉砕、分級することによりプラスチックや紙などに添加する填料として再生することも可能である。
安定化処理の際に、水酸化アルカリやケイ酸ソーダを添加することで吸着剤などとして有用なゼオライトを製造することも可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は安定化燃焼灰及びその安定化方法に関する。さらに詳しくは、燃焼炉からの金属アルミニウムを成分として含む燃焼灰を安定化する方法、及び安定化された焼却灰に関する。
また、本発明は水素の製造方法及びその利用方法に関する。さらに詳しくは、金属アルミニウムを成分として含む燃焼炉の燃焼灰から水素を製造する方法、及び製造された水素を有効利用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックや紙類などの可燃性廃棄物を専焼あるいは混焼する燃焼炉においては、さまざまな由来になる金属成分が燃焼灰に含まれてくる。中でもカルシウム、マグネシウム、アルミニウムや鉄などの含有量が高くなる傾向が見られるが、炉内の雰囲気が酸化雰囲気であることから、これらの金属は酸化物として燃焼灰中に存在するという認識が一般的であった。
【０００３】
一方、金属アルミニウムが水や、酸、アルカリの水溶液と接触して、水素を発生し、水酸化物を生成するという現象は古くから知られており、金属アルミニウムを含む廃棄物から水素ガスやアルミニウム塩を回収する技術は公知である。例えば、アルミニウムを溶解する工程において溶湯の上部に発生する比較的高濃度（２０％以上）のアルミニウムを含む燃焼灰からアルミニウム成分を回収することを目的とした技術としては以下のものがある。
【０００４】
特許文献１には、アルミニウム灰を１０〜５０％の苛性ソーダ溶液中に溶解してアルミン酸ソーダを生成し、次いで該アルミン酸ソーダ溶液中に珪酸ソーダを添加して、合成ゼオライトを製造すると共に、前記アルミン酸ソーダ生成時に発生するガスを回収する方法が開示されている。
また、特許文献２には、廃材アルミニウムを苛性ソーダ水溶液にて前処理した後、水酸化カルシウム水溶液と反応させ、水素とアルミン酸カルシウム等を回収する方法が開示されている。そして、これらの技術は金属アルミニウム含有量が非常に高い素材を原料として用いるものである。
【０００５】
特許文献３には、金属又は金属水素化物に化学反応を行なわせて水素を製造する方法において、ボールミル等の強烈な機械力を与えて反応させる方法が開示されている。この方法によれば、反応が起こりにくいＭｇＨのような金属水素化物も反応を完了させることができるとされる。この方法は、水素を貯蔵／搬送することを目的としており、高濃度の純粋な金属ないし金属水素化物を原料とするものである。また、この公報で開示されている技術は、実質的にＭｇＨを対象としたものに限定されている。
【０００６】
これらの公知技術は、廃棄物燃焼灰から水素を回収する方法、ならびに燃焼灰を安定化して水素の発生が起こりにくくする方法についていかなる知見をも示唆するものではなかった。
【特許文献１】特開昭５９−３０７１６号公報
【特許文献２】特開２００３−１９０９０６号公報
【特許文献３】特表２００３−５２７２８１号公報
【０００７】
従来、燃焼炉の操業において、炉から排出される燃焼灰が飛散することを防止することを目的に、燃焼灰に水を散布することは従来から行なわれてきた。しかし、この作業の際に散布される水の量は灰の飛散を防止するために必要かつ十分な量に過ぎず、燃焼灰を安定化させる、あるいは燃焼灰から水素を製造するために必要な量の水が加えられることはなかった。また、従来は燃焼灰中のアルミニウムは通念上すべて不活性な酸化物になっているものと認識されていたため、この燃焼灰を安定化させる必要性や、燃焼灰から水素が回収されることの有用性が認識されることはなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、安定性を欠くアルミニウム成分を含む燃焼灰を完全に安定化することと、現在は未利用の燃焼灰から水素などの有用物質を回収し、利用することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、以下の各発明を包含する。
【００１０】
（１）可燃性廃棄物を主たる燃料とする燃焼炉から排出される金属アルミニウムを含む燃焼灰を水性処理液と接触させて焼却灰中の活性な金属アルミニウム成分を不活性化することを特徴とする活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１１】
（２）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰を水性処理液と接触させる際に機械力を加えることを特徴とする（１）項記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１２】
（３）水性処理液が水である（１）項又は（２）項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１３】
（４）水性処理液がアルカリ水溶液又は酸水溶液である（１）項又は（２）項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１４】
