JP2004188414A - 重金属回収装置、重金属回収方法および廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃棄物を溶融処理または燃焼処理する際に発生する重金属を手間の掛からない簡単な工程により回収することができる重金属回収装置、重金属回収方法、および、重金属回収装置を備えた廃棄物処理装置を提供する。
【解決手段】 フェライト化処理装置１３が飛灰中の重金属を加熱された鉄材に接触させて粉状のフェライト化金属とし、この粉状のフェライト化金属を含む飛灰をフィルタ装置１０が回収する。そして、フィルタ装置１０に回収された飛灰中から磁気選別装置１４が粉状のフェライト化金属を磁性物として選別する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物を溶融処理または燃焼処理する際に発生する重金属を回収する重金属回収装置、重金属回収方法、および、重金属回収装置を備える廃棄物処理装置に関するものである。

産業廃棄物などを廃棄物処理装置により燃焼または溶融処理する際には、環境に有害な重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を含んだ燃焼灰や飛灰が発生する。そこで、従来一般には、発生する燃焼灰や飛灰をバグフィルタ等のフィルタ装置により回収し、これをセメントにより固化して廃棄するか、あるいはキレート剤などの薬剤により安定化処理して廃棄している。

なお、飛灰中の重金属を山元還元のため回収する方法も提案されている。この重金属回収方法は、溶融炉から排出される溶融飛灰を処理槽に導入して槽内の水に懸濁し、この懸濁液を酸またはアルカリの添加によりアルカリ域の適当値にｐＨ調整した後、生成した沈殿物を分離することにより、溶融飛灰中の重金属を回収する方法である（例えば特許文献１参照）。
特開平７−１０９５３３号公報

ところで、従来のように、重金属を含む燃焼灰や飛灰をセメントにより固化し、あるいは薬剤により安定化処理する場合には、セメントや薬剤の費用が嵩むだけでなく、その処理作業に多大な手間が掛かるという問題がある。同様に、前述した公報に記載の重金属回収方法においても、酸またはアルカリの添加によるｐＨ調整に多大な手間が掛かるという問題がある。

そこで、本発明は、廃棄物を溶融処理または燃焼処理する際に発生する重金属を手間の掛からない簡単な工程により回収することができる重金属回収装置、重金属回収方法、および、重金属回収装置を備えた廃棄物処理装置を提供することを課題とする。

本発明に係る重金属回収装置は、廃棄物を溶融処理する際に発生する飛灰中の重金属を回収する装置であって、飛灰の流路に設置または投入されて加熱された鉄材に飛灰中の重金属を接触させて粉状のフェライト化金属とするフェライト化処理装置と、粉状のフェライト化金属を含む飛灰を回収するフィルタ装置と、回収された飛灰中から粉状のフェライト化金属を磁性物として選別する磁気選別装置とを備えていることを特徴とする。

この発明に係る重金属回収装置では、フェライト化処理装置が飛灰中の重金属を加熱された鉄材に接触させて粉状のフェライト化金属とし、このフェライト化金属を含む飛灰をフィルタ装置が回収する。そして、フィルタ装置に回収された飛灰中から磁気選別装置が粉状のフェライト化金属を磁性物として選別することにより、廃棄物を溶融処理する際に発生する飛灰中の重金属が安定なフェライト化金属として回収される。

また、本発明に係る重金属回収装置は、廃棄物を燃焼処理する際に発生する燃焼灰中の重金属を回収する装置であって、燃焼炉に投入されて加熱された鉄粉に燃焼灰中の重金属を接触させて粉状のフェライト化金属とするフェライト化処理装置と、粉状のフェライト化金属を含む燃焼灰を回収するフィルタ装置と、回収された燃焼灰中から粉状のフェライト化金属を磁性物として選別する磁気選別装置とを備えていることを特徴とする。

この発明に係る重金属回収装置では、フェライト化処理装置が燃焼灰中の重金属を加熱された鉄粉に接触させて粉状のフェライト化金属とし、このフェライト化金属を含む燃焼灰をフィルタ装置が回収する。そして、フィルタ装置に回収された燃焼灰中から粉状のフェライト化金属を磁気選別装置が磁性物として選別することにより、廃棄物を燃焼処理する際に発生する燃焼灰中の重金属が安定なフェライト化金属として回収される。