（５）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が可燃性廃棄物を原料として固形化した燃料を燃焼炉で燃焼させて得られる燃焼灰である（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１５】
（６）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が加工処理の施されていない可燃性廃棄物及び可燃性廃棄物を破砕、粉砕又は摩砕等により加工処理を施して燃料化したものから選ばれる少なくとも１種を燃焼炉で燃焼させて得られる燃焼灰である（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１６】
（７）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が、可燃性廃棄物を主たる燃料とする金属アルミニウム含有量が０．１〜５質量％である燃料の燃焼炉からの焼却灰である（１）項〜（６）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１７】
（８）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰中の金属アルミニウム成分の含有量が２〜１５質量％である（１）項〜（６）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１８】
（９）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰がケイ素酸化物を二酸化ケイ素換算で２０〜６０質量％及び／又はカルシウム酸化物を酸化カルシウム換算で１０〜４０質量％含む（１）項〜（６）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００１９】
（１０）活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰中の金属アルミニウム成分の結晶粒径が１００μm以下である（１）項〜（９）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【００２０】
（１１）前記（１）項〜（１０）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法によって得られる安定化された燃焼灰。
【００２１】
（１２）前記（１）項〜（１０）項のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法において発生する水素含有ガスを採取することを特徴とする水素の製造方法。
【００２２】
（１３）上記（１２）項記載の水素の製造方法で得られた水素をボイラ及び／又は発電の燃料として使用することを特徴とする水素の利用方法。
【００２３】
（１４）発電の手段が水素を燃料とする燃料電池である（１３）項記載の水素の利用方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、利用価値のないものとされていた活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰を活性な金属アルミニウム成分を含んでいない安定な焼却灰とすることができると同時に、安定化処理によって水素ガスを発生させることができるため、焼却灰から有用物質を回収することができ、さらに発生した水素ガスを有効利用することによってエネルギー消費を軽減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明において、活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰は、一般に可燃性の廃棄物を燃料として用いた廃棄物を焼却処分した結果得られる焼却灰や燃焼炉（ボイラ、焼却炉など）においてしばしば生成する。このような可燃性廃棄物の例としては、廃プラスチック、紙くず、木くず、繊維くず、ゴムくず、汚泥、廃油、家庭ごみ、農業廃棄物などがある。アルミニウム成分の由来としては、様々なものが考えられるが、特に廃プラスチックや紙くずを燃料として用いた場合に、包装材料や印刷物などに由来するアルミニウム成分が混入する可能性が高くなる。これらの可燃性廃棄物は充填効率を上げるために固形化されることが多く、ＲＤＦ（Refuse Derived Fuel）あるいは、ＲＰＦ（Refuse Plastic and Paper Fuel）と呼称される場合もある。
【００２６】
紙くずの成分としては、特に限定されるものではないが、包装紙、板紙（段ボールを含む）、テープ、印刷用紙、家庭用紙などの使用済みの紙類や、各種の合い紙、キャリアテープなどの各種の工程紙、プリント基板類、あるいは製紙、印刷、加工などの工程で発生した損紙や裁ち落しなどがこれに含まれる。包装紙には、しばしばアルミニウムが箔としてラミネート、インキの成分として印刷、あるいは蒸着されたりすることから、これらが燃料中のアルミニウム成分として大きな割合を占めている。
【００２７】
廃プラスチックの成分としては、その多くがポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂であるが、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が含まれる場合もある。これらは上記紙くず類と同様、さまざまな用途に用いられたものが廃棄物として焼却処分されたり、燃料化されて熱回収されるが、紙くず類と同様、しばしばアルミニウムがラミネート、印刷、蒸着加工される。
【００２８】
廃棄物を燃料として用いる場合、本発明の有用性が顕著な燃料の発熱量は４０００〜１２０００ｋｃａｌ／ｋｇ（１６．７〜５０．２ＭＪ／ｋｇ）である。
本発明の燃焼灰は公知の方式の燃焼炉（ボイラ、焼却炉など）から得られる。例えば、ストーカ炉、ロータリーキルン、サイクロン炉、微粉炭炉、流動層炉(気泡型、循環型等)などから得られる。これらの燃焼炉は、廃棄物の減容化を目的とする場合もあるが、大規模なものは直接発電又は蒸気発生のみを行うか、あるいはコージェネレーションとして蒸気発生及び発電を行ない、エネルギー回収することを主目的にする設備である。これらの燃焼炉は、廃棄物燃料を専焼するものであっても、石油や石炭、天然ガスなど他の化石燃料と混焼するものであってもよい。
【００２９】
燃焼灰としては、燃焼炉の様々な個所から排出されるものを本発明の対象とする。即ち、炉底灰、飛灰（サイクロン、バグフィルター、電気集塵機、スクラバー）などがこれに含まれる。
【００３０】
これまで、可燃性廃棄物中のアルミニウム成分は高温酸化雰囲気の燃焼炉で処理されることで酸化物に変って存在しているものと認識されてきた。しかし、発明者らが可燃性廃棄物を燃料とする焼却灰を詳細に調べた結果、これまでの認識に反して燃料中に含まれるアルミニウム成分はその大半が炉内で酸化されずに金属のままの状態で炉から排出されていることが明らかになった。この現象の機構は完全には解明されていないが、金属アルミニウムは酸化雰囲気で高温に曝されると、表面に酸素透過率の低い強固な酸化物の皮膜が形成され、それ以上の酸化が抑制されるためであると推測される。
【００３１】
このような燃焼灰中の金属アルミニウム成分は、乾燥状態では安定であるが、水分に接触すると容易に反応を起こして水素ガスが発生する。本発明の活性な金属アルミニウム成分とは、このような水分と接触して容易に反応を起こす金属アルミニウム成分を指す。また、安定化された燃焼灰とは、水分と接触しても容易に反応を起こして水素を発生することがない燃焼灰を指す。
【００３２】
活性な金属アルミニウム成分が、１質量％以上含まれるような燃焼灰は水分と接触すると水素ガスを発生する傾向が顕著になり、火災等の危険が増加するため、保管あるいは再利用する上で安定化を図る必要が生じる。
【００３３】
安定化処理を行なう前の燃焼灰中の活性な金属アルミニウム成分の含有量が１〜２０質量％である場合において本発明は有用性が顕著であり、２〜１５質量％である場合に特に有用である。処理前の活性な金属アルミニウム成分含有量が１質量％未満であると、水分と接触しても水素を発生する可能性が低くなり、また２０質量％を超えると本発明の安定化処理を施すよりも金属アルミニウムを回収して再利用する方が合理的になる。
【００３４】
燃焼灰がケイ素酸化物を二酸化ケイ素換算で２０〜６０質量％及び又はカルシウム酸化物を酸化カルシウム換算で１０〜４０質量％含む場合、本発明の有用性が顕著になる。検討の結果、ケイ素酸化物をこれらの範囲で含まれている燃焼灰は、安定化処理を行なうことで安定性の高い状態になりやすいことが判っている。また、カルシウム酸化物が上記の範囲で含まれている燃焼灰は、後述する安定化処理に水を成分として含む処理液と接触した際に、水素を効率よく発生させ、結果として燃焼灰の安定化も促進する作用がある。
【００３５】
燃焼灰中の活性な金属アルミニウムを含有する結晶粒径が１００μｍ以下である場合に本発明の効果が顕著になる。結晶粒径は常法によりＸ線回折パターンからShellerの式によって求めることができる。検討の結果、燃焼灰中の金属アルミニウムの結晶粒径が１００μｍ以下である燃焼灰は、安定化処理を行なうことで安定性の高い状態になりやすいことが判っている。
【００３６】
燃焼炉に供給される燃料中のの金属アルミニウム含有量は０．１〜１０質量％である場合に本発明の効果が顕著になる。特に０．１〜５質量％である場合に本発明の効果が顕著である。
【００３７】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰を安定化させる方法は、特に限定されるものではないが、燃焼灰を水を含む処理液と反応させる方法が好適に用いられる。この処理により、水素と安定化された燃焼灰が回収される。水素を効率よく回収するためには、気密構造のタンクに水を含む処理液を入れ、燃焼灰をロータリーバルブや水封などの外部と雰囲気を遮断できるような供給装置によりタンクに供給し、処理液と反応させる方法などが採用される。この場合、発生した水素は、タンク内の上部空間に溜まり、ポンプ等で回収される。安定化された燃焼灰は底部の排出孔から排出される。
【００３８】
水を含む処理液の添加量は、燃焼灰中に含まれる活性な金属アルミニウム成分の量によって変化するが、好適な添加量は燃焼灰１００質量部に対して、２０〜５００質量部であり、５０〜３００質量部がさらに好適である。処理液の添加量が２０質量部未満であると安定化効果が十分に得られず、また５００質量部以上添加しても安定化効果に変化は見られない。
【００３９】