ここで、粉状のフェライト化金属を磁性物として選別する磁気選別装置は、バイブレータにより振動が付与されるホッパと、このホッパから流下する粉状のフェライト化金属を吸着する磁気ドラムと、この磁気ドラムの周面に摺接して粉状のフェライト化金属を回収するスクレーパとを備えた乾式の磁気選別装置として構成されているのが好ましい。このような磁気選別装置によれば、粒径が例えば５０μｍ程度と非常に小さい粉状のフェライト化金属も確実に選別される。

本発明に係る重金属回収装置には、磁気選別装置によって選別されたフェライト化金属から重金属を分離する還元処理装置と、還元された重金属を非磁性物として選別する磁気選別装置とを備えることができる。この場合、還元処理装置がフェライト化金属から重金属を分離し、分離された重金属を磁気選別装置が非磁性物として選別することにより、廃棄物を溶融処理または燃焼処理する際に発生する重金属が山元還元可能な重金属として回収される。

本発明に係る重金属回収方法は、廃棄物を溶融処理する際に発生する飛灰中の重金属を回収する方法であって、飛灰の流路に鉄材を設置または投入して加熱し、加熱された鉄材に飛灰中の重金属を接触させて粉状のフェライト化金属とし、このフェライト化金属を含む飛灰をフィルタ装置により回収し、回収された飛灰中から粉状のフェライト化金属を乾式の磁気選別装置により磁気選別することを特徴とする。

また、本発明に係る重金属回収方法は、廃棄物を燃焼処理する際に発生する燃焼灰中の重金属を回収する方法であって、燃焼炉に鉄粉を投入して加熱し、加熱された鉄粉に燃焼灰中の重金属を接触させて粉状のフェライト化金属とし、このフェライト化金属を含む燃焼灰をフィルタ装置により回収し、回収された燃焼灰中から粉状のフェライト化金属を乾式の磁気選別装置により磁気選別することを特徴とする。

ここで、本発明は、廃棄物を溶融処理または燃焼処理する廃棄物処理装置であって、前述の重金属回収装置を備えた廃棄物処理装置として構成することができる。この場合、廃棄物の溶融処理または燃焼処理に伴ない、重金属が安定なフェライト化金属として回収され、また、山元還元可能な重金属として回収される。

本発明に係る重金属回収装置では、フェライト化処理装置が飛灰中の重金属を加熱された鉄材に接触させて粉状のフェライト化金属とし、このフェライト化金属を含む飛灰をフィルタ装置が回収する。そして、フィルタ装置に回収された飛灰中から磁気選別装置が粉状のフェライト化金属を磁性物として選別する。従って、本発明によれば、廃棄物を溶融処理する際に発生する飛灰中の重金属を手間の掛からない簡単な工程により安定なフェライト化金属として回収することができる。

また、本発明に係る重金属回収装置では、フェライト化処理装置が燃焼灰中の重金属を加熱された鉄粉に接触させて粉状のフェライト化金属とし、このフェライト化金属を含む燃焼灰をフィルタ装置が回収する。そして、フィルタ装置に回収された燃焼灰中から粉状のフェライト化金属を磁気選別装置が磁性物として選別する。従って、本発明によれば、廃棄物を燃焼処理する際に発生する燃焼灰中の重金属を手間の掛からない簡単な工程により安定なフェライト化金属として回収することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る重金属回収装置の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は第１実施形態に係る重金属回収装置を備えた廃棄物処理装置の全体構成を示す模式図、図２は図１に示した重金属回収装置においてフェライト化金属を選別する磁気選別装置の概略構造を示す模式図である。

第１実施形態の重金属回収装置は、廃棄物を溶融処理する際に発生する飛灰中の重金属を回収する装置であって、図１に示す溶融炉１を備えた廃棄物処理装置に組み込まれて構成されている。

図１に示す廃棄物処理装置は、例えばゴミ処理場で発生する粗大ゴミのガラス質を含む破砕残渣物やその他の廃棄物を溶融処理できる溶融炉１を備えている。この溶融炉１は、例えばスラグ排出型ロータリキルン式溶融炉で構成されており、投入された廃棄物を１３００℃程度の加熱雰囲気下で混合攪拌することにより溶融し、これを溶融スラグとして排出する。