上記の燃焼灰と水を含む処理液との反応において、機械力を加えることも反応を促進させる上で有用である。機械力を加える方法としては、特に限定されるものではないが、ポットミル、ボールミル、アトライター、振動ミル、サンドグラインダーなどの媒体ミルや、ニーダー、スクリュー混錬機、あるいは、アジテーター、カウレス、ホモジナイザー、などの攪拌機、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー（破砕機）などを用いることができる。
【００４０】
機械力を加えることにより、反応が促進される理由としては、燃焼灰中の活性な金属アルミニウム成分を含有する粒子のアルミニウム酸化皮膜を破壊して、処理液と活性な金属アルミニウム成分が反応しやすくなるためであると考えられる。適切な方法で機械力を加えることにより、効率よく水素を回収できるとともに、燃焼灰中の活性な金属アルミニウム成分を実質的にゼロにすることが可能である。
【００４１】
上記の処理液に一成分として酸もしくはアルカリを加えることも反応を効率よく進める上で有効である。酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、りん酸などの鉱酸や酢酸やスルファミン酸などの有機酸を用いることができる。また、アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸ソーダ、アンモニアなどを用いることができる。
【００４２】
アルカリとして水酸化ナトリウムを水溶液として使用する場合、好適な濃度は５〜３０質量％である。５質量％より薄い濃度では十分な効果が得られず、また３０％以上では燃焼灰を含む処理液の粘性が高くなり取り扱い上好ましくない。水酸化ナトリウム水溶液の好適な添加量は、燃焼灰１０質量部に対して１０質量部から１００質量部である。
【００４３】
以下に、本発明を実施例により詳説するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
【実施例】
【００４４】
［燃焼灰組成の分析方法］
採取秤量した燃焼灰に対して、蛍光Ｘ線法により元素の定量を行ない、すべて酸化物として質量百分率を求めた。
【００４５】
［金属アルミニウムの定量］
採取秤量した燃焼灰１質量部に対して、水１００質量部を加え、時々攪拌しながら３０分間加熱した後、ろ紙によりろ過する。ろ紙上の残さを捕集したものに、塩酸（１＋１）４０質量部を加えて時々攪拌しながら３０分間加熱した後、ろ紙によりろ過する。このろ液と洗浄液を定容し、ＪＩＳ Ｇ １２５８ 鉄及び鋼−誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析方法のアルミニウム分析方法に準じて定量を行なう。
【００４６】
［生成ガスの分析］
ガスクロマトグラフ（ＴＣＤ法）により分析する。
【００４７】
実施例１
表１に示す組成を持つ、紙系及びプラスチック系廃棄物を循環流動層燃焼炉により８５０℃で燃焼させた燃焼灰１００ｇと１０質量％の水酸化ナトリウム溶液５００ｇとを、３リットル容のガス取り出し口つきのステンレス製ボールミル容器にステンレス製ボールと共に入れ、これを振動ミル（中央化工機社製、ＭＢ−１型）にとりつけて３０分間振盪した。
発生したガスを水中に倒立させたメスシリンダーに捕集し定容した。処理後の懸濁液から固形分をろ過し、洗浄乾燥させて安定化処理燃焼灰を得た。
上記安定化処理効果を確認するために、上記固形分（安定化処理燃焼灰）７５質量部に対して水１００質量部を加えて全量を５０ｇとしたものを、１リットル容のセパラブルフラスコに入れ、室温で２４時間放置して加湿処理し、発生したガスを水中に倒立させたメスシリンダーに捕集した。結果を表２に示す。
【００４８】
実施例２
実施例１において、振動ミルで振盪を行なわなかった以外は、全て実施例１と同様にして、燃焼灰の安定化処理と安定化処理燃焼灰の加湿処理を行なった。
結果を表２に示す。
【００４９】
実施例３
実施例１において、１０質量％の水酸化ナトリウム溶液５００ｇの代わりにイオン交換水５００ｇを用いた以外は、全て実施例１と同様にして、燃焼灰の安定化処理と安定化処理燃焼灰の加湿処理を行なった。結果を表２に示す。
【００５０】
比較例１
実施例１と同様にして採取した燃焼灰７５質量部に対して、安定化処理を施さず、水１００質量部を加えて全量を５０ｇとしたものを、１リットル容のセパラブルフラスコに入れ、室温で２４時間放置して加湿処理し、発生したガスを水中に倒立させたメスシリンダーに捕集した。結果を表２に示す。
【００５１】
実施例４
実施例１で使用した燃焼灰５０ｋｇを内容積１ｍ3の攪拌装置付きステンレス製タンクに入れ、１０質量％の水酸化ナトリウム水溶液３００ｋｇを加え、さらにステンレス製のボールを入れて密閉した。攪拌を３時間行い、発生したガスをガス取り出しバルブから取り出して捕集した。内容物をろ過洗浄して乾燥して安定化処理燃焼灰を得た。
発生したガスをガス精製装置を通すことにより、水分その他の不純物を除き、純度９９．９９容量％の高純度水素とし、これを５０ｃｍ2のＭＥＡ面積を有する固体高分子型燃料電池の負極に導き、空気を陽極に通すことにより１０Ｗの出力で５時間連続して発電を行なった。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２に示すように、本発明の安定化処理燃焼灰（実施例１〜３）は、加湿処理によるガス発生量が非常に少ないのに対して、安定化されていない燃焼灰（比較例１）は加湿処理によって大量のガスが発生する。
また、実施例３において安定化処理中に発生したガスは、水素を多く含み、かつ、硫黄成分や一酸化炭素などの不純物を実質的に含まないガスであるため、燃料電池などの分散型発電設備燃料として優れた特性を有していた。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明により得られる水素は、廃棄物から得られたものであるため、新たなエネルギーを消費せずに製造されたエネルギー源である点が大きな特徴である。また、本発明により得られた水素を含むガスは、他の方法、例えば化石燃料の改質などで得られたガスよりも水素の純度が高いという特徴を有する。即ち、硫黄分や、炭化水素、一酸化炭素などをほとんど含まない。この水素をエネルギー回収などに利用する場合、精製に要する資源とエネルギーが少なくて済むことから、燃焼炉プラント全体としてのエネルギー消費を抑えられると共に、二酸化炭素排出量の低減に貢献できる。
【００５６】
上記の処理により発生させた水素は、燃焼炉に導いてエネルギー回収を行なうことも差し支えないが、エネルギー回収の際に有害な成分を発生しない、あるいは貯蔵が可能という水素の特徴を生かすためには、オンサイトのエネルギー回収装置、中でも燃料電池、ガスエンジン、ガスタービンなどの発電装置により電力として利用することが望ましい。この場合、必要に応じて、精製や貯蔵を行なう。これらの発電装置の中でも特に本発明の目的に好適なものは燃料電池である。燃料電池は、固体高分子型、溶融炭酸塩型、りん酸型、固体酸化物型など様々な電解質を用いた方式が提案されているが、本発明の目的にはこれらのいずれの方式のものも適用可能である。また、この水素を燃料電池や内燃機関を動力とする自動車の燃料として用いることも可能である。
【００５７】
安定化された燃焼灰は、土壌改良材などに使用できる他、成形して焼成し舗装材、ブロック、れんが、建材などに使用できる。また、粉砕、分級することによりプラスチックや紙などに添加する填料として再生することも可能である。
安定化処理の際に、水酸化アルカリやケイ酸ソーダを添加することで吸着剤などとして有用なゼオライトを製造することも可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性廃棄物を主たる燃料とする燃焼炉から排出される金属アルミニウムを含む燃焼灰を水性処理液と接触させて焼却灰中の活性な金属アルミニウム成分を不活性化することを特徴とする活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項２】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰を水性処理液と接触させる際に機械力を加えることを特徴とする請求項１記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項３】
水性処理液が水である請求項１又は請求項２に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項４】
水性処理液がアルカリ水溶液又は酸水溶液である請求項１又は請求項２に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項５】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が可燃性廃棄物を原料として固形化した燃料を燃焼炉で燃焼させて得られる燃焼灰である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項６】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が加工処理の施されていない可燃性廃棄物及び可燃性廃棄物を破砕、粉砕又は摩砕等により加工処理を施して燃料化したものから選ばれる少なくとも１種を燃焼炉で燃焼させて得られる燃焼灰である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項７】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が、可燃性廃棄物を主たる燃料とする金属アルミニウム含有量が０．１〜５質量％である燃料の燃焼炉からの焼却灰である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項８】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰中の金属アルミニウム成分の含有量が２〜１５質量％である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項９】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰がケイ素酸化物を二酸化ケイ素換算で２０〜６０質量％及び／又はカルシウム酸化物を酸化カルシウム換算で１０〜４０質量％含む請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項１０】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰中の金属アルミニウム成分の結晶粒径が１００μm以下である請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項１１】