溶融炉１の前段には廃棄物の投入部２が設けられている。この投入部２は、クレーン等により廃棄物が投入されるホッパ２Ａと、ホッパ２Ａの底部から廃棄物を繰り出すスクリューフィーダ２Ｂと、スクリューフィーダ２Ｂにより繰り出された廃棄物を所定量ずつ溶融炉１内に押し込む押込プッシャー２Ｃなどを備えている。

溶融炉１の後段には二次燃焼室３が連設されている。この二次燃焼室３は、溶融炉１で発生した排ガス中の未燃成分を二次燃焼空気の供給により完全燃焼させるように構成されており、ダイオキシンを分解するため、排ガスの温度を８５０℃前後に保持して２〜３秒間滞留させる。

二次燃焼室３の下部には、溶融炉１から排出される溶融スラグを冷却水により急冷することで水砕スラグとして回収する水砕装置４が付設されている。この水砕装置４に回収された水砕スラグは、磁気選別装置５に供給されて微粉状の磁性物と非磁性物のスラグとに分離される。なお、分離された微粉状の磁性物は二次燃焼室３内に還元されるようになっている。

一方、二次燃焼室３の上部には排ガスおよび飛灰の排出管６を介して一次冷却室７、空気予熱室８および二次冷却室９が順次連設されている。一次冷却室７は、排ガスの温度を４００℃程度まで低下させるように構成され、二次冷却室９は排ガスの温度をさらに１５０℃程度まで低下させるように構成されている。この二次冷却室９は、廃棄物の溶融処理の際に発生して排ガスに同伴される飛灰（溶融飛灰）をフィルタ装置１０に送出すると共に、二次冷却室９内に堆積した飛灰を下部から排出するように構成されている。

フィルタ装置１０は、例えばバグフィルタで構成されている。このフィルタ装置１０は、排ガスに同伴された飛灰を分離して下部から排出すると共に、飛灰が除去された排ガスをブロワー１１を介して煙突１２に排出するように構成されている。

ここで、第１実施形態に係る重金属回収装置は、二次燃焼室３内に設置されるフェライト化処理装置１３と、二次冷却室９から排ガスと共に送出される飛灰を分離して回収する前述のフィルタ装置１０と、二次冷却室９の下部およびフィルタ装置１０の下部から排出される飛灰を磁性物と非磁性物とに分離する磁気選別装置１４と、この磁気選別装置１４により選別された磁性物を還元処理する還元処理装置１５と、この還元処理装置１５による処理物を磁性物と非磁性物とに分離する磁気選別装置１６とを備えて構成されている。

フェライト化処理装置１３は、溶融炉１による廃棄物の溶融処理に際して発生する飛灰中の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を二次燃焼室３内で加熱された鉄材の表面に接触させて粉状のフェライト化金属とするための装置である。このフェライト化処理装置１３は、酸化第二鉄を含む鉄材としての鉄屑（鉄片や鉄粉）を例えばケージやメッシュケージに収容したものであり、二次燃焼室３内に排ガスの流通経路を横断するように設置される。

フィルタ装置１０は、排ガスに同伴された飛灰を分離することで、この飛灰に含まれたフェライト化金属を回収する。なお、二次冷却室９からフィルタ装置１０への排ガス通路には、脱塩、脱硫の目的でＣａ（ＯＨ）_２が供給される。

磁気選別装置１４は、飛灰に含まれるフェライト化金属を磁性物として選別し、残りの飛灰に含まれる灰分（ＳｉＯ_２，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３）および塩類（ＣａＣｌ_２，ＫＣｌ，ＮａＣｌ）を非磁性物として選別する。この磁気選別装置１４は、粒径の小さなフェライト化金属も確実に選別できるようにするため、図２に示すような乾式の磁気選別装置として構成されている。