前記請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法によって得られる安定化された燃焼灰。
【請求項１２】
前記請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法において発生する水素含有ガスを採取することを特徴とする水素の製造方法。
【請求項１３】
上記請求項１２記載の水素の製造方法で得られた水素をボイラ及び／又は発電の燃料として使用することを特徴とする水素の利用方法。
【請求項１４】
発電の手段が水素を燃料とする燃料電池である請求項１３記載の水素の利用方法。
【請求項１】
可燃性廃棄物を主たる燃料とする燃焼炉から排出される金属アルミニウムを含む燃焼灰を水性処理液と接触させて焼却灰中の活性な金属アルミニウム成分を不活性化することを特徴とする活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項２】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰を水性処理液と接触させる際に機械力を加えることを特徴とする請求項１記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項３】
水性処理液が水である請求項１又は請求項２に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項４】
水性処理液がアルカリ水溶液又は酸水溶液である請求項１又は請求項２に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項５】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が可燃性廃棄物を原料として固形化した燃料を燃焼炉で燃焼させて得られる燃焼灰である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項６】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が加工処理の施されていない可燃性廃棄物及び可燃性廃棄物を破砕、粉砕又は摩砕等により加工処理を施して燃料化したものから選ばれる少なくとも１種を燃焼炉で燃焼させて得られる燃焼灰である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項７】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰が、可燃性廃棄物を主たる燃料とする金属アルミニウム含有量が０．１〜５質量％である燃料の燃焼炉からの焼却灰である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項８】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰中の金属アルミニウム成分の含有量が２〜１５質量％である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項９】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰がケイ素酸化物を二酸化ケイ素換算で２０〜６０質量％及び／又はカルシウム酸化物を酸化カルシウム換算で１０〜４０質量％含む請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項１０】
活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰中の金属アルミニウム成分の結晶粒径が１００μm以下である請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法。
【請求項１１】
前記請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法によって得られる安定化された燃焼灰。
【請求項１２】
前記請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の活性な金属アルミニウム成分を含む燃焼灰の安定化方法において発生する水素含有ガスを採取することを特徴とする水素の製造方法。
【請求項１３】
上記請求項１２記載の水素の製造方法で得られた水素をボイラ及び／又は発電の燃料として使用することを特徴とする水素の利用方法。
【請求項１４】
発電の手段が水素を燃料とする燃料電池である請求項１３記載の水素の利用方法。
【公開番号】特開２００６−２１１５４（Ｐ２００６−２１１５４Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０２６４９（Ｐ２００４−２０２６４９）
【出願日】平成１６年７月９日（２００４．７．９）
【出願人】（０００１２２２９８）王子製紙株式会社 (2,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月９日（２００４．７．９）
【出願人】（０００１２２２９８）王子製紙株式会社 (2,055)
【Ｆターム（参考）】
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