図２に示すように、磁気選別装置１４は、バイブレータ１４Ａにより振動が付与されるホッパ１４Ｂと、このホッパ１４Ｂから流下する粉状のフェライト化金属を磁性物として吸着する左右一対の磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃと、この磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃの周面に摺接することで磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃの周面に吸着された粉状のフェライト化金属を回収する左右一対のスクレーパ１４Ｄ，１４Ｄと、磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃの間から流下する灰分および塩類を非磁性物として回収する回収槽１４Ｅとを備えて構成されている。

図１に示した還元処理装置１５は、磁気選別装置１４により磁性物として選別されたフェライト化金属を水素ガスの供給により所定の温度雰囲気下で還元処理する。この還元処理装置１５により還元処理された重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）および鉄分は、磁気選別装置１６に供給され、還元反応により発生した水分は貯水槽１７に放出される。

磁気選別装置１６は、還元された重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を非磁性物として分離し、鉄分を磁性物として分離することにより、山元還元可能な重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）として回収可能とする。

一方、前述した磁気選別装置１４により非磁性物として選別された灰分（ＳｉＯ_２，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３）および塩類（ＣａＣｌ_２，ＫＣｌ，ＮａＣｌ）は、塩濃縮槽１８に供給されて水溶液とされた後、沈殿槽１９に供給されて灰分（ＳｉＯ_２，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３）が沈殿処理される。この灰分（ＳｉＯ_２，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３）は、ポンプ２０を介して脱水機２１に供給されることで脱水処理される。なお、脱水処理による水分は、塩濃縮槽１８に補給される。

脱水された灰分（ＳｉＯ_２，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３）は、磁気選別装置２２に供給され、この磁気選別装置２２により磁性物が除去されて純度の高い灰分（ＳｉＯ_２，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３）として回収される。

一方、沈殿槽１９から溢流した塩類（ＣａＣｌ_２，ＫＣｌ，ＮａＣｌ）の水溶液は、反応槽２３に供給される。そして、この反応槽２３内において、ＮａＯＨの注入によりＣａＣｌ_２が中和処理される。この水溶液は、沈殿槽２４に供給されてＣａ（ＯＨ）_２（消石灰）が沈殿処理される。

沈殿したＣａ（ＯＨ）_２は、ポンプ２５を介して乾燥機２６に供給されることで乾燥処理される。そして、乾燥されたＣａ（ＯＨ）_２は、磁気選別装置２７に供給され、この磁気選別装置２７により磁性物が除去されて純度の高いＣａ（ＯＨ）_２（消石灰）として回収される。なお、回収されたＣａ（ＯＨ）_２（消石灰）の一部は、前述した二次冷却室９からフィルタ装置１０への排ガス通路に供給される。

一方、沈殿槽２４から溢流した塩類（ＫＣｌ，ＮａＣｌ）の水溶液は、高濃度塩溶液の貯留槽２８に一旦貯留された後、ポンプ２９を介して蒸発固化槽３０に供給される。そして、この蒸発固化槽３０により塩類（ＫＣｌ，ＮａＣｌ）が固化されて回収される。

なお、蒸発固化槽３０で蒸発した水分は貯水槽３１に放出される。この貯水槽３１には、前述した貯水槽１７内の水分がポンプ３２を介して放出される。そして、この貯水槽３１内の水分が必要に応じて塩濃縮槽１８内に補給される。

このように構成された廃棄物処理装置においては、例えばガラス質を含む粗大ゴミの破砕残渣物やその他の廃棄物が投入部２から溶融炉１内に投入されると、溶融炉１は、投入された廃棄物を１３００℃程度の加熱雰囲気下で混合攪拌することにより溶融し、これを溶融スラグとして排出する。その際、溶融炉１および二次燃焼室３内には、重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を含む飛灰（溶融飛灰）が発生する。

溶融炉１から排出される溶融スラグは、二次燃焼室３の下部を経由して水砕装置４内に流入することにより、水砕スラグとして回収される。この水砕スラグは、磁気選別装置５により微粉状の磁性物と非磁性物のスラグとに分離され、微粉状の磁性物は二次燃焼室３内に還元される。

ここで、溶融炉１および二次燃焼室３内に発生した重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を含む飛灰は、排ガスに同伴されて二次燃焼室３内を上昇し、その内部に設置されたフェライト化処理装置１３を通過する。その際、フェライト化処理装置１３の鉄屑（鉄片や鉄粉）は、二次燃焼室３内の温度雰囲気により８５０℃前後の加熱状態にあるため、飛灰中の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）がフェライト化処理装置１３の高温の鉄屑の表面に接触して粉状のフェライト化金属に変換される。

なお、重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）がフェライト化金属に変換される化学変化は、例えば重金属であるＰｂをＭで表し、ｘの範囲を０≦ｘ≦１としたとき、以下の式（１）、式（２）によって説明される。
（１） ｘＭ^２＋＋（３−ｘ）Ｆｅ^２＋＋６ＯＨ⁻ → Ｍ_ｘＦｅ_３−ｘ（ＯＨ）_６
（２） Ｍ_ｘＦｅ_３−ｘ（ＯＨ）_６＋Ｏ_２ → Ｍ_ｘＦｅ_３−ｘＯ_４

フェライト化処理装置１３により変換された重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）のフェライト化金属は、飛灰と共に排ガスに同伴されて二次燃焼室３の上部から排出される。すなわち、排出管６を介して一次冷却室７、空気予熱室８、二次冷却室９、フィルタ装置１０へと排出される。そして、このフェライト化金属を含む飛灰は、二次冷却室９内に堆積した分がその下部から排出されると共に、フィルタ装置１０に送出された分がフィルタ装置１０より分離されてその下部から排出される。なお、フェライト化金属を含む飛灰が除去された排ガスは、ブロワー１１を介して煙突１２から放出される。

二次冷却室９の下部およびフィルタ装置１０の下部から排出されたフェライト化金属を含む飛灰は、磁気選別装置１４により磁性物としてのフェライト化金属と、非磁性物としての灰分（ＳｉＯ_２，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３）および塩類（ＣａＣｌ_２，ＫＣｌ，ＮａＣｌ）に分離される。

すなわち、図２に示すホッパ１４Ｂに投入されたフェライト化金属を含む飛灰は、バイブレータ１４Ａによりホッパ１４Ｂが振動することで目詰まりすることなくホッパ１４Ｂから円滑に流下し、左右一対の磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃの間を通過する過程で粉状のフェライト化金属が磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃの周面に確実に吸着され、残りの灰分および塩類が回収槽１４Ｅに回収される。そして、磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃの周面に吸着された粉状のフェライト化金属は、左右一対のスクレーパ１４Ｄ，１４Ｄに掻き取られて回収される。

このようにして磁気選別装置１４により選別された粉状のフェライト化金属は、水素ガスが供給される還元処理装置１５により、元の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）に還元処理される。

なお、フェライト化金属の還元処理は、次の式（３）によって説明される。
（３） Ｍ_ｘＦｅ_３−ｘＯ_４＋ＸＨ_２ → ＸＭ＋Ｆｅ_３Ｏ_４＋ＸＨ_２Ｏ

そして、この還元処理された重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）および鉄分は、磁気選別装置１６により鉄分が磁性物として分離除去されることで、山元還元可能な重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）として回収される。

このように、第１実施形態の重金属回収装置を備えた廃棄物処理装置によれば、廃棄物を溶融処理する際に発生する飛灰中の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を安定なフェライト化金属として回収できると共に、このフェライト化金属から山元還元可能な元の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を還元して回収することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る重金属回収装置を説明する。この第２実施形態の重金属回収装置は、廃棄物を燃焼処理する際に発生する燃焼灰中の重金属を回収する装置であって、図３に示す焼却炉４０を燃焼炉として備えた廃棄物処理装置に組み込まれて構成されている。なお、この廃棄物処理装置は、焼却炉４０からの排ガスおよび燃焼灰が図１に示した排出管６に排出されるように構成されており、排出管６以降の構成については、図１に示したものと同様であるため、必要な部分を除き詳細な説明は省略する。

図３に示す焼却炉４０は、例えばゴミ処理場で発生する粗大ゴミの破砕残渣物やその他の廃棄物を焼却（燃焼）処理できる流動床式焼却炉で構成されており、火炉４０Ａ、サイクロン４０Ｂ、ボイラ４０Ｃ等を備えている。

火炉４０Ａは、図示しないスクリューコンベア等によって投入された廃棄物を高温の流動床によって焼却する縦型の円筒容器で構成されている。この火炉４０Ａの底部には、図示しない燃料供給機に接続された燃料供給ラインＬ１と、火炉４０Ａに収容された流動床に流動化空気を圧送する空気供給ラインＬ２と、火炉４０Ａ内の不燃物や灰等を排出する排出ラインＬ３が連設されている。そして、このような構成を有する火炉４０Ａは、ダイオキシンを分解可能な８７０℃程度の高温下で廃棄物を焼却する。

サイクロン４０Ｂは、火炉４０Ａ内で発生する排ガスに同伴して火炉４０Ａの上部に上昇した流動床の流動媒体（流動砂）を重量選別して火炉４０Ａの底部に回収する。このサイクロン４０Ｂの上部には、排ガスと熱交換するボイラ４０Ｃの一端部が接続されている。そして、ボイラ４０Ｃの他端部は、図１に示した排出管６に排ガスや燃焼灰を排出するように接続されている。

ここで、第２実施形態に係る重金属回収装置は、図３に示した焼却炉４０の火炉４０Ａの内部に微細な酸化鉄粉を噴霧するフェライト化処理装置４１と、図１に示した二次冷却室９から排ガスと共に送出される燃焼灰を分離して回収するフィルタ装置１０と、二次冷却室９の下部およびフィルタ装置１０の下部から排出される燃焼灰から粉状のフェライト化金属を磁性物として分離する磁気選別装置１４（図２参照）と、この磁気選別装置１４により選別された磁性物を還元処理する還元処理装置１５と、この還元処理装置１５による処理物を磁性物と非磁性物とに分離する磁気選別装置１６とを備えて構成されている。

フェライト化処理装置４１は、図３に示した焼却炉４０による廃棄物の焼却処理に際して火炉４０Ａ内に発生する燃焼灰中の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を安定なフェライト化金属とするための装置である。このフェライト化処理装置４１は、火炉４０Ａの壁面に付設された噴霧ノズル４１Ａから火炉４０Ａ内に粒径が５０μｍ程度の微細な酸化鉄粉を噴霧することにより、火炉４０Ａ内で加熱された微細な酸化鉄粉に燃焼灰中の重金属を接触させて安定な粉状のフェライト化金属とする。

磁気選別装置１４は、図２に示したように、ホッパ１４Ｂ、左右一対の磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃ、左右一対のスクレーパ１４Ｄ，１４Ｄおよび回収槽１４Ｅを備えて構成されている。この磁気選別装置１４の各部の構成および機能は、前述した通りであるため、詳細な説明は省略する。また、還元処理装置１５および磁気選別装置１６の構成および機能も、前述した通りであるため、詳細な説明は省略する。

このように構成された廃棄物処理装置においては、例えば粗大ゴミの破砕残渣物やその他の廃棄物が図示しないスクリューコンベア等によって図３に示す焼却炉４０の火炉４０Ａに投入されると、火炉４０Ａは、投入された廃棄物を高温の流動床によって８７０℃程度の高温下で焼却する。その際、火炉４０Ａ内には、重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を含む燃焼灰が発生する。

ここで、火炉４０Ａ内に発生した燃焼灰中の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）は、フェライト化処理装置４１の噴霧ノズル４１Ａから火炉４０Ａ内に噴射された粒径が５０μｍ程度の微細な酸化鉄粉に接触する。この微細な酸化鉄粉は、火炉４０Ａ内の温度雰囲気により８７０℃前後の加熱状態にあるため、この酸化鉄粉に接触した燃焼灰中の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）は、粉状のフェライト化金属に変換される。

フェライト化処理装置４１により変換された重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）の粉状のフェライト化金属は、燃焼灰と共に排ガスに同伴されて火炉４０Ａ内を上昇し、サイクロン４０Ｂの上部からボイラ４０Ｃを通過して排出管６（図１参照）に排出される。そして、この粉状のフェライト化金属を含む燃焼灰は、図１に示す排出管６から一次冷却室７、空気予熱室８、二次冷却室９、フィルタ装置１０へと排出され、二次冷却室９内に堆積した分がその下部から排出されると共に、フィルタ装置１０に送出された分がフィルタ装置１０より分離されてその下部から排出される。なお、フェライト化金属を含む燃焼灰が除去された排ガスは、ブロワー１１を介して煙突１２から放出される。

二次冷却室９の下部およびフィルタ装置１０の下部から排出された粉状のフェライト化金属を含む燃焼灰は、図２に示した磁気選別装置１４のホッパ１４Ｂに投入される。そして、ホッパ１４Ｂに投入された粉状のフェライト化金属を含む燃焼灰は、バイブレータ１４Ａによりホッパ１４Ｂが振動することで目詰まりすることなくホッパ１４Ｂから円滑に流下し、左右一対の磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃの間を通過する過程で粉状のフェライト化金属が磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃの周面に確実に吸着され、残りの灰分（ＳｉＯ_２，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３）および塩類（ＣａＣｌ_２，ＫＣｌ，ＮａＣｌ）が回収槽１４Ｅに回収される。そして、磁気ドラム１４Ｃ，１４Ｃの周面に吸着された重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）の粉状のフェライト化金属が左右一対のスクレーパ１４Ｄ，１４Ｄに掻き取られて回収される。

このようにして磁気選別装置１４により選別された粉状のフェライト化金属は、水素ガスが供給される還元処理装置１５により、元の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）に還元処理される。そして、還元処理された重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）および鉄分は、磁気選別装置１６により鉄分が磁性物として分離除去されることで、山元還元可能な重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）として回収される。

このように、第２実施形態の重金属回収装置を備えた廃棄物処理装置によれば、廃棄物を焼却（燃焼）処理する際に発生する燃焼灰中の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を安定なフェライト化金属として回収できると共に、このフェライト化金属から山元還元可能な元の重金属（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｃｕ等）を還元して回収することができる。

本発明の重金属回収装置および廃棄物処理装置は、図１〜図３に示した実施形態に限定されるものではない。例えば、図１に示したフェライト化処理装置１３は、微小な鉄片や鉄粉を投入して二次燃焼室３内に循環させるものであってもよいし、格子状や多数の貫通孔を有する形態の鉄材を二次燃焼室３内に設置したものであってもよい。

また、図３に示したフェライト化処理装置４１は、微小な酸化鉄粉を燃料供給ラインＬ１から焼却炉４０内に投入するように構成されていてもよいし、サイクロン４０Ｂ内に微小な酸化鉄粉を噴霧するように構成されていてもよい。

さらに、図３に示した焼却炉４０は、後段に二次燃焼室や反応室を有する燃焼炉に変更し、これらの二次燃焼室や反応室にフェライト化処理装置が微小な酸化鉄粉を噴霧するように構成されていてもよい。

実施例として、図３に示した焼却炉４０を備える廃棄物処理装置を使用し、フェライト化処理装置４１の噴霧ノズル４１Ａから微細な酸化鉄粉を火炉４０Ａ内に噴霧しつつ廃棄物を焼却処理した。そして、図２に示した磁気選別装置１４のホッパ１４Ｂに投入される燃焼灰中の（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｌ）の重量と、回収槽１４Ｅに回収された非磁性物残渣中の（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｌ）の重量と、スクレーパ１４Ｄ上に回収された磁性物残渣中の（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｌ）の重量とを測定し、燃焼灰中から磁性物残渣中への（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｌ）の回収率を求めた。測定結果は以下の表１の通りであった。

表１に見られるように、噴霧ノズル４１Ａから微細な酸化鉄粉を火炉４０Ａ内に噴霧しつつ廃棄物を焼却処理した場合には、燃焼灰中の重金属のうちＺｎの７７％、Ｐｂの５９％、Ｃｕの６９％が磁性物残渣として回収されることが判明した。また、燃焼灰中のＣｌは、磁性物残渣中に殆ど取り込まれないことが判明した。

一方、比較例として、図３に示した焼却炉４０を備える廃棄物処理装置を使用し、噴霧ノズル４１Ａからの微細な酸化鉄粉の噴霧を停止した状態で廃棄物を焼却処理した。そして、図２に示した磁気選別装置１４のホッパ１４Ｂに投入される燃焼灰中の（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｌ）の重量と、回収槽１４Ｅに回収された非磁性物残渣中の（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｌ）の重量と、スクレーパ１４Ｄ上に回収された磁性物残渣中の（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｌ）の重量とを測定し、燃焼灰中から磁性物残渣中への（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｌ）の回収率を求めた。測定結果は以下の表２の通りであった。

表２に見られるように、噴霧ノズル４１Ａからの微細な酸化鉄粉の噴霧を停止した状態で廃棄物を焼却処理した場合には、燃焼灰中の重金属のうちＺｎは２２％、Ｐｂは僅か０．０２４％、Ｃｕは１７％しか磁性物残渣として回収されないことが判明した。

すなわち、表２の比較例に較べて表１の実施例では、燃焼灰中のＺｎ、Ｐｂ、Ｃｕの磁性物残渣中への回収率が格段に高いことが判明した。

本発明の第１実施形態に係る重金属回収装置を備えた廃棄物処理装置の全体構成を示す模式図である。 図１に示した重金属回収装置においてフェライト化金属を選別する磁気選別装置の概略構造を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る重金属回収装置を備えた廃棄物処理装置の要部構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 溶融炉
２ 投入部
３ 二次燃焼室
４ 水砕装置
５ 磁気選別装置
６ 排出管
７ 一次冷却室
８ 空気予熱室
９ 二次冷却室
１０ フィルタ装置
１１ ブロワー
１２ 煙突
１３ フェライト化処理装置
１４ 磁気選別装置
１５ 還元処理装置
１６ 磁気選別装置
４０ 焼却炉
４１ フェライト化処理装置

Claims (7)

1. 廃棄物を溶融処理する際に発生する飛灰中の重金属を回収する装置であって、前記飛灰の流路に設置または投入されて加熱された鉄材に前記飛灰中の重金属を接触させて粉状のフェライト化金属とするフェライト化処理装置と、粉状のフェライト化金属を含む飛灰を回収するフィルタ装置と、回収された飛灰中から粉状のフェライト化金属を磁性物として選別する磁気選別装置とを備えていることを特徴とする重金属回収装置。
2. 廃棄物を燃焼処理する際に発生する燃焼灰中の重金属を回収する装置であって、燃焼炉に投入されて加熱された鉄粉に前記燃焼灰中の重金属を接触させて粉状のフェライト化金属とするフェライト化処理装置と、粉状のフェライト化金属を含む燃焼灰を回収するフィルタ装置と、回収された燃焼灰中から粉状のフェライト化金属を磁性物として選別する磁気選別装置とを備えていることを特徴とする重金属回収装置。
3. 前記磁気選別装置は、バイブレータにより振動が付与されるホッパと、このホッパから流下する粉状のフェライト化金属を吸着する磁気ドラムと、この磁気ドラムの周面に摺接して粉状のフェライト化金属を回収するスクレーパとを備えた乾式の磁気選別装置として構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の重金属回収装置。
4. 前記磁気選別装置によって選別されたフェライト化金属から重金属を分離する還元処理装置と、還元された重金属を非磁性物として選別する磁気選別装置とを備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の重金属回収装置。
5. 廃棄物を溶融処理する際に発生する飛灰中の重金属を回収する方法であって、前記飛灰の流路に鉄材を設置または投入して加熱し、加熱された鉄材に前記飛灰中の重金属を接触させて粉状のフェライト化金属とし、このフェライト化金属を含む飛灰をフィルタ装置により回収し、回収された飛灰中から粉状のフェライト化金属を乾式の磁気選別装置により磁気選別することを特徴とする重金属回収方法。
6. 廃棄物を燃焼処理する際に発生する燃焼灰中の重金属を回収する方法であって、燃焼炉に鉄粉を投入して加熱し、加熱された鉄粉に前記燃焼灰中の重金属を接触させて粉状のフェライト化金属とし、このフェライト化金属を含む燃焼灰をフィルタ装置により回収し、回収された燃焼灰中から粉状のフェライト化金属を乾式の磁気選別装置により磁気選別することを特徴とする重金属回収方法。
7. 廃棄物を燃焼または溶融処理する廃棄物処理装置であって、請求項１〜４の何れかに記載の重金属回収装置を備えていることを特徴とする廃棄物処理装置。
   
   

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